JP3786746B2 - 通信装置での使用に適する遮蔽アセンブリと遮蔽方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電気アセンブリに関し、さらに詳しくは基板に配置された電子回路を干渉から遮蔽するアセンブリに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現代の電子機器は、基板にマウントされる電子回路を含み、この回路は電磁干渉（ＥＭＩ）と電磁妨害雑音（ＲＦＩ）（総称して干渉という）に敏感である。干渉は、電子機器内の内部干渉源または外部干渉源から発生する可能性がある。干渉により、重要な信号が劣化したり、または完全に失われることがあり、電子機器を非効率または動作不能にする。
【０００３】
干渉を最低限に抑えるには、導電材料を電子回路の各部の間に挟む。製造上、この材料は、当該電子回路に適合する複数の筐体または遮蔽に加工される。これらの遮蔽は、通常半田付けによって、干渉を発生している基板上および電子回路の周囲と、干渉を受ける可能性がある電子回路の周囲の両方に配置された接地トレースに付着される。遮蔽は近接して付着されることが多い。
【０００４】
上記遮蔽を近接して付着させる技術には、二重トレース（各遮蔽ごとに独立したトレース）を設けることと、両方の遮蔽によって共用される１つのトレースを設けることがある。しかしながら、二重トレースは、許容できない量の物理スペースを消費する。たとえば、各トレースが幅１．００ｍｍで、０．２６ｍｍの隙間によって分離されて、信頼できる付着を確保すると想定して、二重トレースは少なくとも２．２６ｍｍの基板面積を必要とする。しかしあいにく、１つの共用トレースは信頼性に乏しいことが判明している。前記１．００ｍｍのトレースのような共用トレースに遮蔽を付着する間に、半田は毛管引力を呈して、トレースから１つまたは両方の遮蔽に移動する。これにより、トレースの遮蔽の相互接続部分における半田の量が不十分になるため、信頼できる付着を妨げる。上記のようにトレースを共用する場合には、遮蔽はまた、付着中にトレースをゆがめて外れる傾向がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
携帯電子機器が益々小型化し、電子回路の部材がより近接して配置されるにつれ、遮蔽に利用できる物理的余裕も大幅に逓減している。そのため、必要とされるのは、できるだけスペースを消費せず、確実で信頼でき、容易に相互接続を製造できる遮蔽アセンブリと遮蔽方法である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
基板上に配置された電子回路を遮蔽する遮蔽アセンブリは、トレースと遮蔽を含む。トレースは、電子回路の周囲の基板上に配置される。この遮蔽は、トレースに付着させるためのリードを含む。遮蔽は、リードの一部がスタッガ状（staggered ）になっており、断続的にトレースに付着するようにトレースに付着される。以前付着された遮蔽に隣接して、これと互い違いのスタッガ・リードを含む遮蔽をさらに付着できる。これを行うには、追加遮蔽の互い違いのスタッガ・リードを、前に付着した遮蔽に付着されたトレースの間にあるトレースに付着させる。
【０００７】
【実施例】
図１は、遮蔽アセンブリ１０２を採用する携帯電子装置、具体的には携帯無線電話１００を含む無線通信システムを示す。携帯無線電話１００は、ハウジング１０４，ハウジング１０４の上に搭載されたアンテナ１０６，ハウジング１０４内に配置される基板１０７，および遮蔽アセンブリ１０２の下で基板１０７上に配置されたトランシーバ回路１０８を含む。スピーカ（図示せず），マイクロフォン（図示せず），キーパッド（図示せず）およびディスプレー（図示せず）は、図１では隠れているハウジング１０４の前面に配置される。携帯無線電話１００は、ハウジング１０４に付着された着脱可能な電池１１０を電源とする。 携帯無線電話１００は、無線周波数（ＲＦ）信号１１４を介して固定サイトのトランシーバ１１２と通信することによって、無線電話通信システムで動作する。固定サイトのトランシーバ１１２は、携帯無線電話１００によって占められる無線カバレージ・エリアにＲＦ信号１１４を送信する。アンテナ１０６は、ＲＦ信号１１４を電気ＲＦ受信信号に変換して、電気ＲＦ受信信号をトランシーバ回路１０８に結合する。トランシーバ回路１０８は、電気ＲＦ受信信号をデータ受信信号に変換し、データ受信信号はついで、スピーカを介して可聴音声として、またディスプレーを介して動作情報としてユーザに出力される。ユーザによるキーパッドとマイクロホンをそれぞれ介した音声とデータの入力は、データ伝送信号としてトランシーバ回路１０８と結合される。トランシーバ回路１０８は、データ伝送信号を電気ＲＦ伝送信号に変換し、電気ＲＦ伝送信号は、アンテナ１０６によって変換されて、ＲＦ信号１１４として固定サイトのトランシーバ１１２に送信される。
【０００８】
遮蔽アセンブリ１０２は（図１には一部分のみを示す）、基板１０７上に配置された複数の遮蔽１１６と複数のトレース１１８を含む。複数の遮蔽１１６は複数のトレース１１８と電気的に接続されて、トランシーバ回路１０８を実質的に封入する。遮蔽アセンブリ１０２は、電磁干渉（ＥＭＩ）や電磁妨害雑音（ＲＦＩ）などの干渉が複数の遮蔽１１６から放散またはこれを貫通したりするのを防ぐとともに、たとえば、前記電気ＲＦ受信／伝送信号、およびデータ受信／伝送信号を劣化させてトランシーバ回路１０８の動作と干渉するのを防ぐ。
【０００９】
携帯無線電話の図で示したが、遮蔽アセンブリ１０２は、コンピュータ，コードレス電話，双方向無線，ページャ，パーソナル・デジタル・アシスタントなど、事実上どの電子装置にも用途が見い出される。
【００１０】
図２は、複数の遮蔽１１６が複数のトレース１１８から切り離されて、上方に示されている、遮蔽アセンブリ１０２の分解斜視図を示す。好適な実施例では、遮蔽アセンブリ１０２は遮蔽２００から２０５を含む。遮蔽２００から２０５のそれぞれは、平板な上部表面と、そこから下方に伸びて底部の周囲端部で終端する実質的に直角を成す側面部分を含む。複数のリードは、底部の周囲端部から下方へ、側面部分と平面を成す形で伸びる。複数のリードは、側面部分の下の底部周囲端部の周囲の予め定められた位置に配置される。
【００１１】
遮蔽２００から２０５は、既知の順次スタンピング技術または既知の滑りバイト技術を使用して、厚さ０．５ｍｍから０．３ｍｍのニッケル銀合金，錫メッキ鋼，または他の適切な材料のシートから製造するのが望ましい。ついで側面部分は、遮蔽が施されるトランシーバ回路１０８の部分の最高高さをベースにした位置に折り込まれる。トランシーバ回路１０８のこの部分を構成する部材の種類によっては、側面部分の高さは３．０ｍｍ未満になる可能性もある。
【００１２】
複数のトレース１１８は、トランシーバ回路１０８の周囲に列状に配置される。列の長さは、遮蔽２００から２０５の寸法、具体的にはその側面部分の長さに対応する。複数の列は、基板１０７上で横方向と縦方向の両方に伸び、好適な実施例では、トランシーバ回路１０８を回路区画２０６から２１１に分割する。回路区画２０６から２１１は、トランシーバ回路１０８の一部分を含み、これはたとえば、発信回路，マイクロストリップ伝送線，または電力増幅回路となる可能性がある。このような区画は、加工生産性を向上させ、修理を容易にし、干渉を生じる回路を敏感な回路から分離する。
【００１３】
複数のトレース１１８は、銅トレースによって構成されるのが望ましく、基板１０７の製造中、既知の接合およびメッキ技術を用いて製造され、基板は、ポリイミドまたはエポキシ・ベースの難燃性工業ガラス繊維（Ｇ１０- ＦＲ４）などのプリント回路基板材料によって構成されるのが望ましい。複数のトレース１１８は、接地平面（図示せず）と電気的に結合される。好適な実施例では、複数のトレース１１８は、遮蔽２００から２０５の複数のリードと複数のトレース１１８との間の効果的な金属接続を確保すべく、幅１．００ｍｍとしている。しかしながら、この１．００ｍｍという幅は、たとえば、複数のリードの厚さの変化に応じて変化する可能性もあることが認められる。複数のトレース１１８はそれぞれ、少なくとも０．２６ｍｍの半田マスク・バリヤまたは裸基板材料によって互いに分離されることが望ましい。複数のトレース１１８のそれぞれの長さは、遮蔽２００から２０５の対応する複数のリードの長さよりも若干大きい。
【００１４】
遮蔽アセンブリ１０２は、自動組立プロセスによって組み立てるのが望ましい。最初、基板１０７はスクリーニング工程を施され、この工程で、複数のトレース１１８の上に、予め決められた量の半田ペーストを堆積させる。確実に付着させるため、半田の量（および複数のトレース１１８の大きさ）は、リフロー中、遮蔽２００から２０５の複数のリードそれぞれの両側に半田を毛管作用で付けるまたは粘着させるのに十分な量にすべきである。好適な実施例では、半田ペーストは錫鉛銀の合金である。
【００１５】
ついで遮蔽２００から２０５を、線２１２で示すようにそれぞれ回路区画２０６から２１１を封入する位置に下ろす。遮蔽２００から２０５の複数のリードは、複数のトレース１１８と嵌合するように配置され、これは自動部材配置マシンによって行うのが望ましい。基板全体をカバーする大きな一体型遮蔽と違い、遮蔽２００から２０５は、同一の大型部材配置マシンによって自動的配置が可能なようにサイズを調節でき、このマシンはたとえば、電力増幅器またはマイクロプロセッサを自動的に配置できる。遮蔽２００を配置して回路区画２０６を封入した時点で、遮蔽２００の完全なリード・セット２１４が、列２１６の複数のトレース１１８の対応するものすべてと嵌合する。遮蔽２００はまた、遮蔽２００の上部表面の切り欠き部分を通して視認できるスタッガ・リードの第１セット２１８を含む。スタッガ・リードの第１セット２１８は、列２２０の複数のトレース１１８の対応するトレースのほぼ１つおきと、または間を飛ばしたトレースとだけ嵌合するように、互いに間隔が置かれている。
【００１６】
このような断続的嵌合によって、遮蔽２００から２０５は、隣接して配置された場合に、共通の列を共用する。たとえば、回路区画２０７を封入するように遮蔽２０１を配置した時点で、遮蔽２０１は、遮蔽２００と隣接して配置され、スタッガ・リードの第２セット２２２を含む。このセットは、列２２０の複数のトレース１１８の残りの嵌合していないものと嵌合するように間隔が置かれる。遮蔽２０１は、スタッガ・リードの第３セット２２４を含み、このセットは、遮蔽２０１の上部表面の切り欠き部分から視認できる。スタッガ・リードの第３セットは、列２２６の複数のトレース１１８の対応するもののほぼ１つおきのものとだけ嵌合するように間隔を置かれている。遮蔽２０２を配置して回路区画２０８を封入した時点で、遮蔽２０２は遮蔽２０１に隣接して配置され、これはスタッガ・リードの第４セット２２８を含む。第４セットは、列２２６の複数のトレース１１８の残りの嵌合していないものと嵌合するように間隔が置かれる。同様に、遮蔽２００，２０４は列２３０を共用し、遮蔽２０２，２０３は列２３４を共用し、遮蔽２０２，２０４は列２３２を共用し、遮蔽２０４，２０５は列２３６を共用する。
【００１７】
上記嵌合の後、遮蔽アセンブリ１０２は、半田ペーストが液状に溶融するのに十分な温度までリフロー加熱される。液状の半田は、複数のトレース１１８の各１つを占める１つのリードの両側を毛管作用で上昇し、トレース間の効果的な金属相互接続を形成する。好適な実施例では、遮蔽アセンブリ１０２は約６６０秒間リフロー加熱される。この時間内で遮蔽アセンブリ１０２の温度は約２１８℃まで上昇する。
【００１８】
遮蔽アセンブリ１０２を完全に組み立てた形で示したのが図３である。遮蔽２００から２０５は、回路区画２０６から２１１を封入しており、接地されて導電性を有するため、ＥＭＩおよびＲＦＩが放散するのを防いだり、または貫通して、その下のトランシーバ回路１０８の部分と干渉するのを防ぐ。遮蔽２００から２０５の複数のリードと複数のトレースは１対１の対応で付着される。複数のリードはそれぞれ、対応するトレース上で分離される。遮蔽２００から２０５は複数の穴を含んでおり、その下のトランシーバ回路１０８の一部を目視検査できるようにしてある。前記の穴は十分に小さくして（遮蔽が必要な最高周波数において８分の１波長以下）、ＥＦＩまたはＲＦＩの干渉が通過するのを防ぐ。遮蔽２００から２０５の穴のサイズは、その下のトランシーバ回路１０８の一部の感度に基づいて変動する可能性がある。感度の高い回路の場合、穴の直径は小さく作られる。複数のリード間の遠位分離、遮蔽２００から２０５の底部の周囲端部間にある開口部、および複数のトレース１１８のリード付着を飛ばしたものも同様の制約を受ける。
【００１９】
複数の隣接する遮蔽の複数のリードによるトレースの共用列の間を飛ばした嵌合を明示したのが図４であり、図３の遮蔽アセンブリ１０２の断片３００の拡大図である。明確にするため、遮蔽２００から２０４は点線で描き、複数のリードによって作られるランド・パターン（land pattern）は実線で描く。遮蔽は、隣接する側面部分が、共用する列の中心または中心線から外れるように配置される。たとえば、遮蔽２００は列２２０の中心線のやや左に位置し、それと隣接する遮蔽２０１は、列２２０の中心線のやや右に配置される。各遮蔽から伸びる複数のスタッガ・リードは、スタッガ・ランド・パターンで共用列のトレースと交互に嵌合する。たとえば、遮蔽２００のスタッガ・リードの第１セット２１８の第１および第２リード４０１，４０２は、列２２０の第２および第４トレース４２１，４２３とその中心線のやや左側で嵌合する。遮蔽２０１のスタッガ・リードの第２セット２２２の第１，第２および第３リード４１０，４１１，４１２は、列２２０の第１，第３および第５トレース４２０，４２２，４２４とその中心線のやや右側で嵌合する。
【００２０】
遮蔽２００から２０５は、線形の側面部分を有するほぼ長方形として図示しているが、曲線側面部分を含む円形または半円形など他の幾何学形状にも形成できる。複数のトレース１１８の列は直線として描かれているが、ここで使用する「列」という語は、「１つのトレースまたは互いに隣合って配置される複数のトレース」を指し、このため、直線から外れるトレースや、曲線パターンで配列されるトレースを含む。
【００２１】
ここに開示される遮蔽アセンブリと遮蔽方法は、隣接する遮蔽の付着を効果的に行うために、１つのトレース列しか必要としない。隣接しあう遮蔽は、１つの列の中心線から外れており、１つの列のトレースに交互に付着するスタッガ・リードを含む。本発明の遮蔽アセンブリは、以前遮蔽アセンブリで必要とされた基板スペースの量（遮蔽を隣接して付着するのに二重のトレース列を必要とした）を５０％以上削減することが認められる。本発明の遮蔽アセンブリの遮蔽リードとトレース間の１対１の対応は、隣接する遮蔽を同一トレースに付着していた従来のアセンブリで往々にして認められたフィールド信頼性の問題とひずみの問題を回避している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 遮蔽アセンブリを採用する携帯型電子装置を含む無線通信システムを示す。
【図２】 図１の遮蔽アセンブリの分解斜視図を示す。
【図３】 図１の遮蔽アセンブリの合体斜視図を示す。
【図４】 図３の遮蔽アセンブリの拡大した部分断面図を示す。
【符号の説明】
１００ 携帯無線電話
１０２ 遮蔽アセンブリ
１０４ ハウジング
１０６ アンテナ
１０７ 基板
１０８ トランシーバ回路
１１０ 電池
１１２ 固定サイトのトランシーバ
１１４ ＲＦ信号
１１６ 複数の遮蔽
１１８ 複数のトレース
２００〜２０５ 遮蔽
２０６〜２１１ 回路区画
２１２ 点線
２１４ 遮蔽２００の完全なリードセット
２１６，２２０，２２６，２３０，２３２，２３４，２３６ 列
２１８ 遮蔽２００のスタッガ・リードの第１セット
２２２ 遮蔽２０１のスタッガ・リードの第２セット
２２４ 遮蔽２０１のスタッガ・リードの第３セット
２２８ 遮蔽２０２のスタッガ・リードの第４セット
３００ 断片
４０１，４０２ 遮蔽２００のスタッガ・リードの第１セットの第１，第２リード
４１０，４１１，４１２ 遮蔽２０１のスタッガ・リードの第３セットの第１，第２，第３リード
４２０，４２２，４２４ 列２２０の第１，第３，第５トレース
４２１，４２３ 列２２０の第２，第４トレース

Claims (10)

1. 基板（１０７）の上に配置された電子回路（１０８）を遮蔽する遮蔽アセンブリ（１０２）であって：
   前記電子回路の周囲の前記基板上に配置される複数の連続トレース（１１８）；
   前記複数の連続トレースに付着するために第１の複数の連続リード（２１８）を有する第１遮蔽（２００）であって、前記第１の複数の連続リードの少なくとも一部（４０１，４０２）は、前記複数の連続トレースのうちの非連続なトレース（４２１，４２３）に付着される第１遮蔽；および
   前記複数の連続トレースに付着するために第２の複数の連続リード（２２２）を有する第２遮蔽（２０１）であって、前記第２の複数の連続リード（４１０，４１１，４１２）の少なくとも一部は、前記複数の連続トレースのうちの前記非連続なトレース同士の間にあるトレース（４２２）に付着される第２遮蔽（２０１）
   によって構成され、
   第１遮蔽および第２遮蔽は前記基板の一側面上に配置されることを特徴とする遮蔽アセンブリ。
2. 第２の複数の連続リードは、前記複数のトレースのうちの、第１の複数の連続リードが付着されないトレースに付着されるように間隔が置かれている請求項１記載の遮蔽アセンブリ。
3. 前記複数の連続トレースのうちの非連続なトレースと、前記複数の連続トレースのうちの前記非連続なトレース同士の間にあるトレースとが１つの列（２２０）を形成することを特徴とする、請求項１記載の遮蔽アセンブリ。
4. 前記第１の複数の連続リードの少なくとも一部と、前記第２の複数の連続リードの少なくとも一部が、前記複数の連続トレースのうちの非連続なトレースと、前記複数の連続トレースのうちの前記非連続なトレース同士の間にあるトレースの中心周囲に互い違いに配置されることを特徴とする、請求項１記載の遮蔽アセンブリ。
5. 前記第１の複数の連続リードの少なくとも一部が、前記複数の連続トレースのうちの非
   連続なトレースの第１セットの中心から外れていることを特徴とする、請求項１記載の遮蔽アセンブリ。
6. 前記第１遮蔽の前記第１の複数の連続リードが、前記複数の連続トレースに対し直交することを特徴とする、請求項１記載の遮蔽アセンブリ。
7. 基板（１０７）上に配置された電子回路（１０８）を遮蔽する遮蔽アセンブリ（２０１）であって：
   前記電子回路の周囲の前記基板上に配置される複数の連続トレース（１１８）であって、前記複数の連続トレースの少なくとも一部が列（２２０）を形成する複数の連続トレース；
   少なくとも第１エッジを有する第１遮蔽（２００）であって、前記第１エッジは、そこから下へと伸びて前記列（４２１，４２３）のトレースの第１セットに付着される第１リード（４０１，４０２）を少なくとも含む第１遮蔽；および
   少なくとも第２エッジを有する第２遮蔽（２０１）であって、前記第２エッジは、そこから下へと伸びて前記列の第２トレース・セットに付着される第２リード（４１０，４１１，４１２）を少なくとも含み、前記第１遮蔽の少なくとも第１エッジと、前記第２遮蔽の少なくとも第２エッジとが前記基板の一側面に沿って互いに隣接しあうようにする第２遮蔽；
   によって構成されることを特徴とする遮蔽アセンブリ。
8. 前記列は、交互にくる前記第１トレース・セットと前記第２トレース・セットによって構成されることを特徴とする、請求項７記載の遮蔽アセンブリ。
9. 前記少なくとも第１リードと、前記少なくとも第２リードが、前記列の中心周囲に互い違いに配置されることを特徴とする、請求項７記載の遮蔽アセンブリ。
10. ハウジング（１０４）を有する通信装置（１００）であって：
    前記ハウジング内に配置される基板（１０７）；
    前記基板上に配置されるトランシーバ回路（１０８）；
    前記トランシーバ回路の周囲の前記基板上に配置される複数の連続トレース（１１８）であって、前記複数の連続トレースの少なくとも一部が列（２２０）を形成する複数の連続トレース；
    少なくとも第１エッジを有する第１遮蔽（２００）であって、前記少なくとも第１エッジは、そこから下へと伸びて前記列（４２１，４２３）の第１のトレース・セットにその中心から外れて付着される第１リード（４０１，４０２）を少なくとも含み、前記少なくとも第１リードは実質的に前記列の前記第１トレース・セットと直交する第１遮蔽；および
    少なくとも第２エッジを有する第２遮蔽（２０１）であって、前記少なくとも第２エッジは、そこから下へと伸びて前記列（４２０，４２２，４２４）の第２トレース・セットにその中心から外れて付着される第２リード（４１０，４１１，４１２）を少なくとも含み、前記少なくとも第２リードは、前記列の前記第２トレース・セットと実質的に直交し、前記少なくとも第１リードに対し実質的に平行であり、前記第２トレース・セットは前記第１トレース・セットとは異なっており、前記第１遮蔽の前記少なくとも第１エッジと、前記第２遮蔽の前記少なくとも第２エッジとは前記基板の一方の側面に沿って互いに隣接しあう第２遮蔽；
    によって構成されることを特徴とする通信装置。

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