JP3821630B2

JP3821630B2 - 高周波シールド構造

Info

Publication number: JP3821630B2
Application number: JP2000159172A
Authority: JP
Inventors: 文朗山本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: JP2001284870A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波信号が伝送する高周波回路部分をシールドする高周波シールド構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高周波シールド構造は、高周波回路部分を構成する電気部品、たとえば、電界効果トランジスタなどの能動素子や、コンデンサ、コイル、抵抗などの受動素子、マイクロ波ストリップ線路などを金属板や金属ケースで囲み、高周波回路部分をシールドした構造になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の高周波シールド構造は、前述したように金属板や金属ケースなどで高周波回路部分を囲んでシールドしている。この構成では、金属板や金属ケースなどを多用するため、低価格化が困難になっている。また、高周波回路部分を多層に積み重ねた構造の実現が容易でなく、高周波回路モジュールの小型化が困難になるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記した欠点を解決するもので、低価格で小型な高周波シールド構造を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の高周波シールド構造は、所定間隔で対向して設けられ、多数の穴が設けられた２つの基板と、対向する２つの基板間に配置されたシールド部材とを具備し、前記各基板は接地導体が形成された基板または接地導体基板からなり、前記シールド部材は、複数の導電性ピンをそれぞれの両先端が突出するように所定間隔に樹脂でモールドして形成され、前記複数の導電性ピンそれぞれの両先端を前記２つの基板の穴にそれぞれ差し込んで、対向する２つの基板の接地導体を前記導電性ピンにより電気的に接続することを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図１の分解斜視図を参照して説明する。符号１１は接地導体となる下段基板で、下段基板１１上に高周波回路１２が設けられている。高周波回路１２は、たとえば電界効果トランジスタなどの能動素子や、コンデンサ、コイル、抵抗などの受動素子、マイクロ波ストリップ線路などで構成されている。
【０００７】
下段基板１１の高周波回路１２が設けられた側に対向して、接地導体となる上段基板１３が設けられている。上段基板１３には、高周波回路１２を囲む位置、たとえば周辺部全体や中央部などに多数の穴１４が所定間隔に設けられている。下段基板１１にも、上段基板１３と同様、たとえば上段基板１３に設けられた穴１４と対応する位置に多数の穴が設けられているが、図面の関係で示されていない。
【０００８】
上記した構成において、下段基板１１に設けられた穴と上段基板１３に設けられた穴１４に、たとえば、樹脂１５に所定間隔でモールドされている複数の導電性、たとえば金属製のピン１６の上下先端がそれぞれ差し込まれ、下段基板１１と上段基板１３との間がピン１６で電気的に接続されている。下段基板１１や上段基板１３に設けられた穴とピン１６は必要に応じてはんだ付け等により固定される。
【０００９】
上記した構成によれば、高周波回路１２の部分は、下段基板１１や上段基板１３、さらに多数のピン１６によって籠状に囲まれた形になっている。
【００１０】
ここで、下段基板１１と上段基板１３とを複数のピン１６で接続した状態を、図１のＡ方向から見た側面図を図２に示す。図２では、図１に対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。この場合、高周波回路を伝送し処理される高周波信号の線路波長をλとした場合、ピン１６の間隔ｌと対向する下段基板１１と上段基板１３の間隔Ｌはλ／４以下に設定されている。そのため、高周波回路１２で発生し周囲の空間に放射される電磁波はピン１６などでシールドされ、外部への漏洩が防止される。
【００１１】
図１のＡ方向からみた側面について他の実施の形態として、図２（ｂ）〜（ｆ）に示して説明する。
【００１２】
上記基板は接地導体となる基板で説明してきたが、本発明は基板を接地基板のみに限らず、図２（ｂ）に示したように、セラミック等の基板１１ａ、１３ａ上に接地導体１１ｂ、１３ｂを形成した基板１１、１３を用いる場合や、セラミック等の基板１１ａ、１３ａ全面に接地導体１１ｂ、１３ｂを形成した場合（図２（ｃ））にも適用できる。この構成により、基板自体も金属を用いないので、さらに、シールド構造の低価格化および軽量化を図ることができる。
【００１３】
また、図２（ｄ）（ｅ）のように、対向する基板１１、１３両面に高周波回路１２を設ける構成や、基板１１（１３）上に複数の高周波回路１２ａ、１２ｂを設ける構成にも適用でき、さらには複数の高周波回路１２ａ、１２ｂ毎に接地導体とした基板１１と基板１３を導電性ピン１６で電気的に接続したシールド部材１５で仕切るようにした構成（図２（ｆ））にも適用できる。この構成により、低価格化かつ高集積化を実現でき、さらには高周波回路毎にシールド部材で仕切る構成により、他の高周波回路に影響を与えることなく、低価格化および高集積化したシールド構造を実現できる効果がある。
【００１４】
次に、複数のピンを所定の間隔で樹脂にモールドしたシールド部材について図３を参照して説明する。樹脂１５は、たとえば断面が矩形状に形成され、樹脂１５部分に複数のピン１６が所定間隔でモールドされている。ピン１６の上端１６ａおよび下端１６ｂは、たとえば樹脂１５の表面から突出している。
【００１５】
図３のシールド部材を用いて、図１のような高周波シールド構造を組み立てる場合、たとえば、樹脂１５にモールドされたピン１６の下端１６ｂを下段基板１１の穴に差し込み、次に、上段基板１３に設けられた穴１４にピン１６の上端１６ａが差し込まれる。その後、下段基板１１や上段基板１３に設けられた穴とピン１６をはんだ付け等により固定する。
【００１６】
本発明の他の実施形態について、マイクロ波ストリップ線路などをシールドする場合を例にとり図４の斜視図を参照して説明する。
【００１７】
接地導体となる下段基板４１上に誘電体基板４２が形成され、誘電体基板４２上には線路導体４３が形成されている。下段基板４１の上方に所定の間隔で接地導体となる上段基板４４が設けられている。下段基板４１と上段基板４４との間で、誘電体基板４２や線路導体４３を挟んだ両側に、図３で示したようなシールド部材４５が配置されている。このとき、下段基板４１と上段基板４４間は、シールド部材４５のピン４６で電気的に接続される。
【００１８】
この場合も、図１と同様、下段基板４１および上段基板４４のたとえば両端部に所定間隔で多数の穴が形成され、これらの穴にシールド部材４５のピン４６の先端が差し込まれている。なお、線路導体４３を伝送する高周波信号の線路波長をλとした場合、ピン４６の長さＬはλ／４以下、ピンの間隔ｌはλ／４以下、またピン４６同士の幅Ｗはλ／２以下に設定されている。
【００１９】
上記した構成によれば、線路導体４３の部分がシールド部材４５のピン４６などでシールドされる。
【００２０】
上記の実施形態では線路導体４３のみを形成した構成が示されている。線路導体４３に、電界効果トランジスタなどの電気部品が接続されている場合は、線路導体４３および線路導体４３に電気部品が接続された高周波回路などがシールドされる。
【００２１】
本発明の他の実施形態について、マイクロ波ストリップ線路などを多段に積み重ねた場合を例にとり図５の分解斜視図を参照して説明する。
【００２２】
この実施形態は、下段基板４１と上段基板４４との間に、中段基板５１が配置されている。下段基板４１上に誘電体基板４２が配置され、誘電体基板４２上には線路導体４３が形成されている。中段基板５１上にも誘電体基板５２が配置され、誘電体基板５２上には線路導体５３が形成されている。
【００２３】
下段基板４１上の、たとえば線路導体４３を形成した誘電体基板４２を挟んだ両端に下段用シールド部材５４が取り付けられている。下段用シールド部材５４は、そのピン５５の下端が下段基板４１に設けられた穴に差し込まれている。ピン５５の上端は、たとえば筒状に形成され、その開口部分に他のシールド部材のピンを差し込める形状になっており、ピン同士が電気的に接続されたようになっている。
【００２４】
中段基板５１の下面には、中段用の第１シールド部材５６が両端に取り付けられ、第１シールド部材５６には、下段用シールド部材５４のピン５５の開口部分に差し込まれるピン５７が設けられ、ピン５７の上端は、たとえば中段基板５１に設けられた穴に差し込まれている。
【００２５】
一方、中段基板５１の上面には、たとえば線路導体５３を形成した誘電体基板５２を挟んだ両端に中段用の第２シールド部材５８が取り付けられている。第２シールド部材５８のピン５９の下端は、中段基板５１に設けられた穴を通して第１シールド部材５６のピン上端の開口部分に差し込まれ、ピン５９の上端は、たとえば筒状に形成され、その開口部分に他のシールド部材のピンを差し込める形状になっている。
【００２６】
上段接地基板４４の下面には、上段用シールド部材６０が両端に取り付けられている。上段用シールド部材６０には、その下端が、中段用第２シールド部材５８のピン５９の開口部分に差し込まれるピン６１が設けられ、ピン６１の上端は、上段基板４４に設けられた穴に差し込まれてはんだ等で固定されている。
【００２７】
上記した構成において、中段基板５１に取り付けられた第１シールド部材５６のピン５７の下端が下段用シールド部材５４のピン５５の開口部分に差し込まれる。その後、上段用シールド部材４４のピン６１の下端が、中段段用第２シールド部材５８のピン５９の開口部分に差し込まれ、マイクロ波ストリップ線路４３、５３を２段に積み重ねた高周波シールド構造が組み立てられる。
【００２８】
ここで、下段基板４１と中段基板５１との間、中段基板５１と上段基板４４との間に、それぞれシールド部材を配置して組み立てた状態を図６の側面図に示す。
【００２９】
上記した構成によれば、下段基板４１と中段基板５１はシールド部材５４、５６のピン５５、５７で電気的に接続され、線路導体４３部分がシールドされる。また、中段基板５１と上段基板４４はシールド部材５８、６０のピン５９、６１で電気的に接続され、線路導体５３部分がシールドされる。
【００３０】
ところで上記の構造において、線路導体４２、５３に電界効果トランジスタなどの電気部品が接続されている場合は、線路導体４３、５３および線路導体４３、５３に電気部品が接続された高周波回路がシールドされる。
【００３１】
図５および図６の実施形態では、下段基板４１と中段基板５１との間に、下段用シールド部材５４および第１シールド部材５６の２つのシールド部材が配置されている。また、中段基板５１と上段基板４４との間にも、第２シールド部材５８および上段用シールド部材６０の２つのシールド部材が配置された構成で説明されている。しかし、本発明は、図４に示したような、下段基板４１と中段基板５１間、および、中段基板５１と上段基板４４間に、それぞれ１つのシールド部材を配置する構成でも適用できる。
【００３２】
また、図７に示すように、導電性ピン１６を中段基板５１を介して交互に配置してもよい。
【００３３】
上記した構成によれば、シールド部材として、多数のピンを樹脂にモールドした一体成形したものを使用している。この場合、各基板部分に設けた穴にピンを差し込むだけで高周波シールド構造を組み立てることができ、高周波シールド構造の製造が簡単になる。
【００３４】
また、各基板間にシールド部材を配置することにより、高周波回路が形成された複数の基板を積み重ねことができ、小型化した高周波回路モジュールが容易に実現される。
【００３５】
上記した実施形態では、シールド部材を構成するピンの形状として、上下の２つの先端がそれぞれ円柱状の中実の構造、あるいは、一方の先端が中実で、他方の先端が筒状の開口部分をもつ構造について説明している。しかし、導電性ピン上下の２つの先端がそれぞれ筒状の開口部分をもつ構造のシールド部材を用いてもよく、つまり、基板間の接地導体を電気的に接続して籠状に囲う構成であればよい。このように先端部分がいろいろな形状をもつピンを用いれば、ピンの先端部分の形状の組み合わせによって、シールド部材を何段にも積み重ねることができ、たとえば各基板間の間隔の変化にも対応できる。また、ピンのたとえば上下の先端が樹脂から突出する構造が示されている。しかし、先端が筒状の開口部分をもつ構造の場合は、必ずしも、樹脂から突出させる必要はなく、ピン同士が接続される構成でもよい。
【００３６】
なお、シールド部材を構成するピンを、信号や電源電圧を伝送する導体として使用することもできる。信号伝送用に使用する場合、たとえば、接地基板を挟んで複数層に構成されたマイクロ波回路間で容易に信号の授受が行える。また、電源電圧伝送用に使用する場合は、複数層に構成されたマイクロ波回路間でバイアス電圧を供給でき、信号伝送用回路やバイアス電圧供給用回路の構成が簡単になる。この場合、信号や電源電圧の伝送用に使用されるピンは、各基板と電気的に絶縁される。
【００３７】
また、上記の実施形態では、マイクロ波ストリップ線路を２段に積み重ねた高周波シールド構造の例を説明している。しかし、本発明は、マイクロ波ストリップ線路などの高周波回路を３段以上に積み重ねる構造にも適用できる。
【００３８】
上記した構成によれば、対向する各基板間をシールド部材を構成するピンで接続することによって、高周波回路部分をシールドできる。ピンは機械による自動実装が可能で、安価であるため、高周波シールド構造のコストを低減できる。また、何重にも積み重ねる構造が容易で、高周波回路を小型化できる高周波シールド構造が実現される。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、低価格で小型な高周波シールド構造を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態を説明するための側面図である。
【図３】本発明に使用されるシールド部材を説明するための斜視図である。
【図４】本発明の他の実施形態を説明するための斜視図である。
【図５】本発明の他の実施形態を説明するための分解斜視図で、マイクロ波ストリップ線路を２層に形成した場合を示す図である。
【図６】図５で示した本発明の他の実施形態の側面図である。
【図７】本発明の実施形態を説明するための側面図である。
【符号の説明】
１１…下段基板
１２…高周波回路
１３…上段基板
１４…穴
１５…樹脂
１６…樹脂にモールドされたピン

Claims

所定間隔で対向して設けられ、多数の穴が設けられた２つの基板と、対向する２つの基板間に配置されたシールド部材とを具備し、前記各基板は接地導体が形成された基板または接地導体基板からなり、前記シールド部材は、複数の導電性ピンをそれぞれの両先端が突出するように所定間隔に樹脂でモールドして形成され、前記複数の導電性ピンそれぞれの両先端を前記２つの基板の穴にそれぞれ差し込んで、対向する２つの基板の接地導体を前記導電性ピンにより電気的に接続することを特徴とする高周波シールド構造。
所定間隔で対向して設けられ、多数の穴が設けられた２つの基板と、対向する２つの基板間に配置された第１および第２のシールド部材とを具備し、前記各基板は接地導体が形成された基板または接地導体基板からなり、前記第１及び第２のシールド部材は、所定間隔に樹脂でモールドされた複数の導電性ピンの前記樹脂から突出する先端を前記２つの基板の穴に差し込んで前記導電性ピンと前記基板の接地導体との間を電気的に接続し、前記シールド部材どうしはその一方のシールド部材の樹脂から突出する導電性ピンの先端を他方のシールド部材の導電性ピンの先端に設けた筒状開口に差し込んで導電性ピンどうしを電気的に接続することを特徴とする高周波シールド構造。
所定間隔に設けられ、多数の穴が設けられた下段基板および上段基板と、前記下段基板および前記上段基板の間に配置され多数の穴が設けられた中段基板と、前記下段基板および前記中段基板間に配置された第１シールド部材と、前記中段基板および前記上段基板間に配置された第２シールド部材とを具備し、前記下段基板、前記中段基板および前記上段基板はそれぞれ接地導体が形成された基板または接地導体基板からなり、前記第１シールド部材は、複数の導電性ピンをそれぞれの上下先端が突出するように所定間隔に樹脂でモールドして形成され、前記複数の導電性ピンそれぞれの上下先端を前記下段基板および前記中段基板の穴に差し込んで、前記下段基板および前記中段基板の接地導体を前記導電性ピンにより電気的に接続し、前記第２シールド部材は、複数の導電性ピンをそれぞれの上下先端が突出するように所定間隔に樹脂でモールドして形成され、前記複数の導電性ピンそれぞれの上下先端を前記中段基板および前記上段基板の穴に差し込んで、前記中段基板および前記上段基板の接地導体を前記導電性ピンにより電気的に接続し、かつ、前記第１シールド部材の導電性ピンと前記第２シールド部材の導電性ピンが前記中段基板で交互することを特徴とする高周波シールド構造。