JP4412937B2 - 電磁波シールド構造及び電磁波シールド方法 - Google Patents

Description

本発明は、プリント基板上に載置された単一または複数の電子部品に出入りする電磁波をシールド（遮蔽）する電磁波シールド構造及び電磁波シールド方法に関する。

従来より、電子部品に入出力される信号に外部からの電磁波がノイズとして重畳したり、電子部品自身が発生する電磁波が他の信号にノイズとして重畳したりするのを防止するため、その電子部品に出入りする電磁波をシールドすることが考えられている。このような電磁波シールド構造としては、プリント基板上に載置された単一または複数の電子部品を上方から金属ケースで覆うものが知られている。また、この場合、金属ケースとプリント基板との間にコンデンサが形成されて電子部品に悪影響を及ぼさないように、上記金属ケースをプリント基板のアース電極に接続することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１３０７７号公報

ところが、当初はこのような電磁波シールドが必要ないと判断してプリント基板上に各種電子部品を装着しても、後から一部の電子部品に対する電磁波シールドの必要性が判明する場合が多々ある。この場合、既に多数の電子部品がプリント基板上に装着されているので、前述のような金属ケースを所望の電子部品に被覆してアース電極との半田付け等を行うのは極めて困難である。また、上記金属ケースは電子部品の大きさや、複数の電子部品を同時に覆う場合は各電子部品の配置に応じた大きさに、個々に例えばオーダーメードで作成される。このため、上記電磁波シールドに要するコストも高くなっている。

そこで、本発明は、電子部品をプリント基板上に装着した後からでもその電子部品に出入りする電磁波を容易にシールドすることのできる電磁波シールド構造及び電磁波シールド方法を提供することを目的としてなされた。

上記目的を達するためになされた請求項１記載の発明は、プリント基板上に載置された単一または複数の電子部品に出入りする電磁波をシールドする電磁波シールド構造であって、底部に穴部が設けられた樋状の溝部が周囲に設られた金属板によって構成され、上記電子部品の上方に間隔を開けて配置され、しかも下端が上記プリント基板から上方に離れて配置される導電部材と、ディスペンサより吐出された導電性ペーストを固化することによって、上記導電部材の周囲と上記プリント基板のアース電極との間に架設された接続部と、を備え、上記導電性ペーストは、上記溝部に溜まった上記導電性ペーストが上記穴部を介して垂下して上記アース電極に達していることを特徴としている。

このように構成された本発明では、上記導電部材と接続部とによって一種の金属ケースを構成しており、これによって上記電子部品に出入りする電磁波を良好にシールドすることができる。また、上記接続部は導電性ペーストをディスペンサより吐出して、下端がプリント基板から上方に離れて配置された導電部材とプリント基板のアース電極との間に掛け渡し、その導電性ペーストを固化することによって構成されている。このため、電子部品をプリント基板上に装着した後からでも、上記接続部は容易に構成することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成に加え、上記電子部品と上記導電部材との間に熱伝導性を有する樹脂層が形成されたことを特徴としている。
本発明では、上記電子部品と上記導電部材との間に熱伝導性を有する樹脂層が形成されているので、電子部品で発生した熱を樹脂層を介して導電部材に伝達し、その導電部材から放熱することができる。

請求項３記載の発明は、プリント基板上に載置された単一または複数の電子部品に出入りする電磁波をシールドする電磁波シールド方法であって、底部に穴部が設けられた樋状の溝部が周囲に設られた金属板によって構成された導電部材を、上記電子部品の上方に間隔を開けて、しかも、その導電部材の下端が上記プリント基板から上方に離れるように配置し、ディスペンサより導電性ペーストを吐出して上記溝部に溜まった上記導電性ペーストを上記穴部を介して垂下させて上記アース電極に達せしめることによって、上記導電部材の周囲と上記プリント基板のアース電極との間に架設し、該吐出された導電性ペーストを固化することを特徴としている。

本発明では、電子部品の上方に導電部材を、間隔を開けて、しかも、その導電部材の下端が上記プリント基板から上方に離れるように配置し、その導電部材の周囲とプリント基板のアース電極との間に、導電性ペーストをディスペンサより吐出して架設し、固化すればよく、極めて作業が容易である。また、この作業は電子部品をプリント基板に装着した後からでも容易に行える。そして、この作業により、上記導電部材と上記固化後の金属とによって一種の金属ケースが構成され、上記電子部品に出入りする電磁波を良好にシールドすることができる。

請求項１記載の発明では、電子部品をプリント基板上に装着した後からでも、上記接続部は容易に構成することができる。従って、本発明では、電子部品をプリント基板上に装着した後からでもその電子部品に出入りする電磁波を容易にシールドすることができる。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明の効果に加えて、電子部品の過熱を良好に防止することができるといった効果が生じる。

請求項３記載の電磁波シールド方法では、電子部品をプリント基板上に装着した後からでもその電子部品に出入りする電磁波を容易にシールドすることができる。なお、本発明において、導電部材を電子部品の上方に間隔を開けて配置する方法としては、電子部品上に樹脂または他のスペーサを配設してその上に導電部材を設けても、上記導電性ペーストが固化するまでジグ等によって導電部材を支持してもよく、種々の方法が採用できる。

次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。図１（Ａ）は本発明を適用した第１の実施の形態としての電磁波シールド構造１の構成を表す平面図であり、図１（Ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。なお、以下の各実施の形態では、プリント基板９９に装着された単一の電子部品９７（ＩＣ等）を電磁波シールドする場合を例にとって説明するが、複数の電子部品（例えば複数のＩＣ及びコンデンサ，抵抗器等からなる制御ユニット）を電磁波シールドする場合にもほぼ同様の構成を採用することができる。

図１に示すように、電磁波シールド構造１では、熱伝導性を有する樹脂をディスペンサ８０（図４参照）より電子部品９７表面に吐出することによって樹脂層３を形成し、更にその樹脂層３の表面に、金属ペースト（金属微粒子をフィラーとしてペースト状に分散させたもの）をディスペンサ８０より吐出することによって導電部材としての金属層５を形成している。また、金属層５の周囲とプリント基板９９上のアース電極（図示略）との間には、ディスペンサ８０より上記金属ペーストを吐出して架設することにより接続部７を形成している。このようにして金属ペーストによって形成された金属層５及び接続部７は常温に放置することによって固化し、電子部品９７を覆う金属ケースとなる。

このように構成された電磁波シールド構造１では、固化後の金属層５及び接続部７が形成する一種の金属ケースによって電子部品９７に出入りする電磁波を良好に遮断することができる。また、金属層５と電子部品９７との間には、熱伝導性のよい樹脂層３が形成されているので、電子部品９７で発生した熱を樹脂層３を介して金属層５に伝達し、その金属層５から放熱することができる。従って、電子部品９７の過熱も良好に防止することができる。

更に、電磁波シールド構造１では、樹脂層３及び金属層５をディスペンサ８０より吐出した樹脂または金属ペーストによって形成しているので、それらを電子部品９７の大きさに応じて自由にかつ容易に形成することができる。従って、電磁波シールドすべき電子部品９７の大きさが様々である場合にも、その電磁波シールドに要するコストを良好に低減することができる。また、接続部７もディスペンサ８０より吐出した金属ペーストによって形成しているので、本実施の形態の電磁波シールド構造１は、電子部品９７を図示しない他の電子部品または回路と共にプリント基板９９上に装着した後からでも容易に構成することができる。

なお、ディスペンサ８０では種々のノズル８１が使用可能であるが、電磁波シールド構造１の製造に当たっては、樹脂層３及び金属層５の形成時には図２（Ａ）に示すような扁平なノズル８１ａを、接続部７の形成時には図２（Ｂ）に示すような細い円形のノズル８１ｂを、それぞれ使用した。このため、本実施の形態では、樹脂層３及び金属層５は迅速に形成することができ、接続部７は精密に形成することができた。なお、ノズル８１はいずれか１種類のみ使用してもよく３種類以上使用してもよい。

例えば、図３に示す第２の実施の形態としての電磁波シールド構造１１のように、細い円形のノズル８１ｂのみを利用して金属層１５は網状に形成してもよい。この場合、金属ペーストの平均的な吐出速度が低下するが、金属層１５と接続部１７とをノズルを付け替えることなく一連の作業によって形成することが可能となり、この形態を採用した方が能率的な場合もある。また、ノズル８１ｂのみを利用する場合、金属層は、等間隔で平行線状に金属ペーストを吐出することによって形成してもよいが、金属層５のように面状に形成したり金属層１５のように網状に形成した場合の方が優れた電磁波シールド効果が得られる。更に、樹脂層３の代わりに、予めシート状に成形された樹脂シートを使用してもよい。

図４（Ａ），（Ｂ）は第３の実施の形態としての電磁波シールド構造２１の製造方法を表す説明図である。本実施の形態では、図４（Ａ）に示すように、電子部品９７の上に熱変形可能な熱伝導性を有する樹脂シート２３（樹脂層に相当）及び金属板２５（導電部材に相当）を順次積層している。続いて、図４（Ｂ）に示すように、樹脂シート２３を熱変形させることによってその樹脂シート２３により電子部品９７を全周から囲み、その樹脂シート２３の表面にディスペンサ８０から金属ペーストを吐出することにより、プリント基板９９のアース電極（図示略）と金属板２５の周囲とを接続する接続部２７を形成している。

この場合も前述のように、電子部品９７を装着した後からでも容易にかつ良好に電磁波をシールドすることができる。また、樹脂シート２３及び金属板２５は打ち抜き等によって種々の大きさに容易に製造することができ、電子部品９７の大きさが様々である場合にも電磁波シールドに要するコストを良好に低減することができる。なお、本実施の形態では、金属板２５は電子部品９７のパッケージより小さくすることもできる。また、金属板２５としても熱変形可能な素材を使用すれば、その金属板２５を樹脂シート２３の表面に沿って変形させ、図１（Ｂ）とほぼ同様の断面形状を呈する電磁波シールド構造を製造することができる。

図５は第４の実施の形態を説明するための参考例としての電磁波シールド構造３１の構成を表す断面図である。この電磁波シールド構造３１では、電子部品９７の表面にその電子部品９７と同幅かやや狭幅の熱伝導性を有する樹脂シート３３（樹脂層に相当）を積層し、その上に、プリント基板９９に向かって傾斜した傾斜面３５ａを周囲（全周でも対向する２辺のみでもよい）に有する金属板３５（導電部材に相当）を積層している。そして、傾斜面３５ａの下端とプリント基板９９のアース電極（図示略）との間には、ディスペンサ８０から金属ペーストを吐出することによって接続部３７を形成している。

この場合も前述のように、電子部品９７を装着した後からでも容易にかつ良好に電磁波をシールドすることができる。また、樹脂シート３３及び金属板３５は打ち抜き等によって種々の大きさに容易に製造することができ、電子部品９７の大きさが様々である場合にも電磁波シールドに要するコストを良好に低減することができる。また、傾斜面３５ａの下端がプリント基板９９から多少浮き上がっている場合は、本発明の一つの実施の形態（第４の実施の形態）となり、この場合も、金属ペーストがある程度の粘性を有するため、接続部３７による上記接続は良好に行える。このため、電子部品９７の高さが様々である場合にも良好に電磁波シールドすることができる。なお、本実施の形態では、金属板３５の水平部３５ｂは電子部品９７のパッケージより小さくすることができる。

また、傾斜面３５ａの下端に図６に示すようなフランジ部３６を形成し、そのフランジ部３６に、図６（Ａ）に示すような穴部３６ａまたは図６（Ｂ）に示すような切欠部３６ｂを設けてもよい。この場合、フランジ部３６がプリント基板９９から浮き上がった場合には穴部３６ａまたは切欠部３６ｂを介して金属ペーストを垂下させることができ、金属板３５とプリント基板９９のアース電極との接続が一層容易になる。

図７は第５の実施の形態としての電磁波シールド構造４１の構成を表す断面図である。本実施の形態では、電子部品９７の表面に樹脂シート３３と同様の樹脂シート４３を積層し、その上に、傾斜面を有さない平板状の金属板４５を積層している。金属板４５の周囲（全周でも対向する２辺のみでもよい）には穴部４５ａをパンチングによって形成し、ディスペンサ８０から吐出した金属ペーストをこの穴部４５ａを介して垂下させることにより、プリント基板９９のアース電極（図示略）と金属板４５の周囲とを接続する接続部４７を形成している。

この場合も前述のように、電子部品９７を装着した後からでも容易にかつ良好に電磁波をシールドすることができる。また、樹脂シート４３及び金属板４５は打ち抜き等によって種々の大きさに容易に製造することができ、電子部品９７の大きさが様々である場合にも電磁波シールドに要するコストを良好に低減することができる。更に、本実施の形態では、金属板４５の周囲とプリント基板９９との間隔が広がるが、穴部４５ａを設けたことによりこの穴部４５ａを介して金属ペースト垂下させて容易に接続部４７を形成することができる。

なお、穴部４５ａは、電子部品９７のリード９７ａと接続部４７との導通を避けるため、図７に示すように、そのリード９７ａの配設位置よりも外側に設けるのが望ましい。穴部４５ａをリード９７ａ上に設けた場合は、図８に示す電磁波シールド構造５１のように、ディスペンサ８０から穴部４５ａを介して樹脂４８を吐出した後、その樹脂４８の表面に沿って接続部４７を形成すればよい。こうすることによって、リード９７ａと接続部４７との導通を良好に回避することができる。また、この場合、金属板４５を小型化して電子部品９７装着後における電磁波シールドを一層容易にすることができる。

また、穴部４５ａは、図９（Ａ）に示すような一連の長穴であってもよく、図９（Ｂ）に示すように一列に配列された多数の穴であってもよい。更に、穴部４５ａに代えて図６（Ｂ）と同様の切欠部を設けた場合も、ほぼ同様の効果が生じるものと考えられる。

また更に、図１０（Ａ）の斜視図及び図１０（Ｂ）のＢ−Ｂ線断面図に示すように、金属板４５の周囲に樋状の溝部４９を設けてその溝部４９の底部に穴部４５ａを設けてもよい。この場合、溝部４９に溜まった金属ペーストが穴部４５ａを介して円滑に垂下するようになるので、接続部４７の形成が一層容易になる。なお、図１０では溝部４９を金属板４５の全周に設けているが、対向する２辺のみに設けてもよい。

以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、上記各実施の形態では、電子部品９７と導電部材（金属層５，１５または金属板２５，３５，４５）との間には樹脂層３または樹脂シート２３，３３，４３を介在させた上で接続部７，１７，２７，３７，４７を形成しているが、樹脂層３等は必ずしも必要ではない。この場合、電子部品９７と金属層５，１５または金属板２５，３５，４５と間に他のスペーサを介在させてもよく、金属板２５，３５，４５をジグ等によって支持した上で接続部２７，３７，４７を形成し、金属ペーストが固化した後そのジグ等を外してもよい。

また、金属板２５，３５，４５（金属部材）の代わりに、炭素繊維を入れて樹脂で構成した部材、または、金属及び炭素繊維を入れて樹脂で構成した部材を使用してもよい。更に、導電性ペーストとしては、上記金属ペーストの代わりに、炭素繊維をフィラーとしてペースト状に分散させたもの、または、金属微粒子及び炭素繊維をフィラーとしてペースト状に分散させたものを使用してもよい。

本発明の第１の実施の形態の構成を表す平面図及び断面図である。 その製造に使用されるディスペンサのノズルを表す説明図である。 本発明の第２の実施の形態の構成を表す平面図である。 本発明の第３の実施の形態の製造方法を表す説明図である。 本発明の第４の実施の形態を説明するための参考例の構成を表す断面図である。 その実施の形態の変形例を表す斜視図である。 本発明の第５の実施の形態の構成を表す断面図である。 その実施の形態の変形例を表す断面図である。 図７，図８の実施の形態における穴部の構成を表す斜視図である。 図７，図８の実施の形態の更なる変形例を表す斜視図及び断面図である。

符号の説明

１，１１，２１，３１，４１，５１…電磁波シールド構造 ３…樹脂層
５，１５…金属層 ７，１７，２７，３７，４７…接続部
２３，３３，４３…樹脂シート ２５，３５，４５…金属板
３６ａ，４５ａ…穴部 ３６ｂ…切欠部 ４８…樹脂
４９…溝部 ８０…ディスペンサ ８１…ノズル
９７…電子部品 ９７ａ…リード ９９…プリント基板

Claims (3)

1. プリント基板上に載置された単一または複数の電子部品に出入りする電磁波をシールドする電磁波シールド構造であって、
   底部に穴部が設けられた樋状の溝部が周囲に設られた金属板によって構成され、上記電子部品の上方に間隔を開けて配置され、しかも下端が上記プリント基板から上方に離れて配置される導電部材と、
   ディスペンサより吐出された導電性ペーストを固化することによって、上記導電部材の周囲と上記プリント基板のアース電極との間に架設された接続部と、
   を備え、
   上記導電性ペーストは、上記溝部に溜まった上記導電性ペーストが上記穴部を介して垂下して上記アース電極に達していることを特徴とする電磁波シールド構造。
2. 上記電子部品と上記導電部材との間に熱伝導性を有する樹脂層が形成されたことを特徴とする請求項１記載の電磁波シールド構造。
3. プリント基板上に載置された単一または複数の電子部品に出入りする電磁波をシールドする電磁波シールド方法であって、
   底部に穴部が設けられた樋状の溝部が周囲に設られた金属板によって構成された導電部材を、上記電子部品の上方に間隔を開けて、しかも、その導電部材の下端が上記プリント基板から上方に離れるように配置し、
   ディスペンサより導電性ペーストを吐出して上記溝部に溜まった上記導電性ペーストを上記穴部を介して垂下させて上記アース電極に達せしめることによって、上記導電部材の周囲と上記プリント基板のアース電極との間に架設し、該吐出された導電性ペーストを固化することを特徴とする電磁波シールド方法。

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