JP5320801B2 - 電子機器及びそのノイズ遮蔽方法 - Google Patents

Description

本発明は電子機器及びそのノイズ遮蔽方法に関し、特に電磁ノイズに敏感な電子デバイスの電磁ノイズによる誤動作を防止して動作の信頼性を高める電子機器及びそのノイズ遮蔽方法に関する。

最近の電子機器の大半には、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）を含むＩＣデバイス（半導体集積回路部品）等の複数の能動素子及び複数の抵抗やキャパシタ等の受動素子を１枚又は複数枚の回路基板（ＰＣＢ）に組み込んだ電子回路を搭載している。

斯かる電子機器は、複数の電子機器又は電気機器等と共に使用されるのが一般的であり、これら周辺の電子機器又は電気機器から空間を介して又は電源ラインを介して電磁ノイズに晒される。電子回路、特にマイクロプロセッサ等のＩＣデバイスは、電磁ノイズに敏感であり、過度の電磁ノイズに晒されると誤動作又は破壊の虞れがある。そこで、斯かる電子回路のノイズに敏感なデバイスが受ける電磁ノイズの影響を最小限にするために、電子回路又はそれを構成する電子デバイスに静電遮蔽（electrostatic shield）及び／又は電磁遮蔽（electromagnetic shield）を設け、電子回路及びそれを使用する電子機器の信頼性を高めることが一般的に行われている。

基板上に形成された回路モジュール等を金属ケースにより覆って電波等の影響を遮蔽（シールド）すること及びノイズの発生や回路破壊を防止する電子回路モジュールは、多くに技術文献に開示されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。

次に、従来の一般的な電子機器のノイズ対策について説明する。図４は、静電遮蔽した電子機器の従来例の断面図である。図４（Ａ）に示す如く、この電子機器４０は、断面が略Ｕ字状の金属ベース４１内に、例えばノイズに敏感なマイクロプロセッサ等のＩＣデバイス４３を含む電子回路が形成された回路基板４２が収容されている。この回路基板４２は、例えば金属ベース４１の底面に複数の導電性ポスト４４及びビス４５を介して固定され、金属ベース４１内に収容されている。更に、この金属ベース４１の上端の開口部は、適当な金属板による金属蓋４６が複数のビス４７により覆われ、金属ベース４１及び金属蓋４６含む金属ケースにより、その内部に収容され且つ電気回路が形成された回路基板４２を密閉する。

図４（Ａ）において、金属ベース４１は、金属板による一体構造又は底面及び側壁を別体に形成してもよい。このように内部の回路基板４２を、例えばアルミニウム等の導電性金属により密閉し、これらの金属ベース４１及び金属蓋４６を実質的に同電位にすることにより、内部の回路基板に形成された電子回路のＩＣデバイス４３等を静電遮蔽して、外部からの静電気の侵入を防止して静電遮蔽することが可能である。尚、内部の電子回路が発生する熱を効果的に放熱するために、金属ベース４１及び／又は金属蓋４６に適当な形状の複数の微小開口を、例えば網目状に形成してもよい。

次に、図４（Ｂ）を参照して、図４（Ａ）に示す静電遮蔽した電子機器の遮蔽動作及び課題について説明する。金属蓋４６の一部から矢印Ｐで示す如く静電気が電子機器４０に侵入しようとすると、この静電気は、金属ケース（即ち、金属蓋４６及び金属ベース４１）を介して矢印で示す経路で接地（ＧＮＤ）４８へ導かれる。従って、金属ベース４１及び金属蓋４６の内部に収容された回路基板４２に形成された電子回路のＩＣデバイス４３には直接的な影響はない。しかし、金属蓋４６を流れる電流による電磁波４９によりＩＣデバイス４３が影響を受ける。この電磁波による電流は、回路基板４２に形成された図示しない接地（ＧＮＤ）パターン及び金属ポスト４５を介して接地（ＧＮＤ）４８へ流れるが、そのインピーダンスは比較的大きいので、上述した電磁波の影響を十分に除去できず、ＩＣデバイス４３を含む電子回路が誤動作又は破壊する虞が存在する。

図５は、遮蔽効果が改善された従来の電子機器の断面図を示す。図５（Ａ）に示す改善された遮蔽効果を有する電子機器５０は、断面が略Ｕ字状の金属ベース５１、ＩＣデバイス５３を含む電子回路が形成された回路基板５２、回路基板５２を固定するポスト５４、ビス５５、金属蓋５６及び金属蓋５６と金属ベース５１を固定する複数のビス５７を有する点では、上述した図４（Ａ）の電子機器４０と同様である。しかし、この電子機器５０は、更にノイズに敏感なＩＣデバイス５３を包囲するデバイス保護用金属ケース（静電気保護用金属ケース）６０が回路基板５２上に取り付けられている。また、回路基板５２の裏（下）面にはＧＮＤ強化パターン６１が設けられると共にこのＧＮＤ強化パターン６１と金属ケース４１の底面間に複数のＧＮＤ強化板ばね６２が設けられている。

次に、図５（Ｂ）を参照して、図５（Ａ）に示す電子機器５０のノイズ遮蔽動作について説明する。この電子機器５０では、金属蓋５６を介してノイズ（静電気）が侵入すると、上述した電子機器４０の場合と同様に、金属蓋５６及び金属ベース５１を介して接地（ＧＮＤ）５８へ導かれる。金属蓋５６を流れる電流により発生する電磁波は、デバイス保護用金属ケース６０に電流を生じさせ、このデバイス保護用金属ケース６０の脚、回路基板５２の上面に形成された図示しない接地パターン、ポスト５５及び金属ベース５１を介して接地（ＧＮＤ）５８へ流れると共にデバイス保護用金属ケース６０の脚、回路基板５２のＧＮＤ強化パターン６１、ＧＮＤ強化用板ばね６２及び金属ベース５１を介して接地（ＧＮＤ）５８へ導かれる。尚、ＧＮＤ強化用板ばね６１は、好ましくはデバイス保護用金属ケース６０の脚の近傍に配置される。

実開平５−４５９２号（第５−６頁、第１図） 特開平１１−６７９４５号（第３頁、第１図）

しかし、図４及び図５に示す如き従来のノイズ遮蔽された電子機器では、ノイズを十分に遮蔽することが不可能であり、マイクロプロセッサ等のデバイスの誤動作や破壊を完全に防止することができない。即ち、図４に示す従来の電子機器４０では、金属蓋４６を流れる電流により発生する電磁波による電流を低インピーダンスで接地（ＧＮＤ）へ導くことができない。また、図５に示す如くノイズ対策部品（デバイス保護用金属ケース）の採用、回路基板にＧＮＤパターンを付加してインピーダンスの低減及び回路基板用接地金具の使用等による改良された電子機器５０でも、デバイス５３は、図５（Ｂ）に示す如くデバイス保護用金属ケース６０を流れる電流による電磁波の影響を受け、（電子機器４０の場合よりは幾分改善されても）希望する高いノイズ遮蔽効果が実現できない。

本発明は、従来技術の上述した課題に鑑みなされたものであり、簡単な構成により高いノイズ遮蔽効果が得られる電子機器及びそのノイズ遮蔽方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決又は大幅に軽減して上述の目的を達成するために、本発明の電子機器及びそのノイズ遮蔽方法は、次の如き特徴的な構成を採用している。

（１）本発明の電子機器は、被ノイズ遮蔽デバイスを含む電子回路が形成された回路基板を金属ケース内に固定して収容する電子機器において、
前記金属ケース内の前記被ノイズ遮蔽デバイスに対向する位置に、内部電流が遮断され且つ前記被ノイズ遮蔽デバイスを実質的に覆うサイズのノイズ遮蔽体を配置する電子機器。
（２）前記ノイズ遮蔽体は、前記金属ケースの内面側に絶縁被膜を介して被着形成された導電箔である上記（１）の電子機器。
（３）前記ノイズ遮蔽体は、両面が絶縁被膜で包囲された導電箔である上記（１）の電子機器。
（４）前記ノイズ遮蔽体は、複数の平行導体の周囲に導電箔が設けられたＦＦＣであり、前記導電箔はフローティング状態である上記（１）の電子機器。
（５）前記被ノイズ遮蔽デバイスは、電磁波ノイズの影響を受け易いマイクロプロセッサ等のＩＣデバイスである上記（１）、（２）又は（３）の電子機器。
（６）前記被ノイズ遮蔽デバイスは、液晶表示パネルであリ、前記ノイズ遮蔽体は、前記液晶表示パネルに被着形成される上記（１）の電子機器。

本発明の電子機器及びそのノイズ遮蔽方法によると、次の如き実用上の特有の効果が得られる。即ち、絶縁被膜を介して被着された導電箔、全面が絶縁コーティングされた導電箔又は導電箔でシールドされたＦＦＣ等ノイズ遮蔽体で被ノイズ遮蔽デバイス１３を覆う簡単な構成により簡単、確実且つ安価にノイズ遮蔽することが可能である。

以下、添付図面を参照して本発明による電子機器及びそのノイズ遮蔽方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。

先ず、図１は、本発明による電子機器の好適な実施の形態の構成を示す断面図である。この電子機器１０は、図４及び図５を参照して上述した従来の電子機器４０、５０と同様に、略Ｕ字状の金属ベース１１及びその開口部を覆う金属蓋１６内に収容された回路基板１２を備えている。この金属ベース１１及び金属蓋１６により金属ケースを形成する。この回路基板１２には、ＩＣデバイス（被ノイズ遮蔽デバイス）１３を含む電子回路が形成され、複数の接地ポスト１４及びビス１５により金属ベース１１の底面に固定されている。

しかし、本発明の電子機器１０は、回路基板１２に実装されたＩＣデバイス１３に対応する金属蓋１６の内面（底面）位置にノイズ遮蔽体が被着形成されている点で、上述した従来の電子機器４０、５０と異なる。図１に示す本発明による実施の形態では、ノイズ遮蔽体は、絶縁被膜２１と導電箔２０の積層体である。即ち、この積層体は、少なくとも金属蓋１６側に、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の絶縁被膜２１が形成された銅やアルミニウム等の導電性金属箔２０により構成される。このノイズ遮蔽体のサイズは、図１に示す如く、ＩＣデバイス１３を覆うサイズに選定される。尚、回路基板１２の底面には、上述した従来の電子機器５０の場合と同様に、図示しないＧＮＤ強化パターンが形成され、このＧＮＤ強化パターンと金属ベース１１間に複数のＧＮＤ強化板はね２２を設けて、ＧＮＤのインピーダンスを低減するのが好ましい。

次に、図１に示す電子機器１０の動作、即ちノイズ遮蔽作用を説明する。金属ベース１１及び金属蓋１６によりなり回路基板１２を包囲する金属ケースの金属蓋１６に、矢印Ｐで示す静電気が発生すると、図１中に示す如く金属蓋１６及び金属ベース１１を介して接地（ＧＮＤ）１８へ導かれる。即ち、金属蓋１６及び金属ベース１１を介して接地（ＧＮＤ）１８へ電流が流れる。しかし、導電箔２０は、金属蓋１６から絶縁被膜２１により絶縁されているので、この導電箔２０には何ら電流が流れない。従って、静電気により金属蓋１６を流れる電流の電磁波による、ノイズ遮蔽体を構成する導電箔２０に対向して配置されたノイズに敏感なＩＣバイス１３への影響を効果的に低減し、誤動作や破損の虞れを排除可能である。

尚、図１に示す好適な実施の形態の電子機器１０におけるノイズ遮蔽体は、導電箔２０をＰＥＴ等の絶縁被膜２１を介して金属蓋１６の内面に被着している。しかし、このノイズ遮蔽体は、導電箔（又は薄い導電体）２０の両面（又は全面）を絶縁被膜で包囲した構造であってもよいこと勿論である。

次に、図２及び図３を参照して、本発明による電子機器及びそのノイズ遮蔽方法に関する他の実施の形態について説明する。

図２は、ノイズに敏感なデバイスである液晶表示パネル（ＬＣＤ）を含む電子機器の主要部を示す断面図である。この電子機器３０Ａは、回路基板３２の一面（上面）にチョークコイル又はトランス等の磁界発生デバイスＴＲを含む回路が形成されている。電子回路が形成された回路基板３２は、図示しない金属ケース（例えば、金属ベース及び金属蓋）内に収容されている。また、この回路基板３２は、従来例や上述した実施の形態と同様にＧＮＤポスト３４及びビス３５を介して接地（ＧＮＤ）に接続される。また、回路基板３２の下側には、液晶表示パネル（ＬＣＤ）３６が配置されている。この液晶表示パネル３６は、ＧＮＤ強化板ばね３７等により回路基板３２の図示しない接地パターンに接続され、上述したＧＮＤポスト３４及びビス３５を介して接地（ＧＮＤ）３８に接続されている。

図２に示す如き電子機器３０Ａでは、回路基板３２に形成された電子回路の磁界発生デバイスＴＲが発生する磁界Ｍが回路基板３２を透過して液晶表示パネル３６の画面にビート等を生じさせ、表示画像の品質を低下させる。しかし、図２に示す電子機器３０Ａでは、液晶表示パネル３６の回路基板３２側にノイズ遮蔽体３９を被着形成している。このノイズ遮蔽体３９は、例えば全面をＰＥＴ等の絶縁被膜でコーティングした導電箔により形成される。このノイズ遮蔽体３９により、磁界発生デバイスＴＲが発生する磁界Ｍによる電磁波を効果的に遮蔽することにより、液晶表示パネルの表示品質の悪化を防止する。

次に、図３は、本発明による電子機器及びそのノイズ遮蔽方法に関する更に他の実施の形態の主要部を示す断面図である。尚、説明の便宜上、図２に示す構成要素に対応する要素には同様の参照番号を付している。

図３に示す電子機器３０Ｂは、相互に略平行に配置された２枚の回路基板３２ａ及び３２ｂを備えている。尚、これら２枚の回路基板３２ａ及び３２ｂは、図示しない金属ケース内に収容されていること、上述した電子機器３０Ａ等の場合と同様である。回路基板３２ａには、ノイズに敏感なデバイスであるＩＣデバイス３３を含む電子回路が形成されている。また、回路基板３２ｂにも別の電子回路（図示せず）が形成されている。

尚、これら各回路基板３２ａ、３２ｂには、図示しない接地（ＧＮＤ）パターンが形成されていること通常の回路基板と同様である。そして、これら両回路基板３２ａ及び３２ｂの対向面には、それぞれコネクタＣＯＮ１及びＣＯＮ２が設けられ、これら両回路基板３２ａ及び３２ｂ間をフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）で相互に接続している。ＦＦＣは、例えば多数の導体が相互に絶縁されて平行配置され、これら複数の導体の周囲を銅やアルミニウム等の導電箔で覆い、更にその周囲を絶縁体で覆って構成される。

このＦＦＣは、図３に示す如く、両回路基板３２ａ及び３２ｂ間で長いＵ字状に曲げられ、回路基板３２ａに実装されたＩＣデバイス３３を覆うように構成されていることに留意されたい。また、このＦＦＣの導電箔は、通常のシールドケーブルのシールド導体と異なり、接地（ＧＮＤ）には接続されることなく、フローティング状態であることに注目されたい。従って、このＦＦＣは、上述した絶縁被膜を有する導電箔と同様に、ノイズ遮蔽体としての機能を有する。

図３に示す電子機器３０Ｂにおいて、図示の如く回路基板３２ｂに静電気が侵入すると、ＦＦＣの導電箔を接地してＧＮＤラインとする場合には、このＧＮＤラインを流れる電流によりその周囲にあるＩＣデバイス３３が電磁波に晒されてその影響を受け、誤動作や破壊の虞れがある。しかし、本発明の電子機器３０Ｂでは、ＦＦＣの導電箔は接地接続されていないので、この導電箔に電流は流れない。従って、この電子機器３０Ｂは、静電気によリ発生する電磁波によるＩＣデバイス３３に生じ得るノイズを遮蔽することが可能である。

以上、本発明による電子機器及びそのノイズ遮蔽方法に関する幾つかの実施の形態について説明した。しかし、斯かる実施の形態は、本発明の単なる例示であり、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。

本発明による電子機器の好適な実施の形態の構成を示す断面図である。 本発明による電子機器の他の実施の形態の主要部の構成を示す断面図である。 本発明による電子機器の更に他の実施の形態の主要部の構成を示す断面図である。 従来の一般的な電子機器の構成を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）はノイズの影響を説明する断面図である。 従来のＧＮＤ強化した電子機器の構成を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）はノイズの影響を説明する断面図である。

符号の説明

１０、３０Ａ、３０Ｂ 電子機器
１１ 金属ベース
１２、３２ 回路基板
１３、３３、３６ 被ノイズ遮蔽デバイス（ノイズに敏感な電子デバイス）
１６ 金属蓋
２０、２１、３９、ＦＦＣ ノイズ遮蔽デバイス

Claims (3)

1. 被ノイズ遮蔽デバイスを含む電子回路が形成された回路基板を金属ケース内に固定して収容する電子機器において、
   前記金属ケース内の前記被ノイズ遮蔽デバイスに対向する位置に配置され、前記被ノイズ遮蔽デバイスを実質的に覆うサイズのノイズ遮蔽体を備え、
   前記ノイズ遮蔽体は、前記対向する位置に絶縁被膜を介して被着形成された導電箔を有し、フローティング状態とされて内部電流が遮断され、複数の平行導体の周囲に前記導電箔が設けられたＦＦＣであることを特徴とする電子機器。
2. 前記ノイズ遮蔽体は、両面が前記絶縁被膜で包囲された前記導電箔を有することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記被ノイズ遮蔽デバイスは、ＩＣデバイスであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。

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