JP6861904B1 - 電磁シールドケース - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1に、プリント基板の基板面上に実装されたセンサー回路を収納する、底板とフタで構成された電磁シールドケースが示されている。
電磁シールドケースを回路基板に実装する場合、回路基板に形成されたグラウンド層と電気的に接続されるように、一般に実施されるネジ締め、圧着、半田付けなどの方法がとられる。
高周波回路などの回路部が使用する周波数帯域が高くなるほど、電磁ノイズ波長の1/5の間隔より電磁シールドケースと回路基板のグラウンド層との電気的な隙間が広く、十分な電磁遮蔽効果が得られ難くなるという課題があった。
図1から図12に基づいて、実施の形態1に係る電磁シールドケースを説明する。
図1から図3は回路基板10に電磁シールドケース20を実装した電子機器を示す斜視図、側面図、上面図である。
回路基板10は、その表面に回路部11を有する。回路部11は衛星通信に用いられるS帯〜X帯の通信回路、5Gの通信回路、車載ではミリ波レーダーに用いられる回路などの高周波(RF)回路が搭載された半導体素子(IC)である。回路部11が電磁ノイズのノイズ源となる。
回路基板10の表面に形成されたグラウンド層12の一部は、回路部11を囲うように四角の枠状である。
回路基板10の裏面には全域に亘ってグラウンド層13が蒸着などの一般的な方法で形成される。
回路基板10はグラウンド層12の4隅に電磁シールドケース20を実装するための貫通孔14が形成されている。
電磁シールドケース20は、回路部11からの電磁ノイズの漏洩(放射)、及び外部から電磁シールドケース1の内部への電磁ノイズの侵入を防ぐ。
ケース本体21aは、平坦部21a1と平坦部21a1の周辺から直角に延在した4つの側壁21a2を有する有底の筒形状である。本実施の形態1では筒状形状を中空の直方体形状としたが、円筒など他の形状でもよい。
電磁シールドケース20を回路基板10に実装したとき、図1から図3に示すように、パッド部21bは回路基板10の表面に形成された四角の枠形状であるグラウンド層12に当接される。
グラウンド層12の幅はパッド部21bの幅より広く、パッド部21bの全域がグラウンド層12に当接される。
パッド部21bはグラウンド層12に当接されたとき、回路基板10に形成された貫通孔14と連通する貫通孔21b1がパッド部21bに形成されている。
パッド部21bと回路基板10のグラウンド層12との電気的な接続をねじ30により行っているが、圧着、半田付け、導電接着剤の塗布などでもよい。
図2では、パッド部21bと回路基板10のグラウンド層12との間が交流結合しているものの、物理的に密着した状態ではなく、物理的な接触が不十分である状態を極端に示している。
導波路本体22aは、平坦部22a1と平坦部22a1の長手方向2辺のそれぞれから直角に延在した2つの側壁22a2及び側壁22a3を有する断面パイ(Π)形状である。
パッド部22bは、導波路本体22aの一方の側壁21a2の端から外方に直角に延在したフランジ部である。
導波路部22とケース部21が互いに分離される構造、つまり、導波路部22がケース部21に分離可能であると、ケース部21を共通にして、回路基板10に搭載された回路部11からの電磁ノイズの周波数帯域に応じた導波路部22を選択できる。
パッド部22cは、導波路本体22aの側壁22a3の他方の端から外方に直角に延在したフランジ部である。
パッド部22cは、電磁シールドケース20が回路基板10の表面に実装されたとき、図1から図3に示すように、パッド部22cは回路基板10の裏面に形成されたグラウンド層13と対向した平行平板を形成する。
パッド部22cは導波路本体22aにおけるチョークの効果を向上させる。
ケース部21のパッド部21bは、回路基板10の表面に形成されたグラウンド層12と導波路部22との電気的な接続を取る機能を果たす。
導波路部22のパッド部22bは、回路基板10の表面に形成されたグラウンド層12とケース部21との電気的な接続を取る機能を果たす。
基体40は、回路基板10の裏面、つまりグラウンド層13に溶着され、回路部11などのヒートシンクとしての役割も果たす。
電磁シールドケース20を回路基板10に実装したとき、ケース部21のパッド部21bと回路基板10の表面に形成されたグラウンド層12とを完全に密着することができず、パッド部21bとグラウンド層12との間に電気的に隙間が生じてしまう。
この状態を図2に誇張して示している。
導波路本体22aの電気長は遮断したい電磁ノイズの波長の1/4の長さであるため、合流した電磁ノイズの位相は互いに逆相となり、電磁ノイズはキャンセルされる。
その結果、電磁シールドケース20は導波路部22が形成される方向に対し電磁遮蔽効果を有する。
図13から図19は実施の形態2を説明する図である。実施の形態1が導波路部22がケース部21におけるケース本体21aの一辺から延在したパッド部22bの表面に重ねて配置、固定されているのに対して、実施の形態2は導波路部22がケース部21におけるケース本体21aの4辺から延在したパッド部22bの表面に重ねて配置、固定されている。
すなわち、ケース部21の4辺に対して、それぞれ導波路部22が配置された構成である。
その他の点については、実施の形態1と同じである。
なお、実施の形態2を示す各図中、実施の形態1を示す図と同一符号は同一又は相当部分を示す。
以下、図を用いて具体的に説明する。
ケース部21は図4から図6に示した実施の形態1におけるケース部21と同じである。
導波路本体22aは、図17及び図18に示すように、平坦部22a1と平坦部22a1の長手方向2辺のそれぞれからから直角に延在した2つの側壁22a2及び側壁22a3を有する断面パイ(Π)形状である。
パッド部22bは、導波路本体22aの側壁21a2の一方の周端から外方に直角に延在したフランジ部である。
つまり、4つの導波路部22は1枚の金属板を折り曲げて形成され、パッド部22bにより連続しており、導波路本体22aそれぞれがケース部21のケース本体21aの4辺から外方に向かう方向に形成される。
導波路部22とケース部21が互いに分離される構造、つまり、導波路部22がケース部21に分離可能であると、ケース部21を共通にして、回路基板10に搭載された回路部11からの電磁ノイズの周波数帯域に応じた導波路部22を選択できる。
4つの導波路部22のパッド部22cそれぞれは、導波路本体22aの側壁22a3の他方の端から外方に直角に延在したフランジ部である。
パッド部22cは、電磁シールドケース20が回路基板10の表面に実装されたとき、図13から図15に示すように、パッド部22cは回路基板10の裏面に形成されたグラウンド層13と対向した平行平板を形成する。
パッド部22cは導波路本体22aにおけるチョークの効果を向上させる。
導波路部22のパッド部22bは、回路基板10の表面に形成されたグラウンド層12とケース部21との電気的な接続を取る機能を果たす。
4つの導波路部22それぞれは、電磁シールドケース20が回路基板10の表面に実装されたとき、回路基板10におけるグラウンド層12と対をなして電磁シールドケース20とグラウンド層12との間に電位差をもつ電磁波が伝搬可能な導波路を形成する。
この場合、4つの導波路部22それぞれが、ケース部21のパッド部21bの4辺のうちの各辺の表面に重ねて配置、固定される。
また、ケース部21のケース本体21aの形状を直方体形状としたが、円筒など他の形状でもよく、ケース本体21aの形状に合わせて、複数個の導波路部22を環状に配置すればよい。
図20及び図21は実施の形態3を説明する図である。実施の形態3は、実施の形態1に対して導波路部22の形状を変更したものであり、その他の点については、実施の形態1と同じである。
なお、実施の形態3を示す各図中、実施の形態1を示す図と同一符号は同一又は相当部分を示す。
以下、図を用いて導波路部22を具体的に説明する。
導波路本体22aは、平坦部22a1と平坦部22a1の長手方向2辺のそれぞれからから直角に延在した2つの側壁22a2及び側壁22a3を有する断面パイ(Π)形状である。
導波路22Aと屈曲路22Bは、屈曲片22dの上部で連通する。
パッド部22bは、実施の形態1と同様に、ケース本体21aのパッド部21bの表面に重ねて配置、固定され、導波路部22とケース部21は一体にされる。
パッド部22bはケース本体21aのパッド部21bに重ねて配置されたとき、ケース本体21aの重ねて配置されたパッド部の両端に形成された貫通孔21b1と連通する貫通孔22b1がパッド部22bに形成されている。
パッド部22cは、電磁シールドケース20が回路基板10の表面に実装されたとき、図1から図3に示すように、パッド部22cは回路基板10の裏面に形成されたグラウンド層13と対向した平行平板を形成する。
パッド部22cは導波路本体22aにおけるチョークの効果を向上させる。
屈曲片22dは、導波路本体22aの空間を導波路22Aと屈曲路22Bとに分割する。
導波路本体22aにおける導波路22Aと屈曲路22Bによる合計の電気長が、回路部11の電磁ノイズの波長の1/4に設定されている。つまり、導波路本体22aの側壁22a2及び側壁22a3の高さが回路部11の電磁ノイズの波長の(1/4)×(1/2)に設定される。
なお、導波路本体22aの幅、屈曲片22dと導波路本体22aの側壁22a2との幅は、遮断したい電磁ノイズの周波数帯域に対してカットオフされない長さである。
この場合、図20及び図21に示した導波路部22を4つ、パッド部22bにより一体形成された構造とし、4つの導波路部22のパッド部22bがケース本体21aのパッド部21bの表面に重ねて配置、固定される。
また、4つの導波路部22それぞれを個別にしたものにおいては、4つの導波路部22それぞれのパッド部22bがケース部21のパッド部21bの4辺のうちの各辺の表面に重ねて配置、固定される。
図22及び図23は実施の形態4を説明する図である。実施の形態4は、実施の形態1に対して導波路部22の形状を変更したものであり、その他の点については、実施の形態1と同じである。
なお、実施の形態4を示す各図中、実施の形態1を示す図と同一符号は同一又は相当部分を示す。
以下、図を用いて導波路部22を具体的に説明する。
導波路本体22aとパッド部22b及びパッド部22cは実施の形態1と同様の構造である。
誘電体22eは、導波路本体22aの電気長を1/√εr倍に短縮させる効果を有する。
なお、誘電体22eは、導波路本体22aの空間全域に充填しているが、空間の一部に充填したものでもよい。
なお、導波路本体22aの幅は、遮断したい電磁ノイズの周波数帯域に対してカットオフされない長さである。
この場合、図22及び図23に示した導波路部22を4つ、パッド部22bにより一体形成された構造とし、4つの導波路部22のパッド部22bがケース本体21aのパッド部21bの表面に重ねて配置、固定される。
また、4つの導波路部22それぞれを個別にしたものにおいては、4つの導波路部22それぞれのパッド部22bがケース部21のパッド部21bの4辺のうちの各辺の表面に重ねて配置、固定される。
この場合、導波路部22の導波路22A及び屈曲路22Bに比誘電率εrの誘電材が充填される。
この場合、屈曲路22Bと誘電体22eにより、さらに導波路部22の小型化が図れる。
Claims (7)
- 表面に回路部及びグラウンド層を有する回路基板に、前記回路部を覆い、前記回路基板の表面に装着されるケース部と、
前記ケース部における前記ケース部が前記回路基板に装着される周辺部に形成され、前記回路基板におけるグラウンド層と対をなして前記グラウンド層との間に電位差をもつ電磁波が伝搬可能な導波路部とを備え、
前記導波路部は前記ケース部に分離可能に装着される電磁シールドケース。 - 前記導波路部の電気長は前記回路部からの電磁ノイズの波長の1/4である請求項1記載の電磁シールドケース。
- 前記導波路部は、前記ケース部の周辺部に環状に配置された複数の導波路部により構成された請求項1又は請求項2記載の電磁シールドケース。
- 前記導波路部は、導波路と前記導波路と連通する屈曲路を有する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電磁シールドケース。
- 前記導波路部は、導波路に誘電体を有する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電磁シールドケース。
- 前記ケース部は、その周辺部において、前記回路基板の表面に形成されたグラウンド層と電気的に接続される請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電磁シールドケース。
- 表面に回路部及びグラウンド層を有する回路基板における前記回路部を覆う、中空の筒状形状であるケース本体と、前記ケース本体の側壁の周端から外方に延在し、前記グラウンド層と対向配置されるパッド部を有し、前記回路基板の表面に装着されるケース部と、
断面パイ(Π)形状をなし、電気長が前記回路部からの電磁ノイズの波長の1/4である導波路本体と、前記導波路本体の一方の側壁の端から外方に延在し、前記ケース部のパッド部と重ねて配置されるパッド部を有する導波路部と、
を備えた電磁シールドケース。
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