WO2020255790A1

WO2020255790A1 - 電子機器

Info

Publication number: WO2020255790A1
Application number: PCT/JP2020/022661
Authority: WO
Inventors: 相佑金
Original assignee: 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2020-06-09
Publication date: 2020-12-24
Also published as: US20220322584A1; JPWO2020255790A1

Abstract

表面に電子部品（１１）が搭載されるプリント基板（１０）と、プリント基板（１０）の表面と対向し、電子部品（１１）を覆うように配置されるシールド部材（２０）と、を備え、シールド部材（２０）は、平面視においてプリント基板（１０）の一端を超えて外側に延伸する突出部（２２）を有し、突出部（２２）は、プリント基板（１０）側に曲がっており、その先端が、少なくともプリント基板（１０）の側面と対向する位置まで延伸している電子機器（１）である。

Description

電子機器

　本発明は、プリント基板を内蔵する電子機器に関する。

　一般に、電子機器は各種の電子部品が搭載されたプリント基板を内蔵している。これらの電子部品の中には、他の電子部品の動作や無線通信などに影響を及ぼすノイズとなる電磁場を発生させるものがある。このようなノイズの伝搬を防止するために、金属板などによって形成されたシールド部材によって、ノイズの発生源となる回路素子を覆うことが行われている。

　上述した技術において、シールド部材をプリント基板に完全に密着させることは難しく、シールド部材とプリント基板の間の隙間からノイズが伝搬するおそれがある。

　本発明は上記実情を考慮してなされたものであって、その目的の一つは、プリント基板上に配置された回路素子から発生するノイズを、シールド部材によって効果的に抑制することのできる電子機器を提供することにある。

　本発明の一態様に係る電子機器は、表面に電子部品が搭載されるプリント基板と、前記プリント基板の表面と対向し、前記電子部品を覆うように配置されるシールド部材と、を備え、前記シールド部材は、平面視において前記プリント基板の一端を超えて外側に延伸する突出部を有し、当該突出部は、前記プリント基板側に曲がっており、その先端が、少なくとも前記プリント基板の側面と対向する位置まで延伸していることを特徴とする。

本発明の実施の形態に係る電子機器に内蔵されるプリント基板を示す斜視図である。シールド部材が取り付けられた状態のプリント基板を示す斜視図である。シールド部材が取り付けられた状態のプリント基板の断面図である。延伸部分の長さを変化させた場合のアイソレーションの変化を示すグラフである。遮蔽部分の長さを変化させた場合のアイソレーションの変化を示すグラフである。第１の変形例に係る電子機器におけるシールド部材の形状を示す図である。第２の変形例に係る電子機器におけるシールド部材の形状を示す図である。第３の変形例に係る電子機器におけるシールド部材の形状を示す図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。

　本発明の一実施形態に係る電子機器１は、例えば家庭用ゲーム機等であって、各種の電子部品が搭載されるプリント基板（プリント配線板）１０と、プリント基板１０に取り付けられる表側シールド部材２０、及び裏側シールド部材３０と、アンテナ４０と、を含んで構成されている。図１は、表側シールド部材２０、及び裏側シールド部材３０が取り付けられる前の状態のプリント基板１０表面の様子を示す斜視図である。図２は、表側シールド部材２０、及び裏側シールド部材３０が取り付けられた状態のプリント基板１０表面の様子を示す斜視図である。また、図３は、表側シールド部材２０、及び裏側シールド部材３０が取り付けられた状態のプリント基板１０を側方から見た位置関係を示す部分断面図である。

　プリント基板１０の表面には、ノイズの発生源となる少なくとも一つの電子部品１１が配置されている。図１ではプリント基板１０の表面側に一つの電子部品１１のみが示されているが、プリント基板１０の表面には複数の電子部品が配置されてよい。また、プリント基板１０は両面プリント基板であってよく、裏面側にも１又は複数の電子部品が配置されてよい。

　表側シールド部材２０及び裏側シールド部材３０は、プリント基板１０、及びプリント基板１０に配置された電子部品から放射されるノイズとなる電磁波を遮蔽するための部材であって、金属板などの導電部材によって形成されている。表側シールド部材２０は、プリント基板１０の表面と対向するように、かつ、電子部品１１を覆うように配置され、プリント基板１０に対して固定されている。また、裏側シールド部材３０は、プリント基板１０の裏面と対向するように配置され、プリント基板１０に対して固定されている。これらのシールド部材の構造については、後に詳しく説明する。

　アンテナ４０は、無線信号を送受信するために用いられる導電体であって、電子機器１はアンテナ４０を介して外部の通信機器との間で無線通信を行う。以下では、アンテナ４０が無線通信に使用する周波数を通信周波数という。アンテナ４０は、プリント基板１０から見て所定の方向に離れた位置に配置されている。すなわち、アンテナ４０は平面視においてプリント基板１０と重ならない位置に配置されている。なお、ここではプリント基板１０表面側からプリント基板１０表面に垂直な方向を見ることを平面視と表記している。

　以下では、プリント基板１０から見てアンテナ４０が配置されている側を電子機器１の前面側とする。また、以下では説明の便宜のために、プリント基板１０表面に平行でプリント基板１０とアンテナ４０とが並ぶ方向（電子機器１の前後方向）をＹ軸方向とし、プリント基板１０表面に平行でＹ軸方向と直交する方向（電子機器１の左右方向）をＸ軸方向とし、プリント基板１０の厚さ方向（電子機器１の上下方向）をＺ軸方向とする。さらに、電子機器１を正面側から見て向かって右方向をＸ軸正方向とし、プリント基板１０からアンテナ４０に向かう側をＹ軸正方向とし、プリント基板１０の裏面から表面に向かう方向をＺ軸正方向とする。

　本実施形態では、特に電子部品１１が、アンテナ４０の通信周波数と重複する周波数帯のノイズを放射するものとする。そのため、電子部品１１から放射されるノイズがアンテナ４０による無線通信を妨げないように、シールド部材によってノイズを遮蔽する必要がある。電子部品１１からアンテナ４０側に放射されるノイズを遮蔽するために、本実施形態では、表側シールド部材２０のアンテナ４０側の一端に、プリント基板１０の一端からさらに突出する突出部分を設け、この突出部分によってノイズを遮断することとしている。以下、このような作用を実現する表側シールド部材２０の構造について説明する。

　具体的に表側シールド部材２０は、平面視においてプリント基板１０と重なる矩形形状を有しており、そのＹ軸正方向側（アンテナ４０側）の一端には、プリント基板１０の一端を超えて突出する部分が設けられている。以下では、表側シールド部材２０のうち、平面視においてプリント基板１０と重なる部分を本体部２１とし、本体部２１からＹ軸正方向側に突出した部分を突出部２２という。

　本体部２１は、Ｚ軸正方向側に凸状、負方向側に凹状に形成された凸部２１ａを備え、この凸部２１ａが電子部品１１を覆っている。また、表側シールド部材２０は、本体部２１の外周に沿って、複数の位置でねじ２１ｂによってプリント基板１０に締結されている。なお、後に詳しく説明するように、本体部２１は、Ｙ軸正方向側（アンテナ４０側）の一辺を除く３辺に沿ってプリント基板１０に対してねじ止めされている。

　突出部２２は、平面視においてプリント基板１０とアンテナ４０との間の位置までＹ軸正方向に延伸しており、その先端部分がＺ軸負方向（プリント基板１０側）に曲げられた形状を有している。すなわち、突出部２２は、プリント基板１０表面と略平行にＹ軸正方向に延伸する延伸部分２２ａと、プリント基板１０表面に対して略直交してＺ軸負方向に延伸する遮蔽部分２２ｂと、を含んで構成されている。そして、遮蔽部分２２ｂの上端は延伸部分２２ａの先端と連結されており、これにより突出部２２は全体としてその先端がプリント基板１０側に屈曲し、側面（Ｘ軸方向）から見てＬ字形状を有している。

　遮蔽部分２２ｂは、電子機器１正面側から見て、少なくともプリント基板１０の側面と重なる位置まで延伸している。これにより、遮蔽部分２２ｂは、その一部がプリント基板１０のＹ軸正方向側の側面と対向することになる。遮蔽部分２２ｂの先端部分は、プリント基板１０や裏側シールド部材３０には接触していない。しかしながら、遮蔽部分２２ｂが少なくともプリント基板１０の側面と対向する位置まで延伸することによって、表側シールド部材２０はプリント基板１０とアンテナ４０とを隔てる隔壁として機能し、電子部品１１から放射されるノイズがアンテナ４０まで到達しないよう遮蔽することができる。

　さらに本実施形態では、裏側シールド部材３０も、平面視においてプリント基板１０と重なる本体部３１と、プリント基板１０に対してＹ軸正方向側に突出する突出部３２と、を備えている。そして、裏側シールド部材３０の突出部３２は、プリント基板１０裏面と略平行にＹ軸正方向に延伸する延伸部分３２ａと、プリント基板１０裏面に対して略直交してＺ軸負方向に延伸し、上端が延伸部分３２ａに連結された先端部分３２ｂと、を含んで構成されている。そして、延伸部分３２ａは表側シールド部材２０の延伸部分２２ａと、先端部分３２ｂは表側シールド部材２０の遮蔽部分２２ｂと、それぞれ平行になるように対向配置されている。このように突出部２２と突出部３２とが対向することによって、その間にＸ軸方向から見てＬ字状の空間が形成される。以下では、このＬ字状の空間を導波部Ｇという。この導波部Ｇが、電子部品１１から伝搬するノイズの経路を誘導し、その向きを変化させるガイドとして機能する。すなわち、この導波部Ｇを伝搬することによって、電子部品１１からアンテナ４０側に放射されたノイズの向きが、Ｚ軸負方向側に変化させられる。これにより、アンテナ４０に対して電子部品１１からのノイズが影響しにくくなる。

　電子部品１１によるアンテナ４０への影響を低減するためには、導波部Ｇの長さをより長くすることが望ましい。具体的に本願発明者らは、延伸部分２２ａの長さをｔ、遮蔽部分２２ｂの長さをｈとした場合に、これらのそれぞれを長くすることによって、電子部品１１とアンテナ４０との間のアイソレーション（ノイズの影響を示す指標値）が低減することをシミュレーションによって確認した。図４及び図５は、それぞれ延伸部分２２ａの長さｔ、及び遮蔽部分２２ｂの長さｈを変化させた場合の電子部品１１とアンテナ４０との間のアイソレーションのシミュレーション結果を示すグラフである。なお、これらのグラフにおける各部の長さは、アンテナ４０の通信周波数に対応する波長λを単位として示されている。また、これらのグラフにおける一点鎖線は、突出部２２及び突出部３２を設けない場合のアイソレーションの値を示している。これらの図に示されるように、長さｔ及びｈをそれぞれ長くすることで、アイソレーションが改善している。特に、長さｔ及びｈのそれぞれを３／１０λ以上とすることで、突出部２２及び突出部３２を設けない場合と比較して有意な改善効果が得られている。

　また、表側シールド部材２０に以上説明したような突出部２２を設けることによって、本体部２１の突出部２２が設けられた側（Ｙ軸正方向側）の辺をプリント基板１０にねじ止めせずとも、アンテナ４０側へのノイズ伝搬を防止できるようになる。本願発明者らは、本体部２１のＹ軸正方向側の辺をプリント基板１０にねじ止めした場合とねじ止めしない場合のそれぞれについて、電子部品１１とアンテナ４０との間のアイソレーションの相違をシミュレーションによって確認した。その結果、ねじ止めを行った場合と比較して、ねじ止めを行わない場合のアイソレーションの悪化はほとんどないことが分かった。すなわち、本実施形態に係る電子機器１は、突出部２２を設けることによって突出部２２側の辺をプリント基板１０にねじ止めする必要がなくなり、ねじ止め箇所を少なくすることができる。

　以上説明したように、本実施形態に係る電子機器１によれば、表側シールド部材２０に突出部２２を設けることによって、アンテナ４０側の辺をねじ止めすることなく、表側シールド部材２０内部からアンテナ４０側へのノイズ伝搬を防止し、電子部品１１とアンテナ４０との間のアイソレーションを確保することができる。

　なお、本発明の実施の形態は以上説明したものに限られない。例えば、表側シールド部材２０の突出部２２は、プリント基板１０の側面と対向する対向部分を有する種々の形状であってよい。以下、本発明の実施の形態のいくつかの変形例について、説明する。

　図６は、第１の変形例に係る電子機器における表側シールド部材２０及び裏側シールド部材３０の形状を示す部分拡大図である。この第１の変形例では、図２及び図３に示した実施形態と比較して、表側シールド部材２０は略同等の突出部２２を備えているが、裏側シールド部材３０が突出部３２を備えていない。この場合でも、突出部２２によって電子部品１１から伝搬されるノイズはある程度遮蔽され、アンテナ４０へのノイズの影響を低減することができる。

　図７は、第２の変形例に係る電子機器における表側シールド部材２０及び裏側シールド部材３０の形状を示す部分拡大図である。この第２の変形例では、第１の変形例と同様、裏側シールド部材３０が突出部３２を備えていない。一方、表側シールド部材２０の突出部２２は、まず本体部２１からＹ軸正方向に延伸し、そこから屈曲してＺ軸負方向に延伸した後、さらにもう一度屈曲してＹ軸負方向に延伸している。すなわち、突出部２２は、Ｙ軸正方向に延伸する延伸部分２２ａと、Ｚ軸負方向に延伸してプリント基板１０の側面に対向する遮蔽部分２２ｂと、Ｙ軸負方向に延伸する先端部分２２ｃと、を含んで構成されている。先端部分２２ｃの基端は遮蔽部分２２ｂの先端に連結されており、先端は他の部材に連結されていない。そして、先端部分２２ｃは、裏側シールド部材３０のＹ軸正方向側の端部と平行に配置されており、所定距離離れて裏側シールド部材３０と対向している。これにより、電子部品１１から放射されるノイズはプリント基板１０の側面を回り込んでプリント基板１０裏面側に誘導され、アンテナ４０に影響を及ぼしにくくなる。

　図８は、第３の変形例に係る電子機器における表側シールド部材２０及び裏側シールド部材３０の形状を示す部分拡大図である。これまでの例では、突出部２２の横幅（Ｘ軸方向の幅）は、本体部２１と略一致しており、プリント基板１０のＹ軸正方向側の側面全体を遮蔽するように形成されている。しかしながら、この第３の変形例では、突出部２２の横幅が本体部２１の横幅より短くなっている。さらに、裏側シールド部材３０の突出部３２の横幅も、突出部２２の横幅と略一致しており、突出部２２に対向するように配置されている。

　この第３の変形例では、少なくとも突出部２２のＸ軸方向に沿った範囲が、アンテナ４０の位置を含み、かつ、アンテナ４０からＸ軸正方向及び負方向のそれぞれに所定の長さの範囲を含むように、突出部２２が形成されている。この所定の長さは、アンテナ４０の通信周波数に対応する波長λに相当する長さである。すなわち、アンテナ４０のＸ軸方向の位置が突出部２２の幅方向の中心に位置する場合、突出部２２の横幅は、少なくともアンテナ４０のＸ軸方向の幅ｗと、左右それぞれの長さλと、を合計した長さ（ｗ＋２λ）以上であることが望ましい。

　なお、第３の変形例では、本体部２１のＹ軸正方向側の端部のうち、突出部２２が設けられていない箇所において、プリント基板１０の側面が遮蔽されずに開放されることになる。この部分も導電体で覆うことによって、ノイズの遮蔽効果を高めることができる。また、突出部２２と突出部３２が対向して形成される導波部Ｇの側面（Ｘ軸正方向側及び負方向側の面）についても、同じく導電体で塞ぐことによって、ノイズの遮蔽効果を高めることができる。

　１　電子機器、１０　プリント基板、１１　電子部品、２０　表側シールド部材、２１　本体部、２１ａ　凸部、２１ｂ　ねじ、２２　突出部、２２ａ　延伸部分、２２ｂ　遮蔽部分、３０　裏側シールド部材、３１　本体部、３２　突出部、３２ａ　延伸部分、３２ｂ　対向部分、４０　アンテナ。

Claims

　表面に電子部品が搭載されるプリント基板と、
　前記プリント基板の表面と対向し、前記電子部品を覆うように配置されるシールド部材と、
　を備え、
　前記シールド部材は、平面視において前記プリント基板の一端を超えて外側に延伸する突出部を有し、当該突出部は、前記プリント基板側に曲がっており、その先端が、少なくとも前記プリント基板の側面と対向する位置まで延伸している
　ことを特徴とする電子機器。
　請求項１に記載の電子機器において、
　前記電子機器は、前記プリント基板の裏面と対向して配置される裏側シールド部材をさらに備え、
　前記シールド部材の前記突出部は、その先端が前記プリント基板の側面と対向する位置を超えてさらに延伸し、当該側面と対向する位置を超えて延伸する先端部分は、前記裏側シールド部材と対向している
　ことを特徴とする電子機器。
　請求項２に記載の電子機器において、
　前記裏側シールド部材は、平面視において前記プリント基板の前記一端を超えて外側に延伸する突出部を有し、当該突出部は、前記プリント基板から離れる側に曲がっており、その先端部分が、前記シールド部材の前記先端部分と対向している
　ことを特徴とする電子機器。
　請求項２に記載の電子機器において、
　前記シールド部材の前記突出部は、前記プリント基板の側面と対向する位置を超えた位置でさらに前記プリント基板に近づく側に曲がっており、当該曲がった部分が、前記裏側シールド部材と対向している
　ことを特徴とする電子機器。
　請求項１から４のいずれか一項に記載の電子機器において、
　平面視において前記プリント基板と重ならず、前記プリント基板の前記一端の側に離れた位置にアンテナが配置されており、
　前記シールド部材の前記突出部は、前記プリント基板の前記一端と前記アンテナの間の位置で、前記プリント基板側に曲がっている
　ことを特徴とする電子機器。