JP3875709B2 - 電子回路ユニットとそのシールド構造 - Google Patents

Description

この発明は、例えば携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の小型電子機器に内蔵される電子回路ユニットとそのシールド構造に関する。

一般に、携帯電話機やＰＤＡ等の小型電子機器では、印刷配線基板上に多数の回路デバイスを実装した電子回路ユニットが内蔵される。回路デバイスの中には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のように雑音を放射する回路デバイス群と、無線回路等のように雑音の影響を受けやすい回路デバイス群とが含まれる。これらの回路デバイス群は、その位置関係によってはＣＰＵ等の回路デバイス群から放射される雑音が無線回路等の回路デバイス群に対し悪影響を及ぼし、無線送受信性能等の劣化を招き非常に好ましくない。

そこで従来では、例えば板金加工により枠形に製作された２個のフレームを用意し、一方のフレームにより上記雑音を放射する回路デバイス群を包囲し、他方のフレームにより上記雑音の影響を受けやすい回路デバイス群を包囲するようにしている。このように構成すると、各フレームがそれぞれシールドケースとして機能することになり、上記回路デバイス群相互間における雑音の影響を低減することができる。

しかし、上記２個のフレームを個別に設置する場合、フレーム間に補修等のためのクリアランス領域を確保するために、各フレームを一定以上の間隔を隔てて配置する必要がある。このため、電子回路ユニットの大型化が避けられず、電子機器のさらなる小型化の要求や、機器の高機能化に伴う回路デバイスのさらなる高実装密度化の要求に応えることが困難となる。

一方、長方形をなすフレームの内部に仕切板を設けることにより２つの独立する部屋を形成し、これらの部屋にそれぞれ上記雑音を放射する回路デバイス群と雑音の影響を受けやすい回路デバイス群を収容するようにしたシールド構造も提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開２００１−１４４４８７公報

ところが、このシールド構造はフレームが大型化するため、フレームを板金加工により製作した場合にフレームの平坦度の低下を招き、これがフレームを印刷配線基板上に設置した際に実装不具合の発生の原因になる。また、フレームの上部開口部にカバーを装着する場合に、フレーム及びカバーの大型化によりフレームとカバーとの間に隙間が生じやすくなり、これが回路デバイス間におけるアイソレーション特性のばらつきを増加させる原因になる。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、フレームの大型化による実装品質の劣化を防ぎ、しかも必要なクリアランス領域を確保した上でデバイス実装のさらなる高密度化を可能にした電子回路ユニットとそのシールド構造を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明に係わる電子回路ユニット及びそのシールド構造は、雑音を放射する第１の回路と上記雑音から保護する必要がある第２の回路がそれぞれ実装された印刷配線基板上に、枠形に構成された第１のフレームを上記第１の回路を包囲するように設置する。またそれと共に、枠を構成する複数の側面のうち上記第１のフレームの側面と対向する側面を切除してなる第２のフレームを用意する。そして、この第２のフレームを、上記印刷配線基板上において上記第２の回路を包囲しかつ上記第１のフレームの一側面に対し一定のクリアランス領域を隔てて設置するように構成したものである。

したがってこの発明によれば、第２のフレームの、第１のフレームの側面と対向する側面を切除したことにより、補修等のために必要なクリアランス領域を第１及び第２のフレーム間に確保しつつ、第１及び第２の回路デバイスの実装間隔をさらに接近させて実装密度を高めることが可能となる。この結果、電子回路ユニットのさらなる小型化要求と高実装密度化の要求に応えることが可能となる。

また、第１及び第２のフレームを個別に製作することにより、１個の大型のフレームを製作する場合に比べてフレームの平坦度を高めることができる。このため、フレームを印刷配線基板上に設置した際の実装不具合の発生を低減して、製造上の歩留まりを高めかつ良好なシールド効果を得ることが可能となる。また、フレームにカバーを装着する場合に、フレームとカバーとの間に隙間が生じ難くなり、これにより回路デバイス間のアイソレーション特性のばらつきを低減することができる。

またこの発明は、第１のカバーと第２のカバーを個別に製作し、第１のカバーを上記第１のフレームの上部開口部に装着し、第２のカバーを上記第２のフレームの上部開口部に装着することも特徴とする。このように構成することで、１個の大型のカバーを製作する場合に比べ、カバーの平坦度を高めることができる。このため、フレームとカバーとの間における隙間の発生をさらに低減して、シールド性能をさらに高めることができる。

さらにこの発明は、上記第１及び第２のカバーの少なくとも一方に、互いに重なり合う延長部を備えることも特徴とする。このように構成すると、第１のカバーと第２のカバーとの間を電気的に一体化することができ、これによりシールド効果をさらに高めることが可能となる。

さらにこの発明は、上記第１及び第２のフレームの少なくとも一方に、相対向する側面間を接続するブリッジ部材を備えることを特徴とする。このように構成すると、第１及び第２のフレームの構造強度を高めることができる。このため、フレームの実装不具合の発生を低減してシールド効果を高く保持することができ、かつ電子回路ユニットの信頼性を高めることができる。
また、上記ブリッジ部材には、フレームをロボットアームによりつり上げるための吸着部を設けるとよい。このように構成すると、印刷配線基板に対するフレームの自動実装が可能となる。

要するにこの発明では、雑音を放射する第１の回路及び上記雑音から保護する必要がある第２の回路がそれぞれ実装された印刷配線基板に、枠形に構成された導電性を有する第１のフレームを上記第１の回路を包囲するように設置する。またそれと共に、枠を構成する複数の側面のうち上記第１のフレームの側面と対向する側面を切除してなる第２のフレームを用意する。そして、この第２のフレームを、上記印刷配線基板上において上記第２の回路を包囲しかつ上記第１のフレームの一側面に対し一定のクリアランス領域を隔てて設置するように構成している。
したがってこの発明によれば、フレームの大型化による実装品質の劣化を防ぎ、しかも必要なクリアランス領域を確保した上でデバイス実装のさらなる高密度化を可能にした電子回路ユニットとそのシールド構造を提供することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。
この発明の一実施形態に係わる電子回路ユニットは、雑音を放射する回路デバイスを収容するための第１のシールドケースと、上記雑音から保護する必要がある回路デバイスを収容するための第２のシールドケースとを備える。

雑音を放射する回路デバイスには、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のディジタル回路を構成する回路デバイスが含まれる。一方、雑音から保護する必要がある回路デバイスには、無線回路を構成するＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）等の高周波回路デバイスが含まれる。

先ず第１のシールドケースは、例えば図１に示すように金属フレーム１と、この金属フレーム１に装着される金属カバー２とから構成される。金属フレーム１は、４つの側面１１〜１４を有する長方形の枠からなり、板金加工により製作される。この金属フレーム１の相対向する一対の側面１１，１３間はブリッジ部材１５により接続されている。ブリッジ部材１５は、金属フレーム１を変形等から保護する補強部材として機能する。また上記ブリッジ部材１５の中央部には吸着部１６が設けてある。この吸着部１６は、金属フレーム１を印刷配線基板１０に実装する際に、当該金属フレーム１をロボットアームによりつり上げるために使用される。

金属フレーム１は、雑音を放射する回路デバイス群（図示せず）を囲い込むように印刷配線基板１０上で位置決めされ、固定される。固定手段としては金属溶着、例えばハンダ付けが使用される。図中１７にそのハンダパターンを示す。
金属カバー２もまた、上記金属フレーム１と同様に板金加工により製作される。金属カバー２は、上記金属フレーム１内に収容された回路デバイスから放射される雑音が外部へ漏洩しないように金属フレーム１内を閉塞するもので、当該金属フレーム１の上部開口部に装着される。

次に第２のシールドケースは、例えば図２に示すように金属フレーム３と、この金属フレーム３に装着される金属カバー４とから構成される。金属フレーム３は、長方形の枠を構成する４つの側面のうちの一つを切除したもので、板金加工により製作される。この金属フレーム３の相対向する一対の側面３１，３３間はブリッジ部材３５により接続されている。ブリッジ部材３５は、金属フレーム３を変形等から保護する補強部材として機能する。また上記ブリッジ部材３５の中央部には吸着部３６が設けてある。この吸着部３６は、先に述べた第１の金属フレームと同様、金属フレーム３を印刷配線基板１０に実装する際に、当該金属フレーム３をロボットアームによりつり上げるために使用される。

金属フレーム３は、雑音から保護する必要がある回路デバイス群６を囲い込むように印刷配線基板１０上で位置決めされ、固定される。固定手段としてはいわゆるハンダ付けが使用される。図中３７にそのハンダ付けパターンを示す。

金属カバー４もまた、上記金属フレーム３と同様に板金加工により製作される。金属カバー４は、上記金属フレーム１内に収容された回路デバイスから放射される雑音が、金属フレーム３内に進入して回路デバイス６に悪影響を及ぼさないようにするためのもので、金属フレーム３の上部開口部に当該金属フレーム３内を外部から電磁的に遮蔽するように装着される。

さて、上記金属フレーム１及び３は、印刷配線基板１０上に次のように配置される。図３はその配置関係を示す平面図である。すなわち、金属フレーム３は、側面が切除された部位が金属フレーム１の側面１２と対向するように配置される。このとき、金属フレーム１に対する金属フレーム３の位置は、間隔Ｌ２を隔てて対向するように設定される。この間隔Ｌ２により、金属フレーム１と金属フレーム３との間にはクリアランス領域が確保される。このクリアランス領域は、金属フレーム１，３の実装上の不具合を補修するために使用される。

このような構成であるから、第２のシールドケースを構成する金属フレーム３の側面を削除したことにより、補修等のために必要なクリアランス領域を金属フレーム１，３間に確保しつつ、回路デバイス５，６の実装間隔をさらに接近させることができる。この結果、実装面積の限られた印刷配線基板１０における回路デバイスの実装密度を高めることが可能となる。すなわち、電子回路ユニットのさらなる小型化要求と高実装密度化の要求に応えることが可能となる。

ちなみに、例えば図４に示すように、第１及び第２のシールドケースにいずれも枠形に構成された金属フレーム１，７を使用する場合には、回路デバイス５，６間の実装間隔を、図示Ｌ３に示すように当該金属フレーム１，７双方の側面の厚さを考慮して設定せざるを得なくなり、その分実装密度の低下を招く。

また、この実施形態では金属フレーム１，３を個別に製作している。このため、金属フレーム１，３の平坦度を高めることができる。この結果、金属フレーム１，３を印刷配線基板１０上に設置した際の実装不具合の発生を低減することができ、これにより製造上の歩留まりを高め、かつシールド効果を高めることができる。

さらに、金属カバー２，４についても個別に製作しているため、金属カバー２，４の平坦度を高めることができる。このため、金属フレーム１，３に金属カバー２，４を装着した状態でフレームとカバーとの間に隙間が生じ難くなり、これにより回路デバイス５，６間のアイソレーション特性のばらつきを低減することができる。

ちなみに、第１及び第２のシールドケースを１個の長方形の枠からなるフレームとそのカバーにより構成すると、フレーム及びカバーが大型化するためフレーム及びカバーの平坦度が低下してフレームと印刷配線基板との間及びフレームとカバーとの間に隙間が生じ易くなり、回路デバイス間のアイソレーション特性のばらつきが増加する。

例えば、図５に示すように４つの側面８１〜８４を有する長方形の枠からなる金属フレーム８を用意し、この金属フレーム８の内部に仕切板８５を設けることにより２つの独立する部屋８６，８７を形成する。そして、これらの部屋８６，８７にそれぞれ雑音を放射する回路デバイス群と雑音の影響を受けやすい回路デバイス群を収容する。なお、図中９は金属カバーを、また８８は上記金属フレーム８を印刷配線基板に実装するためのハンダ付けパターンを示す。
このようなシールドケースを板金加工により製作すると、フレーム８及びカバー９がいずれも大型化する。このため、その平坦度が低下して、先に述べたようなアイソレーション特性のばらつきの増加が避けられない。

さらにこの実施形態では、上記金属フレーム１，３の相対向する側面間をブリッジ部材１５，３５により接続している。このため、金属フレーム１，３の構造強度を高めることができ、これにより金属フレーム１，３の実装不具合の発生を低減してシールド効果を高く保持することができる。また、電子回路ユニットの信頼性を高めることができる。

さらにこの実施形態では、上記ブリッジ部材１５，３５に吸着部１６，３６を設けている。このため、金属フレーム１，３を印刷配線基板１０に実装する際に、金属フレーム１，３をロボットアームによりつり上げることができ、これにより金属フレーム１，３の自動実装が可能となる。

なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図１及び図２に示した金属カバー２，４の少なくとも一方に延長部を設ける。この延長部は例えば庇又は突起により構成される。そして、金属カバー２，４を金属フレーム１，３に装着した際に、上記延長部を他方の金属カバーに重ねるようにする。このように構成すると、金属カバー２，４間を電気的に一体化することができ、これによりシールド効果をさらに高めることが可能となる。

また、前記実施形態では金属フレーム１，３を４つの側面を有する長方形の枠により構成したが、４つ以上の側面を有する多角形の枠により構成してもよい。またこの場合、金属フレーム１の複数の側面に金属フレーム３の複数の側面が対向する場合には、これら対向する複数の側面を切除するようにしてもよい。

その他、印刷配線基板の構造や形状、第１及び第２のフレームの形状や構成、第１及び第２のカバーの形状や構成、ブリッジ部材の有無やその設置位置及び形状、雑音を放射する第１の回路及び雑音から保護する必要がある第２の回路の種類等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

この発明の一実施形態に係わる電子回路ユニットの第１のシールドケースの構成を示す斜視図。 この発明の一実施形態に係わる電子回路ユニットの第２のシールドケースの構成を示す斜視図。 この発明の一実施形態に係わる電子回路ユニットの第１及び第２のシールドケースの配置関係を示す平面図。 図１乃至図３に示される電子回路ユニットとそのシールド構造の効果を説明するために使用する図。 図１乃至図３に示される電子回路ユニットとそのシールド構造の効果を説明するために使用する図。

符号の説明

１，３…金属ケース、２，４金属カバー、５…雑音を放射する回路デバイス、６…雑音から保護する必要がある回路デバイス、１０…印刷配線基板、１１〜１４，３１〜３４…金属フレームの側面、１５，３５…ブリッジ部材、１６，３６…吸着部、１７，３７…ハンダ付けパターン。

Claims (6)

1. 雑音を放射する第１の回路及び前記雑音から保護する必要がある第２の回路がそれぞれ実装された印刷配線基板と、
   前記印刷配線基板上に前記第１の回路を包囲するように設置される、枠形に構成された第１のフレームと、
   前記印刷配線基板上に、前記第２の回路を包囲すると共に前記第１のフレームの側面に対し一定のクリアランス領域を隔てて設置され、かつ枠を構成する複数の側面のうち前記第１のフレームの側面と対向する側面を切除してなる第２のフレームと
   を具備することを特徴とする電子回路ユニット。
2. 前記第１のフレームの上部開口部を閉塞する第１のカバーと、
   前記第１のフレームとは独立に構成され、前記第２のフレームの上部開口部を閉塞する第２のカバーと
   を、さらに具備することを特徴とする請求項１記載の電子回路ユニット。
3. 前記第１及び第２のカバーの少なくとも一方は、互いに重なり合う延長部を備えることを特徴とする請求項２記載の電子回路ユニット。
4. 前記第１及び第２のフレームの少なくとも一方は、相対向する側面間を接続するブリッジ部材を備えることを特徴とする請求項１記載の電子回路ユニット。
5. 前記ブリッジ部材は、フレームをつり上げるための吸着部を備えることを特徴とする請求項４記載の電子回路ユニット。
6. 雑音を放射する第１の回路及び前記雑音から保護する必要がある第２の回路がそれぞれ実装された印刷配線基板上に、前記第１の回路を包囲するように設置される、枠形に構成された第１のフレームと、
   前記印刷配線基板上に、前記第２の回路を包囲すると共に前記第１のフレームの側面に対し一定のクリアランス領域を隔てて設置され、かつ枠を構成する複数の側面のうち前記第１のフレームの側面と対向する側面を切除してなる第２のフレームと
   を具備することを特徴とするシールド構造。

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