JP2021158202A - シールド構造および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】搭載される電子機器の薄型化が可能なシールド構造を実現する。【解決手段】本発明の一態様に係る電子機器(1)は、電子部品(4)の周りに配置されるシールドフレーム(5)と、シールドフレーム(5)の上端側に設けられ、薄肉領域(61)においてシールドフレーム(5)と電気的に接続される金属板(6)とを備える。【選択図】図1
Description
本発明は、回路基板に搭載された電子部品をシールドするシールド構造および該シールド構造を備える電子機器に関する。
従来、例えば特許文献1に記載のように、回路基板に搭載された電子部品からの電磁波(ノイズ)の放出および電子部品への電磁波の流入を防ぐシールド構造が知られている。
図6は、従来のシールド構造を備える電気機器の一例を示す断面図である。図6に示すように、電子機器101は、樹脂製の筐体102と、回路基板103上の電子部品104の周りに配置されるシールドフレーム105aと、シールドフレーム105a上部の開口を塞ぐシールドカバー105bと、放熱板等の金属板106とを含んでいる。電子機器101は、シールドフレーム105aとシールドカバー105bとによって電子部品104を覆うことにより電磁波を遮断している。
しかし、前記従来のシールド構造では、筐体102が厚型化するという問題点があった。電子機器101では、回路基板103の上方にシールドカバー105bが配置されるが、電子部品104とシールドカバー105bとの間に、強度確保のために一定のクリアランスまたは柔軟性のある材料の封止が必要となる。同様に、シールドカバー105bと金属板106との間にも、強度確保のために一定のクリアランスまたは柔軟性のある材料の封止が必要となる。このようなクリアランスまたは封止のための間隔を確保する必要性があるため、従来のシールド構造では、電子機器101の厚み方向の寸法が大きくなり、厚型化する。
本発明の一態様は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、搭載される電子機器の小型化が可能なシールド構造を提供することにある。
本発明の一様態に係るシールド構造は、回路基板の基板上面に搭載された電子部品の周りに配置され、前記基板上面側の下端が前記回路基板と導通するように前記基板上面に固定され、前記下端とは反対側の上端側が開放された導電性のシールドフレームと、前記シールドフレームの前記上端側に設けられ、前記電子部品および前記シールドフレームと対向する領域が薄肉化された薄肉領域になっており、前記薄肉領域において前記シールドフレームと電気的に接続される導電板と、を備えている。
本発明の一態様によれば、搭載される機器の小型化が可能なシールド構造を実現することができる。
〔実施形態1〕
以下、本発明の一実施形態について、図1を参照して説明する。本実施形態では、本発明に係るシールド構造を備えた電子機器について説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成およびその組み合わせは、特に特定的な記載がない限り、本発明の範囲を当該構成のみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
以下、本発明の一実施形態について、図1を参照して説明する。本実施形態では、本発明に係るシールド構造を備えた電子機器について説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成およびその組み合わせは、特に特定的な記載がない限り、本発明の範囲を当該構成のみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
(電子機器の構成)
まず、本発明の実施形態1に係る電子機器の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る電子機器1を示す断面図である。図1に示すように、電子機器1は、筐体2と、回路基板3と、電子部品4と、シールドフレーム5と、金属板(導電板)6と、を備える。回路基板3と、電子部品4と、シールドフレーム5と、金属板6とは、筐体2の内部に配置されている。
まず、本発明の実施形態1に係る電子機器の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る電子機器1を示す断面図である。図1に示すように、電子機器1は、筐体2と、回路基板3と、電子部品4と、シールドフレーム5と、金属板(導電板)6と、を備える。回路基板3と、電子部品4と、シールドフレーム5と、金属板6とは、筐体2の内部に配置されている。
電子機器1は、例えば携帯電話端末、スマートフォン、タブレット端末、WLANまたは放送波を出力する無線通信機器等である。これらの各種電子機器において、後述するシールド構造を適用することにより、電子部品4の電磁波の干渉等が防止された電子機器を得ることができる。
筐体2は、例えば合成樹脂等で構成される外装パネルである。筐体2は、複数の部品から構成されていてもよい。筐体2は、例えば互いに分離可能な下側筐体と上側筐体とを含み、下側筐体と上側筐体とが互いに嵌め合わされる構成であってもよい。
回路基板3は、電子回路用の配線等が施されたプリント基板である。回路基板3の基板上面31に、電子部品4が半田付け等によって搭載されている。
電子部品4は、回路基板3に搭載される各種の部品である。電子部品4は、例えばICチップ、受動部品等である。また、電子部品4は、電源IC、CPU、メモリ、無線回路等であってもよい。電子部品4は、単一の部品だけではなく、複数の部品からなっていてもよい。
シールドフレーム5は、金属等の電磁波を遮断可能な導電性材料からなる枠状部材である。シールドフレーム5は、電子部品4の周りを囲むように配置されている。本実施形態では、シールドフレーム5は、平面視において矩形形状であり、電子部品4の全周を囲む4辺にそれぞれ側壁部51を有している。シールドフレーム5(側壁部51)の基板上面31側の下端は、基板上面31に形成されたグランドパターンに導通するように半田7によって基板上面31に接合されている。また、シールドフレーム5は、下端とは反対側の上端側に、シールドフレーム5の内側に突出した内フランジ部52を有している。シールドフレーム5の上端側のうち、内フランジ部52以外は開放されており、電子部品4と対向する位置に開口53が形成されている。
金属板6は、電子機器1の筐体2に設けられる放熱板または補強板等である。金属板6は、シールドフレーム5の上端側に、開口53を塞ぐように設けられている。金属板6は、電子部品4およびシールドフレーム5と対向する領域が凹部状に凹むことによって薄肉化した薄肉領域61を有している。この薄肉領域61は、例えば切削加工またはプレス加工等により成形されている。
金属板6は、シールドフレーム5の内フランジ部52と接触する突起部62を薄肉領域61に有している。突起部62は、薄肉領域61において内フランジ部52との対向位置に連続形成されている。突起部62がシールドフレーム5の内フランジ部52と接触することにより、シールドフレーム5と金属板6とが電気的に接続されている。
(電子機器の作用効果)
次に、本実施形態における電子機器1の作用効果について説明する。電子機器1のシールド構造は、回路基板3に搭載された電子部品4を、シールドフレーム5と金属板6とによって覆うことにより電磁波を遮断している。
次に、本実施形態における電子機器1の作用効果について説明する。電子機器1のシールド構造は、回路基板3に搭載された電子部品4を、シールドフレーム5と金属板6とによって覆うことにより電磁波を遮断している。
ここで、電子機器1のシールド構造では、シールドフレーム5の上端側が、金属板6の薄肉領域61を形成する凹部内に収容され、薄肉領域61においてシールドフレーム5と金属板6とが電気的に接続されている。そのため、金属板6を薄肉化した分だけ、金属板6を回路基板3に近づけて配置することが可能となる。したがって、電子機器1の筐体2の厚み方向の寸法を小さくすることが可能となり、電子機器1を小型化(薄型化)することができる。
また、電子機器1のシールド構造では、電子機器1の筐体2に設けられる放熱板または補強板等の金属板6を、従来のシールドカバーとして機能させている。そのため、シールドカバーが不要となり、電子機器1をより小型化(薄型化)することができる。また、部品点数が減少するため、電子機器1の製造コストを低減することができる。さらに、シールドフレーム5と金属板6とが接続されているため、電子部品4の熱をシールドフレーム5から金属板6へ伝播させ、効率的に放熱することができる。
このように、電子機器1のシールド構造は、回路基板3の基板上面31に搭載された電子部品4の周りに配置され、基板上面31側の下端が回路基板3と導通するように基板上面31に固定され、下端とは反対側の上端側が開放された導電性のシールドフレーム5を備えている。また、電子機器1のシールド構造は、シールドフレーム5の上端側に設けられ、電子部品4およびシールドフレーム5と対向する領域が薄肉化された薄肉領域61になっており、薄肉領域61においてシールドフレーム5と電気的に接続される金属板6を備えている。
電子機器1では、回路基板3およびシールドフレーム5と対向する金属板6の領域が薄肉化された薄肉領域61になっており、この薄肉領域61においてシールドフレーム5と金属板6とが電気的に接続されている。そのため、金属板6を薄肉化した分だけ、金属板6を回路基板3に近づけて配置することが可能となる。
したがって、本実施形態によれば、電子機器1の厚み方向の寸法を小さくすることが可能となり、電子機器1を小型化(薄型化)することができる。
(変形例1)
図2は、図1に示される電子機器1の変形例を示す断面図である。図2に示す電子機器1aは、シールドフレーム5と金属板6とが電気的に接続される接続部分に、導電性の可撓性部材8が設けられている点が、電子機器1と主に相違している。
図2は、図1に示される電子機器1の変形例を示す断面図である。図2に示す電子機器1aは、シールドフレーム5と金属板6とが電気的に接続される接続部分に、導電性の可撓性部材8が設けられている点が、電子機器1と主に相違している。
可撓性部材8は、導電性があり、かつクッション性を有するガスケット等のシール部材である。シールドフレーム5と金属板6との接続部分を覆うように可撓性部材8を設けることにより、例えばシールドフレーム5または金属板6に歪みが発生した場合であっても、シールドフレーム5と金属板6との電気的接続状態を維持することができる。また、シールドフレーム5と金属板6との接続部分に隙間が生じ難くなるため、電磁シールド効果を維持することができる。
したがって、電子機器1aでは、シールドフレーム5または金属板6に歪みが発生した場合であっても、歪みを可撓性部材8が吸収して、シールドフレーム5と金属板6との良好な接続状態を維持することができる。
〔変形例2〕
図3は、図1に示される電子機器1の他の変形例を示す断面図である。図4は、図3に示される電子機器1bにおいて、シールドフレーム5と金属板6との接続部分から半田9を取り除いた状態を示す断面図である。図3および図4に示す電子機器1bは、シールドフレーム5と金属板6とが電気的に接続される接続部分において、シールドフレーム5の上端側が金属板6に形成された隙間に固定されている点が、電子機器1と主に相違している。
図3は、図1に示される電子機器1の他の変形例を示す断面図である。図4は、図3に示される電子機器1bにおいて、シールドフレーム5と金属板6との接続部分から半田9を取り除いた状態を示す断面図である。図3および図4に示す電子機器1bは、シールドフレーム5と金属板6とが電気的に接続される接続部分において、シールドフレーム5の上端側が金属板6に形成された隙間に固定されている点が、電子機器1と主に相違している。
電子機器1bでは、シールドフレーム5の上端側に内フランジ部52が形成されておらず、シールドフレーム5は側壁部51によって構成されている。また、金属板6の薄肉領域61に、シールドフレーム5(側壁部51)の上端を挿入可能な隙間63が形成されている。シールドフレーム5と金属板6との接続部分において、シールドフレーム5の上端側が金属板6に形成された隙間63に挿入され、半田9によって、シールドフレーム5が隙間63に固定されている。
これにより、例えばシールドフレーム5または金属板6に歪みが発生した場合であっても、半田9によって、シールドフレーム5と金属板6との電気的接続状態を維持することができる。また、シールドフレーム5と金属板6との接続部分に隙間が生じ難くなるため、電磁シールド効果を維持することができる。
したがって、電子機器1bでは、シールドフレーム5または金属板6に歪みが発生した場合であっても、半田9によって、シールドフレーム5と金属板6との良好な接続状態を維持することができる。なお、半田9に代えて、導電性接着剤によってシールドフレーム5を金属板6の隙間63に固定してもよい。
〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について、図5を参照して説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本発明の他の実施形態について、図5を参照して説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
(電子機器の構成)
まず、本発明の実施形態2に係る電子機器の構成について説明する。図5は、本実施形態に係る電子機器11の構成を示す断面図である。図5に示すように、電子機器11は、筐体2と、回路基板3と、電子部品4と、シールドフレーム15と、金属板(導電板)16と、を備える。電子機器11は、シールドフレーム15の1つの側端(側方)側が開放されている点、および金属板16がL字形状になる点において、実施形態1に係る電子機器1と主に相違している。
まず、本発明の実施形態2に係る電子機器の構成について説明する。図5は、本実施形態に係る電子機器11の構成を示す断面図である。図5に示すように、電子機器11は、筐体2と、回路基板3と、電子部品4と、シールドフレーム15と、金属板(導電板)16と、を備える。電子機器11は、シールドフレーム15の1つの側端(側方)側が開放されている点、および金属板16がL字形状になる点において、実施形態1に係る電子機器1と主に相違している。
シールドフレーム15は、電子部品4の周りに配置されている。本実施形態では、シールドフレーム15は、平面視において矩形形状の4辺のうちの1辺が開放された形状であり、電子部品4を囲む3辺にそれぞれ側壁部51を有している。
金属板16は、側面視において、回路基板3の基板上面31と対向する基板上面対向部163と、回路基板3の1つの基板側面32と対向する基板側面対向部164を有するL字形状に形成されている。金属板16には、基板上面対向部163と基板側面対向部164にわたって、薄肉領域161が形成されている。これにより、電子機器11の筐体2の厚み方向および幅方向の寸法を小さくすることが可能となる。
基板上面対向部163は、シールドフレーム15の上端側を塞ぐように設けられている。基板上面対向部163は、シールドフレーム15の内フランジ部52と接触する第1突起部162を薄肉領域161に有している。第1突起部162は、薄肉領域161において内フランジ部52との対向位置に連続形成されている。
基板側面対向部164は、シールドフレーム15の解放された側端側を塞ぐように設けられている。即ち、シールドフレーム15の解放された側端側に位置する、2つの側壁部51の各端面が、基板側面対向部164に接続されている。また、基板側面対向部164は、回路基板3の基板側面32と対向する位置に、基板側面32と接触する第2突起部165を薄肉領域161に有している。第2突起部165は、薄肉領域161のうち基板側面32との対向位置に連続形成されている。
(電子機器の作用効果)
次に、本実施形態における電子機器1の作用効果について説明する。上述した従来の電子機器1のように、シールドフレーム5が電子部品4の全周を囲む場合、電子部品4の周りにシールドフレーム5の側壁部51の配置スペースを確保するために、回路基板3の端部から離して電子部品4を搭載する必要がある。
次に、本実施形態における電子機器1の作用効果について説明する。上述した従来の電子機器1のように、シールドフレーム5が電子部品4の全周を囲む場合、電子部品4の周りにシールドフレーム5の側壁部51の配置スペースを確保するために、回路基板3の端部から離して電子部品4を搭載する必要がある。
これに対し、電子機器11では、シールドフレーム15の基板側面対向部164と対向するシールドフレーム15の側端側が開放されている。そのため、開放された側端側において、側壁部51を配置するための配置スペースを確保する必要がなく、回路基板3の端部に近づけて電子部品4を搭載することが可能となる。
したがって、本実施形態によれば、電子機器11の厚み方向の寸法と共に、電子機器11の幅方向の寸法を小さくすることができる。
〔まとめ〕
本発明の様態1に係るシールド構造は、回路基板の基板上面に搭載された電子部品の周りに配置され、前記基板上面側の下端が前記回路基板と導通するように前記基板上面に固定され、前記下端とは反対側の上端側が開放された導電性のシールドフレームと、前記シールドフレームの前記上端側に設けられ、前記電子部品および前記シールドフレームと対向する領域が薄肉化された薄肉領域になっており、前記薄肉領域において前記シールドフレームと電気的に接続される導電板(金属板6,16)と、を備えていることを特徴としている。
本発明の様態1に係るシールド構造は、回路基板の基板上面に搭載された電子部品の周りに配置され、前記基板上面側の下端が前記回路基板と導通するように前記基板上面に固定され、前記下端とは反対側の上端側が開放された導電性のシールドフレームと、前記シールドフレームの前記上端側に設けられ、前記電子部品および前記シールドフレームと対向する領域が薄肉化された薄肉領域になっており、前記薄肉領域において前記シールドフレームと電気的に接続される導電板(金属板6,16)と、を備えていることを特徴としている。
前記の構成では、回路基板およびシールドフレームと対向する導電板の領域が薄肉化された薄肉領域になっており、この薄肉領域においてシールドフレームと導電板とが電気的に接続されている。そのため、導電板を薄肉化した分だけ、導電板を回路基板に近づけて配置することが可能となる。したがって、電子機器の厚み方向の寸法を小さくすることが可能となり、電子機器を小型化(薄型化)することができる。
本発明の様態2に係るシールド構造では、前記様態1において、前記導電板は、前記シールド構造を備える電子機器の筐体に設けられる放熱板または補強板である構成としてもよい。
前記の構成では、電子機器の筐体に設けられる放熱板または補強板を、従来のシールドカバーとして機能させることができる。そのため、シールドカバーが不要となり、電子機器をより小型化(薄型化)することができる。また、部品点数が減少するため、電子機器の製造コストを低減することができる。さらに、シールドフレームと放熱板等の導電板とが接続されているため、電子部品の熱をシールドフレームから導電板へ伝播させ、効率的に放熱することができる。
本発明の様態3に係るシールド構造では、前記様態1または2において、前記導電板は、前記回路基板の1つの基板側面と対向する基板側面対向部を含み、前記シールドフレームは、前記基板側面対向部と対向する側端側が開放され、該側端側が前記基板側面対向部に接続されている構成としてもよい。
例えば、シールドフレームが電子部品の全周を囲む場合、電子部品の周りにシールドフレームの配置スペースを確保するために、回路基板の端部から離して電子部品を搭載する必要がある。前記の構成では、基板側面対向部と対向するシールドフレームの側端側が開放されている。そのため、解放された側端側において、シールドフレームの配置スペースを確保する必要がなく、回路基板の端部に近づけて搭載することが可能となる。したがって、電子機器の幅方向の寸法を小さくすることが可能となり、電子機器を小型化することができる。
本発明の様態4に係るシールド構造では、前記様態1から3のいずれかにおいて、前記シールドフレームと前記導電板とが電気的に接続される接続部分に、導電性の可撓性部材が設けられている構成としてもよい。
前記の構成によれば、例えばシールドフレームまたは導電板に歪みが発生した場合であっても、シールドフレームと導電板との電気的接続状態を撓性部材によって維持することができる。また、シールドフレームと導電板との接続部分に隙間が生じ難くなるため、電磁シールド効果を維持することができる。
本発明の様態5に係るシールド構造では、前記様態1から3のいずれかにおいて、前記シールドフレームと前記導電板とが電気的に接続される接続部分において、前記シールドフレームの前記上端側は、前記導電板に形成された隙間に挿入され、半田または導電性接着剤によって、前記シールドフレームが前記隙間に固定されている構成としてもよい。
前記の構成によれば、例えばシールドフレームまたは導電板に歪みが発生した場合であっても、シールドフレームと導電板との電気的接続状態を維持することができる。また、シールドフレームと導電板との接続部分に隙間が生じ難くなるため、電磁シールド効果を維持することができる。
本発明の様態6に係る電子機器は、前記様態1から5のいずれかのシールド構造を備えることを特徴としている。
前記の構成によれば、電子機器の厚み方向の寸法を小さくすることが可能となり、小型化(薄型化)された電子機器を実現することができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
1、1a、1b、11 電子機器
2 筐体
3 回路基板
4 電子部品
5、15 シールドフレーム
6、16 金属板(導電板)
8 可撓性部材
9 半田
31 基板上面
61、161 薄肉領域
164 基板側面対向部
2 筐体
3 回路基板
4 電子部品
5、15 シールドフレーム
6、16 金属板(導電板)
8 可撓性部材
9 半田
31 基板上面
61、161 薄肉領域
164 基板側面対向部
Claims (6)
- 回路基板の基板上面に搭載された電子部品の周りに配置され、前記基板上面側の下端が前記回路基板と導通するように前記基板上面に固定され、前記下端とは反対側の上端側が開放された導電性のシールドフレームと、
前記シールドフレームの前記上端側に設けられ、前記電子部品および前記シールドフレームと対向する領域が薄肉化された薄肉領域になっており、前記薄肉領域において前記シールドフレームと電気的に接続される導電板と、
を備えていることを特徴とするシールド構造。 - 前記導電板は、前記シールド構造を備える電子機器の筐体に設けられる放熱板または補強板であることを特徴とする請求項1に記載のシールド構造。
- 前記導電板は、前記回路基板の1つの基板側面と対向する基板側面対向部を含み、
前記シールドフレームは、前記基板側面対向部と対向する側端側が開放され、該側端側が前記基板側面対向部に接続されていることを特徴とする請求項1または2に記載のシールド構造。 - 前記シールドフレームと前記導電板とが電気的に接続される接続部分に、導電性の可撓性部材が設けられていることを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載のシールド構造。
- 前記シールドフレームと前記導電板とが電気的に接続される接続部分において、前記シールドフレームの前記上端側が前記導電板に形成された隙間に挿入され、半田または導電性接着剤によって、前記シールドフレームが前記隙間に固定されていることを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載のシールド構造。
- 請求項1から5までのいずれか1項に記載のシールド構造を備えることを特徴とする電子機器。
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