JP4421243B2 - シャーシとプリント基板から成る組合せ構造体 - Google Patents

Description

本発明は、シャーシとプリント基板から成る組合せ構造体に関する。

シャーシとプリント基板との組合せ構造体は、多くの回路部品が搭載されたプリント基板を、機械的に支持する為、更には、機械的な支持に加えてプリント基板に搭載した回路同士をシールドする為に用いられている。
例えば、近年、小型軽量化と、高周波帯域化が進んでいる携帯電話機においても、筐体の中には、上記したような組合せ構造体が設けられている。

この種の携帯電話機において、例えば、アンテナ回路と高周波増幅回路等との間を接続する高周波信号線路は、従来から、プリント基板上に同軸線路を配線するか、単なる電極膜を形成し、基板内部に形成されたグランドパターンと組合わせてストリップラインを構成するかしている。
これを図５を用いて説明する。

前者の同軸線路で接続する例は、図５（ａ）に示すように、プリント基板４０上にシールド線４１を半田付け４２する構成である。半田付けの他、コネクタ等で取り付けることも行われてきた。
マイクロストリップ線路に関しては、近年の薄型多層基板に対応するため、線路パターンとグランドパターンの距離を一定以上に保つ様に内層導体パターンを形成するという技術が開発された（特許文献１参照）。

この技術により、薄型多層基板の内層や表層に信号伝送ラインを形成することが行われている。例えば、図５（ｂ）に示すように、多層基板の内層に信号伝送ライン５３を形成し、その信号伝送ライン５３から一定の距離を保つ２枚のグランドパターン５１を、基板内の導体で形成する。その一定の距離を保つ為に、信号伝送ライン５３とグランドパターン５１の間には内層導電パターンを形成しない空領域５２を設ける。５０はガラスエポキシ基板等の誘電体基板である。
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しかし、プリント基板の内層や表層に信号伝送ラインを形成する場合は、半田付け等の工程は不要であるが、形成できる信号伝送ラインの性能がプリント基板の厚さに依存する為、必要な信号伝送ラインの性能を確保することが難しい場合がある。すなわち、基板の厚みの制約により伝送する信号の損失が大きく、必要な性能が確保できない場合である。
さらに、プリント基板の内層や表層に信号伝送ラインを形成する場合は、線路パターンとグランドパターンの距離を一定以上に保つ様に内層導体パターンを形成する必要があるため、内層に導電パターンを形成することができない領域が生じ、また、信号伝送ラインが内層の他の信号と干渉するのを防ぐ為のグランドパターンを形成する領域が必要となり、結果として、導電パターンを形成できる領域が少なくなるという不都合がある。

また、プリント基板上にシールド線を半田付け、あるいはコネクタ等で取り付ける場合は、内層に導電パターンを形成できる領域が少なくなるという事はないが、その取り付け工程が複雑であり、その工程が複雑であるが為にコストがかかるという欠点があった。
そこで、本発明は、プリント基板の厚さに依存することなく作成でき、導電パターンを形成する領域を減少させることなく、また、半田付け等の工程を必要とせずその取り付け工程が複雑でない、高周波信号の信号伝送線路を有するシャーシとプリント基板の組合せ構造体の提供を目的とする。

上記課題を解決する為に、本発明の信号伝送線路を有する組合せ構造体は、表面を導電膜でコーティングされた絶縁体部分を有するシャーシと複数の回路が搭載されたプリント基板とから成る組合せ構造体であって、前記シャーシ表面の導電膜は、２つの部分に分かれ、第１部分は信号伝送用電極膜であり、第２部分は、第１部分と電気的に離隔されており、前記プリント基板は、その主表面に２つの端子を有し、前記プリント基板と前記シャーシとを組み合わせた状態で、前記端子は、前記信号伝送用電極膜と接触し、基板上の２つの回路が、前記信号伝送用電極膜によって接続されることを特徴とする。

本発明に係る組合せ構造体は、上述の構成を備えることにより、プリント基板の厚さに依存することなく信号伝送線路を作成することができ、プリント基板上の端子間を接続するために信号伝送用ケーブルを半田付け等する作業も不要となるので、プリント基板とシャーシから成る組合せ構造体の組立工程が簡素化できるようになる。
また、プリント基板の内層に信号伝送ラインを形成する場合に比べると、内層に導電パターン等を作成できない領域等が必要でない為、同じ大きさの基板であっても、より多くの領域に導電パターンを形成することができるようになる。

また、前記第１部分の信号伝送用電極膜は、第２部分の導電膜によってシールドされていることとしてもよい。
これにより、信号伝送用ケーブルをシールドすることができるので、プリント基板とシャーシから成る組合せ構造体の組立工程が簡素化できるようになる
また、前記プリント基板は、外部機器と接続可能な携帯電話機に内蔵されるための基板であり、前記信号伝送用電極膜の、一方の端は前記プリント基板上の、外部機器との接続インターフェース回路に接続され、他方は前記プリント基板上の高周波処理回路に接続されていることを特徴とすることとしてもよい。

これにより、携帯端末のアンテナで受けた高周波を引き込む信号伝送線路をシャーシ上に形成することができ、かつシールドすることができるので、携帯電話のプリント基板とシャーシからなる組合せ構造体の組立工程が簡素化できるようになる。
また、表面の一部を導電膜でコーティングされた絶縁体部分を有するシャーシであって、前記シャーシ表面の導電膜は、２つの部分に分かれ、第１部分は信号伝送用電極膜であり、第２部分は、第１部分と電気的に離隔されていることを特徴とする。

これにより、シャーシ上に信号伝送線路を作成し、かつシールドすることができるので、シャーシを使用する組合せ構造体の組立工程が簡素化できるようになる。

＜概要＞
本発明は、プリント基板上の端子を接続する場合に、プリント基板上に信号伝送用ケーブルを這わして接続等するのではなく、プリント基板を構造的に保護する目的と、プリント基板の各電気回路ブロック相互間の干渉を防ぐ目的とでプリント基板上に固定されているシャーシを利用して、接続しようとするものである。

本実施形態のシャーシは、シャーシ本体がプラスチック等の非導電体の樹脂からなり、その表面には基板と組合されたときに基板上の各電気回路ブロックをシールドするために、導電体のメッキが施されていることから、そのメッキの一部で信号伝送用のラインを形成し、基板上の端子を接続する。
また、メッキの一部で形成された信号伝送用ラインは、シャーシと基板とが組合わさったときに、その他のメッキ部分と基板上のグランドパターンとによってシールドされることから、基板上の電気回路ブロックと信号伝送ライン相互間の干渉も防ぐことになる。

さらに、基板上の各電気回路ブロックと同様に、この信号伝送ラインの形成された部分は、シャーシ上に金属板を設置することで、シャーシのメッキ部分と金属板で囲まれてシールドされる。
尚、信号伝送ラインから基板内層の導体パターンまでは、空間や誘電体基板等により距離があるため、信号伝送ラインは基板内層の導電パターンに対して影響を及ぼすことはほとんどない。

以下、本発明に係る伝送線路を有する組合せ構造体について図１〜図４を用いて説明する。
本発明の信号伝送線路は、携帯電話機のアンテナから受信した高周波信号を基板上の処理回路に引き込んでいる伝送線路である。
携帯電話機には、高周波信号を受信する方法を２つ持っているものがある。例えば、携帯電話機と一体のアンテナ（以下、「内部アンテナ」という。）で受信する方法と、車載等の外部アンテナで受信する方法の２つの方法である。この携帯電話機の場合、２つの信号の入力口が離れていると、どちらか１方のアンテナで受信した信号を1つの処理回路に引き込むために、伝送線路が基板上を横切る必要がある。

そこで、本実施形態では、外部アンテナから入力された高周波信号を引き込むためにシャーシ上に形成された信号伝送線路線路を有する組み合わせ構造体について説明する。
＜構成＞
図１は、本発明に係る信号伝送線路の実施例の斜視図である。
図１（ａ）は、シャーシと基板の関係を示す分解斜視図であり、図１（ｂ）は、シャーシを基板側から見た図である。

まず、図１（ａ）について、説明する。
シャーシ１０は、シャーシ本体１４と、その表面に施されているメッキ１１とから構成される。
シャーシ本体１４は、プラスチック等の非導電体の樹脂からなり、シャーシ本体１４には、プリント基板２０と反対側である上面を除き導電体、例えば銅でメッキが施されており、このメッキの厚さは、２μｍ以上である。

また、シャーシ１０の基板側の面には、信号伝送線路パターン１３が形成されており、その周りには一定の幅でメッキが除かれている非メッキ部分１２が存在する。この非メッキ部分は、非導電体であるシャーシ本体１４の表面である。図１（ａ）では、シャーシ１０の裏側になるため、点線で描いている。
尚、シャーシ本体１４は、基板の強度を高める等の目的のため、数ｍｍの厚さである。

プリント基板２０は、その表面層にグランドパターン２１を形成し、その一部はグランドパターンが施されていない非グランドパターン部分２３となっている。グランドパターン２１は、非グランドパターン部分２３の周りを囲む様に施されている。
また、この非グランドパターン部分２３の内側には、回りのグランドパターン２１と接触しない位置に複数の端子２２ａ、２２ｂが設けられている。この端子２２ａ、２２ｂの高さは、グランドパターン２１と同じであり、他の部品等につながっている。

図１（ｂ）は、シャーシ１０を基板２０側から見た図である。
シャーシの基板側もメッキ１１が施されており、そのメッキの一部で信号伝送線路パターン１３が形成されている。信号伝送線路パターンの周りは、一定の幅でメッキが除かれている非メッキ部分１２でかこまれている。この非メッキ部分１２の幅は、数ｍｍである。

図２は、シャーシと基板の関係を示す断面図である。図２（ａ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ´の信号伝送線路パターンに対し垂直方向の断面図であり、図２（ｂ）は図１（ｂ）のＢ−Ｂ´の信号伝送線路パターンに平行方向の断面図である。
図２（ａ）について説明する。
シャーシ１０に形成されている信号伝送線路パターン１３は、シャーシ１０とプリント基板２０を合わせて固定したときに、プリント基板２０の表面に設けられている端子２２ｂに接触する様に形成されている。

また、シャーシ１０の信号伝送線路パターン１３の周りに設けられている非メッキ部分１２は、シャーシ１０とプリント基板２０を合わせて固定したときに、プリント基板２０の表層面に設けられている非グランドパターン部分２３と合わさる様に設けられている。すなわち、シャーシ１０の非メッキ部分１２の形状は、プリント基板２０の表層面に設けられている非グランドパターン部分２３の形状と、その周辺形状において同一である。

さらに、非メッキ部分１２の周りのメッキ１１と、非グランドパターン部分２３の周りのグランドパターン２１は、シャーシ１０とプリント基板２０を合わせて固定したときに、接することになる。
図２（ｂ）では、シャーシ１０の信号伝送線路パターン１３と基板上の２つの端子２２ａ、２２ｂは、それぞれ接触する。２つの端子間を、基板上の信号が、信号伝送線路パターン１３を経由して流れることになる。

この端子の一方は、基板上の外部機器との接続インターフェース回路、すなわち外部アンテナからの信号入力回路に接続されており、他方は、信号の処理回路につながるスイッチ回路に接続されている。このスイッチ回路は、内部アンテナからの信号と外部アンテナからの信号を切り替えて処理回路に入力するためのスイッチ回路である。
図３は、シャーシとプリント基板を合わせて固定した場合の、断面斜視図である。

２つの端子２２は、信号伝送線路パターン１３によって接続されている。その周りには、非メッキ部分１２と非グランドパターン部分２３が合わさって空間をつくっている。その空間の周りは、シャーシ１０のメッキ１１とプリント基板２０のグランドパターン２１が取り囲む様に存在し、シャーシ１０の側面のメッキと共に信号伝送線路パターン１３の横のシールドとなっている。

図４は、携帯端末のプリント基板とシャーシの例である。
図４（ａ）は、携帯端末の基板等の斜視図であり、図４（ｂ）は、Ｃ−Ｃ´の信号伝送線路が作成されている部分の断面図である。
プリント基板８０とシャーシ７０が組合わされ、シャーシの上に金属製ボード６０が設置される。

プリント基板８０の表層には、グランドパターン８１と非グランドパターン８３、及び、端子８２ａ、８２ｂが存在する。
シャーシ７０は、シャーシ本体７１、その表面に施されたメッキ７２、及び、信号伝送線路パターン７３により構成される。
信号伝送線路パターン７３の横方向は、シャーシ７０のメッキ７２と、プリント基板８０のグランドパターン８１でシールドされる。

信号伝送線路パターン７３の上方、すなわち基板と反対側は、シャーシ７０全体を蓋う金属製ボード６０でシールドする。
尚、信号伝送線路パターン７３から、基板内部の最も信号伝送線路パターン７３に近い導体パターンまでは、誘電体基板等によって、数百μｍ以上離れている。シャーシ７０に形成されている信号伝送線路パターン７３による影響を及ぼさない為である。

＜補足＞
以上、本発明に係る信号伝送線路パターンについて実施形態に基づいて説明したが、本発明は上述の実施形態に限られないことは勿論である。即ち、
（１）実施形態では、信号伝送線路パターン１３は直線であるが、曲がっていてもよい。この場合、曲がった信号伝送線路パターンを形成することができるので、端子を結ぶ線上にシャーシがない場合であっても、シャーシの形状を変えずに信号伝送線路パターンを形成できるようになる。
（２）実施形態では、シャーシ１０の上面はメッキしないこととしているが、メッキしてもよい。

この場合、信号伝送線路パターンのシャーシ側をシールドすることができる。
（３）実施形態では、基板上のグランドパターンとシャーシのメッキとが接することとなっているが、空間があってもよい。例えば、信号伝送線路パターンから基板内の導体パターンまでの距離が必要な分取れない場合である。但し、この場合は、信号伝送線路パターンの横方向の電磁波をシールドするための方策が必要となる。例えば、シャーシに基板に接するような段差を設けて信号伝送線路パターンを囲み、シールドとするなどである。また、端子と信号伝送線路パターンが離れていることになるため、端子に金属製のバネやピンを取り付け、信号伝送線路パターンと接続する必要がある。
（４）実施形態では、基板上の端子とシャーシ上の信号伝送線路パターンが接することで、信号が流れることとなっているが、端子に金属製のバネやピンを取り付けて信号伝送線路パターンと接続してもよい。

本発明に係る信号伝送線路を有する組合せ構造体は、シャーシを利用し信号伝送線路ラインを設けることができ、プリント基板の内層を有効活用することができるという効果と、新たに信号伝送線路ケーブルを取り付けるという工程が不要となるという効果とを有し、プリント基板の小型化及び作成工程を簡素化する等に有用である。

本発明に係る信号伝送線路の実施例の斜視図である。 図１（ａ）は、シャーシと基板の関係を示す分解斜視図であり、図１（ｂ）は、シャーシを基板側から見た図である。 シャーシと基板の関係を示す断面図である。

図２（ａ）は、Ａ−Ａ´の信号伝送線路パターンに対し垂直方向の断面図であり、図２（ｂ）は、Ｂ−Ｂ´の信号伝送線路パターンに平行方向の断面図である。
シャーシとプリント基板を合わせて固定した場合の、断面斜視図である。 図４は、携帯端末のプリント基板とシャーシの例である。

図４（ａ）は、携帯端末の基板等の斜視図であり、図４（ｂ）は、Ｃ−Ｃ´の信号伝送線路が作成されている部分の断面図である。
従来の高周波信号の伝送線路の例を示す図である。 図５（ａ）は、プリント基板上に信号伝送用ケーブルを半田付けで取り付けた例であり、図５（ｂ）は、プリント基板の内層に信号伝送ラインを形成した例である。

符号の説明

１０、７０ シャーシ
１１ メッキ
１３ 信号伝送線路パターン
１４ シャーシ本体
２０、４０、８０ プリント基板
２１ グランドパターン
２２ａ、２２ｂ 端子
４１ 信号伝送用ケーブル
５０ 誘電体基板
５１ グランドパターン
５２ 空領域
５３ 信号伝送ライン
６０ 金属製ボード

Claims (3)

1. 表面を導電膜でコーティングされた絶縁体部分を有するシャーシと複数の回路が搭載されたプリント基板とから成る組合せ構造体であって、
   前記シャーシ表面の導電膜は、一部非導電体部分が存在し、前記非導電体の中に、信号伝送路を備え、
   前記プリント基板は、その主表面に２つの端子を有し、
   前記プリント基板と前記シャーシとを組み合わせた状態で、前記端子は、前記信号伝送線路と接触し、基板上の２つの回路が、前記信号伝送線路によって接続される
   ことを特徴とする組合せ構造体。
2. 前記信号伝送線路は、前記信号伝送線路を除く前記シャーシ表面の導電膜によってシールドされている
   ことを特徴とする請求項１記載の組合せ構造体。
3. 前記プリント基板は、外部機器と接続可能な携帯電話機に内蔵されるための基板であり、
   前記信号伝送線路の、一方の端は前記プリント基板上の、外部機器との接続インターフェース回路に接続され、他方は前記プリント基板上の高周波処理回路に接続されている
   ことを特徴とする請求項１記載の組合せ構造体。

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