(57)【要約】      （修正有）【課題】ＢＧＡ部品の剥離を防止する回路基板構造を提供する。【解決手段】ＢＧＡ部品１６と、ＢＧＡ部品１６が実装されるプリント基板１３と、プリント基板１３に取り付けられて、ＢＧＡ部品１６を被覆するシールドケース１７と、を備えた回路基板構造１ａであって、シールドケース１７は、ＢＧＡ部品１６に対向する位置にＢＧＡ部品１６を表出させる孔１８ｂを備える凹部１８を備え、ＢＧＡ部品１６が、凹部１８に対向した位置で、シールドケース１７との間に配置される熱可塑性樹脂２０を介してシールドケース１７によって支持される。【選択図】図３
2008112770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品と、
前記電子部品が実装される回路基板と、
前記回路基板に取り付けられて、前記電子部品を被覆する被覆部材と、
を備えた回路基板構造であって、
前記被覆部材には、前記電子部品に対向する位置に前記電子部品を表出させる表出部が形成され、
前記電子部品は、前記表出部に対向した位置で、前記被覆部材との間に配置される熱可塑性の樹脂部材を介して前記被覆部材によって支持されることを特徴とする回路基板構造。
【請求項２】
前記樹脂部材は、前記表出部に挿嵌可能に形成されるとともに、前記表出部に挿嵌された状態で高温処理が施されて前記電子部品と前記被覆部材との間に流入することを特徴とする請求項１に記載の回路基板構造。
【請求項３】
前記電子部品は、通電端子に前記回路基板との接合用はんだが付着されて構成されるとともにリフロー処理にて前記回路基板に溶着され、
前記樹脂部材は、前記リフロー処理にて前記高温処理が施されることを特徴とする請求項２に記載の回路基板構造。
【請求項４】
前記樹脂部材は、導電体を含んで構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回路基板構造。
【請求項５】
前記筐体と、
前記筐体に露出して配置される操作部と、
前記筐体内部に配設されて、前記操作部に対向した位置に配置される電子部品と該電子部品を被覆する被覆部材とが実装される回路基板と、
を備えた電子機器であって、
前記被覆部材には、前記電子部品に対向する位置に前記電子部品を表出させる表出部が形成され、
前記電子部品は、前記表出部に対向した位置で、前記被覆部材との間に配置される熱可塑性の樹脂部材を介して前記被覆部材によって支持されることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal  Digital  Assistant)等の電子機器の回路基板構造およびその回路基板構造を有する電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器、例えば携帯電話機等においては、メールやゲーム時の操作でキーボタンを多用することが多い。一般に携帯電話機では、キーボタンの下にマイクロスイッチを介してプリント基板が配置されている。そのプリント基板の下には、通電端子にプリント基板との接合用はんだボールが付着されたＢＧＡ部品等の電子部品が配置され、さらにそのＢＧＡ部品はシールドケースで覆われている。このＢＧＡ部品はプリント基板側にグリッドアレイ状に並んだ多数のボール状端子を備え、各ボール状端子をプリント基板の対応箇所に半田付けすることによりプリント基板に取り付けられている。しかし、メールやゲーム時においてキー操作を繰り返すと、繰り返し応力により半田が剥がれ、ＢＧＡ部品がプリント基板から剥離するおそれがある。これを防止するため、シールドケースに孔を設けるとともに、シールドケースの外側にさらにケースを配置し、そのケースの内面に設けられた突起部を、シールドケースの孔に通してＢＧＡ部品を押さえている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−０８６９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１の携帯電話機においては、ケースの内面に突起部を配置する必要があるため、内部レイアウトに制約が生じ、コンパクトなレイアウトが困難となる。さらに、携帯電話機を組み立てる際に、突起部をシールドケースの孔に通しながらケースを筐体内に組み込まなければならず、組み立て作業が煩雑となる。
【０００４】
そこで本発明は、電子部品の基板からの剥離を防止することのできる回路基板構造及びそれを用いた電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、電子部品と、前記電子部品が実装される回路基板と、前記回路基板に取り付けられて、前記電子部品を被覆する被覆部材と、を備えた回路基板構造であって、前記被覆部材には、前記電子部品に対向する位置に前記電子部品を表出させる表出部が形成され、前記電子部品は、前記表出部に対向した位置で、前記被覆部材との間に配置される熱可塑性の樹脂部材を介して前記被覆部材によって支持されることを特徴とする回路基板構造を提供することにより上記課題を解決する。
【０００６】
また、前記樹脂部材は、前記表出部に挿嵌可能に形成されるとともに、前記表出部に挿嵌された状態で高温処理が施されて前記電子部品と前記被覆部材との間に流入するようにしてもよい。
【０００７】
さらに、前記電子部品は、通電端子に前記回路基板との接合用はんだが付着されてＢＧＡ部品にて構成されるとともにリフロー処理にて前記回路基板に溶着され、前記樹脂部材は、前記リフロー処理にて前記高温処理が施されるようにしてもよい。
【０００８】
前記樹脂部材は、導電体を含んで構成されてもよい。
【０００９】
また、本発明は、筐体と、前記筐体に露出して配置される操作部と、前記筐体内部に配設されて、前記操作部に対向した位置に配置される電子部品と該電子部品を被覆する被覆部材とが実装される回路基板と、を備えた電子機器であって、前記被覆部材には、前記電子部品に対向する位置に前記電子部品を表出させる表出部が形成され、前記電子部品は、前記表出部に対向した位置で、前記被覆部材との間に配置される熱可塑性の樹脂部材を介して前記被覆部材によって支持されることを特徴とする電子機器を提供することによる上記課題を解決する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電子部品が、被覆部材との間に配置される熱可塑性の樹脂部材を介して被覆部材によって支持される。したがって、電子部品の回路基板からの剥離を防止することのできる回路基板構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態にかかる回路基板構造を有する電子機器の一例として携帯電話機について説明する。ただし、本発明の電子機器は携帯電話機に限定されず、ゲーム専用機、ＰＤＡ等の他の電子機器であってもよい。
【００１２】
図１は携帯電話機１の正面図である。図示するように本実施形態の携帯電話機１は、略矩形形状であり、その表面１Ａにおける一端側には、各種情報を表示するための液晶ディスプレィや有機ＥＬディスプレィ等の表示部２が設けられている。また、表面１Ａの他端側には、数字や文字を入力するためのテンキーやファンクションキー等の各種の押圧可能なキーボタン３が設けられている。そして、使用者は、表示部２に表示される画面を見ながらキーボタン３を種々連続的に操作（押圧）して、メールの文字を入力し、また、各種ゲーム操作を行う。
【００１３】
図２は、携帯電話機１の背面図である。携帯電話機１は、背面に取り外し可能な裏蓋（図２において図示せず）を備え、裏蓋を取り外して筐体内部に収納されたバッテリーを交換することが可能である。図２はその裏蓋とバッテリーを取り外した状態を示している。また、図３は、本実施形態の回路基板構造１ａを示した図２のIII−III線に沿った断面図であり、携帯電話機１のキーボタン３が配置されている側を上側にして表している。
【００１４】
図３に示すように、携帯電話機１は、第１筐体５と第２筐体６とで覆われている。第１筐体５には、複数のキーボタン３用のキー穴８が設けられている。キー穴８は、図３において下側となる部分の径が大きく、また上側となる部分の径が小さくなっており、径の大きさが変わる部分にステップ部８ａが形成されている。一方、キー穴８に挿入されるキーボタン３は、図３において下側となる部分の径が大きく、また上側となる部分の径が小さくなっており、径の大きさが変わる部分にステップ部３ａが形成されている。そして、キー穴８の下側からキーボタン３が挿入され、キー穴８のステップ部８ａとキーボタン３のステップ部３ａとが係合される。これにより、キーボタン３は、下方に押圧されることで押圧方向に移動可能であるが、上方への移動は規制され、抜け出さないようになっている。
【００１５】
第１筐体５およびキーボタン３の下側には、キー支持板１０が配置されている。このキー支持板１０のキー穴８に対向する部分は、厚さが薄くなっている。具体的には、キー支持板１０におけるキーボタン３の反対側の面にキー穴８より若干径の大きな凹部１０ａが設けられており、キー支持板１０のキー穴８の下側の部分は、キー支持板１０の他の部分より薄くなる。そして、凹部１０ａの中央部には下方に突出する突起部１１が設けられている。
【００１６】
キー支持板１０の下側には、プリント基板（回路基板）１３が配置されている。このプリント基板１３は第１筐体５および第２筐体６に設けられたリブ（図示せず）によって挟持されている。プリント基板１３上面における、キー支持板１０の突起部１１に対向する位置には、上方に向かって隆起するマイクロスイッチ１４が搭載されている。ここで、キー支持板１０の下面は、凹部１０ａが設けられている箇所を除く領域は、プリント基板１３の上面と接している。この凹部１０ａの部分では、キー支持板１０の突起部１１のみプリント基板１３のマイクロスイッチ１４の先端と接している。そして、キーボタン３を下方に押圧すると、キー支持板１０の薄い部分が押圧方向に撓んで突起部１１が下方に移動し、マイクロスイッチ１４を押圧してプリント基板１３上の回路をオンにする。キーボタン３の押圧を解除すると、キー支持板１０の薄い部分における撓みが解消されて元に戻り、突起部１１が上方に移動することで、マイクロスイッチ１４の押圧が解除され、回路がオフになる。
【００１７】
プリント基板１３の下側における所定箇所には、プリント基板１３に搭載する電子部品であるＢＧＡ部品１６が一箇所に集められて半田付けされて実装されている。このＢＧＲ部品は、通電端子にプリント基板１３との接合用はんだボールが付着されて構成されている。また、このＢＧＡ部品１６は、このＢＧＡ部品１６より発生する電磁波を遮断するために、下側から被覆部材としてのシールドケース１７で被覆されている。
【００１８】
図４はシールドケース１７の斜視図であり、説明の便宜のため、図３と上下逆に示されている。図示のように、シールドケース１７の天面１７ａには、所定の径を有する円形の凹部１８が４箇所に設けられている。なお、この凹部１８の位置は、ＢＧＡ部品１６とプリント基板１３との剥離をより効果的に防止するために、キーボタン３によって押圧される位置の近傍であることが好ましい。また、凹部１８の底面１８ａには、表出部として直径約３ｍｍの円形の孔１８ｂが設けられている。なお、孔１８ｂの直径は、被覆するＢＧＡ部品等の電子部品に影響がでない範囲であればよい。例えば、３ｍｍに限定されず、３ｍｍ以下であってもよく、電子部品からの電磁波が漏洩しないような構成なっていればよい。また、本実施形態で凹部１８の孔１８ｂはシールドケース１７の天面１７ａに４つ設けられているが、これに限定されず、４つより多くともよく、また４つより少なくてもよい。さらに、表出部は孔に限定されず、溝の形で形成しても良く、その形状は限定されない。
【００１９】
図５は、図３におけるシールドケース１７およびＢＧＡ部品１６の部分を拡大した断面図である。図示のように、シールドケース１７には、ＢＧＡ部品１６に対向する位置に、ＢＧＡ部品１６を表出させる孔１８ｂが形成されている。そして、熱可塑性樹脂２０はこの孔１８ｂから流入され、シールドケース１７とＢＧＡ部品１６との間に配置されている。熱可塑性樹脂２０は、孔１８ｂを隙間なく埋め、且つＢＧＡ部品１６とシールドケース１７との間隙を連結し、この熱可塑性樹脂２０によりＢＧＡ部品１６は、孔１８ｂに対向した位置で、熱可塑性樹脂２０を介してシールドケース１７によって支持されている。
【００２０】
シールドケース１７の下には、図３に示すように、バッテリー２１が配置され、その下には第２筐体６に対して開閉可能な裏蓋２２が設けられている。
【００２１】
ＢＧＡ部品１６とシールドケース１７との間に介在させる熱可塑性樹脂２０として、本実施形態においては、溶融時の粘度が低いポリアミド樹脂を使用する。しかし、熱可塑性樹脂２０はポリアミド樹脂に限定されるのではなく、シールドケース１７の形状、後述するリフローの温度条件を考慮し、様々な熱可塑性樹脂を採用することが可能である。
【００２２】
図６および図７は、熱可塑性樹脂２０をシールドケース１７とＢＧＡ部品１６との間に介在させる方法を示した図である。熱可塑性樹脂２０は、まず、図６（ａ）に示すように予め断面Ｔ字状に形成された固形の形で準備される。すなわち、この固形の熱可塑性樹脂２０は、孔１８ｂに挿嵌される小径部と、小径部より大きな径で、凹部１８の底面１８ａ孔１８ｂに配置可能な大径部を有する。一方、ＢＧＡ部品１６やその他の部品はプリント基板１３との間に半田を配置した状態で載置されており、リフローを行うことで半田が溶融し、プリント基板１３に接着される。このリフロー工程の前に、図６（ｂ）および（ｃ）に示すように、固形の熱可塑性樹脂２０を凹部１８にそれぞれ装着しておくことで、リフロー工程の際にこの熱可塑性樹脂２０も同時に溶融される。溶融して液体状になった熱可塑性樹脂２０は、図５に示すように孔１８ｂを通ってシールドケース１７とＢＧＡ部品１６との間の空間に流入する。そして、リフロー工程が終わり、温度が低下すると、熱可塑性樹脂２０は硬化し、シールドケース１７とＢＧＡ部品１６とが熱可塑性樹脂２０を介して固定されて、ＢＧＡ部品１６がシールドケース１７により支持される。
【００２３】
なお、熱可塑性樹脂２０を、図７（ａ）に示すように溶融した状態で各凹部１８に滴下してもよい。これにより、熱可塑性樹脂２０を、孔１８ｂを通ってシールドケース１７とＢＧＡ部品１６との間の空間に直接流入させることができる。熱可塑性樹脂２０の粘度や孔１８ｂの形状によっては、図７（ｃ）に示すように、熱可塑性樹脂２０は凹部１８に溜まり、熱可塑性樹脂２０の表面張力等によりＢＧＡ部品１６まで到達しない場合もある。したがって、確実にシールドケース１７とＢＧＡ部品１６との間に熱可塑性樹脂２０を流入させるために、上述と同様にリフローを行う。
【００２４】
本実施形態の携帯電話機１によると、シールドケース１７には、ＢＧＡ部品１６に対向する位置にＢＧＡ部品１６を表出させる孔１８ｂが設けられた凹部１８が形成されている。そしてＢＧＡ部品１６は孔１８ｂから流入された熱可塑性樹脂２０を介してシールドケース１７によって支持される。したがって、メールやゲームなどを行う際に、キーボタン３を繰り返し押圧しても、ＢＧＡ部品１６とシールドケース１７との間には熱可塑性樹脂２０が介在し、ＢＧＡ部品１６はキーボタン３により押圧される方向と反対の方向から熱可塑性樹脂２０を介してシールドケース１７により支持されているため、ＢＧＡ部品１６がシールドケース１７側に押されてプリント基板１３から剥がれることがない。
【００２５】
また、図６（ｂ）、（ｃ）および図７（ｂ）、（ｃ）で示すように、プリント基板１３に対するリフロー工程が行われる前の状態では、まだ溶融していない熱可塑性樹脂２０はシールドケース１７上面にわずかに突き出た形になっている。しかし、図５で示すように、リフロー工程が終了すると、溶融した熱可塑性樹脂２０はシールドケース１７とＢＧＡ部品１６との間に流入するため、シールドケース１７上面から突き出した部分はなくなる。したがって、携帯電話機１として組み立てる際にバッテリー２１の配置に支障をきたすことがない。
【００２６】
さらに、熱可塑性樹脂２０はＢＧＡ部品１６をプリント基板１３に実装するためのリフロー工程で同時に溶融されるため、別途熱可塑性樹脂２０を溶融させる工程を設ける必要がない。
【００２７】
また、一般的にシールドケース１７に孔を設けることは、電磁波の漏洩上好ましくないが、携帯電話機１で使用される周波数は２ＧＨｚが上限であり、この周波数では、最大直径が３ｍｍ以下の孔であれば電磁波の漏洩がないことが知られている。本実施形態では、孔１８ｂの直径が約３ｍｍであるため、電磁波の漏洩の可能性が低く、シールド性能を低下させることなくＢＧＡ部品１６を補強することができる
【００２８】
なお、本実施形態では熱可塑性樹脂２０としてポリアミド樹脂２０を用いるが、このポリアミド樹脂２０の溶融時の粘度は、２１０℃で１９００ｍＰａ・ｓである。リフロー工程での炉内温度が一般に約２６０℃であることを考えると、直径３ｍｍ程度の孔１８ｂに流入させるには十分に低粘度であると推測できる。なお、Ｐａ・ｓはパスカル秒であり、１Ｐａ・ｓは流体内に１ｍにつき１ｍ／ｓの速度勾配があるとき、その速度勾配の方向に垂直な面において速度の方向に１Ｐａの応力が生じる粘度である。１９００ｍＰａ・ｓのポリアミド樹脂２０は、多少粘度のある水のような状態であって、一般的な樹脂２０と比較して非常に低い粘度である。したがって、シールドケース１７の中に流入しやすく、流入した樹脂２０は、ＢＧＡ部品１６とシールドケース１７裏面との隙間に入り込み、表面張力でそこに留まる。なお、熱可塑性樹脂２０にカーボンや金属フィラーなどの導電体を混ぜて使用することもでき、この導電体が混入した熱可塑性樹脂を使用すれば、シールドケース１７の孔は導電体で覆われることになり、シールド効果を向上することができる。特に、携帯電話機１の周波数が高くなり３ｍｍの孔では電磁波の漏洩が発生する可能性が生じる場合には有効である。
【００２９】
また、ＢＧＡ部品１６は、従来のように突起が設けられたケースを配置し、その突起で押さえる構造ではない。このため、ケースに突起を設ける必要がなく、薄型化が可能になる。また、突起を配置する必要がないため、内部レイアウトに制約が生じず、コンパクトなレイアウトが可能となる。さらにに、突起をシールドケースの孔に通す必要もないため、組み立ておよび分解も容易となる。
【００３０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本実施形態ではＢＧＡ部品１６をプリント基板１３に半田付けするリフロー工程において熱可塑性樹脂２０を溶融させてＢＧＡ部品１６とシールドケース１７とを接着したが、これに限定されず、熱可塑性樹脂２０を別の工程で溶融させて、シールドケース１７とＢＧＡ部品１６とを予め接着しておくこともできる。また、ＢＧＡ部品１６以外の電子部品にも適用可能である。
【００３１】
また、今後、携帯電話機１の周波数が高くなり、例えば３ｍｍの孔では電磁波の漏洩が発生する可能性が生じる場合には、熱可塑性樹脂２０にカーボンや金属フィラーなどの導電体を混ぜて使用することもでき、この導電体が混入した熱可塑性樹脂を使用すれば、シールドケース１７の孔は導電体で覆われることになり、シールド効果を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の携帯電話機の正面図である。
【図２】本発明の携帯電話機の背面図であり、バッテリー交換用の裏蓋を外した状態を示す図である。
【図３】図２のIII−III線に沿った断面図である。
【図４】シールドケースの斜視図である。
【図５】シールドケースおよびＢＧＡ部品の断面図である。
【図６】熱可塑性樹脂をシールドケースとＢＧＡ部品との間に介在させる方法を示した図である。
【図７】熱可塑性樹脂をシールドケースとＢＧＡ部品との間に介在させる他の方法を説明した図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  携帯電話機
１ａ  回路基板構造
２  表示部
３  キーボタン
５  第１筐体
６  第２筐体
８  キー穴
８ａ  ステップ部
１０  キー支持板
１０ａ  凹部
１１  突起部
１３  プリント基板
１４  マイクロスイッチ
１６  ＢＧＡ部品
１７  シールドケース
１７ａ  天面
１８  凹部
１８ａ  底面
１８ｂ  孔
２０  熱可塑性樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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