(57)【要約】【課題】シールドボックスによる電磁波シールドを簡便、かつ、確実に行いうるシールドボックス及びシールド方法を提供することを目的とする。【解決手段】底壁と、該底壁の外周部に立ち上げるようにして形成された側壁と、この側壁の前記底壁と反対側の端で囲まれて形成された開口部とを有する箱状に形成された成型体からなり、前記側壁が、前記底壁に対して板ばねの如く機能するように形成された弾性連結部を介して底壁につながっており、前記成型体の内表面と外表面の少なくとも一方が導電性を有していることを特徴とするシールドボックス、及び、内部に配線基板を収納した筐体内部に前記シールドボックスを収納し、該シールドボックスの底壁を配線基板に相対する筐体の内面により押圧して、前記弾性連結部を弾性変形させつつ前記側壁および／または隔壁の端部を配線基板に圧接させて配線基板上の電子回路をシールドボックスで覆う電磁波シールド方法。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底壁と、該底壁の外周部に立ち上げるようにして形成された側壁と、この側壁の前記底壁と反対側の端で囲まれて形成された開口部とを有する箱状に形成された成型体からなり、前記側壁が、前記底壁に対して板ばねの如く機能するように形成された弾性連結部を介して底壁につながっており、前記成型体の内表面と外表面の少なくとも一方が導電性を有していることを特徴とするシールドボックス。
【請求項２】
さらに、前記成型体の内部を複数の小部屋に仕切る隔壁を有し、該隔壁が前記底壁に対して板ばねの如く機能するように形成された弾性連結部を介して底壁につながっていることを特徴とする請求項１記載のシールドボックス。
【請求項３】
前記成型体を構成する材料の剪断弾性率が１０５  〜１０９Ｐａであることを特徴とする請求項１又は２記載のシールドボックス。
【請求項４】
前記弾性連結部が、一旦底壁から開口部方向に立ち上がった立ち上がり部と、該立ち上がり部の底壁と反対側の端と側壁又は隔壁の反対側の端をつなぐ、底壁と平行にのびた水平部とからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のシールドボックス。
【請求項５】
前記弾性連結部の前記水平部の距離をＨ、前記立ち上がり部の高さをＶとしたとき、Ｈ≧Ｖであることを特徴とする請求項４記載のシールドボックス。
【請求項６】
前記側壁および／または隔壁の厚みが１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のシールドボックス。
【請求項７】
前記成型体の内表面と外表面の少なくとも一方の表面抵抗が１００  〜１０−５Ω／□であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のシールドボックス。
【請求項８】
前記隔壁が、スリットにより複数の片に分断されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のシールドボックス
【請求項９】
前記成型体が１枚のシートから賦形して形成されたものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載のシールドボックス。
【請求項１０】
シールドボックスの自由高さが、該シールドボックスが収納される筐体と配線基板で囲まれる空間の、相対する筐体の内面と配線基板との間隙よりも大きいことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のシールドボックス。
【請求項１１】
内部に配線基板を収納した筐体内部に請求項１〜９のいずれか１項に記載のシールドボックスを収納し、該シールドボックスの底壁を配線基板に相対する筐体の内面により押圧して、前記弾性連結部を弾性変形させつつ前記側壁および／または隔壁の端部を配線基板に圧接させることにより配線基板上の電子回路をシールドボックスで覆って電磁波シールドすることを特徴とする電子回路のシールド方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣなどの電子部品を配線基板に搭載した電子回路を、外界からの電磁波より保護し、あるいは前記電子部品からの電磁波の漏洩を防止する、シールドボックスおよびシールド方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機や、小型無線機などの電子機器においては、ＩＣ、ＬＳＩなどの電子部品を配線基板上に搭載した高周波回路、論理回路、送信回路、受信回路などの電子回路は、外界からの電磁波ノイズによる誤動作を起こしたり、あるいは該電子回路から漏洩する電磁波が他の機器あるいは人体への影響を与えることのないように、電磁波シールドが必要になってきている。
【０００３】
電磁波をシールドする方法として、該電子回路を、配線基板のグランドと導電性筐体であるシールドボックスで包囲することが知られている。このシールドボックスは、内包された電子部品のメンテナンスを行うために容易に着脱できることが求められ、また組み立て性のよいことが求められているため、シールドボックスと配線基板のグランドとの接続に工夫が凝らされている。
また、小型電子機器における電子部品の搭載容量増加、さらなる小型化を図る試みの一つとして、金属板と一体化した樹脂製の筐体あるいは、配線基板と同じ剛性を有するシールドボックスを係合爪あるいはネジにより固定し、シールドボックスの接続部を直接、配線基板のグランドに接続する提案がある（例えば、特許文献１参照。）。
また、基板の反りやシールドボックス等の成形時の寸法精度不足によりシールドボックスと配線基板のグランド間に間隙が生じることによる電磁波漏洩の対策として、シールドボックスとして、金属製、あるいは樹脂製のものにメッキを施したものを用い、金属製のバネ性を有する小片を介して配線基板のグランドに接続する提案（例えば、特許文献２参照。）もある。
また、表面がメッキ等により導電化された樹脂製のシールドボックスの壁に塑性変形する樹脂状突起の表面を導電化した導電性小突起を設け、この小突起を介して配線基板のグランドとの接続を行う提案（例えば、特許文献３参照。）もある。
また、樹脂製のシールドボックスあるいは筐体内に形成されたシールドボックスの配線基板のグランドとの接合面に、導電性ゴムを設けて、接続する提案（例えば、特許文献４、５参照。）等もある。
また、樹脂製のシールドボックスの側壁の端部に舌片部を設け、配線基板のグランドとの接合面に接続する提案（例えば、特許文献６参照。）等もある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１５１１３２号公報
【特許文献２】
特開平１０−２２４０７４号公報
【特許文献３】
特開平１０−２２６７１号公報
【特許文献４】
特開２０００−１９６２７８号公報
【特許文献５】
特開２００１−１１１２８３号公報
【特許文献６】
特許第３２８３１６１号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１では、筐体、シールドボックスあるいはプリント基板に歪み、反りが発生しやすく、シールドボックスの接続部と配線基板のグランドとの間に、間隙が生じ、十分なシールド性能を確保することができなくなるおそれが大きいという問題があった。さらに、剛性のある筐体などを、応力で接続の相手方に追従させ、すなわち、接続させるには、過大な応力を必要とし、係合爪あるいはネジ部の周囲を、剛性のある状態にしなければならず、携帯電話機、小型無線機などの電子機器においては、余分な容積、重量を必要とするという問題もあった。
さらに、特許文献２では、金属性のバネ性を有する小片を予め、配線基板上に半田付けなどにより、設けなければならず、手間がかかり、工程中の取り扱いにより、小片は変形し、またこれを修正しなければならず、生産性の高いものではなかった。さらに、部品点数が増え、合理的ではなかった。また、リサイクル時に、部品の分離、選別が容易ではなかった。
特許文献３では、導電性小突起は、一定以上の力がかかると塑性変形しやすく、一旦塑性変形すると、修理等のために、再びシールドボックスを開けた後、再び組み合わせても、導通が不確実になるという、不具合を有していた。
【０００６】
特許文献４、５では、シールドボックスなどと配線基板のグランドとの接続部、すなわちシールドボックスなどの外壁あるいはリブの部分における幅は、１ｍｍ以下と狭く、そこに、導電弾性部材を嵌合させることは、非常に難しく、弾性部材が切断したり、伸びたりして、作業に時間の掛かるものであった。また、液状材料をディスペンサーなどで設ける場合は、位置制御および吐出量制御を有した高額な装置を用いなければならず、また、筐体あるいはシールドボックスを製造した後に、ディスペンス加工が行える場所に搬送しなければならず、生産時間が長くなったり、筐体などに傷をつけてしまい、合格率が上がらないという不利を有していた。
特許文献６では、シールドボックスの配線基板のグランドに接続する舌片部が示されているが、圧縮変位量に対して、舌片部の高さが十分でなく、組み立てを行うと弾性限界を超えて、塑性変形してしまい、復帰しなくなるという問題、さらには舌片部が変形する以前に、それよりも強度の劣る側壁部が挫屈してしまうという問題があった。さらに、舌片部の弾性を生かそうとすると、折り返し部の直径すなわち側壁部の厚みが増し、接続する配線基板のグランドの幅を大きくしなければならないという、小型化に不利となる問題があった。
このように、従来のものでは、携帯電話などの小型電子機器のシールド性能に限界があり、また、組み立てが容易でなく、短時間での組み立て性に問題があった。さらには部品点数が増加したり、筐体を頑丈に作製することが必要になり、小型電子機器の軽薄短小の利点を失うものであった。また特別な装置や搬送の手間などを必要とし、経済的に合理的ではなかった。
本発明は、このような状況に鑑み、シールドボックスによる電磁波シールドを簡便、かつ、確実に行いうるシールドボックス及びシールド方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明のシールドボックスは、底壁と、該底壁の外周部に立ち上げるようにして形成された側壁と、この側壁の前記底壁と反対側の端で囲まれて形成された開口部とを有する箱状に形成された成型体からなり、前記側壁が、前記底壁に対して板ばねの如く機能するように形成された弾性連結部を介して底壁につながっており、前記成型体の内表面と外表面の少なくとも一方が導電性を有していることを特徴とする。
また、本発明の電子回路のシールド方法は、内部に配線基板を収納した筐体内部に前記のシールドボックスを収納し、該シールドボックスの底壁を配線基板に相対する筐体の内面により押圧して、前記弾性連結部を弾性変形させつつ前記側壁および／または隔壁の端部を配線基板に圧接させることにより配線基板上の電子回路をシールドボックスで覆って電磁波シールドすることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明を、図をもって、詳細に説明する。
図１はシールドボックスを組み込んだ電子機器の分解斜視図である。シールドボックス１と配線基板２は、図１に示すように、電子機器の分割された筐体３、３’の間に配置される。シールドボックス１と配線基板２の別の層にある金属箔（図示せず）とで、配線基板２上の種々の電子回路５を包囲し、シールドボックス１は、前記金属箔と同電位の配線基板上のグランド４に接続されて用いられる。電子回路５は高周波回路、論理回路、送信回路、受信回路などの機能にまとめられ、外界からの電磁波ノイズに影響される程度、あるいは漏洩する電磁波の周波数や強度が異なることから、それぞれの電子回路はグランド４で仕切られている。
【０００９】
図２はシールドボックスの底壁を上にした状態の、図３は開口部を上にした状態のシールドボックスの斜視図である。本発明のシールドボックス１は、図２、３に示すように、ほぼ箱状をしており、底壁１０と、該底壁１０の外周部に立ち上げるようにして形成された側壁７と、この側壁７の底壁１０と反対側の端で囲まれて形成された開口部６とを有する。本発明のシールドボックスは、さらに、シールドボックス１の内部を複数の小部屋９に仕切る隔壁８を有してもよい。
側壁７あるいはさらに隔壁８は、前記底壁１０に対して板ばねの如く機能するように形成された弾性連結部１２を介して底壁１０につながっている。側壁７と隔壁８は、シールドボックス１を配線基板２に押し付けたときに、側壁７と隔壁８の開口部６側の先端がグランド４と接続できる位置に配置されている。シールドボックスの大きさは、内包する電子回路の容積により決定され、これを限定するものではないが、概ね、一辺が１０〜１００ｍｍで、高さは１〜１０ｍｍ程度である。小部屋９の高さは互いに同じ高さであってもよく、図１０に示すように、一部の小部屋の高さが異なってもよい。
２つの側壁からなるコーナー部のＲは０．１〜３ｍｍ程度である。
【００１０】
また、図４、図６に示すように、側壁７または隔壁８が底壁１０に対して板ばねの如く機能するように形成された弾性連結部１２を介して底壁１０につながっているので、シールドボックス１にかかる応力を、弾性連結部１２が撓むことで吸収し、小さい押圧力で、側壁７または隔壁８の先端部をグランド４に接触させることができる（グランドは図示せず。）。
【００１１】
弾性連結部１２は、底壁部にかかった押圧力により、弾性連結部が弾性変形できる構造であれば、どの様な構造であってもよいが、図５（ａ）（ｂ）の断面図に示すように、一旦底壁から開口部方向に立ち上がった立ち上がり部と、該立ち上がり部の底壁と反対側の端と側壁又は隔壁の反対側の端をつなぐ、底壁と平行にのびた水平部とからなっていることが好ましい。弾性連結部がこのような構造になっていると、シールドボックスの底壁１０に応力がかかったときに、水平部が撓むことで応力の一部を吸収し、側壁７や隔壁８に過度の応力がかかることがなく、押圧力が解除されたときには、元の形状に弾性復帰する。
図５（ａ）に示すように、弾性連結部１２が、充分機能するためには、弾性連結部１２の水平部の距離Ｈが立ち上がり部の高さＶより大きいことがよく、弾性連結部１３の水平部の距離（立ち上がり部から側壁又は隔壁端部までの距離）が長いほど低荷重が得られるが、シールドボックスに応力がかかったときに、シールドボックスが内包する電子部品に接触することがないようにすることが重要である。このＨは、０．５〜５ｍｍ程度であることが好ましい。弾性連結部１２の立ち上がり部の高さＶは、シールドボックスの圧縮変位量よりも大きく、おおよそ０．２〜４ｍｍ程度であることが好ましい。
【００１２】
また、図７、８のように、側壁７が、折り返された構造であると、開口部端部の剛性が増し、直線性が確保でき、圧縮に伴う変形を抑制することができ、グランドから逸脱することはなく、確実に接続できる。また、内面のみに導電化を施した場合でも、導電性の表面をグランドに押し当てることができる。
【００１３】
隔壁８の先端部は鋭利な方が、接触の安定性が高く、あるいは図４などに示す隔壁の窪みに、上方より、刃あるいは針を突き当てて、先端部の尾根上に微小突起や、成型による凹みがある構造であっても構わないが、グランド４との間に構成される間隙が、下記に示す様に、波長との関係を持つことが求められる。
スリット１１を隔壁８に設けて、隔壁８が複数の片に分断されているようにすると、スリット１１に挟まれた複数の片が独立して動くことが可能となり、接続の安定性が高まるので好ましい。このスリット１１を設けた場合でも、シールドボックス１が圧縮されたときは、隔壁８は上下するだけであって、隔壁８がつぶれて広がったり、間隙が大きく開いてしまうようなことはない。隔壁の小部屋を仕切っている隣接した隔壁との結合部分、あるいは側壁７との結合部分では、電磁波の漏洩などを起こしたくない電子回路を内包する小部屋には、極力、スリットを設けることを避けるのがよい。
スリットを設ける場合、許容される間隙の大きさは、通過させたくない波長の１／２以下、好ましくは１／４以下である。
また、底壁を圧縮した際に、弾性連結部に歪が生じ、側壁がスムースに上下に可動しない際は、図１１に示すように、側壁を折り返した隔壁のないシールドボックスの弾性連結部の各コーナーにかぎ状などのスリットを設けることにより、各辺の弾性連結部を独立させ、競合しないようにすることによって対処することができる。
また、底壁に、放熱用として前記波長との関係で許容される大きさの通気用開口部を設けてもよい。また、内包する電子部品との絶縁性を確保するため、底壁内面に絶縁シートを張るなど底壁内面を電気絶縁性としてもよい。
【００１４】
シールドボックスの材質は、弾性連結部１２が弾性変形を起こして、側壁７や隔壁８の端部が低押圧力でグランド４に接続するのであるから、低荷重で変形するためには、その剪断弾性率はおおよそ１０５  〜１０９  Ｐａで弾性変形するものが好ましい。
弾性連結部の厚みは、剪断弾性率にもよるが、１ｍｍ以下、より好ましくは０．０５〜０．５ｍｍでが好ましい。剪断弾性率がこれより大きいと、シールドボックスをグランドに押し付ける荷重が過大となり、筐体や配線基板を変形させ、接触不良となる。また小さいと、形状を保持できなくなり、内包する電子部品に接触し短絡するおそれがあり、接触圧力が不足して、これもまた接触不良となる。
一方、側壁７、隔壁８の厚みは１ｍｍ以下であることが好ましく、実質上、０．２〜０．８ｍｍであることがより好ましい。厚みが１ｍｍを超えると、それだけ、電子回路周辺にスペースが必要となり、電子機器の小型化を阻害する。
なお、この厚みは、側壁７や隔壁８が図７、８のように、折り返された構造の場合は、２枚と間隙寸法との合計の厚みを指す。
なお、弾性連結部が前述のように立ち上がり部と水平部とからなる構造の場合は、弾性連結部と側壁又は隔壁との厚みが同一でも、底壁に押圧力がかかったときに側壁や隔壁が変形することなく、弾性連結部が変形して応力を吸収できる。
この材料には、金属あるいは合成樹脂からなるものが選ばれるが、加工の容易性や重さの点で、合成樹脂が望ましい。この合成樹脂には、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリフェニレンオキサイド、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体などの熱可塑性樹脂のほか、ポリエステル系エラストマー、スチレン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリウレタン系エラストマーなどの熱可塑性エラストマー、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴムなどのゴムが挙げられる。またこのほか、上記材料の変性物、混合物、複合物などでもよい。
【００１５】
金属以外は、絶縁性であるから、材質の少なくとも一方の面は導電性を持つことが必要で、その表面抵抗は、１００  〜１０−５Ω／□であることが好ましい。これより抵抗が高いと、十分なシールド効果が得られない。シールドボックスが合成樹脂である場合は、その表面に、銅、ニッケル、銀、金などのメッキを施したり、スパッタリングや蒸着などの公知の方法を用いることができ、または金属やカーボンブラックを含む塗料をコートしたり、カーボンブラックなどの導電性フィラーを予め合成樹脂に練り込むことによっても達成される。導電性フィラーの形状に制限はないが、高アスペクト比を有するものが効率的である。表面抵抗が低い場合は、電磁波の反射を抑えることができるが、効率よく減衰させるためには、フェライト、クロムフェライト、パーマロイなどの軟質磁性材料やカーボンマイクロコイルなどを併用してもよい。
【００１６】
前記した材質のシートあるいはペレットを用いて、公知の手法で、箱状のシールドボックスを成型することができ、金型成型、真空成型、ブロー成型、射出成型、モールド成型により賦形できる。スリットの形成は、予め、スリットを金型上に成型できるようにしても構わないが、賦形した箱状シールドボックスに、刃物により設けてもよい。
一般的には、成型サイクルの早い真空成型やブロー成型がよく、厚さ５０〜５００μｍの熱可塑性フィルムを５０〜２００℃に加熱し、金型上に追従するように、真空にあるいは加圧して、賦形することができる。
シートを賦形した場合は、図４〜８に示すように、隔壁はシートの折り返しにより賦形され、射出成型を用いた場合は、図９に示すように、隔壁内部に樹脂が充填された形状に賦形することができる。シートを用いた場合は、フープ状で導電化処理、切り欠き処理、検査、トリミング等が行えるので、搬送が楽であり、射出成型を用いた場合は、弾性連結部の肉厚を変更できる等、精密な製品が作製できる。
【００１７】
シールドボックスは、分割された筐体の内部にある配線基板のグランドに対して接触し接続するもので、他方の分割された筐体を組み合わせることにより、圧縮されて接続される。シールドボックスの自由高さ（シールドボックスに応力がかかっていない状態での高さ）は、組み合わせ後の、筐体と配線基板のグランドとの間隙よりも大きいことが必要で、この間隙より約０．１〜２ｍｍほど大きいことが好ましい。これより小さいと、筐体あるいは配線基板のうねり、そり、あるいは厚みのばらつきで、充分な圧縮変位量を得ることができず、これより大きいと、シールドボックスの変形が大きくなり、過大な荷重が発生する場合があり、接続に好ましくないからである。
【００１８】
本発明のシールド方法においては、筐体内部に収納された配線基板の種々の電子回路５を包囲するように上記シールドボックスを配線基板上に戴置し、筐体を組み合わせることにより、上記収納ボックスを筐体内部に収納するとともに、該シールドボックスの底壁を配線基板に相対する筐体の内面により押圧して、該シールドボックスを配線基板に圧接する。
シールドボックスは、配線基板上に載置して、そのまま筐体を組み合わせてもよいが、筐体を組み合わせる前に粘着テープで仮固定してもよい。また、シールドボックスの隔壁がフィルムの折り返しにより賦形されている場合は、その隔壁の窪みに、筐体の補強用のリブを嵌合させて、仮固定してもよい。
シールドボックスを配線基板に圧接すると、側壁および／又は隔壁と底壁の間の弾性連結部が弾性変形し、側壁および／又は隔壁の端部が配線基盤のグランドに接続されて、配線基板上の電子回路をシールドボックスで覆い、シールドボックス１と配線基板２の別の層にある金属箔で包み込むことにより電磁波シールドする。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のシールドボックスは、上記の構成となっているので、配線基板上に載置して、そのまま筐体を組み合わせるだけで、電磁波シールドできるので、シールドボックスの着脱が簡便で、かつ、電磁波シールドを確実に行うことができる。また、上記の構成となっているので、容易に賦形できるという特徴を有する。また、電磁波シールドを行うためにシールドボックスにかける応力は小さくて済むので、配線基板等に過度の力を加えることがない。
また、本発明のシールド方法によれば、筐体内部に収納された配線基板の種々の電子回路を包囲するように上記シールドボックスを配線基板上に戴置し、筐体を組み合わせるだけで、簡便、かつ確実に電子回路を電磁波シールドできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シールドボックスを組み込んだ電子機器の分解斜視図である。
【図２】底壁を上にした状態のシールドボックスの斜視図である。
【図３】開口部を上にした状態のシールドボックスの斜視図である。
【図４】本発明のシールドボックスの一実施態様を示す断面図である。
【図５】本発明のシールドボックスの一実施態様の底壁押圧前後の状態を示す要部断面図である。
【図６】本発明のシールドボックスの他の実施態様を示す断面図である。
【図７】本発明のシールドボックスの他の実施態様を示す断面図である。
【図８】本発明のシールドボックスの他の実施態様を示す断面図である。
【図９】本発明のシールドボックスの他の実施態様を示す断面図である。
【図１０】本発明のシールドボックスの他の実施態様を示す斜視図である。
【図１１】本発明のシールドボックスの他の実施態様を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  シールドボックス                ９  小部屋
２  配線基板                        １０  底壁
３、３’  筐体                      １１  スリット
４  グランド                        １２  弾性連結部
５  電子回路
６  開口部
７  側壁
８  隔壁
【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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【図８】
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【図９】
2004186554.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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