(57)【要約】    【課題】  基板に外力が加わった時、基板たわみで金属ケース間の領域に過度の機械的ストレスが加わり基板上に実装される電子部品の破損を防止する基板に固定される金属ケース構造を提供することにある。    【解決手段】  基板１上のＩＣ２３、２４を閉塞する箱状金属ケース３２、３３の壁面Ａ３２ａ、３３ａから延長した突出片３２１、３３１を基板１の導体パターンに半田つけして固定して設け、該突出片３２１、３３１と前記金属ケース３２，３３の壁面Ｃとで閉じた領域を造り、金属ケース３２と金属ケース３３との間のセラミックＬＣフィルタの電子部品が実装される領域の面内歪みを低減して前記電子部品が破損するのを防止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に対向して実装される第１のＩＣ及び第２のＩＣの各々を覆う第１の金属ケース及び第２の金属ケースを回路基板に固定し、前記第１の金属ケースと前記第２の金属ケースの間に電子部品が実装される基板アッセンブリであって、
前記第１及び第２の金属ケースの内の任意の金属ケースの少なくとも１辺が延長された突出片を持ち、該突出片を前記回路基板に固定したことを特徴とする基板アッセンブリ。
【請求項２】
基板上に対向して実装される第１のＩＣ及び第２のＩＣの各々を覆う第１の金属ケース及び第２の金属ケースを回路基板に固定し、前記第１の金属ケースと前記第２の金属ケースの間に電子部品が実装される基板アッセンブリであって、
前記第１及び第２の金属ケースの各々に互いに前記電子部品を挟んで対向して少なくとも１辺が延長された第１及び第２の突出片を持ち、該第１及び第２の突出片を前記回路基板に固定したことを特徴とする基板アッセンブリ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の基板アッセンブリにおいて、前記突出片は基板搭載時に前記第１の金属ケースと第２の金属ケースとの間の間隙よりも大きな所定の長さを持つことを特徴とする基板アッセンブリ。
【請求項４】
請求項１又は２記載の基板アッセンブリにおいて、 前記突出片の上端面に壁を設け、略Ｌ字型断面形状としたことを特徴とする基板アッセンブリ。
【請求項５】
請求項１又は２記載の基板アッセンブリにおいて、前記突出片の先端部に折り曲げ部を設けたことを特徴とする基板アッセンブリ。
【請求項６】
請求項１又は２記載の基板アッセンブリにおいて、前記突出片と、前記金属ケースの延長する壁面との間に、角度θ（θ≧０度）を設けたことを特徴とする基板アッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板に、箱型状金属ケースで覆われたＩＣや、ＬＣフィルタなどの電子部品を実装搭載した基板アッセンブリにおける前記金属ケース構造に係わり、特に外力による基板変形を防止するための金属ケース構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットなどのインフラの発展で、携帯端末機、特に携帯電話はビジネスユースに限らず、現在では個人用としても広く普及している。持ち歩きが容易で、何時でも何処でも電話やメールが可能、またインターネットで必要な情報を入手できるため、生活に必要不可欠なものとなっている。
【０００３】
また、携帯電話は電話番号登録、住所録などユーザーの個人情報等の重要な情報の他にビジネスや生活に必要なアクセス情報などがメモリに登録されている。
【０００４】
それゆえ、携帯電話はユーザーの重要な登録情報を保護するため、堅牢であることが必要で、非常に厳しい強度仕様が求められる。例えば、一般的な人の耳位の高さから落としても壊れないことや、尻ポケットに入れて座っても壊れない強度仕様が求められている。
【０００５】
一方で携帯電話は携帯用途のため小型軽量化が求められており、基板には搭載面積を少なくできるＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）タイプのＩＣなどが搭載されることが一般的になってきた。しかし、ＢＧＡタイプＩＣなどの半田バンプ部（ＩＣパッケージと基板との間の半田ボール接続部）は、構造上基板の導電パターンとの接続面積が小さいため、一般的なＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）タイプＩＣに比べ、剥がれ方向の強度が弱い。特に、最外周の列の半田バンプ部と４つのコーナーの半田バンプ部は、基板に外力が働き歪みが生じた時、基板応力集中する箇所であるため断線し易いという強度上の課題があった。
【０００６】
そのため、上記課題を解決する従来技術では、金属ケースでＢＧＡタイプＩＣを覆い、４つの側壁の基板接地部を基板の導電パターンに半田付けし、金属ケース壁面の剛性で基板面内歪みを低減することで、ＩＣ半田バンプ部の機械的ストレスの低減をすると共に、ＢＧＡタイプＩＣの４コーナーのＩＣパッケージと金属ケース間に熱硬化性樹脂を塗布し加熱固定することで、ＩＣの剥がれ方向の強度を増す補強構造が考案されている。（例えば、特許文献１参照）
また、他の従来技術では、基板中央近傍に剥がれ防止の樹脂材を覆うように塗布したベアチップＩＣを配置し、その外側にも複数の電子部品を配した電子回路ユニットにおいて、ユニット基板全体を金属ケースで覆い、金属ケースの４つの側壁の周囲を基板の導電パターンに半田付けすると共に、ベアチップＩＣ上の金属ケース天板の一部を、ＩＣを囲むように切り曲げし、側壁の周囲を同様に導電パターンに半田付けすることで、基板全体とＩＣ配置部の基板面内歪みを低減する補強構造も知られている。（例えば、特許文献２参照）
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２１６２９８号公報
【特許文献２】特開２００２−２６１４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、更なる基板の高密度実装のためＩＣ周辺部品、つまりＬＣフィルタ部品等もセラミックをベースにした小型、軽量の電子部品搭載が不可欠になってきた。しかし、セラミックは一般的に変形、衝撃に対しクラックや割れなど発生しやすい脆弱な特性（強度的には弱い）であることは周知の通りである。
【０００９】
ところで、携帯電話等において用いられる基板アッセンブリにおいて、基板中央近傍に外力Ｆが加わり基板に変形が生じる場合を考える。一般的に構造体に外力が加わった場合、剛性の低い箇所に応力集中（変形が大きくなる）することは周知の通りである。上述した特許文献１記載の従来技術のようにＩＣを金属ケースで覆うと、金属ケースの壁面の基板接地部及び内側領域の基板面内歪みを低減できる。すなわち、金属ケースの内側領域は基板剛性が上がったことに等しくなり、反対に金属ケースの外側近傍は剛性が相対的に低くみえることになる。従って、この近傍に応力集中することが考えられる。
【００１０】
しかしながら、応力集中する近傍には、脆弱な特性のＬＣフィルタ等の電子部品を設けると破損してしまうという課題を有していた。そこで、脆弱な特性のＬＣフィルタ等の電子部品を金属ケースで覆うことも考えられるが、該電子部品は部品不良や製造上の不具合や故障により部品を交換することがある。そのため、該電子部品を金属ケース内に配置してしまうと、部品交換のために金属ケースを取り外す時にＩＣも一緒に取り外すことになり、ＩＣは高価なため、損失が大きくなってしまうという課題を有していた。
【００１１】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、箱型状金属ケースで覆われた複数のＩＣや、ＬＣフィルタなどの電子部品が搭載された回路基板において、隣合う金属ケース間を補強し、金属ケース間に配置されたＬＣフィルタ等の電子部品へかかる応力を低減し、電子部品の破壊を防止することのできる金属ケース構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、基板上に対向して実装される第１のＩＣ及び第２のＩＣの各々を覆う第１の金属ケース及び第２の金属ケースを回路基板に固定し、前記第１の金属ケースと前記第２の金属ケースの間に電子部品が実装される基板アッセンブリであって、前記第１及び第２の金属ケースの内の任意の金属ケースの少なくとも１辺が延長された突出片を持ち、該突出片を前記回路基板に固定したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、基板上に対向して実装される第１のＩＣ及び第２のＩＣの各々を覆う第１の金属ケース及び第２の金属ケースを回路基板に固定し、前記第１の金属ケースと前記第２の金属ケースの間に電子部品が実装される基板アッセンブリであって、前記第１及び第２の金属ケースの各々に互いに前記電子部品を挟んで対向して少なくとも１辺が延長された第１及び第２の突出片を持ち、該第１及び第２の突出片を前記回路基板に固定したことを特徴とする。
【００１４】
上記構成により、基板に半田付けされた突出片により、隣合う金属ケースの間が補強され、間に配置された電子部品の破壊が防止できるとともに、電子部品の上部には金属ケースがないため、電子部品のみの交換が可能となる。さらに、補強用に別の部材を必要としないため、部品コスト、生産性が向上できる。
【００１５】
さらに、前記突出片は基板搭載時に隣合う金属ケースとの間の距離よりも大きな所定の長さを持つことを特徴とする。これにより、半田付けされた突出片が他方の金属ケースと重複するので、金属ケース間に隙間がなくなり応力が集中しにくくなり、さらに補強性が向上できる。
【００１６】
さらに、前記突出片の上端面に壁を設け、略Ｌ字型断面形状としたことを特徴とする。これにより、突出片自体が応力に強くなり、さらに補強性が向上できる。
【００１７】
さらに、前記突出片の先端部に折り曲げ部を設けたことを特徴とする。これにより、突出片自体が応力に強くなり、さらに補強性が向上できる。
【００１８】
さらに、前記突出片と、金属ケースの延長する壁面との間に、角度θ（θ≧０度）を設けたことを特徴とする。これにより、延長線上に他の部品がある場合には、突出部に角度を持たせ、電子部品を避けることができるので、基板の部品配置の自由度を向上することができる。また、２つの金属ケースの位置のズレが大きい場合には、突出部に角度を持たせ、相手側の金属ケースと突出片との間の距離を小さくして、補強性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、信頼性の高い回路基板を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明に係る携帯電話等を構成するための、実装された複数のＩＣの各々を覆う複数の箱型状金属ケースを固定し、該複数の箱型状金属ケースの間にＬＣフィルタ部品などのセラミックをベースにした小型、軽量の電子部品を搭載した回路基板（基板アッセンブリ）の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２１】
［第１の実施の形態］
本発明に係る携帯電話等の回路基板（基板アッセンブリ）の第１の実施の形態について図１、図２、図３、図４及び図５を用いて説明する。
【００２２】
図１は本発明に係る携帯電話等の基板アッセンブリの第１の実施の形態を示す外観図である。システム系、操作系、メモリといった用途のＢＧＡタイプのＩＣ２１、２２、２３、２４は、パッケージ２ａの導電パターン２ｂに半田バンプ２ｃが溶着される。そして、基板１には、上記ＢＧＡタイプのＩＣであるＩＣ２１、２２、２３、２４がそれぞれ金属ケース３１、３２、３３で覆われて基板１上の導体バターン１ａ、１ｂに搭載される。ＩＣ２３とＩＣ２４は金属ケース３２、３３で個別に覆っている。金属ケースの外形は、ＩＣと金属ケースの実装ばらつきを考慮し、ＩＣとの隙間が概略０．５ｍｍとなる大きさとしている。ＩＣ２１とＩＣ２２は近接配置が可能で、かつ、稜線を合わせて配置できる場合であり、一つの金属ケース３１で覆っている。ＩＣ２１とＩＣ２２の隙間は概略０．５ｍｍで、金属ケース３１の外形は、ＩＣ２１とＩＣ２２の外形と隙間が概略０．５ｍｍになるように、矩形形状としている。このように各金属ケース３１、３２、３３は箱形状をしており、ＢＧＡタイプのＩＣ２１、２２、２３、２４と共に基板１に搭載され、図４に示すように、半田溶融炉を通ると半田バンプ２ｃは溶融し基板１の導電パターン１ａに溶着され、同時に金属ケース３１、３２、３３の壁面３ａの基板接地端３ｂも全て基板１に設けられた導電パターン１ｂに半田バンプ１ｃで半田付けされる。
【００２３】
さらに、各金属ケース３１、３２、３３のコーナーには、樹脂塗布穴３ｃが設けられている。そのため、各金属ケース３１、３２、３３の樹脂塗布穴３ｃから熱硬化性樹脂５を金属ケース３１、３２、３３の壁面３ａとＢＧＡタイプのＩＣ２１、２２、２３、２４のパッケージ２ａの間に塗布し加熱固定し、補強される。
【００２４】
ＬＣフィルタ（４連ＬＣセラミックフィルタ）４１、４２はＩＣ２３、２４のバスライン（図示せず）に挿入される用途のフィルター部品のため、回路性能上、及びパターン引き回し上ＩＣ２３、２４に隣接した場所に配置している。そして、ＬＣフィルタ４１、４２は、図５に示すように、端子配列４１０〜４４０及び４５０と反対面に同様な端子配列とがなされ、基板１の導電パターンに半田付けされて搭載される。
【００２５】
基板１には、その他ＬＣ部品６１、６２や、コネクタ７１、７２及びネジ用穴１１、１２、１３、１４が設けられている。そして、基板１は、ねじ用穴１１、１２、１３、１４を用いて、ネジ等の固定手段で筐体（図示せず）に保持・固定される。
【００２６】
次に、本発明の特徴とする金属ケース３２、３３の実施例について説明する。金属ケース３３には、壁面Ａ３３ａから延長した（繋げた）突出片３３１が設けられている。突出片３３１は金属ケース３３に一体で形成されている。さらに、基板１には、他の壁面と同様に突出片３３１にも導電パターンが設けられている。そのため、突出片３３１は、基板１上に設けられた導体パターン１ｂに半田付けされて固定される。金属ケース３２も金属ケース３３と同様に壁面Ａ３２ａから延長した（繋げた）突出片３２１が設けられ、基板１上に設けられた導体パターン１ｂに半田付けされて固定される。このように金属ケース３２と金属ケース３３との間に突出片３２１と突出片３３１が配置され、基板１に半田付けされているので、金属ケース３２、３３の間が補強され、間に配置したＬＣフィルタ４１、４２の破壊が防止できるとともに、ＬＣフィルタ４１、４２の上部には金属ケースがないため、電子部品４１、４２のみの交換が可能となる。さらに、補強用に別の部材を必要としないため、部品コスト、生産性が向上できる。
【００２７】
図２は図１の基板アッセンブリの正面図を示す。図２において、金属ケース３３の突出片３３１の端面は隣接する金属ケース３２の壁面Ｂ３２ｂに概平行で、所定の隙間距離ｄ１と所定の重複距離ｄ２となるよう配置されている。同様に金属ケース３２の突出片３２１も金属ケース３３の壁面Ｂ３３ｂに概平行で所定の隙間距離ｄ３、所定の重複距離ｄ４のとなるよう配置されている。ここで、突出片３２１，３３１は、金属ケース３２と金属ケース３３との間のケース間距離ｄ５を元に重複距離ｄ２、ｄ４が確保される長さを持つ形状としている。このように配置することで、ＬＣフィルタ４１、４２は、金属ケース３３の壁面Ａ３３ａと延長した（繋げた）突出片３３１、および金属ケース３２の壁面Ａ３２ａと延長した（繋げた）突出片３２１により周囲を囲まれることになる。すなわち、ＬＣフィルタ４１、４２が搭載された領域（鎖線Ｃ）の基板剛性が上がることになり、基板に外力が加わっても基板歪みが低減されるので、ＬＣフィルタ（４連ＬＣセラミックフィルタ）４１、４２は破損を防止することが可能となる。
【００２８】
ここで、隙間距離ｄ１とｄ３、重複距離ｄ２とｄ４は概略等しくなっている。隙間距離ｄ１、ｄ３及び重複距離ｄ２とｄ４は大きすぎると、この隙間に応力がかかることもあるので本実施例では、隙間距離ｄ１、ｄ３を１ｍｍ、重複距離ｄ２とｄ４を０．５ｍｍとしている。この隙間距離ｄ１、ｄ３及び重複距離ｄ２とｄ４は基板上の部品配置及び外力の大きさ等条件を勘案して決める必要があり、条件によりお互いが違う値をとっても構わない。
【００２９】
また、本実施例では２つの突出片３２１、３３１で構成したが、片方１つだけでも無い場合に比較して補強されるので構わない。
【００３０】
図３に本発明の第１の実施の形態である金属ケース３３の突出片の詳細図を示す。金属ケース３３は略箱型状になっており、上部の４コーナーには樹脂塗布穴３ｃが設けられている。また、手前側壁面Ａ３３ａの延長上には側壁に繋げた長さＬの突出片３３１が設けられている。この突出片３３１の長さＬは金属ケース３２と金属ケース３３との間のケース間距離ｄ５と重複距離ｄ２を足した長さとなっている。
【００３１】
尚、本第１の実施の形態では金属ケース３２の突出片３２１も概略同形状としているが、突出片３２１の長さＬを突出片３３１と変えても構わない。
【００３２】
尚、本第１の実施の形態では金属ケース３２と金属ケース３３との間（鎖線Ｃ）の補強について説明したが、金属ケース３１と金属ケース３２又は３３との間（鎖線Ｄ）の補強についても、本発明に係る金属ケース３１の側壁に繋げた突出片と金属ケース３２又は３３の側壁に繋げた突出片とをこの間に配置するようにすれば補強が可能である。
【００３３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明に係る携帯電話等の回路基板（基板アッセンブリ）の第２の実施の形態について図６を用いて説明する。該第２の実施の形態において、第１の実施の形態と相違する点は、金属ケース３３、３２の壁面Ａ３３ａ、３２ａから延長した（繋げた）突出片３３２、３２２において上端に折り曲げＡ３３３、３２３を金属ケース３３，３２と一体に設けたことにある。このように突出片３３２、３２２の断面形状を略Ｌ字形にすれば、突出片３３２、３２２は矢印方向の剛性が増大して更に変形しなくなる。従って、ＬＣフィルタ４１、４２等の電子部品が搭載されている領域（鎖線Ｃ）の基板歪みをさらに低減することが可能である。
【００３４】
［第３の実施の形態］
次に、本発明に係る携帯電話等の回路基板（基板アッセンブリ）の第３の実施の形態について図７を用いて説明する。該第３の実施の形態において、第１及び第２の実施の形態と相違する点は、金属ケース３３、３２の壁面Ａ３３ａ、３２ａから延長した（繋げた）突出片３３４、３２４の先端に折り曲げＢ３３５、３２５を金属ケース３３、３２と一体に設けた点にある。このように突出片３３４，３２４を略Ｌ字形にすれば、突出片３３４、３２４が外力で倒れ難くなる、すなわち変形が小さくなるので、ＬＣフィルタ４１、４２の電子部品が搭載されている領域（鎖線Ｃ）の基板歪みをさらに低減することが可能である。
【００３５】
この第３の実施の形態の場合、折り曲げＢ３３５、３２５が基板１上に設けられた導体パターン１ｂに半田付けされて固定されるので、領域（鎖線Ｃ）の基板歪みをさらに低減することが可能となる。
【００３６】
［第４の実施の形態］
次に、本発明に係る携帯電話等の回路基板（基板アッセンブリ）の第４の実施の形態について図８を用いて説明する。該第４の実施の形態において、第１、第２及び第３の実施の形態と相違する点は、金属ケース３３、３２の壁面Ａ３３ａ、３２ａから延長した突出片３３６、３２６の延長方法（繋げる方法）として、金属ケース３３、３２のコーナーから角度θ（θ≧０度）を付けることにある。なお、角度θとしては、当然、基板１上に設けられる導体パターンに対しても同様に角度θを付ける必要がある。これにより、延長線上に他の部品がある場合には、突出部３３６、３２６に角度θを持たせ、電子部品を避けることができるので、基板上への部品配置の自由度を向上することができる。また、２つの金属ケース３３、３２の位置のズレが大きい場合には、突出片３３６、３２６に角度を持たせ、相手側の金属ケースと突出片との間の距離ｄ１、ｄ３を小さくして、補強性を向上することができる。
【００３７】
［第５の実施の形態］
次に、本発明に係る携帯電話等の回路基板（基板アッセンブリ）の第５の実施の形態について図９を用いて説明する。該第５の実施の形態において、第１、第２、第３及び第４の実施の形態と相違する点は、金属ケース３３、３２の壁面Ａ３３ａ、３２ａから延長した突出片３３７、３２７を壁面Ｃ３３ｃ、３２ｃ側に折り曲げ、所定の位置から壁面Ｂ３３ｂ、３２ｂに対し略平行となる形状にすることにある。これにより、壁面Ａ３３ａ、３２ａ延長線上に他の部品がある場合には、突出片の位置を変えることにより、電子部品を避けることができるので、基板の部品配置の自由度を向上することができる。
【００３８】
尚、第２〜第５の実施の形態において突出片３３２、３２２、３３４、３２４、３３６、３２６、３３７、３２７の長さについては説明していないが、第１の実施の形態と同様に重複距離ｄ２、ｄ４が確保できる長さとする。
【００３９】
また、突出片の形状は第１〜第５の実施の形態のどれを使用しても構わず、金属ケース毎にそれぞれ異なっても構わない。
【００４０】
本実施の形態は携帯端末機に適用した場合で説明したが、適用範囲はこれに限ったものではない。金属ケースを使用した基板アッセンブリであれば本発明の範疇に含まれる。
【００４１】
以上説明した実施の形態によれば、箱型状金属ケースで覆われた複数のＩＣや、ＬＣフィルタなどの電子部品が実装搭載された基板アッセンブリにおいて、隣合う金属ケース間を補強し、金属ケース間に配置された電子部品へかかる応力を低減し、電子部品の破壊を防止することのできるとともに、電子部品の上部には金属ケースがないため、電子部品のみの交換が可能となる。さらに、補強用に別の部材を必要としないため、部品コスト、生産性が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態である携帯端末機の基板アッセンブリの外観図である。
【図２】図１に示す基板アッセンブリの正面図である。
【図３】本発明に係る第１の実施の形態である金属ケース３３の突出片の詳細図である。
【図４】本発明に係る補強構造を示す概略図である。
【図５】本発明に係るＬＣフィルタの概略形状図である。
【図６】本発明に係る第２の実施の形態である金属ケースの突出片を示す詳細図である。
【図７】本発明に係る第３の実施の形態である金属ケースの突出片を示す詳細図である。
【図８】本発明に係る第４の実施の形態である金属ケースの突出片を示す詳細図である。
【図９】本発明に係る第５の実施の形態である金属ケースの突出片を示す詳細図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…基板、１ａ、１ｂ、２ｂ…導電パターン、１ｃ…半田、２ａ…パッケージ、２ｃ…半田バンブ、３ａ…壁面、３ｂ…基板接地端、３ｃ…樹脂塗布穴、１１、１２、１３、１４…ネジ用穴、２１、２２、２３、２４…ＩＣ、３１、３２、３３…金属ケース、３２ａ、３３ａ…壁面Ａ、３２ｂ、３３ｂ…壁面Ｂ、３２ｃ、３３ｃ…壁面Ｃ、４１、４２…ＬＣフィルタ、６１、６２…ＬＣ部品、７１、７２…コネクタ、３２１、３３１；３２２、３３２；３２４、３３４；３２６、３３６；３２７、３３７…突出片、３２３、３３３…折り曲げＡ、３２５、３３５…折り曲げＢ、４１０、４２０、４３０、４４０、４５０…端子、４ａ…クラック、５…熱硬化性樹脂、ｄ１、ｄ３…隙間距離、ｄ２、ｄ４…重複距離、ｄ５…ケース間距離、Ｌ…突出片の長さ、θ…角度。
【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】
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