JP2011054640A - シールドパッケージ基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 電磁波シールド板に本来的に要求される不要輻射ノイズの遮断作用をそれほど犠牲にすることなく、電磁波シールド板を放熱板として活用して放熱作用を改善する。
【解決手段】 電子部品２０が実装された回路基板１０の板面の全体が電磁波シールド板３０で被覆されている。電子部品２０との間に間隔を隔てて配備されている電磁波シールド板３０の天板３３と電子部品２０の外表面２１との相互空間に熱伝導性部材４０を介在させる。外表面２１の発熱温度分布に現れる最高温度領域を含む箇所に部分的に熱伝導性部材４０を接触させることが望ましい。電磁波シールド板３０の天板３３を成形加工して突起５１を具備させ、その突起５１によって熱導電性部材４０を位置決めすることが望ましい。
【選択図】 図４

Description

本発明は、電子部品が実装されている回路基板の板面の全体を、その回路基板に取り付け電磁波シールド板で被覆してパッケージ化してなる基板（以下「シールドパッケージ基板」という）に関する。特に詳しくは、回路基板に実装されている電子部品から出る不要輻射ノイズを、回路基板の板面の全体を被覆している電磁波シールド板の作用で抑制することのできる構成を採用した上で、その電磁波シールド板を、電子部品の発熱を抑える放熱板としても活用することができるような工夫を講じたシールドパッケージ基板に関する。

図５は従来例としてのシールドパッケージ基板を示した縦断正面図である。このシールドパッケージ基板Ａは、所定形状たとえば矩形の回路基板１０にＩＣなどの電子部品２０が実装されていると共に、上記ＩＣを含む電子回路が形成されている回路基板１０の板面１１の全体が、板金製の電磁波シールド板３０によって被覆されている。図６には回路基板１０に電磁波シールド板３０を取り付けるための構成を分解斜視図で例示してある。同図に例示した電磁波シールド板３０は、平坦な天板に連設されている縁枠部に取付片３１が曲成されていて、その取付片３１が回路基板１０に所要本数の取付けビス３２を用いてビス止めされるようになっている。

この種のシールドパッケージ基板Ａにおいて、電磁波シールド板３０には、回路基板１０に実装されている電子部品２０やその他の電子回路から出る不要輻射ノイズを遮断する機能を付与してあり、そのような機能は、電子部品２０やその他の電子回路の全周囲を電磁波シールド板３０により非接触状態で被覆しておくことによって発揮されることが判っている。その反面で、このシールドパッケージ基板Ａは、電子部品２０が回路基板１０や電磁波シールド板３０によって取り囲まれた空間Ｓ内に位置しているために、電子部品２０から出た熱がその空間Ｓに籠もってしまって放熱作用が低下してしまい、電子部品が一定の温度限界を越えて発熱してしまうおそれがある。

ところで、回路基板に実装されているＩＣなどの発熱性の電子部品の発熱を抑制するために、電子部品が実装されている回路基板に立設した板金製の放熱板に当該電子部品を重ね合わせ、電子部品の発熱を放熱板に伝導させて放熱するという対策を講じることがある。しかしながら、この対策を講じると、回路基板に起立姿勢で取り付けた放熱板が、回路基板の板面から比較的高く突き出ることになる。そのため、電気電子機器の薄形化を促進することなどのためには、ここで説明したような起立姿勢の放熱板に発熱性の電子部品を重ね合わせるという対策を講じることができないこともある。

一方、図５に示したシールドパッケージ基板Ａでは、電磁波シールド板３０の平坦な天板３３と回路基板１０との相互間隔をできるだけ狭く抑えてその薄形化を図ることが比較的容易である。そこで、シールドパッケージ基板Ａの薄形化を犠牲にすることなく、そのシールドパッケージ基板Ａに使われている不要輻射ノイズを遮断するための電磁波シールド板３０を、当該シールドパッケージ基板Ａの回路基板１０に実装されている発熱性の電子部品２０の発熱を抑制するための放熱板として活用することが考えられた。

また、電磁波シールド板を、不要輻射ノイズの遮断のためだけでなく、放熱板としても活用する提案は従来より種々行われている（たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。これらは、回路基板に実装されている発熱性の電子部品の外表面に、回路基板に取り付けた電磁波シールド板を直接に重ね合わせることによって、その電子部品と回路基板と電磁波シールド板との間に挟み込むという構成を採用している。しかしながら、これらの提案によると、放熱板として活用されている電磁波シールド板が回路基板から高く突き出すことがないにもかかわらず、電子部品の発熱が電磁波シールド板に伝わってその電磁波シールド板から放熱されるという利点を有する反面で、次に説明するような問題がある。

すなわち、回路基板に実装されている発熱性の電子部品の外表面に電磁波シールド板が直接に接触する状態に重ね合わされていると、電子部品からでる不要輻射ノイズが電磁波シールド板を伝わって放出されてしまう傾向が強くなる結果、電磁波シールド板に要求されている不要輻射ノイズの遮断作用が損なわれてしまうおそれが大きい。したがって、電子部品の外表面に電磁波シールド板を直接に接触状態で重ね合わせることによって、電磁波シールド板を放熱板として活用するという対策は、電磁波シールド板に本来的に要求される不要輻射ノイズの遮断作用と、電磁波シールド板を放熱板として活用することによる放熱作用との両方を満たすためには不十分である。

特開２００２−２８９７５３号公報 特開２００３−２９８２８３号公報 特開２００２−１４１６８８号公報

本発明は以上の状況の下でなされたものであり、電磁波シールド板に本来的に要求される不要輻射ノイズの遮断作用をそれほど犠牲にすることなく、電磁波シールド板を放熱板として活用して放熱作用を改善することのできるシールドパッケージ基板を提供することを目的とする。

また、本発明は、回路基板に放熱板としての板金材を起立姿勢で立ち上げるスペースが存在しないような場合に有益なシールドパッケージ基板を提供することを目的とする。

本発明に係るシールドパッケージ基板は、発熱性の電子部品が実装された回路基板の板面の全体が、その回路基板に取り付けられた電磁波シールド板で被覆されてなる。そして、上記電磁波シールド板が上記電子部品との間に間隔を隔てて配備されていて、上記電子部品の外表面とその外表面に対向している上記電磁波シールド板の板面との間の相互空間に、電子部品の上記外表面と電磁波シールド板の上記板面との両方に接触して上記電子部品の発熱を上記電磁波シールド板に伝える性質を備える熱伝導性部材が介在されている。

この構成であれば、電子部品の発熱が熱伝導性部材を介して電磁波シールド板に伝わり、その電磁波シールド板の板面全体から放熱されて電子部品の発熱が抑えられることになるけれども、その反面で、電子部品から出る不要輻射ノイズが熱伝導性部材を経て電磁波シールド板に伝わって放出されるという状況が生じないとは云えない。しかしながら、電磁波シールド板が電子部品の外表面に直接に接触している場合に比べると、不要輻射ノイズの伝達経路に熱伝導性部材が介在されていることにより、電磁波シールド板に伝わる不要輻射ノイズは極めて低レベルになり、電磁波シールド板による不要輻射ノイズの遮断作用が極端に低下してしまうという事態は生じない。したがって、電磁波シールド板に本来的に要求される不要輻射ノイズの遮断作用をそれほど犠牲にすることなく、電磁波シールド板を放熱板として活用して放熱作用を改善することが可能になる。また、シールドパッケージ基板の特性により当該シールドパッケージ基板の薄形化が容易であるので、回路基板に放熱板としての板金材を起立姿勢で立ち上げるスペースが存在しないような場合に好適に使用することが可能である。

本発明では、上記電子部品が平坦な上記外表面を有する偏平形状のＩＣであり、そのＩＣの外表面の発熱温度分布に現れる最高温度領域を含む箇所に部分的に上記熱伝導性部材を接触させている、という構成を採用することが可能である。この構成を採用すると、発熱性の電子部品としてのＩＣの発熱を抑制することができる。また、ＩＣでなる電子部品の平坦な外表面と熱伝導性部材との接触面積が、電子部品の外表面の全体に熱伝導性部材を接触させた場合に比べて狭くなり、それだけ不要輻射ノイズが電磁波シールド板に伝わりにくくなって電磁波シールド板による不要輻射ノイズの遮断作用の低下を抑制することが可能になるだけでなく、電子部品の発熱が熱伝導性部材を介して効率よく電磁波シールド板に伝わって放熱が促進される。

本発明では、上記電磁波シールド板に、互いに直交しかつ上記電磁波シールド板の平坦な上記板面に沿う２軸方向での上記熱伝導性部材の位置ずれを阻止する位置決め手段が設けられていることが望ましい。この位置決め手段は、上記電磁波シールド板に成形加工されて上記熱伝導性部材の外周囲に上記２軸方向で係合する突起によって構成することが可能である。この構成であれば、電子部品の平坦な外表面のうちの上記した高温領域だけに熱伝導性部材を接触させるという構成を採用した場合でも、熱伝導性部材の位置ずれが電磁波シールド板側の位置決め手段によって防止されるので、電子部品の外表面に対する熱伝導性部材の接触箇所が正確に定まることになる。その結果、電子部品の発熱が熱伝導性部材によって効率よく電磁波シールド板に伝達されて電磁波シールド板による放熱作用の低下が生じにくくなる。

本発明では、上記電磁波シールド板の板面の上記熱伝導性部材との接触領域が、当該電磁波シールド板の一部を凹入状に絞り成形することによって上記電子部品の外表面に近付けられている、という構成を採用することが可能である。この構成を採用すると、回路基板に取り付けられた電磁波シールド板の高さを高くせざるを得ない場合であっても、その電磁波シールド板の天板の一部だけを凹入状に絞り成形して電子部品の外表面に近付けることができるで、熱伝導性部材の厚さをそれほど厚くすることなく当該熱伝導性部材の作用で電子部品の発熱を電磁波シールド板に伝達させることが可能になる。このことは、熱伝導性部材の厚さを可及的薄くして電磁波シールド板への熱の伝導効率を高めて電磁波シールド板による放熱作用を向上させる上で有益である。また、電磁波シールド板に絞り成形した凹入状部分に、電子部品の外表面に重ね合わせた熱伝導性部材を嵌め込むだけでその熱伝導性部材が位置決めされるので、組立段階での熱伝導性部材の組付けが容易になるという作用も発揮される。

以上のように、本発明によれば、電磁波シールド板に本来的に要求される不要輻射ノイズの遮断作用をそれほど犠牲にすることなく、電磁波シールド板を放熱板として活用して放熱作用を改善することが可能になる。したがって、本発明に係るシールドパッケージ基板は、回路基板に放熱板としての板金材を起立姿勢で立ち上げるスペースが存在しないような場合に好適に使用することができ、ひいては、放熱板としての別部材を省略してその設置スペースの不要化や放熱板が不要になることによるコスト削減を図ることが容易に可能になる。

本発明の第１の実施形態に係るシールドパッケージ基板を示した縦断正面図である。 本発明の第２の実施形態に係るシールドパッケージ基板を示した縦断正面図である。 本発明の第３の実施形態に係るシールドパッケージ基板を示した縦断正面図である。 本発明の第４の実施形態に係るシールドパッケージ基板を示した縦断正面図である。 従来例の縦断正面図である。 回路基板に電磁波シールド板を取り付けるための構成を示した分解斜視図である。

図１は本発明の第１の実施形態に係るシールドパッケージ基板Ａを示した縦断正面図である。この実施形態では、発熱性の電子部品（たとえばＩＣ）２０が実装された矩形の回路基板１０の板面の全体が、その回路基板１０に取り付けられた電磁波シールド板３０で被覆されている。電磁波シールドバック３０は板金製であり、天板３３とその周囲４辺に曲成されている縁枠片部３４と、縁枠片部３４に曲成されたと取付片３１とを備え、取付片３１が取付けビス３２によって回路基板１０にビス止めされている。電磁波シールド板３０を回路基板１０に取り付けるための手段は、図示例のビス止めによる方法のほか、接着、係着などの他の適宜手段を採用することが可能である。

電磁波シールド板３０の天板３３と電子部品２０との相互間や電磁波シールド板３０の縁枠片部３４と電子部品２０との相互間には所定の間隔が確保されている。この構成により、電磁波シールド板３０に電子部品２０の発熱が直接に伝達されることがなく、電磁波シールド板３０がそれに本来的に要求されている不要輻射ノイズの遮断作用を発揮する。

電子部品２０は回路基板１０の略中央部分に実装されている。図例の電子部品は通電によって発熱するＩＣであり、その全体形状は平坦な外表面（上面）２１を有する偏平形状である。この電子部品２０の平坦な外表面２１と電磁波シールド板３０の天板３３との相互間に熱伝導性を有する熱伝導性部材４０が介在されていて、その熱伝導性部材４０が、上記電子部品２０の平坦な外表面２１の全体と電磁波シールド板３０の天板３３の一部とに直接に重ね合わされて接触している。この構成であると、電子部品２０の発熱が熱伝導性部材４０により電磁波シールド板３０の天板３３に伝わり、さらに天板３３から縁枠片部３４にも伝わって、電磁波シールド板３０の全体が放熱板として作用するようになる。

この第１の実施形態では、電磁波シールド板３０の板面、具体的には天板３３の熱伝導性部材４０との接触領域Ｚ１が、当該天板３３の一部を凹入状に絞り成形することにより形成されて、その接触領域Ｚ１が電子部品２０の外表面２１に近付いて位置している。このように電磁波シールド板３０の板面の一部である熱伝導性部材４０との接触領域Ｚ１を凹入状に絞り成形することによって電子部品２０の外表面２１に近付けておくと、回路基板１０に背高の部品が搭載されていても、その背高部品と電磁波シールド板３０の天板３３との干渉を回避することができるだけでなく、熱伝導性部材４０の厚さをいたずらに厚くすることによる熱伝導性能の低下を回避することができるという利点がある。熱伝導性部材４０には、熱伝導性を発揮するゴム質のシート材（熱伝導シート）を用いることができる。

上記した第１の実施形態では、熱伝導性部材４０が電子部品２０の外表面２１の全体に接触して、接触面積が比較的広くなっているので、電子部品２０から出る不要輻射ノイズが接触面積の広さに比例して熱伝導性部材４０を介し電磁波シールド板３０に伝わりやすくなる。その結果、電磁波シールド板３０に要求されている不要輻射ノイズの遮断性能が損なわれるおそれがある。この問題を改善するためには、図２や図３に示した第２及び第３の各実施形態を採用することが有益である。

図２は本発明の第２の実施形態に係るシールドパッケージ基板Ａを示した縦断正面図である。第２の実施形態では、電磁波シールド板３０の板面の一部である熱伝導性部材４０との接触領域Ｚ１を第１の実施形態のそれよりも狭くすることにより、熱伝導性部材４０と電磁波シールド板３０の天板３３との接触面積を狭めてある。こうしておくと、電子部品４０から出る不要輻射ノイズが、熱伝導性部材４０から電磁波シールド板３０の天板３３に狭い接触箇所を通じて伝わるに過ぎなくなるために、電磁波シールド板３０に要求されている不要輻射ノイズの遮断性能がそれほど損なわれなくなる。その他の事項は、図１を参照して説明した第１の実施形態と同様である。

図３は本発明の第３の実施形態に係るシールドパッケージ基板Ａを示した縦断正面図である。第３の実施形態では、熱伝導性部材４０のサイズを小さくすることによって、電磁波シールド板３０の板面の一部である熱伝導性部材４０との接触領域Ｚ１を第１の実施形態のそれよりも狭くし、併せて、電子部品２０の外表面２１の熱伝導性部材４０との接触領域Ｚ２を第１や第２の各実施形態のそれよりも狭くしてある。こうしておくと、電子部品４０から出る不要輻射ノイズが、上記した狭い接触領域Ｚ２を経て熱伝導性部材４０に伝わり、さらに、上記した狭い接触領域Ｚ１を経て電磁波シールド板３０の天板３３に伝わるに過ぎなくなるために、電磁波シールド板３０に要求されている不要輻射ノイズの遮断性能がほとんど損なわれなくなる。その他の事項は、図１を参照して説明した第１の実施形態と同様である。

ところで、平坦な外表面２１を有するＩＣなどの偏平な電子部品４０では、発熱時に外表面２１の全体が一様に発熱するのではなく、温度上昇の程度は電子部品２０の外表面２１の場所によって相違している。したがって、ＩＣなどの電子部品２０の外表面２１の発熱温度分布に現れる最高温度領域を含む箇所に部分的に熱伝導性部材４０を接触させておくと、熱伝導性部材４０が部分的に狭い接触面積で上記外表面２１に接触しているだけであるとしても効率のよい熱伝達が行われ、しかも、不要輻射ノイズが熱伝導性部材４０を介して電磁波シールド板３０の天板３３に伝わることを最少限度に抑えることができるようになる。

このことを考慮して、図３に示した第３の実施形態では、ＩＣなどの電子部品２０の平坦な外表面２１に現れる最高温度領域を含む中央部分だけに、サイズの小さな熱伝導性部材４０を接触させている。したがって、この第３の実施形態の構成を採用することによって、不要輻射ノイズが熱伝導性部材４０を介して電磁波シールド板３０の天板３３に伝わることを最少限度に抑えつつ、電磁波シールド板３０の放熱性能を向上させることが可能になるという卓越した作用が発揮されるようになる。その他の事項は、図２を参照して説明した第２の実施形態と同様である。

一方、第３の実施形態の熱伝導性部材４０として、上記した熱伝導シートを採用すると、電子部品２０の外表面２１や電磁波シールド板３０の天板３３に対する接触面積が狭いために、熱伝導性部材４０としての熱伝導シートのサイズが小さくても、熱伝導性部材４０の高さがサイズの割りに高くなる。その結果、振動などによって熱伝導性部材４０が位置ずれしやすくなる。そして、場合によっては、熱伝導性部材４０が電子部品２０の外表面２１と電磁波シールド板３０の天板３３との相互間から脱落してしまって電磁波シールド板３０への熱の伝達が行われなくなったり、あるいは、熱伝導性部材４０が電子部品２０の外表面の最高温度領域を含む中央部分から位置ずれして熱伝達効率が低下してしまうといったおそれがある。このような不都合は、図４に示した第４の実施形態を採用することによって解消することが可能である。

図４は本発明の第４の実施形態に係るシールドパッケージ基板Ａを示した縦断正面図である。第４の実施形態では、熱伝導性部材４０のサイズを小さくすることによって、電磁波シールド板３０の板面の一部である熱伝導性部材４０との接触領域Ｚ１を第１の実施形態のそれよりも狭くし、併せて、電子部品２０の外表面２１の熱伝導性部材４０との接触領域Ｚ２を第１の実施形態のそれよりも狭くしてある、という点で、上記した第３の実施形態と同様である。また、ＩＣなどの電子部品２０の平坦な外表面２１に現れる最高温度領域を含む中央部分だけに、サイズの小さな熱伝導性部材４０を接触させているという点でも、上記した第３の実施形態と同様である。

この第４の実施形態において、第３の実施形態と相違する点は、電磁波シールド板３０の天板３３に、互いに直交しかつ電磁波シールド板３０の平坦な上記天板３３に沿う２軸方向での熱伝導性部材４０の位置ずれを阻止する位置決め手段５０を設けた点である。図例の位置決め手段５０は、電磁波シールド板３０の天板３３に成形加工されて熱伝導性部材４０の外周囲に２軸方向で係合する突起５１でなる。さらに詳しくは、天板３３の一部を平面視矩形の凹入状に絞り加工すると共に、その加工箇所の４つの辺部分のそれぞれに折返し状のリブを形成して、それらのリブを上記突起５１としてある。位置決め手段５０にこの構成を採用すると、位置決め手段５０として別部品を用いる必要がなく、しかも、熱伝導性部材４０としての矩形の熱伝導性シートの４つの辺のそれぞれに突起５１が係合した状態になるので、熱伝導性部材４０の位置ずれが確実に防止されることになる。したがって、不要輻射ノイズが熱伝導性部材４０を介して電磁波シールド板３０の天板３３に伝わることが最少限度に抑えられ、しかも、電磁波シールド板３０の放熱性能を向上させることが可能になるという作用が、振動などによっても損なわれにくくなる。

また、位置決め手段５０を上記のように矩形を形作る突起５１によって形成しておくと、当該シールドパッケージ基板Ａの組立段階、具体的には回路基板１０に電磁波シールド板３０を取り付ける段階で、電磁波シールド板３０側の矩形を形作っている突起５１の囲繞部分に、電子部品２０の外表面２１に重ね合わせた熱伝導性部材４０を嵌め込むだけで、その熱伝導性部材４０が上記外表面２１の適正位置に位置決めされる。そのため、熱伝導性部材４０を上記外表面２１の最高温度領域を含む中央部分に重ね合わせる作業を、熟練を必要とすることなく行うことが可能になるという利点も得られる。

以上説明した第１〜第４の各実施形態において、電子部品２０の外表面２１に重なり合っている熱伝導性部材４０に電磁波シールド板３０の天板３３を弾圧させておくことも可能である。こうしておくと、熱伝導性部材４０が電子部品２０の外表面２１や電磁波シールド板３０の天板３３に確実に密着するので、熱伝導性部材４０による電子部品２０から電磁波シールド板３０への熱伝達効率が向上するという利点がある。

なお、図１〜図５においては、説明の便宜上、同一又は相応する要素には同一符号を付してある。

Ａ シールドパッケージ基板
１０ 回路基板
２０ 電子部品
２１ 電子部品の外表面
３０ 電磁波シールド板
３３ 電磁波シールド板の天板（電磁波シールド板の板面）
４０ 熱伝導性部材
５０ 位置決め手段
５１ 突起
Ｚ１ 磁波シールド板の板面の熱伝導性部材との接触領域

Claims (5)

1. 発熱性の電子部品が実装された回路基板の板面の全体が、その回路基板に取り付けられた電磁波シールド板で被覆されてなるシールドパッケージ基板であって、
   上記電磁波シールド板が上記電子部品との間に間隔を隔てて配備されていて、上記電子部品の外表面とその外表面に対向している上記電磁波シールド板の板面との間の相互空間に、電子部品の上記外表面と電磁波シールド板の上記板面との両方に接触して上記電子部品の発熱を上記電磁波シールド板に伝える性質を備える熱伝導性部材が介在されていることを特徴とするシールドパッケージ基板。
2. 上記電子部品が平坦な上記外表面を有する偏平形状のＩＣであり、そのＩＣの外表面の発熱温度分布に現れる最高温度領域を含む箇所に部分的に上記熱伝導性部材を接触させている請求項１に記載したシールドパッケージ基板。
3. 上記電磁波シールド板に、互いに直交しかつ上記電磁波シールド板の平坦な上記板面に沿う２軸方向での上記熱伝導性部材の位置ずれを阻止する位置決め手段が設けられている請求項請求項２に記載したシールドパッケージ基板。
4. 上記位置決め手段が、上記電磁波シールド板に成形加工されて上記熱伝導性部材の外周囲に上記２軸方向で係合する突起でなる請求項３に記載したシールドパッケージ基板。
5. 上記電磁波シールド板の板面の上記熱伝導性部材との接触領域が、当該電磁波シールド板の一部を凹入状に絞り成形することによって上記電子部品の外表面に近付けられている請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載したシールドパッケージ基板。

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