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JP2004519916A - モジュール及び電子デバイス - Google Patents

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JP2004519916A
JP2004519916A JP2002570351A JP2002570351A JP2004519916A JP 2004519916 A JP2004519916 A JP 2004519916A JP 2002570351 A JP2002570351 A JP 2002570351A JP 2002570351 A JP2002570351 A JP 2002570351A JP 2004519916 A JP2004519916 A JP 2004519916A
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アドリアヌス エイ ジェイ ブアイスマン
ヨハネス エム シー ヴェルスピーク
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Koninklijke Philips Electronics NV
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Abstract

高周波用途、特にブルートゥースに対して好適な無線モジュール（１０）が、半導体デバイス（１１）を具備する基体（１）、シールド（２１）、及びアンテナ（３１）を有する。シールド（２１）は、アンテナ（３１）と半導体デバイス（１１）との間に位置付けられ、半導体デバイス（１１）及びアンテナ（３１）と同じ側面（２）の基体（１）に設けられる。好ましくは、アンテナ（３１）及びシールド（２１）は、支持手段（３２及び４２）によって互いに接続される。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、側面を具備する基体、半導体デバイス、電気的導通材料のシールド、及びアンテナを有し、前記シールドが前記アンテナと半導体デバイスとの間に設けられるモジュールに関する。
【０００２】
本発明は、電子デバイスにも関する。
【０００３】
【従来の技術】
当該モジュールは、日本国特許第ＪＰ−Ａ ９−２３７８６７号から知られている。当該知られているモジュールにおいて、前記半導体デバイスは、第一の側面に設けられており、前記アンテナは、第二の、前記基体に対向する側面に設けられている。前記シールドは、多層の態様で構成される前記基体に集積されている。前記シールドは、ビア（ｖｉａ）によって相互に接続されると共に前記第一の側面の部分に渡って各々延在する二つの層から構成されている。前記モジュールは、プリント回路基板のような担体（ｃａｒｒｉｅｒ）の第一の側面に配置され得る。そのため前記半導体デバイスは金型（ｃａｖｉｔｙ）に収容される。前記モジュールは、高周波用途に適している。当該モジュールは、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）規格に準拠している無線モジュールとしても適用可能である。その場合、前記半導体デバイスはトランシーバであり、前記モジュールは、信号のフィルタリング及びデカップリング（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）のための受動コンポーネントを更に有する。当該コンポーネントは、前記基体に集積される。当該モジュールが使用されている電子デバイスの例として、なかんずくモバイル電話及びコンピュータが挙げられる。
【０００４】
当該知られているモジュールの不利点は、多数の、又は実際全ての受動コンポーネントが前記基体に集積されるために、設計が容易になされ得ないことである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、設計が簡単な態様でなされ得る、冒頭の段落において記載されている種類のモジュールを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
当該目的は、前記シールド及び前記アンテナが、前記半導体デバイスとほぼ同じ側面の基体に設けられることによって達成される。本発明は、前記シールドが、接地されている前記アンテナの基礎となる面として使用されてもよいという認識に基づいている。その結果、前記アンテナのための機械的な支持手段は、実際必要ないか、あっても一つだけしか必要なく、前記アンテナが、一つの電気的導通材料の層又はプレートとして構成されてもよい。
【０００７】
前記半導体デバイス及び更に必要なコンポーネントは、本発明によるモジュールにおける前記基体の第一の側面に設けられる。前記基体は、プリント回路基板のような担体における第二の側面に配置されてもよい。前記シールド及び前記アンテナは、前記半導体デバイスのサイズに基づいて配置されている。好ましくは、前記シールドと前記アンテナとは、互いに１乃至５ｍｍの距離をおいて配置される。更に好ましくは、互いに約２ｍｍの距離をおいて配置される。前記シールド及び前記アンテナは電気的に相互接続されていてもよいが、このことは必ずしも必要な条件ではない。この場合、前記モジュールの前記設計の態様が所望されると、前記コンポーネント又は前記アンテナを具備する前記基体は変形されていてもよい。前記設計の態様は、例えば、受動コンポーネントが付加されるか、又は前記モジュールの寸法（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）が変更される態様であってもよい。前記設計においてアンテナが所望されない場合、全く造作なく省略されてもよい。
【０００８】
前記アンテナ及び前記シールドは、メタルプレート、若しくは、代わりに、担体上に設けられる層又は金網（ｇａｕｚｅ）として、それぞれ構成されてもよい。前記アンテナ及び前記シールドは、ストリップ（ｓｔｒｉｐ）又は歯（ｔｏｏｔｈ）を突出させることによって、互いに独立に、前記基体に固定されてもよい。
【０００９】
本発明によるモジュールの利点は、小さな表面の面積の基体を有してもよいことにある。実際、前記シールド及び前記アンテナは、前記基体において、全く又はほとんどスペースを占有していない。更に、コンポーネントは、前記基体の表面全体に配置されてもよい。このことは、コンポーネントが金型においてのみ配置され得る、従来技術のモジュールと異なっている点である。前記基体の表面のうち残っている部分は前記担体に対向しており、ボールグリッドアレイ（ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）又は他の接続素子が設けられている。前記基体の表面の面積の、前記アンテナのサイズまでの低減は、本発明によるモジュールにおいて、例えば、いくつかのコンポーネントが前記基体に集積される態様で、達成され得る。
【００１０】
好ましい実施例において、前記シールドは、支持手段によって、前記アンテナに接続される。支持手段の利点は、前記シールドが、前記基体と共に前記半導体デバイスを完全に包み込む、閉じた層として構成され得ることにある。
【００１１】
前記支持手段は、前記アンテナ及び前記シールドと共に一体型の態様を形成し、少なくとも動作時の機械的な安定性を保証している。前記アンテナと前記シールドとは、前記モジュールの使用中、相互にほぼ平行な向きに保たれる。シールドを基準とした前記アンテナの明らかなシフトもないであろう。更に、前記シールド、支持手段、及びアンテナの構成は、全体的に組み立てられ得る。当該組立て要素は、前記基体の前記第二の側面ばかりでなく前記第一の側面に固定されてもよい。前記組立て要素は、前記モジュールが配置されるべき前記担体に更に固定されてもよい。
【００１２】
本発明によるモジュールは、様々な態様で、特に前記シールド、前記支持手段、及び前記アンテナによって形成される組立て要素の構成に関して構成されてもよい。第一の実施例において、前記組立て要素の安定性は、前記シールド及び前記アンテナが、曲げられたメタルプレートから形成されることにより実現される。当該プレートのそれぞれは、それ自身前記基体の前記第一の側面又は前記第二の側面に固定される。当該実施例における前記支持手段により、前記シールド及び前記アンテナは、互いにほぼ平行な向きに保たれ、共振中、好ましくは互いから同じ距離に保たれることが可能となる。前記支持手段が前記シールド及びアンテナの全体に渡って延在する必要はない。このことは、前記アンテナ及び前記シールドが空気中にさらされるので、熱が容易に排除され得るという利点を有している。更に、この場合製造コストは非常に低くなる。
【００１３】
前記支持手段は、好ましくは、第一の端部及び第二の端部を有するストリップである。当該ストリップは、前記第一の端部において前記アンテナの前記メタルプレートに、分離不能の態様で接続されると共に、前記第二の端部において前記シールドに固定される。特に、当該ストリップは、前記アンテナの前記メタルプレートの一部分として形成される。当該部分は、三つの端部に沿って緩やかなカーブでカッティングされ、曲げられている。前記ストリップは、例えば、電気的に導通する貼合わせ手段又は機械的な手段によって前記シールドに接続されてもよい。前記シールドは接地されるので、前記ストリップによりアンテナからグランドへの接続が同時に提供される。当該構成の利点は、前記モジュールの製造において、追加のコンポーネントが一切供給される必要がないことにある。
【００１４】
代わりに、前記支持手段は、ラバー（ｒｕｂｂｅｒｙ）材料から製造されてもよい。当該材料は、当業者に知られており、商取引にて入手可能である。前記支持手段は、例えば、リング状であると共に、前記シールドと前記アンテナとの間に締め付けられる。この結果として、粘着剤は必要ない。ラバー材料の前記支持手段は、基本的に衝撃吸収材としての役割を果たしている。
【００１５】
本発明によるモジュールの前記安定性のある構成の第二の実施例において、前記支持手段は、前記アンテナの担体であると共に電気的絶縁材料を有している。前記シールドは、第一、第二、及び第三の部分を有するメタルプレートであり、前記第二の部分は、前記第一の部分及び前記第三の部分に隣接すると共に、前記基体とほぼ平行な向きに向けられている一方、前記第一及び第三の部分のうちの少なくとも一つは、前記基体の前記側面のうちの一つにおいて電気的導通手段で電気的導体に接続される。前記支持手段は、前記シールドに固定される。前記構成の前記安定性は、当該実施例における前記シールドの前記メタルプレートによって達成される。好ましくは、当該メタルプレートは、キャップの形態を有する。二つの対向した側面における第四及び第五の部分は、それから更に前記第二の部分において設けられるであろう。前記第一、第三、第四、及び第五の部分は、それから前記基体の前記第一の側面に全て接合される。アンテナの当業者に知られているように、好適な誘電率をもつ材料が、前記支持手段のために選択される。好ましくは、粘着促進層が、前記支持手段と前記シールドとの間に設けられる。更に、前記支持手段は、前記シールドをほぼ包み込む射出成形型製品であってもよい。当該射出成形型製品は、例えば相互接続成形品及び多層フレキシブルプリント回路基板としてそれ自体知られている。当該射出成形型製品は、前記アンテナを包み込んでいてもよいし、同時に前記モジュールのパッケージとしての役割を果たしていてもよい。
【００１６】
当該実施例の利点は、前記アンテナが主に前記モジュールの横側に局在化され得ることにある。その場合、前記アンテナは、前記基体に対して約６０乃至１２０度の角度、好ましくは約９０度の角度で方向付けられる。前記アンテナの当該配置は、例えば、前記アンテナのレンジ（ｒａｎｇｅ）のため、又はある方向の放射防止のために好ましくてもよい。更に、当該配置により、前記電子デバイスに対するより高い設計自由度が提供される。
【００１７】
本発明によるモジュールの安定性のある構成の第三の実施例において、前記支持手段は、前記アンテナ及び前記シールドの前記担体である。当該実施例において、前記アンテナ及び前記シールドは、例えば、前記支持手段の何れかの側面におけるプリント技術によって提供される層として構成されてもよい。前記支持手段は、好ましくは、固い脆性材料から構成される。例として、様々な形態におけるセラミック材料と、ガラス類又は多結晶の高分子材料とが挙げられる。前記安定性のある構成が前記基体の前記第一の側面において位置付けられると共に、前記支持手段が前記基体にまで延在してキャップの形態を有する場合、前記支持手段は、前記基体と共に前記モジュールのためのカバー容器を形成するであろう。
【００１８】
本発明は、アンテナ及び半導体デバイスを有するモジュール、特にブルートゥースプロトコルに従う送信及び受信のために適したモジュールを備える電子デバイスにも関する。ラップトップコンピュータ及びモバイル電話のような当該デバイスの問題点は、内部においてほんの少しのスペースしか利用可能でないということである。この結果、モジュールは、電子デバイスの製造業者によって作成される仕様に合わされなければならない。前記電子デバイスにおける、本発明によるモジュールの使用により、前記モジュールは簡単な態様で前記デバイスに搭載させることが可能となる。従って前記デバイスにおける前記モジュールの集積化は可能であるが、例えばブルートゥースプロトコル及び別個のアンテナに従って受信される信号を処理するのに適したモジュールの形態において、本発明によるモジュールを用いないで、全く異なる解決策が選択されなければならないであろう。
【００１９】
本発明によるモジュールの利点は、前記アンテナが、前記モジュールの外側、前記デバイス内のコンポーネント上に突出することにある。好ましい実施例において、前記モジュールは、前記プリント回路基板に対して３乃至５ｍｍの高さを有する。ＧＳＭ又はＵＭＴＳの用途のためのパワーアンプ、マイクロプロセッサ、及びフィルタ等のような、前記デバイスにおける他のコンポーネントは、通常前記プリント回路基板に対して１乃至２ｍｍの高さを有する。当該コンポーネント及び前記モジュールは、特に本発明による電子デバイスにおいてほんの少しに限られたスペースしか利用可能でないために、互いに近くに位置付けられている。前記アンテナが当該コンポーネント上に突出する場合、電波障害はほとんど発生しないであろう。従って、雑音は、前記アンテナによってほとんどもたらされないであろう。代わりの実施例において、前記アンテナ信号における信号対雑音比を同レベルに保つために、前記アンテナ信号の集中的なフィルタリングはあまり必要ない。前記アンテナの突出する位置は、前記アンテナが前記基体、前記半導体デバイス、及び前記シールド上に配置される、本発明によるモジュールによって可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明による当該及び他の態様は、図に関連して更に詳細に説明されるであろう。
【００２１】
様々な図における同じコンポーネントには、同じ符号が付けられている。
【００２２】
図１は、第一の側面２及び第二の側面３を有する基体１を備える、本発明によるモジュール１０を示している。半導体デバイス１１、すなわちこの場合トランシーバとして機能する集積回路が、第一の側面２に備えられている。デカップリング及びフィルタリングのための機能を果たす受動コンポーネント１４及び１５も、第一の側面２に備えられている。基体１の第二の側面３において、前記モジュールがプリント回路基板上に配置され得る手段、例えば、ボールグリッドアレイのボールグリッドが固定され得る電気的導通コンタクトパッド９が設けられている。前記基体の、第一の側面２から第二の側面３への電気的導通接続部を供給するビア８が基体１に設けられている。基体１は、第一の側面２において電気的導体７を備えている。基体１は、セラミック材料から製造されるが、このことは不可欠なことではない。同様に、積層（ｌａｍｉｎａｔｅ）が適切に使用されてもよい。更に、前記基体は、電極を有していてもよく、いわゆる低温焼成セラミック（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｆｉｒｉｎｇ Ｃｅｒａｍｉｃ（ＬＴＣＣ））であってもよい。
【００２３】
シールド２１は、ストリップ２２によって前記基体の第一の側面２に固定されている。当該ストリップ２２は、電気的導体７に貼り付けられるか、又は代わりに半田付けされる。前記シールドは、電気的導体７及びビア８を通じて接地されている。シールド２１は、メタル（ｍｅｔａｌ）から構成され、第一の部分２３、第二の部分２４、及び第三の部分２５を有している。第四及び第五の部分は示されていない。第二の部分２４は、基体１とほぼ平行な向きに向けられている。第一、第三、第四、及び第五の部分は、全て第二の部分２４と隣接していると共にストリップ２２を備えている。このようにシールド２１はキャップ（ｃａｐ）の形態を有している。
【００２４】
アンテナ３１も、基体１の第一の側面２に固定されている。アンテナ３１は、パッチタイプ（ｐａｔｃｈ ｔｙｐｅ）であり、実際メタルプレートから成る。前記メタルプレートのストリップ３２は、アンテナ３１から引き出され、シールド２１に接続されている。当該ストリップは、支持手段としての役割を果たしている。アンテナ３１は、当該アンテナが半導体デバイス１１に接続される入力端子３３を更に備えている。入力端子３３は、同時に、機械的な安定性も提供している。アンテナ３１は、第二の端子３４を更に備えている。当該端子３４は、基本的に、接地されていてもよい。代わりに、当該端子は、アンテナ３１が同調され得る受動コンポーネントに接続されることが可能である。当該同調メカニズムは、ヨーロッパ特許出願第ＥＰ ０１２００５０２．１（ＰＨＮＬ０１００９２）号（未公開）に記載されている。共振回路が第二の端子３４に接続されることは更に可能である。これにより、アンテナ３１の周波数スペクトラムが広がることになる。端子３３及び３４から半導体デバイス１１への特定の接続と、端子３３及び３４から他のデバイスへの特定の接続については、図１に示されていない。
【００２５】
図２は、モジュール１０のブロック図である。半導体デバイス１１は、六つの入力部１９を備えると共にトランシーバとして動作する。ＶＣＯタンク１６、ＰＬＬループフィルタ１７、及び給電デカップリングユニット（ｓｕｐｐｌｙ ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ｕｎｉｔ）１８が半導体デバイス１１に結合されている。トランシーバ１１は、アンテナ３１に信号を送信すると共にアンテナ３１から信号を受信することが可能である。ＴＸ／ＲＸスイッチ１４は、受信器から送信器、及び送信器から受信器に機能をスイッチングするために設けられている。当該ＴＸ／ＲＸスイッチは、ＲＸのバランフィルタ（ｂａｌｕｎ ｆｉｌｔｅｒ）１２を介して半導体デバイス１１に信号を送出する。半導体デバイス１１によって送信される信号は、ＴＸのバランフィルタ１３、ＴＸ／ＲＸスイッチ１４、帯域通過フィルタ１５を通過して、アンテナ３１に伝送される。このため、入力端子３３が前記アンテナに設けられている。グランド端子としての役割を果たすと共に、代わりに接地されているシールド２１（図２においては図示略）に接続されているストリップ３２が、前記アンテナに更に設けられている。アンテナ３１は、自身の第二の端子３４によって、コンデンサ５２及びインダクタ５３を有する共振回路５１に接続されている。好ましくは、共振回路５１は、基体１に集積される。
【００２６】
図３は、モジュール１０の第二の実施例を示している。当該実施例における支持手段４２は、積層から成る担体である。支持手段４２は、第一の部分４３、第二の部分４４、及び第三の部分４５を有している。支持手段４２は、例えば、金型（ｍｏｌｄ）への射出（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）を通じて製造される。代わりに、前記支持手段は、アンテナ３１及びシールド２１が設けられた後、第一、第二、及び第三の部分、４３、４４、及び４５を形成するように曲げられる（ｂｅｎｔ）ことが可能である。支持手段４２は、手段４６を固定、この場合貼り付けることによって、基体１の第一の側面２に固定される。代わりに、例えば、クリップシステム（ｃｌｉｐ ｓｙｓｔｅｍ）又はレールシステム（ｒａｉｌ ｓｙｓｔｅｍ）のような機械的な固定システムが使用されてもよい。前記機械的な安定性における更なる改善のために、ストリップ２２は、シールド２１に固定され、ストリップ３３及び３４は、アンテナ３１に固定される。ストリップ３３及び３４は、基体１の第二の側面３に貼り付けられる。支持手段４２におけるビア３８は、グランド端子としての役割を果たす。支持手段４２は、内部の側面４８及び外部の側面４９を有している。支持手段４２は、内部の側面４８において、好ましくは銅から成る無パターン層、シールド２１を備えている。外部の側面４９において、支持手段４２は、ここでも好ましくは銅から成る有パターン層、アンテナ３１を備えている。層３１は、知られている態様で設けられると共にパターン付けされてもよい。アンテナ３１は、ほとんど前記支持手段の第三の部分４５において設けられ、それによって、アンテナ３１のレンジが方向付けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本モジュールの第一の実施例の断面図を示している。
【図２】
本モジュールの前記第一の実施例のブロック図を示している。
【図３】
本モジュールの第二の実施例の断面図を示している。

Claims (11)

  1. 側面を備える基体、半導体デバイス、電気的導通材料のシールド、及びアンテナを有し、前記シールドが、前記アンテナと前記半導体デバイスとの間に設けられるモジュールにおいて、前記シールド及び前記アンテナが、前記半導体デバイスとほぼ同じ側面の前記基体に設けられることを特徴とするモジュール。
  2. 前記シールドが、支持手段によって前記アンテナに接続されることを特徴とする請求項１に記載のモジュール。
  3. 前記シールド及び前記アンテナが、第一、第二、及び第三の部分を各々有するメタルプレートであり、前記第二の部分が、前記第一の部分及び前記第三の部分に隣接すると共に前記基体とほぼ平行な向きに向けられる一方、前記第一及び第三の部分のうちの少なくとも一つが、前記基体の前記側面のうちの一つにおいて電気的導通手段で電気的導体に接続されることを特徴とする請求項２に記載のモジュール。
  4. 前記支持手段が、ラバーの電気的絶縁材料を有することを特徴とする請求項３に記載のモジュール。
  5. 前記支持手段は第一の端部及び第二の端部を有するストリップであり、前記ストリップが、前記第一の端部において前記アンテナの前記メタルプレートに、分離不能の態様で接続されると共に、前記第二の端部において前記シールドに固定されることを特徴とする請求項３に記載のモジュール。
  6. 前記アンテナの前記第三の部分が、前記基体の前記側面のうちの一つにおいて前記電気的導体に接続される歯を備えることを特徴とする請求項３に記載のモジュール。
  7. 前記支持手段が、前記アンテナの担体であると共に電気的絶縁材料を有し、前記シールドが、第一、第二、及び第三の部分を有するメタルプレートであり、前記第二の部分が、前記第一の部分及び前記第三の部分に隣接すると共に前記基体とほぼ平行な向きに向けられる一方、前記第一及び第三の部分のうちの少なくとも一つが、前記基体の前記側面のうちの一つにおいて電気的導通手段で電気的導体に接続され、前記支持手段が、前記シールドに固定されることを特徴とする請求項２に記載のモジュール。
  8. 前記支持手段が、前記アンテナ及び前記シールドの前記担体であることを特徴とする請求項２に記載のモジュール。
  9. 前記支持手段が、第一、第二、及び第三の部分を有し、前記第二の部分が、前記第一の部分及び前記第三の部分に隣接すると共に、前記基体とほぼ平行になるように方向付けられる一方、前記第一及び第三の部分が、前記基体にまで延在することを特徴とする請求項８に記載のモジュール。
  10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載のモジュールを備える電子デバイス。
  11. 前記モジュール及び少なくとも一つのコンポーネントが固定され、前記コンポーネントが前記デバイスの動作中に電磁放射を放出し、前記モジュール及び前記コンポーネントが前記担体に対して高さを各々有し、前記モジュールの前記高さが前記コンポーネントの前記高さよりも高い担体が設けられることを特徴とする請求項１０に記載の電子デバイス。
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