JP2007329735A - 無線通信モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シールドケースを設けたとしても小型化して構成できるようにする。
【解決手段】シールドケース６は、プリント配線基板４の実装面４ａ上に実装された無線通信回路２を覆うように設けられている。シールドケース６の上面６ａ上にスペーサ７を介して平面的なアンテナ８が搭載されている。したがって、シールドケース６の平面的な設置スペースを有効活用することができ、無線通信モジュール２の小型化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナを搭載した無線通信モジュールおよびその製造方法に関する。

この種のアンテナ搭載型の無線通信モジュールについては、例えば特許文献１または２に開示されている。例えば特許文献１に開示されている構成によれば、アンテナ基板のパッチ電極とは反対側の面に設けたアース電極を、一方の面に回路パターンを形成した回路基板の他方の面に設けたアース電極に重ね合わせて積層すると共に、アンテナ基板のパッチ電極と回路基板の回路パターンとをスルーホールの導体を通じて導通させるようにしている。

また、例えば特許文献２には、基体の１つの表面に構成されたパッチ導体と、パッチ導体と対向するように配置されたＧＮＤ導体と、パッチ導体の表面に設置されパッチ導体の表面をＧＮＤとする信号処理回路であってパッチ導体で送信する信号または受信した信号を処理する信号処理回路を備えた構成が開示されている。
特開平７−６６６２７号公報 特開２００４−２０１１４５号公報

しかしながら、無線通信回路は無線信号を生成する際にノイズを発生するが、当該ノイズを抑制するためにシールドケースを設ける必要がある。無線通信回路を内側に覆設するようにシールドケースを設けると無線通信回路やアンテナを実装するスペースが極めて限られることになってしまう。すると近年の無線通信モジュールの小型化の要求を満たすことができないという不具合を生じている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、シールドケースを設けたとしても小型化して構成できる無線通信モジュールおよびその製造方法を提供することにある。

請求項１記載の発明によれば、無線通信回路がシールドケースに覆われているため無線通信回路から発せられるノイズを抑制することができる。しかも、アンテナが、無線通信回路による無線信号の主伝播方向側に配設されており、シールドケースの外面に沿って設けられた平板状の誘電体または／および絶縁体を介して平面状に形成されているため、たとえシールドケースを設ける必要があったとしても、シールドケースの配設スペースを有効活用することができ、従来に比較して無線通信モジュールの小型化を図ることができる。

請求項２記載の発明のように、無線通信回路が実装可能なプリント配線基板を備えることが望ましい。この場合、請求項３記載の発明のように、プリント配線基板は無線通信モジュールが片面に搭載可能に構成されていることが望ましい。
請求項４記載の発明によれば、平面状のアンテナは、その平面の法線方向が無線信号の主伝播方向に対して一致するように配設されているため、無線信号を効率的に伝播することができる。

請求項５記載の発明によれば、第１の高周波コネクタがアンテナに対して一体に構成され、第２の高周波コネクタが第１の高周波コネクタに対して着脱可能に構成されると共にプリント配線基板に実装されているため、アンテナとプリント配線基板との間の電気的接続を確実に行うことができる。

請求項６記載の発明によれば、アンテナには給電線が一体形成され、給電線がプリント配線基板に対して半田付けされるため、アンテナとプリント配線基板との間の電気的接続を簡単な構成で実現することができる。

請求項７記載の発明のように、アンテナを平面アンテナにより構成することが望ましい。このような場合、請求項８記載の発明のように、アンテナをパッチアンテナにより構成することがさらに望ましい。また、請求項９記載の発明のように、線状のアンテナにより構成することが望ましい。また、請求項１０記載の発明のように、スパイラル状に構成することも望ましい。

（第１の実施形態）
以下、本発明を、近距離無線通信用の無線通信モジュールに適用した第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図２は、無線通信モジュールの設置形態の一例を模式的に示している。車載器１は、車室内のセンターコンソール（図示せず）に対して配設されている。この車載器１は、例えばカーオーディオやカーナビゲーション装置などであり、図２に示すように車室側の前面には表示部１ａや操作部１ｂ等が設けられている。

この車載器１には、無線通信モジュール２が搭載されている。この無線通信モジュール２は、例えばブルートゥース（登録商標）規格に準拠した近距離無線通信機能を備えており、ユーザによって車室内に持ち込まれた携帯電話機やＰＤＡ等の携帯端末Ａとの間の無線通信を可能とするモジュールである。この無線通信モジュール２を設けることによって、ユーザが車室内に持ち込んだ携帯端末Ａと車載器１との間の通信処理を行うことができ、例えばデータ通信処理したりハンズフリー通話などが可能になる。

図３は、無線通信モジュールを斜視図により概略的に示している。
図２および図３に示すように、無線通信モジュール２は、車載器１の車室側の前面側に沿って平面状に延設されたパネル基板３上に搭載されている。このように搭載する理由は、車載器１に搭載されるその他の回路モジュール（図示せず）の配置上の制約や、特に携帯端末Ａとの間の通信時の伝播環境を良化する必要があるためである。具体的には、ユーザが所持する携帯端末Ａとの間の無線通信処理を良好に保つため、通信経路に対して表示部１ａや操作部１ｂ等の電波を遮蔽する虞のない車室側に配置する必要があるためである。

図１（ａ）は、無線通信モジュールの断面構造を模式的に示している。図３および図１（ａ）に示すように、無線通信モジュール２は、プリント配線基板４と、このプリント配線基板４に実装された無線通信回路５と、この無線通信回路５を覆設するように配設されたシールドケース６と、このシールドケース６の外面としての上面部６ａ上に沿って配設されたスペーサ７と、このスペーサ７の外面としての上面部７ａ上に沿って配設されたアンテナ８と、アンテナ８およびプリント配線基板４を電気的に接続する高周波コネクタ９および１０とを備えて構成されている。

プリント配線基板４は、例えば配線やランド、スルーホール、ＧＮＤ面等が裏面に構成されていると共に、実装面（表面）４ａ側に無線通信回路５が表面実装されている。
無線通信回路５は、例えばＲＦ(Radio Frequency)素子、ベースバンド回路用の素子、半導体メモリ等により構成されている。高周波コネクタ９は、プリント配線基板４の実装面４ａに対して固着されている。無線通信回路５は、高周波回路によって生成した高周波信号（無線信号）を高周波コネクタ９に対して出力するように構成されている。

シールドケース６は金属製の板材（例えば洋白、錫メッキ鋼板）により構成されている。シールドケース６は、その内側（下側）に無線通信回路５を覆設するようにプリント配線基板４上に固着されている。したがって、たとえ無線通信回路５からノイズが放射されたとしてもシールドケース６によって外部に対するノイズ放射を防止することができる。

シールドケース６の上面（外面）６ａは平坦面に形成されており、この上面６ａ上にはスペーサ７が固着されている。このスペーサ７は、例えば誘電体材料または／および絶縁体材料によってシールドケース６の上面６ａ上に沿って平板状に構成されており、シールドケース６とアンテナ８との間の構造的接触を防止するように構成されている。

スペーサ７の上面７ａは平坦面で形成されており、スペーサ７の上面７ａ上にはアンテナ８が固着されている。このアンテナ８は平面状に構成されている。図４および図５は、アンテナ８の平面形状を具体的に示している。この図４に示すように、アンテナ８をパッチアンテナにより構成しても良いし、図５に示すように、アンテナ８を、例えばスパイラル状に形成された線状アンテナに適用しても良い。

図４に示すように、アンテナ８としてパッチアンテナを適用した場合には、スペーサ７の平面形状やその厚さなどを調整することにより指向性やインピーダンス等の諸特性を所望の特性に合わせることができる。図４や図５に示すように、アンテナ８として形状を変化させることによって円偏波や直線偏波などの偏波特性を調整することができる。特に、円偏波に調整した場合には、通信相手（携帯端末Ａ）の姿勢が変化し、主となる偏波面が変化した場合であっても、より安定した通信性能を得ることができる。

アンテナ８には、高周波コネクタ１０が固着されている。この高周波コネクタ１０は、スペーサ７およびシールドケース６の一部を貫通するように形成されている。使用状態においては、高周波コネクタ９および１０は、嵌合可能、着脱可能に構成されており高周波コネクタ９を通じて給電される無線信号が高周波コネクタ１０を通じてアンテナ８に対して給電されるように構成されている。

＜製造方法について＞
以下、図１（ｂ）を参照して無線通信モジュールの製造方法について説明する。図１（ｂ）は、無線通信モジュールを構成するアッセンブリの構造を模式的に示している。この図１（ｂ）に示すように、無線通信モジュール２は、２つのアッセンブリＢおよびＣが合体して構成されている。

第１アッセンブリＢは、シールドケース６と、スペーサ７と、アンテナ８と、高周波コネクタ１０とにより構成される。第２アッセンブリＣは、プリント配線基板４と、無線通信回路５と、高周波コネクタ９により構成される。

第１アッセンブリＢを製造するときには、シールドケース６の所定部位に対して孔部６ｂを設けると共に、スペーサ７の所定部位に孔部７ｂを設ける。そして、アンテナ８に対して一体に高周波コネクタ１０を固着して設け、この高周波コネクタ１０をシールドケース６の孔部６ｂおよびスペーサ７の孔部７ｂに対して貫通して固着することにより構成する。

アンテナ８とスペーサ７とシールドケース６とを一体化する方法としては、例えば、スペーサ７の材料となるエポキシ樹脂に対してアンテナ８となる金属パターンをエッチング処理などで形成する方法や、アンテナ８の材料となる金属板をスペーサ７の材料となるエポキシ樹脂などに埋め込み、その後接着することによりシールドケース６と一体化させる方法を適用することができる。

他方、第２アッセンブリＣを製造するときには、プリント配線基板４の実装面４ａの上に無線通信回路５および高周波コネクタ９を配置し半田付け等により固着する。その後、第１および第２アッセンブリＢおよびＣの高周波コネクタ９および１０を互いに嵌合することで接続すると共に、シールドケース６をプリント配線基板４の実装面４ａ上に載置することで無線通信回路５を覆設する。次に、プリント配線基板４に対してシールドケース６を半田付けもしくはカシメ等により固着する。すると、無線信号や発生ノイズによる他回路に対する干渉防止を強化することができる。

上記構成の作用について説明する。図２および図３に示すように、アンテナ８が車載器１の前面に沿って配設されており、アンテナ８の表面の法線方向が車内側に向けられるように配設されているため、無線通信モジュール２が携帯端末Ａとの間で通信するときには、通信環境が良好になり通信処理を効率良く行うことができる。

本実施形態によれば、シールドケース６の上面６ａ上にスペーサ７を介してアンテナ８が搭載されているため、たとえシールドケース６を設ける必要があったとしても、シールドケース６の平面的な設置スペースを有効活用することができる。これにより、無線通信モジュール２の小型化を図ることができる。

本実施形態によれば、高周波コネクタ１０がアンテナ８に対して一体に構成されると共に、高周波コネクタ９が高周波コネクタ１０に対して着脱可能に構成されており、高周波コネクタ１０がプリント配線基板４に実装されているため、アンテナ８とプリント配線基板４との間の電気的接続を確実に行うことができる。

本実施形態によれば、アンテナ８を平面アンテナにより構成しているため、省スペース化を図ることができる。また、アンテナ８として円偏波信号を送受信するためのパッチアンテナを適用した場合には、携帯端末Ａの姿勢によらず通信性能を確保することができる。

（第２の実施形態）
図６（ａ）および図６（ｂ）は、本発明の第２の実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、アンテナおよび無線通信回路間を電気的に接続する部材としての高周波コネクタに代えて、アンテナに対して一体に構成した給電線を設けたところにある。前述実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。

図６（ａ）は、図１（ａ）に代わる図を示すもので、無線通信モジュール２に代わる無線通信モジュール１１の断面図を模式的に示している。この図６（ａ）に示すように、アンテナ８に代わるアンテナ１２には、高周波コネクタ９および１０に代わる給電線１３が一体に構成されている。具体的には、この給電線１３は、アンテナ１２とは別部材もしくはアンテナ１２の一部が屈曲された同一部材により構成されている。

給電線１３は、シールドケース６やスペーサ７を貫通して形成され、シールドケース６に対して構造的な非接触となるように構成されていると共にプリント配線基板４の実装面４ａに対して固着されている。これにより、アンテナ１２に対して無線通信回路５から給電されている。

＜製造方法について＞
図６（ｂ）は、図１（ｂ）に代わる製造方法の説明を断面図により示している。この図６（ｂ）に示すように、第１および第２アッセンブリＢおよびＣに代わる第１および第２アッセンブリＤおよびＥには高周波コネクタ９および１０が設けられておらず、これらに代えて、給電線１３がアンテナ１２に対して一体に設けられておりプリント配線基板４に対して固着されている。

第１アッセンブリＤを製造するときには、シールドケース６の所定部位に対して孔部６ｂを設けると共に、スペーサ７の所定部位に孔部７ｂを設ける。そして、アンテナ１２の一部を折り曲げたりアンテナ１２に対して金属線等を接着することで給電線１３を一体に設け、この給電線１３をシールドケース６の孔部６ｂおよびスペーサ７の孔部７ｂに対して貫通して固着することにより構成する。

他方、第２アッセンブリＥを製造するときには、プリント配線基板４の実装面４ａの上に無線通信回路５を半田付け等により配置して固着する。その後、第２アッセンブリＥに対して第１アッセンブリＤを載置することで無線通信回路５をシールドケース６によって覆設し、リフロー半田付けにより半田を溶着してプリント配線基板４の実装面４ａに対してシールドケース６および給電線１３を固着させる。

プリント配線基板４の実装面４ａには無線通信回路５から給電線１３に対して通電するようにパターンが形成されているため、給電線１３および無線通信回路５間が通電するように構成される。

このような実施形態によれば、アンテナ１２の一部を折り曲げたりアンテナ１２に対して金属線等を接着することで給電線１３を一体に設けているため、無線信号や発生ノイズによる他回路に対する干渉防止が問題とならない場合に構造を簡単化することができ、アンテナ１３とプリント配線基板４との間の電気的接続を簡単な構成で実現することができるようになる。

本発明の第１の実施形態を示す説明図（（ａ）は無線通信モジュールの模式的な断面図、（ｂ）は製造方法の説明図） 無線通信モジュールと携帯端末との間の配置状態の一例を模式的に示す図 無線通信モジュールの設置態様を概略的に示す斜視図 アンテナの一例を示す平面図（その１） アンテナの一例を示す平面図（その２） （ａ）および（ｂ）は、本発明の第２の実施形態を示す図１（ａ）および図１（ｂ）相当図

符号の説明

図面中、１は車載器、２は無線通信モジュール、４はプリント配線基板、５は無線通信回路、６はシールドケース、７はスペーサ（誘電体または／および絶縁体）、８はアンテナ、９，１０は高周波コネクタ、Ｂは第１アッセンブリ、Ｃは第２アッセンブリを示す。

Claims (13)

1. 無線信号を生成する無線通信回路と、
   前記無線通信回路を内側に覆設するシールドケースと、
   前記無線通信回路による無線信号の主伝播方向側に配設され前記シールドケースの外面に沿って設けられた平板状の誘電体または／および絶縁体を介して平面状に形成されたアンテナとを備えたことを特徴とする無線通信モジュール。
2. 前記無線通信回路が実装可能に構成されたプリント配線基板を備えたことを特徴とする請求項１記載の無線通信モジュール。
3. 前記プリント配線基板は、前記無線通信モジュールを片面に搭載可能な基板であることを特徴とする請求項２記載の無線通信モジュール。
4. 前記平面状のアンテナは、当該平面の法線方向が無線信号の主伝播方向に対して一致するように配設されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の無線通信モジュール。
5. 前記アンテナに対して一体に構成された第１の高周波コネクタと、
   前記第１の高周波コネクタに対して着脱可能に構成されると共に前記プリント配線基板に実装された第２の高周波コネクタとを備えたことを特徴とする請求項２ないし４の何れかに記載の無線通信モジュール。
6. 前記アンテナには給電線が一体形成され、
   前記給電線は、前記プリント配線基板に対して半田付けされていることを特徴とする請求項２ないし４の何れかに記載の無線通信モジュール。
7. 前記アンテナは、平面アンテナにより構成されていることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の無線通信モジュール。
8. 前記アンテナは、パッチアンテナにより構成されていることを特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載の無線通信モジュール。
9. 前記アンテナは、線状のアンテナにより構成されていることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の無線通信モジュール。
10. 前記アンテナは、スパイラル状に構成されていることを特徴とする請求項１ないし７または９の何れかに記載の無線通信モジュール。
11. 近距離無線通信用に適用したことを特徴とする請求項１ないし１０の何れかに記載の無線通信モジュール。
12. シールドケースの外面に対して誘電体または／および絶縁体を形成し前記シールドケースおよび誘電体または／および絶縁体をその厚さ方向に貫通するように第１の高周波コネクタを実装したアンテナを前記誘電体または／および絶縁体の外面に搭載した第１アッセンブリを構成すると共に、プリント配線基板に対して無線通信回路および第２の高周波コネクタを実装した第２アッセンブリを構成する工程と、
    前記第１および第２アッセンブリの第１および第２の高周波コネクタを互いに接続すると共に前記第１アッセンブリのシールドケースにより前記第２アッセンブリの無線通信回路を覆設する工程とを備えたことを特徴とする無線通信モジュールの製造方法。
13. シールドケースの外面に対して誘電体または／および絶縁体を形成しシールドケースおよび誘電体または／および絶縁体に対してその厚さ方向に貫通するように給電線が設けられたアンテナを前記誘電体または／および絶縁体の外面に搭載した第１アッセンブリを構成すると共に、プリント配線基板に対して無線通信回路を実装した第２アッセンブリを構成する工程と、
    前記第１アッセンブリの給電線を前記第２アッセンブリのプリント配線基板から無線通信回路に対して通電するように接続すると共に前記第１アッセンブリのシールドケースにより前記第２アッセンブリの無線通信回路を覆設する工程とを備えたことを特徴とする無線通信モジュールの製造方法。

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