JP2005183410A

JP2005183410A - 無線回路モジュールおよび無線回路基板

Info

Publication number: JP2005183410A
Application number: JP2003417327A
Authority: JP
Inventors: Taku Murakami; 卓村上
Original assignee: NEC Saitama Ltd
Current assignee: NEC Saitama Ltd
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2005-07-07

Abstract

【課題】高周波ノイズ等の無線回路デバイスへの影響を排除する。
【解決手段】シンセサイザ部６が、接地される導電層１１ｆを含むプリント基板１の一方の面に実装され、導電層１１ｆに接続されたスルーホールを有する接続用両面基板が、シンセサイザ部６の四方の側面のそれぞれを囲むようにプリント基板１の一方の面に配置されている。導電層１１ｆに接続されたスルーホールは、端子５ａでマザー基板８の接地されている導電層９ｂに接続される。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯電話機等の無線通信機器において用いられ、無線回路デバイスが実装された無線回路モジュールおよび無線回路基板に関する。

無線通信機器において用いられる無線回路デバイスが、高周波ノイズや高周波信号（電磁波）の影響を受けると、無線回路デバイスが生成する信号の品質が劣化するおそれがある。そこで、無線回路デバイスに対して、高周波ノイズ等の影響を排除するような適切な対策が施される必要がある。

高周波ノイズの対策等のために、複数の無線半導体デバイスが上段の基板と下段の基板とに分けて実装され、金属製のシールドケースで全体が覆われたＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路モジュールが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、多層基板の一方の面に広いアース部が設けられ、他方の面に無線部が実装された無線通信モジュールが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２０００−１７４２０４号公報（第３−５頁、第１図）特開２００１−２２３６０４号公報（第２−４頁、第１図）

しかし、特許文献１に記載されている無線回路モジュール（ＲＦ回路モジュール）は、その全体が金属製のシールドケースで覆われているので、無線回路モジュールを小型化することが難しい。さらに金属製のシールドケースにはコストがかかる。

また、特許文献２に記載されている無線通信モジュールは、多層基板の一方の面に広いアース部が設けられているので、多層基板の両面に部品を実装することができない。すなわち、実装できる部品数が限られる。

そこで、本発明は、無線回路に対する高周波ノイズ等の影響を排除できるとともに、小型化され、かつ低コストの無線回路モジュールおよび無線回路基板を提供することを目的とする。

本発明による無線回路モジュールは、無線回路デバイスが、接地される導電層を含む多層基板の一方の面に実装され、導電層に接続された接地貫通孔を有する接続用両面基板が、無線回路デバイスの四方の側面のそれぞれを囲むように多層基板の一方の面に配置されていることを特徴とする。

多層基板に含まれる導電層のうち、無線回路デバイスに接続される最下層の導電層に電気回路が形成され、接続用両面基板の接地貫通孔の位置よりも中央側に、最下層の導電層と導通する導電性貫通孔が設けられていてもよいし、接続用両面基板の接地貫通孔の位置よりも外側に、前記最下層の導電層と導通する導電性貫通孔が設けられていてもよい。

無線回路デバイスは、所定周波数の信号を発振するシンセサイザＩＣであり、シンセサイザＩＣ実装されている面の反対側の面に、無線回路ＩＣが実装されていてもよい。無線回路ＩＣは、例えば、シンセサイザＩＣが生成した信号の周波数の逓倍と変調とをおこなう送信部を実現するＩＣや受信信号から生成された中間周波数信号を扱う受信ＩＦ部を実現するＩＣである。

無線回路モジュールにおいて、例えば、それぞれの接続用両面基板に、直線上に配列された複数の接地貫通孔が設けられている。

本発明による無線回路基板は、無線通信機器で使用される無線回路デバイスが多層基板に搭載された無線回路モジュールが、マザー基板に実装され、無線回路デバイスが、多層基板におけるマザー基板と対向する面に搭載されていることを特徴とする。

多層基板における接地される導電層に接続された接地貫通孔を有する接続用両面基板が、無線回路デバイスの四方の側面のそれぞれを囲むように配置され、マザー基板における多層基板と対向する面に接地層が設けられていることが好ましい。

多層基板における接地される導電層と接続用両面基板における接地貫通孔とを利用して、金属製のシールドケース等を用いることなく無線回路への高周波信号や高周波ノイズの影響を排除することができる。そのため、金属製のシールドケースを利用した場合に比べて、無線回路モジュールを小型化し、また、コストを低減することができる。

実施の形態１．
本発明による無線回路モジュールの第１の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、本発明による無線回路モジュールを適用可能な無線機の構成を説明する。図１は、一般的な無線機の構成例を示すブロック図である。

図１に示す無線機において、シンセサイザ部（無線回路デバイス）６が生成したローカル信号（局部発振周波数信号）が、送信部２及びミキサ部２５に入力される。送信部２は入力されたロー出力する。送信増幅部２１は送信信号を増幅する。増幅された送信信号は、切換部２２を介してアンテナ２３から送信される。

また、受信増幅部２４は、切換部２２を介してアンテナ２３から受信した受信信号を増幅してミキサ部２５に出力する。ミキサ部２５は、入力された受信信号をシンセサイザ部６が出力したローカル信号で周波数変換し第１ＩＦ（中間周波）信号を受信ＩＦ部２６に出力する。受信ＩＦ部２６は、第１ＩＦ信号を第２ＩＦ信号に変換するとともに増幅し、さらに復調信号に変換する。図１に示された構成において、シンセサイザ６と送信部２とが、無線回路モジュール３０に実装される。少なくとも、送信部２受信ＩＦ部２６およびシンセサイザ６は、それぞれ、ＩＣ（無線回路ＩＣ、以下、ＲＦＩＣともいう。）で構成されている。

図２は、本発明による第１の実施の形態の無線回路モジュール３０がマザー基板８に実装された場合の断面を示す断面図である。図３は、無線回路モジュール３０を横から見た側面図である。図４は、無線回路モジュール３０を表面側から見た表面図である。図５は、無線回路モジュール３０を裏面側から見た裏面図である。図６は、無線回路モジュール３０を分解した様子を示す分解斜視図である。そして、図７は、無線回路モジュール３０の斜視図である。なお、図２に示すプリント基板（印刷配線板）１において、マザー基板８と相対する側をプリント基板１の裏面側とし、他方をプリント基板１の表面側とする。また、図１に示された配置において、送信部２が設けられている方を上部、シンセサイザ部６が設けられている方を下部という。

プリント基板１は、表面側から、導電層１１ａ、絶縁層１０ａ、導電層１１ｂ、絶縁層１０ｂ、導電層１１ｃ、絶縁層１０ｃ、導電層１１ｄ、絶縁層１０ｄ、導電層１１ｆ、絶縁層１０ｅ、導電層１１ｅの順に積層されて形成されている多層基板である。絶縁層１０ｅの周辺のやや内側には、導電層１１ｆとプリント基板１の裏面側との間を貫通する複数のレーザビアホール１２が設けられている。最下層の導電層１１ｅは、レーザビアホール１２に接続する端子に接触しないように形成されている。各導電層１１ａ〜１１ｆには、銅や金などの導電体によって実装用のランドが形成されていたり配線パターンが設けられている。ランドや配線パターンは、導電層１１ａ〜１１ｆに設けられている電気回路である。また、各導電層１１ａ〜１１ｅは、スルーホール、レーザビアホールまたはインナービアホールでそれぞれ接続されている。

なお、スルーホール、レーザビアホールおよびインナービアホールは、加工方法や役割の違い等によって異なる名称になっているが、いずれも、貫通孔である。また、スルーホール、レーザビアホールおよびインナービアホールには半田が充填される。

マザー基板８の表面には、導電層９ａと導電層９ｂとが形成されている。外側に設けられている導電層９ａは接地層（ＧＮＤ層）であり、内側に設けられている導電層９ｂは電気信号を伝導する層である。

プリント基板１とマザー基板８との間に、接続用両面基板４が設置される。図５および図６に示すように、接続用両面基板４は、プリント基板１の４辺に対応する位置の内側において、中央に空間を形成するように配置される。接続用両面基板４には、端子５ａおよび端子５ｂが設けられている。端子５ａは、下部から上部に向かって接続用両面基板４を貫通するスルーホール（接地貫通孔）を介して、プリント基板１のレーザビアホール１２の端部である端子と半田付けで接続される。また、端子５ａは、マザー基板８の導電層９ａと半田付けで接続されている。端子５ｂは、下部から上部に向かって接続用両面基板４を貫通するスルーホール（導電性貫通孔）を介して、プリント基板１の導電層１１ｅと半田付けで接続される。端子５ｂは、マザー基板８の導電層９ｂと半田付けで接続されている。

従って、導電層９ａと半田付けで接続されている端子５ａ、端子５ａに接続するスルーホール、スルーホールを介して端子５ａと接続されているレーザビアホール１２、およびレーザビアホール１２と接続されている導電層１１ｆは接地される。また、マザー基板８の導電層９ｂは、電気信号を伝達する配線が施された層であり、導電層９ｂとスルーホールを介して接続されている端子５ｂ、および端子５ｂとスルーホールを介して接続されている導電層１１ｅにも電気信号が伝達される。

図２や図７に示すように、無線モジュール３０において、プリント基板１の表面側の中央部に送信信号を生成するＲＦＩＣである送信部２が半田付けで実装されている。また、プリント基板１の表面側における送信部２の周辺に、コンデンサや抵抗、コイル等のチップ部品３が半田付けで実装されている。プリント基板１の裏面側には、特に高周波ノイズ等の影響を受けやすいＲＦＩＣであるシンセサイザ部６が半田付けで実装されている。マザー基板８における導電層９ａは、シンセサイザ部６と対向している。

図１や図６に示すように、プリント基板１の裏面側において、中央部にシンセサイザ部６が実装され、４辺の近傍にそれぞれ接続用両面基板４が実装されている。それぞれの接続用両面基板４において、接地されている端子５ａが外側に配列され、内側に端子５ｂが配列されている（図５参照）。接続用両面基板４よりも内側には、シンセサイザ部６およびチップ部品３が設置されている。接地されている端子５ａに接続されているスルーホールは、シンセサイザ部６へのプリント基板１の側面側からの高周波信号や高周波ノイズの侵入を防ぐ。

送信部２の部品端子７ａと導電層１１ａに形成されたランドとが半田付けされることによって、送信部２は導電層１１ａに接続される。チップ部品３は、導電層１１ａに形成されたランドに半田付けで接続される。シンセサイザ部６の部品端子７ｂと導電層１１ｅに形成されたランドとが半田付けされることによって、シンセサイザ部６は導電層１１ｅに接続される。接地されているレーザビアホール１２および導電層１１ｆは、プリント基板１の表面側からシンセサイザ部６への高周波信号や高周波ノイズの侵入を防ぐ。

第１の実施の形態では、無線回路モジュール３０における接地されているプリント基板１のレーザビアホール１２、導電層１１ｆ、接続用両面基板４を貫通するスルーホール、およびマザー基板８における導電層９ａでシールド構造が形成され、そのシールド構造が、シンセサイザ部６への高周波信号や高周波ノイズの侵入を防ぐ。そのため、無線機の送信増幅部２１から輻射される高周波ノイズやアンテナ２３から輻射される電磁波の影響によるシンセサイザ部６の特性劣化を防ぐことができる。

実施の形態２．
接続用両面基板４において、端子５ａと端子５ｂとの位置を、第１の実施の形態における位置と逆にしてもよい。図８は、端子５ａと端子５ｂとの位置が第１の実施の形態における位置とは逆になっている第２の実施の形態を示す断面図である。第２の実施の形態におけるその他の構成は、第１の実施の形態の無線回路モジュール３０の構成と同じである。

第１の実施の形態では、接続用両面基板４において、端子５ａが外側に配置され、端子５ｂが内側に配置されているのに対して、この実施の形態では、接続用両面基板４において、端子５ａが内側に配置され、端子５ｂが外側に配置されている。

図９は、本発明の第２の実施の形態の無線回路モジュールを裏面側から見た裏面図である。図９に示すように、プリント基板１の裏面側の中央部にシンセサイザ部６が実装され、４辺の近傍にそれぞれ接続用両面基板４が実装されている。それぞれの接続用両面基板４において、内側に端子５ａが配列され、外側に端子５ｂが配列されている。接続用両面基板４の内側にはシンセサイザ部６およびチップ部品３が配置されている。

接地されている接続用両面基板４の端子５ａに接続され接続用両面基板４を貫通するスルーホールは、シンセサイザ部６へのプリント基板１の側面側からの高周波信号や高周波ノイズの侵入を防ぐ。

第２の実施の形態でも、第１の実施の形態の場合と同様に、接地されているプリント基板１のレーザビアホール１２、導電層１１ｆ、接続用両面基板４を貫通するスルーホール、およびマザー基板８における導電層９ａがシールド構造を形成し、そのシールド構造は、シンセサイザ部６への高周波信号や高周波ノイズの侵入を防ぐ。

実施の形態３．
本発明による無線回路モジュールの第３の実施の形態について図面を参照して説明する。図１０は、一般的な無線機の構成例を示すブロック図であるが、本実施の形態では、図１０に示すように、受信ＩＦ部２６、シンセサイザ部６および送信部２が無線回路モジュール３１に実装される。

図１１は、本発明による第３の実施の形態の無線回路モジュール３１がマザー基板８に実装された様子を示す断面図である。無線回路モジュール３１は、送信部２に加えて、受信ＩＦ部２６が、受信ＩＦ部２６の部品端子７ｃと導電層１１ａに形成されたランドとが半田付けされることによって、導電層１１ａに接続される点が第１の実施の形態における無線回路モジュール３０と異なる。その他の構成は第１の実施の形態における無線回路モジュール３０の構成と同じである。

第３の実施の形態でも、第１の実施の形態の場合と同様に、接地されているプリント基板１のレーザビアホール１２、導電層１１ｆ、端子５ａに接続され接続用両面基板４を貫通するスルーホール、およびマザー基板８における導電層９ａが、シンセサイザ部６への高周波信号や高周波ノイズの侵入を防ぐ。

なお、接続用両面基板４において、端子５ａと端子５ｂとの位置を逆にしてもよい。図１２は、そのような構成の無線回路モジュールをマザー基板８に実装した場合の断面図である。図１１に示す構成では、接続用両面基板４において、端子５ａが外側に配置され、端子５ｂが内側に配置されているのに対して、図１２に示す構成では、端子５ａが内側に配置され、端子５ｂが外側に配置されている。

第３の実施の形態では、無線回路モジュール３１は受信ＩＦ部２６、シンセサイザ部６および送信部２を含むのであるが、接地されているプリント基板１のレーザビアホール１２、導電層１１ｆおよび接続用両面基板４を貫通するスルーホールとで形成されるシールド構造が、シンセサイザ部６への高周波信号や高周波ノイズの侵入を防ぐ。そのため、第１の実施の形態の無線機における無線回路モジュール３０と同様に、無線機の送信増幅部２１から輻射される高周波ノイズやアンテナ２３から輻射される電磁波の影響によるシンセサイザ部６の特性劣化を防ぐことができる。

実施の形態４．
本発明による無線回路モジュールの第４の実施の形態について図面を参照して説明する。図１３は、一般的な無線機の構成例を示すブロック図であるが、本実施の形態では、受信ＩＦ部２６とシンセサイザ部６とが無線回路モジュール３２に実装される。

図１４は、本発明による第４の実施の形態の無線回路モジュール３２がマザー基板８に実装された様子を示す断面図である。無線回路モジュール３２は、送信部２に代えて、受信ＩＦ部２６を実装していることが、第１の実施の形態における無線回路モジュール３０と異なる。受信ＩＦ部２６の部品端子７ｃと導電層１１ａに形成されたランドとが半田付けされることによって、受信ＩＦ部２６が導電層１１ａに接続される。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

第４の実施の形態でも、第１の実施の形態の場合と同様に、接地されているプリント基板１のレーザビアホール１２、導電層１１ｆ、および端子５ａに接続され接続用両面基板４を貫通するスルーホールが、シンセサイザ部６への高周波信号や高周波ノイズの侵入を防ぐ。

なお、接続用両面基板４において、端子５ａと端子５ｂとの位置を逆にしてもよい。図１５は、そのような場合の無線回路モジュールをマザー基板８に実装した様子を示す断面図である。図１４に示す構成では、接続用両面基板４において、端子５ａが外側に配置され、端子５ｂが内側に配置されているのに対して、図１５に示す構成では、端子５ａが内側に配置され、端子５ｂが外側に配置されている。

第４の実施の形態では、無線回路モジュール３２が、受信ＩＦ部２６およびシンセサイザ部６を含むのであるが、接地されているプリント基板１のレーザビアホール１２、導電層１１ｆ、接続用両面基板４を貫通するスルーホール、およびマザー基板８における導電層９ａがシールド構造を形成し、そのシールド構造が、シンセサイザ部６への高周波信号や高周波ノイズの侵入を防ぐ。そのため、第１の実施の形態の無線機における無線回路モジュール３０と同様に、無線機の送信増幅部２１から輻射される高周波ノイズやアンテナ２３から輻射される電磁波の影響によるシンセサイザ部６の特性劣化を防ぐことができる。

本発明による無線回路モジュールは、携帯無線端末等の無線通信機器に適用可能である。

一般的な無線機の構成例を示すブロック図である。本発明の第１の実施の形態の無線回路モジュールをマザー基板に実装した様子を示す断面図である。第１の実施の形態の無線回路モジュールを横から見た側面図である。第１の実施の形態の無線回路モジュールを表面側から見た表面図である。第１の実施の形態の無線回路モジュールを裏面側から見た裏面図である。第１の実施の形態の無線回路モジュールを分解した様子を示す分解斜視図である。第１の実施の形態の無線回路モジュールの斜視図である。本発明の第２の実施の形態の無線回路モジュールをマザー基板に実装した様子を示す断面図である。第２の実施の形態の無線回路モジュールを裏面側から見た裏面図である。一般的な無線機の構成例を示すブロック図である。本発明の第３の実施の形態の無線回路モジュールをマザー基板に実装した様子を示す断面図である。第３の実施の形態の変形例を示す断面図である。一般的な無線機の構成例を示すブロック図である。本発明の第４の実施の形態の無線回路モジュールをマザー基板に実装した様子を示す断面図である。第４の実施の形態の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１プリント基板
２送信部
３チップ部品
４接続用両面基板
５ａ、５ｂ端子
６シンセサイザ部
７ａ、７ｂ、７ｃ接続端子
８マザー基板
９ａ、９ｂ導電層
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ絶縁層
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ導電層
１２レーザビアホール
２１送信増幅部
２２切換部
２３アンテナ
２４受信増幅部
２５ミキサ部
２６受信ＩＦ部
３２無線回路モジュール

Claims

無線通信機器で使用される無線回路デバイスが、接地される導電層を含む多層基板の一方の面に実装され、
前記導電層に接続された接地貫通孔を有する接続用両面基板が、前記無線回路デバイスの四方の側面のそれぞれを囲むように前記多層基板の前記一方の面に配置されている
ことを特徴とする無線回路モジュール。
多層基板に含まれる導電層のうち、無線回路デバイスに接続される最下層の導電層に電気回路が形成され、
接続用両面基板の接地貫通孔の位置よりも中央側に、前記最下層の導電層と導通する導電性貫通孔が設けられている
請求項１記載の無線回路モジュール。
多層基板に含まれる導電層のうち、無線回路デバイスに接続される最下層の導電層に電気回路が形成され、
接続用両面基板の接地貫通孔の位置よりも外側に、前記最下層の導電層と導通する導電性貫通孔が設けられている
請求項１記載の無線回路モジュール。
無線回路デバイスは、所定周波数の信号を発振するシンセサイザＩＣであり、
前記シンセサイザＩＣ実装されている面の反対側の面に、無線回路ＩＣが実装されている
請求項１から請求項３のうちいずれか１項記載の無線回路モジュール。
無線回路ＩＣは、シンセサイザＩＣが生成した信号の周波数の逓倍と変調とをおこなう送信部を実現するＩＣである
請求項４記載の無線回路モジュール。
無線回路ＩＣは、受信信号から生成された中間周波数信号を扱う受信ＩＦ部を実現するＩＣである
請求項４または請求項５記載の無線回路モジュール。
それぞれの接続用両面基板に、直線上に配列された複数の接地貫通孔が設けられている
請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載の無線回路モジュール。
無線通信機器で使用される無線回路デバイスが多層基板に搭載された無線回路モジュールが、マザー基板に実装された無線回路基板において、
前記無線回路デバイスは、前記多層基板における前記マザー基板と対向する面に搭載されていることを特徴とする無線回路基板。
多層基板における接地される導電層に接続された接地貫通孔を有する接続用両面基板が、無線回路デバイスの四方の側面のそれぞれを囲むように配置され、
マザー基板における前記多層基板と対向する面に接地層が設けられている
請求項８記載の無線回路基板。