JP2011029280A - 高周波モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】高周波用の電子部品の交換時における作業効率を向上させることが可能な高周波モジュールを提供する。
【解決手段】対向する側壁にコネクタ１９を有し、上部に蓋部を有する筐体１１と、筐体１１の底面上に第１のねじ１８により固定された第１の基板１３と、第１の基板１３上に形成され、一端がそれぞれコネクタ１９に接続される第１の高周波信号線路１７と、線路１７上に実装された複数の受動部品１５と、第１の基板１３の開口１２内に配置された第２の基板１４と、第２の基板１２上に形成され、一端がそれぞれ第１の高周波信号線路１７に接続される第２の高周波信号線路２４と、線路２４上に実装された高周波用増幅器２１と、第１の基板１３と第２の基板１４との境界部上を含む第１の基板１３上であって、複数の受動部品１５および高周波用増幅器２１を所定の間隔を有して挟み込む位置にそれぞれ第２のねじ２９により固定された隔壁２８と、を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波増幅器等の高周波用電子部品が実装された基板が金属性の筐体に収納された高周波モジュールに関する。

従来の高周波モジュールは、外部への電磁波の放射を防止するために、高周波増幅器等の電子部品を、金属製の筐体で覆うことによって形成されている。

この種の高周波モジュールとして、電子部品が実装された基板を、金属製の筐体で覆うことにより形成されたものが知られている（特許文献１、２等を参照）。

一方で、図６に示すように、ブロック状金属体の上部が凹状にくりぬかれて形成された筐体１１１の底面に、高周波増幅器１１２および、例えば、可変減衰器、位相器、ミキサー等の複数の受動部品１１３が実装された基板１１４が複数本の第１のねじ１１５によって固定され、筐体１１１を蓋部（図示せず）で覆うことにより形成された高周波モジュールが知られている。

図６に示される高周波モジュールにおいて、筐体１１１内部の基板１１４上には高周波信号線路１１６が形成されており、この高周波信号線路１１６上に、高周波増幅器１１２および、複数の受動部品１１３が、それぞれ実装されている。

複数の受動部品１１３は、図６に示されるように、部品の外部にはみ出して形成された複数本の端子１１７が、高周波信号線路１１６上に半田によって接続されるようにして実装されている。一方で、高周波増幅器１１２は、受動素子１１３の端子１１７の部分のインダクタンス成分による影響を避けるために、下面中央部に接地用電極パッド（図示せず）が設けられ、さらに、下面のパッドの周囲に複数の半田ボール（図示せず）が設けられている。そして、半田ボールが高周波信号線路１１６と接触するように高周波増幅器１１２を配置したのち、基板１１４全体を加熱し、半田ボールを溶融させることにより実装されている。なお、接地用パッドは、基板１１４に設けられたスルーホール（図示せず）を介して基板１１３裏面の接地導体（図示せず）に接続されており、これにより、高周波増幅器１１２は接地されている。

このように実装された高周波増幅器１１２および複数の受動部品１１３は、これらを相互に接続する高周波信号線路１１６に沿うように基板１１４上に配置された隔壁１１８の間に配置されている。これらの隔壁１１８は、間に実装された高周波増幅器１１２および複数の受動部品１１３から外部方向に電磁波が放射されることを抑制するために設けられたものであり、互いの間隔がλ／２以下になるように、基板１１４上に配置され、第２のねじ１１９によって固定されている。

また、基板１１４上に設けられた高周波信号線路１１６は、筐体１１１の側壁に設けられたコネクタ１２０を介してモジュールの外部と電気的に接続されている。ここで、コネクタ１２０は、筐体１１１外部側において同軸ケーブルと接続される内導体１２１を有しており、この内導体１２１とモジュール内部の高周波信号線路１１６とが電気的に接続されることにより、モジュール外部から、モジュール内部の高周波増幅器１１２および複数の受動部品１１３に信号が供給される（特許文献３を参照）。

図６に示される従来の高周波モジュールにおいて、基板１１４に実装された高周波増幅器１１２が故障した場合、故障した高周波増幅器１１２を正常に動作する他の高周波増幅器１１２に交換する必要があるが、その方法は、以下の通りである。

まず、隔壁１１８を取り外す。次に、基板１１４を固定する第１のねじ１１５を外して基板１１４を筐体１１１の外部に取り出す。この後、基板１１４上の故障した高周波増幅器１１２を、正常に動作する高周波増幅器１１２に交換してから、基板１１４を筐体１１１内部に固定し、再び隔壁１１８を固定する。このようにして、高周波増幅器１１２を交換していた。

特開２００１−２４３７７号公報 特開平９−３０７２６１号公報 特開２００８−６００４２号公報

しかし、従来のこの種の高周波モジュールにおいて、筐体１１１内部に固定される基板１１４のサイズは、高周波増幅器１１２および複数の受動部品１１３の発熱による基板１１４の膨張等を考慮して、筐体１１１の底部の面積よりわずかに小さいものを使用している。従って、基板１１４上の高周波信号線路１１６の一端と筐体１１１の側壁との間に隙間が生じる。この隙間は、高周波増幅器１１２を交換する度に異なる。従って、基板１１４を筐体１１１内部に固定する度に、内導体１２１と高周波信号線路１１６との接触箇所が異なる。従って、例えば内導体１２１から高周波増幅器１１２に至る高周波信号線路１１６のインピーダンスは、高周波増幅器１１２を交換する度、すなわち、基板１１４を筐体１１１内部に固定する度に異なる。このとき、高周波増幅器１１２と高周波信号線路１１６とのインピーダンスマッチングがずれるため、高周波モジュールの高周波特性が変化する。この場合、高周波モジュールの高周波特性が所定の特性になるまで、基板１１４を固定する第１のねじ１１５を外して基板１１４を再配置し、再び第１のねじ１１５で固定することを繰り返すことにより基板１１４の位置を調整したり、高周波信号線路１１６のパターンを調節する必要がある。このように、従来の高周波モジュールにおいては、比較的故障しやすい高周波増幅器１１２等の高周波用の電子部品の交換時の作業効率が悪いという問題がある。

そこで、本発明の課題は、高周波用の電子部品の交換時における作業効率を向上させることが可能な高周波モジュールを提供することにある。

本発明による高周波モジュールは、対向する側壁にそれぞれコネクタを有し、上部に蓋部を有する筐体と、この筐体の底面上に第１のねじにより固定され、一部に開口を有する第１の基板と、この第１の基板上に形成され、一端がそれぞれ前記コネクタに接続される複数の第１の配線と、これらの第１の配線上にそれぞれ実装された複数の受動部品と、前記第１の基板の前記開口内に配置された第２の基板と、この第２の基板上に形成され、一端がそれぞれ前記第１の配線に接続される複数の第２の配線と、これらの第２の配線上に実装された高周波用の電子部品と、前記第１の基板と前記第２の基板との境界部上を含む前記第１の基板上であって、前記複数の受動部品および前記高周波用の電子部品を所定の間隔を有して挟み込む位置にそれぞれ第２のねじにより固定された隔壁と、を具備することを特徴とするものである。

本発明によれば、高周波用の電子部品の交換時における作業効率を向上させることが可能な高周波モジュールを提供することができる。

本発明の実施形態に係る高周波モジュールを示す上面図である。 図１の第２の基板を示す断面図である。 図１における第１の基板と第２の基板との境界付近を拡大して示す上面図である。 図３のＸ−Ｘ´に沿った断面図である。 本発明の高周波モジュールの変形例であって、第１の基板と第２の基板との境界付近を拡大して示す上面図である。 従来の高周波モジュールを示す上面図である。

以下に、本発明の実施形態の高周波モジュールについて、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態の高周波モジュールを示す上面図である。図１に示すように、本実施形態の高周波モジュールにおいて、箱型の筐体１１内部には、所望の箇所に開口１２を有するテフロン（登録商標）製の第１の基板１３および、この第１の基板１３の開口１２の面積よりわずかに小さい表面積を有するテフロン（登録商標）製の第２の基板１４が固定されている。

第１の基板１３上には、例えば、可変減衰器、位相器、ミキサー等の複数の受動部品１５が配置されている。これらの受動部品１５は、それぞれの部品の外部に突出して設けられた複数の端子１６を有している。そして、これらの受動部品１５は、端子１６と第１の基板１３上に形成された第１の高周波信号線路１７とが半田にて接合されることにより、第１の基板１３上に実装されている。なお、第１の高周波信号線路１７は、受動部品１５の下方において、それぞれ電気的に絶縁された複数の信号線路からなる。

また、第１の基板１３は、この外周部の所定の箇所に、第１の基板１３を筐体１１の底面に固定するための穴を有している。さらに、この第１の基板１３が固定される筐体１１の底面における、第１の基板１３に設けられた穴に対応する箇所には、タップがきられたねじ孔が設けられている。そして、第１の基板１３の穴と筐体１１の底面のねじ孔とに第１のねじ１８を挿入することにより、筐体１１の底面上に、第１の基板１３が固定されている。

ここで、筐体１１は、例えば、直方体形状のアルミ製のブロック体の上面が凹状にくりぬかれることにより形成されたものであって、四方の側壁と底面とによって構成された箱型のものである。この筐体１１の対向する側壁には、それぞれコネクタ１９が設けられており、このコネクタ１９内の棒状の内導体２０と第１の基板１３上の第１の高周波信号線路１７とが接触することにより、これらは電気的に導通されている。

なお、内導体２０と第１の高周波信号線路１７とは、半田ワイヤ若しくはリボンによって接続されていてもよい。

第２の基板１４上には、高周波用の電子機器として、例えば、高周波増幅器２１が配置されている。この増幅器２１は、図１に示される第２の基板１４の断面図である図２に示すように、増幅器２１の裏面中央部に接地用電極パッド２２を有している。また、増幅器２１の裏面において、接地用電極パッド２２の周囲には、複数の半田ボール２３を有している。そして、半田ボール２３を第２の基板１４上に形成された第２の高周波信号線路２４に接触させた状態で、第２の基板１４を裏面から加熱し、半田ボール２３を溶融させることにより、第２の基板１４上に高周波増幅器２１が実装されている。なお、第２の高周波信号線路２４は、図２に示すように、増幅器２１の下方において、それぞれ電気的に絶縁された複数の信号線路からなる。

このとき、高周波増幅器２１の裏面の接地用電極パッド２２は、第２の基板１４上の接地パターン２５と接触している。この接地パターン２５は、例えば第２の基板１４に設けられたスルーホール（図示せず）を介して基板裏面の接地導体（図示せず）に接続されており、これにより、高周波増幅器２１は接地されている。

このような第２の基板１４は、第１の基板１３に設けられた開口１２内に配置される。そして、第１の基板１３上の第１の高周波信号線路１７と、第２の基板１４上の第２の高周波信号線路２４との間には、例えば銅製の箔２６が設けられており、この箔２６と、第１、第２の高周波信号線路１７、２４とがそれぞれ半田により接合されることにより、第１の高周波信号線路１７と、第２の高周波信号線路２４とは、互いに導通されている。

図３は、上述した第１の基板１３と第２の基板１４との境界部を示す拡大された上面図である。図３に示すように、第１の基板１３と第２の基板１４との境界を構成するそれぞれの辺には、それぞれに複数の凹部２７が形成されている。この凹部２７は、隔壁２８を固定するための図１に示される第２のねじ２９の径程度の曲率で弧状に湾曲している。このような第１の基板１３の凹部２７と第２の基板１４の凹部２７とによって、隔壁２８を固定する第２のねじ２９の穴を構成している。

このような第１の基板１３と第２の基板１４との境界部上には、それぞれ隔壁２８が配置されている。これらの隔壁２８は、図１に示すように、第１の基板１３と第２の基板１４との境界部を含む第１の基板１３上であって、高周波増幅器２１および複数の受動部品１５をそれぞれ一定の間隔を有して挟み込む位置に配置されている。ここで、隔壁２８間の距離は、第１、第２の高周波信号線路１７、２４を伝送する信号の波長をλとしたとき、λ／２以下の距離になるように配置されることが好ましい。これにより、第１、第２の高周波信号線路１７、２４から空間に放射される信号が隔壁２８間によってはさまれた空間を伝搬することを抑制することができる。

図４は、図３のＸ−Ｘ´に沿った断面図である。図４に示すように、隔壁２８には、図３に示す凹部２７によって構成される穴（図示せず）に対応する位置にそれぞれ穴３０が設けられている。なお、隔壁２８は、図１に示すように、第１の基板１３と第２の基板１４との境界部をはみ出して第１の基板１３上にも配置されるため、第１の基板１３の所定の位置にも、隔壁２８を固定するための第２のねじ２９用の穴３１が設けられている。そして、隔壁２８には、この穴３１に対応する位置にも、穴３０が設けられている。

なお、筐体１１の底面上において、凹部２７によって構成された穴および、第１の基板１３に設けられた穴３１から露出する箇所には、タップがきられたねじ孔３３が設けられている。そして、筐体１１の底部のねじ孔３３、第１の基板１３の穴３１および隔壁２８の穴３０の位置を合わせ、また、筐体１１の底部のねじ孔３３、凹部２７によって構成された穴および隔壁２８の穴３０の位置を合わせ、これらに第２のねじ２９を挿入することにより、筐体１１の底面上に隔壁２８が固定される。このとき、第２の基板１４も、筐体１１の底面上に同時に固定される。

ここで、図４に示すように、隔壁２８に設けられた穴３０は、この上部に、第２のねじ２９の径以上に大きく開口した開口部３４を有している。これにより、隔壁２８を固定した際に、第２のねじ２９のねじ頭は、隔壁２８の上面から突出されない。

なお、図示はされないが、筐体１１の側壁上面および隔壁２８の上面にも、ねじ孔が設けられている。そして、筐体１１の上面を覆う、例えばアルミ製の板状の蓋部（図示せず）にも、筐体１１の側壁上面および隔壁２８の上面のねじ孔に対応した位置に穴が設けられており、穴の位置を合わせるように蓋部を配置したのち、ねじ孔にねじを挿入することにより、筐体１１上に蓋部が固定される。このとき、隔壁２８と蓋部とが密着するように固定される。従って、隔壁２８と蓋部とによって形成される空間は密閉されるため、この空間から外部方向への信号の放射が抑制される。

上述した高周波モジュールにおいて、第２の基板１４上の高周波増幅器２１を交換する場合は、以下のようにして行われる。

まず、隔壁２８を固定する第２のねじ２９を外し、さらに、第１、第２の高周波信号線路１７、２４を接続する箔２６を取り外すことにより、筐体１１内部から、第２の基板１４のみを取り出す。

次に、第２の基板１４を裏面から加熱することにより、第２の基板１４上から高周波増幅器２１を取り外す。

次に、所望の特性で動作する（故障していない）高周波増幅器２１を第２の基板１４上に実装する。

次に、高周波増幅器２１が実装された第２の基板１４を、第１の基板１３の開口１２内に配置する。

最後に、第１、第２の基板１３、１４の境界部を含む所定の位置に隔壁２８を配置し、第２のねじ２９にて固定する。

以上に示したように、本実施形態の高周波モジュールによれば、第２の基板１４のみを筐体１１内部から取り出すことにより、高周波増幅器２１を交換することができる。このとき、第１の基板１３は、筐体１１から取り出されないため、第１の高周波線路１７の一端とコネクタ１９が有する内導体２０との隙間の距離が変化することはない。従って、高周波増幅器２１の交換によって高周波モジュールの特性が変化することはない。すなわち、所望の特性を得るための基板の取り付けおよび取り外し作業を、繰り返し行う必要がない。さらに、高周波増幅器２１を交換する際に、第１の基板１３は筐体１１から取り外されないため、交換時のねじの取り付け、取り外し作業は、隔壁２８を固定する第２のねじ２９に対してのみ行えばよい。従って、高周波増幅器２１の交換時におけるねじの取り付け、取り外し作業は、従来よりも少なくなる。これにより、高周波増幅器２１の交換作業を効率的に行うことができる。

以上に、本実施形態の高周波モジュールについて説明した。しかし、本実施形態の高周波モジュールは、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、第１の基板１３と第２の基板１４との境界を構成する辺は、図５に示されるような凹凸形状であってもよい。このとき、隔壁２８を固定する第２のねじ２９の穴３５は、互いの基板１３、１４の凸部３６に形成される。

また、上述の高周波モジュールにおいて、第２の基板１４上には、高周波増幅器２１に限らず、一般に故障する確率が高い高周波用の電子機器（例えば減衰器等）が実装されてもよい。

また、上述の高周波モジュールにおいて、第１、第２の基板１３、１４は、テフロン（登録商標）製に限定されるものではない。

１１・・・筐体
１２・・・開口
１３・・・第１の基板
１４・・・第２の基板
１５・・・受動部品
１６・・・端子
１７・・・第１の高周波信号線路
１８・・・第１のねじ
１９・・・コネクタ
２０・・・内導体
２１・・・高周波増幅器
２２・・・接地用電極パッド
２３・・・半田ボール
２４・・・第２の高周波信号線路
２５・・・接地パターン
２６・・・箔
２７・・・凹部
２８・・・隔壁
２９・・・第２のねじ
３０、３１、３５・・・穴
３３・・・ねじ孔
３４・・・第２のねじのねじ頭用開口部
３６・・・凸部
１１１・・・筐体
１１２・・・高周波増幅器
１１３・・・受動部品
１１４・・・基板
１１５・・・第１のねじ
１１６・・・高周波信号線路
１１７・・・受動部品の端子
１１８・・・隔壁
１１９・・・第２のねじ
１２０・・・コネクタ
１２１・・・内導体

Claims (8)

1. 対向する側壁にそれぞれコネクタを有し、上部に蓋部を有する筐体と、
   この筐体の底面上に第１のねじにより固定され、一部に開口を有する第１の基板と、
   この第１の基板上に形成され、一端がそれぞれ前記コネクタに接続される複数の第１の配線と、
   これらの第１の配線上にそれぞれ実装された複数の受動部品と、
   前記第１の基板の前記開口内に配置された第２の基板と、
   この第２の基板上に形成され、一端がそれぞれ前記第１の配線に接続される複数の第２の配線と、
   これらの第２の配線上に実装された高周波用の電子部品と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との境界部上を含む前記第１の基板上であって、前記複数の受動部品および前記高周波用の電子部品を所定の間隔を有して挟み込む位置にそれぞれ第２のねじにより固定された隔壁と、
   を具備することを特徴とする高周波モジュール。
2. 前記第２のねじは、前記境界部を構成する前記第１の基板の一辺と、前記境界部を構成する前記第２の基板の一辺とがそれぞれ有する凹部によって構成される穴に挿入されることを特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
3. 前記第２のねじは、前記境界部を構成する前記第１の基板の一辺と、前記境界部を構成する前記第２の基板の一辺とがそれぞれ有する凸部に形成された穴に挿入されることを特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
4. 前記隔壁の間隔は、前記第１、第２の配線を伝送される信号の波長をλとしたとき、λ／２以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高周波モジュール。
5. 前記隔壁の上面は、前記蓋部に接触することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の高周波モジュール。
6. 前記第１の配線と前記第２の配線とは、金属箔により接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の高周波モジュール。
7. 前記高周波用の電子部品は、増幅器であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の高周波モジュール。
8. 前記第境地１、第２の基板は、テフロン（登録商標）製であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の高周波モジュール。

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