JP2011119948A - カードデバイス - Google Patents

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Abstract

【課題】アンテナ端子のインピーダンスが低下することを抑制するカードデバイスを提供することを目的とする。
【解決手段】移動通信端末に装着される無線通信用のカードデバイスであって、多層構造のカード基板４０の表面配線層４８にカードデバイス外部のアンテナ１３に接続されるアンテナ端子２２ｂを設け、表面配線層４８に対向しグランド電位となる配線層４６のアンテナ端子に対応する位置に導電体除去部５２を設ける。
【選択図】図６

Description

本発明は、移動通信端末に装着される無線通信用のカードデバイスに関する。
携帯電話機等の移動通信端末では、近距離のデータ転送用として赤外線送受信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線機能を搭載することが一般化している。更に、中距離のデータ転送用として無線ＬＡＮの機能を移動通信端末に追加搭載することが要望されている。
無線ＬＡＮの機能を追加搭載する場合、例えばマイクロＳＤカード等のカードデバイスにアンテナ端子を持つ無線ＬＡＮの回路ブロックを搭載して無線ＬＡＮカードとし、この無線ＬＡＮカードを移動通信端末に装着したとき、無線ＬＡＮカードのアンテナ端子に移動通信端末に設けられているアンテナを接続することで実現される。
なお、アンテナ特性の劣化やユーザの使い勝手の悪化を回避するため、移動通信端末は、カードデバイス用のアンテナと、アンテナに電気的に接続された移動通信端末側アンテナ接点とを備え、カードデバイスは、無線機能に対応した整合回路と、整合回路に電気的に接続され、カードデバイスが移動通信端末に装着された場合に移動通信端末側アンテナ接点に接触するよう配置されたカードデバイス側アンテナ接点とを備える技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２０００−６０１６０号公報
無線ＬＡＮカードに用いるカード基板は、厚さが０．２ｍｍ程度で多層配線のカード基板を使用する。この場合、カード基板表面にアンテナ端子となる金属パッドを設けるが、アンテナ端子となる金属パッドの位置においてカード基板内部の配線層（金属パッドに最近接の配線層）にグランド電位となる導電体面（グランド導体面）が存在すると、金属パッドとグランド導体面との距離が小さく、無線ＬＡＮで使用する周波数は２．４ＧＨｚと高い周波数帯域であるので、この周波数帯域におけるアンテナ端子のインピーダンスが大きく低下する。アンテナ端子のインピーダンスが低下すると、アンテナ端子におけるインピーダンスのミスマッチにより送受信信号の反射が生じ、送受信信号が低下するという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、アンテナ端子のインピーダンスが低下することを抑制するカードデバイスを提供することを目的とする。
本発明の一実施態様によるカードデバイスは、
移動通信端末に装着される無線通信用のカードデバイスであって、
多層構造のカード基板（４０）の表面配線層（４８）にカードデバイス外部のアンテナ（１３）に接続されるアンテナ端子（２２ｂ）を設け、
前記表面配線層（４８）に対向しグランド電位となる配線層（４６）の前記アンテナ端子に対応する位置に導電体除去部（５２）を設ける。
好ましくは、前記アンテナ端子（２２ｂ）の面積を前記カードデバイスの規格に対し小さくする。
また、本発明の一実施態様によるカードデバイスは、
移動通信端末に装着される無線通信用のカードデバイスであって、
多層構造のカード基板（４０）の表面配線層（４８）にカードデバイス外部のアンテナ（１３）に接続されるアンテナ端子（２２ｂ）を設け、
前記アンテナ端子（２２ｂ）の面積を前記カードデバイスの規格に対し小さくする。
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
本発明によれば、アンテナ端子のインピーダンスが低下することを抑制することができる。
本発明の移動通信端末と無線ＬＡＮカードの平面図である。 移動通信端末と無線ＬＡＮカードの概略構成図である。 無線ＬＡＮカードのブロック構成図である。 無線ＬＡＮカードのカード基板の断面図である。 アンテナ端子部分の一実施形態の平面図である。 第３配線層のアンテナ端子部分の一実施形態の平面図である。 導電体除去部を設けない第３配線層の平面図である。 アンテナ端子部分の他の実施形態の平面図である。 インピーダンス特性図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
＜移動通信端末と無線ＬＡＮカードの平面図＞
図１は、本発明の移動通信端末と無線ＬＡＮカードの一実施形態の平面図を示す。図１（Ａ）は移動通信端末の一実施形態の平面図を示す。ここでは、移動通信端末１０の裏面カバーを外した状態を示している。移動通信端末１０内の例えば電池パック１１の近傍にカードデバイス用コネクタ１２が配設されている。このカードデバイス用コネクタ１２にはカードデバイスとしての無線ＬＡＮカード（図１（Ｂ））が矢印方向に挿入されて装着される。無線ＬＡＮカードは着脱自在である。
また、移動通信端末１０内にはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）用として周波数２．４ＧＨｚ帯のアンテナ１３が配設されている。なお、移動通信端末１０内にはアンテナ１３の他にも、移動通信用のアンテナや地上デジタル放送のワンセグ用アンテナ等が配設されている。
図１（Ｂ）はカードデバイスとしての無線ＬＡＮカードの一実施形態の平面図を示す。ここでは、無線ＬＡＮカード２０としてマイクロＳＤカードを使用している。無線ＬＡＮカード２０には、マイクロＳＤカード標準の８個の端子２１の他に、２個の端子２２ａ，２２ｂが設けられている。端子２１は１個の電源端子と、１個の接地端子と、４個のデータ端子と、１個のクロック端子と、１個のコマンド端子であり、端子２２ａは接地端子、端子２２ｂはアンテナ端子である。また、無線ＬＡＮカード２０内には無線ＬＡＮ用として周波数２．４ＧＨｚ帯のアンテナ２３が配設されている。
なお、無線ＬＡＮ規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇで規定される無線ＬＡＮは周波数２．４ＧＨｚ帯を使用し、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）においても無線ＬＡＮと同一の周波数２．４ＧＨｚ帯を使用している。
図２は、移動通信端末と無線ＬＡＮカードの概略構成図を示す。図２において、無線ＬＡＮカード２０内において、アンテナ２３とアンテナ端子２２ｂはＲＦスイッチ２４に接続され、また、ＲＦスイッチ２４は無線ＬＡＮ処理部２５に接続されている。ＲＦスイッチ２４は無線ＬＡＮ処理部２５からの制御により、アンテナ２３とアンテナ端子２２ｂのいずれか一方を無線ＬＡＮ処理部２５に接続する。
無線ＬＡＮカード２０のアンテナ端子２２ｂは移動通信端末１０のＲＦスイッチ１４の端子ａに接続されている。ＲＦスイッチ１４の端子ｂにはブルートゥース処理部１５が接続され、ＲＦスイッチ１４の端子ｃにはアンテナ１３が接続されている。
移動通信端末１０全体を制御する制御部１６は、ユーザがブルートゥース使用モードを選択するとＲＦスイッチ１４の端子ｂ，ｃ間を接続してアンテナ１３をブルートゥース処理部１５に接続する。また、制御部１６はユーザが無線ＬＡＮ使用モードを選択するとＲＦスイッチ１４の端子ａ，ｃ間を接続してアンテナ１３を無線ＬＡＮカード２０のアンテナ端子２２ｂを介してＲＦスイッチ２４に接続する。
なお、無線ＬＡＮ処理部２５は端子２１を介して移動通信端末１０の制御部１６と接続されている。
＜無線ＬＡＮカードの構成＞
図３は、無線ＬＡＮカードのブロック構成図を示す。図３において、無線ＬＡＮ処理部２５はマイクロプロセッサを含んでおり、このマイクロプロセッサがメモリとして使用するＥＥＰＲＯＭ３１が接続されている。また、無線ＬＡＮ処理部２５には発振回路３２からクロックが供給される。無線ＬＡＮ処理部２５は端子２１を介して移動通信端末１０の制御部１６から無線ＬＡＮ使用モードを指示されると、送受信信号のＲＦ（高周波）信号処理、ベースバンド処理、ＭＡＣ処理等を実行する。また、無線ＬＡＮ処理部２５はＲＦスイッチ２４の切り替え制御を行う。
端子２１を介して移動通信端末１０の制御部１６等から供給される送信データは無線ＬＡＮ処理部２５においてＭＡＣ処理、ベースバンド処理、ＲＦ信号処理を行われて送信信号とされ、帯域フィルタ（ＢＰＦ）３３で帯域制限されて増幅回路３４に供給される。増幅回路３４で増幅された送信信号は低域フィルタ（ＬＰＦ）３５で不要周波数成分を除去されてＲＦスイッチ２４に供給され、ＲＦスイッチ２４が選択するアンテナ２３又はアンテナ１３のいずれか一方から送信される。
なお、移動通信端末１０のアンテナ１３が接続される端子２２ｂとＲＦスイッチ２４との間にはマッチング回路３６が設けられている。マッチング回路３６は、例えば端子２２ｂとＲＦスイッチ２４との間に直列接続された２つのキャパシタと、２つのキャパシタの接続点と接地間に接続されたインダクタを有し、ＲＦスイッチ１４とＲＦスイッチ２４間のインピーダンスマッチングを行う。
また、アンテナ１３又はアンテナ２３のいずれか一方で受信された信号がＲＦスイッチ２４で選択され、帯域フィルタ３７で帯域制限されて無線ＬＡＮ処理部２５に供給される。受信信号は無線ＬＡＮ処理部２５においてＲＦ信号処理、ベースバンド処理、ＭＡＣ処理を行われ、端子２１から移動通信端末１０の制御部１６等に供給される。
＜カード基板の断面図＞
図４は無線ＬＡＮカード２０のカード基板の断面図を示す。ここでは、カード基板４０のアンテナ端子２２ｂ位置における断面を示している。カード基板４０は、第１絶縁層４１と、第１配線層４２と、第２絶縁層４３と、第２配線層４４と、第３絶縁層４５と、第３配線層４６と、第４絶縁層４７と、第４配線層としての表面配線層４８を有する多層構造である。なお、表面配線層４８の一部は絶縁膜４９で覆われている。
図４に示す表面配線層４８はアンテナ端子２２ｂを構成する金属配線（ランド）であり、カードデバイス用コネクタ１２のリード端子５０が圧接されて接続される。ここで、カード基板４０の厚さＴ１は例えば０．２ｍｍ程度であり、第４絶縁層４７の厚さＴ２は例えば０．０３ｍｍ程度である。
＜無線ＬＡＮカードと第３配線層の平面図＞
図５に無線ＬＡＮカード２０の表面配線層４８におけるアンテナ端子２２ｂ部分の一実施形態の平面図を示す。また、図６に第３配線層４６のアンテナ端子２２ｂ部分の一実施形態の平面図を示す。
図５に示すアンテナ端子２２ｂを構成する表面配線層４８は、ＳＤＡ（ＳＤ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）準拠の規格では、縦Ｄ１＝１．４ｍｍ，横Ｗ１＝２．９ｍｍである。図６に示す第３配線層４６は、アンテナ端子２２ｂに対向する部分において、ハッチングで示す導電体５１を除去して導電体除去部５２を形成している。なお、導電体切欠部５２の内側に一点鎖線で示す矩形５３は図５に示すアンテナ端子２２ｂの輪郭投影線である。この第３配線層４６の導電体５１はグランド電位とされる。対比のために、図７に導電体除去部５２を設けない第３配線層４６の平面図を示す。
このように、第３配線層４６のアンテナ端子２２ｂ対向部分に導電体除去部５２を形成しているため、無線ＬＡＮで使用する周波数帯域におけるアンテナ端子２２ｂのインピーダンスの低下を抑制することができる。
図８に無線ＬＡＮカード２０のアンテナ端子２２ｂ部分の他の実施形態の平面図を示す。図８に示すアンテナ端子２２ｂを構成する表面配線層４８は、例えば縦Ｄ１＝０．７ｍｍ，横Ｗ１＝２．９ｍｍである。図８に示すアンテナ端子２２ｂの面積は図６に示すアンテナ端子２２ｂの面積の１／２である。この場合、図７に示す導電体除去部５２を設けない第３配線層４６を用いたとしても、無線ＬＡＮで使用する周波数帯域におけるアンテナ端子２２ｂのインピーダンスの低下を抑制することができる。
更に、図８に示すアンテナ端子２２ｂに対向させて図６に示す導電体除去部５２を設けた第３配線層４６を用いた場合（この場合、導電体５１の除去は図８に示すアンテナ端子２２ｂに対向する部分）には、無線ＬＡＮで使用する周波数帯域におけるアンテナ端子２２ｂのインピーダンスの低下を更に抑制することができる。
＜インピーダンス特性＞
図９にインパルス応答によるインピーダンス特性を示す。ここでは、周波数２．４ＧＨｚ帯のアンテナ１３のインピーダンスを５０Ωとしている。図５の表面配線層４８によるアンテナ端子２２ｂと図７の導電体除去部５２を設けない第３配線層４６を用いた場合のインピーダンス特性は図９に破線Ｉで示すようになり、破線Ｉの最小値は約１３Ωまで低下している。
これに対し、図５の表面配線層４８によるアンテナ端子２２ｂと図６の導電体除去部５２を設けた第３配線層４６を用いた場合のインピーダンス特性は図９に二点鎖線ＩＩで示すようになり、二点鎖線ＩＩの最小値は約２７Ωである。
また、図８の表面配線層４８による規格より小面積のアンテナ端子２２ｂと図７の導電体除去部５２を設けない第３配線層４６を用いた場合のインピーダンス特性は図９に一点鎖線ＩＩＩで示すようになり、一点鎖線ＩＩＩの最小値は約２１Ωである。
更に、図８の表面配線層４８による規格より小面積のアンテナ端子２２ｂと図６の導電体除去部５２を設けた第３配線層４６を用いた場合のインピーダンス特性は図９に実線ＩＶで示すようになり、実線ＩＶの最小値は約３６Ωとインピーダンスの低下を抑制することができる。
ところで、無線ＬＡＮカード２０の表面配線層４８における送受信信号が伝送される配線（信号伝送配線）、例えばアンテナ端子２２ｂからマッチング回路３６に至る配線やアンテナ２３からＲＦスイッチ２４に至る配線（信号伝送配線）は、カード基板４０の表面配線層４８に配線を形成する際にある程度の幅（所定幅）が必要となる。このため、信号伝送配線のインピーダンスが５０Ω以下に低下する場合には、信号伝送配線に対向する位置の第３配線層４６の導電体に導電体除去部を設け、信号伝送配線と並行に延在させることで信号伝送配線のインピーダンスの低下を抑制することが可能である。なお、第３配線層４６の導電体５１はグランド電位とされる。
１０ 移動通信端末
１１ 電池パック
１２ カードデバイス用コネクタ
１３，２３ アンテナ
１４，２４ ＲＦスイッチ
２０ 無線ＬＡＮカード
２１ 端子
２２ａ 接地端子
２２ｂ アンテナ端子
２５ 無線ＬＡＮ処理部
３１ ＥＥＰＲＯＭ
３２ 発振回路
３３，３７ 帯域フィルタ
３４ 増幅回路
３５ 低域フィルタ
３６ マッチング回路
４０ カード基板
４１ 第１絶縁層
４２ 第１配線層
４３ 第２絶縁層
４４ 第２配線層
４５ 第３絶縁層
４６ 第３配線層
４７ 第４絶縁層
４８ 表面配線層
５０ リード端子
５１ 導電体
５２ 導電体除去部
５３ 矩形

Claims (3)

  1. 移動通信端末に装着される無線通信用のカードデバイスであって、
    多層構造のカード基板の表面配線層にカードデバイス外部のアンテナに接続されるアンテナ端子を設け、
    前記表面配線層に対向しグランド電位となる配線層の前記アンテナ端子に対応する位置に導電体除去部を設けた
    ことを特徴とするカードデバイス。
  2. 請求項１記載のカードデバイスにおいて、
    前記アンテナ端子の面積を前記カードデバイスの規格に対し小さくした
    ことを特徴とするカードデバイス。
  3. 移動通信端末に装着される無線通信用のカードデバイスであって、
    多層構造のカード基板の表面配線層にカードデバイス外部のアンテナに接続されるアンテナ端子を設け、
    前記アンテナ端子の面積を前記カードデバイスの規格に対し小さくした
    ことを特徴とするカードデバイス。
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