JP2014007711A

JP2014007711A - 無線モジュール

Info

Publication number: JP2014007711A
Application number: JP2012144093A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Ikuta; 朋広生田; Yusaku Kawabata; 雄作河端
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2032-06-27
Also published as: US20140001610A1; US20150349416A1; US9893420B2; JP6013041B2; US9129941B2

Abstract

【課題】実装に際して省スペース化を図ることが可能な無線モジュールを提供すること。
【解決手段】無線モジュール１０１は、送受信信号を処理する無線ＩＣチップ３００と、無線ＩＣチップ３００が搭載された基板２００と、基板２００に設けられたアンテナ４１０，４２０と、基板２００から当該基板２００の面内方向に延びる複数の端子６００と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線モジュールに関する。

電波信号を送受信する無線モジュールは、たとえば回路基板などの実装対象物に実装して使用される（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された無線モジュールは、基板と、基板上に設けられた送受信手段としてのアンテナと、基板上に搭載された送信・受信装置（無線ＩＣチップ）と、を備えている。アンテナは、無線ＩＣチップと電気的に接続している。基板は、主面、および主面と反対側を向く裏面を有しており、アンテナおよび無線ＩＣチップは、上記主面に配置されている。無線モジュールは、基板の裏面が実装対象物に向く状態で当該実装対象物の表面に面実装される。

しかしながら、上記従来の無線モジュールにおいては、面実装する構成であるので、実装時には比較的に広い実装スペースが必要であった。また、無線モジュールを実装対象物に面実装する際、実装対象物の裏面において無線モジュールのアンテナに対応する部分には、通信品質の低下防止の観点から、他の電子部品を実装することができない。このような制約によっても、実装スペースの無駄が生じていた。

特開２００５−２９４８８５号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、実装に際して省スペース化を図ることが可能な無線モジュールを提供することをその課題とする。

本発明によって提供される無線モジュールは、送受信信号を処理する無線ＩＣチップと、上記無線ＩＣチップが搭載された基板と、少なくとも一部が上記基板に設けられた送受信手段と、上記基板から当該基板の面内方向に延びる複数の端子と、を備えることを特徴としている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板の外縁は、当該基板の厚み方向である第１方向と直角な第２方向に沿う第１辺を有し、上記複数の端子は、上記第１辺に沿って並び、かつ、各々が、上記第１辺から上記第１および第２方向のいずれにも直角である第３方向の一方側に延びる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記送受信手段は、上記基板の上記第１方向における一方側を向く第１面に設けられた第１アンテナを含む。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板の外縁は、上記第３方向において上記第１辺と離間し、かつ上記第１辺と平行な第２辺を有し、上記第１アンテナは、上記第３方向における上記第２辺寄りに配置されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板の外縁は、各々の端部が上記第１および第２辺につながっており、上記第２方向において離間し、かつ互いに平行な第３および第４辺を有し、上記送受信手段は、上記第２方向における上記第３辺寄りに配置された第２アンテナを含む。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１アンテナは、上記第２方向における上記第４辺寄りに配置されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２アンテナは、互いに異なる電波指向性を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記各端子は、中間部から先端部にかけて上記第１方向に沿うように屈曲する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記各端子の上記先端部は、上記第１方向における他方側を向く。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記無線ＩＣチップは、上記基板の上記第１面のうち上記送受信手段が配置された領域を除く第１領域、および上記基板の上記第１面とは反対側の第２面のうち上記第１方向視において上記第１領域と重なる第２領域、のいずれか一方に搭載され、上記第１および第２領域の他方には、電子素子が搭載されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記送受信手段は、上記基板の上記第１辺から上記第３方向の一方側に向かって突出する第３アンテナを含む。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第３アンテナは、中間部から先端部にかけて上記第１方向に沿うように屈曲する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板の外縁は、上記第３方向において上記第１辺と離間し、かつ上記第１辺と平行な第２辺を有し、上記送受信手段は、上記第２辺から上記第３方向の他方側に向かって突出する第４アンテナを含む。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板および上記無線ＩＣチップを覆う樹脂コーティングを備える。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板および上記無線ＩＣチップを覆う樹脂コーティングを備え、上記第３アンテナは、上記樹脂コーティングから露出している。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記無線ＩＣチップを覆うケースを備える。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板に設けられ、上記無線ＩＣチップと送受信信号の伝送経路を介して上記無線ＩＣチップと接続されたコネクタを備える。

このような構成によれば、無線モジュールの実装対象物への実装は、基板から当該基板の面内方向に延びる複数の端子の先端を実装対象物に接続することにより行うことができる。したがって、無線モジュールの実装時における省スペース化を図ることができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明に係る無線モジュールの第１実施形態を示す一部断面正面図である。図１に示す無線モジュールの一部断面左側面図である。本発明に係る無線モジュールの第２実施形態を示す図２と同様の図である。本発明に係る無線モジュールの第３実施形態を示す一部断面正面図である。本発明に係る無線モジュールの第４実施形態を示す一部断面正面図である。図５に示す無線モジュールの一部断面左側面図である。本発明に係る無線モジュールの第５実施形態を示す図２と同様の図である。本発明に係る無線モジュールの第６実施形態を示す図２と同様の図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１および図２は、本発明に係る無線モジュールの第１実施形態を示している。本実施形態の無線モジュール１０１は、基板２００、無線ＩＣチップ３００、送受信手段としてのアンテナ４１０，４２０、電子素子５００、複数のリード端子６００、および樹脂コーティング７００を備えている。無線モジュール１０１は、たとえば回路基板などの実装対象物に実装される電子部品である。

基板２００は、たとえばガラスエポキシ樹脂からなる絶縁基板であり、全体が矩形状とされている。基板２００の外縁は、互いに平行な２対（４つ）の第１ないし第４辺２１１〜２１４を有する。互いに平行な第１および第２辺２１１，２１２は、基板２００の厚み方向である方向ｘに直角である方向ｙに沿っている。互いに平行な第３および第４辺２１３，２１４は、方向ｘ，ｙのいずれにも直角である方向ｚに沿っており、各々の端部が第１および第２辺２１１，２１２につながっている。

基板２００には、配線パターン（図示略）が形成されている。配線パターンは、たとえばＣｕなどの導電性にすぐれた金属からなる。この配線パターンを介して、無線ＩＣチップ３００、電子素子５００、および端子６００が適宜導通している。

アンテナ４１０，４２０は、基板２００の厚み方向（方向ｘ）における一方側の第１面２００ａに設けられている。本実施形態においては、アンテナ４１０，４２０は、たとえば、パターンアンテナであり、基板２００上の配線パターンとともに形成される。アンテナ４１０は、方向ｚにおける第２辺２１２寄りに配置されており、方向ｙに沿って延びている。アンテナ４１０はまた、方向ｙにおける第４辺２１４寄りに配置されている。アンテナ４２０は、方向ｙにおける第３辺２１３寄りに配置されており、方向ｚに沿って延びている。

アンテナ４１０，４２０は、各々が、送受信信号の伝送経路（図示略）を介して無線ＩＣチップ３００と接続されている。上記伝送経路は、送受信信号が流れる部分であり、たとえば抵抗率が低い金属からなる。上記伝送経路については、上記配線パターンの一部を用いて構成したり、あるいは基板２００が多層基板によって構成される場合、多層基板に形成された金属膜パターンを用いて構成することができる。

無線ＩＣチップ３００は、所定周波数の送受信信号を処理するものであり、所定の信号処理回路を含んで構成されている。無線ＩＣチップ３００は、基板２００の一方側の第１面２００ａに搭載されている。無線ＩＣチップ３００は、第１面２００ａのうちアンテナ４１０，４２０が配置された領域を除いた第１領域２０１に配置されている。

電子素子５００は、無線モジュール１０１全体を制御する制御ＩＣ、およびチップ抵抗器やコンデンサ等を含む半導体素子である。電子素子５００は、基板２００の第１面２００ａおよび第１面２００ａとは反対側の第２面２００ｂに面実装されている。電子素子５００は、第１面２００ａの第１領域２０１、および第２面２００ｂのうち厚み方向視（方向ｘ視）において第１領域２０１と重なる第２領域２０２に搭載されている。

複数の端子６００は、無線モジュール１０１が搭載されるたとえば回路基板との間で信号のやり取りを行うためのものである。各端子６００は、たとえばＣｕ、Ｎｉまたはこれらの合金からなり、基板２００から突出するように設けられている。本実施形態において、複数の端子６００は、基板２００の面内方向に延びている。より具体的には、複数の端子６００は、基板２００の第１辺２１１に沿って並んでおり、各々が第１辺２１１から方向ｚの一方側に延びている。

樹脂コーティング７００は、基板２００と、無線ＩＣチップ３００と、アンテナ４１０，４２０と、電子素子５００と、端子６００の一部とを覆っており、これらを保護するとともに、無線モジュール１０１の改造、分解を防止するためのものである。樹脂コーティング７００は、たとえば黒色の熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂からなる。

樹脂コーティング７００の形成は、たとえば無線ＩＣチップ３００、アンテナ４１０，４２０、および電子素子５００が設けられた基板２００に対して粉末樹脂を用いたディップモールドを施すことにより行う。本実施形態においては、無線ＩＣチップ３００などが実装された基板２００を加熱した後に、基板２００を粉末樹脂にディップする。このとき、端子６００、または端子６００が連結されたフレーム（図示略）を支持しながら、基板２００全体をディップする。加熱された基板２００などに触れた粉末樹脂は、溶融した後に基板２００などに付着する。この作業を数回繰り返すことにより、樹脂コーティング７００が形成される。

次に、無線モジュール１０１の作用について説明する。

本実施形態の無線モジュール１０１においては、回路基板（実装対象物の一例）への実装は、図１および図２に示すように、基板２００から当該基板２００の面内方向に延びる複数の端子６００の先端を回路基板Ｓに接続することにより行う。このような構成によれば、無線モジュール１０１の実装時における省スペース化を図ることができる。

また、基板２００の面内方向に延びる端子６００を用いて回路基板Ｓに実装する構成によれば、基板２００が回路基板から離間しているため、基板２００の両側の面２００ａ，２００ｂに無線ＩＣチップ３００、電子素子５００等を配置することができる。このことは、無線モジュール１０１の小型化に適する。

基板２００に配置されたアンテナ４１０，４２０は、回路基板Ｓから離れた位置にあるので、立体的な配置の自由度を有している。これら複数のアンテナ４１０，４２０を互いに離間して配置することによって電波指向性を広げやすくなり、無線モジュール１０１の通信品質の向上を図ることができる。

アンテナ４１０は、方向ｙ（図１における左右方向）において長手状とされており、アンテナ４２０は、方向ｚ（図１における上下方向）において長手状とされている。これにより、アンテナ４１０，４２０について互いに異なる電波指向性を持たせることができる。このような構成は、無線モジュール１０１の通信品質を向上させるうえで好ましい。

本実施形態の無線モジュール１０１においては、回路基板Ｓへの実装にフロー半田の手法を採用することが可能であり、実装作業性の向上を図ることができる。

図３〜図８は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

図３は、本発明に係る無線モジュールの第２実施形態を示している。本実施形態の無線モジュール１０２は、複数の端子６００の構成が上記第１実施形態と異なっている。本実施形態において、各端子６００は、途中で屈曲しており、中間部から先端部にかけて基板２００の厚み方向（方向ｘ）に沿っている。

本実施形態の無線モジュール１０２の回路基板Ｓへの実装は、基板２００から当該基板２００の面内方向に延びる複数の端子６００の先端を回路基板Ｓに接続することにより行う。このような構成によれば、無線モジュール１０２の実装時における省スペース化を図ることができる。

各端子６００は、中間部から先端部にかけて基板２００の厚み方向（方向ｘ）に沿うように屈曲している。このため、無線モジュール１０２の回路基板Ｓへの実装時には、基板２００は、回路基板Ｓに対して所定の間隔を隔てて対向する。本実施形態によれば、回路基板Ｓにおける基板２００と対向する位置にグランドプレーンを配置することができ、このグランドプレーンの配置の自由度が高いので、通信品質を向上するのに適している。

図４は、本発明に係る無線モジュールの第３実施形態を示している。本実施形態の無線モジュール１０３は、コネクタ２２０を備えており、かかる点が上記第１実施形態と異なっている。

コネクタ２２０は、基板２００の適所に設けられており、たとえば無線ＩＣチップ３００に近接している。コネクタ２２０は、たとえば回路基板Ｓに別体のアンテナ（図示略）を取り付ける場合、当該アンテナと送受信信号の伝送線（図示略）を介してつながる端子部を接続するためのものである。コネクタ２２０は、送受信信号の伝送経路（図示略）を介して無線ＩＣチップ３００と接続されている。上記伝送経路は、送受信信号が流れる部分であり、たとえば抵抗率が低い金属からなる。上記伝送経路については、上記配線パターンの一部を用いて構成したり、あるいは基板２００が多層基板によって構成される場合、多層基板に形成された金属膜パターンを用いて構成することができる。

なお、コネクタ２２０は、樹脂コーティング７００によって覆われておらず、外部に露出している。かかる構成は、樹脂コーティング７００の形成時にコネクタ２２０をマスクすることにより得られる。

本実施形態の無線モジュール１０３の回路基板Ｓへの実装は、基板２００から当該基板２００の面内方向に延びる複数の端子６００の先端を回路基板Ｓに接続することにより行う。このような構成によれば、無線モジュール１０３の実装時における省スペース化を図ることができる。

本実施形態によれば、無線モジュール１０３とは別体として設けられたアンテナによっても送受信を行うことができる。このような構成は、無線モジュール１０３の通信品質を向上させうえでより好ましい。

図５および図６は、本発明に係る無線モジュールの第４実施形態を示している。本実施形態の無線モジュール１０４は、送受信手段としてのアンテナの構成が上記第１実施形態と異なっている。

本実施形態において、基板２００にはアンテナ４３０，４４０が設けられている。アンテナ４３０は、基板２００の第１辺２１１から方向ｚの一方側に向かって突出している。アンテナ４４０は、第２辺２１２から方向ｚの他方側に突出している。これらアンテナ４３０，４４０は、端子６００と同じ材料を用いて構成することができる。また、アンテナ４３０は、途中で屈曲しており、中間部から先端部にかけて基板２００の厚み方向（方向ｘ）に沿っている。なお、図５および図６に示すように、本実施形態では、アンテナ４４０は樹脂コーティング７００に覆われているが、これに代えて、アンテナ４４０を外部に露出させる構成としてもよい。

本実施形態の無線モジュール１０４の回路基板Ｓへの実装は、基板２００から当該基板２００の面内方向に延びる複数の端子６００の先端を回路基板Ｓに接続することにより行う。このような構成によれば、無線モジュール１０４の実装時における省スペース化を図ることができる。

アンテナ４３０は、方向ｘ（図６における左右方向）に延びており、アンテナ４４０は、方向ｚ（図６における上下方向）に延びている。これにより、アンテナ４３０，４４０について互いに異なる電波指向性を持たせることができる。このような構成は、無線モジュール１０４の通信品質を向上させうえで好ましい。

図７は、本発明に係る無線モジュールの第５実施形態を示している。本実施形態の無線モジュール１０５は、複数の端子６００の構成が上記第４実施形態と異なっている。本実施形態において、各端子６００は、途中で屈曲しており、中間部から先端部にかけて基板２００の厚み方向（方向ｘ）に沿っている。

本実施形態の無線モジュール１０５の回路基板Ｓへの実装は、基板２００から当該基板２００の面内方向に延びる複数の端子６００の先端を回路基板Ｓに接続することにより行う。このような構成によれば、無線モジュール１０５の実装時における省スペース化を図ることができる。

各端子６００は、中間部から先端部にかけて基板２００の厚み方向（方向ｘ）に沿うように屈曲している。このため、無線モジュール１０５の回路基板Ｓへの実装時には、基板２００は、回路基板Ｓに対して所定の間隔を隔てて対向する。また、アンテナ４３０は、方向ｘ（図７における上下方向）に延びており、アンテナ４４０は、方向ｚ（図７における左右方向）に延びている。これにより、アンテナ４３０，４４０について互いに異なる電波指向性を持たせることができる。このような構成は、無線モジュール１０５の通信品質を向上させうえで好ましい。

図８は、本発明に係る無線モジュールの第６実施形態を示している。本実施形態の無線モジュール１０６は、ケース２３０を備えており、かかる点において主に上記第１実施形態と異なっている。

ケース２３０は、金属からなり、基板２００の第１面２００ａに設けられている。ケース２３０は、無線ＩＣチップ３００を覆っている。一方、アンテナ４１０，４２０は、ケース２３０に覆われていない。ケース２３０を備える構成によれば、電波信号が無線ＩＣチップ３００から外部に不当に漏洩するのを防止することができる。

本発明に係る無線モジュールは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る無線モジュールの具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

上記実施形態では、基板２００上に設けられるアンテナ４１０，４２０（送受信手段）としてパターンアンテナを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。基板上に設けられるアンテナとしては、チップアンテナなどの他の種類のアンテナを採用してもよい。

１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６無線モジュール
２００基板
２００ａ第１面
２００ｂ第２面
２０１第１領域
２０２第２領域
２１１第１辺
２１２第２辺
２１３第３辺
２１４第４辺
２２０コネクタ
２３０ケース
３００無線ＩＣチップ
４１０アンテナ（送受信手段、第１アンテナ）
４２０アンテナ（送受信手段、第２アンテナ）
４３０アンテナ（送受信手段、第３アンテナ）
４４０アンテナ（送受信手段、第４アンテナ）
５００電子素子
６００端子
７００樹脂コーティング

Claims

送受信信号を処理する無線ＩＣチップと、
上記無線ＩＣチップが搭載された基板と、
少なくとも一部が上記基板に設けられた送受信手段と、
上記基板から当該基板の面内方向に延びる複数の端子と、
を備えることを特徴とする、無線モジュール。
上記基板の外縁は、当該基板の厚み方向である第１方向と直角な第２方向に沿う第１辺を有し、
上記複数の端子は、上記第１辺に沿って並び、かつ、各々が、上記第１辺から上記第１および第２方向のいずれにも直角である第３方向の一方側に延びる、請求項１に記載の無線モジュール。
上記送受信手段は、上記基板の上記第１方向における一方側を向く第１面に設けられた第１アンテナを含む、請求項２に記載の無線モジュール。
上記基板の外縁は、上記第３方向において上記第１辺と離間し、かつ上記第１辺と平行な第２辺を有し、
上記第１アンテナは、上記第３方向における上記第２辺寄りに配置されている、請求項３に記載の無線モジュール。
上記基板の外縁は、各々の端部が上記第１および第２辺につながっており、上記第２方向において離間し、かつ互いに平行な第３および第４辺を有し、
上記送受信手段は、上記第２方向における上記第３辺寄りに配置された第２アンテナを含む、請求項４に記載の無線モジュール。
上記第１アンテナは、上記第２方向における上記第４辺寄りに配置されている、請求項５に記載の無線モジュール。
上記第１および第２アンテナは、互いに異なる電波指向性を有する、請求項５または６に記載の無線モジュール。
上記各端子は、中間部から先端部にかけて上記第１方向に沿うように屈曲する、請求項３ないし７のいずれかに記載の無線モジュール。
上記各端子の上記先端部は、上記第１方向における他方側を向く、請求項８に記載の無線モジュール。
上記無線ＩＣチップは、上記基板の上記第１面のうち上記送受信手段が配置された領域を除く第１領域、および上記基板の上記第１面とは反対側の第２面のうち上記第１方向視において上記第１領域と重なる第２領域、のいずれか一方に搭載され、
上記第１および第２領域の他方には、電子素子が搭載されている、請求項３ないし９のいずれかに記載の無線モジュール。
上記送受信手段は、上記基板の上記第１辺から上記第３方向の一方側に向かって突出する第３アンテナを含む、請求項２ないし７のいずれかに記載の無線モジュール。
上記第３アンテナは、中間部から先端部にかけて上記第１方向に沿うように屈曲する、請求項１１に記載の無線モジュール。
上記基板の外縁は、上記第３方向において上記第１辺と離間し、かつ上記第１辺と平行な第２辺を有し、
上記送受信手段は、上記第２辺から上記第３方向の他方側に向かって突出する第４アンテナを含む、請求項１１または１２に記載の無線モジュール。
上記各端子は、中間部から先端部にかけて上記第１方向に沿うように屈曲する、請求項１１ないし１３のいずれかに記載の無線モジュール。
上記基板および上記無線ＩＣチップを覆う樹脂コーティングを備える、請求項１ないし１４のいずれかに記載の無線モジュール。
上記基板および上記無線ＩＣチップを覆う樹脂コーティングを備え、
上記第３アンテナは、上記樹脂コーティングから露出している、請求項１１に記載の無線モジュール。
上記無線ＩＣチップを覆うケースを備える、請求項１ないし１６のいずれかに記載の無線モジュール。
上記基板に設けられ、送受信信号の伝送経路を介して上記無線ＩＣチップと接続されたコネクタを備える、請求項１ないし１７のいずれかに記載の無線モジュール。