JP2015173324A - 高周波モジュール、電子機器及び、高周波モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズの影響を低減することができ、電子機器に実装が容易な、アンテナを備えた高周波モジュールを提供する。【解決手段】第１の基板１に搭載された高周波回路部２と、第１の基板１に一端が接続されたフレキシブル基板３と、フレキシブル基板３に設けられ、フレキシブル基板３の両端に接続端子４ａを有する信号配線４が配置された信号配線部３ｃと、フレキシブル基板３の側辺に沿って設けられ、フレキシブル基板３の一端に接続端子５ａを有し、他方が先端部５ｂを有するアンテナ素子５が配置されたアンテナ素子部３ｄと、を備え、信号配線部３ｃとアンテナ素子部３ｄとの間からアンテナ素子５の先端部５ｂ側にフレキシブル基板３の側辺までの間を分離する切欠き部３ｅが設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、高周波モジュール及び、高周波モジュールを用いた電子機器に関し、特に、アンテナを備えた高周波モジュール、電子機器及び、高周波モジュールの製造方法に関する。

従来から、携帯電話、スマートフォン、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、デジタルカメラ等の電子機器にデジタル放送を受信する機能や、他の電子機器と無線で通信する機能が内蔵されたものが広く普及している。

これらの電子機器に用いられる放送受信モジュールや通信モジュール等の高周波モジュールは、小型化・薄膜化が求められると共に、電子機器の筐体内に緻密に実装できることが求められている。

特許文献１（従来例１）に記載のモジュール装置８００では、図７に示すように、配線基板８０２の主面上に、シールドケース８０３に被覆されてモジュール構成電子部品や素子或いはチップ部品等を有する無線通信モジュール部が搭載されている。また、配線基板８０２の主面上にチップアンテナ８０５が搭載されてアンテナ一体型のモジュール装置８００を構成する技術が開示されている。

また特許文献２（従来例２）に記載の通信装置９００では、図８（ａ）に示すように、プリント基板９０１と、プリント基板９０２と、フレキシブル基盤を用いた接続部９０３とを備えている。フレキシブル基板を用いた接続部９０３に図８（ｂ）に示すように、配線群９０５とアンテナ配線９０４とを配置する技術が開示されている。

特開２００２‐３５３８４１号公報 特開２０１２‐２３９０３０号公報

しかしながら、上述した従来例１では、アンテナ素子を実装する面積分モジュールの基板スペースを確保する必要があるという課題があった。

また従来例２では、アンテナ素子を実装するための基板スペースを確保する必要はないが、アンテナ配線が信号配線と並んで配置されるため、信号配線と結合を生じてしまい信号配線からのノイズを受けてしまう虞があるという課題があった。

本発明は、上述した課題を解決するもので、ノイズの影響を低減することができ、電子機器に実装が容易な、アンテナを備えた高周波モジュールを提供することを目的とする。また、このようなモジュールを備えた電子機器及びモジュールの製造方法を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の高周波モジュールは、第１の基板に搭載された高周波回路部と、前記第１の基板に一端が接続されたフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板に設けられ、前記フレキシブル基板の両端に接続端子を有する信号配線が配置された信号配線部と、前記フレキシブル基板の側辺に沿って設けられ、前記フレキシブル基板の一端に接続端子を有し、他方が先端部を有するアンテナ素子が配置されたアンテナ素子部と、を備え、前記信号配線部と前記アンテナ素子部との間から前記アンテナ素子の先端部側に前記フレキシブル基板の側辺までの間を分離する切欠き部が設けられていることを特徴とする。

これによれば、フレキシブル基板のアンテナ素子部が切欠き部によって信号配線部と分離されているため、アンテナ部を信号配線から離して設置することが可能になるため、信号配線からのノイズの影響を低減することができる。また、信号配線側とアンテナ素子側をそれぞれ独立して屈曲させることができるので、電子機器の内部への実装が容易になる。従って、ノイズの影響を低減することができ、電子機器に実装が容易な、アンテナを備えた高周波モジュールを提供することができる。

また、本発明の電子機器は、主基板を備え、前記の高周波モジュールが前記フレキシブル基板によって前記主基板に接続されていることを特徴とする。

これによれば、ノイズの影響を低減することができ、電子機器に実装が容易な、アンテナを有する高周波モジュールを備えた電子機器を提供することができる。

また、本発明の電子機器は、前記高周波回路部を覆うシールド部材を備え、前記シールド部材には貫通孔が設けられ、前記フレキシブル基板の前記アンテナ素子部が、前記貫通孔から前記シールド部材の外側に配置されていることを特徴とする。

これによれば、シールド部材によって高周波回路部がシールドされるので、アンテナ素子が受信する信号以外の信号の影響を低減することができる。

また、本発明の電子機器は、前記主基板と前記高周波モジュールと、を収納する絶縁性の筐体を有し、前記フレキシブル基板の前記アンテナ素子部が、前記筐体の内壁に沿って配置されていることを特徴とする。

これによれば、アンテナ素子部が絶縁性の筐体に沿って配置されているので、アンテナの性能が低下することなく動作することができる。

また、本発明の高周波モジュールの製造方法は、第１の基板に搭載された高周波回路部と、前記第１の基板に一端が接続されたフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板に設けられ、前記フレキシブル基板の両端に接続端子を有する信号配線を配置された信号配線部と、前記フレキシブル基板の側辺に沿って設けられ、前記フレキシブル基板の一端に接続端子を有し、他方が先端部を有するアンテナ素子を配置したアンテナ素子部と、を備え、前記信号配線部と前記アンテナ素子部との間から前記アンテナ素子の先端部側に前記フレキシブル基板の側辺までの間を分離する切欠き部が設けられている高周波モジュールの製造方法であって、前記アンテナ素子部は、前記アンテナ素子の前記先端部を所定の長さに切断することを特徴とする。

これによれば、高周波モジュールが適用される電子機器の実装状態に応じて予め求められた所定の長さにアンテナ素子の長さを切断することで、簡単に搭載される電子機器に応じた最適な長さのアンテナを備えた高周波モジュールを供給することができる。このため、複数の製品でフレキシブル基板を共通化できるので、コストや在庫の削減を行うことなどが可能となる。

以上により、本発明によれば、ノイズの影響を低減することができ、電子機器に実装が容易な、アンテナを備えた高周波モジュールを提供することができる。また、このような高周波モジュールを備えた電子機器及び高周波モジュールの製造方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る高周波モジュールの外観模式図である。 高周波モジュールのフレキシブル基板を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係る電子機器の構成を説明する分解斜視図である。 第２実施形態に係る電子機器の主基板と高周波モジュールとの接続状態を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係る電子機器の構造を説明する図である。 本発明の第３実施形態に係る高周波モジュールの製造方法の説明図である。 従来例１のモジュール装置の説明図である。 従来例２の通信装置の説明図である。

［第１実施形態］
以下に本発明の第１実施形態に係る高周波モジュール１００について説明する。

まず始めに本発明の第１実施形態に係る高周波モジュール１００の構成について図１及び図２を用いて説明する。図１は高周波モジュール１００の構成を示す外観模式図である。図１（ａ）は斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すＺ１側から見た平面図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）に示すＹ１側から見た側面図である。図２は、高周波モジュール１００のフレキシブル基板３を説明する図である。図２（ａ）はフレキシブル基板３を上面（図１に示すＺ１側）から見た図であり、図２（ｂ）は下面（図１に示すＺ２側）から見た図であり、図２（ｃ）は図２（ｂ）に示す接続部３ａの拡大図であり、図２（ｄ）は図２（ｂ）に示す接続部３ｂの拡大図である。

高周波モジュール１００は、図１（ａ）に示すように、第１の基板１と、高周波回路部２と、フレキシブル基板３と、を備えている。

第１の基板１は、ガラスエポキシ等の樹脂材料からなる基材に銅等の金属箔によって図示しない配線パターンが形成されており、矩形状に形成されている。

高周波回路部２は、第１の基板１に形成された配線パターンに、図示しないＩＣやトランジスタ等の半導体部品やチップ部品等が実装されて回路が構成されており、図１に示すように、第１の基板１の上面（図１に示すＺ１）側に搭載されている。

フレキシブル基板３は、ポリイミドなどの可撓性を有する絶縁材料からなる基材に銅等の金属箔によって、図２（ａ），（ｂ）に示すように信号配線４とアンテナ素子５とが形成されている。また、フレキシブル基板３の一端には接続部３ａが設けられ、他端には接続部３ｂが設けられている。

信号配線４は図２（ａ），（ｂ）に示すように、フレキシブル基板３の両端を結ぶように複数配置され、信号配線部３ｃを形成している。信号配線４の両端には図２（ｃ），（ｄ）に示すように接続端子４ａが設けられ、フレキシブル基板３の両端の接続部（３ａ，３ｂ）にそれぞれ配置されている。

アンテナ素子５は図２（ａ），（ｂ）に示すように、フレキシブル基板３の側辺（図２に示すＹ１側）に沿って設けられ、アンテナ素子部３ｄを形成している。アンテナ素子５の一方は図２（ｃ）に示すようにフレキシブル基板３の一端の接続部３ａに接続端子５ａを有しており、他方が図２（ａ），（ｂ）に示すように、先端部５ｂを有している。

フレキシブル基板３には図１及び図２に示すように、信号配線部３ｃとアンテナ素子部３ｄとの間からアンテナ素子５の先端部５ｂ側にフレキシブル基板３の側辺までの間を分離する切欠き部３ｅが設けられている。従って、信号配線部３ｃとアンテナ素子部３ｄとは、フレキシブル基板３の一端に設けられた接続部３ａ側で一体となっており、アンテナ素子５の先端部５ｂ側では切欠き部３ｅによって分離されている。

フレキシブル基板３の一端に備えられた接続部３ａが図１に示すように第１の基板１に接続されており、高周波回路部２と、フレキシブル基板３に設けられた複数の信号配線４及びアンテナ素子５は、第１の基板１に設けられた配線パターンによって接続されている。

以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。

本実施形態の高周波モジュール１００は、第１の基板１に搭載された高周波回路部２と、第１の基板１に一端が接続されたフレキシブル基板３と、フレキシブル基板３に設けられ、フレキシブル基板３の両端に接続端子４ａを有する信号配線４が配置された信号配線部３ｃと、フレキシブル基板３の側辺に沿って設けられ、フレキシブル基板３の一端に接続端子５ａを有し、他方が先端部５ｂを有するアンテナ素子５が配置されたアンテナ素子部３ｄと、を備え、信号配線部３ｃとアンテナ素子部３ｄとの間からアンテナ素子５の先端部５ｂ側にフレキシブル基板３の側辺までの間を分離する切欠き部３ｅが設けられている構成とした。

これにより、フレキシブル基板３のアンテナ素子部３ｄが切欠き部３ｅによって信号配線部３ｃと分離されているため、アンテナ素子５を信号配線４から離して設置することが可能になるため、信号配線４からのノイズの影響を低減することができる。また、信号配線４側とアンテナ素子５側をそれぞれ独立して屈曲させることができるので、電子機器の内部への実装が容易になる。従って、ノイズの影響を低減することができ、電子機器に実装が容易な、アンテナを備えた高周波モジュールを提供することができる。

［第２実施形態］
以下に第２実施形態に係る電子機器２００について図３から図５を用いて説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る電子機器２００の構成を説明する分解斜視図である。図４は、第２実施形態に係る電子機器２００の主基板１０と高周波モジュール１００との接続状態を説明する図で、図４（ａ）は主基板１０を上面（図５に示すＺ１）側から見た斜視図であり、図４（ｂ）は主基板１０を下面（図５に示すＺ２）側から見た斜視図である。図５は、第２実施形態に係る電子機器２００の構造を説明する図で、図５（ａ）は第２実施形態に係る電子機器２００の外観模式図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示すＡ‐Ａ断面を示す断面模式図である。尚、第１実施形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

電子機器２００は、図３に示すように、第１実施形態の高周波モジュール１００と、主基板１０と、シールド部材１１と、筐体１２と、を備えている。

主基板１０は、ガラスエポキシ等の樹脂材料の基材に銅等の金属箔によって図示しない配線パターンが形成されており、図３に示すように矩形状に形成されている。尚、主基板１０の形状は説明のために簡略に示したものであり、各種の電子機器に応じてその形状は変わるものである。

主基板１０の上面（図３に示すＺ１）側には、高周波モジュール１００が搭載されており、主基板１０の下面（図３に示すＺ１）側には、図４（ｂ）に示すように接続コネクタ１３が配置されている。

高周波モジュール１００のフレキシブル基板３に設けられた信号配線部３ｃは図４及び図５（ａ），（ｂ）に示すように適宜屈曲された状態で設置され、接続部３ｂが接続コネクタ１３に接続されている。

また、主基板１０には図示しないＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等を含む制御部や使用者が操作するための操作部及び画像や音声等を入出力するための装置や素子等が搭載または接続されて電子機器２００の機能を実現している。

シールド部材１１は、銅や真鍮等の金属製の薄板を折り曲げまたは絞り加工することによって、図３に示すように矩形状の天板部１１ａと天板部１１ａの外周に沿って設けられた側壁部１１ｂとを有する形状に形成されている。また、シールド部材１１の側壁部１１ｂの一面にスリット状の貫通孔１１ｃが設けられている。

シールド部材１１は図５（ｂ）に示すように、高周波モジュール１００の第１の基板１に搭載された高周波回路部２を覆うように主基板１０の上面（図５に示すＺ１）側に設置されている。また、シールド部材１１は、主基板１０に固定され、主基板１０に設けられた図示しない配線パターンによって主基板１０のグランドに接続されている。

シールド部材１１に設けられた貫通孔１１ｃには、シールド部材１１の内部からフレキシブル基板３のアンテナ素子部３ｄと信号配線部３ｃとが挿通されており、アンテナ素子部３ｄがシールド部材１１の外側に配置されている。

収納部１２ａと蓋部１２ｂは合成樹脂等の絶縁性の材料からなり、図３に示すように収納部１２ａと蓋部１２ｂとを組み合わせることによって、図５（ａ）に示すように、直方体状の外観形状の筐体１２を構成している。収納部１２ａの内部には図５（ｂ）に示すように、主基板１０や高周波モジュール１００を収納することができる空間が形成されている。

主基板１０と高周波モジュール１００とを筐体１２に収納した状態では、図５（ｂ）に示すように、フレキシブル基板３に設けられたアンテナ素子部３ｄが筐体１２を構成する収納部１２ａの内壁に沿うように配置されている。

以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。

本実施形態の電子機器２００は、主基板１０を備え、第１実施形態に示した高周波モジュール１００がフレキシブル基板３によって主基板１０に接続される構成とした。

これにより、ノイズの影響を低減することができ、電子機器に実装が容易な、アンテナを有する高周波モジュールを備えた電子機器を提供することができる。

また、本実施形態の電子機器２００は、高周波回路部２を覆うシールド部材１１を備え、シールド部材１１には貫通孔１１ｃが設けられ、フレキシブル基板３のアンテナ素子部３ｄが、貫通孔１１ｃからシールド部材１１の外側に配置される構成とした。

これにより、シールド部材１１によって高周波回路部２がシールドされるので、高周波回路部２が発生するノイズ等、アンテナ素子５が受信する信号以外の信号の影響を低減することができる。

また、本実施形態の電子機器２００は、主基板１０と高周波モジュール１００と、を収納する絶縁性の筐体１２を有し、フレキシブル基板３のアンテナ素子部３ｄが、筐体１２の内壁に沿って配置される構成とした。

これにより、アンテナ素子部３ｄが絶縁性の筐体１２に沿って配置されているので、アンテナの性能が低下することなく動作することができる。

［第３実施形態］
以下に第３実施形態に係る高周波モジュールの製造方法について説明する。図６は、本発明の第３実施形態に係る高周波モジュールの製造方法を説明する図で、図６（ａ）は高周波モジュールの製造工程図であり、図６（ｂ）は、トリミング工程Ｓ３を説明する図である。尚、第１実施形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態に係る高周波モジュールの製造方法は、図６（ａ）に示すように部品実装工程Ｓ１と、フレキシブル基板接続工程Ｓ２と、トリミング工程Ｓ３と、動作確認工程Ｓ４とを備えている。

最初の工程となる部品実装工程Ｓ１では、第１の基板１に図示しないＩＣやトランジスタ等の半導体部品やチップ部品等の高周波回路部２を構成する部品を実装する。この工程によって、高周波回路部２が第１の基板１に搭載されることとなる。

次の工程であるフレキシブル基板接続工程Ｓ２では、第１の基板１にフレキシブル基板３の一端に設けられた接続部３ａを接続する。接続されるフレキシブル基板３には、高周波回路部２が送信または受信する周波数の波長（λ）の１／４に相当する長さより少し長いアンテナ素子５が、フレキシブル基板３の側辺に沿って設けられている。

次の工程となるトリミング工程Ｓ３では、フレキシブル基板３に配置されたアンテナ素子部３ｄのアンテナ素子５の先端部５ｂを、図６（ｂ）に示すように予め決定した所定の長さＬとなるように切断する。尚、所定の長さＬは、事前に電子機器に高周波モジュール１００が搭載された状態でアンテナの動作が最適になるように実験で最適な長さを求めて決めることができる。また、高周波モジュール１００が搭載される電子機器の構造等からシミュレーション等で所定の長さＬを求めるようにするようにしても良い。モジュールが搭載される電子機器の種類や構造が変わることによって最適なアンテナ素子５の長さが変わることがあるため、適用される電子機器の機種ごとに最適となる所定の長さＬを求めてトリミング工程Ｓ３に適用することが望ましい。

最後の工程となる動作確認工程Ｓ４では、高周波モジュール１００の性能及び動作の確認を行い、高周波モジュール１００が完成する。

以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。

本実施形態の高周波モジュールの製造方法では、第１の基板１に搭載された高周波回路部２と、第１の基板１に一端が接続されたフレキシブル基板３と、フレキシブル基板３に設けられ、フレキシブル基板３の両端に接続端子４ａを有する信号配線４を配置された信号配線部３ｃと、フレキシブル基板３の側辺に沿って設けられ、フレキシブル基板３の一端に接続端子５ａを有し、他方が先端部５ｂを有するアンテナ素子５を配置したアンテナ素子部３ｄと、を備え、信号配線部３ｃとアンテナ素子部３ｄとの間からアンテナ素子５の先端部５ｂ側にフレキシブル基板３の側辺までの間を分離する切欠き部３ｅが設けられている高周波モジュールの製造方法であって、アンテナ素子部３ｄは、アンテナ素子５の先端部５ｂを所定の長さに切断するようにした。

これにより、高周波モジュール１００が適用される電子機器の実装状態に応じて予め求められた所定の長さＬにアンテナ素子５の長さを切断することで、簡単に搭載される電子機器に対応した最適な長さのアンテナを備えた高周波モジュールを供給することができる。このため、複数の製品でフレキシブル基板３を共通化できるので、コストや在庫の削減を行うことなどが可能となる。

以上のように、本発明の第１実施形態に係る高周波モジュール、第２実施形態に係る電子機器及び第３実施形態に係る高周波モジュールの製造方法について具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。

（１）第１実施形態において、第１の基板１とフレキシブル基板３とが、個別に独立した部材である例を示して説明を行ったが、第１の基板１とフレキシブル基板３とを可撓性を有する基板で一体的に構成しても良い。このように構成した場合、第３実施形態におけるフレキシブル基板接続工程Ｓ２を省略することができる。

（２）第１実施形態において、第１の基板１とフレキシブル基板３との接続について具体的な説明を行っていないが、半田付けによって接続しても良く、またコネクタ等を用いて接続するようにしても良い。

（３）第３実施形態において、部品実装工程Ｓ１で第１の基板１に直接部品を実装する例を示して説明を行ったが、第１の基板１が複数連結された集合基板に部品を実装した後に個別の第１の基板１に分割するよう構成しても良い。

（４）第３実施形態において、トリミング工程Ｓ３がフレキシブル基板接続工程Ｓ２の後となる例を示して説明を行ったが、トリミング工程Ｓ３を先に行い予めアンテナ素子５を所定の長さに切断した後に、第１の基板１に接続するようにしても良い。

１ 第１の基板
２ 高周波回路部
３ フレキシブル基板
３ａ 接続部
３ｂ 接続部
３ｃ 信号配線部
３ｄ アンテナ素子部
３ｅ 切欠き部
４ 信号配線
４ａ 接続端子
５ アンテナ素子
５ａ 接続端子
５ｂ 先端部
１０ 主基板
１１ シールド部材
１１ａ 天板部
１１ｂ 側壁部
１１ｃ 貫通孔
１２ 筐体
１２ａ 収納部
１２ｂ 蓋部
１３ 接続コネクタ
１００ 高周波モジュール
２００ 電子機器

Claims (5)

1. 第１の基板に搭載された高周波回路部と、
   前記第１の基板に一端が接続されたフレキシブル基板と、
   前記フレキシブル基板に設けられ、前記フレキシブル基板の両端に接続電極を有する信号配線が配置された信号配線部と、
   前記フレキシブル基板の側辺に沿って設けられ、前記フレキシブル基板の一端に接続電極を有し、他方が先端部を有するアンテナ素子が配置されたアンテナ素子部と、を備え、
   前記信号配線部と前記アンテナ素子部との間から前記アンテナ素子の先端部側に前記フレキシブル基板の側辺までの間を分離する切欠き部が設けられていることを特徴とする高周波モジュール。
2. 主基板を備え、請求項１に記載の高周波モジュールが前記フレキシブル基板によって前記主基板に接続されていることを特徴とする電子機器。
3. 前記高周波回路部を覆うシールド部材を備え、
   前記シールド部材には貫通孔が設けられ、
   前記フレキシブル基板の前記アンテナ素子部が、前記貫通孔から前記シールド部材の外側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
4. 前記主基板と前記高周波モジュールと、を収納する絶縁性の筐体を有し、
   前記フレキシブル基板の前記アンテナ素子部が、前記筐体の内壁に沿って配置されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電子機器。
5. 第１の基板に搭載された高周波回路部と、
   前記第１の基板に一端が接続されたフレキシブル基板と、
   前記フレキシブル基板に設けられ、前記フレキシブル基板の両端に接続端子を有する信号配線を配置された信号配線部と、
   前記フレキシブル基板の側辺に沿って設けられ、前記フレキシブル基板の一端に接続端子を有し、他方が先端部を有するアンテナ素子を配置したアンテナ素子部と、を備え、
   前記信号配線部と前記アンテナ素子部との間から前記アンテナ素子の先端部側に前記フレキシブル基板の側辺までの間を分離する切欠き部が設けられている高周波モジュールの製造方法であって、
   前記アンテナ素子部は、前記アンテナ素子の前記先端部を所定の長さに切断することを特徴とする高周波モジュールの製造方法。