JP2017120943A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブルプリント回路基板の導電パターンをアンテナの補助素子として機能させ、アンテナ利得が向上することによって、部品を追加することなく、安定的に良好な無線通信を行うことを可能にした無線通信モジュールを内蔵した電子機器を提供すること。【解決手段】無線通信を行うアンテナと、無線通信用ＩＣを覆うシールドケースと、前記シールドケースが配設された無線回路基板と、基板間を電気的に接続するフレキシブルプリント回路基板と、を備えた電子機器において、前記フレキシブルプリント回路基板は前記アンテナに重ならず、前記フレキシブルプリント回路基板の少なくとも一本の導電パターンが配線された部分が前記無線回路基板の実装面に対して略平行に配置され、かつ前記シールドケースの上面を覆うように重なることを特徴とする構成とした。【選択図】図４

Description

本発明は、無線通信モジュールを内蔵する電子機器に関し、特に無線通信モジュールの送受信を良好に行うことができる構成をもつ電子機器に関する。

近年ＳＮＳやクラウドサービス等の普及によって、ネットワーク接続の必要性が高まっており、多くの電子機器には無線通信モジュールが内蔵されている。

無線通信モジュールを電子機器内部に配置すると、無線通信モジュール周辺の導電部品によって、無線通信モジュールから放射される電波が導電部品に遮蔽される。そのため、電子機器に内蔵された無線通信モジュールのアンテナ利得は、無線通信モジュール単体に比べて低下する。

電子機器の送受信感度を良好するには、無線通信モジュール単体の性能を向上させるか、無線通信モジュールと導電部品とのクリアランスを十分に確保することが望ましい。

無線通信モジュール単体の性能を向上させる手段として、アンテナサイズを大きくすることが考えられる。

しかし、モジュールの電子機器小型化の要求から、無線通信モジュールの小型化が求められており、アンテナサイズを大きくすることは困難である。また、アンテナサイズを維持したまま通信感度を向上させるには、無線通信モジュール内部の処理の高速化が必要となるため処理負荷が大きくなり、無線通信ＩＣの周辺部品の増加や無線通信モジュールの発熱量増加といった問題が出てくる。

一方で、無線通信モジュールと導電部品とのクリアランスを十分に確保するには、無線通信モジュールのアンテナと周辺の導電部品との距離を、無線通信モジュールが放射する電波の波長の１／１０以上離すことが望ましい。Ｗｉ−Ｆｉ通信の場合、Ｗｉ−Ｆｉ電波の波長は、真空中でおよそ１２５ｍｍなので、無線通信モジュールのアンテナと周辺の導電部品とを１２．５ｍｍ以上離すことが望ましい。

しかし、近年、電子機器の小型化の要求が高まっており、無線通信モジュールの部品配置を工夫して周辺の導電部品との距離を十分にとることには限界がある。

そのような状況の中で、無線通信モジュールに対して、アンテナの補助素子となる部品を配置して、良好な無線通信を可能にする技術が開示されている。

特許文献１には、携帯無線装置に実装された外部コネクタのシールドケースに導電板を配置して、導電板をアンテナの補助素子として機能させる技術が開示されている。外部コネクタのシールドケースは無線通信モジュールの回路基板のグランドと電気的に接続されており、外部コネクタのシールドケースは導電板と静電結合により電気的に接続されている。このように、外部コネクタのシールドケースと導電板とがアンテナを構成することにより良好な無線通信を行うことができる。

また、特許文献２では、無線通信を行うチップアンテナの上に櫛歯パターン状の導電パターンで構成されたフレキシブルプリント配線板を配置し、櫛歯パターンをアンテナの補助素子として機能させる技術が開示されている。櫛歯パターンで構成されたフレキシブルプリント配線板は、操作部ユニットを電気的に接続するフレキシブルプリント配線板の一部を延長して、チップアンテナの上面を覆っている。このような構成にすることで、新たな部品を追加する必要なく、良好な無線通信を行うことができる。

特開２００９−１６４８８９号公報 特開２０１４−２３００６５号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、外部コネクタのシールドケースの背面に導体板を配置するため、追加部品を必要とする。そのため、追加部品のコストがかかることや、追加部品を配置するためのスペースを確保する必要がある。

特許文献２に開示された従来技術では、操作部ユニットを電気的に接続するフレキシブルプリント配線板の一部を延長して、アンテナの補助素子として利用するため、追加部品を必要としない。

しかし、フレキシブルプリント配線板はチップアンテナを覆う構成になっており、チップアンテナの高さ方向の位置が固定されていない。

チップアンテナと櫛歯パターンとは静電結合によって電気的に接続されており、チップアンテナと櫛歯パターンとの距離が変化すると、チップアンテナと櫛歯パターン間に生じる電界が変化する。その結果、チップアンテナと櫛歯パターン間の電気的な結合力が変化してしまい、アンテナの補助素子としての機能を安定させることが困難になる。また、導電パターンをアンテナと静電結合させるには、アンテナの形状や特性にあわせて導電パターンを最適形状にする必要がある。

しかし、アンテナ設計は専任のメーカーで行われることが多く、チップアンテナのようにブラックボックス化されるとアンテナの特性を把握することが困難になる。

そこで、本発明の目的は、フレキシブルプリント回路基板の導電パターンをアンテナの補助素子として機能させ、アンテナ利得が向上することによって、部品を追加することなく、安定的に良好な無線通信を行うことを可能にした無線通信モジュールを内蔵した電子機器を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る電子機器は、
無線通信を行うアンテナと、無線通信用ＩＣを覆うシールドケースと、前記シールドケースが配設された無線回路基板と、基板間を電気的に接続するフレキシブルプリント回路基板と、を備えた電子機器において、前記フレキシブルプリント回路基板は前記アンテナに重ならず、前記フレキシブルプリント回路基板の少なくとも一本の導電パターンが配線された部分が前記無線回路基板の実装面に対して略平行に配置され、かつ前記シールドケースの上面を覆うように重なることを特徴とする。

本発明によれば、フレキシブルプリント回路基板の導電パターンをアンテナの補助素子として機能させ、アンテナ利得が向上することによって、部品を追加することなく、安定的に良好な無線通信を行うことを可能にした無線通信モジュールを内蔵した電子機器を提供することができる。

本発明の実施形態に係る一眼レフカメラ１００の外観斜視図である。 一眼レフカメラ１００の本体部であるカメラアセンブリ１０５の斜視図である。 無線通信モジュール２００の詳細な構成を示す外観斜視図である。 カメラアセンブリ１０５における無線通信モジュール２００の配置形態を示す要部詳細図である。 実施形態２の接続フレキ３００の断面図である。 実施形態３の接続フレキ４００と無線通信モジュール２００の配置関係を示す上面図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。ここでは、本発明に係る電子機器として、所謂、一眼レフカメラ（撮像装置）を取り上げることとするが、本発明に係る電子機器は、撮像装置に限定されるものではない。

［実施形態１］
まず、図１と図２を参照して、本実施形態の一眼レフカメラの構成について説明する。

図１（ａ）は本発明の実施形態に係る一眼レフカメラ１００と一眼レフカメラ１００に装着された交換式レンズ１０１の外観斜視図、図１（ｂ）は一眼レフカメラ１００の分解斜視図である。

図１（ａ）に示すように、一眼レフカメラの前面に交換式レンズ１０１が装着されており、一眼レフカメラ１００の上面部には、不図示のシャッターを切るためのレリーズボタン１０２と、各種撮影モードを設定するためのモードダイヤル１０３と、各種撮影モードにおいて絞り値やシャッタースピードを変更する電子ダイヤル１０４などが設けられている。

また、図１（ｂ）に示すように、一眼レフカメラ１００は、一眼レフカメラ１００の本体部であるカメラアセンブリ１０５に対してフロントカバー１０６、バックカバー１０７、トップカバー１０８およびターミナルカバー１０９が一体に取り付けられて構成されている。

図２（ａ）は一眼レフカメラ１００の本体部であるカメラアセンブリ１０５の正面からの斜視図であり、図２（ｂ）はカメラアセンブリ１０５の背面からの斜視図である。

図２（ａ）と（ｂ）に示すように、カメラアセンブリ１０５は、カメラアセンブリ１０５の骨組み構造であるシャーシ１１０に対して、ミラーユニット１１１ａを回転駆動させるクイックリターンミラーユニット１１１、撮影者が構図を決める際に被写体を観察するためのファインダーユニット１１２等の複数のユニットが締結されることにより構成されている。

メイン基板１１３はシャーシ１１０の背面に備え付けられており、フレキシブルプリント回路基板等を介して、各種ユニットと接続されている。また、メイン基板１１３は各種ユニットを制御する制御ドライバ等を実装しており、撮影者の操作に合わせて各種ユニットを駆動させる。

さらに、シャーシ１１０には、インターフェース基板１１４と、無線通信モジュール２００とが取り付けられている。

インターフェース基板１１４は、音声出力端子等を実装しており、例えばマイクジャック１１４ａと、ヘッドホンジャック１１４ｂとを備えている。また、インターフェース基板１１４は、片面フレキシブルプリント回路基板１１５（以下「接続フレキ」と記す）を介してメイン基板１１３と電気的に接続されている。

不図示の外部マイクがマイクジャック１１４ａに接続されると、外部マイクで集音された音声信号が接続フレキ１１５を介してメイン基板１１３に伝達されて処理される。

不図示の外部ヘッドホンがヘッドホンジャック１１４ｂに接続されると、不図示の外部マイク等で集音された音声データがメイン基板１１３で処理されて、接続フレキ１１５を介してインターフェース基板１１４から外部ヘッドホンに出力される。

無線通信モジュール２００は、外部の無線通信機器と画像データの送受信等を行う。また、無線通信モジュール２００は、メイン基板１１３とフレキシブルプリント回路基板１１６を介して接続されており、撮影者の操作に合わせてメイン基板１１３によって制御される。

次に、図３を参照して無線通信モジュール２００の構成について説明する。

図３は無線通信モジュール２００の詳細な構成を示す外観斜視図である。

無線通信モジュール２００は、無線通信回路基板２０１上に無線通信用ＩＣを覆うシールドケース２０２と、フレキシブルプリント回路基板１１６を接続するコネクタ２０３等の電子部品が実装されている。

無線通信回路基板２０１には、無線通信モジュール２００をカメラアセンブリ１０５に固定するための締結穴２０４と、シャーシ１１０に対して位置を決める位置決め穴２０５が設けられている。さらに、無線通信回路基板２０１上には、パターンアンテナ２０６が構成されている。

シールドケース２０２内に配置された無線通信用ＩＣから出力された交流電流が給電線を通して、パターンアンテナ２０６に給電される。パターンアンテナ２０６に給電された交流電流は、パターンアンテナ２０６の開放端で反射し共振をおこし、パターンアンテナ２０６内で増幅しながらパターンアンテナ２０６の外部に電波を放射する。

給電点２０６ａは、給電線とパターンアンテナ２０６との接続点を示しており、シールドケース２０２の角部近傍かつシールドケース２０２の外側に位置している。シールドケース２０２の角部のうち、特に給電点２０６ａの対角に位置する角部を２０２ａとする。

次に、図４を参照して接続フレキ１１５と無線通信モジュール２００の位置関係について説明する。

図４はカメラアセンブリ１０５における無線通信モジュール２００の配置形態を示す要部詳細図である。図４（ａ）は無線通信モジュール２００周辺の正面からの要部斜視図である。図４（ｂ）は無線通信モジュール２００周辺の要部断面図である。図４（ｃ）は接続フレキ１１５と無線通信モジュール２００のみを抽出し、接続フレキ１１５と無線通信モジュール２００の位置関係を示す要部上面図である。

図４（ａ）に示すように、無線通信モジュール２００は、カメラアセンブリ１０５の上部に取り付けられており、インターフェース基板１１４の上、モードダイヤル１０３の下に位置する。無線通信モジュール２００は、位置決め穴２０５にシャーシ１１０から突出したボス１１０ａに挿入されることでシャーシ１１０に対する位置を決められており、締結穴２０４にビスを通して固定される。締結穴２０４の周辺は、無線回路基板２０１のグランドパターンが露出しており、ビスを介して、シャーシ１１０の金属部と電気的に接続されている。

図４（ｂ）に示すように、インターフェース基板１１４とメイン基板１１３は互いに略平行に配置されており、無線通信モジュール２００に対して略垂直に配置されている。
メイン基板１１３とインターフェース基板１１４とを接続する接続フレキ１１５は、シャーシ１１０の上部をまたぐようにコの字型に配置されている。接続フレキ１１５は、シャーシ１１０から突出したボス１１０ｂによって位置が決められている。また、接続フレキ１１５は、接続フレキ１１５の下面に両面テープ１１５ａが貼付されており、両面テープ１１５ａによって接続フレキ１１５とシールドケース２０２とが密着している。

図４（ｃ）において、導電パターン１１５ｂはインターフェース基板１１４に実装されたマイクジャック１１４ａのアナログ信号パターンである。導電パターン１１５ｃはインターフェース基板１１４に実装されたヘッドホンジャック１１４ｂのアナログ信号パターンである。導電パターン１１５ｄはマイクジャック１１４ａのアナログ信号用のグランドパターンである。導電パターン１１５ｅはヘッドホンジャック１１４ｂのアナログ信号パターン用のグランドパターンである。導電パターン１１５ｄ、１１５ｅはシールドケース２０２の角部２０２ａの上に重なるように配置されている。

シールドケース２０２の表面には、パターンアンテナ２０６に給電される交流電流の漏れ電流がわずかながら流れている。この漏れ電流は、パターンアンテナ２０６に流れる電流と同様に高周波の交流電流である。そのため、表皮効果により、逆起電力の影響を受けやすいシールドケース２０２の中心部は電流が流れにくく、逆に、シールドケース２０２の角部２０２ａのようなコーナーには、中心部の１／４の逆起電力の影響しか受けないため多くの電流が流れることになる。

接続フレキ１１５をシールドケース２０２の角部２０２ａに密着させると、静電結合により、接続フレキ１１５の導電パターンにも高周波電流が流れる。その結果、接続フレキ１１５の導電パターン１１５ｄ、１１５ｅにも高周波の交流電流が誘起され、接続フレキ１１５の導電パターン１１５ｄ、１１５ｅが二次共振を起こしてアンテナの補助素子として機能する。

また、シールドケース２０２の角部２０２ａは、給電点２０６ａの対角に位置しており、シールドケース２０２の４つの角部の中でパターンアンテナ２０６から最も離れた場所に位置している。そのため、パターンアンテナ２０６と接続フレキ１１５の相互干渉が抑えられ、パターンアンテナ１１０が放射する電波は接続フレキ１１５による影響を受けにくい。

さらに、接続フレキ１１５とシールドケース２０２とが両面テープ１１５ａで密着されているため、接続フレキ１１５の導電パターン１１５ｄ、１１５ｅとシールドケース２０２との距離を一定に保つことができる。その結果、接続フレキ１１５の導電パターン１１５ｄ、１１５ｅとシールドケース２０２との静電結合の強度を一定にし、電気的な接続を安定させることができる。

導電パターン１１５ｄ、１１５ｅとシールドケース２０２との距離が近いほうが静電結合を強められるため、両面テープ１１５ａの厚さは薄いことが望ましい。そのうえ、接続フレキ１１５は、シールドケース２０２と静電結合し、パターンアンテナ２０６には干渉しないため、アンテナの形状や特性に合わせてフレキ形状を変更する必要がなく、アンテナの利得を向上させることができる。

以上により、接続フレキ１１５の導電パターン１１５ｄ、１１５ｅが無線通信モジュール２００から放射される無線電波に対して二次共振を起こし、接続フレキ１１５の導電パターン１１５ｂも無線電波を放射するアンテナとして働くため、部品を追加することなく、安定的に良好な無線通信を行うことができる。

本実施形態では、導電パターン１１５ｄ、１１５ｅとシールドケース２０２の角部２０２ａとを重ねたが、少なくとも一本の導電パターンがシールドケース２０２の角部２０２ａとが重なっていれば、同様の効果を得ることができる。

ところで、導電パターン１１５ｄ、１１５ｅとシールドケース２０２の角部２０２ａが静電結合しているため、導電パターン１１５ｄ、１１５ｅとシールドケース２０２の角部２０２ａとの間に浮遊容量が存在する。そのため、導電パターン１１５ｄ、１１５ｅはシールドケース２０２の角部２０２ａの高周波電流の影響を受けやすい。

しかし、導電パターン１１５ｄ、１１５ｅはアナログ信号用のグランドパターンであり電位が安定しているため、高周波電流の影響を受けてもノイズが乗りにくい。

また、導電パターン１１５ｂ、１１５ｃはシールドケース２０２から離れた位置に配線されているため、シールドケース２０２の角部２０２ａと静電結合を起していない。そのため、導電パターン１１５ｂ、１１５ｃに伝達されるアナログ信号はシールドケース２０２の角部２０２ａの高周波電流の影響を受けにくく、ノイズが乗りにくい。

すなわち、上述のような接続フレキ１１５の配線構成にすることで、接続フレキ１１５をアンテナ補助素子として利用しながらも、接続フレキ１１５の導電パターン（１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ、１１５ｅ）にノイズが乗りにくい構成とすることができる。仮に、導電パターン１１５ｄ、１１５ｅをアナログ信号パターンとすると、シールドケース２０２の角部２０２ａとの静電結合による高周波電流の影響で、導電パターン１１５ｄ、１１５ｅに伝達されるアナログ信号にノイズが混入する可能性がある。

なお、本実施形態では、４本の導電パターンを例示したが接続フレキ１１５に配線される導電パターンはこの限りではない。

たとえば、デジタル系の信号などもノイズ耐性があるため、導電パターン１１５ｄ、１１５ｅにデジタル系の信号パターンを割り当ててもよい。

［実施形態２］
以下、図５を参照して、両面フレキシブルプリント回路基板である実施形態２の接続フレキ３００の構成について説明する。

図５は接続フレキ３００の断面図である。

接続フレキ３００は、実施形態１と同様に、メイン基板１１３とインターフェース基板１１４とを接続している。また、実施形態１と同様に、接続フレキ３００の下面には両面テープ３０１が貼付されており、接続フレキ３００はシールドケース２０２に貼り付けられて密着している。

導電パターン３０３、３０４、３０５、３０６はベースフィルム３０２の上面に配線されている。

グランド層３０７はベースフィルム３０１の下面に配置されており、メイン基板１１３及びインターフェース基板１１４のグランドパターンに接続されている。

カバーフィルム３０８は、導電パターン３０３、３０４、３０５、３０６をそれぞれ覆っている。

このような構成にすることで、グランド層３０７がシールドケース２０２の角部２０２ａと静電結合を起こし、アンテナの補助素子として機能する。グランド層３０７が静電結合するので、導電パターン３０３、３０４、３０５、３０６は静電結合による高周波電流の影響を受けにくくなる。その結果、実施形態１のように、導電パターンとシールドケース２０２との位置関係を考慮することなく、導電パターン３０３、３０４、３０５、３０６の信号配列を自由に組み替えることが可能である。

［実施形態３］
以下、図６を参照して、両面フレキシブルプリント回路基板である実施形態３の接続フレキ４００の構成について説明する。

図６は接続フレキ４００とシールドケース２０２の位置関係を示す要部上面図である。

接続フレキ４００は、実施形態１、２と同様に、メイン基板１１３とインターフェース基板１１４とを接続している。また、接続フレキ４００は、シールドケース２０２の角部２０２ａに限らず、４か所の角部すべてと重なっている。

パターンアンテナ２０６からの漏れ電流は、シールドケース２０２の角部２０２ａに限らず、そのほかの角部にも多く流れているため、接続フレキ４００の導電パターンとシールドケース２０２のすべての角部とで静電結合を起こす。そのため、接続フレキ４００は実施例１の接続フレキ１１５よりも、シールドケース２０２との電気的な接続が強くなるため、誘起される高周波電流が多くなる。

接続フレキ４００は給電点２０６ａの近傍まで配置されるため、パターンアンテナ２０６と相互干渉の影響を受ける。パターンアンテナ２０６から放射される電波は、相互干渉によって影響を受けるが、接続フレキ４００とシールドケース２０２の電気的な接続が強まるので、無線通信モジュール全体のアンテナ利得は向上する。その結果、接続フレキ４００はアンテナの補助素子として、接続フレキ１１５より高い効果を発揮することができる。

接続フレキ４００は、実施例１の接続フレキ１１５よりもシールドケース２００との電気的な接続が強くなり導電パターンにノイズが乗りやすくなるため、実施形態２のように、導電パターンの裏面にグランド層を設けた構成にすることが望ましい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１１５ 実施形態１の接続フレキ、１１５ｄ アナログ信号パターン、
２０２ シールドケース、２０２ａ シールドケースの角部、２０３ コネクタ、
２０４ 締結穴、２０５ 位置決め穴、２０６ アンテナ、２０６ａ 給電点、
３００ 実施形態２の接続フレキ、４００ 実施形態３の接続フレキ

Claims (8)

1. 無線通信を行うアンテナ（２０６）と
   無線通信用ＩＣを覆うシールドケース（２０２）と
   前記シールドケース（２０２）が配設された無線回路基板（２０１）と、
   基板間を電気的に接続するフレキシブルプリント回路基板（１１５）と、
   を備えた電子機器において、
   前記フレキシブルプリント回路基板（１１５）は前記アンテナ（２０６）に重ならず、前記フレキシブルプリント回路基板（１１５）の少なくとも一本の導電パターンが配線された部分が前記無線回路基板（２０１）の実装面に対して平行に配置され、かつ前記シールドケース（２０２）の上面を覆うように重なることを特徴とする電子機器。
2. 前記フレキシブルプリント回路基板（２０２）の導電パターンは前記シールドケース（２０２）の上面の中で、少なくとも前記シールドケース（２０２）の角部（２０２ａ）に重なることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記アンテナ（２０６）と給電線とを接続する給電点（２０６ａ）はシールドケース（２０２）の外側に配置され、前記シールドケース（２０２）の角部（２０２ａ）は前記給電点（２０６ａ）の対角に位置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子機器。
4. 前記フレキシブルプリント回路基板（１１５）は前記シールドケース（２０２）と密着して重なることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
5. 前記フレキシブルプリント回路基板（１１５）はアナログ信号を出力する第一の基板（１１４）とアナログ信号の出力を制御する第二の基板（１１３）を電気的に接続し、アナログ信号とアナログ信号以外の導体パターンで構成されている場合、アナログ信号以外の導体パターン（１１５ｄ、１１５ｅ）とシールドケース（２０２）とが重なることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
6. 前記フレキシブルプリント回路基板（１１５）のアナログ信号の導電パターン（１１５ｂ、１１５ｃ）はシールドケース（２０２）の上面を覆わないように離して配線されることを特徴とする請求項１又は請求項５に記載の電子機器。
7. 前記フレキシブルプリント回路基板（１１５）は導電パターン（１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ、１１５ｅ）とシールドケース（２０２）との間にグランド層（３０７）を配置することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
8. 前記フレキシブルプリント回路基板（４００）は前記シールドケース（２０２）上面の全体を覆うように重なることを特徴とする請求項１又は請求項７に記載の電子機器。