JP2019176202A

JP2019176202A - 無線モジュール

Info

Publication number: JP2019176202A
Application number: JP2018059016A
Authority: JP
Inventors: 仁浩円山; Kimihiro Maruyama; 正和村永; Masakazu Muranaga; 勝桜井; Masaru Sakurai; 達也梯; Tatsuya Kakehashi
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2018-03-26
Publication date: 2019-10-10
Also published as: US20190296417A1; US10916827B2

Abstract

【課題】複数の実装方法及び複数の取り付け方向を提供することができる無線モジュールを提供する。【解決手段】無線モジュール１０では、複数の信号パッド１３ａ及び１４ａ（１３ｂ及び１４ｂ、１３ｃ及び１４ｃ、又は１３ｄ及び１４ｄ）が、基板１１の上面２０及び下面２１上において左右対称に配置され、且つ上面２０及び下面２１の同じ位置に配置され、基板１１内で単一の信号線３４ａに接続されている。これにより、パッチアンテナ１２の指向性を上向き又は下向きにした状態で、無線モジュール１０を実装基板に実装することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、無線モジュールに関する。

図１（Ａ），（Ｂ）は従来の無線モジュールの構成図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の無線モジュールを裏返した状態を示す。図１（Ａ），（Ｂ）の無線モジュールは、第１基板１と、シールド板２と、第２基板３とを備えている。第１基板１の上面には不図示の通信回路が形成され、シールド板２によって覆われている。第２基板３の上面にはパッチアンテナ４が設けられている。第１基板１の下面には、図１（Ｂ）に示すように信号パッド５が設けられている。信号パッド５は不図示の実装基板上に半田などにより固定される。図１（Ａ）の無線モジュールでは、アンテナ面から垂直上向きに指向性があるため、目標に対しアンテナ面を向ける必要がある。

また、上下両面にパッチアンテナを搭載した高周波通信モジュールを、開口を設けた実装基板に実装する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、高周波通信モジュールの上下両面から電波を放射することができる。

また、片面が取付面で他面が装飾面の筐体にアンテナ素子を収容し、車室内のガラス面やダッシュボード上に設置される車載用アンテナ装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

国際公開第２０１６／０５６３８７号特開２００６−２６２１６４号公報

図１（Ａ），（Ｂ）の無線モジュールでは、第１基板１の信号パッド５を実装基板上に半田などにより固定しなければならないため、無線モジュールを実装基板上に実装する際に、実装方法及び取り付け方向は１つに限定されている。

本発明の目的は、複数の実装方法及び複数の取り付け方向を提供することができる無線モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するため、明細書に開示された無線モジュールは、第１面と前記第１面の裏側の第２面とを有する基板と、前記第１面及び前記第２面上に設けられ、信号を入出力する複数の信号端子と、前記第１面上に設けられたアンテナと、前記第２面上に設けられ、前記複数の信号端子と前記アンテナとの間に接続され、前記複数の信号端子及び前記アンテナから入力する信号に対して各種の信号処理を行う信号処理回路とを備え、前記複数の信号端子は、前記第１面及び前記第２面上において左右対称に配置され、且つ前記第１面及び前記第２面の同じ位置に配置され、前記基板内で単一の信号線に接続されていることを特徴とする。

本発明の無線モジュールによれば、複数の実装方法及び複数の取り付け方向を提供することができる。

（Ａ），（Ｂ）は従来の無線モジュールの構成図である。（Ａ），（Ｂ）は、本実施の形態に係る無線モジュールの外観構成図である。無線モジュールの側面図である。無線モジュールの構成を示すブロック図である。無線モジュールが実装される実装基板の構成を示す図である。（Ａ），（Ｂ）は、無線モジュールの実装基板に実装する状態を示す図である。（Ａ）は、無線モジュールを製品筐体に実装する状態を示す図である。（Ｂ），（Ｃ）は、無線モジュールが実装された製品筐体の側面図である。無線モジュールの変形例の側面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

図２（Ａ），（Ｂ）は、本実施の形態に係る無線モジュールの外観構成図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の無線モジュールを裏返した状態を示す。図３は、無線モジュールの側面図である。本実施の形態では、図２（Ａ）に示すように上下左右及び前後の方向を規定する。図２（Ｂ）では上下方向及び左右方向が反転する。

図２（Ａ），（Ｂ）の無線モジュール１０は、基板１１と、コネクタ１５と、シールドケース１６とを備えている。基板１１は上面視で十字形状であるが、基板１１の形状はこれに限定されるものではない。基板１１の上面２０の中央には複数のパッチアンテナ１２が設けられている。

上面２０の左右両端には、信号端子として複数の信号パッド１３ａ〜１３ｄ及び１４ａ〜１４ｄがそれぞれ設けられている。信号パッド１３ａ〜１３ｄ及び１４ａ〜１４ｄは後述するように実装基板の信号パッド上に半田により固定される。

図３に示すように、信号パッド１３ａ〜１３ｄ及び信号パッド１４ａ〜１４ｄは、上面２０（第１面）だけではなく、基板１１の下面２１（第２面）にも設けられている。上面２０の信号パッド１３ａ〜１３ｄは下面２１の信号パッド１３ａ〜１３ｄと基板１１の内部で信号線３４ａ〜３４ｄにより電気的に接続され、上面２０の信号パッド１４ａ〜１４ｄは下面２１の信号パッド１４ａ〜１４ｄと基板１１の内部で信号線３４ａ〜３４ｄにより電気的に接続されている。なお、信号パッドの個数は、図２（Ａ），（Ｂ）及び図３の例に限定されるものではない。

基板１１の下面２１前端にはコネクタ１５が設けられている。コネクタ１５は、例えばＦＰＣ（Flexible printed circuit）用コネクタ、スタッキングコネクタ又はＤＩＰコネクタである。

基板１１の下面２１中央には、後述する無線通信用の回路を覆い電磁波を遮断するシールドケース１６が設けられている。シールドケース１６は箱状である。シールドケース１６の下端の４隅には、シールドケース１６を冶具や製品筐体などに固定するための固定部１７が設けられている。固定部１７は水平に広がる薄板形状であり、半田で冶具や製品筐体などに固定するために半田の濡れ性を有している。また、固定部１７は、シールドケース１６を冶具や製品筐体などにねじ止めするためのねじ孔１８を有する。固定部１７は、半田の濡れ性及びねじ孔１８の少なくとも一方を有していればよい。尚、ねじ止めのために、基板１１の４隅が上面視で固定部１７と重ならないように、基板１１の４隅には切り欠き１１Ａが設けられている。

図４は、無線モジュール１０の構成を示すブロック図である。

基板１１の下面２１中央には、変調前又は復調後の信号を扱う無線制御用のベースバンドＩＣ３１と、ベースバンドＩＣ３１からの信号を変調又は復調して無線信号を生成する無線信号生成用のＲＦＩＣ３２と、無線信号の送受信や増幅を行うフロントエンド回路３３とが設けられている。ベースバンドＩＣ３１、ＲＦＩＣ３２、及びフロントエンド回路３３は複数の信号パッド１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｄ及びパッチアンテナ１２から入力された信号に対して各種の信号処理を行う信号処理回路として機能し、シールドケース１６に収納されている。

ベースバンドＩＣ３１は、信号線３４ａ〜３４ｄにより信号パッド１３ａ〜１３ｄ、信号パッド１４ａ〜１４ｄ及びコネクタ１５に接続されており、変調前又は復調後の信号を送受信する。さらに、ベースバンドＩＣ３１は、ＲＦＩＣ３２に接続されている。ＲＦＩＣ３２はフロントエンド回路３３に接続され、フロントエンド回路３３は無線信号を電波として送受信するパッチアンテナ１２に信号線３５により接続されている。パッチアンテナ１２は上面２０に設けられ、フロントエンド回路３３は下面２１に設けられているので、信号線３５は基板１１の内部に配置されている。

信号パッド１３ａ及び信号パッド１４ａは信号線３４ａに接続され、信号パッド１３ｂ及び信号パッド１４ｂは信号線３４ｂに接続されている。信号パッド１３ｃ及び信号パッド１４ｃは信号線３４ｃに接続され、信号パッド１３ｄ及び信号パッド１４ｄは信号線３４ｄに接続されている。また、コネクタ１５は信号線３４ａ〜３４ｄに接続されている。尚、信号線３４ａ〜３４ｄは基板１１の内部に設けられている。

図５は、無線モジュール１０が実装される実装基板の構成を示す図である。

実装基板４０は、無線モジュール１０のシールドケース１６を挿入可能な貫通孔４１と、信号パッド１３ａ〜１３ｄ及び信号パッド１４ａ〜１４ｄと半田で固定される信号パッド４２ａ〜４２ｄ及び信号パッド４３ａ〜４３ｄとを備えている。信号パッド４２ａ及び信号パッド４３ａは実装基板４０の内部で信号線４５ａに接続され、信号パッド４２ｂ及び信号パッド４３ｂは実装基板４０の内部で信号線４５ｂに接続されている。信号パッド４２ｃ及び信号パッド４３ｃは実装基板４０の内部で信号線４５ｃに接続されており、信号パッド４２ｄ及び信号パッド４３ｄは実装基板４０の内部で信号線４５ｄに接続されている。

図６（Ａ），（Ｂ）は、無線モジュール１０を実装基板４０に実装する状態を示す図である。図６（Ａ）では、図２（Ａ）の状態の無線モジュール１０を実装基板４０上に実装する。図６（Ｂ）では、図２（Ｂ）の裏返した状態の無線モジュール１０を実装基板４０上に実装する。

図６（Ａ）では、固定部１７を含むシールドケース１６及びコネクタ１５が貫通孔４１に挿入される。これにより、無線モジュール１０と実装基板４０との厚みの合計が減少し、いわゆる低背化を図ることができる。尚、図６（Ａ）の場合、パッチアンテナ１２の指向性は上向きである。

また、信号パッド１３ａ〜１３ｄが設けられている基板１１の左端及び信号パッド１４ａ〜１４ｄが設けられている基板１１の右端は、貫通孔４１に挿入されずに実装基板４０の一部と接触する。信号パッド１３ａ〜１３ｄは実装基板４０上の信号パッド４３ａ〜４３ｄと半田によりそれぞれ導通し、信号パッド１４ａ〜１４ｄは実装基板４０上の信号パッド４２ａ〜４２ｄと半田によりそれぞれ導通する。

一方、図６（Ｂ）では、信号パッド１３ａ〜１３ｄが設けられている基板１１の右端及び信号パッド１４ａ〜１４ｄが設けられている基板１１の左端は実装基板４０の一部と接触するので、固定部１７を含むシールドケース１６及びコネクタ１５は貫通孔４１に挿入されない。図６（Ｂ）の場合、パッチアンテナ１２の指向性は下向きである。また、パッチアンテナ１２が貫通孔４１に挿入されるので、上面２０からわずかに突出するパッチアンテナ１２を外部から目隠しすることができる。

図６（Ｂ）の場合、信号パッド１３ａ〜１３ｄは実装基板４０上の信号パッド４２ａ〜４２ｄと半田によりそれぞれ導通し、信号パッド１４ａ〜１４ｄは実装基板４０上の信号パッド４３ａ〜４３ｄと半田によりそれぞれ導通する。

このように、無線モジュール１０において、信号パッド１３ａ及び１４ａ、１３ｂ及び１４ｂ、１３ｃ及び１４ｃ、又は１３ｄ及び１４ｄを左右対称且つ上下対称に基板１１上に配置し、左右対称且つ上下対称に配置された信号パッド同士を基板１１内の同じ単一の信号線３４ａ（３４ｂ〜３４ｄ）に接続することで、２つのアンテナ指向性を実現できる。尚、信号パッドの上下対称の配置とは、信号パッドが基板１１の上面２０及び下面２１の同じ位置に配置されることを示す。また、実装基板４０においても、信号パッド４２ａ及び４３ａ、（４２ｂ及び４３ｂ、４２ｃ及び４３ｃ、又は４２ｄ及び４３ｄ）を左右対称に配置し、左右対称に配置された信号パッド同士を実装基板４０の内部で同じ単一の信号線４５ａ（４５ｂ〜４５ｄ）に接続することで、２つのアンテナ指向性の実現を補助できる。

図７（Ａ）は、無線モジュール１０を製品筐体に実装する状態を示す図である。図７（Ｂ），（Ｃ）は、無線モジュール１０が実装された製品筐体の側面図である。

図７（Ａ）に示すように、実装基板４０以外の製品筐体５０がねじ孔５１を有する場合、無線モジュール１０をねじ５２で製品筐体５０にねじ止めすることができる。この場合、ねじ５２は、ねじ孔１８とねじ孔５１とに差し込まれ、シールドケース１６が製品筐体５０に固定される。尚、製品筐体５０の材料はプラスチック、樹脂又は金属などのいずれが１つである。また、無線モジュール１０は冶具などにねじ止めされてもよい。

コネクタ１５がＦＰＣコネクタである場合、図７（Ｂ）に示すようにＦＰＣケーブル６０をコネクタ１５に接続する。この場合、信号は、信号パッド１３ａ〜１３ｄ及び信号パッド１４ａ〜１４ｄを使用せずに、コネクタ１５を介して入出力する。パッチアンテナ１２の指向性はＰ方向である。

図７（Ｃ）に示すように、コネクタ１５がスタッキングコネクタのオス又はメスである場合には、製品筐体５０に設けられたスタッキングコネクタ６１のメス又はオスに差し込まれる。この場合も、信号は、信号パッド１３ａ〜１３ｄ及び信号パッド１４ａ〜１４ｄを使用せずに、コネクタ１５を介して入出力する。パッチアンテナ１２の指向性はＰ方向である。

尚、上述したように固定部１７は半田の濡れ性を有しているので、シールドケース１６を製品筐体５０に半田で固定してもよい。

図８は、無線モジュール１０の変形例の側面図である。

図３では、信号パッド１３ａ〜１３ｄ及び信号パッド１４ａ〜１４ｄは、基板１１の上面２０及び下面２１に設けられているが、図８に示すように、基板１１の厚みよりも大きな厚みを有する単一の信号パッド１３ａを基板１１の上面２０及び下面２１から突出するように配置してもよい。つまり、上面２０の信号パッド１３ａが基板１１を貫通して、下面２１の信号パッド１３ａと一体化されていてもよい。この場合、上面２０の信号パッド１３ａと下面２１の信号パッド１３ａとを接続する基板１１内の信号線は不要である。

以上説明したように、本実施の形態によれば、複数の信号パッド１３ａ及び１４ａ、１３ｂ及び１４ｂ、１３ｃ及び１４ｃ、又は１３ｄ及び１４ｄが、上面２０及び下面２１上において左右対称に配置され、且つ上面２０及び下面２１の同じ位置に配置され基板１１内で単一の信号線に接続されているので、図６（Ａ）又は図６（Ｂ）のように、パッチアンテナ１２の指向性を上向き又は下向きにした状態で無線モジュール１０を実装基板４０に実装することができる。従って、複数の実装方法及び複数の取り付け方向を提供することができる。

尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。

１０無線モジュール
１１基板
１２パッチアンテナ
１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｄ信号パッド
１５コネクタ
１６シールドケース
３４ａ〜３４ｄ信号線
４０実装基板

Claims

第１面と前記第１面の裏側の第２面とを有する基板と、
前記第１面及び前記第２面上に設けられ、信号を入出力する複数の信号端子と、
前記第１面上に設けられたアンテナと、
前記第２面上に設けられ、前記複数の信号端子と前記アンテナとの間に接続され、前記複数の信号端子及び前記アンテナから入力する信号に対して各種の信号処理を行う信号処理回路とを備え、
前記複数の信号端子は、前記第１面及び前記第２面上において左右対称に配置され、且つ前記第１面及び前記第２面の同じ位置に配置され、前記基板内で単一の信号線に接続されていることを特徴とする無線モジュール。
前記第１面に設けられている信号端子が前記基板を貫通して、前記第２面に設けられている信号端子と一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の無線モジュール。
前記第２面上に設けられ、前記単一の信号線に接続されているコネクタを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線モジュール。
前記信号処理回路を覆うシールドケースを更に備え、前記シールドケースは、自身を他部材に固定する固定部を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の無線モジュール。
前記基板は前記固定部と重ならないように切り欠きを有することを特徴とする請求項４に記載の無線モジュール。