JP2022072630A - 車両用無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性を向上させつつ、小型化が可能な車両用無線通信装置を提供する。【解決手段】樹脂製のアッパーケース２には、インサート成形によって受熱素子４と複数のアンテナ５が一体的に設けられている。受熱素子４と少なくとも１つのアンテナ５は互いに近接するように配置されている。受熱素子４はＬ字型に折り曲げられた板金であって、一部が回路基板３において送受信回路６１が配置される領域に裏面と当接するように配置されている。受熱素子４が回路基板３から受け取った熱はアンテナ５に伝播し、アンテナ５周辺の樹脂へと分散される。アンテナ５がケースと一体的に形成されているとともに放熱素子としても機能するため、放熱性を向上させつつ、小型化が可能となる。【選択図】図２

Description

本開示は、車両で使用される無線通信装置に関する。

車両で使用される無線通信装置では、搭載スペースの制約があるため、小型化が求められる。特許文献１には、所定の周波数帯の無線信号を受信するためのアンテナと、受信回路等が形成されたプリント基板（以降、回路基板）と、それらを収容するケースとを備える通信装置において、ケースの天井部にアンテナが一体に形成された構成が開示されている。なお、特許文献１では、基板をケースに組み付けるためのネジ止め等の力を利用して、天井部に設けられたアンテナの端部と基板上に設けられた給電点とを圧接させる事により、回路基板とアンテナとの電気的な接続が確保している。

上記構成によれば、アンテナを回路基板上に設ける必要がないため、基板の小型化、ひいては装置の小型化を図ることができる。また、回路とアンテナの距離を離すことができるため、回路から出るノイズの影響を低減することが可能となる。

特開２００５－４５６２５号公報

車両用通信装置は、例えば送受信回路など発熱する部分を有する。装置内に熱がこもると、電子部品が正常に機能しなくなる恐れがあるため、効率的に放熱を行う仕組みを取り入れる必要がある。一般的な放熱の方法としては、例えば金属板等の熱容量が大きい部材を熱源と接触するように配置する方法が挙げられる。しかしながら、十分な放熱性を得るためには、相応の大きさを有する放熱部材を設ける必要があり、筐体サイズの増大につながる。一方、小型化を優先して、放熱部材を小さくすると、所望の放熱性能が得られない可能性がある。

本開示は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、放熱性を向上させつつ、小型化が可能な車両用無線通信装置を提供することにある。

その目的を達成するための車両用無線通信装置は、所定の周波数帯の電波を用いた無線通信を実施するための車両用無線通信装置であって、無線通信を実施するための回路（６１）が実装された回路基板（３）と、回路基板を収容するケース（２）と、を備え、ケースには、電波を受信可能なアンテナ（５、５１～５４）と、回路基板で生じる熱を受け取るための金属製の受熱素子（４）と、が一体的に形成されており、アンテナは、受熱素子から所定の近傍距離以内となる部分を有するように設けられている。

上記の構成によれば、受熱素子が回路基板から受け取った熱の一部は、アンテナに伝播し、アンテナ周辺の樹脂へと分散される。つまり、アンテナが放熱素子としての機能を兼ねる。このようにアンテナがケースと一体的に形成されているとともに放熱素子としても機能するため、放熱性を向上させつつ、小型化が可能となる。

また、上記目的を達成するための他の車両用無線通信装置は、所定の周波数帯の電波を用いた無線通信を実施するための車両用無線通信装置であって、無線通信を実施するための回路（６１）が実装された回路基板（３）と、回路基板を収容するケース（２）と、を備え、ケースには、電波を受信可能なアンテナ（５、５１～５４）と、アンテナにとってのグランド電位を提供する平板状の導体板である地板（８）と、回路基板で生じる熱を受け取る金属製の受熱素子（４）と、が一体的に形成されており、地板は、受熱素子から所定の近傍距離以内となる部分を有するように設けられている。

上記構成においては、受熱素子が回路基板から受け取った熱の一部は、地板に伝播し、地板周辺の樹脂部分へと分散される。つまり、地板が放熱素子としての機能を兼ねる。このように地板がケースと一体的に形成されているとともに放熱素子としても機能するため、放熱性を向上させつつ、小型化が可能となる。

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

車両用無線通信装置１００の全体構成を説明するための分解斜視図である。 アッパーケース２の構成を説明するための図である。 回路基板３のレイアウトの一例を示す図である。 アッパーケース２の構成の変形例を示す図である。 図４におけるＶ－Ｖ線での断面図である。 地板８を放熱素子として利用する構成を示す図である。

以下、本開示の実施形態について図を用いて説明する。図１は、本開示に係る車両用無線通信装置１００の概略的な構成の一例を示す図である。車両用無線通信装置１００は、複数のアンテナ５を備え、４Ｇや５Ｇなどのセルラー通信や、Bluetooth（登録商標）や、Wi-Fi（登録商標）、車車間通信、ＧＮＳＳ信号の受信といった、複数種類の通信を実施可能に構成されている。なお、ＧＮＳＳはGlobal Navigation Satellite Systemの略であって、衛星測位システムを指す。

当該車両用無線通信装置１００は、車室内の所定位置に設置されて使用される。例えば車両用無線通信装置１００は、ダッシュボードの内部に設置される。なお、他の態様として車両用無線通信装置１００は、例えばオーバーヘッドコンソール内部などの車室内の天井部や、ルーフ上、スポイラー内部などに設置されることを前提として構成されていても良い。

車両用無線通信装置１００は、図１に示すように、ロアケース１、アッパーケース２、及び回路基板３を備える。アッパーケース２はロアケース１と組み合わされることで全体として、回路基板３に対して垂直な方向を厚み方向とする扁平な直方体状のケース（換言すればハウジング）を形成する。つまり、車両用無線通信装置１００は、全体として扁平な直方体状の外観形状を有する。当該形状に対応するように回路基板３も略矩形状に形成されている。

以降では回路基板３に直交する方向のことを上下方向と記載する。回路基板３からロアケース１に向かう方向が、車両用無線通信装置１００にとっての下方向に相当し、回路基板３からアッパーケース２に向かう方向が上方向に相当する。

回路基板３は、プリント基板に種々の電子部品が実装されてなる略矩形状の板状部材である。プリント基板としてはガラスエポキシ基板などの絶縁層をベースにして、複数の導体層をビルドアップした多層基板を採用することができる。回路基板３は、例えば３以上の導体層を備える多層基板を用いて実現されている。回路基板３は、電源ケーブルの接地線とコネクタ等を介して電気接続される導体層であるグランド層を備える。グランド層は各種回路のグランド電位を提供する。なお、回路基板３は、その他の内部導体層として電源層などを備えうる。

回路基板３において、無線信号を信号処理するためのＩＣなどを含む送受信回路６１や電源回路６３などは、主として回路基板３の下側面（以降、基板下側面３Ａ）に形成されている。特に、熱源となりうる送受信回路６１は基板下側面３Ａのうち、後述する受熱部４１の下方に位置する領域付近に設けられる。なお、回路基板３の上側面（以降、基板上側面３Ｂ）にも、コネクタやコンデンサ等の回路素子は配置されうる。基板上側面３Ｂとアッパーケース２との高さ方向の離隔は、基板下側面３Ａとロアケース１との離隔に比べて大きい。故に、基板上側面３Ｂは、コンデンサやコネクタなどといった相対的に高さが大きい回路素子の配置に好適であり、基板下側面３ＡはＩＣチップなどの相対的に背の低い電子部品の配置に好適な構成となっている。

以下、車両用無線通信装置１００の構成について、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を有する右手系の３次元座標系の概念を導入して説明する。図１等の種々の図に示すＸ軸は回路基板３の長手方向を、Ｙ軸は回路基板３の短手方向を、Ｚ軸は上下方向をそれぞれ表している。なお、他の態様として回路基板３が正方形状である場合には、任意の１辺に沿う方向をＸ軸とすることができる。これらＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を備える３次元座標系は、車両用無線通信装置１００の構成を説明するための概念である。車両用無線通信装置１００が車両に搭載されている状態においては、例えばＸ軸は車両の左右方向に、Ｙ軸は車両の前後方向に、Ｚ軸は車両の高さ方向にそれぞれ対応する。なお、車両用無線通信装置１００が車両に搭載されている状態においてＺ軸正方向は車両の上方に対応し、Ｙ軸正方向は車両前方に対応するものとする。故に、車両用無線通信装置１００がダッシュボード内に配置されている態様においては、乗員から見てＹ軸負方向が手前側、換言すれば座席側となる。

ロアケース１は、回路基板３を下方から覆い、回路基板３を収容及び支持する部材である。ロアケース１は、車両用無線通信装置１００のハウジングの底部を提供する部材に相当する。このようなロアケース１は、基板下側面３Ａを保護するための構成に相当する。ロアケース１は、例えばポリカーボネート（ＰＣ：polycarbonate）などの合成樹脂を用いて形成されている。ロアケース１は、例えば平坦な板状に形成されている。なお、ロアケース１は、上側の面が開口している扁平な（換言すれば底が浅い）箱型に形成されていてもよい。ロアケース１の四隅には、回路基板３を挟んでアッパーケース２にネジ止めするための貫通孔１１が形成されている。なお、貫通孔１１の位置も適宜変更可能である。貫通孔１１は４箇所以上設けられていても良い。また、ロアケース１、アッパーケース２、及び回路基板３が組み合わさった状態を維持するための方法としては、ネジ止めの他、スナップフィットなど多様な係止構造を採用可能である。

ロアケース１の材料としては、ポリカーボネートなど多様な樹脂を採用可能である。ロアケース１の材料は、車両用無線通信装置１００が使用される環境の温度として想定される範囲（以降、使用温度範囲）において、所望の強度を維持可能な樹脂材料を用いて構成されていても良い。使用温度範囲は例えば－２０℃～１００℃とすることができる。

アッパーケース２は、回路基板３を上方から覆い、回路基板３を収容及び支持する部材である。アッパーケース２は、回路基板３を収容しつつロアケース１と嵌合可能に構成されている。アッパーケース２は、下側の面が開口している略箱型に形成されている。具体的には、基板上側面３Ｂと所定の間隔をおいて対向する天井部２１と、天井部２１の縁部から下方に向けて延設された側壁部２２と、を備える。天井部２１は、車両用無線通信装置１００のハウジングの上面部を提供する構成に相当する。側壁部２２は、その縁部（換言すればエッジ部）がロアケース１の縁部と組み合わさる寸法及び形状に形成されている。

以降では、アッパーケース２が備える４つの側壁部２２のうち、Ｙ軸正方向側に位置する側壁部２２を第１側壁部２２Ａと称し、Ｘ軸負方向側に位置する側壁部２２を第２側壁部２２Ｂと称する。また、Ｙ軸負方向側に位置する側壁部２２を第３側壁部２２Ｃと称し、Ｘ軸正方向側に位置する側壁部２２を第４側壁部２２Ｄと称する。第３側壁部２２Ｃには、ケーブル等を通すための開口部２２１が形成されている。

また、図２に示すようにアッパーケース２の第１側壁部２２Ａには、回路基板３の熱をケースに逃がすための金属体である受熱素子４が配置されている。なお、図２は、樹脂部分を透過させた、アッパーケース２の斜視図である。受熱素子４は、例えば、矩形状の一枚の板金をＬ字型に折り曲げることで形成されている。受熱素子４は、折り曲げ部を境界として、受熱部４１と伝熱部４２とに区分して取り扱うことができる。受熱部４１は基板上側面３Ｂと当接する部分である。伝熱部４２は、受熱部４１が回路基板３から受け取った熱をアッパーケース２に伝導する役割を担う構成である。また、伝熱部４２は、受熱部４１をアッパーケース２に固定する役割も担う。伝熱部４２が支持部に相当する。受熱素子４は、伝熱部４２が第１側壁部２２Ａを構成する樹脂で覆われるように、アッパーケース２とインサート成形される。ここでのインサート成形は、金型内に挿入した金属部品の周りに樹脂を注入して金属と樹脂を一体化する成形方法を指す。一枚の板金を折り曲げてなるＬ字型の金属板のうち、側壁部２２に組み付けられる／埋没される部分が伝熱部４２に相当する。また、回路基板３と直接的又は後述するシールド板７を介して間接的に接する部分が受熱部４１に相当する。一例として受熱部４１及び伝熱部４２は何れも概ね矩形状に形成されている。

受熱部４１は、伝熱部４２の下端から、ケース内側に向かって張り出した金属板に相当する。このような受熱部４１は、伝熱部４２の下側縁部において、伝熱部４２に略垂直に立設された構成とも言える。受熱素子４の横位置は、受熱部４１が、回路基板３の発熱部（熱源）の裏側に位置するように設計されている。また、受熱素子４の高さ位置は、受熱部４１が回路基板３と接するように設定されている。受熱部４１の下側面は、熱伝導性の接着剤を用いて基板上側面３Ｂと接着可能なように平坦に形成されている。なお、受熱部４１と基板上側面３Ｂとの間には、アンテナ５が発する電磁波を遮蔽する金属板或いはフィルムであるシールド部材が介在していてもよい。受熱部４１の大きさや形状は適宜変更可能である。受熱部４１が大きいほど、放熱性能の向上が期待できる。

伝熱部４２は、受熱部４１が回路基板３から受け取った熱をアッパーケース２に伝播させるための構成である。伝熱部４２は、１つの観点において、受熱部４１の側壁部２２が存在する方の縁部において、受熱部４１に略垂直に立設された構成に相当する。なお、伝熱部４２は、必ずしも第１側壁部２２Ａに埋没されている必要はなく、第１側壁部２２Ａの内側面に取り付けられていても良い。伝熱部４２は、第１側壁部２２Ａに埋没する部分と露出する部分とを有するように第１側壁部２２Ａに組み付けられていてもよい。伝熱部４２の大きさや形状は適宜変更可能である。伝熱部４２が大きいほど、放熱性能の向上が期待できる。側壁部２２の高さをＨとすると、伝熱部４２の上下方向の長さは、例えばＨ／２以上に設定されている。

なお、受熱部４１と伝熱部４２と熱的及び物理的に接続されていればよく、別々の部材が組み合わさって実現されていても良い。また受熱部４１が側壁部２２に対して熱を伝播するように構成されていればよく、伝熱部４２の形状は平板状でなくともよい。その他、受熱部４１は例えば天井部２１に設けられた凹部２１１によって、基板上側面３Ｂと当接する位置に支持されていてもよい。加えて、受熱部４１の上側面には、ヒートシンクとして機能する複数の突出部（いわゆるフィン）が形成されていても良い。個々の突出部は、板状でも棒状でもよい。受熱部４１の上面に設けられた複数の突出部は、凹部２１１の底部に設けられた孔を介してケース外側に露出していても良い。

また、アッパーケース２には、図２に示すように、複数のアンテナ５がインサート成形されている。ここでは一例として、アンテナ５１～５４の４つのアンテナ５が、アッパーケース２の側壁部に設けられている。各アンテナ５は、一部が樹脂内に埋没し、一部がケース内側で露出する態様でアッパーケース２に一体的に設けられている。以降では各アンテナ５が送受信の対象とする電波の波長をλとも記載する。アンテナ５ごとに送受信の対象とする電波は異なりうるため、λもまたアンテナ５毎に相違しうる。また、以降における波長λは、誘電体による波長短縮効果を考慮した値（いわゆる実効長）を指す。

アンテナ５１は、例えばセルラー通信で使用される周波数帯の電波（換言すれば無線信号）を送受信するためのアンテナである。換言すればアンテナ５１は、４Ｇや５Ｇの移動体通信システムを構成する無線基地局とデータ通信を行うためのアンテナである。例えばアンテナ５１は、２．５ＧＨｚ帯の電波を送受信可能に構成されている。アンテナ５１の上記の動作周波数は一例であって、２．５ＧＨｚ帯に限られない。動作周波数帯は、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯、２．５ＧＨｚ帯、３．４ＧＨｚ帯、３．７ＧＨｚ帯、４．５ＧＨｚ帯、及び２８ＧＨｚ帯などであってもよい。

なお、アンテナ５１は、送受信兼用アンテナであってもよいし、受信専用アンテナであっても良い。本開示において、或る周波数帯の無線信号を送受信するためのアンテナとの表現には、送信と受信の両方に使用されるアンテナだけでなく、受信のみに供されるアンテナを含めることができる。つまり、送受信との表現は、送受信と受信の少なくとも何れか一方と解する事ができる。送受信回路などの記載についても同様である。また、アンテナの動作として電波の送信と受信には可逆性があるため、或る電波を受信可能なアンテナとは、当該電波を送信可能なアンテナと解することができる。

アンテナ５１は、第１側壁部２２Ａと一体的に設けられている。アンテナ５１は、例えば第１側壁部２２Ａにおいて、伝熱部４２よりもＸ軸負方向側に配置されている。また、アンテナ５１の一部は、伝熱部４２の上側となる領域まで延設されている。

アンテナ５１は、例えば逆Ｆアンテナとして構成されている。具体的には、本体部５１Ａ、短絡用延出部５１Ｂ、及び給電用延出部５１Ｃを備える。本体部５１Ａの大部分または全域は、第１側壁部２２Ａを形成する樹脂で覆われている。本体部５１Ａの一部は、伝熱部４２と近接している。例えば本体部５１Ａは、伝熱部４２との離隔が所定の近傍距離未満となる部分を有している。ここでの近傍距離は、伝熱部４２の近傍とみなすことができる値であって、例えば５ｍｍ～１５ｍｍ程度とすることができる。近傍距離は、伝熱部４２から熱を、アッパーケース２の樹脂部分に比べて優先的にアンテナ５に伝播させることができる距離の限界値と解することができる。このようにアンテナ５１を伝熱部４２に近接配置した構成によれば、アンテナ５１が伝熱部４２からの熱を受け取りやすくなる。なお、本体部５１Ａと伝熱部４２との離隔は、最も近接しているところでも１ｍｍ以上となるように構成されている。本体部５１Ａと伝熱部４２とが近すぎると、高周波的にこれらの部材が容量結合し、動作周波数がずれる恐れがあるためである。

短絡用延出部５１Ｂ及び給電用延出部５１Ｃは、アンテナ５１が逆Ｆアンテナとして動作する位置に配置されている。短絡用延出部５１Ｂ及び給電用延出部５１Ｃはインピーダンスの整合性等を鑑みて適宜調整可能である。なお、短絡用延出部５１Ｂ及び給電用延出部５１Ｃは、本体部５１Ａと連続的に延設された帯状／線状の導体を折り曲げることで形成されうる。つまり、本体部５１Ａ、短絡用延出部５１Ｂ、及び給電用延出部５１Ｃは一枚の金属板から切り出された部材を折曲げ加工することで生成されうる。短絡用延出部５１Ｂの一端は本体部５１Ａと接続しているとともに、他端は回路基板３が備えるグランド層と電気的に接続されている。給電用延出部５１Ｃの一端は、本体部５１Ａと接続するとともに、他端は回路基板３が備える給電線と電気的に接続されている。なお、アンテナ５１が備える各部の長さは、共振電流の経路長がλ／４の整数倍となるように設定されている。

なお、短絡用延出部５１Ｂや給電用延出部５１Ｃの先端部分と回路基板３との電気的な接続は、クリップ構造や、差込孔を備えるコネクタを用いて実現されればよい。クリップ構造としては、短絡用延出部５１Ｂの先端を、金属端子が左右から挟み込む構成を採用することができる。クリップ構造を構成する金属端子は、例えば短絡用延出部５１Ｂが差し込まれる際の押圧力によって外側に広がる（換言すれば撓む）、板バネとして構成されていればよい。なお、クリップ端子は、その弾性（換言すれば復元力）によって短絡用延出部５１Ｂを左右から押圧するように構成されていればよく、その具体的な構造は多様な構造を採用可能である。以上では短絡用延出部５１Ｂと回路基板３との接続構成について述べたが、給電用延出部５１Ｃと回路基板３との接続方法についても同様とすることができる。また、以降で述べる他のアンテナ５が備える短絡用延出部と給電用延出部についても同様とすることができる。短絡用延出部５１Ｂや給電用延出部５１Ｃは、アンテナと回路とを接続するための構成であるため、回路接続部と呼ぶことができる。

なお、アンテナ５１は、モノポールアンテナであってもよい。また、アンテナ５１は、複数の周波数で動作するマルチバンドアンテナとして構成されていても良い。なお、マルチバンドアンテナは、給電素子に給電点からの経路長が対象とする周波数に応じた長さとなるような分岐素子を設けたり、無給電素子を給電素子に近接配置することで実現されうる。マルチバンドアンテナの構造としては多様な構成を採用可能である。その他、アンテナ５１は板状逆Ｆアンテナなどの板状アンテナとして構成されていてもよい。

アンテナ５２は、例えばセルラー通信で使用される周波数帯の電波のうち、アンテナ５１とは異なる周波数帯の電波を送受信するためのアンテナとすることができる。例えばアンテナ５２は、７００ＭＨｚ帯の電波と、１．５ＧＨｚの電波を送受信可能な、ダブルバンドアンテナとして構成されていてもよい。もちろん、アンテナ５２は、受信ダイバーシティ等を実現するために、アンテナ５１と同一の周波数で動作するように構成されていても良い。

アンテナ５２もまた、第１側壁部２２Ａと一体的に設けられているアンテナ５である。例えばアンテナ５２は、第１側壁部２２Ａにおいて、伝熱部４２よりもＸ軸正方向側に配置されている。なお、アンテナ５２の一部は、伝熱部４２の上側となる領域まで延設されていても良い。

アンテナ５２は例えばモノポールアンテナとして構成されている。つまり、アンテナ５２が、λ／４の整数倍の長さを有する線状アンテナとして構成されている。給電点は、例えば図に示すように側壁部２２の下端から延出された導体部分に設けられている。もちろん給電点は、給電用延出部５１Ｃと同様の立体構造を用いて、任意の位置に形成可能である。例えばアンテナ５２の大部分は、第１側壁部２２Ａを形成する樹脂で覆われている。

アンテナ５２もまた、アンテナ５１と同様に、伝熱部４２と近接する部分を有していることが好ましい。例えばアンテナ５２は、伝熱部４２のＸ軸正方向側の縁部と例えば３ｍｍ～１５ｍｍ程度の離隔をおいて、当該縁部と平行に延設されている部分を有している。このようにアンテナ５２を伝熱部４２に近接配置した構成によれば、アンテナ５２が伝熱部４２からの熱を受け取りやすくなる。なお、アンテナ５２と伝熱部４２と離隔は１ｍｍ以上となるように構成されているものとする。

アンテナ５３は、例えばＧＮＳＳを構成する航法衛星からの信号を受信するためのアンテナである。このようなアンテナ５３は衛星通信用のアンテナと呼ぶこともできる。ＧＮＳＳとしては、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＩＲＮＳＳ、ＱＺＳＳ、Ｂｅｉｄｏｕ等の衛星測位システムを採用可能である。当該アンテナ５３は、例えば第２側壁部２２Ｂと一体的に設けられている。アンテナ５３もまた、アンテナ５１と同様に逆Ｆアンテナとして動作するように構成されている。具体的には、本体部５３Ａ、短絡用延出部５３Ｂ、及び給電用延出部５３Ｃを備える。本体部５３Ａの大部分または全域は、第２側壁部２２Ｂを形成する樹脂で覆われている。短絡用延出部５３Ｂ及び給電用延出部５３Ｃの構成は、短絡用延出部５１Ｂ及び給電用延出部５１Ｃと同様とすることができる。アンテナ５３が備える各部の長さは、共振電流の経路長がλ／４の整数倍となるように設定されている。

アンテナ５４は、例えばBluetooth（登録商標）や、Wi-Fi（登録商標）といった所定の近距離無線通信規格に準拠した無線信号を送受信するためのアンテナである。すなわち、アンテナ５４は、２．４ＧＨｚ帯の電波及び５ＧＨｚ帯の電波の少なくとも何れか一方を送受信可能に構成されている。アンテナ５４は、例えば第４側壁部２２Ｄと一体的に設けられている。アンテナ５４は、例えばパッチアンテナなどの板状アンテナとしても構成されていてもよいし、モノポールアンテナや逆Ｆアンテナなどの線状アンテナとして構成されていても良い。例えばアンテナ５４は、板状逆Ｆアンテナとして構成されている。すなわち、アンテナ５４は、平板状の本体部５４Ａ、短絡用延出部５４Ｂ、給電用延出部５４Ｃを備える。

本体部５４Ａは、周長がλ／４の偶数倍に設定されている導体板である。短絡用延出部５４Ｂは、本体部５４Ａの下側端部からケース内側方向に延出されている導体部材であって、回路基板３のグランド層と電気的に接続されている。給電用延出部５４Ｃは、本体部５４ＡのＹ軸負方向側の縁部から延出されているＬ字型の導体部材であって、端部は回路基板３の給電線と接続されている。

なお、以上で述べたアンテナ５１～５４のそれぞれの役割や構成は一例であって、これに限定されない。アンテナ５の構成としてはループアンテナなども採用可能である。また、アンテナ５は、パッチアンテナとして構成されていてもよい。パッチアンテナとして構成する場合、アンテナ５は、λ／２の幅を有する金属板であるパッチ部と、パッチ部と対向配置されている地板とを備えることとなる。パッチ部は例えば側壁部２２の内部に埋没するようにインサート成形されればよい。また、地板としての導体板は当該パッチ部と対向するように側壁部２２の内側面に取り付けられれば良い。パッチ部の幅方向中心線上の任意の位置には、前述の給電用延出部と同様の構成を用いて給電点が形成されればよい。地板は回路グランドと接続される。地板もまた第２側壁部２２Ｂとインサート成形等によって一体化されていても良い。その他、アンテナ５としては０次共振アンテナなどを採用可能である。

また、上述した以外にもアンテナとしては、５．９ＧＨｚ帯あるいは７００ＭＨｚ帯の電波を用いて実施されるＶ２Ｘ通信用のアンテナを備えていてもよい。なお、Ｖ２Ｘの１文字目の「Ｖ」は自車両としての自動車を指し、「Ｘ」は、歩行者や、他車両、道路設備、ネットワーク、サーバなど、自車両以外の多様な存在を指しうる。「Ｘ」はEverything／Somethingと解することができる。車両用無線通信装置１００が備えるアンテナ５の数は適宜変更可能である。

その他、アッパーケース２の内側面には、回路基板３や、短絡用延出部５１Ｂ、５３Ｂ、５４Ｂ、給電用延出部５１Ｃ、５３Ｃ、５４Ｃなどを支持するための複数の段差部が一体的に形成されている（何れも図示略）。段差部は、回路基板３を上方から抑え込む役割も兼ねうる。段差部は、天井部２１から側壁部２２に沿うように、下方に向かって形成されている。段差部は、所定の高さ位置まで天井部２１の内側面から下方に向かって延設されている。段差部は、アッパーケース２に対する回路基板３の相対位置（離隔や姿勢）を規制する。一部の段差部の下端は、基板上側面３Ｂに当接するように構成されている。

＜回路基板３のレイアウトについて＞
基板下側面３Ａには、図３に示すように、送受信回路６１、インターフェース回路６２、及び電源回路６３などが形成されている。送受信回路６１は、アンテナ５で受信した信号に対して所定の信号処理を実施したり、アンテナ５から送信する信号を生成したりする回路モジュールである。送受信回路６１は、アンテナ５で受信した信号に対して所定の信号処理を行うことで受信データを取り出す回路、及び、アンテナ５に送信信号を出力して電波として送信させるための回路の少なくとも何れか一方を含む。つまり、送受信回路６１は、変調回路や復調回路、検波回路、信号増幅器、周波数変換器、位相調整器などの少なくともいずれかを含む。本実施形態の回路基板３は一例として、各アンテナ５１～５４に対応する、４つの送受信回路６１Ａ～６１Ｄを備える。

送受信回路６１Ａはアンテナ５１と電気的に接続されている送受信回路６１であり、送受信回路６１Ｂはアンテナ５２と電気的に接続されている送受信回路６１である。送受信回路６１Ｃはアンテナ５３と電気的に接続されている送受信回路６１であり、送受信回路６１Ｄはアンテナ５４と電気的に接続されている送受信回路６１である。各送受信回路６１には、対応するアンテナ５に給電するための給電線路が接続されている。給電線路は、例えば基板表面にパターン形成されていても良いし、内部導体層を用いて形成されていても良い。なお、１つの送受信回路６１に対して、複数のアンテナ５が接続されていても良い。用途等が共通する複数のアンテナ５に対する送受信回路６１は統合されていても良い。例えばアンテナ５１とアンテナ５２は同一の送受信回路６１に接続されていても良い。

送受信回路６１Ａ～６１Ｄは、まとまって配置されている。送受信回路６１が配置されている領域が回路基板３にとってのコア領域に相当する。送受信回路６１Ａ～６１Ｄは、受熱部４１の裏側に位置する領域である吸熱領域Ｒｄ上、及び、当該吸熱領域Ｒｄの近傍に配置されている。なお、図３において吸熱領域Ｒｄに相当する部分に斜線パターンのハッチングを付与している。送受信回路６１が配置されている領域の裏面部分が、受熱部４１が直接的に又は間接的に（つまり熱的に）接続されるべき所定領域に相当する。

インターフェース回路６２は、車両に接続されている他の装置と通信するための回路モジュールである。例えばインターフェース回路６２は、信号形式を変換するための回路や、受信データを一時保管するためのバッファ回路、送信データを一時保管するためのバッファ回路などを含む。インターフェース回路６２には、イーサネット（登録商標）やＵＡＲＴなどにおいて論理信号を実際の電気的な信号に変換する構成（いわゆるＩ／Ｏデバイス）などが含めることができる。なお、種々の通信規格に対応するＩ／Ｏデバイスは、それぞれチップセット（いわゆるＰＨＹチップ）として実現されていることが多い。インターフェース回路６２には所定の通信規格のＰＨＹチップが含まれうる。

インターフェース回路６２は、図示しない通信コネクタを含む。通信コネクタは、所定の通信ケーブルが接続されるための部品である。通信コネクタは、基板上側面３Ｂにおいて、開口部２２１が設けられている方の縁部、すなわちＹ軸負方向側の端部に沿うように配置されている。通信コネクタから伸びる各種ケーブルは、例えば第３側壁部２２Ｃに設けられた開口部２２１を介してケースの外側に引き出される。

このようなインターフェース回路６２は、基板下側面３Ａにおいて、通信コネクタの裏側に位置する領域に配置されている。換言すれば、インターフェース回路６２は、送受信回路６１Ａ～６１Ｄが配置されているコア領域よりもＹ軸負方向側となる範囲に配置されている。

電源回路６３は、車両電源から供給されている電圧を、各回路の動作電圧に変換して出力する回路モジュールである。電源回路６３もまた、開口部２２１の近傍に配置されている。例えば、電源回路６３はインターフェース回路６２とＸ軸方向に隣接するように開口部２２１側からＹ軸正方向側に向かって形成されている。このような配置態様も、電源回路６３が、送受信回路６１よりも吸熱領域Ｒｄから遠い位置に配置されている態様に相当する。なお、電源回路６３は、電源ケーブルと接続する電源コネクタを備えうる。電源コネクタもまた、通信コネクタ同様、基板上側面３Ｂにおいて、開口部２２１から所定距離以内となる位置に配置される。なお、電源コネクタは通信コネクタと統合されていても良い。

その他、基板下側面３Ａ又は基板上側面３Ｂには、アンテナ５の短絡用延出部５１Ｂ等と電気的に接続するための電極（例えばランド）が形成されている。当該電極としてのランドの上には、短絡用延出部５１Ｂ等と電気的に接続するためのクリップ構造などが配されている。当該構成により、各アンテナ５は、対応する送受信回路６１と電気的に接続されている。なお、アンテナ５との接続箇所を基板下側面３Ａに設ける場合、回路基板３には当該アンテナ５の短絡用／給電用延出部を回路基板３の下側まで通す貫通孔が設けられているものとする。貫通孔や、クリップ構造など、回路基板３が備える、アンテナ５と電気的に接続するための構成をアンテナ接続部とも記載する。

＜通信装置の製造方法＞
次に以上で述べた車両用無線通信装置１００の製造方法の一例について簡単に説明する。尚、アッパーケース２にはインサート成形によって受熱素子４やアンテナ５などが予め一体的に組み付けられているものとする。また、種々の電子部品が実装されたプリント基板である回路基板３も別途準備されているものとする。

車両用無線通信装置１００の組付け工程としては例えば次のような手順を採用可能である。すなわち、まずは受熱素子４の受熱部４１の下側面に熱伝導性の接着剤を塗布する。そして、各アンテナ５の回路接続部が回路基板３に設けられているアンテナ接続部と接続し、かつ、受熱部４１が基板上側面３Ｂと当接するように、回路基板３をアッパーケース２に組み付ける。組み付け時の位置合わせには、アッパーケース２に設けられた段差部やガイド（溝）などを利用することができる。そして、回路基板３が組み付けられた状態のアッパーケース２の開口部にロアケース１を組付け、ネジ等を用いてこれらを締結する。以上の作業工程によって、車両用無線通信装置１００は製造されうる。

＜本実施形態の効果について＞
以上の構成では、回路基板３が備える種々の回路モジュールのうち、相対的に熱が発しやすい送受信回路６を、他の回路モジュールよりも優先的に吸熱領域Ｒｄの近くに配置する。当該構成によれば、各送受信回路６１で発生した熱が受熱部４１に吸収されやすくなる。なお、ここでの吸熱領域Ｒｄ付近とは、吸熱領域Ｒｄから例えば３～４ｃｍ以内となる範囲を指す。また、送受信回路６１以外の回路モジュールとは、インターフェース回路６２や電源回路６３などを指す。

また、受熱部４１が回路基板３から受け取った熱は、伝熱部４２に伝播し、伝熱部４２から側壁部２２に伝播する。側壁部２２に伝播した熱の一部は側壁部２２から外部に放熱されるとともに、天井部２１にも伝播し、天井部２１からも放熱されうる。つまり、伝熱部４２が設けられている側壁部２２及び天井部２１から分散して放熱される。

加えて、本開示の構成によれば、伝熱部４２が設けられている側壁部２２には、アンテナ５が一体的に形成されている。アンテナ５を構成する導電体は、樹脂よりも熱伝導性が高い。アンテナ５を受熱素子４に近接配置した構成によれば、受熱部４１が回路基板３から受け取った熱は、アンテナ５に伝播しやすい。その結果、アンテナ５自体が放熱素子として機能しうる。また、アンテナ５は、側壁部２２の内部またはその表面においてλ／４以上の長さを有するように例えばＸ軸方向及びＺ軸方向に広がって形成されているため、熱が広く分散されやすい。つまり、以上の構成によれば、熱が受熱部４１及び伝熱部４２付近に集中しにくい。このようにアンテナ５が熱の伝播媒体として作用するため、アッパーケース２全体から放熱されやすくなる。その結果、ケース内部、具体的には回路基板３の温度上昇を抑制することができる。特に上記構成のように受熱素子４の左右両側にアンテナ５１、５２を配置した構成によれば、受熱部４１からの熱をより一層分散させる効果が期待できる。加えて、受熱素子４付近のアンテナ５の一部が側壁部２２に埋没している構成によれば、側壁部２２の表面にアンテナ５が取り付けられている構成よりも、アンテナ５と側壁部２２との接触面積が大きくなる。そのため、アンテナ５への熱の伝播性を高めることができる。

その他、以上の構成ではアンテナ５がアッパーケース２の側壁部２２に設けられている。当該構成によれば、アッパーケース２の側面形状によってアンテナ５の形状を変更することができる。すなわち、アンテナ形状の自由度が向上することにより、必要とするアンテナ指向性に応じたアンテナ形状を確保することが容易となる。また、アンテナ５を容易に立体的に形成可能となるので、所望のアンテナ利得を確保するための設計難度を緩和することができる。つまり、アンテナ５の指向性の設計の自由度を高めることができる。

加えて上記本実施形態では、アッパーケース２にアンテナ５が一体に形成されるとともに、回路基板３がアッパーケース２に組付けられる事により回路基板３とアンテナ５との電気的な接続が確保される。当該構成によれば、アンテナ５と回路基板３との電気的な接続状態の確保のために、アンテナ５を回路基板３にはんだ付けする必要がない。故に車両用無線通信装置１００の製造工程として、アンテナ５と回路基板３とのはんだ付け工程を無くすことができる。つまり、車両用無線通信装置１００の製造工程を簡素化することができる。

以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、以降で述べる種々の変形例も本開示の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。例えば下記の種々の変形例は、技術的な矛盾が生じない範囲において適宜組み合わせて実施することができる。なお、前述の実施形態で述べた部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、構成の一部のみに言及している場合、他の部分については先に説明した実施形態の構成を適用することができる。

＜アッパーケース２の構成の補足＞
アッパーケース２には図４及び図５に示すように、基板上側面３Ｂと当接する位置に、電波遮断性を有する板状部材であるシールド板７が取り付けられていても良い。シールド板７は、天井部２１の内側面と対向する姿勢で取り付けられている。シールド板７は、側壁部２２と一体的に組み付けられている骨組みであるシールドフレームによって保持されていても良い。

シールド板７は、アンテナ５から発せられる電磁波がノイズとして送受信回路６１に伝播したり、送受信回路６１から発せられる電磁波がノイズとしてアンテナ５に到達することを抑制するための構成である。つまり、アンテナ５が存在する空間と回路基板３が存在する空間とを電磁波的に区切るための構成である。なお、シールド板７は、送受信回路６１など、ノイズ源またはノイズの影響を受けやすい領域だけを覆う大きさに設定されている。もちろん、シールド板７は、基板上側面３Ｂの全域を覆うように構成されていても良い。シールド板７は、アルミニウムや銅、鉄などの金属板を用いて実現されている。なお、シールド板７は、金属粉末等を含むことによって電波遮断性が強化された樹脂板であってもよいし、電波遮断フィルムが貼り付けられた樹脂板であってもよい。ただし、回路基板３から受熱部４１への熱の伝導性の観点から、シールド板７はアルミニウムなどの金属製であることが好ましい。

シールド板７のケース内における高さ位置は、受熱部４１の下側面とも当接するように設定されている。このような構成は、受熱部４１と基板上側面３Ｂに、電波遮断性を有する板状部材であるシールド板７が介在する構成に相当する。当該構成においては送受信回路６１等が発する熱は、シールド板７を介して受熱部４１に伝わる。そして、伝熱部４２が、受熱部４１からの熱をアッパーケース２やアンテナ５に伝え、分散放熱させる。シールド板７が他の金属部材に相当する。

当該構成によれば、上述した実施形態の効果に加えて、回路基板３上の電子部品やアンテナ５の動作安定性が高められるといった利点を有する。なお、他の態様として、シールド板７は、受熱部４１の上側に設けられていても良い。シールド板７は、アンテナ５の本体部と回路基板３との間に設けられていればよい。また、シールド板７には、軽量化のために、直径が車両用無線通信装置が取り扱う電波の波長に対して十分に（例えば１０分１以下の）小さい孔が複数設けられていてもよい。

＜アンテナ５の構成の補足＞
以上では複数のアンテナ５がいずれもアッパーケース２とインサート成形によって一体的に設けられている態様を開示したが、これに限らない。複数のアンテナ５の一部又は全部は、アッパーケース２の内側面にパターン形成されていてもよい。アンテナ５のパターン形状は適宜変更可能である。アンテナ５のパターン形状には、線状導体としての長さや幅なども含まれる。アンテナ５をパターン形成する方法としては、例えば電気めっきや、金属蒸着、導電塗料の塗布をあげることができる。また、アンテナ５それ以外にも、所望パターンに加工された導体箔、金属板、或いは金属線をアッパーケース２に対して接着しても良い。所望の形状に形成された金属板或いは金属線を熱かしめによりアッパーケース２に固定しても良い。

また、以上では、受熱素子４が設けられている側壁部２２である受熱側壁部２２αに、逆Ｆアンテナやモノポールといった線状アンテナを設ける態様を例示したが、これに限らない。受熱側壁部２２αには、例えば板状逆Ｆアンテナなどの板状アンテナが設けられても良い。板状アンテナは、線状アンテナに比べて金属部分の体積及び表面積が大きい。故に、受熱側壁部２２αに板状アンテナを設ける構成によれば、線状アンテナを設ける構成に比べて放熱性を高めることができる。なお、ここでの受熱側壁部２２αとは、受熱部４１から熱を受け取る役割を担う側壁部２２であって、受熱部４１が隣接している側壁部２２、或いは、受熱部４１から最も近い側壁部２２と解することもできる。

また、上述した実施形態のようにアンテナ５を複数備える場合、受熱素子４に近接配置するアンテナ５は、複数のアンテナ５の中で最も面積が大きいアンテナ５とすることが好ましい。そのような構成によれば、受熱素子４が回路基板３から受け取った熱を最も効率よく分散させることが可能となる。なお、以上では複数のアンテナ５を備える構成を開示したがこれに限らない。車両用無線通信装置１００が備えるアンテナ５は１つだけであっても良い。

以上では、受熱素子４を１つだけ設けた構成を開示したが、これに限らない。受熱素子４は複数設けられていてもよい。例えば、送受信回路６１から相対的に近い、第１側壁部２２Ａと第２側壁部２２Ｂのそれぞれに受熱素子４が設けられていても良い。それに伴い、受熱側壁部２２αは複数存在してもよい。放熱素子として兼用するアンテナ５は複数の受熱側壁部２２αの少なくとも何れか１つに設けられていればよい。

以上では複数のアンテナ５を側壁部２２に設けた態様を開示したがこれに限らない。１つまたは複数のアンテナ５は、天井部２１に設けられていても良い。例えば天井部２１にはアンテナ５として逆Ｆアンテナやモノポールアンテナなどが形成されていても良い。

以上ではアンテナ５そのものを放熱素子として兼用する態様を開示したが、これに限らない。例えば図６に示すようにアンテナ５１にとってのグランド電位を提供する導体板である地板８を受熱素子４の近傍に設け、当該地板８を放熱素子として援用しても良い。つまり、アンテナ５又はアンテナ５の地板８が、受熱側壁部２２αに少なくとも１つ設けられていればよい。ここでの地板８とは、回路基板３のグランド層と電気的に接続されてあって、鏡像効果を提供する大きさを有する部材を指す。図６に示す例ではアンテナ５１はモノポールアンテナとして動作するように構成されている。地板８のＸ軸方向の長さは、λ／４以上、より好ましくは０．７５λ以上に設定されている。

なお、地板８は受熱素子４と接続されていても良い。また、受熱素子４を回路基板３のグランド層と接続することで地板８として援用しても良い。その他、アンテナ５は、無給電素子を用いて所望の周波数の電波を送受信するように構成されていても良い。アンテナ５の概念には、給電点が設けられている導体素子に限らず、給電点が設けられた導体と高周波的に結合して励振する構成（つまり無給電素子）も含まれる。少なくとも１つのアンテナとして機能する給電素子又は無給電素子あるいは地板８が、受熱素子４が設けられた側壁部２２に設けられていればよい。

１００ 車両用無線通信装置、１ ロアケース、２ アッパーケース（ケース）、２１ 天井部、２２Ａ～２２Ｄ 側壁部、２２α 受熱側壁部、３ 回路基板、４ 受熱素子、４１ 受熱部、４２ 伝熱部（支持部）、５・５１～５４ アンテナ、６１ 送受信回路（熱源）、６２ インターフェース回路、６３ 電源回路、Ｒｄ 吸熱領域

Claims (9)

1. 所定の周波数帯の電波を用いた無線通信を実施するための車両用無線通信装置であって、
   前記無線通信を実施するための回路（６１）が実装された回路基板（３）と、
   前記回路基板を収容するケース（２）と、を備え、
   前記ケースには、前記電波を受信可能なアンテナ（５、５１～５４）と、前記回路基板で生じる熱を受け取るための金属製の受熱素子（４）と、が一体的に形成されており、
   前記アンテナは、前記受熱素子から所定の近傍距離以内となる部分を有するように設けられている車両用無線通信装置。
2. 請求項１に記載の車両用無線通信装置であって、
   前記ケースは、前記回路基板の上方を覆う天井部（２１）と、前記回路基板を周りから囲む複数の側壁部（２２）と、を備え、
   前記受熱素子は、複数の前記側壁部のうちの少なくとも何れか１つに設けられており、
   前記受熱素子が設けられている前記側壁部である受熱側壁部（２２α）に、前記アンテナが設けられている車両用無線通信装置。
3. 請求項２に記載の車両用無線通信装置であって、
   前記受熱素子は、前記回路基板の所定領域と、直接的に又は他の金属部材を介して間接的に接する平板状の受熱部（４１）と、
   前記受熱部を支持するための構成であって、前記受熱側壁部と一体的に設けられている支持部（４２）と、を備える車両用無線通信装置。
4. 請求項３に記載の車両用無線通信装置であって、
   前記受熱素子は、前記支持部が前記受熱側壁部とインサート成形によって一体化されている車両用無線通信装置。
5. 請求項２から４の何れか１項に記載の車両用無線通信装置であって、
   前記アンテナの少なくとも一部が、前記受熱側壁部の内部に埋没している車両用無線通信装置。
6. 請求項２から５の何れか１項に記載の車両用無線通信装置であって、
   複数の前記アンテナを備え、
   複数の前記アンテナのうち、最も大きい前記アンテナが、前記受熱側壁部において、前記受熱素子から前記近傍距離以内となる部分を有するように配置されている車両用無線通信装置。
7. 請求項１から６の何れか１項に記載の車両用無線通信装置であって、
   前記受熱素子から前記近傍距離以内となる部分を有する前記アンテナは、板状アンテナである車両用無線通信装置。
8. 請求項１から６の何れか１項に記載の車両用無線通信装置であって、
   前記受熱素子から前記近傍距離以内となる部分を有する前記アンテナは、線状アンテナである車両用無線通信装置。
9. 所定の周波数帯の電波を用いた無線通信を実施するための車両用無線通信装置であって、
   前記無線通信を実施するための回路（６１）が実装された回路基板（３）と、
   前記回路基板を収容するケース（２）と、を備え、
   前記ケースには、
   前記電波を受信可能なアンテナ（５、５１～５４）と、
   前記アンテナにとってのグランド電位を提供する平板状の導体板である地板（８）と、
   前記回路基板で生じる熱を受け取る金属製の受熱素子（４）と、が一体的に形成されており、
   前記地板は、前記受熱素子から所定の近傍距離以内となる部分を有するように設けられている車両用無線通信装置。

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