JP4070689B2 - 無線通信ユニット - Google Patents

Description

本発明はディジタルデータの近距離無線通信を行う無線通信ユニットに関する。

パーソナルコンピュータ（以下「パソコン」と略称する）を用いて無線ＬＡＮ（local area network）を構築する場合、カード型の無線通信ユニット、すなわち無線ＬＡＮ通信カードが用いられる。特許文献１、２に無線ＬＡＮ通信カードの例を見ることができる。図８に無線ＬＡＮ通信カードの使用状態例を示す。図８はノート型パソコンの斜視図であり、パソコン１の側面のカードスロット２に無線ＬＡＮ用通信カード１０を挿入した状態が描かれている。

市販の無線ＬＡＮ用通信カード１０は、２．４ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯といった高周波帯の電波を用いてデータを授受する。無線ＬＡＮ通信カード１０の構造例を図９に示す。

図９は無線ＬＡＮ通信カード１０の分解斜視図である。無線ＬＡＮ通信カード１０の構成の中心をなすのは矩形の多層型プリント配線基板１１であって、その表面の回路パターンに表面実装型の電子部品を実装し、所期の電子回路を形成している。プリント配線基板１１の一端にはカードスロット２の奥のコネクタに接続するコネクタ１２を装着する。プリント配線基板１１の他端は、無線ＬＡＮ通信カード１０をカードスロット２の一番奥まで挿入した時でもカードスロット２からはみ出すものであり、この部分にアンテナ素子１３を配置している。

プリント配線基板１１の表面の一部に高周波回路ブロックであるＲＦ回路ブロック１４が形成される。ＲＦ回路ブロック１４から発生する高周波ノイズがプリント配線基板１１上の他の部分、例えば電源回路、ベースバンドのディジタル信号処理回路、アンテナ素子１３などに影響を及ぼしたり、カード外に漏洩したりしないよう、またＲＦ回路ブロック１４自身が外部ノイズの影響を受けないよう、ＲＦ回路ブロック１４はインナーシールドケース１５で覆われる。インナーシールドケース１５は導電性物質で構成される。導電性物質としては、製造コストや強度の面から、ブリキなどの表面処理鋼板が採用されることが多い。インナーシールドケース１５は平面形状矩形であり、プリント配線基板１１の表面にはインナーシールドケース１５の四辺に対応する形で接地ランド１６が形成されている。

プリント配線基板１１を包む筐体は、導電性筐体部２０と非導電性筐体部２１からなる。導電性筐体部２０はコネクタ１２からＲＦ回路ブロック１４までを包む。アンテナ素子１３は導電性筐体部２０の外に位置する。

導電性筐体部２０はステンレス鋼板などの金属製シェル２０ａ、２０ｂを合わせて構成されるものであり、この部分がカードスロット２に挿入される。非導電性筐体部２１は合成樹脂製シェル２１ａ、２１ｂを合わせて構成されるものであり、この部分はカードスロット２からはみ出す。アンテナ素子１３は非導電性筐体部２１に包まれるので、外部との電波送受が遮断されることはない。

無線ＬＡＮ通信カード１０で使用する周波帯が２．４ＧＨｚである場合には、ＲＦ回路ブロック１４からの高周波ノイズが周辺の他の回路ブロックに及ぼす影響は比較的軽微である。このような場合には、インナーシールドケース１５に替え、もっと安価な部品を用いることができる。図１０、１１にそのような代替構造例を示す。図１０は無線ＬＡＮ通信カード１０の部分断面図、図１１は部分斜視図である。ここでは、弾性のある金属板をく字形に折曲成形した端子板１７を接地ランド１６上に実装している。導電性筐体部２０を組み立てると、端子板１７は自身の弾性でシェル２０ａの内面に圧接する。これにより、接地ランド１６と導電性筐体部２０とが電気的に接続し、導電性筐体部２０による電気磁気的遮蔽が実現される。
特開平１０−７５０８２号公報 特開平１１−２６１２７４号公報

無線通信ユニットの高周波回路ブロックをインナーシールドケースで覆う場合、プリント配線基板に表面実装型電子部品を実装してリフローはんだ付けを行った後、インナーシールドケースをプリント配線基板にあてがい、部分的なはんだ付けや再リフローによるはんだ付けを行ってインナーシールドケースを固定する必要がある。

手作業で部分的なはんだ付けを行う場合、作業者が目視ではんだの塗布やはんだ付けを行う。これには作業ミスの懸念がつきまとう。

ヒューマンエラーを排除するため、部分的なはんだ付けを自動化しようと思えば、専用のロボット装置が必要となり、投資額がかさむ。

再リフローでインナーシールドケースを固定することとすれば、全ての電子部品を再びリフロー炉に通すことになる。このようにリフロー炉に通す回数が増えれば、エネルギーコストが上昇するうえ、部品装着の信頼性も低下する。また再リフローの場合、インナーシールドケースをはんだ付けする箇所へのはんだ塗布作業が必要となり、工数を削減できるとは必ずしも言えない。

その上、無線通信ユニットではプリント配線基板の両面を利用して高周波回路ブロックが形成されていることが多く、上記のようなインナーシールドケース装着作業をプリント配線基板の両面にわたって繰り返す必要がある。従ってインナーシールドケースを用いる構成では、部品コストに加え、組立コストの上昇が必然となる。

インナーシールドケースを廃止し、図１０、１１の構造例のように弾性のある端子板でプリント配線基板と導電性筐体部を接続することとすれば、部品コストは低減される。しかしながら端子板の実装のためのコストは必要である。また、端子板でプリント配線基板と導電性筐体部を部分的に接続するだけなので、導電性筐体部の内部における電気磁気的遮蔽の効果はきわめて限定的である。５ＧＨｚ帯を用いる無線通信ユニットにあっては、高周波ノイズが他の回路ブロックに影響を及ぼすのを避けられない。

広い領域を端子板で電気磁気的に遮蔽しようと思えば、図１２に示すような幅広の端子板１７ａを用いる必要がある。この場合端子板の形状が特殊なので部品コストが上昇するうえ、自動機を使って実装することができなくなり、実装コストがかさむ。

幅広の端子板を用いず、図１３のように通常の端子板１７を多数並べる構成も考えられる。個々の端子板をとり上げれば部品コストも実装コストも低廉であるが、数が多いので全体としては部品コストと実装コストの上昇を避けられない。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、高周波回路ブロックの発生する高周波ノイズの遮断、及び高周波回路ブロックの電気磁気的遮蔽をきわめてコスト安に実現できる無線通信ユニットを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では無線通信ユニットを次のように構成した。

高周波回路ブロックを形成したプリント配線基板と、このプリント配線基板を包む筐体とを備えた無線通信ユニットにおいて、前記筐体を導電性筐体部と非導電性筐体部とにより構成し、前記導電性筐体部には前記プリント配線基板上の接地ランドに接触する接地端子部を形成するとともに、この接地端子部が前記プリント配線基板上に隔壁を構成し、前記プリント配線基板の表側に位置する導電性筐体部と裏側に位置する導電性筐体部とに面対称をなす形で前記接地端子部を形成し、前記接地ランドも、前記プリント配線基板の表側と裏側に面対称をなす形で配置されているものとした。

この構成によれば、導電性筐体の接地端子部によって構成される隔壁でプリント配線基板の一部を囲い込み、インナーシールドケースの代わりとすることができる。インナーシールドケースを用いないので部品コストや組立コストを削減できる。また部品点数が少なくなるので重量が軽減され、より携帯に適するものとなるうえ、機器としての信頼性も向上する。また、プリント配線基板の両面を利用して回路ブロックが形成されている場合でも、これを電気磁気的に確実に遮蔽することができる。また両面の接地端子部がプリント配線基板を挟む形になるので、接地ランドに対する接地端子部の接触力を高め、接触を確実なものとすることができる。

上記のような無線通信ユニットにおいて、前記隔壁は前記高周波回路ブロックをそれ以外の部分から区画するものとした。

この構成によれば、導電性筐体の接地端子部によって構成される隔壁が高周波回路ブロックをそれ以外の部分から区画するため、高周波回路ブロックから発生する高周波ノイズを、インナーシールドケースを用いることなく遮断することができる。インナーシールドケースを用いないので部品コストや組立コストを削減できる。また部品点数が少なくなるので重量が軽減され、より携帯に適するものとなるうえ、機器としての信頼性も向上する。

上記のような無線通信ユニットにおいて、前記プリント配線基板に向け外側から押し込まれる形の凹部を前記導電性筐体部に形成し、この凹部を導電性筐体部側の接地端子部とした。

この構成によれば、導電性筐体部の接地端子部を、別部品を組み付けるのに比べ、はるかに簡単に形成することができる。また導電性筐体部をこのように凹凸形状とすることにより、導電性筐体部の強度を高め、ひいては無線通信ユニット全体の強度を高めることができる。

上記のような無線通信ユニットにおいて、プレス成形により前記凹部を形成した。

この構成によれば、接地端子部を備えた導電性筐体部を能率良く量産できる。

上記のような無線通信ユニットにおいて、前記導電性筐体部で包まれる部分が電子機器のスロットに挿入されるものとした。

この構成によれば、電子機器と無線通信ユニットとが相互に及ぼすノイズの影響を軽減できる。

上記のような無線通信ユニットにおいて、前記プリント配線基板の中で、前記導電性筐体部によって包まれない箇所にアンテナ素子を装着し、この箇所を前記非導電性筐体部で包むものとした。

この構成によれば、アンテナ素子は導電性筐体部の外にあるので外部との電波送受を支障なく行えるとともに、非導電性筐体部で包まれているので保護も万全である。

また本発明の無線通信ユニットは、高周波回路ブロックを形成したプリント配線基板を包む筐体を導電性筐体部と非導電性筐体部とにより構成し、導電性筐体部にはプリント配線基板上の接地ランドに接触する接地端子部を形成し、この接地端子部がプリント配線基板上に隔壁を構成するようにしたものである。導電性筐体の接地端子部によって構成される隔壁でプリント配線基板の一部を囲い込み、インナーシールドケースの代わりとすることができるので、インナーシールドケースの分の部品コストや組立コストを削減できる。部品点数が少なくなるので重量が軽減され、より携帯に適するものとなるうえ、機器としての信頼性も向上する。

以下、本発明無線通信ユニットの第１実施形態を図１〜４に基づき説明する。無線通信ユニットとして例示するのは無線ＬＡＮ通信カードであり、図１はその断面図、図２は分解斜視図、図３は部分的に断面し且つこれを斜めから見た図、図４は部分断面図である。なお第１実施形態の無線ＬＡＮ通信カードは、図８、９に示した従来構造と多くの部分で構成が共通する。従って、説明の重複を避けるため、図８、９で説明済みの構成要素については前の符号をそのまま付し、説明は省略するものとする。

第１実施形態の無線ＬＡＮ通信カード１０においては、プリント配線基板１１の表面に、高周波回路ブロックであるＲＦ回路ブロック１４を囲むように接地ランドを設ける。平面形状矩形のＲＦ回路ブロック１４の一辺はプリント配線基板１１の縁により構成されており、残りの三辺に向かい合うように直線状の接地ランドが３個配置されている。３個の接地ランドとは、アンテナ素子１３とＲＦ回路ブロック１４とを隔てるように配置された接地ランド３０と、接地ランド３０に直交する形で配置された接地ランド３１と、プリント配線基板１１の中央付近に、接地ランド３０と平行するように配置された接地ランド３２である。接地ランド３０は途中で分断され、この分断箇所を、アンテナ素子１３に接続する配線パターンが通っている。

接地ランド３０、３１、３２はプリントパターンにより形成される。ＲＦ回路ブロック１４はプリント配線基板１１の両面を利用して形成されており、プリント配線基板１１の裏側（図２では見えない方の側）にも、表側の接地ランド３０、３１、３２と同一構成の接地ランド群が、表側と面対称をなす形で配置されている。

導電性筐体部２０の金属製シェル２０ａの一端には、接地ランド３０に接触する接地端子部３３が一体成型される。接地端子部３３は、シェル２０ａから斜めに延び出す斜面部３３ａと、斜面部３３ａの先端に、プリント配線基板１１の表面と平行するように設けられた接触部３３ｂからなる（図４参照）。シェル２０ｂの一端にも同様の接地端子部３３が設けられる。

接地端子部３３は、シェル２０ａと２０ｂとで形状が少し異なる。すなわちシェル２０ａ側の接地端子部３３は、プリント配線基板１１の表側の接地ランド３０が分断形状となっているため、それに合わせて分断形状となっている。シェル２０ｂ側の接地端子部３３は、プリント配線基板１１の裏側の接地ランド３０が分断形状となっていないので、連続形状のままである。

シェル２０ａには、接地ランド３１に対応する接地端子部３４と、接地ランド３２に対応する接地端子部３５とが設けられる。接地端子部３４、３５は、プリント配線基板１１に向け、シェル２０ａの外側から押し込まれる形で設けられた断面略半円形の溝状の凹部である。プレス成形によりこの凹部を形成する。シェル２０ｂにも同様構成の接地端子部３４、３５を設ける。

プリント配線基板１１の表側と裏側に接地ランド３０、３１、３２が面対称をなす形で配置されているのと同様、接地端子部３３、３４、３５もシェル２０ａとシェル２０ｂとで面対称をなすように配置されている。

接地端子部３３、３４、３５はそれぞれ所定の長さを有し、プリント配線基板１１上に隔壁を構成する。

非導電性筐体部２１の合成樹脂製シェル２１ａ、２１ｂには、互いに対向するそれぞれの内面に、導電性筐体部２０のシェル２０ａ、２０ｂに接触してこれを圧迫する押圧部３６を形成する。押圧部３６は接地端子部３３の斜面部３３ａに当たる。

無線ＬＡＮ通信カード１０の組み立ては次のようにして行われる。まず、プリント配線基板１１を完成させる。このプリント配線基板１１をシェル２０ａ、２０ｂで挟んだうえ、シェル２０ａ、２０ｂを互いに嵌合して固定し、導電性筐体部２０を形成する。導電性筐体部２０はプリント配線基板１１に対して固定された形になる。導電性筐体部２０はＲＦ回路ブロック１４は包むがアンテナ素子１３は包まない。

導電性筐体部２０が形成されると、接地端子部３３は接地ランド３０に、接地端子部３４は接地ランド３１に、接地端子部３５は接地ランド３２に、それぞれ接触する。接地端子部３３は、シェル２０ａ、２０ｂの素材金属の有する弾性により、接地ランド３０に弾力的に接触する。

接地ランド３０、３１、３２に接触した接地端子部３３、３４、３５は、ＲＦ回路ブロック１４を囲う隔壁を構成する。このため、インナーシールドケースは用いないものの、ＲＦ回路ブロック１４とそれ以外の部分とを区画し、ＲＦ回路ブロックから発生する高周波ノイズを遮断することができる。

続いてプリント配線基板１１の端をシェル２１ａ、２１ｂで挟んだうえ、シェル２１ａ、２１ｂを互いに嵌合して固定し、非導電性筐体部２１を形成する。非導電性筐体部２１はアンテナ素子１３を包んで保護する。

非導電性筐体部２１が形成されると、押圧部３６が接地端子部３３の斜面部３３ａを押す。導電性筐体部２０と非導電性筐体部２１とは図４において左右方向に離れることのないようにプリント基板１１に固定されており、このため斜面部３３ａと押圧部３６の間に斜面分力が生じる。

図７の力学作用説明図に示すように、シェル２１ａが斜面部３３ａに及ぼす面圧力Ｆは、図において水平方向の斜面分力Ｆ_Hと、同じく垂直方向の斜面分力Ｆ_Vとに分解され、垂直方向の斜面分力Ｆ_Vにより、接触部３３ｂは接地ランド３０に強く押し付けられる。同様にシェル２１ｂの側においても、接触部３３ｂは斜面分力で接地ランド３０に強く押し付けられる。これをもって無線ＬＡＮ通信カード１０は完成状態となる。完成品の無線ＬＡＮ通信カード１０は図７のようにパソコン１のカードスロット２に挿入して使用することができる。

図５に本発明無線通信ユニットの第２実施形態を示す。図５は部分的に断面し且つこれを斜めから見た図である。

第２実施形態では、導電性筐体部２０のシェル２０ａ、２０ｂに切り込みを入れて切り出した舌片をもって接地端子部３５を形成している。接地端子部３４も同様に舌片により形成する。この構成によれば、接地端子部３３と同様、接地端子部３４、３５もシェル２０ａ、２０ｂの素材金属の有する弾性により、接地ランド３１、３２に弾力的に接触させることができる。

図６に本発明無線通信ユニットの第３実施形態を示す。図６は部分断面図である。

第３実施形態において、接地端子部３４、３５の基本的形状は第１実施形態と同じく溝状の凹部である。但し凹部の底面には鋭い微少突起３７が設けられている。接地端子部３３の接触部３３ｂにも同様に微少突起３７が設けられる。この微少突起３７が接地ランド３０、３１、３２にくい込むことにより、接地端子部３３、３４、３５と接地ランド３０、３１、３２との電気的接続は一層確実なものとなる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

また本発明は、無線ＬＡＮ通信カードに適用対象が限定されるものではなく、カード形態をとらない無線通信ユニット、例えばＰＤＡなどにも適用可能である。

本発明の第１実施形態に係る無線ＬＡＮ通信カードの断面図 第１実施形態の無線ＬＡＮ通信カードの分解斜視図 第１実施形態の無線ＬＡＮ通信カードを部分的に断面し且つこれを斜めから見た図 第１実施形態の無線ＬＡＮ通信カードの部分断面図 本発明の第２実施形態に係る無線ＬＡＮ通信カードを部分的に断面し且つこれを斜めから見た図 本発明の第３実施形態に係る無線ＬＡＮ通信カードの部分断面図 力学作用説明図 ノート型パソコンの斜視図 従来の無線ＬＡＮ通信カードの分解斜視図 従来の無線ＬＡＮ通信カードの他の構造例を示す部分断面図 図９の無線ＬＡＮ通信カードの部分斜視図 従来の無線ＬＡＮ通信カードのさらに他の構造例を示す部分斜視図 従来の無線ＬＡＮ通信カードのさらに他の構造例を示す部分斜視図

符号の説明

１ ノート型パソコン
２ カードスロット
１０ 無線ＬＡＮ通信カード
１１ プリント配線基板
１２ コネクタ
１３ アンテナ素子
１４ ＲＦ回路ブロック（高周波回路ブロック）
２０ 導電性筐体部
２０ａ、２０ｂ 金属製シェル
２１ 非導電性筐体部
２１ａ、２１ｂ 合成樹脂製シェル
３０、３１、３２ 接地ランド
３３、３４、３５ 接地端子部
３６ 押圧部

Claims (6)

1. 高周波回路ブロックを形成したプリント配線基板と、このプリント配線基板を包む筐体とを備えた無線通信ユニットにおいて、
   前記筐体を導電性筐体部と非導電性筐体部とにより構成し、
   前記導電性筐体部には前記プリント配線基板上の接地ランドに接触する接地端子部を形成するとともに、この接地端子部が前記プリント配線基板上に隔壁を構成し、
   前記プリント配線基板の表側に位置する導電性筐体部と裏側に位置する導電性筐体部とに面対称をなす形で前記接地端子部を形成し、
   前記接地ランドも、前記プリント配線基板の表側と裏側に面対称をなす形で配置されていることを特徴とする無線通信ユニット。
2. 前記隔壁は前記高周波回路ブロックをそれ以外の部分から区画するものであることを特徴とする請求項１に記載の無線通信ユニット。
3. 前記プリント配線基板に向け外側から押し込まれる形の凹部を前記導電性筐体部に形成し、この凹部を前記接地端子部としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信ユニット。
4. プレス成形により前記凹部を形成したことを特徴とする請求項３に記載の無線通信ユニット。
5. 前記導電性筐体部で包まれる部分が電子機器のスロットに挿入されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線通信ユニット。
6. 前記プリント配線基板の中で、前記導電性筐体部によって包まれない箇所にアンテナ素子を装着し、この箇所を前記非導電性筐体部で包むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の無線通信ユニット。

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