JP4269540B2 - 携帯端末用無線モジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信に用いられる携帯端末用無線モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の携帯端末用無線モジュールとしては、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）のＧＰＳ受信器があり、図１２にその概略構成図を示す。このＧＰＳ受信器はアンテナモジュール３１とＲＦ・デジタル回路モジュール３２とを配線３５を介して電気的に接続して構成される。ここで、アンテナモジュール３１は、ＧＰＳ衛星からの無線信号を受信するアンテナやその周辺回路で構成される。また、ＲＦ・デジタル回路モジュール３２は、アンテナモジュール３１の受信したＧＰＳ信号を処理するＲＦ回路３３や、ＧＰＳ信号の復調を行う信号処理部及びＧＰＳ信号を信号処理して位置情報を求めるＣＰＵよりなるデジタル回路３４とを一体化して構成される。すなわち、ＲＦ回路３３とデジタル回路３４とを同一基板上に形成して１つのＲＦ・デジタル回路モジュール３２を構成しており、このモジュールとは別体に形成されたアンテナモジュール３１との間を配線３５を介して電気的に接続していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した携帯端末用無線モジュールでは、ＲＦ回路３３とデジタル回路３４とを同一基板上に形成しているため、基板の面積が大きくなり、この携帯用無線モジュールを装着する携帯用端末の小型化を妨げていた。
【０００４】
また、上述の携帯端末用無線モジュールを小型の携帯用機器に搭載しようとすると、２つのモジュール３１，３２が近接して配置されるため、両者の間で電磁干渉が発生する虞がある。両モジュール３１，３２間の電磁干渉を防止するためには、それぞれのモジュール３１，３２を電磁シールドする必要があり、シールド部材によって小型化が阻害されるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、アンテナと回路との間の電磁干渉を防止した小型で部品点数の少ない携帯端末用無線モジュールを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、携帯端末に用いられる無線通信信号の信号処理を行うための携帯端末用無線モジュールにおいて、アンテナと、アンテナを介して受信した高周波信号の周波数変換を行うＲＦ回路の部品が実装されたＲＦ回路基板と、ＲＦ回路の出力信号を処理するデジタル演算回路の部品が実装されたデジタル回路基板と、ＲＦ回路基板及びデジタル回路基板を両側面に保持する合成樹脂製の保持枠と、保持枠の枠片の内側面に設けた段部に載置される電磁シールド板と、保持枠の枠片に設けられてＲＦ回路基板とデジタル回路基板の間を電気的に接続する接続配線と、ＲＦ回路基板とデジタル回路基板と電磁シールド板とを保持した保持枠を内部に収納する箱状のシールドケースとを備え、シールドケースにおいてＲＦ回路基板側の表面にアンテナ部を配置し、アンテナ部の給電端子がシールドケースに設けた給電用孔に通されてＲＦ回路基板に電気的に接続されたことを特徴とし、ＲＦ回路基板とデジタル回路基板とを所定の隙間を開けて重ねて配置しているので、１枚の回路基板にＲＦ回路及びデジタル回路の部品を実装する場合に比べて回路基板１枚当たりの大きさを小さくでき、両回路基板を重ねて配置することにより回路基板の占める面積を小さくできる。しかも、アンテナを両回路基板と一体的に配置しているので、部品点数が少なくなり、さらにアンテナと回路基板とを別々に配置した場合のように、アンテナと回路基板との間を電気的に接続する接続配線の配線スペースを考慮する必要が無く、小型化を図ることができる。そのうえ、アンテナと両回路基板との間を電磁シールドしているので、両回路基板の発生する電磁波がアンテナから回り込んで、信号ノイズが発生するのを抑制することができる。
【０００７】
しかも、ＲＦ回路基板とデジタル回路基板との間に電磁シールド板が配置されているので、電磁シールド板によりＲＦ回路とデジタル回路との間の電磁干渉を防止できる。
【０００８】
さらに、保持枠の枠部でＲＦ回路基板とデジタル回路基板とを保持しているので、保持枠の枠内に対応する両回路基板の部位を部品の実装面として有効に利用することができ、且つＲＦ回路基板とデジタル回路基板との間を所定の間隔に保つことができる。
【０００９】
また更に、保持枠に接続配線を設けているので、別途配線を設けること無くＲＦ回路基板とデジタル回路基板との間を電気的に接続することができ、配線を引き回すスペースが不要になるから、モジュールの小型化を図ることができる。そのうえ、保持枠を内部に収納するシールドケースによって、デジタル回路基板からアンテナへの電磁波の回り込みを防止できる。
【００１０】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、電磁シールド板と回路基板のグランドとを電気的に接続するグランド配線を保持枠に設けたことを特徴とし、請求項１の発明の作用に加え、保持枠にグランド配線を設けているので、別途グランド配線を設けること無く電磁シールド板を接地することができ、配線を引き回すスペースが不要になるから、モジュールの小型化を図ることができる。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、ＲＦ回路基板は、マザーボードと、マザーボードの一面に装着されるドーターボードとで構成されることを特徴とし、請求項１又は２の発明の作用に加え、ＲＦ回路を構成する回路部品の一部をドーターボードに実装することによって、高密度配置の設計を容易に行うことができ、モジュールを容易に小型化できる。
【００１３】
請求項４の発明では、請求項３の発明において、ドーターボードにおけるマザーボードとの対向面と反対側の面に、高周波用の低雑音増幅器と前段フィルタの部品を実装したことを特徴とし、高周波用の低雑音増幅器と前段フィルタとをドーターボードに実装することにより、部品を高密度に配置でき、モジュールの小型化を実現できる。
【００１４】
請求項５の発明では、請求項４の発明において、ドーターボードにおけるマザーボードとの対向面に周波数変換回路をチップ化したＩＣをベアチップ実装したことを特徴とし、請求項４の発明の作用に加え、ドーターボードにおけるマザーボードとの対向面を有効に利用し、この面に周波数変換回路をチップ化したＩＣをベアチップ実装しているので、マザーボードの小型化を図ることができる。しかも周波数変換回路をチップ化したＩＣはベアチップ実装されており、このＩＣの端面にはリードなどをが設けられていないので、実装に必要なスペースが小さくて済み、モジュールの小型化を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
（実施形態１）
本発明の一実施形態に係るＧＰＳ受信器の一部省略せる上面図を図１（ａ）に、Ａ−Ａ’断面図を図１（ｂ）に、下面図を図２に、Ｂ−Ｂ’断面図を図３にそれぞれ示す。尚、以下の説明では、特にことわりがなければ図１（ｂ）の向きにおいて上下左右の方向を規定する。
【００１９】
このＧＰＳ受信器１のケース２は、導電材料により下面が開口した略箱状に形成された上部シールドケース３と、導電材料により上面が開口した略箱状に形成された下部シールドケース４とで構成される（図５及び図６参照）。下部シールドケース４は上部シールドケース３よりも一回り大きい寸法に形成されており、上部シールドケース３の開口を下向きにして、上部シールドケース３を下部シールドケース４の開口内に上側から挿入した状態で、上部シールドケース３と下部シールドケース４とが結合される。
【００２０】
ケース２の上面には、ＧＰＳ衛星からの無線信号を受信するアンテナ部としてのパッチアンテナ５が取り付けられている。パッチアンテナ５の下面には給電端子５ａが突設されており、この給電端子５ａは上部シールドケース３の上面に形成された給電用孔３ａからケース２内に挿入される。
【００２１】
ケース２の内部には、ＲＦ回路の回路部品が実装されたＲＦ回路基板６と、デジタル回路の回路部品が実装されたデジタル回路基板７と、保持枠８と、電磁シールド板９とが収納される。
【００２２】
保持枠８は、図７に示すように、合成樹脂により中央に角孔８ａを有する四角枠状に形成され、角孔８ａを挟んで対向する二つの枠片の内側面には上下方向における中間部位に電磁シールド板９の両側縁が載置される段部８ｃが形成されている。段部８ｃが形成された枠片の内の一方には、保持枠８を上下方向に貫通する複数のスルーホール８ｄが所定の間隔で形成されている。また、スルーホール８ｄを設けた枠片の内側面には上面側から段部８ｃにかけて凹溝８ｅが形成され、この凹溝８ｅに導電材料よりなるめっき層を形成することによりグランド配線１０が形成されている。
【００２３】
ＲＦ回路基板６はセラミック基板や樹脂積層板などの矩形状の絶縁基板上にＲＦ回路の回路部品を実装したもので、本実施形態のものは所謂パッシブアンテナ型のものであるから、アンテナ回路も同様に実装されている（尚、アクティブアンテナ型の場合は、アンテナ回路がアンテナの近傍に設けられることになる）。また本実施形態では、ＲＦ回路基板６を、図８（ａ）（ｂ）に示すように、矩形板状のマザーボード６ａと、マザーボード６ａの下面側に装着されるドーターボード６ｂとで構成しており、１枚の回路基板に実装する場合に比べて基板の面積が小さく済むから、モジュール全体の大きさを小型化することができる。また、ＲＦ回路を構成する回路部品の一部をドーターボード６ｂに実装しているので、高密度配置の設計を容易に行うことができる。
【００２４】
ここで、マザーボード６ａの保持枠８側の面（下面）はＲＦ回路の回路部品が実装される実装面となり、マザーボード６ａ下面の角孔７ａに対応する部位にはドーターボード６ｂを装着するとともに、ドーターボード６ｂの周りに発振器１１ａなどの部品を実装してある。また、マザーボード６ａの一辺には、保持枠８にマザーボード６ａを保持させた状態で保持枠８に設けた複数のスルーホール８ｄにそれぞれ対応する部位に複数の端面端子１４が設けられている。
【００２５】
一方、ドーターボード６ｂにおけるマザーボード６ａとの対向面と反対側の面（下面）には、低雑音増幅器（ＬＮＡ）やＬＮＡ前段フィルタなどの回路部品１３が実装され、マザーボード６ａ側の面（上面）には周波数変換回路をチップ化したＲＦ−ＩＣ１２をベアチップ実装している。ここで、ドーターボード６ｂには受動部品を内蔵した多層基板を利用して、省部品化および小型化を図っている。特に、ドーターボード６ｂには不要信号を抑圧するためのＬＮＡの整合回路やＬＮＡ前段フィルタなどの受動部品を内蔵している。また、ＲＦ−ＩＣ１２はドーターボード６ｂの上面にベアチップ実装されており、回路部品１３の実装面以外の面を有効に利用して基板を小型化しており、またＲＦ−ＩＣ１２の端面にはリードなどが設けられていないので、実装に必要なスペースが小さくて済み、さらなる小型化、短配線化を図り、高周波特性を向上させている。尚、ドーターボード６ｂとマザーボード６ａとの間の電気的接続は、ＲＦ−ＩＣ１２の厚みを考慮して、ＲＦ−ＩＣ１２の厚みよりも大きな直径の半田ボール２６を介して行われる
デジタル回路基板７は、図９（ａ）（ｂ）に示すように略矩形板状に形成され、保持枠８側の面（上面）及び反対側の面（下面）にはそれぞれデジタル回路を構成する回路部品が実装されている。例えば、デジタル回路基板７の上面には発振器１１ｂ、デジタルＩＣ１５、メモリ１６、コンデンサや抵抗などの部品１７が実装され、デジタル回路基板７の下面には発振器１１ｃ、電源回路１８、リセット回路１９、コネクタ２０、コンデンサや抵抗などの部品２１が実装されている。また、デジタル回路基板７の一辺には、保持枠８にデジタル回路基板７を保持させた状態で保持枠８に設けた複数のスルーホール８ｄにそれぞれ対応する部位に複数の端面端子２２が設けられている。尚、デジタル回路基板７ではデジタルＩＣ１５及びメモリ１６をベアチップ実装して、回路基板の小型化を図っている。また、下部シールドケース４の底面には角孔状の開口４ａが形成されており、この開口４ａからデジタル回路基板７に実装したコネクタ２０が露出しているので、このコネクタ２０を用いて外部基板（図示せず）との電気的接続を行うことができる。
【００２６】
ここで、このＧＰＳ受信器を組み立てる際は、保持枠８の段部８ｃに電磁シールド板９を保持させた後、枠部８ｂの上面側でＲＦ回路基板６を保持させるとともに、枠部８ｂの下面側でデジタル回路基板７を保持させ、保持枠８に設けたスルーホール８ｄに両回路基板６，７の端面端子１４，２２を半田付けすることによって、両回路基板６，７間がスルーホール８ｄを介して電気的に接続される。またこの時、電磁シールド板９は保持枠８の内側面に設けたグランド配線１０を介してＲＦ回路基板６のグランドに接地される。ここに、スルーホール８ｄにより両回路基板６，７の間を電気的に接続する接続配線が構成される。そして、電磁シールド板９を保持枠８の枠内に保持させるとともに、両回路基板６，７を保持枠８の上下両面に保持させた状態で、ＲＦ回路基板６を上側、デジタル回路基板７を下側にして、下部シールドケース４内に挿入した後、上部シールドケース３を上側から被せて、上部シールドケース３上にパッチアンテナ５を載置し、パッチアンテナ５の給電端子５ａを給電用孔３ａに挿通させてＲＦ回路基板６に電気的に接続することにより、ＧＰＳ受信器の組立が完了する。
【００２７】
本実施形態のＧＰＳ受信器は上述のような構造を有しており、
ＲＦ回路基板６とデジタル回路基板７とを所定の隙間を開けて重ねて配置しているので、１枚の回路基板にＲＦ回路及びデジタル回路の部品を実装する場合に比べて回路基板１枚当たりの大きさを小さくでき、両回路基板６，７を重ねて配置することにより回路基板の占める面積を小さくできる。また、パッチアンテナ５と両回路基板６，７との間には上部シールドケース３が介装されているので、パッチアンテナ５と両回路基板６，７の間を電磁シールドすることができ、両回路基板６，７の発生する電磁波がパッチアンテナ５から回り込んで、信号ノイズが発生するのを抑制できる。そして、パッチアンテナ５は両回路基板６，７とシールドされた状態で、両回路基板６，７と一体的に配置されているので、部品点数が少なくなり、パッチアンテナ５と回路基板６，７とを別々に配置した場合のように、パッチアンテナ５と回路基板６，７との間を電気的に接続する接続配線の配線スペースを考慮する必要が無く、小型化を図ることができる。
【００２８】
さらに、ＲＦ回路基板６とデジタル回路基板７との間には電磁シールド板９が介装されるので、デジタル回路基板７の発生する電磁波からＲＦ回路基板６を電磁シールドすることができる。また、両回路基板６，７は保持枠８の上下両面に保持されているので、保持枠８の枠内に対応する両回路基板６，７の部位を部品の実装面として有効に利用することができ、さらに両回路基板６，７の間の距離を所定の距離に保つことができる。
【００２９】
また更に、デジタル回路基板７の下面を周辺シールド体としての下部シールドケース４が覆っているので、デジタル回路基板７から外部へ電磁波が輻射されるのを抑制し、パッチアンテナ５への電磁波の回り込みを防止することができる。尚、上部シールドケース３はパッチアンテナ５のグランドプレーンとしての機能も有している。
【００３０】
また、両回路基板６，７の間を電気的に接続する接続配線と、電磁シールド板９を接地するグランド配線１０とをそれぞれ保持枠８に設けているので、別途配線を設けることなく、両回路基板６，７の間を電気的に接続したり、電磁シールド板９を接地することができ、配線を引き回すスペースが不要になるから、モジュールの小型化を図ることができる。
【００３１】
（参考例）
本発明の参考例を図１０（ａ）（ｂ）を参照して説明する。実施形態１ではアンテナ部としてパッチアンテナ５を用いているが、本参考例では上部シールドケース３の上面に角孔状の開口窓３ｂを形成し、開口窓３ｂに臨むＲＦ回路基板６上面の部位にアンテナ部としてのチップアンテナ２４を実装している。そして、ＲＦ回路基板６の上面に、チップアンテナ２４を囲むようにしてグランドパターン２３を形成しており、このグランドパターン２３によって、ＲＦ回路及びデジタル回路の部品とチップアンテナ２４との間を電磁シールドしている。尚、上部シールドケース３、ＲＦ回路基板６及びチップアンテナ２４以外の構成は実施形態１と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３２】
このように、本参考例では、ＲＦ回路基板６の実装面（下面）と反対側の面（上面）を利用してチップアンテナ２４を実装しているので、ＲＦ回路基板６の実装面以外の面を有効に利用してモジュールの小型化を図ることができる。さらに、ＲＦ回路基板６に設けたグランドパターン２３により、ＲＦ回路及びデジタル回路の部品とチップアンテナ２４との間を電磁シールドしているので、グランドパターン２３を基板内部で接地することができ、ＲＦ回路及びデジタル回路の部品とチップアンテナとの間をシールドする部材をＲＦ回路基板６と別体に形成した場合に比べて小型化を図ることができる。
【００３３】
尚、本参考例ではＲＦ回路基板６の上面にチップアンテナ２４を実装しているが、チップアンテナ２４の代わりに、図１１に示すようにＲＦ回路基板６の上面に形成した導電パターン（アンテナパターン）２５でアンテナを構成するようにしても良く、上述と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
【発明の効果】
上述のように、請求項１の発明は、携帯端末に用いられる無線通信信号の信号処理を行うための携帯端末用無線モジュールにおいて、アンテナと、アンテナを介して受信した高周波信号の周波数変換を行うＲＦ回路の部品が実装されたＲＦ回路基板と、ＲＦ回路の出力信号を処理するデジタル演算回路の部品が実装されたデジタル回路基板と、ＲＦ回路基板及びデジタル回路基板を両側面に保持する合成樹脂製の保持枠と、保持枠の枠片の内側面に設けた段部に載置される電磁シールド板と、保持枠の枠片に設けられてＲＦ回路基板とデジタル回路基板の間を電気的に接続する接続配線と、ＲＦ回路基板とデジタル回路基板と電磁シールド板とを保持した保持枠を内部に収納する箱状のシールドケースとを備え、シールドケースにおいてＲＦ回路基板側の表面にアンテナ部を配置し、アンテナ部の給電端子がシールドケースに設けた給電用孔に通されてＲＦ回路基板に電気的に接続されたことを特徴とし、ＲＦ回路基板とデジタル回路基板とを所定の隙間を開けて重ねて配置しているので、１枚の回路基板にＲＦ回路及びデジタル回路の部品を実装する場合に比べて回路基板１枚当たりの大きさを小さくでき、両回路基板を重ねて配置することにより回路基板の占める面積を小さくできるという効果がある。しかも、アンテナを両回路基板と一体的に配置しているので、部品点数が少なくなり、さらにアンテナと回路基板とを別々に配置した場合のように、アンテナと回路基板との間を電気的に接続する接続配線の配線スペースを考慮する必要が無く、小型化を図ることができる。そのうえ、アンテナと両回路基板との間を電磁シールドしているので、両回路基板の発生する電磁波がアンテナから回り込んで、信号ノイズが発生するのを抑制できるという効果がある。
【００３５】
しかも、ＲＦ回路基板とデジタル回路基板との間に電磁シールド板が配置されているので、電磁シールド板によりＲＦ回路とデジタル回路との間の電磁干渉を防止できるという効果がある。
【００３６】
さらに、保持枠の枠部でＲＦ回路基板とデジタル回路基板とを保持しているので、保持枠の枠内に対応する両回路基板の部位を部品の実装面として有効に利用することができ、且つＲＦ回路基板とデジタル回路基板との間を所定の間隔に保つことができるという効果がある。
【００３７】
また更に、保持枠に接続配線を設けているので、別途配線を設けること無くＲＦ回路基板とデジタル回路基板との間を電気的に接続することができ、配線を引き回すスペースが不要になるから、モジュールの小型化を図ることができるという効果がある。そのうえ、保持枠を内部に収納するシールドケースによって、デジタル回路基板からアンテナへの電磁波の回り込みを防止できるという効果がある。
【００３８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、ＲＦ回路基板とデジタル回路基板との間に配置される電磁シールド板を備え、当該電磁シールド板と回路基板のグランドとを電気的に接続するグランド配線を保持枠に設けたことを特徴とし、請求項１の発明の作用に加え、保持枠にグランド配線を設けているので、別途グランド配線を設けること無く電磁シールド板を接地することができ、配線を引き回すスペースが不要になるから、モジュールの小型化を図ることができるという効果がある。
【００４０】
請求項３の発明は、請求項１又は２の何れか１つの発明において、ＲＦ回路基板は、マザーボードと、マザーボードの一面に装着されるドーターボードとで構成されることを特徴とし、請求項１又は２の発明の作用に加え、ＲＦ回路を構成する回路部品の一部をドーターボードに実装することによって、高密度配置の設計を容易に行うことができ、モジュールを容易に小型化できるという効果がある。
【００４１】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、ドーターボードにおけるマザーボードとの対向面と反対側の面に、高周波用の低雑音増幅器と前段フィルタの部品を実装したことを特徴とし、高周波用の低雑音増幅器と前段フィルタとをドーターボードに実装することにより、部品を高密度に配置でき、モジュールの小型化を実現できるという効果がある。
【００４２】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、ドーターボードにおけるマザーボードとの対向面に周波数変換回路をチップ化したＩＣをベアチップ実装したことを特徴とし、請求項４の発明の作用に加え、ドーターボードにおけるマザーボードとの対向面を有効に利用し、この面に周波数変換回路をチップ化したＩＣをベアチップ実装しているので、マザーボードの小型化を図ることができるという効果がある。しかも周波数変換回路をチップ化したＩＣはベアチップ実装されており、このＩＣの端面にはリードなどをが設けられていないので、実装に必要なスペースが小さくて済み、モジュールの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の携帯端末用無線モジュールを示し、（ａ）はパッチアンテナを取り外した状態の上面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図２】同上の下面図である。
【図３】同上を示し、図１（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。
【図４】同上の分解図である。
【図５】同上に用いる上部シールドケースの外観斜視図である。
【図６】同上に用いる上部シールドケースの外観斜視図である。
【図７】同上に用いる保持枠の外観斜視図である。
【図８】同上に用いる高周波回路基板を示し、（ａ）はマザーボードにドーターボードを取り付けた状態の下面図、（ｂ）はドーターボードの裏面図である。
【図９】同上に用いるデジタル回路基板を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は下面図である。
【図１０】参考例の携帯端末用無線モジュールを示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は上部シールドケースの外観斜視図である。
【図１１】同上の別の携帯端末用無線モジュールの上面図である。
【図１２】従来の携帯端末用無線モジュールの概略構成図である。
【符号の説明】
３ 上部シールドケース
４ 下部シールドケース
５ パッチアンテナ
６ ＲＦ回路基板
７ デジタル回路基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信に用いられる携帯端末用無線モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の携帯端末用無線モジュールとしては、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）のＧＰＳ受信器があり、図１２にその概略構成図を示す。このＧＰＳ受信器はアンテナモジュール３１とＲＦ・デジタル回路モジュール３２とを配線３５を介して電気的に接続して構成される。ここで、アンテナモジュール３１は、ＧＰＳ衛星からの無線信号を受信するアンテナやその周辺回路で構成される。また、ＲＦ・デジタル回路モジュール３２は、アンテナモジュール３１の受信したＧＰＳ信号を処理するＲＦ回路３３や、ＧＰＳ信号の復調を行う信号処理部及びＧＰＳ信号を信号処理して位置情報を求めるＣＰＵよりなるデジタル回路３４とを一体化して構成される。すなわち、ＲＦ回路３３とデジタル回路３４とを同一基板上に形成して１つのＲＦ・デジタル回路モジュール３２を構成しており、このモジュールとは別体に形成されたアンテナモジュール３１との間を配線３５を介して電気的に接続していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した携帯端末用無線モジュールでは、ＲＦ回路３３とデジタル回路３４とを同一基板上に形成しているため、基板の面積が大きくなり、この携帯用無線モジュールを装着する携帯用端末の小型化を妨げていた。
【０００４】
また、上述の携帯端末用無線モジュールを小型の携帯用機器に搭載しようとすると、２つのモジュール３１，３２が近接して配置されるため、両者の間で電磁干渉が発生する虞がある。両モジュール３１，３２間の電磁干渉を防止するためには、それぞれのモジュール３１，３２を電磁シールドする必要があり、シールド部材によって小型化が阻害されるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、アンテナと回路との間の電磁干渉を防止した小型で部品点数の少ない携帯端末用無線モジュールを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、携帯端末に用いられる無線通信信号の信号処理を行うための携帯端末用無線モジュールにおいて、アンテナと、アンテナを介して受信した高周波信号の周波数変換を行うＲＦ回路の部品が実装されたＲＦ回路基板と、ＲＦ回路の出力信号を処理するデジタル演算回路の部品が実装されたデジタル回路基板と、ＲＦ回路基板及びデジタル回路基板を両側面に保持する合成樹脂製の保持枠と、保持枠の枠片の内側面に設けた段部に載置される電磁シールド板と、保持枠の枠片に設けられてＲＦ回路基板とデジタル回路基板の間を電気的に接続する接続配線と、ＲＦ回路基板とデジタル回路基板と電磁シールド板とを保持した保持枠を内部に収納する箱状のシールドケースとを備え、シールドケースにおいてＲＦ回路基板側の表面にアンテナ部を配置し、アンテナ部の給電端子がシールドケースに設けた給電用孔に通されてＲＦ回路基板に電気的に接続されたことを特徴とし、ＲＦ回路基板とデジタル回路基板とを所定の隙間を開けて重ねて配置しているので、１枚の回路基板にＲＦ回路及びデジタル回路の部品を実装する場合に比べて回路基板１枚当たりの大きさを小さくでき、両回路基板を重ねて配置することにより回路基板の占める面積を小さくできる。しかも、アンテナを両回路基板と一体的に配置しているので、部品点数が少なくなり、さらにアンテナと回路基板とを別々に配置した場合のように、アンテナと回路基板との間を電気的に接続する接続配線の配線スペースを考慮する必要が無く、小型化を図ることができる。そのうえ、アンテナと両回路基板との間を電磁シールドしているので、両回路基板の発生する電磁波がアンテナから回り込んで、信号ノイズが発生するのを抑制することができる。
【０００７】
しかも、ＲＦ回路基板とデジタル回路基板との間に電磁シールド板が配置されているので、電磁シールド板によりＲＦ回路とデジタル回路との間の電磁干渉を防止できる。
【０００８】
さらに、保持枠の枠部でＲＦ回路基板とデジタル回路基板とを保持しているので、保持枠の枠内に対応する両回路基板の部位を部品の実装面として有効に利用することができ、且つＲＦ回路基板とデジタル回路基板との間を所定の間隔に保つことができる。
【０００９】
また更に、保持枠に接続配線を設けているので、別途配線を設けること無くＲＦ回路基板とデジタル回路基板との間を電気的に接続することができ、配線を引き回すスペースが不要になるから、モジュールの小型化を図ることができる。そのうえ、保持枠を内部に収納するシールドケースによって、デジタル回路基板からアンテナへの電磁波の回り込みを防止できる。
【００１０】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、電磁シールド板と回路基板のグランドとを電気的に接続するグランド配線を保持枠に設けたことを特徴とし、請求項１の発明の作用に加え、保持枠にグランド配線を設けているので、別途グランド配線を設けること無く電磁シールド板を接地することができ、配線を引き回すスペースが不要になるから、モジュールの小型化を図ることができる。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、ＲＦ回路基板は、マザーボードと、マザーボードの一面に装着されるドーターボードとで構成されることを特徴とし、請求項１又は２の発明の作用に加え、ＲＦ回路を構成する回路部品の一部をドーターボードに実装することによって、高密度配置の設計を容易に行うことができ、モジュールを容易に小型化できる。
【００１３】
請求項４の発明では、請求項３の発明において、ドーターボードにおけるマザーボードとの対向面と反対側の面に、高周波用の低雑音増幅器と前段フィルタの部品を実装したことを特徴とし、高周波用の低雑音増幅器と前段フィルタとをドーターボードに実装することにより、部品を高密度に配置でき、モジュールの小型化を実現できる。
【００１４】
請求項５の発明では、請求項４の発明において、ドーターボードにおけるマザーボードとの対向面に周波数変換回路をチップ化したＩＣをベアチップ実装したことを特徴とし、請求項４の発明の作用に加え、ドーターボードにおけるマザーボードとの対向面を有効に利用し、この面に周波数変換回路をチップ化したＩＣをベアチップ実装しているので、マザーボードの小型化を図ることができる。しかも周波数変換回路をチップ化したＩＣはベアチップ実装されており、このＩＣの端面にはリードなどをが設けられていないので、実装に必要なスペースが小さくて済み、モジュールの小型化を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
（実施形態１）
本発明の一実施形態に係るＧＰＳ受信器の一部省略せる上面図を図１（ａ）に、Ａ−Ａ’断面図を図１（ｂ）に、下面図を図２に、Ｂ−Ｂ’断面図を図３にそれぞれ示す。尚、以下の説明では、特にことわりがなければ図１（ｂ）の向きにおいて上下左右の方向を規定する。
【００１９】
このＧＰＳ受信器１のケース２は、導電材料により下面が開口した略箱状に形成された上部シールドケース３と、導電材料により上面が開口した略箱状に形成された下部シールドケース４とで構成される（図５及び図６参照）。下部シールドケース４は上部シールドケース３よりも一回り大きい寸法に形成されており、上部シールドケース３の開口を下向きにして、上部シールドケース３を下部シールドケース４の開口内に上側から挿入した状態で、上部シールドケース３と下部シールドケース４とが結合される。
【００２０】
ケース２の上面には、ＧＰＳ衛星からの無線信号を受信するアンテナ部としてのパッチアンテナ５が取り付けられている。パッチアンテナ５の下面には給電端子５ａが突設されており、この給電端子５ａは上部シールドケース３の上面に形成された給電用孔３ａからケース２内に挿入される。
【００２１】
ケース２の内部には、ＲＦ回路の回路部品が実装されたＲＦ回路基板６と、デジタル回路の回路部品が実装されたデジタル回路基板７と、保持枠８と、電磁シールド板９とが収納される。
【００２２】
保持枠８は、図７に示すように、合成樹脂により中央に角孔８ａを有する四角枠状に形成され、角孔８ａを挟んで対向する二つの枠片の内側面には上下方向における中間部位に電磁シールド板９の両側縁が載置される段部８ｃが形成されている。段部８ｃが形成された枠片の内の一方には、保持枠８を上下方向に貫通する複数のスルーホール８ｄが所定の間隔で形成されている。また、スルーホール８ｄを設けた枠片の内側面には上面側から段部８ｃにかけて凹溝８ｅが形成され、この凹溝８ｅに導電材料よりなるめっき層を形成することによりグランド配線１０が形成されている。
【００２３】
ＲＦ回路基板６はセラミック基板や樹脂積層板などの矩形状の絶縁基板上にＲＦ回路の回路部品を実装したもので、本実施形態のものは所謂パッシブアンテナ型のものであるから、アンテナ回路も同様に実装されている（尚、アクティブアンテナ型の場合は、アンテナ回路がアンテナの近傍に設けられることになる）。また本実施形態では、ＲＦ回路基板６を、図８（ａ）（ｂ）に示すように、矩形板状のマザーボード６ａと、マザーボード６ａの下面側に装着されるドーターボード６ｂとで構成しており、１枚の回路基板に実装する場合に比べて基板の面積が小さく済むから、モジュール全体の大きさを小型化することができる。また、ＲＦ回路を構成する回路部品の一部をドーターボード６ｂに実装しているので、高密度配置の設計を容易に行うことができる。
【００２４】
ここで、マザーボード６ａの保持枠８側の面（下面）はＲＦ回路の回路部品が実装される実装面となり、マザーボード６ａ下面の角孔７ａに対応する部位にはドーターボード６ｂを装着するとともに、ドーターボード６ｂの周りに発振器１１ａなどの部品を実装してある。また、マザーボード６ａの一辺には、保持枠８にマザーボード６ａを保持させた状態で保持枠８に設けた複数のスルーホール８ｄにそれぞれ対応する部位に複数の端面端子１４が設けられている。
【００２５】
一方、ドーターボード６ｂにおけるマザーボード６ａとの対向面と反対側の面（下面）には、低雑音増幅器（ＬＮＡ）やＬＮＡ前段フィルタなどの回路部品１３が実装され、マザーボード６ａ側の面（上面）には周波数変換回路をチップ化したＲＦ−ＩＣ１２をベアチップ実装している。ここで、ドーターボード６ｂには受動部品を内蔵した多層基板を利用して、省部品化および小型化を図っている。特に、ドーターボード６ｂには不要信号を抑圧するためのＬＮＡの整合回路やＬＮＡ前段フィルタなどの受動部品を内蔵している。また、ＲＦ−ＩＣ１２はドーターボード６ｂの上面にベアチップ実装されており、回路部品１３の実装面以外の面を有効に利用して基板を小型化しており、またＲＦ−ＩＣ１２の端面にはリードなどが設けられていないので、実装に必要なスペースが小さくて済み、さらなる小型化、短配線化を図り、高周波特性を向上させている。尚、ドーターボード６ｂとマザーボード６ａとの間の電気的接続は、ＲＦ−ＩＣ１２の厚みを考慮して、ＲＦ−ＩＣ１２の厚みよりも大きな直径の半田ボール２６を介して行われる
デジタル回路基板７は、図９（ａ）（ｂ）に示すように略矩形板状に形成され、保持枠８側の面（上面）及び反対側の面（下面）にはそれぞれデジタル回路を構成する回路部品が実装されている。例えば、デジタル回路基板７の上面には発振器１１ｂ、デジタルＩＣ１５、メモリ１６、コンデンサや抵抗などの部品１７が実装され、デジタル回路基板７の下面には発振器１１ｃ、電源回路１８、リセット回路１９、コネクタ２０、コンデンサや抵抗などの部品２１が実装されている。また、デジタル回路基板７の一辺には、保持枠８にデジタル回路基板７を保持させた状態で保持枠８に設けた複数のスルーホール８ｄにそれぞれ対応する部位に複数の端面端子２２が設けられている。尚、デジタル回路基板７ではデジタルＩＣ１５及びメモリ１６をベアチップ実装して、回路基板の小型化を図っている。また、下部シールドケース４の底面には角孔状の開口４ａが形成されており、この開口４ａからデジタル回路基板７に実装したコネクタ２０が露出しているので、このコネクタ２０を用いて外部基板（図示せず）との電気的接続を行うことができる。
【００２６】
ここで、このＧＰＳ受信器を組み立てる際は、保持枠８の段部８ｃに電磁シールド板９を保持させた後、枠部８ｂの上面側でＲＦ回路基板６を保持させるとともに、枠部８ｂの下面側でデジタル回路基板７を保持させ、保持枠８に設けたスルーホール８ｄに両回路基板６，７の端面端子１４，２２を半田付けすることによって、両回路基板６，７間がスルーホール８ｄを介して電気的に接続される。またこの時、電磁シールド板９は保持枠８の内側面に設けたグランド配線１０を介してＲＦ回路基板６のグランドに接地される。ここに、スルーホール８ｄにより両回路基板６，７の間を電気的に接続する接続配線が構成される。そして、電磁シールド板９を保持枠８の枠内に保持させるとともに、両回路基板６，７を保持枠８の上下両面に保持させた状態で、ＲＦ回路基板６を上側、デジタル回路基板７を下側にして、下部シールドケース４内に挿入した後、上部シールドケース３を上側から被せて、上部シールドケース３上にパッチアンテナ５を載置し、パッチアンテナ５の給電端子５ａを給電用孔３ａに挿通させてＲＦ回路基板６に電気的に接続することにより、ＧＰＳ受信器の組立が完了する。
【００２７】
本実施形態のＧＰＳ受信器は上述のような構造を有しており、
ＲＦ回路基板６とデジタル回路基板７とを所定の隙間を開けて重ねて配置しているので、１枚の回路基板にＲＦ回路及びデジタル回路の部品を実装する場合に比べて回路基板１枚当たりの大きさを小さくでき、両回路基板６，７を重ねて配置することにより回路基板の占める面積を小さくできる。また、パッチアンテナ５と両回路基板６，７との間には上部シールドケース３が介装されているので、パッチアンテナ５と両回路基板６，７の間を電磁シールドすることができ、両回路基板６，７の発生する電磁波がパッチアンテナ５から回り込んで、信号ノイズが発生するのを抑制できる。そして、パッチアンテナ５は両回路基板６，７とシールドされた状態で、両回路基板６，７と一体的に配置されているので、部品点数が少なくなり、パッチアンテナ５と回路基板６，７とを別々に配置した場合のように、パッチアンテナ５と回路基板６，７との間を電気的に接続する接続配線の配線スペースを考慮する必要が無く、小型化を図ることができる。
【００２８】
さらに、ＲＦ回路基板６とデジタル回路基板７との間には電磁シールド板９が介装されるので、デジタル回路基板７の発生する電磁波からＲＦ回路基板６を電磁シールドすることができる。また、両回路基板６，７は保持枠８の上下両面に保持されているので、保持枠８の枠内に対応する両回路基板６，７の部位を部品の実装面として有効に利用することができ、さらに両回路基板６，７の間の距離を所定の距離に保つことができる。
【００２９】
また更に、デジタル回路基板７の下面を周辺シールド体としての下部シールドケース４が覆っているので、デジタル回路基板７から外部へ電磁波が輻射されるのを抑制し、パッチアンテナ５への電磁波の回り込みを防止することができる。尚、上部シールドケース３はパッチアンテナ５のグランドプレーンとしての機能も有している。
【００３０】
また、両回路基板６，７の間を電気的に接続する接続配線と、電磁シールド板９を接地するグランド配線１０とをそれぞれ保持枠８に設けているので、別途配線を設けることなく、両回路基板６，７の間を電気的に接続したり、電磁シールド板９を接地することができ、配線を引き回すスペースが不要になるから、モジュールの小型化を図ることができる。
【００３１】
（参考例）
本発明の参考例を図１０（ａ）（ｂ）を参照して説明する。実施形態１ではアンテナ部としてパッチアンテナ５を用いているが、本参考例では上部シールドケース３の上面に角孔状の開口窓３ｂを形成し、開口窓３ｂに臨むＲＦ回路基板６上面の部位にアンテナ部としてのチップアンテナ２４を実装している。そして、ＲＦ回路基板６の上面に、チップアンテナ２４を囲むようにしてグランドパターン２３を形成しており、このグランドパターン２３によって、ＲＦ回路及びデジタル回路の部品とチップアンテナ２４との間を電磁シールドしている。尚、上部シールドケース３、ＲＦ回路基板６及びチップアンテナ２４以外の構成は実施形態１と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３２】
このように、本参考例では、ＲＦ回路基板６の実装面（下面）と反対側の面（上面）を利用してチップアンテナ２４を実装しているので、ＲＦ回路基板６の実装面以外の面を有効に利用してモジュールの小型化を図ることができる。さらに、ＲＦ回路基板６に設けたグランドパターン２３により、ＲＦ回路及びデジタル回路の部品とチップアンテナ２４との間を電磁シールドしているので、グランドパターン２３を基板内部で接地することができ、ＲＦ回路及びデジタル回路の部品とチップアンテナとの間をシールドする部材をＲＦ回路基板６と別体に形成した場合に比べて小型化を図ることができる。
【００３３】
尚、本参考例ではＲＦ回路基板６の上面にチップアンテナ２４を実装しているが、チップアンテナ２４の代わりに、図１１に示すようにＲＦ回路基板６の上面に形成した導電パターン（アンテナパターン）２５でアンテナを構成するようにしても良く、上述と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
【発明の効果】
上述のように、請求項１の発明は、携帯端末に用いられる無線通信信号の信号処理を行うための携帯端末用無線モジュールにおいて、アンテナと、アンテナを介して受信した高周波信号の周波数変換を行うＲＦ回路の部品が実装されたＲＦ回路基板と、ＲＦ回路の出力信号を処理するデジタル演算回路の部品が実装されたデジタル回路基板と、ＲＦ回路基板及びデジタル回路基板を両側面に保持する合成樹脂製の保持枠と、保持枠の枠片の内側面に設けた段部に載置される電磁シールド板と、保持枠の枠片に設けられてＲＦ回路基板とデジタル回路基板の間を電気的に接続する接続配線と、ＲＦ回路基板とデジタル回路基板と電磁シールド板とを保持した保持枠を内部に収納する箱状のシールドケースとを備え、シールドケースにおいてＲＦ回路基板側の表面にアンテナ部を配置し、アンテナ部の給電端子がシールドケースに設けた給電用孔に通されてＲＦ回路基板に電気的に接続されたことを特徴とし、ＲＦ回路基板とデジタル回路基板とを所定の隙間を開けて重ねて配置しているので、１枚の回路基板にＲＦ回路及びデジタル回路の部品を実装する場合に比べて回路基板１枚当たりの大きさを小さくでき、両回路基板を重ねて配置することにより回路基板の占める面積を小さくできるという効果がある。しかも、アンテナを両回路基板と一体的に配置しているので、部品点数が少なくなり、さらにアンテナと回路基板とを別々に配置した場合のように、アンテナと回路基板との間を電気的に接続する接続配線の配線スペースを考慮する必要が無く、小型化を図ることができる。そのうえ、アンテナと両回路基板との間を電磁シールドしているので、両回路基板の発生する電磁波がアンテナから回り込んで、信号ノイズが発生するのを抑制できるという効果がある。
【００３５】
しかも、ＲＦ回路基板とデジタル回路基板との間に電磁シールド板が配置されているので、電磁シールド板によりＲＦ回路とデジタル回路との間の電磁干渉を防止できるという効果がある。
【００３６】
さらに、保持枠の枠部でＲＦ回路基板とデジタル回路基板とを保持しているので、保持枠の枠内に対応する両回路基板の部位を部品の実装面として有効に利用することができ、且つＲＦ回路基板とデジタル回路基板との間を所定の間隔に保つことができるという効果がある。
【００３７】
また更に、保持枠に接続配線を設けているので、別途配線を設けること無くＲＦ回路基板とデジタル回路基板との間を電気的に接続することができ、配線を引き回すスペースが不要になるから、モジュールの小型化を図ることができるという効果がある。そのうえ、保持枠を内部に収納するシールドケースによって、デジタル回路基板からアンテナへの電磁波の回り込みを防止できるという効果がある。
【００３８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、ＲＦ回路基板とデジタル回路基板との間に配置される電磁シールド板を備え、当該電磁シールド板と回路基板のグランドとを電気的に接続するグランド配線を保持枠に設けたことを特徴とし、請求項１の発明の作用に加え、保持枠にグランド配線を設けているので、別途グランド配線を設けること無く電磁シールド板を接地することができ、配線を引き回すスペースが不要になるから、モジュールの小型化を図ることができるという効果がある。
【００４０】
請求項３の発明は、請求項１又は２の何れか１つの発明において、ＲＦ回路基板は、マザーボードと、マザーボードの一面に装着されるドーターボードとで構成されることを特徴とし、請求項１又は２の発明の作用に加え、ＲＦ回路を構成する回路部品の一部をドーターボードに実装することによって、高密度配置の設計を容易に行うことができ、モジュールを容易に小型化できるという効果がある。
【００４１】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、ドーターボードにおけるマザーボードとの対向面と反対側の面に、高周波用の低雑音増幅器と前段フィルタの部品を実装したことを特徴とし、高周波用の低雑音増幅器と前段フィルタとをドーターボードに実装することにより、部品を高密度に配置でき、モジュールの小型化を実現できるという効果がある。
【００４２】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、ドーターボードにおけるマザーボードとの対向面に周波数変換回路をチップ化したＩＣをベアチップ実装したことを特徴とし、請求項４の発明の作用に加え、ドーターボードにおけるマザーボードとの対向面を有効に利用し、この面に周波数変換回路をチップ化したＩＣをベアチップ実装しているので、マザーボードの小型化を図ることができるという効果がある。しかも周波数変換回路をチップ化したＩＣはベアチップ実装されており、このＩＣの端面にはリードなどをが設けられていないので、実装に必要なスペースが小さくて済み、モジュールの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の携帯端末用無線モジュールを示し、（ａ）はパッチアンテナを取り外した状態の上面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図２】同上の下面図である。
【図３】同上を示し、図１（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。
【図４】同上の分解図である。
【図５】同上に用いる上部シールドケースの外観斜視図である。
【図６】同上に用いる上部シールドケースの外観斜視図である。
【図７】同上に用いる保持枠の外観斜視図である。
【図８】同上に用いる高周波回路基板を示し、（ａ）はマザーボードにドーターボードを取り付けた状態の下面図、（ｂ）はドーターボードの裏面図である。
【図９】同上に用いるデジタル回路基板を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は下面図である。
【図１０】参考例の携帯端末用無線モジュールを示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は上部シールドケースの外観斜視図である。
【図１１】同上の別の携帯端末用無線モジュールの上面図である。
【図１２】従来の携帯端末用無線モジュールの概略構成図である。
【符号の説明】
３ 上部シールドケース
４ 下部シールドケース
５ パッチアンテナ
６ ＲＦ回路基板
７ デジタル回路基板
Claims (5)
- 携帯端末に用いられる無線通信信号の信号処理を行うための携帯端末用無線モジュールにおいて、アンテナ部と、アンテナ部を介して受信した無線信号を処理するＲＦ回路の部品が実装されたＲＦ回路基板と、ＲＦ回路の出力信号を処理するデジタル演算回路の部品が実装されたデジタル回路基板と、ＲＦ回路基板及びデジタル回路基板を両側面に保持する合成樹脂製の保持枠と、保持枠の枠片の内側面に設けた段部に載置される電磁シールド板と、保持枠の枠片に設けられてＲＦ回路基板とデジタル回路基板の間を電気的に接続する接続配線と、ＲＦ回路基板とデジタル回路基板と電磁シールド板とを保持した保持枠を内部に収納する箱状のシールドケースとを備え、シールドケースにおいてＲＦ回路基板側の表面にアンテナ部を配置し、アンテナ部の給電端子がシールドケースに設けた給電用孔に通されてＲＦ回路基板に電気的に接続されたことを特徴とする携帯端末用無線モジュール。
- 電磁シールド板と回路基板のグランドとを電気的に接続するグランド配線を保持枠に設けたことを特徴とする請求項１記載の携帯端末用無線モジュール。
- ＲＦ回路基板は、マザーボードと、マザーボードの一面に装着されるドーターボードとで構成されることを特徴とする請求項１又は２の何れか１項に記載の携帯端末用無線モジュール。
- ドーターボードにおけるマザーボードとの対向面と反対側の面に、高周波用の低雑音増幅器と前段フィルタの部品を実装したことを特徴とする請求項３記載の携帯端末用無線モジュール。
- ドーターボードにおけるマザーボードとの対向面に周波数変換回路をチップ化したＩＣをベアチップ実装したことを特徴とする請求項４記載の携帯端末用無線モジュール。
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