JP4830917B2 - High frequency module device and transmission / reception module device using the same - Google Patents
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Description
この発明は、例えば、レーダ装置や通信装置の送受信モジュール等に用いられる高周波モジュール装置及びこれを用いた送受信モジュール装置に関する。 The present invention relates to a high-frequency module device used for, for example, a transmission / reception module of a radar device or a communication device, and a transmission / reception module device using the same.
従来のマイクロ波帯、ミリ波帯等で用いられる高周波モジュール装置では、例えば機械加工した金属ケースによりプリント基板等に搭載された高周波回路素子の電気的シールドを行っている。しかし、金属ケースを用いた場合には、収納する部品サイズ、部品点数の増加等によって金属ケースの重量が増加し、また、機械加工によりシールド壁等を構成する必要があることから加工コストが高くなる等の問題があり、軽量化と低コスト化を実現するべく、このような高周波回路素子の電気的シールドを導電性樹脂により形成された樹脂シールドカバーを用いて行うことが提案されている。 In a conventional high frequency module device used in a microwave band, a millimeter wave band, etc., for example, a high frequency circuit element mounted on a printed board or the like is electrically shielded by a machined metal case. However, when a metal case is used, the weight of the metal case increases due to an increase in the size of the parts to be stored, the number of parts, etc., and it is necessary to construct a shield wall etc. by machining, resulting in high processing costs. In order to realize weight reduction and cost reduction, it has been proposed that such high-frequency circuit elements are electrically shielded using a resin shield cover formed of a conductive resin.
しかし、従来の高周波モジュール装置は以上のように構成されているので、電源回路の設置スペースがこのような導電性樹脂で形成されたシールド樹脂カバーの外側に設けられており、装置構成が大型化するという問題点があった。また、このようなシールド樹脂カバーとモジュールケースとの当接面における隙間をなくして高いシールド効果を確保するためモジュールケースにV字状の溝部を設け、このV字状の溝部にシールド樹脂カバーの開口端を係合させる構造としており、モジュールケース側の加工コストを要するという問題点があった。 However, since the conventional high-frequency module device is configured as described above, the installation space for the power supply circuit is provided outside the shield resin cover formed of such a conductive resin, and the device configuration is enlarged. There was a problem of doing. Further, in order to eliminate such a gap in the contact surface between the shield resin cover and the module case and ensure a high shielding effect, a V-shaped groove portion is provided in the module case, and the shield resin cover is provided in the V-shaped groove portion. The structure is such that the open end is engaged, and there is a problem that the processing cost on the module case side is required.
一方、比較的低い周波数帯に使用されるモジュール装置では、板金折り曲げ加工による簡易なシールド構造が採用されているが、各種のレーダ装置や通信装置等において使用される高周波モジュールでは、1GHzを超えるような周波数帯において数十dBの利得を有する必要があり、このような板金折り曲げ加工による簡易なシールド構造を高周波モジュールに採用した場合には、各回路間のアイソレーションが不足して性能の確保が著しく困難である。 On the other hand, in a module device used in a relatively low frequency band, a simple shield structure by sheet metal bending is adopted, but in a high-frequency module used in various radar devices and communication devices, it exceeds 1 GHz. In such a frequency band, it is necessary to have a gain of several tens of dB. When such a simple shield structure by sheet metal bending is adopted for a high frequency module, the isolation between each circuit is insufficient and the performance is ensured. It is extremely difficult.
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたものであり、装置の軽量化及び小型化を図ることができ、かつ、高いシールド効果及び高信頼性を得ることができる新規な高周波モジュール装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is capable of reducing the weight and size of the device, and also providing a novel high frequency capable of obtaining a high shielding effect and high reliability. An object is to provide a modular device.
この発明に係る高周波モジュール装置は、金属製のモジュールケースと、このモジュールケースに搭載され前記モジュールケースの搭載面を露呈させる開口部が形成された高周波回路基板と、この高周波回路基板の周辺部を囲う脚部及び前記開口部に配置される壁部が設けられ、これらの脚部及び壁部を前記高周波回路基板の周辺部及び開口部における前記モジュールケースにそれぞれ当接させて前記高周波回路基板上に配置された導電性の樹脂シールド部材と、この導電性の樹脂シールド部材よりも高く構成され、前記導電性の樹脂シールド部材を前記モジュールケースに固定するシールド固定手段と、このシールド固定手段に固定され前記樹脂シールド部材上に配置された電源回路基板と、前記導電性の樹脂シールド部材に設けられた貫通穴を介して前記高周波回路基板と前記電源回路基板とを電気的に接続する電源用配線と、前記電源回路基板を囲うように設けられ、前記電源用配線が接続された前記電源回路基板を外部から保護するモジュールケースカバーとを備えたものである。 A high-frequency module device according to the present invention includes a metal module case, a high-frequency circuit board that is mounted on the module case and has an opening that exposes the mounting surface of the module case, and a peripheral portion of the high-frequency circuit board. A surrounding leg portion and a wall portion disposed in the opening portion are provided, and the leg portion and the wall portion are brought into contact with the module case in the peripheral portion and the opening portion of the high-frequency circuit board, respectively, on the high-frequency circuit board. A conductive resin shield member disposed on the shield, a shield fixing means configured to be higher than the conductive resin shield member, and fixing the conductive resin shield member to the module case; and fixed to the shield fixing means And a power supply circuit board disposed on the resin shield member and a through hole provided on the conductive resin shield member. A power supply wiring that electrically connects the high-frequency circuit board and the power supply circuit board through a hole; and the power supply circuit board that is provided so as to surround the power supply circuit board and to which the power supply wiring is connected And a module case cover that protects against damage.
また、他の発明に係る送受信モジュール装置は、請求項1に記載の高周波モジュール装置を備え、前記開口部を挟んだ前記高周波回路基板の領域に送信部及び受信部をそれぞれ形成したものである。
In addition, a transmission / reception module device according to another invention includes the high-frequency module device according to
この発明によれば、導電性の樹脂シールド部材よりも高く構成されたシールド固定手段により導電性の樹脂シールド部材をモジュールケースに固定し、このシールド固定手段に電源回路基板を固定するので、装置の軽量化及び小型化を図ることができる。また、高周波回路基板の周辺部及び開口部における前記モジュールケースにそれぞれ当接させる脚部及び壁部を有する導電性の樹脂シールド部材により高周波回路基板を覆うので、さらに高いシールド効果を得ることができる。 According to the present invention, the conductive resin shield member is fixed to the module case by the shield fixing means configured higher than the conductive resin shield member, and the power circuit board is fixed to the shield fixing means. Weight reduction and size reduction can be achieved. Further, since the high-frequency circuit board is covered with the conductive resin shield member having the leg portions and the wall portions that are brought into contact with the module case at the periphery and the opening of the high-frequency circuit board, respectively, a higher shielding effect can be obtained. .
実施の形態.1
以下、この発明の実施の形態1について図1及び図2を用いて説明する。図1は実施の形態1による高周波モジュール装置を示す断面構成図及び上面図であり、図1(a)は図1(b)に示す高周波モジュール装置のA−A’断面図、図1(b)は高周波モジュール装置の上面図である。なお、実施の形態1では本発明に係る高周波モジュール装置を送受信モジュール装置に適用した場合について示している。図1において、1は金属製のモジュールケース、2はモジュールケース1に搭載された高周波回路基板、3は高周波回路基板2をモジュールケース1に固定する高周波回路固定手段、4はモジュールケース1上に設けられ、高周波回路基板2を内部に収容する導電性樹脂で形成されたシールド部材(以下、単にシールド部材という)、5,6はシールド部材4のシールド固定手段、7はシールド部材4上に配置された電源回路基板、8は電源回路基板7を固定手段6に固定する電源回路固定手段、9はシールド部材4及び電源回路基板7を覆うように設けられたモジュールケース1のカバー(以下、カバー部材という)、10はカバー部材9をモジュールケース1に固定するためのカバー固定手段である。なお、各固定手段3,5,8及び10はいずれもねじやボルト等の固定手段であり、モジュールケース1等に設けられた対応するねじ穴に螺合させて高周波回路基板2等を固定しているが、シールド固定手段6については、シールド部材4をモジュールケース1に固定する機能と電源回路基板7をシールド部材4上に固定させる機能とを有する必要があり、ねじ部6aと内部に電源回路固定手段8を螺合させるタップが6bとを有するポスト部材を用いている。図1に示すように、シールド部材4は脚部12及び壁部13をそれぞれ有しており、これらシールド部材4の脚部12及び壁部13をモジュールケース1の搭載面に当接させて高周波回路基板2上に設けられている。
Embodiment. 1
ここで、高周波回路基板2、シールド部材4について具体的に説明する。本発明に係るシールド部材4としては、例えば、液晶ポリマ(LCP)や変性ポリフェニレンオキシド(PPO)などの樹脂材料を射出成形してなる射出成形品を用い、さらに電磁シールドの効果を得るために、当該射出成形品の表面にニッケル等のメッキを施したものや、射出成形品の内部にフェライト等の磁気材料を配合した金属性フィラーを混入してシールド性をもたせたものを用いる。また、高周波回路基板2としては、装置の低コスト化を図るため、Auメッキ基板のようなコスト高な材料でなく、表面にホットガスレベラにより半田コート施したものを用いるものとする。
Here, the high-
この液晶ポリマ(LCP)等からなるシールド部材4においては、固有の現象として温度ストレスによるシールド部材4の変形(クリープ現象)等の問題を有するが、これを回避するためソルダーコート(ホットガスレベラによる半田吹き付けコート)を用いた高周波回路基板2上にシールド部材4を直接固定してシールド性を確保することは信頼性上の問題がある。そこで、実施の形態1による高周波モジュール装置では、高周波回路基板2の周辺部をシールド部材4の脚部により囲う構造とし、かつ、図1に示すように高周波回路基板2に切り欠き穴11を設けることで、樹脂性シールド部材4と金属製のモジュールケース1とが直接固定される構造とし、これによりシールド部材4の熱膨張・収縮によるソルダコート材の削れや、固定手段3,5,6による部材の締め付けトルク低下を回避することが可能となる構成としている。
The
また、放熱上の観点からシールド部材4とモジュールケースカバー9との間に電源回路基板7を設けることが考えられるが、シールド部材4に電源回路基板7等を直接搭載することは困難である。そこで、実施の形態1による高周波モジュール装置では、内部にタップ加工を施したシールド固定手段6をシールド部材4の固定手段として使用する。このような固定手段6の内部に施されたタップ6bに固定手段8を用いて電源回路基板7を固定することにより図1に示すような二階建て構造の高周波モジュールを容易に構成するができ、高周波モジュール装置全体の小型化を図ることができる。
Further, it is conceivable to provide the
また、図1において、11は高周波回路基板2の中央部に設けられた切り欠き穴、12は高周波回路基板2の周辺部を囲うように配置されたシールド部材4の脚部、13は切り欠き穴11に配置されたシールド部材4の壁部、14,15はシールド部材4の壁部13によって離隔され、半導体、受動チップ部品等を実装することにより、増幅器、移相器、制御回路等のアクティブ回路がそれぞれ形成される高周波回路基板2の第1及び第2の素子領域、16はシールド部材4に設けられた電源配線用の貫通穴、17は貫通穴16を通り高周波回路基板2と電源回路基板7とを電気的に接続する電源配線、18は高周波回路基板2の外側の端部とシールド部材4との間に設けられた隙間、19は切り欠き穴11を形成する高周波回路基板2の内側の端部とシールド部材4の壁部13との間に設けられた隙間である。
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a notch hole provided at the center of the high-
図1(a)に示すように、高周波回路基板2とシールド部材4との間には隙間18,19が設けられており、シールド部材4は高周波回路基板2と接触しないようにシールド固定手段5,6によりモジュールケース1に直接固定されている。このようにシールド部材4をモジュールケース1に直接固定することにより、シールド部材4の熱膨張が抑制され、各固定手段3,5,6及び8における締め付けトルクの低下等を回避することができる。また、高周波回路基板2及びシールド部材4が熱膨張により変形するような場合であってもシールド部材4と高周波回路基板2との間に隙間を設けているので、高周波回路基板2とシールド部材4との接触による各部材の変形を回避することができる。また、電源回路基板7の外側にモジュールケースカバー9を設けているので、電源回路基板7、電源配線17等に外部からの水分、異物等が付着せず、これら外部からの水分、異物等からモジュールケースカバー9の内部が保護される構造となっている。
As shown in FIG. 1A, gaps 18 and 19 are provided between the high-
また、図1において、20,21は高周波回路基板2に形成された入出力線路、22,23は入出力線路20,21とそれぞれ接続されたスイッチ回路、24a,24bは第1及び第2の素子領域14,15に形成された移相回路、25a,25bは増幅回路、26a,26bはスイッチ回路22,23を介して入力された高周波信号がそれぞれ伝送する信号線路である。実施の形態1では、第1の素子領域14に設けられた移相回路24a、増幅回路25a、信号線路26aにより送信系回路、第2の素子領域15に設けられた移相回路24b、増幅回路25b、信号線路26bにより受信系回路がそれぞれ構成されているものとする。
In FIG. 1, 20 and 21 are input / output lines formed on the high-
なお、シールド部材4の内部は、導波管カットオフ寸法以下に幅を狭くしており、高周波回路基板2も導波管カットオフ寸法以下の幅に分離された部分である第1及び第2の素子領域14,15にスイッチ回路22,23、移相回路24a,24b及び増幅回路25a,25b等の高周波回路を実装している。このような構造においては、切り欠き穴11を挟んで相対する高周波回路基板2上に送信系回路、受信系回路をそれぞれ配置することで、送受間のアイソレーションを良好なものとすることができる。
Note that the inside of the
次に、図1に示す高周波モジュール装置の動作について簡単に説明する。例えば、送信時に入出力線路20に供給された送信信号はスイッチ回路22を介して第1の素子領域14に形成された送信系回路に出力され、増幅回路25aにより増幅処理された後、移相回路24aにより位相量が制御され、スイッチ回路23、入出力線路21を介してモジュール装置に接続された素子アンテナ(図示省略)に出力される。また、受信時に素子アンテナから供給された受信信号は入出力線路21、スイッチ回路23を介して第2の高周波素子領域15に形成された受信系回路に出力され、移相回路24bにより位相量が制御された後、増幅回路25bにより増幅処理され、スイッチ回路22、入出力線路20を介してモジュール装置に接続された信号処理部(図示省略)等に出力される。
Next, the operation of the high-frequency module device shown in FIG. 1 will be briefly described. For example, the transmission signal supplied to the input /
最後に実施の形態1による高周波モジュール装置の組立てについて説明する。図2は図1に示す高周波モジュール装置の組立て状況を示す分解構成図であり、図2を用いて図1に示す高周波モジュール装置の組立てについて簡単に説明する。なお、図中、同一符号は同一部分を示し、これらの詳細な説明については省略する。図2に示すように、シールド部材4はシールド固定手段6を用いてモジュールケース1に固定する。具体的には、シールド固定手段6のネジ部6aをモジュールケース1に設けられた対応するねじ穴に螺合させてシールド部材4をモジュールケース1に固定する。また、シールド固定手段6は電源回路基板7をシールド部材4上に配置するためのタップ部6bを有しており、シールド部材4をモジュールケース1に固定した後、電源回路基板7が設けられ、その状態で電源回路固定手段8をシールド固定手段6のタップ部6bに螺合することにより電源回路基板7をシールド固定手段6に固定する。
Finally, assembly of the high-frequency module device according to
なお、高周波回路基板2と電源回路基板7とを電気配線17により接続するためシールド部材4に電気配線17を通す貫通穴16を設ける構成としたが、実施の形態1による高周波モジュール装置ではこのような貫通穴16を射出成形によりシールド部材4全体の形成と同時に行うことができるため、金属製のシールド部材を用いる場合に比べて穴あけ加工の加工コストを大幅に低減することができるという利点がある。
In addition, in order to connect the high
以上のように、実施の形態1による高周波モジュール装置によれば、導電性の樹脂シールド部材4を用いることで、高周波モジュール装置の軽量化及び小型化が図れるとともに、この導電性の樹脂シールド部材4に脚部12及び壁部13を設け、これらの脚部12及び壁部13が高周波回路基板2の周辺部及び開口部11における前記モジュールケース1とそれぞれ当接するように高周波回路基板2を覆うので、高いシールド効果を得ることができ、ひいては高信頼性を実現することができる。
As described above, according to the high frequency module device according to the first embodiment, by using the conductive
また、高周波回路基板2に設けられた開口部11を挟んだ第1及び第2の素子領域に送信系回路及び受信系回路をそれぞれ形成したので、シールド部材4に囲まれた部分のアイソレーション特性をさらに改善させることができ、送受間のアイソレーションが良好な送受信モジュール装置を得ることができる。
Further, since the transmission system circuit and the reception system circuit are respectively formed in the first and second element regions sandwiching the opening 11 provided in the high
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2について図3を用いて説明する。図3は実施の形態2による高周波モジュール装置を示す上面図及び概要側面図であり、図3(a)は上面図、図3(b)はその概要側面図である。図3において、4bは樹脂製のシールド部材、27はシールド部材4bの寸法精度の低さに伴うシールド性能の劣化を防止するためシールド部材4bに設けられた凹凸状のブロック部(以下、カットオフブロックという)であり、図3(b)に示すように、モジュールケース1と接触する面に周期的に設けられている。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示し、これらについての詳細な説明は省略する。このカットオフブロック27はモジュールケース1との接触点が使用周波数の1/4波長の長さ以下となるように設けたものであり、このような構成とすることによりシールド部材4bの寸法精度の低さに伴うシールド性能の劣化を防止することができ、シールド効果を向上させることができる。なお、金属性のシールド部材の場合にはこのようなカットオフブロック27の加工は極めてコスト高となるが、樹脂シールド部材の場合には、射出成型によりシールド部材4b全体の形成と同時に行うことができるため、電源配線用の貫通穴16の加工の場合と同様、加工コストを大幅に抑えることができる。
Next,
このように、実施の形態2による高周波モジュール装置によれば、導電性の樹脂シールドを用いているので装置の軽量化を図ることができると共に、金属製のシールドブロックを用いた場合と比較してシールド性能を劣化させることなく高性能の高周波モジュール装置を実現することができる。また、カットオフブロック27を射出成形によりシールド部材4b全体の形成と同時に行うことができるので、大量生産に適し、装置の低コスト化を図ることができる。
Thus, according to the high frequency module device according to the second embodiment, since the conductive resin shield is used, the weight of the device can be reduced, and compared with the case where a metal shield block is used. A high-performance high-frequency module device can be realized without deteriorating the shielding performance. Moreover, since the cut-
1 モジュールケース、2 高周波回路基板、3,5,8,10 固定手段(ねじ)、
4 導電性の樹脂シールド部材、6 固定手段(ポスト部材)、7 電源回路基板、
9 モジュールケースカバー、11 開口部、12 脚部、13 壁部、
14 第1の領域、15 第2の領域、16 電源配線用の貫通穴、17 電源配線、
18,19 隙間。
1 module case, 2 high-frequency circuit board, 3, 5, 8, 10 fixing means (screw),
4 conductive resin shield member, 6 fixing means (post member), 7 power circuit board,
9 Module case cover, 11 opening, 12 legs, 13 wall,
14 1st area | region, 15 2nd area | region, 16 Through-hole for power supply wiring, 17 Power supply wiring,
18, 19 Clearance.
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