JP5531524B2 - 無線通信装置 - Google Patents

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本発明は、無線通信装置に関し、詳細には無線通信装置の放熱及びシールド対策に関する。
近年、ワイヤレス通信技術が発展し、無線通信機能を備えた通信装置が多く利用されている。例えば、ネットワーク間のアクセスを可能とするゲートウェイやルータといった通信装置も無線通信機能を備えるようになっている。なお、無線通信には、IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers)802.11規格に準じた無線LAN(Local Area Network)やBluetooth(登録商標)等が使用される。
このような無線通信機能を備える通信装置(無線通信装置)は、無線通信用の信号処理を行う電子回路を備えるが、この電子回路には不要輻射源となる電子部品群が含まれる。このために、無線通信装置においては、これらの電子部品群のシールド対策が重要となる。また、無線通信装置には、無線通信用の信号処理を行う電子回路の他に、通信装置全体を統括すると共に、通信装置のメイン機能を発揮するための処理を行うIC(Integrated Circuit) チップが通常搭載される。このICチップは、不要輻射源となるためにシールド対策を行うのが好ましく、発熱量が多いために放熱対策が重要となる。
実開昭62−184798号公報
ところで、無線通信装置においては、上述のICチップが搭載されるメイン基板とは別基板に無線通信用の信号処理を行う電子回路を設け、この別基板(無線基板)をメイン基板上に設ける構成とすると便利な場合がある。このように構成すると、例えば無線通信装置の幅を狭くして装置を小型化することが可能である。また、無線通信用の信号処理を行う電子回路については改良を行わず、その他の構成についてのみ改良を行いたい場合に、無線基板はそのままの構成として、その他の部分のみを改良するということができるために、低コストでの改良が可能となる。
このような無線通信装置において、メイン基板上に搭載されるICチップは、それ自身が不要輻射源となる場合があり、無線通信装置を構成する筐体からの電磁波漏れを低減する等を狙って、メイン基板の中央寄りに配置されるのが好ましいとされる。また、無線基板も上述のように不要輻射源であり、ICチップの場合と同様の理由で、メイン基板の中央寄りに配置されるのが好ましいとされる。このため、メイン基板と無線基板とが別に分けられた構成の無線通信装置においては、ICチップ及び無線基板をいずれも中央寄りに配置するために、無線基板がメイン基板の中央寄りに搭載されるICチップの上に配置される構成とすることが好ましいと考えられる。しかしながら、無線通信装置の構成をこのような構成とすると、次のような問題が発生することがわかった。
すなわち、ICチップは、上述のように放熱対策が必須であり、更にシールド対策を行うのが好ましい。このため、例えば特許文献1に示されるようなシールド兼用ヒートシンクを、ICチップを覆うように配置することが考えられる。しかし、本構成では、上部に発熱量が多い無線基板を有するために、単に箱形のシールド兼用ヒートシンクをICチップに被せるだけでは十分に放熱できない。
また、放熱面積を稼ぐためにシールド兼用ヒートシンクの上部にフィンを設けることも考えられるが、ICチップと無線基板との間の隙間はできるかぎり狭くしたい(例えば1.5mm程度)こともあり、フィンを形成して放熱面積を確保するのは難しい。このため、無線基板がメイン基板の上面に搭載されるICチップを覆うように配置する構成の無線通信装置では放熱対策が不十分になってしまうという問題がある。
そこで、本発明の目的は、無線通信用の信号処理を行う電子回路が形成される無線基板が、メイン基板の上に搭載されるICチップの上に配置される無線通信装置において、シールド対策及び放熱対策を有効に行える構成を提供することである。
上記目的を達成するために本発明の無線通信装置は、無線通信用の信号処理を行う電子回路が形成される無線基板をメイン基板の上に配置してなる無線通信装置であって、前記無線基板は、前記メイン基板の上面に搭載されるICチップの上に、前記ICチップとの間に隙間を有するように配置され、前記ICチップに熱伝導可能に接続されると共に、前記無線基板の上面に搭載される電子部品群を上から覆うシールド兼用放熱板金を設けたことを特徴としている。
本構成によれば、シールド兼用放熱板金は、単にICチップに熱伝導可能に接続されるのみならず、ICチップの上に配置される無線基板の上面に搭載される電子部品群を上から覆う構成となっている。このために、ICチップで発生した熱を放熱するための放熱面積を広くでき、ICチップの放熱対策を十分なものとできる。また、放熱対策を行う板金を無線基板上の電子部品群のシールド対策にも用いる構成であり、少ない部品点数で放熱対策とシールド対策が可能である。
上記構成の無線通信装置において、前記シールド兼用放熱板金は、前記ICチップと前記無線基板との間に配置されると共に前記ICチップに熱伝導可能に接続される下プレートと、前記無線基板の上面に搭載される電子部品群を上から覆う上プレートと、前記下プレートと前記上プレートとを繋ぐ連結プレートと、を有するのが好ましい。
本構成によれば、下プレートのみならず、連結プレート及び上プレートに放熱作用を発揮させられる。このため、ICチップで発生した熱を放熱するための放熱面積を広くでき、ICチップの放熱対策を十分なものとできる。また、放熱作用を有する上プレートを無線基板上の電子部品群を上から覆うようにしてシールド対策にも用いており、少ない部品点数で放熱対策とシールド対策が可能である。
上記構成の無線通信装置において、前記メイン基板上には、略矩形状の前記無線基板の一端が取り付けられて前記メイン基板と前記無線基板とを電気的に接続するコネクタ部が設けられ、前記シールド兼用放熱板金は、前記連結プレートが前記無線基板を挟んで前記コネクタ部に対向するように配置されていることとしてもよい。
本構成によれば、無線基板をコネクタ部によって接続した後に、下プレートをICチップと無線基板との間の隙間に差し込み、上プレートを無線基板の上面に搭載される電子部品群に被せるという作業で放熱性及びシールド性を確保できる。すなわち、本構成によれば、簡単な作業で放熱及びシールド対策ができる。
上記構成の無線通信装置において、前記ICチップと前記シールド兼用放熱板金との間には、サーマルインターフェース材が介在しているのが好ましい。シールド兼用放熱板金とICチップとを直接接触させて、シールド兼用放熱板金をICチップに熱伝導可能に接続することも可能である。しかし、本構成のように、例えば熱伝導性のグリースや接着剤等からなるサーマルインターフェース材を介在させる方が、簡単に熱伝導性を確保できる。
上記構成の無線通信装置において、前記シールド兼用放熱板金を冷却する冷却ファンを有するのが好ましい。これにより、シールド兼用放熱板金による放熱効率を更に高めることができる。
本発明によれば、無線通信用の信号処理を行う電子回路が形成される無線基板がメイン基板の上に搭載されるICチップの上に配置される無線通信装置において、シールド対策及び放熱対策を有効に行うことが可能になる。
本発明が適用されるVoIPゲートウェイの実施形態の外観構成を示す概略斜視図 本実施形態のVoIPゲートウェイが備えるメイン基板と無線基板との関係を示す概略斜視図 図2のA−A位置における概略断面図 本実施形態のVoIPゲートウェイが備えるシールド兼用放熱板金の構成を示す概略斜視図 本実施形態のVoIPゲートウェイの変形例を説明するための図
以下、本発明の無線通信装置の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。実施形態の説明にあたっては、本発明が無線通信装置の一例であるVoIP(Voice over Internet Protocol)ゲートウェイに適用された場合を例に説明する。
図1は、本発明が適用されるVoIPゲートウェイの実施形態の外観構成を示す概略斜視図である。VoIPゲートウェイ1は、電話網とIP(Internet Protocol)ネットワークとを中継する通信装置であり、この機能を発揮するための電子回路が筐体10内に組み込まれている。また、筐体10内の電子回路に接続されるアンテナ11が筐体10から突出しており、このアンテナ11によってVoIPゲートウェイ1は無線通信が可能となっている。
なお、本実施形態のVoIPゲートウェイ1は、IEEE802.11b規格を用いたWiFi(登録商標)方式で無線通信を行うように構成されている。ただし、本発明は無線通信方式がWiFi方式でないものにも適用でき、例えば、WiMAX(登録商標)、Bluetooth等の無線方式が使用される場合にも本発明は適用可能である。
VoIPゲートウェイ1が備える筐体10には、装置の状態等を表示する液晶パネル(これ自体は筐体10内に配置される)が見えるように透明部材で構成される覗き窓12が設けられている。また、筐体10の側面には、VoIPゲートウェイ1に電力を供給するために使用される電源端子21や、電話線等のケーブルが差し込まれる各種ジャック22が露出している。
図2は、本実施形態のVoIPゲートウェイが備えるメイン基板と無線基板との関係を示す概略斜視図である。VoIPゲートウェイ1の筐体10内部には、図2に示すようなメイン基板20と、メイン基板20の上に配置される無線基板30とが備えられている。メイン基板20には、上述の電源端子21や各種ジャック22が搭載される他、VoIPゲートウェイとしての機能を果たすために必要なICチップ、トランジスタ、コンデンサ等の電子部品群24が搭載される。
また、メイン基板20の上には、アンテナ11と電気的に接続され、無線通信用の信号処理を行う電子回路が形成されるWiFi基板30(無線基板の実施形態)が搭載されている。このWiFi基板30は、メイン基板20の中央寄りに配置され、メイン基板20の上に固定配置されるコネクタ部25に接続されることによってメイン基板20と電気的に接続される。
なお、VoIPゲートウェイ1の筐体10の対向する2つの側面のそれぞれには、筐体10外部の空気を吸い込む、或いは、筐体10内部の空気を排出する等の目的で複数のスリット10a(図1参照)が形成されている。このように筐体10の側面に孔(スリット10a)が形成される場合、その近傍に不要輻射源となるWiFi基板30を配置すると、筐体10の外部に電磁波が漏れ易く、好ましくない。このような点を考慮して、VoIPゲートウェイ1では、WiFi基板30をメイン基板20の中央寄りに配置するようにしている。
図3は、図2のA−A位置における概略断面図である。図3に示すように、WiFi基板30の下には、WiFi基板30との間に隙間を有する状態で、例えばフィリップチップ方式等でメイン基板20に実装されるICチップ23が配置されている。このICチップ23は、VoIPゲートウェイ1における制御を統括するものである。具体的には、このICチップ23により、アナログ音声データをデジタルデータに変換し、IPパケットに分割してIPネットワーク上に送信することが可能となる。また、このICチップ23によって、IPネットワーク側から受け取ったIPパケットをアナログ音声に復元して電話網に送り出すことが可能となる。
なお、このICチップ23は不要輻射源となるためにWiFi基板30の場合と同様の理由でメイン基板20の中央寄りに配置することとしている。このため、VoIPゲートウェイ1では、WiFi基板30が、メイン基板20の上面に搭載されるICチップ23の上に、ICチップ23との間に隙間を有する状態で配置される構造を採用している。
図3に示すように、VoIPゲートウェイ1においては、ICチップ23とサーマルインターフェース材27を介して熱伝導可能に接続されると共に、WiFi基板30の上面に搭載される電子部品群(図示せず)を覆うシールド兼用放熱板金40が設けられている。このシールド兼用放熱板金40の材質については、放熱及びシールド機能を発揮する材質を選択すればよく、特に限定されるものではない。ただし、後述のようにシールド兼用放熱板金40は基板に半田を用いて接着する構成であるので、半田の載りがよい材質が好ましい。
なお、シールド兼用放熱板金40とICチップとの間に介在するサーマルインターフェース材27は、シールド兼用放熱板金40がICチップ23に対して熱伝導可能な状態で確実に接続しやすいように用いている。このため、場合によっては、サーマルインターフェース材27を用いずに、シールド兼用放熱板金40とICチップ23とが直接接触する構成としても構わない。サーマルインターフェース材27としては、例えば熱伝導性のゴム、グリース、接着剤等を用いればよい。
図4は、本実施形態のVoIPゲートウェイが備えるシールド兼用放熱板金の構成を示す概略斜視図である。シールド兼用放熱板金40は、いずれも略矩形状に設けられる、下プレート401、上プレート402、及び連結プレート403を有する。下プレート401と上プレート402は、上から見た場合に面積がほぼ同一となっている。これら3つのプレート401〜403を有するシールド兼用放熱板金40は、1枚の板金をプレス加工等することによって一体的に形成される。
シールド兼用放熱板金40の下プレート401は、ICチップ23とWiFi基板30との間に配置され、サーマルインターフェース材27を介してICチップ23に熱伝導可能に接続される。この下プレート401に連続する連結プレート403によって、上プレート402は下プレート401に連続的に繋がる。連結プレート403の上下方向の長さL(図3参照)は、連結プレート403によって下プレート401に連続的に繋がる上プレート402が、WiFi基板30の上面に搭載される電子部品群(図示せず)を上から覆うことができるように調整されている。
なお、ICチップ23とWiFi基板30との間に設けられる隙間は狭い(例えば1.5mm程度)が、シールド兼用放熱板金40を構成する板金は、例えば厚み0.6〜0.8mm程度とできるために、両者の間に下プレート401を配置することが可能となっている。
上プレート402の3つのエッジのそれぞれには、上プレート402を折り曲げることによって得られる側壁404が形成されている。このため、WiFi基板30上に搭載される電子部品群の上から上プレート402を被せることによって、WiFi基板30上の電子部品群の上部及び側部は、シールド兼用放熱板金40によって覆われるようになっている。上プレート402の面積及び上プレート402のエッジから延び出す側壁404のサイズはその点を考慮して形成されている。
このように構成されるシールド兼用放熱板金40の取り付け手順例について説明する。まず、ICチップ23が搭載されたメイン基板20上に設けられるコネクタ部25に、略矩形状に設けられるWiFi基板30の一端(図示しない接続端子群が形成されている)を挿入する。これにより、メイン基板20とWiFi基板30との電気的な接続が確保される。
次に、シールド兼用放熱板金40の下プレート401をICチップ23とWiFi基板30と間の隙間に挿入する。これにより、予めICチップ23上に設けておいたサーマルインターフェース材27を介して、シールド兼用放熱板金40をICチップ23に熱伝導可能に接続する。その後、シールド兼用放熱板金40の上プレート402をWiFi基板30上の電子部品群を覆うように被せる。
最後に、シールド兼用放熱板金40を固定すべく、下プレート401とメイン基板20とを例えば半田を用いて接着する。また、上プレート402とWiFi基板30とを例えば半田を用いて接着する。なお、VoIPゲートウェイ1においては、下プレート401とメイン基板20との半田による接着によって、シールド兼用放熱板金40はGND接続されるようになっている。
以上のようにVoIPゲートウェイ1を構成した場合、下プレート401に加えて、上プレート402及び連結プレート403が放熱作用を発揮するために、ICチップ23で発生する熱を放熱する面積を大きなものとできる。このため、ICチップ23の冷却が有利となる。なお、本実施形態のVoIPゲートウェイ1では、メイン基板20に冷却ファン26(図2参照)を設け、これによりシールド兼用放熱板金40を冷却することで、ICチップ23の冷却効率を高めている。
また、上記放熱面積を大きくするための工夫を利用して、不要輻射源となるWiFi基板30の上面に搭載される電子部品群のシールド対策を1つの部材でまとめて行う構成としている。このために、VoIPゲートウェイ1は、少ない部品点数で放熱及びシールド対策を行うことが可能となっている。
以上に示した実施形態は本発明が適用される無線通信装置の一例であって、本発明が適用される無線通信装置の実施形態は以上に示した構成に限定されないのは言うまでもない。
例えば、以上に示した実施形態においては、シールド兼用放熱板金40が備える下プレート401には、上プレート402に備えられるような側壁404を設けない構成とした。しかし、下プレート401にも、例えば、下プレート401を折り曲げることによって形成される4つの側壁を設けて、ICチップ23の上部及び側部がシールド兼用放熱板金によって覆われるようにしても構わない。これにより、不要輻射源となるICチップ23のシールド対策を有効に行える。
また、以上に示したシールド兼用放熱板金40の構成は一例であり、例えば、図5に示すような構成等としても構わない。図5に示す構成では、破線で囲まれる僅かな部分を除いて、シールド兼用放熱板金40がWiFi基板30を覆う構成となっている。なお、この構成では、シールド兼用放熱板金40に覆われない部分がコネクタ部に接続されることを想定している。そして、この構成では、WiFi基板30の短手方向にコネクタ部が接続されるようになっている点で、図2に示す本実施形態の構成と異なる。
また、以上に示した実施形態では、無線通信装置がVoIPゲートウェイであることとしたが、本発明の適用範囲はこれに限らない。すなわち、本発明は、無線基板がメイン基板の上に搭載されるICチップの上に配置される構成を採用する無線通信装置に広く適用可能である。例えば、無線通信機能を備えるルータ等にも適用可能である。
本発明は、例えばゲートウェイやルータ等の無線通信装置に好適である。
1 VoIPゲートウェイ(無線通信装置)
20 メイン基板
23 ICチップ
25 コネクタ部
26 冷却ファン
27 サーマルインターフェース材
30 WiFi基板(無線基板)
40 シールド兼用放熱板金
401 下プレート
402 上プレート
403 連結プレート

Claims (3)

  1. メイン基板と、
    前記メイン基板上に搭載されるICチップと、
    前記ICチップの上方に配置され、無線通信の信号処理を行う電子回路を形成する無線基板と、
    連結プレートと前記連結プレートから延在する上プレート及び下プレートとを有するシールド兼用放熱板金と、
    を備え、
    前記下プレートが前記ICチップと前記無線基板との間に配置され、
    前記無線基板が前記下プレートと前記上プレートとの間に配置されることを特徴とする無線通信装置。
  2. 前記メイン基板上には、前記メイン基板と前記無線基板とを電気的に接続するコネクタ部が設けられ、
    前記連結プレートが前記コネクタ部に対向するように配置されていることを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。
  3. 前記ICチップと前記シールド兼用放熱板金との間には、サーマルインターフェース材が介在していることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の無線通信装置。
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