JP6210614B2

JP6210614B2 - 無線通信機

Info

Publication number: JP6210614B2
Application number: JP2012194077A
Authority: JP
Inventors: 隆司藤原
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2017-10-11
Anticipated expiration: 2032-09-04
Also published as: JP2014049721A

Description

本発明は、同軸コネクタを有する無線通信モジュール等の無線通信機に関する。

近年、自動販売機や建設機械などの産業機器、及びハンディー端末などの民生用機器に搭載され、Ｍ２Ｍ（マシン・ツー・マシン）での相互通信によって情報配信・遠隔監視・移動体監視・在庫管理等に使用される通信モジュール等の無線通信機では、携帯電話とほぼ同様の部品が使用されており、携帯電話の小型化、低背化と共に通信モジュール等を含めた無線通信機全般において小型化、低背化が求められている。

従来の無線通信機として、特に通信モジュールの構成例について、図面を参照して説明する。
図７は、従来の無線通信機の構成の一例を示す図であり、（ａ）は部品実装面を示し、また、（ｂ）は（ａ）の左側面図を示す。
無線通信機１００は、図７に示すように、部品を実装するための基板８０と、無線通信機１００が搭載される親機器２００（後述する）から電源の供給を受けたり、親機器２００との間で情報通信を行うためのインターフェース用のＢｔｏＢ（ボードｔｏボード）コネクタ２０と、基板８０上に半田付け等によりモデム用チップセット、無線部品、及び周辺部品等を実装し、これらの部品を覆うことによって無線通信機１００におけるノイズの放射及び外来からのノイズの影響を防止するシールド板３０と、外部アンテナ接続用同軸ケーブルを有するケーブルプラグと嵌合し、外部アンテナと接続するための同軸コネクタ４０とから構成され、また、基板８０には、無線通信機１００をネジ等の締結手段によって親機器２００に固定する際に使用する複数の貫通穴８０ｃ等が設けられている。
また、ＢｔｏＢコネクタ２０やシールド板３０や同軸コネクタ４０も、上述したモデム用チップセット、無線部品、及び周辺部品等と同様に、マシンによるリフロー半田付け等により基板８０に実装される。
なお、基板８０に実装すべき全ての部品は部品実装面８０ａに実装され、部品実装面８０ａとは反対の裏面８０ｂには回路パターンまたはグランドパターンが形成されている。

ここで、従来の同軸コネクタについて、図面を参照して説明する。
図８は、従来の同軸コネクタの一例を示す外観図である（特許文献１参照）。
従来の同軸コネクタ４０は、モールド樹脂などの基体４１の上面側に同軸電極４４、４５が突出し、この基体４１の側面からグランド端子４２とホット端子４３が引き出された構造を有しており、グランド端子４２およびホット端子４３は、同軸電極４５、４４とそれぞれに電気的に接続されている。
また、同軸コネクタ４０は、基板８０の部品実装面８０ａに基体４１の裏面を密着させ、グランド端子４２およびホット端子４３を、基板８０の部品実装面に形成されたプリント配線材と半田を介して接続される。

次に、上述した従来の無線通信機１００を親機器２００に搭載する場合の取り付け方法について、図面を参照して説明する。
図９は、従来の無線通信機１００を親機器２００に搭載した状態を示す左側面図である。
無線通信機１００を親機器２００に搭載する場合、まず最初に、外部アンテナ接続用同軸ケーブルを有するケーブルプラグ３００を無線通信機１００の同軸コネクタ４０に装着する。
次に、無線通信機１００のＢｔｏＢコネクタ２０を親機器２００側のＢｔｏＢコネクタ２２０に嵌合させた後、無線通信機１００の基板８０に設けた貫通穴８０ｃ（図７参照）と親機器２００の取付部２１０に設けた雌ネジ加工部との位置合わせを行い、無線通信機１００を親機器２００にネジ６０で螺着し固定する。

しかし、無線通信機１００を親機器２００に搭載した後では、図９に示すように、親機器２００の固定部２１０と無線通信機１００の基板８０との間の間隙（Ｈ）が狭すぎて、同軸コネクタ４０からケーブルプラグ３００を外すことができない。（一般的に、Ｈは３〜５ｍｍ）
つまり、外部アンテナ接続用同軸ケーブルの交換作業が発生した場合に、３箇所のネジ６０を一旦外さないと、同軸コネクタ４０からケーブルプラグ３００を外すことができないという問題があった。

そこで、上記問題点を解決するための一つの方法として、図７に示した同軸コネクタ４０を基板８０の部品実装面８０ａ側ではなく、裏面８０ｂ側に実装するという方法がある。
しかし、同軸コネクタ４０を基板８０の裏面８０ｂ側に実装した場合、部品の実装形態が両面実装となってしまい、マシンによるリフロー半田付けでの基板８０への実装工程が２工程となってしまう。
つまり、全ての実装部品を基板８０の部品実装面８０ａ側に実装（片面実装）することで、マシンによるリフロー半田付け工程が１工程となっていた従来の無線通信機１００と比較すると、本方法では製造コストが増加するという新たな問題が発生する。
また、同軸コネクタ４０を裏面８０ｂ側に実装した場合、無線部品を実装する部品実装面８０ａから同軸コネクタ４０を実装する裏面８０ｂまで基板における高周波信号の配線を形成することになり、スルーホールを用いることや伝搬経路が長くなってしまうことにより伝搬ロスが生じてしまう。そのため、図７の構成と同様の高周波信号出力を得ようとすると消費電力を増加させなければならず、また、消費電力の増加によって発熱量も増加してしまうといった問題も発生する。

また、上記問題点を解決するための他の方法として、特許文献１の技術が開示されている。
特許文献１には、所定の形状を有する基体と、基体の上面側に設けられた同軸電極と、基体の側面から同軸電極の中心軸と平行して延びるように形成され、端部が基体に対し外側に開くように屈曲加工された端子と、を備えた同軸コネクタが記載されている。
また、特許文献１の構成によれば、基板に予め形成された凹部に同軸コネクタを実装することにより、同軸コネクタの見かけ上の高さが低くなり、低背化が可能となることが記載されている。

特開２００２−４２９８５号公報

しかし、無線通信機１００で使用する基板の厚さは０．８ｍｍ以下と薄く、特許文献１のように、基板に同軸コネクタを実装するための凹部を形成することができないという問題がある。
また、仮に、基板に凹部が形成できたとしても、同軸コネクタの実装位置が図７と同様であるため、無線通信機１００を親機器２００に搭載した状態では、同軸コネクタからケーブルプラグを取り外すことができず、外部アンテナ接続用同軸ケーブルの交換作業が行えない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、製造コストを増加させることなく、通信モジュール等の無線通信機の基板に実装する実装部品の低背化を実現することができ、かつ、通信モジュール等の無線通信機を親機器に搭載した状態でも、同軸コネクタからケーブルプラグを容易に取り外すことが可能な同軸コネクタの実装構造を有する無線通信機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る無線通信機は、基板上に同軸コネクタが実装され、親機器に搭載し外部機器との間で通信を行う無線通信機であって、前記基板は、前記同軸コネクタを挿入するための貫通穴を有し、前記同軸コネクタを前記基板に実装する際、前記同軸コネクタのコネクタ嵌合部が前記同軸コネクタの基板への部品実装面とは反対側の面を向くよう前記貫通穴に挿入した後、前記基板の部品実装面に形成された配線パターンと半田接合することを特徴とする。

また、上記目的を達成するための本発明に係る無線通信機は、前記基板の部品実装面の前記同軸コネクタの半田接合箇所をポッティング材で充填し、補強することを特徴とする。

また、上記目的を達成するための本発明に係る無線通信機は、前記無線通信機を前記親機器に搭載する際に、前記基板の部品実装面の前記同軸コネクタの半田接合箇所と前記親機器との間に絶縁部材から成る緩衝材を配置し、前記緩衝材が前記同軸コネクタの半田接合箇所と前記親機器との隙間を塞ぐことを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、製造コストを増加させることなく、無線通信機の基板に実装する実装部品の低背化を実現することができ、かつ、無線通信機を親機器に搭載した状態でも、同軸コネクタからケーブルプラグを容易に取り外すことができる。

本発明の実施形態１の無線通信機１の構成を示す図である。（ａ）は部品実装面を示し、（ｂ）は（ａ）の左側面図を示し、また、（ｃ）は裏面を示す。図１において、基板１０に同軸コネクタ４０を実装する際の詳細を説明するための図である。本発明の実施形態１の無線通信機１を親機器２００に搭載した状態を示す左側面図である。本発明の実施形態２の無線通信機２を親機器２００に搭載した状態を示す左側面図である。本発明の実施形態３の無線通信機３を親機器２００に搭載した状態を示す左側面図である。本発明の実施形態４の無線通信機４において、基板１０’に同軸コネクタ５０を実装する際の詳細を説明するための図である。従来の無線通信機の構成の一例を示す図であり、（ａ）は部品実装面を示し、また、（ｂ）は（ａ）の左側面図を示す。従来の同軸コネクタの一例を示す外観図である。従来の無線通信機１００を親機器２００に搭載した状態を示す左側面図である。

＜実施形態１＞
以下に、本発明の実施形態１の通信モジュール等の無線通信機１について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態１の無線通信機１の構成を示す図であり、（ａ）は部品実装面を示し、（ｂ）は（ａ）の左側面図を示し、また、（ｃ）は裏面を示す。
また、図２は、図１において、基板１０に同軸コネクタ４０を実装する際の詳細を説明するための図である。
本発明の無線通信機１は、図１に示すように、部品を実装するための基板１０と、無線通信機１が搭載される親機器２００から電源の供給を受けたり、親機器２００との間で情報通信を行うためのインターフェース用のＢｔｏＢ（ボードｔｏボード）コネクタ２０と、基板１０上に半田付け等によりモデム用チップセット、無線部品、及び周辺部品等を実装し、これらの部品を覆うことによって無線通信機１におけるノイズの放射及び外来からのノイズの影響を防止するシールド板３０と、外部アンテナ接続用同軸ケーブルを有するケーブルプラグ３００と嵌合し、外部アンテナと接続するための同軸コネクタ４０とから構成され、また、基板１０には、無線通信機１をネジ等の締結手段によって親機器２００に固定する際に使用する複数の貫通穴１０ｃ等が設けられている。

また、無線通信機１では、図２に示すように、上述した同軸コネクタ４０の同軸電極４４および４５が基板１０の裏面１０ｂ側を向くよう実装するために、基板１０にコネクタ用貫通穴１０ｄを設けている。コネクタ用貫通穴１０ｄの大きさは、図２の白抜き矢印Ｋの方向から同軸コネクタ４０を挿入する際に、基体４１が通過可能で、基板１０への接合端子となるグランド端子４２やホット端子４３が通過しない最小の大きさであれば良い。
また、同軸コネクタ４０を基板１０に半田接合する場合、同軸コネクタ４０のグランド端子４２の半田接合面４２ａとホット端子４３の半田接合面４３ａとを、基板１０の部品実装面１０ａに形成されたプリント配線材と半田を介して接続する。
つまり、従来技術の通信モジュール１００と同様、本発明の無線通信機１においても、上述したモデム用チップセット、無線部品、及び周辺部品等も含め、ＢｔｏＢコネクタ２０やシールド板３０や同軸コネクタ４０など、全ての実装部品が部品実装面１０ａ側に実装され、部品実装面１０ａとは反対の裏面１０ｂには回路パターンまたはグランドパターンのみが形成される。
従って、本発明の無線通信機１では、マシンによるリフロー半田付けでの基板１０への実装工程は１工程で済む。

次に、上述した本発明の無線通信機１を親機器２００に搭載する場合の取り付け方法について、図面を参照して説明する。
図３は、本発明の実施形態１の無線通信機１を親機器２００に搭載した状態を示す左側面図である。
本発明の無線通信機１を親機器２００に搭載する場合、無線通信機１のＢｔｏＢコネクタ２０を親機器２００側のＢｔｏＢコネクタ２２０に嵌合させた後、無線通信機１の基板１０に設けた貫通穴１０ｃ（図１参照）と親機器２００の取付部２１０に設けた雌ネジ加工部との位置合わせを行い、無線通信機１を親機器２００にネジ６０で螺着し固定する。
また、図３から分かるように、本発明の無線通信機１においては、無線通信機１を親機器２００に搭載する前でも後でも、外部アンテナ接続用同軸ケーブルを有するケーブルプラグ３００を無線通信機１の同軸コネクタ４０に着脱することが可能である。
つまり、図３の白抜き矢印Ｆ方向にケーブルプラグ３００を引き抜くスペースさえあれば、無線通信機１の同軸コネクタ４０へのケーブルプラグ３００の着脱は可能である。

以上説明したように、本発明の実施形態１の無線通信機によれば、製造コストを増加させることなく、無線通信機の基板に実装する実装部品の低背化を実現することができ、かつ、無線通信機を親機器に搭載した状態でも、同軸コネクタからケーブルプラグを容易に取り外すことができる。

＜実施形態２＞
以下に、本発明の実施形態２の無線通信機２について、図面を参照して詳細に説明する。
図４は、本発明の実施形態２の無線通信機２を親機器２００に搭載した状態を示す左側面図である。
本発明の無線通信機２は、図４に示すように、本発明の実施形態１の無線通信機１の構成に対し、同軸コネクタ４０の半田付け箇所を補強するために、ポッティング材９１を追加したものである。
ポッティング材９１は、絶縁性を有し、熱的・機械的衝撃からの保護が可能な、例えば、シリコーンゴムやゲル状のものや、特に過熱による硬化型のものであれば、リフロー前に塗布すれば、リフロー後に強固な固着性能が得られ、実装された同軸コネクタ４０の補強を同時に実現できる。
上記発明によれば、図４の白抜き矢印Ｆ方向でのケーブルプラグ３００の着脱作業において、同軸コネクタ４０の半田付け部への影響を抑えることができる。

以上説明したように、本発明の実施形態２の無線通信機によれば、製造コストを増加させることなく、無線通信機の基板に実装する実装部品の低背化を実現することができ、かつ、無線通信機を親機器に搭載した状態でも、同軸コネクタからケーブルプラグを容易に取り外すことができる。

＜実施形態３＞
以下に、本発明の実施形態３に係る無線通信機３の同軸コネクタの実装構造について、図面を参照して詳細に説明する。
図５は、本発明の実施形態３の無線通信機３を親機器２００に搭載した状態を示す左側面図である。
本発明の無線通信機３は、図５に示すように、本発明の実施の形態１の無線通信機１の構成に対し、ケーブルプラグ３００の着脱時、同軸コネクタ４０の半田付け部へ負荷を低減するために、緩衝材９２を追加したものである。
緩衝材９２は、絶縁性を有し、熱的・機械的衝撃からの保護が可能な、例えば、ウレタン樹脂製のものがある。
上記発明によれば、図５の白抜き矢印Ｆ方向でのケーブルプラグ３００の着脱作業において、同軸コネクタ４０の半田付け部への負荷の影響を抑えることができる。

以上説明したように、本発明の実施形態３の無線通信機によれば、製造コストを増加させることなく、無線通信機の基板に実装する実装部品の低背化を実現することができ、かつ、無線通信機を親機器に搭載した状態でも、同軸コネクタからケーブルプラグを容易に取り外すことができる。

＜実施形態４＞
以下に、本発明の実施形態４の無線通信機４について、詳細に説明する。
本発明の実施形態４の無線通信機４は、図示しないが、本発明の実施の形態１の無線通信機１の構成に対し、同軸コネクタ、並びに、同軸コネクタの形状に合わせ、基板に設けたコネクタ用貫通穴の形状を変更したものである。
そこで、本発明の無線通信機４の特徴である同軸コネクタ５０と、同軸コネクタ５０を基板１０’に取り付ける際の詳細について、図面を参照して説明する。
図６は、本発明の実施の形態４の無線通信機４において、基板１０’に同軸コネクタ５０を実装する際の詳細を説明するための図である。
本発明の無線通信機４の同軸コネクタ５０は、図６に示すように、ピン形状の内部端子５１と、内部端子５１の周囲を覆う円筒形状の外部端子５２と、内部端子５１と外部端子５２とを絶縁・保持する樹脂ケース５３とから構成されている。
また、図６の５１ａは、外部端子５１と樹脂ケース５３によって絶縁された内部端子５１と一体形成されたホット端子である。

無線通信機４では、図６に示すように、上述した同軸コネクタ５０の内部端子５１および外部端子５２が基板１０’の裏面１０’ｂ側を向くよう実装するために、基板１０’にコネクタ用貫通穴１０’ｄを設けている。コネクタ用貫通穴１０’ｄの大きさは、図６の白抜き矢印Ｋの方向から同軸コネクタ５０を挿入する際に、外部端子５２の円筒部とＲ曲げ部が通過可能な最小の大きさであれば良い。
なお、同軸コネクタ５０を基板１０’に半田接合する場合、同軸コネクタ５０のホット端子５１ａの上面と外部端子５２の半田付部５２ａとを、基板１０’の部品実装面１０’ａに形成されたプリント配線材と半田を介して接続する。
つまり、本発明の無線通信機１と同様、本発明の無線通信機４においても、モデム用チップセット、無線部品、及び周辺部品等も含め、ＢｔｏＢコネクタ２０やシールド板３０や同軸コネクタ５０など、全ての実装部品が部品実装面１０’ａ側に実装され、部品実装面１０’ａとは反対の裏面１０’ｂには回路パターンまたはグランドパターンのみが形成される。
従って、本発明の無線通信機４では、マシンによるリフロー半田付けでの基板１０’への実装工程は１工程で済む。

以上説明したように、本発明の実施形態４の無線通信機によれば、製造コストを増加させることなく、無線通信機の基板に実装する実装部品の低背化を実現することができ、かつ、無線通信機を親機器に搭載した状態でも、同軸コネクタからケーブルプラグを容易に取り外すことができる。

１，２，３，４：無線通信機、１０，１０’：基板、１０ａ，１０’ａ：部品実装面、１０ｂ，１０’ｂ：裏面、１０ｃ：貫通穴、１０ｄ，１０’ｄ：コネクタ用貫通穴、２０：ＢｔｏＢコネクタ、３０：シールド板、４０：同軸コネクタ、４１：基体、４２：グランド端子、４２ａ：半田接合面、４３：ホット端子、４３ａ：半田接合面、４４：同軸電極、４５：同軸電極、５０：同軸コネクタ、５１：内部端子、５１ａ：ホット端子、５２：外部端子、５２ａ：半田付部、５３：樹脂ケース、６０：ネジ、８０：基板、８０ａ：部品実装面、８０ｂ：裏面、８０ｃ：貫通穴、９１：ポッティング材、９２：緩衝材、１００：無線通信機、２００：親機器、２１０：取付部、２２０：ＢｔｏＢコネクタ、３００：ケーブルプラグ。

Claims

基板上に同軸コネクタが実装され、親機器に搭載し外部機器との間で通信を行う無線通信機であって、
前記基板は、前記親機器に搭載される際に前記親機器に対向する面を部品実装面として、前記親機器からの電源の供給及び前記親機器との間で情報通信を行うためのインターフェース用のコネクタを含む部品が前記部品実装面に実装されると共に前記同軸コネクタを挿入するための貫通穴を有し、
前記同軸コネクタを前記基板に実装する際、前記親機器に前記基板が搭載された状態において前記基板の前記部品実装面とは異なる面より前記同軸コネクタの脱着が可能となるように、前記同軸コネクタのコネクタ嵌合部が前記同軸コネクタの基板への部品実装面とは反対側の面を向くよう前記貫通穴に挿入した後、前記基板の部品実装面に形成された配線パターンと半田接合され、
前記無線通信機を前記親機器に搭載する際に、前記基板の部品実装面の前記同軸コネクタの半田接合箇所と前記親機器との間に、前記同軸コネクタの半田接合箇所と前記親機器との隙間を塞ぐようにウレタン樹脂製の絶縁部材から成る緩衝材を配置することを特徴とする無線通信機。
前記基板の部品実装面の前記同軸コネクタの半田接合箇所をポッティング材で充填し、補強することを特徴とする請求項１記載の無線通信機。