WO2019021848A1 - 通信モジュール、通信ユニット、および通信モジュール用基板 - Google Patents

通信モジュール、通信ユニット、および通信モジュール用基板 Download PDF

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WO2019021848A1
WO2019021848A1 PCT/JP2018/026419 JP2018026419W WO2019021848A1 WO 2019021848 A1 WO2019021848 A1 WO 2019021848A1 JP 2018026419 W JP2018026419 W JP 2018026419W WO 2019021848 A1 WO2019021848 A1 WO 2019021848A1
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WO
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substrate
communication module
communication
component
cavity
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PCT/JP2018/026419
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English (en)
French (fr)
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司 福井
稲田　明
Original Assignee
京セラ株式会社
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/06—Containers; Seals characterised by the material of the container or its electrical properties
    • H01L23/08—Containers; Seals characterised by the material of the container or its electrical properties the material being an electrical insulator, e.g. glass
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/18—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details

Definitions

  • the present disclosure relates to a communication module that performs wireless communication, a communication unit, and a substrate for such a communication module.
  • Patent Document 1 discloses a system for efficiently and accurately managing a production line.
  • a communication module is A substrate having a first surface and a second surface is provided.
  • the first surface of the substrate is provided with one of a component related to wireless communication and a component not related to wireless communication.
  • a cavity is formed on the second surface of the substrate. In the cavity, the other of the part related to the wireless communication and the part not related to the wireless communication is provided.
  • the communication module is A substrate having a first surface and a second surface is provided.
  • a first element is mounted on the first surface of the substrate.
  • a cavity is formed on the second surface of the substrate.
  • a second element is mounted in the cavity.
  • a via is disposed all around the sidewall around the cavity.
  • a communication module substrate is: It has a first surface and a second surface.
  • the first surface of the communication module substrate is provided with one of a component related to wireless communication and a component not related to wireless communication.
  • a cavity is formed on the second surface of the communication module substrate. In the cavity, the other of the part related to the wireless communication and the part not related to the wireless communication is provided.
  • a communication module substrate is: It has a first surface and a second surface.
  • a first element is mounted on the first surface of the communication module substrate.
  • a cavity is formed on the second surface of the communication module substrate.
  • a second element is mounted in the cavity.
  • a via is disposed all around the sidewall around the cavity.
  • a communication module may be installed in these things, or a communication unit provided with such a communication module may be prepared. In such a case, providing a highly convenient communication module is extremely advantageous.
  • the present disclosure relates to providing a highly convenient communication module, a communication unit, and a substrate for the communication module. According to one embodiment, a highly convenient communication module, a communication unit, and a communication module substrate can be provided.
  • the communication module according to the present embodiment can be typically an IoT communication module.
  • the communication module according to the present embodiment is not limited to the IoT communication module, and can be various communication modules having a wireless communication function.
  • FIG. 1A and 1B are perspective views showing the appearance of a communication module according to an embodiment.
  • the communication module 1 can realize various functions including wireless communication.
  • the communication module 1 has at least one of the function of processing various signals and transmitting them by wireless communication, and the function of receiving various signals by wireless communication.
  • the communication module 1 may operate various functions such as wireless communication by receiving supply of power from the outside, for example.
  • the communication module 1 performs various functions such as wireless communication by receiving power supply from a battery or the like built in the communication module 1 without receiving power supply from the outside. Good.
  • the communication module 1 includes a substrate 10, a side guard 20, and a lid 30 in terms of the appearance from the upper surface side of the communication module 1.
  • the positive direction of the Z axis shown in the figure is referred to as the “up” direction
  • the negative direction of the Z axis is referred to as the “down” direction.
  • the communication module 1 can be configured to be relatively small.
  • the communication module 1 may have a rectangular parallelepiped shape having a width of, for example, 20 mm or less in the X axis direction and the Y axis direction shown in FIG. 1A and a height of, for example, 10 mm in the Z axis direction.
  • the convenience when the communication module 1 is incorporated in another communication unit or incorporated in another device can be enhanced.
  • the substrate 10 can be made of, for example, a material containing ceramic. As described later, for example, various components for realizing a communication function can be mounted (installed) on the upper surface side of the substrate 10.
  • the substrate 10 may have a rectangular parallelepiped shape having a width of, for example, 20 mm or less in the X-axis direction and the Y-axis direction shown in FIG. 1A and a height of, for example, 4 mm or less in the Z-axis direction.
  • a side guard 20 is attached to the upper side of the substrate 10 of the communication module 1 as shown in FIG. 1A.
  • the side guard 20 can protect components housed above the substrate 10 and inside the side guard 20.
  • the side guard 20 can be made of a relatively rigid material, such as metal or resin.
  • the side guard 20 may be a shield made of a metal material and attenuating the electromagnetic wave (noise) emitted from the communication module 1.
  • a lid 30 is placed on the upper side of the side guard 20 as shown in FIG. 1A.
  • the lid 30 can be protected by covering components accommodated on the upper side of the substrate 10 and inside the side guard 20.
  • the lid 30 can also be made of a relatively rigid material, such as metal or resin.
  • the lid 30 may be a shield made of a metal material and attenuating the electromagnetic wave (noise) emitted from the communication module 1.
  • FIG. 1B shows a state in which the lid 30 is removed from the side guard 20 of the communication module 1 shown in FIG. 1A.
  • a component 50 related to wireless communication is disposed as an example of the component disposed on the upper side of the substrate 10.
  • the components 50 related to wireless communication can be, for example, an RF related component 51, an interface related component 52 (hereinafter referred to as an I / O related component 52), and a power supply related component 53.
  • these components are illustrative of components 50 associated with wireless communication. Therefore, the component 50 related to wireless communication may be configured as only one component related to communication, or may include some other components including components related to communication.
  • the part 50 related to wireless communication is a generic name of parts including at least one part related to communication and optionally including other parts (for example, parts not related to communication).
  • the RF related component 51 can be various components that realize the function of transmitting and receiving signals in general wireless communication.
  • the RF related component 51 can be configured of a component including at least a general radio frequency (RF) unit or the like.
  • the RF related component 51 can typically transmit the signal processed in the baseband unit via the antenna.
  • the RF related component 51 can pass the signal received through the antenna to the baseband unit.
  • the RF related component 51 may include, for example, at least a part of an RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit), a power amplifier, a filter, a switch element, and the like.
  • RFIC Radio Frequency Integrated Circuit
  • the I / O-related component 52 can be various components that provide a function to interface the RF-related component 51 with an external device.
  • the I / O related component 52 may be various components that provide a function to interface the RF related component 51 with other components in the communication module 1.
  • the I / O related component 52 may be various components that provide a function of interfacing between the component 50 related to wireless communication and the components other than the component 50 related to the wireless communication.
  • the component 50 associated with wireless communication may not necessarily include the I / O-related component 52.
  • the function of the I / O related component 52 may be performed by components other than the component 50 related to wireless communication.
  • the power supply related component 53 can be various components that provide the function of supplying power to the RF related component 51.
  • the power supply related component 53 may have a function of converting the power supplied from the outside of the communication module 1 into a voltage / current suitable to be supplied to the RF related component 51.
  • the component 50 related to wireless communication may not necessarily include the power supply related component 53.
  • the function of the power supply related component 53 may be performed by components other than the component 50 related to wireless communication, or the component 50 related to wireless communication may include a battery.
  • Various types of printed wiring can be provided on the upper surface side of the substrate 10. Therefore, by installing the component 50 related to wireless communication on the upper surface side of the substrate 10, the component 50 related to wireless communication can be electrically connected to other components and the like.
  • FIGS. 2A and 2B are perspective views further illustrating the substrate 10 of the communication module 1.
  • FIGS. 1A and 1B show the communication module 1 shown in FIGS. 1A and 1B with the lid 30 and the side guard 20 removed from the substrate 10, and with the components 50 related to wireless communication removed from the substrate 10 as well.
  • FIG. 2A is a diagram of the substrate 10 viewed from the top side, that is, a diagram of the substrate 10 viewed in the negative direction of the Z axis.
  • FIG. 2B is a view of the substrate 10 viewed from the lower surface side, that is, a view of the substrate 10 viewed in the positive direction of the Z axis.
  • FIG. 2B shows a state where the substrate 10 shown in FIG. 2A is rotated by 180 ° C. around the Y axis.
  • the substrate 10 has a first surface 11 on the upper surface side and a second surface 12 on the lower surface side.
  • the first surface 11 of the substrate 10 is a surface of the substrate 10 facing in the positive Z-axis direction, as shown in FIGS. 2A and 2B.
  • the second surface 12 of the substrate 10 is a surface of the substrate 10 facing in the negative Z-axis direction.
  • the first surface 11 of the substrate 10 can be provided with, for example, a component 50 related to wireless communication.
  • the cavity 13 is formed on the second surface 12 of the substrate 10 as shown in FIG. 2A.
  • the cavity 13 can not be seen from the first surface 11 side of the substrate 10.
  • the cavity 13 is shown as a dashed line through the substrate 10. The aspect which forms the cavity 13 in the board
  • substrate 10 is mentioned later.
  • the cavity 13 can be seen from the second surface 12 side of the substrate 10.
  • various components can be accommodated in the cavity 13.
  • a component 60 not related to wireless communication is disposed as an example of the component disposed in the cavity 13 formed in the substrate 10.
  • an aspect of attaching a component such as the component 60 not related to wireless communication in the cavity 13 will be described later.
  • the component 60 not related to wireless communication may be, for example, the controller 61 and the memory 62. These components are illustrative of components 60 that are not related to wireless communication. Therefore, the part 60 not related to wireless communication may be configured as only one part not related to communication, or may include some other parts including parts not related to communication.
  • the component 60 not related to wireless communication may include at least one of the controller 61 and the memory 62. That is, the component 60 not related to wireless communication may be a digital component having a relatively high operating frequency.
  • the component 60 that is not related to wireless communication is a generic name for components that include at least one component that is not related to communication (for example, a component that is not an RF unit), and may optionally include other components that are not related to communication.
  • the controller 61 can be configured by any processor or the like such as a central processing unit (CPU) or a digital signal processor (DSP).
  • the controller 61 realizes a communication function in the communication module 1 by controlling various functional units including the RF related component 51, for example.
  • the controller 61 can also realize various functions in the communication module 1 by controlling other various parts and / or functional units.
  • the memory 62 stores various information including data for the communication module 1 to operate.
  • the memory 62 can be configured by any storage device such as various semiconductor memories including, for example, a RAM and a ROM.
  • the memory 62 stores various types of information such as data processed by the controller 61 in order for the communication module 1 to realize a communication function, for example.
  • the memory 62 also stores a program or the like for operating the communication module 1 and also functions as a work memory.
  • the size in the height direction (Z-axis direction) of the component 60 not related to wireless communication may be smaller than the size in the depth direction (Z-axis direction) of the cavity 13. In this way, when the second surface 12 of the substrate 10 is attached to another substrate or the like, it is possible to prevent the component 60 not related to wireless communication from interfering with the other substrate or the like.
  • FIG. 3 is a view showing a cross section of the communication module 1.
  • FIG. 3 shows a cross section taken along line A-A 'of the communication module 1 shown in FIG. 1A.
  • the communication module 1 includes a substrate 10.
  • the substrate 10 has a first surface 11 (upper surface side of the substrate 10) and a second surface 12 (lower surface side of the substrate 10, ie, lower surface side).
  • the first surface 11 of the substrate 10 is provided with, for example, components 50 (51, 52, etc.) related to wireless communication.
  • a cavity 13 is formed on the second surface of the substrate 10. In the cavity 13, for example, components 60 (61, 62, etc.) not associated with wireless communication are provided.
  • the side guard 20 is shown mounted on the upper side of the substrate 10.
  • FIG. 3 the state which covered the lid 30 on the upper side of the side guard 20 is shown.
  • the substrate 10 can be formed in various ways.
  • the substrate 10 may first be formed as a rectangular solid mass such as ceramic, and then the cavity 13 may be scraped off in part of the bottom surface.
  • the substrate 10 is first formed as a rectangular solid block such as ceramic, and then the cavity 13 is formed by scraping off a part of the bottom surface.
  • the upper and lower portions of the substrate 10 may be separately formed, and then they may be bonded by a method such as baking.
  • the substrate 10 may be formed by separately forming the substrate upper portion 10U and the substrate lower portion 10L. Hereinafter, such formation will be further described.
  • FIG. 4A and FIG. 4B are figures which show a mode that only the board
  • FIG. 4A is a view in which only the lower portion 10L of the substrate is formed, as viewed from the second surface 12 of the substrate 10.
  • FIG. 4B is a diagram showing a cross section taken along line B-B 'of the lower substrate portion 10L shown in FIG. 4A.
  • the lower substrate portion 10L may be provided with a cavity 13 having an opening at its center.
  • the lower substrate portion 10L may be formed by laminating about 10 thin ceramic plates. When laminating a plurality of thin ceramic plates, they may be attached with an adhesive or the like, or may be fired. In this way, it is possible to laminate about ten sheets provided with an opening in the center of each thin ceramic plate. And in this way, wiring can also be formed on each thin ceramic plate.
  • the lower portion 10L of the substrate has a large number of via holes so as to surround the cavity 13 formed in the central portion. Each of the via holes is provided with a via 15 of a conductor.
  • vias 15 electrically connect between various components of the communication module 1 and other substrates or devices when the second surface 12 of the communication module 1 is attached to the other substrate or device or the like. Connecting.
  • the vias 15 are electrically grounded via another substrate or device, whereby the noise of components installed in the cavity 13 is prevented from leaking through the lower portion 10L of the substrate. Therefore, according to such a configuration, the adverse effect of noise of parts installed in the cavity 13 on the outside of the communication module 1 is reduced.
  • a conductor (via 15) electrically grounded may be disposed on the side wall (substrate lower portion 10L) around the cavity 13.
  • the lower portion 10L of the substrate is provided with the vias 15 so as to entirely surround the cavity 13 formed in the central portion.
  • a conductor (via 15) to be electrically grounded may be disposed along the entire circumference of the side wall portion (substrate lower portion 10L) around the cavity 13.
  • vias that are not electrically grounded may be assigned vias for signals whose influence of noise on the outside of the communication module 1 is small.
  • Vias that are not electrically grounded may be assigned vias for transmitting signals from external devices connected via I / O ports described later, or vias for transmitting signals related to a power supply. . Further, among the plurality of vias formed in the lower portion 10L of the substrate, the outermost surrounding via in the second surface 12 may be assigned as the via to be electrically grounded.
  • the upper substrate portion 10U may be formed by laminating about 10 thin ceramic plates as a portion where the cavity 13 is not formed.
  • laminating a plurality of thin ceramic plates they may be attached with an adhesive or the like, or may be fired. In this way, it is possible to laminate about ten sheets provided with an opening in the center of each thin ceramic plate. And in this way, wiring can also be formed on each thin ceramic plate.
  • the substrate upper portion 10U is formed by laminating about 10 thin ceramic plates, different wirings can be formed in each layer. In FIGS. 5A and 5B, the illustration of such wiring is omitted.
  • FIG. 6 is a perspective view showing an appearance of a communication unit incorporating the communication module 1 according to the present embodiment.
  • the I / O port 200 can be, for example, a connectable port of a micro USB connector.
  • the communication unit 3 can control an external device by connecting to the external device via the I / O port 200.
  • the communication unit 3 may be controlled from an external device by connecting to the external device via the I / O port 200. Furthermore, by supplying power to the I / O port 200, the battery incorporated in the communication unit 3 may be charged.
  • the button 300 can be assigned various functions such as a power switch or an operation start / stop switch. Also, the button 300 may cause the communication unit 3 to execute different operations by detecting the number of times the button is pressed. Also, the button 300 may cause the communication unit 3 to execute different operations by detecting short press and long press separately.
  • the indicator 310 can be configured, for example, as a buried light emitting diode (LED).
  • the indicator 310 can notify the user of the communication unit 3 of various types of information by being lit by light emission. For example, by turning on the indicator 310, the user can be notified that the communication unit 3 is powered on. Also, for example, while the indicator 310 is on, the user may be notified that the communication unit 3 is in communication. Furthermore, the indicator 310 may notify the user of the communication unit 3 of various types of different information by changing the number of times of lighting. Also, for example, when the indicator 310 is blinking, the user may be notified that the battery level of the communication unit 3 is small.
  • LED buried light emitting diode
  • FIG. 7 is a view showing a cross section taken along line D-D 'of the communication unit 3 shown in FIG.
  • the communication module 1 described above can be incorporated in the communication unit 3.
  • the position at which the communication module 1 is arranged inside the communication unit 3 is not necessarily limited to the position shown in FIG. 7 and may be arranged at an arbitrary position.
  • the communication module 1 when the communication module 1 is disposed immediately behind the top plate 110, the communication module 1 is immediately exposed by removing the top plate 110 from the case 100 of the communication unit 3. According to such a configuration, when replacing the communication module 1, it becomes easy to perform removal / attachment and maintenance of the communication module 1.
  • a frame 120 is also disposed.
  • the frame 120 may be made of a material of appropriate strength, for example, made of resin or metal.
  • an antenna 210 is installed on the frame 120.
  • the antenna 210 can be composed of any suitable material for the communication unit 3 to wirelessly communicate with an external device.
  • the antenna 210 is electrically connected to the communication module 1.
  • the communication module 1 realizes the function of wireless communication by being connected to the antenna 210.
  • a battery 220 is disposed on the bottom of the case 100 (the part with the smallest coordinate in the Z-axis direction) inside the communication unit 3.
  • the battery 220 can be configured of a lithium ion secondary battery, a nickel-cadmium storage battery, or a nickel-hydrogen rechargeable battery.
  • the battery 220 may not necessarily be a rechargeable battery.
  • the battery 220 may be configured by an alkaline battery or a manganese battery.
  • the communication unit 3 and the communication module 1 may be supplied with power from the battery 220.
  • a unit substrate 130 is disposed on the battery 220 (in the positive Z-axis direction) inside the communication unit 3.
  • the unit substrate 130 can be made of a material suitable for arranging an electrical circuit, such as resin or ceramic.
  • resin substrates are more advantageous in cost than ceramic substrates, so substrates such as unit substrates 130 are relatively often resin substrates.
  • the communication module 1 is disposed on the unit substrate 130.
  • the configuration in which the communication module 1 is disposed on the unit substrate 130 will be further described.
  • FIG. 8 is a view showing a state in which the substrate 10 of the communication module 1 is disposed on the unit substrate 130.
  • FIG. 8 is a diagram showing the communication module 1 described in FIG. 3 installed on the unit substrate 130 of the communication unit 3.
  • the side guard 20, the lid 30, and the components 50 related to wireless communication shown in FIG. 3 are not shown.
  • the communication module 1 employs various components on both the first surface 11 and the second surface 12 (within the cavity 13 of the substrate 10) by adopting the ceramic substrate 10 in which the cavity 13 is formed. Can be implemented. Therefore, the communication module 1 can increase the area for mounting components while keeping the entire area small. In particular, in the introduction of IoT, there is a tendency for downsizing of the communication module 1 and / or the communication unit 3 to be required. Therefore, it is extremely advantageous to be able to reduce the size of the communication module 1 without reducing the number of parts that can be mounted on the communication module 1.
  • the communication module 1 employs a substrate 10 made of ceramic.
  • Ceramics include low temperature co-fired (LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic)) and high-temperature co-fired (HTCC (High Temperature Co-fired Ceramic)). Therefore, when the unit substrate 130 on which the communication module 1 is installed is made of a material having a high coefficient of thermal expansion, such as a resin, the substrate 10 of the communication module 1 can be made to be an LTCC having a high coefficient of thermal expansion. In this way, when the communication module 1 is installed on the unit substrate 130, problems such as displacement of the soldered portion are less likely to occur.
  • LTCC Low Temperature Co-fired Ceramic
  • HTCC High Temperature Co-fired Ceramic
  • the substrate 10 of the communication module 1 may be an HTCC having a low coefficient of thermal expansion.
  • the substrate 10 may have a thermal expansion coefficient corresponding to the thermal expansion coefficient of another substrate (for example, the unit substrate 130) to which the communication module 1 is attached.
  • the communication module 1 is configured such that the vias 15 are disposed around the cavity 13. Therefore, by connecting the unit substrate 130 on which the via 15 is installed to the ground, noises of components inside and outside the cavity 13 interfere with each other through the substrate 10 regardless of whether current flows through the via 15 or not. Is suppressed.
  • the second surface 12 of the substrate 10 of the communication module 1 may be covered by the ground pattern 140 of another substrate such as the unit substrate 130 to which the communication module 1 is attached. With such a configuration, noises of components inside and outside the cavity 13 are prevented from interfering with each other through other substrates such as the unit substrate 130.
  • the substrate 10 of the communication module 1 enables components to be mounted at physically separated positions, such as the component 50 related to wireless communication and the component 60 not related to wireless communication. Do. Therefore, it can be expected that interference due to noise between parts at physically separated positions is also suppressed.
  • the component 50 related to wireless communication is provided on the first surface 11 of the substrate 10 and the component 60 not related to wireless communication is provided in the cavity 13 of the second surface 12 of the substrate 10 did.
  • the first surface 11 of the substrate 10 may be provided with a component 60 not associated with wireless communication
  • the cavity 50 of the second surface 12 of the substrate 10 may be provided with a component 50 associated with wireless communication.
  • the configuration in which the component 50 related to wireless communication is provided on the first surface 11 of the substrate 10 and the component 60 not related to wireless communication is provided in the cavity 13 of the second surface 12 of the substrate 10 is illustrated. did.
  • at least a part of the component 50 related to wireless communication is provided on the first surface 11 of the substrate 10, and the component 60 not related to wireless communication in the cavity 13 of the second surface 12 of the substrate 10.
  • It may include an arrangement provided at least in part.
  • the RF related component 51 is provided on the first surface 11 of the substrate 10, and the component 60 not related to wireless communication in the cavity 13 of the second surface 12 of the substrate 10, I / O related component 52
  • the power supply related component 53 may be provided. Even with such a configuration, the same effect as described above can be expected from the viewpoint of interference due to noise between the respective components.
  • the communication module 1 when the RF related component 51 is composed of a plurality of parts, at least a part of the RF related component 51 is provided on the first surface 11 of the substrate 10 and the inside of the cavity 13 of the second surface 12 of the substrate 10 May be provided with components 60 not associated with wireless communication. In such a configuration, components other than the at least a part of the RF related components 51 may be provided on the second surface 12 of the substrate 10.
  • the RF related component 51 includes an RFIC, a power amplifier, a filter, and a switch element
  • the communication module 1 may be provided with a power amplifier, a filter, and a switch element on the first surface 11 of the substrate 10.
  • a component 60 and an RFIC not related to wireless communication may be provided in the cavity 13 of the second surface 12 of the substrate 10. Even with such a configuration, the same effect as described above can be expected from the viewpoint of interference due to noise between the respective components.
  • the communication unit 3 may be implemented.
  • the communication unit 3 according to the present embodiment may include the communication module 1 described above and another substrate (for example, the unit substrate 130) to which the communication module 1 is attached.
  • the present embodiment is not limited to the implementation of the communication module 1 as the invention.
  • the present embodiment can also be implemented as the substrate 10 for the communication module 1.
  • each functional unit, each means, functions included in each step, and the like can be rearranged so as not to be logically contradictory, and a plurality of functional units and steps are combined or divided into one. It is possible.
  • each embodiment of the present invention mentioned above is not limited to carrying out faithfully to each embodiment described respectively, and combines each feature suitably, or carries out by omitting a part. It can also be done.

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Abstract

通信モジュールは、第１面および第２面を有する基板を備える。基板の第１面には、無線通信に関連する部品および無線通信に関連しない部品のうち一方が設けられる。基板の第２面には、キャビティが形成される。通信モジュールにおいて、キャビティ内には、無線通信に関連する部品および無線通信に関連しない部品のうち他方が設けられる。

Description

通信モジュール、通信ユニット、および通信モジュール用基板 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１７年７月２８日に日本国に特許出願された特願２０１７－１４６７３４の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
　本開示は、無線通信を行う通信モジュール、通信ユニット、および、このような通信モジュール用の基板に関する。
　近時、モノのインターネット（Internet of Things（ＩｏＴ））として、各種のセンサまたはデバイスといった様々な「モノ」が、インターネットのようなネットワークに接続される試みが提案されている。このＩｏＴにおいては、様々なモノが例えば無線通信などにより接続されて、情報交換を行う。ＩｏＴの導入によって、様々なモノを相互に制御することが可能になり、これらのモノを介して様々なビジネスおよびユーザ体験における利便性の向上が期待されている。例えば、特許文献１は、生産ラインを効率的かつ正確に管理するシステムを開示している。
特開２０１６－１２９００７号公報
　本開示の一実施形態に係る通信モジュールは、
　第１面および第２面を有する基板を備える。
　前記基板の前記第１面には、無線通信に関連する部品および無線通信に関連しない部品のうち一方が設けられる。
　前記基板の前記第２面には、キャビティが形成される。
　前記キャビティ内には、前記無線通信に関連する部品および前記無線通信に関連しない部品のうち他方が設けられる。
　また、本開示の一実施形態に係る通信モジュールは、
　第１面および第２面を有する基板を備える。
　前記基板の前記第１面には、第１の素子が実装される。
　前記基板の前記第２面には、キャビティが形成される。
　前記キャビティ内には、第２の素子が実装される。
　前記キャビティの周りの側壁部の全周にわたって、ビアが配置される。
　また、本開示の一実施形態に係る通信モジュール用基板は、
　第１面および第２面を有する。
　前記通信モジュール用基板の前記第１面には、無線通信に関連する部品および無線通信に関連しない部品のうち一方が設けられる。
　前記通信モジュール用基板の前記第２面には、キャビティが形成される。
　前記キャビティ内には、前記無線通信に関連する部品および前記無線通信に関連しない部品のうち他方が設けられる。
　また、本開示の一実施形態に係る通信モジュール用基板は、
　第１面および第２面を有する。
　前記通信モジュール用基板の前記第１面には、第１の素子が実装される。
　前記通信モジュール用基板の前記第２面には、キャビティが形成される。
　前記キャビティ内には、第２の素子が実装される。
　前記キャビティの周りの側壁部の全周にわたって、ビアが配置される。
一実施形態に係る通信モジュールの上面側からの外観を示す斜視図である。 一実施形態に係る通信モジュールの上面側からの外観を示す斜視図である。 一実施形態に係る通信モジュールの基板を示す斜視図である。 一実施形態に係る通信モジュールの基板を示す斜視図である。 一実施形態に係る通信モジュールの断面図である。 一実施形態に係る通信モジュールの基板下部を説明する図である。 一実施形態に係る通信モジュールの基板下部を説明する図である。 一実施形態に係る通信モジュールの基板上部を説明する図である。 一実施形態に係る通信モジュールの基板上部を説明する図である。 一実施形態に係る通信ユニットの上面側からの外観を示す斜視図である。 一実施形態に係る通信ユニットの断面図である。 一実施形態に係る通信ユニットの基板および通信モジュールの基板の断面図である。
　様々なモノをネットワークに接続するためには、それらのモノに通信機能を実装する必要がある。種々のモノに通信機能を実装する際は、典型的には、これらのモノに通信モジュールを設置したり、このような通信モジュールを備える通信ユニットを用意したりすることがある。このような場合、利便性の高い通信モジュールを提供できれば、極めて有利である。本開示は、利便性の高い通信モジュール、通信ユニット、および通信モジュール用基板を提供することに関する。一実施形態によれば、利便性の高い通信モジュール、通信ユニット、および通信モジュール用基板を提供することができる。以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態に係る通信モジュールは、典型的にはＩｏＴ通信モジュールとすることができる。しかしながら、本実施形態に係る通信モジュールはＩｏＴ通信モジュールに限定されず、無線通信機能を有する各種の通信モジュールとすることができる。
　図１Ａおよび図１Ｂは、一実施形態に係る通信モジュールの外観を示す斜視図である。
　この通信モジュール１は、無線通信をはじめとする各種の機能を実現することができる。例えば、通信モジュール１は、各種の信号を処理して無線通信により送信する機能、および、各種の信号を無線通信により受信する機能の少なくとも一方を有する。また、通信モジュール１は、例えば外部から電力の供給を受けることにより、無線通信などの各種の機能の動作を行うようにしてもよい。また、通信モジュール１は、外部から電力の供給を受けずに、通信モジュール１に内蔵されたバッテリなどから電力の供給を受けることにより、無線通信などの各種の機能の動作を行うようにしてもよい。
　図１Ａに示すように、本実施形態に係る通信モジュール１は、通信モジュール１の上面側からの外観上、基板１０と、サイドガード２０と、リッド３０とを備える。図１Ａおよび図１Ｂにおいては、説明の便宜上、図に示すＺ軸の正方向を「上」方向と記し、Ｚ軸の負方向を「下」方向と記す。
　本実施形態に係る通信モジュール１は、比較的小型のものとして構成することができる。例えば、通信モジュール１は、図１Ａに示すＸ軸方向およびＹ軸方向に例えばそれぞれ２０ｍｍ以内の幅を有し、Ｚ軸方向に例えば１０ｍｍ以内の高さを有する直方体型としてもよい。このように、通信モジュール１を小型に構成することで、通信モジュール１を他の通信ユニットに組み込んだり、他の機器に内蔵させたりする際の利便性を高めることができる。
　基板１０は、例えばセラミックを含む素材で構成することができる。後述するように、この基板１０の上面側には、例えば通信機能を実現する各種の部品を搭載（設置）することができる。基板１０は、図１Ａに示すＸ軸方向およびＹ軸方向に例えばそれぞれ２０ｍｍ以内の幅を有し、Ｚ軸方向に例えば４ｍｍ以内の高さを有する直方体型としてもよい。
　通信モジュール１の基板１０の上側には、図１Ａに示すように、サイドガード２０が取り付けてある。サイドガード２０は、基板１０の上側かつサイドガード２０の内側に収容される部品を保護することができる。このサイドガード２０は、例えば金属または樹脂など、比較的堅牢な材料で構成することができる。また、サイドガード２０は、金属材料からなり、通信モジュール１から放射される電磁波（ノイズ）を減衰させるシールドであってもよい。
　サイドガード２０の上側には、図１Ａに示すように、リッド３０が被せてある。このリッド３０は、基板１０の上側かつサイドガード２０の内側に収容される部品を覆うことにより保護することができる。このリッド３０も、例えば金属または樹脂など、比較的堅牢な材料で構成することができる。また、リッド３０は、金属材料からなり、通信モジュール１から放射される電磁波（ノイズ）を減衰させるシールドであってもよい。
　図１Ｂは、図１Ａに示した通信モジュール１のサイドガード２０から、リッド３０を取り外した状態を示している。
　図１Ｂに示すように、サイドガード２０からリッド３０を取り外した状態においては、基板１０の上側かつサイドガード２０の内側に、各種の部品を収容することができる。図１Ｂにおいては、基板１０の上側に配置される部品の例として、例えば無線通信に関連する部品５０を配置してある。
　ここで、無線通信に関連する部品５０とは、例えば、ＲＦ関連部品５１、インタフェース関連部品５２（以下、Ｉ／Ｏ関連部品５２と記す）、および電源関連部品５３などとすることができる。これらの部品は、無線通信に関連する部品５０を例示するものである。したがって、無線通信に関連する部品５０とは、通信に関連する部品ただ１つのみの構成としてもよいし、通信に関連する部品を含めその他のいくつかの部品を含めてもよい。以下、無線通信に関連する部品５０とは、通信に関連する部品を少なくとも１つ含み、適宜他の部品（例えば通信に関連しない部品）も含み得る部品の総称とする。
　ＲＦ関連部品５１は、一般的な無線通信において、信号の送受信の機能を実現する各種の部品とすることができる。例えば、ＲＦ関連部品５１は、一般的なＲＦ(radio frequency)部などを少なくとも含む部品で構成することができる。ＲＦ関連部品５１は、典型的には、ベースバンド部において処理された信号を、アンテナを経て送信することができる。また、ＲＦ関連部品５１は、アンテナを経て受信した信号をベースバンド部に受け渡すことができる。ＲＦ関連部品５１は、例えば、ＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）、パワーアンプ、フィルタ、スイッチ素子等の少なくとも一部を含んでよい。
　Ｉ／Ｏ関連部品５２は、ＲＦ関連部品５１と外部機器とのインタフェースとなる機能を提供する各種の部品とすることができる。また、Ｉ／Ｏ関連部品５２は、ＲＦ関連部品５１と通信モジュール１内の他の部品とのインタフェースとなる機能を提供する各種の部品などとしてもよい。また、Ｉ／Ｏ関連部品５２は、無線通信に関連する部品５０と当該無線通信に関連する部品５０以外の部品とのインタフェースとなる機能を提供する各種の部品などとしてもよい。上述したように、無線通信に関連する部品５０は、必ずしもＩ／Ｏ関連部品５２を含まなくてもよい。この場合、例えば、Ｉ／Ｏ関連部品５２の機能を、無線通信に関連する部品５０以外の部品に担わせてもよい。
　電源関連部品５３は、ＲＦ関連部品５１に電力を供給する機能を提供する各種の部品とすることができる。例えば、電源関連部品５３は、通信モジュール１の外部から供給される電力を、ＲＦ関連部品５１に供給するのに適した電圧／電流に変換する機能を有してもよい。上述したように、無線通信に関連する部品５０は、必ずしも電源関連部品５３を含まなくてもよい。この場合、例えば、電源関連部品５３の機能を、無線通信に関連する部品５０以外の部品に担わせてもよいし、無線通信に関連する部品５０にバッテリを含ませてもよい。
　基板１０の上面側には、各種のプリント配線を施すことができる。したがって、無線通信に関連する部品５０を基板１０の上面側に設置することで、無線通信に関連する部品５０を他の部品などと電気的に接続することができる。
　図２Ａおよび図２Ｂは、通信モジュール１の基板１０をさらに説明する斜視図である。
　図２Ａおよび図２Ｂは、図１Ａおよび図１Ｂに示した通信モジュール１において、基板１０からリッド３０およびサイドガード２０を取り外し、さらに基板１０から無線通信に関連する部品５０も取り外した状態を示している。図２Ａは、基板１０を上面側から見た図、すなわち基板１０をＺ軸の負方向に見た図である。図２Ｂは、基板１０を下面側から見た図、すなわち基板１０をＺ軸の正方向に見た図である。図２Ｂは、図２Ａに示す基板１０を、Ｙ軸を中心に１８０℃回転させた状態を示している。
　図２Ａに示すように、基板１０は、上面側の第１面１１と、下面側の第２面１２とを有する。基板１０の第１面１１とは、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、基板１０においてＺ軸正方向に向く面である。また、基板１０の第２面１２とは、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、基板１０においてＺ軸負方向に向く面である。
　上述したように、本実施形態において、基板１０の第１面１１には、例えば無線通信に関連する部品５０を設けることができる。一方、本実施形態において、基板１０の第２面１２には、図２Ａに示すように、キャビティ１３を形成する。キャビティ１３は、基板１０の第１面１１側からは見ることができない。図２Ａにおいては、キャビティ１３は、基板１０を透過させて破線により示してある。キャビティ１３を基板１０に形成する態様は、後述する。
　図２Ｂに示すように、基板１０の第２面１２側からは、キャビティ１３を見ることができる。図２Ｂに示すように、キャビティ１３内には、各種の部品を収容することができる。図２Ｂにおいては、基板１０に形成したキャビティ１３内に配置される部品の例として、例えば無線通信に関連しない部品６０を配置してある。ここで、例えば無線通信に関連しない部品６０のような部品をキャビティ１３内に取り付ける態様については、後述する。
　ここで、無線通信に関連しない部品６０とは、例えばコントローラ６１およびメモリ６２などとすることができる。これらの部品は、無線通信に関連しない部品６０を例示するものである。したがって、無線通信に関連しない部品６０とは、通信に関連しない部品ただ１つのみの構成としてもよいし、通信に関連しない部品を含めその他のいくつかの部品を含めてもよい。例えば、無線通信に関連しない部品６０は、コントローラ６１およびメモリ６２の少なくとも一方を含むようにしてもよい。すなわち、無線通信に関連しない部品６０は、比較的高速の動作周波数を有するデジタル部品としてもよい。以下、無線通信に関連しない部品６０とは、通信に関連しない部品（例えばＲＦ部ではない部品）を少なくとも１つ含み、適宜、通信に関連しない他の部品も含み得る部品の総称とする。
　コントローラ６１は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)またはＤＳＰ(Digital SignalProcessor)などのような、任意のプロセッサなどで構成することができる。このコントローラ６１は、例えばＲＦ関連部品５１をはじめとして各種の機能部を制御することにより、通信モジュール１における通信機能を実現する。また、コントローラ６１は、他の各種の部品および／または機能部を制御することにより、通信モジュール１における各種の機能を実現することもできる。
　メモリ６２は、通信モジュール１が動作するためのデータをはじめとして、各種の情報を記憶する。メモリ６２は、例えばＲＡＭおよびＲＯＭを含む、各種の半導体メモリなどの任意の記憶装置で構成することができる。メモリ６２は、例えば通信モジュール１が通信機能を実現するために、コントローラ６１において処理されるデータなどの各種の情報を記憶する。また、メモリ６２は、通信モジュール１を動作させるためのプログラム等を記憶するとともに、ワークメモリとしても機能する。
　図２Ｂに示すように、無線通信に関連しない部品６０の高さ方向（Ｚ軸方向）のサイズは、キャビティ１３の深さ方向（Ｚ軸方向）のサイズよりも小さくしてもよい。このようにすれば、基板１０の第２面１２を他の基板などに取り付ける際に、無線通信に関連しない部品６０が他の基板などに干渉することを防ぐことができる。
　図３は、通信モジュール１の断面を示す図である。図３は、図１Ａに示した通信モジュール１のＡ－Ａ’における断面を示している。
　図３に示すように、通信モジュール１は基板１０を備える。この基板１０は、図３に示すように、第１面１１（基板１０の上面側）および第２面１２（基板１０の下面側すなわち低面側）を有する。図３に示すように、基板１０の第１面１１には、例えば無線通信に関連する部品５０（５１，５２など）が設けられる。また、図３に示すように、基板１０の第２面には、キャビティ１３が形成される。このキャビティ１３内には、例えば無線通信に関連しない部品６０（６１，６２など）が設けられる。図３においては、基板１０の上側に、サイドガード２０を取り付けた状態を示してある。また、図３においては、サイドガード２０の上側に、リッド３０を被せた状態を示してある。
　次に、通信モジュール１の基板１０においてキャビティ１３を形成する態様について説明する。
　基板１０は、種々の態様で形成することができる。例えば、基板１０は、最初にセラミックなどの直方体の塊として形成してから、その底面の一部にキャビティ１３を削り取るようにして形成してもよい。
　一方、例えば基板１０の内部に配線を形成するなどの都合上、基板１０を最初にセラミックなどの直方体の塊として形成してから、その底面の一部にキャビティ１３を削り取るようにして形成することが困難な場合も想定される。そこで、本実施形態においては、例えば、基板１０の上部と下部をそれぞれ別に形成してから、これらを焼成などの方法により貼り合わせてもよい。
　図３に示すように、本実施形態において、基板１０は、基板上部１０Ｕと、基板下部１０Ｌとで、別個に形成したものを結合させてもよい。以下、このような形成について、さらに説明する。
　図４Ａおよび図４Ｂは、基板下部１０Ｌのみを形成した様子を示す図である。図４Ａは、基板下部１０Ｌのみを形成したものを、基板１０の第２面１２から見た図である。また、図４Ｂは、図４Ａに示した基板下部１０ＬのＢ－Ｂ’における断面を示す図である。
　図４Ａおよび図４Ｂに示すように、基板下部１０Ｌは、キャビティ１３として、予め中央に開口を設けたものを形成してもよい。この場合、例えば、基板下部１０Ｌを１０枚程度の薄いセラミックの板を積層させることにより形成してもよい。複数の薄いセラミックの板を積層させる際には、接着剤などで貼り付けてもよいし、焼成してもよい。このようにすれば、それぞれの薄いセラミックの板の中央に予め開口を設けたものを、１０枚程度積層させることができる。そして、このようにすれば、それぞれの薄いセラミックの板には、配線を形成することもできる。図４Ａおよび図４Ｂに示す例では、基板下部１０Ｌは、中央部分に形成されるキャビティ１３を取り囲むように、多数のビアホールを有している。そして、それらのビアホールは、それぞれ導体のビア１５を備えている。
　これらのビア１５は、通信モジュール１の第２面１２を他の基板または機器などに取り付けた際に、通信モジュール１が有する各種の部品と、他の基板または機器などとの間を電気的に接続する。ここで、他の基板または機器などを介して、ビア１５が電気的に接地されることにより、キャビティ１３内に設置された部品のノイズが基板下部１０Ｌを経て漏れることは抑制される。したがって、このような構成によれば、キャビティ１３内に設置された部品のノイズが、通信モジュール１の外部に及ぼす悪影響は低減される。このように、本実施形態において、キャビティ１３の周りの側壁部（基板下部１０Ｌ）に、電気的に接地される導体（ビア１５）を配置してもよい。
　図４Ａおよび図４Ｂに示す例では、基板下部１０Ｌは、中央部分に形成されるキャビティ１３の周りを全て取り囲むように、ビア１５を備えている。このように、本実施形態においては、キャビティ１３の周りの側壁部（基板下部１０Ｌ）の全周にわたり、電気的に接地される導体（ビア１５）を配置してもよい。しかしながら、キャビティ１３の周りの基板下部１０Ｌの全周にわたり電気的に接地されるビア１５を配置せずに、一部のビアを電気的に接地させなくてもよい。この場合、電気的に接地されないビアには、通信モジュール１の外部に及ぼすノイズの影響が小さい信号のためのビアを割り当ててよい。電気的に接地されないビアには、後述するＩ／Ｏポートを介して接続される外部機器からの信号を伝達するためのビア、または電源に関連する信号を伝達するためのビアが割り当てられてよい。また、基板下部１０Ｌに形成される複数のビアの内、第２面１２における最も外側となる周囲のビアが、電気的に接地されるビアとして割り当てられてよい。
　図５Ａおよび図５Ｂは、基板上部１０Ｕのみを形成した様子を示す図である。図５Ａは、基板上部１０Ｕのみを形成したものを、図４Ａと同じように、基板１０の第２面１２の側から見た図である。また、図５Ｂは、図５Ａに示した基板上部１０ＵのＣ－Ｃ’における断面を示す図である。
　図５Ａおよび図５Ｂに示すように、基板上部１０Ｕは、キャビティ１３を形成しない部分として、１０枚程度の薄いセラミックの板を積層させることにより形成してもよい。複数の薄いセラミックの板を積層させる際には、接着剤などで貼り付けてもよいし、焼成してもよい。このようにすれば、それぞれの薄いセラミックの板の中央に予め開口を設けたものを、１０枚程度積層させることができる。そして、このようにすれば、それぞれの薄いセラミックの板には、配線を形成することもできる。例えば、１０枚程度の薄いセラミックの板を積層させることにより基板上部１０Ｕを形成する場合、各層において異なる配線を形成することもできる。図５Ａおよび図５Ｂにおいては、そのような配線の図示は省略してある。
　このように、本実施形態において、基板１０は、基板上部１０Ｕと、基板下部１０Ｌとで、別個に形成してもよい。そして、基板上部１０Ｕと、基板下部１０Ｌとが別個に形成されたら、これらを接着剤で張り付けてもよいし、焼成することで結合させてもよい。この場合、図５Ｂに示すように、基板上部１０Ｕの上から（Ｚ軸の正方向に向けて）、図４Ｂに示した基板下部１０Ｌを結合させる。または、図４Ｂに示した基板下部１０Ｌの下から（Ｚ軸の負方向に向けて）、図５Ｂに示す基板上部１０Ｕを結合させてもよい。ここで、基板上部１０Ｕと基板下部１０Ｌとを結合させた後では、キャビティ１３内において、メタルマスクを用いてクリームはんだを印刷することが困難になることが想定される。そのような場合、図５Ｂに示すように、キャビティ１３内に配置する部品として、例えばＢＧＡ（ball grid array）のようなハンダボール６３を備えるコントローラ６１のようなパッケージ部品を採用することができる。このようにすれば、フラックスまたはハンダの転写などにより、キャビティ１３内に、コントローラ６１などのようなパッケージ部品を実装することができる。
　次に、通信モジュール１を他の基板などに配置する構成について説明する。図６は、本実施形態に係る通信モジュール１を内蔵する通信ユニットの外観を示す斜視図である。
　図６に示すように、本実施形態に係る通信ユニット３は、上述した通信モジュール１を内蔵している。この通信ユニット３は、例えばＩｏＴを導入する際に、ユーザが身に付けて持ち歩いたり、他の機器または商品などに取り付けたりして使用することを想定している。このため、通信ユニット３は、通信モジュール１に対して電力を供給したり、外部と接続する機能を提供したり、ユーザの操作を検出したりするなどの機能を備えている。
　本実施形態に係る通信ユニット３は、図６に示すように、外観上、ケース１００と、上面プレート１１０と、Ｉ／Ｏポート２００と、ボタン３００と、インジケータ３１０とを備えている。なお、図６に示す通信ユニット３は、本実施形態に係る通信モジュール１を内蔵する通信ユニットの単なる一例を示す。通信ユニット３は、必要な機能に応じて各種の構成を採用することができる。
　ケース１００および上面プレート１１０は、通信ユニット３の筐体を構成している。ケース１００および上面プレート１１０は、通信ユニット３の内部構造を保護する。ケース１００および上面プレート１１０は、例えば樹脂製または金属製とするなど、通信ユニット３の使用環境に耐え得る強度の素材で構成してもよい。また、使用環境によっては、ケース１００と上面プレート１１０との間がパッキンで封止されるようにして、通信ユニット３の内部を防水または防塵としてもよい。上面プレート１１０をケース１００から取り外すことにより、通信ユニット３の内部を露出させることができる。
　Ｉ／Ｏポート２００は、例えばマイクロＵＳＢのコネクタを接続可能なポートとすることができる。通信ユニット３は、Ｉ／Ｏポート２００を介して外部機器と接続することにより、外部機器を制御することができる。また、通信ユニット３は、Ｉ／Ｏポート２００を介して外部機器と接続することにより、外部機器から制御されるようにしてもよい。さらに、このＩ／Ｏポート２００に電力を供給することにより、通信ユニット３に内蔵されたバッテリが充電されるようにしてもよい。
　ボタン３００は、例えば電源スイッチとしたり、動作開始／停止の切り換えスイッチとしたりするなど、各種の機能を割り当てることができる。また、ボタン３００は、押下される回数を検出することにより、通信ユニット３に異なる動作を実行させてもよい。また、ボタン３００は、短押しと長押しを区別して検出することにより、通信ユニット３に異なる動作を実行させてもよい。
　インジケータ３１０は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を埋没させたものとして構成することができる。インジケータ３１０は、発光により点灯することで、通信ユニット３のユーザに各種の情報を知らせることができる。例えばインジケータ３１０を点灯することにより、通信ユニット３の電源がオンの状態であることをユーザに知らせることができる。また、例えばインジケータ３１０が点灯している間は、通信ユニット３が通信中であることをユーザに知らせてもよい。さらに、インジケータ３１０は、点灯する回数を異ならせることで、通信ユニット３のユーザに各種の異なる情報を知らせてもよい。また、例えばインジケータ３１０が点滅している時は、通信ユニット３のバッテリ残量が僅かであることをユーザに知らせてもよい。
　図７は、図６に示した通信ユニット３のＤ－Ｄ’における断面を示す図である。
　図７に示すように、通信ユニット３の内部には、上述した通信モジュール１を内蔵させることができる。通信ユニット３の内部において通信モジュール１を配置する位置は、必ずしも図７に示す位置に限定されず、任意の位置に配置してよい。図７に示すように、上面プレート１１０のすぐ裏側に通信モジュール１を配置すれば、通信ユニット３のケース１００から上面プレート１１０を取り外すことにより、通信モジュール１が即座に露出する。このような構成によれば、通信モジュール１を交換する際に取り外し／取り付けを行ったり、通信モジュール１のメンテナンスを行ったりすることが、容易になる。
　通信ユニット３のケース１００から上面プレート１１０を取り外すと、図７に示すように、通信モジュール１が配置されている他に、フレーム１２０も配置されている。フレーム１２０は、例えば樹脂製または金属製とするなど、適度な強度の素材で構成してもよい。図７に示すように、フレーム１２０には、アンテナ２１０が設置される。アンテナ２１０は、通信ユニット３が外部機器と無線通信を行うための任意の好適な材料で構成することができる。アンテナ２１０は、通信モジュール１と電気的に接続される。通信モジュール１は、アンテナ２１０と接続されることにより、無線通信の機能を実現する。
　通信ユニット３の内部において、ケース１００の底面部（Ｚ軸方向の座標が最も小さい部分）の上には、図７に示すように、バッテリ２２０が配置されている。バッテリ２２０は、リチウムイオン二次電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、またはニッケル・水素充電池などで構成することができる。また、バッテリ２２０は必ずしも充電可能な電池でなくてもよい。例えば、バッテリ２２０は、アルカリ電池またはマンガン電池などで構成してもよい。通信ユニット３および通信モジュール１は、バッテリ２２０から電力を供給されるようにしてもよい。
　通信ユニット３の内部において、バッテリ２２０の上（Ｚ軸正方向）には、図７に示すように、ユニット基板１３０が配置されている。ユニット基板１３０は、樹脂またはセラミックなど、電気回路を配置するのに好適な材料で構成することができる。一般的には、セラミック製の基板よりも樹脂製の基板の方がコスト的に有利であるため、ユニット基板１３０のような基板は、樹脂製の基板が採用されることが比較的多い。
　本実施形態においては、図７に示すように、このユニット基板１３０の上に、通信モジュール１が配置される。以下、ユニット基板１３０の上に通信モジュール１が配置される構成について、さらに説明する。
　図８は、通信モジュール１の基板１０がユニット基板１３０の上に配置された状態を示す図である。図８は、図３において説明した通信モジュール１を、通信ユニット３のユニット基板１３０に設置した状態を示す図である。図３においては、図３に示したサイドガード２０、リッド３０、および無線通信に関連する部品５０の図示は省略してある。
　図８に示すように、通信モジュール１の基板１０は、その下側の面（第２面１２）を、ユニット基板１３０のような他の基板に取り付けることができる。このように、本実施形態において、基板１０の第２面１２は、他の基板（ユニット基板１３０）に取り付けられるようにしてもよい。通信モジュール１の基板１０がユニット基板１３０上に取り付けられると、図８に示すように、無線通信に関連しない部品６０は、セラミック製の基板１０に覆われる。また、通信モジュール１の基板１０がユニット基板１３０上に取り付けられると、基板１０のビア１５がユニット基板１３０に接触する。したがって、無線通信に関連する部品５０および／または無線通信に関連しない部品６０は、ビア１５を介して、ユニット基板１３０上の配線と電気的に接続される。
　本実施形態においては、図８に示すように、ユニット基板１３０にグラウンドすなわち接地パターン１４０を形成してもよい。このように、本実施形態において、ビア１５のような導体は、通信モジュール１が取り付けられる他の基板（ユニット基板１３０）を経て電気的に接地されるようにしてもよい。また、基板１０の第２面１２は、他の基板（ユニット基板１３０）の接地パターン１４０に覆われるように構成してもよい。このような構成により、図８に示す無線通信に関連しない部品６０のようなキャビティ１３内に設置された部品のノイズが、ユニット基板１３０を経て漏れることは抑制される。あるいは、このような構成により、外部からのノイズの侵入を抑制することができる。
　以下、本実施形態に係る通信モジュール１の効果および／または有利な点について述べる。
　本実施形態に係る通信モジュール１は、キャビティ１３を形成したセラミック製の基板１０を採用することで、基板１０の第１面１１および第２面１２（のキャビティ１３内）の両方に、各種部品を実装することができる。したがって、通信モジュール１は、全体の面積は小さなサイズとしつつ、部品を実装する面積を増やすことができる。特に、ＩｏＴの導入に際しては、通信モジュール１および／または通信ユニット３の小型化が求められる傾向にある。したがって、通信モジュール１に実装可能な部品点数を減らさずに、通信モジュール１のサイズを小さくできることは、極めて有利である。
　また、本実施形態に係る通信モジュール１は、セラミック製の基板１０を採用している。セラミックは、低温同時焼成したもの（ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramic））と、高温同時焼成したもの（ＨＴＣＣ（High Temperature Co-fired Ceramic））とがある。したがって、通信モジュール１を設置するユニット基板１３０が樹脂のような熱膨張率の高い材料で構成される場合、通信モジュール１の基板１０を熱膨張率の高いＬＴＣＣとすることができる。このようにすれば、通信モジュール１をユニット基板１３０に設置した際に、はんだ付け部分がずれるような問題が生じにくくなる。また、通信モジュール１を設置するユニット基板１３０が熱膨張率の低い材料で構成される場合、通信モジュール１の基板１０を熱膨張率の低いＨＴＣＣとしてもよい。このように、本実施形態において、基板１０は、通信モジュール１が取り付けられる他の基板（例えばユニット基板１３０）の熱膨張率に応じた熱膨張率を有するようにしてもよい。
　また、本実施形態に係る通信モジュール１は、キャビティ１３の周囲にビア１５が配置されるように構成している。したがって、ビア１５が設置されるユニット基板１３０がグラウンドに接続されることで、ビア１５に電流が流れているか否かに関わらず、キャビティ１３内外の部品のノイズが、基板１０を経て互いに干渉することは抑制される。さらに、通信モジュール１の基板１０の第２面１２は、通信モジュール１が取り付けられるユニット基板１３０のような他の基板の接地パターン１４０に覆われるように構成してもよい。このような構成により、キャビティ１３内外の部品のノイズが、ユニット基板１３０のような他の基板を経て互いに干渉することは抑制される。
　さらに、本実施形態に係る通信モジュール１の基板１０は、無線通信に関連する部品５０と無線通信に関連しない部品６０とのように、物理的に離間した位置に部品を実装することを可能にする。したがって、物理的に離間された位置の部品同士のノイズによる干渉も抑制されることが期待できる。
　上述した実施形態では、基板１０の第１面１１に無線通信に関連する部品５０が設けられ、基板１０の第２面１２のキャビティ１３内に無線通信に関連しない部品６０が設けられる例を説明した。しかしながら、基板１０の第１面１１に無線通信に関連しない部品６０が設けられ、基板１０の第２面１２のキャビティ１３内に無線通信に関連する部品５０が設けられてもよい。このような構成によっても、それぞれの部品同士のノイズによる干渉という観点からは、同様の効果が期待できる。
　上述した実施形態では、基板１０の第１面１１に無線通信に関連する部品５０が設けられ、基板１０の第２面１２のキャビティ１３内に無線通信に関連しない部品６０が設けられる構成を例示した。本実施形態は、例えば、基板１０の第１面１１に無線通信に関連する部品５０の少なくとも一部が設けられ、基板１０の第２面１２のキャビティ１３内に無線通信に関連しない部品６０の少なくとも一部が設けられる構成を含んでよい。例えば、通信モジュール１は、基板１０の第１面１１にＲＦ関連部品５１が少なくとも設けられ、基板１０の第２面１２のキャビティ１３内に無線通信に関連しない部品６０、Ｉ／Ｏ関連部品５２、電源関連部品５３が設けられる構成であってもよい。このような構成によっても、それぞれの部品同士のノイズによる干渉という観点からは、上記同様の効果が期待できる。
　また、通信モジュール１は、ＲＦ関連部品５１が複数の部品からなる場合、基板１０の第１面１１にＲＦ関連部品５１の少なくとも一部が設けられ、基板１０の第２面１２のキャビティ１３内に無線通信に関連しない部品６０が設けられてもよい。このような構成においては、ＲＦ関連部品５１のうち前記少なくとも一部以外は、基板１０の第２面１２に設けられてもよい。例えば、ＲＦ関連部品５１がＲＦＩＣ、パワーアンプ、フィルタ、スイッチ素子を含む場合、通信モジュール１は、基板１０の第１面１１に、パワーアンプ、フィルタ、スイッチ素子が設けられてもよい。この場合、基板１０の第２面１２のキャビティ１３内には、無線通信に関連しない部品６０とＲＦＩＣが設けられてもよい。このような構成によっても、それぞれの部品同士のノイズによる干渉という観点からは、上記同様の効果が期待できる。
　以上、通信モジュール１の観点からの実施形態について説明した。しかしながら、他の実施形態として、通信ユニット３として実施してもよい。この場合、本実施形態に係る通信ユニット３は、上述した通信モジュール１と、通信モジュール１が取り付けられる他の基板（例えばユニット基板１３０）を備えてもよい。
　また、上述した実施形態では、基板１０の第１面１１に設けられる部品と、基板１０の第２面１２のキャビティ１３内に設けられる部品とを、無線通信に関連するか否かで分類した。しかしながら、他の実施形態として、無線通信に関連するか否かで分類しなくてもよい。この場合、基板１０の第１面１１には、任意の第１の素子（部品５０）が実装されるようにしてもよい。また、基板１０の第２面１２のキャビティ１３内には、任意の第２の素子（部品６０）が実装されるようにしてもよい。そして、キャビティ１３の周りの側壁部（基板下部１０Ｌ）の全周にわたって、ビア１５が配置されるようにしてもよい。このような構成によっても、上述した実施形態の場合とほぼ同様の効果が期待できる。
　さらに、本実施形態は、通信モジュール１の発明としての実施に限定されるものではない。例えば、本実施形態は、通信モジュール１用の基板１０として実施することもできる。
　本発明を諸図面および実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形および修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部およびステップなどを１つに組み合わせたり、あるいは分割したりすることが可能である。また、上述した本発明の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。
１　　　通信モジュール
３　　　通信ユニット
１０　　基板
１０Ｕ　基板上部
１０Ｌ　基板下部
１１　　第１面
１２　　第２面
１３　　キャビティ
１５　ビア
２０　サイドガード
３０　リッド
５０無線関連部品
５１　ＲＦ関連部品
５２　Ｉ／Ｏ関連部品（インタフェース関連部品）
５３　電源関連部品
６０　デジタル部品
６１　コントローラ
６２　メモリ
６３　ハンダボール
１００　ケース
１１０　上面プレート
１２０　フレーム
１３０　ユニット基板
１４０　接地パターン
２００　Ｉ／Ｏポート
２１０　アンテナ
２２０　バッテリ
３００　ボタン
３１０　インジケータ
 

Claims (12)

  1. 　第１面および第２面を有する基板を備える通信モジュールであって、
    　前記基板の前記第１面には、無線通信に関連する部品および無線通信に関連しない部品のうち一方が設けられ、
    　前記基板の前記第２面には、キャビティが形成され、
    　前記キャビティ内には、前記無線通信に関連する部品および前記無線通信に関連しない部品のうち他方が設けられる、通信モジュール。
  2. 　前記無線通信に関連しない部品は、プロセッサおよびメモリの少なくとも一方を含む、請求項１に記載の通信モジュール。
  3. 　前記キャビティの周りの側壁部に、電気的に接地される導体を配置する、請求項１または２に記載の通信モジュール。
  4. 　前記キャビティの周りの側壁部の全周にわたり、電気的に接地される導体を配置する、請求項３に記載の通信モジュール。
  5. 　前記導体は、前記通信モジュールが取り付けられる他の基板を経て電気的に接地される、請求項３または４に記載の通信モジュール。
  6. 　前記基板の前記第２面は、前記他の基板に取り付けられ、
    　前記基板の前記第２面は、前記他の基板の接地パターンに覆われるように構成する、請求項５に記載の通信モジュール。
  7. 　請求項１から６のいずれかに記載の通信モジュールと、
    　前記通信モジュールが取り付けられる他の基板と、を備える通信ユニットであって、
    　前記基板の前記第２面は、前記他の基板に取り付けられ、
    　前記基板の前記第２面は、前記他の基板の接地パターンに覆われるように構成する、通信ユニット。
  8. 　第１面および第２面を有する基板を備える通信モジュールであって、
    　前記基板の前記第１面には、第１の素子が実装され、
    　前記基板の前記第２面には、キャビティが形成され、
    　前記キャビティ内には、第２の素子が実装され、
    　前記キャビティの周りの側壁部の全周にわたって、ビアが配置される、通信モジュール。
  9. 　前記基板は、セラミックを含めて構成される、請求項４に記載の通信モジュール。
  10. 　前記基板は、前記通信モジュールが取り付けられる他の基板の熱膨張率に応じた熱膨張率を有する、請求項８または９に記載の通信モジュール。
  11. 　第１面および第２面を有する通信モジュール用基板であって、
    　前記通信モジュール用基板の前記第１面には、無線通信に関連する部品および無線通信に関連しない部品のうち一方が設けられ、
    　前記通信モジュール用基板の前記第２面には、キャビティが形成され、
    　前記キャビティ内には、前記無線通信に関連する部品および前記無線通信に関連しない部品のうち他方が設けられる、通信モジュール用基板。
  12. 　第１面および第２面を有する通信モジュール基板であって、
    　前記通信モジュール用基板の前記第１面には、第１の素子が実装され、
    　前記通信モジュール用基板の前記第２面には、キャビティが形成され、
    　前記キャビティ内には、第２の素子が実装され、
    　前記キャビティの周りの側壁部の全周にわたって、ビアが配置される、通信モジュール用基板。
     
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