JP2016001648A

JP2016001648A - 高周波モジュール

Info

Publication number: JP2016001648A
Application number: JP2014120556A
Authority: JP
Inventors: 菅原　潤; Jun Sugawara; 潤菅原; 義和古山; Yoshikazu Furuyama
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2016-01-07
Also published as: EP2955751A1; US20150364915A1

Abstract

【課題】高周波回路における性能に影響を与えることなく、ＥＳＤ対策を行うことができる高周波モジュールを提供する。【解決手段】電子部品３１が搭載された配線基板１０と、配線基板１０上に載置された金属製のシールドカバー２０と、を備えた高周波モジュール１００であって、配線基板１０上には、高周波信号が伝送され電子部品３１に接続された配線導体１１と、配線導体１１に接続されていると共にシールドカバー２０より外側に設けられた配線用電極１３と、シールドカバー２０に接続される接地用電極１５と、が設けられ、シールドカバー２０は、板状の金属からなる側板２１と、側板２１に設けられていると共に接地用電極１５に半田付けされる脚部２３と、を有し、側板２１と配線基板１０との間に隙間Ｄを設け、配線導体１１を、隙間Ｄの下方に位置する配線基板１０上で、側板２１に対し平面視で交差するように配置した。【選択図】図1

Description

本発明は、高周波モジュールに係り、特に電子部品への静電気放電による損傷を防止可能な高周波モジュールに係わる。

従来から、無線ＬＡＮ等の高周波回路を搭載した高周波モジュールにおいて、ＥＳＤ（Electro-Static Discharge）対策を行うためにＥＳＤ保護素子が用いられていた。しかし、ＥＳＤ保護素子は一般的に容量性であるため、高周波回路の性能に影響を与えることがあった。従って、高周波モジュールにおいては、回路の性能に影響を与えるＥＳＤ保護素子を使用せずにＥＳＤ対策を行うことが望ましい。

ＥＳＤ保護素子を使用せずにＥＳＤ対策を行うようにした電子回路ユニットが特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された電子回路ユニット９００の構造を図４に示す。

電子回路ユニット９００は、絶縁基板９０４と、絶縁基板９０４の少なくとも一つの基板面を覆う導電性のカバー９０５と、を備える。絶縁基板９０４の側面には、第１の側面電極９１１及び第２の側面電極９１２が形成され、カバー９０５の脚部９１５と第１の側面電極９１１とが半田付けされ、カバー９０５には、第２の側面電極９１２に対向するように突起９１６が形成されている。尚、第１の側面電極９１１は、電子回路ユニット９００の接地用電極となっている。また、第２の側面電極９１２は、電子回路ユニット９００の電源用電極となっている。

この構成によれば、第２の側面電極９１２に対向する突起９１６がカバー９０５に形成されているので、第２の側面電極９１２と接地電位となっているカバー９０５との間の距離が近づき、コロナ放電が生じやすくなる。従って、第２の側面電極９１２に静電気が放電された場合、突起９１６を介してカバー９０５に適切に放電され、絶縁基板９０４上の電子回路部品等の故障や損傷を防止することができる。また、カバー９０５と第２の側面電極９１２との間隔を広げた場合でも、突起９１６を経由してカバー９０５側に放電されるので、カバー９０５の絶縁基板９０４への取付け位置の精度が低くても静電気対策が可能である、としている。

特開２０１２−０１８８５７号公報

しかしながら特許文献１に開示された電子回路ユニット９００におけるＥＳＤ対策を高周波モジュールの高周波回路用の配線用電極に用いた場合、以下のような課題があった。

電子回路ユニット９００では、突起９１６の先端部と第２の側面電極９１２との間に結合容量が生じている。また、第２の側面電極９１２等の電極が半田Ｓを介してマザー基板９０２に接続されることによって取り付けられている。従って、第２の側面電極９１２には半田Ｓが塗布され、固着されることになる。半田Ｓの量は、製造工程において必ずしも一定ではない。その結果、突起９１６の先端部と第２の側面電極９１２との間の距離がばらつくこととなる。従って、突起９１６の先端部と第２の側面電極９１２との間に生じている結合容量の容量値もばらつくことになる。

電子回路ユニット９００の場合、第２の側面電極９１２が電源用電極となっているため、突起９１６の先端部と第２の側面電極９１２との間の結合容量がばらついたとしても、特に性能的な問題は生じない。しかし、電子回路ユニット９００の第２の側面電極９１２を高周波回路用の配線用電極として用いた場合、この配線用電極と突起９１６との間、即ち高周波回路用の配線用電極と接地電位との間の結合容量がばらつくことになる。高周波回路用の配線用電極と接地電位との間の結合容量がばらついた場合、高周波回路における性能に影響を与えることになる。特に、配線用電極に接続される高周波回路がアンテナ回路であった場合、アンテナ特性に悪影響を与えることになる。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、高周波回路における性能に影響を与えることなく、ＥＳＤ対策を行うことができる高周波モジュールを提供することにある。

この課題を解決するために、本発明の高周波モジュールは、電子部品が搭載された配線基板と、前記配線基板上に載置された金属製のシールドカバーと、を備えた高周波モジュールであって、前記配線基板上には、高周波信号が伝送され前記電子部品に接続された配線導体と、前記配線導体に接続されていると共に前記シールドカバーより外側に設けられた配線用電極と、前記シールドカバーに接続される接地用電極と、が設けられ、前記シールドカバーは、板状の金属からなる側板と、前記側板に設けられていると共に前記接地用電極に半田付けされる脚部と、を有し、前記側板と前記配線基板との間に隙間を設け、前記配線導体を、前記隙間の下方に位置する配線基板上で、前記側板に対し平面視で交差するように配置した、という特徴を有する。

このように構成された高周波モジュールは、配線導体を側板に対し平面視で交差するように配置したので、配線導体と側板との間の結合容量の値を一定とすることができる。その結果、高周波回路における性能に影響を与えることなく、ＥＳＤ対策を行うことができる。

また、上記の構成において、前記配線導体と前記側板とのなす角度が直角である、という特徴を有する。

このように構成された高周波モジュールでは、配線導体と側板とのなす角度を直角としたので、配線導体と側板とが交差する面積を最も小さくできる。そのため、配線導体と側板との間の結合容量の値を最小にでき、高周波回路の設計を容易にすることができる。

また、上記の構成において、前記脚部の端部が、前記接地用電極に当接している、という特徴を有する。

このように構成された高周波モジュールでは、配線導体と側板との間の離間距離を精度良く設定することができる。

また、上記の構成において、前記配線用電極にアンテナが接続される、という特徴を有する。

このように構成された高周波モジュールでは、配線用電極にアンテナが接続された場合、アンテナで送信又は受信する信号の電力損失を小さく保ちながら、静電気を放電し易くすることができる。

本発明の高周波モジュールは、配線導体を、側板に対し平面視で交差するように配置したので、配線導体と側板との間の結合容量の値を一定とすることができる。その結果、高周波回路における性能に影響を与えることなく、ＥＳＤ対策を行うことができる。

高周波モジュールの外観を示す斜視図である。高周波モジュールの側面図と平面図である。気中放電の様子を示す模式図である。従来例に係る電子回路ユニットの外観を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、本明細書では、特に断りの無い限り、各図面のＸ１側を右側、Ｘ２側を左側、Ｙ１側を奥側、Ｙ２側を手前側、Ｚ１側を上側、Ｚ２側を下側として説明する。

実施形態に係る高周波モジュール１００の構成及び動作について図１乃至図３を用いて説明する。

図１は、高周波モジュール１００の外観を示す斜視図であり、図２は、高周波モジュール１００の側面図（図２（ａ））と平面図（図２（ｂ））である。また、図３は、高周波モジュール１００に対する気中放電の様子を示す模式図である。

最初に高周波モジュール１００の構成について説明する。図１に示すように、高周波モジュール１００は、電子部品３１が搭載された配線基板１０と、配線基板１０上に載置された金属製のシールドカバー２０と、を備えている。

配線基板１０には、高周波信号が伝送され電子部品３１に接続された配線導体１１と、配線導体１１に接続されていると共にシールドカバー２０より外側に設けられた配線用電極１３と、シールドカバー２０に接続される接地用電極１５と、が設けられている。高周波モジュール１００では、電子部品３１と、配線導体１１と、図示しないその他の配線導体等と、によって高周波回路３０が構成されている。配線用電極１３は、アンテナ接続用端子である。配線用電極１３を、ここでは配線基板１０の側面に形成された側面電極としているが、配線導体１１に接続されていれば配線基板１０の下面に設けられた電極であっても良い。

シールドカバー２０は、板状の金属からなり、配線基板１０と平行な面を有する矩形状の天板２５と、天板２５の各辺から延伸した板状の金属からなる側板２１と、を有している。シールドカバー２０は、前述の高周波回路３０を覆うようにして配線基板１０に取り付けられ、高周波回路３０を高周波シールドしている。側板２１には、複数の脚部２３が設けられていて、脚部２３は配線基板１０上の接地用電極１５に半田付けされる。

図１に示すように、高周波モジュール１００は、電子機器（図示せず）に備えられたマザーボード５０上に取り付けられる。マザーボード５０には、各種回路（図示せず）が搭載されており、その一部が高周波モジュール１００に接続されている。また、マザーボード５０上には、アンテナ５１が搭載されており、アンテナ５１は、アンテナ接続用導体５３を介して高周波モジュール１００の配線用電極１３に接続される。

側板２１と配線基板１０との間には、図１及び図２（ａ）に示すように隙間Ｄが設けられている。そして、図１及び図２（ｂ）に示すように配線導体１１を、この隙間Ｄの下方に位置する配線基板１０上で、側板２１に対し平面視で交差するように配置している。特に、図２（ｂ）に示すように配線導体１１と側板２１とのなす角度αが直角であるように配線導体１１を配置することが好ましい。高周波モジュール１００のシールドカバー２０においては、側板２１と配線基板１０との間に隙間Ｄを設けるように作成するだけで良いので、側板２１を特別な構造にする必要がなく、シールドカバー２０の作成及び管理が容易になる。

前述したように、側板２１には脚部２３が設けられていて、配線基板１０上の接地用電極１５に半田付けされる。図２（ａ）に示すように、脚部２３は、その端部２３ａが接地用電極１５に当接するように取り付けられている。尚、脚部２３に配線基板１０への取り付けのための取り付け部等が他に設けられていても良いが、側板２１の取り付け高さを決定する脚部２３の端部２３ａは接地用電極１５に当接した状態で載置されることが必要である。また、接地用電極１５は、スルーホール１７を介してマザーボード５０の接地パターン（図示せず）に接続される。その結果、シールドカバー２０の電位がマザーボード５０の接地パターンと同一の電位となる。

次に高周波モジュール１００に対する気中放電の様子について説明する。高周波モジュール１００に対してはＥＳＤ試験が実施される。

図３に示すように、高周波モジュール１００へのＥＳＤ試験は、ＥＳＤ試験機９０を用いて行われる。ＥＳＤ試験機９０では、既定の静電容量値及び既定の高電圧値によって静電気Ｅが生成される。この生成された静電気Ｅは、ＥＳＤ試験機９０に取り付けられたプローブ９１を介して、高周波モジュール１００の配線用電極１３に気中放電される。

高周波モジュール１００の配線用電極１３に気中放電された静電気Ｅは、本発明を適用しない場合には、配線用電極１３から配線導体１１を通って、高周波回路３０内の電子部品３１に印加されることになる。その結果、電子部品３１が静電気放電による損傷を受ける可能性があった。しかし、本発明を適用した場合には、図３に示すように、気中放電された静電気Ｅは、配線用電極１３から配線導体１１の一部及び隙間Ｄ、そしてシールドカバー２０の側板２１への放電経路で放電される。次に、シールドカバー２０に伝わった静電気Ｅは、図２（ａ）に示したシールドカバー２０の脚部２３、配線基板１０の接地用電極１５及びスルーホール１７を介してマザーボード５０の接地パターン（図示せず）に導かれる。従って、静電気Ｅが高周波回路３０内の電子部品３１に印加されることはない。そのため、電子部品３１が静電気放電による損傷を受けることはない。

このように、高周波モジュール１００では、配線導体１１を、側板２１に対し平面視で交差するように配置したので、配線導体１１と側板２１との間の結合容量の値を一定とすることができる。その結果、高周波回路３０における性能に影響を与えることなく、ＥＳＤ対策を行うことができる。

また、配線導体１１と側板２１とのなす角度を直角としたので、配線導体１１と側板２１とが交差する面積を最も小さくできる。そのため、配線導体１１と側板２１との間の結合容量の値を最小にでき、高周波回路３０の設計を容易にすることができる。

また、脚部２３の端部２３ａが、接地用電極１５に当接しているので、配線導体１１と側板２１との間、即ち隙間Ｄの離間距離を精度良く設定することができる。

また、配線用電極１３にアンテナ５１が接続された場合、アンテナ５１で送信又は受信する信号の電力損失を小さく保ちながら、静電気を放電し易くすることができる。

以上説明したように、本発明の高周波モジュールは、配線導体を、側板に対し平面視で交差するように配置したので、配線導体と側板との間の結合容量の値を一定とすることができる。その結果、高周波回路における性能に影響を与えることなく、ＥＳＤ対策を行うことができる。

以上のように、本発明の実施形態に係る高周波モジュール１００について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。

１０配線基板
１１配線導体
１３配線用電極
１５接地用電極
２０シールドカバー
２１側板
２３脚部
２３ａ端部
２５天板
３０高周波回路
３１電子部品
５０マザーボード
５１アンテナ
５３アンテナ接続用導体
９０ＥＳＤ試験機
９１プローブ
１００高周波モジュール
Ｄ隙間
Ｅ静電気

Claims

電子部品が搭載された配線基板と、前記配線基板上に載置された金属製のシールドカバーと、を備えた高周波モジュールであって、
前記配線基板上には、高周波信号が伝送され前記電子部品に接続された配線導体と、前記配線導体に接続されていると共に前記シールドカバーより外側に設けられた配線用電極と、前記シールドカバーに接続される接地用電極と、が設けられ、
前記シールドカバーは、板状の金属からなる側板と、前記側板に設けられていると共に前記接地用電極に半田付けされる脚部と、を有し、
前記側板と前記配線基板との間に隙間を設け、前記配線導体を、前記隙間の下方に位置する配線基板上で、前記側板に対し平面視で交差するように配置したことを特徴とする高周波モジュール。
前記配線導体と前記側板とのなす角度が直角であることを特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
前記脚部の端部が、前記接地用電極に当接していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高周波モジュール。
前記配線用電極にアンテナが接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の高周波モジュール。