(57)【要約】【課題】通信モジュールの伝送特性の高性能化を目的とする。【解決手段】通信モジュール１は、第１の基板１０と、第１の基板１０よりも誘電率及び誘電損失が小さい第２の基板２０と、第１の基板１０に形成された第１のパッド１０Ａに電気的に接続された第１の端子３１と、第２の基板２０に形成された第２のパッド２０Ａに電気的に接続された第２の端子３２と、を有する通信用集積回路３０と、を備え、通信用集積回路３０は、第２の端子３２として、アンテナ４０に接続された送受信端子３２ａと、送受信端子３２ａに隣接して設けられた接地端子３２ｂと、を有し、送受信端子３２ａに接続された第２のパッド２０Ａは、アンテナ伝送路４１，４２に電気的に接続され、接地端子３２ｂに接続された第２のパッド２０Ａは、グランドパターンに電気的に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、
前記第１の基板よりも誘電率及び誘電損失が小さい第２の基板と、
前記第１の基板に形成された第１のパッドに電気的に接続された第１の端子と、前記第２の基板に形成された第２のパッドに電気的に接続された第２の端子と、を有する通信用集積回路と、を備え、
前記通信用集積回路は、前記第２の端子として、アンテナに接続された送受信端子と、前記送受信端子に隣接して設けられた接地端子と、を有し、
前記送受信端子に接続された前記第２のパッドは、前記第２の基板に形成されたアンテナ伝送路に電気的に接続され、
前記接地端子に接続された前記第２のパッドは、前記第２の基板に形成されたグランドパターンに電気的に接続されている、ことを特徴とする通信モジュール。
【請求項２】
前記第２の基板は、前記通信用集積回路が実装された第１面と、前記第１面と反対側の面であって前記アンテナが形成された第２面と、前記通信用集積回路の実装領域の内側に形成され前記第１面から前記第２面にかけて貫通した第１の開口部と、を有し、
前記第１の基板は、前記第２の基板の前記第２面が接合される凹部と、前記凹部の内側に形成され前記第１の開口部に嵌合して前記第１の端子と接続される凸部と、を有している、ことを特徴とする請求項１に記載の通信モジュール。
【請求項３】
前記第２の基板は、前記第２の基板の外周縁から前記通信用集積回路の実装領域に向かって切り欠かれた切欠部を有し、
前記第１の基板は、前記切欠部に嵌合する嵌合部を有している、ことを特徴とする請求項２に記載の通信モジュール。
【請求項４】
前記嵌合部に、第２の開口部が形成されている、ことを特徴とする請求項３に記載の通信モジュール。
【請求項５】
前記第２の開口部を介して取り付けられ、前記通信用集積回路の熱を放熱する放熱板を備えている、ことを特徴とする請求項４に記載の通信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、多層基板にＲＦＩＣなどの通信用集積回路が実装された通信モジュールが開示されている。この通信用集積回路の端子の一部は、多層基板のうち、熱コンダクタンスの大きい第１の基板に接続され、通信用集積回路の他の端子は、当該第１の基板よりも熱コンダクタンスが小さい第２の基板に接続されている。この構成によれば、熱コンダクタンスの大きい第１の基板に通信用集積回路の熱を逃がすことができるため、熱コンダクタンスが小さい第２の基板が受ける熱の影響を少なくすることができる。つまり、第２の基板にアンテナを形成することで、熱の影響による通信モジュールの伝送特性の低下を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１９−３６５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術の通信モジュールでは、熱の影響を少なくすることにより十分な伝送特性が得られていたが、技術の進歩に伴い、近年では伝送特性のさらなる高性能化が要求されるようになった。
【０００５】
本発明は、上記要求に応えるべく、通信モジュールの伝送特性の高性能化を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の一態様に係る通信モジュールは、第１の基板と、前記第１の基板よりも誘電率及び誘電損失が小さい第２の基板と、前記第１の基板に形成された第１のパッドに電気的に接続された第１の端子と、前記第２の基板に形成された第２のパッドに電気的に接続された第２の端子と、を有する通信用集積回路と、を備え、前記通信用集積回路は、前記第２の端子として、アンテナに接続された送受信端子と、前記送受信端子に隣接して設けられた接地端子と、を有し、前記送受信端子に接続された前記第２のパッドは、前記第２の基板に形成されたアンテナ伝送路に電気的に接続され、前記接地端子に接続された前記第２のパッドは、前記第２の基板に形成されたグランドパターンに電気的に接続されている。
【０００７】
（２）上記（１）に記載された通信モジュールであって、前記第２の基板は、前記通信用集積回路が実装された第１面と、前記第１面と反対側の面であって前記アンテナが形成された第２面と、前記通信用集積回路の実装領域の内側に形成され前記第１面から前記第２面にかけて貫通した第１の開口部と、を有し、前記第１の基板は、前記第２の基板の前記第２面が接合される凹部と、前記凹部の内側に形成され前記第１の開口部に嵌合して前記第１の端子と接続される凸部と、を有していてもよい。
（３）上記（２）に記載された通信モジュールであって、前記第２の基板は、前記第２の基板の外周縁から前記通信用集積回路の実装領域に向かって切り欠かれた切欠部を有し、前記第１の基板は、前記切欠部に嵌合する嵌合部を有していてもよい。
（４）上記（３）に記載された通信モジュールであって、前記嵌合部に、第２の開口部が形成されていてもよい。
（５）上記（４）に記載された通信モジュールであって、前記第２の開口部を介して取り付けられ、前記通信用集積回路の熱を放熱する放熱板を備えていてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
上記本発明の一態様によれば、通信モジュールの伝送特性の高性能化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る通信モジュールの平面模式図である。
【図２】図１に示す通信モジュールの矢視Ａ−Ａの断面模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る通信モジュールの平面模式図である。
【図４】図３に示す通信モジュールの矢視Ｂ−Ｂの断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る通信モジュール１の平面模式図である。図２は、図１に示す通信モジュール１の矢視Ａ−Ａの断面模式図である。
図１に示すように、通信モジュール１は、第１の基板１０と、第２の基板２０と、通信用集積回路３０と、アンテナ４０と、を備えている。
【００１２】
第１の基板１０は、図１に示すように、平面視で矩形状に形成されている。第１の基板１０は、図２に示すように、第２の基板２０よりも厚く形成されているリジット基板である。第１の基板１０は、第２の基板２０よりも熱コンダクタンスが大きい。また、第１の基板１０は、第２の基板２０よりも誘電率（Ｄｋ）及び誘電損失（Ｄｆ）が大きい。
【００１３】
第２の基板２０は、図１に示すように、第１の基板１０の表面１１（第２の基板２０の後述する第１面２１及び第２面２２と区別して第３面と言っても良い）に形成された凹部１３に収容されて第１の基板１０と接合されている。第２の基板２０は、図２に示すように、第１の基板１０よりも薄く形成されているフレキシブルプリント基板である。第２の基板２０は、第１の基板１０よりも熱コンダクタンスが小さい。また、第２の基板２０は、第１の基板１０よりも誘電率（Ｄｋ）及び誘電損失（Ｄｆ）が小さい。
【００１４】
第２の基板２０は、第１の基板１０よりも誘電率（Ｄｋ）及び誘電損失（Ｄｆ）が小さければ、材料は特に限定されない。例えば、第１の基板１０の材料がＦＲ４（ガラスエポキシ）であれば、第２の基板２０の材料がＬＣＰ（液晶ポリマー）であっても構わない。一例として、ＦＲ４の誘電率は４．８で、誘電損失は０．０７２であり、ＬＣＰの誘電率は２．９で、誘電損失は０．００５８である。
【００１５】
通信用集積回路３０は、図１に示すように、平面視で第２の基板２０の中央部（第１の基板１０の中央部ないし通信モジュール１の中央部でもある）に実装されている。通信用集積回路３０は、例えば、ＲＦＩＣ（高周波集積回路）のＢＧＡパッケージなどから形成されている。通信用集積回路３０の下面には、第１の基板１０に形成された第１のパッド１０Ａに電気的に接続された第１の端子３１と、第２の基板２０に形成された第２のパッド２０Ａに電気的に接続された第２の端子３２と、が設けられている。なお、図中には、通信用集積回路３０の全ての端子及びパッドが示されているのではなく、一部の端子及びパッドは省略されている。また、通信用集積回路３０の端子の数は、図中に示す数に限定されない。
【００１６】
通信用集積回路３０は、第２の端子３２として、アンテナ４０に接続された送受信端子３２ａと、送受信端子３２ａに隣接して設けられた接地端子３２ｂと、を有している。送受信端子３２ａは、平面視で矩形状の通信用集積回路３０（パッケージ）の外周縁に沿って複数設けられ、接地端子３２ｂは送受信端子３２ａで囲まれた領域の内側に配置され、それぞれの送受信端子３２ａに隣接するように一対一で設けられている。なお、図１中では、送受信端子３２ａとそれに隣接する接地端子３２ｂの組を点線で囲っている。
【００１７】
アンテナ４０は、平面アンテナであって、通信用集積回路３０が実装された第２の基板２０の第１面２１とは反対側の第２面２２（図２参照）に形成されている。アンテナ４０は、図示しないビアなどの導体を介して、第２の基板２０の内層に設けられたアンテナ伝送路４１と接続されている。また、アンテナ伝送路４１は、ビアなどの導体を介して第２の基板２０の第１面２１に設けられたアンテナ伝送路４２と接続されている。
【００１８】
アンテナ伝送路４２は、第２のパッド２０Ａ及び接続部６０を介して送受信端子３２ａ（通信用集積回路３０）と接続されている。接続部６０は、例えば、バンプ、半田、導電性ペーストなどである。アンテナ４０は、図１に示すように、通信用集積回路３０の周囲に２次元的に配置されている。アンテナ伝送路４２は、通信用集積回路３０から周囲に配置されたアンテナ４０に向かって略放射状に延びている。
【００１９】
通信用集積回路３０の接地端子３２ｂは、図２に示すように、第２の基板２０に設けられたグランドパターン４３と第２のパッド２０Ａを介して接続されている。接地端子３２ｂと第２のパッド２０Ａとは、送受信端子３２ａとアンテナ伝送路４２と電気的に接続された第２のパッド２０Ａとの間を接続する接続部６０と同様に、バンプ、半田、導電性ペーストなどを介して接続されている。
【００２０】
第２の基板２０は、上述した通信用集積回路３０が実装された第１面２１と、第１面２１と反対側の面であって上述したアンテナ４０が形成された第２面２２と、通信用集積回路３０の実装領域２１ａの内側に形成され第１面２１から第２面２２にかけて貫通した第１の開口部２３と、を有している。
【００２１】
通信用集積回路３０の実装領域２１ａとは、図１に示すように、第１面２１のうち、平面視で通信用集積回路３０と重なる領域のことを言う。第１の開口部２３は、通信用集積回路３０の実装領域２１ａの内側であって、本実施形態では、通信用集積回路３０の接地端子３２ｂに囲まれた領域の内側において、平面視で矩形状に開口している。
【００２２】
第１の基板１０は、図２に示すように、第２の基板２０の第２面２２が接合される凹部１３と、凹部１３の内側に形成され第１の開口部２３に嵌合して第１の端子３１と接続される凸部１４と、を有している。凹部１３は、図２に示す接合材６１を介して第２の基板２０の第２面２２と接合されている。つまり、第２の基板２０のアンテナ４０の発振方向に、第１の基板１０が接合されている。凹部１３は、第１の基板１０の表面１１に形成された窪みであって、第２の基板２０の厚みに相当する深さを有している。
【００２３】
凹部１３に収容された第２の基板２０の第１面２１は、第１の基板１０の表面１１（凸部１４の頂面も同じ）と同一平面を形成している。第１の基板１０の表面１１には、図１に示すように、抵抗、コンデンサ、振動子、インダクタ、コネクタなどの他の電子部品５０が実装されている。第２の基板２０の第１面２１と、第１の基板の表面１１を同一面にすることで、通信用集積回路３０及び他の電子部品５０をリフロー実装などで容易に実装することができる。
【００２４】
第１の基板１０には、通信モジュール１において、回路特性が基板の誘電損失の影響を受け難い電子回路が形成されている。具体的には、上述したアンテナ４０及びアンテナ伝送路４１，４２などを除く電子回路が形成されている。この電子回路には、図２に示すように、凸部１４に形成された信号伝送路５１及び放熱ビア５２を含んでいる。なお、放熱ビア５２は、第１の基板１０の裏面１２（第２の基板２０の第１面２１及び第２面２２、さらには表面１１と区別して第４面と言っても良い）まで延びており、第２の基板２０のグランドパターンとしても機能している。
【００２５】
信号伝送路５１及び放熱ビア５２は、凸部１４の頂面において、第１のパッド１０Ａを介して通信用集積回路３０の第１の端子３１と接続されている。信号伝送路５１及び放熱ビア５２と第１のパッド１０Ａとのそれぞれは、第２の端子３２と第２のパッド２０Ａとの間を接続する接続部６０と同様に、バンプ、半田、導電性ペーストなどを介して接続されている。
【００２６】
第２の基板２０は、図１に示すように、第２の基板２０の外周縁の四辺（仮に、後述の切欠部２４が無い場合の四辺）のうち、互いに対向する一組の辺から通信用集積回路３０の実装領域２１ａに向かって切り欠かれた切欠部２４を有している。切欠部２４は、平面視で台形状に形成され、実装領域２１ａに向かうに従って漸次幅が狭く（先細りに）なっている。切欠部２４は、アンテナ４０及び放射状に延びるアンテナ伝送路４２を避けて形成されている。
【００２７】
第１の基板１０は、切欠部２４に嵌合する嵌合部１５を有している。嵌合部１５は、切欠部２４と同様に、平面視で台形状に形成されている。嵌合部１５は、第１の基板１０の表面１１の一部を形成すると共に、第１の基板１０の凹部１３の側壁面の一部を形成している。これにより、凹部１３の側壁面は、平面視で、切欠部２４が形成された第２の基板２０の外周縁と略同じ形状となっている。
【００２８】
上記構成の通信モジュール１によれば、第１の基板１０と、第１の基板１０よりも誘電率及び誘電損失が小さい第２の基板２０と、第１の基板１０に接続された第１の端子３１と、第２の基板２０に接続された第２の端子３２と、を有する通信用集積回路３０と、を備え、通信用集積回路３０は、第２の端子３２として、アンテナ４０に接続された送受信端子３２ａと、送受信端子３２ａに隣接して設けられた接地端子３２ｂと、を有しているので、通信モジュール１の伝送特性を高性能化することができる。
仮に、接地端子３２ｂを、第２の基板２０のグランドパターン４３ではなく、第１の基板１０のグランドパターン（放熱ビア５２）に接続した場合、放熱ビア５２は第２の基板２０のグランドパターン４３とは必ずしも同電位ではないため、アンテナ４０の伝送特性が悪化する懸念がある。このため、第１の基板１０と第２の基板２０のグランドパターンを同電位にするための接続層（導電層）を形成しなければならない。
一方、上記構成によれば、通信用集積回路３０の送受信端子３２ａ及びそれに隣接する接地端子３２ｂが同一の第２の基板２０に接続されているため、上述した懸念を解消できる。また、上述した接続層の追加加工の必要がない。
【００２９】
さらに、本実施形態のように、通信用集積回路３０の送受信端子３２ａ及びそれに隣接する接地端子３２ｂのみを第２の基板２０に接続し、それ以外の端子は第１の基板１０に接続することにより、アンテナ領域とそれ以外の信号領域とを材料的に分離することができる。例えば、第２の基板２０にアンテナ４０の伝送特性が良好になる低誘電材料を選択したり、第１の基板１０に多層化が容易な材料を選択したり、領域によって最適な材料を選択できる。また、材料の分離によって、低誘電材料の第２の基板２０の面積ないし体積を最小にでき、コストを下げることができる。
【００３０】
また、本実施形態では、第２の基板２０は、通信用集積回路３０が実装された第１面２１と、第１面２１と反対側の面であってアンテナ４０が形成された第２面２２と、通信用集積回路３０の実装領域２１ａの内側に形成され第１面２１から第２面２２にかけて貫通した第１の開口部２３と、を有し、第１の基板１０は、第２の基板２０の第２面２２が接合される凹部１３と、凹部１３の内側に形成され第１の開口部２３に嵌合して第１の端子３１と接続される凸部１４と、を有している。上記構成によれば、通信用集積回路３０の実装領域２１ａの内側において、第１の端子３１と第１の基板１０との立体的な接続が可能となる。これにより、第１の基板１０の平面方向の長さを短くでき、部品搭載密度を上げ、通信モジュール１の小型化に寄与できる。
【００３１】
また、上記構成によれば、第２の基板２０（フレキシブルプリント基板）のアンテナ４０の発振方向に、第１の基板１０（リジッド基板）が接合されているので、アンテナ４０の曲げ変形を抑えることができる。これにより、アンテナ４０の伝送特性を安定させ、アンテナ４０の帯域を広域化することができる。さらに、第１の基板１０の凸部１４が、ヒートスポットになり易い通信用集積回路３０の平面視中央領域で、第１の端子３１に接続されているので、熱コンダクタンスの大きい第１の基板１０に通信用集積回路３０の熱を効率よく逃がすことができる。加えて、第１の基板１０の凸部１４が、第２の基板２０の第１の開口部２３に嵌合するので、第１の基板１０に対する第２の基板２０の位置決めが簡単になり、通信モジュール１を組み易く、歩留まりを向上させることができる。
【００３２】
また、本実施形態では、第２の基板２０は、第２の基板２０の外周縁から通信用集積回路３０の実装領域２１ａに向かって切り欠かれた切欠部２４を有し、第１の基板１０は、切欠部２４に嵌合する嵌合部１５を有している。上記構成によれば、切欠部２４と嵌合部１５との嵌合によって、第１の基板１０に対する第２の基板２０の凸部１４を中心とする回転を規制できる。これにより、第１の基板１０に対する第２の基板２０の位置決めがより簡単になり、通信モジュール１を組み易く、歩留まりをさらに向上させることができる。
【００３３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００３４】
図３は、本発明の第２実施形態に係る通信モジュール１の平面模式図である。図４は、図３に示す通信モジュール１の矢視Ｂ−Ｂの断面模式図である。
図３に示すように、第２実施形態の第１の基板１０には、上述した嵌合部１５に第２の開口部１６が形成されている。第２の開口部１６は、第１の基板１０の表面１１から裏面１２にかけて貫通している。第２の開口部１６は、通信用集積回路３０を挟んだ位置に一対で形成されている。
【００３５】
第２の開口部１６は、通信モジュール１を組む際には、第１の基板１０を固定する図示しない治具が挿入される。これにより、例えば、第１の基板１０に対する第２の基板２０の接合や、通信用集積回路３０、他の電子部品５０の実装が容易になる。
また、第２の開口部１６は、通信モジュール１を組んだ後は、通信用集積回路３０の熱を放熱する放熱板７０の取付孔となる。放熱板７０は、一対の第２の開口部１６に挿入される一対の支持柱７１を有し、通信用集積回路３０の上面に接するように架設されている（図４参照）。
【００３６】
また、図３に示すように、第１の基板１０及び第２の基板２０を貫通する第３の開口部（第１の基板１０に形成された貫通孔１７と第２の基板２０に形成された貫通孔２５が連通したもの）を形成してもよい。このような第３の開口部を形成し、治具を挿入することにより、第１の基板１０に対する第２の基板２０の位置決め及び接合がより簡単になる。
【００３７】
また、図３に示すように、第２の基板２０の外周縁に沿って電磁遮蔽のグランドビア５４を形成すると共に、当該第２の基板２０の外周縁に沿う第１の基板１０の凹部１３の開口縁に沿って電磁遮蔽のグランドビア５３を形成してもよい。さらに、第２の基板２０のグランドビア５４と第１の基板１０のグランドビア５３を、半田などの導体層５５で接続してもよい。これにより、第２の基板２０のグランドビア５４と第１の基板１０のグランドビア５３のグランド電位を安定させることができる。なお、グランドビア５４のそれぞれが第２の基板２０の内部で接続され、グランドビア５３のそれぞれが第１の基板１０の内部で接続されていれば、図３に示すように、導体層５５は全部のグランドビア５３，５４を接続しなくてもよい。また、通信用集積回路３０や他の電子部品５０をリフロー実装する工程で、グランドビア５３，５４が半田で濡れるように印刷マスクを設計しておけば、容易にグランドビア５３，５４を電気的に接続することができるので、導体層５５の形成が容易になる。
【００３８】
以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。
【符号の説明】
【００３９】
１…通信モジュール、１０…第１の基板、１０Ａ…第１のパッド、１３…凹部、１４…凸部、１５…嵌合部、１６…第２の開口部、２０…第２の基板、２０Ａ…第２のパッド、２１…第１面、２１ａ…実装領域、２２…第２面、２３…第１の開口部、２４…切欠部、３０…通信用集積回路、３１…第１の端子、３２…第２の端子、３２ａ…送受信端子、３２ｂ…接地端子、４０…アンテナ、４１…アンテナ伝送路、４２…アンテナ伝送路、４３…グランドパターン、７０…放熱板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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