(57)【要約】【課題】利便性の高い通信モジュールおよび通信モジュール用基板を提供する。【解決手段】通信モジュール１は、第１面１１および第２面１２を有する基板１０を備える。基板１０の第１面１１には、無線通信に関連する部品５０および無線通信に関連しない部品６０のうち一方が設けられる。基板１０の第２面１２には、キャビティ１３が形成される。通信モジュール１において、キャビティ１３内には、無線通信に関連する部品５０および無線通信に関連しない部品６０のうち他方が設けられる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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７または８に記載の通信モジュール。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、無線通信を行う通信モジュール、および、このような通信モジュール用の基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１２９００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
本開示の目的は、利便性の高い通信モジュールおよび通信モジュール用基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の実施形態によれば、利便性の高い通信モジュールおよび通信モジュール用基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】一実施形態に係る通信モジュールの断面図である。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】一実施形態に係る通信ユニットの断面図である。
【図８】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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１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。
【００１４】
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。
【００１５】
図１（Ａ）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１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。
【００１６】
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１（Ａ）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。
【００１７】
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１（Ａ）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。
【００１８】
通信モジュール１の基板１０の上側には、図１（Ａ）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。
【００１９】
サイドガード２０の上側には、図１（Ａ）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。
【００２０】
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）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。
【００２１】
図１（Ｂ）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１（Ｂ）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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
図２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。
【００２８】
図２は、図１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２（Ａ）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２（Ｂ）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２（Ｂ）は、図２（Ａ）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。
【００２９】
図２（Ａ）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２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２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。
【００３０】
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２（Ａ）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２（Ａ）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。
【００３１】
図２（Ｂ）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２（Ｂ）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２（Ｂ）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。
【００３２】
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。
【００３３】
コントローラ６１は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)またはＤＳＰ(Digital Signal Processor)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。
【００３４】
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。
【００３５】
図２（Ｂ）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。
【００３６】
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１（Ａ）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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
図４は、基板下部１０Ｌのみを形成した様子を示す図である。図４（Ａ）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４（Ｂ）は、図４（Ａ）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。
【００４３】
図４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４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。
【００４４】
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。
【００４５】
図４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や、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。
【００４６】
図５は、基板上部１０Ｕのみを形成した様子を示す図である。図５（Ａ）は、基板上部１０Ｕのみを形成したものを、図４（Ａ）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５（Ｂ）は、図５（Ａ）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。
【００４７】
図５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５においては、そのような配線の図示は省略してある。
【００４８】
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５（Ｂ）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４（Ｂ）に示した基板下部１０Ｌを結合させる。または、図４（Ｂ）に示した基板下部１０Ｌの下から（Ｚ軸の負方向に向けて）、図５（Ｂ）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５（Ｂ）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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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設置したパターン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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【符号の説明】
【００７７】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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