(57)【要約】【課題】高周波電力増幅器を備えた回路基板及びシールドケースの大型化を抑制し、かつ通信品質の劣化を低減させることができるようにする。【解決手段】高周波の送信信号を生成させる高周波送信部１２と、この高周波送信部１２で生成された送信信号を増幅する高周波電力増幅部１１とを有する構造とした場合において、高周波送信部１２と高周波電力増幅部１１とを配置した基板上に、高周波送信部１２と高周波電力増幅部１１とを覆う形状で、磁性材を混合させた樹脂製ケース２０を配置し、その樹脂製ケース２０の表面にメッキ層２１を形成させた構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波の送信信号を生成させる高周波送信部と、該高周波送信部で生成された送信信号を増幅する高周波電力増幅部とを備えた通信端末において、
前記送信部と前記高周波電力増幅部とを配置した基板と、
前記基板上の前記送信部と前記高周波電力増幅部とを覆う形状で、磁性材を混合させた樹脂製ケースと、
前記樹脂製ケースの表面に形成させたメッキ層とを備えたことを特徴とする
通信端末。
【請求項２】
請求項１記載の通信端末において、
前記樹脂製ケースの磁性材混合部は、前記高周波電力増幅部及びその周辺を覆う位置だけとし、他の位置には磁性材を混合させない構成としたことを特徴とする
通信端末。
【請求項３】
請求項１記載の通信端末において、
前記樹脂製ケースに混合させる磁性材は、導電性がほとんどない磁性材としたことを特徴とする
通信端末。
【請求項４】
請求項１記載の通信端末において、
前記樹脂製ケースは、前記高周波電力増幅部を構成する回路部品の上面と、前記樹脂製ケースの内面との間の隙間が殆どない形状としたことを特徴とする
通信端末。
【請求項５】
高周波の送信信号を生成させる高周波送信部と、該高周波送信部で生成された送信信号を増幅する高周波電力増幅部とを有する送信機のシールド構造において、
前記送信部と前記高周波電力増幅部とを配置した基板上に、前記送信部と前記高周波電力増幅部とを覆う形状で、磁性材を混合させた樹脂製ケースを配置し、
前記樹脂製ケースの表面にメッキ層を形成させたことを特徴とする
送信機のシールド構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話端末に適用して好適な通信端末、及び送信機のシールド構造に関し、特に高周波電力増幅器を備えたものに適用される技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話端末の如き無線通信端末が備える送信部（送信機）は、数百ｍＷ〜数Ｗの大出力信号を無線送信する必要があるため、送信信号の増幅に高周波電力増幅器を使用している。高周波電力増幅器は、集積化されたチップ形状とされ、そのチップ部品化された高周波電力増幅器の表面には、従来、金属板で構成された蓋部材である金属キャップを取り付けて、不要輻射が高周波電力増幅器から外部に放射されないような構成にしてあった。
【０００３】
ところが、金属板で構成された金属キャップは、比較的部品の製造コストが高いため、高周波電力増幅器として、蓋部材を樹脂で構成させた樹脂キャップを使用して、高周波電力増幅器の製造コストを低下させたものが実用化されている。樹脂キャップを使用した電力増幅器を使用する場合でも、その電力増幅器を配置する回路基板上には、金属板などで構成されたシールドケースを配置して、そのシールドケース全体で、不要輻射が外部に放射されない構成としてある。
【０００４】
特許文献１には、電子機器の不要輻射を抑制するシールド構造の例についての記載がある。この特許文献１に記載の例では、不要輻射を抑制する別体の部品（磁性体のコア）を、シールドケース内に配置して、不要輻射を抑制することが記載されている。
【特許文献１】特開平１０−１６３６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
樹脂キャップを使用した電力増幅器を使用すると、シールドケースで外部への不要輻射の放射は防ぐことができても、シールケース内に配置された他の部品への不要輻射の影響が大きい問題があった。即ち、従来の金属キャップを使用した電力増幅器の場合には、電力増幅器そのものからの不要輻射レベルが十分に小さく、問題になることは殆どない。これに対して、樹脂キャップを使用した電力増幅器の場合には、不要輻射が樹脂キャップを通じて、シールドケース内部に放出され、高周波電流が発生する。
【０００６】
図８は、従来の樹脂キャップを使用した電力増幅器をシールドケース内部に配置した例を断面で示した図である。回路基板９０上に、高周波電力増幅器９１と高周波送信部９２などが配置してあり、この高周波電力増幅器９１と高周波送信部９２とを覆うように、金属シールドケース９４で回路基板９０に蓋をする構成としてある。
【０００７】
ここで、樹脂キャップを使用した高周波電力増幅器９１としては、セラミックなどで構成される有機基板９１ａ上に、表面実装デバイス９１ｂを取り付けてあり、さらにその上に樹脂キャップ９１ｃを配置した構成としてある。図８に矢印で示したものは、有機基板９１ａ上に配置された表面実装デバイス９１ｂで電力増幅時に発生する磁界分布の例であり、このようにシールドケース内部で磁界が発生してしまう。この高周波電力増幅器による磁界の発生は、増幅器９１が金属キャップを使用せず、樹脂キャップを使用したために生じたものである。この図８に示すような磁界分布があると、金属シールドケースが取り付けられた状態として図９に示すと、金属シールドケース９４を流れる高周波電流が矢印で示すように発生してしまう。
【０００８】
このような高周波電流が生じると、シールドケース内の他の回路部品の特性に影響を及ぼし、送信信号の特性劣化を起こすという問題があった。この問題点を解決するためには、例えば、電力増幅器と他の回路部品（デバイス）とを別々にシールドケースで覆う構成とすることが考えられるが、この場合には、回路基板上の実装面積が増加し、機器の小型化には不利であった。
【０００９】
また、シールドケースの高さを高くして、電力増幅器の上面とシールドケースの内面との距離を離すことによって、図８に示した磁界が発生しにくい構造として、シールドケース内の不要輻射を減らすことも可能であるが、シールドケースを含めた送信機全体の厚さが増すことになり、機器の薄型化を阻害する要因になってしまう。特に、携帯電話端末の如き通信端末の場合には、小型化や薄型化が求められており、電力増幅器を収めるシールドケースの小型化が求められていた。また、特許文献１に記載のように、磁性体のコアなどを、シールドケース内に配置して、不要輻射を抑制する構成とすると、それだけ必要な部品が増加し、電力増幅器として金属キャップを省略して製造コストを低下させた点が相殺されてしまい、かえって製造コストが上昇してしまう。
【００１０】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、高周波電力増幅器を備えた回路基板及びシールドケースの大型化を抑制し、かつ通信品質の劣化を低減させることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、高周波の送信信号を生成させる高周波送信部と、この高周波送信部で生成された送信信号を増幅する高周波電力増幅部とを有する通信端末の回路基板にシールドケースを構成させる場合において、送信部と高周波電力増幅部とを配置した基板上に、送信部と高周波電力増幅部とを覆う形状で、磁性材を混合させた樹脂製ケースを配置し、その樹脂製ケースの表面にメッキ層を形成させて、シールドケースとして機能させる構成としたものである。
【００１２】
このようにしたことで、高周波電力増幅部を構成するデバイスから発生する高周波磁界を、樹脂製ケース内に混合させた磁性材で吸収するように作用し、高周波電力増幅部から、基板上の高周波送信部などの他の回路部品に放射される電磁波を低減することができる。また、樹脂製ケースの表面のメッキ層が、高周波電力増幅部などが配置された基板のシールド部材として機能し、外部への電磁波の放射を低減させることができ、不要輻射を効果的に低減させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、樹脂製ケース内に混合させた磁性材で、高周波電力増幅部からの不要輻射を吸収することができ、不要輻射を効果的に低減させることができ、通信品質の劣化を低減させることができる。従って、高周波電力増幅部として樹脂キャップを使用した増幅器を使用しても、良好な通信品質が確保される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態を、図１〜図６を参照して説明する。
本実施の形態においては、携帯電話端末が備える送信信号の処理回路に適用したものである。送信信号としては、例えば送信周波数が数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚ程度の高周波信号としてある。
【００１５】
図１及び図２は、本実施の形態における高周波送信部と高周波電力増幅器とが配置された回路基板上の構成を示したもので、図１は断面図で、図２は分解斜視図であり、図１は図２のＩ−Ｉ線に沿う断面を組み立てた状態で示してある。
図２に示すように、硬質の回路基板１０の上には、高周波電力増幅器１１と高周波送信部１２とが配置してある。高周波送信部１２は、送信する周波数の高周波送信信号を生成させる回路が構成された部品であり、この高周波送信部１２が出力する高周波送信信号を、高周波電力増幅部として構成された高周波電力増幅器１１に供給して、高周波電力増幅を行う。高周波電力増幅器１１では、例えば数百ｍＷ〜数Ｗの大出力信号とする増幅が行われる。高周波送信部１２には、信号線１３が接続されている。
【００１６】
高周波電力増幅器１１としては、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などを増幅素子として使用した増幅部として構成させてあり、セラミックなどの有機基板上に増幅素子を配置して構成させてある。そして、その増幅素子が配置された有機基板上には、樹脂キャップで蓋をする構成のものを使用してある。
【００１７】
なお、図２では高周波電力増幅器１１と高周波送信部１２以外の回路部品については省略してある。例えば、受信部などの携帯電話端末が備える高周波系回路についても、回路基板１０上に配置してもよい。
【００１８】
そして本例においては、高周波電力増幅器１１と高周波送信部１２などが配置された回路基板１０の上に、シールド部材として、磁性体混合樹脂ケース２０を配置する。この例では、図２に示すように、磁性体混合樹脂ケース２０として、回路基板１０とほぼ同様のサイズとしてあり、回路基板１０の表面全体を覆うサイズとしてあり、回路基板１０の周囲ほぼ全てが、磁性体混合樹脂ケース２０の側面と接する構成としてある。図１に断面で示すように、磁性体混合樹脂ケース２０は、磁性体を混合させた樹脂層が、ある程度の厚みを有するようにしてあり、その内面２０ａで、高周波電力増幅器１１や高周波送信部１２などの回路部品を収納できる空間を形成させるようにしてある。
【００１９】
磁性体混合樹脂ケース２０の表面には、金属メッキを施した表面メッキ層２１を形成させてある。この表面メッキ層２１は、図１に示すように組み立てられた状態では、回路基板１０の接地電位部と導通させて、接地電位でシールドする構成としてある。
【００２０】
磁性体混合樹脂ケース２０は、磁性材を混合させた樹脂で形成させてある。混合させる磁性材としては、例えばフェライトなどの導電性がほとんどない磁性材を使用するのが好ましく、その混合された磁性材の作用で、高周波磁界を集中させ、吸収するようにする。磁性材による作用の詳細については後述する。
【００２１】
図３は、本例の磁性体混合樹脂ケース２０が取り付けられた回路基板１０を、携帯電話端末に内蔵させた例を示したものである。所定の形状の筐体を使用して構成された携帯電話端末１内には、磁性体混合樹脂ケース２０が取り付けられた回路基板１０を配置して、その回路基板１０内の高周波電力増幅器１１（図示せず）で増幅された高周波送信信号を、筐体内に内蔵されたアンテナ（図示せず）に供給して、無線送信させる構成としてある。なお、図３に示した筐体の構成は一例であり、この形状の携帯電話端末に限定されるものではない。
【００２２】
図４は、回路基板１０上に組まれた回路ブロックの構成例を示した図である。本例の場合には、高周波送信部１２で送信周波数の高周波送信信号を生成させて、その生成された送信信号を、高周波電力増幅器１１に供給して、必要な送信電力に増幅させるようにしてある。増幅された送信信号は、デュプレクサ１４を介してアンテナ１５に供給して無線送信させる。アンテナ１５が受信アンテナと兼用である場合には、デュプレクサ１４で受信信号を取り出す構成とする。なお、デュプレクサ１４を構成する回路部品についても、回路基板１０上に配置するのが好ましい。
【００２３】
次に、このように構成された回路基板１０に取り付けられた磁性体混合樹脂ケース２０による作用について説明する。
磁性体混合樹脂ケース２０は、磁性体を混合させてあり、その混合させた磁性体の作用で、樹脂ケース２０を通過する高周波磁界を集中させ、吸収するように作用する。この様に吸収することで、シールドケース内の高周波磁界が減少し、磁性体混合樹脂ケース２０の表面メッキ層２１を流れる高周波電流が減少する。従って、ノイズも減少して、シールドケース内の他の回路部品のデバイス特性に与える影響も減少し、送信電力信号の特性劣化を改善することができる。受信系の回路が回路基板１０に組まれている場合には、受信特性についても改善する。
【００２４】
ここで、磁性体の透磁率の周波数特性例を、図６を参照して説明する。図６は、磁性体の透磁率の周波数特性例を示すグラフである。複素透磁率μは、次式で表される。
μ＝μ′−ｊμ″
ここで、μ′は実部、μ″は虚部（損失）である。
【００２５】
実部μ′は、周波数が高くなると減少する傾向があり、値が大きいほど高周波数磁界を集中させることができる。虚部μ″は、ある周波数まで増加し、ある周波数を超えると減少する傾向があり、値が大きいほど高周波数磁界を吸収することができる。従って、本例の磁性体混合樹脂ケース２０に混合させる磁性材は、適当な値の複素透磁率μ＝μ′−ｊμ″の磁性材を選び、回路基板１０が取り付けられる携帯電話端末で使用する送信周波数で希望する複素透磁率μ＝μ′−ｊμ″が得られるように、樹脂材料に適量の配分で磁性材を混合させて、樹脂成型により製作する。
【００２６】
図５は、本例の回路基板１０に磁性体混合樹脂ケース２０を取り付けた状態で、磁性体混合樹脂ケース２０がシールドケースとして作用する状態を模式的に示した図である。回路基板１０上の高周波電力増幅器１１としては、樹脂キャップを使用したものとしてある。即ち、セラミックなどで構成される有機基板１１ａ上に、表面実装デバイス１１ｂを取り付けてあり、さらにその上に樹脂キャップ１１ｃを配置した構成としてある。
【００２７】
このような樹脂キャップを使用した高周波電力増幅器１１は、表面実装デバイス１１ｂの影響で、図５に矢印で示す磁界が発生してしまう点は、背景技術の欄で図８を参照して既に説明した点と同じである。ここで本例においては、磁性体を混合させた磁性体混合樹脂ケース２０が表面に配置してあることで、その磁性体混合樹脂ケース２０内に混合させた磁性体の作用で、高周波電力増幅器１１の表面で発生する高周波磁界が集中されると共に、その集中された高周波磁界が吸収される。従って、シールドケースである磁性体混合樹脂ケース２０内を流れる高周波電流が減少し、回路基板１０上に配置された高周波送信部１２側に、高周波電力増幅器１１による高周波電流が影響を与えることがなくなり、高周波送信部１２が出力する送信信号の特性が不要輻射の影響で劣化することがなくなる。
【００２８】
なお、ここまで説明した例では、シールドケースとして作用するケース２０全体に、磁性体を混合させて、磁性体混合樹脂ケース２０を構成させた例としたが、少なくとも、高周波電力増幅器１１が配置される位置の近傍だけ、磁性材を混合させた構成としてもよい。
図７は、この場合の構成例を示したもので、図１と同様の断面で示してある。この図７の例では、高周波電力増幅器１１や高周波送信部１２が配置された回路基板１０上に、樹脂ケース３０を取り付ける構成としてある。樹脂ケース３０の形状は、図１に示した磁性体混合樹脂ケース２０と同じとして、内面３０ａで形成される空間に、高周波電力増幅器１１や高周波送信部１２が配置できる構成としてある。そして、本例の樹脂ケース３０は、約半分を磁性体混合部３１としてあり、残りの半分を磁性体非混合部３２としてある。磁性体混合部３１に混合させる磁性材については、上述したように、高周波磁界を集中させると共に吸収させる作用のあるものとする。そして、樹脂ケース３０の表面には金属メッキを施して、表面メッキ層３３を形成させて、樹脂ケース３０がシールドケースとして機能するようにしてある。
【００２９】
このように構成される樹脂ケース３０を回路基板１０上に取り付ける際には、図７に示すように、磁性体混合部３１が高周波電力増幅器１１の配置位置及びその近傍を覆う位置となるようにし、高周波送信部１２が配置された位置の近傍は、磁性体非混合部３２となるようにしてある。
【００３０】
この図７に示すように樹脂ケースの一部だけに磁性体を混合させた場合であっても、その磁性体の混合させた位置が、高周波電力増幅器１１の配置位置を覆うような位置である限りは、図５に示した磁界分布から判るように、高周波電力増幅器１１で発生する磁界を効果的に吸収することができ、同様な特性が確保できる。
【００３１】
また、図１などに示した磁性体混合樹脂ケース２０では、ケースの内面２０ａが、基板上の部品１１，１２などから多少離れるようにして、ケース内に空間を形成させるようにしたが、例えば、高周波電力増幅器１１の表面と、ケースの内面２０ａとを接触させる構成としてもよい。このようにすることで、樹脂ケース２０に混合させた磁性体が、高周波電力増幅器１１の表面と近接して、高周波磁界を集中させると共に吸収させる作用が、より高い効果で得られる。
【００３２】
なお、上述した実施の形態では、携帯電話端末が備える送信部（送信機）内の高周波電力増幅器をシールドする構造に適用したが、その他の同様な高周波電力増幅器を備えた高周波信号を送信する通信端末にも適用可能である。
【００３３】
また、上述した実施の形態では、高周波電力増幅器として、樹脂キャップで表面に蓋をする構成のものを使用したが、金属キャップが取り付けられた高周波電力増幅器を配置した場合のシールドケースとして、上述した構成の磁性体混合樹脂ケースを使用するようにしてもよい。この場合でも、高周波電力増幅器から出力される不要輻射の影響をより軽減することができ、より良好な信号特性とすることができる。
【００３４】
また、上述した実施の形態では、樹脂ケースに混合させる磁性材として、フェライトを例として説明したが、その他の磁性材を混合させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施の形態による構成例を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態による回路基板上の構成を分解して示す分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態による携帯電話端末に回路基板を内蔵させた例を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態による高周波電力増幅器が接続される回路例を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施の形態によるケース内部での磁界分布例を示す説明図である。
【図６】磁性体の透磁率の周波数特性例を示す特性図である。
【図７】本発明の他の実施の形態による構成例を示す断面図である。
【図８】従来の高周波電力増幅器を配置したシールドケース内部の磁界分布例を断面で示す説明図である。
【図９】従来の高周波電力増幅器を配置したシールドケースの表面での高周波電流分布例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…携帯電話端末、１０…回路基板、１１…高周波電力増幅器、１１ａ…有機基板、１１ｂ…表面実装デバイス、１１ｃ…樹脂キャップ、１２…高周波送信部、１３…信号線、１４…デュプレクサ、１５…アンテナ、２０…磁性体混合樹脂ケース、２０ａ…内面、２１…メッキ層、３０…樹脂ケース、３０ａ…内面、３１…磁性体混合部、３２…磁性体非混合部、３３…表面メッキ層、９０…回路基板、９１ａ…有機基板、９１ｂ…表面実装デバイス、９１ｃ…樹脂キャップ、９２…高周波送信部、９３…信号線、９４…金属シールドケース
【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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【図９】
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