(57)【要約】【課題】アンテナへの封止部材の悪影響を抑え、より設計の自由度が高い通信モジュールを提供することを目的とする。【解決手段】電子部品２ａ、２ｂが配置された回路基板２と、回路基板２上の電子部品２ａ，２ｂを封止する絶縁性のモールド部３と、モールド部３上に載置されたアンテナ部５を備え、回路基板２とアンテナ部５とはポスト端子７により電気的に接続されており、アンテナ部５とモールド部３との間には空洞部９が設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子部品が配置された回路基板と、
前記回路基板上の電子部品を覆う絶縁性の封止部材と、
前記封止部材の上に配置された板状のアンテナ部を備え、
前記回路基板と前記アンテナ部とは接続部材により電気的に接続されており、前記アンテナ部と前記封止部材との間には空洞部が設けられていることを特徴とする通信モジュール。
【請求項２】
前記空洞部には、前記電子部品の前記回路基板からの高さに対応した段差が設けられ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】
前記電子部品には少なくとも一つの集積回路を含み、前記空洞部内での当該集積回路上の前記封止部材と前記アンテナ部との間隔が最も広いことを特徴とする請求項１乃至２に記載の通信モジュール。
【請求項４】
前記封止部材は、前記アンテナ部の底面側の周辺部に沿って壁状に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の通信モジュール。
【請求項５】
前記封止部材の側面部には、前記封止部材を貫く空隙部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の通信モジュール。
【請求項６】
前記アンテナ部は、絶縁基板と、該絶縁基板上に設けられたアンテナパターンを有し、当該アンテナパターンはその一端が開放端部で他端が前記回路基板に電気的に接続される接続端部を有するモノポールアンテナ構造であり、前記空隙部は少なくとも前記アンテナパターンの開放端部の下側に設けられていることを特徴とする請求項５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、データ通信等に用いられるワイヤレスの通信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、無線通信装置に好適なアンテナを備えた高周波モジュールが記載されている。この高周波モジュールは、複数の回路部品が載置された配線基板の上面をモールド樹脂で覆い、そのモールド樹脂の上に平面アンテナを配置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２９０５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の従来例では、平面アンテナの下部に絶縁性のモールド樹脂があり、アンテナとモールド樹脂は容量結合する。つまり、アンテナの特性はモールド樹脂の誘電率の影響を受けることとなる。このため、モールド樹脂材料の選択や回路設計上に制約があった。また、回路基板、平面アンテナとモールド樹脂の熱膨張率が異なることから、モールド成形時や使用環境によっては回路基板や平面アンテナに歪みが発生して性能劣化の一因にもなっていた。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決して、アンテナへのモールド樹脂の悪影響を抑え、より設計の自由度が高い通信モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の通信モジュールでは、複数の電子部品が配置された回路基板と、前記回路基板上の電子部品を覆う絶縁性の封止部材と、前記封止部材上に載置された板状のアンテナ部を備え、前記回路基板と前記アンテナ部材とは接続部材により電気的に接続されており、前記アンテナ部材と前記封止部材との間には空洞部が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
上記の通信モジュールでは、アンテナ部と封止部材との間に空洞部を設けることにより、アンテナ部と封止樹脂との容量結合が従来よりも小さくなり、封止部材によるアンテナ部への電気的な影響を少なくすることができる。また、封止樹脂の熱膨張による歪みも最小限にすることができる。
【０００８】
また、本発明では、前記空洞部には、前記電子部品の前記回路基板からの高さに対応した段差が設けられている。
【０００９】
上記の様にすることにより、回路基板上の電子部品の配置に応じて、封止部材とアンテナ部との間隔を最大限確保することができる。
【００１０】
また、本発明は、前記電子部品には少なくとも一つの集積回路を含み、前記空洞部内での当該集積回路上の前記封止部材と前記アンテナ部との間隔が最も広く構成されている。
【００１１】
上記の構成では、封止部材成形時に、集積回路の部分で回路基板とモールド用金型との間隔が最少となり、封止部材が集積回路と回路基板の間にも流入しやすくなる。
【００１２】
また本発明は、前記封止部材は、前記アンテナ部の底面側の周辺部に沿って壁状に設けられていること特徴とする。
【００１３】
上記の構成では、通信モジュール内を密閉状態に保てるので、異物の侵入を防ぐことができると共に、封止部材がアンテナ部を強固に保持できる。
【００１４】
また、本発明は、前記封止部材の側面部には、前記封止部材を貫く空隙部が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
上記の構成では、空隙部により空洞部が通信モジュールの外空間と繋がるため、高温環境下で空洞部の空気が熱膨張した場合に、通信モジュール内の空洞部の圧力を外空間に逃がすことにより、アンテナ部と封止部材との接合部に圧力がかかることがなくなる。
【００１６】
また本発明では、前記アンテナ部は、絶縁基板と、該絶縁基板上に設けられたアンテナパターンを有し、当該アンテナパターンはその一端が開放端部で他端が前記回路基板に電気的に接続される接続端部を有するモノポールアンテナ構造であり、前記空隙部は前記アンテナパターンの開放端部の下側に設けられていることを特徴とする。
【００１７】
上記の構成では、アンテナパターンがモノポール構造で開放端側は電気的に不安定となるが、その開放端側に空隙部が設けられることにより、開放端と封止部材との容量結合が小さくなり、封止部材のアンテナ部への影響を小さくできる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の通信モジュールによれば、平面アンテナへの封止部材の悪影響を抑え、より設計の自由度が高い通信モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の通信モジュールの第１の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す通信モジュールの分解斜視図である。
【図３】図１に示す通信モジュールのＶ１線の切断断面図である。
【図４】図１に示す通信モジュールのモールド成形時の金型形状を示すＶ１線の切断断面図である。
【図５】通信モジュールのモールド成形後にアンテナ部を取り付ける際の作業を示すＶ１線の切断断面図である。
【図６】本発明の通信モジュールの第２の実施の形態を示すＶ１線相当部分の切断断面図である。
【図７】本発明の通信モジュールの第３の実施の形態を示すＶ１線相当部分の切断断面図である。
【図８】本発明の通信モジュールの第４の実施の形態を示す斜視図である。
【図９】図８に示す通信モジュールを逆方向から見た斜視図である。
【図１０】発明の通信モジュールの第５の実施の形態を示す部分分解斜視図である。
【図１１】図１１に示す通信モジュールの全体斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の通信モジュールの具体的な実施形態について説明をする。なお、各図面の寸法は適宜変更して示している。
【００２１】
図１乃至図３に示すように、本発明における第１の実施形態おける通信モジュール１は、電子部品２ａ、２ｂが搭載された回路基板２と、封止部材であるモールド部３と、アンテナパターン４を有する板状のアンテナ部５からなる。
【００２２】
本実施例では、電子部品２ａはコイルや発振器等の比較的全高がある電子部品であり、電子部品２ｂは電子部品２ａよりも全高が低い集積回路である。また、電子部品２ａ、２ｂは、回路基板２上に銅箔で形成された回路パターン２ｃにハンダ２ｄにより電気的に接続されている。回路基板２の下面には、通信モジュール１の外部接続用端子となる回路パターン２ｅが形成されており、前述の回路パターン２ｃとスルーホール２ｆを介して電気的に接続されている。
【００２３】
モールド部３はエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の絶縁性の樹脂であり、回路基板２上の電子部品２ａ、２ｂを覆って封止している。また、モールド部３には、回路基板２の周縁部に沿って形成された壁部３ａと、電子部品２ａの回路基板２からの高さに合わせた深さを有する凹部３ｂと、電子部品２ｂの回路基板２からの高さに合わせた凹部３ｃがそれぞれ形成されている。この壁部３ａの上辺部３ａ１に接着剤６を介してアンテナ部５が載置される。なお図面から判るとおり、本実施例では凹部３ｃの深さは凹部３ｂよりも深く形成されている。
【００２４】
モールド部３の壁部３ａの内部には、回路基板２とアンテナ部５を電気的に接続するための接続部材となる円柱状のポスト端子７が配置されている。このポスト端子７は、その下端側がハンダ２ｄにより回路基板２の回路パターン２ｃと接続されており、上端面７ａはモールド部３の上辺部３ａ１と同一の平面となるように形成されている。
【００２５】
アンテナ部５は絶縁性の基板であり、その上面５ａには、送受信周波数に適した長さを有する線状のアンテナパターン４が銅箔で形成されている。このアンテナパターン４は、一端がポスト端子７に接続される接続端部４ａであり、アンテナ部５の側面に形成されている接続凹部５ｂにまで伸びている。また、他端は開放端部４ｂとなっている。そして、接続凹部５ｂのハンダ８が、ポスト端子７の上端面７ａとアンテナパターン４の接続端部４ａを電気的に接続している。
【００２６】
図３に示すように、上記構成の通信モジュール１の内部には、凹部３ｂ、３ｃが形成されたモールド部３とアンテナ部５より密閉された空洞部９が形成される。この空洞部９により、誘電体であるモールド部３とアンテナパターン４との間隔を広げることができ、モールド部３のアンテナ特性に与える電気的影響を小さくすることができる。
【００２７】
また、本実施例のアンテナパターン４は一端が開放端となっているモノポールアンテナ構造であり、その開放端部４ｂ側は接続端部４ａに比べて電気的に不安定である。このため、本実施例では、アンテナパターン４の開放端部４ｂ側の空洞部９の深さ（凹部３ｃの深さ）を接続端部４ａ側の空洞部９の深さ（凹部３ｂの深さ）よりも深くして段差を設けることにより、開放端部４ｂ側でのモールド部３の電気的影響をより小さくすることができる。
【００２８】
この通信モジュール１を作成するにあたっては、まず回路パターン２ｃ、２ｅが形成されている回路基板２の上面にペースト状のハンダ２ｄを塗布し、リフロー炉を通すことにより電子部品２ａ、２ｂおよびポスト端子７を回路基板２上に固定する。その後、モールド成形の工程に移る。
【００２９】
モールド成形用の金型は、図４に示すように、平板状の下型１０と、回路基板２の上面に接して下型１０との間で回路基板２を挟み込む上型１１からなっている。この上型１１には、電子部品２ａ、２ｂの各上面と一定の間隔を保つように形成された凸部１１ａ、１１ｂを有する。また、モールド部３の壁部３ａの上辺部３ａ１に対応する位置には、モールド用樹脂を流し込む注入口１１ｃ、１１ｃが設けられている。また、上型１１の凸部１１ａ、１１ｂの側面は、金型内でのモールド用樹脂の流動性を高めるととともに、モールド樹脂が固まった後に上型１１を引き抜きやすくするために、傾斜面になっている。そして、上型１１と下型１０で回路基板２を挟み込んだ状態で注入口１１ｃ、１１ｃからモールド用の樹脂を圧力を掛けて流し込む。この時、上型１１の各凸部１１ａ、１１ｂは各電子部品２ａ、２ｂと一定の間隔を保つように設定されているため、回路基板２と上型１１の凸部１１ｂの間隔が最も狭くなる。このため、モールド用樹脂の流入圧力が強まり、電子部品２ｂと回路基板２の間にもモールド用樹脂が隙間なく流れ込むこととなり、電子部品２ｂがモールド部３内部でしっかりと封止される。
【００３０】
モールド用樹脂が硬化したのち、上型１１を引き上げる。この時、モールド部３の壁部３ａの上辺部３ａ１にモールド用樹脂のバリが残ったり、ポスト端子７の上端面７ａにモールド用樹脂が流れ込んでいることもある。このため、上型１１を引き上げたのちに、モールド部３の壁部３ａの上辺部３ａ１を研磨して不要なモールド用樹脂を削除するとともに、上辺部３ａ１とポスト端子７の上端面７ａを平坦にする。そして、図２や図５に示しように、上辺部３ａ１に接着剤６を塗布し、その上にアンテナ部５を載せて通信モジュール１の内部を密封することにより、空洞部９が形成される。
【００３１】
そして、アンテナ部５の接続凹部５ｂで、アンテナパターン４の接続端部４ａとポスト端子７の上端面７ａをハンダ８で電気的に接合して、通信モジュール１が完成する。
【００３２】
上記の通信モジュール１では、モールド部３内に空洞部９が形成されているため、誘電体であるモールド部３（特に凹部３ｂ、３ｃの部分）とアンテナ部５（特にアンテナパターン４）との誘電正接が従来例に比べて小さくなる。このため、アンテナパターン４がモールド部３の誘電率の影響を受けにくくなり、アンテナとしての電気的特性が安定する。また、従来に比べて空洞部９により、モールド部３と回路基板２やアンテナ部５との熱膨張率の違いによる通信モジュール１全体の歪みが軽減できるとともに、モールド用樹脂の使用量も削減でき、コストダウンにもつながる。さらに、本実施例のアンテナパターン４はモノポールアンテナ構造であるため、開放端部４ｂ側が接続端部４ａ側に比べて電気的に不安定であるが、本実施例ではアンテナパターン４の開放端部４ｂ側にあるモールド部３の凹部３ｃが接続端部４ａ側の凹部３ｂよりも深く形成されているので、モールド部３が与えるアンテナ特性への電気的影響をさらに小さくでき、通信モジュール１全体の回路設計がより容易になる。
【００３３】
図６は本発明の第２の実施形態の通信モジュール１００を示し、第１の実施例と同じＶ１相当部分の切断断面図である。なお、第１の実施例と同じ部材には同一の番号を付して詳細な説明は省略する。
本実施例の通信モジュール１００では、第１の実施形態における通信モジュールにさらに電子部品２ｇが追加されている。この電子部品２ｇは抵抗やキャパシタ等の小型部品であり、電子部品２ｂよりも高さが低いものである。この場合、各電子部品２ａ、２ｂ、２ｇは、その高さの順にアンテナパターンの接続端部４ａから開放端部４ｂ側に低くなるように配置されており、モールド部３０の壁部３０ａに囲まれた各凹部３０ｂ、３０ｃ、３０ｄもこれに合わせて順番に深くなるように形成されている。これにより、空洞部９０の形状を回路基板２に搭載する電子部品の形状に合わせて最大化することができる。
【００３４】
図７は本発明の第３の実施形態の通信モジュール１１０を示し、第１の実施例と同じＶ１相当部分の切断断面図である。なお、第１、２の実施例と同じ部材には同一の番号を付して詳細な説明は省略する。
本実施例と第２の実施例との相違点は、モールド部３１の壁部３１ａに囲まれた凹部３１ｂが、アンテナパターン４の接続端部４ａ側から開放端部４ｂ側にかけて深くなる斜面状に形成されている点である。これにより、第２の実施例と同様の効果を奏するとともに、モールド部３１を形成する際の金型の形状も単純化できる。
【００３５】
図８、９は本発明の第４の実施形態の通信モジュールの分解斜視図である。なお、第１の実施形態と同じ部材には同一の番号を付して説明は省略する。
本実施例における通信モジュール１２０では、第１の実施例と同様に、回路基板２上に、壁部３２ａと凹部３２ｂ、３２ｃが形成されたモールド部３２を有しているが、アンテナパターン４の開放端部４ｂ下部に位置する部分には空隙部３２ｆが設けられている。そして、壁部３２ａの上辺部３２ａ１上に接着剤６を塗布してアンテナ部５を接着することにより、モールド部３２とアンテナ部５との間に空洞部９２が形成される。先に説明したように、アンテナパターン４の開放端部４ｂ側は電気的に一番不安定な場所であり、誘電体であるモールド部３０の影響を一番受けやすいが、本構造であれば空洞部９２に加えて開放端部４ｂの下部に空隙部３２ｆを設けることにより、アンテナパターン４の電気的特性がより安定させることができる。また、空洞部９２は空隙部３２ｆにより密閉されなくなるため、使用環境の変化で空洞部９２内部の空気が膨張または収縮したとしても、通信モジュール１２０自体にその悪影響を無くすことができる。
【００３６】
図１０、１１は本発明の第５の実施形態の通信モジュールの部分分解斜視図と組立後の全体斜視図である。なお、第１の実施形態と同じ部材には同一の番号を付して説明は省略する。
本実施例では、回路基板２上を、一対の壁部３３ａ、３３ａとＵ字状の凹部３３ｂが形成されたモールド部３３が覆っている。このモールド部３３の壁部３３ａの上辺部３３ａ１の一部には、回路基板２に電気的に接続された円柱状のポスト端子７の上端面７ａが露出している。また、アンテナ部５０はＰＥＴ等のフィルム部材であり、このアンテナ部５０の上面５０ａにはアンテナパターン４０が形成されており、その接続端部４０ａ側にはスルーホール５０ｂが形成されている。そして、アンテナパターン４０の短辺部４０ｃがモールド部３３の上辺部３３ａ１に位置するようにし、接着剤６でアンテナ部５０をモールド部３３の壁部３３ａの上辺部３３ａ１に接着する。その後に、アンテナ部５０のスルーホール５０ｂにハンダ８を塗布してアンテナパターン４０の接続端部４０ａとポスト端子７の上端面７ａを電気的に接続する。
【００３７】
本実施例では、モールド部３３の凹部３３ｂとアンテナ部５０によって囲まれた空間の内部が空洞部９３となり、アンテナ部５０の端辺下部の空間が空隙部３３ｆとなる。
【００３８】
上記の実施例では、モールド樹脂の使用量をさらに減らすことができるとともに、金型の構造を簡略化できコストダウンが可能となる。また、アンテナパターン４０の下部にあるモールド用樹脂がさらに少なくでき、モールド樹脂のアンテナへの影響をさらに小さくすることができる。
【００３９】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲での適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１、１００、１１０、１２０、１３０  通信モジュール
２  回路基板
２ａ、２ｂ、２ｇ  電子部品
３、３０、３１、３２、３３  モールド部（封止部材）
３ａ、３０ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａ  壁部
３２ｆ、３３ｆ  空隙部
４、４０  アンテナパターン
４ａ、４０ａ  接続端部
４ｂ、４０ｂ  開放端部
５、５０  アンテナ部
６  接着剤
７  ポスト端子（接続部材）
９、９０、９１、９２、９３  空洞部
【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】
2016103702.tif 000009
【図８】
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【図９】
2016103702.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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