(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板上に形成された第１信号線と、
前記第１信号線の両隣に離間して平行に形成された複数の第１接地線と、
ｍｉｎｉＰＣＩバス（mini peripheral component interconnect bus）規格に適合し、高周波モジュールを有する第２基板と、
前記第２基板上に形成され、前記高周波モジュールの高周波端子に接続された第２信号線と、
前記第２信号線の両隣に離間して平行に形成され、前記高周波モジュールの接地端子に接続された複数の第２接地線と、
前記第１基板と前記第２基板とを接続する接続構造であって、前記第１接地線と前記第２接地線とを電気的に接続し、前記第１信号線と前記第２信号線とを電気的に接続する接続構造と、
を備え、
前記第１信号線、前記接続構造および前記第２信号線に高周波信号が伝送され、
前記接続構造の前記第１接地線と前記第２接地線とを接続する接地接続部は、前記第１信号線と前記第２信号線とを接続する信号接続部に隣接し、且つ、前記信号接続部を挟むものであるコンピュータシステム。
【請求項２】
前記接続構造は、前記第１基板上に配置され、その開口に前記第２基板の一部が挿入されるコネクタである第１の構成、または、
前記接続構造は、前記第１基板に配置された第１コネクタと、前記第２基板に配置され、前記第１コネクタに挿入される第２コネクタとを含む第２の構成、
の何れかの構成を有する請求項１記載のコンピュータシステム。
【請求項３】
前記第１信号線を複数有し、前記第１信号線と前記第１接地線とが交互に配置され、
前記第２信号線を複数有し、前記第２信号線と前記第２接地線とが交互に配置される請求項１記載のコンピュータシステム。
【請求項４】
電子回路を構成する基板であって、
前記基板上に形成された信号線と、
前記信号線の両隣に離間して平行に形成された複数の接地線と、
その開口にｍｉｎｉＰＣＩバス（mini peripheral component interconnect bus）規格に適合する他の基板の一部が挿入される前記基板上のコネクタ、または、ｍｉｎｉＰＣＩバス（mini peripheral component interconnect bus）規格に適合する他の基板に接続されている他のコネクタが接続される前記基板上のコネクタと、を備え、
前記信号線が前記他の基板の信号線に前記コネクタを介して接続され、前記複数の接地線が前記他の基板の複数の接地線に前記コネクタを介して接続され、
前記信号線には高周波信号が伝送され、
前記コネクタの前記接地線を接続する接地接続部は、前記信号線を接続する信号接続部に隣接し、且つ、前記信号接続部を挟むものである電子回路基板。
【請求項５】
コンピュータに接続されるカードであって、
ｍｉｎｉＰＣＩバス（mini peripheral component interconnect bus）規格に適合し、高周波モジュールを有する基板と、
前記基板上に形成され、前記高周波モジュールの高周波端子に接続された信号線と、
前記信号線の両隣に離間して平行に形成され、前記高周波モジュールの接地端子に接続された複数の接地線と、
前記コンピュータのマザーボード上に配置されたマザーボードコネクタに接続される前記基板上のエッジ端子またはコネクタと、を備え、
前記信号線が前記マザーボードの信号線に前記エッジ端子またはコネクタを介して接続され、前記複数の接地線が前記マザーボードの複数の接地線に前記エッジ端子またはコネクタを介して接続され、
前記エッジ端子またはコネクタの前記接地線を接続する接地接続部は、前記信号線を接続する信号接続部に隣接し、且つ、前記信号接続部を挟むものであるカード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータシステム、ＰＣカードおよびＰＣカードとコンピュータシステムとの接続構造に関し、特に無線ＬＡＮ用のＰＣカードとコンピュータシステム内のアンテナとの接続構造に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットの利用あるいは社内イントラネットの利用の広がりにより、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）ユーザにとって電話網あるいはＬＡＮ（local area network）等の通信網に接続する手段は必要不可欠になりつつある。特にノート型ＰＣの携帯性の特徴を最大限に発揮できる無線ＬＡＮを利用した無線通信技術が注目されている。このような背景のもとに予めアンテナを筐体内に内蔵する無線対応型のノートブックＰＣが市場に受け入れられつつある。
【０００３】
無線対応型ノートブックＰＣでは、たとえば液晶パネルの裏面等筐体内にたとえばスリットアンテナ（アパーチャアンテナ）を予め設けておき、ユーザの希望に応じてオプションとして無線ＬＡＮカード（無線モジュール）を追加できるように設計している。無線ＬＡＮカードをオプションにすることにより初期価格を低く抑え、ユーザニーズに柔軟に対応できる設計を実現している。
【０００４】
無線ＬＡＮカードには、たとえばｍｉｎｉＰＣＩバス（mini peripheral component interconnect bus）規格に適合するカードが採用できる。ｍｉｎｉＰＣＩバス規格は、機能拡張カードをＰＣＩバスに追加する規格であり、従来のＰＣＩカードよりも約６０％のサイズ低減を図ることができ、小型化とコスト削減に寄与できる。あるいはＰＣＭＣＩＡ（personal computer memory card international association）規格のＰＣカードを適用することもできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ｍｉｎｉＰＣＩ規格のカードスロットに無線モジュールを内蔵するには以下の問題を有する。
【０００６】
すなわち、携帯電話や無線ＬＡＮなどの微弱な高周波信号を効率良く伝送するにはアンテナと無線モジュール間をケーブルで接続し、アンテナとケーブルの間およびケーブルと無線モジュールの間のインピーダンス整合を図る必要がある。無線ＬＡＮの場合、使用される周波数は２．５ＧＨｚ帯であるためケーブルとして同軸ケーブルが必須になる。図６は、無線モジュールとアンテナとを接続する際の問題点を説明するための図である。同図（ａ）はノート型ＰＣの断面を示し、（ｂ）は無線モジュールとマザーボードの一部を示した平面図である。アンテナ１００から導かれた同軸ケーブル１０１はマザーボード１０２の上面側に同軸コネクタ１０３により接続される。そしてマザーボード１０２を貫通する導体を介して同軸コネクタ１０４に接続され、さらに同軸ケーブル１０５に接続される。同軸ケーブル１０５の他端は無線モジュールのカード基板１０６上の同軸コネクタ１０７に接続され、配線１０８を介して高周波モジュール１０９に接続される。このような接続により、無線モジュールの出力端とアンテナ間をほぼ完全にシールドすることができ、しかも規格のケーブルおよびコネクタを用いてインピーダンス整合を図ることができる。
【０００７】
ところが、ｍｉｎｉＰＣＩ規格で許容されるスペースは部品高さとして２．４ｍｍ、カード全体の厚みとして５ｍｍが限度である。このようなスペース許容度を満足する同軸コネクタを用いて無線モジュールと同軸ケーブルとを接続する必要がある。図６においては少なくとも同軸コネクタ１０７にこのような条件が要求される。
【０００８】
現状の技術において、前記スペース条件を満足する同軸コネクタに２種類のコネクタが知られている。１つは切削加工で製造される同軸コネクタであり、他の１つはプレス加工で製造される同軸コネクタである。切削加工で製造されるコネクタは価格が高いものの装着および取り外しが容易であるという特徴がある。プレス加工で製造されるコネクタは価格は低いが大きな挿抜力が必要になりコネクタの装着あるいは取り外しの際に専用工具が必要になるという特徴がある。
【０００９】
これらコネクタを製品に適用しようとした場合、価格の低さは大きな採用動機となる。よってプレス加工製品の採用が望まれる。しかし、図６に示すようなケーブルマネジメントを採用した時には、無線モジュールをインストールする際に専用工具が必要になる。工場出荷時点で無線モジュールをインストールするサービスを行う場合には作業のために専用工具を配布する必要がある。コンピュータを購入した後に顧客においてセットアップする際には専用工具を持たない顧客が自らインストールできない問題がある。
【００１０】
なお、図７に示すようにマザーボード１０２を介さないでカード基板１０６に直接ケーブルを接続する方策も考え得るが、前記した問題の解決には至らないことは明らかであろう。
【００１１】
一方、図６のようなケーブルマネジメントを採用せず、高周波信号をカード基板１０６のエッジ端子に接続されるライン型コネクタ１１０を介して伝送する方策が考え得る。しかし、カード端子とライン型コネクタ１１０との接続部では通常インピーダンス整合は考慮されておらず、コネクタ部での信号減衰（挿入損失）が大きいという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、既存のｍｉｎｉＰＣＩ等の拡張カード規格において、同軸コネクタで接続した場合と同等のインピーダンス整合性能を、低価格かつ高作業性を満たしつつ実現する高周波伝送技術を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本願の発明の概略を説明すれば、以下の通りである。すなわち、本発明のコンピュータシステムは、第１基板と、第１基板上に形成された第１信号線と、第１信号線の両隣に離間して平行に形成された複数の第１接地線と、ｍｉｎｉＰＣＩバス（mini peripheral component interconnect bus）規格に適合し高周波モジュールを有する第２基板と、第２基板上に形成されて高周波モジュールの高周波端子に接続された第２信号線と、第２信号線の両隣に離間して平行に形成されて高周波モジュールの接地端子に接続された複数の第２接地線と、第１基板と第２基板とを接続する接続構造であって、第１接地線と第２接地線とを電気的に接続し、第１信号線と第２信号線とを電気的に接続する接続構造とを備え、第１信号線、接続構造および第２信号線に高周波信号が伝送され、接続構造の第１接地線と第２接地線とを接続する接地接続部は、第１信号線と第２信号線とを接続する信号接続部に隣接し、且つ、信号接続部を挟むものである。
【００１４】
なお、前記接続構造は、第１基板上に配置されその開口に第２基板の一部が挿入されるコネクタである第１の構成、または、第１基板に配置された第１コネクタと、第２基板に配置され第１コネクタに挿入される第２コネクタとを含む第２の構成、の何れかの構成を有する。
【００１５】
また、第１信号線および第２信号線を複数有することができ、第１信号線と第１接地線とが交互に配置され、第２信号線と第２接地線とが交互に配置されてもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本実施の形態の記載内容に限定して解釈すべきではない。なお、実施の形態の全体を通して同じ要素には同じ番号を付するものとする。
【００２１】
図１は、本発明のコンピュータシステムの一例を示した図である。本実施の形態のコンピュータシステムはノートブック型のコンピュータシステムである。コンピュータシステム１は、液晶表示デバイス、その周辺回路、バックライト等が格納される蓋部１ａとマザーボード、キーボード、ハードディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、フロッピィディスクドライブ等が格納される本体部１ｂとで構成される。
【００２２】
蓋部１ａと本体部１ｂのハウジングはたとえばＡＢＳ等の樹脂で形成される。蓋部１ａの内部、たとえばハウジングとバックライトとの間にはアンテナ２ａ，２ｂが配置される。アンテナ２ａ，２ｂは、たとえば銅等の導体板に方形の開口が形成されたアパーチャアンテナである。アンテナ２ａ，２ｂは、縦方向偏波と横方向偏波に対応するために各々垂直方向および水平方向に配置される。何れのアンテナを選択するかは受信電波信号の強さに応じてスイッチャ３が選択する。アンテナ２ａ，２ｂとスイッチャとの間は同軸型の高周波ケーブル４で接続される。なお、ここではアパーチャアンテナを例示しているが本発明はこれに限られない。その他のアンテナたとえばダイポールアンテナや折り返しアンテナを採用できる。またアンテナを２つ配置する必要性も特にない。スイッチャ３を有する構成例を説明しているがスイッチャ３は本発明に必須の構成要件ではない。さらに、アンテナの配置位置は任意である。蓋部１ａの側面に配置してもよく、本体部１ｂの側面あるいは底面に配置することもできる。
【００２３】
スイッチャ３には同軸型の高周波ケーブル５が接続され、本体部１ｂに導入される。高周波ケーブル５の他端には同軸型の高周波プラグ６が接続される。一方、本体部１ｂにはマザーボード（母板）７が備えられ、マザーボード７の上面側には同軸型の高周波レセプタクル８が配置される。また、マザーボード７の裏面側にはカード基板１０のエッジが挿入されるタイプのラインコネクタ９が配置される。ラインコネクタ９には図示するようにカード基板１０の一部が挿入される。
【００２４】
高周波ケーブル４，５は規格に準拠したサイズ、材料で構成される。高周波ケーブル４，５はできるだけ細いものが好ましいがその太さは任意である。高周波ケーブル４，５の特性インピーダンスはたとえば５０Ωまたは７５Ωである。なお、図１では、高周波ケーブル５が蓋部１ａおよび本体部１ｂの中央部分を通過するように記載されているが、その通過部位は任意である。たとえば蓋部１ａおよび本体部１ｂの両端のヒンジ部分を通過しても良い。
【００２５】
高周波プラグ６および高周波レセプタクル８は同軸型に構成され、それらの中心導体および外側導体が各々電気的に接続される。また、その特性インピーダンスが５０Ωまたは７５Ωとなるように中心導体と外側導体との間の誘電体の材料およびサイズが調整されている。高周波プラグ６、高周波レセプタクル８は、プレス加工で製造され、安価に製造することが可能なものである。なお、高周波プラグ６は、その装着の際あるいは引き抜きの際に専用工具を必要とするが、コンピュータシステムの組み立て時にこれらの装着は既に行われ、一方、高周波モジュール（カード基板１０）の追加時には高周波プラグ６の挿抜を行う必要がない。よって、高周波モジュール（カード基板１０）の増設はコネクタ９への挿入のみであり、極めて簡単に行うことができる。また、高周波プラグ６が高周波レセプタクル８に接続された状態で、その高さは２．４ｍｍ以下になる。このため、高密度な実装を実現することが可能になる。
【００２６】
マザーボード７にはＣＰＵ、メモリ素子、メモリマネジメントチップセット等の素子がマウントされているが図示は省略している。
【００２７】
図２は、高周波プラグ６が高周波レセプタクル８に装着され、カード基板１０がラインコネクタ９に装着された状態を示した図である。(ａ)はマザーボード７の裏面側から見た平面図を示し、（ｂ）は側面図である。
【００２８】
図示するように、マザーボード７の高周波レセプタクル８には高周波プラグ６が装着され、高周波プラグ６にはアンテナに接続される高周波ケーブル５が接続されている。マザーボード７には、たとえば銅等の金属薄膜で構成された配線が形成され、配線は、信号線１２、接地線１３を含む。なお、他の配線も形成されるが図示を省略している。信号線１２は、図示するように接地線１３で挟まれて配置され、信号線１２および接地線１３はほぼ平行に配置される。なお、ここで平行に配置されるとしているが、厳密に幾何学的に平行に配置される必要はなく、配線が相互にショートしない程度の偏りは許容される。また、信号線１２および接地線１３は正確に長方形状である必要はなく、たとえばうねり、カーブ等を有しても良い。但し、このような場合であっても信号線１２の両側は接地線１３で囲まれている必要がある。
【００２９】
信号線１２、接地線１３は、ラインコネクタ９内の導体に接続され、その導体を介してカード基板１０上の信号線１４および接地線１５に各々接続される。
【００３０】
信号線１４は、信号線１２と同様に接地線１５で挟まれた平行な構造に配置される。また、信号線１４および接地線１５が厳密に平行である必要がなく、うねり、カーブ等を有しても良いことは信号線１２および接地線１３の場合と同様である。
【００３１】
信号線１４は高周波モジュール１１の信号出力に接続され、接地線１５は高周波モジュールの接地出力に接続される。
【００３２】
図３は、図２の主要部をさらに詳細に示した平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。ラインコネクタ９の内部にはたとえば金属で構成される導電体１６が形成されており、この導電体１６を介してマザーボード７上の信号線１２がカード基板１０上の信号線１４に接続される。同様に、信号線１２の両側の接地線１３が導電体１７を介して信号線１４の両側の接地線１５に接続される。
【００３３】
このように本実施の形態では、カード基板１０上の高周波モジュール１１からマザーボード７上の高周波レセプタクル８の間を信号線１２、ラインコネクタ９の導電体１６、信号線１４で接続される。そして信号線１２、導電体１６および信号線１４は接地線１３、導電体１７および接地線１５で囲まれる。つまり、高周波ケーブルおよびコネクタ（プラグおよびレセプタクル）でシールドできない部分が、接地線とその接地線で囲まれた信号線とによってストライプ状のコプレナー構造を構成する。このため、信号線１２、導電体１６および信号線１４を伝送する高周波信号は接地線１３、導電体１７および接地線１５によって一種のシールドが行われ、この間の信号減衰を実用的に許容できる範囲まで低減できる。つまりインピーダンスを結果的に実用的な範囲で整合させることができる。実際に本発明者らによって測定された挿入損失の値を説明すれば以下の通りである。すなわち、本実施の形態の場合、２．４５ＧＨｚにおける挿入損失は−０．５ｄＢであった。比較として本実施の形態のようなコプレナー構造をとらない場合、つまり信号線と単一の接地線を単に平行に配置した場合の挿入損失は−３．５〜−６．４ｄＢであった。本実施の形態によって約３ｄＢ以上の改善が図られていることが判る。
【００３４】
また、前記の通り高周波信号はラインコネクタ９を介してマザーボード７から伝送される。このため、カード基板１０に高周波プラグを接続する必要がなく、高周波プラグおよびレセプタクルにプレス加工で製造されるコネクタを採用しても、カードインストールの際のプラグ挿抜力の大きさが不利にならない。つまり、本実施の形態によりカードのインストールを容易にしてかつ信号の挿入損失を低くすることができる。
【００３５】
なお、前記実施の形態では、ラインコネクタにカード基板の端部が挿入されるタイプの接続構造、たとえばｍｉｎｉＰＣＩの例を説明したが、これに限られない。たとえば、ＰＣＭＣＩＡにも本実施の形態と同様な接続構造を適用できる。この場合、本発明者らの実測によれば、本接続構造を採用した場合の２．４５ＧＨｚにおける挿入損失が−１．７ｄＢであったのに対し、コプレナー構造をとらない場合の挿入損失は−４．０ｄＢであった。同様にＰＣＩにも本実施の形態と同様な接続構造を適用できる。この場合、本発明者らの実測によれば、本接続構造を採用した場合の２．４５ＧＨｚにおける挿入損失が−２．１ｄＢであったのに対し、コプレナー構造をとらない場合の挿入損失は−５．３ｄＢであった。本実施の形態の接続構造を用いることにより２．３〜３．２ｄＢの改善が可能になることが判る。
【００３６】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００３７】
たとえば図４に示すように、マザーボード７の信号線１２およびカード基板１０の信号線１４を複数備えることができる。この場合、各々の信号線１２、１４は、図示するように接地線１３、１５で取り囲むようにする。つまり接地線、信号線、接地線のように交互に繰り返して配置する。
【００３８】
また、本発明は、カード基板には限られない。たとえば図５に示すように、カード基板に相当する基板として半導体チップ２０を有するＢＧＡ（boll grid array）基板２１を例示できる。ＢＧＡ基板２１上の配線において、信号線２２、接地線２３が設けられ、前記実施の形態と同様に信号線２２が接地線２３で取り囲まれるように配置される。なお、信号線２２および接地線２３はたとえば金バンプ２４で半導体チップ２０に接続され、たとえばはんだボール２５を介してマザーボード７の信号線１２、接地線１３に接続される。
【００３９】
また、たとえば、前記実施の形態ではコンピュータシステムとしてノート型パーソナルコンピュータを例示したが、デスクトップ型あるいはタワー型のパーソナルコンピュータにも本願を適用できる。また、コンピュータはパーソナルコンピュータに限られず、ワークステーション等にも適用できる。さらに、ＰＤＡ（personal digital assistants）や携帯電話にも本発明を適用できる。
【００４０】
また、カード基板は代表的にはｍｉｎｉＰＣＩカードを例示しているが、その他のカード、また将来規格化されるカードにも本発明を適用できる。
【００４１】
また、前記実施の形態では主に２．４ＧＨｚ帯の無線周波数を念頭に置いて説明したが、無線周波数によって本発明は限定されない。たとえば１００ＭＨｚ帯のテレビ電波信号、９００ＭＨｚ帯あるいは１．５ＧＨｚ帯の携帯電話用無線信号、５ＧＨｚ帯あるいはそれ以上の周波数の無線通信に本発明を適用できる。
【００４２】
【発明の効果】
本願で開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果は、以下の通りである。すなわち、既存のｍｉｎｉＰＣＩ等の拡張カード規格において、同軸コネクタで接続した場合と同等のインピーダンス整合性能を、低価格かつ高作業性を満たしつつ実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるコンピュータシステムの一例を示した図である。
【図２】高周波プラグが高周波レセプタクルに装着され、カード基板がラインコネクタに装着された状態を示した図である。
【図３】図２の主要部をさらに詳細に示した図であり(ａ)は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態を示した平面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態を示す図であり、(ａ)は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図６】無線モジュールとアンテナとを接続する際の問題点を説明するための図である。
【図７】無線モジュールとアンテナとを接続する際の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１…コンピュータシステム、１ａ…蓋部、１ｂ…本体部、２ａ，２ｂ…アンテナ、３…スイッチャ、４，５…高周波ケーブル、６…高周波プラグ、７…マザーボード、８…高周波レセプタクル、９…ラインコネクタ、１０…カード基板、１１…高周波モジュール、１２…信号線、１３…接地線、１４…信号線、１５…接地線、１６…導電体、１７…導電体、２０…半導体チップ、２１…ＢＧＡ基板、２２…信号線、２３…接地線、２４…金バンプ、２５…はんだボール、１００…アンテナ、１０１…同軸ケーブル、１０２…マザーボード、１０３…同軸コネクタ、１０４…同軸コネクタ、１０５…同軸ケーブル、１０６…カード基板、１０７…同軸コネクタ、１０８…配線、１０９…高周波モジュール、１１０…ライン型コネクタ。
【図１】
0003851075.tif 000002
【図２】
0003851075.tif 000003
【図３】
0003851075.tif 000004
【図４】
0003851075.tif 000005
【図５】
0003851075.tif 000006
【図６】
0003851075.tif 000007
【図７】
0003851075.tif 000008