JP2011119413A

JP2011119413A - カード型無線通信モジュール

Info

Publication number: JP2011119413A
Application number: JP2009274982A
Authority: JP
Inventors: Shogo Arimura; 尚吾有村
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2011-06-16
Also published as: CN102087718A; US8599102B2; TW201141322A; US20110128207A1

Abstract

【課題】本発明はめっき処理が施された高周波用端子を有するカード型無線通信モジュールに関し、高周波特の伝送効率の劣化を防止しつつ強度の向上を図ることを課題とする。
【解決手段】基板３０と、この基板３０上に形成されると共にめっき処理が施された複数の端子２１，２７と、基板３０上に形成されたグランドパターン３１とを有し、基板３０上の端子２１，２７の形成位置とグランドパターン３１の形成位置との間に、電解めっき処理時に端子２１，２７に給電を行うと共に電解めっき処理終了後に除去される給電配線パターン３５が１本形成可能な給電配線パターン配設領域３３を設ける。
【選択図】図８

Description

本発明はカード型無線通信モジュールに係り、特にめっき処理が施された高周波用端子を有するカード型無線通信モジュールに関する。

携帯電話機等の移動通信端末では、近距離のデータ転送用として赤外線送受信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線機能を搭載することが一般化している。更に、中距離のデータ転送用として無線ＬＡＮの機能を移動通信端末に追加搭載することが要望されている。

無線ＬＡＮの機能を追加搭載する場合、例えばマイクロＳＤカード等のカードデバイスにアンテナを含む無線ＬＡＮの回路ブロックを搭載してカード型無線通信モジュールとし、このカード型無線通信モジュールを移動通信端末に装着することで実現される。なお、移動通信端末にカードデバイス用アンテナを設け、カード型無線通信モジュールが移動通信端末に装着された場合にカードデバイス用アンテナをカードデバイスに接続する技術が知られている（特許文献１参照）。

この種のカード型無線通信モジュールはカードという用途上、対応するコネクタに対して幾度となく挿抜処理が実施される。このため、カード型無線通信モジュールに設けられる端子は、電気的抵抗を少なくすることが要求される。また、端子表面に酸化膜が形成された場合、通常この酸化膜は絶縁性を有するため電気抵抗が増大してしまう。よって、カード型無線通信モジュールに設けられる端子は、酸化しない材質が望まれる。そこで、カード型無線通信モジュールに設けられる端子には、一般的に電解めっき処理により金めっきが施される。

ここで、カード型無線通信モジュールの端子に金めっきを行うには、各端子に電圧を印かする必要があるため、端子本来の信号ライン，電源ライン等とは別箇に、各端子に対して電解めっき用の銅箔パターン（給電配線パターン）を設ける必要がある。

図１０は、従来の一例である給電配線パターン２９０が設けられた状態のカード型無線通信モジュール２００の基板３００を示している。同図に示すように、基板３００上の給電配線パターン配設領域３３０には、各端子２１０，２６０，２７０と個別に接続した複数の給電配線パターン２９０が形成されている。なお、基板３００の給電配線パターン配設領域３３０よりも図中下部位置にアンテナ２３０が設けられている。

この給電配線パターン２９０は、端子２１０，２６０，２７０に対するめっき処理が終了した後は不要となり、これを残したままでは各端子２１０，２６０，２７０が短絡してしまう。このため、めっき処理が終了した後に、各給電配線パターン２９０を切断する処理が実施されていた（特許文献２，３参照）。図１１は、図１０に示したカード型無線通信モジュール２００において給電配線パターン２９０が切断された状態を示している。なお、図１１に矢印Ｘで示す位置は、給電配線パターン２９０の切断位置である。

特開２００９−０６０１６０号公報特開２００９−１２３９５８号公報特開２００８−１９２９９３号公報

しかしながら、従来では給電配線パターン２９０の一部を切断することにより給電配線パターン２９０と各端子２１０，２６０，２７０との接続を切る構成としていたため、切断処理後に給電配線パターン２９０の一部は基板３００上に残存してしまう（この残存した給電配線パターン２９０を、特に残存配線パターン２９０ａという）。

ところで、高周波伝送線路に並列となる電導線を設けると、オープンスタブとなり伝送線路上におけるインピーダンスに影響を及ぼす恐れがある。よって、残存配線パターン２９０ａが高周波伝送線路に並列となると、伝送線路上でのインピーダンスにズレが生じてしまい、高周波において反射する成分が増えてしまい伝送損失が生じてしまうという問題点が生じる。

また、残存配線パターン２９０ａの長さが、伝送する高周波信号に対して共振してしまう長さ（例：1/2波長や1/4波長）である場合には、この残存配線パターン２９０ａがアンテナとして動作してしまい不用意に高周波電力を放射してしまう恐れもある。

また、従来では１個の端子２１０に対して１本の給電配線パターン２９０を設けていたため、多数の給電配線パターン２９０が必要となり、基板３００上における給電配線パターン配設領域３３０が広くなってしまうという問題点があった。

通信モジュール２００は薄いカード型のモジュールであるため、機械的強度が弱くなる傾向にある。よって、基板３００に補強用のパターンを形成することが望ましいが、給電配線パターン配設領域３３０の面積が広いと、基板３００上における自由度がなく、補強用のパターンを形成することができないという問題点もあった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、高周波特の伝送効率の劣化を防止しつつ強度の向上を図りうるカード型無線通信モジュールを提供することを目的とする。

上記の課題は、第１の観点からは、
基板（３０）と、該基板（３０）上に形成されると共に外部アンテナ端子（２７）を含むめっき処理が施された複数の端子（２１，２６，２７）と、前記基板（３０）上に形成されたグランドパターン（３１）とを有し、
前記基板（３０）上の前記端子（２１，２６，２７）の形成位置と前記グランドパターン（３１）の形成位置との間に、電解めっき処理時に前記端子（２１，２６，２７）に給電を行うと共に前記電解めっき処理終了後に除去される給電配線パターン（３５）が１本形成可能な給電配線パターン配設領域（３３）を設けたことを特徴とするカード型無線通信モジュールにより解決することができる。

また、上記カード型無線通信モジュールにおいて、前記基板（３０）に内部アンテナ（２３）を設け、該内部アンテナ（２３）が前記グランドパターン（３１）の形成位置を挟み、前記給電配線パターン配設領域（３３）の位置と反対側の位置に形成される構成としてもよい。

また、上記カード型無線通信モジュールにおいて、前記給電配線パターン配設領域（３３）に前記給電配線パターン（３５）の一部（３５ａ）を残存させ、残存する前記給電配線パターン（３５ａ）により、前記基板（３０）に設けられた回路のインピーダンス整合を図る構成としてもよい。

また、上記カード型無線通信モジュールにおいて、前記端子（２１，２６，２７）を前記基板（３０）に形成されたビア（２１ａ，２６ａ，２７ａ）により前記基板（３０）の前記端子（２１，２６，２７）の形成面に対する裏面に引き出す構成としてもよい。

また、上記カード型無線通信モジュールにおいて、前記基板（３０）をマイクロＳＤカードに対応した形状としてもよい。

なお、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって、特許請求の範囲の記載が限定されるものではない。

開示のカード型無線通信モジュールによれば、高周波特の伝送効率の劣化を防止しつつ基板強度の向上を図ることが可能となる。

図１（Ａ）は本発明の一実施形態であるカード型無線通信モジュールが装着される移動通信端末を示す平面図であり、図１（Ｂ）は本発明の一実施形態であるカード型無線通信モジュールの平面図である。図２は、移動通信端末及びカード型無線通信モジュールの概略構成図である。図３は、本発明の一実施形態であるカード型無線通信モジュールの内部構造を拡大して示す図である。図４は、本発明の一実施形態であるカード型無線通信モジュールの給電配線パターンが形成された状態における内部構造を拡大して示す図である。図５は、端子にめっき処理を行う電解めっき装置を示す概略構成図である。図６は給電配線パターンを除去する構成を示す図（その１）であり、（Ａ）は内部構造を拡大して示す図、（Ｂ）はＡ−Ａ線に沿う断面図である。図７は給電配線パターンを除去する構成を示す図（その２）であり、（Ａ）は内部構造を拡大して示す図、（Ｂ）はＡ−Ａ線に沿う断面図である。図８は給電配線パターンを除去する構成を示す図（その３）であり、（Ａ）は内部構造を拡大して示す図、（Ｂ）はＡ−Ａ線に沿う断面図である。図９は、本発明の一実施形態の変形例であるカード型無線通信モジュールの内部構造を拡大して示す図である。図１０は、従来の一例であるカード型無線通信モジュールの内部構造を示す図である。図１１は、従来の一例であるカード型無線通信モジュールの給電配線パターンが形成された状態における内部構造を拡大して示す図である。

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。

図１（Ａ）は本発明の一実施形態であるカード型無線通信モジュール２０が装着される移動通信端末１０を示し、図１（Ｂ）はカード型無線通信モジュール２０を示している。なお、図１（Ａ）では、移動通信端末１０の裏面カバーを外した状態を示している。

移動通信端末１０は、電池パック１１が収納される電池収納位置の近傍にカードデバイス用コネクタ１２が配設されている。このカードデバイス用コネクタ１２にはカード型無線通信モジュール２０が矢印方向に挿入されて装着される。カード型無線通信モジュール２０は、移動通信端末１０に着脱自在な構成とされている。

また、移動通信端末１０内にはBluetooth（登録商標）用として周波数２．４ＧＨｚ帯のアンテナ１３が配設されている。なお、移動通信端末１０内にはアンテナ１３の他にも、移動通信用のアンテナや地上デジタル放送のワンセグ用アンテナ等（図示せず）が配設されている。

カード型無線通信モジュール２０は、外形形状がマイクロＳＤカードの形状とされている。カード型無線通信モジュール２０には、マイクロＳＤカード標準の８個の端子２１の他に、２個の端子２６，２７が設けられている。８個の端子２１は、図１（Ｂ）に加え図３に示すように、１個の電源端子，１個の接地端子，４個のデータ端子，１個のクロック端子，及び１個のコマンド端子よりなる。

また、端子２６は接地端子であり、端子２７はアンテナ端子である。また、カード型無線通信モジュール２０内には、無線ＬＡＮ用として周波数２．４ＧＨｚ帯のアンテナ２３が配設されている。この各端子２１，２６，２７の表面には、めっき膜２８が形成されている。本実施形態では、めっき膜２８として金めっき膜が各端子２１，２６，２７の表面に形成されている。

なお、無線ＬＡＮ規格であるIEEE802.11b/gで規定される無線ＬＡＮは周波数２．４ＧＨｚ帯を使用し、Bluetooth（登録商標）においても無線ＬＡＮと同一の周波数２．４ＧＨｚ帯を使用している。

図２は、移動通信端末１０とカード型無線通信モジュール２０の概略構成図を示す。図２において、カード型無線通信モジュール２０内において、アンテナ２３とアンテナ端子２７はＲＦスイッチ２４に接続され、また、ＲＦスイッチ２４は無線ＬＡＮ処理部２５に接続されている。ＲＦスイッチ２４は無線ＬＡＮ処理部２５からの制御により、アンテナ２３とアンテナ端子２７のいずれか一方を無線ＬＡＮ処理部２５に接続する。

カード型無線通信モジュール２０のアンテナ端子２７は、移動通信端末１０のＲＦスイッチ１４の端子ａに接続されている。ＲＦスイッチ１４の端子ｂにはブルートゥース処理部１５が接続され、ＲＦスイッチ１４の端子ｃにはアンテナ１３が接続されている。

移動通信端末１０全体を制御する制御部１６は、ユーザがブルートゥース使用モードを選択するとＲＦスイッチ１４の端子ｂ，ｃ間を接続してアンテナ１３をブルートゥース処理部１５に接続する。また、制御部１６はユーザが無線ＬＡＮ使用モードを選択するとＲＦスイッチ１４の端子ａ，ｃ間を接続してアンテナ１３をカード型無線通信モジュール２０のアンテナ端子２７を介してＲＦスイッチ２４に接続する。なお、無線ＬＡＮ処理部２５は端子２１を介して移動通信端末１０の制御部１６と接続されている。

ここで、カード型無線通信モジュール２０の内部構成について、図３及び図４を用いて更に詳細に説明する。カード型無線通信モジュール２０は、各端子２１，２６，２７のみが外部に露出し、アンテナ２３等の他の構成要素は樹脂製のパッケージ２０ａに封止されている。しかしながら、図３及び図４では、説明の便宜上、パッケージ２０ａの図示を省略している。

カード型無線通信モジュール２０は、同図に示すように基板３０上に複数の端子２１，２６，２７、アンテナ２３、及びグランドパターン３１を設けた構成とされている。基板３０は、マイクロＳＤカードに対応した形状とされている。

また、前記したように端子２１は電源、グランド、及び信号の端子であり、基板３０の挿入方向（図中Ｘ１方向）側の縁部（図中、上端部）に形成されている。また、接地端子２６及びアンテナ端子２７は、端子２１の形成位置よりも図中矢印Ｘ２方向にずれた位置（後述するグランドパターン３１に近い位置）に配設されている。

この各端子２１，２６，２７は、基板３０を貫通して形成されたビア２１ａ，２６ａ，２７ａにより基板３０の背面に引き出されている。基板３０の背面には、ＲＦスイッチ２４、無線ＬＡＮ処理部２５等の電子回路が形成されており、よって各端子２１，２６，２７は、ビア２１ａ，２６ａ，２７ａを介して基板３０の背面に形成された電子回路と電気的に接続した構成とされている。

アンテナ２３は、本実施形態ではアンテナパターンをミアンダ形状に形成したミアンダアンテナを用いている。ミアンダアンテナ２３は小型化が図れるため、小さいマイクロＳＤカード形状のカード型無線通信モジュール２０に用いて好適である。しかしながら、アンテナ２３のアンテナパターンはミアンダ形状に限定されるものではなく、高誘電体を用いたチップアンテナ等、小型化を図れる他のアンテナを用いることも可能である。

グランドパターン３１は、無線ＬＡＮ処理部２５等の高周波回路の高周波特性を向上させるためのシールドとして機能すると共に、基板３０の機械的強度を高める機能を奏するものである。このグランドパターン３１は、基板３０に形成されたビア３１ａを用いて基板３０の背面に形成されたグランド配線と接続している。

給電配線パターン配設領域３３は、めっき膜２８を形成する電解めっき処理時に、前記した各端子２１，２６，２７に給電を行うと共に電解めっき処理終了後に除去される給電配線パターン３５が形成される領域である。図４は、給電配線パターン３５が給電配線パターン配設領域３３に形成された状態を示している。給電配線パターン配設領域３３は、同図に示すように、１本の給電配線パターン３５のみが形成可能な大きさとされている。具体的には、給電配線パターン配設領域３３の幅寸法（図中、矢印ΔＷで示す）は、最大で約1mm、最小で約0.4mmとされている。

この給電配線パターン配設領域３３は、基板３０上の端子２１，２６，２７の形成位置と、グランドパターン３１の形成位置との間に形成されている。よって、アンテナ２３は、グランドパターン３１の形成位置を挟み、給電配線パターン配設領域３３の形成位置に対して反対側の位置（Ｘ２方向の位置）に形成された構成となる。

次に、カード型無線通信モジュール２０の製造方法について説明する。

図４は、基板３０上に端子２１、アンテナ２３、接地端子２６、アンテナ端子２７、グランドパターン３１、給電配線パターン３５、及びビア２１ａ，２６ａ，２７ａ，３１ａ等が形成された状態を示している。この基板３０上に形成される各端子、アンテナ、及びパターンの形成方法、及び基板３０を貫通して形成されるビア２１ａ，２６ａ，２７ａ，３１ａは周知の方法を用いて形成される。このため、以下の説明では各端子２１，２６，２７、アンテナ２３、各パターン３１，３５、及びビア２１ａ，２６ａ，２７ａ，３１ａ等が形成された後の製造工程について説明し、それより前の製造工程の説明は省略するものとする。

図４に示すように、給電配線パターン３５は給電配線パターン配設領域３３に形成されている。給電配線パターン配設領域３３は、各端子２１，２６，２７とグランドパターン３１に近接して形成されている。この給電配線パターン３５は、１本の本線パターン３５ａと、これから分岐する複数の分岐パターン３５ｂとにより構成されている。この本線パターン３５ａと分岐パターン３５ｂは、一体的な構成とされている。

本線パターン３５ａは、後述する電解めっき処理時に電源４４に接続される（図５参照）。また、分岐パターン３５ｂは本線パターン３５ａから複数分岐しており、夫々の分岐パターン３５ｂは対応するビア２１ａ，２６ａ，２７ａに接続されている。よって、各端子２１，２６，２７は、ビア２１ａ，２６ａ，２７ａ及び分岐パターン３５ｂを介して本線パターン３５ａに電気的に接続された構成とされている。即ち、各端子２１，２６，２７は給電配線パターン３５と電気的に接続された構成とされている。

上記構成とされた図４に示される構成の基板３０に対しては、各端子２１，２６，２７の表面にめっき膜２８を形成する電解めっき処理が実施される。各端子２１，２６，２７に対するめっき処理は、アンテナ２３、グランドパターン３１、給電配線パターン３５等のめっき処理を実施しない箇所にマスク（保護膜）としてレジストを配設した上で実施される。

図５は、端子２１，２６，２７に対して電解めっきを実施するのに用いる電解めっき装置４０の概略構成図である。電解めっき装置４０は、めっき槽４１，めっき液４２，及び電源４４等により構成されている。

基板３０及び電極４３（本実施形態では金により形成）は、電源４４に接続された状態でめっき槽４１に充填されためっき液４２に浸漬される。この状態で給電配線パターン３５と電極４３との間に電流を流すと、前記のように給電配線パターン３５は各端子２１，２６，２７に接続されているため、各端子２１，２６，２７の表面にはめっき膜２８（金めっき膜）が形成される。上記の電解めっき処理が終了すると、基板３０はめっき液４２から取り出され、所定の洗浄処理及びめっき液による侵食を防止するために設けられていたレジストを除去する。

次に、給電配線パターン３５の除去処理を実施する。給電配線パターン３５を除去するには、先ず給電配線パターン３５が形成された給電配線パターン配設領域３３を残し、マスク（保護膜）として機能するレジスト４５を形成する。図６（Ａ），（Ｂ）は、基板３０上に給電配線パターン配設領域３３を残してレジスト４５を形成した状態を示している。この状態の基板３０をエッチング装置に装着し、給電配線パターン３５のエッチング処理（エッチバック）を実施する。このエッチング処理は、ウエットエッチを用いることも、またドライエッチを用いることも可能である。

本実施形態では、エッチング処理は給電配線パターン３５が完全に除去されるまで実施される。図７（Ａ），（Ｂ）は、エッチング処理により給電配線パターン３５が除去された状態を示している。同図に示すように、給電配線パターン３５が完全に除去されることにより基板３０の表面は露出した状態となり、また各端子２１，２６，２７は電気的に分離された状態となる。

続いて、端子２１，２６，２７、アンテナ２３、及びグランドパターン３１等を保護していたレジスト４５を除去する。図８（Ａ），（Ｂ）は、レジスト４５を除去した状態を示している。このレジスト４５の除去が終了すると、基板３０は樹脂封止が行われパッケージ２０ａが形成される。この際、端子２１，２６，２７がパッケージ２０ａの外部に露出するよう封止処理が行われる。以上の各処理を実施することにより、カード型無線通信モジュール２０が製造される。

上記のように本実施形態に係るカード型無線通信モジュール２０は、エッチングにより給電配線パターン３５を除去する。よって、各端子２１，２６，２７の近傍において給電配線パターン３５が除去される。よって、特に高周波信号が伝送されるアンテナ端子２７においては、従来では残存していた残存配線パターン２９０ａ（図１１参照）がなくなるため、残存配線パターン２９０ａが分布定数回路・アンテナとして動作することもなく、高周波信号を効率よく伝送することが可能となる。

また、本実施形態に係るカード型無線通信モジュール２０は、複数の端子２１，２６，２７の電解めっき時に１本の給電配線パターン３５で纏めて給電することができるため、基板３０上に端子と同数の給電配線パターン２９０を形成する必要がなくなる。このため、給電配線パターン３５を形成するのに必要な給電配線パターン配設領域３３の面積を抑えることができ、基板３０上における部品配置の自由度を高めることができる。

本実施形態では、給電配線パターン配設領域３３の面積が小さくなったことにより、給電配線パターン配設領域３３とアンテナ２３との間にグランドパターン３１のいわゆるベタ層を形成した。このグランドパターン３１は、基板３０に搭載された高周波回路の高周波特性を向上させるためのシールドとして機能すると共に、基板３０の機械的強度を高める機能を奏する。よって、グランドパターン３１を形成することが可能となることにより、カード型無線通信モジュール２０の信頼性を高めることができる。

図９は、上記したカード型無線通信モジュール２０の変形例を示している。前記したカード型無線通信モジュール２０では、電解めっき時に給電配線パターン配設領域３３に形成されていた給電配線パターン３５を全てエッチングにより除去する構成とした。これに対して本変形例では、給電配線パターン配設領域３３に給電配線パターン３５の一部を残存させたことを特徴とするものである。

分岐パターン３５ｂはその全部が除去されることにより、給電配線パターン３５と各端子２１，２６，２７との電気的な接続は遮断されている。また、本線パターン３５ａは、基板３０に設けられた回路のインピーダンスに基づき、これとインピーダンス整合を図りうる長さに設定されている。このように、給電配線パターン３５をインピーダンス整合に用いることにより、別個にインピーダンス整合用のパターンを形成する構成に比べ、カード型無線通信モジュール２０の小形化を図ることが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。

１０移動通信端末
１１電池パック
１２モジュール用コネクタ
１３，２３アンテナ
２３アンテナ
２０（カード型無線）通信モジュール
２１端子
２１ａ，２６ａ，２７ａ，３１ａビア
２６接地端子
２７アンテナ端子
２８めっき膜
３０基板
３１グランドパターン
３３給電配線パターン配設領域
３５給電配線パターン
４０電解めっき装置
４４電源
４５レジスト

Claims

基板と、該基板上に形成されると共に外部アンテナ端子を含むめっき処理が施された複数の端子と、前記基板上に形成されたグランドパターンとを有し、
前記基板上の前記端子の形成位置と前記グランドパターンの形成位置との間に、電解めっき処理時に前記端子に給電を行うと共に前記電解めっき処理終了後に除去される給電配線パターンが１本形成可能な給電配線パターン配設領域を設けたことを特徴とするカード型無線通信モジュール。
前記基板は内部アンテナを有し、
該内部アンテナは、前記グランドパターンの形成位置を挟み、前記給電配線パターン配設領域の位置と反対側の位置に形成されてなることを特徴とする請求項１記載のカード型無線通信モジュール。
前記給電配線パターン配設領域に前記給電配線パターンの一部を残存させ、残存する前記給電配線パターンにより、前記基板に設けられた回路のインピーダンス整合を図る構成としたことを特徴とする請求項１又は２記載のカード型無線通信モジュール。
前記端子は、前記基板に形成されたビアにより前記基板の前記端子の形成面に対する裏面に引き出されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のカード型無線通信モジュール。
前記基板は、マイクロＳＤカードの外形に対応した形状であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のカード型無線通信モジュール。