特許 7179213 無線モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-17

(45)【発行日】2022-11-28

(54)【発明の名称】無線モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01Q 23/00 20060101AFI20221118BHJP

   H01L 23/36 20060101ALI20221118BHJP

【ＦＩ】

H01Q23/00

H01L23/36 D

H01L23/36 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022080902

(22)【出願日】2022-05-17

【審査請求日】2022-06-01

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100206081

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 央

(74)【代理人】

【識別番号】100188891

【弁理士】

【氏名又は名称】丹野 拓人

(72)【発明者】

【氏名】土谷 信之介

【審査官】岸田 伸太郎

(56)【参考文献】

【文献】特表２０２１－５１４５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／１４５０９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／１５３０６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０２９１１１５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－０８４５９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ ２３／００

Ｈ０１Ｌ ２３／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面と、前記第１面とは反対側に位置する第２面と、を有し、前記第１面に開口して前記第２面まで延びる貫通孔が少なくとも一つ形成されたメイン基板と、
前記第１面に対して電気的に接続された第３面と、前記第３面とは反対側に位置してアンテナが実装された第４面と、を有するアンテナモジュール基板と、
平面視において前記貫通孔と重なるように前記第３面上に実装され、前記アンテナに電流を供給する少なくとも一つの給電素子と、
前記第２面と対向するように配された基部を有するヒートシンクと、
平面視において前記貫通孔と重なるように配され、前記給電素子と前記ヒートシンクとの双方に接触する少なくとも一つの放熱シートと、
前記ヒートシンクを前記メイン基板に固定するとともに、前記アンテナモジュール基板を前記ヒートシンクに向けて押し付ける固定機構と、を備える、無線モジュール。

【請求項2】

前記固定機構のうち前記アンテナモジュール基板と接触する部分が樹脂で形成されている、請求項１に記載の無線モジュール。

【請求項3】

前記固定機構は、
外周面に螺旋状の突起が形成されたねじ部と、前記ねじ部よりも大きい径を有する頭部と、を有するねじ部材と、
弾性を有し、前記ねじ部が挿通されて前記頭部に接触する環状部材と、を含む、請求項１または２に記載の無線モジュール。

【請求項4】

前記アンテナモジュール基板、前記メイン基板、および前記ヒートシンクの各々には、前記ねじ部材が挿通されるねじ孔が形成されている、請求項３に記載の無線モジュール。

【請求項5】

前記固定機構は、前記アンテナモジュール基板に接触する第１固定部材と、前記ヒートシンクに接触する第２固定部材と、をさらに含み、
前記第１固定部材および前記第２固定部材の各々には、前記ねじ部材が挿通されるねじ孔が形成されている、請求項３に記載の無線モジュール。

【請求項6】

前記固定機構は、前記アンテナモジュール基板に接触する第１固定部材をさらに含み、
前記第１固定部材および前記ヒートシンクの各々には、前記ねじ部材が挿通されるねじ孔が形成されている、請求項３に記載の無線モジュール。

【請求項7】

前記給電素子は平面視において前記アンテナモジュール基板の縁部に位置している、請求項１または２に記載の無線モジュール。

【請求項8】

複数の前記給電素子を備え、
前記複数の給電素子の各々は、平面視において前記貫通孔と重なっており、前記放熱シートに接触している、請求項１または２に記載の無線モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

非特許文献１には、メイン基板と、アンテナモジュール基板と、給電素子と、ヒートシンクと、放熱シートと、を備える無線モジュールが開示されている。アンテナモジュール基板の裏面は、メイン基板の表面に対して電気的に接続されている。給電素子は、アンテナモジュール基板の裏面に実装されるとともに、メイン基板に形成された貫通孔の内部に配置されている。ヒートシンクは、メイン基板の裏面に対してねじ止めされている。ここで、放熱シートは、先述した貫通孔の内部に位置し、給電素子とヒートシンクとの双方に接触している。この構成により、給電素子で発生した熱は、放熱シートを介してヒートシンクに放出される。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】D. G. Kam, D. Liu, A. Natarajan, S. K. Reynolds and B. A. Floyd, "Organic Packages With Embedded Phased-Array Antennas for 60-GHz Wireless Chipsets," in IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology, vol. 1, no. 11, pp. 1806-1814, Nov. 2011, doi: 10.1109/TCPMT.2011.2169064.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、給電素子からヒートシンクへの放熱効率を高めるうえでは、放熱シートが給電素子およびヒートシンクによって圧縮されていることが好ましい。そのため、例えば非特許文献１に記載の無線モジュールにおいては、ねじを強く締めることで、ヒートシンクをメイン基板に対し強く押し付けていた。これにより、ヒートシンクと給電素子とが近接し、放熱シートが圧縮される。

【0005】

しかしながら、非特許文献１に開示された構成において、ねじを締める力は、アンテナモジュール基板をメイン基板から引きはがす向きに働く。そのため、放熱効率を向上させるためにねじを締める力を強めると、アンテナモジュール基板とメイン基板との電気的接続が不安定になったり、当該接続が切断されたりする可能性があった。また、電気的接続の安定性を確保するためにねじを締める力を制限する方法も考えられるが、この場合、放熱シートが十分に圧縮されず、放熱効率が低下する可能性があった。つまり、非特許文献１に開示された無線モジュールにおいては、給電素子からヒートシンクへの放熱効率の向上と、アンテナモジュール基板およびメイン基板の電気的接続の安定性と、を両立させることが困難であった。

【0006】

本発明は、このような事情を考慮してなされ、給電素子からヒートシンクへの放熱効率の向上と、アンテナモジュール基板およびメイン基板の電気的接続の安定性と、を両立できる無線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】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の態様１は、第１面と、前記第１面とは反対側に位置する第２面と、を有し、前記第１面に開口して前記第２面まで延びる貫通孔が少なくとも一つ形成されたメイン基板と、前記第１面に対して電気的に接続された第３面と、前記第３面とは反対側に位置してアンテナが形成された第４面と、を有するアンテナモジュール基板と、平面視において前記貫通孔と重なるように前記第３面上に実装され、前記アンテナに電流を供給する少なくとも一つの給電素子と、前記第２面と対向するように配された基部を有するヒートシンクと、平面視において前記貫通孔と重なるように配され、前記給電素子と前記ヒートシンクとの双方に接触する少なくとも一つの放熱シートと、前記ヒートシンクを前記メイン基板に固定するとともに、前記アンテナモジュール基板を前記ヒートシンクに向けて押し付ける固定機構と、を備える、無線モジュールである。

【0008】

本発明の上記態様によれば、固定機構を用いてアンテナモジュール基板をヒートシンクに向けて押し付けることで、給電素子とヒートシンクとの間で放熱シートを圧縮することができる。これにより、給電素子からヒートシンクへの放熱の効率を高めることができる。また、固定機構がアンテナモジュール基板をヒートシンクに向けて押し付ける力は、アンテナモジュール基板とメイン基板とが互いに引き剥がされる向きとは反対の向きに働く。そのため、固定機構の押し付け力を高めたとしても、アンテナモジュール基板とメイン基板との電気的接続は切断されにくく、当該接続の安定性を確保することができる。つまり、放熱効率の向上と電気的接続の安定性とを両立することができる。

【0009】

また、本発明の態様２は、態様１の無線モジュールにおいて、前記固定機構のうち前記アンテナモジュール基板と接触する部分が樹脂で形成されている、無線モジュールである。

【0010】

また、本発明の態様３は、態様１又は態様２の無線モジュールにおいて、前記固定機構は、外周面に螺旋状の突起が形成されたねじ部と、前記ねじ部よりも大きい径を有する頭部と、を有するねじ部材と、弾性を有し、前記ねじ部が挿通されて前記頭部に接触する環状部材と、を含む、無線モジュールである。

【0011】

また、本発明の態様４は、態様３の無線モジュールにおいて、前記アンテナモジュール基板、前記メイン基板、および前記ヒートシンクの各々には、前記ねじ部材が挿通されるねじ孔が形成されている、無線モジュールである。

【0012】

また、本発明の態様５は、態様３の無線モジュールにおいて、前記固定機構は、前記アンテナモジュール基板に接触する第１固定部材と、前記ヒートシンクに接触する第２固定部材と、をさらに含み、前記第１固定部材および前記第２固定部材の各々には、前記ねじ部材が挿通されるねじ孔が形成されている、無線モジュールである。

【0013】

また、本発明の態様６は、態様３の無線モジュールにおいて、前記固定機構は、前記アンテナモジュール基板に接触する第１固定部材をさらに含み、前記第１固定部材および前記ヒートシンクの各々には、前記ねじ部材が挿通されるねじ孔が形成されている、無線モジュールである。

【0014】

また、本発明の態様７は、態様１から態様６のいずれか一つの無線モジュールにおいて、前記給電素子は平面視において前記アンテナモジュール基板の縁部に位置している、無線モジュールである。

【0015】

また、本発明の態様８は、態様１から態様７のいずれか一つの無線モジュールにおいて、複数の前記給電素子を備え、前記複数の給電素子の各々は、平面視において前記貫通孔と重なっており、前記放熱シートに接触している、無線モジュールである。

【発明の効果】

【0016】

本発明の上記態様によれば、給電素子からヒートシンクへの放熱効率の向上と、アンテナモジュール基板とメイン基板との電気的接続の安定性と、を両立可能な無線モジュールを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施形態に係る無線モジュールを示す断面図である。

【図2】第２実施形態に係る無線モジュールを示す断面図である。

【図3】第３実施形態に係る無線モジュールを示す断面図である。

【図4】第４実施形態に係る無線モジュールを示す断面図である。

【図5】第５実施形態に係る無線モジュールを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る無線モジュール１Ａについて図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る無線モジュール１Ａは、メイン基板１０と、アンテナモジュール基板２０と、給電素子３０と、ヒートシンク４０と、放熱シート５０と、固定機構６０Ａと、を備える。メイン基板１０は、第１面１０ａと、第１面１０ａとは反対側に位置する第２面１０ｂと、を有する。

【0019】

（方向定義）
ここで、本実施形態では、メイン基板１０の厚み方向を単に厚み方向Ｚと称する。厚み方向Ｚは、第１面１０ａおよび第２面１０ｂに直交する方向でもある。厚み方向Ｚに沿って、第２面１０ｂから第１面１０ａに向かう向きを、＋Ｚの向きまたは上方と称する。＋Ｚの向きとは反対の向きを、－Ｚの向きまたは下方と称する。また、厚み方向Ｚから見ることを「平面視」と称する場合がある。厚み方向Ｚに直交する一方向を、第１方向Ｘと称する。第１方向Ｘに沿う一つの向きを、＋Ｘの向きまたは右方と称する。＋Ｘの向きとは反対の向きを、－Ｘの向きまたは左方と称する。厚み方向Ｚおよび第１方向Ｘの双方に直交する方向を、第２方向Ｙと称する。第１方向Ｘおよび第２方向Ｙは、第１面１０ａおよび第２面１０ｂが延在する方向でもある。

【0020】

メイン基板１０としては、例えば、プリント基板等を用いることができる。ただし、メイン基板１０の種類はプリント基板に限られず、後述する第１接続パッド１２等を実装可能であれば公知の基板から適宜選択可能である。本実施形態において、メイン基板１０の第１面１０ａは上方を向いており、第２面１０ｂは下方を向いている。本実施形態に係るメイン基板１０には、第１面１０ａに開口して第２面１０ｂまで延びる貫通孔１１が形成されている。本実施形態において、貫通孔１１は、メイン基板１０の平面視における中央部に位置している。

【0021】

アンテナモジュール基板２０は、第３面２０ａおよび第４面２０ｂを有する。第３面２０ａは、下方を向き、メイン基板１０の第１面１０ａに対向している。第４面２０ｂは、第３面２０ａとは反対側に位置し、上方を向いている。第４面２０ｂには、アンテナ２１が実装されている。アンテナ２１は、例えば、導体によって形成された平板状のパターンである。アンテナモジュール基板２０としては、例えば、ＳＬＣ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｌａｍｉｎａｒ Ｃｉｒｃｕｉｔ）基板等を用いることができる。ただし、アンテナモジュール基板２０の種類はＳＬＣ基板に限られず、アンテナ２１および後述する接続パッド２２、２３等を実装可能であれば公知の基板から適宜選択可能である。

【0022】

第３面２０ａは、メイン基板１０の第１面１０ａと電気的に接続されている。言い換えれば、アンテナモジュール基板２０は、メイン基板１０の第１面１０ａに実装されている。本実施形態においてより具体的には、第１面１０ａに第１接続パッド１２が実装され、第３面２０ａに第２接続パッド２２が実装され、第１接続パッド１２と第２接続パッド２２とが接続導体Ｃ１によって電気的に接続されている。接続導体Ｃ１は、第１接続パッド１２および第２接続パッド２２の双方に接触している。接続パッド１２、２２および接続導体Ｃ１は、導電性を有する材料によって構成されている。なお、図示の例において接続パッド１２、２２および接続導体Ｃ１は２つずつ設けられているが、接続パッド１２、２２および接続導体Ｃ１の数は適宜変更可能である。

【0023】

給電素子３０は、アンテナモジュール基板２０の第３面２０ａ上に実装されている。本実施形態においてより具体的には、第３面２０ａに第３接続パッド２３が実装され、給電素子３０の上面に第４接続パッド３１が実装され、第３接続パッド２３と第４接続パッド３１とが接続導体Ｃ２によって電気的に接続されている。接続導体Ｃ２は、第３接続パッド２３および第４接続パッド３１の双方に接触している。接続パッド２３、３１および接続導体Ｃ２は、導電性を有する材料によって構成されている。なお、図示の例において接続パッド２３、３１および接続導体Ｃ２は２つずつ設けられているが、接続パッド２３、３１および接続導体Ｃ２の数は適宜変更可能である。

【0024】

給電素子３０は、アンテナ２１に電流（ＲＦ信号）を供給する役割を有する。給電素子３０としては、例えばＲＦＩＣ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等を用いることができる。先述した第３接続パッド２３とアンテナ２１とは、不図示の配線部材によって電気的に接続されている。本実施形態に係る給電素子３０は、第４接続パッド３１、接続導体Ｃ２、第３接続パッド２３および当該配線部材を介してアンテナ２１にＲＦ信号を送出し、また、当該送出信号の位相を制御する。この構成により、電波をアンテナ２１から所望の方向に放射することができる。

【0025】

給電素子３０は、メイン基板１０に形成された貫通孔１１と平面視において重なるように配されている。図示の例においてより具体的には、給電素子３０の少なくとも一部が貫通孔１１の内部に位置している。この構成により、メイン基板１０と給電素子３０との構造的な干渉が防止される。なお、給電素子３０の全体が貫通孔１１の内部に位置していてもよい。あるいは、平面視において貫通孔１１と給電素子３０とが重なっていれば、給電素子３０は貫通孔１１の外部（上方または下方）に位置していてもよい。また、本実施形態に係る給電素子３０は、平面視においてアンテナモジュール基板２０の中心部に位置しており、アンテナ２１と重なっている。

【0026】

本実施形態に係るヒートシンク４０は、基部４１と、突出部４２と、複数のフィン４３と、を有する。基部４１は、メイン基板１０の第２面１０ｂと対向するように設けられている。図示の例においてより具体的には、基部４１は、メイン基板１０の第２面１０ｂと接触している。

【0027】

本実施形態に係る突出部４２は、基部４１の平面視における中央部から上方に向けて突出している。また、突出部４２は、平面視において貫通孔１１と重なっている。図示の例においてより具体的には、突出部４２の少なくとも一部が、メイン基板１０に形成された貫通孔１１の内部に位置している。

【0028】

放熱シート５０は、突出部４２の上端に位置している。放熱シート５０は、給電素子３０の下面と突出部４２の上端との双方に接触している。放熱シート５０は、給電素子３０から発生した熱を吸収し、吸収した熱をヒートシンク４０に放出する。また、本実施形態に係る放熱シート５０は、可撓性を有し、給電素子３０と突出部４２とによって厚み方向Ｚに圧縮されている。この構成により、基板１０、２０、給電素子３０、ヒートシンク４０等の寸法がばらついたとしても、放熱シート５０を給電素子３０およびヒートシンク４０の双方に確実に接触させ、給電素子３０からヒートシンク４０への放熱をより確実に行うことができる。また、放熱シート５０を圧縮することで、給電素子３０と放熱シート５０との接触面積および放熱シート５０とヒートシンク４０との接触面積が大きくなり、また、放熱シート５０の厚み（厚み方向Ｚにおける寸法）が小さくなる。したがって、放熱シート５０の接触熱抵抗を下げ、放熱効率を高めることができる。

【0029】

各フィン４３は、基部４１から下方に向けて延びている。本実施形態に係る複数のフィン４３は、第１方向Ｘにおいて間隔を空けて配されている。ヒートシンク４０が複数のフィン４３を有していることにより、ヒートシンク４０の表面積が増大し、ヒートシンク４０が無線モジュール１Ａの外部に熱を放出しやすくなる。

【0030】

固定機構６０Ａは、ヒートシンク４０をメイン基板１０に対して固定する機構である。また、本実施形態に係る固定機構６０Ａは、アンテナモジュール基板２０をヒートシンク４０に向けて押し付け、放熱シート５０を厚み方向Ｚに圧縮する機構でもある。本実施形態に係る固定機構６０Ａは、一対のねじ部材６１および一対の環状部材６２を含む。

【0031】

本実施形態に係るねじ部材６１は、ねじ部６１ａおよび頭部６１ｂを有する。ねじ部６１ａは、厚み方向Ｚに延びる部材である。ねじ部６１ａの外周面には、螺旋状の突起が形成されている。ねじ部６１ａの一端には、ねじ部６１ａよりも径が大きい頭部６１ｂが設けられている。環状部材６２は、ねじ部６１ａが挿通されて頭部６１ｂに接触する部材である。環状部材６２は、弾性を有する。環状部材６２としては、例えばスプリングワッシャーを用いることができる。環状部材６２は、樹脂製であってもよい。なお、固定機構６０Ａは環状部材６２を有していなくてもよい。

【0032】

本実施形態に係るメイン基板１０、アンテナモジュール基板２０、ヒートシンク４０の各々には、ねじ部材６１（ねじ部６１ａ）が挿通されるねじ孔１３、２４、４４が形成されている。本実施形態に係るねじ孔１３、２４、４４は、各々、メイン基板１０、アンテナモジュール基板２０、ヒートシンク４０を厚み方向Ｚに貫通している。ただし、ねじ孔４４は、ヒートシンク４０の上面に開口していればヒートシンク４０を厚み方向Ｚに貫通していなくてもよい。また、ねじ孔４４の内周面には、ねじ部６１ａの外周面と螺合する螺旋状の溝が形成されている。

【0033】

上記した構成によれば、各ねじ部６１ａをアンテナモジュール基板２０の上方からねじ孔２４、１３に挿入し、さらにねじ孔４４に螺入することにより、ヒートシンク４０をメイン基板１０に対して固定することができる。さらにねじ部６１ａの螺入を進めると、頭部６１ｂは、環状部材６２を介して、アンテナモジュール基板２０を下方（ヒートシンク４０）に向けて押し付ける。これにより、放熱シート５０が給電素子３０と突出部４２との間で圧縮される。なお、ねじ部６１ａの螺入に伴って接続パッド１２、２２、２３、３１または接続導体Ｃ１、Ｃ２に損傷が生じないように、各部材の寸法が適宜調整されてもよい。

【0034】

固定機構６０Ａのうちアンテナモジュール基板２０に接触する部材である環状部材６２、およびアンテナモジュール基板２０に近接する部材であるねじ部材６１の材質は、樹脂等の非金属材料であることが好ましい。この構成によれば、例えば固定機構６０Ａが金属で構成されている場合と比較して、固定機構６０Ａとアンテナ２１との電磁気的な干渉を抑制することができる。

【0035】

なお、図示の例においては頭部６１ｂがねじ部６１ａの上端に位置し、ねじ部材６１はアンテナモジュール基板２０の上方から螺入されていたが、固定機構６０Ａの構成はこれに限られない。例えば、頭部６１ｂがねじ部６１ａの下端に位置し、ねじ部材６１はヒートシンク４０の下方から螺入されてもよい。この場合、アンテナモジュール基板２０に形成されたねじ孔２４の内周面に螺旋状の溝を設けることにより（この場合、ねじ孔４４に螺旋状の溝を設けなくてもよい）、固定機構６０Ａは上記と同様の機能を発揮することができる。すなわち、固定機構６０Ａは、ヒートシンク４０をメイン基板１０に固定し、かつ、アンテナモジュール基板２０をヒートシンク４０に向けて押し付けることが可能である。

【0036】

次に、以上のように構成された無線モジュール１Ａの作用について説明する。

【0037】

非特許文献１には、メイン基板と、アンテナモジュール基板と、給電素子と、ヒートシンクと、放熱シートと、を備える無線モジュールが開示されている。放熱シートは、給電素子とヒートシンクとの双方に接触している。この無線モジュールにおいては、放熱シートを給電素子とヒートシンクとの間で圧縮するために、ねじを強く締めることで、ヒートシンクをメイン基板に対し強く押し付けていた。

【0038】

しかしながら、非特許文献１に開示された構成において、ねじを締める力は、アンテナモジュール基板をメイン基板から引きはがす向きに働く。そのため、放熱効率を向上させるためにねじを締める力を強めると、アンテナモジュール基板とメイン基板との電気的接続が不安定になったり、当該接続が切断されたりする可能性があった。また、電気的接続の安定性を確保するためにねじを締める力を制限する方法も考えられるが、この場合、放熱シートが十分に圧縮されず、放熱効率が低下する可能性があった。つまり、非特許文献１に開示された無線モジュールにおいては、給電素子からヒートシンクへの放熱効率の向上と、アンテナモジュール基板とメイン基板との電気的接続の安定性と、を両立させることが困難であった。

【0039】

このような課題に対して、本実施形態に係る無線モジュール１Ａにおいては、固定機構６０Ａを用いてアンテナモジュール基板２０をヒートシンク４０に向けて押し付けることで、給電素子３０とヒートシンク４０との間で放熱シート５０を圧縮することができる。これにより、給電素子３０からヒートシンク４０への放熱の効率を高めることができる。また、固定機構６０Ａがアンテナモジュール基板２０をヒートシンク４０に向けて押し付ける力は、アンテナモジュール基板２０とヒートシンク４０とが互いに引き剥がされる向き（＋Ｚの向き）とは反対の向き（－Ｚの向き）に働く。そのため、固定機構６０Ａの押し付け力を高めたとしても、アンテナモジュール基板２０とメイン基板１０との電気的接続は切断されず、当該接続の安定性を確保することができる。つまり、放熱効率の向上と電気的接続の安定性とを両立することができる。

【0040】

また、本実施形態に係る無線モジュール１Ａにおいては、アンテナモジュール基板２０の第３面２０ａに給電素子３０を実装し、第４面２０ｂにアンテナ２１を実装している。この構成により、アンテナ２１と給電素子３０とを結ぶ配線の長さを短くし、給電素子３０がアンテナ２１に送出する信号の減衰や遅延を抑制することができる。また、給電素子３０が平面視においてアンテナ２１と重なっていることにより、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙにおける無線モジュール１Ａの寸法を小さくすることができる。

【0041】

以上説明したように、本実施形態に係る無線モジュール１Ａは、第１面１０ａと、第１面１０ａとは反対側に位置する第２面１０ｂと、を有し、第１面１０ａに開口して第２面１０ｂまで延びる貫通孔１１が形成されたメイン基板１０と、第１面１０ａに対して電気的に接続された第３面２０ａと、第３面２０ａとは反対側に位置してアンテナ２１が実装された第４面２０ｂと、を有するアンテナモジュール基板２０と、平面視において貫通孔１１と重なるように第３面２０ａ上に実装され、アンテナ２１に電流を供給する給電素子３０と、第２面１０ｂと対向するように配された基部４１を有するヒートシンク４０と、平面視において貫通孔１１と重なるように配され、給電素子３０とヒートシンク４０との双方に接触する放熱シート５０と、アンテナモジュール基板２０をヒートシンク４０に向けて押し付ける固定機構６０Ａと、を備える。

【0042】

この構成により、給電素子３０からヒートシンク４０への放熱効率の向上と、アンテナモジュール基板２０とメイン基板１０との電気的接続の安定性と、を両立させることができる。

【0043】

また、固定機構６０Ａのうちアンテナモジュール基板２０と接触する部分が樹脂で形成されてもよい。この構成によれば、例えば固定機構６０Ａの全体が金属で構成されている場合と比較して、固定機構６０Ａとアンテナ２１との電磁気的な干渉を抑制することができる。

【0044】

また、固定機構６０Ａは、外周面に螺旋状の突起が形成されたねじ部６１ａと、ねじ部６１ａよりも大きい径を有する頭部６１ｂと、を有するねじ部材６１と、弾性を有し、ねじ部６１ａが挿通されてねじ部６１ａに接触する環状部材６２と、を含む。この構成により、ねじ部材６１を締め込むことで環状部材６２が弾性変形したときに、当該弾性力の総和と同等の力が、アンテナモジュール基板２０をヒートシンク４０に向けて押し付ける力として作用する。したがって、環状部材６２の弾性力を制御することで、放熱シート５０に印加される圧縮力の大きさを間接的に制御することができる。これにより、給電素子３０とヒートシンク４０との間の熱抵抗を適切な範囲とすることができる。また、ねじ部材６１を過剰に締め込むことによる各部材の変形や電気的接続の損傷等も抑制することができる。

【0045】

また、アンテナモジュール基板２０、メイン基板１０、およびヒートシンク４０の各々には、ねじ部材６１が挿通されるねじ孔２４、１３、４４が形成されている。この構成により、ヒートシンク４０をメイン基板１０に固定するとともにアンテナモジュール基板２０をヒートシンク４０に向けて押し付ける固定機構を容易に実現することができる。

【0046】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。

【0047】

図２に示すように、本実施形態に係る無線モジュール１Ｂにおいては、固定機構６０Ｂの構成が第１実施形態における固定機構６０Ａと異なる。具体的には、固定機構６０Ｂが、一対のねじ部材６１および一対の環状部材６２に加えて、アンテナモジュール基板２０に接触する一対の第１固定部材６３Ｂと、ヒートシンク４０に接触する一対の第２固定部材６４と、をさらに含む。また、アンテナモジュール基板２０およびヒートシンク４０にねじ孔２４、４４が形成されていない。メイン基板１０には、ねじ部材６１が挿通されるねじ孔１３に代えて、第１固定部材６３Ｂ（後述する基部６３ｂ）が挿通される貫通孔１４が形成されている。

【0048】

本実施形態に係る第１固定部材６３Ｂは、基部６３ｂおよび当接部６３ｃを含む。基部６３ｂは、厚み方向Ｚに延び、メイン基板１０の貫通孔１４を貫通する部材である。各基部６３ｂは、第１方向Ｘにおいてアンテナモジュール基板２０およびヒートシンク４０の外側に位置する。当接部６３ｃは、基部６３ｂの上端から第１方向Ｘにおける内側に向けて延び、アンテナモジュール基板２０の第４面２０ｂに当接している。第２固定部材６４は、ヒートシンク４０の基部４１の下面に当接している。

【0049】

基部６３ｂおよび第２固定部材６４の各々には、ねじ部材６１（ねじ部６１ａ）が挿通されるねじ孔６３ａ、６４ａが形成されている。ねじ孔６３ａは、基部６３ｂの下端に開口して上方に向けて延びている。ねじ孔６４ａは、第２固定部材６４を厚み方向Ｚに貫通している。また、ねじ孔６３ａの内周面には、ねじ部６１ａの外周面と螺合する螺旋状の溝が形成されている。なお、ねじ孔６３ａは基部６３ｂを厚み方向Ｚに貫通していてもよい。

【0050】

上記した構成によれば、各ねじ部６１ａを第２固定部材６４の下方からねじ孔６４ａに挿入し、さらにねじ孔６３ａに螺入することにより、基部４１を第２固定部材６４とメイン基板１０とで挟み込み、ヒートシンク４０をメイン基板１０に対して固定することができる。さらにねじ部６１ａの螺入を進めると、当接部６３ｃは、アンテナモジュール基板２０を下方（ヒートシンク４０）に向けて押し付ける。つまり、アンテナモジュール基板２０およびヒートシンク４０が、厚み方向Ｚにおいて、第１固定部材６３Ｂと第２固定部材６４とによって挟みこまれる。これにより、放熱シート５０が給電素子３０と突出部４２との間で圧縮される。

【0051】

なお、図示の例に示すように、ねじ部６１ａの螺入完了時において第１固定部材６３Ｂ（基部６３ｂ）と第２固定部材６４との間に厚み方向Ｚにおける隙間が空くように、各部材の寸法が適宜調整されてもよい。このように寸法が調整されていることにより、第１固定部材６３Ｂ（当接部６３ｃ）を用いて、アンテナモジュール基板２０を下方に向けて確実に押し付けることができる。

【0052】

また、固定機構６０Ｂのうちアンテナモジュール基板２０に接触する部材である第１固定部材６３Ｂの材質は、樹脂等の非金属材料であることが好ましい。少なくとも当接部６３ｃが樹脂等の非金属材料であることが好ましい。この構成によれば、固定機構６０Ｂとアンテナ２１との電磁気的な干渉を抑制することができる。また、ねじ部材６１、環状部材６２、および第２固定部材６４のうち少なくとも一つが、第１固定部材６３Ｂと同様に非金属材料で構成されていてもよい。この場合、固定機構６０Ｂとアンテナ２１との電磁気的な干渉をより確実に抑制することができる。

【0053】

以上説明したように、本実施形態に係る無線モジュール１Ｂにおいて、固定機構６０Ｂは、ねじ部材６１と、アンテナモジュール基板２０に接触する第１固定部材６３Ｂと、ヒートシンク４０に接触する第２固定部材６４と、を含み、第１固定部材６３Ｂおよび第２固定部材６４の各々には、ねじ部材６１が挿通されるねじ孔６３ａ、６４ａが形成されている。この構成によっても、アンテナモジュール基板２０をヒートシンク４０に向けて押し付ける固定機構を容易に実現することができる。

【0054】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明するが、第２実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。

【0055】

図３に示すように、本実施形態に係る無線モジュール１Ｃにおいては、固定機構６０Ｃの構成が第２実施形態における固定機構６０Ｂと異なる。具体的には、固定機構６０Ｃは、第２固定部材６４を含んでいない。また、第１固定部材６３Ｃの形状が、第２実施形態における第１固定部材６３Ｂと異なる。また、メイン基板１０およびヒートシンク４０の各々に、ねじ部材６１（ねじ部６１ａ）が挿通されるねじ孔１３、４４が形成されている。また、本実施形態に係る基部６３ｂは、メイン基板１０の上方に配されており、メイン基板１０を貫通していない。

【0056】

上記した構成によれば、各ねじ部６１ａをヒートシンク４０の下方からねじ孔４４、１３に挿入し、さらにねじ孔６３ａに螺入することにより、環状部材６２を介してヒートシンク４０を頭部６１ｂとメイン基板１０との間で挟み込み、ヒートシンク４０をメイン基板１０に対して固定することができる。さらにねじ部６１ａの螺入を進めると、当接部６３ｃは、アンテナモジュール基板２０を下方（ヒートシンク４０）に向けて押し付ける。つまり、アンテナモジュール基板２０とヒートシンク４０とが、厚み方向Ｚにおいて、第１固定部材６３Ｃと頭部６１ｂとによって挟み込まれる。これにより、放熱シート５０が給電素子３０と突出部４２との間で圧縮される。

【0057】

なお、図示の例に示すように、ねじ部６１ａの螺入完了時において第１固定部材６３Ｃ（基部６３ｂ）とメイン基板１０との間に厚み方向Ｚにおける隙間が空くように、各部材の寸法が適宜調整されてもよい。このように寸法が調整されていることにより、第１固定部材６３Ｃ（当接部６３ｃ）を用いて、アンテナモジュール基板２０を下方に向けて確実に押し付けることができる。

【0058】

以上説明したように、本実施形態に係る無線モジュール１Ｃにおいて、固定機構６０Ｃは、ねじ部材６１と、アンテナモジュール基板２０に接触する第１固定部材６３Ｃと、を含み、第１固定部材６３Ｃおよびヒートシンク４０の各々には、ねじ部材６１が挿通されるねじ孔６３ａ、４４が形成されている。この構成によっても、アンテナモジュール基板２０をヒートシンク４０に向けて押し付ける固定機構を容易に実現することができる。

【0059】

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明するが、第３実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。

【0060】

図４に示すように、本実施形態に係る無線モジュール１Ｄにおいては、固定機構６０Ｄの構成が第３実施形態における固定機構６０Ｃと異なる。具体的に、本実施形態に係る固定機構６０Ｄにおいては、第１固定部材６３Ｄが、当接部６３ｃに代えて、延在部６３ｄおよび押圧突起６３ｅを有する。

【0061】

延在部６３ｄは、一対の基部６３ｂのうち一方の上端から、第１方向Ｘにおける内側に向けて延びている。ただし、延在部６３ｄは、一対の基部６３ｂのうち他方の上端から、第１方向Ｘにおける内側に向けて延びていてもよい。また、延在部６３ｄは、一対の基部６３ｂのうち一方の上端および他方の上端から、第１方向Ｘにおける内側に向けて延びていてもよい。延在部６３ｄの先端は、平面視において、アンテナモジュール基板２０の中心部に位置する。押圧突起６３ｅは、延在部６３ｄの先端から下方に向けて延びており、アンテナモジュール基板２０の第４面２０ｂに当接している。押圧突起６３ｅは、平面視において給電素子３０と重なっている。

【0062】

このような構成によっても、ねじ部６１ａをねじ孔６３ａに螺入することにより、ヒートシンク４０をメイン基板１０に固定し、アンテナモジュール基板２０をヒートシンク４０に向けて押し付けることができる。また、固定機構６０Ｄがアンテナモジュール基板２０を押し付ける力の作用点（押圧突起６３ｅ）が平面視において給電素子３０と重なっているため、より確実に放熱シート５０を圧縮することができる。なお、アンテナ２１が発生させる電波に対して延在部６３ｄが悪影響を及ぼさないように、延在部６３ｄの位置や材質が適宜調整されてもよい。

【0063】

（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明するが、第３実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。

【0064】

図５に示すように、本実施形態に係る無線モジュール１Ｅにおいては、固定機構６０Ｅの構成が第３実施形態における固定機構６０Ｃと異なる。具体的に、本実施形態に係る固定機構６０Ｅにおいては、各第１固定部材６３Ｅが有する当接部６３ｃが、互いに連結されており、アンテナモジュール基板２０の第４面２０ｂを覆っている。

【0065】

このような構成によっても、ねじ部６１ａをねじ孔６３ａに螺入することにより、ヒートシンク４０をメイン基板１０に固定し、アンテナモジュール基板２０をヒートシンク４０に向けて押し付けることができる。また、固定機構６０Ｅがアンテナモジュール基板２０の全体を下方に向けて押し付けるため、より確実に放熱シート５０を圧縮することができる。なお、アンテナ２１が発生させる電波に対して当接部６３ｃが悪影響を及ばさないように、当接部６３ｃを構成する材質の誘電率が適宜調整されてもよい。あるいは、アンテナ２１が発生させる電波の波長に応じて当接部６３ｃの厚みが適宜調整されてもよい。

【0066】

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

【0067】

例えば、前記した固定機構６０Ａ～６０Ｅにおいて、ねじ部材６１の数は２つであったが、ねじ部材６１の数は１つまたは３つ以上であってもよい。また、固定機構６０Ａ～６０Ｅについて、ねじ部材６１を螺入する向きは適宜変更可能である。あるいは、固定機構６０Ａ～６０Ｅがアンテナモジュール基板２０をヒートシンク４０に押し付けることができれば、固定機構６０Ａ～６０Ｅはねじ部材６１を有していなくてもよい。

【0068】

また、給電素子３０は平面視においてアンテナモジュール基板２０の中心部に位置していなくてもよい。例えば、給電素子３０は平面視においてアンテナモジュール基板２０の縁部に位置していてもよい。例えば第２実施形態における無線モジュール１Ｂにおいて、給電素子３０がアンテナモジュール基板２０の縁部に位置する場合、第１固定部材６３Ｂ（当接部６３ｃ）がアンテナモジュール基板２０を下方に向けて押し付ける力の作用点と給電素子３０とが近接する。これにより、より確実に放熱シート５０を圧縮することができる。第３実施形態における無線モジュール１Ｃにおいても、給電素子３０をアンテナモジュール基板２０の縁部に位置させることで同様の効果が期待できる。

【0069】

また、無線モジュール１Ａ～１Ｅは、複数の給電素子３０を備えていてもよい。複数の給電素子３０は、例えば、周波数変換用の給電素子３０と位相変換用の給電素子３０とを少なくとも一つずつ含んでいてもよい。また、無線モジュール１Ａ～１Ｅが複数の給電素子３０を備えている場合、メイン基板１０に複数の貫通孔１１が形成され、複数の貫通孔１１と複数の給電素子３０とが一対一に対応し、対応する貫通孔１１と給電素子３０とが平面視において重なっていてもよい。あるいは、２つ以上の給電素子３０が平面視において１つの貫通孔１１と重なっていてもよい。また、無線モジュール１Ａ～１Ｅが複数の放熱シート５０を備え、各給電素子３０に対して１つずつ放熱シート５０が接触していてもよい。この場合、ヒートシンク４０は複数の突出部４２を有していてもよい。あるいは、１つの放熱シート５０が２つ以上の給電素子３０と接触していてもよい。また、放熱シート５０と接触せず、直接ヒートシンク４０と接触する給電素子３０が存在してもよい。少なくとも一つの給電素子３０が、放熱シート５０を介してヒートシンク４０と接触していればよい。

【0070】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0071】

１Ａ～１Ｅ…無線モジュール １０…メイン基板 １０ａ…第１面 １０ｂ…第２面 １１…貫通孔 １３…ねじ孔 ２０…アンテナモジュール基板 ２０ａ…第３面 ２０ｂ…第４面 ２１…アンテナ ２４…ねじ孔 ３０…給電素子 ４０…ヒートシンク ４１…基部 ４４…ねじ孔 ５０…放熱シート ６０Ａ～６０Ｅ…固定機構 ６１…ねじ部材 ６１ａ…ねじ部 ６１ｂ…頭部 ６２…環状部材 ６３Ｂ～６３Ｅ…第１固定部材 ６３ａ…ねじ孔 ６４…第２固定部材 ６４ａ…ねじ孔

【要約】

【課題】給電素子からヒートシンクへの放熱効率の向上と、アンテナモジュール基板とメイン基板との電気的接続の安定性と、を両立できる無線モジュールを提供する。
【解決手段】無線モジュール１Ａは、第１面と、前記第１面とは反対側に位置する第２面と、を有し、貫通孔が形成されたメイン基板と、前記第１面に対して電気的に接続された第３面と、前記第３面とは反対側に位置してアンテナが実装された第４面と、を有するアンテナモジュール基板と、平面視において前記貫通孔と重なるように前記第３面上に実装された給電素子と、前記第２面と対向するように配された基部を有するヒートシンクと、前記給電素子と前記ヒートシンクとの双方に接触する放熱シートと、前記ヒートシンクを前記メイン基板に固定するとともに、前記アンテナモジュール基板を前記ヒートシンクに向けて押し付ける固定機構と、を備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】