JP2006319867A

JP2006319867A - アンテナモジュールおよびこれを用いた無線機器

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Publication number: JP2006319867A
Application number: JP2005142670A
Authority: JP
Inventors: Toshio Ishizaki; 俊雄石崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-05-16
Filing date: 2005-05-16
Publication date: 2006-11-24
Also published as: US20060256017A1

Abstract

【課題】無線機器を小型化することを目的とする。
【解決手段】本発明のアンテナモジュール３は、基板５と、基板５の上に配置された樹脂体６と、樹脂体６の上に配置されたアンテナ７とを備え、基板５の上面以外のいずれかの面側に配置され、アンテナ７からの信号を外部に出力するアンテナ端子（図示せず）とを有する。上記構成によれば、基板５及び樹脂体６の高さ分、アンテナ７とアンテナモジュール３を搭載しているマザーボード２との間に距離を確保することができる。従って、マザーボード２上における、アンテナモジュール３と他の回路部品４とのスペースを小さくすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、たとえば携帯電話機等の無線信号を送信あるいは受信するためのアンテナモジュールおよびこれを用いた無線機器に関するものである。

近年、移動体通信分野の技術発展により、より小型な無線機器が求められている。

以下に図面を参照しながら、従来の無線機器について説明する。なお、図７は、従来の無線機器１０１の斜視図を示すものである。

従来の無線機器１０１は、マザーボード１０２と、このマザーボード１０２の上にアンテナ１０３とアンテナ１０３からの信号を制御する制御回路等の他の回路部品１０４とを有する。また、無線機器１０１の放射効率を高めるために、マザーボード１０２上において、アンテナ１０３と他の回路部品１０４との間にスペース１０５が設けられている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平４−３２６６０６号公報

しかしながら上記のような構成では、スペース１０５が存在するために、無線機器１０１が大きくなるという問題があった。そこで本発明は、スペース１０５をできるだけ小さくし、無線機器１０１を小型化することを目的とする。

そしてこの目的を達成するために、本発明のアンテナモジュールは、基板と、基板の上に配置された樹脂体と、樹脂体の上に配置されたアンテナとを備え、基板の上面以外のいずれかの面側に配置され、アンテナからの信号を外部に出力するアンテナ端子とを有する。

上記構成によれば、基板及び樹脂体の高さ分、アンテナとアンテナモジュールを搭載しているマザーボードとの間に距離を確保することができる。その結果、アンテナとマザーボード上の他の回路部品との距離を確保することができる。従って、マザーボード上における、アンテナモジュールと他の回路部品とのスペースが小さくて済む。ゆえに、マザーボードを小さくすることができるので、無線機器を小型化することができる。また、アンテナからの信号をアンテナモジュール外部に出力するアンテナ端子がアンテナモジュールの基板の下面や側面に配置されているので、このアンテナモジュールをマザーボード上の任意の場所に半田付け等で配置させることができる。従って、アンテナモジュールをマザーボードに実装する際の実装自由度が向上する。

また、樹脂体は誘電体粒子を有し、この誘電体粒子の誘電率は、樹脂体の誘電率より大きい。この構成により、アンテナのエレメント長を短くすることができる。従って、アンテナの面積を小さくすることができる。その結果、アンテナモジュールを小型化することができる。

また、樹脂体は磁性体粒子を有し、この磁性体粒子の透磁率は樹脂体の透磁率より大きい。この構成により、アンテナのエレメント長を短くすることができる。従って、アンテナの面積を小さくすることができる。その結果、アンテナモジュールを小型化することができる。

さらにまた、本発明のアンテナモジュールは、基板の上に配置されると共に樹脂体に覆われ、アンテナからの信号を処理する回路部品を有する。この構成により、アンテナモジュール自身がアンテナからの信号を処理する回路部品を有することにより、マザーボードに配置させる他の回路部品を少なくすることができる。その結果、無線機器を小型化することができる。また、樹脂体により回路部品を保護することができる。その上、樹脂体の高さ分、回路部品とアンテナとの間に距離を確保することができるので、回路部品によるアンテナの放射効率の低下を防止することができる。

そして、本発明のアンテナモジュールは、基板の上に配置されると共に樹脂体に覆われた第２アンテナと、基板の上面以外のいずれかの面側に配置され、第２アンテナからの信号を外部に出力する第２アンテナ端子とを有する。この構成により、アンテナモジュールは、アンテナと第２アンテナとによって、デュアル方式又はダイバーシティ方式で電波を受信することができる。従って、アンテナモジュールの受信特性を向上させることができる。

また、本発明のアンテナモジュールは、アンテナの上に配置された第２の樹脂体と、第２の樹脂体の上に配置された金属板とを有する。この金属板を、電波を遮るシールドとして機能させることにより、アンテナで受信する信号と他の信号とが干渉しあうことを抑制することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明における実施の形態１のアンテナモジュールおよび無線機器について図１、図２、図３を参照して説明する。なお、図１は実施の形態１における無線機器の斜視図である。図２は、図１のアンテナモジュール３におけるＡ−Ａ´間の断面図である。図３は、実施の形態１における基板５上の電極パターンを示す上面図である。

無線機器１は、マザーボード２上にアンテナモジュール３と他の回路部品４とを有している。また、アンテナモジュール３は、基板５と、この基板５の上に配置された樹脂体６と、この樹脂体６の上に配置されたアンテナ７とを備えている。そして、基板５上の給電パッド８とアンテナ７とは、樹脂体６を貫通した給電ビア９によって電気的に接続されている。また、基板５上の接地板１０の上にある短絡パッド１１とアンテナ７とは、樹脂体６を貫通した短絡ビア１２によって電気的に接続されている。さらに、給電パッド８からの信号をマザーボード２上の端子に出力するアンテナ端子（図示せず）が、基板５の下面側に配置されている。また、接地板１０と電気的に接続されている接地端子（図示せず）も基板５の下面側に配置されている。

基板５は、ＡＬＩＶＨ（Any Layer Inner Via Hole）多層基板などの樹脂基板である。基板５は、上述したように上面に接地板１０を有しているが、この接地板１０と給電パッド８とは、間隙１３により電気的に切り離されている。

樹脂体６は、エポキシ系やポリフェニレンエーテルやテフロン（登録商標）などの樹脂からなる。また、樹脂体６に、セラミックなどの誘電体粒子（図示せず）が含まれていても構わない。この誘電体粒子の誘電率は、樹脂体６の誘電率より大きいことが望ましい。こうすることにより、アンテナ７のエレメント長を短くすることができる。従って、アンテナ７の面積を小さくすることができる。その結果、アンテナモジュール３を小型化することができる。また、樹脂体６に、フェライトなどの磁性体粒子（図示せず）が含まれていても構わない。この磁性体粒子の透磁率は、樹脂体６の透磁率より大きいことが望ましい。こうすることにより、アンテナ７のエレメント長を短くすることができる。従って、アンテナ７の面積を小さくすることができる。その結果、アンテナモジュール３を小型化することができる。また、樹脂体６に含まれる上記誘電体粒子や磁性体粒子の組成や混成の仕方を変えることにより、比誘電率やその他の電気的特性あるいは機械的特性なども変えることができ、設計の自由度を大きくすることができる。従って、アンテナモジュール３の小型化や高利得化、広帯域化を容易に実現できる。

アンテナ７は、金属などの導電体又は、セラミックなどの誘電体からなる。

上記構成によれば、基板５及び樹脂体６の高さ分、アンテナ７とマザーボード２との間に距離を確保することができる。その結果、アンテナ７とマザーボード２上の他の回路部品４との距離を確保することができる。従って、マザーボード２上における、アンテナモジュール３と他の回路部品４とのスペースが小さくて済む。ゆえに、マザーボード２を小さくすることができるので、無線機器１を小型化することができる。また、アンテナ７からの信号をアンテナモジュール３外部に出力するアンテナ端子が基板５の下面に配置されているので、このアンテナモジュール３をマザーボード２上の任意の場所に半田付け等で配置させることができる。従って、アンテナモジュール３をマザーボード２に実装する際の実装自由度が向上する。つまり、アンテナモジュール３をＳＭＤ（表面実装型デバイス）として、容易に扱うことができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２におけるアンテナモジュールについて、図４を参照して説明する。なお、特に説明しない限りは実施の形態１と同様である。

図４は、回路部品１４が内蔵化されたアンテナモジュール３の断面図である。

回路部品１４は、基板５の上に配置されると共に樹脂体６に覆われ、アンテナ７からの信号を処理する。回路部品１４として、半導体のベアチップなど、様々な制御回路が考えられる。例えば、回路部品１４は、アンテナの負荷インピーダンスを制御するインピーダンス制御回路であっても構わないし、アンテナの入出力信号の振幅と位相とを制御する重み付け回路であっても構わない。

この構成により、アンテナモジュール３自身がアンテナ７からの信号を処理する回路部品１４を有することにより、マザーボード２に配置させる他の回路部品４を少なくすることができる。その結果、無線機器１を小型化することができる。また、樹脂体６により回路部品１４を保護することができる。その上、樹脂体６の高さ分、回路部品１４とアンテナ７との間に距離を確保することができるので、回路部品１４によるアンテナ７の放射効率の低下を防止することができる。

また、回路部品１４は、高周波フィルタであっても構わない。通常、誘電体フィルタ、ＬＴＣＣフィルタ、ＳＡＷフィルタなどの高周波フィルタは、各々のアンテナとペアになって電気的に接続されて使われることが多い。従って、高周波フィルタを樹脂体６内に内蔵することは、無線機器１の小型化において非常に有効な手段である。また、アンテナ７と高周波フィルタとを一つのモジュールとすることにより、アンテナ７と高周波フィルタ間の電気的距離を一定にできる。その結果、特定の周波数における外来信号の反射位相を固定化できる。従って、次に説明する実施の形態３のように複数のアンテナをアンテナモジュール３内に内蔵する場合、各々のアンテナ間の干渉量を容易に固定化することができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３におけるアンテナモジュールについて、図５を参照して説明する。なお、特に説明しない限りは実施の形態１と同様である。

図５は、本発明の実施の形態３におけるアンテナモジュールの断面図である。本実施の形態３においては、アンテナ７の他の第２アンテナであるメカニカルアンテナ１５が樹脂体６の中に内蔵されている。また、さらに、アンテナモジュール３は、基板５の下面側に、メカニカルアンテナ１５からの信号を、マザーボード２上の端子に出力する第２アンテナ端子（図示せず）とを備えている。なお、実施の形態１で述べたアンテナ端子と第２アンテナ端子（図示せず）とは同一の端子であっても構わない。

この構成により、アンテナモジュール３は、アンテナ７とメカニカルアンテナ１５とによって、デュアル方式又はダイバーシティ方式で電波を受信することができる。なお、ここでいうダイバーシティ方式とは、例えば、空間ダイバーシティ方式、時間ダイバーシティ方式、偏波ダイバーシティ方式、又は周波数ダイバーシティ方式などである。従って、アンテナモジュール３の受信特性を向上させることができる。

また、図６は、実施の形態３における基板５上の電極パターンを示す上面図である。図６に示すように、基板５上に、アンテナ７の他の第２アンテナであるパターンアンテナ１６が配置されても構わない。パターンアンテナ１６の放射特性を向上させるために、パターンアンテナ１６と接地板１０などの他の金属との間隙１７は、パターンアンテナ１６のアンテナ幅よりも大きい方が望ましい。

この構成により、アンテナモジュール３は、アンテナ７とパターンアンテナ１６とによって、デュアル方式又はダイバーシティ方式で電波を受信することができる。従って、アンテナモジュール３の受信特性を向上させることができる。

また、アンテナモジュール３は、アンテナ７とメカニカルアンテナ１５とパターンアンテナ１６との３つのアンテナによってダイバーシティ方式で電波を受信しても構わない。また、アンテナモジュール３は、さらに多くのアンテナを搭載し、それらのアンテナによってダイバーシティ方式で電波を受信しても構わない。こうすることにより、さらにアンテナモジュール３の受信特性を向上させることができる。

また、アンテナ７の上に第２の樹脂体１８が積層されていても構わない。樹脂体６と第２の樹脂体１８とは、同じ樹脂であっても構わないし、それぞれ別の樹脂であっても構わない。さらに、樹脂体６と第２の樹脂体１８とが一体となり、アンテナ７が完全に樹脂に覆われていても構わない。また、第２の樹脂体１８の上に金属板１９を有していても構わない。この金属板１９を、電波を遮るシールドとして機能させることにより、アンテナ７で受信する信号と他の信号とが干渉しあうことを抑制することができる。

本発明におけるアンテナモジュールと、これを用いた無線機器は、小型化することができるので、自動車に搭載されるテレビや携帯端末などに利用できる。

本発明の実施の形態１における無線機器の斜視図本発明の実施の形態１におけるアンテナモジュールの断面図本発明の実施の形態１における基板上の電極パターンを示す上面図本発明の実施の形態２におけるアンテナモジュールの断面図本発明の実施の形態３におけるアンテナモジュールの断面図本発明の実施の形態３における基板上の電極パターンを示す上面図従来の無線機器の斜視図

符号の説明

１無線機器
２マザーボード
３アンテナモジュール
４他の回路部品
５基板
６樹脂体
７アンテナ
８給電パッド
９給電ビア
１０接地板
１１短絡パッド
１２短絡ビア

Claims

基板と、
この基板の上に配置された樹脂体と、
この樹脂体の上に配置されたアンテナとを備え、
前記基板の上面以外のいずれかの面側に配置され、前記アンテナからの信号を外部に出力するアンテナ端子と
を有するアンテナモジュール。
前記樹脂体は誘電体粒子を有し、
この誘電体粒子の誘電率は、前記樹脂体の誘電率より大きい請求項１に記載のアンテナモジュール。
前記樹脂体は磁性体粒子を有し、
この磁性体粒子の透磁率は前記樹脂体の透磁率より大きい請求項１に記載のアンテナモジュール。
前記基板の上に配置されると共に前記樹脂体に覆われ、前記アンテナからの信号を処理する回路部品を有する請求項１に記載のアンテナモジュール。
前記回路部品は高周波フィルタである請求項４に記載のアンテナモジュール。
前記基板の上に配置されると共に前記樹脂体に覆われた第２アンテナと、
前記基板の上面以外のいずれかの面側に配置され、前記第２アンテナからの信号を外部に出力する第２アンテナ端子と
を有する請求項１に記載のアンテナモジュール。
前記アンテナの上に配置された第２の樹脂体と、
この第２の樹脂体の上に配置された金属板とを有する請求項６に記載のアンテナモジュール。
マザーボードと、
このマザーボードの上に配置された請求項１に記載のアンテナモジュールと、
前記マザーボードの上に配置され、前記アンテナモジュールと電気的に接続された他の回路部品と、
を有する無線機器。