JP5212871B2 - 低損失基板スタックアップを使用したマルチバンドアプリケーション用小型多層埋め込みアンテナ - Google Patents
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Description
図2は、マルチバンドアプリケーションに有用な、低損失低コスト基板スタックアップを使用した小型多層モノポール型アンテナ構造14を示している。多層基板スタックアップとしては、低損失プラスチック基板スタックアップ、ポリマー基板スタックアップ、又はFEMに適した薄型材料で形成された有機基板のスタックアップ等を採用することができる。一方、従来から、高性能基板スタックアップによる多層金属層が、例えばインダクタやコンデンサ等の埋め込み集中定数素子に用いられてきた。本発明は、同様な金属構造を用いて、マルチバンドアンテナ特性を備え且つ小型で高性能なアンテナ構造を示す。本発明で述べられる超小型アンテナは、ウルトラモバイルデバイス型のSFF環境に望ましい、優れた利得及び入力整合をもつ。
図3には、複数の層になった基板スタックアップが描かれており、異なる基板層の表面の金属線が示されている。これら金属線を貫通及びブラインドビア226によって互いに接続し、アンテナ構造を形成するように構成してもよい。なお、様々な実施形態において、マルチバンドで動作するように二層、三層、四層、五層又は六層の金属層を有する基板スタックアップを用いることが可能であるが、アンテナ構造を構築するのに使用しているスタックアップの基板の層数及び金属層の層数によって、本発明は限定されない。種々の基板にパターニングされた複数の金属層の組み合わせ構造を利用して、例えば、無線LAN型アプリケーション用の0.5mm基板スタックアップに配置された30平方ミリメートル未満の大きさのマルチバンド高利得性能アンテナを構成してもよい。
図に例示した構造では、二層の金属層が、多層プラスチックパッケージ基板スタックアップのアンテナ構造に使用されている。多層プラスチック基板スタックアップは、次世代の低コストマルチ無線フロントエンドモジュールに好適となる可能性を有している。第1の金属層線222が基板212にパターニングされ、第2の金属層線224が基板214にパターニングされている。ビア226は、基板212にエッチングにより又は直接形成され、当該ビアによって第1の金属層線222と第2の金属層線224との低インピーダンス電気接続が可能となっている。金属層線222と金属層線224間のような複数の金属層線間の相互インダクタンス及びキャパシタンスは、多層アンテナ構造14における動作周波数及び最適な帯域幅を決定するのに利用することができる。
図4は、多層モノポールアンテナ構造の反射損失をデシベル(dB)単位で示しており、また、デュアルバンド無線LANアプリケーションに本発明のアンテナが適合していることを示している。第1の金属層線222と第2の金属層線224(概略は図3参照)の線幅、及びこれら線間の距離は、SFF環境の所望の周波数帯において好適な放射パターンを達成するように最適化することができる。図は、50オーム[Ω]のインピーダンスの金属伝送線構造がアンテナ入力を励起した場合を示しており、その結果、アンテナサイズがおよそ6.5×6.6×0.5mm3のアンテナで、マルチバンドでの動作が可能であり、2.4GHz及び5.5GHzの両方の周波数帯で動作することが示された。複数の金属線の幅及びアンテナ構造の金属パターンを変更することにより、帯域幅を広げることができる。
(項目1)
マルチバンドアプリケーション用フロントエンドモジュール(FEM)であって、フロントエンドモジュール用の多層有機系プラスチック基板スタックアップに形成されるモノポール型アンテナを備え、上記アンテナは、上記スタックアップの第1の基板の表面にパターニングされた第1の金属層と、上記スタックアップの第2の基板の表面にパターニングされた第2の金属層とを有し、上記第1の金属層は、上記第1の基板に設けられたビアによって上記第2の金属層と接続されているフロントエンドモジュール。
(項目2)
上記モノポール型アンテナが、複数のプラスチックパッケージ基板の複数の金属層を用いて形成されている項目1に記載のフロントエンドモジュール。
(項目3)
上記基板スタックアップは低損失誘電特性を備える項目1に記載のフロントエンドモジュール。
(項目4)
上記多層有機系プラスチック基板スタックアップに形成された上記モノポール型アンテナが、複数の周波数帯をカバーする項目1に記載のフロントエンドモジュール。
(項目5)
上記第1の金属層と上記第2の金属層とが貫通ビア及びブラインドビアによって接続されアンテナ構造を形成する項目1に記載のフロントエンドモジュール。
(項目6)
上記第1の金属層と上記第2の金属層とが上記多層有機系プラスチック基板スタックアップに使用され、マルチバンドで動作可能となる項目1に記載のフロントエンドモジュール。
(項目7)
上記多層有機系プラスチック基板スタックアップにパターニング形成された金属層の組み合わせにより、スモールフォームファクター通信デバイスアプリケーション用のマルチバンドアンテナが形成されている項目1に記載のフロントエンドモジュール。
(項目8)
マルチバンドアプリケーション用多層アンテナ構造であって、
第1の金属層及び第2の金属層を多層基板スタックアップに備え上記多層アンテナ構造を構成する多層アンテナ構造。
(項目9)
上記多層基板スタックアップは、プラスチック基板スタックアップである項目8に記載の多層アンテナ構造。
(項目10)
上記多層基板スタックアップは、有機基板スタックアップである項目8に記載の多層アンテナ構造。
(項目11)
上記多層基板スタックアップは、ポリマー基板スタックアップである項目8に記載の多層アンテナ構造。
(項目12)
上記多層基板スタックアップは、上記多層基板スタックアップの第1の低損失基板の表面にパターニングされた上記第1の金属層と、上記多層基板スタックアップの第2の低損失基板の表面にパターニングされた上記第2の金属層とを有し、上記第1の金属層が、上記第1の低損失基板に設けられたビアによって上記第2の金属層と接続されている項目8に記載の多層アンテナ構造。
(項目13)
上記第1の金属層と上記第2の金属層との間の相互インダクタンス及びキャパシタンスによって上記多層アンテナ構造の動作周波数及び帯域が決定される項目8に記載の多層アンテナ構造。
(項目14)
携帯機器であって、
マルチバンドアプリケーション用フロントエンドモジュールと、
多層プラスチック基板スタックアップに形成され上記フロントエンドモジュールと接続される多層アンテナ構造と、を備え、上記多層プラスチック基板の上記多層アンテナ構造は、上記多層プラスチック基板スタックアップの第1の基板にパターニングされた第1の金属層と、上記多層プラスチック基板スタックアップの第2の基板にパターニングされた第2の金属層とを有し、上記第1の金属層がビアによって上記第2の金属層と接続されている携帯機器。
(項目15)
上記第1の金属層及び上記第2の金属層が上記多層プラスチック基板スタックアップに含まれる項目14に記載の携帯機器。
(項目16)
上記多層アンテナ構造は、低損失プラスチックパッケージ基板の複数の金属層を使用して構成されている項目14に記載の携帯機器。
(項目17)
上記多層プラスチック基板スタックアップは、低損失誘電特性を備える項目14に記載の携帯機器。
(項目18)
上記多層プラスチック基板スタックアップに形成された上記多層アンテナ構造は、二つの周波数帯域をカバーする項目14に記載の携帯機器。
(項目19)
マルチバンド通信機能を有する無線デバイスであって、
フロントエンドモジュールに配置された複数の無線機器と、
上記フロントエンドモジュールに接続された複数のプロセッサコアと、
上記フロントエンドモジュールの多層プラスチック基板スタックアップに形成された第1のアンテナと第2のアンテナと、を備え、上記第1のアンテナ及び上記第2のアンテナは、上記スタックアップの第1の基板の表面にパターニングされた第1の金属層と、上記スタックアップの第2の基板の表面にパターニングされた第2の金属層とを有し、上記第1の金属層は、ビアによって上記第2の金属層と接続されている無線デバイス。
(項目20)
上記第1のアンテナ及び上記第2のアンテナは、低損失基板特性を備える上記多層プラスチック基板スタックアップに形成されている項目19に記載の無線デバイス。
(項目21)
上記多層プラスチック基板スタックアップに形成された上記第1のアンテナ及び上記第2のアンテナは、二つの周波数帯域をカバーする項目19に記載の無線デバイス。
(項目22)
有機またはポリマーのプラスチック材をスタックして上記多層プラスチック基板スタックアップが形成されている項目19に記載の無線デバイス。
Claims (18)
- マルチバンドアプリケーション用フロントエンドモジュール(FEM)であって、
フロントエンドモジュール用の多層有機系プラスチック基板スタックアップに形成されるモノポール型アンテナを備え、
前記モノポール型アンテナは、
前記スタックアップの第1の基板の表面にパターニングされた第1の金属層と、
前記スタックアップの第2の基板の表面にパターニングされた第2の金属層と、
を有し、
前記第1の基板および前記第2の基板は、低損失誘電特性を有し、
前記第1の金属層は、前記第1の基板に設けられたビアによって前記第2の金属層と接続されており、
前記第2の金属層は、絶縁された金属貫通ビア構造を使って、前記モノポール型アンテナの接地部に接続され、
前記モノポール型アンテナは、渦巻き状の形状を有する、
フロントエンドモジュール。 - 前記モノポール型アンテナが、複数のプラスチックパッケージ基板の複数の金属層を用いて形成されている、
請求項1に記載のフロントエンドモジュール。 - 前記基板スタックアップは低損失誘電特性を備える、
請求項1または請求項2に記載のフロントエンドモジュール。 - 前記多層有機系プラスチック基板スタックアップに形成された前記モノポール型アンテナが、複数の周波数帯をカバーする、
請求項1から請求項3までの何れか一項に記載のフロントエンドモジュール。 - 前記第1の金属層と前記第2の金属層とが貫通ビア及びブラインドビアによって接続されアンテナ構造を形成する、
請求項1から請求項4までの何れか一項に記載のフロントエンドモジュール。 - 前記第1の金属層と前記第2の金属層とが前記多層有機系プラスチック基板スタックアップに使用され、マルチバンドで動作可能となる、
請求項1から請求項5までの何れか一項に記載のフロントエンドモジュール。 - 前記多層有機系プラスチック基板スタックアップにパターニング形成された金属層の組み合わせにより、スモールフォームファクター通信デバイスアプリケーション用のマルチバンドアンテナが形成されている、
請求項1から請求項6までの何れか一項に記載のフロントエンドモジュール。 - マルチバンドアプリケーション用多層アンテナ構造であって、
第1の金属層及び第2の金属層を多層基板スタックアップに備えて前記多層アンテナ構造を構成し、
前記多層基板スタックアップは、
前記多層基板スタックアップの第1の低損失基板の表面にパターニングされた前記第1の金属層と、
前記多層基板スタックアップの第2の低損失基板の表面にパターニングされた前記第2の金属層と、
を有し、
前記第1の金属層は、前記第1の低損失基板に設けられたビアによって前記第2の金属層と接続されており、
前記第2の金属層は、絶縁された金属貫通ビア構造を使って、前記多層アンテナ構造の接地部に接続され、
前記多層アンテナ構造は、渦巻き状の形状を有する、
多層アンテナ構造。 - 前記多層基板スタックアップは、プラスチック基板スタックアップ、有機基板スタックアップまたはポリマー基板スタックアップである、
請求項8に記載の多層アンテナ構造。 - 前記第1の金属層と前記第2の金属層との間の相互インダクタンス及びキャパシタンスによって前記多層アンテナ構造の動作周波数及び帯域が決定される、
請求項8または請求項9に記載の多層アンテナ構造。 - 携帯機器であって、
マルチバンドアプリケーション用フロントエンドモジュールと、
多層プラスチック基板スタックアップに形成され前記フロントエンドモジュールと接続される多層アンテナ構造と、
を備え、
前記多層プラスチック基板の前記多層アンテナ構造は、
前記多層プラスチック基板スタックアップの第1の基板にパターニングされた第1の金属層と、
前記多層プラスチック基板スタックアップの第2の基板にパターニングされた第2の金属層と、
を有し、
前記第1の基板および前記第2の基板は、低損失誘電特性を有し、
前記第1の金属層がビアによって前記第2の金属層と接続されており、
前記第2の金属層は、絶縁された金属貫通ビア構造を使って、前記多層アンテナ構造の接地部に接続され、
前記多層アンテナ構造は、渦巻き状の形状を有する、
携帯機器。 - 前記第1の金属層及び前記第2の金属層が前記多層プラスチック基板スタックアップに含まれる、
請求項11に記載の携帯機器。 - 前記多層アンテナ構造は、低損失プラスチックパッケージ基板の複数の金属層を使用して構成されている、
請求項11または請求項12に記載の携帯機器。 - 前記多層プラスチック基板スタックアップは、低損失誘電特性を備える、
請求項11から請求項13までの何れか一項に記載の携帯機器。 - 前記多層プラスチック基板スタックアップに形成された前記多層アンテナ構造は、二つの周波数帯域をカバーする、
請求項11から請求項14までの何れか一項に記載の携帯機器。 - マルチバンド通信機能を有する無線デバイスであって、
フロントエンドモジュールに配置された複数の無線機器と、
前記フロントエンドモジュールに接続された複数のプロセッサコアと、
前記フロントエンドモジュールの多層プラスチック基板スタックアップに形成された第1のアンテナと第2のアンテナと、
を備え、
前記第1のアンテナ及び前記第2のアンテナは、
前記スタックアップの第1の基板の表面にパターニングされた第1の金属層と、
前記スタックアップの第2の基板の表面にパターニングされた第2の金属層と、
を有し、
前記第1の基板および前記第2の基板は、低損失誘電特性を有し、
前記第1の金属層は、ビアによって前記第2の金属層と接続されており、
前記第2の金属層は、絶縁された金属貫通ビア構造を使って、前記第1のアンテナおよび前記第2のアンテナの接地部に接続され、
前記第1のアンテナおよび前記第2のアンテナは、渦巻き状の構造を形成する、
無線デバイス。 - 前記多層プラスチック基板スタックアップに形成された前記第1のアンテナ及び前記第2のアンテナは、二つの周波数帯域をカバーする、
請求項16に記載の無線デバイス。 - 有機またはポリマーのプラスチック材をスタックして前記多層プラスチック基板スタックアップが形成されている、
請求項16または請求項17に記載の無線デバイス。
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