WO2023157390A1 - アンテナモジュール、およびそれを搭載した通信装置 - Google Patents
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- WO2023157390A1 WO2023157390A1 PCT/JP2022/040889 JP2022040889W WO2023157390A1 WO 2023157390 A1 WO2023157390 A1 WO 2023157390A1 JP 2022040889 W JP2022040889 W JP 2022040889W WO 2023157390 A1 WO2023157390 A1 WO 2023157390A1
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
Definitions
- the present disclosure relates to an antenna module and a communication device equipped with it.
- FIG. 9 of International Publication No. 2020/100802 (Patent Document 1) describes an antenna module in which an antenna is arranged on each of two surfaces of a substrate that is bent in a housing and has different normal directions. According to the antenna module described in Patent Document 1, radio waves can be radiated in two directions from the substrate.
- the substrate is bent along two sides of the housing, so there is a risk that the feed wiring leading to the antenna within the substrate will break at the bent portion of the substrate.
- the present disclosure has been made to solve the above problems, and its purpose is to avoid the risk of disconnection of the power supply wiring while enabling radio wave radiation in two directions.
- An antenna module has a first radiating element and a second radiating element, and a first main surface and a second main surface facing each other, and is closer to the first main surface than the second main surface.
- the first antenna arrangement member has a first arrangement surface on which the substrate is arranged and a first intersecting surface that intersects the first arrangement surface, and the second main surface and the first arrangement surface are joined to each other
- the feeding wiring that electrically connects the first radiating element or the second radiating element and the feeding circuit is connected to the substrate and the first antenna placement member at the first junction between the second main surface and the first placement surface. Including wiring that straddles.
- the antenna module according to the present disclosure it is possible to avoid the risk of disconnection of the power supply wiring while allowing radio wave radiation in two directions.
- FIG. 1 is a block diagram of a communication device to which an antenna module according to Embodiment 1 is applied;
- FIG. 1 is a perspective view of an antenna module according to Embodiment 1;
- FIG. 2 is a side perspective view of the antenna module according to Embodiment 1.
- FIG. FIG. 11 is a side perspective view of an antenna module according to Embodiment 2;
- FIG. 2 is a diagram showing a part of a ground electrode configured in a mesh shape and a part of a ground electrode configured in a solid shape by notching.
- FIG. 11 is a side perspective view of an antenna module according to Embodiment 3;
- FIG. 11 is a side perspective view of an antenna module according to Embodiment 4;
- FIG. 34 is a side perspective view of an antenna module according to Embodiment 14;
- FIG. 32 is a side perspective view of an antenna module according to Embodiment 15;
- FIG. 32 is a side perspective view of an antenna module according to Embodiment 16;
- FIG. 34 is a side perspective view of an antenna module according to Embodiment 17;
- FIG. 10 is a perspective view of an antenna placement member according to Modification 1;
- FIG. 1 is a block diagram of communication device 10 to which antenna module 100 according to the first embodiment is applied.
- the communication device 10 is, for example, a mobile terminal such as a mobile phone, a smart phone, or a tablet, or a personal computer having a communication function.
- An example of the frequency band of the radio waves used in the antenna module 100 according to the present embodiment is millimeter waveband radio waves having center frequencies of 28 GHz, 39 GHz and 60 GHz, for example. Radio waves in frequency bands other than the above can also be applied to the antenna module 100 according to the present embodiment.
- the communication device 10 includes an antenna module 100 and a BBIC (Base Band Integrated Circuit) 200 forming a baseband signal processing circuit.
- the antenna module 100 includes an RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit) 110 , a PMIC (Power Management Integrated Circuit) 150 and an antenna device 120 .
- RFIC Radio Frequency Integrated Circuit
- PMIC Power Management Integrated Circuit
- the RFIC 110 and PMIC 150 are sealed within a SiP (System in Package) 150.
- the PMIC 150 manages the power system of the RFIC 110 .
- RFIC 110 and PMIC 150 are an example of a feeding circuit.
- the communication device 10 up-converts a signal transmitted from the BBIC 200 to the antenna module 100 into a high-frequency signal and radiates it from the antenna device 120, and down-converts the high-frequency signal received by the antenna device 120, and processes the signal in the BBIC 200. do.
- Antenna device 120 includes dielectric substrate 130 and antenna placement member 140 .
- a radiating element 131 is arranged on the dielectric substrate 130 .
- a radiation element 141 is arranged on the antenna arrangement member 140 .
- the radiating elements 131 and 141 are patch antennas having a substantially square flat plate shape.
- the radiation element 131 is an example of a first radiation element, and the radiation element 141 is an example of a second radiation element.
- the antenna arrangement member 140 including the radiating element 141, is molded by a 3D printer.
- the number of radiating elements 131 arranged on the dielectric substrate 130 may be one, or two or more.
- the number of radiating elements 141 arranged on antenna arrangement member 140 may be one, or two or more.
- FIG. 1 a configuration in which four radiating elements 131 are arranged on the dielectric substrate 130 and four radiating elements 141 are arranged on the antenna arrangement member 140 is shown as an example.
- the RFIC 110 includes switches 111A to 111H, 113A to 113H, 117A and 117B, power amplifiers 112AT to 112HT, low noise amplifiers 112AR to 112HR, attenuators 114A to 114H, phase shifters 115A to 115H, and signal synthesis/distribution. 116A and 116B, mixers 118A and 118B, and amplifier circuits 119A and 119B.
- the configuration of the amplifier circuit 119A is a circuit for high-frequency signals radiated from the radiating element 131.
- Switches 111E to 111H, 113E to 113H, 117B, power amplifiers 112ET to 112HT, low noise amplifiers 112ER to 112HR, attenuators 114E to 114H, phase shifters 115E to 115H, signal combiner/divider 116B, mixer 118B, and amplifier circuit 119B is the circuit for the high frequency signal radiated from the radiating element 141 .
- the switches 111A to 111H and 113A to 113H are switched to the power amplifiers 112AT to 112HT, and the switches 117A and 117B are connected to the transmission side amplifiers of the amplifier circuits 119A and 119B.
- the switches 111A to 111H and 113A to 113H are switched to the low noise amplifiers 112AR to 112HR, and the switches 117A and 117B are connected to the receiving amplifiers of the amplifier circuits 119A and 119B.
- Signals transmitted from the BBIC 200 are amplified by amplifier circuits 119A and 119B and up-converted by mixers 118A and 118B.
- a transmission signal which is an up-converted high-frequency signal, is divided into four waves by signal combiners/dividers 116A and 116B, passes through corresponding signal paths, and is fed to different radiating elements 131 and 141, respectively.
- Received signals which are high-frequency signals received by the radiating elements 131 and 141, are transmitted to the RFIC 110 and combined in the signal combiners/dividers 116A and 116B via four different signal paths.
- the multiplexed reception signals are down-converted by mixers 118A and 118B, amplified by amplifier circuits 119A and 119B, and transmitted to BBIC 200.
- the RFIC 110 is formed, for example, as a one-chip integrated circuit component including the above circuit configuration.
- devices switching, power amplifiers, low-noise amplifiers, attenuators, phase shifters
- corresponding to the radiating elements 131 and 141 in the RFIC 110 may be formed as one-chip integrated circuit components for each corresponding radiating element. good.
- FIG. 2 is a perspective view of the antenna module 100 according to Embodiment 1.
- the antenna module 100 is configured by combining a dielectric substrate 130, an antenna placement member 140, and a SiP 160. As shown in FIG.
- the normal direction of the first main surface 11 of the dielectric substrate 130 is the “Z-axis direction”
- the longitudinal direction of the dielectric substrate 130 perpendicular to the Z-axis direction is the “Y-axis direction”
- a direction perpendicular to the Y-axis direction and the Z-axis direction is also referred to as the “X-axis direction”.
- the positive direction of the Z-axis in each drawing may be described as the upper surface side, and the negative direction thereof as the lower surface side.
- a radiating element 131 is arranged on the dielectric substrate 130 .
- Radiating element 131 is arranged near first main surface 11 so as to face first main surface 11 .
- FIG. 2 shows an example in which one radiation element 131 is arranged on the dielectric substrate 130 .
- a SiP 160 is attached to the second major surface 12 of the dielectric substrate 130 .
- the first main surface 11 and the second main surface 12 are parallel.
- the antenna arrangement member 140 is formed in a substantially L shape when viewed in plan from the X-axis direction.
- the antenna placement member 140 has a placement surface 14 on which a portion of the second main surface 12 of the dielectric substrate 130 is placed, and an intersecting plane 15 intersecting the placement surface 14 .
- the intersection angle between the arrangement plane 14 and the intersection plane 15 is 90 degrees.
- the antenna arrangement member 140 is formed with a protrusion 145 that protrudes from the intersecting surface 15 in the Y-axis direction.
- a placement surface 14 is formed on the upper surface side of the projecting portion 145 .
- a radiating element 141 is arranged on the antenna arrangement member 140 .
- FIG. 2 shows an example in which one radiating element 141 is arranged on the antenna arrangement member 140 .
- Radiating element 141 is arranged to face cross plane 15 at a position avoiding projecting portion 145 .
- the antenna module 100 is constructed by arranging a part of the second main surface 12 of the dielectric substrate 130 on the arrangement surface 14 of the antenna arrangement member 140 . Placement surface 14 of antenna placement member 140 and part of second main surface 12 of dielectric substrate 130 are joined by soldering, for example.
- the radiating element 131 and the radiating element 141 are arranged in the direction of radio waves radiated by the radiating element 131, The positional relationship is different from the direction of radio waves emitted by the radiating element 141 .
- the intersecting surface 15 of the antenna placement member 140 and the side surface 13 of the dielectric substrate 130 face each other with a gap therebetween.
- FIG. 3 is a perspective side view of the antenna module 100 according to Embodiment 1.
- FIG. 3 is a perspective side view of the antenna module 100 according to Embodiment 1.
- the antenna module 100 includes a dielectric substrate 130, an antenna placement member 140, and a SiP 160.
- Dielectric substrate 130 includes radiating element 131
- antenna placement member 140 includes radiating element 141 .
- the radiation element 131 is an example of a first radiation element
- the radiation element 141 is an example of a second radiation element.
- the dielectric substrate 130 is, for example, a Low Temperature Co-fired Ceramics (LTCC) multilayer substrate.
- Dielectric substrate 130 may be configured by a multilayer resin substrate formed by laminating a plurality of resin layers made of resin such as epoxy or polyimide.
- the dielectric substrate 130 may be configured by a multilayer resin substrate formed by laminating a plurality of resin layers composed of a liquid crystal polymer (LCP) having a lower dielectric constant.
- a multilayer resin substrate formed by laminating a plurality of resin layers composed of a fluororesin, a multilayer resin substrate formed by laminating a plurality of resin layers composed of a PET (polyethylene terephthalate) material, or a substrate other than LTCC Dielectric substrate 130 may be configured from a ceramic multilayer substrate.
- the dielectric substrate 130 does not necessarily have a multilayer structure, and may be a single-layer substrate.
- a structure corresponding to the dielectric substrate 130 may be molded by a 3D printer.
- the dielectric substrate 130 has a substantially rectangular shape when viewed in plan from the normal direction (Z-axis direction).
- a radiation element 131 is arranged on the dielectric substrate 130 so as to face the first main surface 11 .
- the radiating element 131 may be arranged exposed on the surface of the dielectric substrate 130 .
- solder bumps 31 and 32 are shown in FIG. 3 as part of a multiplicity of solder bumps.
- the antenna arrangement member 140 is formed in a substantially L shape when viewed in plan from the X-axis direction.
- a radiating element 141 is arranged on the antenna arrangement member 140 so as to face the cross plane 15 .
- Radiating element 141 may be arranged so as to be exposed on the surface of antenna arrangement member 140 .
- the second main surface 12 of the dielectric substrate 130 is arranged on the arrangement surface 14 of the antenna arrangement member 140 .
- Dielectric substrate 130 is joined to antenna placement member 140 by a number of solder bumps including solder bumps 33 and 34 .
- Solder bumps 33 and 34 are shown in FIG. 3 as part of a multiplicity of solder bumps.
- the intersecting surface 15 of the antenna arrangement member 140 faces the side surface 13 of the dielectric substrate 130 . Between the intersecting surface 15 and the intersecting surface 15 of the antenna arrangement member 140 and the side surface 3 of the dielectric substrate 130, there is a gap forming an air layer.
- the radiating element 131 in the dielectric substrate 130 and the radiating element 141 in the antenna arrangement member 140 are arranged so that their normal directions are different from each other. Therefore, the radiation direction of radio waves from the radiation element 131 is different from the radiation direction of radio waves from the radiation element 141 .
- the radiating element 131 radiates radio waves approximately in the Z-axis direction
- the radiating element 141 radiates radio waves approximately in the Y-axis direction.
- the radiating element 141 is arranged at a position where at least a part of the radiating element 141 overlaps the intersecting plane 15 when the radiating element 141 is viewed from the normal direction.
- dielectric substrate 130 Since the dielectric substrate 130 is arranged on the placement surface 14 of the antenna placement member 140 via the second main surface 12, the dielectric substrate 130 and the antenna placement member 140 can be stably bonded with high strength. . Note that dielectric substrate 130 and antenna placement member 140 may be combined so that side surface 13 of dielectric substrate 130 is in contact with antenna placement member 140 . In this case, side surface 13 of dielectric substrate 130 and antenna placement member 140 may be joined.
- the radiating element 131 is connected to power supply circuits such as the RFIC 110 and the PMIC 150 in the SiP 160 by power supply wirings 21 a extending from the solder bumps 31 .
- the radiating element 141 is connected to the power feeding wiring 22 .
- the power supply wiring 22 is connected to the power supply wiring 21 b directed to the SiP 160 via the solder bumps 33 .
- the power supply wiring 21 b is connected to power supply circuits such as the RFIC 110 and the PMIC 150 in the SiP 160 by solder bumps 32 . Therefore, the feeder wiring that electrically connects the radiating element 141 and the feeder circuit (such as the RFIC 110 and the PMIC 150) is connected to the dielectric substrate 130 and the antenna at the solder bumps 33, which are the joints between the second main surface 12 and the arrangement surface 14. It includes a wiring straddling the placement member 140 .
- the solder bumps 33 serve both as a joining member that joins the dielectric substrate 130 and the antenna arrangement member 140 and as a connecting member that electrically connects the feeder lines 21 b and 22 .
- the wiring 25 connected to the ground electrode GND1 and the wiring 26 connected to the ground electrode GND2 are electrically connected by the solder bumps 34 existing between the second main surface 12 and the arrangement surface 14 .
- the solder bumps 34 serve both as a joining member that joins the dielectric substrate 130 and the antenna arrangement member 140 and as a connecting member that electrically connects the wirings 25 and 26 .
- the antenna module 100 disclosed in FIG. 3 can be applied to thin mobile information terminals that radiate radio waves in different directions, such as smartphones.
- radio waves can be radiated in different directions by arranging radiating elements at a position facing the display and at a position facing the side.
- the antenna module 100 is applied to such a mobile information terminal, the first main surface 11 of the dielectric substrate 130 is arranged to face the surface on which the display is arranged, and the side surface corresponding to the thickness direction is arranged to face.
- Antenna arrangement member 140 is arranged.
- the upper surface of the antenna arrangement member 140 is located lower than the first main surface 11 of the dielectric substrate 130 in the Z-axis direction.
- the antenna placement member 140 may be configured such that the first main surface 11 of the dielectric substrate 130 and the top surface of the antenna placement member 140 are aligned in the Z-axis direction.
- a flexible substrate is bent and radiating elements are arranged on the substrate surface facing the display of the mobile information terminal and the substrate surface facing the side surface of the mobile information terminal. For this reason, in the conventional antenna module, there is a risk that the power supply wiring or the like passing through the bent portion of the substrate will break. In particular, the closer the bending angle of the substrate is to 90 degrees (deg) in order to effectively utilize the volume inside the housing of the portable information terminal, the higher the risk of disconnection.
- the radiation element 141 can be arranged along the direction of the side surface 13 at a position facing the side surface 13 of the dielectric substrate 130 instead of bending the dielectric substrate 130.
- An antenna arrangement member 140 is attached.
- the dielectric substrate 130 and the antenna placement member 140 are relatively wide so that the feeding wiring is not bent between the dielectric substrate 130 and the antenna placement member 140.
- the power supply line 21b on the side of the dielectric substrate 130 and the power supply line 22 on the side of the antenna arrangement member 140 are connected at the portion of the surface that contacts within the range.
- Embodiment 1 it is possible to provide the antenna module 100 that can radiate radio waves in two directions while avoiding the risk of disconnection of the power supply wiring.
- the antenna module 100 according to Embodiment 1 adopts a configuration that takes into consideration the thinning of the portable information terminal.
- the antenna placement member 140 is arranged facing the side of the mobile information terminal. Therefore, as the thickness of the portable information terminal is reduced, the dimension of the antenna arrangement member 140 in the Z-axis direction needs to be shortened.
- the radiating element 141 inside the antenna placement member 140 is placed at a position facing the side surface 13 of the dielectric substrate 130 .
- the radiation element 141 is arranged lower in the Z-axis direction and the upper part of the radiation element 141 in the Z-axis direction is positioned below the second main surface 12 of the dielectric substrate 130 .
- radiating element 141 positioned below second main surface 12 of dielectric substrate 130 does not face side surface 13 of dielectric substrate 130 .
- the radiation element 141 is arranged at a position facing the side surface 13 of the dielectric substrate 130, so that the Z axis of the antenna arrangement member 140 Directional dimensions can be shortened.
- the antenna module 100 according to Embodiment 1 can cope with thinning of the portable information terminal.
- the antenna arrangement member 140 is formed by a 3D printer, including all circuits of the antenna arrangement member 140 including the radiating element 141, the feeding wiring 22, and the wiring 26. Therefore, the antenna arrangement member 140 including the circuit inside the antenna arrangement member 140 can be designed with a relatively high degree of freedom.
- the length of the wiring increases due to the bent portion, which may increase the wiring loss.
- the antenna arrangement member 140 including wiring is formed by a 3D printer, the wiring pattern in the antenna arrangement member 140 can be further optimized.
- FIG. 4 is a perspective side view of the antenna module 100A according to the second embodiment.
- a radiating element 141A is employed instead of the radiating element 141.
- the ground electrodes GND21 and 22 are arranged so as to straddle the dielectric substrate 130 and the antenna arrangement member 140. As shown in FIG.
- the ground electrode GND 21 on the dielectric substrate 130 side and the ground electrode GND 22 on the antenna placement member 140 side are electrically connected by solder bumps 35 .
- the solder bump 35 is a bonding member that joins the dielectric substrate 130 and the antenna placement member 140, and a connection member that electrically connects the ground electrode GND21 on the dielectric substrate 130 side and the ground electrode GND22 on the antenna placement member 140 side. It also serves as
- the distance between the radiation element 141 and the ground electrodes GND21, 22 can be increased more than in the antenna module 100 according to the first embodiment. Therefore, according to the antenna module 100A according to the second embodiment, the bandwidth of the radiating element 141 can be improved more than the antenna module 100 according to the first embodiment.
- FIG. 5 is a cutaway view showing a portion of the ground electrode GND21 configured in a mesh shape and a portion of the ground electrode GND22 configured in a solid shape.
- the ground electrode GND21 on the dielectric substrate 130 side is formed by arranging vias 91 filled with conductive members and plate electrodes 92 in a grid pattern. Therefore, the ground electrode GND21 is configured in a mesh shape.
- the ground electrode GND22 on the side of the antenna arrangement member 140a has a conductive solid shape (flat plate shape) molded by a 3D printer. Ground electrode GND21 and ground electrode GND22 are electrically connected via solder bump 35 .
- the flat plate electrode 92 is an example of a conductive member that connects adjacent vias 91 among the plurality of vias 91 .
- the ground electrode GND21 is an example of a first electrode
- the ground electrode GND22 is an example of a second electrode.
- FIG. 6 is a perspective side view of the antenna module 100B according to the third embodiment.
- an antenna placement member 140a is employed instead of the antenna placement member 140.
- the antenna placement member 140a is molded such that the placement surface 14 is wider than the antenna placement member 140 in the Y-axis direction.
- the antenna placement member 140a is molded such that the portion facing the side surface 13 of the dielectric substrate 130 is shorter than the antenna placement member 140 in the Y-axis direction.
- the distance S1 between the side surface 13 of the dielectric substrate 130 and the antenna placement member 140a is wider than the antenna module 100A according to the second embodiment.
- the thickness of the air layer between the radiating element 141 and the ground electrodes GND21, 22 is made thicker than in the antenna module 100A according to the second embodiment. and the ground electrodes GND21, 22 can be lowered. Therefore, according to the antenna module 100B according to the third embodiment, the bandwidth of the radiating element 141 can be made wider than that of the antenna module 100A according to the second embodiment.
- the distance S1 between the side surface 13 of the dielectric substrate 130 and the antenna arrangement member 140a may be the same as that of the antenna module 100A according to the second embodiment. Thereby, the length in the Y-axis direction can be made shorter than that of the antenna module 100A according to the second embodiment.
- FIG. 7 is a perspective side view of the antenna module 100C according to the fourth embodiment.
- dielectric substrate 130 and antenna placement member 140 are joined by anisotropic conductive member 40 instead of solder bumps.
- the antenna module 100C according to the fourth embodiment differs from the antenna module 100 according to the first embodiment.
- the power supply wiring 21b and the power supply wiring 22 are electrically connected by the anisotropic conductive member 40.
- the wiring 25 and the wiring 26 are electrically connected by the anisotropic conductive member 40 .
- the anisotropic conductive member 40 maintains conductivity between the dielectric substrate 130 and the antenna arrangement member 140 while maintaining the dielectric strength with higher strength.
- the substrate 130 and the antenna placement member 140 can be bonded together.
- FIG. 8 is a perspective side view of the antenna module 100D according to the fifth embodiment.
- underfill member 50 is filled in the joint surface between dielectric substrate 130 and antenna placement member 140 .
- the dielectric substrate 130 and the antenna placement member 140 are joined with a large number of solder bumps including the solder bumps 33 and 34 in the same manner as the antenna module 100 according to the first embodiment. After that, the joint surface between the dielectric substrate 130 and the antenna placement member 140 is filled with the underfill member 50 .
- the gaps between adjacent solder bumps on the joint surface between the dielectric substrate 130 and the antenna placement member 140 are filled with the highly adhesive underfill member 50 .
- dielectric substrate 130 and antenna placement member 140 can be joined with higher strength.
- the underfill member 50 covers the surfaces of the solder bumps 33 that conduct the power supply wirings 21 b and 22 and the solder bumps 34 that conduct the wirings 25 and 26 . As a result, according to the fifth embodiment, it is possible to prevent the solder bumps 33 and 34 from deteriorating their conductivity due to contact with the air.
- FIG. 9 is a side see-through view of the antenna module 100E according to the sixth embodiment.
- a different dielectric 60 having a different dielectric constant from that of the antenna placement member 140 is joined to the surface of the antenna placement member 140 corresponding to the radiation direction of the radiating element 141 .
- the dissimilar dielectric 60 having a dielectric constant different from that of the antenna arrangement member 140 is provided on the radiation surface of the radiation element 141, thereby widening the spread of the electric line of force of the radiation element 141. can do. As a result, the bandwidth of the radiating element 141 can be improved.
- FIG. 10 is a perspective side view of an antenna module 100F according to Embodiment 7.
- FIG. Antenna module 100F according to Embodiment 7 differs from antenna module 100E according to Embodiment 6 in the shape of dissimilar dielectric 60 .
- heterogeneous dielectric 60 covers the radiation surface of radiating element 141 of antenna placement member 140 and the upper and lower surfaces of antenna placement member 140 facing both side surfaces of radiating element 141. ing.
- the foreign dielectric 60 is not provided between the side surface 13 of the dielectric substrate 130 and the antenna placement member 140 .
- the spread of the electric line of force in the Z-axis direction of the radiating element 141 can be made larger than in the antenna module 100E according to the sixth embodiment. As a result, the bandwidth of the radiating element 141 can be further improved.
- FIG. 11 is a perspective side view of the antenna module 100G according to the eighth embodiment.
- the feed wiring in the antenna arrangement member 140 is formed by coaxial wirings 221, 261, and 262 together with the wiring directed to the ground electrode GND2.
- Coaxial wires 221 , 261 , 262 are connected to dielectric substrate 130 by solder bumps 33 , 34 , 37 .
- the antenna module 100G according to Embodiment 8 differs from the antenna module 100 according to Embodiment 1 in that such coaxial wirings 221, 261, 262 are used.
- Coaxial wires 221 , 261 , 262 are molded by a 3D printer along with other components of antenna arrangement member 140 .
- the power supply loss to the radiation element 141 can be made smaller than the antenna module 100 according to the first embodiment.
- FIG. 12 is a perspective side view of the antenna module 100H according to the ninth embodiment.
- the power supply wirings in the antenna arrangement member 140 are formed by the power supply wirings 22a to 22d including wirings arranged in an oblique direction.
- the power supply wirings 22a to 22d include, for example, a power supply wiring 22b and a power supply wiring 22c connected obliquely to the power supply wiring 22b.
- the antenna module 100H according to the ninth embodiment differs from the antenna module 100 according to the first embodiment.
- the power supply wiring 22c can shorten the length of the wiring compared to using the power supply wirings 221c and 222c.
- the length of the power supply wiring can be shortened by using the oblique power supply wiring.
- the power supply loss to the radiating element 141 can be reduced more than the antenna module 100 according to the first embodiment.
- the feed wiring from the solder bump 33 to the radiating element 141 may be formed in a straight line.
- the feed wires 22a to 22d are formed by a 3D printer together with other components of the antenna arrangement member 140. Therefore, the wiring direction of the power supply wirings 22a to 22d can be flexibly designed including oblique directions.
- FIG. 13 is a perspective view of the antenna module 100I according to the tenth embodiment.
- Antenna module 100I according to Embodiment 10 is configured by joining two antenna placement members 140b and 140c to dielectric substrate 130. As shown in FIG.
- the antenna placement members 140b and 140c according to the tenth embodiment have the same configuration as the antenna placement member 140 except for the difference in external shape from the antenna placement member 140 according to the first embodiment.
- the opposing surface 12b which is part of the second main surface 12 of the dielectric substrate 130, and the placement surface 14b of the antenna placement member 140b are joined.
- the opposing surface 12c which is a part of the second main surface 12 of the dielectric substrate 130, and the placement surface 14c of the antenna placement member 140c are joined.
- An antenna module 100I is thus configured. According to the antenna module 100I according to Embodiment 10, radio waves can be radiated from three surfaces.
- dielectric substrate 130 may be provided with third and fourth antenna arrangement members so as to surround first principal surface 11 and second principal surface 12 of dielectric substrate 130 .
- FIG. 14 is a perspective side view of the antenna module 100J according to the eleventh embodiment.
- SiP 160 is attached to antenna placement member 140 instead of dielectric substrate 130 .
- the antenna module 100J according to the eleventh embodiment differs from the antenna module 100 according to the first embodiment.
- the radiating element 141 is connected to power supply circuits such as the RFIC 110 and the PMIC 150 in the SiP 160 by means of power supply wirings 23a extending from the solder bumps 38 .
- the radiating element 131 is connected to the feeding wiring 24 .
- the power supply wiring 24 is connected to the power supply wiring 23 b directed to the SiP 160 via the solder bumps 33 .
- the power supply wiring 23 b is connected to power supply circuits such as the RFIC 110 and the PMIC 150 in the SiP 160 by solder bumps 36 . Therefore, the feeder wiring that electrically connects the radiating element 131 and the feeder circuit (such as the RFIC 110 and the PMIC 150) is connected to the dielectric substrate 130 and the antenna at the solder bumps 33 that are the joints between the second main surface 12 and the arrangement surface 14. It includes a wiring straddling the placement member 140 .
- the antenna module 100J it is possible to effectively utilize the space by arranging components other than the SiP 160 below the second main surface 12 of the dielectric substrate 130 .
- FIG. 15 is a perspective side view of the antenna module 100K according to the twelfth embodiment.
- an antenna placement member 140d is adopted.
- the antenna placement member 140 and the antenna placement member 140d differ in the external shape and the angle of the radiating element 141 arranged facing the side surface 13 of the dielectric substrate 130 .
- the normal direction of the radiating element 141 arranged on the antenna arrangement member 140 is parallel to the Y-axis.
- the normal direction of the radiating element 141 arranged on the antenna arrangement member 140d intersects the Y-axis.
- a surface 16 orthogonal to the normal direction of the radiation element 141 is formed on the antenna placement member 140d.
- radio waves can be radiated diagonally upward (beam direction B1) from the first main surface 11 of the dielectric substrate 130 from the radiation element 141 of the antenna arrangement member 140d.
- FIG. 16 is a perspective side view of the antenna module 100L according to the thirteenth embodiment.
- an antenna placement member 140e is adopted.
- the radiation element 141 of the antenna arrangement member 140e is arranged at a position where the radiation element 141 arranged in the antenna arrangement member 140d is rotated counterclockwise about the X axis by about 90 degrees (deg). ing.
- a surface 17 orthogonal to the normal direction of the radiation element 141 is formed on the antenna placement member 140e.
- the angle formed by the placement plane 14 of the antenna placement member 140e and the intersection plane 15 is an obtuse angle exceeding 90 degrees.
- radio waves can be radiated obliquely downward (beam direction B2) from the second main surface 12 of the dielectric substrate 130 from the radiation element 141 of the antenna arrangement member 140e.
- FIG. 17 is a perspective side view of the antenna module 100M according to the fourteenth embodiment.
- the antenna module 100M according to Embodiment 14 part of the configuration of the antenna module 100B according to Embodiment 3 is changed.
- the ground electrode GND21 on the dielectric substrate 130 side and the ground electrode GND22 on the antenna placement member 140 side are aligned with the Z-axis. are arranged in a straight line along the In the antenna module 100M according to Embodiment 14, when the dielectric substrate 130 is viewed from the X-axis direction, the ground electrode GND21 on the dielectric substrate 130 side and the ground electrode GND22 on the antenna placement member 140 side are aligned with the Z-axis. are not arranged on a straight line along the , but are arranged with a deviation in the Y-axis direction.
- the ground electrode GND21 and the ground electrode GND22 are arranged at positions where the distance S11 between the radiation element 141 and the ground electrode GND21 is different from the distance S21 between the radiation element 141 and the ground electrode GND22. connected to
- the distance S11 between the radiation element 141 and the ground electrode GND22 is greater than the distance S12 between the radiation element 141 and the ground electrode GND21.
- radio waves can be radiated from the radiation element 141 in the beam direction B3 due to the asymmetry of the distance between the radiation element 141 and the ground electrode GND21.
- the direction of radio waves emitted from the radiation element 141 can be tilted toward the mounting surface of the SiP 160, so that the coverage of the entire antenna module 100M can be expanded.
- FIG. 18 is a perspective side view of the antenna module 100N according to the fifteenth embodiment.
- the antenna module 100N according to the fifteenth embodiment has a relationship between the distance between the radiation element 141 and the ground electrode GND21 and the distance between the radiation element 141 and the ground electrode GND22. is reversed. That is, in the antenna module 100N according to the fifteenth embodiment, the distance S12 between the radiation element 141 and the ground electrode GND21 is longer than the distance S11 between the radiation element 141 and the ground electrode GND22.
- radio waves can be radiated from the radiation element 141 in the beam direction B4 due to the asymmetry of the distance between the radiation element 141 and the ground electrode GND21.
- the direction of radio waves emitted from the radiation element 141 can be tilted toward the first main surface 11 side, which is the opposite direction to the mounting surface of the SiP 160 .
- the fourteenth embodiment together with the radiation element 131 mounted on the dielectric substrate 130 side, it is possible to perform precise beam steering in the direction of the first main surface 11 (zenith direction).
- FIG. 19 is a perspective side view of an antenna module 100P according to the sixteenth embodiment.
- FIG. 19A shows a perspective side view of the antenna module 100P viewed from the positive direction of the X axis
- FIG. 3B shows the antenna module 100P viewed from the positive direction of the Y axis. A side perspective view is shown.
- the radiation element 141 of the antenna module 100P according to the sixteenth embodiment is located closer to the bottom surface of the antenna arrangement member 140 than the radiation element 141 of the antenna module 100B according to the third embodiment. It faces 13.
- the center line L1 passing through the center point C1 of the radiating element 141 and parallel to the X-axis is aligned with the ground electrode GND21 existing on the dielectric substrate 130 side. It faces the ground electrode GND22 side of the ground electrode GND22.
- the center of radiating element 141 is positioned closer to ground electrode GND22 than placement surface 14 when viewed from above in the normal direction of radiating element 141 .
- the ground electrode GND21 is configured in a mesh by combining a large number of vias 91 and plate electrodes 92 .
- the ground electrode GND21 is composed of a solid flat plate. Therefore, the effective conductivity of the ground electrode GND21 is lower than the effective conductivity of the ground electrode GND22. Therefore, by eccentrically moving the center of the radiating element 141 toward the ground electrode GND22, the proportion of the ground electrode GND22 with high conductivity that can be used as the ground electrode of the radiating element 141 can be increased. As a result, according to the sixteenth embodiment, the radiation efficiency can be further increased as compared with the third embodiment.
- FIG. 20 is a perspective side view of the antenna module 100R according to the seventeenth embodiment.
- FIG. 20(A) shows a perspective side view of the antenna module 100R viewed from the positive direction of the X axis
- FIG. 20(B) shows the antenna module 100R viewed from the positive direction of the Y axis. A side perspective view is shown.
- the arrangement relationship between the radiation element 141 and the ground electrodes GND21 and GND22 of the antenna module 100P according to the sixteenth embodiment is reversed, and the thickness of the antenna arrangement member 140f is reduced. .
- the center line L2 passing through the center point C1 of the radiation element 141 and parallel to the X-axis is aligned with the ground electrode GND21 and the ground electrode GND22 existing on the dielectric substrate 130 side. and the ground electrode GND21 side.
- the center of radiating element 141 is positioned closer to ground electrode GND21 than placement surface 14 when viewed in plan from the normal direction of radiating element 141 .
- the radiating element 141 can be arranged on the upper surface side of the antenna arrangement member 140f.
- the thickness of the antenna arrangement member 140f can be made thinner than in the seventeenth embodiment or the third embodiment. According to Embodiment 16, by reducing the thickness of the antenna arrangement member 140f, it is possible to reduce the overall height of the antenna module 100R. As a result, radio wave radiation efficiency can be increased.
- the configurations of the fourteenth to seventeenth embodiments can also be applied to the second embodiment in which the distance between the radiation element 141 and the ground electrodes GND21 and 22 is shorter than that of the third embodiment.
- Modification 1 will be described with reference to FIG. 21 is a perspective view of an antenna arrangement member 140f according to Modification 1.
- FIG. 21 is a perspective view of an antenna arrangement member 140f according to Modification 1.
- the shape of the protruding portion 145 is different from the shape of the protruding portion 145 of the antenna placement member 140 described above.
- the projecting portion 145 has a shape obtained by cutting out the bottom portion of the projecting portion 145 described above. According to Modification 1, it is possible to utilize the space below the antenna placement member 140f.
- 10 communication device 11 first main surface, 12 second main surface, 12a, 12b facing surface, 13 side surface, 14, 14b, 14c arrangement surface, 15 intersecting surface, 16, 17 surface, 21 to 24, 21a, 21b, 23a, 23b, 22a to 22d feeding wiring, 25, 26 wiring, 31 to 38 solder bump, 40 anisotropic conductive member, 50 underfill member, 60 different dielectric, 91 via, 92 plate electrode, 100, 100A to 100N , 100P, 100R antenna module, 110 RFIC, 111A ⁇ 111H, 113A ⁇ 113H, 117A, 117B switch, 112AR ⁇ 112HR low noise amplifier, 112AT ⁇ 112HT power amplifier, 114A ⁇ 114H attenuator, 115A ⁇ 115H phase shifter, 116A, 116B signal combiner/divider, 118A, 118B mixer, 119A, 119B amplifier circuit, 130 dielectric substrate, 131, 141, 141A radiation element, 140, 140
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Abstract
アンテナモジュール(100)は、第1放射素子(131)および第2放射素子(141)と、対向する第1主面(11)および第2主面(12)を有し、第2主面よりも第1主面側に第1放射素子が配置される基板(130)と、第2放射素子が配置される第1アンテナ配置部材(140)と、第1放射素子および第2放射素子に高周波信号を供給するように構成される給電回路(160)とを備え、第1アンテナ配置部材は、基板を配置する第1配置面(14)と、第1配置面と交差する第1交差面(15)とを有し、第2主面と第1配置面とが接合されており、第1放射素子または第2放射素子と給電回路とを電気的に接続する給電配線は、第2主面と第1配置面との第1接合部(33)において基板と第1アンテナ配置部材とに跨がる配線を含む。
Description
本開示は、アンテナモジュール、およびそれを搭載した通信装置に関する。
国際公開第2020/100802号(特許文献1)の図9には、筐体内で折り曲げられた基板の法線方向の異なる2つの面のそれぞれにアンテナが配置されたアンテナモジュールが記載されている。特許文献1に記載のアンテナモジュールによれば、基板から2方向へ電波を放射することが可能になる。
特許文献1に記載のアンテナモジュールでは、基板が筐体の2面に沿うように折り曲げられているため、基板内でアンテナに向かう給電配線が基板の折り曲げ部分で断線するおそれがある。特に、筐体内の容積を有効活用するために、基板の折り曲げ角度を鋭角にするほど、給電配線の断線リスクは高くなる。
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、2方向への電波の放射を可能にしつつ、給電配線の断線リスクを回避することである。
本開示の第1の局面に係るアンテナモジュールは、第1放射素子および第2放射素子と、対向する第1主面および第2主面を有し、第2主面よりも第1主面側に第1放射素子が配置される基板と、第2放射素子が配置される第1アンテナ配置部材と、第1放射素子および第2放射素子に高周波信号を供給するように構成される給電回路とを備え、第1アンテナ配置部材は、基板を配置する第1配置面と、第1配置面と交差する第1交差面とを有し、第2主面と第1配置面とが接合されており、第1放射素子または第2放射素子と給電回路とを電気的に接続する給電配線は、第2主面と第1配置面との第1接合部において基板と第1アンテナ配置部材とに跨がる配線を含む。
本開示に係るアンテナモジュールにおいては、2方向への電波の放射を可能にしつつ、給電配線の断線リスクを回避することが可能となる。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
[実施の形態1]
(通信装置の基本構成)
図1は、本実施の形態1に係るアンテナモジュール100が適用される通信装置10のブロック図である。通信装置10は、たとえば、携帯電話、スマートフォンあるいはタブレットなどの携帯端末や、通信機能を備えたパーソナルコンピュータなどである。本実施の形態に係るアンテナモジュール100に用いられる電波の周波数帯域の一例は、たとえば28GHz、39GHzおよび60GHzなどを中心周波数とするミリ波帯の電波である。本実施の形態に係るアンテナモジュール100には、上記以外の周波数帯域の電波も適用可能である。
(通信装置の基本構成)
図1は、本実施の形態1に係るアンテナモジュール100が適用される通信装置10のブロック図である。通信装置10は、たとえば、携帯電話、スマートフォンあるいはタブレットなどの携帯端末や、通信機能を備えたパーソナルコンピュータなどである。本実施の形態に係るアンテナモジュール100に用いられる電波の周波数帯域の一例は、たとえば28GHz、39GHzおよび60GHzなどを中心周波数とするミリ波帯の電波である。本実施の形態に係るアンテナモジュール100には、上記以外の周波数帯域の電波も適用可能である。
図1を参照して、通信装置10は、アンテナモジュール100と、ベースバンド信号処理回路を構成するBBIC(Base Band Integrated Circuit)200とを備える。アンテナモジュール100は、RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)110と、PMIC(Power Management Integrated Circuit)150と、アンテナ装置120とを備える。
RFIC110およびPMIC150は、SiP(System in Package)150内に封止されている。PMIC150は、RFIC110の電源系統を管理する。RFIC110およびPMIC150は、給電回路の一例である。
通信装置10は、BBIC200からアンテナモジュール100へ伝達された信号を高周波信号にアップコンバートしてアンテナ装置120から放射するとともに、アンテナ装置120で受信した高周波信号をダウンコンバートしてBBIC200にて信号を処理する。
アンテナ装置120は、誘電体基板130と、アンテナ配置部材140とを含む。誘電体基板130には放射素子131が配置される。アンテナ配置部材140には放射素子141が配置される。放射素子131,141は、略正方形の平板形状を有するパッチアンテナである。放射素子131は、第1放射素子の一例であり、放射素子141は、第2放射素子の一例である。
アンテナ配置部材140は、放射素子141を含めて、3Dプリンタにより成形される。
誘電体基板130に配置される放射素子131の数は1つであってもよく、2以上であってもよい。同様に、アンテナ配置部材140に配置される放射素子141の数は1つであってもよく、2以上であってもよい。図1においては、4つの放射素子131が誘電体基板130に配置され、4つの放射素子141がアンテナ配置部材140に配置された構成が一例として示されている。
RFIC110は、スイッチ111A~111H,113A~113H,117A,117Bと、パワーアンプ112AT~112HTと、ローノイズアンプ112AR~112HRと、減衰器114A~114Hと、移相器115A~115Hと、信号合成/分配器116A,116Bと、ミキサ118A,118Bと、増幅回路119A、119Bとを備える。
このうち、スイッチ111A~111D,113A~113D,117A、パワーアンプ112AT~112DT、ローノイズアンプ112AR~112DR、減衰器114A~114D、移相器115A~115D、信号合成/分配器116A、ミキサ118A、および増幅回路119Aの構成が、放射素子131から放射される高周波信号のための回路である。
スイッチ111E~111H,113E~113H,117B、パワーアンプ112ET~112HT、ローノイズアンプ112ER~112HR、減衰器114E~114H、移相器115E~115H、信号合成/分配器116B、ミキサ118B、および増幅回路119Bの構成が、放射素子141から放射される高周波信号のための回路である。
高周波信号を送信する場合には、スイッチ111A~111H,113A~113Hがパワーアンプ112AT~112HT側へ切換えられるとともに、スイッチ117A,117Bが増幅回路119A,119Bの送信側アンプに接続される。高周波信号を受信する場合には、スイッチ111A~111H,113A~113Hがローノイズアンプ112AR~112HR側へ切換えられるとともに、スイッチ117A,117Bが増幅回路119A,119Bの受信側アンプに接続される。
BBIC200から伝達された信号は、増幅回路119A,119Bで増幅され、ミキサ118A,118Bでアップコンバートされる。アップコンバートされた高周波信号である送信信号は、信号合成/分配器116A,116Bで4分波され、対応する信号経路を通過して、それぞれ異なる放射素子131,141に給電される。各信号経路に配置された移相器115A~115Hの移相度が個別に調整されることにより、各誘電体基板の放射素子から出力される電波の指向性を調整することができる。
各放射素子131,141で受信された高周波信号である受信信号はRFIC110に伝達され、それぞれ異なる4つの信号経路を経由して信号合成/分配器116A,116Bにおいて合波される。合波された受信信号は、ミキサ118A,118Bでダウンコンバートされ、さらに増幅回路119A,119Bで増幅されてBBIC200へ伝達される。
RFIC110は、例えば、上記回路構成を含む1チップの集積回路部品として形成される。あるいは、RFIC110における各放射素子131,141に対応する機器(スイッチ、パワーアンプ、ローノイズアンプ、減衰器、移相器)については、対応する放射素子毎に1チップの集積回路部品として形成されてもよい。
(誘電体基板とアンテナ配置部材との配置関係)
図2は、実施の形態1に係るアンテナモジュール100の斜視図である。図2に示すように、アンテナモジュール100は、誘電体基板130と、アンテナ配置部材140と、SiP160とを組み合わせることにより構成される。
図2は、実施の形態1に係るアンテナモジュール100の斜視図である。図2に示すように、アンテナモジュール100は、誘電体基板130と、アンテナ配置部材140と、SiP160とを組み合わせることにより構成される。
以下では、図示のとおり、誘電体基板130の第1主面11の法線方向を「Z軸方向」、Z軸方向に垂直であって誘電体基板130の長手方向を「Y軸方向」、Y軸方向およびZ軸方向に垂直な方向を「X軸方向」とも称する。また、以下では、各図におけるZ軸の正方向を上面側、負方向を下面側として説明する場合がある。
誘電体基板130には放射素子131が配置される。放射素子131は、第1主面11付近に第1主面11に対向するように配置される。なお、図2では、誘電体基板130に放射素子131を1つ配置する例を示している。誘電体基板130の第2主面12にはSiP160が取り付けられる。第1主面11と第2主面12とは平行である。
X軸方向から平面視した場合に、アンテナ配置部材140は、略L字形状に形成される。アンテナ配置部材140は、誘電体基板130の第2主面12の一部が配置される配置面14と、配置面14に対して交差する交差面15とを有する。本実施の形態では、配置面14と交差面15との交差角は90度である。ただし、交差角は、これに限られない。アンテナ配置部材140には、交差面15からY軸方向に突出する突出部145が形成されている。突出部145の上面側には、配置面14が形成される。
アンテナ配置部材140には放射素子141が配置される。なお、図2では、アンテナ配置部材140に放射素子141を1つ配置する例を示している。放射素子141は、突出部145を避けた位置において、交差面15と対向するように配置される。
アンテナ配置部材140の配置面14に、誘電体基板130の第2主面12の一部を配置させることによって、アンテナモジュール100が構成される。アンテナ配置部材140の配置面14と誘電体基板130の第2主面12の一部とは、たとえば、はんだなどによって接合される。
アンテナ配置部材140の配置面14に、誘電体基板130の第2主面12の一部を配置させたとき、放射素子131と放射素子141とは、放射素子131が放射する電波の方向と、放射素子141が放射する電波の方向とが異なる配置関係となる。アンテナモジュール100において、アンテナ配置部材140の交差面15と、誘電体基板130の側面13とが隙間を空けて対向する。
(アンテナモジュールの構成)
次に、図3を参照して、本実施の形態1におけるアンテナモジュール100の構成の詳細を説明する。図3は、実施の形態1に係るアンテナモジュール100の側面透視図である。
次に、図3を参照して、本実施の形態1におけるアンテナモジュール100の構成の詳細を説明する。図3は、実施の形態1に係るアンテナモジュール100の側面透視図である。
アンテナモジュール100は、誘電体基板130と、アンテナ配置部材140と、SiP160とを含む。誘電体基板130は、放射素子131を含み、アンテナ配置部材140は、放射素子141を含む。放射素子131は第1放射素子の一例であり、放射素子141は第2放射素子の一例である。
誘電体基板130は、たとえば、低温同時焼成セラミックス(LTCC:Low Temperature Co-fired Ceramics)多層基板である。エポキシ、ポリイミドなどの樹脂から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板により誘電体基板130を構成してもよい。
より低い誘電率を有する液晶ポリマー(Liquid Crystal Polymer:LCP)から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板により誘電体基板130を構成してもよい。フッ素系樹脂から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板、PET(Polyethylene Terephthalate)材から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板、あるいは、LTCC以外のセラミックス多層基板により誘電体基板130を構成してもよい。
誘電体基板130は必ずしも多層構造でなくてもよく、単層の基板であってもよい。誘電体基板130に対応する構成を3Dプリンタにより成形してもよい。
法線方向(Z軸方向)から平面視した場合に、誘電体基板130は、略矩形形状を有している。誘電体基板130には、放射素子131が、第1主面11に対向するように配置されている。放射素子131は、誘電体基板130の表面に露出して配置されていてもよい。
誘電体基板130の第2主面に対して、はんだバンプ31,32を含む多数のはんだバンプによってSiP160が接合される。図3には、多数のはんだバンプの一部として、はんだバンプ31,32が示されている。
X軸方向から平面視した場合に、アンテナ配置部材140は、略L字形状に形成されている。アンテナ配置部材140には、放射素子141が、交差面15に対向するように配置されている。アンテナ配置部材140の表面に露出するように放射素子141を配置してもよい。
誘電体基板130の第2主面12は、アンテナ配置部材140の配置面14に配置される。誘電体基板130は、はんだバンプ33,34を含む多数のはんだバンプによってアンテナ配置部材140と接合される。図3には、多数のはんだバンプの一部として、はんだバンプ33,34が示されている。
アンテナ配置部材140の交差面15は、誘電体基板130の側面13に対向する。交差面15と、アンテナ配置部材140の交差面15と誘電体基板130の側面3との間には、空気層を形成する隙間が存在する。
誘電体基板130内の放射素子131と、アンテナ配置部材140内の放射素子141とは、法線方向が互いに異なる方向となるように配置されている。このため、放射素子131の電波の放射方向と、放射素子141の電波の放射方向とは異なる。具体的には、放射素子131は、概ねZ軸方向に電波を放射し、放射素子141は、概ねY軸方向に電波を放射する。
放射素子141は、放射素子141を法線方向から平面視した場合に、放射素子141の少なくとも一部が交差面15と重なる位置に配置される。
誘電体基板130は、第2主面12を介してアンテナ配置部材140の配置面14に配置されるため、誘電体基板130とアンテナ配置部材140とを高い強度で安定的に接合することができる。なお、誘電体基板130の側面13がアンテナ配置部材140に接するように誘電体基板130とアンテナ配置部材140とを組み合わせてもよい。この場合、誘電体基板130の側面13とアンテナ配置部材140とを接合してもよい。
放射素子131は、はんだバンプ31から延びる給電配線21aによりSiP160内のRFIC110およびPMIC150などの給電回路と接続されている。
放射素子141は、給電配線22と接続されている。給電配線22は、はんだバンプ33を介して、SiP160に向かう給電配線21bと接続されている。給電配線21bは、はんだバンプ32によりSiP160内のRFIC110およびPMIC150などの給電回路と接続されている。したがって、放射素子141と給電回路(RFIC110およびPMIC150など)とを電気的に接続する給電配線は、第2主面12と配置面14との接合部であるはんだバンプ33において誘電体基板130とアンテナ配置部材140とに跨がる配線を含む。はんだバンプ33は、誘電体基板130およびアンテナ配置部材140を接合する接合部材と、給電配線21b,22を電気的に接続する接続部材とを兼ねている。
接地電極GND1に接続される配線25と、接地電極GND2に接続される配線26とは、第2主面12と配置面14との間に存在するはんだバンプ34によって電気的に接続されている。はんだバンプ34は、誘電体基板130およびアンテナ配置部材140を接合する接合部材と、配線25,26を電気的に接続する接続部材とを兼ねている。
図3に開示されたアンテナモジュール100は、スマートフォンなど、異なる方向に電波を放射する薄型の携帯情報端末に適用可能である。一般に、携帯情報端末では、ディスプレイに対向する位置および側面に対向する位置に放射素子を配置することによって異なる方向への電波の放射を可能とする。このような携帯情報端末にアンテナモジュール100が適用される場合に、ディスプレイが配置される面に対向して誘電体基板130の第1主面11が配置され、厚み方向に対応する側面に対向してアンテナ配置部材140が配置される。
図3では、誘電体基板130の第1主面11に対して、アンテナ配置部材140の上面がZ軸方向において低く位置している。しかし、誘電体基板130の第1主面11と、アンテナ配置部材140の上面とがZ軸方向において同じ位置に揃うように、アンテナ配置部材140を構成してもよい。
従来のアンテナモジュールでは、可撓性のある基板を折り曲げて、携帯情報端末のディスプレイに対向する基板面と携帯情報端末の側面に対向する基板面とに放射素子を配置している。このため、従来のアンテナモジュールでは、基板の折り曲げ部分を通る給電配線などが断線するおそれがある。特に、携帯情報端末の筐体内の容積を有効活用するために基板の折り曲げ角度を90度(deg)に近づけるほど、断線リスクは高くなる。
そこで、実施の形態1に係るアンテナモジュール100では、誘電体基板130を折り曲げるのではなく、誘電体基板130の側面13に対向する位置に、側面13の方向に沿って放射素子141を配置可能なアンテナ配置部材140を取り付けている。実施の形態1に係るアンテナモジュール100では、さらに、誘電体基板130とアンテナ配置部材140との間で給電配線が折り曲がることのないよう、誘電体基板130とアンテナ配置部材140とが比較的広い範囲で接触する面の部分において、誘電体基板130側の給電配線21bとアンテナ配置部材140側の給電配線22とが接続されている。
その結果、実施の形態1によれば、2方向への電波の放射を可能にしつつ、給電配線の断線リスクを回避することが可能なアンテナモジュール100を提供することができる。
特に、実施の形態1に関わるアンテナモジュール100では、携帯情報端末の薄型化を考慮した構成を採用している。携帯情報端末にアンテナモジュール100が適用される場合に、携帯情報端末の側面に対向してアンテナ配置部材140が配置される。このため、携帯情報端末の厚みを薄型化することに伴い、アンテナ配置部材140のZ軸方向の寸法を短くする必要がある。
そこで、アンテナモジュール100では、アンテナ配置部材140内の放射素子141を誘電体基板130の側面13に対向する位置に配置している。ここで、Z軸方向において、放射素子141をより下方に配置し、Z軸方向における放射素子141の上部を誘電体基板130の第2主面12よりも下方に位置させた場合を考える。この場合、誘電体基板130の第2主面12よりも下方に位置する放射素子141は、誘電体基板130の側面13に対向しない。このように配置された放射素子141をアンテナ配置部材140内に収容するためには、アンテナ配置部材140のZ軸方向の寸法をより大きくする必要がある。このことは、アンテナモジュールの側面の厚みを厚くすることを意味する。
しかし、図3に示されるように、実施の形態1に係るアンテナモジュール100では、放射素子141を誘電体基板130の側面13に対向する位置に配置しているため、アンテナ配置部材140のZ軸方向の寸法を短くすることができる。その結果、実施の形態1に係るアンテナモジュール100は、携帯情報端末の薄型化に対応することができる。
アンテナ配置部材140は、放射素子141、給電配線22、および配線26を含むアンテナ配置部材140の回路のすべてを含めて、3Dプリンタによって成形される。このため、アンテナ配置部材140内の回路を含めて、アンテナ配置部材140を比較的、自由度の高いデザインで設計することができる。
可撓性のある基板を折り曲げて放射素子を配置する従来技術では、折り曲げ部分によって配線の長さが長くなり、配線ロスが増加することも考えられる。しかし、実施の形態1では、アンテナ配置部材140が配線を含めて3Dプリンタで成形されるため、アンテナ配置部材140内の配線パターンをより最適化することができる。
[実施の形態2]
図4は、実施の形態2に係るアンテナモジュール100Aの側面透視図である。実施の形態2に係るアンテナモジュール100Aでは、放射素子141に代えて放射素子141Aが採用されている。放射素子141Aでは、接地電極GND21,22が誘電体基板130とアンテナ配置部材140とに跨がるように配置されている。
図4は、実施の形態2に係るアンテナモジュール100Aの側面透視図である。実施の形態2に係るアンテナモジュール100Aでは、放射素子141に代えて放射素子141Aが採用されている。放射素子141Aでは、接地電極GND21,22が誘電体基板130とアンテナ配置部材140とに跨がるように配置されている。
図4に示されるように、誘電体基板130側の接地電極GND21と、アンテナ配置部材140側の接地電極GND22とがはんだバンプ35によって電気的に接続されている。はんだバンプ35は、誘電体基板130およびアンテナ配置部材140を接合する接合部材と、誘電体基板130側の接地電極GND21と、アンテナ配置部材140側の接地電極GND22とを電気的に接続する接続部材とを兼ねている。
実施の形態2に係るアンテナモジュール100Aでは、実施の形態1に係るアンテナモジュール100よりも、放射素子141と接地電極GND21,22との距離を離すことができる。このため、実施の形態2に係るアンテナモジュール100Aによれば、実施の形態1に係るアンテナモジュール100よりも、放射素子141の帯域幅を向上させることができる。
ここで、図5を参照して、接地電極GND21,22の構成を説明する。図5は、メッシュ状に構成される接地電極GND21の一部とベタ状に構成される接地電極GND22の一部とを切り欠いて示した図である。図5に示されるように、誘電体基板130側の接地電極GND21は、導電性部材が封入されたビア91と平板電極92とを格子状に並べることで形成される。したがって、接地電極GND21は、メッシュ状に構成される。一方、アンテナ配置部材140a側の接地電極GND22は、3Dプリンタにより成型された導電性を有するベタ状(平板形状)である。接地電極GND21と接地電極GND22とは、はんだバンプ35を介して電気的に接続される。平板電極92は、複数のビア91のうち隣り合うビア91同士を接続する導電性部材の一例である。接地電極GND21は、第1電極の一例であり、接地電極GND22は、第2電極の一例である。
[実施の形態3]
図6は、実施の形態3に係るアンテナモジュール100Bの側面透視図である。実施の形態3に係るアンテナモジュール100Bでは、アンテナ配置部材140に代えて、アンテナ配置部材140aが採用されている。アンテナ配置部材140aは、アンテナ配置部材140よりも配置面14がY軸方向に広くなるように成型されている。換言すると、アンテナ配置部材140aは、アンテナ配置部材140よりも誘電体基板130の側面13に対向する部分のY軸方向の長さが短くなるように成型されている。
図6は、実施の形態3に係るアンテナモジュール100Bの側面透視図である。実施の形態3に係るアンテナモジュール100Bでは、アンテナ配置部材140に代えて、アンテナ配置部材140aが採用されている。アンテナ配置部材140aは、アンテナ配置部材140よりも配置面14がY軸方向に広くなるように成型されている。換言すると、アンテナ配置部材140aは、アンテナ配置部材140よりも誘電体基板130の側面13に対向する部分のY軸方向の長さが短くなるように成型されている。
実施の形態3に係るアンテナモジュール100Bは、実施の形態2に係るアンテナモジュール100Aと比較して、誘電体基板130の側面13とアンテナ配置部材140aとの間隔S1が広くなっている。
実施の形態3に係るアンテナモジュール100Bでは、実施の形態2に係るアンテナモジュール100Aよりも、放射素子141と接地電極GND21,22との間の空気層の厚さを厚くすることで、放射素子141と接地電極GND21,22との間の実効誘電率を低くすることができる。このため、実施の形態3に係るアンテナモジュール100Bによれば、実施の形態2に係るアンテナモジュール100Aよりも、放射素子141の帯域幅をより広くすることができる。
実施の形態3に係るアンテナモジュール100Bにおいて、誘電体基板130の側面13とアンテナ配置部材140aとの間隔S1を実施の形態2に係るアンテナモジュール100Aと同様にしてもよい。これにより、実施の形態2に係るアンテナモジュール100Aよりも、Y軸方向の長さを短くすることができる。
[実施の形態4]
図7は、実施の形態4に係るアンテナモジュール100Cの側面透視図である。実施の形態4に係るアンテナモジュール100Cでは、誘電体基板130とアンテナ配置部材140とがはんだバンプではなく、異方性導電部材40により接合されている。この点において、実施の形態4に係るアンテナモジュール100Cは、実施の形態1に関わるアンテナモジュール100と異なる。
図7は、実施の形態4に係るアンテナモジュール100Cの側面透視図である。実施の形態4に係るアンテナモジュール100Cでは、誘電体基板130とアンテナ配置部材140とがはんだバンプではなく、異方性導電部材40により接合されている。この点において、実施の形態4に係るアンテナモジュール100Cは、実施の形態1に関わるアンテナモジュール100と異なる。
アンテナモジュール100Cでは、給電配線21bと給電配線22とが異方性導電部材40によって電気的に接続される。アンテナモジュール100Cでは、配線25と配線26とが異方性導電部材40によって電気的に接続される。
誘電体基板130とアンテナ配置部材140とを異方性導電部材40で接合することにより、はんだバンプのように点で両者を接合するのではなく、より広範囲な面で両者を接合することができる。その結果、実施の形態4に係るアンテナモジュール100Cによれば、異方性導電部材40により、誘電体基板130とアンテナ配置部材140との間の導電性を保持しつつ、より高い強度で誘電体基板130とアンテナ配置部材140とを接合することができる。
[実施の形態5]
図8は、実施の形態5に係るアンテナモジュール100Dの側面透視図である。実施の形態5に係るアンテナモジュール100Dでは、誘電体基板130とアンテナ配置部材140との接合面にアンダーフィル部材50が充填されている。実施の形態5では、実施の形態1に係るアンテナモジュール100と同様に、誘電体基板130とアンテナ配置部材140とがはんだバンプ33,34を含む多数のはんだバンプで接合される。その後、誘電体基板130とアンテナ配置部材140との接合面にアンダーフィル部材50が充填される。
図8は、実施の形態5に係るアンテナモジュール100Dの側面透視図である。実施の形態5に係るアンテナモジュール100Dでは、誘電体基板130とアンテナ配置部材140との接合面にアンダーフィル部材50が充填されている。実施の形態5では、実施の形態1に係るアンテナモジュール100と同様に、誘電体基板130とアンテナ配置部材140とがはんだバンプ33,34を含む多数のはんだバンプで接合される。その後、誘電体基板130とアンテナ配置部材140との接合面にアンダーフィル部材50が充填される。
実施の形態5に係るアンテナモジュール100Dによれば、誘電体基板130とアンテナ配置部材140との接合面で隣り合うはんだバンプ同士の隙間が接着性の高いアンダーフィル部材50によって埋められる。その結果、実施の形態5に係るアンテナモジュール100Dによれば、より高い強度で誘電体基板130とアンテナ配置部材140とを接合することができる。また、実施の形態5によれば、給電配線21b,22を導通させるはんだバンプ33、および配線25,26を導通させるはんだバンプ34の表面がアンダーフィル部材50によって覆われる。その結果、実施の形態5によれば、はんだバンプ33,34が空気に触れることでそれらの導通性能が低下することを防止できる。
[実施の形態6]
図9は、実施の形態6に係るアンテナモジュール100Eの側面透視図である。実施の形態6に係るアンテナモジュール100Eでは、放射素子141の放射方向に対応するアンテナ配置部材140の表面に、アンテナ配置部材140と誘電率が異なる異種誘電体60が接合されている。
図9は、実施の形態6に係るアンテナモジュール100Eの側面透視図である。実施の形態6に係るアンテナモジュール100Eでは、放射素子141の放射方向に対応するアンテナ配置部材140の表面に、アンテナ配置部材140と誘電率が異なる異種誘電体60が接合されている。
実施の形態6に係るアンテナモジュール100Eによれば、放射素子141の放射面にアンテナ配置部材140と異なる誘電率を有する異種誘電体60を設けることにより、放射素子141の電気力線の広がりを大きくすることができる。その結果、放射素子141の帯域幅を向上させることができる。
[実施の形態7]
図10は、実施の形態7に係るアンテナモジュール100Fの側面透視図である。実施の形態7に係るアンテナモジュール100Fは、実施の形態6に係るアンテナモジュール100Eと比較すると、異種誘電体60の形状が異なる。実施の形態7に係るアンテナモジュール100Fでは、異種誘電体60がアンテナ配置部材140の放射素子141の放射面、および放射素子141の両側面に対向するアンテナ配置部材140の上部および下部の面を覆っている。ただし、異種誘電体60は、誘電体基板130の側面13とアンテナ配置部材140との間には設けられていない。
図10は、実施の形態7に係るアンテナモジュール100Fの側面透視図である。実施の形態7に係るアンテナモジュール100Fは、実施の形態6に係るアンテナモジュール100Eと比較すると、異種誘電体60の形状が異なる。実施の形態7に係るアンテナモジュール100Fでは、異種誘電体60がアンテナ配置部材140の放射素子141の放射面、および放射素子141の両側面に対向するアンテナ配置部材140の上部および下部の面を覆っている。ただし、異種誘電体60は、誘電体基板130の側面13とアンテナ配置部材140との間には設けられていない。
実施の形態7に係るアンテナモジュール100Fによれば、実施の形態6に係るアンテナモジュール100Eよりも、放射素子141のZ軸方向への電気力線の広がりを大きくすることができる。その結果、より一層、放射素子141の帯域幅を向上させることができる。
[実施の形態8]
図11は、実施の形態8に係るアンテナモジュール100Gの側面透視図である。実施の形態8に係るアンテナモジュール100Gでは、アンテナ配置部材140内の給電配線が接地電極GND2に向かう配線と併せて同軸配線221,261,262によって形成されている。同軸配線221,261,262は、はんだバンプ33,34,37によって誘電体基板130と接続されている。実施の形態8に係るアンテナモジュール100Gは、このような同軸配線221,261,262が用いられている点において、実施の形態1に係るアンテナモジュール100と異なる。同軸配線221,261,262は、アンテナ配置部材140の他の構成と共に3Dプリンタによって成形される。
図11は、実施の形態8に係るアンテナモジュール100Gの側面透視図である。実施の形態8に係るアンテナモジュール100Gでは、アンテナ配置部材140内の給電配線が接地電極GND2に向かう配線と併せて同軸配線221,261,262によって形成されている。同軸配線221,261,262は、はんだバンプ33,34,37によって誘電体基板130と接続されている。実施の形態8に係るアンテナモジュール100Gは、このような同軸配線221,261,262が用いられている点において、実施の形態1に係るアンテナモジュール100と異なる。同軸配線221,261,262は、アンテナ配置部材140の他の構成と共に3Dプリンタによって成形される。
実施の形態8に係るアンテナモジュール100Gによれば、実施の形態1に係るアンテナモジュール100よりも、放射素子141への給電ロスを小さくすることができる。
[実施の形態9]
図12は、実施の形態9に係るアンテナモジュール100Hの側面透視図である。実施の形態9に係るアンテナモジュール100Hでは、アンテナ配置部材140内の給電配線が斜め方向に配置された配線を含む給電配線22a~22dによって形成されている。給電配線22a~22dには、たとえば、給電配線22bと、給電配線22bに対して斜め方向に接続される給電配線22cとが含まれる。この点において、実施の形態9に係るアンテナモジュール100Hは、実施の形態1に係るアンテナモジュール100と異なる。
図12は、実施の形態9に係るアンテナモジュール100Hの側面透視図である。実施の形態9に係るアンテナモジュール100Hでは、アンテナ配置部材140内の給電配線が斜め方向に配置された配線を含む給電配線22a~22dによって形成されている。給電配線22a~22dには、たとえば、給電配線22bと、給電配線22bに対して斜め方向に接続される給電配線22cとが含まれる。この点において、実施の形態9に係るアンテナモジュール100Hは、実施の形態1に係るアンテナモジュール100と異なる。
給電配線22bと給電配線22dとの間を接続する場合、図12において破線で示されように、給電配線22bを通る直線上を延びる給電配線221cと、給電配線221cに対して直角方向に接続される給電配線222cとを利用することが考えられる。
しかし、給電配線22bと給電配線22dとの間を接続する場合、給電配線22cを利用する方が、給電配線221c,222cを利用するよりも、配線の長さを短くすることができる。このように、実施の形態9では、斜め方向の給電配線を用いることより、給電配線の長さを短くすることができる。その結果、実施の形態9に係るアンテナモジュール100Hによれば、実施の形態1に係るアンテナモジュール100よりも、放射素子141への給電ロスを小さくすることができる。
なお、図12において、はんだバンプ33から放射素子141に向かう給電配線を直線状に形成してもよい。
給電配線22a~22dは、アンテナ配置部材140の他の構成と共に3Dプリンタによって成形される。このため、斜め方向を含めてフレキシブルに給電配線22a~22dの配線方向を設計することができる。
[実施の形態10]
図13は、実施の形態10に係るアンテナモジュール100Iの斜視図である。実施の形態10に係るアンテナモジュール100Iは、誘電体基板130に2つのアンテナ配置部材140b,140cが接合されることにより構成される。
図13は、実施の形態10に係るアンテナモジュール100Iの斜視図である。実施の形態10に係るアンテナモジュール100Iは、誘電体基板130に2つのアンテナ配置部材140b,140cが接合されることにより構成される。
実施の形態10に係るアンテナ配置部材140b,140cは、実施の形態1に係るアンテナ配置部材140と比較すると、外形が異なる点以外は、アンテナ配置部材140と同様の構成を有する。
図13に示されるように、誘電体基板130の第2主面12の一部である対向面12bと、アンテナ配置部材140bの配置面14bとが接合される。誘電体基板130の第2主面12の一部である対向面12cと、アンテナ配置部材140cの配置面14cとが接合される。これにより、アンテナモジュール100Iが構成される。実施の形態10に係るアンテナモジュール100Iによれば、3面から電波を放射することが可能となる。なお、誘電体基板130の第1主面11および第2主面12を取り囲むように、3つ目、および4つ目のアンテナ配置部材を誘電体基板130に設けてもよい。
[実施の形態11]
図14は、実施の形態11に係るアンテナモジュール100Jの側面透視図である。実施の形態11に係るアンテナモジュール100Jでは、SiP160が誘電体基板130ではなくアンテナ配置部材140に取り付けられている。この点において、実施の形態11に係るアンテナモジュール100Jは、実施の形態1に係るアンテナモジュール100と異なる。
図14は、実施の形態11に係るアンテナモジュール100Jの側面透視図である。実施の形態11に係るアンテナモジュール100Jでは、SiP160が誘電体基板130ではなくアンテナ配置部材140に取り付けられている。この点において、実施の形態11に係るアンテナモジュール100Jは、実施の形態1に係るアンテナモジュール100と異なる。
実施の形態11において、放射素子141は、はんだバンプ38から延びる給電配線23aによりSiP160内のRFIC110およびPMIC150などの給電回路と接続されている。
放射素子131は、給電配線24と接続されている。給電配線24は、はんだバンプ33を介して、SiP160に向かう給電配線23bと接続されている。給電配線23bは、はんだバンプ36によりSiP160内のRFIC110およびPMIC150などの給電回路と接続されている。したがって、放射素子131と給電回路(RFIC110およびPMIC150など)とを電気的に接続する給電配線は、第2主面12と配置面14との接合部であるはんだバンプ33において誘電体基板130とアンテナ配置部材140とに跨がる配線を含む。
実施の形態11に関わるアンテナモジュール100Jによれば、誘電体基板130の第2主面12の下方にSiP160以外の部品を配置するなど、そのスペースを有効に活用することができる。
[実施の形態12]
図15は、実施の形態12に係るアンテナモジュール100Kの側面透視図である。実施の形態12に係るアンテナモジュール100Kでは、アンテナ配置部材140に代えて、アンテナ配置部材140dが採用されている。
図15は、実施の形態12に係るアンテナモジュール100Kの側面透視図である。実施の形態12に係るアンテナモジュール100Kでは、アンテナ配置部材140に代えて、アンテナ配置部材140dが採用されている。
アンテナ配置部材140とアンテナ配置部材140dとでは、外形、および誘電体基板130の側面13に対向して配置される放射素子141の角度が異なる。アンテナ配置部材140に配置される放射素子141の法線方向は、Y軸に平行である。アンテナ配置部材140dに配置される放射素子141の法線方向は、Y軸に交差する。アンテナ配置部材140dには、放射素子141の法線方向と直交する面16が形成されている。
実施の形態12に関わるアンテナモジュール100Kによれば、アンテナ配置部材140dの放射素子141から誘電体基板130の第1主面11の斜め上方(ビーム方向B1)へ電波を放射することができる。
[実施の形態13]
図16は、実施の形態13に係るアンテナモジュール100Lの側面透視図である。実施の形態13に係るアンテナモジュール100Lでは、実施の形態12に係るアンテナモジュール100Kのアンテナ配置部材140dに代えて、アンテナ配置部材140eが採用されている。
図16は、実施の形態13に係るアンテナモジュール100Lの側面透視図である。実施の形態13に係るアンテナモジュール100Lでは、実施の形態12に係るアンテナモジュール100Kのアンテナ配置部材140dに代えて、アンテナ配置部材140eが採用されている。
アンテナ配置部材140eの放射素子141は、アンテナ配置部材140dに配置された放射素子141を、X軸を中心に図面に向かって左廻りに略90度(deg)程度、回転させた位置に配置されている。アンテナ配置部材140eには、放射素子141の法線方向と直交する面17が形成されている。アンテナ配置部材140eの配置面14と交差面15との成す角は、90度を超える鈍角である。
実施の形態13に関わるアンテナモジュール100Kによれば、アンテナ配置部材140eの放射素子141から、誘電体基板130の第2主面12の斜め下方(ビーム方向B2)へ電波を放射することができる。
[実施の形態14]
図17は、実施の形態14に係るアンテナモジュール100Mの側面透視図である。実施の形態14に係るアンテナモジュール100Mでは、実施の形態3に係るアンテナモジュール100Bの構成の一部が変更されている。
図17は、実施の形態14に係るアンテナモジュール100Mの側面透視図である。実施の形態14に係るアンテナモジュール100Mでは、実施の形態3に係るアンテナモジュール100Bの構成の一部が変更されている。
実施の形態3に係るアンテナモジュール100Bでは、X軸方向から誘電体基板130を平面視した場合に、誘電体基板130側の接地電極GND21と、アンテナ配置部材140側の接地電極GND22とがZ軸に沿って一直線上に配置されている。実施の形態14に係るアンテナモジュール100Mでは、X軸方向から誘電体基板130を平面視した場合に、誘電体基板130側の接地電極GND21と、アンテナ配置部材140側の接地電極GND22とがZ軸に沿って一直線上に配置されておらず、Y軸方向にずれて配置されている。
すなわち、実施の形態14において、接地電極GND21および接地電極GND22は、放射素子141と接地電極GND21との距離S11と、放射素子141と接地電極GND22との距離S21とが異なる位置で、はんだバンプ35に接続される。
特に、実施の形態14では、放射素子141と接地電極GND21との距離S12よりも、放射素子141と接地電極GND22との距離S11の方が離れている。
実施の形態14では、放射素子141と接地電極GND21との間の距離の非対称性により、放射素子141からビーム方向B3へ電波を放射することができる。このように、実施の形態14では、放射素子141から放射される電波の方向をSiP160の実装面側に傾けることができるため、アンテナモジュール100M全体のカバレッジを広げることができる。
[実施の形態15]
図18は、実施の形態15に係るアンテナモジュール100Nの側面透視図である。実施の形態15に係るアンテナモジュール100Nでは、実施の形態14に係るアンテナモジュール100Mと比較して、放射素子141と接地電極GND21との距離と、放射素子141と接地電極GND22との距離との関係が逆点している。すなわち、実施の形態15に関わるアンテナモジュール100Nでは、放射素子141と接地電極GND22との距離S11よりも、放射素子141と接地電極GND21との距離S12の方が離れている。
図18は、実施の形態15に係るアンテナモジュール100Nの側面透視図である。実施の形態15に係るアンテナモジュール100Nでは、実施の形態14に係るアンテナモジュール100Mと比較して、放射素子141と接地電極GND21との距離と、放射素子141と接地電極GND22との距離との関係が逆点している。すなわち、実施の形態15に関わるアンテナモジュール100Nでは、放射素子141と接地電極GND22との距離S11よりも、放射素子141と接地電極GND21との距離S12の方が離れている。
実施の形態15では、放射素子141と接地電極GND21との間の距離の非対称性により、放射素子141からビーム方向B4へ電波を放射することができる。このように、実施の形態14では、放射素子141から放射される電波の方向をSiP160の実装面とは反対方向である第1主面11側に傾けることができる。その結果、実施の形態14では、誘電体基板130側に搭載された放射素子131と合わせて第1主面11方向(天頂方向)に精密なビームステアリングをすることが可能となる。
[実施の形態16]
図19は、実施の形態16に係るアンテナモジュール100Pの側面透視図である。図19(A)には、X軸の正方向からアンテナモジュール100Pを平面視した場合の側面透視図が示され、図3(B)には、Y軸の正方向からアンテナモジュール100Pを平面視した場合の側面透視図が示されている。
図19は、実施の形態16に係るアンテナモジュール100Pの側面透視図である。図19(A)には、X軸の正方向からアンテナモジュール100Pを平面視した場合の側面透視図が示され、図3(B)には、Y軸の正方向からアンテナモジュール100Pを平面視した場合の側面透視図が示されている。
実施の形態16に係るアンテナモジュール100Pでは、実施の形態3に係るアンテナモジュール100Bの構成の一部が変更されている。具体的には、実施の形態16に係るアンテナモジュール100Pの放射素子141は、実施の形態3に係るアンテナモジュール100Bの放射素子141よりも、アンテナ配置部材140の下面側で誘電体基板130の側面13と対向している。
その結果、図19(B)に示されるように、アンテナモジュール100Pでは、放射素子141の中心点C1を通りX軸に平行な中心線L1が、誘電体基板130側に存在する接地電極GND21と接地電極GND22とのうちの接地電極GND22側と対向する。換言すると、実施の形態16においては、放射素子141の中心は、放射素子141の法線方向から平面視した場合に、配置面14よりも接地電極GND22側に位置している。
接地電極GND21は、多数のビア91および平板電極92を組み合わせることによりメッシュ状に構成されている。これに対して、接地電極GND21は、ベタ状の平板により構成されている。このため、接地電極GND21の実効的な導電率は、接地電極GND22の実効的な導電率より低い。したがって、放射素子141の中心を接地電極GND22側に偏心させることにより、導電率の高い接地電極GND22を放射素子141の接地電極として使用できる割合を大きくすることができる。その結果、実施の形態16によれば、実施の形態3に比較して、より一層、放射効率を上げることができる。
[実施の形態17]
図20は、実施の形態17に係るアンテナモジュール100Rの側面透視図である。図20(A)には、X軸の正方向からアンテナモジュール100Rを平面視した場合の側面透視図が示され、図20(B)には、Y軸の正方向からアンテナモジュール100Rを平面視した場合の側面透視図が示されている。
図20は、実施の形態17に係るアンテナモジュール100Rの側面透視図である。図20(A)には、X軸の正方向からアンテナモジュール100Rを平面視した場合の側面透視図が示され、図20(B)には、Y軸の正方向からアンテナモジュール100Rを平面視した場合の側面透視図が示されている。
実施の形態17に係るアンテナモジュール100Rは、実施の形態16に係るアンテナモジュール100Pの放射素子141と接地電極GND21,GND22との配置関係を逆転させ、アンテナ配置部材140fの薄型化を実現している。
図20(B)に示されるように、アンテナモジュール100Rでは、放射素子141の中心点C1を通りX軸に平行な中心線L2が、誘電体基板130側に存在する接地電極GND21と接地電極GND22とのうちの接地電極GND21側と対向する。換言すると、実施の形態17においては、放射素子141の中心は、放射素子141の法線方向から平面視した場合に、配置面14よりも接地電極GND21側に位置している。これにより、放射素子141をアンテナ配置部材140fのより上面側に配置することができる。その結果、実施の形態16によれば、実施の形態17あるいは実施の形態3などよりも、アンテナ配置部材140fの厚みを薄くすることができる。実施の形態16によれば、アンテナ配置部材140fの厚みを薄くすることで、アンテナモジュール100R全体の低背化を実現することができる。これにより、電波の放射効率を上げることができる。
実施の形態14~17の構成は、実施の形態3に比べて放射素子141と接地電極GND21,22との距離が短い実施の形態2にも適用可能であることはいうまでもない。
[変形例1]
図21を用いて変形例1を説明する。図21は、変形例1に係るアンテナ配置部材140fの斜視図である。アンテナ配置部材140fでは、突出部145の形状がこれまでに説明したアンテナ配置部材140などの突出部145の形状と異なる。図21に示されるように、突出部145は、これまでに説明した突出部145の底部を切り欠いた形状である。変形例1によれば、アンテナ配置部材140fの下方のスペースを活用することが可能となる。
図21を用いて変形例1を説明する。図21は、変形例1に係るアンテナ配置部材140fの斜視図である。アンテナ配置部材140fでは、突出部145の形状がこれまでに説明したアンテナ配置部材140などの突出部145の形状と異なる。図21に示されるように、突出部145は、これまでに説明した突出部145の底部を切り欠いた形状である。変形例1によれば、アンテナ配置部材140fの下方のスペースを活用することが可能となる。
本開示において、以上説明した各実施の形態のいずれか2つまたは3以上を任意に組み合わせることは予定されている。たとえば、実施の形態2の構成は、実施の形態3以降のいずれの実施の形態にも適用可能である。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10 通信装置、11 第1主面、12 第2主面、12a,12b 対向面、13 側面、14,14b,14c 配置面、15 交差面、16,17 面、21~24,21a,21b,23a,23b,22a~22d 給電配線、25,26 配線、31~38 はんだバンプ、40 異方性導電部材、50 アンダーフィル部材、60 異種誘電体、91 ビア、92 平板電極、100,100A~100N,100P,100R アンテナモジュール、110 RFIC、111A~111H,113A~113H,117A,117B スイッチ、112AR~112HR ローノイズアンプ、112AT~112HT パワーアンプ、114A~114H 減衰器、115A~115H 移相器、116A,116B 信号合成/分配器、118A,118B ミキサ、119A,119B 増幅回路、130 誘電体基板、131,141,141A 放射素子、140,140a~140f アンテナ配置部材、145 突出部、150 PMIC、160 SiP、200 BBIC、221,261,262 同軸配線、B1~B4 ビーム方向、C1 中心点、GND1,GND2,GND21,GND22 接地電極、L1,L2 中心線、S1,S11,S12,S21,S22 距離、P1,P2 分岐点、T11 厚み。
Claims (19)
- 第1放射素子および第2放射素子と、
対向する第1主面および第2主面を有し、前記第2主面よりも前記第1主面側に前記第1放射素子が配置される基板と、
前記第2放射素子が配置される第1アンテナ配置部材と、
前記第1放射素子および前記第2放射素子に高周波信号を供給するように構成される給電回路とを備え、
前記第1アンテナ配置部材は、前記基板を配置する第1配置面と、前記第1配置面と交差する第1交差面とを有し、
前記第2主面と前記第1配置面とが接合されており、
前記第1放射素子または前記第2放射素子と前記給電回路とを電気的に接続する給電配線は、前記第2主面と前記第1配置面との第1接合部において前記基板と前記第1アンテナ配置部材とに跨がる配線を含む、アンテナモジュール。 - 前記第1アンテナ配置部材は、前記第1交差面が前記基板の側面に対向するように配置される、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- 前記第2放射素子は、平板形状の電極により構成されており、
前記第2放射素子は、前記第2放射素子を法線方向から平面視した場合に、前記第2放射素子の少なくとも一部が前記第1交差面と重なる位置に配置される、請求項2に記載のアンテナモジュール。 - 前記第1交差面と、前記第1交差面と対向する前記基板の側面との間に隙間が存在する、請求項3に記載のアンテナモジュール。
- 前記第2放射素子に対向して配置される接地電極をさらに備え、
前記接地電極は、前記基板に配置される第1電極と、前記第1アンテナ配置部材に配置される第2電極とを含み、前記第1電極と前記第2電極とが電気的に接続される、請求項1に記載のアンテナモジュール。 - 前記第1電極と前記第2電極とを電気的に接続する接続部材をさらに備え、
前記第1電極および前記第2電極は、前記第2放射素子と前記第1電極との距離と、前記第2放射素子と前記第2電極との距離とが異なる位置で、前記接続部材に接続される、請求項5に記載のアンテナモジュール。 - 前記第1電極は、前記基板の法線方向に配置される複数のビアと、前記複数のビアのうち隣り合うビア同士を接続する導電性部材とを含み、メッシュ状であり、
前記第2電極は平板形状である、請求項5または請求項6に記載のアンテナモジュール。 - 前記第2放射素子の中心は、前記第2放射素子の法線方向から平面視した場合に、前記第1配置面よりも前記第2電極側に位置している、請求項7に記載のアンテナモジュール。
- 前記第2放射素子の中心は、前記第2放射素子の法線方向から平面視した場合に、前記第1配置面よりも前記第1電極側に位置している、請求項5~請求項7のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
- 前記第2主面と前記第1配置面とを接続するための異方性導電部材をさらに備える、請求項1~請求項9のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
- 前記第2主面と前記第1配置面との間に充填されたアンダーフィル部材をさらに備える、請求項1~請求項9のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
- 前記第2放射素子の放射方向に対応する前記第1アンテナ配置部材の表面に配置され、前記第1アンテナ配置部材と誘電率が異なる誘電体をさらに備える、請求項1~請求項11のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
- 前記誘電体は、前記第2放射素子の側面に対向する前記第1アンテナ配置部材の面を覆う、請求項12に記載のアンテナモジュール。
- 同軸線路により構成され、前記第1接合部と前記第2放射素子とを接続する給電配線をさらに備える、請求項1~請求項13のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
- 前記第1接合部と前記第2放射素子とを接続する給電配線は、第1線路と、前記第1線路に対して斜め方向に接続される第2線路とを含む、請求項1~請求項14のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
- 第3放射素子が配置される第2アンテナ配置部材をさらに備え、
前記第2アンテナ配置部材は、前記基板を配置する第2配置面と、前記第2配置面と交差する第2交差面とを有し、
前記第2配置面と前記第2主面とが接合されており、
前記第1放射素子または前記第3放射素子と前記給電回路とを電気的に接続する給電配線は、前記第2主面と前記第2配置面との第2接合部において前記基板と前記第2アンテナ配置部材とに跨がる配線を含む、請求項1~請求項15のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。 - 前記給電回路は、前記基板に配置される、請求項1~請求項16のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
- 前記給電回路は前記第1アンテナ配置部材に配置される、請求項1~請求項16のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
- 請求項1~請求項18のいずれか1項に記載のアンテナモジュールを搭載した、通信装置。
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JP2022-022338 | 2022-02-16 | ||
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JP2014529971A (ja) * | 2011-08-31 | 2014-11-13 | クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated | 3dアンテナシステムをもつワイヤレスデバイス |
WO2020170722A1 (ja) * | 2019-02-20 | 2020-08-27 | 株式会社村田製作所 | アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置、ならびにアンテナモジュールの製造方法 |
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- 2022-11-01 WO PCT/JP2022/040889 patent/WO2023157390A1/ja unknown
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