WO2023195241A1 - アンテナ構造体、及びアンテナアレイ構造体 - Google Patents
アンテナ構造体、及びアンテナアレイ構造体 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2023195241A1 WO2023195241A1 PCT/JP2023/005269 JP2023005269W WO2023195241A1 WO 2023195241 A1 WO2023195241 A1 WO 2023195241A1 JP 2023005269 W JP2023005269 W JP 2023005269W WO 2023195241 A1 WO2023195241 A1 WO 2023195241A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- antenna
- control board
- power supply
- supply control
- electrode
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 65
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 7
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 6
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims description 4
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims description 4
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 25
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 19
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 19
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 229920000106 Liquid crystal polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000004977 Liquid-crystal polymers (LCPs) Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004954 Polyphthalamide Substances 0.000 description 3
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 3
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 229920006375 polyphtalamide Polymers 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910020830 Sn-Bi Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018728 Sn—Bi Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012994 photoredox catalyst Substances 0.000 description 1
- 229920005668 polycarbonate resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004431 polycarbonate resin Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
Definitions
- the present disclosure relates to an antenna structure and an antenna array structure.
- 5G is a mobile communication system that handles high frequency bands such as millimeter waves exceeding 10 GHz.
- a patch antenna microwave antenna
- the components are a dielectric substrate, a radiating element with wiring formed on both sides of the substrate, and a ground conductor plate. It will be done.
- a multi-element antenna array is often used in which a plurality of patch antennas are regularly arranged in a straight line or in a plane.
- Antenna elements such as patch antennas are connected to various signal processing circuits and power feeding circuits to form an antenna structure (antenna module). Then, it is housed in a housing such as a case or a cover, and is used practically as an antenna unit for communication.
- Patent Document 1 discloses an antenna structure and an antenna unit that are configured by an antenna element section and a circuit section that amplifies the electrical signal converted by the antenna element section.
- the antenna element section and the circuit section are each configured separately, connected to each other by a cable, arranged side by side in an external case, and housed to form an antenna unit.
- antenna structures including multiple antenna elements have been used to support large-capacity communications, but because the installation locations are limited, there is an increasing demand for miniaturization of antenna structures.
- Patent Document 2 discloses an antenna structure for realizing miniaturization of the antenna device.
- the antenna structure of Patent Document 2 includes a ground conductor, an antenna element portion formed on the upper surface of the ground conductor via a first dielectric substrate, and a second dielectric substrate formed on the lower surface of the ground conductor. It is composed of a formed circuit pattern and a circuit section including circuit components to be mounted.
- a power control board extending in a direction intersecting with the antenna board and having a third surface and a fourth surface located on the opposite side of the third surface; a connection member disposed on at least one side of the front surface or the fourth surface and electrically connecting the power supply electrode and the power supply control board, the power supply control board including the connection terminal, and the connection member being insulated.
- a first joint portion for joining the electrode portion and the power supply electrode by metal bonding; and a first joint portion for joining the electrode portion and the connection terminal by metal bonding. 2 joints.
- FIG. 1 is a perspective view showing an example of the configuration of an antenna structure of Example 1 according to Embodiment 1.
- FIG. 2 is a front view in the YZ plane showing an example of the configuration of the antenna structure of Example 1 according to Embodiment 1.
- FIG. 2 is an enlarged view of part A in FIG. 1 illustrating an example of the configuration of a connecting member of the antenna structure according to Example 1.
- FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the configuration of a connecting member according to a modification of Example 1.
- FIG. 7 is a diagram illustrating another example of the configuration of a connecting member according to a modification of Example 1.
- FIG. 3 is an end view in the XZ plane showing an example of the configuration of the antenna structure of Example 2 according to Embodiment 1.
- FIG. FIG. 6 is an enlarged view of part B in FIG. 5 illustrating an example of the configuration of the connection member of the antenna structure according to Example 2.
- FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the configuration of a connecting member according to a modification of Example 2.
- FIG. 7 is a diagram illustrating another example of the configuration of a connecting member according to a modification of Example 2.
- FIG. 2 is an end view in the XZ plane showing an example of the configuration of the antenna array structure of Example 1 according to Embodiment 1.
- FIG. 1 is a perspective view showing an example of the configuration of an antenna array structure of Example 1 according to Embodiment 1.
- FIG. 11 is a perspective view showing another example of the configuration of an antenna unit obtained by assembling the antenna array structure and casing of FIG. 10.
- FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a manufacturing process of the antenna structure according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a manufacturing process of the antenna structure according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a manufacturing process of the antenna structure according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a manufacturing process of the antenna structure according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a manufacturing process of the antenna structure according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a manufacturing process of the antenna structure according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a manufacturing process of the antenna structure according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a manufacturing process of the antenna structure according
- both the antenna element portion and the circuit portion are provided in a planar direction.
- the area for arranging the antenna element section and the circuit section is secured in a planar direction, it is difficult to miniaturize the device.
- the overall size of the antenna structure is determined by the mounting area of the circuit components mounted on the opposite surface of the dielectric substrate to the surface on which the antenna element section is arranged. Therefore, in the structure of the antenna structure shown in Patent Document 2, even if the antenna element is downsized, it is difficult to realize a small antenna structure whose mounting area is smaller than that of the circuit components.
- the spacing between the antenna elements is determined by the circuit components mounted on the opposite side of the dielectric substrate to the side on which the antenna element section is arranged. It is difficult to realize an antenna array structure in which a plurality of small antenna elements are closely spaced and arranged side by side because the mounting area is limited.
- an object of the present disclosure is to provide an antenna structure that facilitates miniaturization of an antenna device.
- an antenna substrate having a first surface and a second surface located on the opposite side of the first surface, and a plurality of patch antenna elements arranged on the first surface of the antenna substrate.
- a feeding electrode formed on the second surface of the antenna substrate and electrically connected to each of the plurality of patch antenna elements; and a feeding electrode spaced apart from the second surface of the antenna substrate and intersecting the second surface of the antenna substrate a power control board extending in the direction of the power control board and having a third surface and a fourth surface located on the opposite side of the third surface; a connection member disposed on at least one side of the fourth surface and electrically connecting the power supply electrode and the power supply control board, the power supply control board including a connection terminal, and the connection member having an insulating property.
- An antenna structure including:
- connection members include a first connection member disposed on the third surface side of the power supply control board, and a first connection member disposed on the fourth surface side of the power supply control board. and a second connection member facing each other across a gap, the end of the power control board being disposed in the gap.
- the width of the gap in the direction in which the first connection member and the second connection member are lined up is L
- the thickness of the power control board is T
- (T+0.05mm) ⁇ L Provided is an antenna structure according to the second aspect, which satisfies ⁇ (T+1 mm).
- connection member is arranged along the direction in which the plurality of patch antenna elements are arranged.
- the main body of the connection member is made of a resin material, and the resin material includes any one of LCP, PPA, ABS, PEEK, and PC. , provides the antenna structure according to the first or second aspect.
- the antenna structure according to the first or second aspect in which the composition of the first joint portion and the composition of the second joint portion are different.
- a plurality of antenna structures according to the first or second aspect are provided, and the plurality of patch antenna elements are arranged along the first direction on the first surface of the antenna substrate,
- the plurality of antenna structures provide an antenna array structure arranged along a second direction orthogonal to the first direction.
- the antenna array according to the seventh aspect wherein the distance between adjacent end faces of adjacent antenna substrates in the direction of arrangement of the plurality of antenna structures is greater than 0 mm and less than or equal to 10 mm. Provide a structure.
- FIGS. 1 to 10 An antenna structure, an antenna array structure, and a manufacturing method thereof according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10.
- the accompanying drawings and the following description are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the claimed subject matter thereby. Furthermore, in each figure, each element is exaggerated for ease of explanation. Note that substantially the same members in the drawings are designated by the same reference numerals.
- FIG. 1 is an end view in the XZ plane showing an example of the configuration of the antenna structure 21 of Example 1 according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a perspective view showing an example of the configuration of the antenna structure 21 of Example 1 according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a front view in the YZ plane showing an example of the configuration of the antenna structure 21 of Example 1 according to the first embodiment.
- the antenna structure 21 includes an antenna substrate 1, a power supply control board 6, and a connection member 11A.
- the antenna board 1 is arranged parallel to the XY plane, and the power supply control board 6 is placed away from the upper surface (the +Z side surface in the figure) of the antenna board 1 that is parallel to the XY plane.
- the antenna substrate 1 can extend in a direction intersecting the upper surface of the antenna substrate 1 .
- the power supply control board 6 extends parallel to the YZ plane orthogonal to the antenna board 1. In the embodiment shown in FIGS.
- connection member 11A is disposed on the +X side surface 6B of the power control board 6 extending parallel to the YZ plane in the drawing, and connects the antenna board 1 and the power control board 6.
- the configuration of the connecting member 11A will be described in detail later.
- the surface of the antenna substrate 1 on the ⁇ Z side in the drawing that is parallel to the ) is referred to as the "upper surface” or the "second surface”.
- the surface 6A of the power control board 6 on the ⁇ X side in the drawing, which is parallel to the YZ plane is referred to as the “third surface,” and the surface 6B on the opposite side (surface on the +X side in the illustration) is referred to as the “fourth surface.” ”.
- the antenna substrate 1 uses a multilayer substrate material "MEGTRON7” manufactured by Panasonic as a base material.
- MEGTRON7 is a multilayer substrate material with low transmission loss characteristics. Using this, it is possible to achieve highly efficient antenna performance and to design a board with a high degree of freedom.
- the antenna substrate 1 is not limited to "MEGTRON7”, and may be made of other glass epoxy materials or ceramic materials, for example. Further, the shape and dimensions of the antenna substrate 1 can be manufactured depending on the application. In this embodiment, as shown in FIG.
- the antenna board 1 has a rectangular shape in the XY plane, and has a width of 3 mm in the X direction, a length of 22 mm in the Y direction, and a length of 22 mm in the Z direction. It is manufactured with a thickness of 0.8 mm.
- a plurality of patch antenna elements 2 are arranged on the lower surface (first surface) of the antenna substrate 1 along the Y direction in the figure.
- the patch antenna element 2 is made of copper foil with a thickness of 18 ⁇ m, and has a rectangular shape with dimensions of 2 mm ⁇ 2 mm.
- the antenna structure 21 includes seven rectangular patch antenna elements 2, and these patch antenna elements 2 are linearly arranged along the Y direction in the figure. They are arranged at equal intervals of 1 mm. In this way, by arranging the plurality of patch antenna elements 2 linearly along the longitudinal direction (Y direction in the drawing) of the rectangular antenna substrate 1, a compact antenna structure can be constructed.
- Patch antenna element 2 may have another shape, such as a circular shape, and the number of patch antenna elements constituting antenna structure 21 may be provided depending on the use of the antenna structure. Furthermore, the plurality of patch antenna elements 2 may be arranged at equal intervals or may be arranged at different intervals.
- a plurality of feeding electrodes 3 are arranged on the upper surface (second surface) of the antenna substrate 1 opposite to the surface on which the patch antenna element 2 is arranged.
- the power feeding electrode 3 is electrically connected to the plurality of patch antenna elements 2 through, for example, through holes, and is used to feed power to the patch antenna elements 2 .
- a plurality of feeding electrodes 3 are arranged on the upper surface of the antenna substrate 1 along the Y direction in the figure, facing the arrangement of the patch antenna elements 2 on the lower surface. Contains several electrodes. Thereby, the feeding electrode 3 can feed power to each of the plurality of patch antenna elements 2 separately. Further, by arranging the individual electrodes included in the feeding electrode 3 along the arrangement direction of the patch antenna elements 2, a more compact antenna structure can be constructed.
- the power supply control board 6 can be configured, for example, by mounting circuit components (not shown) that constitute a signal circuit and a power supply circuit on a double-sided printed circuit board.
- Power supply control board 6 has connection terminals 7, and in this embodiment, connection terminals 7 include a plurality of terminals provided along the Y direction in the figure. Each of the plurality of terminals is electrically connected to each of the patch antenna elements 2 through the electrode portion 5A (described later) of the connection member 11A and the feeding electrode 3. Thereby, the power supply control board 6 can give a predetermined excitation amplitude phase distribution to each patch antenna element 2 and realize the desired radiation directivity of the antenna structure 21.
- Power supply control board 6 can be arranged to extend in a direction intersecting the upper surface of antenna board 1. In this embodiment, the power supply control board 6 is arranged in the YZ plane parallel to the arrangement direction of the patch antenna elements 2. This allows the antenna structure to be configured more compactly.
- the shape and dimensions of the power supply control board 6 can be manufactured depending on the application.
- the power control board 6 is arranged in the YZ plane parallel to the arrangement direction of the patch antenna elements 2, and has a rectangular shape in the YZ plane.
- the power supply control board 6 is manufactured to have a length of 22 mm in the Y direction, a length of 25 mm in the Z direction, and a thickness of 1.6 mm in the X direction.
- FIG. 4A is an enlarged view of part A in FIG. 1 showing an example of the configuration of the connecting member 11A of the antenna structure 21 according to the first embodiment.
- FIG. 4B is a diagram illustrating an example of the configuration of a connecting member 11B according to a modification of the first embodiment.
- FIG. 4C is a diagram showing another example of the configuration of a connecting member 11C according to a modification of the first embodiment.
- connection member 11A of the antenna structure 21 of the first embodiment can be placed on either one of the third surface 6A and the fourth surface 6B of the power supply control board 6.
- the connecting member 11A according to the first embodiment includes a main body part 4 having insulating properties, an electrode part 5A formed on the surface of the main body part 4, a first joint part 8, and a second joint part 9. ing.
- the first joint part 8 joins the electrode part 5A and the power supply electrode 3
- the second joint part 9 joins the electrode part 5A and the connection terminal 7 of the power supply control board.
- both the first joint part 8 and the second joint part 9 are constructed by metal joining.
- connection member 11A electrically connects the power supply control board 6 and the power supply electrode 3 and also mechanically joins them, thereby connecting the power supply control board 6 and the power supply electrode 3 that extend in a direction intersecting the upper surface of the antenna board 1.
- the substrate 6 can be supported.
- the connecting members 11B and 11C according to the modification of Example 1 shown in FIGS. 4B and 4C differ from the connecting member 11A in the form of the electrode parts 5B and 5C, and the other configurations are substantially the same as the connecting member 11A. They have the same reference numerals.
- the connecting members 11A, 11B, and 11C can be manufactured depending on the purpose.
- the connecting members 11A, 11B, and 11C are arranged along the arrangement direction of the patch antenna elements 2 on the lower surface of the antenna substrate 1, and have a rectangular parallelepiped outer shape with the longitudinal direction extending in the Y direction in the figure, It is arranged parallel to the power control board 6 which is arranged parallel to the YZ plane. Thereby, a compact antenna structure 21 can be constructed.
- the main body portions 4 of the connecting members 11A, 11B, and 11C have a width Wc in the X direction shown in the drawing of 2.5 mm, a height Hc in the Z direction 3.0 mm, and a length Lc in the Y direction (Fig. ) was made with a diameter of 22 mm.
- the power supply control board 6 and the main body portions 4 of the connection members 11A, 11B, and 11C are manufactured to have approximately the same length in the Y direction. but not limited to.
- the power supply control board 6 and the main body part 4 may have different lengths in the Y direction.
- connection terminal 7 is arranged near the end 6a of the power supply control board 6.
- the connection terminal 7 of the power supply control board 6 is provided on the fourth surface 6B of the power supply control board 6, and the connection terminal 7 is connected to the connection member 11A, which is disposed on the fourth surface 6B side by the second joint 9.
- the power supply control board 6 can be held.
- the power supply control board 6 is not limited to one in which the connection terminals 7 are provided on the fourth surface 6B and are connected to the connection members 11A, 11B, and 11C by the second joint portions 9 on the fourth surface 6B side.
- the connection terminal 7 may be provided on the third surface 6A of the power supply control board 6, and connected to the connection members 11A, 11B, and 11C by the second joint portion 9 on the third surface 6A side.
- the end 6a of the power control board 6 may be placed in contact with the top surface 1a of the antenna board 1, or may be placed a predetermined distance away from the top surface 1a.
- the end portion 6a of the power supply control board 6 is placed a distance d from the top surface 1a of the antenna board 1.
- the distance d may be, for example, 0 mm or more and 2.0 mm or less.
- the electrode portions 5A, 5B, and 5C of the connecting members 11A, 11B, and 11C can be formed on the entire surface of the main body portion 4 or any part thereof.
- the electrode section 5B according to the modification of the first embodiment shown in FIG. 4B is formed on the upper surface 4b of the main body section 4, a part of the lower surface 4a, and the inner surface 4A.
- an electrode portion 5C according to a modification of the first embodiment shown in FIG. 4C is formed on a portion of the lower surface 4a of the main body portion 4 and a portion of the inner surface 4A.
- the electrode portion of the connecting member is not limited to these forms, and may be formed in a form further different from the examples shown in FIGS. 4A to 4C, depending on the application.
- the electrode parts 5A, 5B, and 5C are made of copper (Cu) with a thickness of 10 ⁇ m, nickel (Ni) with a thickness of 0.2 ⁇ m, and gold (Au) with a thickness of 0.05 ⁇ m by plating. ) are formed sequentially.
- the electrode portions 5A, 5B, and 5C are not limited to those formed by plating, but may be formed using other materials or methods such as printing or dispensing a conductive resin.
- the first joint part 8 which joins the electrode parts 5A, 5B, 5C and the power supply electrode 3 and the second joint part 9 which joins the electrode part 5A, 5B, 5C and the connection terminal 7 of the power supply control board are both Constructed by metal bonding.
- the first joint portion 8 and the second joint portion 9 can have both electrical conductivity and mechanical strength.
- the first joint 8 is constructed using a solder having a composition of Sn-3.0Ag-0.5Cu
- the second joint 9 is constructed using a Sn-Bi solder.
- the metal bonding material constituting the first bonding portion 8 and the second bonding portion 9 is not limited to this, and for example, conductive paste such as Ag or Cu, or other bonding material may be used. Good too.
- the first joint part 8 and the second joint part 9 can be constructed of metal joint materials having different compositions. This will be explained in detail later.
- FIG. 5 is an end view in the XZ plane showing an example of the configuration of the antenna structure 21a of Example 2 according to the first embodiment.
- FIG. 6A is an enlarged view of part B in FIG. 5 showing an example 11a of the configuration of the connecting member of the antenna structure 21a according to the second embodiment.
- FIG. 6B is a diagram showing an example 11b of a configuration of a connecting member according to a modification of the second embodiment.
- FIG. 6C is a diagram showing another example 11c of the configuration of the connecting member according to a modification of the second embodiment.
- An antenna structure 21a of Example 2 shown in FIG. 5 includes an antenna board 1, a power supply control board 6, and a connection member 11a.
- the antenna board 1 is arranged parallel to the XY plane, and the power supply control board 6 is placed away from the upper surface (the +Z side surface in the figure) of the antenna board 1 that is parallel to the XY plane.
- the antenna substrate 1 extends in a direction intersecting the upper surface of the antenna substrate 1, and is arranged parallel to the YZ plane shown in the figure.
- the connection member 11a is arranged on the upper surface side of the antenna board 1 and connects the antenna board 1 and the power supply control board 6.
- connection member 11a is arranged between the first connection member 11A1 arranged on the third surface 6A side of the power supply control board 6, and the first connection member 11A1 arranged on the fourth surface 6B side.
- the connection member 11a is different from the antenna structure 21 of Example 1 shown in FIG. 1 in that it includes a first connecting member 11A1 and a second connecting member 11A2 facing each other with a gap therebetween.
- Each of the first connection member 11A1 and the second connection member 11A2 of the connection member 11a of the antenna structure 21a has an insulating main body 4, an electrode part 5A formed on the surface of the main body 4, and a first joint. portion 8 and a second joint portion 9.
- the first joint part 8 connects the electrode part 5A and the power supply electrode 3
- the second joint part 9 connects the electrode part 5A and the connection terminal 7 of the power supply control board.
- both the first joint part 8 and the second joint part 9 are constructed by metal joining.
- the connection member 11a connects the power supply control board 6 and the power feeding electrode 3 electrically and mechanically, thereby connecting the power supply control board 6 and the power supply electrode 3 that extend in a direction intersecting the upper surface of the antenna board 1.
- the substrate 6 can be supported.
- each of the first connecting member 11A1 and the second connecting member 11A2 of the connecting member 11a can be configured substantially the same as the connecting member 11A according to the first embodiment shown in FIG. 4A.
- each of the first connection member 11B1 and the second connection member 11B2 of the connection member 11b according to the modification of Example 2 shown in FIG. 6B is substantially different from the connection member 11B according to the modification of Example 1 shown in FIG. can be configured similarly.
- each of the first connection member 11C1 and the second connection member 11C2 of the connection member 11c according to the modification of Example 2 shown in FIG. 6C is the same as the connection member 11C according to the modification of Example 1 shown in FIG. 4C. They can be configured in substantially the same way.
- connection member 11A1 and the second connection member 11A2 of the connection member 11a according to the second embodiment the first connection members 11B1 and 11C1 of the connection members 11b and 11c according to the modification of the second embodiment, and the second connection A detailed explanation of the members 11B2 and 11C2 will be omitted.
- the end portion 6a of the power control board 6 is disposed in the gap between the first and second connection members of the connection members 11a, 11b, and 11c.
- the connection terminal 7 is arranged near the end 6a of the power supply control board 6, and as shown in the figure, the connection terminal 7 is connected to the Y-Z It is provided on each of the third surface 6A and the fourth surface 6B that are parallel to the plane.
- Each of the connection terminals 7 provided on the third surface 6A and the fourth surface 6B of the power supply control board 6 is connected to the first connection member and the second connection member of the connection members 11a, 11b, and 11c by the second joint portion 9.
- the power supply control board 6 can be stably held, and the antenna structure 21 can have a structure that is resistant to vibrations and shocks.
- the power supply control board 6 is not limited to one in which the connection terminals 7 are provided on both the third surface 6A and the fourth surface 6B and are connected to each of the first connection member and the second connection member.
- the connection terminal 7 is provided on either the third surface 6A or the fourth surface 6B of the power supply control board 6, and the second joint 9 connects the first connection member and the second connection member. It may be connected to one side.
- the first connecting member and the second connecting member of the connecting members 11a, 11b, and 11c have a rectangular parallelepiped outer shape whose longitudinal direction extends in the Y direction in the figure, and the direction in which the patch antenna elements 2 are arranged. are arranged along the Y direction to form a gap parallel to the Y direction.
- the size of the gap between the first connecting member and the second connecting member of the connecting members 11a, 11b, and 11c can be prepared depending on the purpose. Since the end portion 6a of the power control board 6 is disposed within the gap, the width L of the gap in the direction in which the first connection member and the second connection member are lined up is at least larger than the thickness T of the power control board 6.
- the width L of the gap in the X direction shown in the drawing and the thickness T of the power supply control board 6 can be configured to satisfy (T+0.05 mm) ⁇ L ⁇ (T+1 mm).
- the width L of the gap is 2 mm and the thickness T of the power supply control board 6 is 1.6 mm in the X direction shown in the drawing.
- the connecting members 11A, 11B, and 11C according to the first embodiment described above can be manufactured using substantially the same configuration, dimensions, construction method, and the like. A detailed explanation will be omitted here.
- the antenna board 1 arranged parallel to the XY plane and the power supply control board 6 extending in a direction intersecting the upper surface of the antenna board 1 are connected to each other by connecting members 11A, 11B, 11C or 11a, 11b, By connecting at 11c, antenna structures 21 and 21a according to Embodiment 1 of the present disclosure are configured.
- the patch antenna element 2 and the power supply control board 6 on which circuit components constituting the signal circuit and the feeder circuit are mounted are arranged in a direction crossing each other, so that, for example, the signal circuit It is possible to provide the antenna structures 21 and 21a that facilitate miniaturization of the antenna device without restricting the arrangement of the antenna elements due to the mounting area of the circuit components constituting the feed circuit.
- FIG. 7 is an end view in the XZ plane showing an example of the configuration of the antenna array structure 22 according to the first embodiment.
- FIG. 8 is a perspective view showing an example of the configuration of the antenna array structure 22 according to the first embodiment.
- FIG. 9 is a plan view on the XY plane showing an example of the configuration of the antenna array structure 22 according to the first embodiment.
- the antenna array structure 22 includes a plurality of antenna structures 21 of Example 1 according to Embodiment 1.
- the plurality of patch antenna elements 2 of each antenna structure 21 are arranged along the Y direction in the figure on the lower surface (first surface) of the antenna substrate. Further, the plurality of antenna structures 21 are arranged in a direction perpendicular to the direction in which the patch antenna elements 2 are arranged, which is the X direction in the drawing in this embodiment. In this way, an antenna array structure 22 is configured that includes an array of patch antenna elements 2 arranged in a matrix.
- the number of antenna structures 21 constituting the antenna array structure 22 can be determined depending on the use of the antenna array structure.
- the antenna array structure 22 is configured to include six antenna structures 21, and each antenna structure 21 includes seven patch antenna elements 2. ing.
- the antenna array structure 22 configured in this manner has 7 ⁇ 6 patch antenna elements 2.
- an antenna array structure 22 including n ⁇ m patch antenna elements 2 is configured. .
- the antenna structures 21 may be arranged at equal intervals, or may be arranged at different intervals.
- the individual antenna substrates 1 are arranged at equal intervals in the X direction in which the six antenna structures 21 are arranged.
- each antenna structure 21 constituting the antenna array structure 22 includes the antenna substrate 1 having a rectangular shape in the XY plane.
- the distance S between the adjacent end faces of the adjacent antenna substrates 1 is 0.5 mm.
- the distance S between adjacent end faces of adjacent antenna substrates 1 may be, for example, greater than 0 mm and less than or equal to 10 mm.
- the patch antenna element 2 and the power supply control board 6 on which circuit components constituting the signal circuit and the feeder circuit are mounted are arranged in directions that intersect with each other. . Therefore, when arranging the plurality of antenna structures 21 in the antenna array structure 22, the spacing S is not restricted by, for example, the power control board 6 or the circuit components mounted on the power control board 6.
- a plurality of antenna structures 21 can be arranged. Therefore, it is possible to configure an antenna array structure 22 in which the patch antenna elements 2 of each antenna structure are arranged closely adjacent to each other in a matrix, thereby making it possible to provide a compact antenna array device.
- FIG. 10 is a perspective view showing an example of the configuration of an antenna array structure 22a formed by the antenna structure 21a of Example 2 according to the first embodiment.
- the connection members according to each modification of the antenna structures 21 and 21a are also naturally applicable to the configuration of the antenna array structure. A detailed explanation will be omitted here.
- the antenna array structure can further constitute an antenna unit by assembling it with a housing.
- the configuration of the antenna unit will be explained with reference to FIGS. 11 to 14.
- FIG. 11 is a perspective view showing an example structure 23a of an antenna unit in which the antenna array structure 22 of FIG. 7 and the housing 12a are assembled.
- FIG. 12 is a perspective view showing another example 23b of the structure of an antenna unit in which the antenna array structure 22 of FIG. 7 and the casings 12a and 12b are assembled.
- the antenna unit 23a shown in FIG. 11 has an end 6b (the upper end on the +Z side shown in the figure) opposite to the end 6a of the plurality of power supply control boards 6 of the antenna array structure 22 that is close to the antenna board 1 connected to the housing. 12a.
- the ends 6b of the plurality of power supply control boards 6 of the antenna array structure 22 are attached to the housing 12a.
- one or both of the portions 6c and 6d on both sides connecting the end portions 6a and 6b of the individual power supply control boards 6 can be configured by being attached to the housing 12b.
- FIG. 13 is a perspective view showing an example 24a of the configuration of an antenna unit obtained by assembling the antenna array structure 22a of FIG. 10 and the housing 12a.
- FIG. 14 is a perspective view showing another example 24b of the structure of an antenna unit in which the antenna array structure 22a of FIG. 10 and the casings 12a and 12b are assembled.
- Antenna units 24a, 24b can be configured substantially similarly to antenna units 23a, 23b. A detailed explanation will be omitted here.
- the strength of the antenna array structure can be ensured by assembling the antenna array structure and the casing, and the ease of assembly can be improved.
- FIG. 15 is a flowchart showing an example of the manufacturing process of the antenna structure 21.
- FIG. 16A to 16F are schematic diagrams showing an example of the manufacturing process of the antenna structure 21 according to the first embodiment. Note that since conventionally known methods can be employed for mounting the patch antenna element 2 on the antenna substrate 1 and producing the feed electrode 3, descriptions of the manufacturing method below will be omitted.
- the method for manufacturing the antenna structure 21 can include steps S1 to S6. Each process will be described below with reference to the schematic diagrams shown in FIGS. 16A to 16F.
- a first cream solder 13 is applied on the power feeding electrode 3 of the antenna substrate 1.
- the first cream solder 13 may have a composition of, for example, Sn-3.0Ag-0.5Cu, and may be supplied using a screen printing method.
- the metal mask used for screen printing may have a thickness of, for example, 80 ⁇ m. Note that the supply of the first cream solder 13 is not limited to the screen printing method, and may be supplied using other methods such as a dispensing method or an inkjet method.
- Step S2 As shown in FIG. 16B, the connecting member 11A is placed on the antenna substrate 1 to which the first cream solder 13 was applied in step S1.
- an electrode section 5A including a plurality of surface electrodes is connected to each of the surface electrodes of the electrode section 5A and each of the feeding electrodes 3 formed on the antenna substrate 1 using a connection member 11A formed on the main body section 4.
- the connecting member 11A is positioned and attached to the antenna substrate 1 in a corresponding manner.
- the longitudinal direction of the connecting member 11A is arranged along the Y direction in the figure.
- Step S3 As shown in FIG. 16C, a first joint 8 is formed to join the electrode part 5A and the power supply electrode 3.
- the antenna substrate 1 obtained in step S2, on which the connecting member 11A is arranged is subjected to a heating reflow treatment at a peak temperature of 240° C., for example, to melt and solidify the first cream solder 13, and
- the first joint portion 8 that joins the power supply electrode 3 of the substrate 1 and the electrode portion 5A of the connecting member 11A is formed as a metal joint.
- Step S4 Next, as shown in FIG. 16D, the power supply control board 6 is positioned.
- a power supply control board 6 including a connection terminal 7 including a plurality of terminals can be used.
- each of the output terminals of the power control board 6 and the connection member 11A are connected to the antenna board 1 obtained in step S3.
- the power supply control board 6 is positioned so that it corresponds to each of the surface electrodes of the electrode section 5A.
- Step S5 Next, as shown in FIG. 16E, the second cream solder 14 is applied to the contact points between each of the connection terminals 7 of the power supply control board 6 and each of the surface electrodes of the electrode portion 5A of the connection member 11A.
- the second cream solder 14 can be supplied using, for example, a dispensing method to the antenna board 1 obtained in step S4 and on which the power supply control board 6 is positioned.
- the second cream solder 14 forms a second joint portion 9 that joins the connection terminal 7 and the electrode portion 5A through a subsequent heating reflow process (later step S6).
- the first cream solder 13 constituting the first joint 8 may be remelted due to heat conduction during the process.
- the first joint portion and the second joint portion may be formed of metal bonding materials having different compositions.
- the second cream solder 14 has a lower melting point than the first cream solder 13.
- a composition of Sn-Bi can be used as the second cream solder 14. It should be noted that the second cream solder 14 is not limited to a Sn--Bi based composition, and any composition having a lower melting point than the first cream solder 13 can be used.
- the composition of the second cream solder 14 has a melting point lower than that of the first cream solder 13.
- the second cream solder 14 may be a material having the same melting point (composition) as the first cream solder 13.
- Step S6 a second joint portion is formed to join the connection terminal 7 and the electrode portion 5A.
- the antenna board 1 to which the second cream solder 14 obtained in step S5 is applied is subjected to, for example, a heating reflow treatment at a peak temperature of 180° C. to melt and solidify the second cream solder 14.
- the second joint portion 9 that joins the connection terminal 7 of the power supply control board 6 and the electrode portion 5A of the connection member 11A is formed as a metal joint.
- the antenna structure 21 can be manufactured. Note that the method of manufacturing the antenna structure 21 through the steps S1 to S6 described above is just an example, and the method of manufacturing the antenna structure 21 is not limited to this method. Further, in the manufacturing process of the antenna structure 21, the materials and manufacturing conditions used are merely examples, and are not limited to the above-mentioned contents.
- the antenna structure may include patch antenna elements arranged in a curved shape.
- an antenna array structure composed of antenna structures having a similar configuration has been described, but the present disclosure is not limited thereto.
- the antenna array structure may include antenna structures having different configurations.
- the present disclosure is applicable to antenna devices including antenna structures and antenna array structures.
- Antenna board 1 Antenna board 2 Patch antenna element 3 Feeding electrode 4 Main body of the connection member 5A, 5B, 5C Electrode part of the connection member 6 Power control board 7 Connection terminal 8 First joint part 9 Second joint part 11A, 11B, 11C Connection member 11a, 11b, 11c Connection member 12a, 12b Housing 13 First cream solder 14 Second cream solder 21, 21a Antenna structure 22, 22a Antenna array structure 23a, 23b, 24a, 24b Antenna unit
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
本発明に係るアンテナ構造体は、第1表面と、第1表面の反対側に位置する第2表面と、を有するアンテナ基板と、アンテナ基板の第1表面に配列される複数のパッチアンテナ素子と、アンテナ基板の第2表面に形成され、複数のパッチアンテナ素子の各々に電気的に接続される給電電極と、アンテナ基板の第2表面から離れて配置され、アンテナ基板の第2表面と交差する方向に延び、第3表面と、第3表面の反対側に位置する第4表面とを有する電源制御基板と、アンテナ基板の第2表面側であって、電源制御基板の第3表面又は第4表面のうち少なくとも一方の側に配置され、給電電極と電源制御基板とを電気的に接続する接続部材と、を備え、電源制御基板は、接続端子を含み、接続部材は、絶縁性を有する本体部と、本体部の表面に形成された電極部と、電極部と給電電極とを金属接合によって接合する第1接合部と、電極部と接続端子とを金属接合によって接合する第2接合部と、を含む。
Description
本開示は、アンテナ構造体、及びアンテナアレイ構造体に関する。
近年、第五世代(5G)の移動通信システムによる商用サービスが開始され、産業や社会を支える基盤技術として、マルチメディアサービスの高度化を更に加速し、新たな価値を提供することが期待されている。
5Gは、10GHzを超えるミリ波のような高周波数帯を扱う移動通信システムである。送受信アンテナには、誘電体基板と、その両面に配線形成された放射素子と、地導体板とを構成要素とする、平面アンテナの一種である、パッチアンテナ(マイクロストリップアンテナ)が一般的に用いられる。
また、所望の放射指向性(放射パターン)を得る為に、複数個のパッチアンテナを規則的に直線状、あるいは平面状などに配列した、多素子のアンテナアレイとして用いられることが多い。多素子のアンテナアレイとすることで、大容量通信が可能となる。パッチアンテナ等のアンテナ素子は、各種の信号処理回路や給電回路と接続され、アンテナ構造体(アンテナモジュール)を構成する。そして、ケースやカバー等の筐体に収納され、通信用のアンテナユニットとして実用的に利用される。
例えば、特許文献1には、アンテナ素子部と、アンテナ素子部で変換された電気信号を増幅する回路部とによって構成された、アンテナ構造体、及びアンテナユニットが開示されている。
特許文献1において、アンテナ素子部と回路部とは、それぞれ別体で構成され、ケーブルにより互いに接続され、外部ケース内に並設され、収納されることで、アンテナユニットを構成している。
近年、大容量通信に対応するため、複数のアンテナ素子を含むアンテナ構造体が利用されるが、その設置場所が限定される為、アンテナ構造体の小型化に対する要求が高まっている。
そこで、例えば、特許文献2には、アンテナ装置の小型化を実現するためのアンテナ構造体が示されている。特許文献2のアンテナ構造体は、地導体と、当該地導体の上面に第1の誘電体基板を介して形成されたアンテナ素子部と、地導体の下面に第2の誘電体基板を介して形成された回路パターン及び実装される回路部品等を含む回路部とにより構成されている。
本開示の一態様に係るアンテナ構造体は、第1表面と、第1表面の反対側に位置する第2表面と、を有するアンテナ基板と、アンテナ基板の第1表面に配列される複数のパッチアンテナ素子と、アンテナ基板の第2表面に形成され、複数のパッチアンテナ素子の各々に電気的に接続される給電電極と、アンテナ基板の第2表面から離れて配置され、アンテナ基板の第2表面と交差する方向に延び、第3表面と、第3表面の反対側に位置する第4表面とを有する電源制御基板と、アンテナ基板の第2表面の側であって、電源制御基板の第3表面又は第4表面のうち少なくとも一方の側に配置され、給電電極と電源制御基板とを電気的に接続する接続部材と、を備え、電源制御基板は、接続端子を含み、接続部材は、絶縁性を有する本体部と、本体部の表面に形成された電極部と、電極部と給電電極とを金属接合によって接合する第1接合部と、電極部と接続端子とを金属接合によって接合する第2接合部と、を含む。
特許文献1のアンテナ構造体の構造では、アンテナ素子部と回路部とがともに平面方向に設けられている。アンテナ素子部と回路部とを併設する面積を平面方向において確保する構成では、装置の小型化が困難である。
また、アンテナ構造体の全体の大きさは、誘電体基板のアンテナ素子部が配置されている面の反対面側に実装されている回路部品の実装面積によって決まる。このため、特許文献2に示すアンテナ構造体の構造では、アンテナ素子を小型化しても、回路部品の実装面積以下の小型アンテナ構造体の実現は困難である。
また、アンテナ素子を複数並べて、アンテナアレイ構造体を形成する場合においても、アンテナ素子を並べる間隔は、誘電体基板のアンテナ素子部が配置されている面の反対面側に実装されている回路部品の実装面積により制約を受ける為、小型のアンテナ素子を狭隣接な実装で複数並べたアンテナアレイ構造体を実現することは困難である。
そこで、本開示の目的は、アンテナ装置の小型化を容易にするアンテナ構造体を提供することである。
本開示の第1態様によれば、第1表面と、第1表面の反対側に位置する第2表面と、を有するアンテナ基板と、アンテナ基板の第1表面に配列される複数のパッチアンテナ素子と、アンテナ基板の第2表面に形成され、複数のパッチアンテナ素子の各々に電気的に接続される給電電極と、アンテナ基板の第2表面から離れて配置され、アンテナ基板の第2表面と交差する方向に延び、第3表面と、第3表面の反対側に位置する第4表面とを有する電源制御基板と、アンテナ基板の第2表面の側であって、電源制御基板の第3表面又は第4表面のうち少なくとも一方の側に配置され、給電電極と電源制御基板とを電気的に接続する接続部材と、を備え、電源制御基板は、接続端子を含み、接続部材は、絶縁性を有する本体部と、本体部の表面に形成された電極部と、電極部と給電電極とを金属接合によって接合する第1接合部と、電極部と接続端子とを金属接合によって接合する第2接合部と、を含む、アンテナ構造体を提供する。
この態様によれば、アンテナ装置の小型化を容易にするアンテナ構造体を提供することができる。
本開示の第2態様によれば、接続部材は、電源制御基板の第3表面の側に配置される第1接続部材と、電源制御基板の第4表面の側に配置され、第1接続部材と間隙を隔てて対向する第2接続部材と、を含み、電源制御基板の端部は、間隙に配置されている、第1態様に記載のアンテナ構造体を提供する。
本開示の第3態様によれば、第1接続部材と第2接続部材との並ぶ方向における間隙の幅をLとし、電源制御基板の厚さをTとした場合、(T+0.05mm)<L<(T+1mm)を満たす、第2態様に記載のアンテナ構造体を提供する。
本開示の第4態様によれば、接続部材は、前記複数のパッチアンテナ素子の配列される方向に沿って配置されている、第1又は第2態様に記載のアンテナ構造体を提供する。
本開示の第5態様によれば、接続部材の本体部は、樹脂素材で構成され、樹脂素材は、LCPと、PPAと、ABSと、PEEKと、PCとのうちのいずれか1つを含む、第1又は第2態様に記載のアンテナ構造体を提供する。
本開示の第6態様によれば、第1接合部の組成と第2接合部の組成とが異なる、第1又は第2態様に記載のアンテナ構造体を提供する。
本開示の第7態様によれば、第1又は第2態様に記載のアンテナ構造体を複数備え、複数のパッチアンテナ素子は、アンテナ基板の第1表面において、第1方向に沿って配列され、複数のアンテナ構造体は、第1方向と直交する第2方向に沿って配列されている、アンテナアレイ構造体を提供する。
本開示の第8態様によれば、複数のアンテナ構造体の配列の方向において、隣接するアンテナ基板の隣り合う端面間の間隔は、0mmより大きく10mm以下である、第7態様に記載のアンテナアレイ構造体を提供する。
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
本発明の実施の形態1に係るアンテナ構造体、アンテナアレイ構造体、及びその製造方法について、図1乃至図10を参照しながら説明する。添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供するものであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。また、各図においては、説明を容易なものとするため、各要素を誇張して示している。なお、図面において実質的に同一の部材については、同一の符号を付している。
《実施の形態1》
(実施例1のアンテナ構造体の構成)
本開示の実施の形態1に係るアンテナ構造体の全体構成について、図1乃至図3を参照しながら説明する。図1は、実施の形態1に係る実施例1のアンテナ構造体21の構成の一例を示すX-Z平面における端面図である。図2は、実施の形態1に係る実施例1のアンテナ構造体21の構成の一例を示す斜視図である。図3は、実施の形態1に係る実施例1のアンテナ構造体21の構成の一例を示すY-Z平面における正面図である。
(実施例1のアンテナ構造体の構成)
本開示の実施の形態1に係るアンテナ構造体の全体構成について、図1乃至図3を参照しながら説明する。図1は、実施の形態1に係る実施例1のアンテナ構造体21の構成の一例を示すX-Z平面における端面図である。図2は、実施の形態1に係る実施例1のアンテナ構造体21の構成の一例を示す斜視図である。図3は、実施の形態1に係る実施例1のアンテナ構造体21の構成の一例を示すY-Z平面における正面図である。
図1に示すように、本実施の形態に係るアンテナ構造体21は、アンテナ基板1と、電源制御基板6と、接続部材11Aとを備えている。本実施の形態では、アンテナ基板1は、X-Y平面と平行に配置され、電源制御基板6は、アンテナ基板1のX-Y平面に平行する上表面(図示+Z側の表面)から離れて配置され、アンテナ基板1の上表面と交差する方向に延びることができる。図1-3に示す実施の形態では、電源制御基板6は、アンテナ基板1と直交するY-Z平面に平行して延びている。接続部材11Aは、電源制御基板6のY-Z平面と平行に延びる図示+X側の表面6Bの側に配置され、アンテナ基板1と電源制御基板6とを接続している。接続部材11Aの構成については、後段において詳述する。なお、本明細書では、アンテナ基板1のX-Y平面に平行する図示-Z側の表面を、「下表面」又は「第1表面」といい、その反対側の表面(図示+Z側の表面)を、「上表面」又は「第2表面」という。また、電源制御基板6のY-Z平面に平行する図示-X側の表面6Aを、「第3表面」といい、その反対側の表面6B(図示+X側の表面)を、「第4表面」という。
アンテナ基板1は、本実施の形態において、パナソニック製の多層基板材料「MEGTRON7」が基材として用いられている。「MEGTRON7」は低伝送損失特性を有する多層基板材料である。これを用いて、高効率なアンテナ性能を実現するとともに、自由度の高い基板設計を行うことができる。しかしながら、アンテナ基板1は、「MEGTRON7」に限定するものではなく、例えば、その他のガラスエポキシ素材やセラミック素材であってもよい。また、アンテナ基板1の形状及び寸法は、用途に応じて作製することができる。本実施の形態では、図2-3に示すように、アンテナ基板1は、X-Y平面において矩形状を有し、図示X方向の幅が3mm、Y方向の長さが22mm、Z方向の厚みが0.8mmで作製されている。
図2に示すように、アンテナ基板1の下表面(第1表面)には、複数のパッチアンテナ素子2が図示Y方向に沿って配列されている。本実施の形態では、パッチアンテナ素子2は、厚み18μmの銅箔で構成され、寸法が2mm×2mmの矩形状を有している。また、本実施の形態では、図2に示すように、アンテナ構造体21は、7個の矩形状のパッチアンテナ素子2を備え、これらのパッチアンテナ素子2は、図示Y方向に沿って直線状に1mm間隔の等間隔で配列されている。このように、複数のパッチアンテナ素子2を、矩形状のアンテナ基板1の長手方向(図示Y方向)に沿って直線状に配列することによって、コンパクトなアンテナ構造体を構成することができる。
なお、本開示は、アンテナ構造体に含まれるパッチアンテナ素子の形状、数、又は配列の間隔等を限定しない。パッチアンテナ素子2は、例えば、円形状等の他の形状であってもよく、アンテナ構造体21を構成するパッチアンテナ素子の数は、アンテナ構造体の用途に応じて設けられてもよい。更に、複数のパッチアンテナ素子2は、等間隔に配列されてもよく、異なる間隔に配列することもできる。
図1及び図3に示すように、アンテナ基板1のパッチアンテナ素子2が配置されている表面の反対側の上表面(第2表面)には、複数の給電電極3が配置されている。給電電極3は、例えば、スルーホールによって複数のパッチアンテナ素子2と導通され、パッチアンテナ素子2に給電するために用いられる。本実施の形態では、図3に示すように、給電電極3は、アンテナ基板1の上表面において、下表面におけるパッチアンテナ素子2の配列に対向して、図示Y方向に沿って配列された複数個の電極を含む。これによって、給電電極3は、複数のパッチアンテナ素子2の各々に対し、別々に給電することができる。また、給電電極3に含まれる個々の電極がパッチアンテナ素子2の配列方向に沿って配列することによって、よりコンパクトなアンテナ構造体を構成することができる。
電源制御基板6は、例えば、両面プリント基板に、信号回路や給電回路を構成する回路部品(図示せず)を実装して構成することができる。電源制御基板6は、接続端子7を有し、本実施の形態では、接続端子7は、図示Y方向に沿って設けられた複数の端子を含む。複数の端子のそれぞれは、接続部材11Aの電極部5A(後段に説明する)及び給電電極3を通して、パッチアンテナ素子2のそれぞれに電気的に接続されている。これによって、電源制御基板6は、各々のパッチアンテナ素子2に所定の励振振幅位相分布を与え、アンテナ構造体21の所望の放射指向性を実現することができる。電源制御基板6は、アンテナ基板1の上表面と交差する方向に延びるように配置することができる。本実施の形態では、電源制御基板6は、パッチアンテナ素子2の配列方向と平行して、Y-Z平面に配置されている。これによって、アンテナ構造体を更にコンパクトに構成することができる。
電源制御基板6の形状及び寸法は、用途に応じて作製することができる。本実施の形態では、図示のように、電源制御基板6は、パッチアンテナ素子2の配列方向に平行するY-Z平面に配置され、Y-Z平面において矩形状を有している。また、本実施の形態では、電源制御基板6は、図示Y方向の長さが22mm、Z方向の長さが25mm、X方向の厚みが1.6mmで作製されている。
実施例1のアンテナ構造体21において、アンテナ基板1と電源制御基板6とは、接続部材によって接続されている。以下、図1-3に併せ、更に図4A-4Cを参照し、実施例1及び変形例に係る接続部材の構成について説明する。図4Aは、実施例1に係るアンテナ構造体21の接続部材11Aの構成の一例を示す図1の部分Aの拡大図である。図4Bは、実施例1の変形例に係る接続部材11Bの構成の一例を示す図である。図4Cは、実施例1の変形例に係る接続部材11Cの構成の他の一例を示す図である。
(接続部材の構成)
実施例1のアンテナ構造体21の接続部材11Aは、電源制御基板6の第3表面6Aと第4表面6Bとのうちのいずれか一方の側に配置することができる。実施例1に係る接続部材11Aは、絶縁性を有する本体部4と、本体部4の表面に形成された電極部5Aと、第1接合部8と、第2接合部9と、によって構成されている。第1接合部8は、電極部5Aと給電電極3とを接合し、第2接合部9は、電極部5Aと電源制御基板の接続端子7とを接合している。また、第1接合部8と第2接合部9とは、ともに金属接合により構成されている。このように、接続部材11Aは、電源制御基板6と給電電極3とを、電気的接続するとともに、機械的に接合させることで、アンテナ基板1の上表面と交差する方向に延びている電源制御基板6を支持することができる。なお、図4B、4Cに示す実施例1の変形例に係る接続部材11B,11Cは、電極部5B,5Cの形態において接続部材11Aと異なり、他の構成は接続部材11Aと実質的に同一であって、同一の符号を付している。
実施例1のアンテナ構造体21の接続部材11Aは、電源制御基板6の第3表面6Aと第4表面6Bとのうちのいずれか一方の側に配置することができる。実施例1に係る接続部材11Aは、絶縁性を有する本体部4と、本体部4の表面に形成された電極部5Aと、第1接合部8と、第2接合部9と、によって構成されている。第1接合部8は、電極部5Aと給電電極3とを接合し、第2接合部9は、電極部5Aと電源制御基板の接続端子7とを接合している。また、第1接合部8と第2接合部9とは、ともに金属接合により構成されている。このように、接続部材11Aは、電源制御基板6と給電電極3とを、電気的接続するとともに、機械的に接合させることで、アンテナ基板1の上表面と交差する方向に延びている電源制御基板6を支持することができる。なお、図4B、4Cに示す実施例1の変形例に係る接続部材11B,11Cは、電極部5B,5Cの形態において接続部材11Aと異なり、他の構成は接続部材11Aと実質的に同一であって、同一の符号を付している。
接続部材11A,11B,11Cの形状及び寸法は、用途に応じて作製することができる。本実施の形態では、接続部材11A,11B,11Cは、アンテナ基板1の下表面のパッチアンテナ素子2の配列方向に沿って配置され、長手方向が図示Y方向に延びる直方体の外形を有し、Y-Z平面と平行に配置された電源制御基板6と平行に配置されている。これによって、コンパクトなアンテナ構造体21を構成することができる。
接続部材11A,11B,11Cの本体部4は、本実施の形態では、図示X方向の幅Wcが2.5mm、Z方向の高さHcが3.0mm、Y方向の長さLc(図3に示す)が22mmで作製されている。なお、本実施の形態では、電源制御基板6と接続部材11A,11B,11Cの本体部4とは、Y方向において概ね同一の長さを有するように作製されているが、本開示は、これに限定されない。電源制御基板6と本体部4とは、Y方向において異なる長さを有してもよい。
図4A-4Cに示すように、これに限定されないが、本実施の形態では、電源制御基板6の端部6a付近に、接続端子7が配置されている。電源制御基板6の接続端子7が、電源制御基板6の第4表面6Bに設けられ、当該接続端子7が、第2接合部9によって、第4表面6Bの側に配置された接続部材11A,11B,11Cに接合されることによって、電源制御基板6を保持することができる。なお、電源制御基板6は、第4表面6Bに接続端子7が設けられ、第4表面6Bの側において、第2接合部9によって接続部材11A,11B,11Cに接続するものに限定されない。例えば、接続端子7が、電源制御基板6の第3表面6Aに設けられ、第3表面6Aの側において、第2接合部9によって接続部材11A,11B,11Cに接続してもよい。
電源制御基板6の端部6aは、アンテナ基板1の上面1aと接して配置されてもよく、上面1aから所定の距離を離れて配置されてもよい。本実施の形態では、図4A-4Cに示すように、電源制御基板6の端部6aは、アンテナ基板1の上面1aから距離dだけ離れて配置されている。距離dは、例えば、0mm以上2.0mm以下であってもよい。電源制御基板6を、アンテナ基板1の上面1aから離れて配置することによって、電源制御基板6とアンテナ基板1との間に空気が流れる経路を確保することができる。これによって、電源制御基板6に搭載される電子部品から発せられる熱を散熱させ、電子部品の発熱による電源制御基板6又はアンテナ基板1の温度上昇を抑制することができる。
接続部材11A,11B,11Cの本体部4は、絶縁性を有する樹脂素材で構成されている。本実施の形態では、本体部4は、誘電率が4.3、誘電正接が0.015のLCP(液晶ポリマー)を用いているが、これに限定されるものではなく、LCP(液晶ポリマー)と、PPA(ポリフタルアミド)と、ABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂)と、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン樹脂)と、PC(ポリカーボネート樹脂)とのうちのいずれか1つを含むことができる。
接続部材11A,11B,11Cの電極部5A,5B,5Cは、本体部4の表面の全体又は任意の一部に形成することができる。本実施の形態において、例えば、図4Aに示す実施例1に係る電極部5Aは、本体部4の上表面4bと、下表面4aの一部と、電源制御基板6に対向する内側の面4Aの一部と、電源制御基板6の反対側に面する外側の面4Bとにおいて形成されている。図4Bに示す実施例1の変形例に係る電極部5Bは、本体部4の上表面4bと、下表面4aの一部と、内側の面4Aとにおいて形成されている。更に、図4Cに示す実施例1の変形例に係る電極部5Cは、本体部4の下表面4aの一部と、内側の面4Aの一部とにおいて形成されている。なお、接続部材の電極部はこれらの形態に限定されることなく、用途に応じて、図4A-4Cに示す例と更に異なる形態で形成されてもよい。
本実施の形態では、電極部5A,5B,5Cは、メッキ法によって、厚さ10μmの銅(Cu)と、厚さ0.2μmのニッケル(Ni)と、厚さ0.05μmの金(Au)とを順次に形成されている。電極部5A,5B,5Cは、メッキ法により形成したものに限定されることなく、導電性樹脂の印刷やディスペンス塗布等、その他の素材又は工法により形成されてもよい。
電極部5A,5B,5Cと給電電極3とを接合する第1接合部8と、電極部5A,5B,5Cと電源制御基板の接続端子7とを接合する第2接合部9とは、ともに金属接合により構成されている。これによって、第1接合部8と第2接合部9とは、電気伝導性と機械的強度との両方を備えることができる。本実施の形態では、第1接合部8は、Sn-3.0Ag-0.5Cu組成のはんだを用いて構成され、第2接合部9は、Sn-Bi系はんだを用いて構成されている。なお、第1接合部8と第2接合部9とを構成する金属接合材は、これに限定されるものではなく、例えば、AgやCuなどの導電性ペースト、又はその他の接合材料を用いてもよい。更に、第1接合部8と第2接合部9とは、異なる組成を有する金属接合材により構成することができる。これについて、後段において詳述する。
(実施例2のアンテナ構造体の構成)
本開示の実施の形態1に係る実施例2のアンテナ構造体の構成について、図5乃至図6Cを参照して説明する。図5は、実施の形態1に係る実施例2のアンテナ構造体21aの構成の一例を示すX-Z平面における端面図である。図6Aは、実施例2に係るアンテナ構造体21aの接続部材の構成の一例11aを示す図5の部分Bの拡大図である。図6Bは、実施例2の変形例に係る接続部材の構成の一例11bを示す図である。図6Cは、実施例2の変形例に係る接続部材の構成の他の一例11cを示す図である。
本開示の実施の形態1に係る実施例2のアンテナ構造体の構成について、図5乃至図6Cを参照して説明する。図5は、実施の形態1に係る実施例2のアンテナ構造体21aの構成の一例を示すX-Z平面における端面図である。図6Aは、実施例2に係るアンテナ構造体21aの接続部材の構成の一例11aを示す図5の部分Bの拡大図である。図6Bは、実施例2の変形例に係る接続部材の構成の一例11bを示す図である。図6Cは、実施例2の変形例に係る接続部材の構成の他の一例11cを示す図である。
図5に示す実施例2のアンテナ構造体21aは、アンテナ基板1と、電源制御基板6と、接続部材11aとを備えている。本実施の形態では、アンテナ基板1は、X-Y平面と平行に配置され、電源制御基板6は、アンテナ基板1のX-Y平面に平行する上表面(図示+Z側の表面)から離れて配置され、アンテナ基板1の上表面と交差する方向に延び、図示Y-Z平面と平行に配置されている。接続部材11aは、アンテナ基板1の上表面側に配置され、アンテナ基板1と電源制御基板6とを接続している。図示のように、実施例2のアンテナ構造体21aにおいて、接続部材11aは、電源制御基板6の第3表面6A側に配置された第1接続部材11A1と、第4表面6Bの側に配置され、第1接続部材11A1と間隙を隔てて対向する第2接続部材11A2とを含む点において、図1に示した実施例1のアンテナ構造体21と異なる。
アンテナ構造体21aの接続部材11aの第1接続部材11A1と第2接続部材11A2とのそれぞれは、絶縁性の本体部4と、本体部4の表面に形成された電極部5Aと、第1接合部8と、第2接合部9と、によって構成されている。第1接合部8は、電極部5Aと給電電極3とを接続し、第2接合部9は、電極部5Aと電源制御基板の接続端子7とを接続している。また、第1接合部8と第2接合部9とは、ともに金属接合により構成されている。このように、接続部材11aは、電源制御基板6と給電電極3とを、電気的接続するとともに、機械的に接合させることで、アンテナ基板1の上表面と交差する方向に延びている電源制御基板6を支持することができる。
図6Aに示すように、接続部材11aの第1接続部材11A1と第2接続部材11A2とのそれぞれは、図4Aに示す実施例1に係る接続部材11Aと実質的に同様に構成することができる。また、図6Bに示す実施例2の変形例に係る接続部材11bの第1接続部材11B1と第2接続部材11B2とのそれぞれは、図4Bに示す実施例1の変形例に係る接続部材11B実質的に同様に構成することができる。更に、図6Cに示す実施例2の変形例に係る接続部材11cの第1接続部材11C1と第2接続部材11C2とのそれぞれは、図4Cに示す実施例1の変形例に係る接続部材11Cと実質的に同様に構成することができる。以下、実施例2に係る接続部材11aの第1接続部材11A1及び第2接続部材11A2、並びに実施例2の変形例に係る接続部材11b及び11cの第1接続部材11B1,11C1、及び第2接続部材11B2,11C2について、詳細の説明は省略する。
図5-6Cに示すように、アンテナ構造体21aにおいて、電源制御基板6の端部6aは、接続部材11a,11b,11cの第1接続部材と第2接続部材との間隙に配置されている。また、これに限定されないが、本実施の形態では、電源制御基板6の端部6a付近に、接続端子7が配置され、図示のように、接続端子7が、電源制御基板6のY-Z平面と平行する第3表面6Aと第4表面6Bとのそれぞれに設けられている。電源制御基板6の第3表面6A及び第4表面6Bに設けられた接続端子7のそれぞれが、第2接合部9によって、接続部材11a,11b,11cの第1接続部材と第2接続部材とのそれぞれに接合されている。これによって、電源制御基板6を安定的に保持することができ、振動や衝撃に対して強い構造を持つアンテナ構造体21を構成することができる。なお、電源制御基板6は、接続端子7が第3表面6A及び第4表面6Bの両方に設けられ、第1接続部材と第2接続部材とのそれぞれに接続するものに限定されない。例えば、接続端子7が電源制御基板6の第3表面6Aと第4表面6Bとのうちのいずれかに設けられ、第2接合部9によって、第1接続部材と第2接続部材とのうちの片方に接続されてもよい。
本実施の形態では、接続部材11a,11b,11cの第1接続部材と第2接続部材とは、長手方向が図示Y方向に延びる直方体の外形を有し、パッチアンテナ素子2の配列される方向に沿って配置されて、Y方向に平行する間隙を構成している。電源制御基板6の端部6aが当該間隙に配置されることで、コンパクトなアンテナ構造体21aを構成することができる。
接続部材11a,11b,11cの第1接続部材と第2接続部材との間隙の寸法は、用途に応じて作製することができる。電源制御基板6の端部6aを間隙内に配置するため、第1接続部材と第2接続部材との並ぶ方向における間隙の幅Lは、少なくとも電源制御基板6の厚さTよりも大きい。例えば、図示X方向における間隙の幅Lと、電源制御基板6の厚さTとが、(T+0.05mm)<L<(T+1mm)を満たすように構成することができる。本実施の形態では、図示X方向において、間隙の幅Lが2mmで、電源制御基板6の厚さTが1.6mmで作製されている。また、図示のように、実施例2係るアンテナ構造体21aは、実施例1係るアンテナ構造体21と同様に、電源制御基板6の端部6aが、アンテナ基板1の上面1aから距離dだけ離れて配置されている。これによって、電源制御基板6とアンテナ基板1との間に空気が流れる経路が確保され、電源制御基板6に搭載されている電子部品の発熱による電源制御基板6又はアンテナ基板1の温度上昇を抑制することができる。
実施例2係る接続部材11a,11b,11cの第1接続部材と第2接続部材との本体部4と、電極部5A,5B,5Cと、第1接合部8と、第2接合部9とは、前述した実施例1係る接続部材11A,11B,11Cと実質的に同様な構成、寸法、工法等によって作製することができる。ここでは、詳細な説明を省略する。
このように、X-Y平面と平行に配置されたアンテナ基板1と、アンテナ基板1の上表面と交差する方向に延びる電源制御基板6とを、接続部材11A,11B,11C又は11a,11b,11cで接続することによって、本開示の実施の形態1に係るアンテナ構造体21,21aが構成されている。
このような構成によれば、パッチアンテナ素子2と、信号回路や給電回路を構成する回路部品が実装されている電源制御基板6とは、互いに交差する方向に配置されるため、例えば、信号回路や給電回路を構成する回路部品の実装面積により、アンテナ素子の配置が制約されることなく、アンテナ装置の小型化を容易にするアンテナ構造体21,21aを提供することができる。
次に図7乃至図10を参照して、実施の形態1に係るアンテナアレイ構造体の構成について説明する。
(アンテナアレイ構造体の構成)
図7は、実施の形態1に係るアンテナアレイ構造体22の構成の一例を示すX-Z平面における端面図である。図8は、実施の形態1に係るアンテナアレイ構造体22の構成の一例を示す斜視図である。図9は、実施の形態1に係るアンテナアレイ構造体22の構成の一例を示すX-Y平面における平面図である。
図7は、実施の形態1に係るアンテナアレイ構造体22の構成の一例を示すX-Z平面における端面図である。図8は、実施の形態1に係るアンテナアレイ構造体22の構成の一例を示す斜視図である。図9は、実施の形態1に係るアンテナアレイ構造体22の構成の一例を示すX-Y平面における平面図である。
図7-9に示すように、アンテナアレイ構造体22は、実施の形態1に係る実施例1のアンテナ構造体21を複数備えて構成されている。各々のアンテナ構造体21の複数のパッチアンテナ素子2は、本実施の形態では、アンテナ基板の下表面(第1表面)において、図示Y方向に沿って配列されている。また、複数のアンテナ構造体21は、パッチアンテナ素子2の配列の方向に直交する方向、本実施の形態では、図示X方向に沿って配列されている。このように、マトリックス状に配置されたパッチアンテナ素子2のアレイを備えるアンテナアレイ構造体22が構成されている。
アンテナアレイ構造体22を構成するアンテナ構造体21の数は、アンテナアレイ構造体の用途に応じて設けることができる。本実施の形態では、図8-9に示すように、アンテナアレイ構造体22は、6つのアンテナ構造体21を備え、各々のアンテナ構造体21が7つのパッチアンテナ素子2を備えるように構成されている。このように構成されたアンテナアレイ構造体22は、7×6個のパッチアンテナ素子2を有している。例えば、m個のアンテナ構造体21を設け、それぞれのアンテナ構造体21がn個のパッチアンテナ素子2を備える場合、n×m個のパッチアンテナ素子2を含むアンテナアレイ構造体22が構成される。多数のパッチアンテナ素子を含むアンテナアレイ構造体を利用することによって、大容量通信が実現可能となる。
アンテナアレイ構造体22において、各々のアンテナ構造体21が等間隔に配列されてもよく、異なる間隔に配列することもできる。本実施の形態では、図7-9に示すように、6つのアンテナ構造体21が配列されたX方向において、個々のアンテナ基板1が等間隔に配置されている。また、これに限定されないが、本実施の形態では、アンテナアレイ構造体22を構成する各々のアンテナ構造体21は、X-Y平面において矩形状のアンテナ基板1を備えている。アンテナ構造体21の配列の方向(本実施の形態では、図示X方向)において、隣接するアンテナ基板1の隣り合う端面間の間隔Sが0.5mmで構成されている。間隔を設けてアンテナ基板1を配列することによって、各々のアンテナ構造体21の電源制御基板6に実装されている回路部品が発する熱を散熱させ、回路部品の発熱による電源制御基板6の温度上昇を抑制することができる。アンテナ構造体21の配列の方向において、隣接するアンテナ基板1の隣り合う端面間の間隔Sは、例えば、0mmより大きく10mm以下であってもよい。
本開示によるアンテナ構造体21の構成によれば、パッチアンテナ素子2と、信号回路や給電回路を構成する回路部品が実装されている電源制御基板6とは、互いに交差する方向に配置されている。そのため、アンテナアレイ構造体22において、複数のアンテナ構造体21を配置するとき、例えば、電源制御基板6、又は電源制御基板6に実装されている回路部品により、間隔Sが制約されることなく、複数のアンテナ構造体21を配列することができる。従って、各々のアンテナ構造体のパッチアンテナ素子2が狭隣接でマトリクス上に並んだアンテナアレイ構造体22を構成することができ、これによって、小型のアンテナアレイ装置を提供することが可能となる。
同様に、複数の実施例2に係るアンテナ構造体21aを用いて、アンテナアレイ構造体を構成することもできる。図10は、実施の形態1に係る実施例2のアンテナ構造体21aによるアンテナアレイ構造体22aの構成の一例を示す斜視図である。また、アンテナ構造体21,21aの各変形例に係る接続部材も、当然にアンテナアレイ構造体の構成に適用可能である。ここでは、詳細な説明を省略する。
アンテナアレイ構造体は、更に筐体と組み立てることによってアンテナユニットを構成することができる。アンテナユニットの構成について、図11乃至14を参照して説明する。
(アンテナユニットの構成)
図11は、図7のアンテナアレイ構造体22と筐体12aとを組み立てたアンテナユニットの構成の一例23aを示す斜視図である。図12は、図7のアンテナアレイ構造体22と筐体12a,12bとを組み立てたアンテナユニットの構成の他の一例23bを示す斜視図である。
図11は、図7のアンテナアレイ構造体22と筐体12aとを組み立てたアンテナユニットの構成の一例23aを示す斜視図である。図12は、図7のアンテナアレイ構造体22と筐体12a,12bとを組み立てたアンテナユニットの構成の他の一例23bを示す斜視図である。
図11に示すアンテナユニット23aは、アンテナアレイ構造体22の複数の電源制御基板6のアンテナ基板1に近接の端部6aの反対側の端部6b(図示+Z側の上端部)を、筐体12aに取り付けて構成されている。図12に示すアンテナユニット23bは、アンテナアレイ構造体22の複数の電源制御基板6の端部6bが筐体12aに取り付けられている。更に、アンテナアレイ構造体22の配列方向(図示X方向)に沿って、個々の電源制御基板6の端部6aと端部6bとを接続する両側の部分6c,6dのうちの片方又は両方(図示せず)を、筐体12bに取り付けて構成することができる。
また、図13は、図10のアンテナアレイ構造体22aと筐体12aとを組み立てたアンテナユニットの構成の一例24aを示す斜視図である。図14は、図10のアンテナアレイ構造体22aと筐体12a,12bとを組み立てたアンテナユニットの構成の他の一例24bを示す斜視図である。アンテナユニット24a,24bは、アンテナユニット23a,23bと実質的に同様に構成することができる。ここでは、詳細な説明を省略する。
アンテナユニットは、アンテナアレイ構造体と筐体とを組み立てる構成によって、アンテナアレイ構造体の強度を確保することができ、組立性を向上させることができる。
次に図15乃至図16Fを参照して、アンテナ構造体の製造工程について説明する。図15は、アンテナ構造体21の製造工程の一例を示すフローチャートである。図16A-16Fは、実施の形態1に係るアンテナ構造体21の製造工程の一例を示す模式図である。なお、アンテナ基板1にパッチアンテナ素子2の実装及び給電電極3の作製については、従来知られている工法を採用することができるため、以下の製造方法において説明を省略する。
(アンテナ構造体の製造方法)
図15に示すように、アンテナ構造体21の製造方法は、ステップS1からステップS6の工程を含むことができる。以下に、図16A-16Fに示す模式図を参照しながらそれぞれの工程について説明する。
図15に示すように、アンテナ構造体21の製造方法は、ステップS1からステップS6の工程を含むことができる。以下に、図16A-16Fに示す模式図を参照しながらそれぞれの工程について説明する。
(ステップS1)
図16Aに示すように、アンテナ基板1の給電電極3上に、第1クリームはんだ13を適用する。第1クリームはんだ13は、例えば、Sn-3.0Ag-0.5Cuの組成を有するものを用いて、スクリーン印刷法を利用して供給することができる。スクリーン印刷に用いたメタルマスクは、例えば、厚み80μmのものを用いてもよい。なお、第1クリームはんだ13の供給は、スクリーン印刷法に限定されるものではなく、ディスペンス法やインクジェット法等、その他の工法を用いて供給してもよい。
図16Aに示すように、アンテナ基板1の給電電極3上に、第1クリームはんだ13を適用する。第1クリームはんだ13は、例えば、Sn-3.0Ag-0.5Cuの組成を有するものを用いて、スクリーン印刷法を利用して供給することができる。スクリーン印刷に用いたメタルマスクは、例えば、厚み80μmのものを用いてもよい。なお、第1クリームはんだ13の供給は、スクリーン印刷法に限定されるものではなく、ディスペンス法やインクジェット法等、その他の工法を用いて供給してもよい。
(ステップS2)
図16Bに示すように、ステップS1で第1クリームはんだ13が適用されたアンテナ基板1に、接続部材11Aを配置する。ここでは、複数の表面電極を含む電極部5Aが本体部4に形成された接続部材11Aを用いて、電極部5Aの表面電極のそれぞれとアンテナ基板1に形成された給電電極3のそれぞれとが対応するように、接続部材11Aをアンテナ基板1に対して位置決めして取り付ける。図16Bに示す実施の形態では、接続部材11Aは、長手方向が図示Y方向に沿って配置されている。
図16Bに示すように、ステップS1で第1クリームはんだ13が適用されたアンテナ基板1に、接続部材11Aを配置する。ここでは、複数の表面電極を含む電極部5Aが本体部4に形成された接続部材11Aを用いて、電極部5Aの表面電極のそれぞれとアンテナ基板1に形成された給電電極3のそれぞれとが対応するように、接続部材11Aをアンテナ基板1に対して位置決めして取り付ける。図16Bに示す実施の形態では、接続部材11Aは、長手方向が図示Y方向に沿って配置されている。
(ステップS3)
図16Cに示すように、電極部5Aと給電電極3とを接合する第1接合部8を形成する。ここでは、ステップS2で得られた、接続部材11Aが配置されたアンテナ基板1に対して、例えば、ピーク温度240℃の加熱リフロー処理を行い、第1クリームはんだ13を溶融、凝固させて、アンテナ基板1の給電電極3と接続部材11Aの電極部5Aとを接合する第1接合部8を、金属接合として形成する。
図16Cに示すように、電極部5Aと給電電極3とを接合する第1接合部8を形成する。ここでは、ステップS2で得られた、接続部材11Aが配置されたアンテナ基板1に対して、例えば、ピーク温度240℃の加熱リフロー処理を行い、第1クリームはんだ13を溶融、凝固させて、アンテナ基板1の給電電極3と接続部材11Aの電極部5Aとを接合する第1接合部8を、金属接合として形成する。
(ステップS4)
次に、図16Dに示すように、電源制御基板6を位置決めする。ここでは、複数の端子を含む接続端子7を備えている電源制御基板6を用いることができる。図16Dに示す実施の形態では、電源制御基板6が配置されているY-Z平面において、ステップS3で得られたアンテナ基板1に対して、電源制御基板6の出力端子のそれぞれと接続部材11Aの電極部5Aの表面電極のそれぞれとが対応するように、電源制御基板6を位置決めする。
次に、図16Dに示すように、電源制御基板6を位置決めする。ここでは、複数の端子を含む接続端子7を備えている電源制御基板6を用いることができる。図16Dに示す実施の形態では、電源制御基板6が配置されているY-Z平面において、ステップS3で得られたアンテナ基板1に対して、電源制御基板6の出力端子のそれぞれと接続部材11Aの電極部5Aの表面電極のそれぞれとが対応するように、電源制御基板6を位置決めする。
(ステップS5)
次に、図16Eに示すように、電源制御基板6の接続端子7のそれぞれと接続部材11Aの電極部5Aの表面電極のそれぞれとの接点に、第2クリームはんだ14を適用する。ここでは、ステップS4で得られた、電源制御基板6が位置決めされたアンテナ基板1に対して、例えば、ディスペンス法を用いて、第2クリームはんだ14を供給することができる。
次に、図16Eに示すように、電源制御基板6の接続端子7のそれぞれと接続部材11Aの電極部5Aの表面電極のそれぞれとの接点に、第2クリームはんだ14を適用する。ここでは、ステップS4で得られた、電源制御基板6が位置決めされたアンテナ基板1に対して、例えば、ディスペンス法を用いて、第2クリームはんだ14を供給することができる。
第2クリームはんだ14は、後続の加熱リフロー処理(後段のステップS6)により、接続端子7と電極部5Aとを接合する第2接合部9を形成する。後続の加熱リフロー処理時に、第1接合部8を構成する第1クリームはんだ13が処理中の熱伝導により再溶融する場合がある。これを防ぐ為に、第1接合部と前記第2接合部とは、異なる組成を有する金属接合材により構成することができる。例えば、第2クリームはんだ14は、第1クリームはんだ13よりも低い融点を有する。例えば、Sn-Biの組成のものを第2クリームはんだ14として用いることができる。なお、第2クリームはんだ14は、Sn-Bi系の組成に限定されるものではなく、第1クリームはんだ13よりも融点が低い組成であれば適用できる。
また、必ずしも融点が第1クリームはんだ13の融点よりも低いものを第2クリームはんだ14の組成とする必要はない。例えば、製造工程により、熱伝導による第1クリームはんだ13の再溶融が発生しない場合、第2クリームはんだ14は、第1クリームはんだ13と同じ融点(組成)を有する材料であってもよい。
(ステップS6)
次に、図16Fに示すように、接続端子7と電極部5Aとを接合する第2接合部を形成する。ここでは、ステップS5で得られた、第2クリームはんだ14が適用されたアンテナ基板1に対して、例えば、ピーク温度180℃の加熱リフロー処理を行い、第2クリームはんだ14を溶融、凝固させて、電源制御基板6の接続端子7と接続部材11Aの電極部5Aとを接合する第2接合部9を、金属接合として形成する。
次に、図16Fに示すように、接続端子7と電極部5Aとを接合する第2接合部を形成する。ここでは、ステップS5で得られた、第2クリームはんだ14が適用されたアンテナ基板1に対して、例えば、ピーク温度180℃の加熱リフロー処理を行い、第2クリームはんだ14を溶融、凝固させて、電源制御基板6の接続端子7と接続部材11Aの電極部5Aとを接合する第2接合部9を、金属接合として形成する。
以上の工程によって、アンテナ構造体21を製造することができる。なお、上記S1からS6を経てアンテナ構造体21を製造する方法はあくまで一例であり、アンテナ構造体21の製造は、この方法に限定されるものではない。また、上記アンテナ構造体21の製造工程において、用いられる材料又は作製条件も一例であり、上述した内容に限定されるものではない。
上記実施の形態において、パッチアンテナ素子が平面状に配列されたアンテナ構造体を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、アンテナ構造体は、曲面状に配列されたパッチアンテナ素子により構成されてもよい。
また、上記実施の形態において、同様な構成を有するアンテナ構造体により構成されたアンテナアレイ構造体を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、アンテナアレイ構造体は、互いに異なる構成を有するアンテナ構造体を含むことができる。
以上のように、本開示における技術の例示としての実施の形態を説明するために、添付図面及び詳細な説明を提供した。したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。したがって、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
本開示は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。そのような変更、及び異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。
本開示は、アンテナ構造体やアンテナアレイ構造体を含むアンテナ装置に適用可能である。
1 アンテナ基板
2 パッチアンテナ素子
3 給電電極
4 接続部材の本体部
5A,5B,5C 接続部材の電極部
6 電源制御基板
7 接続端子
8 第1接合部
9 第2接合部
11A,11B,11C 接続部材
11a,11b,11c 接続部材
12a,12b 筐体
13 第1クリームはんだ
14 第2クリームはんだ
21,21a アンテナ構造体
22,22a アンテナアレイ構造体
23a,23b,24a,24b アンテナユニット
2 パッチアンテナ素子
3 給電電極
4 接続部材の本体部
5A,5B,5C 接続部材の電極部
6 電源制御基板
7 接続端子
8 第1接合部
9 第2接合部
11A,11B,11C 接続部材
11a,11b,11c 接続部材
12a,12b 筐体
13 第1クリームはんだ
14 第2クリームはんだ
21,21a アンテナ構造体
22,22a アンテナアレイ構造体
23a,23b,24a,24b アンテナユニット
Claims (8)
- 第1表面と、前記第1表面の反対側に位置する第2表面と、を有するアンテナ基板と、
前記アンテナ基板の前記第1表面に配列される複数のパッチアンテナ素子と、
前記アンテナ基板の前記第2表面に形成され、前記複数のパッチアンテナ素子の各々に電気的に接続される給電電極と、
前記アンテナ基板の前記第2表面から離れて配置され、前記アンテナ基板の前記第2表面と交差する方向に延び、第3表面と、前記第3表面の反対側に位置する第4表面とを有する電源制御基板と、
前記アンテナ基板の前記第2表面の側であって、前記電源制御基板の前記第3表面又は前記第4表面のうち少なくとも一方の側に配置され、前記給電電極と前記電源制御基板とを電気的に接続する接続部材と、
を備え、
前記電源制御基板は、接続端子を含み、
前記接続部材は、
絶縁性を有する本体部と、
前記本体部の表面に形成された電極部と、
前記電極部と前記給電電極とを金属接合によって接合する第1接合部と、
前記電極部と前記接続端子とを金属接合によって接合する第2接合部と、
を含む、
アンテナ構造体。 - 前記接続部材は、
前記電源制御基板の前記第3表面の側に配置される第1接続部材と、
前記電源制御基板の前記第4表面の側に配置され、前記第1接続部材と間隙を隔てて対向する第2接続部材と、
を含み、
前記電源制御基板の端部は、前記間隙に配置されている、
請求項1に記載のアンテナ構造体。 - 前記第1接続部材と前記第2接続部材との並ぶ方向における前記間隙の幅をLとし、前記電源制御基板の厚さをTとした場合、(T+0.05mm)<L<(T+1mm)を満たす、
請求項2に記載のアンテナ構造体。 - 前記接続部材は、前記複数のパッチアンテナ素子の配列される方向に沿って配置されている、
請求項1又は2に記載のアンテナ構造体。 - 前記接続部材の本体部は、樹脂素材で構成され、
前記樹脂素材は、LCPと、PPAと、ABSと、PEEKと、PCとのうちのいずれか1つを含む、
請求項1又は2に記載のアンテナ構造体。 - 前記第1接合部の組成と前記第2接合部の組成とが異なる、
請求項1又は2に記載のアンテナ構造体。 - 請求項1又は2に記載の前記アンテナ構造体を複数備え、
前記複数のパッチアンテナ素子は、前記アンテナ基板の前記第1表面において、第1方向に沿って配列され、
複数の前記アンテナ構造体は、前記第1方向と直交する第2方向に沿って配列されている、
アンテナアレイ構造体。 - 複数の前記アンテナ構造体の配列の方向において、隣接する前記アンテナ基板の隣り合う端面間の間隔は、0mmより大きく10mm以下である、
請求項7に記載のアンテナアレイ構造体。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022062576 | 2022-04-04 | ||
JP2022-062576 | 2022-04-04 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2023195241A1 true WO2023195241A1 (ja) | 2023-10-12 |
Family
ID=88242844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2023/005269 WO2023195241A1 (ja) | 2022-04-04 | 2023-02-15 | アンテナ構造体、及びアンテナアレイ構造体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2023195241A1 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0191305U (ja) * | 1987-12-07 | 1989-06-15 | ||
JPH0621712A (ja) * | 1992-07-03 | 1994-01-28 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 平面アンテナ |
JPH1032426A (ja) * | 1997-04-17 | 1998-02-03 | Mitsubishi Electric Corp | アンテナ装置 |
JP2003298332A (ja) * | 2002-03-29 | 2003-10-17 | Mitsubishi Electric Corp | アンテナ装置 |
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 |
-
2023
- 2023-02-15 WO PCT/JP2023/005269 patent/WO2023195241A1/ja unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0191305U (ja) * | 1987-12-07 | 1989-06-15 | ||
JPH0621712A (ja) * | 1992-07-03 | 1994-01-28 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 平面アンテナ |
JPH1032426A (ja) * | 1997-04-17 | 1998-02-03 | Mitsubishi Electric Corp | アンテナ装置 |
JP2003298332A (ja) * | 2002-03-29 | 2003-10-17 | Mitsubishi Electric Corp | アンテナ装置 |
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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102468012B1 (ko) | 안테나 통합 인쇄배선판(aipwb) | |
EP1515389B1 (en) | Multilayer high frequency device with planar antenna thereon and manufacturing method thereof | |
WO2017047396A1 (ja) | アンテナ一体型通信モジュール及びその製造方法 | |
EP2071669A2 (en) | Phased array antenna with lattice transformation | |
JPH1075116A (ja) | アンテナ、接続装置、カップラ及び基板積層方法 | |
JP2001250614A (ja) | 積層90度コネクタ | |
CN113330644B (zh) | 天线模块、搭载有该天线模块的通信装置以及天线模块的制造方法 | |
US6281844B1 (en) | Electrical component and an electrical circuit module having connected ground planes | |
CN112652878A (zh) | 片式天线 | |
CN109659694A (zh) | 移相馈电装置及基站天线 | |
WO2010013610A1 (ja) | 平面アンテナ | |
US10448510B2 (en) | Multilayer substrate and electronic device | |
WO2023195241A1 (ja) | アンテナ構造体、及びアンテナアレイ構造体 | |
WO2000039893A1 (fr) | Antenne en reseau a elements en phase et procede de fabrication | |
JP2023152512A (ja) | アンテナ構造体、及びアンテナアレイ構造体 | |
WO2024080073A1 (ja) | アンテナ構造体及びアレイアンテナ構造体 | |
JP7425554B2 (ja) | アンテナ装置 | |
EP3796472B1 (en) | A dipole antenna apparatus and method of manufacture | |
WO2024080072A1 (ja) | アレイアンテナ構造体及びアレイアンテナモジュール | |
KR20230054143A (ko) | 유전체 공진기 안테나 및 안테나 모듈 | |
JP2012015852A (ja) | アンテナ | |
JP7361600B2 (ja) | 共振構造体の製造方法 | |
CN214203979U (zh) | 一种5g双极化辐射单元 | |
CN210838104U (zh) | 一种四振元圆极化微带平面阵列天线 | |
JP3807675B2 (ja) | アンテナ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 23784535 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |