JP2017220790A - Antenna substrate and antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、平面導体が設けられた誘電体基板を含むアンテナ基板およびアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna substrate and an antenna device including a dielectric substrate provided with a planar conductor.
例えば携帯電話等の携帯電子機器は、他の電子機器との通信のためのアンテナ装置を有している。アンテナ装置は、放射導体層を有するアンテナ基板と、放射導体層と電気的に接続された給電部とを含んでいる。アンテナ基板は、例えばセラミック焼結体から成る誘電体層を含んでいる。放射導体層は、例えば誘電体層の表面に形成されており、電子部品に電気的に接続されている。 For example, a portable electronic device such as a mobile phone has an antenna device for communication with other electronic devices. The antenna device includes an antenna substrate having a radiating conductor layer, and a feeding portion electrically connected to the radiating conductor layer. The antenna substrate includes a dielectric layer made of, for example, a ceramic sintered body. The radiation conductor layer is formed on the surface of the dielectric layer, for example, and is electrically connected to the electronic component.
また、このようなアンテナ基板において、接地導体層を有する基体の上面に誘電体層を設け、この誘電体層の上面等に放射導体層を設けことによって、平面方向に放射される電波の強度を高める技術が提案されている。(例えば特許文献1を参照)。 Further, in such an antenna substrate, by providing a dielectric layer on the upper surface of the substrate having the ground conductor layer and providing a radiation conductor layer on the upper surface of the dielectric layer, the strength of the radio wave radiated in the plane direction can be reduced. Technology to enhance has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
アンテナ基板およびこれを含むアンテナ装置においては、送信用の放射導体層と受信用の放射導体層との間のアイソレーションを高めることが求められている。これに対しては、例えば送信用の放射導体層と受信用の放射導体層との間に接地導体を配置することが考えられる(例えば特許文献2を参照)。しかしながら、この場合には、送信用の放射導体層と受信用の放射導体層との間に接地導体を配置するスペースが必要であるため、アンテナ基板として、近年のより一層の小型化の要求に対応することが難しい。 In an antenna substrate and an antenna device including the antenna substrate, it is required to increase isolation between a transmission radiation conductor layer and a reception radiation conductor layer. In order to cope with this, for example, a ground conductor may be arranged between the transmission radiation conductor layer and the reception radiation conductor layer (see, for example, Patent Document 2). However, in this case, since a space for arranging the ground conductor is required between the radiating conductor layer for transmission and the radiating conductor layer for reception, the antenna substrate has recently been demanded for further miniaturization. It is difficult to respond.
本発明の1つの態様のアンテナ基板は、第1側面を有する第1誘電体層と、互いに平行な第3側面および第4側面を有しており、前記第3側面が前記第1側面とつながるとともに前記第4側面の下端が前記第1誘電体層の上面内に位置するようにして前記第1誘電体層上に配置された第2誘電体層と、前記第1誘電体層の上面または内部に設けられた接地導体層と、前記接地導体層上に位置する前記第2誘電体層の上面または内部に、前記第3側面と平行な第1方向に沿って互いに離れて配置された一対の平面導体と、前記一対の平面導体のそれぞれに、平面視におけるそれぞれの中央部から前記第1方向に沿って離れる方向にずれて接続されたビア導体と、前記第2誘電体層に、前記第1方向において前記一対の放射導体を間に挟んで設けられた一対の導体壁とを有している。 An antenna substrate according to one aspect of the present invention includes a first dielectric layer having a first side surface, and third and fourth side surfaces that are parallel to each other, and the third side surface is connected to the first side surface. And a second dielectric layer disposed on the first dielectric layer such that a lower end of the fourth side surface is located within the upper surface of the first dielectric layer, and an upper surface of the first dielectric layer or A pair of ground conductor layers provided inside and a top surface or the inside of the second dielectric layer located on the ground conductor layer and spaced apart from each other along a first direction parallel to the third side surface The planar conductor, the via conductor connected to each of the pair of planar conductors in a direction away from the respective central portions in plan view along the first direction, and the second dielectric layer, Provided with the pair of radiation conductors in between in the first direction And a pair of conductive wall that.
本発明の1つの態様のアンテナ装置は、上記構成のアンテナ基板と、前記ビア導体と電気的に接続された給電部とを有している。 An antenna device according to one aspect of the present invention includes the antenna substrate having the above-described configuration and a power feeding unit electrically connected to the via conductor.
本発明の1つの態様のアンテナ基板によれば、上記構成であることから、
一対の平面導体の一方から平面方向に放射された電界は、隣接する導体壁の方向に引き寄せられるとともに、近接している第3側面から外部に効果的に放射される。導体壁は、一
対の平面導体の他方とは反対の方向であり、一対の平面導体同士の距離を小さく抑えることもできる。また、第3側面は水平方向に位置している。したがって、小型化について有効であるとともに、水平方向への効果的な電界の放射が可能であり、アイソレーション特性が効果的に高められたアンテナ装置の製作が容易なアンテナ基板を提供することができる。
According to the antenna substrate of one aspect of the present invention, because of the above configuration,
The electric field radiated in the planar direction from one of the pair of planar conductors is attracted in the direction of the adjacent conductor wall and is effectively radiated to the outside from the adjacent third side surface. The conductor wall is in the direction opposite to the other of the pair of planar conductors, and the distance between the pair of planar conductors can be kept small. The third side surface is located in the horizontal direction. Accordingly, it is possible to provide an antenna substrate that is effective for downsizing and that can effectively radiate an electric field in the horizontal direction, and that can easily manufacture an antenna device with improved isolation characteristics. .
本発明の1つの態様のアンテナ装置によれば、上記構成のアンテナ基板を含んでいることから、小型化について有効であるとともに、水平方向への効果的な電界の放射が可能であり、アイソレーション特性が効果的に高められたアンテナ装置を提供することができる。 According to the antenna device of one aspect of the present invention, since the antenna substrate having the above-described configuration is included, it is effective for downsizing and effective electric field radiation in the horizontal direction is possible. An antenna device with improved characteristics can be provided.
本発明の実施形態のアンテナ基板およびアンテナ装置を、添付の図面を参照して説明する。なお、以下の説明における上下の区別は説明上の便宜的なものであり、実際にアンテナ基板およびアンテナ装置が使用されるときの上下を限定するものではない。また、添付した各図のうち断面図ではない図においても、識別しやすくするためにハッチングを施す場合がある。 An antenna substrate and an antenna device according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the distinction between the upper and lower sides in the following description is for the convenience of explanation, and does not limit the upper and lower sides when the antenna substrate and the antenna device are actually used. In addition, even in the attached drawings that are not cross-sectional views, hatching may be applied for easy identification.
以下に説明するアンテナ基板およびアンテナ装置は、例えば携帯電話(スマートフォンを含む)またはタブレットPC(tablet personal computer)等の板状(薄い直方体状等)の携帯電子機器に実装されて用いられる。アンテナ基板を含むアンテナ装置によって、携帯電子機器同士または携帯電子機器と他の電子機器との間の信号の送受に必要な電界の送信および受信が行なわれる。 The antenna substrate and the antenna device described below are used by being mounted on a plate-like (thin rectangular parallelepiped) portable electronic device such as a mobile phone (including a smartphone) or a tablet PC (tablet personal computer). An antenna device including an antenna substrate transmits and receives an electric field necessary for transmitting and receiving signals between portable electronic devices or between a portable electronic device and another electronic device.
図1(a)は本発明の実施形態のアンテナ基板10およびアンテナ装置20を示す平面図であり、図1(b)は図1(a)のA−A線における断面図であり、図1(c)は図1(a)のB−B線における断面図である。また、図2は、本発明の実施形態のアンテナ基板10およびアンテナ装置20を示す斜視図である。図1(a)では見やすくするために電子部品を省略して、その位置を破線で示している。図2では誘電体層の内部に位置する部位の一部を透視して破線で示している。
FIG. 1A is a plan view showing an
実施形態のアンテナ基板10およびアンテナ装置20について、特に横方向(携帯電子機器の厚みと直交する一方向)Cでの電界の送受に関して説明する。この横方向Cは、電界の送信および受信方向であり、互いに逆向きの2つの方向を含んでいる。アンテナ基板10から離れる向きの矢印が送信方向を示し、アンテナ基板10に向かう矢印が受信方向を示している。
The
本実施形態のアンテナ基板10は、第1誘電体層1と、第1誘電体層1上に配置された第2誘電体層2と、第1誘電体層1の上面1uまたは内部(図1の例では上面1u)に設けられた接地導体層3と、接地導体層3上に位置する第2誘電体層2の上面または内部(図1の例では上面)に配置された一対の平面導体4a、4bと、一対の平面導体4a、4bのそれぞれに接続されたビア導体5a、5bと、一対の平面導体4a、4bを間に挟んで設けられた一対の導体壁6a、6bとを有している。
The
第1誘電体層1は、例えば図1および図2に示すような平板状であり、1つの端部に平面状の第1側面1aを有している。また、第2誘電体層2は、例えば平面視で互いに平行な第3側面2aおよび第4側面2bを有しており、第3側面2aが第1側面1aとつながるとともに第4側面2bの下端が第1誘電体層1の上面1u内に位置するように配置されている。第1側面1aと第3側面2aとは互いに上下に(いわゆる面一に)つながって1つの平面を構成している。この平面のうち特に第3側面2aの部分が横方向Cで送受される電界の通過面になる。
The first
第1誘電体層1と第2誘電体層2とは、例えば互いに一体化した積層体であり、1つの誘電体基板(誘電体基板としては符号なし)を形成している。この誘電体基板は、一対の平面導体4a、4bを互いに電気的に絶縁させた状態で保持する基体として機能する。また、この誘電体基板は、後述する電子部品11の搭載用基体、および平面導体4a(4b)と電子部品11との電気的な接続のための導電路を保持する基体等としても機能する。
The first
接地導体層3は、後述する一対の平面導体4a、4bのそれぞれとの間で電界を生じさせるための部分である。一対の平面導体4a、4bのそれぞれに電子部品11または外部から信号が伝送され、この信号に応じて、接地導体層3と、その上に配置された平面導体4a(4b)との間で電界が生じ、外部への電界の送信または外部からの電界の受信が行なわれる。
The
一対の平面導体4a、4bは、上記のような電界の送受を直接に行なう導体であり、それぞれ送信アンテナおよび受信アンテナ(アンテナとしては符号なし)として機能する。送信および受信間のアイソレーションのため、一対の平面導体4a、4bは第3側面2aと平行な第1方向Dに沿って互いに離れている。第1方向Dは、例えば図1に示すように平面視で長方形状である第2誘電体層2の長辺に平行な方向である。つまり、この長辺方向に互いに離れて並ぶようにして、それぞれ長方形状である一対の平面導体4a、4bが設けられている。
The pair of
なお、以下の説明においては、便宜的に、一対の平面導体4a、4bのうち1つの平面導体4aを送信用のものとし、他の平面導体4bを受信用のものとして説明し、単に平面導体4a(または4b)という場合がある。
In the following description, for convenience, one of the pair of
また、一対のビア導体5a、5bは、一対の平面導体4a、4bそれぞれを給電部(後述)と電気的に接続する機能を有している。一対のビア導体5a、5bは平面導体4a、4bのそれぞれに対して、平面視における中央部(以下、単に平面導体4a、4bの中央部ともいう)から第1方向Dに沿って互いに離れる方向にずれた位置で接続している。平面導体4a、4bのそれぞれの中央部は、長方形状の上面における対角線同士の交点およびその付近である。言い換えれば、ビア導体5a(5b)は、平面導体4a(4b)の端部分に位置している。
The pair of via
一対の導体壁6a、6bは、それぞれ第2誘電体層2内に位置しているとともに、第1方向Dにおいて一対の平面導体4a、4bを間に挟んでいる。図1および図2に示す例において、一対の導体壁6a、6bは、第2誘電体層2の長辺側の側面である第3側面2a
および第4側面2bに対して直交する短辺側の一対の側面(いわゆる端面)に配置されている。本実施形態では、一対の導体壁6a、6bは、それぞれ上記端面の全面に層状に設けられた導体層によって構成されている。
The pair of
And it arrange | positions at a pair of side surface (what is called an end surface) of the short side orthogonal to the
一対のビア導体5a、5bは、一対の平面導体4a、4bのそれぞれにおいて給電部として機能する。給電部の詳細については後述する。例えば、送信用の平面導体4aに給電部としてのビア導体5aの端部から平面導体4aに信号が伝送され、この信号に応じて平面導体4aと接地導体層3の間に電界が生じ、電波が放射される。また、受信用の平面導体4bについては、この逆に、外部から受信した信号に応じて平面導体4bと接地導体層3との間に電界が生じ、この電界によって生じた信号が給電部としてのビア導体5bから電子部品11に伝送される。
The pair of via
なお、このような電界の送信または受信の機能を可能とするために、一対の平面導体4a、4bは接地導体層3上に配置されている。一対の平面導体4a、4bと接地導体層3との間に介在している第2誘電体層2の一部は、一対の平面導体4a、4bと接地導体層3との間に効果的に電界を生成させる機能も有している。
Note that the pair of
本実施形態のアンテナ基板10によれば、上記構成であることから、一対の平面導体4a、4bの一方の平面導体4aから平面方向に放射された電界は、隣接する導体壁6aの方向に引き寄せられるとともに、近接している第3側面2aから外部に効果的に放射される。また、この導体壁6aは、一対の平面導体4a、4bの他方の平面導体4bとは反対の方向である。これは、一対の導体壁6bと一方の平面導体4aとの関係についても同様である。一対の平面導体4a、4b間の距離を小さく抑えることもできる。また、第3側面2aは水平方向に位置している。
According to the
つまり、一対の平面導体4a、4bの間に導体壁(図示せず)を配置することなく、平面導体4aまたは平面導体4bの電界を、隣り合う平面導体4bまたは平面導体4aから遠ざけることができる。この電界に対する効果によって、例えば送信アンテナとして機能する平面導体4aから、受信アンテナとして機能する平面導体4bの方向に放射される電界を抑制することができる。
That is, the electric field of the
したがって、小型化について有効であるとともに、水平方向への効果的な電界の放射が可能であり、アイソレーション特性が効果的に高められたアンテナ装置20の製作が容易なアンテナ基板10を提供することができる。
Accordingly, it is possible to provide an
一対の導体壁6a、6bは、上記のように一対の平面導体4a、4bを間に挟んで電界を導くことができるもであればよく、必ずしも、本実施形態のようなものでなくてもよい。例えば、一対の導体壁6a、6bは、一部または全部で曲面状であってもよく、互いに平行ではなく第1方向Dに対して直交していないものでもよい。
The pair of
ただし、一対の導体壁6a、6bは、本実施形態のように第1方向Dと直交する第2方向Eに沿って配置されているものであれば、第2誘電体層2の第1方向Dにおける寸法を極力小さく抑えながら、上記のような電界を導く効果を得ることができる。すなわち、小型化に対してより有利なアンテナ基板10およびアンテナ装置20とすることができる。
However, if the pair of
なお、本実施形態のアンテナ基板10およびアンテナ装置20においても一対の導体壁6a、6bを設けるスペースは必要であるが、それでも小型化に対しては有利である。例えば送信用の平面導体4aと導体壁6aとの間、または受信用の平面導体4bと導体壁6bとの間のそれぞれの距離は、約0.7mmであるが、各平面導体4a、4bの距離を近付ける
ことができるため、例えば従来例のように一対の平面導体の間に導体壁を設ける場合(図
示せず)よりも小さく抑えることができる。したがって、小型化に有効なアンテナ基板10およびアンテナ装置20とすることができる。
In the
具体的には、平面導体の間に導体壁(図示せず)を設ける場合、各平面導体は各平面導体の中心間距離で1/2波長以上の間隔(例えば60GHzにおいては2.5mm以上)を取
る必要があるが、本実施形態における上記例の場合は各平面導体4a、4bの中心間距離が2mm程度でもよく、少なくとも約0.5mmの小型化ができる。
Specifically, when a conductor wall (not shown) is provided between the planar conductors, the distance between the planar conductors is ½ wavelength or more (for example, 2.5 mm or more at 60 GHz). In the case of the above example in the present embodiment, the distance between the centers of the
この場合に、第2誘電体層2の第3側面2aと反対側の第4側面2bが接地導体層3上に位置するため、仮に第2誘電体層2が第1誘電体層1の第1側面1aと反対側の第2側面1bまで延びているとしたときよりも一対の平面導体4a、4bと第4側面2bとの間の距離を小さくすることができる。そのため、例えば平面導体4aから送信される電界が第4側面2bの方向に導かれることを抑制して、第3側面2aから外部の電界を効果的に放射することができる。また、受信用の平面導体4bについても、上記構成によって同様に、外部の電界を第3側面2aからの距離が比較的小さい平面導体4bで、より容易に受信することができる。
In this case, since the
アンテナ基板10に対して配置される給電部は、例えば、前述した一対のビア導体5a、5bと、これらのビア導体5a、5bとそれぞれに電気的に接続される電子部品11によって形成される。電子部品11は、例えば半導体集積回路素子であり、一対のビア導体5a、5bを介して一対の平面導体4a、4bと電気的に接続される。
The power feeding portion disposed with respect to the
本実施形態では、電子部品11は、第1誘電体層1の上面1uに搭載され、この上面1uから一対の平面導体4a、4bのそれぞれにかけて配置された配線導体7と電気的に接続されている。図2では、電子部品11が搭載される方向をかぎ型の矢印で示し、上面1uのうち電子部品11が搭載される領域を仮想線(二点鎖線)で示している。配線導体7によって、電子部品11と一対の平面導体4a、4bのそれぞれとが互いに電気的に接続されてアンテナ装置20が形成されている。この場合には、ビア導体5a、5bのそれぞれの平面導体4a、4b内に位置する端部が、実際に給電部(給電部としては符号なし)として機能する。
In the present embodiment, the
電子部品11の配線導体7に対する接続は、例えば電子部品11の下面に配置された電極(図示せず)を配線導体7の所定部位に対向させて、導電性接続材12を介してこれらの電極と配線導体7とを接合させることによって行なうことができる。導電性接続材12としては、例えば、はんだバンプ等の金属バンプおよびボンディングワイヤ等を挙げることができる。
For connection of the
このようなアンテナ装置20によれば、上記構成のアンテナ基板10を含むことから、小型化について有効であるとともに、水平方向への効果的な電界の放射が可能であり、アイソレーション特性が効果的に高められたアンテナ装置20を提供することができる。
According to such an
なお、配線導体7は、第1誘電体層1の上面1uにおいて、接地導体層3との間に設けられた所定幅のスペース(符号なし)によって接地導体層3と電気的に絶縁されている。また、配線導体7は、その一部が第1誘電体層1の下面等の、誘電体基板の外表面に電気的に導出されていてもよい。図1に示す例では、配線導体7のうち第1誘電体層1の下面に配置された部分が外部接続用のパッド(パッドとしては符号なし)になっている。このパッドが外部電気回路(図示せず)と電気的に接続されて、電子部品11と外部電気回路とが互いに電気的に接続される。
The
送信アンテナとしての平面導体4aと、受信アンテナとしての平面導体4bとの隣接間
隔(平面視で隣り合う外辺同士の間の距離)は、例えば、送受信される電界の波長の対して1/2以下に設定されていればよい。このときには平面導体4a、4bが電界の周波数で共振し、電界を効果的に送受信できる。
The distance between adjacent
また、一対の平面導体4a、4bのそれぞれについて、最も近くに位置する導体壁6aまたは導体壁6bに対する隣接間隔は、例えば、送受信される電界の波長の対して1/4以下に設定されていればよい。このときには平面導体4a(4b)と導体壁6a(6b)との間に電界が生じやすく、各平面導体4a、4b間のアイソレーション特性を効果的に高められる。
In addition, for each of the pair of
第1誘電体層1および第2誘電体層2は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体またはガラスセラミック焼結体等のセラミック焼結体によって形成されている。また、第1誘電体層1および第2誘電体層2は、エポキシ樹脂等の有機樹脂材料、または有機樹脂材料を含む複合材料等で形成されているものでもよい。
The first
第1誘電体層1および第2誘電体層2は、例えばともに酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、次のようにして製作することができる。すなわち、まず酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末を適当な有機バインダおよび有機溶剤とともにシート状に成形してシート状の複数のセラミックグリーンシートを作製する。次に、これらのセラミックグリーンシートを第1誘電体層1または第2誘電体層2の矩形状等の所定の形状および寸法に合わせて切断して複数のシート作製する。その後、これらのシートを積層して積層体を作製し、この積層体を1300〜1600℃の温度で焼成することによって、第1誘電体層1および第2誘電体層2を一体的に製作することができる。
If both the first
また、第1誘電体層1および第2誘電体層2が有機樹脂材料からなる場合であれば、未硬化のエポキシ樹脂等の原料を金型等で所定の形状に成形するとともに加熱硬化させることによって、第1誘電体層1および第2誘電体層2を製作することができる。
If the first
また、第1誘電体層1および第2誘電体層2(誘電体基板)は、このような誘電体基板となる多数の基板領域が母基板に縦横の並びに配列されてなる多数個取りの形態で製作されたものでもよい。
The first
このときに、例えば図1および図2に示す例のように、第1誘電体層1が平面視において矩形状であり、第2誘電体層2が、平面視で第1誘電体層1よりも小さい矩形状であれば、第1誘電体層1および第2誘電体層2の製作が容易であり、アンテナ基板10およびアンテナ装置20としての生産性および経済性等の点で有利である。
At this time, as in the example shown in FIGS. 1 and 2, for example, the first
また、第1誘電体層1が平面視において矩形状であり、第2誘電体層2が、平面視で第1誘電体層1よりも小さい矩形状であるときに、第1誘電体層1の第1側面1aと第2誘電体層2の第3側面2aとについては、互いに同じ長さであれば、第1側面1aと第3側面2aとを面一につながった面とすることが容易であり、また、上記多数個取りの形態等での生産性の点でも有利である。
Further, when the first
接地導体層3、一対の平面導体4a、4b、一対のビア導体5a、5b、一対の導体壁6a、6bおよび配線導体7といった導体部分(導体部分としては符号なし)は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、パラジウム、金、白金、ニッケルまたはコバルト等の金属材料によって形成されている。また、上記導体部分はこれらの金属材料を含む合金材料等によって形成されているものでもよい。このような金属材料等は、メタライズ層等の金属層として誘電体基板の内部に設けられている。
Conductor portions (the conductor portions have no reference numerals) such as the
上記の導体部分は、例えばタングステンのメタライズ層である場合には、タングステンの粉末を有機溶剤および有機バインダと混合して作製した金属ペーストを絶縁基板1となるセラミックグリーンシートの所定位置にスクリーン印刷法等の方法で印刷した後に、これらを同時焼成する方法で形成することができる。
When the conductor portion is, for example, a tungsten metallized layer, a metal paste prepared by mixing tungsten powder with an organic solvent and an organic binder is screen-printed at a predetermined position of the ceramic green sheet to be the insulating
また、上記の導体部分のうち一対のビア導体5a、5bおよび配線導体7のうち第1誘電体層1内を厚み方向に延びている部分は、あらかじめ第1誘電体層1となるセラミックグリーンシートにレーザ加工等の方法で孔を設けておき、この孔内にタングステン等の金属ペーストを充填した後に焼成する方法で形成することができる。
Of the above-described conductor portions, a portion of the pair of via
また、この場合、前述したように、一対の導体壁6a、6bが第2誘電体層2の端面の全面に層状に設けられた導体層によって構成されていれば、導体壁6a、6bとなる金属ペーストをいわゆるベタ塗りできる(細かいパターンで塗布する必要がない)ため、アンテナ基板10およびアンテナ装置20としての生産性の点でも有利である。
Further, in this case, as described above, if the pair of
なお、上記導体部分のうち外部に露出する表面(一対の平面導体4a、4bおよび配線導体7のパッド部分等)は、ニッケルおよび金等のめっき層で被覆されていてもよい。これによって、導体部分の酸化等を効果的に抑制することができる。また、導体部分にたいするはんだ等のろう材の濡れ性等の特性を効果的に向上させることができる。
Of the conductor portions, the surfaces exposed to the outside (such as the pair of
図3(a)および(b)はそれぞれ図2に示すアンテナ基板10およびアンテナ装置20の変形例における要部を拡大して示す斜視図である。図3において図1および図2と同様の部位には同様の符号を付している。なお、以下の変形例に関する説明において、上記実施の形態の説明で述べた事項と同様の事項については説明を省略する。
FIGS. 3A and 3B are perspective views showing, in an enlarged manner, main portions in modifications of the
これらの例は、一対の導体壁6a、6bがともに、層状に塗布された金属ペーストからなるものではない例である。すなわち、導体壁6a、6bは、電界を導く機能を有する電磁的な壁(障壁)を形成するものであればよく、必ずしも、層状または板状等のものである必要はない。
In these examples, both of the pair of
図3(a)に示す例では、第2誘電体層2を厚み方向に貫通する複数の貫通導体6Aによって導体壁6aおよび導体壁6bがそれぞれ構成されている。複数の貫通導体6Aは、第2誘電体層2の端面(短辺側の側面)に沿って配列されていて、この配列によって電磁的な障壁としての導体壁6a(導体壁6b)が構成されている。
In the example shown in FIG. 3A, the
このような複数の貫通導体6Aで導体壁6a、6bを構成させる場合には、貫通導体6A間の隣接間隔が、送受信される電界の波長の1/4以下程度に設定されていればよい。
In the case where the
この例のように、一対の導体壁6a、6bが、第2誘電体層2を厚み方向に貫通するとともに、第2方向Eに沿って配列された複数の貫通導体6Aからなる場合には、層状等で導体壁6a、6bを形成する場合に比べて、導体壁6a、6bの形成が容易であり、設計の自由度の点でも有利である。
As in this example, when the pair of
すなわち、この場合には、複数の貫通導体6Aの配置の位置が第2誘電体層2の端面等の1か所には限定されず、平面導体4a、4bからの電界の誘導等の都合に応じて、適宜位置を調整することができる。また、ビア導体5a、5bと同様の工程で、導体壁6a、6bとしての貫通導体6Aを形成することができる。
That is, in this case, the position of the arrangement of the plurality of through
図3(b)に示す例では、第2誘電体層2の端に、この端面の下端から上端にかけて設
けられた溝(いわゆるキャスタレーション)(符号なし)内に導体が充填されてなるキャスタレーション導体Bによって導体壁6a、6bが構成されている。図3(b)に示す例では、上面視でキャスタレーションが半円状であり、キャスタレーション導体6Bも上面視で半円状である。なお、キャスタレーションの壁面に層状に設けられたキャスタレーション導体(図示せず)でも構わない。
In the example shown in FIG. 3B, a castellation in which a conductor is filled in a groove (so-called castellation) (not indicated) provided at the end of the
これらのキャスタレーション導体6Bも、例えば上記の貫通導体6Aと同様の隣接間隔で配列されていればよい。
These
導体壁6a、6bを構成する複数のキャスタレーション導体6Bも、前述したビア導体5a、5b等の導体部分と同様の金属材料を用い、同様の方法で形成することができる。この場合、誘電体基板を多数個取りの形態で製作するようにして、それぞれの基板領域の境界に沿って円形状の貫通導体を設けておいてもよい。この境界に沿って母基板を切断したときに、円形状の貫通導体が縦方向に切断されて半円状のキャスタレーション導体6Bが形成される。
The plurality of
図4は、図2に示すアンテナ基板10およびアンテナ装置20の他の変形例における要部を拡大して示す斜視図である。図4において図1および図2と同様の部位には同様の符号を付している。この変形例に関する説明においても、上記実施の形態の説明で述べた事項と同様の事項については説明を省略する。
FIG. 4 is an enlarged perspective view showing a main part in another modification of the
図4に示す例では、第2誘電体層2内に挿入された金属層6Cによって導体壁6a、6bが構成されている。金属層6Cは、例えば金属板であり、第2誘電体層2の端面に平行になるように第2誘電体層2に挿入されている。この金属板を形成する金属材料としては、例えば、前述した実施形態における導体壁6a、6bを形成している金属材料、鉄−ニッケル−コバルト合金および銅または銅合金等が挙げられる。
In the example shown in FIG. 4, the
このような金属層6Cとしての金属板等は、例えば第2誘電体層2の一部に端面に平行な切り込みを設けておいて、この切り込み内に挿入することによって、第2誘電体層2内に配置させることができる。この金属板は、第2誘電体層2との摩擦力で固定されてもよく、活性金属ろう材等の接合材(図示せず)で固定されてもよい。
Such a metal plate or the like as the
なお、図4に示す例では金属層6Cの一部(側面部分)が第2誘電体層2から外部に露出しているが、第2誘電体層2の内部に全体が埋まっている金属層(図示せず)であってもよい。
In the example shown in FIG. 4, a part (side surface part) of the metal layer 6 </ b> C is exposed to the outside from the
前述したように、上記いずれかの構成のアンテナ基板10と、ビア導体5a、5bを介して平面導体4a、4bに電気的に接続された給電部とによって実施形態のアンテナ装置20が構成されている。
As described above, the
給電部は、例えば上記実施の形態で説明したようにビア導体5a、5bの端部で構成されているものでもよい。この場合、ビア導体5a、5bと配線導体7を介して電気的に接続されている半導体素子等の電子部品11が実際に信号を発振する給電体となる構成でも構わない。
For example, as described in the above embodiment, the power feeding unit may be configured by the end portions of the via
また、受信用の平面導体4bについては、外部から受信した電界に応じて生じた信号が給電部から電子部品11に伝送される。この信号に応じて、電子部品11で変換、記憶、再伝送等の種々の処理が行なわれる。
Further, for the receiving
本実施形態におけるアンテナ装置20および比較例におけるアンテナ装置(図示せず)の
放射電波の強度に関するシミュレーション結果について図5(a)および(b)を参照して説明する。
The simulation result regarding the intensity of the radiated radio waves of the
図5(a)に示す例は本実施形態のアンテナ装置20におけるアイソレーション特性であり、図5(b)に示す例は比較例のアンテナ装置におけるアイソレーション特性である。比較例のアンテナ装置では、一対の平面導体の間に導体壁を設けていて、これ以外は実施形態のアンテナ装置20と同様の構成とした。
The example shown in FIG. 5A is the isolation characteristic in the
図5(a)において、各平面導体4a、4bの61.5GHzにおけるアイソレーション特性は、−19.5dBである。なお、この時の各平面導体4a、4bの、各平面導体4a、4bの中心間距離は2mmであり、60GHzにおける1/2波長(2.5mm)よりも短い。
つまり、各平面導体4a、4bの間隔が狭い場合でも、良好なアイソレーション特性を示す。
In FIG. 5A, the isolation characteristic at 61.5 GHz of each of the
That is, even when the distance between the
一方、図5(b)の比較例においては、61.5GHzにおけるアイソレーション特性は、−8.5dBである。この場合も各平面導体の中心間距離は2mmである。比較例では、各
平面導体間の距離が1/2波長よりも狭い場合、アイソレーション特性が劣化する。
On the other hand, in the comparative example of FIG. 5B, the isolation characteristic at 61.5 GHz is −8.5 dB. Also in this case, the distance between the centers of the planar conductors is 2 mm. In the comparative example, when the distance between the planar conductors is narrower than ½ wavelength, the isolation characteristics deteriorate.
以上のように、本実施形態のアンテナ装置20によれば、各平面導体4a、4bの間隔が狭い場合でも、良好なアイソレーション特性が得られ、小型のアンテナ装置を実現することができる。
As described above, according to the
なお。本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、接地導体層3が第1誘電体層1の内部に、上記実施形態の例と同様のパターンで設けられていてもよい。また、一対の平面導体4a、4bが第2誘電体層2の内部に、上記実施形態の例と同様のパターンで設けられていてもよい。
Note that. The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention. For example, the
また、第1誘電体層1および第2誘電体層2は、実施形態の説明で一部述べたように矩形状に限られず、アンテナ基板10としての横方向Cにおける送受信の特性、送受信間のアイソレーション特性に影響のない範囲であれば、種々の形状とすることができる。また、接地導体層3等についても、上記の特性等の条件の範囲内で、種々のパターンとすることができる。
In addition, the first
例えば、図6に示す例のように、第1誘電体層1について、その角部分が円弧状に成形(いわゆる面取り)されて欠け等が抑制できるようにされていてもよく、また、外辺の一部にくぼみが設けられて外部電気回路との位置合わせ等に利用できるようにされていてもよい。また、第1誘電体層1の上面1uのうち接地導体層3よりも外側に配線導体7の一部が配置されていてもよい。これらの配線導体7は、例えば容量素子等のいわゆる受動部品(図示せず)の接続用パッド等として用いることができる。なお、図6は図1(a)の変形例を示す平面図である、図6において図1(a)と同様の部位には同様の符号を付している。
For example, as in the example shown in FIG. 6, the corner portion of the first
また、一対の導体壁6a、6bは、アンテナ基板10としての設計上の都合等に応じて、互いに異なる形態(層状のものと複数の貫通導体からなるものとの組み合わせ等)でもよい。
Further, the pair of
1・・・第1誘電体層
1a・・・第1側面
1b・・・第2側面
1u・・・(第1誘電体層の)上面
2・・・第2誘電体層
2a・・・第3側面
2b・・・第4側面
3・・・接地導体層
4a、4b・・・平面導体
5a、5b・・・ビア導体
6a、6b・・・導体壁
6A・・・貫通導体
6B・・・キャスタレーション導体
6C・・・金属層
7・・・配線導体
10・・・アンテナ基板
11・・・電子部品
12・・・導電性接続材
20・・・アンテナ装置
C・・・電界の送受方向(横方向)
D・・・第1方向
E・・・第2方向
DESCRIPTION OF
10 Antenna board
11 ... Electronic components
12 ... Conductive connection material
20 ... Antenna device C ... Electric field transmission / reception direction (lateral direction)
D ... 1st direction E ... 2nd direction
Claims (5)
互いに平行な第3側面および第4側面を有しており、前記第3側面が前記第1側面とつながるとともに前記第4側面の下端が前記第1誘電体層の上面内に位置するようにして前記第1誘電体層上に配置された第2誘電体層と、
前記第1誘電体層の上面または内部に設けられた接地導体層と、
前記接地導体層上に位置する前記第2誘電体層の上面または内部に、前記第3側面と平行な第1方向に沿って互いに離れて配置された一対の平面導体と、
前記一対の平面導体のそれぞれに、平面視におけるそれぞれの中央部から前記第1方向に沿って離れる方向にずれて接続されたビア導体と、
前記第2誘電体層に、前記第1方向において前記一対の平面導体を間に挟んで設けられた一対の導体壁とを備えているアンテナ基板。 A first dielectric layer having a first side;
The third side surface and the fourth side surface are parallel to each other, the third side surface is connected to the first side surface, and the lower end of the fourth side surface is positioned within the upper surface of the first dielectric layer. A second dielectric layer disposed on the first dielectric layer;
A ground conductor layer provided on or in the upper surface of the first dielectric layer;
A pair of planar conductors disposed on the top surface or inside the second dielectric layer located on the ground conductor layer and spaced apart from each other along a first direction parallel to the third side surface;
Via conductors connected to each of the pair of planar conductors by being shifted in the direction away from the respective central portions in plan view along the first direction;
An antenna substrate comprising: a pair of conductor walls provided on the second dielectric layer with the pair of planar conductors sandwiched therebetween in the first direction.
前記第2誘電体層が、平面視で前記第1誘電体層よりも小さい矩形状である請求項1に記載のアンテナ基板。 The first dielectric layer is rectangular in plan view;
The antenna substrate according to claim 1, wherein the second dielectric layer has a rectangular shape smaller than the first dielectric layer in plan view.
前記ビア導体を介して前記平面導体に電気的に接続された給電部とを備えるアンテナ装置。 The antenna substrate according to any one of claims 1 to 4,
An antenna device comprising: a power feeding portion electrically connected to the planar conductor via the via conductor.
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