CN116670822A - 天线装置 - Google Patents
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Abstract
天线装置具备第一基板以及天线部。第一基板具有沿厚度方向贯通的贯通孔。天线部具有：第二基板；以及元件部，其设置于第二基板上，并具备电路部。第二基板以在与第一基板之间具有间隙的方式位于贯通孔内。
Description
技术领域
公开的实施方式涉及天线装置。
背景技术
以往，公开了在基板安装有天线部的构造。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本再表2018/168391号公报
发明内容
实施方式的一方案的天线装置具备第一基板以及天线部。所述第一基板具有沿厚度方向贯通的贯通孔。所述天线部具有：第二基板；以及元件部，其设置于该第二基板上，并具备电路部。所述第二基板以在与所述第一基板之间具有间隙的方式位于所述贯通孔内。
附图说明
图1是示出实施方式的天线装置的主要部分的俯视图。
图2是图1的II-II剖视图。
图3是示出实施方式的天线装置的概要的剖视图。
具体实施方式
以下，详细地说明本申请公开的天线装置的实施方式。需要说明的是，本发明并不被以下所示的实施方式限定。
[实施方式]
使用图1、图2对实施方式的天线装置的结构进行说明。图1是示出实施方式的天线装置的主要部分的俯视图。图2是图1的II-II剖视图。
如图1、图2所示那样，天线装置1具备第一基板2以及天线部3。
第一基板2具有沿厚度方向(Z轴方向)贯通的多个贯通孔2c。贯通孔2c例如具有四棱柱状，并在第一基板2的位于厚度方向(Z轴方向)的两端的第一面2a以及第二面2b开口。在此，第一基板2也可以具有比形成贯通孔2c的各边中的最小的长度的边的长度短的厚度的贯通孔2c，在该情况下也可以称为四棱柱状的贯通孔2c。关于作为四棱柱状以外的构造而示出的六棱柱状等的贯通孔2c也是相同的。贯通孔2c的边是指贯通孔2c的沿Z轴方向俯视第一基板2时的形状在上述的情况下为四边形形状时的一边。贯通孔2c的边是沿着第一基板2的第一面2a、第二面2b的开口部的边。将从第一基板2的第一面2a的开口部到第二面2b的开口部的面设为内壁。
另外，多个贯通孔2c以沿着X轴以及与X轴交叉的Y轴的方式以规定的间隔排列配置。贯通孔2c的形状并不限于四棱柱状，例如也可以是六棱柱状、八棱柱状及其他棱柱状，也可以是圆柱状、椭圆柱状这样的任意的柱状。另外，第一基板2所具有的多个贯通孔2c的排列如图1所示那样也可以是矩形格子状，例如也可以是斜方格子状、三角格子状或六边格子状等任意的排列。另外，多个贯通孔2c也可以不规则地排列。
需要说明的是，为了使说明容易理解，在图1中图示将多个贯通孔2c的排列方向分别设为X轴、Y轴并将与XY平面交叉的方向设为Z轴的三维的正交坐标系。该正交坐标系在用于后述的说明的其他附图中也示出。另外，在以下的说明中，方便起见，存在将Z轴负向侧呼称为“上”的情况。另外，对与图1所示的天线装置1相同的结构标注相同的附图标记，并将其说明省略或简化。
天线部3具备第二基板4、导体部5以及元件部10。天线部3以嵌入在第一基板2设置的贯通孔2c的方式配置。需要说明的是，在图1中，作为天线部3仅示出第二基板4，关于包括导体部5在内的其他结构省略了图示。
如图1所示那样，第二基板4具有四棱柱状。需要说明的是，在第二基板4的厚度比第二基板4的各边中的最短的边的长度短的情况下，第二基板4的俯视时的形状也有时称为四边形形状(或矩形形状)的平板状。在图1中，例示了对第二基板4进行俯视时的形状，但第二基板4的形状也可以是使角的部分具有圆角的形状。以下所示的六棱柱状等其他形状也相同地角的部分也可以变圆。
在此，对第二基板4详细进行说明。第二基板4具有位于其厚度方向(Z轴方向)的两端的第三面4a及第四面4b以及位于第三面4a与第四面4b之间的侧面4c。
第二基板4的侧面4c在与设置于第一基板2的贯通孔2c之间具有间隙，并与贯通孔2c相对地配置。换言之，第二基板4的侧面4c与贯通孔2c的壁面分离地配置。通过像这样第一基板2与第二基板4相互分离地配置，从而能够进行空气经由第一基板2与第二基板4的间隙的流通。因此，根据实施方式的天线装置1，能够将在天线部3产生的热量效率良好地放出，因此散热性优异。在此，第二基板4的侧面4c与贯通孔2c的间隔例如能够设为0.5mm程度。
第二基板4固定于第一基板2。作为将第二基板4固定于第一基板2的方法，例如能够举出在第一基板2的第一面2a以向贯通孔2c内伸出的方式贴附片板的方法。
第一基板2以及第二基板4例如是布线基板。第一基板2以及第二基板4例如以沿着XY平面的方式配置，也可以是将有机树脂设为绝缘层的各层沿Z轴方向层叠而得到的多层布线基板。另外，第二基板4例如也可以是包括电介质材料的电介质基板。另外，第二基板4也可以是AIP(Antenna In Package)。需要说明的是，第一基板2以及第二基板4的厚度可以相同，也可以不同。
另外，第二基板4的形状并不限于四棱柱状，例如也可以是六棱柱状、八棱柱状及其他棱柱状、圆柱状、椭圆柱状。另外，第二基板4可以以使侧面4c与贯通孔2c在整体范围内成为等间隔的方式配置，例如也可以以使X轴方向的间隔与Y轴方向的间隔互不相同的方式配置。
导体部5位于第二基板4的第三面4a。导体部5例如是贴片(patch)，例如也可以是将铜等导电材料作为材料的导体膜。导体部5也可以具有铜箔或镀铜等。
如图2所示那样，在天线装置1的实际使用时，导体部5位于比电路部7靠下方的位置。因此，在电路部7产生的热量难以向导体部5侧传递。另一方面，在导体部5产生的热量伴随着空气经由第一基板2与第二基板4的间隙的流通而散热。由此，能够提高天线装置1中的热传输能力。
元件部10安装于第四面4b。元件部10具备电路部7、第一散热体8以及散热构件9。
电路部7例如是集成电路。电路部7例如也可以包括RFIC(Radio FrequencyIntegrated Circuit)等。电路部7经由后述的第一连接构件11而与第二基板4电连接。RFIC例如也可以是HEMT(High Electron Mobility Transistor)或HBT(HeterojunctionBipolar Transistor)。
第一连接构件11位于第二基板4的第四面4b上。第一连接构件11在第二基板4的厚度方向上具有规定的高度，且将第二基板4与电路部7连接。第一连接构件11例如也可以是柱状的凸块。通过使第一连接构件11位于第二基板4与电路部7之间，从而在电路部7产生的热量与第二基板4相比容易向第一散热体8传递。因此，与不经由第一连接构件11地使第二基板4与电路部7接触着的情况相比，能够提高散热性。第一连接构件11作为连接构件的一例而示出。需要说明的是，第一连接构件11也可以是所谓的焊料球。
第一散热体8位于散热构件9与电路部7之间。第一散热体8例如也可以是TIM(Thermal Interface Material)。第一散热体8例如含碳。当第一散热体8含碳时，与不含碳的情况相比能够提高导热性。另外，第一散热体8例如也可以含环氧树脂、硅酮树脂等有机树脂。
另外，第一散热体8也可以表面具有粘接性。当第一散热体8的表面具有粘接性时，能够不经由例如粘接件及其他别的构件地将电路部7与散热构件9粘接。该第一散热体8也可以在与散热构件9相对的电路部7的整面的范围内配置。当在与散热构件9相对的电路部7的整面的范围内配置第一散热体8时，能够将散热构件9与电路部7无间隙地接合，传热面积扩大。由此，能够提高热传输能力。
另外，第一散热体8也可以具有层状的构造。第一散热体8为层状例如也可以是弹性模量不同的有机树脂的膜沿厚度方向(Z轴方向)层叠。例如，当使用面向电路部7、散热构件9的表面具有粘接性且内部为高强度的第一散热体8时，例如第一散热体8的剥离、破损难以产生，能够得到高强度的天线装置1。在该情况下，第一散热体8的表面的原材料与内部的原材料也可以具有不同的成分。
散热构件9收容电路部7。散热构件9例如在与第二基板4之间将电路部7密封，抑制电路部7的露出。散热构件9例如也可以呈将电路部7的周围覆盖的盖形状。另外，散热构件9例如也可以是促进电路部7的迅速的散热的散热器。散热构件9的材料例如能够设为铝合金及其他金属。另外，散热构件9的材料例如也可以是热固化性树脂、光固化性树脂这样的树脂。需要说明的是，作为散热构件9，例如从机械强度、耐热性、导热性的观点出发，也能够设为金属制的构件。例如，通过将散热构件9设为金属制，并如图2所示那样设为第一散热体8的上下表面的整面与电路部7以及散热构件9粘接的配置，从而能够提高从元件部10的散热性。
散热构件9可以是单层构造，例如与可以是金属板与有机树脂膜(有机树脂板)层叠而得到的构造。另外，散热构件9例如从降低对周围的温度的灵敏度这样的点出发，能够将外侧设为金属并将内侧设为有机树脂。
另外，天线装置1还具备内插器12、第二散热体14以及第一支承构件15。
内插器12将第一基板2与第二基板4连接。内插器12经由后述的第二连接构件13而与第一基板2以及第二基板4各自具有的布线电连接。
第二连接构件13分别位于第一基板2的第二面2b上以及第二基板4的第四面4b上。第二连接构件13在第二基板4的厚度方向上具有规定的高度，且将第一基板2以及第二基板4与内插器12连接。第二连接构件13作为连接构件的一例而示出。第二连接构件13例如也可以是柱状的凸块。
通过使第二连接构件13位于第一基板2以及第二基板4与内插器12之间，从而能够进行空气经由第一基板2与第二基板4的间隙的流通。因此，根据实施方式的天线装置1，能够将在天线部3、特别是在导体部5产生的热量效率良好地散热，因此能够使散热性提高。需要说明的是，第二连接构件13也可以是所谓的焊料球。另外，第二连接构件13可以是与第一连接构件11相同的形状和/或材料，也可以是与第一连接构件11不同的形状和/或材料。
当第一基板2以及第二基板4以沿着X-Y平面的方式配置时，设置于第一基板2的第二连接构件13的高度与设置于第二基板4的第二连接构件13的高度接近。设置于第一基板2的第二连接构件13的伸长量与设置于第二基板4的第二连接构件13的伸长量接近。由此，能够提高内插器12向第一基板2、第二基板4的连接可靠性。
需要说明的是，第一基板2的第二面2b以及第二基板4的第四面4b的高度例如也可以因安装工序中的工序的偏差等而不同。例如，也可以是，第二基板4的第四面4b比第一基板2的第二面2b高，而在第二面2b与第四面4b之间形成有台阶。
作为第一基板2的第二面2b与第二基板4的第四面4b之间的高度(台阶的距离)，为第二连接构件13的高度(长度)的1/10以上且1/2以下即可。在第二基板4的第四面4b的高度与第一基板2的第二面2b相比具有为第二连接构件13的高度的1/10以上且1/2以下的差的构造中，元件部10侧的第二连接构件13的高度变高，因此从第二基板4的第四面4b到内插器12之间的间隙比第一基板2的第二面2b与内插器12之间的间隙大。由此，从第一基板2的第一面2a以及第二基板4的第三面4a侧通过贯通孔2c而流入的空气容易向元件部10侧流动，元件部10容易被冷却。
第二散热体14位于散热构件9与第一支承构件15之间。第二散热体14例如也可以是TIM(Thermal Interface Material)。第二散热体14的材料以及特性例如也可以与上述的第一散热体8相同。
第一支承构件15支承天线部3。第一支承构件15经由第二散热体14而固定于散热构件9。第一支承构件15的材料例如也可以是铜、铝等金属材料。另外，第一支承构件15也可以是天线装置1的壳体的一部分。接着，对天线装置1的整体结构的一例进行说明。在此，方便起见将由第一基板2、天线部3、第一连接构件11、内插器12、第二连接构件13、第二散热体14构成的部分称为天线装置主体1A。
图3是示出实施方式的天线装置构造体10A的概要的剖视图。如图3所示那样，天线装置构造体10A具有壳体17、天线罩18、支柱20、第一基座构件31、第二基座构件32、固定构件33、34、电源部40以及天线部3。换言之，天线装置构造体10A具备上述的天线装置主体1A、壳体17、天线罩18、支柱20以及电源部40。需要说明的是，在图3中，例如关于第一基板2等位于天线部3以及其附近的结构省略了图示。
壳体17具有第一支承构件15、第二支承构件16以及弯曲支承部17A。壳体17具有大致球体状的外表面。弯曲支承部17A在利用XY平面切断该球体时具有圆形形状。
图3所示的第一支承构件15是壳体17中的与天线装置主体1A接触的平坦的部分。第二支承构件16是壳体17中的与支柱20接触的平坦的部分。弯曲支承部17A是壳体17中的除了第一支承构件15、第二支承构件16以外的部分。
第一支承构件15以与第二基座构件32接触的方式配置。第二支承构件16以与第一基座构件31接触的方式配置。
第一支承构件15以及第二支承构件16的材料例如也可以是铜等金属。另外，壳体17中的除了第一支承构件15以及第二支承构件16以外的部分(弯曲支承部17A)的材料例如也可以是铝或铝合金等金属。
第一支承构件15以及第二支承构件16位于壳体17的高度方向(Z轴方向)的两端。在第一支承构件15以及第二支承构件16中的位于Z轴正向侧的第二支承构件16安装有支柱20以及第一基座构件31。另外，在位于壳体17的Z轴负向侧的端部的第一支承构件15安装有第二基座构件32以及天线部3。
天线罩18从第一支承构件15向Z轴负向侧呈球冠状突出。天线罩18例如由聚四氟乙烯等覆盖导体部5并且不妨碍从天线部3发出的电波的透过的材料构成。在此，壳体17(弯曲支承部17A)的曲率半径与天线罩18的曲率半径优选为相同。当壳体17(弯曲支承部17A)的曲率半径与天线罩18的曲率半径相同时，不存在突出到壳体17以及天线罩18的外表面的部分、急剧地弯曲的部分、凹陷的部分，因此相对于从外受到的冲击等外压的耐性变高。由此，壳体17的耐久性变高。
支柱20位于第二支承构件16的上侧(Z轴正向侧)。支柱20具有在Z轴方向上较长的形状。作为支柱20的形状，例如能够举出四棱柱状等。支柱20例如也可以是铝合金及其他金属制的构件。另外，也可以在支柱20的内部设置沿Z轴方向延伸的多个贯通孔。由此，能够进一步提高天线装置1的散热性。
第一基座构件31位于第二支承构件16的下侧(Z轴负向侧)。第二基座构件32位于第一支承构件15的上侧(Z轴正向侧)。第一基座构件31、第二基座构件32例如是铜等金属制的构件，例如有助于从第一基座构件31侧到第二基座构件32侧的天线装置1的散热。另外，第一基座构件31、第二基座构件32相互不接触，从而例如也有助于伴随着外部气体的移动的散热。第一基座构件31、第二基座构件32可以是实心体，也可以是在内部具有流路的中空体。
固定构件33、34是两端分别安装于第一基座构件31以及第二基座构件32的中空或实心的构件。固定构件33、34例如由铜等金属构件构成。固定构件33、34将第一基座构件31以及第二基座构件32定位为以规定的间隔相对，并且有助于散热。固定构件33、34也可以是管状体的内部封入有冷却介质的热管。另外，固定构件33、34分别也可以由多个构件构成，也可以仅具有固定构件33、34中的一方。
电源部40进行向天线部3的供电。电源部40将从未图示的外部电源输出的电力根据需要变换为规定的电力值，并向天线部3供给。
[实验例]
在图2所示的天线装置1中，对伴随着第二基板4的侧面4c与贯通孔2c的间隙的有无的散热性的不同进行了评价。
首先，作为实验例的天线装置1，使用了如下所示的材料。第一基板2将X轴方向以及Y轴方向的尺寸均设为50mm，将厚度设为1mm，并将贯通孔2c的X轴方向以及Y轴方向的尺寸均设为5mm。第二基板4将X轴方向以及Y轴方向的尺寸均设为4mm，将厚度设为1mm，并将第二基板4的侧面4c与贯通孔2c的间隔设为0.5mm。另外，将内插器12距第一基板2的第二面2b的高度设为0.5mm，将电路部7的X轴方向以及Y轴方向的尺寸均设为2mm，将供给电力设为9W。另外，将第一散热体8以及第二散热体14的厚度均设为0.1mm，并将它们安装于厚度2mm的第一支承构件15。第二基板4被以向贯通孔2c侧伸出的方式安装于第一基板2的第一面2a的片板支承。
另外，将第一基板2、第二基板4以及内插器12的热传导率设为10W/mK(X轴方向以及Y轴方向)、1W/mK(Z轴方向)，将电路部7、第一散热体8以及第二散热体14和第一支承构件15的热传导率分别设为4.3W/mK、50W/mK、385W/mK。
另一方面，参考例的天线装置除了将贯通孔2c的X轴方向以及Y轴方向的尺寸均设为4mm以外，使用与上述的实验例的天线装置1相同的材料制作。第二基板4的X轴方向以及Y轴方向的尺寸均为4mm，因此第二基板4的尺寸与形成于第一基板2的贯通孔2c的尺寸一致。
在对实验例以及参考例的天线装置1将通电条件设为相同而分别进行了评价后，明确了在实验例的天线装置1中，导体部5的正下方温度成为100℃以下，具有适于用途的散热性。与此相对，在参考例的天线装置中，导体部5的正下方温度超过了100℃。由此，明确了通过使第二基板4的侧面4c从贯通孔2c分离地配置，从而散热性提高。
进一步的效果、变形例能够由本领域技术人员容易导出。因此，本发明的更广泛的方案并不限定于如以上那样表示并且记述的特定的详情以及代表性的实施方式。因此，能够不脱离由所附的技术方案以及其均等内容定义的总括发明的概念的精神或范围地进行各种变更。
附图标记说明
1 天线装置
1A 天线装置主体
2 第一基板
2c 贯通孔
3 天线部
4 第二基板
5 导体部
7 电路部
8 第一散热体
9 散热构件
10 元件部
10A 天线装置构造体
11 第一连接构件
12 内插器
13 第二连接构件
14 第二散热体
15第一支承构件
16第二支承构件
17壳体
18天线罩
20支柱
31第一基座构件
32第二基座构件。
Claims (5)
1.一种天线装置，其中，
所述天线装置具备：
第一基板；以及
天线部，
所述第一基板具有沿厚度方向贯通的贯通孔，
所述天线部具有：第二基板；以及元件部，其设置于该第二基板上，并具备电路部，
所述第二基板以在与所述第一基板之间具有间隙的方式位于所述贯通孔内。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述元件部具有收容所述电路部的散热构件。
3.根据权利要求1或2所述的天线装置，其中，
所述天线部具有位于比所述电路部靠下方的位置的导体部。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的天线装置，其中，
所述天线装置具有将所述第一基板与所述第二基板连接的内插器，
所述内插器隔着连接构件而与所述第一基板以及所述第二基板相对地配置。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的天线装置，其中，
所述元件部具有位于收容所述电路部的散热构件与所述电路部之间的散热体，
所述散热体位于与所述散热构件相对的所述电路部上，并粘接于所述散热构件。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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