JP2000307322A - 高周波回路装置およびそれを用いた通信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高さ寸法を低減することにより、小型化した
高周波回路装置を提供する。 【解決手段】 アンテナ素子１１を備えたアンテナ一体
型高周波パッケージ２をマザーボード３に実装してなる
高周波用回路装置１において、アンテナ素子１１を、マ
ザーボード３の孔１８の内部に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナ素子と高
周波回路部とを備えたアンテナ一体型高周波パッケージ
がマザーボードに実装されてなる高周波回路装置、およ
びそれを用いた通信機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種通信システムに用いられる高
周波用デバイスとして、基板上に高周波発振器、増幅器
等を含む高周波回路部とアンテナ素子とを設け、これら
を伝送線路で接続した高周波回路装置が開発されてい
る。

【０００３】図１２に、上記の高周波回路装置の構成を
示す。同図において、１００は高周波回路装置であり、
マザーボード１０１の表面に、高周波回路部品１０２が
実装され、マザーボード１０１の裏面にアンテナ素子１
０３が実装されてなる。

【０００４】ここで、高周波回路部品１０２は、基板１
０４の表面に高周波回路１０５が形成され、ケース１０
６で遮蔽されてなる。また、アンテナ素子１０３は、ア
ンテナ基板１０７の表面にパッチ電極１０８が形成され
てなる。また、高周波回路部品１０２とアンテナ素子１
０３とは、マザーボード１０１を貫通する内部配線（図
示せず）により、電気的に接続されている。

【０００５】このように構成される高周波回路装置１０
０においては、アンテナ素子１０３で電波信号の送受信
が行われ、高周波回路部品１０２で信号処理が行われ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、高周波回路
装置１００においては、マザーボード１０１の表裏面に
素子を実装してなるものであり、高さ寸法が大きくな
り、小型化が困難であるという問題があった。

【０００７】そこで、本発明においては、高さ寸法を低
減することにより、小型化した高周波回路装置、および
それを用いた通信機を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明にかかる高周波回路装置においては、内部電
極を有する基板と、前記基板の一方主面に設けられた高
周波回路部と、前記基板の他方主面に設けられたアンテ
ナ素子とを備え、前記高周波回路部と前記アンテナ素子
が前記内部電極により接続されてアンテナ一体型高周波
パッケージが構成され、前記アンテナ一体型高周波パッ
ケージがマザーボードに実装され、前記アンテナ一体型
高周波パッケージの前記アンテナ素子が、前記マザーボ
ードに設けられた孔または切欠により形成された空間に
配置されてなることを特徴とする。

【０００９】また、本発明にかかる高周波回路装置にお
いては、内部電極を有する基板と、前記基板の一方主面
に設けられた高周波回路部と、前記基板の他方主面に設
けられたアンテナ素子とを備え、前記高周波回路部と前
記アンテナ素子が前記内部電極により接続されてアンテ
ナ一体型高周波パッケージが構成され、前記アンテナ一
体型高周波パッケージがマザーボードに実装され、前記
アンテナ一体型高周波パッケージの前記アンテナ素子
が、前記マザーボードの端縁から突出して配置されたこ
とを特徴とする。

【００１０】また、本発明にかかる通信機においては、
上記の高周波回路装置を内蔵してなることを特徴とす
る。

【００１１】本発明にかかる高周波回路装置によれば、
アンテナ一体型高周波パッケージの高さ寸法が縮小され
ることにより、小型化が実現する。

【００１２】また、このように小型化された高周波回路
装置を用いてなる通信機においては、通信機としての小
型化が実現される。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施例にかかる高
周波回路装置の構成を図１、図２を用いて説明する。

【００１４】図１、図２において、２はアンテナ一体型
高周波パッケージ（以下、高周波パッケージと略す）
で、高周波回路装置を構成する部品である。この高周波
パッケージ２は、誘電体セラミック等の誘電体材料から
なり、配線パターンが印刷された複数枚のシート（図示
せず）が積層一体化され、焼成されてなる基板４を備え
る。そして、基板４の一方主面４ａ上の電極パッド６
と、他方主面４ｂ上の電極パッド７は、スルーホールに
導体が充填されてなる内部電極５を介して接続されてい
る。また、基板４内部の配線パターンは、この基板４の
周囲に設けられた複数の外部電極１７に接続される。な
お、内部電極５は、スルーホールに導体を充填したもの
に限らず、スルーホールの内周面に導体を塗布してなる
ものでもよい。また、基板４を構成する各シートにビア
ホールを設け、これらビアホールに導体を充填し、また
は、これらビアホールの内周面に導体を塗布して内部電
極としてもよい。

【００１５】また、基板４の一方主面４ａには、高周波
回路部８が設けられ、ワイヤ９により、電極パッド６に
接続される。この高周波回路部８は、金属等からなる蓋
体１０により遮蔽される。なお、高周波回路部８の遮蔽
は、蓋体以外に、樹脂モールド等で行ってもよい。

【００１６】また、基板４の他方主面４ｂには、アンテ
ナ素子１１が設けられる。アンテナ素子１１は、誘電体
セラミックまたは磁性体セラミックからなるアンテナ基
板１２の表面に、パッチ電極１３、外部電極１４、およ
び、パッチ電極１３と外部電極１４とを接続する配線１
５が設けられてなる。アンテナ素子１１は、バンプ１６
を介して基板４の他方主面４ｂに固定され、外部電極１
４が配線パッド７に接続される。

【００１７】このように構成される高周波パッケージ２
の動作を図３を用いて説明する。

【００１８】同図において、高周波パッケージ２は、ア
ンテナ素子１１および高周波回路部８を備える。このう
ち、高周波回路部８は、ローノイズアンプＬＮＡおよび
ミキサＭＸ１からなる受信経路と、パワーアンプＰＡお
よびミキサＭＸ２からなる送信経路と、受信／送信を切
り換えるスイッチＳＷと、入力端子Ｔｉｎ１、Ｔｉｎ
２、Ｔｉｎ３と、出力端子Ｔｏｕｔとを備える。

【００１９】そして、受信時には、スイッチＳＷが受信
経路側に接続され、アンテナ素子１１で受信された電波
信号がローノイズアンプＬＮＡで増幅され、この増幅さ
れた信号と、入力端子Ｔｉｎ１から入力されたローカル
信号とがミキサＭＸ１で重畳され、出力端子Ｔｏｕｔか
ら出力される。

【００２０】また、送信時には、スイッチＳＷが送信経
路側に接続され、入力端子Ｔｉｎ２から入力されたロー
カル信号と、入力端子Ｔｉｎ３から入力された振幅変調
信号とがミキサＭＸ２で重畳され、この重畳された信号
が、パワーアンプＰＡで増幅され、アンテナ素子１１か
ら発信される。

【００２１】次に、上記の高周波パッケージ２が用いら
れてなる高周波回路装置の構成を、図４、図５を用いて
説明する。

【００２２】図４、図５において、１は高周波回路装置
であり、高周波パッケージ２がマザーボード３に実装さ
れてなる。ここで、マザーボード３には、高周波パッケ
ージ２を構成する基板４の外形寸法より小さい矩形状の
孔１８が設けられている。また、マザーボード３の一方
主面３ａにおいて、孔１８の開口部の周囲に、高周波パ
ッケージ２の外部電極１７に対応する複数の配線パター
ン（図示せず）が設けられている。さらに、マザーボー
ド３には、高周波パッケージ２以外の電子部品（図示せ
ず）が実装されている。

【００２３】なお、図４（ａ）は、マザーボード３の一
方主面３ａ側を示すものであり、図４（ｂ）は、他方主
面３ｂ側を示すものである。

【００２４】ここで、高周波パッケージ２は、基板４の
他方主面４ｂを実装面として、マザーボード３の一方主
面３ａに対して、孔１８の開口部を覆った状態で載置さ
れる。そして、外部電極１７がマザーボード３上の配線
パターンに半田付けされる。

【００２５】そして、高周波パッケージ２のアンテナ素
子１１は、マザーボード３の孔１８により形成された空
間に配置される。ここで、図５に示すように、アンテナ
素子１１の高さ寸法ｈ１は、マザーボード３の厚み寸法
ｈ２より小さいため、アンテナ素子１１全体が孔１８の
内部に収まり、高周波パッケージ２の高さ寸法ｈ３は、
アンテナ素子１１の高さ寸法ｈ１を含まないものとな
る。したがって、高周波回路装置１が大幅に小型化され
るとともに、アンテナ素子１１の周囲および上方に空間
が確保され、アンテナ素子１１において、電波の送受信
が支障なく行われる。

【００２６】次に、上記の高周波回路装置を用いてなる
通信機の構成を説明する。

【００２７】ここでは、通信機として、自動料金収受シ
ステム（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅ
ｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）を構成するＥＴＣ車載機と
呼ばれるものを例に取ることとする。

【００２８】自動料金収受システムとは、有料道路の通
行料金の収受を自動的に処理するものであり、特に図示
しないが、有料道路の料金所付近に設置された路側機と
呼ばれる通信処理装置と、通行車両に搭載されたＥＴＣ
車載機との間で、次のような処理が行われるものであ
る。

【００２９】すなわち、通行車両が料金所に進入する
と、路側機からＥＴＣ車載機に対して問合せメッセージ
が送信され、これに対してＥＴＣ車載機から、車両区
分、入口料金所等のデータが路側機に返信される。路側
機はこれらのデータをもとに、通行料金を算出し、通行
料金データをＥＴＣ車載機に送信する。ここで、ＥＴＣ
車載機には、予めＩＣカードが挿入されており、路側機
からのデータを受けて、ＩＣカードに記録された残高か
ら通行料金を減算し、残高を更新するとともに、通行車
両の運転者に対して通行料金の金額を表示する。

【００３０】本発明にかかる高周波回路装置は、上記の
ＥＴＣ車載機に搭載され、路側機に対して信号の受発信
を行うものである。

【００３１】図６において、２１はＥＴＣ車載機であ
り、料金表示窓２２およびＩＣカード挿入口２３が設け
られたケース２４に、高周波回路装置１が収納されてい
る。ここで、マザーボード３は、ケース２４の天板部２
４ａに対して、空間をおいて配置されており、アンテナ
素子１１の送受信に支障はない。なお、図６の高周波回
路装置１において、図１と同一もしくは相当する部分に
は同一の符号を付し、その説明は省略する。

【００３２】図７に、ＥＴＣ車載機２１の回路構成を簡
略化したブロック図を示す。

【００３３】同図において、ＥＴＣ車載機２１は、アン
テナ素子１１および高周波回路部８を備える高周波パッ
ケージ２と、ＩＣカード読み取り／書き込み部２５と、
ＥＴＣ処理部２６と、データ告知部２７とを備えてな
る。このうち、高周波パッケージ２以外の各部２５、２
６、２７は、高周波パッケージ２とともにマザーボード
３に搭載された回路素子（図示せず）からなるものであ
る。

【００３４】このうち、ＩＣカード読み取り／書き込み
部２５は、ＥＴＣ車載機２１に挿入されたＩＣカード２
８に記録されている残高データの読み出し、および、料
金支払い後の残高データの書き込み等を行う。また、Ｅ
ＴＣ処理部２６は、ＩＣカード２８から読み取られたデ
ータに関する防犯上の暗号処理、および、銀行口座から
の料金引き落とし等を行う。また、データ告知部２７
は、料金データをもとに、図６に示す料金表示窓２２の
液晶表示を行う。

【００３５】上記のＥＴＣ車載機２１においては、小型
な高周波回路装置１を用いているため、通信機としての
小型化が実現する。

【００３６】次に、上記第１の実施例の変形例を図８を
用いて説明する。なお、同図において、図５と同一また
は相当する部分には同一の符号を付し、その説明は省略
する。

【００３７】図８において、アンテナ素子１１の高さ寸
法ｈ１は、マザーボード３の厚み寸法ｈ２より大きく、
アンテナ素子１１の一部が、マザーボード３の他方主面
３ｂ側に突出している。この場合、アンテナ素子１１の
高さ寸法ｈ１の一部と、マザーボード３の厚み寸法ｈ２
とが相殺され、高周波パッケージ２の高さ寸法が縮小さ
れ、高周波回路装置１の小型化が実現することとなる。
また、アンテナ素子１１の上方に空間が確保され、送受
信に支障はない。

【００３８】次に、本発明の第２の実施例にかかる高周
波回路装置の構成を、図９を用いて説明する。なお、同
図において、図１と同一もしくは相当する部分には同一
の符号を付し、その説明は省略する。

【００３９】図９（ａ）（ｂ）に示す高周波回路装置１
ａにおいて、マザーボード３の端縁の中間部に切欠２０
が設けられ、高周波パッケージ２のアンテナ素子１１
が、切欠２０により形成された空間に配置されている。

【００４０】このように構成される高周波回路装置１ａ
においても、アンテナ素子１１の送受信に支障を来たす
ことなく、高周波パッケージ２の高さ寸法が縮小され、
小型化が実現する。

【００４１】なお、図１０に示す高周波回路装置１ｂの
ように、マザーボード３の角部を削って切欠２０ａを設
け、高周波パッケージ２のアンテナ素子１１を切欠２０
ａにより形成される空間に配置してもよい。

【００４２】また、特に図示しないが、マザーボード３
上で、高周波パッケージ２を実装する位置は、図９、図
１０に示すものよりずれていても、アンテナ素子１１
が、切欠２０、２０ａにより形成される空間に配置され
ていれば、同様の効果が得られるものである。

【００４３】次に、本発明の第３の実施例にかかる高周
波回路装置の構成を、図１１を用いて説明する。なお、
同図において、図１と同一もしくは相当する部分には同
一の符号を付し、その説明は省略する。

【００４４】図１１（ａ）（ｂ）において、１ｃは高周
波回路装置で、高周波パッケージ２のアンテナ素子１１
が、マザーボード３の端縁から突出して配置されてな
る。

【００４５】このように構成される高周波回路装置１ｃ
においても、前述の実施例と同様に、アンテナ素子１１
の送受信に支障を来たすことなく、小型化が実現する。

【００４６】なお、上記各実施例においては、アンテナ
素子が、アンテナ基板の表面に電極を設けてなるものを
用いる場合について説明したが、アンテナ素子はこのよ
うな構成を有するものに限定されない。例えば、特開平
９−５１２２１号公報に開示されたアンテナのように、
導体が設けた複数枚の誘電体シートを積層一体化し、内
部に放射電極を形成してなるものを用いてもよい。

【００４７】

【発明の効果】本発明にかかる高周波回路装置によれ
ば、アンテナ一体型高周波パッケージの高さ寸法が縮小
されることにより、小型化が実現する。

【００４８】また、このように小型化された高周波回路
装置を用いてなる通信機においては、通信機としての小
型化が実現する。

【００４９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例にかかるアンテナ一体型
高周波パッケージを示す斜視図である。

【図２】図１のアンテナ一体型高周波パッケージの切断
線Ａ−Ａによる断面図である。

【図３】図１のアンテナ一体型高周波パッケージの等価
回路を示す回路図である。

【図４】（ａ）（ｂ）とも、本発明の第１の実施例にか
かる高周波回路装置を示す斜視図である。

【図５】図４（ａ）の高周波回路装置の切断線Ｂ−Ｂに
よる断面図である。

【図６】本発明にかかる通信機を示す斜視図である。

【図７】図６の通信機の回路構成を示すブロック図であ
る。

【図８】図５の高周波回路装置の変形例を示す断面図で
ある。

【図９】（ａ）（ｂ）とも、本発明の第２の実施例にか
かる高周波回路装置を示す斜視図である。

【図１０】（ａ）（ｂ）とも、図９の高周波回路装置の
変形例を示す斜視図である。

【図１１】（ａ）（ｂ）とも、本発明の第３の実施例に
かかる高周波回路装置を示す斜視図である。

【図１２】従来の高周波回路装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ、１ｃ 高周波回路装置 ２ アンテナ一体型高周波パッケージ ３ マザーボード ４ 基板 ５ 内部電極 ８ 高周波回路部 １１ アンテナ素子 １８ 孔 ２０、２０ａ 切欠 ２１ 通信機（ＥＴＣ車載機）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 家木 勉 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 橋本 拓也 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Ｆターム(参考） 5J021 AA01 AB06 CA03 CA06 FA00 HA05 JA07 JA08 5J046 AA00 AB13 PA07 5J047 AA00 AB13 BG07 BG08 BG10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部電極を有する基板と、前記基板の一
   方主面に設けられた高周波回路部と、前記基板の他方主
   面に設けられたアンテナ素子とを備え、前記高周波回路
   部と前記アンテナ素子が前記内部電極により接続されて
   アンテナ一体型高周波パッケージが構成され、前記アン
   テナ一体型高周波パッケージがマザーボードに実装さ
   れ、前記アンテナ一体型高周波パッケージの前記アンテ
   ナ素子が、前記マザーボードに設けられた孔または切欠
   により形成された空間に配置されてなることを特徴とす
   る高周波回路装置。
2. 【請求項２】 内部電極を有する基板と、前記基板の一
   方主面に設けられた高周波回路部と、前記基板の他方主
   面に設けられたアンテナ素子とを備え、前記高周波回路
   部と前記アンテナ素子が前記内部電極により接続されて
   アンテナ一体型高周波パッケージが構成され、前記アン
   テナ一体型高周波パッケージがマザーボードに実装さ
   れ、前記アンテナ一体型高周波パッケージの前記アンテ
   ナ素子が、前記マザーボードの端縁から突出して配置さ
   れたことを特徴とする高周波回路装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の高周波回路装
   置を内蔵してなることを特徴とする通信機。