JP2005019649A - アンテナ一体型高周波素子収納用パッケージおよびアンテナ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】アンテナ特性および高周波回路特性が測定可能なアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージを提供すること。
【解決手段】アンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、上面にアンテナ導体２１が形成された第１の誘電体基板１１と、第１の誘電体基板１１の下面に形成された接地導体２２と、接地導体２２を挟んで第１の誘電体基板１１の下面に積層された第２の誘電体基板１２とを具備し、第２の誘電体基板１２の下面に形成された凹部１３と、凹部１３内に搭載された高周波素子３１と、凹部１３の底面に設置されたアンテナ特性測定用コネクタ３２と、アンテナ導体２１とアンテナ特性測定用コネクタ３２とを電気的に接続する配線導体２４ａとを具備している。
【選択図】 図１
【解決手段】アンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、上面にアンテナ導体２１が形成された第１の誘電体基板１１と、第１の誘電体基板１１の下面に形成された接地導体２２と、接地導体２２を挟んで第１の誘電体基板１１の下面に積層された第２の誘電体基板１２とを具備し、第２の誘電体基板１２の下面に形成された凹部１３と、凹部１３内に搭載された高周波素子３１と、凹部１３の底面に設置されたアンテナ特性測定用コネクタ３２と、アンテナ導体２１とアンテナ特性測定用コネクタ３２とを電気的に接続する配線導体２４ａとを具備している。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば携帯電話や無線ＬＡＮ等の無線通信機器、その他の各種通信機器等において使用されるアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージおよびアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば携帯電話や無線ＬＡＮ等の無線通信機器、その他の各種通信機器等において使用される従来のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージ（以下、アンテナ一体型パッケージともいう）およびアンテナ装置の一例を図９に示す。
【０００３】
図９において、１１１はアンテナ導体（放射導体）１２１が上面に形成された第１の誘電体基板、１２２は誘電体基板１１１の下面に形成された接地導体、１１２は接地導体１２２を挟んで誘電体基板１１１の下面に積層された第２の誘電体基板、１１３は第２の誘電体基板１１２の下面に形成された凹部である。また、１３１は凹部１１３内に搭載された高周波素子、１２４はアンテナ導体１２１と高周波素子１３１とを接続する貫通導体等の配線導体、１２５は高周波素子１３１と第２の誘電体基板１１２の下面に配設された外部端子１２６とを接続する配線導体、１４１はアンテナ一体型パッケージ１１０を実装する配線基板、１４４は配線基板１４１の上面に形成され、外部端子１２６に電気的に接続される電極パッド、１５１は外部端子１２６と電極パッド１４４とを接続する半田等の接続導体である。
【０００４】
この従来のアンテナ一体型パッケージは配線基板１４１に実装されてアンテナ装置となるのであるが、このアンテナ装置は、送信時には、電極パッド１４４から入力された信号が高周波素子１３１で処理され、配線導体１２４を通ってアンテナ導体１２１から電波として外部に放射され、受信時には、アンテナ導体１２１で受信され入射した電波が配線導体１２４を通って高周波素子１３１で処理され中間周波信号等に変換されて、電極パッド１４４から処理された信号が出力される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２８６６３４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のアンテナ一体型パッケージおよびアンテナ装置においては、高周波素子１３１を介さない状態でアンテナ特性の測定ができず、高周波素子１３１を搭載していない試験段階および出荷時に検査ができないという問題点があった。
【０００７】
そこで、例えば特許文献１に記載の高周波回路特性測定用コネクタを有するものと同様に、アンテナ特性測定用コネクタを設けるという考えがあるが、アンテナの近傍界が及ぶ位置にアンテナ特性測定用コネクタがあると、アンテナ特性測定用コネクタに測定用プローブを差し込んでアンテナ特性の測定をする際に、測定用プローブがアンテナ特性に影響を与えて、アンテナ特性を正しく測定できないという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、アンテナ特性の正しい測定および高周波回路特性の測定ができるアンテナ一体型パッケージおよびアンテナ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、上面にアンテナ導体が形成された第１の誘電体基板と、該第１の誘電体基板の下面に形成された接地導体と、該接地導体を挟んで前記第１の誘電体基板の下面に積層された第２の誘電体基板とを具備しているアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージにおいて、前記第２の誘電体基板の下面に形成された凹部と、該凹部内に搭載された高周波素子と、前記凹部の底面に設置されたアンテナ特性測定用コネクタと、前記アンテナ導体と前記アンテナ特性測定用コネクタとを電気的に接続する配線導体とを具備していることを特徴とする。
【００１０】
本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、アンテナ特性測定用コネクタを凹部内に接地導体の下方に設置したことから、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないため、アンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができる。
【００１１】
本発明のアンテナ装置は、前記アンテナ特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための開口を有する配線基板に、前記アンテナ特性測定用コネクタを前記開口に対向させて本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが実装されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明のアンテナ装置は、上記の構成により、配線基板上の接地導体などの影響を含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができる。
【００１３】
また、本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、前記凹部の底面に高周波回路特性測定用コネクタが設置されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、アンテナ特性測定用コネクタを凹部内に接地導体の下方に設置し、さらに高周波回路特性測定用コネクタを凹部内に設置したことにより、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないため、アンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができるとともに、高周波回路特性を測定することができる。
【００１５】
また、本発明のアンテナ装置は、前記高周波回路特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための他の開口を有する配線基板に、前記高周波回路特性測定用コネクタを前記他の開口に対向させて本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが実装されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明のアンテナ装置は、上記の構成により、配線基板上の接地導体などの影響を含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができるとともに、配線基板上の他の回路を含めた高周波回路特性の測定が可能となり、より実使用に即した高周波回路特性の測定ができる。
【００１７】
また、本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、前記アンテナ特性測定用コネクタは、高周波回路特性測定用コネクタを兼ねていることを特徴とする。
【００１８】
本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、アンテナ特性と高周波回路特性の双方が測定可能なコネクタを凹部内に接地導体の下方に設置したことから、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないためアンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができるとともに、高周波回路特性を測定することができる。
【００１９】
また、本発明のアンテナ装置は、前記アンテナ特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための開口を有する配線基板に、前記アンテナ特性測定用コネクタを前記開口に対向させて本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが実装されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明のアンテナ装置は、上記の構成により、配線基板上の接地導体などの影響を含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができるとともに、配線基板上の他の回路を含めた高周波回路特性の測定が可能となり、より実使用に即した高周波回路特性の測定ができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージおよびアンテナ装置について以下に説明する。
【００２２】
図１は本発明の第１のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１１はアンテナ導体２１が上面に形成された第１の誘電体基板、２２は第１の誘電体基板１１の下面に形成された接地導体、１２は接地導体２２を挟んで第１の誘電体基板１１の下面に積層された第２の誘電体基板、１３は第２の誘電体基板１２の下面に形成された凹部である。また、３１は凹部１３内に搭載された高周波素子、３２は凹部１３の底面に接地導体２２の下方に設置されたアンテナ特性測定用コネクタ（以下、アンテナ用コネクタともいう）、２４ａはアンテナ導体（放射導体）２１とアンテナ用コネクタ３２とを接続する貫通導体等の配線導体、２４ｂは高周波素子３１とアンテナ用コネクタ３２とを接続する配線導体、２５は高周波素子３１と第２の誘電体基板１２の下面に配された外部端子２６とを接続する配線導体である。さらに、４１はアンテナ一体型パッケージ１０を実装する配線基板、４２はアンテナ用コネクタ３２に測定用プローブ（図示せず）を接続するための開口、４４は配線基板４１の上面に配設された電極パッド、５１は外部端子２６と電極パッド４４とを接続する半田等の接続導体である。
【００２３】
本発明の第１のアンテナ装置は、送信時には、電極パッド４４から入力された信号が高周波素子３１で処理され送信信号とされて、配線導体２４ａ，２４ｂを通ってアンテナ導体２１から電波として外部に放射され、受信時には、アンテナ導体２１に入射された電波が配線導体２４ａ，２４ｂを通って高周波素子３１で処理されて中間周波信号等に変換されて、電極パッド４４から信号が出力される。
【００２４】
検査時には、図２のようにアンテナ用コネクタ３２に測定用プローブ３５が接続される。アンテナ用コネクタ３２内には測定用プローブ３５によって開閉される機械的スイッチ（図示せず）が設けられている。測定用プローブ３５を差し込まない状態では、機械的スイッチが接続状態となり、配線導体２４ａと配線導体２４ｂとが接続される。測定用プローブ３５を差し込んだ状態では、測定用プローブ３５の先端部が機械的スイッチの配線導体２４ａと接続された側の端子（図示せず）を、端子と接続しつつ図２の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体２４ａと配線導体２４ｂとの接続が遮断され、同時に測定用プローブ３５と機械的スイッチの配線導体２４ａと接続された側の端子とが接続状態となり、測定用プローブ３５と配線導体２４ａとが接続される。これにより、送信時には、測定用プローブ３５から入力された信号が、アンテナ用コネクタ３２および配線導体２４ａを通ってアンテナ導体２１から電波として放射され、受信時には、アンテナ導体２１に入射された電波が配線導体２４ａ、アンテナ用コネクタ３２を通って測定用プローブ３５に信号が入力される。
【００２５】
アンテナ特性において、アンテナ導体２１からみて接地導体２２の向こう側、すなわち接地導体２２の下方側は、アンテナ導体２１と第１の誘電体基板１１と接地導体２２とから構成されるアンテナの近傍界が接地導体２２によって阻まれるため、測定用プローブ３５などの金属体の有無によるアンテナ特性への影響は少ない。すなわち、図１の実使用時の形態と図２の検査時の形態におけるアンテナ特性に差異は殆どない。従って、本発明の第１のアンテナ装置においては、アンテナ用コネクタ３２を凹部１３内に接地導体２２の下方に設置したことから、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブ３５にアンテナの近傍界が及ばないため、アンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができる。
【００２６】
また、図１に示した本発明の第１のアンテナ装置においては、接地導体２２の下方からずれた部分、例えばアンテナ一体型パッケージ１０を実装することによって覆われない配線基板４１上の部分はアンテナの近傍界が及ぶため、配線基板４１上の接地導体（図示せず）などがアンテナ特性に影響を与えるが、配線基板４１を含む状態でアンテナ特性の測定を行えるため、配線基板４１上の接地導体などを含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができる。
【００２７】
図３は、本発明の第２のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。図３において、図１と同じ部位には同じ符号を付しており、その説明は省略する。そして、図３において、３３は凹部１３の底面に設置された高周波回路特性測定用コネクタ（以下、高周波回路用コネクタともいう）、２４ｂはアンテナ用コネクタと高周波回路用コネクタ３３とを接続する配線導体、２４ｃは高周波回路用コネクタ３３と高周波素子３１とを接続する配線導体、２５は高周波素子３１と第２の誘電体基板１２の下面に配設された外部端子２６とを接続する配線導体、４３は高周波回路用コネクタ３３に測定用プローブ（図示せず）を接続するための他の開口である。
【００２８】
図３の本発明の第２のアンテナ装置は、実使用において、送信時には、電極パッド４４から入力された信号が高周波素子３１で処理され、配線導体２４ｃ，２４ｂ，２４ａを通って第１の誘電体基板１１のアンテナ導体２１から電波として放射され、受信時には、アンテナ導体２１に入射された電波が配線導体２４ａ〜２４ｃを通って高周波素子３１で処理され、電極パッド４４から信号が出力される。
【００２９】
アンテナ特性検査時には、アンテナ用コネクタ３２に測定用プローブが接続される。アンテナ用コネクタ３２内には測定用プローブによって開閉される機械的スイッチ（図示せず）が設けられている。測定用プローブを差し込まない状態では、機械的スイッチが接続状態となり、配線導体２４ａと配線導体２４ｂとが接続される。測定用プローブを差し込んだ状態では、測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体２４ａと接続された側の端子（図示せず）を、端子と接続しつつ図２の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体２４ａと配線導体２４ｂとの接続が遮断され、同時に測定用プローブと機械的スイッチの配線導体２４ａと接続された側の端子とが接続状態となり、測定用プローブと配線導体２４ａとが接続される。これにより、送信時には、測定用プローブから入力された信号が、アンテナ用コネクタ３２および配線導体２４ａを通ってアンテナ導体２１から電波として放射され、受信時には、アンテナ導体２１に入射された電波が配線導体２４ａ，アンテナ用コネクタ３２を通って測定用プローブに信号が入力される。
【００３０】
また、高周波回路検査時には、高周波回路用コネクタ３３に測定用プローブが接続される。高周波回路用コネクタ３３内にも、アンテナ用コネクタ３２同様、測定用プローブによって開閉される機械的スイッチ（図示せず）が設けられている。測定用プローブを差し込まない状態では、機械的スイッチが接続状態となり、配線導体２４ｂと配線導体２４ｃとが接続される。測定用プローブを差し込んだ状態では、測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体２４ｃと接続された側の端子（図示せず）を、端子と接続しつつ図３の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体２４ｂと配線導体２４ｃとの接続が遮断され、同時に測定用プローブと機械的スイッチの配線導体２４ｃと接続された側の端子とが接続状態となり、測定用プローブと配線導体２４ｃとが接続される。これにより、測定用プローブから高周波回路用コネクタ３３，配線導体２４ｃを通して高周波素子３１の検査を行うことができる。
【００３１】
アンテナ特性検査時においては、第１のアンテナ一体型パッケージおよびアンテナ装置と同様に、測定用プローブの影響を受けない測定および配線基板４１の影響も含めた実使用に即した測定が可能である。
【００３２】
また、高周波回路測定時においては、高周波回路用コネクタ３３を含むアンテナ一体型パッケージ１０が、配線基板４１に実装された状態であるので、高周波素子３１以外の配線基板４１上の他の回路（図示せず）を含めた高周波回路特性の測定が可能となり、より実使用に即した高周波回路特性の測定ができる。
【００３３】
図４は本発明の第３のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。図４において、図１と同じ部位には同じ符号を付しており、その説明は省略する。そして図４において、３４は凹部１３内に接地導体２２の下方に設置された、高周波回路用コネクタを兼ねているアンテナ特性測定用コネクタ（以下、兼用コネクタともいう）、２４ａはアンテナ導体２１と兼用コネクタ３４とを接続する配線導体、２４ｂは高周波素子３１と兼用コネクタ３４とを接続する配線導体、２５は高周波素子３１と外部端子２６とを接続する配線導体、４２は兼用コネクタ３４に測定用プローブを接続するための開口である。
【００３４】
兼用コネクタ３４内にはアンテナ測定用プローブおよび高周波回路測定用プローブによって開閉される機械的スイッチ（図示せず）が設けられている。測定用プローブを差し込まない状態では、機械的スイッチが接続状態となり、配線導体２４ａと配線導体２４ｂとが接続される。アンテナ測定用プローブを差し込んだ状態では、アンテナ測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体２４ａと接続された側の端子（図示せず）を、端子と接続しつつ図４の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体２４ａと配線導体２４ｂとの接続が遮断され、同時にアンテナ測定用プローブと機械的スイッチの配線導体２４ａと接続された側の端子とが接続状態となり、アンテナ測定用プローブと配線導体２４ａとが接続される。一方、高周波回路測定用プローブを差し込んだ状態では、高周波回路測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体２４ｂと接続された側の端子（図示せず）を、端子と接続しつつ図４の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体２４ａと配線導体２４ｂとの接続が遮断され、同時に高周波回路測定用プローブと機械的スイッチの配線導体２４ｂと接続された側の端子とが接続状態となり、高周波回路測定用プローブと配線導体２４ｂとが接続される。
【００３５】
本発明の第３のアンテナ装置は、実使用において、送信時には、電極パッド４４から入力された信号が高周波素子３１で処理され、配線導体２４ｂ，２４ａを通ってアンテナ導体２１から電波として放射され、受信時には、アンテナ導体２１に入射された電波が配線導体２４ａ，２４ｂを通って高周波素子３１で処理され、電極パッド４４から信号が出力される。
【００３６】
アンテナ特性検査時には、兼用コネクタ３４にアンテナ測定用プローブが接続される。上述のように、兼用コネクタ３４にアンテナ測定用プローブを差し込んだ状態では、アンテナ測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体２４ａと接続された側の端子を、端子と接続しつつ図４の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体２４ａと配線導体２４ｂとの接続が遮断され、同時にアンテナ測定用プローブと機械的スイッチの配線導体２４ａと接続された側の端子とが接続状態となり、アンテナ測定用プローブと配線導体２４ａとが接続される。これにより、送信時には、アンテナ測定用プローブから入力された信号が兼用コネクタ３４および配線導体２４ａを通ってアンテナ導体２１から電波として放射され、受信時には、アンテナ導体２１に入射した電波が配線導体２４ａ，兼用コネクタ３４を通ってアンテナ測定用プローブに信号が入力される。
【００３７】
また、高周波回路検査時には、兼用コネクタ３４に高周波回路測定用プローブが接続される。上述のように、兼用コネクタ３４に高周波回路測定用プローブを差し込んだ状態では、高周波回路測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体２４ｂと接続された側の端子を、端子と接続しつつ図４の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体２４ａと配線導体２４ｂとの接続が遮断され、同時に高周波回路測定用プローブと機械的スイッチの配線導体２４ｂと接続された側の端子とが接続状態となり、高周波回路測定用プローブと配線導体２４ｂとが接続される。これにより、高周波回路測定用プローブから兼用コネクタ３４，配線導体２４ｂを通して高周波素子３１の検査を行うことができる。
【００３８】
アンテナ特性検査時においては、本発明の第１および第２のアンテナ一体型パッケージおよびアンテナ装置と同様に、測定用プローブの影響を受けない測定および配線基板４１の影響も含めた実使用に即した測定が可能である。
【００３９】
また、高周波回路測定時においては、本発明の第２のアンテナ一体型パッケージおよびアンテナ装置と同様に、配線基板４１上の他の回路を含めた高周波回路特性の測定が可能となり、より実使用に即した高周波回路特性の測定ができる。
【００４０】
本発明のアンテナ一体型パッケージを構成するに際して、第１の誘電体基板１１、第２の誘電体基板１２、アンテナ導体２１、接地導体２２、配線導体２４ａ〜２４ｃ、配線導体２５および外部端子２６は、以下のような周知の高周波用配線基板に使用される種々の材料から成るものを使用することができる。
【００４１】
例えば、第１の誘電体基板１１および第２の誘電体基板１２としては、例えばアルミナセラミックス，ムライトセラミックス等のセラミック材料やガラスセラミックス等の無機系材料、あるいは四フッ化エチレン−エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ），四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ），四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）等のフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂，ポリイミド等の樹脂系材料等が用いられる。また、第１の誘電体基板１１および第２の誘電体基板１２の形状や寸法（厚み，幅，長さ）は、使用される周波数や用途等に応じて設定される。
【００４２】
また、アンテナ導体２１、接地導体２２、配線導体２４ａ〜２４ｃ、配線導体２５および外部端子２６は、高周波信号伝送用の金属材料から成る導体層、例えばＣｕ層，Ｍｏ−Ｍｎのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｗのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｃｒ−Ｃｕ合金層，Ｃｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔａ２Ｎ層上にＮｉ−Ｃｒ合金層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔｉ層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、またはＮｉ−Ｃｒ合金層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの等を用いて、厚膜印刷法あるいは各種の薄膜形成法やメッキ法等により形成される。その厚みや幅等は、伝送される高周波信号の周波数や用途等に応じて設定される。
【００４３】
本発明のアンテナ一体型パッケージは以下のようにして作製される。まず、第１の誘電体基板１１および第２の誘電体基板１２を、例えばこれらがガラスセラミックスから成る場合、ガラスセラミックスのグリーンシートを準備し、これに所定の打ち抜き加工を施して、配線導体２４ａ，配線導体２５となる貫通導体が配設される貫通孔を形成する。その後、スクリーン印刷法によりＣｕ等の導体ペーストを貫通孔に充填するとともに、アンテナ導体２１、接地導体２２、配線導体２４ａ〜２４ｃ、配線導体２５および外部端子２６となる導体ペースト層のパターン、および必要に応じてその他の所定の配線導体となる導体ペースト層のパターンを印刷塗布する。次に、８５０〜１０００℃で焼成を行ない、最後に各導体層の表面にＮｉメッキおよびＡｕメッキを施す。
【００４４】
図５は、図２の本発明のアンテナ装置のアンテナ特性検査時における反射特性を示す線図（グラフ）である。図５において、横軸は周波数（ＧＨｚ）、縦軸はＶＳＷＲ（電圧定在波比）であり、特性曲線は反射特性、すなわちＶＳＷＲの周波数特性を示している。この線図に示す反射特性は電磁界シミュレーションによって得られたものである。この図より、共振周波数は５．２４ＧＨｚとなっていることがわかる。
【００４５】
また、図６は、図２の本発明のアンテナ装置のアンテナ特性検査時における放射特性を示す線図である。図６において、円の外周の数字は天頂方向（図２の上方向）を０°とした方位を示す角度（°）、縦軸は利得（ｄＢｉ）であり、特性曲線は放射特性、すなわち利得の方位特性を示している。この線図に示す放射特性は電磁界シミュレーションによって得られたものである。この図から、天頂方向（０°）における利得が５．６５ｄＢｉであることがわかる。
【００４６】
そして、図５，図６に示したアンテナ特性の測定結果が測定用プローブによって影響を受けていないことを調べるために、電磁界シミュレーションによって、測定用プローブをモデリングしない場合、すなわち図１の第１のアンテナ装置の実使用の状態での解析を行った。
【００４７】
図７は、図１の第１のアンテナ装置の実使用の状態での反射特性を示す線図である。図７において、横軸は周波数（ＧＨｚ）、縦軸はＶＳＷＲであり、特性曲線は反射特性、すなわちＶＳＷＲの周波数特性を示している。この図より、共振周波数は５．２４ＧＨｚとなっていることがわかる。
【００４８】
また、図８は、図１の第１のアンテナ装置の実使用の状態での放射特性を示す線図である。図８において、円の外周の数字は天頂方向（図２の上方向）を０°とした方位を示す角度（°）、縦軸は利得（ｄＢｉ）であり、特性曲線は放射特性、すなわち利得の方位特性を示している。この図から、天頂方向（０°）における利得が５．４９ｄＢｉであることがわかる。
【００４９】
なお、図７，図８に示す実使用の状態での反射特性および放射特性を得るのに使用したシミュレーションモデルは、図５，図６に示すアンテナ特性検査時の反射特性および放射特性を得るのに使用したものと、測定用プローブ３５以外は寸法，材料等を同一とした。
【００５０】
以上より、図２に示す第１のアンテナ装置のアンテナ特性検査時の共振周波数および天頂方向の利得は、測定用プローブ３５によって、図１に示す実使用の状態と比べそれぞれ０ＧＨｚ、＋０．１９ｄＢの差が生じたことがわかる。
【００５１】
次に、アンテナの近傍界が及ぶ位置にアンテナ用コネクタがある場合について同様の解析を行った。
【００５２】
図１０は、コネクタ１３２を配線基板１４１上のアンテナ一体型パッケージを実装しない部分に設置した従来のアンテナ一体型パッケージにおけるアンテナ特性検査時の構成を示す断面図である。このときの反射特性および放射特性のシミュレーション結果を図１１，図１２に示す。これらの図より、共振周波数および天頂方向の利得は５．２７ＧＨｚおよび３．５４ｄＢｉであることが分かる。また、この場合、反射特性および放射特性を得るのに使用したシミュレーションモデルは、図５〜図８に示す反射特性および放射特性を得るのに使用したものと、測定用プローブ３５以外は、寸法，材料等を同一とした。なお、測定用プローブは、図５，図６の反射特性および放射特性を得るのに使用したものと寸法，材料を同一とした。
【００５３】
以上より、図１０に示す従来のアンテナ一体型パッケージのアンテナ特性検査時の構成での共振周波数および天頂方向の利得は、測定用プローブ１３５によって、図１に示す実使用の状態と比べて、それぞれ＋０．３ＧＨｚ、−０．９５ｄＢの差が生じたことがわかる。
【００５４】
したがって、図２に示す本発明の第１のアンテナ装置のアンテナ特性検査時における測定用プローブ３５の影響による共振周波数および天頂方向の利得の差はそれぞれ０ＧＨｚ，＋０．１９ｄＢであり、従来のアンテナ一体型パッケージのアンテナ特性検査時における測定用プローブ３５の影響による共振周波数および天頂方向の利得の差はそれぞれ＋０．３ＧＨｚ，−０．９５ｄＢとなり、本発明の第１のアンテナ装置の方が、検査時に測定用プローブの影響を受けにくいことが分かる。
【００５５】
以上より、図１のように構成された本発明の第１のアンテナ装置は、測定用プローブがアンテナ特性に与える影響が小さいので、アンテナ特性の正しい測定を行うことができる。
【００５６】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本発明の第２のアンテナ装置において、アンテナ用コネクタ３２に測定用プローブを接続するための開口４２と、高周波回路用コネクタ３３に測定用プローブを接続するための開口４３とを、双方の測定用プローブを接続することができる一つの開口としてもよい。
【００５７】
また、高周波素子３１とアンテナ用コネクタ３２，高周波回路用コネクタ３３，兼用コネクタ３４との間や、高周波素子３１と外部端子２６との間に、フィルタやバランなどの受動素子を配置してもよい。このとき、受動素子の個別部品あるいは受動素子の構成要素となるインダクタ，コンデンサ，抵抗等の部品を凹部１３に配置しても良い。あるいは受動素子を第２の誘電体基板１２内に配置してもよい。
【００５８】
また、高周波素子３１は凹部１３内に複数個設置してもよい。また、アンテナ用コネクタ３２とアンテナ導体２１とを接続する配線導体２４ａは、スルーホール導体、ビア導体、電磁結合線路、導波管等から成るものとしてもよい。
【００５９】
また、凹部１３内は樹脂封止等の封止をしてもよいし、金属の蓋体等で封止をしてもよく、その際、測定用プローブをアンテナ用コネクタ３２，高周波回路用コネクタ３３，兼用コネクタ３４に接続できるようにその部分だけ開口を設けたものとしてもよい。また、凹部１３は複数設けてもよい。このとき、高周波素子３１とアンテナ用コネクタ３２，高周波回路用コネクタ３３，兼用コネクタ３４とを別々の凹部１３に設置し、高周波素子３１を設置した凹部１３のみに樹脂や蓋体で封止をしてもよい。
【００６０】
また、接続導体５１としては、半田や半田ボール、導電性樹脂ボールを用いてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、第２の誘電体基板の下面に形成された凹部と、凹部内に搭載された高周波素子と、凹部の底面に設置されたアンテナ特性測定用コネクタと、アンテナ導体とアンテナ特性測定用コネクタとを電気的に接続する配線導体とを具備していることにより、アンテナ特性測定用コネクタが凹部内に接地導体の下方に設置されることから、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないため、アンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができる。
【００６２】
本発明のアンテナ装置は、アンテナ特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための開口を有する配線基板に、アンテナ特性測定用コネクタを開口に対向させて本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが実装されていることにより、配線基板上の接地導体などの影響を含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができる。
【００６３】
また、本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、凹部の底面に高周波回路特性測定用コネクタが設置されていることにより、アンテナ特性測定用コネクタが凹部内に接地導体の下方に設置され、さらに高周波回路特性測定用コネクタが凹部内に設置されることにより、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないため、アンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができるとともに、高周波回路特性を測定することができる。
【００６４】
また、本発明のアンテナ装置は、高周波回路特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための他の開口を有する配線基板に、高周波回路特性測定用コネクタを他の開口に対向させて本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが実装されていることにより、配線基板上の接地導体などの影響を含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができるとともに、配線基板上の他の回路を含めた高周波回路特性の測定が可能となり、より実使用に即した高周波回路特性の測定ができる。
【００６５】
また、本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、アンテナ特性測定用コネクタは、高周波回路特性測定用コネクタを兼ねていることにより、アンテナ特性と高周波回路特性の双方が測定可能なコネクタを凹部内に接地導体の下方に設置したことから、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないためアンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができるとともに、高周波回路特性を測定することができる。
【００６６】
また、本発明のアンテナ装置は、アンテナ特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための開口を有する配線基板に、アンテナ特性測定用コネクタを開口に対向させて本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが実装されていることにより、配線基板上の接地導体などの影響を含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができるとともに、配線基板上の他の回路を含めた高周波回路特性の測定が可能となり、より実使用に即した高周波回路特性の測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１の第１のアンテナ装置の検査時の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第２のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の第３のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の第１のアンテナ装置のアンテナ特性検査時の形態での反射特性を示す線図である。
【図６】本発明の第１のアンテナ装置のアンテナ特性検査時の形態での放射特性を示す線図である。
【図７】本発明の第１のアンテナ装置の実使用の状態での反射特性を示す線図である。
【図８】本発明の第１のアンテナ装置の実使用の状態での放射特性を示す線図である。
【図９】従来のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の例を示す断面図である。
【図１０】従来のアンテナ装置の検査時の構成を示す断面図である。
【図１１】従来のアンテナ装置のアンテナ特性検査時の形態での反射特性を示す線図である。
【図１２】従来のアンテナ装置のアンテナ特性検査時の形態での放射特性を示す線図である。
【符号の説明】
１０：アンテナ一体型パッケージ
１１：第１の誘電体基板
１２：第２の誘電体基板
１３：凹部
２１：アンテナ導体
２２：接地導体
２４，２５：配線導体
３１：高周波素子
３２：アンテナ特性測定用コネクタ
３３：高周波回路特性測定用コネクタ
３４：高周波回路特性測定用を兼ねたアンテナ特性測定用コネクタ
３５：測定用プローブ
４１：配線基板
４２，４３：開口
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば携帯電話や無線ＬＡＮ等の無線通信機器、その他の各種通信機器等において使用されるアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージおよびアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば携帯電話や無線ＬＡＮ等の無線通信機器、その他の各種通信機器等において使用される従来のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージ（以下、アンテナ一体型パッケージともいう）およびアンテナ装置の一例を図９に示す。
【０００３】
図９において、１１１はアンテナ導体（放射導体）１２１が上面に形成された第１の誘電体基板、１２２は誘電体基板１１１の下面に形成された接地導体、１１２は接地導体１２２を挟んで誘電体基板１１１の下面に積層された第２の誘電体基板、１１３は第２の誘電体基板１１２の下面に形成された凹部である。また、１３１は凹部１１３内に搭載された高周波素子、１２４はアンテナ導体１２１と高周波素子１３１とを接続する貫通導体等の配線導体、１２５は高周波素子１３１と第２の誘電体基板１１２の下面に配設された外部端子１２６とを接続する配線導体、１４１はアンテナ一体型パッケージ１１０を実装する配線基板、１４４は配線基板１４１の上面に形成され、外部端子１２６に電気的に接続される電極パッド、１５１は外部端子１２６と電極パッド１４４とを接続する半田等の接続導体である。
【０００４】
この従来のアンテナ一体型パッケージは配線基板１４１に実装されてアンテナ装置となるのであるが、このアンテナ装置は、送信時には、電極パッド１４４から入力された信号が高周波素子１３１で処理され、配線導体１２４を通ってアンテナ導体１２１から電波として外部に放射され、受信時には、アンテナ導体１２１で受信され入射した電波が配線導体１２４を通って高周波素子１３１で処理され中間周波信号等に変換されて、電極パッド１４４から処理された信号が出力される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２８６６３４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のアンテナ一体型パッケージおよびアンテナ装置においては、高周波素子１３１を介さない状態でアンテナ特性の測定ができず、高周波素子１３１を搭載していない試験段階および出荷時に検査ができないという問題点があった。
【０００７】
そこで、例えば特許文献１に記載の高周波回路特性測定用コネクタを有するものと同様に、アンテナ特性測定用コネクタを設けるという考えがあるが、アンテナの近傍界が及ぶ位置にアンテナ特性測定用コネクタがあると、アンテナ特性測定用コネクタに測定用プローブを差し込んでアンテナ特性の測定をする際に、測定用プローブがアンテナ特性に影響を与えて、アンテナ特性を正しく測定できないという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、アンテナ特性の正しい測定および高周波回路特性の測定ができるアンテナ一体型パッケージおよびアンテナ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、上面にアンテナ導体が形成された第１の誘電体基板と、該第１の誘電体基板の下面に形成された接地導体と、該接地導体を挟んで前記第１の誘電体基板の下面に積層された第２の誘電体基板とを具備しているアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージにおいて、前記第２の誘電体基板の下面に形成された凹部と、該凹部内に搭載された高周波素子と、前記凹部の底面に設置されたアンテナ特性測定用コネクタと、前記アンテナ導体と前記アンテナ特性測定用コネクタとを電気的に接続する配線導体とを具備していることを特徴とする。
【００１０】
本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、アンテナ特性測定用コネクタを凹部内に接地導体の下方に設置したことから、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないため、アンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができる。
【００１１】
本発明のアンテナ装置は、前記アンテナ特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための開口を有する配線基板に、前記アンテナ特性測定用コネクタを前記開口に対向させて本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが実装されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明のアンテナ装置は、上記の構成により、配線基板上の接地導体などの影響を含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができる。
【００１３】
また、本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、前記凹部の底面に高周波回路特性測定用コネクタが設置されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、アンテナ特性測定用コネクタを凹部内に接地導体の下方に設置し、さらに高周波回路特性測定用コネクタを凹部内に設置したことにより、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないため、アンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができるとともに、高周波回路特性を測定することができる。
【００１５】
また、本発明のアンテナ装置は、前記高周波回路特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための他の開口を有する配線基板に、前記高周波回路特性測定用コネクタを前記他の開口に対向させて本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが実装されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明のアンテナ装置は、上記の構成により、配線基板上の接地導体などの影響を含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができるとともに、配線基板上の他の回路を含めた高周波回路特性の測定が可能となり、より実使用に即した高周波回路特性の測定ができる。
【００１７】
また、本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、前記アンテナ特性測定用コネクタは、高周波回路特性測定用コネクタを兼ねていることを特徴とする。
【００１８】
本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、アンテナ特性と高周波回路特性の双方が測定可能なコネクタを凹部内に接地導体の下方に設置したことから、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないためアンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができるとともに、高周波回路特性を測定することができる。
【００１９】
また、本発明のアンテナ装置は、前記アンテナ特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための開口を有する配線基板に、前記アンテナ特性測定用コネクタを前記開口に対向させて本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが実装されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明のアンテナ装置は、上記の構成により、配線基板上の接地導体などの影響を含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができるとともに、配線基板上の他の回路を含めた高周波回路特性の測定が可能となり、より実使用に即した高周波回路特性の測定ができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージおよびアンテナ装置について以下に説明する。
【００２２】
図１は本発明の第１のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１１はアンテナ導体２１が上面に形成された第１の誘電体基板、２２は第１の誘電体基板１１の下面に形成された接地導体、１２は接地導体２２を挟んで第１の誘電体基板１１の下面に積層された第２の誘電体基板、１３は第２の誘電体基板１２の下面に形成された凹部である。また、３１は凹部１３内に搭載された高周波素子、３２は凹部１３の底面に接地導体２２の下方に設置されたアンテナ特性測定用コネクタ（以下、アンテナ用コネクタともいう）、２４ａはアンテナ導体（放射導体）２１とアンテナ用コネクタ３２とを接続する貫通導体等の配線導体、２４ｂは高周波素子３１とアンテナ用コネクタ３２とを接続する配線導体、２５は高周波素子３１と第２の誘電体基板１２の下面に配された外部端子２６とを接続する配線導体である。さらに、４１はアンテナ一体型パッケージ１０を実装する配線基板、４２はアンテナ用コネクタ３２に測定用プローブ（図示せず）を接続するための開口、４４は配線基板４１の上面に配設された電極パッド、５１は外部端子２６と電極パッド４４とを接続する半田等の接続導体である。
【００２３】
本発明の第１のアンテナ装置は、送信時には、電極パッド４４から入力された信号が高周波素子３１で処理され送信信号とされて、配線導体２４ａ，２４ｂを通ってアンテナ導体２１から電波として外部に放射され、受信時には、アンテナ導体２１に入射された電波が配線導体２４ａ，２４ｂを通って高周波素子３１で処理されて中間周波信号等に変換されて、電極パッド４４から信号が出力される。
【００２４】
検査時には、図２のようにアンテナ用コネクタ３２に測定用プローブ３５が接続される。アンテナ用コネクタ３２内には測定用プローブ３５によって開閉される機械的スイッチ（図示せず）が設けられている。測定用プローブ３５を差し込まない状態では、機械的スイッチが接続状態となり、配線導体２４ａと配線導体２４ｂとが接続される。測定用プローブ３５を差し込んだ状態では、測定用プローブ３５の先端部が機械的スイッチの配線導体２４ａと接続された側の端子（図示せず）を、端子と接続しつつ図２の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体２４ａと配線導体２４ｂとの接続が遮断され、同時に測定用プローブ３５と機械的スイッチの配線導体２４ａと接続された側の端子とが接続状態となり、測定用プローブ３５と配線導体２４ａとが接続される。これにより、送信時には、測定用プローブ３５から入力された信号が、アンテナ用コネクタ３２および配線導体２４ａを通ってアンテナ導体２１から電波として放射され、受信時には、アンテナ導体２１に入射された電波が配線導体２４ａ、アンテナ用コネクタ３２を通って測定用プローブ３５に信号が入力される。
【００２５】
アンテナ特性において、アンテナ導体２１からみて接地導体２２の向こう側、すなわち接地導体２２の下方側は、アンテナ導体２１と第１の誘電体基板１１と接地導体２２とから構成されるアンテナの近傍界が接地導体２２によって阻まれるため、測定用プローブ３５などの金属体の有無によるアンテナ特性への影響は少ない。すなわち、図１の実使用時の形態と図２の検査時の形態におけるアンテナ特性に差異は殆どない。従って、本発明の第１のアンテナ装置においては、アンテナ用コネクタ３２を凹部１３内に接地導体２２の下方に設置したことから、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブ３５にアンテナの近傍界が及ばないため、アンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができる。
【００２６】
また、図１に示した本発明の第１のアンテナ装置においては、接地導体２２の下方からずれた部分、例えばアンテナ一体型パッケージ１０を実装することによって覆われない配線基板４１上の部分はアンテナの近傍界が及ぶため、配線基板４１上の接地導体（図示せず）などがアンテナ特性に影響を与えるが、配線基板４１を含む状態でアンテナ特性の測定を行えるため、配線基板４１上の接地導体などを含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができる。
【００２７】
図３は、本発明の第２のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。図３において、図１と同じ部位には同じ符号を付しており、その説明は省略する。そして、図３において、３３は凹部１３の底面に設置された高周波回路特性測定用コネクタ（以下、高周波回路用コネクタともいう）、２４ｂはアンテナ用コネクタと高周波回路用コネクタ３３とを接続する配線導体、２４ｃは高周波回路用コネクタ３３と高周波素子３１とを接続する配線導体、２５は高周波素子３１と第２の誘電体基板１２の下面に配設された外部端子２６とを接続する配線導体、４３は高周波回路用コネクタ３３に測定用プローブ（図示せず）を接続するための他の開口である。
【００２８】
図３の本発明の第２のアンテナ装置は、実使用において、送信時には、電極パッド４４から入力された信号が高周波素子３１で処理され、配線導体２４ｃ，２４ｂ，２４ａを通って第１の誘電体基板１１のアンテナ導体２１から電波として放射され、受信時には、アンテナ導体２１に入射された電波が配線導体２４ａ〜２４ｃを通って高周波素子３１で処理され、電極パッド４４から信号が出力される。
【００２９】
アンテナ特性検査時には、アンテナ用コネクタ３２に測定用プローブが接続される。アンテナ用コネクタ３２内には測定用プローブによって開閉される機械的スイッチ（図示せず）が設けられている。測定用プローブを差し込まない状態では、機械的スイッチが接続状態となり、配線導体２４ａと配線導体２４ｂとが接続される。測定用プローブを差し込んだ状態では、測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体２４ａと接続された側の端子（図示せず）を、端子と接続しつつ図２の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体２４ａと配線導体２４ｂとの接続が遮断され、同時に測定用プローブと機械的スイッチの配線導体２４ａと接続された側の端子とが接続状態となり、測定用プローブと配線導体２４ａとが接続される。これにより、送信時には、測定用プローブから入力された信号が、アンテナ用コネクタ３２および配線導体２４ａを通ってアンテナ導体２１から電波として放射され、受信時には、アンテナ導体２１に入射された電波が配線導体２４ａ，アンテナ用コネクタ３２を通って測定用プローブに信号が入力される。
【００３０】
また、高周波回路検査時には、高周波回路用コネクタ３３に測定用プローブが接続される。高周波回路用コネクタ３３内にも、アンテナ用コネクタ３２同様、測定用プローブによって開閉される機械的スイッチ（図示せず）が設けられている。測定用プローブを差し込まない状態では、機械的スイッチが接続状態となり、配線導体２４ｂと配線導体２４ｃとが接続される。測定用プローブを差し込んだ状態では、測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体２４ｃと接続された側の端子（図示せず）を、端子と接続しつつ図３の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体２４ｂと配線導体２４ｃとの接続が遮断され、同時に測定用プローブと機械的スイッチの配線導体２４ｃと接続された側の端子とが接続状態となり、測定用プローブと配線導体２４ｃとが接続される。これにより、測定用プローブから高周波回路用コネクタ３３，配線導体２４ｃを通して高周波素子３１の検査を行うことができる。
【００３１】
アンテナ特性検査時においては、第１のアンテナ一体型パッケージおよびアンテナ装置と同様に、測定用プローブの影響を受けない測定および配線基板４１の影響も含めた実使用に即した測定が可能である。
【００３２】
また、高周波回路測定時においては、高周波回路用コネクタ３３を含むアンテナ一体型パッケージ１０が、配線基板４１に実装された状態であるので、高周波素子３１以外の配線基板４１上の他の回路（図示せず）を含めた高周波回路特性の測定が可能となり、より実使用に即した高周波回路特性の測定ができる。
【００３３】
図４は本発明の第３のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。図４において、図１と同じ部位には同じ符号を付しており、その説明は省略する。そして図４において、３４は凹部１３内に接地導体２２の下方に設置された、高周波回路用コネクタを兼ねているアンテナ特性測定用コネクタ（以下、兼用コネクタともいう）、２４ａはアンテナ導体２１と兼用コネクタ３４とを接続する配線導体、２４ｂは高周波素子３１と兼用コネクタ３４とを接続する配線導体、２５は高周波素子３１と外部端子２６とを接続する配線導体、４２は兼用コネクタ３４に測定用プローブを接続するための開口である。
【００３４】
兼用コネクタ３４内にはアンテナ測定用プローブおよび高周波回路測定用プローブによって開閉される機械的スイッチ（図示せず）が設けられている。測定用プローブを差し込まない状態では、機械的スイッチが接続状態となり、配線導体２４ａと配線導体２４ｂとが接続される。アンテナ測定用プローブを差し込んだ状態では、アンテナ測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体２４ａと接続された側の端子（図示せず）を、端子と接続しつつ図４の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体２４ａと配線導体２４ｂとの接続が遮断され、同時にアンテナ測定用プローブと機械的スイッチの配線導体２４ａと接続された側の端子とが接続状態となり、アンテナ測定用プローブと配線導体２４ａとが接続される。一方、高周波回路測定用プローブを差し込んだ状態では、高周波回路測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体２４ｂと接続された側の端子（図示せず）を、端子と接続しつつ図４の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体２４ａと配線導体２４ｂとの接続が遮断され、同時に高周波回路測定用プローブと機械的スイッチの配線導体２４ｂと接続された側の端子とが接続状態となり、高周波回路測定用プローブと配線導体２４ｂとが接続される。
【００３５】
本発明の第３のアンテナ装置は、実使用において、送信時には、電極パッド４４から入力された信号が高周波素子３１で処理され、配線導体２４ｂ，２４ａを通ってアンテナ導体２１から電波として放射され、受信時には、アンテナ導体２１に入射された電波が配線導体２４ａ，２４ｂを通って高周波素子３１で処理され、電極パッド４４から信号が出力される。
【００３６】
アンテナ特性検査時には、兼用コネクタ３４にアンテナ測定用プローブが接続される。上述のように、兼用コネクタ３４にアンテナ測定用プローブを差し込んだ状態では、アンテナ測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体２４ａと接続された側の端子を、端子と接続しつつ図４の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体２４ａと配線導体２４ｂとの接続が遮断され、同時にアンテナ測定用プローブと機械的スイッチの配線導体２４ａと接続された側の端子とが接続状態となり、アンテナ測定用プローブと配線導体２４ａとが接続される。これにより、送信時には、アンテナ測定用プローブから入力された信号が兼用コネクタ３４および配線導体２４ａを通ってアンテナ導体２１から電波として放射され、受信時には、アンテナ導体２１に入射した電波が配線導体２４ａ，兼用コネクタ３４を通ってアンテナ測定用プローブに信号が入力される。
【００３７】
また、高周波回路検査時には、兼用コネクタ３４に高周波回路測定用プローブが接続される。上述のように、兼用コネクタ３４に高周波回路測定用プローブを差し込んだ状態では、高周波回路測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体２４ｂと接続された側の端子を、端子と接続しつつ図４の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体２４ａと配線導体２４ｂとの接続が遮断され、同時に高周波回路測定用プローブと機械的スイッチの配線導体２４ｂと接続された側の端子とが接続状態となり、高周波回路測定用プローブと配線導体２４ｂとが接続される。これにより、高周波回路測定用プローブから兼用コネクタ３４，配線導体２４ｂを通して高周波素子３１の検査を行うことができる。
【００３８】
アンテナ特性検査時においては、本発明の第１および第２のアンテナ一体型パッケージおよびアンテナ装置と同様に、測定用プローブの影響を受けない測定および配線基板４１の影響も含めた実使用に即した測定が可能である。
【００３９】
また、高周波回路測定時においては、本発明の第２のアンテナ一体型パッケージおよびアンテナ装置と同様に、配線基板４１上の他の回路を含めた高周波回路特性の測定が可能となり、より実使用に即した高周波回路特性の測定ができる。
【００４０】
本発明のアンテナ一体型パッケージを構成するに際して、第１の誘電体基板１１、第２の誘電体基板１２、アンテナ導体２１、接地導体２２、配線導体２４ａ〜２４ｃ、配線導体２５および外部端子２６は、以下のような周知の高周波用配線基板に使用される種々の材料から成るものを使用することができる。
【００４１】
例えば、第１の誘電体基板１１および第２の誘電体基板１２としては、例えばアルミナセラミックス，ムライトセラミックス等のセラミック材料やガラスセラミックス等の無機系材料、あるいは四フッ化エチレン−エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ），四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ），四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）等のフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂，ポリイミド等の樹脂系材料等が用いられる。また、第１の誘電体基板１１および第２の誘電体基板１２の形状や寸法（厚み，幅，長さ）は、使用される周波数や用途等に応じて設定される。
【００４２】
また、アンテナ導体２１、接地導体２２、配線導体２４ａ〜２４ｃ、配線導体２５および外部端子２６は、高周波信号伝送用の金属材料から成る導体層、例えばＣｕ層，Ｍｏ−Ｍｎのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｗのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｃｒ−Ｃｕ合金層，Ｃｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔａ２Ｎ層上にＮｉ−Ｃｒ合金層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔｉ層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、またはＮｉ−Ｃｒ合金層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの等を用いて、厚膜印刷法あるいは各種の薄膜形成法やメッキ法等により形成される。その厚みや幅等は、伝送される高周波信号の周波数や用途等に応じて設定される。
【００４３】
本発明のアンテナ一体型パッケージは以下のようにして作製される。まず、第１の誘電体基板１１および第２の誘電体基板１２を、例えばこれらがガラスセラミックスから成る場合、ガラスセラミックスのグリーンシートを準備し、これに所定の打ち抜き加工を施して、配線導体２４ａ，配線導体２５となる貫通導体が配設される貫通孔を形成する。その後、スクリーン印刷法によりＣｕ等の導体ペーストを貫通孔に充填するとともに、アンテナ導体２１、接地導体２２、配線導体２４ａ〜２４ｃ、配線導体２５および外部端子２６となる導体ペースト層のパターン、および必要に応じてその他の所定の配線導体となる導体ペースト層のパターンを印刷塗布する。次に、８５０〜１０００℃で焼成を行ない、最後に各導体層の表面にＮｉメッキおよびＡｕメッキを施す。
【００４４】
図５は、図２の本発明のアンテナ装置のアンテナ特性検査時における反射特性を示す線図（グラフ）である。図５において、横軸は周波数（ＧＨｚ）、縦軸はＶＳＷＲ（電圧定在波比）であり、特性曲線は反射特性、すなわちＶＳＷＲの周波数特性を示している。この線図に示す反射特性は電磁界シミュレーションによって得られたものである。この図より、共振周波数は５．２４ＧＨｚとなっていることがわかる。
【００４５】
また、図６は、図２の本発明のアンテナ装置のアンテナ特性検査時における放射特性を示す線図である。図６において、円の外周の数字は天頂方向（図２の上方向）を０°とした方位を示す角度（°）、縦軸は利得（ｄＢｉ）であり、特性曲線は放射特性、すなわち利得の方位特性を示している。この線図に示す放射特性は電磁界シミュレーションによって得られたものである。この図から、天頂方向（０°）における利得が５．６５ｄＢｉであることがわかる。
【００４６】
そして、図５，図６に示したアンテナ特性の測定結果が測定用プローブによって影響を受けていないことを調べるために、電磁界シミュレーションによって、測定用プローブをモデリングしない場合、すなわち図１の第１のアンテナ装置の実使用の状態での解析を行った。
【００４７】
図７は、図１の第１のアンテナ装置の実使用の状態での反射特性を示す線図である。図７において、横軸は周波数（ＧＨｚ）、縦軸はＶＳＷＲであり、特性曲線は反射特性、すなわちＶＳＷＲの周波数特性を示している。この図より、共振周波数は５．２４ＧＨｚとなっていることがわかる。
【００４８】
また、図８は、図１の第１のアンテナ装置の実使用の状態での放射特性を示す線図である。図８において、円の外周の数字は天頂方向（図２の上方向）を０°とした方位を示す角度（°）、縦軸は利得（ｄＢｉ）であり、特性曲線は放射特性、すなわち利得の方位特性を示している。この図から、天頂方向（０°）における利得が５．４９ｄＢｉであることがわかる。
【００４９】
なお、図７，図８に示す実使用の状態での反射特性および放射特性を得るのに使用したシミュレーションモデルは、図５，図６に示すアンテナ特性検査時の反射特性および放射特性を得るのに使用したものと、測定用プローブ３５以外は寸法，材料等を同一とした。
【００５０】
以上より、図２に示す第１のアンテナ装置のアンテナ特性検査時の共振周波数および天頂方向の利得は、測定用プローブ３５によって、図１に示す実使用の状態と比べそれぞれ０ＧＨｚ、＋０．１９ｄＢの差が生じたことがわかる。
【００５１】
次に、アンテナの近傍界が及ぶ位置にアンテナ用コネクタがある場合について同様の解析を行った。
【００５２】
図１０は、コネクタ１３２を配線基板１４１上のアンテナ一体型パッケージを実装しない部分に設置した従来のアンテナ一体型パッケージにおけるアンテナ特性検査時の構成を示す断面図である。このときの反射特性および放射特性のシミュレーション結果を図１１，図１２に示す。これらの図より、共振周波数および天頂方向の利得は５．２７ＧＨｚおよび３．５４ｄＢｉであることが分かる。また、この場合、反射特性および放射特性を得るのに使用したシミュレーションモデルは、図５〜図８に示す反射特性および放射特性を得るのに使用したものと、測定用プローブ３５以外は、寸法，材料等を同一とした。なお、測定用プローブは、図５，図６の反射特性および放射特性を得るのに使用したものと寸法，材料を同一とした。
【００５３】
以上より、図１０に示す従来のアンテナ一体型パッケージのアンテナ特性検査時の構成での共振周波数および天頂方向の利得は、測定用プローブ１３５によって、図１に示す実使用の状態と比べて、それぞれ＋０．３ＧＨｚ、−０．９５ｄＢの差が生じたことがわかる。
【００５４】
したがって、図２に示す本発明の第１のアンテナ装置のアンテナ特性検査時における測定用プローブ３５の影響による共振周波数および天頂方向の利得の差はそれぞれ０ＧＨｚ，＋０．１９ｄＢであり、従来のアンテナ一体型パッケージのアンテナ特性検査時における測定用プローブ３５の影響による共振周波数および天頂方向の利得の差はそれぞれ＋０．３ＧＨｚ，−０．９５ｄＢとなり、本発明の第１のアンテナ装置の方が、検査時に測定用プローブの影響を受けにくいことが分かる。
【００５５】
以上より、図１のように構成された本発明の第１のアンテナ装置は、測定用プローブがアンテナ特性に与える影響が小さいので、アンテナ特性の正しい測定を行うことができる。
【００５６】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本発明の第２のアンテナ装置において、アンテナ用コネクタ３２に測定用プローブを接続するための開口４２と、高周波回路用コネクタ３３に測定用プローブを接続するための開口４３とを、双方の測定用プローブを接続することができる一つの開口としてもよい。
【００５７】
また、高周波素子３１とアンテナ用コネクタ３２，高周波回路用コネクタ３３，兼用コネクタ３４との間や、高周波素子３１と外部端子２６との間に、フィルタやバランなどの受動素子を配置してもよい。このとき、受動素子の個別部品あるいは受動素子の構成要素となるインダクタ，コンデンサ，抵抗等の部品を凹部１３に配置しても良い。あるいは受動素子を第２の誘電体基板１２内に配置してもよい。
【００５８】
また、高周波素子３１は凹部１３内に複数個設置してもよい。また、アンテナ用コネクタ３２とアンテナ導体２１とを接続する配線導体２４ａは、スルーホール導体、ビア導体、電磁結合線路、導波管等から成るものとしてもよい。
【００５９】
また、凹部１３内は樹脂封止等の封止をしてもよいし、金属の蓋体等で封止をしてもよく、その際、測定用プローブをアンテナ用コネクタ３２，高周波回路用コネクタ３３，兼用コネクタ３４に接続できるようにその部分だけ開口を設けたものとしてもよい。また、凹部１３は複数設けてもよい。このとき、高周波素子３１とアンテナ用コネクタ３２，高周波回路用コネクタ３３，兼用コネクタ３４とを別々の凹部１３に設置し、高周波素子３１を設置した凹部１３のみに樹脂や蓋体で封止をしてもよい。
【００６０】
また、接続導体５１としては、半田や半田ボール、導電性樹脂ボールを用いてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、第２の誘電体基板の下面に形成された凹部と、凹部内に搭載された高周波素子と、凹部の底面に設置されたアンテナ特性測定用コネクタと、アンテナ導体とアンテナ特性測定用コネクタとを電気的に接続する配線導体とを具備していることにより、アンテナ特性測定用コネクタが凹部内に接地導体の下方に設置されることから、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないため、アンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができる。
【００６２】
本発明のアンテナ装置は、アンテナ特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための開口を有する配線基板に、アンテナ特性測定用コネクタを開口に対向させて本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが実装されていることにより、配線基板上の接地導体などの影響を含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができる。
【００６３】
また、本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、凹部の底面に高周波回路特性測定用コネクタが設置されていることにより、アンテナ特性測定用コネクタが凹部内に接地導体の下方に設置され、さらに高周波回路特性測定用コネクタが凹部内に設置されることにより、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないため、アンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができるとともに、高周波回路特性を測定することができる。
【００６４】
また、本発明のアンテナ装置は、高周波回路特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための他の開口を有する配線基板に、高周波回路特性測定用コネクタを他の開口に対向させて本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが実装されていることにより、配線基板上の接地導体などの影響を含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができるとともに、配線基板上の他の回路を含めた高周波回路特性の測定が可能となり、より実使用に即した高周波回路特性の測定ができる。
【００６５】
また、本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、アンテナ特性測定用コネクタは、高周波回路特性測定用コネクタを兼ねていることにより、アンテナ特性と高周波回路特性の双方が測定可能なコネクタを凹部内に接地導体の下方に設置したことから、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないためアンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができるとともに、高周波回路特性を測定することができる。
【００６６】
また、本発明のアンテナ装置は、アンテナ特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための開口を有する配線基板に、アンテナ特性測定用コネクタを開口に対向させて本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが実装されていることにより、配線基板上の接地導体などの影響を含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができるとともに、配線基板上の他の回路を含めた高周波回路特性の測定が可能となり、より実使用に即した高周波回路特性の測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１の第１のアンテナ装置の検査時の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第２のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の第３のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の第１のアンテナ装置のアンテナ特性検査時の形態での反射特性を示す線図である。
【図６】本発明の第１のアンテナ装置のアンテナ特性検査時の形態での放射特性を示す線図である。
【図７】本発明の第１のアンテナ装置の実使用の状態での反射特性を示す線図である。
【図８】本発明の第１のアンテナ装置の実使用の状態での放射特性を示す線図である。
【図９】従来のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の例を示す断面図である。
【図１０】従来のアンテナ装置の検査時の構成を示す断面図である。
【図１１】従来のアンテナ装置のアンテナ特性検査時の形態での反射特性を示す線図である。
【図１２】従来のアンテナ装置のアンテナ特性検査時の形態での放射特性を示す線図である。
【符号の説明】
１０：アンテナ一体型パッケージ
１１：第１の誘電体基板
１２：第２の誘電体基板
１３：凹部
２１：アンテナ導体
２２：接地導体
２４，２５：配線導体
３１：高周波素子
３２：アンテナ特性測定用コネクタ
３３：高周波回路特性測定用コネクタ
３４：高周波回路特性測定用を兼ねたアンテナ特性測定用コネクタ
３５：測定用プローブ
４１：配線基板
４２，４３：開口
Claims (6)
- 上面にアンテナ導体が形成された第１の誘電体基板と、該第１の誘電体基板の下面に形成された接地導体と、該接地導体を挟んで前記第１の誘電体基板の下面に積層された第２の誘電体基板とを具備しているアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージにおいて、前記第２の誘電体基板の下面に形成された凹部と、該凹部内に搭載された高周波素子と、前記凹部の底面に設置されたアンテナ特性測定用コネクタと、前記アンテナ導体と前記アンテナ特性測定用コネクタとを電気的に接続する配線導体とを具備していることを特徴とするアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージ。
- 前記アンテナ特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための開口を有する配線基板に、前記アンテナ特性測定用コネクタを前記開口に対向させて請求項１記載のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが実装されていることを特徴とするアンテナ装置。
- 前記凹部の底面に高周波回路特性測定用コネクタが設置されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージ。
- 前記高周波回路特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための他の開口を有する配線基板に、前記高周波回路特性測定用コネクタを前記他の開口に対向させて請求項３記載のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが実装されていることを特徴とするアンテナ装置。
- 前記アンテナ特性測定用コネクタは、高周波回路特性測定用コネクタを兼ねていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージ。
- 前記アンテナ特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための開口を有する配線基板に、前記アンテナ特性測定用コネクタを前記開口に対向させて請求項５記載のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが実装されていることを特徴とするアンテナ装置。
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