JP2020161853A

JP2020161853A - 電子装置

Info

Publication number: JP2020161853A
Application number: JP2017138848A
Authority: JP
Inventors: 克利小原; Katsutoshi Obara; 明秀安達; Akihide Adachi
Original assignee: Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2017-07-18
Filing date: 2017-07-18
Publication date: 2020-10-01
Also published as: WO2019016995A1

Abstract

【課題】無線通信機能及びレーダ機能を備えた電子装置を小型化する。【解決手段】一実施形態に係る電子装置は、回路基板と、前記回路基板の表面に設けられ、レーダ用の信号の送受信処理を行うレーダ回路と、前記回路基板の表面に設けられ、無線通信用の信号の送受信処理を行う無線通信回路と、前記レーダ回路及び前記無線通信回路を封止する樹脂層と、前記樹脂層の表面に設けられた第１アンテナ基板と、前記レーダ回路に接続されたレーダアンテナと、前記無線通信回路に接続された無線通信アンテナと、を備え、前記レーダアンテナ及び前記無線通信アンテナの少なくとも一方は、前記第１アンテナ基板に設けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、電子装置に関する。

従来、レーダ機能及び無線通信機能を備えた電子装置が知られている。このような電子装置として、レーダ波を送受信する第１アンテナと、携帯端末と通信するための第２アンテナと、第１アンテナが送受信する信号を処理する電子部品と、が設けられたアンテナ基板を備える車両用アンテナユニットが提案されている。

特開２０１６−１９７０６１号公報

しかしながら、上記従来の車両アンテナユニットでは、第１アンテナ、第２アンテナ、及び電子部品が、同一のアンテナ基板に設けられるため、サイズが大きくなるという問題があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、無線通信機能及びレーダ機能を備えた電子装置を小型化することを目的とする。

一実施形態に係る電子装置は、回路基板と、前記回路基板の表面に設けられ、レーダ用の信号の送受信処理を行うレーダ回路と、前記回路基板の表面に設けられ、無線通信用の信号の送受信処理を行う無線通信回路と前記レーダ回路及び前記無線通信回路を封止する樹脂層と、前記樹脂層の表面に設けられた第１アンテナ基板と、前記レーダ回路に接続されたレーダアンテナと、前記無線通信回路に接続された無線通信アンテナと、を備え、前記レーダアンテナ及び前記無線通信アンテナの少なくとも一方は、前記第１アンテナ基板に設けられる。

本発明の各実施形態によれば、無線通信機能及びレーダ機能を備えた電子装置を小型化することができる。

電子装置の一例を示す図。電子装置の変形例を示す図。電子装置の変形例を示す図。電子装置の変形例を示す図。電子装置の変形例を示す図。

以下、本発明の各実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態に係る明細書及び図面の記載に関して、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重畳した説明を省略する。

一実施形態に係る電子装置１００について、図１〜図５を参照して説明する。本実施形態に係る電子装置１００は、レーダ機能及び無線通信機能を備えた電子装置である。電子装置１００は、レーダ機能を主たる機能とした無線通信機能付きレーダ装置であってもよいし、無線通信機能を主たる機能としたレーダ機能付き無線通信装置であってもよい。また、電子装置１００は、レーダ機能及び無線通信機能以外の機能を主たる機能とした電子装置であってもよい。

図１は、電子装置１００の一例を示す図である。図１の左図は電子装置１００の側面図であり、図１の右図は電子装置１００の平面図である。図１の電子装置１００は、回路基板１と、レーダ回路２と、無線通信回路３と、樹脂層４と、アンテナ基板５と、レーダアンテナ６と、無線通信アンテナ７と、接続部８，９と、を備える。以下では、説明の便宜のため、側面図における上側の面を表面、下側の面を裏面と称する。

回路基板１は、樹脂製又はセラミックス製のプリント基板である。回路基板１は、表面にレーダ回路２、無線通信回路３、及び樹脂層４を設けられる。

レーダ回路２は、レーダ用の信号の送受信処理を行う回路（レーダモジュール）であり、回路基板１の表面に設けられる。レーダ回路２は、回路基板１上で、樹脂層４により封止される。

レーダ回路２は、送信回路と、受信回路と、信号処理回路と、を備える。送信回路は、信号処理回路から入力された送信信号に送信処理を施し、当該送信信号に応じたレーダ信号（電気信号）を生成すると共に、当該レーダ信号に応じたレーダ波（電波）をレーダアンテナ６に放射させる。受信回路は、レーダアンテナ６から入力されたレーダ信号に受信処理を施し、当該レーダ信号に応じた受信信号を生成する。信号処理回路は、送信信号の生成、受信回路から入力された受信信号に対するプロトコル処理、及びレーダ波の送受信タイミングの制御などを行う。レーダ回路２が送受信処理を行うレーダ用の信号には、例えば、センチメートル波（ＳＨＦ：Super High Frequency）、ミリ波（ＥＨＦ：Extremely High Frequency）、又はテラヘルツ波（ＴＨｚ）が用いられるが、これに限られない。

無線通信回路３は、無線通信用の信号の送受信処理を行う回路であり、回路基板１の表面に設けられる。無線通信回路３は、回路基板１上で、樹脂層４により封止される。

無線通信回路３は、送信回路と、受信回路と、信号処理回路と、を備える。送信回路は、信号処理回路から入力された送信信号に送信処理を施し、当該送信信号に応じた無線通信信号（電気信号）を生成すると共に、当該無線通信信号に応じた無線信号（電波）を無線通信アンテナ７に放射させる。受信回路は、無線通信アンテナ７から入力された無線通信信号に受信処理を施し、当該無線通信信号に応じた受信信号を生成する。信号処理回路は、送信信号の生成、受信回路から入力された受信信号に対するプロトコル処理、及び無線信号の送受信タイミングの制御などを行う。無線通信回路３が実行する無線通信の規格は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、又はＺｉｇｂｅｅ（登録商標）であるが、これに限られない。

なお、レーダ回路２及び無線通信回路３は、図１の例のように、それぞれ独立したＩＣ（Integrated Circuit）であってもよいし、一体化された１つのＩＣであってもよい。また、レーダ回路２及び無線通信回路３は、回路基板１の表面に実装されたディスクリート素子及び回路基板１の表面に形成された配線パターンを含んでもよい。

樹脂層４は、回路基板１の表面に設けられ、回路基板１上でレーダ回路２及び無線通信回路３を封止する。樹脂層４は、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁性の樹脂により形成される。樹脂層４は、レーダ回路２及び無線通信回路３を予め封止した状態で、回路基板１の表面に実装されてもよいし、回路基板１の表面に予め実装されたレーダ回路２及び無線通信回路３を覆うように形成されてもよい。また、樹脂層４は、表面にアンテナ基板５を設けられる。このため、樹脂層４の表面は、平坦であるのが好ましい。これにより、アンテナ基板５を樹脂層４の表面に容易に固定することができる。

アンテナ基板５（第１アンテナ基板）は、樹脂製又はセラミックス製のプリント基板であり、樹脂層４の表面に設けられる。アンテナ基板５は、例えば、樹脂層４の表面に、接着剤により接着される。また、アンテナ基板５は、表面にレーダアンテナ６及び無線通信アンテナ７を設けられる。このため、アンテナ基板５は、誘電率が低いセラミック基板であるのが好ましい。これにより、表面に形成されるレーダアンテナ６及び無線通信アンテナ７のパターン精度を向上させると共に、アンテナ基板５による信号の損失を抑制できる。

レーダアンテナ６は、アンテナ基板５の表面に設けられた、レーダ波を送受信するアンテナであり、接続部８を介してレーダ回路２に電気的に接続される。具体的には、レーダアンテナ６は、レーダ回路２（送信回路）から入力されたレーダ信号に応じたレーダ波（電波）を放射し、受信したレーダ波に応じたレーダ信号をレーダ回路２（受信回路）に入力する。

レーダアンテナ６は、銀、銅、アルミニウム、及びカーボンなどの導電性材料により形成される。図１の例では、レーダアンテナ６は、矩形の平面アンテナであるが、円形の平面アンテナであってもよい。レーダアンテナ６の形状及び寸法は、レーダアンテナ６により送受信するレーダ波の波長（周波数）に応じて決定される。

なお、レーダアンテナ６は、図１の例のように、アンテナ基板５の表面に複数設けられるのが好ましい。複数のレーダアンテナ６の配置を調整することにより、レーダアンテナ６に所望の指向性を付与することができる。アンテナ基板５の表面に設けるレーダアンテナ６の数は、任意に設計可能である。

また、レーダアンテナ６は、アンテナ基板５の任意の位置に配置可能であるが、図１の例のように、アンテナ基板５の中央部に設けられるのが好ましい。これにより、後述する通り、アンテナ基板５に要求される面積を縮小できる。また、レーダアンテナ６とレーダ回路２との距離を短くし易く、ミリ波又はテラヘルツ波を使用する際に位相ずれによる精度低下を抑制し易い。

無線通信アンテナ７は、アンテナ基板５の表面に設けられた、無線信号を送受信するアンテナであり、接続部９を介して無線通信回路３に電気的に接続される。具体的には、無線通信アンテナ７は、無線通信回路３（送信回路）から入力された無線通信信号に応じた無線信号（電波）を放射し、受信した無線信号に応じた無線通信信号を無線通信回路２（受信回路）に入力する。

無線通信アンテナ７は、銀、銅、アルミニウム、及びカーボンなどの導電性材料により形成される。図１の例では、無線通信アンテナ７は、スパイラル形状の平面アンテナであるが、メアンダ形状の平面アンテナであってもよい。無線通信アンテナ７の形状及び寸法は、無線通信アンテナ７により送受信する無線信号の波長（周波数）に応じて決定される。通常、無線通信に使用される信号としては、レーダ波に使用される信号と比較して周波数の低い信号が使用されるので、無線通信アンテナ７に必要な長さ寸法が長くなり易いが、無線通信アンテナ７の形状をスパイラル形状又はメアンダ形状とすることにより、無線通信アンテナ７を省スペース化し、アンテナ基板５に要求される面積を縮小できる。

なお、アンテナ基板５の表面に設ける無線通信アンテナ７の数は、任意に設計可能である。また、無線通信アンテナ７は、アンテナ基板５の任意の位置に配置可能であるが、図１の例のように、アンテナ基板５の外周部に設けられるのが好ましい。これにより、図１の例のように、無線通信アンテナ７の内側（アンテナ基板５の中央部）に、レーダアンテナ６を設けることができる。したがって、アンテナ基板５の表面に、レーダアンテナ６及び無線通信アンテナ７を効率的に、すなわち、アンテナ基板５の表面の余剰スペースが小さくなるように、配置することができる。この結果、アンテナ基板５に要求される面積を縮小し、電子装置１００を小型化できる。

接続部８は、レーダ回路２とレーダアンテナ６とを電気的に接続する。レーダアンテナ６は、レーダ回路２（送信回路）から、接続部８を介して、レーダ信号を入力される。また、レーダアンテナ６は、レーダ信号を、接続部８を介して、レーダ回路２（受信回路）に入力する。接続部８は、銀、銅、アルミニウム、及びカーボンなどの導電性材料により形成される。

なお、図１の例では、接続部８は、樹脂層４に設けられた貫通ビアと、アンテナ基板５に設けられた貫通ビアと、を半田や導電性接着剤により電気的に接続することにより形成されているが、これに限られない。ここでいう貫通ビアは、基板に設けられた貫通孔の内面に導電性材料を塗布又は埋設したものである。接続部８は、樹脂層４に設けられた貫通ビアに代わりに、樹脂層４に埋設された柱状の金属部材を用いて形成されてもよいし、樹脂層４及びアンテナ基板５の側面に設けられた側面電極を電気的に接続することにより形成されてもよい。また、接続部８は、樹脂層４の貫通ビア及びアンテナ基板５の側面電極を電気的に接続することにより形成されてもよいし、樹脂層４の側面電極及びアンテナ基板５の貫通ビアを電気的に接続することにより形成されてもよい。

接続部９は、無線通信回路３と無線通信アンテナ７とを電気的に接続する。無線通信アンテナ７は、無線通信回路３（送信回路）から、接続部９を介して、無線通信信号を入力される。また、無線通信アンテナ７は、無線通信信号を、接続部９を介して、無線通信回路３（受信回路）に入力する。接続部９は、銀、銅、アルミニウム、及びカーボンなどの導電性材料により形成される。

なお、図１の例では、接続部９は、樹脂層４に設けられた貫通ビアと、アンテナ基板５に設けられた貫通ビアと、を半田や導電性接着剤により電気的に接続することにより形成されているが、これに限られない。接続部９は、樹脂層４に設けられた貫通ビアに代わりに、樹脂層４に埋設された柱状の金属部材を用いて形成されてもよいし、樹脂層４及びアンテナ基板５の側面に設けられた側面電極を電気的に接続することにより形成されてもよい。また、接続部９は、樹脂層４の貫通ビア及びアンテナ基板５の側面電極を電気的に接続することにより形成されてもよいし、樹脂層４の側面電極及びアンテナ基板５の貫通ビアを電気的に接続することにより形成されてもよい。

以上説明した通り、本実施形態によれば、レーダ回路２及び無線通信回路３と、レーダアンテナ６及び無線通信アンテナ７と、が上下に積層して配置されるため、回路基板１及びアンテナ基板５に要求される面積を縮小できる。また、アンテナ基板５が樹脂層４の表面に設けられるため、レーダ回路２及び無線通信回路３と、レーダアンテナ６及び無線通信アンテナ７と、を上下に積層して配置するための複雑な構造（例えば、スペーサを介した基板の多段構造など）が不要となる。すなわち、電子装置１００の構造を簡素化できる。結果として、無線通信機能及びレーダ機能を備えた電子装置１００を小型化できる。

また、本実施形態によれば、レーダ回路２及び無線通信回路３が樹脂層４により封止されるため、レーダ回路２及び無線通信回路３の保護が容易となる。また、上述の通り、電子装置１００の構造を簡素化できる。これにより、電子装置１００を扱いやすくすることができる。

ここで、図２〜図５は、電子装置１００の変形例を示す図である。図２〜図５の左図は電子装置１００の側面図であり、図２〜図５の右図は電子装置１００の平面図である。

図２の電子装置１００は、無線通信アンテナ７が、アンテナ基板５の裏面に設けられている。図２の電子装置１００の他の構成は、図１と電子装置１００と同様である。

このような構成により、図１の電子装置１００と同様に、電子装置１００を小型化し、かつ、扱いやすくすることができる。

なお、レーダアンテナ６をアンテナ基板５の裏面に設け、無線通信アンテナ７をアンテナ基板５の表面に設けてもよい。また、レーダアンテナ６及び無線通信アンテナ７の両方をアンテナ基板５の裏面に設けてもよい。いずれの場合も、図２の電子装置１００と同様の効果が得られる。

図３の電子装置１００は、無線通信アンテナ７が、回路基板１の裏面に設けられている。図３の電子装置１００の他の構成は、図１と電子装置１００と同様である。

このような構成により、図１の電子装置１００と同様に、電子装置１００を小型化し、かつ、扱いやすくすることができる。また、レーダアンテナ６及び無線通信アンテナ７の間の距離が大きくなり、かつ、レーダアンテナ６及び無線通信アンテナ７が、回路基板１、樹脂層４、及びアンテナ基板５により隔てられる。これにより、レーダアンテナ６及び無線通信アンテナ７の間の電波干渉が小さくなるため、電波干渉によるレーダ性能や無線通信品質の低下を抑制しつつ、レーダアンテナ６及び無線通信アンテナ７を対向する位置に配置することができる。すなわち、レーダアンテナ６をアンテナ基板５の中央部に配置し、無線通信アンテナ７を回路基板１の中央部に配置することができる。この結果、アンテナ基板５及び回路基板１に要求される面積をさらに縮小し、電子装置１００をより小型化することができる。

なお、レーダアンテナ６を回路基板１の裏面に設け、無線通信アンテナ７をアンテナ基板５の表面に設けてもよい。また、レーダアンテナ６及び無線通信アンテナ７の一方を回路基板１の裏面に設け、他方をアンテナ基板５の裏面に設けてもよい。いずれの場合も、図３の電子装置１００と同様の効果が得られる。

図４の電子装置１００は、樹脂層４の表面にアンテナ基板１０（第２アンテナ基板）が設けられ、レーダアンテナ６がアンテナ基板５の表面に設けられ、メアンダ形状の無線通信アンテナ７がアンテナ基板１０の表面に設けられている。アンテナ基板１０は、アンテナ基板５と離間して配置される。図４の電子装置１００の他の構成は、図１と電子装置１００と同様である。

このような構成により、図１の電子装置１００と同様に、電子装置１００を小型化し、かつ、扱いやすくすることができる。また、レーダアンテナ６及び無線通信アンテナ７の間の距離が大きくなり、かつ、レーダアンテナ６が設けられたアンテナ基板５と、無線通信アンテナ７が設けられたアンテナ基板１０とが、間隙を介して隔てて配置される。これにより、レーダアンテナ６及び無線通信アンテナ７の間の電波干渉が小さくなるため、電波干渉によるレーダ性能や無線通信品質の低下を抑制できる。

なお、レーダアンテナ６をアンテナ基板５の裏面に設けてもよいし、無線通信アンテナ７をアンテナ基板１０の裏面に設けてもよい。いずれの場合も、図４の電子装置１００と同様の効果が得られる。

図５の電子装置１００は、アンテナ基板５を備えず、レーダアンテナ６及び無線通信アンテナ７が、樹脂層４の表面に設けられる。図５の電子装置１００の他の構成は、図１と電子装置１００と同様である。

このような構成により、図１の電子装置１００と同様に、電子装置１００を小型化し、かつ、扱いやすくすることができる。また、アンテナ基板５が不要となるため、電子装置１００をより小型化し、製造コストを低減できる。

なお、レーダアンテナ６及び無線通信アンテナ７の一方を樹脂層４の表面に設け、他方を回路基板１の裏面に設けることも可能である。これにより、図３の電子装置１００と同様に、電波干渉によるレーダ性能や無線通信品質の低下を抑制しつつ、レーダアンテナ６及び無線通信アンテナ７を対向する位置に配置することができる。すなわち、レーダアンテナ６及び無線通信アンテナ７の一方を樹脂層４の中央部に配置し、他方を回路基板１の中央部に配置することができる。この結果、樹脂層４及び回路基板１に要求される面積をさらに縮小し、電子装置１００をより小型化することができる。

なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１：回路基板
２：レーダ回路
３：無線通信回路
４：樹脂層
５：アンテナ基板
６：レーダアンテナ
７：無線通信アンテナ
８，９：接続部
１０：アンテナ基板
１００：電子装置

Claims

回路基板と、
前記回路基板の表面に設けられ、レーダ用の信号の送受信処理を行うレーダ回路と、
前記回路基板の表面に設けられ、無線通信用の信号の送受信処理を行う無線通信回路と、
前記レーダ回路及び前記無線通信回路を封止する樹脂層と、
前記樹脂層の表面に設けられた第１アンテナ基板と、
前記レーダ回路に接続されたレーダアンテナと、
前記無線通信回路に接続された無線通信アンテナと、
を備え、
前記レーダアンテナ及び前記無線通信アンテナの少なくとも一方は、前記第１アンテナ基板に設けられる
電子装置。
前記レーダアンテナ及び前記無線通信アンテナは、前記第１アンテナ基板の一方の面に設けられる
請求項１に記載の電子装置。
前記レーダアンテナは、前記第１アンテナ基板の一方の面に設けられ、
前記無線通信アンテナは、前記第１アンテナ基板の他方の面に設けられる
請求項１に記載の電子装置。
前記レーダアンテナ及び前記無線通信アンテナは、一方が前記第１アンテナ基板の一方の面に設けられ、他方が前記回路基板の裏面に設けられる
請求項１に記載の電子装置。
前記樹脂層の表面に、前記第１アンテナ基板と離間して設けられた第２アンテナ基板を更に備え、
前記レーダアンテナは、前記第１アンテナ基板に設けられ、
前記無線通信アンテナは、前記第２アンテナ基板に設けられる
請求項１に記載の電子装置。
前記レーダアンテナは、前記第１アンテナ基板の中央部に設けられ、
前記無線通信アンテナは、前記第１アンテナ基板の外周部に設けられる
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電子装置。
前記レーダアンテナは、矩形又は円形の平面アンテナである
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の電子装置。
前記無線通信アンテナは、スパイラル形状又はメアンダ形状の平面アンテナである
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の電子装置。
回路基板と、
前記回路基板の表面に設けられ、レーダ用の信号の送受信処理を行うレーダ回路と、
前記回路基板の表面に設けられ、無線通信用の信号の送受信処理を行う無線通信回路と、
前記レーダ回路及び前記無線通信回路を封止する樹脂層と、
前記樹脂層の表面に設けられ、前記レーダ回路に接続されたレーダアンテナと、
前記樹脂層の表面に設けられ、前記無線通信回路に接続された無線通信アンテナと、
を備え、
前記レーダアンテナ及び前記無線通信アンテナの少なくとも一方は、前記樹脂層の表面に設けられる
電子装置。