JP2020167632A - アンテナ及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に一定の寸法で設計された矩形状の配線予定領域中に、折り返し部を有するパターンアンテナを配置する際、必要なアンテナ長を確保しつつ、アンテナの放射効率を改善することができるアンテナ及び半導体装置を提供する。【解決手段】アンテナ１０は、アンテナ基板１２と、アンテナ基板１２の一方の面上における平面視で矩形状の第１の領域Ａ１の内側に設けられ、平行に隣り合って延びる導体部１４Ａ，１４Ｃ，１４Ｅ，１４Ｇを折り返し部として有する第１のアンテナ本体パターン層１４と、アンテナ基板１２の他方の面上において、平面視で第１の領域Ａ１と隣接する矩形状の第２の領域Ａ２の内側に設けられた第２のアンテナ本体パターン層１６と、アンテナ基板１２を貫通して延び第１のアンテナ本体パターン層１４と第２のアンテナ本体パターン層１６とを接続する層間接続部１８と、を備える。【選択図】図３

Description

本開示は、アンテナ、及びこのアンテナを搭載した半導体装置に関する。

近年、無線通信機器等で用いられる半導体装置では、小型化のニーズの高まりに伴い、機器の外部に張り出す棒状のような立体的な形状のアンテナではなく、装置の内部にＬＳＩ部品等と共に収納されるようなコンパクトな形状のアンテナが望まれている。

コンパクトな形状のアンテナとして、例えば、基板上に配置される、ブロック状のチップアンテナ等が知られている。しかし、チップアンテナの場合、コストが比較的嵩むという問題がある。また、ブロック状のチップアンテナは、基板上で一定の高さを有するため、半導体装置全体の高さが高くなるという懸念もある。

また、コンパクトな形状のアンテナを実現する方法の一つとして、アンテナ長を短くする方法が知られている。しかし、アンテナ長を所望の周波数（波長）に対して非常に短くすると、アンテナに容量性のリアクタンス成分が生じる。アンテナの入力インピーダンスにおいてリアクタンス値が大きくなると、アンテナには電力が蓄積されるだけとなり、本来のアンテナの役割としての放射性能が低下するという問題がある。費用、高さ及びアンテナ長といった問題の解決に採用可能な技術を検討すると、例えば特許文献１には、基板配線を利用したパターンアンテナが開示されている。

特許文献１のパターンアンテナでは、ガラスエポキシ樹脂等のプリント基板上に銅箔等の導体部で構成されるアンテナ素子部が実現されると共に、アンテナ素子部は、平面視でＵ字状（コ字状）に複数回折り返されて配置される。Ｕ字状の折り返し部は、いわゆる「メアンダライン構造」と呼ばれる。特許文献１のように、通常、基板上には、平面視で一定の面積を有する矩形状の配線予定領域が設計され、アンテナ素子部は、配線予定領域内に収まるように実装される。

アンテナ素子部がメアンダライン構造を有する場合、誘導性のリアクタンス成分が生じ、容量性のリアクタンス成分が相殺されるため、アンテナ長を短くしても放射性能の低下を防止することが可能になる。特許文献１の場合、アンテナとして必要な波長分の長さが確保されると共に、より小さい面積の領域であっても、内側に、パターンアンテナを収めることができるとされている。

特開２０１７−４６１８９号公報

しかし、メアンダライン構造の場合、折り返し部では、隣り合う導体部のラインにおいて、アンテナ電流が互いに逆方向に流れることによって、放射エネルギーが相殺されて損失（ロス）が生じるため、放射効率が低下する。しかし、特許文献１の場合、折り返し部における放射効率の低下を抑制する方法に関しては、何ら具体的に開示されていない。

ここで、例えば平面視で直線状（Ｉ字状）の導体部のような、パターンアンテナ中で放射エネルギーが相殺されない導体部が占める割合を高めることによって、放射効率を改善する方法も考えられる。しかし、通常、配線予定領域が矩形状であれば、矩形の縦横の寸法は予め設定されており、パターンアンテナは、設定された配線予定領域内に収めて実装される必要がある。このため、放射エネルギーが相殺されない導体部の割合を単に高めるだけでは、限られた面積を有する配線予定領域内で、必要なアンテナ長が十分に確保できない懸念がある。

本開示は、上記の問題に鑑み、基板上に一定の寸法で設計された矩形状の配線予定領域中に、折り返し部を有するパターンアンテナを配置する際、必要なアンテナ長を確保しつつ、アンテナの放射効率を改善することができるアンテナ及び半導体装置を提供することを目的とする。

本開示の第１の態様に係るアンテナは、アンテナ基板と、アンテナ基板の一方の面上における平面視で矩形状の第１の領域の内側に設けられ、平行に隣り合って延びる導体部を折り返し部として有する第１のアンテナ本体パターン層と、アンテナ基板の他方の面上において、平面視で第１の領域と隣接する矩形状の第２の領域の内側に設けられた第２のアンテナ本体パターン層と、アンテナ基板を貫通して延び第１のアンテナ本体パターン層と第２のアンテナ本体パターン層とを接続する層間接続部と、を備える。

本開示の第２の態様に係る半導体装置は、ベース基板と、アンテナ基板、アンテナ基板の一方の面上における平面視で矩形状の第１の領域の内側に設けられ、平行に隣り合って延びる導体部を折り返し部として有すると共にアンテナ基板と反対側の面が、ベース基板の上側に接合された第１のアンテナ本体パターン層、アンテナ基板の他方の面上において、平面視で第１の領域と隣接する矩形状の第２の領域の内側に設けられた第２のアンテナ本体パターン層、及び、アンテナ基板を貫通して延び第１のアンテナ本体パターン層と第２のアンテナ本体パターン層とを接続する層間接続部を備えるアンテナと、を有する。

本開示に係るアンテナ及び半導体装置によれば、基板上に一定の寸法で設計された矩形状の配線予定領域中に、折り返し部を有するパターンアンテナを配置する際、必要なアンテナ長を確保しつつ、アンテナの放射効率を改善することができる。

本開示の実施形態に係るアンテナが搭載された半導体装置の構成を説明する斜視図である。 本実施形態に係るアンテナを説明する平面図である。 図２中の３−３線断面図である。 第１のアンテナ本体パターン層と第２のアンテナ本体パターン層との接続構造を、アンテナ基板を除いた状態で説明する斜視図である。 図５（Ａ）は、本実施形態に係るアンテナの放射効率の測定例を示す図であり、図５（Ｂ）は、本実施形態に係るアンテナのＳ１１パラメータの周波数特性の一例を示すグラフである。 比較例に係るアンテナを説明する平面図である。 図７（Ａ）は、比較例に係るアンテナの放射効率の測定例を示す図であり、図７（Ｂ）は、比較例に係るアンテナのＳ１１パラメータの周波数特性の一例を示すグラフである。 本実施形態の変形例に係るアンテナ（第１変形例）を説明する平面図である。 本実施形態の変形例に係るアンテナ（第２変形例）を説明する断面図である。 変形例に係る半導体装置（第３変形例）を説明する断面図である。

以下に本実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一の部分及び類似の部分には、同一の符号又は類似の符号を付している。但し、図面における厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判定すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

＜アンテナの構造＞
本実施形態に係るアンテナ１０は、図１に示すように、例えば携帯電話や携帯情報端末等の無線通信機器の内部に収納され、外部との間の信号の送受信に用いられるパターンアンテナである。アンテナ１０は、半導体装置１００のベース基板１０２上に搭載されている。ベース基板１０２は、樹脂等の誘電体で作製できる。

図示を省略するが、アンテナ基板１２には集積回路（ＩＣ）等が搭載され、ＩＣ等とアンテナ１０とは、基板パターンによって接続されている。基板パターンは、ＩＣ等から直接延びるように配線されてもよいし、又は、ベース基板１０２を経由して配線されてもよい。また、ＩＣ等が、アンテナ基板１２でなくベース基板１０２に搭載され、アンテナ１０と接続された半導体装置１００が構成されてもよい。ＩＣ等がベース基板１０２に搭載された場合であっても、ＩＣ等とアンテナ１０との間で、信号が送受信される。また、例えば、アンテナ基板１２に搭載されたＩＣ等からの信号を分配してデバイダー接続するようなデバイスが、ベース基板１０２に搭載されると共に、基板パターンを経由してアンテナ１０に接続されてもよい。デバイスによって分配された信号が、アンテナ１０に入力される。

本実施形態に係るアンテナ１０は、図２に示すように、逆Ｆアンテナであり、アンテナ基板１２と、第１のアンテナ本体パターン層１４と、第２のアンテナ本体パターン層１６と、層間接続部１８とを備える。配線予定領域Ａは、平面視で矩形状であり、外縁が点線で例示されている。配線予定領域Ａは、図２中の上下方向に沿った一定の長さＬと、左右方向に沿った一定の幅Ｗとを有する。本実施形態では、導体路としてのアンテナパターンは、第１の領域Ａ１内に配置される第１のアンテナ本体パターン層１４と、第２の領域Ａ２内に配置される第２のアンテナ本体パターン層１６とに２分されている。

アンテナ基板１２は、ベース基板１０２と同様に、樹脂等の誘電体である。図３に示すように、アンテナ基板１２の一方の面（下面）上には、第１の領域Ａ１が形成されている。第１の領域Ａ１は、図２に示したように、平面視で、矩形状であり、配線予定領域Ａの右側に位置する。第１の領域Ａ１は、図２中の上下方向に沿った一定の長さＬと、左右方向に沿った一定の幅Ｗ１とを有する。図２中の左右方向は、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２との並設方向である。

また、図３中のアンテナ基板１２の他方の面（上面）上には、第２の領域Ａ２が形成されている。第２の領域Ａ２は、図２に示したように、平面視で、矩形状であり、配線予定領域Ａの左側に、第１の領域Ａ１と隣接して位置する。第２の領域Ａ２は、図２中の上下方向に沿った一定の長さＬと、左右方向に沿った一定の幅Ｗ２とを有する。すなわち、Ｗ＝Ｗ１＋Ｗ２である。

第１のアンテナ本体パターン層１４は、第１の領域Ａ１の内側に設けられ、７本の導体部１４Ａ〜１４Ｇを有する。７本の導体部１４Ａ〜１４Ｇは、いずれもほぼ同じ幅Ｗ３を有し、例えば、金、銀、銅又はアルミニウム等の導電体からなる薄膜で作製できる。７本の導体部１４Ａ〜１４Ｇは、一体的に作製されており、平面視で、クランク状のメアンダライン構造をなすように配置されている。７本の導体部１４Ａ〜１４Ｇのうち、図２中の上下方向に沿って延び、かつ、平行に隣り合う４本の導体部１４Ａ，１４Ｃ，１４Ｅ，１４Ｇは、折り返し部を構成する導体部である。折り返し部では、アンテナ電流が互いに逆向きに流れ、放射エネルギーが相殺される。

また、４本の導体部１４Ａ，１４Ｃ，１４Ｅ，１４Ｇのうち、図２中の左側の一対の導体部１４Ａ，１４Ｃの長さは互いに等しいと共に、図２中の右側の一対の導体部１４Ｅ，１４Ｇの長さは互いに等しい。一方、図２中の左側の一対の導体部１４Ａ，１４Ｃの長さは、図２中の右側の一対の導体部１４Ｅ，１４Ｇの長さより短い。

図３に示したように、第１のアンテナ本体パターン層１４のアンテナ基板１２と反対側（下側）の面が、半導体装置１００のベース基板１０２の一方の面（上面）上に接合する。図示を省略するが、アンテナ１０と半導体装置１００との間では、アンテナ基板１２のエリアに設けられた端子パッド及びコネクタなどと、ベース基板１００に設けられた端子パッド及びコネクタなどとが、半田およびコネクタなどによって接続されている。

図２に示したように、第２のアンテナ本体パターン層１６は、第２の領域Ａ２に設けられ、２本の導体部１６Ａ，１６Ｂを有する。２本の導体部１６Ａ，１６Ｂは、第１のアンテナ本体パターン層１４の場合と同様、いずれもほぼ同じ幅Ｗ３を有し、例えば、金、銀、銅及びアルミニウム等の導電体からなる薄膜で作製できる。２本の導体部１６Ａ，１６Ｂは、一体的に作製されており、第２のアンテナ本体パターン層１６は、平面視で、Ｌ字状である。

第２のアンテナ本体パターン層１６では、折り返し部は形成されない。すなわち、第２の領域Ａ２内では、第１の領域Ａ１の場合のように平行して隣り合う導電体の対が形成されることなく、２本の導体部１６Ａ，１６Ｂは、放射エネルギーが相殺され難いように、単独で延びる。換言すると、本実施形態では、放射エネルギーが相殺される導体部は、第１の領域Ａ１内に集約して配置されている。

なお、第２のアンテナ本体パターン層１６の形状は、平面視で、Ｌ字状に限定されず、例えば１本の直線状等、放射エネルギーが相殺されない導体部を有する限り、適宜、変更可能である。また、例えば、第２のアンテナ本体パターン層１６に含まれる導体部の形状は、平面視で、第２の領域Ａ２の矩形の四辺に沿って延びる必要はなく、例えば、対角線に沿って斜行するように延びてもよい。

層間接続部１８は、図４に示すように、接続導体部１８Ａと、貫通接続部１８Ｂとを有し、第１のアンテナ本体パターン層１４と第２のアンテナ本体パターン層１６とを接続する。なお、本実施形態では、層間接続部１８は、図２に示したように、平面視で、第１の領域Ａ１に含まれる位置に設けられているが、本開示では、これに限定されない。層間接続部１８は、第２の領域Ａ２に含まれる位置に設けられてもよいし、或いは、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とに亘って設けられてもよい。

接続導体部１８Ａは、図２中で第２のアンテナ本体パターン層１６の右端部に接続して設けられ、接続位置から下側に向かって延びている。接続導体部１８Ａは、第１のアンテナ本体パターン層１４及び第２のアンテナ本体パターン層１６と同様に、導電体からなる薄膜で作製でき、第１のアンテナ本体パターン層１４及び第２のアンテナ本体パターン層１６とほぼ同じ幅Ｗ３を有する。本実施形態では、接続導体部１８Ａは、第２のアンテナ本体パターン層１６と一体的に作製されている。

貫通接続部１８Ｂは、例えばビア等の接続部材であり、図３に示したように、アンテナ基板１２の厚み方向に沿ってアンテナ基板１２を貫通して延び、接続導体部１８Ａと第１のアンテナ本体パターン層１４とを接続する。なお、貫通接続部１８Ｂの形状は、図２及び図３中に例示したような円柱状に限定されず、例えば角柱状等、適宜変更可能である。

また、図２に示したように、本実施形態では、第２のアンテナ本体パターン層１６の左側の導体部１６Ｂの下端部に、給電点２０が接続して設けられている。給電点２０は、短絡線２２を介してグランド２４に接続されている。また、給電点２０は、図３に示したように、表層に近い配線層に設けられている。

次に、本実施形態に係るアンテナ１０の放射効率について説明する。図５（Ａ）に示すように、２．４ＧＨｚ、２．４４ＧＨｚ及び２．４８ＧＨｚの周波数において、一定の入力電力に対するアンテナ１０の放射電力の値を測定すると共に、放射効率を算出した。なお、図５（Ａ）中の数値は、概数で表示されている。結果、放射効率は、約５９．８７１％〜約６２．３０４％を実現することができた。また、図５（Ｂ）に示すように、Ｓ１１パラメータにおいても、本実施形態に係るアンテナ１０は、２．４ＧＨｚ帯において有効であることが確認できた。

（比較例）
一方、図６に示すように、本実施形態と異なり、導体路としてのアンテナパターンが２分されていない、比較例に係るアンテナ１０Ｚを用意し、同様に２．４ＧＨｚ帯における放射効率を算出した。すなわち、比較例に係るアンテナ１０Ｚでは、アンテナ基板１２の一方の面上にのみ、アンテナパターンが配置されている。アンテナ１０Ｚの配線予定領域Ａの平面視での寸法は、図２に示した本実施形態に係るアンテナ１０の場合と同じ寸法（Ｌ×Ｗ）である。

比較例に係るアンテナ１０Ｚでは、本実施形態のように第１のアンテナ本体パターン層１４に対してベース基板１０２の誘電率の影響を活用し、素材誘電率Ｅｒを大きくすることが難しい。このため、本実施形態と同レベルの波長を有する信号の送受信の際、同寸法の配線予定領域Ａ内に、配置するアンテナパターンの導体路の全体の長さが、本実施形態に係るアンテナ１０より長くなる。図６中に示したように、比較例では、折り返し部として１１本の導体部１４Ａ〜１４Ｋが設けられており、図２中に示した本実施形態に係るアンテナ１０の折り返し部としての７本の導体部１４Ａ〜１４Ｇの場合より、本数が多い。

また、比較例の場合、１１本の導体部１４Ａ〜１４Ｋのうち対をなす８本の導体部１４Ａ，１４Ｃ，１４Ｅ，１４Ｇ，１４Ｉ，１４Ｋの上下方向に沿った長さは、いずれも同じである。比較例の場合、本実施形態の４本の導体部１４Ａ，１４Ｃ，１４Ｅ，１４Ｇのように、対をなす８本の導体部１４Ａ，１４Ｃ，１４Ｅ，１４Ｇ，１４Ｉ，１４Ｋを、隣接する導体部の長さを稼ぐため、不揃いにした状態で配置していない。また、図６中に示した比較例の第１の領域Ａ１の幅Ｗ１Ａは、図２中に示した本実施形態の第１の領域Ａ１の幅Ｗ１より長い。また、比較例の第２の領域Ａ２の幅Ｗ２Ａは、本実施形態の第２の領域Ａ２の幅Ｗ２より短い。

図７（Ａ）に示すように、比較例に係るアンテナ１０Ｚについて放射効率を、本実施形態と同様に算出した。図７（Ａ）中の数値は、概数で表示されている。結果、比較例の場合、図７（Ｂ）に示すように、２．４ＧＨｚ帯において、Ｓ１１パラメータは有効ではあるが、２．４ＧＨｚ帯における放射効率の有効性は、低かった。比較例のそれぞれの周波数における放射効率は、約５６．１７６％〜約５８．１７７％と、本実施形態の放射効率より、いずれも低かった。
（作用効果）

本実施形態に係るアンテナ１０では、第１のアンテナ本体パターン層１４は、アンテナ基板１２とベース基板１０２とに挟まれている。このため、第１のアンテナ本体パターン層１４の素材誘電率Ｅｒを、アンテナ基板１２の誘電率とベース基板１０２の誘電率との両方の影響を活用して大きくすることが可能になる。

また、通常、アンテナ１０の配線長（波長）は、下記の式（１）によって得られる。
λ＝ｃ／Ｆ×（１／√Ｅｒ）・・・式（１）
（λ：波長、ｃ：光速度、Ｆ：ターゲット周波数）
式（１）より、素材誘電率Ｅｒが大きくなる程、アンテナ１０の配線長を短くできることが分かる。

このため、本実施形態では、素材誘電率Ｅｒが大きくなることによって、第１のアンテナ本体パターン層１４の全体の長さを、比較例のようにアンテナ基板１２の上側の空気層にすべてのアンテナ本体が近い場合より、短縮することが可能になる。ここで、空気層にアンテナパターンが近い程、波長短縮率の効果が薄まり、アンテナパターンが長くなる。そして、第１のアンテナ本体パターン層１４の長さが短縮されることによって、第１の領域Ａ１の幅Ｗ１を狭くすることができる。

そして、第１の領域Ａ１の幅Ｗ１が狭くなった分、一定の寸法を有する配線予定領域Ａの内側で、第１の領域Ａ１に隣接する第２の領域Ａ２の幅Ｗ２を広く確保できる。そして、第２の領域Ａ２の幅Ｗ２が広がった分、図２中の導体部１６Ａのように、第２のアンテナ本体パターン層１６において配線予定領域Ａの幅Ｗに沿った部分の長さを延長することが可能になる。このため、第２のアンテナ本体パターン層１６からの放射エネルギーを増大することができる。

また、図３に示したように、第２のアンテナ本体パターン層１６は、アンテナ基板１２上で、厚み方向において第１のアンテナ本体パターン層１４とは異なる高さに位置し、第２のアンテナ本体パターン層１６が長い直線であることから、効率的に放射することができる。

このため、本実施形態によれば、アンテナ基板１２上に一定の寸法で設計された矩形状の配線予定領域Ａ中に、折り返し部を有するパターンアンテナを配置する際、必要なアンテナ長を確保しつつ、アンテナ１０の放射効率を改善することができる。また、アンテナ１０の帯域幅を拡大することが可能になる。また、本実施形態に係るアンテナ１０を使用すれば、必要なアンテナ長を確保しつつ、アンテナ１０の放射効率を改善可能な半導体装置１００を実現できる。

また、本実施形態では、第２の領域Ａ２の幅Ｗ２を広く確保できるため、図２中の第２の領域Ａ２の内側で、左右方向の両端に位置する、導体部１６Ｂと接続導体部１８Ａとの間で、相殺される放射エネルギーを低減することができる。

また、本実施形態では、図２中の第１の領域Ａ１の内側で、左側の一対の導体部１４Ａ，１４Ｃの長さは、右側の一対の導体部１４Ｅ，１４Ｇの長さより短い。一対の導体部の間で隣り合う導体部１４Ｃ，１４Ｅの長さを互いに異ならせることによって、一対の導体部の間で生じるアンテナ電流の相殺を更に低減することが可能になる。このため、アンテナ１０の放射効率を、一層改善することができる。

＜第１変形例＞
図８に示すように、第１変形例に係るアンテナ１０Ａでは、層間接続部１８の接続導体部１８Ａ１が、図２中に示した接続導体部１８Ａの場合より下側に延び、第１の領域Ａ１中の左側で水平に延びる導体部１４Ｂの左端部に、平面視で重なっている。また、貫通接続部１８Ｂは、接続導体部１８Ａ１の図８中の下端部と、導体部１４Ｂの左端部とに同時に接触している。

また、第１変形例では、第１の領域Ａ１中で、図２中の第１のアンテナ本体パターン層１４の導体部１４Ａに相当する導体部が設けられていない。すなわち、第１変形例では、延長された接続導体部１８Ａ１が、図２中の導体部１４Ａの代わりにアンテナの導体路としても機能し、アンテナパターンに全体として必要な長さが確保されている。第１変形例に係るアンテナ１０Ａの他の部材については、図１〜図４に示したアンテナ１０における同名の部材とそれぞれ等価であるため、重複説明を省略する。

第１変形例に係るアンテナ１０Ａによれば、図１に示したアンテナ１０の場合と比べ、導体部１４Ａが存在しない分、折り返し部を構成する導体部の本数が減少するので、折り返し部におけるアンテナ電流の相殺を更に低減できる。第１変形例に係るアンテナ１０Ａの他の効果については、図１〜図４に示したアンテナ１０の場合と同様である。なお、
図２及び図８に示したように、接続導体部の長さは、適宜変更できる。

＜第２変形例＞
図９に示すように、第２変形例に係るアンテナ１０Ｂは、アンテナ基板１２と、第１のアンテナ本体パターン層１４と、第２のアンテナ本体パターン層１６と、層間接続部１８とを備える点は、図１〜図４に示したアンテナ１０の場合と同様である。しかし、第２変形例では、第１のアンテナ本体パターン層１４のアンテナ基板１２と反対側（図９中の下側）には、第１補助基板３２が設けられ、第１補助基板３２の上面には、第１のアンテナ本体パターン層１４の下面が接合している。また、第１補助基板３２の下面上には、第１配線層３４が設けられている。

また、第２のアンテナ本体パターン層１６のアンテナ基板１２と反対側（図９中の上側）には、第２補助基板３６が設けられ、第２補助基板３６の下面には、第２のアンテナ本体パターン層１６の上面が接合している。また、第２補助基板３６の上面上には、第２配線層３８が設けられている。すなわち、第２変形例では、第１のアンテナ本体パターン層１４、第２のアンテナ本体パターン層１６、第１配線層３４及び第２配線層３８からなる４層構造の配線層が設けられている。

第１補助基板３２及び第２補助基板３６は、アンテナ基板１２及びベース基板１０２と同様に誘電体である。また、第１配線層３４及び第２配線層３８は、第１のアンテナ本体パターン層１４と同様に、導電体からなる薄膜で作製できる。第２変形例に係るアンテナ１０Ｂの他の部材については、図１〜図４に示したアンテナ１０における同名の部材とそれぞれ等価であるため、重複説明を省略する。

第２変形例に係るアンテナ１０Ｂでは、第１のアンテナ本体パターン層１４の素材誘電率Ｅｒは、アンテナ基板１２の誘電率及びベース基板１０２の誘電率に加え、更に、第１補助基板３２の誘電率を活用して大きくされている。このため、第１のアンテナ本体パターン層１４の素材誘電率Ｅｒを更に大きくでき、第１のアンテナ本体パターン層１４の長さを一層短縮できる。第２変形例に係るアンテナ１０Ｂの他の効果については、図１〜図４に示したアンテナ１０の場合と同様である。

＜第３変形例＞
図１に示したアンテナ１０は、ベース基板１０２の板面上に搭載されていたが、本開示ではこれに限定されず、例えば、図１０に示すように、アンテナ１０を筐体２８の内側に配置することもできる。図１０中には、筐体２８の底部の上面上に第１のアンテナ本体パターン層１４の下面が接合した状態で、アンテナ１０が搭載された半導体装置１００Ａが例示されている。

筐体２８は、本実施形態に係るアンテナ１０のアンテナ基板１２及びベース基板１０２と同様に誘電体である。第３変形例では、筐体２８の底部を「ベース基板」と見做すことができる。第３変形例のように、アンテナ基板１２との間で第１のアンテナ本体パターン層１４を挟み込み、第１のアンテナ本体パターン層１４の素材誘電率Ｅｒを大きくすることが可能な誘電体であれば、本開示のベース基板として採用できる。第３変形例に係る半導体装置１００Ａの他の部材については、図１〜図４に示したアンテナ１０及び半導体装置１００における同名の部材とそれぞれ等価であるため、重複説明を省略する。

第３変形例に係る半導体装置１００Ａによれば、ベース基板１０２の板面上に限定されることなく、アンテナ１０の配置位置のバリエーションが広がるため、汎用性を高めることができる。第３変形例に係るアンテナ１０Ｂの他の効果については、図１〜図４に示したアンテナ１０及び半導体装置１００の場合と同様である。

＜その他の実施形態＞
本開示は上記の開示した実施の形態によって説明したが、この説明は、本開示を限定するものではない。本開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになると考えられるべきである。本実施形態では、逆Ｆアンテナのアンテナ１０を例として説明したが、これに限定されず、平面パターンアンテナであれば、種類は限定されない。

また、本実施形態では、アンテナ基板１２はリジッド基板として説明したが、本開示ではこれに限定されず、フレキシブル基板であってもよい。また、アンテナ１０は、リジッド基板の配線層パターンで形成されるプリント基板であったが、これに限定されず、本開示は、例えばＬＳＩ内の配線層において適用することもできる。また、第１のアンテナ本体パターン層１４及び第２のアンテナ本体パターン層１６のそれぞれを構成する導体部の本数や幅Ｗ３等は、本実施形態で説明したものに限定されず、所望のアンテナ設計に応じて適宜変更できる。

また、本実施形態では、図３中に例示したアンテナ１０のように、１枚のアンテナ基板１２の一方の面上に第１のアンテナ本体パターン層１４が設けられると共に、他方の面上に第２のアンテナ本体パターン層１６が設けられていた。すなわち、アンテナ１０は、１枚のアンテナ基板１２に２層の配線層が設けられた２層構造であり、２分されたアンテナパターンの間に、１枚のアンテナ基板１２が挟まれていた。

しかし、本開示に係るアンテナは、１枚のアンテナ基板１２を用いた２層構造に限定されず、２分されたアンテナパターンの間に、２枚以上の基板が存在してもよい。例えば、図９中に例示したアンテナ１０Ｂのように、４層の配線層が設けられた４層構造の場合、図９中で最上層の第２配線層３８の位置に、第２配線層３８に代えて第２のアンテナ本体パターン層１６を配置することができる。

すなわち、２分されたアンテナパターンの間には、アンテナ基板１２及び第２補助基板３６の２枚の基板が存在する。第２のアンテナ本体パターン層は、第２補助基板３６の上面上に設けられることになる。アンテナ基板１２及び第２補助基板３６のように、２分されたアンテナパターンの間に２枚以上の基板が挟まれる場合、挟まれた２枚以上の基板を、本開示における一体的な「アンテナ基板」として見做すことができる。複数枚の基板を有する一体的なアンテナ基板の場合であっても、一対の最外側の基板のうち一方の基板の外側面上に第１のアンテナ本体パターン層１４が設けられると共に、他方の基板の外側面上に第２のアンテナ本体パターン層１６が設けられる。

なお、層間接続部１８は、アンテナ基板１２及び第２補助基板３６のように、挟まれた２枚以上の基板を貫通すると共に、２分されたアンテナパターンの間に位置する他の配線層に干渉しないように設けられる。また、一体的なアンテナ基板の外側面の上側に、誘電率を活用する目的で、誘電体である他の基板が配置されてもよい。

また、４層構造において第１のアンテナ本体パターン層１４と第２のアンテナ本体パターン層１６とを配置する他の組み合わせとしては、１層目と４層目、及び、２層目と４層目のような組み合わせも採用され得る。また、３層構造や５層以上の構造においても、４層構造の場合と同様に、第１のアンテナ本体パターン層１４と第２のアンテナ本体パターン層１６との間に、複数枚の基板を介在させることができる。

また、図１〜図１０中に示したそれぞれの構成を部分的に組み合わせて、本開示に係るアンテナを実現することもできる。本開示は、上記に記載していない様々な実施の形態等を含むと共に、本開示の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ定められるものである。

１０，１０Ａ，１０Ｂ アンテナ
１２ アンテナ基板
１４ 第１のアンテナ本体パターン層
１４Ａ〜１４Ｇ 導体部
１６ 第２のアンテナ本体パターン層
１６Ａ，１６Ｂ 導体部
１８ 層間接続部
３２ 第１補助基板（誘電体）
１００，１００Ａ 半導体装置
１０２ ベース基板
Ａ 配線予定領域
Ａ１ 第１の領域
Ａ２ 第２の領域
Ｅｒ 素材誘電率

Claims (4)

1. アンテナ基板と、
   前記アンテナ基板の一方の面上における平面視で矩形状の第１の領域の内側に設けられ、平行に隣り合って延びる導体部を折り返し部として有する第１のアンテナ本体パターン層と、
   前記アンテナ基板の他方の面上において、平面視で前記第１の領域と隣接する矩形状の第２の領域の内側に設けられた第２のアンテナ本体パターン層と、
   前記アンテナ基板を貫通して延び前記第１のアンテナ本体パターン層と前記第２のアンテナ本体パターン層とを接続する層間接続部と、
   を備えるアンテナ。
2. 前記折り返し部を構成する前記導体部のうち、隣り合う前記導体部の長さが異なる、
   請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記第１のアンテナ本体パターン層の前記アンテナ基板と反対側には、前記ベース基板以外の誘電体が設けられている、
   請求項１又は２に記載のアンテナ。
4. ベース基板と、
   アンテナ基板、前記アンテナ基板の一方の面上における平面視で矩形状の第１の領域の内側に設けられ、平行に隣り合って延びる導体部を折り返し部として有すると共に前記アンテナ基板と反対側の面が、前記ベース基板の上側に接合された第１のアンテナ本体パターン層、前記アンテナ基板の他方の面上において、平面視で前記第１の領域と隣接する矩形状の第２の領域の内側に設けられた第２のアンテナ本体パターン層、及び、前記アンテナ基板を貫通して延び前記第１のアンテナ本体パターン層と前記第２のアンテナ本体パターン層とを接続する層間接続部を備えるアンテナと、
   を有する半導体装置。