JP2021072413A - アンテナモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】性能低下を招くことなくコストを低減することが可能なアンテナモジュールを提供する。【解決手段】アンテナモジュール１は、アンテナ１１が形成されたアンテナ基板１０と、高周波信号を処理するＲＦＩＣ２０と、アンテナ基板１０の材料よりも誘電正接が大きな材料によって形成された部品実装基板３０と、を備え、部品実装基板３０の一部の領域は、他の領域よりも厚みが薄くされた肉薄領域Ａ１とされており、部品実装基板３０の肉薄領域Ａ１には、スルーホール３２が形成されており、アンテナ基板１０及びＲＦＩＣ２０は、平面視をした場合に、少なくとも一部が肉薄領域Ａ１内において重なるように、部品実装基板３０の第１面３０ａ及び第２面３０ｂの何れか一方の側と何れか他方の側とにそれぞれ搭載され、スルーホール３２を介して電気的に接続されている。【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナモジュールに関する。

ミリ波等の高周波信号を扱うアンテナモジュールでは、アンテナと高周波集積回路（ＲＦＩＣ：Radio Frequency Integrated Circuits）との間の伝送損失を低減するために、ＲＦＩＣがアンテナと同一の基板に搭載されることが多い。以下の特許文献１には、ＲＦＩＣが実装された基板の一方の表層に、アンテナが搭載されてＲＦＩＣと一体化される構成の半導体パッケージが開示されている。

特開２０１５−２１３１５４号公報

ところで、一般的な材料（例えば、エポキシやポリイミド）で形成された基板は、高周波信号に対する損失が大きい。このため、高周波信号を扱うアンテナモジュールでは、高周波信号の損失を小さくして、アンテナモジュールの性能を維持するために、特殊材料（例えば、フッ素樹脂等）によって形成された基板が用いられる。上記の特殊材料によって形成された基板は高価であるため、基板の面積が大きくなるにつれてコストが上昇してしまうという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、性能低下を招くことなくコストを低減することが可能なアンテナモジュールを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様によるアンテナモジュール（１〜３）は、アンテナ（１１）が形成された第１基板（１０）と、高周波信号を処理する高周波集積回路（２０）と、前記第１基板の材料よりも誘電正接が大きな材料によって形成された第２基板（３０）と、を備え、前記第２基板の一部の領域は、他の領域よりも厚みが薄くされた肉薄領域（Ａ１）とされており、前記第２基板の前記肉薄領域には、前記第２基板の第１面（３０ａ）の側から前記第１面とは反対側の面である第２面（３０ｂ）の側に至る貫通電極（３２）が形成されており、前記第１基板及び前記高周波集積回路は、平面視をした場合に、少なくとも一部が前記肉薄領域内において重なるように、前記第２基板の前記第１面及び前記第２面の何れか一方の側と何れか他方の側とにそれぞれ搭載され、前記貫通電極を介して電気的に接続されている。

本発明の一態様によるアンテナモジュールでは、第１基板及び高周波集積回路が、平面視をした場合に、少なくとも一部が第２基板の肉薄領域において重なるように、第２基板の第１面の側と前記第２面の側とにそれぞれ搭載されており、肉薄領域に形成された貫通電極によって電気的に接続されている。これにより、高周波信号が第２基板を伝送する際の伝送損失を小さくすることができることから、アンテナモジュールの性能低下を招くことはない。また、第１基板及び高周波集積回路は第２基板に搭載されており、高周波集積回路を第１基板に搭載するために第１基板の面積を大きくする必要が無いことから、アンテナモジュールのコストを低減することができる。

また、本発明の一態様によるアンテナモジュールは、前記貫通電極の両端部には、前記第１基板及び前記高周波集積回路の外部電極がそれぞれ接続される電極パッド（ＰＤ）が形成されている。

また、本発明の一態様によるアンテナモジュールは、前記貫通電極が、インピーダンス整合が図られる構造である。

また、本発明の一態様によるアンテナモジュールは、前記貫通電極が、同軸構造となっている。

また、本発明の一態様によるアンテナモジュールは、前記貫通電極は、内部導体（３４）と、前記内部導体の周囲を覆う内部誘電体（３５）と、前記内部誘電体の周囲を覆う外部導体（３６）とを有する。

また、本発明の一態様によるアンテナモジュールは、前記内部誘電体の誘電正接が、前記第２基板の材料の誘電正接よりも小さい。

また、本発明の一態様によるアンテナモジュールは、前記貫通電極の径は、０．０２〜０．１［ｍｍ］である。

また、本発明の一態様によるアンテナモジュールは、前記第２基板の前記肉薄領域の厚みは、０．８［ｍｍ］以下である。

また、本発明の一態様によるアンテナモジュールは、前記高周波集積回路が、埋設されていない。

また、本発明の一態様によるアンテナモジュールは、前記第１基板には、部品が実装されていない。

本発明によれば、性能低下を招くことなくコストを低減することが可能であるという効果がある。

本発明の第１実施形態によるアンテナモジュールの要部構成を示す図である。 本発明の第１実施形態によるアンテナモジュールに設けられるアンテナの一例を示す図である。 本発明の第１実施形態によるアンテナモジュールが備える部品実装基板の一部を拡大した断面図である。 本発明の第２実施形態によるアンテナモジュールの要部構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態において、擬似的な同軸構造とされたスルーホールの構成を示す断面図である。 本発明の第３実施形態によるアンテナモジュールの要部構成を示す断面図である。 本発明の第３実施形態において、同軸構造とされたスルーホールの構成を示す断面図である。 アンテナモジュールに設けられる部品実装基板の変形例を示す平面図である。 アンテナモジュールに設けられる部品実装基板に他の部品が実装される様子を示す断面図である。 アンテナモジュールが外部基板に搭載された様子を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態によるアンテナモジュールについて詳細に説明する。尚、以下の説明で用いる図面は、特徴を分かりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、本発明は以下の実施形態に限定されない。

〔第１実施形態〕
〈アンテナモジュールの要部構成〉
図１は、本発明の第１実施形態によるアンテナモジュールの要部構成を示す図である。尚、図１（ａ）は、平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）中のＡ−Ａ線に沿う断面矢視図である。図１に示す通り、アンテナモジュール１は、アンテナ基板１０（第１基板）、ＲＦＩＣ２０（高周波集積回路）、及び部品実装基板３０（第２基板）を備えており、ミリ波等の高周波信号の送受信を行う。尚、アンテナモジュール１は、高周波信号の送信のみを行うものであっても、受信のみを行うものであっても良い。

〈アンテナ基板〉
アンテナ基板１０は、表面（第１面１０ａ）又は内部にアンテナ１１が形成された基板であり、部品実装基板３０の第１面３０ａ側に搭載される。アンテナ基板１０は、誘電正接が小さく（高周波信号の損失が小さく）、高周波信号の伝送特性の良い材料を用いて形成される。このような材料としては、例えば、フッ素樹脂、液晶ポリマ（ＬＣＰ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、低温焼成セラミックス等が挙げられる。アンテナ基板１０の面積（平面視での面積）は、コストを低減するために必要最小限とされている。

図２は、本発明の第１実施形態によるアンテナモジュールに設けられるアンテナの一例を示す図である。図２に例示するアンテナ１１は、複数の放射素子１１ａがアンテナ基板１０の第１面１０ａに二次元状に配設されたアレーアンテナである。尚、図２では、１６個の放射素子１１ａが４行×４列に配設されたアレーアンテナを例示しているが、放射素子の数及び配列の仕方は任意である。

また、アンテナ１１としては、図２に示すアレーアンテナ以外に、線状アンテナ、平面アンテナ、マイクロストリップアンテナ、パッチアンテナ、その他のアンテナを用いることができる。尚、アンテナ１１は、アンテナ基板１０の表面（第１面１０ａ）又は内部に形成することが可能な構造であれば特に限定されない。

アンテナ基板１０の第２面１０ｂには、複数の金属端子１２が設けられている。金属端子１２の材料としては、例えば、ハンダ等の金属を用いることができる。この金属端子１２には、複数の接続用金属端子１２ａ（外部電極）と複数の固定用金属端子１２ｂとが含まれる。接続用金属端子１２ａは、アンテナ基板１０のアンテナ１１と部品実装基板３０に形成されたスルーホール３２（詳細は後述する）とを電気的に接続するためのものである。固定用金属端子１２ｂは、部品実装基板３０に形成された回路とは電気的に接続されずに、アンテナ基板１０を部品実装基板３０に固定するためのものである。このような固定用金属端子１２ｂを用いてアンテナ基板１０を部品実装基板３０に固定することで、アンテナ基板１０の反りを低減することができる。

接続用金属端子１２ａは、平面視で見た場合に、部品実装基板３０のスルーホール３２と同様に配列されている。つまり、アンテナ基板１０と部品実装基板３０との位置合わせを行った場合に、アンテナ基板１０の接続用金属端子１２ａの各々が、部品実装基板３０のスルーホール３２の各々と一対一で重なるように配列されている。例えば、接続用金属端子１２ａは、０．１〜０．５［ｍｍ］程度のピッチをもって、平面視形状が四角形状となるように配列されている。

アンテナ基板１０が部品実装基板３０上に実装されている状態において、接続用金属端子１２ａは、樹脂等によって覆われていないのが望ましく、固定用金属端子１２ｂは、樹脂によって覆われているのが望ましい。接続用金属端子１２ａを樹脂等によって覆わないのは、高周波信号の伝送損失を低減するためである。固定用金属端子１２ｂを樹脂によって覆うのは、アンテナ基板１０と部品実装基板３０との接続部を補強するためである。

アンテナ基板１０には、他の部品が搭載（実装）されていないことが望ましい。これは、アンテナ基板１０の面積及び厚みを極力小さくするとともに、信頼性を確保するため等の理由による。アンテナ基板１０に他の部品を搭載しようとすると、アンテナ１１が形成されている領域に加えて、他の部品を搭載する領域が必要になり、アンテナ基板１０の面積が大きくなってコストが上昇する。また、アンテナ基板１０に他の部品が搭載されていると、その部品の分だけ厚みが増す。これを避けるために、アンテナ基板１０には、他の部品が搭載されていないことが望ましい。但し、必要であれば、アンテナ基板１０に他の部品を搭載しても良い。

〈ＲＦＩＣ〉
ＲＦＩＣ２０は、高周波信号を処理する集積回路であり、部品実装基板３０の第２面３０ｂ側（後述するキャビティ３１内）に搭載される。ＲＦＩＣ２０は、部品実装基板３０のスルーホール３２を介してアンテナ基板１０と電気的に接続されている。ＲＦＩＣ２０は、例えば、アンテナ基板１０から出力される高周波信号の受信処理を行って、高周波信号よりも周波数の低い受信信号を出力端子（図示省略）から出力する。ＲＦＩＣ２０は、例えば、入力端子（図示省略）から入力される送信信号の送信処理を行って、送信信号よりも周波数の高い高周波信号をアンテナ基板１０に出力する。

ＲＦＩＣ２０の第１面２０ａには、複数の金属端子２１（外部電極）が設けられている。金属端子２１の材料としては、例えば、ハンダ（ＳｎＡｇＣｕハンダ等）、金、銀、銅等の金属を用いる。金属端子２１は、ＲＦＩＣ２０と部品実装基板３０のスルーホール３２とを電気的に接続するためのものである。金属端子２１とスルーホール３２との接合は、例えば、ハンダ接合によって行われるが、超音波接合、加圧による圧着、その他の接合方法を用いて行っても良い。

金属端子２１は、平面視で見た場合に、部品実装基板３０のスルーホール３２と同様に配列されている。つまりＲＦＩＣ２０と部品実装基板３０との位置合わせを行った場合に、ＲＦＩＣ２０の金属端子２１の各々が、部品実装基板３０のスルーホール３２の各々と一対一で重なるように配列されている。例えば、金属端子２１は、アンテナ基板１０の接続用金属端子１２ａと同様に、０．１〜０．５［ｍｍ］程度のピッチをもって、平面視形状が四角形状となるように配列されている。

尚、ＲＦＩＣ２０の第１面２０ａには、金属端子２１以外の金属端子が設けられていても良い。この不図示の金属端子は、例えば、ＲＦＩＣ２０と部品実装基板３０に形成された不図示の回路（スルーホール３２を除く）とを電気的に接続するためのものである。この不図示の金属端子には、上述した不図示の出力端子及び入力端子が含まれていても良い。

ＲＦＩＣ２０が部品実装基板３０上に実装されている状態において、金属端子２１は、樹脂等によって覆われていないのが望ましい。例えば、ＲＦＩＣ２０の第１面２０ａと部品実装基板３０との間が、アンダーフィルによって封止されていないのが望ましい。金属端子２１を樹脂等によって覆わないのは、高周波信号の伝送損失を低減するためである。

〈部品実装基板〉
部品実装基板３０は、アンテナ基板１０及びＲＦＩＣ２０等の部品が搭載される基板である。部品実装基板３０は、アンテナ基板１０よりも誘電正接が大きな材料によって形成される。このような材料としては、例えば、リジット基板又はフレキシブル基板の材料として従来から一般的に用いられている安価なもの（例えば、エポキシやポリイミド等）が挙げられる。

部品実装基板３０の第２面３０ｂの中央部には、平面視形状が矩形形状であって、平面視の大きさがＲＦＩＣ２０よりも大きなキャビティ３１が形成されている。これにより、部品実装基板３０は、中央部が肉薄領域Ａ１とされており、周辺部が肉厚領域Ａ２とされている。部品実装基板３０の肉薄領域Ａ１の厚みは、０．５［ｍｍ］程度以下であることが望ましい。部品実装基板３０の肉厚領域Ａ２の厚みは、１［ｍｍ］以上であることが望ましい。

部品実装基板３０にキャビティ３１を形成するのは、部品実装基板３０の強度を確保しつつ、アンテナ基板１０とＲＦＩＣ２０との間で伝送される高周波信号の伝送損失を低減するためである。

前述の通り、部品実装基板３０は、アンテナ基板１０よりも誘電正接が大きく安価な材料によって形成されている。このため、アンテナ基板１０とＲＦＩＣ２０との間で伝送される高周波信号の伝送損失を低減するためには、部品実装基板３０の厚みを薄くする必要がある。一方、部品実装基板３０の厚みを全体的に薄くすると、部品実装基板３０の強度が不足してリフロー時等に反りが発生してしまう。そこで、本実施形態では、ＲＦＩＣ２０が搭載される部品実装基板３０の中央部にキャビティ３１を形成し、部品実装基板３０の中央部の厚みのみを薄くすることで、部品実装基板３０の強度を確保しつつ、高周波信号の伝送損失を低減するようにしている。

キャビティ３１が形成された部品実装基板３０の製造方法としては、例えば、以下の第１，第２方法が挙げられる。第１方法は、厚みが０．５［ｍｍ］程度以下の第１基板と、中央部が矩形形状にくり抜かれた第２基板とを貼り合わせることによって形成する方法である。第２方法は、厚みが１［ｍｍ］以下の基板の中央部に、ルーター等を用いて凹部を形成する方法である。尚、上記の第１方法で用いられる第１基板及び第２基板は、同じ材料で形成されたものであっても、異なる材料で形成されたものであっても良い。

部品実装基板３０の肉薄領域Ａ１には、部品実装基板３０の第１面３０ａ側から第２面３０ｂ側に至る複数のスルーホール３２（貫通電極）が形成されている。このスルーホール３２は、部品実装基板３０の第１面３０ａ側に搭載されるアンテナ基板１０と、第２面３０ｂ側（キャビティ３１内）に搭載されるＲＦＩＣ２０とを電気的に接続するためのものである。スルーホール３２は、アンテナ基板１０とＲＦＩＣ２０との間のインピーダンス整合が図られるように形成される。

スルーホール３２は、導体ピン、導体線、金属めっき、導電ペースト等の何れかによって形成されるのが好ましいが、これらに限定されるものではない。スルーホール３２に用いられる導体は、銅、銀、金、合金等の金属、カーボン等が挙げられる。スルーホール３２導体の形状は、特に限定されないが、ピン状、線状、層状、粒子状、鱗片状、繊維状、ナノチューブ等が挙げられる。

スルーホール３２は、平面視で見た場合に、アンテナ基板１０の接続用金属端子１２ａ及び部品実装基板３０の金属端子２１と同様に配列されている。例えば、スルーホール３２は、０．１〜０．５［ｍｍ］程度のピッチをもって、平面視形状が四角形状となるように配列されている。スルーホール３２の径は、例えば、０．０２〜０．１［ｍｍ］程度が望ましい。

ここで、スルーホール３２の径及びピッチを小さくした方が、ＲＦＩＣ２０の金属端子２１を狭ピッチ化できるため小型化に有利である。スルーホール３２は、レーザ加工又はドリル加工によって形成することが可能である。ドリル加工では、厚み方向に径が均一なスルーホール３２を形成することができる。このため、インピーダンス整合の観点からはドリル加工によってスルーホール３２を形成するのが望ましい。

微細なスルーホール３２を形成するためには、部品実装基板３０の肉薄領域Ａ１の厚みが小さい方が有利である。ドリル加工によってスルーホール３２を形成する場合には、ドリル径が小さくなるほど、部品実装基板３０の肉薄領域Ａ１の厚みを小さくしなければ、ドリル加工が困難になる。

例えば、径が０．１［ｍｍ］のスルーホール３２を形成する場合には、部品実装基板３０の肉薄領域Ａ１の厚みが０．８［ｍｍ］程度よりも大きくなるとドリル加工が困難になる。このため、径が０．１［ｍｍ］のスルーホール３２を形成する場合には、ある程度の余裕をみて、部品実装基板３０の肉薄領域Ａ１の厚みを０．５［ｍｍ］程度以下にするのが望ましい。また、径が０．０３［ｍｍ］のスルーホール３２を形成する場合には、部品実装基板３０の肉薄領域Ａ１の厚みを０．２［ｍｍ］程度以下にするのが望ましい。

図３は、本発明の第１実施形態によるアンテナモジュールが備える部品実装基板の一部を拡大した断面図である。図３に示す通り、スルーホール３２の両端部には、電極パッドＰＤが形成されているのが望ましい。つまり、スルーホール３２は、所謂パッドオンビア構造とされているのが望ましい。部品実装基板３０の第１面３０ａ側に形成された電極パッドＰＤには、アンテナ基板１０の接続用金属端子１２ａが接続される。部品実装基板３０の第２面３０ｂ側（キャビティ３１内）に形成された電極パッドＰＤには、高周波集積回路２０の金属端子２１が接続される。このような電極パッドＰＤを形成するのは、部品実装基板３０内における高周波信号の伝送距離を最短にして、高周波信号の伝送損失を低減するためである。

アンテナ基板１０は、接続用金属端子１２ａの各々が、平面視で部品実装基板３０のスルーホール３２の各々と一対一で重なるように位置決めされて、部品実装基板３０の第１面３０ａに搭載される。ＲＦＩＣ２０は、金属端子２１の各々が、平面視で部品実装基板３０のスルーホール３２の各々と一対一で重なるように位置決めされて、部品実装基板３０の第２面３０ｂに形成されたキャビティ３１の底部に搭載される。

図１に示す通り、アンテナ基板１０及びＲＦＩＣ２０は、平面視をした場合に、ＲＦＩＣ２０の全体がアンテナ基板１０に重なるように、部品実装基板３０の第１面３０ａ及び第２面３０ｂにそれぞれ搭載され、スルーホール３２を介して電気的に接続されている。尚、アンテナ基板１０及びＲＦＩＣ２０は、平面視をした場合に、少なくとも一部が部品実装基板３０の肉薄領域Ａ１内において重なっており、その重なった部分に設けられたスルーホール３２を介して電気的に接続されていれば良い。

尚、ＲＦＩＣ２０が搭載されたキャビティ３１内は、樹脂等で封止されていないことが望ましい。つまり、ＲＦＩＣ２０は、樹脂等によって埋設されておらず、露出しているのが望ましい。これは、ＲＦＩＣ２０の第１面２０ａと部品実装基板３０との間をアンダーフィルによって封止しない理由と同様の理由であり、高周波信号の伝送損失を低減するためである。

以上の通り、本実施形態のアンテナモジュール１は、第２面３０ｂの中央部にキャビティ３１が形成されていて、中央部が肉薄領域Ａ１とされ、周辺部が肉厚領域Ａ２とされた部品実装基板３０を備えている。部品実装基板３０の第１面３０ａにアンテナ基板１０が搭載され、部品実装基板３０の第２面３０ｂに形成されたキャビティ３１内にＲＦＩＣ２０が搭載されている。アンテナ基板１０及びＲＦＩＣ２０は、部品実装基板３０の肉薄領域Ａ１に形成されたスルーホール３２によって電気的に接続されている。

このような構成により、高周波信号が部品実装基板３０を伝送する距離を短くすることができ、高周波信号の伝送損失を低減することができることから、アンテナモジュール１の性能低下を招くことはない。また、アンテナ基板１０にＲＦＩＣ２０を搭載する必要は無く、アンテナ基板１０の面積を必要最小限にすることができるため、コストを低減することができる。また、部品実装基板３０の周辺部は肉厚領域Ａ２とされていることから、部品実装基板３０の強度を確保することができ、反りの発生を防止することができる。

〔第２実施形態〕
図４は、本発明の第２実施形態によるアンテナモジュールの要部構成を示す断面図である。尚、図４においては、図１（ｂ）に示した構成と同様の構成については、同一の符号を付してある。本実施形態のアンテナモジュール２が、第１実施形態のアンテナモジュール１と異なる点は、スルーホール３２が、部品実装基板３０の内部に形成されたグランドパターン３３を利用して擬似的な同軸構造とされている点である。このような構造とするのは、アンテナ基板１０とＲＦＩＣ２０との間のインピーダンス整合を図って、高周波信号の伝送損失を極力低減するためである。

図５は、本発明の第２実施形態において、擬似的な同軸構造とされたスルーホールの構成を示す断面図である。尚、図５では、部品実装基板３０のスルーホール３２が形成された部分及びその周辺のみを図示している。図５に示す通り、部品実装基板３０内には、内部導体３４と、複数層（図５に示す例では、３層）のグランドパターン３３が形成されている。尚、グランドパターン３３の各々は、スルーホール３２とは異なるスルーホール又はビアホール（図示省略）によって電気的に接続されていても良い。

内部導体３４は、第１実施形態におけるスルーホール（図１（ｂ）に示すスルーホール３２）に相当するものである。グランドパターン３３の各々には、図５に示す通り、内部導体３４を中心として円形にくり抜かれたくり抜き部３３ａが形成されている。くり抜き部３３ａの内周は、内部導体３４の周囲を覆う外部導体と見立てることができる。このように、内部導体３４が中心に配置され、内部導体３４と同軸に配置されたくり抜き部３３ａの内周が、内部導体３４の軸方向に一定の間隔をもって配置された擬似的な同軸構造のスルーホール３２が形成されている。

スルーホール３２の特性インピーダンスは、内部導体３４の径及びくり抜き部３３ａの径を変えることで、任意に設定することができる。例えば、スルーホール３２の特性インピーダンスを５０［Ω］にする場合には、内部導体３４の径を０．１［ｍｍ］程度とし、くり抜き部３３ａの径を０．５［ｍｍ］程度にすれば良い。

以上の通り、本実施形態では、部品実装基板３０に形成されるスルーホール３２が、部品実装基板３０の内部に形成されたグランドパターン３３を利用して擬似的な同軸構造とされている。このため、アンテナ基板１０とＲＦＩＣ２０との間のインピーダンス整合を図ることができ、高周波信号の伝送損失を極力低減することができる。

〔第３実施形態〕
図６は、本発明の第３実施形態によるアンテナモジュールの要部構成を示す断面図である。尚、図６においては、図４と同様に、図１（ｂ）に示した構成と同様の構成については、同一の符号を付してある。本実施形態のアンテナモジュール３が、第１実施形態のアンテナモジュール１と異なる点は、スルーホール３２が、部品実装基板３０を厚さ方向に貫通する同軸構造とされている点である。このような構造とするのは、第２実施形態と同様に、アンテナ基板１０とＲＦＩＣ２０との間のインピーダンス整合を図って、高周波信号の伝送損失を極力低減するためである。

図７は、本発明の第３実施形態において、同軸構造とされたスルーホールの構成を示す断面図である。図７に示す通り、スルーホール３２は、内部導体３４と、内部導体３４の周囲を覆う内部誘電体３５と、内部誘電体３５の周囲を覆う外部導体３６とを有する。内部導体３４は、第２実施形態における内部導体（図５に示す内部導体３４）と同様のものである。

内部誘電体３５は、部品実装基板３０の材料とは異なる材料を用いることができる。例えば、高周波信号の伝送損失を極力小さくするために、誘電正接が、部品実装基板３０の材料の誘電正接よりも小さな材料を用いることが望ましい。例えば、アンテナ基板１０の材料と同様の材料（例えば、フッ素樹脂、液晶ポリマ（ＬＣＰ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、低温焼成セラミックス等）を用いること望ましい。尚、アンテナ基板１０の材料とは異なる材料を用いても、インピーダンス整合を図ることで、伝送損失を低減することができる。

外部導体３６は、内部誘電体３５の周囲を周方向に連続して覆っている。このため、内部誘電体３５と部品実装基板３０との間は外部導体３６により隔てられている。外部導体３６の材料は、特に限定されないが、金属等の導体又は導体を含む組成物が挙げられる。外部導体３６としては、例えば、部品実装基板３０に形成された孔の内壁に形成された金属めっきから構成することが好ましい。

以上の通り、本実施形態では、部品実装基板３０に形成されるスルーホール３２が、部品実装基板３０を厚さ方向に貫通する同軸構造とされている。このため、内部導体３４を伝播する高周波信号の漏洩を低減することができるとともに、アンテナ基板１０とＲＦＩＣ２０との間のインピーダンス整合を図ることができ、高周波信号の伝送損失を極力低減することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した第１〜第３実施形態における部品実装基板３０は、第２面３０ｂの中央部にキャビティ３１が形成されていて、中央部が肉薄領域Ａ１とされ、周辺部が肉厚領域Ａ２とされたものであった。しかしながら、部品実装基板３０は、図８に示すものであっても良い。

図８は、アンテナモジュールに設けられる部品実装基板の変形例を示す平面図である。図８（ａ）に示す通り、部品実装基板３０は、第２面３０ｂに複数（図示の例では４つ）のキャビティ３１が形成されたものであっても良い。つまり、部品実装基板３０は、異なる複数の領域が肉薄領域Ａ１とされたものであっても良い。尚、キャビティ３１の各々には、ＲＦＩＣ２０等の部品を搭載することが可能である。

図８（ｂ）に示す通り、部品実装基板３０は、第２面３０ｂの中央部にキャビティ３１が形成されていて、第２面３０ｂの外周部の厚みが減じられたものであっても良い。つまり、部品実装基板３０は、部品実装基板３０の各辺から所定の距離だけ離れた位置に、平面視形状が矩形形状の肉厚領域Ａ２が形成されたものであっても良い。尚、肉厚領域Ａ２の平面視形状は、必ずしも矩形形状等の閉じた形状である必要はなく、例えば、図８（ｃ）に示す通り、Ｕ字形状の開いた形状であっても良い。

図８（ｄ）に示す通り、部品実装基板３０の平面視形状が細長形状である場合には、部品実装基板３０は、長さ方向に平行に延びる肉厚領域Ａ２が形成されたものであっても良い。尚、ＲＦＩＣ２０等の部品は、例えば、長さ方向に平行に延びる肉厚領域Ａ２の間に搭載することができる。

また、上述した第１〜第３実施形態におけるアンテナモジュール１〜３は、アンテナ基板１０及びＲＦＩＣ２０が部品実装基板３０に搭載されたものであった。しかしながら、部品実装基板３０には、図９に示す通り、アンテナ基板１０及びＲＦＩＣ２０以外の他の部品４０が搭載されていても良い。図９は、アンテナモジュールに設けられる部品実装基板３０に他の部品が実装される様子を示す断面図である。

図９（ａ）に示す通り、他の部品４０は、ＲＦＩＣ２０とともに部品実装基板３０の第２面３０ｂに形成されたキャビティ３１内に搭載されていても良い。或いは、図９（ｂ）に示す通り、他の部品４０は、アンテナ基板１０とともに部品実装基板３０の第１面３０ａに搭載されていても良い。尚、アンテナモジュールの厚みが厚くなっても良いのであれば、他の部品４０を、部品実装基板３０の第２面３０ｂの肉厚領域Ａ２に搭載することも可能である。部品実装基板３０は、安価な材料によって形成されていることから、コストの大幅な上昇を招くことなく大面積化が可能である。

また、図１０に示す通り、上述した第１〜第３実施形態におけるアンテナモジュール１〜３を、外部基板５０に搭載しても良い。図１０は、アンテナモジュールが外部基板に搭載された様子を示す断面図である。図１０に示す通り、部品実装基板３０の第２面３０ｂには、アンテナモジュール１〜３の外部電極となる接続端子３７が形成されている。この接続端子３７は、部品実装基板３０の内部に形成された回路と電気的に接続されている。アンテナモジュール１〜３に形成された接続端子３７が、外部基板５０に形成された接続パッド（図示省略）に接合（例えば、ハンダ接合）されている。このように、アンテナモジュール１〜３を、外部基板５０に搭載して良い。

尚、図１０に示す通り、アンテナモジュール１〜３のＲＦＩＣ２０は、部品実装基板３０に形成されたキャビティ３１内に収容されている。このため、図１０に示す通り、部品実装基板３０の第２面３０ｂを外部基板５０に向けた状態でアンテナモジュール１〜３を外部基板５０に搭載しても、ＲＦＩＣ２０が邪魔になることはない。

また、上記第１〜第３実施形態では、アンテナ基板１０が部品実装基板３０の第１面３０ａに搭載され、ＲＦＩＣ２０が、部品実装基板３０の第２面３０ｂに形成されたキャビティ３１内に搭載される例について説明した。しかしながら、これとは逆に、ＲＦＩＣ２０が部品実装基板３０の第１面３０ａに搭載され、アンテナ基板１０が、部品実装基板３０の第２面３０ｂに形成されたキャビティ３１内に搭載されていても良い。

また、上記第１〜第３実施形態では、スルーホール３２が、所謂パッドオンビア構造とされている例について説明したが、パッドオンビア構造とされていなくとも良い。スルーホール３２がパッドオンビア構造とされていない場合には、アンテナ基板１０の接続用金属端子１２ａ、ＲＦＩＣ２０の金属端子２１、部品実装基板３０のスルーホール３２は、平面視で見た場合に重ならないように配列されていても良い。

１〜３…アンテナモジュール、１０…アンテナ基板（第１基板）、１１…アンテナ、２０…ＲＦＩＣ（高周波集積回路）、３０…部品実装基板（第２基板）、３０ａ…第１面、３０ｂ…第２面、３２…スルーホール（貫通電極）、３４…内部導体、３５…内部誘電体、３６…外部導体、Ａ１…肉薄領域、ＰＤ…電極パッド

Claims (10)

1. アンテナが形成された第１基板と、
   高周波信号を処理する高周波集積回路と、
   前記第１基板の材料よりも誘電正接が大きな材料によって形成された第２基板と、
   を備え、
   前記第２基板の一部の領域は、他の領域よりも厚みが薄くされた肉薄領域とされており、
   前記第２基板の前記肉薄領域には、前記第２基板の第１面の側から前記第１面とは反対側の面である第２面の側に至る貫通電極が形成されており、
   前記第１基板及び前記高周波集積回路は、平面視をした場合に、少なくとも一部が前記肉薄領域内において重なるように、前記第２基板の前記第１面及び前記第２面の何れか一方の側と何れか他方の側とにそれぞれ搭載され、前記貫通電極を介して電気的に接続されている、
   アンテナモジュール。
2. 前記貫通電極の両端部には、前記第１基板及び前記高周波集積回路の外部電極がそれぞれ接続される電極パッドが形成されている、請求項１記載のアンテナモジュール。
3. 前記貫通電極は、インピーダンス整合が図られる構造である、請求項１又は請求項２記載のアンテナモジュール。
4. 前記貫通電極は、同軸構造となっている、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のアンテナモジュール。
5. 前記貫通電極は、内部導体と、前記内部導体の周囲を覆う内部誘電体と、前記内部誘電体の周囲を覆う外部導体とを有する、請求項４記載のアンテナモジュール。
6. 前記内部誘電体の誘電正接は、前記第２基板の材料の誘電正接よりも小さい、請求項５記載のアンテナモジュール。
7. 前記貫通電極の径は、０．０２〜０．１［ｍｍ］である、請求項１から請求項６の何れか一項に記載のアンテナモジュール。
8. 前記第２基板の前記肉薄領域の厚みは、０．８［ｍｍ］以下である、請求項１から請求項７の何れか一項に記載のアンテナモジュール。
9. 前記高周波集積回路は、埋設されていない、請求項１から請求項８の何れか一項に記載のアンテナモジュール。
10. 前記第１基板には、部品が実装されていない、請求項１から請求項９の何れか一項に記載のアンテナモジュール。

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