JP2021114655A - Substrate and antenna module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板及びアンテナモジュールに関する。 The present invention relates to a substrate and an antenna module.
ミリ波等の高周波信号が伝送される基板には、同軸構造のスルーホールが形成されることがある。これは、スルーホールのインピーダンス整合を図ることによって、スルーホールを介して伝送される高周波信号の伝送損失を極力低減するためである。以下の特許文献１には、高周波信号が伝送されるスルーホール（ビアホール導体）を、多数のグランド電位のスルーホール（ビアホール導体）で囲うことにより、疑似的な同軸構造とされたスルーホールが開示されている。
Through-holes having a coaxial structure may be formed on a substrate on which a high-frequency signal such as a millimeter wave is transmitted. This is to reduce the transmission loss of the high frequency signal transmitted through the through hole as much as possible by matching the impedance of the through hole. The following
ところで、近年、基板に実装される高周波集積回路（ＲＦＩＣ：Radio Frequency Integrated Circuits）は、狭ピッチ化されてきており、今後益々狭ピッチ化されるものと考えられる。これに伴って、基板に形成されるスルーホールも狭ピッチ化されるものと考えられる。上述した特許文献１に開示されたスルーホールは、高周波信号が伝送されるスルーホールを、グランド電位のスルーホールがリング状に囲む構造であるため、狭ピッチ化に適していないという問題がある。
By the way, in recent years, radio frequency integrated circuits (RFICs) mounted on a substrate have been narrowed in pitch, and it is considered that the pitch will be further narrowed in the future. Along with this, it is considered that the through holes formed in the substrate are also narrowed in pitch. The through-hole disclosed in
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、インピーダンス整合されたスルーホールを従来よりも高密度に配置することができる基板、及び当該基板を備えるアンテナモジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a substrate capable of arranging impedance-matched through holes at a higher density than the conventional one, and an antenna module including the substrate.
上記課題を解決するために、本発明の一態様による基板は、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）の側に至るスルーホールが形成された基板（３０）において、所定の間隔をもって並設された、高周波信号が伝送される２つの第１スルーホール（３１ａ）と、前記第１スルーホールの各々に対し、前記所定の間隔よりも狭い間隔をもって少なくとも２つずつ並設された、基準電位の第２スルーホール（３１ｂ）と、を備え、２つの前記第１スルーホールの間の領域（Ｒ１）に配置される前記第２スルーホールは１つ以下である。 In order to solve the above problems, the substrate according to one aspect of the present invention has a through hole extending from the side of the first surface (30a) to the side of the second surface (30b) which is a surface opposite to the first surface. In the substrate (30) on which the above-mentioned is formed, the two first through-holes (31a) for transmitting high-frequency signals and the first through-holes arranged side by side at a predetermined interval have the predetermined intervals. The second through hole (31b) having a reference potential, which is arranged side by side at least two by a narrower interval, is provided in the region (R1) between the two first through holes. There is one or less through holes.
本発明の一態様による基板では、並設された高周波信号が伝送される２つの第１スルーホールの各々に対して少なくとも２つずつ並設された基準電位の第２スルーホールは、第１スルーホールの間の領域に配置されず、或いは第１スルーホールの間の領域に１つのみ配置される。これにより、第１スルーホールが狭ピッチ化されたとしても第２スルーホールが近接することはなく、インピーダンス整合されたスルーホールを従来よりも高密度に配置することができる。 In the substrate according to one aspect of the present invention, at least two second through holes having a reference potential arranged side by side with respect to each of the two first through holes through which high frequency signals arranged side by side are transmitted are first through holes. It is not placed in the area between the holes, or only one is placed in the area between the first through holes. As a result, even if the pitch of the first through holes is narrowed, the second through holes do not come close to each other, and the impedance-matched through holes can be arranged at a higher density than before.
また、本発明の一態様による基板は、２つの前記第１スルーホールの間の領域に配置される前記第２スルーホールが１つであり、該第２スルーホールは２つの前記第１スルーホールの中心同士を結んだ直線（Ｌ１）上に配置される。 Further, the substrate according to one aspect of the present invention has one second through hole arranged in the region between the two first through holes, and the second through hole has two first through holes. It is arranged on a straight line (L1) connecting the centers of the above.
また、本発明の一態様による基板は、前記第１スルーホール及び前記第２スルーホールが、インピーダンス整合された疑似的な同軸構造となるように配置されている。 Further, in the substrate according to one aspect of the present invention, the first through hole and the second through hole are arranged so as to form a pseudo coaxial structure in which the impedance is matched.
また、本発明の一態様による基板は、前記第２スルーホールと電気的に接続された、インピーダンス整合用のグランドパターン（３３）を更に備える。 Further, the substrate according to one aspect of the present invention further includes a ground pattern (33) for impedance matching, which is electrically connected to the second through hole.
また、本発明の一態様による基板は、前記グランドパターンが、基板の内部に少なくとも一層設けられている。 Further, in the substrate according to one aspect of the present invention, the ground pattern is provided at least one layer inside the substrate.
また、本発明の一態様による基板は、前記高周波信号とは異なる非高周波信号が伝送される第３スルーホール（３２）を備え、前記第３スルーホールの径が、前記第１スルーホールの径及び前記第２スルーホールの径よりも大きい。 Further, the substrate according to one aspect of the present invention includes a third through hole (32) through which a non-high frequency signal different from the high frequency signal is transmitted, and the diameter of the third through hole is the diameter of the first through hole. And larger than the diameter of the second through hole.
また、本発明の一態様による基板は、前記第１スルーホールの両端部には、電極パッド（ＬＣ１）が形成されている。 Further, in the substrate according to one aspect of the present invention, electrode pads (LC1) are formed at both ends of the first through hole.
本発明の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高周波集積回路（２０）と、上記の何れかに記載の基板（３０）と、を備え、前記アンテナ基板及び前記高周波集積回路が、平面視をした場合に、少なくとも一部が重なるように、前記基板の前記第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、前記第１スルーホールを介して電気的に接続されている。 The antenna module (1) of the present invention includes an antenna substrate (10) on which an antenna (11) is formed, a high-frequency integrated circuit (20) for processing a high-frequency signal, and a substrate (30) according to any one of the above. , And either one of the first surface and the second surface of the substrate so that at least a part of the antenna substrate and the high frequency integrated circuit overlap when viewed in a plan view. They are mounted on the other side, respectively, and are electrically connected via the first through hole.
また、本発明のアンテナモジュールは、前記基板が、前記アンテナ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ている。 Further, in the antenna module of the present invention, the substrate is formed of a material having a larger dielectric loss tangent than the material of the antenna substrate.
本発明によれば、インピーダンス整合されたスルーホールを従来よりも高密度に配置することができる、という効果がある。 According to the present invention, there is an effect that impedance-matched through holes can be arranged at a higher density than before.
以下、図面を参照して本発明の実施形態による基板及び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。 Hereinafter, the substrate and the antenna module according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, the featured parts may be enlarged and shown, and the dimensional ratios of each component are the same as the actual ones. Not exclusively. Further, the present invention is not limited to the following embodiments.
〈アンテナモジュールの要部構成〉
図１は、本発明の一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。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（高周波基板）、ＲＦＩＣ２０（高周波集積回路）、及び部品実装基板３０を備えており、例えば、周波数が５０〜７０［ＧＨｚ］程度の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。
<Main configuration of antenna module>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main configuration of an antenna module according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
〈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。
<Antenna board>
The
アンテナ１１は、例えば、複数の放射素子（図示省略）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。また、アンテナ１１としては、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。
The
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、複数の接続用金属端子１２ｂ、及び複数の固定用金属端子１２ｃが含まれる。
A plurality of
接続用金属端子１２ａは、アンテナ基板１０と部品実装基板３０に形成された疑似同軸構造スルーホール３１（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。接続用金属端子１２ｂは、アンテナ基板１０と部品実装基板３０に形成された非高周波信号スルーホール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１２ｃ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。
The
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の疑似同軸構造スルーホール３１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の疑似同軸構造スルーホール３１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配列されている。これは、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最小にするためである。接続用金属端子１２ｂも、平面視で見た場合に、部品実装基板３０の非高周波信号スルーホール３２と同様に配列されていても良い。
The
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、接続用金属端子１２ｂ及び固定用金属端子１２ｃ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。接続用金属端子１２ｂ及び固定用金属端子１２ｃ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。
In the state where the
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。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。
It is desirable that no other component is mounted (mounted) on the
〈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側に搭載される。ＲＦＩＣ２０は、部品実装基板３０の疑似同軸構造スルーホール３１、非高周波信号スルーホール３２、及び金属端子１２（接続用金属端子１２ａ，１２ｂ）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。
<RFIC>
The
ＲＦＩＣ２０の第１面２０ａには、複数の金属端子２１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ことができる。この金属端子２１には、複数の金属端子２１ａと複数の金属端子２１ｂとが含まれる。
A plurality of
金属端子２１ａは、ＲＦＩＣ２０と部品実装基板３０の疑似同軸構造スルーホール３１とを電気的に接続するためのものである。金属端子２１ｂは、ＲＦＩＣ２０と部品実装基板３０の非高周波信号スルーホール３２とを電気的に接続するためのものである。金属端子２１ａと疑似同軸構造スルーホール３１との接合、及び、金属端子２１ｂと非高周波信号スルーホール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。
The
金属端子２１ａは、平面視で見た場合に、部品実装基板３０の疑似同軸構造スルーホール３１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２１ａの各々が、部品実装基板３０の疑似同軸構造スルーホール３１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２１ａ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配列されている。これは、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最小にするためである。金属端子２１ｂも、平面視で見た場合に、部品実装基板３０の非高周波信号スルーホール３２と同様に配列されていても良い。
The
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２１ａ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の第２面３０ｂ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２１ａ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。
In a state where the
〈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。
<Parts mounting board>
The
部品実装基板３０の厚みは、例えば、１．６［ｍｍ］程度以下であることが望ましい。微細なスルーホールを形成するためには、部品実装基板３０の厚みが小さい方が有利である。例えば、径が０．１［ｍｍ］程度の微細なスルーホールを形成する場合には、厚みが０．８［ｍｍ］程度以下の部品実装基板３０を用いるのが望ましい。
The thickness of the
部品実装基板３０には、部品実装基板３０の第１面３０ａ側から第２面３０ｂ側に至る疑似同軸構造スルーホール３１及び非高周波信号スルーホール３２（第３スルーホール）が形成されている。尚、図１では、図示を簡略化するため、疑似同軸構造スルーホール３１及び非高周波信号スルーホール３２を１つずつ図示しているが、これらは複数設けられていても良い。
The
疑似同軸構造スルーホール３１は、高周波信号を伝送するために設けられるスルーホールである。疑似同軸構造スルーホール３１は、１つの高周波信号スルーホール３１ａ（第１スルーホール）と、高周波信号スルーホール３１ａに対して並設された２つのグランドスルーホール３１ｂ（第２スルーホール）とから構成される。高周波信号スルーホール３１ａは、高周波信号が伝送されるスルーホールである。グランドスルーホール３１ｂは、グランド電位（基準電位）のスルーホールである。高周波信号スルーホール３１ａ及びグランドスルーホール３１ｂは、疑似同軸構造スルーホール３１がインピーダンス整合された疑似的な同軸構造となるように配置されている。
The pseudo-coaxial structure through
ここで、１つの高周波信号スルーホール３１ａに対して並設されるグランドスルーホール３１ｂが１つのみでは、高周波信号の電界を閉じ込める効果が不十分で良好な特性が得られない。このため、本実施形態では、高周波信号スルーホール３１ａに対して２つのグランドスルーホール３１ｂを並設して、高周波信号の伝送損失を低減するようにしている。
Here, if only one ground through
尚、高周波信号スルーホール３１ａに対して並設されるグランドスルーホール３１ｂは３つ以上であっても良い。但し、グランドスルーホール３１ｂの数が増えると、先行技術文献に記述された疑似同軸構造のスルーホールと同様になり、狭ピッチ化に適さなくなってくる。また、コストが上昇するとともに、グランドスルーホール３１ｂ間の間隔が狭くなって破損が生ずる等の不具合が生じやすくなる。このため、グランドスルーホール３１ｂの数は、インピーダンス整合された疑似的な同軸構造が得られる限りにおいて、極力少ない方（２つ以上）が望ましい。
The number of ground through
ここで、インピーダンス整合された疑似的な同軸構造とは、高周波信号スルーホール３１ａを中心導体とした同軸構造を考えたとき、中心導体を取り囲むグランド導体が本来配置されるべき仮想円上又はその近傍にグランドスルーホール３１ｂが配置された構造をいう。グランドスルーホール３１ｂの上記の仮想円上からの位置ずれは、例えば、インピーダンスの誤差が±１０［Ω］程度の範囲であれば許容される。
Here, the impedance-matched pseudo coaxial structure is on or near a virtual circle in which the ground conductor surrounding the central conductor should be originally arranged when considering a coaxial structure with the high-frequency signal through
非高周波信号スルーホール３２は、高周波信号よりも周波数が低い低周波信号の伝送、電源供給、グランド接続等を行うために設けられるスルーホールである。インピーダンス不整合による低周波信号等の伝送損失は、高周波信号の伝送損失に比べて十分小さいため、非高周波信号スルーホール３２は、疑似同軸構造スルーホール３１のような疑似的な同軸構造とはされていない。
The non-high frequency signal through
ここで、非高周波信号スルーホール３２の径は、高周波信号スルーホール３１ａ及びグランドスルーホール３１ｂの径よりも大きい。例えば、高周波信号スルーホール３１ａ及びグランドスルーホール３１ｂの径は、０．１［ｍｍ］程度であり、非高周波信号スルーホール３２の径は、０．２［ｍｍ］程度である。疑似同軸構造スルーホール３１が占める面積を小さくし、挟ピッチ化に適した構造とするためには、高周波信号スルーホール３１ａの径は小さいほど望ましい。径が０．１［ｍｍ］程度の微細なスルーホールを形成するには、コストを要するとともに、歩留まりが悪化する傾向がある。本実施形態では、低周波信号等の伝送に用いられる非高周波信号スルーホール３２の径を大きくすることで、歩留まり向上、及びコストの低減を行っている。
Here, the diameter of the non-high frequency signal through
尚、高周波信号スルーホール３１ａ及びグランドスルーホール３１ｂの径、並びに、非高周波信号スルーホール３２の径は、上記の例に限定される訳ではない。高周波信号スルーホール３１ａ及びグランドスルーホール３１ｂの径は、例えば、０．１５［ｍｍ］以下であることが好ましく、非高周波信号スルーホール３２の径は、例えば、０．２［ｍｍ］以上であることが好ましい。
The diameters of the high-frequency signal through-
高周波信号スルーホール３１ａ及びグランドスルーホール３１ｂ、並びに、非高周波信号スルーホール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。高周波信号スルーホール３１ａ及びグランドスルーホール３１ｂ、並びに、非高周波信号スルーホール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。高周波信号スルーホール３１ａ及びグランドスルーホール３１ｂ、並びに、非高周波信号スルーホール３２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。
The high-frequency signal through-
また、部品実装基板３０には、グランドパターン３３が形成されている。このグランドパターン３３は、部品実装基板３０の内層パターンであり、グランドスルーホール３１ｂと電気的に接続されている。このグランドパターン３３は、疑似同軸構造スルーホール３１のグランドスルーホール３１ｂを補強して、良好なインピーダンス整合を実現するために設けられる。
Further, a
図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面矢視図である。尚、図１は、例えば、図２中のＢ−Ｂ線に沿う断面矢視図である。図２に示す例では、部品実装基板３０に形成されたスルーホールのうち、２つの疑似同軸構造スルーホール３１（３１Ａ，３１Ｂ）と、３つの非高周波信号スルーホール３２（３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ）とを図示している。図２に示す通り、グランドパターン３３には、疑似同軸構造スルーホール３１の各々に設けられた高周波信号スルーホール３１ａの周囲が、略円形状にくり抜かれた開口部ＡＰが形成されている。
FIG. 2 is a cross-sectional arrow view taken along the line AA of FIG. Note that FIG. 1 is, for example, a cross-sectional arrow view taken along line BB in FIG. In the example shown in FIG. 2, among the through holes formed in the
疑似同軸構造スルーホール３１Ａ，３１Ｂの各々に設けられた２つのグランドスルーホール３１ｂは、グランドパターン３３と電気的に接続されている。また、３つの非高周波信号スルーホール３２のうち、非高周波信号スルーホール３２Ａ，３２Ｂはグランドパターン３３と電気的に接続されており、非高周波信号スルーホール３２Ｃはグランドパターン３３とは絶縁されている。
The two ground through
疑似同軸構造スルーホール３１Ａ，３１Ｂの各々に設けられた１つの高周波信号スルーホール３１ａ及び２つのグランドスルーホール３１ｂは、前述した通り、疑似同軸構造スルーホール３１Ａ，３１Ｂの各々がインピーダンス整合するように適切な間隔をもって配置される。例えば、高周波信号スルーホール３１ａの径が０．１［ｍｍ］であり、特性インピーダンスが５０［Ω］である場合には、高周波信号スルーホール３１ａとグランドスルーホール３１ｂとの間隔は、０．２５〜３［ｍｍ］程度に設定される。
As described above, the one high frequency signal through
また、グランドパターン３３は、前述した通り、グランドスルーホール３１ｂを補強して、良好なインピーダンス整合を実現するために設けられるものである。このため、グランドパターン３３に形成される開口部ＡＰの大きさも、高周波信号スルーホール３１ａとグランドスルーホール３１ｂとの間隔と同様の手法で設計できる。例えば、高周波信号スルーホール３１ａと開口部ＡＰの内周縁との間隔が、０．２５〜３［ｍｍ］程度に設定される。
Further, as described above, the
ここで、スルーホール（高周波信号スルーホール３１ａ、グランドスルーホール３１ｂ）を形成する際に、形成しようとしているスルーホールが他のスルーホールに近づきすぎると、基板割れ等の破損が生ずることが考えられる。このため、スルーホールの間隔は、ある一定距離以上（例えば、０．２［ｍｍ］以上）にする必要がある。
Here, when forming through holes (high-frequency signal through
図２に示す通り、疑似同軸構造スルーホール３１Ａ，３１Ｂは、狭ピッチ化のために近接配置されるため、近接配置された疑似同軸構造スルーホール３１Ａ，３１Ｂのグランドスルーホール３１ｂ同士が近接（例えば、０．２［ｍｍ］未満）することが考えられる。本実施形態では、このような近接が生じないように、近接配置された疑似同軸構造スルーホール３１Ａ，３１Ｂのグランドスルーホール３１ｂは互いにずらして配置される。
As shown in FIG. 2, since the pseudo-coaxial structure through
図２に示す例では、疑似同軸構造スルーホール３１Ａの２つのグランドスルーホール３１ｂは、疑似同軸構造スルーホール３１Ａの高周波信号スルーホール３１ａを挟むように、直線Ｌ１上に配置されている。尚、直線Ｌ１は、疑似同軸構造スルーホール３１Ａ，３１Ｂの高周波信号スルーホール３１ａの中心同士を結ぶ直線である。疑似同軸構造スルーホール３１Ａのグランドスルーホール３１ｂのうちの１つを、隣接する高周波信号スルーホール３１ａの間であって直線Ｌ１上に配置するのは、隣接する高周波信号スルーホール３１ａ間で及ぼし合う特性に対する影響を最小にするためである。
In the example shown in FIG. 2, the two ground through
また、疑似同軸構造スルーホール３１Ｂの２つのグランドスルーホール３１ｂは、疑似同軸構造スルーホール３１Ｂの高周波信号スルーホール３１ａを挟むように、直線Ｌ１と交差する（本実施形態では直交）直線（図示省略）上に配置されている。このように、疑似同軸構造スルーホール３１Ｂについては、直線Ｌ１上ではなく、直線Ｌ１と交差する直線上にグランドスルーホール３１ｂを配置することで、疑似同軸構造スルーホール３１Ａのグランドスルーホール３１ｂと干渉しないようにしている。
Further, the two ground through
尚、疑似同軸構造スルーホール３１Ａ，３１Ｂの各々に設けられたグランドスルーホール３１ｂの関係は、図２に示す関係とは逆の関係であっても良い。つまり、疑似同軸構造スルーホール３１Ｂの２つのグランドスルーホール３１ｂが直線Ｌ１上に配置され、疑似同軸構造スルーホール３１Ａの２つのグランドスルーホール３１ｂが直線Ｌ１と交差する直線上に配置されても良い。
The relationship between the ground through
図３は、本発明の一実施形態において、疑似同軸構造スルーホールの他の配置例を示す平面図である。図３に示す例では、疑似同軸構造スルーホール３１Ａの２つのグランドスルーホール３１ｂは、疑似同軸構造スルーホール３１Ａの高周波信号スルーホール３１ａを挟むように、直線Ｌ１に交差する（本実施形態では直交）直線Ｌ２上に配置されている。また、疑似同軸構造スルーホール３１Ｂの２つのグランドスルーホール３１ｂは、疑似同軸構造スルーホール３１Ｂの高周波信号スルーホール３１ａを挟むように、直線Ｌ２と平行な直線Ｌ３上に配置されている。
FIG. 3 is a plan view showing another arrangement example of the pseudo-coaxial structure through hole in one embodiment of the present invention. In the example shown in FIG. 3, the two ground through
このように、図３に示す例では、疑似同軸構造スルーホール３１Ａ，３１Ｂの各々について、図２に示す直線Ｌ１上ではなく、直線Ｌ１と交差する互いに平行な直線Ｌ２，Ｌ３上にグランドスルーホール３１ｂをそれぞれ配置するようにしている。このようにして、疑似同軸構造スルーホール３１Ａ，３１Ｂについて、互いのグランドスルーホール３１ｂが近接しないようにしている。
As described above, in the example shown in FIG. 3, for each of the pseudo-coaxial structure through
ここで、図２に示す例は、疑似同軸構造スルーホール３１Ａの高周波信号スルーホール３１ａと、疑似同軸構造スルーホール３１Ｂの高周波信号スルーホール３１ａとの間の領域にグランドスルーホール３１ｂが１つ配置されている例ということができる。これに対し、図２に示す例は、疑似同軸構造スルーホール３１Ａの高周波信号スルーホール３１ａと、疑似同軸構造スルーホール３１Ｂの高周波信号スルーホール３１ａとの間の領域にグランドスルーホール３１ｂが１つも配置されていない例ということができる。
Here, in the example shown in FIG. 2, one ground through
つまり、本実施形態では、疑似同軸構造スルーホール３１Ａ，３１Ｂに設けられたグランドスルーホール３１ｂ同士の近接を防止するために、疑似同軸構造スルーホール３１Ａの高周波信号スルーホール３１ａと、疑似同軸構造スルーホール３１Ｂの高周波信号スルーホール３１ａとの間の領域にグランドスルーホール３１ｂを配置せず、又は１つ配置するようにしている。
That is, in the present embodiment, in order to prevent the ground through
図４は、本発明の一実施形態における高周波信号スルーホールの間の領域を説明するための平面図である。図４に示す通り、疑似同軸構造スルーホール３１Ａの高周波信号スルーホール３１ａと、疑似同軸構造スルーホール３１Ｂの高周波信号スルーホール３１ａとの間の領域Ｒ１は、図中斜線を付した領域である。この図中斜線を付した領域Ｒ１は、疑似同軸構造スルーホール３１Ａ，３１Ｂの高周波信号スルーホール３１ａを中心とし、各々の高周波信号スルーホール３１ａに並設されたグランドスルーホール３１ｂの中心を円周の一部とみなす２つの円ＣＲと、これら２つの円ＣＲに外接する平行な直線Ｌ１１，Ｌ１２とによって囲まれる領域である。
FIG. 4 is a plan view for explaining a region between high frequency signal through holes in one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the region R1 between the high-frequency signal through-
つまり、本実施形態において、疑似同軸構造スルーホール３１Ａ，３１Ｂは、以下の条件の下で設計される。即ち、疑似同軸構造スルーホール３１Ａの１つのグランドスルーホール３１ｂの全体若しくは疑似同軸構造スルーホール３１Ｂの１つのグランドスルーホール３１ｂの全体が領域Ｒ１内に配置される、或いは、全てのグランドスルーホール３１ｂが領域Ｒ１内に配置されない。尚、領域Ｒ１に全体が配置されていないグランドスルーホール３１ｂ（一部のみが領域Ｒ１に配置されるものを含む）は、領域Ｒ１内に配置されていないとする。
That is, in the present embodiment, the pseudo-coaxial structure through
上記の条件が満たされ、且つインピーダンス整合される限りにおいて、グランドスルーホール３１ｂの配置は変更可能である。例えば、図２に示す例では、２つの高周波信号スルーホール３１ａ間の領域に配置されたグランドスルーホール３１ｂは、直線Ｌ１上に配置されていた。しかしながら、このグランドスルーホール３１ｂは、全体が領域Ｒ１内に配置されていれば、直線Ｌ１上に配置されていなくても良い。また、グランドスルーホール３１ｂは、高周波信号スルーホール３１ａを挟むように配置されていなくとも良い。
The arrangement of the ground through
図５は、本発明の一実施形態における部品実装基板の表面を示す図である。図５（ａ）は、部品実装基板３０の第２面３０ｂ側に形成されたパターンを示す平面図であり、図５（ｂ）は、そのパターン上にソルダーレジストが形成された状態を示す平面図である。尚、図５では、部品実装基板３０の第２面３０ｂ側の構成を図示しているが、部品実装基板３０の第１面３０ａ側も同様の構成である。
FIG. 5 is a diagram showing the surface of the component mounting substrate according to the embodiment of the present invention. FIG. 5A is a plan view showing a pattern formed on the
図５（ａ）に示す通り、疑似同軸構造スルーホール３１Ａ，３１Ｂの高周波信号スルーホール３１ａの周囲にはランド導体ＬＣ１（電極パッド）が形成されており、非高周波信号スルーホール３２Ｃの周囲にはランド導体ＬＣ２が形成されている。つまり、疑似同軸構造スルーホール３１Ａ，３１Ｂの高周波信号スルーホール３１ａ及び非高周波信号スルーホール３２Ｃは、所謂パッドオンビア構造とされている。このようなパッドオンビア構造にするのは、アンテナ基板１０とＲＦＩＣ２０との間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最小にするためである。
As shown in FIG. 5A, a land conductor LC1 (electrode pad) is formed around the high frequency signal through
図５（ｂ）に示す通り、部品実装基板３０の第２面３０ｂには、ソルダーレジスト３４が形成されている。このソルダーレジスト３４には、疑似同軸構造スルーホール３１Ａ，３１Ｂの高周波信号スルーホール３１ａ（ランド導体ＬＣ１の一部を含む）を外部に露出させるための孔Ｈ１が形成されている。尚、ランド導体ＬＣ１の径は、例えば、０．３５［ｍｍ］程度であり、孔Ｈ１の径は、例えば、０．３［ｍｍ］程度である。また、ソルダーレジスト３４には、非高周波信号スルーホール３２Ａ，３２Ｂ（グランドパターン３３の一部を含む）、及び非高周波信号スルーホール３２Ｃ（ランド導体ＬＣ２の一部を含む）を外部に露出させるための孔Ｈ２が形成されている。
As shown in FIG. 5B, a solder resist 34 is formed on the
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の高周波信号スルーホール３１ａの各々と一対一で重なり、且つ、接続用金属端子１２ｂの各々が平面視で部品実装基板３０の非高周波信号スルーホール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２１ａの各々が平面視で部品実装基板３０の高周波信号スルーホール３１ａの各々と一対一で重なり、且つ、金属端子２１ｂの各々が平面視で部品実装基板３０の非高周波信号スルーホール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に搭載される。
In the
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、高周波信号スルーホール３１ａ及び非高周波信号スルーホール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、少なくとも一部が重なっており、その重なった部分に設けられた高周波信号スルーホール３１ａを介して電気的に接続されていれば良い。
The
以上の通り、本実施形態のアンテナモジュール１は、近接配置された２つの疑似同軸構造スルーホール３１が設けられた部品実装基板３０を備える。部品実装基板３０の各々の疑似同軸構造スルーホール３１は、高周波信号が伝送される高周波信号スルーホール３１ａと、高周波信号スルーホール３１ａの各々に対して少なくとも２つずつ並設されたグランド電位のグランドスルーホール３１ｂと、を備える。そして、２つの高周波信号スルーホール３１ａの間の領域Ｒ１に配置されるグランドスルーホール３１ｂは１つ以下であり、該グランドスルーホール３１ｂは全体が領域Ｒ１に配置される。
As described above, the
このような構成により、疑似同軸構造スルーホール３１が近接配置されて（高周波信号スルーホール３１ａが近接配置されて）、狭ピッチ化されたとしても、近接配置された疑似同軸構造スルーホール３１のグランドスルーホール３１ｂが近接しないようにしている。これにより、インピーダンス整合された疑似同軸構造スルーホール３１を従来よりも高密度に配置することができる。
With such a configuration, even if the pseudo-coaxial structure through-
〈第１変形例〉
図６は、第１変形例に係る部品実装基板を示す断面図である。尚、図６においては、アンテナ基板１０及びＲＦＩＣ２０の図示を省略し、部品実装基板３０の疑似同軸構造スルーホール３１が形成された部分及びその周辺のみを図示している。また、図６においては、図１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。
<First modification>
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a component mounting substrate according to the first modification. In FIG. 6, the
図６に示す通り、本変形例において、部品実装基板３０内には、複数層（図６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。各グランドパターン３３には、疑似同軸構造スルーホール３１の各々に設けられた高周波信号スルーホール３１ａの周囲が略円形状にくり抜かれた開口部ＡＰが形成されている。また、各グランドパターン３３は、疑似同軸構造スルーホール３１の２つのグランドスルーホール３１ｂと電気的に接続されている。
As shown in FIG. 6, in this modified example, a
以上の通り、本変形例では、部品実装基板３０内に形成された複数層（３層）のグランドパターン３３によって、疑似同軸構造スルーホール３１のグランドスルーホール３１ｂが補強されている。これにより、上述した実施形態（部品実装基板３０内のグランドパターン３３が一層）よりも良好なインピーダンス整合を実現することが可能である。
As described above, in this modification, the ground through
〈第２変形例〉
図７は、第２変形例に係るアンテナモジュール１を示す断面図である。尚、図７においては、図１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。本変形例に係るアンテナモジュール１が、図１に示すアンテナモジュール１と異なる点は、部品実装基板３０内のグランドパターン３３が省略されている点である。
<Second modification>
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the
部品実装基板３０内のグランドパターン３３は、疑似同軸構造スルーホール３１のグランドスルーホール３１ｂを補強する上では設けられていることが望ましい。但し、疑似同軸構造スルーホール３１のグランドスルーホール３１ｂを補強する必要が無ければ、図７に示す通り、省略することも可能である。
It is desirable that the
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、上述した実施形態におけるアンテナモジュール１は、アンテナ基板１０及びＲＦＩＣ２０のみが部品実装基板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、アンテナ基板１０及びＲＦＩＣ２０以外の他の部品（図示省略）が搭載されていても良い。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments and can be freely modified within the scope of the present invention. For example, in the
また、上述した実施形態では、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に搭載されていても良い。
Further, in the above-described embodiment, an example in which the
１…アンテナモジュール、１０…アンテナ基板、１１…アンテナ、２０…ＲＦＩＣ、３０…部品実装基板、３０ａ…第１面、３０ｂ…第２面、３１ａ…高周波信号スルーホール、３１ｂ…グランドスルーホール、３２…非高周波信号スルーホール、３３…グランドパターン、Ｌ１…直線、ＬＣ１…ランド導体、Ｒ１…領域 1 ... Antenna module, 10 ... Antenna board, 11 ... Antenna, 20 ... RFIC, 30 ... Component mounting board, 30a ... 1st surface, 30b ... 2nd surface, 31a ... High frequency signal through hole, 31b ... Ground through hole, 32 ... non-high frequency signal through hole, 33 ... ground pattern, L1 ... straight line, LC1 ... land conductor, R1 ... region
Claims (9)
所定の間隔をもって並設された、高周波信号が伝送される２つの第１スルーホールと、
前記第１スルーホールの各々に対し、前記所定の間隔よりも狭い間隔をもって少なくとも２つずつ並設された、基準電位の第２スルーホールと、
を備え、
２つの前記第１スルーホールの間の領域に配置される前記第２スルーホールは１つ以下である、
基板。 In a substrate in which a through hole is formed from the side of the first surface to the side of the second surface, which is a surface opposite to the first surface.
Two first through-holes for transmitting high-frequency signals, which are arranged side by side at predetermined intervals,
For each of the first through holes, at least two second through holes having a reference potential arranged side by side at intervals narrower than the predetermined interval, and a second through hole having a reference potential.
With
The number of the second through holes arranged in the region between the two first through holes is one or less.
substrate.
前記第３スルーホールの径は、前記第１スルーホールの径及び前記第２スルーホールの径よりも大きい、
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の基板。 A third through hole for transmitting a non-high frequency signal different from the high frequency signal is provided.
The diameter of the third through hole is larger than the diameter of the first through hole and the diameter of the second through hole.
The substrate according to any one of claims 1 to 5.
高周波信号を処理する高周波集積回路と、
請求項１から請求項７の何れか一項に記載の基板と、
を備え、
前記アンテナ基板及び前記高周波集積回路は、平面視をした場合に、少なくとも一部が重なるように、前記基板の前記第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、前記第１スルーホールを介して電気的に接続されている、
アンテナモジュール。 The antenna board on which the antenna is formed and
High-frequency integrated circuits that process high-frequency signals and
The substrate according to any one of claims 1 to 7.
With
The antenna substrate and the high-frequency integrated circuit are arranged on one side of the first surface and the second surface of the substrate and on the other side so that at least a part of the antenna substrate and the high-frequency integrated circuit overlap each other in a plan view. It is mounted on each of the above and is electrically connected via the first through hole.
Antenna module.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2020005341A JP2021114655A (en) | 2020-01-16 | 2020-01-16 | Substrate and antenna module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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