JP2611582B2 - 電子回路一体形平面アンテナ - Google Patents

電子回路一体形平面アンテナ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電子回路一体形平面
アンテナに関し、特に、小型化と,信頼性向上とを可能
にした電子回路一体形平面アンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】図7は、特開平1−310587号公報
で開示された平面アンテナパターンを一体化した電子回
路501の構造を示す断面図である。図において、51
は、平面アンテナパターンである。52は、アンテナ用
誘電体層である。53は、地導体である。54は、電子
回路用誘電体層である。55は、電子回路用誘電体層5
4に形成された回路パターンである。回路パターン55
には、抵抗,コンデンサ,半導体デバイスなどの電子部
品57が半田付けにより装着されている。さらに、回路
パターン55の一部は、半田付けされた接続ピン56を
介して平面アンテナパターン1に立体的に接続されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の平面アンテ
ナパターンを一体化した電子回路501では、平面アン
テナパターン51の背面に多数の電子部品57を半田付
けにより装着する。このため、第1の問題点として、回
路パターン55の回路パターン占有面積が大きくなり、
全体の小形化が困難である。第2の問題点として、電子
部品57の装着の際に、回路パターン55と,電子部品
57の接続ピン56との間の半田付けが不完全になりや
すいので、電子回路の信頼性に問題がある。第3の問題
点として、平面アンテナパターン51と電子回路との接
続には、半田付けされた接続ピン56を用いているの
で、接続の精度と,接続の信頼性が低い。第4の問題点
として、平面アンテナパターン51と回路パターン55
との間には、アンテナ用誘電体層52と,電子回路用誘
電体層54の2つの誘電体層があるので、平面アンテナ
パターン51と回路パターン55(すなわち電子回路)
との接続が製造上困難である。
【0004】そこで、この発明の第1の目的は、小型化
に適した電子回路一体形平面アンテナを提供することに
ある。第2の目的は、信頼性の高い電子回路一体形平面
アンテナを提供することにある。第3の目的は、平面ア
ンテナパターンと電子回路との接続の精度と,接続の信
頼性が高い電子回路一体形平面アンテナを提供すること
にある。第4の目的は、平面アンテナパターンと電子回
路との接続が製造上容易な電子回路一体形平面アンテナ
を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明による電子回路
一体形平面アンテナは、半導体で形成された第1の層の
一方の面にアンテナを構成するアンテナパターンを形成
し、他方の面に半導体素子を形成し、かつ前記他方の面
上に誘電体あるいは半導体で形成された第2の層と第3
の層とを形成し、前記第2,第3の層間には一面地導体
を形成し、且つ、第1のストリップ導体を前記一面地導
体と対向するようにして前記第2の層に設けて第1のマ
イクロストリップ線路を構成し、さらに、第2のストリ
ップ導体を前記一面地導体と対向するようにして前記第
3の層に設けて第2のマイクロストリップ線路を構成
し、且つ、前記第1の層の両面間に信号波を伝搬させる
信号波伝搬手段を具備したことを構成上の特徴とするも
のである。
【0006】
【作用】この発明の電子回路一体形平面アンテナでは、
例えば、平面アンテナパターンと電子回路とをそれぞれ
同一の半導体基板の対向する2面に構成し、前記半導体
基板上に、誘電体層−地導体−誘電体層のサンドイッチ
構造を一体形成し、各誘電体層に設けたストリップ導体
を用いて2つのマイクロストリップ線路を独立に構成し
て電子回路を作成する多層化線路構造になっている。前
記電子回路の作成には、半導体プロセスを利用すること
が出来るので、電子回路が高集積化され、小形化と,高
信頼性化が可能である。
【0007】また、平面アンテナパターンと電子回路と
が同一の半導体基板の対向する2面に構成されるため、
平面アンテナパターンと電子回路との接続が製造上容易
である。
【0008】さらに、前記接続には、半導体プロセスを
利用することが出来るので、平面アンテナパターンと電
子回路との接続の高精度化と,高信頼性化が可能であ
る。
【0009】
【実施例】以下、図に示す実施例によりこの発明をさら
に詳細に説明する。なお、これによりこの発明が限定さ
れるものではない。 −第1実施例− 図1は、この発明の第1実施例による電子回路一体形平
面アンテナ101の基本的な線路構造を示す断面図であ
る。図において、1は、平面アンテナパターンである。
8は、半導体基板である。9は、半導体基板8上に形成
された第1誘電体層である。10は、第1誘電体層9の
下部に形成された第2誘電体層である。11は、前記第
1誘電体層9と第2誘電体層10の層間に形成された一
面地導体(以下、共通地導体とする)である。12は、
前記共通地導体11と対向するようにして第1誘電体層
9に設けられた第1ストリップ導体である。13は、前
記共通地導体11と対向するようにして第2誘電体層1
0に設けられた第2ストリップ導体である。前記第1誘
電体層9と共通地導体11および第1ストリップ導体1
2により、第1マイクロストリップ線路14(図示部分
は仮想的である)が構成される。同様に、前記第2誘電
体層10と共通地導体11および第2ストリップ導体1
3により、第2マイクロストリップ線路15(図示部分
は仮想的である)が構成される。これら第1マイクロス
トリップ線路14,第2マイクロストリップ線路15は
電子回路用線路として用いられる。
【0010】図1に示すように、この電子回路一体形平
面アンテナ101では、第1誘電体層9−共通地導体1
1−第2誘電体層10のサンドイッチ構造を半導体基板
上に一体形成し、それぞれの誘電体層を用いてマイクロ
ストリップ線路(以下、地導体共用マイクロストリップ
線路とする)を構成した、多層化線路構造となってい
る。このようにして構成された地導体共用マイクロスト
リップ線路は、2つのマイクロストリップ線路の一面地
導体を張り合わせたような構造を有している。
【0011】この際、第1誘電体層9,第2誘電体層1
0は、それぞれ共通地導体11の対向する2面に配置さ
れるので、各誘電体層に形成される第1マイクロストリ
ップ線路14,第2マイクロストリップ線路15の間の
アイソレーションが確保され、クロストークあるいは結
合による悪影響を防止することが出来る。
【0012】前記地導体共用マイクロストリップ線路を
用いた場合には、第1マイクロストリップ線路14およ
び第2マイクロストリップ線路15による電子回路用線
路はそれぞれ別々の面に構成されるので、地導体共用マ
イクロストリップ線路を用いなかった場合と比べて、ほ
ぼ2倍の回路パターン面積を得ることが出来る。このた
め、電子回路の小型化が可能である。
【0013】図2は、電子回路一体形平面アンテナ10
1の全体斜視図である。また、図3は、電子回路一体形
平面アンテナ101の内部構造を示す分解斜視図であ
る。この電子回路一体形平面アンテナ101は受信用の
ものであり、電子回路としては、低雑音増幅および周波
数変換の機能を持つ部分のみをとくに図示している。ま
た、平面アンテナパターンとしては、いわゆるパッチア
ンテナと呼ばれる形式の平面アンテナを用いた場合につ
いて示している。半導体基板8の平面アンテナパターン
1と対向する面には、トランジスタ16,ダイオード1
7などの半導体素子が形成配置されている。トランジス
タ16,ダイオード17の接地のため、バイアホール1
8aおよびバイアホール18bがそれぞれ第1誘電体層
9に設けられて、共通地導体11に接続されている。前
記トランジスタ16などの半導体素子と,バイアス印加
回路を構成する抵抗,キャパシタなどの素子(図示省
略)は、配線材料として用いられた第1ストリップ導体
12により接続され、低雑音増幅器19が構成されてい
る。低雑音増幅器19の入力端子は、半導体基板8に設
けたバイアホール18cを介して平面アンテナパターン
1に接続されている。低雑音増幅器19の出力端子は、
バイアホール18dを介してハイブリッド20の入力端
子に接続されている。
【0014】ダイオード17とハイブリッド20とは、
第1誘電体層9および第2誘電体層10に設けられたバ
イアホール18eを介して接続され、ミクサ21を構成
している。
【0015】バイアホール18d,18eが貫通する部
分の共通地導体11にはクリアランス部Cを設け、バイ
アホール18d,18eと共通地導体11との接触を防
止している。
【0016】この電子回路一体形平面アンテナでは、回
路パターン占有面積が大きいハイブリッド20を、低雑
音増幅器19を構成した第1誘電体層9とは異なる第2
誘電体層10に構成することにより、電子回路を2面に
分散できるので、電子回路の小形化が可能である。
【0017】さらに、平面アンテナパターン1,半導体
基板8,第1誘電体層9,第2誘電体層10,共通地導
体11,低雑音増幅器19,ミクサ21は半導体プロセ
スを利用して一体形成されている。このため、電子回路
の信頼性が高い。
【0018】また、地導体共用マイクロストリップ線
路,バイアホール18a〜18eの構成にも半導体プロ
セスを利用している。このため、平面アンテナパターン
と電子回路との接続が製造上容易であり、接続の精度と
信頼性が高い。
【0019】−第2実施例− 図4はこの発明の第2実施例による電子回路一体形平面
アンテナ201における基本的な線路構造を示す断面図
である。この電子回路一体形平面アンテナ201は、図
1に示した電子回路一体形平面アンテナ101とほぼ同
じ構造である。但し、電子回路一体形平面アンテナ20
1では、第1誘電体層9に設けられた第1ストリップ導
体12を平面アンテナパターン1の直下よりずらしてい
る。
【0020】以上の第2実施例によれば、第1実施例の
効果に加えて、アンテナとストリップ線路との不要な結
合を低減し、アンテナ特性の向上を図ることが出来る。
【0021】−第3実施例− 図5はこの発明の第3実施例による電子回路一体形平面
アンテナ301を示す平面図である。この電子回路一体
形平面アンテナ301は、図1に示した電子回路一体形
平面アンテナ101とほぼ同じ構造である。但し、電子
回路一体形平面アンテナ301では、平面アンテナをス
ロットアンテナ22とした平面アンテナパターンを用い
ている。
【0022】以上の第3実施例によれば、第1実施例の
効果に加えて、スロットアンテナ22を用いることによ
りアンテナが小形になるので、電子回路一体形平面アン
テナ全体の一層の小形化が可能である。
【0023】−第4実施例− 図6はこの発明の第4実施例による電子回路一体形平面
アンテナ401を示す全体斜視図である。この電子回路
一体形平面アンテナ401は、図1に示した電子回路一
体形平面アンテナ101とほぼ同じ構造である。但し、
この電子回路一体形平面アンテナ401では、平面アン
テナパターンと低雑音増幅器19との結合をバイアホー
ルなどの機械的な接続手段によらず、放射導体23によ
る電磁的な手段により間接的に結合している。上記電磁
的な手段としては、放射導体23のほかに、スロットな
どを用いることが出来る。
【0024】以上の第4実施例によれば、第1実施例で
の効果に加えて、平面アンテナパターン1とすなわち電
子回路との接続が製造上一層容易となる。
【0025】上記第1実施例から第4実施例では、平面
アンテナを形成した層と同一の層に半導体素子を設けた
場合について示したが、アンテナ形成層とは異なる層を
半導体層としてその半導体層に半導体素子を設けてもよ
い。
【0026】上記第1実施例から第4実施例では、半導
体層を1層と誘電体層を2層とする構成としたが、これ
に限らず例えば半導体層を2層とし誘電体層を1層とし
てもよい。
【0027】
【発明の効果】この発明の電子回路一体形平面アンテナ
によれば、例えば誘電体層−地導体−誘電体層のサンド
イッチ構造および各層間をむすぶバイアホール等を半導
体素子とともにたとえば半導体基板上に一体形成する。
そして、それぞれの誘電体層を用いてマイクロストリッ
プ線路を構成するので、層間の線路結合による悪影響を
生じさせることなく半導体基板上に立体的に電子回路を
集積化して構成できる。この結果、アンテナの背面とい
う限られたスペースの中にアンテナと一体化して高密度
に電子回路を配置できるようになり、小形化を図ること
が出来る。
【0028】さらに、平面アンテナパターンと電子回路
とが同一の基板を用いてその対向する2面に形成される
構成であり、且つ、その形成に半導体プロセスが利用で
きるため、平面アンテナパターンと電子回路の接続の高
精度化,高信頼性化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例による電子回路一体形平
面アンテナにおける基本的な線路構造を示す断面図であ
る。
【図2】図1に示した電子回路一体形平面アンテナの全
体斜視図である。
【図3】図2に示した電子回路一体形平面アンテナの内
部構造を示す分解斜視図である。
【図4】この発明の第2実施例による電子回路一体形平
面アンテナにおける基本線路構造を示す断面図である。
【図5】この発明の第3実施例による電子回路一体形平
面アンテナの平面図である。
【図6】この発明の第4実施例による電子回路一体形平
面アンテナの全体斜視図である。
【図7】従来の平面アンテナパターンを一体化した電子
回路の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
1 平面アンテナパターン 8 半導体基板 9 第1誘電体層 10 第2誘電体層 11 共通地導体 12 第1ストリップ導体 13 第2ストリップ導体 14 第1マイクロストリップ線路 15 第2マイクロストリップ線路 16 トランジスタ 17 ダイオード 18a バイアホール 18b バイアホール 18c バイアホール 18d バイアホール 18e バイアホール 19 低雑音増幅器 20 ハイブリッド 21 ミクサ 22 スロットアンテナ 23 放射導体 51 平面アンテナパターン 52 アンテナ用誘電体層 53 地導体 54 電子回路用誘電体層 55 回路パターン 56 接続ピン 57 電子部品 101 電子回路一体形平面アンテナ 201 電子回路一体形平面アンテナ 301 電子回路一体形平面アンテナ 401 電子回路一体形平面アンテナ 501 電子回路
フロントページの続き (72)発明者 浦崎 修治 鎌倉市大船五丁目1番1号 三菱電機株 式会社 電子システム研究所内 (56)参考文献 特開 昭56−128002(JP,A) 特開 平3−3404(JP,A) 実開 平4−57907(JP,U)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導体で形成された第1の層の一方の面
    にアンテナを構成するアンテナパターンを形成し、他方
    の面に半導体素子を形成し、かつ前記他方の面上に誘電
    体あるいは半導体で形成された第2の層と第3の層とを
    形成し、前記第2,第3の層間には一面地導体を形成
    し、且つ、第1のストリップ導体を前記一面地導体と対
    向するようにして前記第2の層に設けて第1のマイクロ
    ストリップ線路を構成し、さらに、第2のストリップ導
    体を前記一面地導体と対向するようにして前記第3の層
    に設けて第2のマイクロストリップ線路を構成し、且
    つ、前記第1の層の両面間に信号波を伝搬させる信号波
    伝搬手段を具備したことを特徴とする電子回路一体形平
    面アンテナ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の電子回路一体形平面ア
    ンテナにおいて、アンテナパターン,第1の層,第2の
    層,第3の層,一面地導体,第1のストリップ導体,第
    2のストリップ導体,半導体素子のうち少なくとも一つ
    を半導体プロセスにより形成したことを特徴とする電子
    回路一体形平面アンテナ。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の電子回
    路一体形平面アンテナにおいて、信号波伝搬手段を半導
    体プロセスにより形成したことを特徴とする電子回路一
    体形平面アンテナ。
  4. 【請求項4】 請求項1から請求項3に記載の電子回路
    一体形平面アンテナにおいて、第1のストリップ導体を
    アンテナパターンの直下よりずらしたことを特徴とする
    電子回路一体形平面アンテナ。
  5. 【請求項5】 請求項1から請求項4に記載の電子回路
    一体形平面アンテナにおいて、アンテナパターンと半導
    体素子とを電磁的な手段により結合したことを特徴とす
    る電子回路一体形平面アンテナ。
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