JP4541922B2 - Antenna device - Google Patents
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Description
この発明は、マイクロマシニング技術を用いて高誘電率基板上に平面アンテナを製作するアンテナ装置に関するものである。 The present invention relates to an antenna device for manufacturing a planar antenna on a high dielectric constant substrate using micromachining technology.
近年、マイクロ波およびミリ波帯での通信システムの開発に伴いアンテナの需要も高まっている。ここで、半導体技術をベースとするマイクロマシニング技術を用いれば、シリコン等の安価な半導体材料を用いてミリ波帯用に小型のアンテナを作成できる。ウェーハレベルで製作するため量産に適し、非常に低コストである。 In recent years, the demand for antennas has increased with the development of communication systems in the microwave and millimeter wave bands. Here, if a micromachining technology based on semiconductor technology is used, a small antenna for the millimeter wave band can be created using an inexpensive semiconductor material such as silicon. Since it is manufactured at the wafer level, it is suitable for mass production and very low cost.
RF帯で用いられるアンテナは、薄型・小型であること、加工の簡易性から、平面アンテナが多用される。この平面アンテナの典型例であるマイクロストリップアンテナ(Micro Strip Antenna、以下MSAと称す)は、円形または方形の開放境界を有する銅などの導体を基板上に構成し放射器としての機能をもたせたものである。給電法の多種性、アレー化の簡易性も、MSAが多用される理由である。 As the antenna used in the RF band, a planar antenna is frequently used because of its thinness and small size and ease of processing. A typical example of this planar antenna is a microstrip antenna (hereinafter referred to as MSA), which is made of a conductor such as copper having a circular or square open boundary on a substrate and has a function as a radiator. It is. The variety of power feeding methods and the simplicity of arraying are also reasons why MSA is frequently used.
マイクロマシニング技術を用いてMSAを作成する場合、シリコンやGaAs等半導体基板は、比誘電率がそれぞれ11.9、10.2と高いことから、誘電体損が増大し放射効率が低下する問題があり、RF帯では特にその影響が顕著である。 When creating an MSA using micromachining technology, the relative dielectric constants of semiconductor substrates such as silicon and GaAs are as high as 11.9 and 10.2, respectively, which increases the dielectric loss and lowers the radiation efficiency. In particular, the influence is remarkable in the RF band.
この問題を考慮した、マイクロマシニング技術を用いた従来の平面アンテナの一例として、アンテナの直下に空洞部を設け、誘電体の等価比誘電率を下げるといった手法を取るものがある(例えば、非特許文献1参照)。 As an example of a conventional planar antenna using micromachining technology that takes this problem into account, there is a method of providing a hollow portion directly under the antenna to reduce the equivalent relative permittivity of the dielectric (for example, non-patent Reference 1).
しかし、上述したようにしてアンテナを作成する際、既存のシリコンウェハー厚は規定されている。このウェハーの薄膜化はできるが、基板を一様に薄くした場合にはその後のプロセスにおいて強度に問題があり、シリコンの厚みはある大きさ以下にできず、実現できる空洞部の深さ、すなわち実現できる等価比誘電率には制限があった。このため、アンテナ特性を調整、最適化するにも限界があった。 However, when an antenna is formed as described above, the existing silicon wafer thickness is defined. Although this wafer can be thinned, there is a problem in strength in the subsequent process when the substrate is uniformly thinned, and the thickness of the silicon cannot be reduced below a certain size, that is, the depth of the cavity that can be realized, that is, There is a limit to the equivalent dielectric constant that can be realized. For this reason, there is a limit to adjusting and optimizing the antenna characteristics.
この発明は上述した点に鑑みてなされたもので、マイクロマシニング技術を用いて高誘電率基板上に平面アンテナを製作する際に等価比誘電率により自由度の高い調整を可能にするアンテナ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an antenna device that enables adjustment with a high degree of freedom by an equivalent relative dielectric constant when a planar antenna is manufactured on a high dielectric constant substrate using micromachining technology. The purpose is to obtain.
この発明に係るアンテナ装置は、マイクロマシン技術により半導体基板の片側に作製された、空洞部底面にパッチアンテナがパターニングされた第1の半導体基板と、同様にマイクロマシン技術により半導体基板の片側に作製された、空洞部の底面を含む空洞部開口側の一部あるいは全面をグランドとなる導体によって覆われた第2の半導体基板との積層構造で構成され、前記第1の半導体基板は、パッチアンテナのパターニングされた面を上向きに配置し、前記第2の半導体基板は、空洞開口部が前記第1の半導体基板の前記パッチアンテナがパターニングされていない面に対向するように前記第1の半導体基板の下に配置したことを特徴とする。 The antenna device according to the present invention is manufactured on one side of a semiconductor substrate by a micromachine technique, and is manufactured on one side of a semiconductor substrate by a micromachine technique. , it consists of a layered structure of a second semiconductor substrate covered by a conductor as a ground portion or the entire surface of the cavity opening side including the bottom surface of the cavity, the first semiconductor substrate, the patch antenna patterning The second semiconductor substrate is placed under the first semiconductor substrate so that the cavity opening faces the surface of the first semiconductor substrate on which the patch antenna is not patterned. It is characterized by having been arranged in.
この発明のアンテナ装置によれば、マイクロマシニング技術を用いて高誘電率基板上に平面アンテナを製作する際に等価比誘電率により自由度の高い調整を可能にすることができ、高誘電率基板として安価なシリコンのみ用いるので量産性があるため、低コストとなる。 According to the antenna device of the present invention, when a planar antenna is manufactured on a high dielectric constant substrate using micromachining technology, adjustment with a high degree of freedom can be made possible by an equivalent relative dielectric constant. Since only inexpensive silicon is used, there is mass production, resulting in low cost.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して示す。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係るアンテナ装置を示すもので、(a)は斜視図、(b)は(a)に示すa−a'線断面図、(c)は(a)の上面からみた上視図である。
図1に示すように、第1の半導体基板11には、任意の深さをもつ空洞部12が設けられ、空洞部12の底面にパッチアンテナ13がパターニングされている。また、第2の半導体基板14には、空洞部15が設けられ、空洞部15の底面を含む第2の半導体基板14の表面はグランド(導体)16により覆われている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1A and 1B show an antenna device according to
As shown in FIG. 1, a
すなわち、図1に示すアンテナ装置は、マイクロマシニング技術を用いて高誘電率基板上に平面アンテナを製作する際に等価比誘電率により自由度の高い調整を可能にするもので、空洞部12底面にパッチアンテナ13がパターニングされた第1の半導体基板11と、空洞部15の底面を含む空洞部開口側の一部あるいは全面をグランド16となる導体によって覆われた第2の半導体基板14との積層構造で構成され、第1の半導体基板11は、パッチアンテナ13のパターニングされた面を上向きに配置し、第2の半導体基板14は、空洞部15の開口側が第1の半導体基板11のパッチアンテナ13がパターニングされていない面に対向するように第1の半導体基板11の下に配置されている。
That is, the antenna device shown in FIG. 1 enables adjustment with a high degree of freedom by an equivalent relative permittivity when a planar antenna is manufactured on a high permittivity substrate using micromachining technology. Between the
図1の構造のとき、第1の半導体基板11に設置されたパッチアンテナ13下の半導体基板厚と第2の半導体基板14の空洞部15の厚みによって等価比誘電率が決定されるため、半導体基板/空気層比を調整することにより、設計周波数で比帯域幅を調節できる。
In the structure of FIG. 1, the equivalent relative dielectric constant is determined by the thickness of the semiconductor substrate below the
次に、この発明の実施の形態1に係るアンテナ装置への給電方式について説明する。
MSAへの給電方式としてよく知られている方法として、MSAの端部にマイクロストリップ線路を接続し直接給電する方式、MSAの地導体に設けたスロット孔を介して、別基板に設けたマイクロストリップ線路またはトリプレート線路から給電する電磁界結合方式、MSA裏面に同軸線路を接続する方式等が挙げられる。
Next, a power feeding method to the antenna device according to
As a well-known method for supplying power to the MSA, a method of directly supplying power by connecting a microstrip line to the end of the MSA, a microstrip provided on a separate substrate through a slot hole provided in the ground conductor of the MSA Examples include an electromagnetic field coupling method in which power is supplied from a line or a triplate line, and a method in which a coaxial line is connected to the back surface of the MSA.
ミリ波帯においては同軸線路の接続が困難であるため、半導体技術により一体化が可能な電磁結合かストリップ線路による直接給電が給電方法として考えられる。また、電磁結合方式によるものは、他の方式に比べて給電線路の製作が容易であること、マイクロストリップ線路をパターニングした基板をMSA基板と積層する簡易な工程で製作できること、といった利点がある。 In the millimeter wave band, it is difficult to connect a coaxial line, and therefore, an electromagnetic coupling that can be integrated by a semiconductor technology or direct feeding by a strip line can be considered as a feeding method. In addition, the electromagnetic coupling method has advantages in that it is easier to manufacture a feeder line than other methods and that it can be manufactured by a simple process of laminating a substrate on which a microstrip line is patterned with an MSA substrate.
ここで、この発明の実施の形態1に係るアンテナ装置に対する給電法として電磁結合によるものを取り上げ、図2を参照して説明する。図2において、(a)は斜視図、(b)は(a)のa−a'線断面図、(c)は(a)においてbの方向からみた透視図である。
図2に示すように、第1の半導体基板21に任意の深さをもつ空洞部22が設けられ、空洞部22の底面にパッチアンテナ23がパターニングされている。また、第2の半導体基板24には、空洞部25が設けられ、空洞部25の底面を含む第2の半導体基板24の表面はグランド26により覆われている。
Here, as a power feeding method for the antenna device according to the first embodiment of the present invention, a method using electromagnetic coupling will be taken up and described with reference to FIG. 2A is a perspective view, FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line aa ′ in FIG. 2A, and FIG. 2C is a perspective view seen from the direction b in FIG.
As shown in FIG. 2, a
また、第2の半導体基板24の空洞部25の底面部分のグランド26にはスロット孔27が設けられ、第2の半導体基板24の裏面にはマイクロストリップ線路28がパターニングされ、マイクロストリップ線路28は、スロット孔27と直交するように配置されており、このマイクロストリップ線路28からスロット孔27を介して給電するようになっている。
In addition, a
そして、スロット孔27の長さは、中心周波数にて共振させるように半波長程度とする。マイクロストリップ線路28の開放端はスロット孔からλg/4の位置で開放したスタブとすれば、スロット孔直下に流れる電流が最大となり、それの作る磁界も最大となる。よって、このとき、スロット孔27に強く結合し、アンテナへ効率よく電力を供給する。ここで、λgはマイクロストリップ線路28の管内波長である。このとき、スロット孔27の幅、スタブとしてのマイクロストリップ線路28の幅を変えることによって、それぞれの特性インピーダンスを変え、MSL線路との整合をとる。
The length of the
なお、スロット孔27は空洞部25の底面に設けられているが、マイクロマシニングプロセスではまず空洞部を彫りこんだ後に実際のパターンよりも小さいサイズのマスクを使うなどの方法をとることで、このようなパターニングも可能である。また、スロット孔27の形状は図のような長方形に限らず、H型やドッグボーン型でもよい。スロット孔27の形状を変えればパッチアンテナ23への結合量を広帯域に亘って調整することができる。
The
次に、スロット孔27を介して上面に給電がなされたときの動作について説明する。
このアンテナは、スロット孔27を共振させパッチアンテナ23の大きさを最適に選ぶことにより設計周波数にて共振させることができる。パッチアンテナ23がなくスロット孔27のみでは空洞部25の存在により下方により多く電磁波が放射するが、パッチアンテナ23が導波器として働き上面へ電波を放射するようになる。
Next, the operation when power is supplied to the upper surface through the
This antenna can resonate at the design frequency by resonating the
本構造のアンテナの利点として、空洞部22と25の深さを調節することにより比誘電率を調整し、比帯域幅を可変できるということがある。このことを示す数値解析結果を以下に示す。今、図2(b)において、第1の半導体基板21と第2の半導体基板24の半導体ウェハー厚dは規定されている。よって、アンテナ基板厚(t1+t2)=dという束縛条件のもと、t1/t2比を変えたときのアンテナ基板厚(Substrate depth)と比帯域幅(Bandwidth)の関係を数値解析した結果を図3に示す。図3において、31はt1=0.17dの場合、32はt1=0.3dの場合である。ここで、比帯域幅とは、設計周波数にて共振させたときにスロット孔27からアンテナ側をみた入力インピーダンスにて規格化した値である。この入力インピーダンスが給電線のインピーダンスとずれている場合でも、給電線のマイクロストリップ線路28にスタブや変成器を設けるといった手法を取ることで整合は可能である。
As an advantage of the antenna of this structure, the relative permittivity can be adjusted by adjusting the depth of the
図3に示されたように、基板厚に比例して比帯域幅は大きくなることがわかる。また、t1/t2比が異なった場合には、t1が小さいものが比帯域幅は大きい。また、本構造のアンテナは、図3に示す数値解析例では最大で18%程度の比帯域が得られており、通常のパッチアンテナと比較して広帯域性を有する。これは、t2が厚い場合は空洞部26を主としたキャビティアンテナにおいてパッチアンテナ23が摂動素子として動作するためと考えられる。
As shown in FIG. 3, it can be seen that the specific bandwidth increases in proportion to the substrate thickness. Also, when the t1 / t2 ratio is different, the smaller the t1 is, the larger the specific bandwidth is. Further, in the numerical analysis example shown in FIG. 3, the antenna having this structure has a specific bandwidth of about 18% at the maximum, and has a broadband property compared with a normal patch antenna. This is presumably because when t2 is thick, the
前記した実施の形態1のアンテナにおいて、t1、t2の厚みが共に大きくなるとパッチアンテナ23のサイズが小さくなり、加工精度が厳しくなる。このときの対応策を、図4を参照に示す。図4において、図2と同様のものには同一の符号を付し、その説明は省略する。図4(a)、(b)は図2(a)、(b)に対応し、図4(c)は、図4(b)の上面からみた透視図である。図4に示すように、第1の半導体基板21のパッチアンテナ23のパターニングされた基板の部分に多数の孔41を開けることにより、比誘電率が低下し整合するパッチアンテナ23のサイズが大きくなる。このように、アンテナ基板厚が大きくなっても厳しい加工精度に設定しなくてもよい効果がある。
In the antenna according to the first embodiment described above, when both the thicknesses t1 and t2 are increased, the size of the
次に、この発明の実施の形態1に対する給電法の第2の例を、図5を参照して示す。
図5において、前記図2と同様のものには同一の符号を付し、その説明は省略する。図5(a)、(b)は図2(a)、(b)に対応し、図5(c)は、図5(a)においてb方向からみた透視図である。図5において、61は樹脂基板を示し、樹脂基板61の裏面にはグランド62が塗布され、樹脂基板61の表面にはグランド62とグランド26によって構成されるトリプレート線路の信号線63が形成されている。また、樹脂基板61と第2の半導体基板24とを貫通するビア64が設けられている。このように、樹脂基板61を設けてトリプレート線路とすると、樹脂基板61の下に移相器や増幅器を設けた基板を積層する際に、それら回路素子への給電線路からの放射をなくすことができるという利点がある。
Next, a second example of the power feeding method for the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 5, the same components as those in FIG. 5 (a) and 5 (b) correspond to FIGS. 2 (a) and 2 (b), and FIG. 5 (c) is a perspective view seen from the direction b in FIG. 5 (a). In FIG. 5,
トリプレート線路の信号線63は、スロット孔27の直下よりλg/4程度のばして開放スタブとする。このとき、スロット孔27の設けられたアンテナの地導体であるグランド26とそれに平行なトリプレート線路の地導体であるグランド62とで平行平板モードを引き起こすことを防ぐため、スロット孔27の近傍には導通のためのビア64を数本打つ必要がある。図の限りではなく、必要本数を最適な位置に任意に配置する。ここで、ビア64間で共振することを防ぐため、ビア64の間隔はλg/4以下でうつようにする。マイクロマシニングプロセスでは、このようなビア64をうつことも可能である。ここで、ビア64の最小径は基板とのアスペクト比に依存する。例えば、アスペクト比が3で基板厚みが300μmのとき、この基板に打つことができるビア64の最小径は100μmとなる。
The
実施の形態2.
図6は、この発明の実施の形態2に係るアンテナ装置を示すもので、図6(a)、(b)は図2(a)、(b)に対応し、図6(c)は図6(b)の上面からみた上視図である。図6において、図2と同様のものには同一の符号を付し、その説明は省略する。第1の半導体基板21の空洞部底面にパターニングされたパッチアンテナ23にはストリップ線路となる給電信号線81である導体がパターニングされて伸張され、この第1の半導体基板21の裏面には信号線83である導体がパターニングされ、信号線81の端部で第1の半導体基板21を貫通するビア82が設けられて信号線81と信号線83とが導通するようになっている。また、第2の半導体基板24の空洞部25内部のグランド26の側面にはコプレーナ線路84がパターニングされ、この第2の半導体基板24の裏面には信号線86である導体がパターニングされ、コプレーナ線路84の信号線と信号線86とを導通するビア85が設けられ、第2の半導体基板24の裏面からの貫通構造によりコプレーナ線路84を給電する構造となっている。なお、グランド26には、図2に示す如くスロット孔27は設けられていない。
FIG. 6 shows an antenna apparatus according to
次に動作について説明する。今、信号線86からRF信号が入力されると、ビア85、コプレーナ線路86、信号線83、ビア82、信号線81を伝わってパッチアンテナ23にRF信号が到達する。実施の形態1と異なり、電磁界結合ではなく信号線によりMSAに直接給電するため、前記実施の形態1ではキャビティアンテナと導波器として動作していたが、本形態ではパッチアンテナとして動作する。
Next, the operation will be described. Now, when an RF signal is input from the
前記実施の形態2のアンテナでも、実施の形態1と同様にパッチアンテナ23下方の基板に空気孔を多数設けることで比誘電率を調整し、比帯域幅やアンテナの大きさを変えることができる。また、実施の形態1と同様に比励振素子を積層することで、広帯域化が図れる。
In the antenna of the second embodiment, as in the first embodiment, the relative permittivity can be adjusted by providing a large number of air holes in the substrate below the
前記した実施の形態1〜2において、半導体基板同士の積層・接着には、金(Au)とクロム(Cr)を混合したものを基板上に塗布し圧着する方法、またははんだを塗布し熱圧着する方法が取られる。 In the first and second embodiments described above, for the lamination and adhesion of semiconductor substrates, a method in which a mixture of gold (Au) and chromium (Cr) is applied onto a substrate and crimped, or solder is applied and thermocompression bonded. The way to do is taken.
また、前記した実施の形態1〜2において、空洞部の内部が空気で充填され封止されると、エッチングされた半導体基板の薄い層がダイアフラムとなり、気圧により空洞部の形状が変化するおそれがある。このことを防ぐには、半導体基板に微小な孔を開ければよい。 In the first and second embodiments described above, when the inside of the cavity is filled and sealed with air, the thin layer of the etched semiconductor substrate becomes a diaphragm, and the shape of the cavity may change due to atmospheric pressure. is there. In order to prevent this, a minute hole may be formed in the semiconductor substrate.
また、前記した実施の形態1〜2において、空洞部の内部には低誘電率な誘電体を充填してもよい。例として、比誘電率3.5をもつポリイミド、シリコンに空気孔をあけ硬化させ、この空気の比率を調整することで比誘電率の調整が可能なポーラスシリコンなどが挙げられる。 In the first and second embodiments, the cavity may be filled with a dielectric having a low dielectric constant. Examples include polyimide having a relative dielectric constant of 3.5, porous silicon capable of adjusting the relative dielectric constant by making air holes in the silicon, curing it, and adjusting the ratio of the air.
実施の形態3.
図7は、この発明の実施の形態3に係るアンテナ装置を示す断面図である。
図7に示すように、実施の形態3に係るアンテナ装置では、空洞部73底面にパッチアンテナ71がパターニングされた第3の半導体基板72を備え、実施の形態1及び2と同様なアンテナ装置の第1の半導体基板21上に、第1の半導体基板21の空洞部22の開口部が第3の半導体基板72のパッチアンテナ71がパターニングされていない面に対向するように、第3の半導体基板72を積層している。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an antenna apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
As shown in FIG. 7, the antenna device according to the third embodiment includes a
このため、パッチアンテナ71も非励振素子として働き、その結果、さらに帯域を広げることができる。このとき、半導体基板72の空洞部73のサイズ、厚みを調整することによって、ビーム幅、ビームの指向性をも制御できる。
For this reason, the
さらに、前記した実施の形態1ないし3に係るアンテナ装置をアレー化し、ビーム走査など高機能性を持たせることも可能である。
Furthermore, the antenna devices according to
1 導体、2 空洞部、3 グランド、4 信号導体、5 誘電体、11、14 半導体基板、12、15 空洞部、13 パッチアンテナ、16 グランド、21、24 半導体基板、22、25 空洞部、26 グランド、27 スロット孔、28 マイクロストリップ線路、41、42 孔、51 ビア、61 樹脂基板、62 グランド、63 信号線、64 ビア、71 パッチアンテナ、72 半導体基板、73 空洞部、81 信号線、82、85 ビア、83、86 信号線、84 コプレーナ線路。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1の半導体基板は、パッチアンテナのパターニングされた面を上向きに配置し、
前記第2の半導体基板は、空洞開口部が前記第1の半導体基板の前記パッチアンテナがパターニングされていない面に対向するように前記第1の半導体基板の下に配置した
ことを特徴とするアンテナ装置。 A first semiconductor substrate manufactured on one side of a semiconductor substrate by micromachine technology and patterned with a patch antenna on the bottom surface of the cavity, and a cavity including the bottom surface of the cavity portion similarly manufactured on one side of the semiconductor substrate by micromachine technology It is composed of a laminated structure with a second semiconductor substrate covered with a conductor serving as a ground on a part or the entire surface on the part opening side,
The first semiconductor substrate is arranged with the patterned surface of the patch antenna facing upward,
The second semiconductor substrate is disposed under the first semiconductor substrate such that a cavity opening faces a surface of the first semiconductor substrate on which the patch antenna is not patterned. apparatus.
前記第2の半導体基板の前記空洞部底面にスロット孔を設け、前記第2の半導体基板の底面に前記空洞部底面がグランドとなるマイクロストリップ線路を前記スロット孔と直交するように配置し、前記マイクロストリップ線路から前記スロット孔を介して給電する
ことを特徴とするアンテナ装置。 The antenna device according to claim 1,
A slot hole is provided in the bottom surface of the cavity portion of the second semiconductor substrate, and a microstrip line having the bottom surface of the cavity portion as a ground is disposed on the bottom surface of the second semiconductor substrate so as to be orthogonal to the slot hole, An antenna device, wherein power is fed from a microstrip line through the slot hole.
前記第2の半導体基板の前記空洞部内部の導体上にコプレーナ線路を設け、前記第2の半導体基板の裏面からの貫通構造により前記コプレーナ線路を給電する構造と共に、前記パッチアンテナからストリップ線路を伸長し、当該ストリップ線路の端部で前記第1の半導体基板を貫通するビアを設け、前記コプレーナ線路と接続した構造とした
ことを特徴とするアンテナ装置。 The antenna device according to claim 1,
A coplanar line is provided on the conductor inside the hollow portion of the second semiconductor substrate, and the coplanar line is fed by a through structure from the back surface of the second semiconductor substrate, and a strip line is extended from the patch antenna. The antenna device is characterized in that a via that penetrates the first semiconductor substrate is provided at an end portion of the strip line and is connected to the coplanar line.
空洞部底面にパッチアンテナがパターニングされた第3の半導体基板をさらに備え、
前記第3の半導体基板を、前記第1の半導体基板上に当該第1の半導体基板の空洞部開口部が前記第3の半導体基板の前記パッチアンテナがパターニングされていない面に対向するように積層した
ことを特徴とするアンテナ装置。 In the antenna device according to any one of claims 1 to 3,
A third semiconductor substrate having a patch antenna patterned on the bottom of the cavity,
Laminating the third semiconductor substrate on the first semiconductor substrate such that the cavity opening of the first semiconductor substrate faces the surface of the third semiconductor substrate on which the patch antenna is not patterned. An antenna device characterized by that.
ことを特徴とするアンテナ装置。 The antenna device according to any one of claims 1 to 4, wherein the antenna device is arrayed on the same substrate.
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DE112008003704T5 (en) | 2008-02-04 | 2010-12-09 | AGC Automotive Americas R&D, Inc., Ypsilanti | Cavity-coupled multi-element antenna |
US7696930B2 (en) * | 2008-04-14 | 2010-04-13 | International Business Machines Corporation | Radio frequency (RF) integrated circuit (IC) packages with integrated aperture-coupled patch antenna(s) in ring and/or offset cavities |
US10361476B2 (en) * | 2015-05-26 | 2019-07-23 | Qualcomm Incorporated | Antenna structures for wireless communications |
WO2017110639A1 (en) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 株式会社村田製作所 | High-frequency module |
JPWO2018147381A1 (en) * | 2017-02-13 | 2019-12-12 | 日立金属株式会社 | Planar antenna |
JP7005357B2 (en) * | 2017-02-21 | 2022-01-21 | 京セラ株式会社 | Antenna board |
US10903545B2 (en) * | 2018-05-29 | 2021-01-26 | 3D Glass Solutions, Inc. | Method of making a mechanically stabilized radio frequency transmission line device |
KR102565703B1 (en) * | 2018-07-18 | 2023-08-10 | 삼성전기주식회사 | Package substrate and chip package having the same |
CN112771725B (en) * | 2018-09-27 | 2023-06-20 | 株式会社村田制作所 | Antenna module, communication device and array antenna |
JP2020127079A (en) * | 2019-02-01 | 2020-08-20 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Antenna device and wireless communication device |
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CN112420526A (en) * | 2019-08-20 | 2021-02-26 | 江苏长电科技股份有限公司 | Double-substrate laminated structure and packaging method thereof |
KR102221818B1 (en) * | 2019-09-06 | 2021-03-03 | 중앙대학교 산학협력단 | Multi-layer antenna using dielectric open type cavity |
JP2021061502A (en) | 2019-10-04 | 2021-04-15 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Antenna device and wireless communication device |
WO2022034732A1 (en) * | 2020-08-13 | 2022-02-17 | 株式会社村田製作所 | Multilayer dielectric substrate, and method for manufacturing multilayer dielectric substrate |
WO2024019933A1 (en) * | 2022-07-18 | 2024-01-25 | Texas Instruments Incorporated | Patch antennas in packages |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62203404A (en) * | 1986-03-04 | 1987-09-08 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Microstrip antenna |
JPH01135105A (en) * | 1987-11-20 | 1989-05-26 | Fujitsu Ltd | Patch antenna |
JPH0730323A (en) * | 1993-07-15 | 1995-01-31 | Nec Corp | Active antenna |
JPH07154131A (en) * | 1993-10-04 | 1995-06-16 | Nec Corp | Monolithic antenna module |
JPH0951224A (en) * | 1995-05-29 | 1997-02-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Microstrip antenna made of plural kinds of multi-layer dielectric films |
JPH10233621A (en) * | 1997-02-20 | 1998-09-02 | Sharp Corp | Combination microwave millimeter wave circuit and antenna |
JPH11214916A (en) * | 1998-01-21 | 1999-08-06 | Toyota Motor Corp | Antenna system and manufacture thereof |
JP2002217638A (en) * | 2001-01-23 | 2002-08-02 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna unit |
JP2003204211A (en) * | 2002-09-30 | 2003-07-18 | Nec Corp | Microwave/millimeter wave circuit device |
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62203404A (en) * | 1986-03-04 | 1987-09-08 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Microstrip antenna |
JPH01135105A (en) * | 1987-11-20 | 1989-05-26 | Fujitsu Ltd | Patch antenna |
JPH0730323A (en) * | 1993-07-15 | 1995-01-31 | Nec Corp | Active antenna |
JPH07154131A (en) * | 1993-10-04 | 1995-06-16 | Nec Corp | Monolithic antenna module |
JPH0951224A (en) * | 1995-05-29 | 1997-02-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Microstrip antenna made of plural kinds of multi-layer dielectric films |
JPH10233621A (en) * | 1997-02-20 | 1998-09-02 | Sharp Corp | Combination microwave millimeter wave circuit and antenna |
JPH11214916A (en) * | 1998-01-21 | 1999-08-06 | Toyota Motor Corp | Antenna system and manufacture thereof |
JP2002217638A (en) * | 2001-01-23 | 2002-08-02 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna unit |
JP2003204211A (en) * | 2002-09-30 | 2003-07-18 | Nec Corp | Microwave/millimeter wave circuit device |
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