JP6747880B2 - アンテナ基板およびアンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、平面導体が設けられた誘電体基板を含むアンテナ基板およびアンテナ装置に関する。

例えば携帯電話等の携帯電子機器は、他の電子機器との通信のためのアンテナ装置を有している。アンテナ装置は、放射導体層を有するアンテナ基板と、放射導体層と電気的に接続された給電部とを含んでいる。アンテナ基板は、例えばセラミック焼結体から成る誘電体層を含んでいる。放射導体層は、例えば誘電体層の表面に形成されており、電子部品に電気的に接続されている。

また、このようなアンテナ基板において、接地導体層を有する基体の上面に誘電体層を設け、この誘電体層の上面等に放射導体層を設けことによって、平面方向に放射される電波の強度を高める技術が提案されている。（例えば特許文献１を参照）。

国際公開第2012/165336号 特開昭62−179677号公報 特開2005−94440号公報

アンテナ基板およびこれを含むアンテナ装置においては、送信用の放射導体層と受信用の放射導体層との間のアイソレーションを高めることが求められている。これに対しては、例えば送信用の放射導体層（送信アンテナ）と受信用の放射導体層（受信アンテナ）とを電波の偏波面が互いに90°になるように配置すること、およびそれぞれの放射導体層の電界に対して直交するように導体壁を設けることが考えられる（例えば特許文献２および３を参照）。しかしながら、この場合には、導体壁が平面導体の電界に直交しているため、平面導体から導体壁に向かう方向の電波が制約される傾向がある。そのため、放射特性が指向性を持ったものになりやすい傾向がある。放射特性に指向性があると、平面方向における携帯電子機器と電子機器との通信方向の自由度（つまりは使いやすさ等）を高めることが難しい。

本発明の１つの態様のアンテナ基板は、互いに直交し合う第１側面および第２側面を有する第１誘電体層と、互いに直交し合う第３側面および第４側面を有し、前記第３側面が第１側面とつながるとともに、前記第４側面が前記第２側面とつながるようにして前記第１誘電体層上に配置されており、前記第３側面および前記第４側面のそれぞれと平行な内側側面が前記第１誘電体層上に位置する第２誘電体層と、前記第１誘電体層の上面または内部に設けられた接地導体層と、前記接地導体層上に位置する前記第２誘電体層の上面または内部に、前記第３側面および前記第４側面のそれぞれに沿って配置された一対の平面導体と、前記一対の平面導体のそれぞれに、前記第３側面と前記第４側面とが接し合う前記第２誘電体層の角部から離れる方向に偏った位置で接続されたビア導体と、前記角部において前記第２誘電体層を厚み方向に貫通して前記接地導体層に接続するとともに、前記第３側面および前記第４側面のいずれに対しても斜めである導体壁とを有しており、前記導体壁は、前記第２誘電体層の幅方向に延びる連続した壁状である。

本発明の１つの態様のアンテナ装置は、上記構成のアンテナ基板と、前記ビア導体と電気的に接続された給電部とを有している。

本発明の１つの態様のアンテナ基板によれば、上記構成であることから、送信用または受信用の平面導体としての一対の平面導体について、それぞれの電界の方向が互いに直交し合うとともに、その電界同士の間に導体壁が存在しているため、互いのアイソレーションを効果的に高くすることができる。

また、この導体壁が第２誘電体層の第３側面および第４側面に対して斜めであるため、導体壁が平面導体の電界に直交しないため、平面導体から導体壁に向かう方向の電波に対する制約が効果的に低減されて、放射特性が無指向性に近くなる。放射特性が無指向性に近いため、平面方向における携帯電子機器と電子機器との通信方向の自由度（つまりは使いやすさ等）を高めることができる。

本発明の１つの態様のアンテナ装置によれば、上記構成のアンテナ基板を含んでいることから、水平方向への効果的な電界の放射が可能であるとともに送受信間のアイソレーション特性の向上について有効であり、無指向性の特性向上についても有利なアンテナ装置を提供することができる。

（ａ）は本発明の実施形態のアンテナ基板およびアンテナ装置を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 本発明の実施形態のアンテナ基板およびアンテナ装置を示す斜視図である。 図１（ａ）の要部を拡大して模式的に示す平面図である。 （ａ）は本実施形態のアンテナ装置における送信側の水平方向のアンテナ利得特性を示し、（ｂ）は受信側の水平方向のアンテナ利得特性を示す。 （ａ）は比較例のアンテナ装置における送信側の水平方向のアンテナ利得特性を示し、（ｂ）は受信側の水平方向のアンテナ利得特性を示す。 図２に示すアンテナ基板およびアンテナ装置の変形例を示す斜視図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ図２に示すアンテナ基板およびアンテナ装置の他の変形例を示す斜視図である。

本発明の実施形態のアンテナ基板およびアンテナ装置を、添付の図面を参照して説明する。なお、以下の説明における上下の区別は説明上の便宜的なものであり、実際にアンテナ基板およびアンテナ装置が使用されるときの上下を限定するものではない。また、添付の各図について、断面図ではないものでも、識別しやすくするためにハッチングを施す場合がある。

以下に説明するアンテナ基板およびアンテナ装置は、例えば携帯電話（スマートフォンを含む）またはタブレットＰＣ（tablet personal computer）等の板状（薄い直方体状等）の携帯電子機器に実装されて用いられる。アンテナ基板を含むアンテナ装置によって、携帯電子機器同士または携帯電子機器と他の電子機器との間の信号の送受に必要な電界の送信および受信が行なわれる。

図１（ａ）は本発明の実施形態のアンテナ基板10およびアンテナ装置20を示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。また、図２は、本発明の実施形態のアンテナ基板10
およびアンテナ装置20を示す斜視図である。また、図３は図１（ａ）の要部を拡大して示す平面図である。図１（ａ）では見やすくするために電子部品を省略して、その位置を破線で示している。図２では誘電体層の内部に位置する部位の一部を透視して破線で示している。図３は、実施形態のアンテナ基板10等における効果を模式的に説明するための模式図でもある。

実施形態のアンテナ基板10およびアンテナ装置20について、特に横方向（携帯電子機器の厚みと直交する一方向）Ｃ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）での電界の送受に関して説明する。この横方向Ｃは、電界の送信および受信方向であり、互いに逆向きの２つの方向を含んでいる。アンテナ基板10から離れる向きの矢印が送信方向を示し、アンテナ基板10に向かう矢印が受信方向を示している。

本実施形態のアンテナ基板10は、平面視で矩形状等の第１誘電体層１と、第１誘電体層１上に配置された平面視でＬ字型状等の第２誘電体層２と、第１誘電体層１の上面１ｕまたは内部（図１の例では上面１ｕ）に設けられた接地導体層３と、接地導体層３上に位置する第２誘電体層２の上面または内部（図１の例では上面）に配置された一対の平面導体４ａ、４ｂと、一対の平面導体４ａ、４ｂのそれぞれに接続されたビア導体５ａ、５ｂと、一対の平面導体４ａ、４ｂの間で第２誘電体層２内に設けられた導体壁６とを有している。

第１誘電体層１は、例えば図１および図２に示すような平板状であり、互いに直交し合うそれぞれ平面状の第１側面１ａおよび第２側面１ｂを有している。また、第２誘電体層２は、互いに直交し合う第３側面２ａおよび第４側面２ｂを有しており、第３側面２ａが第１側面１ａとつながるとともに第４側面２ｂが第２側面１ｂとつながるように配置されている。また、第２誘電体層２は、上記のように配置したときに、第３側面２ａおよび第４側面２ｂのそれぞれと平行な内側側面２ｃが第１誘電体層１上に位置するような形状および寸法である。ビア導体５ａ、５ｂは、第３側面２ａと第４側面２ｂとが接し合う第２誘電体層２の角部から離れる方向に偏った位置で、それぞれ平面導体４ａ、４ｂに接続されている。また、導体壁６は、この角部において第２誘電体層２に設けられており、第３側面２ａおよび第４側面２ｂのいずれに対しても斜めに接している。言い換えれば、導体壁６は、上から見た（透視した）ときに、その外辺（符号なし）が第３側面２ａおよび第４側面２ｂのいずれに対しても直交しないように設けられている。

なお、本実施の形態において、互いに直交し合う第１側面１ａおよび第２側面１ｂを有する第１誘電体層１は、例えば平面視において正方形状等の矩形状である。また、互いに直交し合う第２側面１ｂおよび第３側面２ａを有するとともに、矩形状の第１誘電体層１上に位置する内側側面１ｃを有する第２誘電体層２は、例えば平面視においてＬ字型状である。

第２誘電体層２は、平面視において第１誘電体層１よりも小さい細長い長方形状２つの矩形状誘電体層２Ａ、２ＢがＬ字型に組み合わされたものとみなすこともできる。一方の矩形状誘電体層２Ａの上面に平面導体４ａが配置され、他方の矩形状誘電体層２Ｂの上面に平面導体４ｂが配置されている。図１〜図３等において、２つの矩形状誘電体層２Ａ、２Ｂ間の仮想の境界線を、第２誘電体層２の上面に仮想線（二点鎖線）で示している。

第１側面１ａと第３側面２ａとは互いに上下に（いわゆる面一に）つながって１つの平面を構成している。この平面のうち特に第３側面２ａの部分が横方向Ｃ（Ｃ１およびＣ２）で送受される電界の通過面になる。同様に、第２側面１ｂと第４側面２ｂとが互いに上下に（面一に）つながって１つの平面を構成し、この平面のうち特に第４側面２ｂの部分が横方向Ｃ（Ｃ２およびＣ３）で送受される電界の通過面になる。詳細については後述す
るが、実施形態のアンテナ基板10においては、上記のように広い範囲での電界の送受が容易であり、無指向性の向上に関して有効である。

第１誘電体層１と第２誘電体層２とは、例えば互いに一体化した積層体であり、１つの誘電体基板（誘電体基板としては符号なし）を形成している。この誘電体基板は、一対の平面導体４ａ、４ｂを互いに電気的に絶縁させた状態で保持する基体として機能する。また、この誘電体基板は、後述する電子部品11の搭載用基体、および平面導体４ａ（４ｂ）と電子部品11との電気的な接続のための導電路を保持する電気絶縁性の基体等としても機能する。

なお、第１誘電体層１および第２誘電体層２は、上記の条件を満たすものであれば矩形状またはＬ字型状に限定されない。例えば、第１誘電体層１のうち第２誘電体層２が設けられていない角部または側面が平面視で円弧状または曲線状でもよい。また、第１誘電体層１のうち第２誘電体層２が設けられていない部分の上面が三角形状でもよい。また、第２誘電体層２のうち第３側面２ａ、第４側面２ｂおよび内側側面２ｃ以外の側面が湾曲していても構わない。ただし、第１誘電体層１ａ上に後述する電子部品11の搭載スペースを有効に確保すること、第１誘電体層１上への第２誘電体層２の配置の容易さ、およびアンテナ基板10としての生産性ならびに経済性（製造コスト）等を考慮すれば、第１誘電体層１が平面視において矩形状であり、第２誘電体層２が、平面視において第１誘電体層１よりも小さい２つの矩形状誘電体層２Ａ、２ＢがＬ字型に組み合わされた形状であることが好ましい。

接地導体層３は、後述する一対の平面導体４ａ、４ｂのそれぞれとの間で電界を生じさせるための部分である。一対の平面導体４ａ、４ｂのそれぞれに電子部品11または外部から信号が伝送され、この信号に応じて、接地導体層３と、その上に配置された平面導体４ａ（４ｂ）との間で電界が生じ、外部への電界の送信または外部からの電界の受信が行なわれる。

一対の平面導体４ａ、４ｂは、上記のような電界の送受を直接に行なう導体であり、それぞれ送信アンテナおよび受信アンテナ（アンテナとしては符号なし）として機能する。送信および受信間のアイソレーションのため、一対の平面導体４ａ、４ｂは上記のように第２誘電体層２において互いに離れて（つまり矩形状誘電体層２Ａ、２Ｂに分かれて）配置されている。

なお、以下の説明においては、便宜的に、一対の平面導体４ａ、４ｂのうち１つの平面導体４ａを送信用のものとし、他の平面導体４ｂを受信用のものとして説明し、単に平面導体４ａ（または４ｂ）という場合がある。

また、一対のビア導体５ａ、５ｂは、一対の平面導体４ａ、４ｂそれぞれを給電部（後述）と電気的に接続する機能を有している。ビア導体５ａ、５ｂは平面導体４ａ、４ｂのそれぞれに、第２誘電体層２の角部から互いに離れる方向に偏った位置で接続している。言い換えれば、ビア導体５ａ（５ｂ）は、平面導体４ａ（４ｂ）の中央部から互いに離れ合う方向の端部分に位置している。平面導体４ａ、４ｂのそれぞれの中央部は、例えば長方形である矩形状誘電体層２Ａ、２Ｂそれぞれの上面における対角線同士の交点およびその付近である。

一対のビア導体５ａ、５ｂは、一対の平面導体４ａ、４ｂのそれぞれにおいて給電部として機能する。アンテナ基板10に対して配置される給電部は、例えば、一対のビア導体５ａ、５ｂと、これらのビア導体５ａ、５ｂとそれぞれに電気的に接続される電子部品11によって形成される。電子部品11は、例えば半導体集積回路素子であり、一対のビア導体５
ａ、５ｂを介して一対の平面導体４ａ、４ｂと電気的に接続される。

本実施形態では、電子部品11は、第１誘電体層１の上面１ｕに搭載され、この上面１ｕから一対の平面導体４ａ、４ｂのそれぞれにかけて配置された配線導体７と電気的に接続されている。図２では、電子部品11が搭載される方向をかぎ型の矢印で示し、上面１ｕのうち電子部品11が搭載される領域を仮想線（二点鎖線）で示している。配線導体７によって、電子部品11と一対の平面導体４ａ、４ｂのそれぞれとが互いに電気的に接続されてアンテナ装置20が形成されている。この場合には、ビア導体５ａ、５ｂのそれぞれの平面導体４ａ、４ｂ内に位置する端部が、実際に給電部（給電部としては符号なし）として機能する。

なお、配線導体７は、第１誘電体層１の上面１ｕにおいて、接地導体層３との間に設けられた所定幅のスペース（符号なし）によって接地導体層３と電気的に絶縁されている。また、配線導体７は、その一部が第１誘電体層１の下面等の、誘電体基板の外表面に電気的に導出されていてもよい。図１に示す例では、配線導体７のうち第１誘電体層１の下面に配置された部分が外部接続用のパッド（パッドとしては符号なし）になっている。このパッドが外部電気回路（図示せず）と電気的に接続されて、電子部品11と外部電気回路とが互いに電気的に接続される。

電子部品11の配線導体７に対する接続は、例えば電子部品11の下面に配置された電極（図示せず）を配線導体７の所定部位に対向させて、導電性接続材12を介してこれらの電極と配線導体７とを接合させることによって行なうことができる。導電性接続材12としては、例えば、はんだバンプ等の金属バンプおよびボンディングワイヤ等を挙げることができる。

このようなアンテナ装置20の場合、例えば図３に示すように、送信用の平面導体４ａに給電部としてのビア導体５ａの端部から平面導体４ａに信号が伝送され、この信号に応じて平面導体４ａと接地導体層３の間に電界（Ｘ方向）が生じ、上記の方向Ｃ１〜Ｃ３に電波が放射される。また、受信用の平面導体４ｂについては、この逆に、外部のＣ１〜Ｃ３方向から受信した信号に応じて平面導体４ｂと接地導体層３との間に電界（Ｙ方向）が生じ、この電界によって生じた信号が給電部としてのビア導体５ｂから電子部品11に伝送される。

なお、このような電界の送信または受信の機能を可能とするために、一対の平面導体４ａ、４ｂは接地導体層３上に配置されている。一対の平面導体４ａ、４ｂと接地導体層３との間に介在している第２誘電体層２の一部は、一対の平面導体４ａ、４ｂと接地導体層３との間に効果的に電界を生成させる機能も有している。

導体壁６は、第２誘電体層２の角部Ｋに、第３側面２ａおよび第４側面２ｂに対して斜めになるように配置されている。導体壁６が第３側面２ａおよび第４側面２ｂに対して斜めであるということは、例えば、図３に示すように、平面視において、導体壁６と第３側面２ａとのなす角θ１および導体壁６と第４側面２ｂとのなす角θ２がいずれも90度未満であることを意味し、特に50度以下であることを意味する。第２誘電体層２の角部Ｋとは、Ｌ字型状の第２誘電体層２のうち折れ曲がった部分の内側の端と外側の端とを結ぶ線状（帯状の部分）であり、図３で仮想線（二点鎖線）で示した部分である。

本実施形態のアンテナ基板10によれば、上記構成であることから平面導体４ａ、４ｂそれぞれの電界の方向が互いに直交し合うとともに、その電界同士の間に導体壁６が存在しているため、互いのアイソレーションを効果的に高くすることができる。

また、この導体壁６が第２誘電体層２の第３側面２ａおよび第４側面２ｂに対して斜めであるため、導体壁６が平面導体４ａ、４ｂの電界に直交しない。そのため、それぞれの平面導体４ａ、４ｂから導体壁６に向かう方向の電波に対して制約が効果的に低減される。したがって、放射特性が無指向性に近くなる。つまり、横方向としてのＣの方向が、Ｃ１〜Ｃ３を含む広い範囲になる。放射特性が無指向性に近いため、平面方向（Ｃ）における携帯電子機器と電子機器との通信方向の自由度（つまりは使いやすさ等）を高めることができる。

したがって、送受信間のアイソレーション特性が効果的に高められているとともに、無指向性の向上についても有効なアンテナ装置20の製作が容易なアンテナ基板10を提供することができる。

また、実施形態のアンテナ装置20によれば、上記構成のアンテナ基板10を含んでいることから、水平方向への効果的な電界の放射が可能であるとともに送受信間のアイソレーション特性の向上について有効であり、無指向性の特性向上についても有利なアンテナ装置を提供することができる。

なお、導体壁６は、Ｘ方向またはＹ方向の電界を導く機能を有する電磁的な壁（障壁）を形成するものであればよく、必ずしも連続した壁状の導体である必要はない。例えば、図１〜図３に示す例では、第２誘電体層２を厚み方向に貫通する複数の貫通導体６Ａによって導体壁６が構成されている。複数の貫通導体６Ａは、第２誘電体層２の角部Ｋに沿って、第２誘電体層２の幅方向に配列されている。これらの配列された貫通導体６Ａによって電磁的な障壁としての導体壁６が構成されている。

このような複数の貫通導体６Ａで導体壁６を構成させる場合には、貫通導体６Ａ同士の間の隣接間隔が、送受信される電界の波長の１／４以下程度に設定されていればよい。

この例のように、導体壁６が、第２誘電体層２を厚み方向に貫通するとともに、第２誘電体層２の角部Ｋに配列された複数の貫通導体６Ａからなる場合には、後述するように、例えばビア導体５ａ、５ｂと同時に導体壁６を形成することができるため、アンテナ基板10の生産性の向上等に対して有効である。

第１誘電体層１および第２誘電体層２は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体またはガラスセラミック焼結体等のセラミック焼結体によって形成されている。また、第１誘電体層１および第２誘電体層２は、エポキシ樹脂等の有機樹脂材料、または有機樹脂材料を含む複合材料等で形成されているものでもよい。

第１誘電体層１および第２誘電体層２は、例えばともに酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、次のようにして製作することができる。すなわち、まず酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末を適当な有機バインダおよび有機溶剤とともにシート状に成形してシート状の複数のセラミックグリーンシートを作製する。次に、これらのセラミックグリーンシートを第１誘電体層１または第２誘電体層２の矩形状またはＬ字型状等の所定の形状および寸法に合わせて切断して複数のシートを作製する。その後、これらのシートを所定の位置関係で積層して積層体を作製し、この積層体を1300〜1600℃の温度で焼成することによって、第１誘電体層１および第２誘電体層２を一体的に製作することができる。

また、第１誘電体層１および第２誘電体層２が有機樹脂材料からなる場合であれば、未硬化のエポキシ樹脂等の原料を金型等で所定の形状に成形するとともに加熱硬化させるこ
とによって、第１誘電体層１および第２誘電体層２を製作することができる。

また、第１誘電体層１および第２誘電体層２（誘電体基板）は、このような誘電体基板となる多数の基板領域が母基板に縦横の並びに配列されてなる多数個取りの形態で製作されたものでもよい。

このときに、例えば図１および図２に示す例のように、第１誘電体層１が平面視において矩形状であり、第２誘電体層２が、平面視で第１誘電体層１よりも小さい２つの矩形状誘電体層２Ａ、２ＢからなるＬ字型状のものであれば、第１誘電体層１および第２誘電体層２の製作が容易であり、アンテナ基板10およびアンテナ装置20としての生産性および経済性等の点で有利である。

また、第１誘電体層１が平面視において矩形状であり、第２誘電体層２が平面視で上記のようなＬ字型状であるときに、第１誘電体層１の第１側面１ａと第２誘電体層２の第３側面２ａとについては、互いに同じ長さであれば、第１側面１ａと第３側面２ａとを面一につながった面とすることが容易であり、また、上記多数個取りの形態等での生産性の点でも有利である。

接地導体層３、一対の平面導体４ａ、４ｂ、一対のビア導体５ａ、５ｂ、導体壁６および配線導体７といった導体部分（導体部分としては符号なし）は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、パラジウム、金、白金、ニッケルまたはコバルト等の金属材料によって形成されている。また、上記導体部分はこれらの金属材料を含む合金材料等によって形成されているものでもよい。このような金属材料等は、メタライズ層等の金属層として第１誘電体層１の内部に設けられている。

上記の導体部分は、例えばタングステンのメタライズ層である場合には、タングステンの粉末を有機溶剤および有機バインダと混合して作製した金属ペーストを第１誘電体層１となるセラミックグリーンシートの所定位置にスクリーン印刷法等の方法で印刷した後に、これらを同時焼成する方法で形成することができる。

また、上記の導体部分のうち一対のビア導体５ａ、５ｂ、導体壁６および配線導体７のうち第１誘電体層１内を厚み方向に延びている部分は、あらかじめ第１誘電体層１となるセラミックグリーンシートにレーザ加工等の方法で孔を設けておき、この孔内にタングステン等の金属ペーストを充填した後に焼成する方法で形成することができる。

本実施形態におけるアンテナ装置20および比較例におけるアンテナ装置（図示せず）の放射電波の強度に関するシミュレーション結果について図４（ａ）、（ｂ）および図５（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

図４（ａ）に示す例は本実施形態のアンテナ装置20における送信側の水平方向のアンテナ利得特性であり、図４（ｂ）に示す例はアンテナ装置20における受信側の水平方向のアンテナ利得特性である（なお、水平方向０°はＸ軸正方向、90°（度）はＹ軸正方向を示している）。一方、図５（ａ）、（ｂ）に示す例は、比較例のアンテナ装置（図示せず）における送信側および受信側の水平方向のアンテナ利得特性である。比較例では、導体壁と第３側面とのなす角（θ１に相当）および導体壁と第４側面とのなす角（θ２に相当）がいずれも０°であり、これ以外は実施形態のアンテナ装置20と同様の構成とした。

図４（ａ）において、本実施形態の送信側のアンテナ利得は、最大値が0.9ｄＢｉ、最
小値が−12.4ｄＢｉであり、最大値と最小値の差は13.3ｄＢである。この値が小さい程、無指向性に近いということになる。また、図４（ｂ）において、受信側のアンテナ利得は
、最大値が0.7ｄＢｉ、最小値が−11.6ｄＢｉであり、最大値と最小値の差は12.3ｄＢで
ある。

一方、 図５（ａ）において、比較例の送信側のアンテナ利得は、最大値が２．３ｄＢｉ、最小値が−20.6ｄＢｉであり、最大値と最小値の差は22.9ｄＢである。この値が大きいほど、放射特性が指向性を持っていることを示しており、図５（ａ）の比較例は、図４（ａ）よりも指向性をもっている。また、図５（ｂ）において、受信側のアンテナ利得は、最大値が2.0ｄＢｉ、最小値が−17.5ｄＢｉであり、最大値と最小値の差は19.5ｄＢで
ある。受信側についても、図４（ｂ）の本実施形態よりも大きい値であり、放射特性が指向性を持っている。つまり、比較例では、導体壁と第３側面とのなす角（θ１）および導体壁と第４側面とのなす角（θ２）がいずれも０°であり、導体壁が平面導体の電界に直交しているため、平面導体から導体壁に向かう方向の電波が制約され、放射特性が指向性を持ったものになっている。

以上のシミュレーション結果のように、本実施形態では、導体壁６が第２誘電体層２の第３側面２ａおよび第４側面２ｂに対して斜めであるため、導体壁６が平面導体４ａ、４ｂの電界に直交しない。そのため、平面導体４ａ、４ｂからそれぞれ導体壁６に向かう方向の電波に対する制約が効果的に低減されて、放射特性が無指向性に近くなる。放射特性が無指向性に近いため、平面方向における携帯電子機器と電子機器との通信方向の自由度（つまりは使いやすさ等）を高めることができる。

なお、本実施形態のアンテナ基板10およびアンテナ装置20について、平面視における第２誘電体層２の第３側面２ａおよび第４側面２ｂのぞれぞれと導体壁６とのなす角θ１、θ２は、例えば約40〜50度程度に設定される。これらの角θ１、θ２がそれぞれ40〜50度の範囲であれば、平面視において第２誘電体層２の第３側面２ａおよび第４側面２ｂのそれぞれと導体壁６とが直交し合う場合に比べて電界の送信および受信の方向Ｃを効果的に広くして、電界送受の無指向性を効果的に高めることができる。また、これらの角θ１、θ２が40度未満であるような場合（導体壁６と第３側面２ａまたは第４側面２ｂとが互いに平行に近くなる場合）に比べて、効果的に電界を導体壁６の方向に導くこともできる。

この場合、導体壁６が、第３側面２ａおよび第４側面２ｂに対して互いに同じ角度で斜めになっていれば、すなわち上記の角θ１、θ２がともに約45度程度であれば、Ｘ方向およびＹ方向における電界の誘導および外部との間で送受される電界（電波）の方向Ｃの範囲を広げること（無指向性を高めること）が効果的に行なえる。したがって、導体壁６は、第３側面２ａおよび第４側面２ｂに対して互いに同じ角度で斜めになるように設定されることが、アンテナ基板10およびアンテナ装置20における無指向性の向上の点では有利である。

なお、一対の平面導体４ａ、４ｂのそれぞれと導体壁６の間の距離は、例えば互いに同じ程度の距離に設定されていればよい。このような場合には、アンテナ基板10およびアンテナ装置20としての特性（無指向性等）の向上、および平面導体４ａ、４ｂの配置の位置決めを含む設計の容易さ等の点で有利である。

例えば、送受される電界の周波数が60ＧＨｚ程度であり、誘電体基板が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、平面導体４ａ、４ｂのそれぞれと導体壁６との間の平面視における距離は、ともに波長の１／４（1.25ｍｍ）以上に設定されていればよい。このときには平面導体４ａ、４ｂと導体壁６との間に電界が生じにくく、無指向性を高めることを効果的に行なわせることができる。

図６は図２に示すアンテナ基板10およびアンテナ装置20の変形例を示す斜視図である。
図６において図１〜図３と同様の部位には同様の符号を付している。図６に示す例では、第２誘電体層２の角部Ｋにおいて第２誘電体層２の幅方向に延びるように設けられた壁状の導体６Ｂによって導体壁６が構成されている。

壁状の導体６Ｂは、例えば第２誘電体層２の角部に設けられた溝状の部分（符号なし）に、貫通導体６Ａと同様の金属材料が充填されて形成されている。このような溝状の部分は、例えば、第２誘電体層２となるセラミックグリーンシートに機械的な加工またはレーザ加工を施して部分的に除去することで形成することができる。この溝状の部分に、貫通導体６Ａを形成するのと同様の金属ペーストを充填し、その後これらを同時焼成すれば、壁状の導体６Ｂで構成される導体壁６を形成することができる。

導体壁６が壁状の導体６Ｂで構成される場合にも、導体壁６としての電界を導く効果を有効に得ることができる。また、例えば前述したような複数の貫通導体６Ａ同士の隣接間隔等の設定が不要であるため、アンテナ基板10としての設計等が容易である。

図７（ａ）および図７（ｂ）はそれぞれ図２に示すアンテナ基板10およびアンテナ装置20の他の変形例を示す斜視図である。図７において図１〜図３と同様の部位には同様の符号を付している。図７に示す例は、導体壁６の幅が第２誘電体層２の角部における内側から外側に向かって広くなっている例である。このような導体壁６によって、例えば送信側用の平面導体４ａと受信用の平面導体４ｂとで送信または受信のアンテナ利得（無指向性）等の特性をより細かく調整することもできる。

図７（ａ）に示す例では、第２誘電体層２の角部Ｋにおいて第２誘電体層２の幅方向に、２列に配列された貫通導体６Ａで導体壁６が構成されている。送信用の平面導体４ａ側に配列された貫通導体６Ａで主として送信の特性を調整することができ、受信用の平面導体４ｂ側に配列された貫通導体６Ａで主として受信の特性を調整することができる。

この場合、複数の貫通導体６Ａを形成する手間は上記実施形態のような１列の貫通導体６Ａのときと同じ程度であるため、アンテナ基板10およびアンテナ装置20としての生産性の点でも良好である。

図７（ｂ）に示す例では、第２誘電体層２の角部Ｋにおいて第２誘電体層２の幅方向に延びる平面視において三角形状である壁状の導体６Ｃで導体壁６が構成されている。この壁状の導体６Ｃは、平面視で３つの頂点が、第２誘電体層２の内側側面２ｃ、第３側面２ａおよび第４側面２ｂにそれぞれ位置している。

図７（ｂ）に示す例でも、平面視で三角形状である壁状の導体６Ｃ（導体壁６）の各頂点における内角（第３側面２ａおよび第４側面２ｂのそれぞれと導体壁６とのなす角θ１、θ２）を調整することによって、送信または受信のアンテナ利得（無指向性）等の特性をより細かく調整することもできる。

例えば、導体壁６（壁状の導体６Ｃ）のうち平面導体４ａ側の側面の傾き（θ１）で主として送信の特性を調整することができ、受信用の平面導体４ｂ側の側面の傾き（θ２）で主として受信の特性を調整することができる。

平面視で三角形状である壁状の導体６Ｃを形成する手間は、上記変形例のような壁状の導体６Ｃのときと同じ程度であるため、アンテナ基板10およびアンテナ装置20としての生産性の点でも良好である。

なお。本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲
内であれば種々の変更は可能である。

例えば、接地導体層３が第１誘電体層１の内部に、上記実施形態の例と同様のパターンで設けられていてもよい。また、一対の平面導体４ａ、４ｂが第２誘電体層２の内部に、上記実施形態の例と同様のパターンで設けられていてもよい。

また、第１誘電体層１および第２誘電体層２は、実施形態の説明で一部述べたように矩形状に限られず、アンテナ基板10としての横方向Ｃ（Ｃ１〜Ｃ３）における送受信の特性、送受信間のアイソレーション特性に影響のない範囲であれば、種々の形状とすることができる。また、接地導体層３等についても、上記の特性等の条件の範囲内で、種々のパターンとすることができる。

例えば、第１誘電体層１について、その角部分の一部が円弧状に成形（いわゆる面取り）されて欠け等が抑制できるようにされていてもよく、また、外辺の一部にくぼみが設けられて外部電気回路との位置合わせ等に利用できるようにされていてもよい。また、第１誘電体層１の上面１ｕが、接地導体層３が設けられていない領域を有し、この領域に配線導体７の一部が配置されていてもよい。これらの配線導体７は、例えば容量素子等のいわゆる受動部品（図示せず）の接続用パッド等として用いることができる。

また、平面導体４ａ、４ｂ、ビア導体５ａ、５ｂおよび配線導体７といった導体部分の露出する表面が、ニッケルおよび金等のめっき層（図示せず）で被覆されていてもよい。めっき層によって、導体部分の酸化の抑制および配線導体７に対する導電性接続材12の接続性等の特性の向上といった効果を得ることもできる。

１・・・第１誘電体層
１ａ・・・第１側面
１ｂ・・・第２側面
１ｕ・・・（第１誘電体層の）上面
２・・・第２誘電体層
２ａ・・・第３側面
２ｂ・・・第４側面
２Ａ、２Ｂ・・・矩形状誘電体層
３・・・接地導体層
４ａ、４ｂ・・・平面導体
５ａ、５ｂ・・・ビア導体
６・・・導体壁
６Ａ・・・貫通導体
６Ｂ・・・壁状の導体
６Ｃ・・・壁状の導体（他の例）
７・・・配線導体
10・・・アンテナ基板
11・・・電子部品
12・・・導電性接続材
20・・・アンテナ装置
Ｃ・・・電界の送受方向
Ｋ・・・第２誘電体層の角部

Claims (5)

1. 互いに直交し合う第１側面および第２側面を有する第１誘電体層と、
   互いに直交し合う第３側面および第４側面を有し、前記第３側面が第１側面とつながるとともに、前記第４側面が前記第２側面とつながるようにして前記第１誘電体層上に配置されており、前記第３側面および前記第４側面のそれぞれと平行な内側側面が前記第１誘電体層上に位置する第２誘電体層と、
   前記第１誘電体層の上面または内部に設けられた接地導体層と、
   前記接地導体層上に位置する前記第２誘電体層の上面または内部に、前記第３側面および前記第４側面のそれぞれに沿って配置された一対の平面導体と、
   前記一対の平面導体のそれぞれに、前記第３側面と前記第４側面とが接し合う前記第２誘電体層の角部から離れる方向に偏った位置で接続されたビア導体と、
   前記角部において前記第２誘電体層を厚み方向に貫通して前記接地導体層に接続するとともに、前記第３側面および前記第４側面のいずれに対しても斜めである導体壁とを備え、前記導体壁は、前記第２誘電体層の幅方向に延びる連続した壁状であるアンテナ基板。
2. 互いに直交し合う第１側面および第２側面を有する第１誘電体層と、
   互いに直交し合う第３側面および第４側面を有し、前記第３側面が第１側面とつながるとともに、前記第４側面が前記第２側面とつながるようにして前記第１誘電体層上に配置されており、前記第３側面および前記第４側面のそれぞれと平行な内側側面が前記第１誘電体層上に位置する第２誘電体層と、
   前記第１誘電体層の上面または内部に設けられた接地導体層と、
   前記接地導体層上に位置する前記第２誘電体層の上面または内部に、前記第３側面および前記第４側面のそれぞれに沿って配置された一対の平面導体と、
   前記一対の平面導体のそれぞれに、前記第３側面と前記第４側面とが接し合う前記第２誘電体層の角部から離れる方向に偏った位置で接続されたビア導体と、
   前記角部において前記第２誘電体層を厚み方向に貫通して前記接地導体層に接続するとともに、前記第３側面および前記第４側面のいずれに対しても斜めである導体壁とを備え、前記導体壁は、前記第２誘電体層の幅方向に配列された複数の貫通導体からなるアンテナ基板。
3. 前記第１誘電体層が平面視において矩形状であり、
   前記第２誘電体層が、平面視において前記第１誘電体層よりも小さい２つの矩形状誘電体層がＬ字型に組み合わされた形状である請求項１または請求項２に記載のアンテナ基板。
4. 前記導体壁が、前記第３側面および前記第４側面に対して互いに同じ角度で斜めになっている請求項１または請求項２に記載のアンテナ基板。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載のアンテナ基板と、
   前記平面導体に電気的に接続された給電部とを備えるアンテナ装置。

Images