JP6777478B2

JP6777478B2 - Antenna board

Info

Publication number: JP6777478B2
Application number: JP2016180344A
Authority: JP
Inventors: 澤　義信; 義信澤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2016-09-15
Filing date: 2016-09-15
Publication date: 2020-10-28
Anticipated expiration: 2036-09-15
Also published as: JP2018046440A

Description

本発明は、誘電体層と導体層とを多層に積層することにより形成したアンテナ基板に関するものである。 The present invention relates to an antenna substrate formed by laminating a dielectric layer and a conductor layer in multiple layers.

従来のアンテナ基板を図５に示す。図５（ａ）はアンテナ基板の上面図であり、図５（ｂ）はＺ−Ｚ間におけるアンテナ基板の断面図である。
従来のアンテナ基板は、誘電体基板２１と、接地導体層２２と、ストリップ導体２３と、パッチ導体２４と、補助パッチ導体２５とを備えている。 A conventional antenna board is shown in FIG. FIG. 5A is a top view of the antenna substrate, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the antenna substrate between ZZ.
The conventional antenna substrate includes a dielectric substrate 21, a ground conductor layer 22, a strip conductor 23, a patch conductor 24, and an auxiliary patch conductor 25.

誘電体基板２１は、５層の誘電体層２１ａ〜２１ｅが積層されて構成されている。 The dielectric substrate 21 is configured by laminating five dielectric layers 21a to 21e.

接地導体層２２は、最下層の誘電体層２１ａの下面の全面に被着されている。 The ground conductor layer 22 is adhered to the entire lower surface of the lowermost dielectric layer 21a.

ストリップ導体２３は、誘電体層２１ａを挟んで接地導体層２２と対向しており、誘電体層２１ａと２１ｂとの間に配設されている。ストリップ導体２３は、誘電体基板２１の内部を外周縁から中央部にかけて一方向に延びる細い帯状の導体であり、誘電体基板２１の中央部に終端部２３ａを有している。 The strip conductor 23 faces the ground conductor layer 22 with the dielectric layer 21a interposed therebetween, and is disposed between the dielectric layers 21a and 21b. The strip conductor 23 is a thin strip-shaped conductor extending in one direction from the outer peripheral edge to the central portion inside the dielectric substrate 21, and has a terminal portion 23a at the central portion of the dielectric substrate 21.

パッチ導体２４は、第１のパッチ導体２４ａと第２のパッチ導体２４ｂと第３のパッチ導体２４ｃとから構成されている。 The patch conductor 24 is composed of a first patch conductor 24a, a second patch conductor 24b, and a third patch conductor 24c.

第１のパッチ導体２４ａは、ストリップ導体２３の終端部２３ａの位置にかぶさるようにして誘電体層２１ｃと２１ｄとの間に配設されている。第１のパッチ導体２４ａは、誘電体層２１ｃを貫通する貫通導体２６および誘電体層２１ｂを貫通する貫通導体２７を介してストリップ導体２３の終端部２３ａに接続されている。 The first patch conductor 24a is arranged between the dielectric layers 21c and 21d so as to cover the position of the terminal portion 23a of the strip conductor 23. The first patch conductor 24a is connected to the terminal portion 23a of the strip conductor 23 via a penetrating conductor 26 penetrating the dielectric layer 21c and a penetrating conductor 27 penetrating the dielectric layer 21b.

第２のパッチ導体２４ｂは、少なくとも一部が第１のパッチ導体２４ａの位置にかぶさるようにして誘電体層２１ｄと２１ｅとの間に配置されている。 The second patch conductor 24b is arranged between the dielectric layers 21d and 21e so that at least a part thereof covers the position of the first patch conductor 24a.

第３のパッチ導体２４ｃは、少なくとも一部が第２のパッチ導体２４ｂの位置にかぶさるようにして誘電体層２１ｅの上面に配置されている。 The third patch conductor 24c is arranged on the upper surface of the dielectric layer 21e so that at least a part thereof covers the position of the second patch conductor 24b.

補助パッチ導体２５は、誘電体層２１ｅの上面に、第３のパッチ導体２４ｃにおけるストリップ導体２３の延伸方向と直交する方向の両側に形成されている。 Auxiliary patch conductors 25 are formed on the upper surface of the dielectric layer 21e on both sides in a direction orthogonal to the stretching direction of the strip conductor 23 in the third patch conductor 24c.

ところで近年、例えば車載用の検知器のように、特定方向における電磁波を集中的に送受信することで人や物を検知する電子機器がある。このような電子機器に搭載されるアンテナ基板においては、特定方向において集中的に電磁波を送受信できることが要求される。
ところが、従来のアンテナ基板では、パッチ導体上方の広範囲において分散的に電磁波が送受信され、特定方向に集中的に送受信することができないという問題がある。 By the way, in recent years, there are electronic devices such as in-vehicle detectors that detect people and objects by intensively transmitting and receiving electromagnetic waves in a specific direction. An antenna substrate mounted on such an electronic device is required to be able to transmit and receive electromagnetic waves intensively in a specific direction.
However, the conventional antenna substrate has a problem that electromagnetic waves are dispersedly transmitted and received over a wide range above the patch conductor, and cannot be transmitted and received intensively in a specific direction.

特開平５−１４５３２７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-145327

本発明の課題は、高周波信号に対応する電磁波を特定方向に集中的に送受信することが可能なアンテナ基板を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an antenna substrate capable of intensively transmitting and receiving electromagnetic waves corresponding to high-frequency signals in a specific direction.

本発明のアンテナ基板は、第１の誘電体層と、第１の誘電体層の上面に配置されており、第１の誘電体層の外周部から中央部にかけて一方向に延び、中央部において終端部を有するストリップ導体と、第１の誘電体層の下面側に配置されたシールド用の接地導体層と、第１の誘電体層およびストリップ導体の上面側に積層された第２の誘電体層と、第２の誘電体層の上面に、終端部の位置にかぶさるように配置された第１のパッチ導体と、第２の誘電体層および第１のパッチ導体上に積層された第３の誘電体層と、第３の誘電体層の上面に、第１のパッチ導体が形成された位置に少なくとも一部がかぶさり、その中心が第１のパッチ導体の中心に対してストリップ導体の延伸方向にずれて配置されており、かつ電気的に独立した第２のパッチ導体と、第２の誘電体層を貫通して終端部と第１のパッチ導体とを接続する貫通導体と、を備えるアンテナ基板において、第１および第２のパッチ導体よりもストリップ導体の延伸方向側の領域に、互いに対向する上面側接地導体および下面側接地導体、ならびに延伸方向と直交する方向の両側に上面側接地導体と下面側接地導体とを接続するように配列された複数の接地貫通導体を含む導波管を有し、導波管は、延伸方向側の管端が外部に開放されており、少なくとも上面側接地導体および下面側接地導体および接地貫通導体の配列に挟まれた領域に、第１〜第３の誘電体層の比誘電率よりも小さな比誘電率を有する第４の誘電体層が形成されていることを特徴とするものである。 The antenna substrate of the present invention is arranged on the first dielectric layer and the upper surface of the first dielectric layer, extends in one direction from the outer peripheral portion to the central portion of the first dielectric layer, and at the central portion. A strip conductor having an end portion, a grounding conductor layer for shielding arranged on the lower surface side of the first dielectric layer, and a second dielectric layer laminated on the upper surface side of the first dielectric layer and the strip conductor. A third patch conductor laminated on the layer, a first patch conductor arranged on the upper surface of the second dielectric layer so as to cover the position of the terminal portion, the second dielectric layer, and the first patch conductor. At least a part of the position where the first patch conductor is formed is overlaid on the dielectric layer and the upper surface of the third dielectric layer, and the center thereof is an extension of the strip conductor with respect to the center of the first patch conductor. It includes a second patch conductor that is displaced in the direction and is electrically independent, and a through conductor that penetrates the second dielectric layer and connects the end portion and the first patch conductor. In the antenna substrate, the upper surface side ground conductor and the lower surface side ground conductor facing each other in the region on the extension direction side of the strip conductor from the first and second patch conductors, and the upper surface side ground on both sides in the direction orthogonal to the extension direction. It has a dielectric including a plurality of ground-through conductors arranged so as to connect a conductor and a bottom-side ground-through conductor , and the waveguide has a tube end on the extension direction side open to the outside and at least the top surface. in the area between the sequence of the side ground conductor and the lower surface side grounding conductor and the ground through conductor, the fourth dielectric layer having a small dielectric constant than the dielectric constant of the first to third dielectric layer is formed It is characterized by being done.

本発明のアンテナ基板によれば、第１および第２のパッチ導体よりもストリップ導体の延伸方向側の領域に、互いに対向する上面側接地導体および下面側接地導体、ならびに両者を接続するように配列された複数の接地貫通導体を含む導波管が形成されている。
さらに、少なくとも上面側および下面側接地導体、ならびに接地貫通導体の配列に挟まれた領域に、第１〜第３の誘電体層の比誘電率よりも小さな比誘電率を有する第４の誘電体層が形成されている。
このため、電磁波は、伝播し易い導波管内の第４の誘電体層を介して集中的に放射あるいは入射される。
これにより、高周波信号に対応する電磁波を特定方向に集中的に送受信することが可能なアンテナ基板を提供することができる。 According to the antenna substrate of the present invention, the upper surface side ground conductor and the lower surface side ground conductor facing each other, and both are arranged so as to be connected to the region on the stretching direction side of the strip conductor with respect to the first and second patch conductors. A waveguide including a plurality of grounded through conductors is formed.
Further, a fourth dielectric having a relative permittivity smaller than the relative permittivity of the first to third dielectric layers in a region sandwiched between at least the upper surface side and the lower surface side grounding conductors and the arrangement of the grounding through conductors. Layers are formed.
Therefore, the electromagnetic wave is intensively radiated or incidentally transmitted through the fourth dielectric layer in the waveguide which is easy to propagate.
This makes it possible to provide an antenna substrate capable of intensively transmitting and receiving electromagnetic waves corresponding to high-frequency signals in a specific direction.

図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るアンテナ基板の第１の実施形態を示す上面図および断面図である。1 (a) to 1 (c) are a top view and a cross-sectional view showing a first embodiment of the antenna substrate according to the present invention. 図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るアンテナ基板の第２の実施形態を示す上面図および断面図である。2 (a) to 2 (c) are a top view and a cross-sectional view showing a second embodiment of the antenna substrate according to the present invention. 図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るアンテナ基板の第３の実施形態を示す上面図および断面図である。3 (a) to 3 (c) are a top view and a cross-sectional view showing a third embodiment of the antenna substrate according to the present invention. 図４（ａ）、（ｂ）は、本発明に係るアンテナ基板の第４の実施形態を示す上面図および断面図である。4 (a) and 4 (b) are a top view and a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the antenna substrate according to the present invention. 図５（ａ）、（ｂ）は、従来のアンテナ基板を示す上面図および断面図である。5 (a) and 5 (b) are a top view and a cross-sectional view showing a conventional antenna substrate.

次に、本発明に係るアンテナ基板の実施形態の一例を添付の図面を基に説明する。なお、図１（ａ）は、アンテナ基板の上面図であり、図１（ｂ）および（ｃ）は、図１（ａ）におけるＸ−Ｘ間およびＹ−Ｙ間を通る断面図である。
本例のアンテナ基板は、誘電体基板１と、接地導体層２と、ストリップ導体３と、パッチ導体４と、補助パッチ導体５と、導波管６とを備えている。 Next, an example of the embodiment of the antenna substrate according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that FIG. 1A is a top view of the antenna substrate, and FIGS. 1B and 1C are cross-sectional views passing between XX and YY in FIG. 1A.
The antenna substrate of this example includes a dielectric substrate 1, a ground conductor layer 2, a strip conductor 3, a patch conductor 4, an auxiliary patch conductor 5, and a waveguide 6.

誘電体基板１は、誘電体層１ａ〜１ｅが積層されて形成されている。誘電体層１ａ〜１ｅは、例えばエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂、アクリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂等の誘電体材料から成る。誘電体基板１に剛性を付与したい場合は、例えばガラスクロスに上記の誘電体材料を含浸させた誘電体層を設ければよい。誘電体層１ａ〜１ｅの厚みは、それぞれ３０〜１００μｍ程度である。誘電体層１ａ〜１ｅの比誘電率は、３〜５程度である。 The dielectric substrate 1 is formed by laminating the dielectric layers 1a to 1e. The dielectric layers 1a to 1e are made of a dielectric material such as an epoxy resin, a bismaleimide triazine resin, or an acrylic-modified polyphenylene ether resin. If it is desired to impart rigidity to the dielectric substrate 1, for example, a glass cloth may be provided with a dielectric layer impregnated with the above-mentioned dielectric material. The thickness of the dielectric layers 1a to 1e is about 30 to 100 μm, respectively. The relative permittivity of the dielectric layers 1a to 1e is about 3 to 5.

接地導体２は、最下層の誘電体層１ａの下面の全面に被着されている。接地導体２は、シールドとして機能する。接地導体２の厚みは、５〜２０μｍ程度である。接地導体２は、例えば周知のめっき法により銅等の良導電性金属から成る。 The grounding conductor 2 is adhered to the entire lower surface of the lowermost dielectric layer 1a. The ground conductor 2 functions as a shield. The thickness of the ground conductor 2 is about 5 to 20 μm. The ground conductor 2 is made of a good conductive metal such as copper by, for example, a well-known plating method.

ストリップ導体３は、誘電体層１ａを挟んで接地導体２と対向した状態で誘電体層１ａと１ｂとの間に配設されている。ストリップ導体３は、誘電体基板１の中央部に終端部３ａを有する細い帯状の導体であり、誘電体基板１の内部を終端部３ａに向けて一方向に延びている。ストリップ導体３は、本例のアンテナ基板において、高周波信号を入出力するための伝送路として機能し、このストリップ導体３に高周波信号が伝送される。ストリップ導体３の幅は、５０〜３５０μｍ程度である。ストリップ導体３の厚みは、５〜２０μｍ程度である。ストリップ導体３は、例えば周知のめっき法により銅等の良導電性金属から成る。 The strip conductor 3 is arranged between the dielectric layers 1a and 1b in a state of facing the ground conductor 2 with the dielectric layer 1a interposed therebetween. The strip conductor 3 is a thin strip-shaped conductor having a terminal portion 3a at the center of the dielectric substrate 1, and extends in one direction from the inside of the dielectric substrate 1 toward the terminal portion 3a. The strip conductor 3 functions as a transmission path for inputting / outputting a high frequency signal in the antenna substrate of this example, and the high frequency signal is transmitted to the strip conductor 3. The width of the strip conductor 3 is about 50 to 350 μm. The thickness of the strip conductor 3 is about 5 to 20 μm. The strip conductor 3 is made of a good conductive metal such as copper by, for example, a well-known plating method.

パッチ導体４は、第１のパッチ導体４ａと第２のパッチ導体４ｂと第３のパッチ導体４ｃとから構成されている。これらのパッチ導体４ａ〜４ｃは、電気的に互いに独立している。パッチ導体４ａ〜４ｃは、ストリップ導体３が延びる延伸方向に平行な辺と、延伸方向に対して直角な方向に平行な辺とを有する四角形をしている。パッチ導体４ａ〜４ｃの各辺の長さは、０．５〜５ｍｍ程度である。パッチ導体４ａ〜４ｃの厚みは、それぞれ５〜２０μｍ程度である。パッチ導体４ａ〜４ｃは、例えば周知のめっき法により銅等の良導電性金属から成る。 The patch conductor 4 is composed of a first patch conductor 4a, a second patch conductor 4b, and a third patch conductor 4c. These patch conductors 4a to 4c are electrically independent of each other. The patch conductors 4a to 4c have a quadrangular shape having a side parallel to the stretching direction in which the strip conductor 3 extends and a side parallel to the direction perpendicular to the stretching direction. The length of each side of the patch conductors 4a to 4c is about 0.5 to 5 mm. The thickness of the patch conductors 4a to 4c is about 5 to 20 μm, respectively. The patch conductors 4a to 4c are made of a good conductive metal such as copper by, for example, a well-known plating method.

第１のパッチ導体４ａは、ストリップ導体３の終端部３ａの位置にかぶさるようにして誘電体層１ｃと１ｄとの間に配設されている。そのため、第１のパッチ導体４ａとストリップ導体３との間には、２層の誘電体層１ｂ，１ｃが介在している。第１のパッチ導体４ａは、誘電体層１ｃを貫通する貫通導体７および誘電体層１ｂを貫通する貫通導体８を介してストリップ導体３の終端部３ａに接続されている。なお、貫通導体７は、直径が５０〜２００μｍ程度で、厚みが５〜２０μｍ程度の円筒状である。貫通導体８は、直径が３０〜１００μｍ程度の円柱状または円錐台状である。そして、第１のパッチ導体４ａは、ストリップ導体３からの高周波信号の供給を受けて電磁波を外部に放射する。あるいは、外部からの電磁波を受けてストリップ導体３に高周波信号を発生させる。貫通導体７、８は、誘電体層１ｂ、１ｃにそれぞれ形成された貫通孔内に、例えば周知のめっき法により銅等の良導電性金属を析出させて形成される。 The first patch conductor 4a is arranged between the dielectric layers 1c and 1d so as to cover the position of the terminal portion 3a of the strip conductor 3. Therefore, two dielectric layers 1b and 1c are interposed between the first patch conductor 4a and the strip conductor 3. The first patch conductor 4a is connected to the terminal portion 3a of the strip conductor 3 via a penetrating conductor 7 penetrating the dielectric layer 1c and a penetrating conductor 8 penetrating the dielectric layer 1b. The penetrating conductor 7 has a cylindrical shape having a diameter of about 50 to 200 μm and a thickness of about 5 to 20 μm. The through conductor 8 has a columnar or truncated cone shape having a diameter of about 30 to 100 μm. Then, the first patch conductor 4a receives the supply of the high frequency signal from the strip conductor 3 and radiates the electromagnetic wave to the outside. Alternatively, it receives an electromagnetic wave from the outside and generates a high frequency signal in the strip conductor 3. The through conductors 7 and 8 are formed by depositing a good conductive metal such as copper in the through holes formed in the dielectric layers 1b and 1c, respectively, by a well-known plating method, for example.

第２のパッチ導体４ｂは、少なくとも一部が第１のパッチ導体４ａに対応する位置にかぶさるようにして誘電体層１ｄと１ｅとの間に配置されている。これにより第２のパッチ導体４ｂは、誘電体層１ｄを挟んで第１のパッチ導体４ａと静電容量結合している。
さらに、第２のパッチ導体４ｂは、第１のパッチ導体４ａに対して延伸方向に偏心して配置されている。第２のパッチ導体４ｂの偏心は、第１のパッチ導体４ａに対応する位置の８０％以上の面積にかぶさる程度とする。
そして、第２のパッチ導体４ｂは、第１のパッチ導体４ａからの電磁波を受けて、それに対応する電磁波を外部に放射する。あるいは外部からの電磁波を受けて、それに対応する電磁波を第１のパッチ導体４ａに供給する。なお、第２のパッチ導体４ｂは、その各辺が第１のパッチ導体４ａの各辺よりも０．０５〜０．５ｍｍ程度ずつ大きいことが好ましい。 The second patch conductor 4b is arranged between the dielectric layers 1d and 1e so that at least a part thereof covers a position corresponding to the first patch conductor 4a. As a result, the second patch conductor 4b is capacitively coupled to the first patch conductor 4a with the dielectric layer 1d interposed therebetween.
Further, the second patch conductor 4b is arranged eccentrically in the stretching direction with respect to the first patch conductor 4a. The eccentricity of the second patch conductor 4b is such that it covers an area of 80% or more of the position corresponding to the first patch conductor 4a.
Then, the second patch conductor 4b receives the electromagnetic wave from the first patch conductor 4a and radiates the corresponding electromagnetic wave to the outside. Alternatively, it receives an electromagnetic wave from the outside and supplies the corresponding electromagnetic wave to the first patch conductor 4a. It is preferable that each side of the second patch conductor 4b is larger than each side of the first patch conductor 4a by about 0.05 to 0.5 mm.

第３のパッチ導体４ｃは、少なくとも一部が第２のパッチ導体４ｂに対応する位置にかぶさるようにして最上層の誘電体層１ｅの上面に配設されている。これにより第３のパッチ導体４ｃは、誘電体層１ｅを挟んで第２のパッチ導体４ｂと静電容量結合している。
さらに、第３のパッチ導体４ｃは、第２のパッチ導体４ｂに対して延伸方向に偏心して配置されている。第３のパッチ導体４ｃの偏心は、第２のパッチ導体４ｂに対応する位置の８０％以上の面積にかぶさる程度とする。
そして、第３のパッチ導体４ｃは、第２のパッチ導体４ｂからの電磁波を受けて、それに対応する電磁波を外部に放射する。あるいは外部からの電磁波を受けて、それに対応する電磁波を第２のパッチ導体４ｂに供給する。なお、第３のパッチ導体４ｃは、その各辺が第２のパッチ導体４ｂの各辺よりも０．０５〜０．５ｍｍ程度ずつ大きいことが好ましい。 The third patch conductor 4c is arranged on the upper surface of the uppermost dielectric layer 1e so that at least a part thereof covers a position corresponding to the second patch conductor 4b. As a result, the third patch conductor 4c is capacitively coupled to the second patch conductor 4b with the dielectric layer 1e interposed therebetween.
Further, the third patch conductor 4c is arranged eccentrically in the stretching direction with respect to the second patch conductor 4b. The eccentricity of the third patch conductor 4c is such that it covers an area of 80% or more of the position corresponding to the second patch conductor 4b.
Then, the third patch conductor 4c receives the electromagnetic wave from the second patch conductor 4b and radiates the corresponding electromagnetic wave to the outside. Alternatively, it receives an electromagnetic wave from the outside and supplies the corresponding electromagnetic wave to the second patch conductor 4b. It is preferable that each side of the third patch conductor 4c is larger than each side of the second patch conductor 4b by about 0.05 to 0.5 mm.

なお、第２のパッチ導体４ｂが、第１のパッチ導体４ａに対応する位置の８０％未満の面積にかぶさるように偏心している場合や、第３のパッチ導体４ｃが、第２のパッチ導体４ｂに対応する位置の８０％未満の面積にかぶさるように偏心している場合には、アンテナ基板が対応できる周波数帯域が狭いものとなってしまう。したがって、第２のパッチ導体４ｂは、第１のパッチ導体４ａに対応する位置の８０％以上の面積にかぶさるように偏心していることが好ましく、第３のパッチ導体４ｃは、第２のパッチ導体４ｂに対応する位置の８０％以上の面積にかぶさるように偏心していることが好ましい。 When the second patch conductor 4b is eccentric so as to cover an area of less than 80% of the position corresponding to the first patch conductor 4a, or when the third patch conductor 4c is the second patch conductor 4b. When the antenna substrate is eccentric so as to cover an area of less than 80% of the position corresponding to the above, the frequency band supported by the antenna substrate becomes narrow. Therefore, it is preferable that the second patch conductor 4b is eccentric so as to cover an area of 80% or more of the position corresponding to the first patch conductor 4a, and the third patch conductor 4c is the second patch conductor. It is preferable that the conductor is eccentric so as to cover an area of 80% or more of the position corresponding to 4b.

補助パッチ導体５は、誘電体層１ｅの上面に、第３のパッチ導体４ｃにおける延伸方向と直交する方向の両側に第１のパッチ導体４ａおよび第２のパッチ導体４ｂに対応する位置にかぶさらないように形成されている。
補助パッチ導体５は、電気的に互いに独立している。補助パッチ導体５は、ストリップ導体３が延在する延伸方向に平行な辺と、延伸方向に対して直角な方向に平行な辺とを有する四角形をしている。補助パッチ導体５の各辺の長さは、０．５〜５ｍｍ程度である。補助パッチ導体５の厚みは、それぞれ５〜２０μｍ程度である。補助パッチ導体５は、第３のパッチ導体４ｃからそれぞれ０．１〜１ｍｍ程度離間した位置に配置される。補助パッチ導体５は、例えば周知のめっき法により銅等の良導電性金属から形成される。 The auxiliary patch conductor 5 covers the upper surface of the dielectric layer 1e at positions corresponding to the first patch conductor 4a and the second patch conductor 4b on both sides in the direction orthogonal to the stretching direction of the third patch conductor 4c. It is formed so that it does not exist.
The auxiliary patch conductors 5 are electrically independent of each other. The auxiliary patch conductor 5 has a quadrangular shape having a side parallel to the stretching direction in which the strip conductor 3 extends and a side parallel to the direction perpendicular to the stretching direction. The length of each side of the auxiliary patch conductor 5 is about 0.5 to 5 mm. The thickness of each of the auxiliary patch conductors 5 is about 5 to 20 μm. The auxiliary patch conductors 5 are arranged at positions separated from the third patch conductor 4c by about 0.1 to 1 mm, respectively. The auxiliary patch conductor 5 is formed of a good conductive metal such as copper by, for example, a well-known plating method.

このように、第２のパッチ導体４ｂは、第１のパッチ導体４ａに対して延伸方向に偏心して配置されているとともに、第３のパッチ導体４ｃは、第２のパッチ導体４ｂに対して延伸方向に偏心して配置されていることから、例えばパッチ導体４ａ〜４ｃを介して高周波信号に対応する電磁波を放射する場合に、下側のパッチ導体４ａから上側のパッチ導体４ｂ，４ｃの外周縁に沿って順次拡がるように電磁波が放射されるとともに、偏心により複合的な共振が起こり放射される。
さらに、第３のパッチ導体４ｃと補助パッチ導体５との間において更に複合的な共振が起こり放射される。
これにより、第１〜第３のパッチ導体４ａ〜４ｃおよび補助パッチ導体５を介して放射される高周波信号の周波数帯域を広いものとすることができる。 As described above, the second patch conductor 4b is arranged eccentrically with respect to the first patch conductor 4a in the stretching direction, and the third patch conductor 4c is stretched with respect to the second patch conductor 4b. Since they are arranged eccentrically in the direction, for example, when an electromagnetic wave corresponding to a high frequency signal is emitted through the patch conductors 4a to 4c, the lower patch conductor 4a is connected to the outer peripheral edge of the upper patch conductors 4b and 4c. Electromagnetic waves are radiated so as to spread sequentially along the conductors, and complex resonance occurs and is radiated due to eccentricity.
Further, a more complex resonance occurs between the third patch conductor 4c and the auxiliary patch conductor 5 and is radiated.
As a result, the frequency band of the high frequency signal radiated through the first to third patch conductors 4a to 4c and the auxiliary patch conductor 5 can be widened.

導波管６は、パッチ導体４よりも延伸方向側の領域に形成された上下接地導体層９と接地貫通導体１０とから構成されている。 The waveguide 6 is composed of an upper and lower grounding conductor layer 9 and a grounding through conductor 10 formed in a region on the extension direction side of the patch conductor 4.

上下接地導体層９は、例えば最下層の誘電体層１ａの下面に形成された下面側接地導体２と、誘電体層１ｄ上面に形成された上面側接地導体９ａとから成る。上下接地導体層９の厚みは、それぞれ５〜２０μｍ程度である。上下接地導体層９は、例えば周知のめっき法により銅等の良導電性金属から形成される。 The upper and lower grounding conductor layer 9 is composed of, for example, a lower surface side grounding conductor 2 formed on the lower surface of the lowermost dielectric layer 1a and an upper surface side grounding conductor 9a formed on the upper surface of the dielectric layer 1d. The thickness of the upper and lower ground conductor layers 9 is about 5 to 20 μm, respectively. The upper and lower ground conductor layer 9 is formed of a good conductive metal such as copper by, for example, a well-known plating method.

接地貫通導体１０は、上下接地導体層９の間に介在する各誘電体層１ａ〜１ｄをそれぞれ同軸で貫通する複数の貫通導体１０ａ〜１０ｄから成る。貫通導体１０ａは接地導体２に接続されており、貫通導体１０ｄは上面側接地導体９ａに接続されている。
接地貫通導体１０は、誘電体層１ａ〜１ｄを延伸方向に沿って左右から挟むように２つの列をなして配置されている。
貫通導体１０ａ、１０ｂ、１０ｄは、直径が３０〜１００μｍ程度の円柱状または円錐台状である。貫通導体１０ｃは、直径が５０〜２００μｍ程度の円柱状である。接地貫通導体１０は、例えば周知のめっき法によって、誘電体層１０ａ〜１０ｄに設けられた貫通孔内を充填するようにして銅等の良導電性金属から形成される。
なお、接地貫通導体１０の２つの列は、少なくともパッチ導体４側においては、左右の補助パッチ導体５よりもそれぞれ外周側に形成されていることが好ましい。接地貫通導体１０の２つの列を、パッチ導体４側において、それぞれ左右の補助パッチ導体５よりも内側に形成すると、パッチ導体４および補助パッチ導体５から導波管６に伝播される電磁波が弱くなってしまう。 The grounding through conductor 10 is composed of a plurality of through conductors 10a to 10d that coaxially penetrate each of the dielectric layers 1a to 1d interposed between the upper and lower grounding conductor layers 9. The through conductor 10a is connected to the ground conductor 2, and the through conductor 10d is connected to the upper surface side ground conductor 9a.
The grounding through conductors 10 are arranged in two rows so as to sandwich the dielectric layers 1a to 1d from the left and right along the stretching direction.
The through conductors 10a, 10b, and 10d are cylindrical or truncated cones having a diameter of about 30 to 100 μm. The through conductor 10c is a columnar shape having a diameter of about 50 to 200 μm. The grounding through conductor 10 is formed of a good conductive metal such as copper so as to fill the through holes provided in the dielectric layers 10a to 10d by, for example, a well-known plating method.
It is preferable that the two rows of the grounding through conductor 10 are formed on the outer peripheral side of the left and right auxiliary patch conductors 5, at least on the patch conductor 4 side. When two rows of the grounding through conductor 10 are formed on the patch conductor 4 side inside the left and right auxiliary patch conductors 5, the electromagnetic waves propagated from the patch conductor 4 and the auxiliary patch conductor 5 to the waveguide 6 are weak. turn into.

なお、パッチ導体４よりもストリップ導体３の延伸方向側の領域において、上下接地導体層９および接地貫通導体１０の配列に挟まれた領域には、誘電体層１ａ〜１ｅの比誘電率よりも小さな比誘電率を有する低誘電体層１１が形成されている。
これにより、第１〜第３のパッチ導体４ａ〜４ｃおよび補助パッチ導体５を介して放射、あるいは入射される高周波信号に対応する電磁波は、導波管６内の伝播しやすい低誘電体層１１を介して集中的に放射され、外部からの電磁波を受けるときにも低誘電体層１１を介して集中的に入射される。
低誘電体層１１の比誘電率は、誘電体層１ａ〜１ｅの比誘電率よりも２以上小さいことが好ましい。比誘電率の違いが２未満であると、低誘電体層１１と誘電体層１ａ〜１ｅとの間で電磁波の伝播性の差が小さくなり、特定方向における電磁波の送受信機能が損なわれる。
このような低誘電体層１１は、例えば次のように形成される。
まず、第１のパッチ導体４ａおよび貫通導体７、１０ｃが形成された誘電体層１ｃの上下面に誘電体層１ｂ、１ｄがそれぞれ積層された状態の製造途中の基板を用意する。次に、貫通導体１０ｃの配列に挟まれた領域の誘電体層１ｂ〜１ｄを切断して除去する。次に、切断により空所となった領域に低誘電体層１１用のペースト状、あるいはシート状の絶縁樹脂を充填、あるいは嵌装して硬化させることで低誘電体層１１が形成される。 In the region on the stretching direction side of the strip conductor 3 with respect to the patch conductor 4, the region sandwiched between the arrangement of the upper and lower grounding conductor layers 9 and the grounding through conductor 10 is larger than the relative permittivity of the dielectric layers 1a to 1e. A low-dielectric layer 11 having a small relative permittivity is formed.
As a result, the electromagnetic wave corresponding to the high-frequency signal radiated or incident through the first to third patch conductors 4a to 4c and the auxiliary patch conductor 5 is easily propagated in the waveguide 6 in the low dielectric layer 11. It is intensively radiated through the low dielectric layer 11 and is intensively incident even when receiving an electromagnetic wave from the outside.
The relative permittivity of the low dielectric layer 11 is preferably 2 or more smaller than the relative permittivity of the dielectric layers 1a to 1e. If the difference in relative permittivity is less than 2, the difference in electromagnetic wave propagating between the low dielectric layer 11 and the dielectric layers 1a to 1e becomes small, and the function of transmitting and receiving electromagnetic waves in a specific direction is impaired.
Such a low dielectric layer 11 is formed, for example, as follows.
First, a substrate in the process of being manufactured is prepared in which the dielectric layers 1b and 1d are laminated on the upper and lower surfaces of the dielectric layer 1c on which the first patch conductor 4a and the through conductors 7 and 10c are formed. Next, the dielectric layers 1b to 1d in the region sandwiched by the arrangement of the through conductors 10c are cut and removed. Next, the low-dielectric layer 11 is formed by filling or fitting a paste-like or sheet-like insulating resin for the low-dielectric layer 11 in a region vacated by cutting and curing the region.

上述のように、本発明のアンテナ基板によれば、パッチ導体４よりもストリップ導体３の延伸方向側の領域に、互いに対向する上面側接地導体９ａおよび下面側接地導体２、ならびに両者を接続するように配列された複数の接地貫通導体１０を含む導波管６が形成されている。このため、第３のパッチ導体４ｃおよび補助パッチ導体５を介して放射あるいは入射される高周波信号に対応する電磁波の一部が、導波管６を介して優先的に放射あるいは入射される。
さらに、少なくとも上面側接地導体９ａおよび下面側接地導体２、ならびに接地貫通導体１０の配列に挟まれた領域に、誘電体層１ａ〜１ｅの比誘電率よりも小さな比誘電率を有する低誘電体層１１が形成されている。
このため、電磁波は、導波管内６の伝播し易い低誘電体層１１を介してより集中的に放射あるいは入射される。
これにより、高周波信号に対応する電磁波を特定方向に集中的に送受信することが可能なアンテナ基板を提供することができる。 As described above, according to the antenna substrate of the present invention, the upper surface side ground conductor 9a and the lower surface side ground conductor 2 facing each other, and both are connected to the region on the stretching direction side of the strip conductor 3 with respect to the patch conductor 4. A waveguide 6 including a plurality of ground-through conductors 10 arranged in this way is formed. Therefore, a part of the electromagnetic wave corresponding to the high frequency signal radiated or incidented through the third patch conductor 4c and the auxiliary patch conductor 5 is preferentially radiated or incidented through the waveguide 6.
Further, a low dielectric having a relative permittivity smaller than the relative permittivity of the dielectric layers 1a to 1e in a region sandwiched between at least the upper surface side ground conductor 9a, the lower surface side ground conductor 2, and the ground through conductor 10. Layer 11 is formed.
Therefore, the electromagnetic wave is radiated or incident more intensively through the low-dielectric layer 11 that easily propagates in the waveguide 6.
This makes it possible to provide an antenna substrate capable of intensively transmitting and receiving electromagnetic waves corresponding to high-frequency signals in a specific direction.

なお、本発明は、上述の実施形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更は可能である。
例えば上述の実施の形態の一例では、接地貫通導体１０の２つの列を、パッチ導体４側から外周側にかけて、それぞれ延伸方向に沿って直列的に配置したが、例えば、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、外周側の列同士の間隔をパッチ導体４側の列同士の間隔よりも小さくしても構わない。
また、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、外周側の列同士の間隔をパッチ導体４側の列同士の間隔よりも大きくしても構わない。
このように、上下接地導体層９および接地貫通導体１０を配置することで、高周波信号の周波数に応じて効率的に信号の送受信が可能なアンテナ基板を提供できる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made as long as the gist of the present invention is not deviated.
For example, in one example of the above-described embodiment, the two rows of the grounding through conductor 10 are arranged in series along the stretching direction from the patch conductor 4 side to the outer peripheral side, respectively. For example, FIGS. 2A to 2A. As shown in (c), the distance between the rows on the outer peripheral side may be smaller than the distance between the rows on the patch conductor 4 side.
Further, as shown in FIGS. 3A to 3C, the distance between the rows on the outer peripheral side may be larger than the distance between the rows on the patch conductor 4 side.
By arranging the upper and lower grounded conductor layers 9 and the grounded through conductor 10 in this way, it is possible to provide an antenna substrate capable of efficiently transmitting and receiving signals according to the frequency of high frequency signals.

また、例えば上述の実施の形態の一例では、第１のパッチ導体４ａおよびストリップ導体３の終端部３ａは、一組の貫通導体７および８により接続されているが、図４に示すように、延伸方向に沿って互いに隣接して配設された二組の貫通導体７、８および１７、１８によって接続されても構わない。このように二組の貫通導体７、８および１７、１８を隣接するように配設して両者の間に容量をもたせることで、複合的な共振を生じさせることができる。これによりさらに高周波信号の周波数帯域を広げることが可能になる。
なお、隣接間隔は、ストリップ導体３に伝送される高周波信号の波長の１／２以下であることが好ましい。隣接間隔が１／２を超える場合は、十分な容量を持たせることができなくなるため、複合的な共振を生じさせることができず高周波信号の周波数帯域を広げる効果が小さくなってしまう。 Further, for example, in an example of the above-described embodiment, the first patch conductor 4a and the terminal portion 3a of the strip conductor 3 are connected by a set of through conductors 7 and 8, but as shown in FIG. It may be connected by two sets of through conductors 7, 8 and 17, 18 arranged adjacent to each other along the stretching direction. By arranging the two sets of through conductors 7, 8 and 17, 18 adjacent to each other in this way and providing a capacitance between them, a complex resonance can be generated. This makes it possible to further expand the frequency band of the high frequency signal.
The adjacent interval is preferably 1/2 or less of the wavelength of the high frequency signal transmitted to the strip conductor 3. If the adjacent interval exceeds 1/2, it is not possible to have a sufficient capacitance, so that complex resonance cannot be generated and the effect of widening the frequency band of the high frequency signal is reduced.

１ａ〜１ｅ誘電体層
２接地導体層（下面側接地導体）
３ストリップ導体
３ａストリップ導体の終端部
４パッチ導体
４ａ第１のパッチ導体
４ｂ第２のパッチ導体
４ｃ第３のパッチ導体
６導波管
７貫通導体
９ａ上面側接地導体
１０接地貫通導体
１１低誘電体層 1a to 1e Dielectric layer 2 Grounding conductor layer (bottom surface side grounding conductor)
3 Strip conductor 3a End of strip conductor 4 Patch conductor 4a First patch conductor 4b Second patch conductor 4c Third patch conductor 6 Waveguide tube 7 Through conductor 9a Top side ground conductor 10 Ground through conductor 11 Low dielectric layer

Claims

The first dielectric layer and
A strip conductor that is arranged on the upper surface of the first dielectric layer, extends in one direction from the outer peripheral portion to the central portion of the first dielectric layer, and has a terminal portion at the central portion.
A grounding conductor layer for shielding arranged on the lower surface side of the first dielectric layer, and
A second dielectric layer laminated on the upper surface side of the first dielectric layer and the strip conductor, and a second dielectric layer arranged on the upper surface of the second dielectric layer so as to cover the position of the terminal portion. 1 patch conductor and
A third dielectric layer laminated on the second dielectric layer and on the first patch conductor,
At least a part of the upper surface of the third dielectric layer covers the position where the first patch conductor is formed, and the center thereof is in the extending direction of the strip conductor with respect to the center of the first patch conductor. With a second patch conductor that is offset and electrically independent,
In an antenna substrate including a through conductor that penetrates the second dielectric layer and connects the end portion and the first patch conductor.
In the region of the extending direction side of the first and the second of said strip conductors than the patch conductor, the upper surface side grounding conductor and the lower surface side grounding conductor face each other, and the upper surface on both sides of the direction orthogonal to the stretching direction having a waveguide comprising a plurality of ground vias which are arranged so as to connect the ground conductor lower surface side grounding conductor,
The waveguide is a tube end of the stretching direction are opened to the outside,
4 having at least the sandwiched arrangement of the upper surface-side grounding conductor and the lower surface ground conductor and said ground through conductor region, a small dielectric constant than the dielectric constant of the first through third dielectric layers An antenna substrate characterized in that a dielectric layer of the above is formed.

The antenna substrate according to claim 1, wherein the arrangement of the grounded through conductors is provided in series along the extending direction of the strip conductors.

The antenna substrate according to claim 1, wherein the ground-through conductors are provided in series along the stretching direction and those provided at positions outside the series.

The antenna according to any one of claims 1 to 3, wherein the second patch conductor is arranged so as to cover an area of 80% or more of the position where the first patch conductor is formed. substrate.

The upper surface of the third dielectric layer, Kabusara the both sides of the second direction perpendicular to the stretching direction in the patch conductor, the first patch conductor and the second patch conductor formed position auxiliary patch conductor are further disposed so as not, the auxiliary patch conductor according to any one of claims 1 to 4 is electrically independent from said first patch conductor and the second patch conductor Antenna board.

Said terminal portion and said first patch conductor, the antenna substrate according to any one of the stretching claim direction along are connected by a plurality of the ground through conductors disposed adjacent to each other 1 to 5 ..

The antenna substrate according to claim 6, wherein the distance between the grounded through conductors is ½ or less of a high frequency signal wavelength transmitted to the strip conductor.