JPWO2019208022A1 - アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置 - Google Patents

Abstract

アンテナモジュール（１００）は、誘電体基板（１３０）と、誘電体基板（１３０）に配置された放射電極（１２１）および接地電極（ＧＮＤ）とを備える。放射電極（１２１）および接地電極（ＧＮＤ）の少なくとも一方の電極には、誘電体基板（１３０）を貫通せずに当該電極を貫通する複数の開口部（１２２）が形成されている。

Description

本開示は、アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置に関し、より特定的には、アンテナモジュールにおける放射電極と誘電体基板との密着強度を向上させる構造に関する。

特許第３２４８２７７号公報（特許文献１）には、基板の一方の面に放射電極が配置され、放射電極が配置された面とは反対の面にアース電極が配置されたアンテナモジュールが開示されている。

特許第３２４８２７７号公報

特許文献１に示されたようなアンテナモジュールを製造する場合に、加熱しながらプレスすることによって基板上に放射電極を密着させる手法が採用される場合がある。

一般的に、放射電極が配置される基板として樹脂のような誘電体が用いられる。このような基板は、放射電極を密着させる際の加熱によって、基板内部に含まれた材料の一部がガスとなって基板の外部へ放出される。

このとき、放射電極と基板との間の界面に放出されたガスが閉じ込められてしまい、放射電極と基板との間にわずかな空間が形成される場合がある。そうすると、放射電極と基板との間の密着強度が低下し得る。

アンテナモジュールは、たとえば、携帯電話やスマートフォンなどの携帯端末に用いられる場合があり、このとき、放射電極は、当該携帯端末の筐体における樹脂部分に接着剤等を用いて貼付けられる。そうすると、携帯端末の使用において、放射電極と基板とを引き剥がす方向に引張力が作用する場合が生じ得る。

上述のように、基板から発生するガスによって、放射電極と基板との間の密着強度が低下した場合には、放射電極が基板から剥がれてしまったり、アンテナ特性が低下したりする状態が発生し得る。

本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、基板に配置される電極と基板との間の密着強度の低下を抑制することである。

本開示のある局面に従うアンテナモジュールは、誘電体基板と、誘電体基板に配置された放射電極および接地電極とを備える。放射電極および接地電極の少なくとも一方の電極には、誘電体基板を貫通せずに当該電極を貫通する複数の開口部が形成されている。

本開示に従うアンテナモジュールにおいては、放射電極および接地電極の少なくとも一方の電極に、複数の開口部（貫通孔）が形成されている。電極が基板に配置された部分において、製造時等において基板から発生したガスは、この開口部を通ってアンテナモジュールの外部へと放出される。これにより、電極と基板との間にガスが留まることによって電極と基板との間の密着強度が低下することを抑制することができる。

実施の形態に係るアンテナモジュールが適用される通信装置のブロック図である。 実施の形態１に係るアンテナモジュールの断面図である。 放射電極における開口部の配置の一例を説明するための図である。 比較例のアンテナモジュールの断面図である。 変形例１に係るアンテナモジュールの断面図である。 変形例１に係るアンテナモジュールの他の例の断面図である。 変形例１に係るアンテナモジュールのさらに他の例の断面図である。 密着強度の検証実験の概要を説明するための図である。 検証実験の結果の一例を示す図である。 変形例２に係るアンテナモジュールの断面図である。 変形例３に係るアンテナモジュールの断面図である。 実施の形態２に係るアンテナモジュールの平面図である。 比較例のアンテナモジュールにおける放射電極の電流分布の一例を示す図である。 図１１のアンテナモジュールにおける放射電極の電流分布の一例を示す図である。 変形例４に係るアンテナモジュールの平面図である。 実施の形態３に係るアンテナモジュールの断面図である。 図１６のＲＦＩＣと電極パッドとの接続部分の拡大図である。 図１６のアンテナモジュールを、第２面側から見た平面図である。 アンテナモジュールの製造プロセスの一例を説明するための図である。 保護膜が設けられたアンテナモジュールの断面図である。 アンダーフィルによる封止処理が施されたアンテナモジュールの断面図である。 フレキシブル基板への適用例を説明するための図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
（通信装置の基本構成）
図１は、本実施の形態１に係るアンテナモジュール１００が適用される通信装置１０の一例のブロック図である。通信装置１０は、たとえば、携帯電話、スマートフォンあるいはタブレットなどの携帯端末や、通信機能を備えたパーソナルコンピュータなどである。

図１を参照して、通信装置１０は、アンテナモジュール１００と、ベースバンド信号処理回路を構成するＢＢＩＣ２００とを備える。アンテナモジュール１００は、給電回路の一例であるＲＦＩＣ１１０と、アンテナアレイ１２０とを備える。通信装置１０は、ＢＢＩＣ２００からアンテナモジュール１００へ伝達された信号を高周波信号にアップコンバートしてアンテナアレイ１２０から放射するとともに、アンテナアレイ１２０で受信した高周波信号をダウンコンバートしてＢＢＩＣ２００にて信号を処理する。

なお、図１では、説明を容易にするために、アンテナアレイ１２０を構成する複数の放射電極１２１のうち、４つの放射電極１２１に対応する構成のみ示され、同様の構成を有する他の放射電極１２１に対応する構成については省略されている。

ＲＦＩＣ１１０は、スイッチ１１１Ａ〜１１１Ｄ，１１３Ａ〜１１３Ｄ，１１７と、パワーアンプ１１２ＡＴ〜１１２ＤＴと、ローノイズアンプ１１２ＡＲ〜１１２ＤＲと、減衰器１１４Ａ〜１１４Ｄと、移相器１１５Ａ〜１１５Ｄと、信号合成／分波器１１６と、ミキサ１１８と、増幅回路１１９とを備える。

高周波信号を送信する場合には、スイッチ１１１Ａ〜１１１Ｄ，１１３Ａ〜１１３Ｄがパワーアンプ１１２ＡＴ〜１１２ＤＴ側へ切換えられるとともに、スイッチ１１７が増幅回路１１９の送信側アンプに接続される。高周波信号を受信する場合には、スイッチ１１１Ａ〜１１１Ｄ，１１３Ａ〜１１３Ｄがローノイズアンプ１１２ＡＲ〜１１２ＤＲ側へ切換えられるとともに、スイッチ１１７が増幅回路１１９の受信側アンプに接続される。

ＢＢＩＣ２００から伝達された信号は、増幅回路１１９で増幅され、ミキサ１１８でアップコンバートされる。アップコンバートされた高周波信号である送信信号は、信号合成／分波器１１６で４分波され、４つの信号経路を通過して、それぞれ異なる放射電極１２１に給電される。このとき、各信号経路に配置された移相器１１５Ａ〜１１５Ｄの移相度が個別に調整されることにより、アンテナアレイ１２０の指向性を調整することができる。

各放射電極１２１で受信された高周波信号である受信信号は、それぞれ、異なる４つの信号経路を経由し、信号合成／分波器１１６で合波される。合波された受信信号は、ミキサ１１８でダウンコンバートされ、増幅回路１１９で増幅されてＢＢＩＣ２００へ伝達される。

ＲＦＩＣ１１０は、例えば、上記回路構成を含む１チップの集積回路部品として形成される。あるいは、ＲＦＩＣ１１０における各放射電極１２１に対応する機器（スイッチ、パワーアンプ、ローノイズアンプ、減衰器、移相器）については、対応する放射電極１２１毎に１チップの集積回路部品として形成されてもよい。

（アンテナモジュールの構造）
図２は、実施の形態１に従うアンテナモジュール１００の断面図である。図２を参照して、アンテナモジュール１００は、放射電極１２１およびＲＦＩＣ１１０に加えて、誘電体基板１３０と、伝送線路１４０と、接地電極ＧＮＤとを備える。図２においては、説明を容易にするために、放射電極１２１が１つだけ配置される場合について説明するが、複数の放射電極１２１が配置される構成であってもよい。

誘電体基板１３０は、たとえば、エポキシ、ポリイミドなどの樹脂が多層構造に形成された基板である。また、誘電体基板１３０は、より低い誘電率を有する液晶ポリマー（Liquid Crystal Polymer：ＬＣＰ）あるいはフッ素系樹脂を用いて形成されてもよい。誘電体基板１３０は、樹脂層および金属層を、順次積層することによって成形してもよいし、たとえば、片面に金属膜が形成された複数の熱可塑性樹脂層を、加熱しながら圧着することによって一括成形してもよい。

放射電極１２１は、誘電体基板１３０の第１面１３２に配置される。放射電極１２１には、当該電極を貫通する複数の開口部１２２が形成されている。なお、複数の開口部１２２に対応する誘電体基板１３０の位置には貫通孔は形成されていない。つまり複数の開口部１２２が形成されることにより、誘電体基板１３０は放射電極１２１から露出している。誘電体基板１３０の第１面１３２と反対の第２面１３４には、接地電極ＧＮＤが配置される。なお、図２においては、接地電極ＧＮＤが誘電体基板１３０の最外面に配置される例が示されているが、接地電極ＧＮＤは誘電体基板１３０の内層に形成されていてもよい。接地電極ＧＮＤが誘電体基板１３０の最外面に配置される場合には、レジストまたは薄膜の誘電体層であるカバーレイによって接地電極ＧＮＤの表面が覆われる。なお、いずれも図２には示されていないが、ＲＦＩＣ１１０は、誘電体基板１３０の第２面１３４に形成された電極パッド（実装電極）にはんだバンプ等の接続部材を用いて実装されており、さらに接地電極ＧＮＤには、伝送線路１４０が貫通する貫通孔が形成されている。

ここで、複数の開口部１２２は誘電体基板１３０を貫通せずに放射電極１２１を貫通する。したがって、アンテナモジュール１００は、誘電体基板１３０を貫通する複数の開口部が形成されている構成に比べて、高い強度を有するとともに、誘電率のばらつきによるアンテナ特性の乱れを抑制することができる。

図３は、放射電極１２１を法線方向から見た平面図であり、複数の開口部１２２の配置例を示したものである。図３においては、複数の開口部１２２は、放射電極１２１の全面に亘って、一様にかつ等間隔に形成されている。一例としては、直径４０μｍの開口部１２２が２５０μｍピッチの間隔で形成される。なお、開口部１２２は、放射電極１２１を平面視した場合に、その全周囲が電極に囲まれている。

再び図２を参照して、伝送線路１４０は、ＲＦＩＣ１１０と放射電極１２１とに接続され、ＲＦＩＣ１１０から供給される高周波電力を放射電極１２１に伝達する。伝送線路１４０は、誘電体基板１３０の層内に形成された電極である配線パターンと、層間をつなぐ電極であるビアとの組み合わせにより形成される。また、図２に示されるように、ビアのみで伝送線路１４０を形成してもよい。なお、伝送線路１４０の一部が物理的に切断されており、容量結合を用いて高周波電力を伝達する構成を有してもよい。伝送線路１４０は、給電点ＳＰ１において放射電極１２１に電気的に接続される。

図４は、比較例のアンテナモジュール１００Ｘの断面図である。アンテナモジュール１００Ｘにおける放射電極１２１Ｘにおいては、図２の放射電極１２１のような開口部が形成されていない。

図２および図４のようなアンテナモジュールを製造する場合、加熱しながらプレスすることによって誘電体基板上に放射電極を密着させる手法が用いられる場合がある。このとき、誘電体基板内に封じ込められている空気等の気体成分、あるいは誘電体基板を構成する材料の一部が加熱により気体となったものが、基板の外部へと放出される。

このとき、比較例のアンテナモジュール１００Ｘのような構成では、放出された気体が放射電極１２１Ｘと誘電体基板１３０との間の界面に閉じ込められてしまい、放射電極１２１Ｘと誘電体基板１３０との間にわずかな空間１６０が形成される場合がある。これにより、放射電極１２１Ｘと誘電体基板１３０との間の密着強度が低下し得る。

一方で、本実施の形態１のアンテナモジュール１００においては、放射電極１２１に複数の開口部１２２が形成されているため、図２中の矢印ＡＲ１のように、誘電体基板１３０から発生する気体はこの開口部１２２を通って外部へと放出されやすくなる。これによって、放射電極１２１と誘電体基板１３０との間に、図３のような空間が形成されにくくなるため、放射電極１２１と誘電体基板１３０との間の密着強度の低下を抑制することができる。

（変形例１）
図５は、変形例１のアンテナモジュール１００Ａの断面図である。変形例１においては、放射電極１２１の配置が図２とは異なっている。具体的には、放射電極１２１は、誘電体基板１３０の表面ではなく、誘電体基板１３０の内部に埋め込まれるように配置されている。この場合、放射電極１２１に形成された複数の開口部１２２の内部には、誘電体基板１３０の誘電体材料が充填される。これにより、複数の開口部１２２が形成されていない放射電極に比べて、放射電極１２１と誘電体基板１３０との接触面積が増加するため、密着強度をさらに高めることができる。

なお、図６および図７に示されるように、開口部１２２の内部には必ずしも誘電体材料が充填されていなくてもよい。具体的には、図６のアンテナモジュール１００Ａ１のように放射電極１２１の一部だけが誘電体基板１３０に埋め込まれた場合であってもよい。また、図７のアンテナモジュール１００Ａ２のように放射電極１２１の全体が誘電体基板１３０に埋め込まれているが、開口部１２２の少なくとも一部には誘電体材料が充填されていない場合であってもよい。このような場合であっても、放射電極１２１の外周側面と誘電体基板１３０の凹部の内壁との間の接触面積、および開口部１２２の内壁と誘電体基板１３０との間の接触面積が増加するため、図２の場合よりも密着強度を高めることができる。

（検証実験）
発明者は、開口部の有無による密着強度の差異を検証するために、図８に示すような実験を行なった。具体的には、開口部を形成していない放射電極を有するアンテナモジュール（図８の（ａ））、および、開口部を形成した放射電極を有するアンテナモジュール（図８の（ｂ））について、はんだを用いて放射電極に金具１７０を取付けてアンテナモジュールの法線方向に引張り、放射電極が引き剥がれたときの引張力を比較した。なお、放射電極は１２μｍの銅を用い、図８（ｂ）においては、直径４０μｍの開口部が２５０μｍピッチで形成されたものを使用した。

図９は、上記の手法により、それぞれ３つのサンプルについて実験を行なった結果を示す図である。図９に示されるように、いずれのサンプルにおいても、開口部を形成したサンプルの方が、開口部が形成されていないサンプルよりも引張力が高くなっており、平均で約１５０％の強度を有することが確認された。

（変形例２，３）
図１０は、変形例２に従うアンテナモジュール１００Ｂの断面図である。変形例２においては、放射電極１２１Ｂではなく接地電極ＧＮＤ２に複数の開口部１５０が形成されている。

誘電体基板から放出される気体は、放射電極側だけでなく接地電極側からも放出される。そのため、接地電極と誘電体基板との間にも誘電体基板からの気体が閉じ込められる可能性があり、それにより接地電極と誘電体基板との密着強度が低下し得る。

図１０のように、接地電極ＧＮＤ２に複数の開口部１５０を形成することによって、誘電体基板からの気体は、開口部１５０を通って外部へ放出される（図１０中の矢印ＡＲ２）ので、接地電極ＧＮＤ２と誘電体基板１３０との間の密着強度を高めることができる。

図１１は、変形例３に従うアンテナモジュール１００Ｃの断面図である。変形例３においては、放射電極１２１および接地電極ＧＮＤ２の双方に複数の開口部が形成されている。変形例３においては、放射電極１２１と誘電体基板１３０との間の密着強度、および、接地電極ＧＮＤ２と誘電体基板１３０との間の密着強度とを高めることができる。

［実施の形態２］
実施の形態２においては、１つの放射電極に対して複数の給電点で高周波電力が供給される場合について説明する。

図１２は、実施の形態２に従うアンテナモジュール１００Ｄの平面図である。アンテナモジュール１００Ｄにおいては、正方形の形状を有する放射電極１２１Ｄが用いられている。放射電極１２１Ｄには、２つの給電点ＳＰ１，ＳＰ２において高周波電力が供給されており、２つの偏波の高周波信号を放射することが可能に構成されている。給電点ＳＰ２は、放射電極１２１Ｄの対角線の交点に対して、給電点ＳＰ１を９０°回転させた位置となっている。

アンテナモジュール１００Ｄにおいては、複数の開口部１２２は、給電点ＳＰ１と給電点ＳＰ２とを結ぶ線ＬＮ１に交差する、放射電極１２１Ｄの対角線に沿って形成されている。言い換えれば、複数の開口部１２２は、少なくとも、給電点ＳＰ１と給電点ＳＰ２とを結ぶ線ＬＮ１を含む所定の領域ＲＧ１内に形成される。

図１２のような２偏波の高周波信号を放射可能なアンテナモジュールにおいては、２つの偏波間のアイソレーションを確保することが重要である。図１２に示されるアンテナモジュール１００Ｄにおいては、放射電極１２１Ｄの２つの給電点ＳＰ１，ＳＰ２の間に、複数の開口部１２２が形成されているため、開口部が形成されない場合と比べて給電点ＳＰ１と給電点ＳＰ２との間の電気抵抗が実質的に高くなる。そのため、２つの給電点ＳＰ１，ＳＰ２との間のアイソレーションを向上させることができる。

図１３は、複数の開口部が形成されていない比較例のアンテナモジュールにおける放射電極１２１Ｙの電流分布を示したものであり、図１４は、図１２のアンテナモジュール１００Ｄの放射電極１２１Ｄにおける電流分布を示したものである。なお、図１３および図１４においては、濃淡により電流分布の大小が示されており、電流分布が小さくなるほど濃く示されている。

図１３と図１４とを比較すると、開口部１２２の周囲の部分が濃くなっており、電流分布が小さくなっている部分が生じていることがわかる。すなわち、開口部１２２を形成することによって、給電点ＳＰ１から給電点ＳＰ２へ流れる電流、および、給電点ＳＰ２給電点ＳＰ１へ流れる電流が低減されているので、給電点ＳＰ１と給電点ＳＰ２との間のアイソレーションが向上していることがわかる。

このように、２偏波タイプのアンテナモジュールにおいて、放射電極の２つの給電点を結ぶ線を含む所定の領域内に開口部を形成することによって、誘電体基板から放出される気体を外部に放出して放射電極と誘電体基板との密着強度が高められるとともに、２つの給電点間のアイソレーションを向上させることができる。

なお、図１２の例においては、複数の開口部は放射電極の対角線に沿って形成されていたが、開口部が形成される位置は、２つの給電点を結ぶ線を含む所定の領域内であればこれに限られない。たとえば、複数の開口部は、実施の形態１の図３で示したように、放射電極全体に亘って一様にかつ等間隔で形成されてもよい。

なお、図１２の例においては、放射電極に開口部が形成される場合について説明したが、接地電極に開口部が形成される場合であってもよい。アンテナモジュールを平面視した場合に、接地電極において、放射電極の２つの給電点に対応する位置を結ぶ線を含む所定の領域内に開口部が形成されていれば、アイソレーションを向上させることが可能である。

アンテナは、放射電極と接地電極との間の電磁結合によってアンテナとして機能する。接地電極側に開口部が形成されることで、一方の偏波の電磁場と他方の偏波の電磁場との干渉が低減されるため、結果として２つの偏波のアイソレーションを向上することができる。

（変形例４）
図１５は、４つの給電点ＳＰ１，ＳＰ１Ａ，ＳＰ２，ＳＰ２Ａにおいて高周波電力が供給されるアンテナモジュール１００Ｅの平面図である。図１４を参照して、給電点ＳＰ１および給電点ＳＰ１Ａは、放射電極１２１Ｅの対角線の交点に対して互いに点対称の位置に配置される。同様に、給電点ＳＰ２および給電点ＳＰ２Ａも、放射電極１２１Ｅの対角線の交点に対して互いに点対称の位置に配置される。

そして、開口部１２２は、放射電極１２１Ｅの対角線に沿って形成されている。すなわち、開口部１２２は、任意の２つの給電点を結ぶ線を含む所定の領域に形成されている。これによって、各給電点間のアイソレーションを向上させることができる。

なお、好ましくは、給電点ＳＰ１と給電点ＳＰ１Ａには、互いに逆位相の高周波電力が供給され、給電点ＳＰ２と給電点ＳＰ２Ａには、互いに逆位相の高周波電力が供給される。これにより、給電点ＳＰ１に接続される伝送線路から生じる交差偏波と給電点ＳＰ１Ａに接続される伝送線路から生じる交差偏波とが打ち消し合い、同様に、給電点ＳＰ２に接続される伝送線路から生じる交差偏波と給電点ＳＰ２Ａに接続される伝送線路から生じる交差偏波とが打ち消し合う。したがって、交差偏波識別度（Cross Polarization Discrimination：ＸＰＤ）を向上させることができる。

なお、上記の実施の形態１および実施の形態２の説明においては、放射電極の形状が正方形である例について説明したが、放射電極の形状は、円形あるいは正方形以外の多角形であってもよい。

特に実施の形態２の場合では、複数の偏波同士の対称性を確保するために、放射電極の形状を円形あるいは正多角形とすることが好ましい。この場合、複数の開口部は、たとえば、放射電極の中心を通り、かつ、２つの給電点を結ぶ第１の線と交差する第２の線に沿って形成されてもよい。

また、開口部の形状は、円形以外の形状であってもよい。たとえば、開口部は、多角形に形成されてもよいし、楕円状に形成されてもよい。

上記の説明においては、放射電極が誘電体基板から露出するように配置される構成について説明したが、放射電極は必ずしも誘電体基板から露出していなくてもよく、誘電体基板の内層に配置されていてもよい。あるいは、レジストまたは薄膜の誘電体層であるカバーレイによって放射電極の表面が覆われていてもよい。

また、放射電極は誘電体基板と直接接触していなくてもよく、放射電極と誘電体基板との間に、接着層などの他の部材が配置されていてもよい。なお、当該他の部材には、放射電極に形成された複数の開口部に連通する複数の貫通孔が形成されていることが好ましい。あるいは、当該他の部材は、ガス透過性を有することが好ましい。当該構成は、放射電極に限らず、接地電極についても適用可能である。

なお、複数の開口部は、すべてが等間隔に形成されていなくともよく、一部が第１ピッチの間隔で形成されており、他の少なくとも一部が第２ピッチの間隔で形成されていてもよい。たとえば、実施の形態２において、２つの給電点を結ぶ線を含む所定の領域に形成された開口部の間隔よりも、当該所定の領域外に形成された開口部の間隔を広くするようにしてもよい。また、複数の開口部の形状はすべて同一でなくてもよく、一部の開口部の形状が他の開口部と異なっていてもよい。

さらに、ＲＦＩＣの実装位置は、誘電体基板の第２面には限られず、放射電極と異なる位置において誘電体基板の第１面に形成されてもよい。この場合には、接地電極には、伝送線路が貫通する貫通孔が形成されなくてもよい。

［実施の形態３］
実施の形態３においては、ＲＦＩＣ１１０が実装される電極パッドに開口部が配置される構成について説明する。

図１６に示されるアンテナモジュール１００Ｆは、図５で示したアンテナモジュール１００Ａにおいて、接地電極ＧＮＤが誘電体基板１３０の内層に配置され、かつ、ＲＦＩＣ１１０の実装部分を詳細に示した図である。なお、図５と重複する要素についての説明は繰り返さない。

図１６を参照して、接地電極ＧＮＤは、誘電体基板１３０において、放射電極１２１と第２面１３４との間の層に配置される。そして、誘電体基板１３０の第２面１３４には、外部機器との電気的接続を実現するための複数の導体パターン１９０が配置される。なお、導体パターン１９０は、ＲＦＩＣ１１０などの外部機器が接続される導体パターン１９０Ｂ（以下、「電極パッド」とも称する。）と、外部機器が接続されない導体パターン１９０Ａとを含む。図１７および図１８において後述するように、電極パッド１９０Ｂには、パッドを貫通する複数の開口部が形成されている。ＲＦＩＣ１１０は、はんだバンプ１８０を用いて、電極パッド１９０Ｂに電気的に接続される。

図１７は、ＲＦＩＣ１１０と電極パッド１９０Ｂとの接続部分を拡大した図である。上述のように、電極パッド１９０Ｂには、複数の貫通孔（開口部）１９５が形成されており、はんだバンプ１８０を用いてＲＦＩＣ１１０が誘電体基板１３０に接続される。

はんだ接続を行なう場合には、リフローによって誘電体基板１３０の電極パッド１９０Ｂの周辺には熱が加えられ得る。このときにも、基板内部に残っている一部の材料がガスとなって放出される。はんだ接続される電極パッド１９０Ｂに複数の開口部１９５を設けることによって、電極パッドと誘電体基板との間の界面に放出されたガスが閉じ込められることを抑制できる。

なお、電極パッド１９０Ｂは、図１７に示されるように、誘電体基板１３０に埋め込まれ、かつその表面が露出するように配置することが好ましい。はんだ接続を行なう場合には一般的にフラックスが使用されることが多いが、電極パッド１９０Ｂのように開口部１９５を形成した場合に、当該開口部１９５の部分に凹部が生じると、この凹部にフラックスが溜まってしまい、リフロー時に加えられた熱によりフラックスが爆ぜて、接続不良の要因になる可能性がある。そのため、はんだ接続される電極パッド１９０Ｂを誘電体基板１３０に埋め込ませて、開口部１９５の部分に凹部を極力なくすことで、ＲＦＩＣ１１０を実装する際の接続不良の発生を抑制することができる。

図１８は、アンテナモジュール１００Ｆの誘電体基板１３０の第２面１３４側から平面視した図である。導体パターン１９０は、誘電体基板１３０の第２面１３４に露出するように配置される。ここで、図１８中の破線の部分がＲＦＩＣ１１０が実装される部分であり、当該破線の領域内に配置された各電極パッド１９０Ｂについては、複数の開口部１９５が形成されている。

一方、実装電極として機能しない（外部機器が接続されない）導体パターン１９０Ａは、電極パッド１９０Ｂの周囲を囲むように配置されている。導体パターン１９０Ａは、接地電位と接続されることによって、シールド導体として機能し得る。

なお、図１８においては、導体パターン１９０Ａには開口部が形成されない構成となっているが、導体パターン１９０Ａについても、電極パッド１９０Ｂと同様に開口部が形成されていてもよい。

（アンテナモジュールの製造プロセス）
次に、図１９を用いて、本実施の形態に従うアンテナモジュールの製造プロセスについて説明する。図１９においては、一例として実施の形態３のアンテナモジュール１００Ｆの製造プロセスを説明する。なお、アンテナモジュール１００Ｆにおいては、片面に金属膜が形成された複数の熱可塑性樹脂層を、加熱しながら圧着することによって一括成形するの製造プロセスが用いられている。

図１９（ａ）を参照して、まず、片面に金属膜（たとえば銅箔）が形成された複数の熱可塑性樹脂（たとえば、ＬＣＰ樹脂）層を用意し、各樹脂層の金属膜をエッチングあるいはフォトリソグラフィによってパターニングして導体パターンを形成する。図１９（ａ）においては、放射電極１２１が形成された樹脂層１３０Ａと、接地電極ＧＮＤが形成された樹脂層１３０Ｂと、導体パターン１９０が形成された樹脂層１３０Ｃとが用意される。なお、積層する樹脂層の数は３層に限られず、たとえば、他の配線層あるいは放射電極（無給電素子など）を形成する場合には、さらに多くの樹脂層を用いてもよい。

各樹脂層において、層間接続導体の伝送線路１４０が形成される部分には、レーザ加工などによって貫通孔が形成され、当該貫通孔内に導電性ペーストが充填される。樹脂層１３０Ａの貫通孔には導電性ペースト１４５Ａが充填され、樹脂層１３０Ｂの貫通孔には導電性ペースト１４５Ｂが充填され、樹脂層１３０Ｃの貫通孔には導電性ペースト１４５Ｃが充填される。

次に、これらの樹脂層１３０Ａ〜１３０Ｃを積層し、熱可塑性樹脂の軟化温度以上に加熱しながら積層方向に加圧することによって、各層を互いに接合させる（図１９（ｂ））。熱可塑性樹脂は、それ自体が各層を接続するための接着剤としても作用する。

樹脂が軟化することによって、圧着時に放射電極１２１および導体パターン１９０などの電極が樹脂層内に埋め込まれる。このとき、導体パターンに開口部が形成されていると、当該開口部内にも樹脂が充填されるため、開口部がない場合に比べて樹脂層と導体パターンとの間の接触面積が増加し、密着強度が高められる。

また、加熱することによって、各樹脂層の貫通孔に充填された導電性ペースト１４５Ａ〜１４５Ｃが固化し、導電性ペーストに含まれる添加金属（たとえばＳｎ）によって層間接続導体（伝送線路１４０）が形成される。

各樹脂層が接合されると、誘電体基板１３０の上下が反転され、導体パターン１９０における必要な箇所にはんだペースト１８０が塗布される（図１９（ｃ））。その後、ＲＦＩＣ１１０を配置し、リフローを行なうことによって、ＲＦＩＣ１１０と誘電体基板１３０とが接続される（図１９（ｄ））。このようなプロセスによって、アンテナモジュール１００Ｆが形成される。

ここで、図１９（ｂ）に示す各樹脂層の加熱圧着プロセスの際に、導電性ペーストの一部が気化してガスが発生する。発生したガスは、基本的には基板内を通過して外部に放出されるが、導体パターンが形成されている部分においては、ガスを通過させることができないため、導体パターンと樹脂層との界面にガスが溜まって導体パターンの一部が剥離する可能性がある。

このような状態になると、樹脂層と導体パターンとの間の接合強度が低下するとともに、剥離部分において容量成分が変動するため、基板全体としてのインピーダンスが変化し得る。アンテナモジュールのような高周波信号を取り扱う部品では、このインピーダンスの変化によって特性への影響が発生する。

また、図１９（ｄ）においてリフロー処理が行なわれるが、一般的にリフロー処理の温度は加熱圧着プロセスにおける加熱温度（すなわち、熱可塑性樹脂の軟化温度）よりも高いため、リフロー処理の際に導体パターン１９０の付近に加わる熱によっても、誘電体基板１３０の内部からガスが発生し得る。

本実施の形態におけるアンテナモジュールにおいては、上記の導体パターンに対応する放射電極１２１、接地電極ＧＮＤ、および導体パターン１９０について、必要に応じて開口部が形成される。導体パターンと樹脂層との界面に到達したガス成分は、当該開口部を通過して基板外部へと放出される。したがって、加熱時に基板内部で発生するガスに起因する導体パターンの剥離によって生じる強度低下、およびインピーダンス変化を抑制することができる。

なお、上記のＲＦＩＣ１００の実装プロセスに先立って、図２０のように、誘電体基板１３０の実装面（第２面１３４）に保護膜２００を形成する場合がある。保護膜に開口を形成し、開口から露出する電極パッド１９０Ｂを形成する（オーバーレジスト）。このとき、導体パターン１９０Ａについては、その全面が保護膜２００で覆われてしまう。

この場合、導体パターン１９０Ａに開口部が形成されていると、開口部を通過したガスが、保護膜２００と誘電体基板１３０との界面に溜まってしまい、かえって、保護膜２００が剥離してしまう要因となる可能性がある。そのため、導体パターンにおいて保護膜２００の直下となる部分には、開口部を形成しないことが好ましい。上述の図１８の例においては、最外周に配置された導体パターン１９０Ａには外部機器が接続されないため、保護膜２００を形成した場合には導体パターン全体が保護膜２００に覆われる。そのため、図１８の導体パターン１９０Ａについては、開口部が形成されていない。

また、アンテナモジュールにおけるＲＦＩＣ１１０の接続部分については、図２１に示されるように、アンダーフィル剤２１０を用いて封止処理を施してもよい。アンダーフィル剤２１０は、たとえば、エポキシあるいはシリコンなどを含む液状硬化性樹脂である。アンダーフィル剤２１０による封止処理を施すことによって、保護膜２００と誘電体基板１３０との間の接続部分、あるいは、はんだバンプ１８０の接続部分の強度を向上させることができる。なお、ＲＦＩＣ１１０の接続部分だけでなく、ＲＦＩＣ１１０全体を樹脂を用いてモールド（封止処理）してもよい。

一般的に、封止処理の温度は、加熱圧着時およびリフロー時の温度に比べて低いため、当該封止処理によって誘電体基板１３０内からさらにガスはほとんど発生しない。

（フレキシブル基板への適用例）
実装電極への開口部の形成による電極と基板との密着強度の向上については、ＲＦＩＣと電極パッドとの接合部分には限定されない。たとえば、図２２に示されるような、フレキシブル基板を用いたアンテナモジュールにおけるコネクタの接合部分のように、応力が加わりやすい部分へ適用することも可能である。

図２２における通信装置１０Ａにおいては、ＲＦＩＣ１１０が実装された実装基板２０に、コネクタ３０，３５を介してアンテナ装置１０５が取り付けられる構造となっている。

アンテナ装置１０５は、フレキシブル基板１３５と、誘電体基板１３０と、放射電極１２１と、伝送線路１４０とを含む。フレキシブル基板１３５は、たとえば多層構造のＬＣＰ基板である。フレキシブル基板１３５の一方端には誘電体基板１３０を介して放射電極１２１が配置されており、他方端にはコネクタ３０が取り付けられている。コネクタ３０は、フレキシブル基板１３５に形成された導体パターン（電極パッド）１９０Ｃにはんだを用いて接合されており、実装基板２０に配置されたコネクタ３５と係合可能に構成されている。

フレキシブル基板１３５は、コネクタ３０が配置される第１部分の基板の法線方向と、放射電極１２１が配置される第２部分の基板の法線方向とが略直交するように基板の途中で屈曲している。フレキシブル基板１３５の双方の主面には接地電極ＧＮＤが形成されており、内部にはＲＦＩＣ１１０からの高周波信号を放射電極１２１に伝達するための伝送線路１４０が形成されている。すなわち、フレキシブル基板１３５はストリップラインを形成している。フレキシブル基板１３５に配置されたコネクタ３０が実装基板２０に配置されたコネクタ３５と係合することよって、ＲＦＩＣ１１０から放射電極１２１に高周波信号が伝達される。

放射電極１２１は、通信装置１０Ａの金属製の筐体１５に形成された樹脂部１６に面するように配置される。なお、図２２における放射電極１２１は、誘電体基板１３０の外表面に配置される構成となっているが、図１６等のように、誘電体基板１３０内に埋め込まれる構成出あってもよい。また、放射電極１２１に開口部が形成されていてもよい。放射電極１２１からの電波は、樹脂部１６を通って通信装置１０Ａの外部へと放射される。

このような、片持ち梁の形状を有するアンテナ装置１０５においては、その構造上、コネクタ３０が配置される部分に曲げ応力などの機械的負荷が加わりやすく、電極パッド１９０Ｃがフレキシブル基板１３５から剥離するおそれがある。そのため、電極パッド１９０Ｃに開口部を形成して、フレキシブル基板１３５と電極パッド１９０Ｃとの間の密着強度を増加することによって、機械的負荷に起因して生じる電極パッド１９０Ｃの剥離を抑制することができる。

なお、伝送線路１４０あるいは接地電極ＧＮＤにも開口部を形成して、密着強度を高めるようにしてもよい。

また、実装基板２０側において、コネクタ３５を接続するための導体パターン（電極パッド）１９０Ｄ、および、ＲＦＩＣ１１０を接続するための導体パターン（電極パッド）１９０Ｅにも開口部を形成して、密着強度を高めるようにしてもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０，１０Ａ 通信装置、１５ 筐体、１６ 樹脂部、２０ 実装基板、３０，３５ コネクタ、１００，１００Ａ，１００Ａ１，１００Ａ２，１００Ｂ〜１００Ｆ，１００Ｘ アンテナモジュール、１０５ アンテナ装置、１１１Ａ〜１１１Ｄ，１１３Ａ〜１１３Ｄ，１１７ スイッチ、１１２ＡＲ〜１１２ＤＲ ローノイズアンプ、１１２ＡＴ〜１１２ＤＴ パワーアンプ、１１４Ａ〜１１４Ｄ 減衰器、１１５Ａ〜１１５Ｄ 移相器、１１６ 信号合成／分波器、１１８ ミキサ、１１９ 増幅回路、１２０ アンテナアレイ、１２１，１２１Ｂ，１２１Ｄ，１２１Ｅ，１２１Ｘ，１２１Ｙ 放射電極、１２２，１５０，１９５ 開口部、１３０ 誘電体基板、１３０Ａ〜１３０Ｃ 樹脂層、１３２ 第１面、１３４ 第２面、１３５ フレキシブル基板、１４０ 伝送線路、１４５Ａ〜１４５Ｃ 導電性ペースト、１６０ 空間、１７０ 金具、１８０ はんだ、１９０，１９０Ａ〜１９０Ｅ 導体パターン、２００ 保護膜、２１０ アンダーフィル剤、ＧＮＤ，ＧＮＤ２ 接地電極、ＳＰ１，ＳＰ１Ａ，ＳＰ２，ＳＰ２Ａ 給電点。

（変形例４）
図１４は、４つの給電点ＳＰ１，ＳＰ１Ａ，ＳＰ２，ＳＰ２Ａにおいて高周波電力が供給されるアンテナモジュール１００Ｅの平面図である。図１４を参照して、給電点ＳＰ１および給電点ＳＰ１Ａは、放射電極１２１Ｅの対角線の交点に対して互いに点対称の位置に配置される。同様に、給電点ＳＰ２および給電点ＳＰ２Ａも、放射電極１２１Ｅの対角線の交点に対して互いに点対称の位置に配置される。

Claims (11)

1. 誘電体基板と、
   前記誘電体基板に配置された放射電極および接地電極とを備え、
   前記放射電極および前記接地電極の少なくとも一方の電極には、前記誘電体基板を貫通せずに当該電極を貫通する複数の開口部が形成されている、アンテナモジュール。
2. 前記複数の開口部は、前記複数の開口部が形成される電極に亘って一様にかつ等間隔に形成されている、請求項１に記載のアンテナモジュール。
3. 前記放射電極は、高周波電力が供給される第１給電点および第２給電点を含み、
   前記アンテナモジュールの法線方向から平面視した場合に、前記複数の開口部は、前記第１給電点と前記第２給電点とを結ぶ第１の線を含む所定領域内に形成される、請求項１に記載のアンテナモジュール。
4. 前記アンテナモジュールの法線方向から平面視した場合に、
   前記放射電極は、円形あるいは正多角形の平板形状を有しており、
   前記複数の開口部は、前記放射電極の中心を通り、かつ前記第１の線と交差する第２の線に沿って形成される、請求項３に記載のアンテナモジュール。
5. 前記放射電極は、高周波電力が供給される第３給電点および第４給電点をさらに含み、
   前記アンテナモジュールの法線方向から平面視した場合に、前記複数の開口部は、前記放射電極の中心を通るとともに、前記第３給電点と前記第４給電点とを結ぶ第３の線と交差する第４の線に沿ってさらに形成される、請求項４に記載のアンテナモジュール。
6. 前記複数の開口部の少なくとも一部には、前記誘電体基板の誘電体材料が充填されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
7. 前記複数の開口部は、前記放射電極に形成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
8. 前記複数の開口部は、前記接地電極に形成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
9. 前記誘電体基板に実装され、前記放射電極に高周波電力を供給する給電回路をさらに備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
10. 前記誘電体基板に前記給電回路を実装するための接続電極をさらに備え、
    前記接続電極には、当該電極を貫通する他の開口部が形成される、請求項９に記載のアンテナモジュール。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアンテナモジュールを搭載した、通信装置。

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