TWI616024B - 天線基板 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種天線基板，係具備第1電介質層、條狀導體、接地導體層、第2電介質層、第1貼片導體、第3電介質層、第2貼片導體、貫通導體、及包含上下接地導體以及接地貫通導體的波導管，前述上下接地導體係設置為夾著前述第1、第2以及第3電介質層的至少一者，前述接地貫通導體係在與前述條狀導體的延伸方向正交的方向的兩側分別至少設置一個，並且貫通前述上下接地導體間的前述電介質層。

Description

天線基板

本發明的一個實施形態係涉及藉由多層地層疊電介質層和導體層而形成的天線基板。

在無線個人區域網(Wireless Personal Area Network)中，所使用的頻帶在各國不同。因此，為了在各個國家使用一個天線基板，需要使天線的頻帶寬頻化。這樣的天線基板例如在日本特開平5-145327號公報中有所公開。近年來，作為能在全世界使用的天線基板，謀求具有更寬的頻帶(57至66GHz)的天線基板。

本發明的一個實施形態所涉及的課題在於，提供在例如57至66GHz的寬的頻帶中在信號的收發的方向性上豐富的寬頻的天線基板。

本發明的一個實施形態所涉及的天線基板具備：第1電介質層；條狀導體，係配置在第1電介質層的上表面，從第1電介質層的外周部向一個方向延伸，具有末端部；接地導體層，係配置在第1電介質層的下表面側；第2電介質層，係層疊在第1電介質層以及條狀導體 的上表面側；第1貼片導體，係在第2電介質層的上表面配置為覆蓋末端部的位置；第3電介質層，係層疊在第2電介質層以及第1貼片導體上；第2貼片導體，係在第3電介質層的上表面，配置為至少一部分覆蓋形成有前述第1貼片導體的位置，其中心相對於前述第1貼片導體的中心在條狀導體的延伸方向遍移，並且電性獨立；貫通導體，係貫通第2電介質層來將前述末端部和第1貼片導體連接；和波導管，係在比第1以及第2貼片導體更靠條狀導體的延伸方向側的區域包含上下接地導體以及接地貫通導體，上下接地導體設置為夾著第1、第2以及第3電介質層的至少一者，接地貫通導體係在與條狀導體的延伸方向正交的方向的兩側分別至少設置一個，並且貫通上下接地導體間的電介質層。

1‧‧‧電介質基板

1a至1e‧‧‧電介質層

2‧‧‧接地導體層

3‧‧‧條狀導體

4‧‧‧貼片導體

4a‧‧‧第1貼片導體

4b‧‧‧第2貼片導體

4c‧‧‧第3貼片導體

5、5’、5a、5b、5d、6、6’‧‧‧貫通導體

7‧‧‧輔助貼片導體

D‧‧‧波導管

D1‧‧‧上下接地導體層

D2‧‧‧接地貫通導體

W1‧‧‧間隔

W2‧‧‧間隔

第1A圖是表示本發明的第1實施形態所涉及的天線基板的俯視圖，第1B圖是第1A圖所示的X-X線剖視圖，第1C圖是第1A圖所示的Y-Y線剖視圖。

第2A圖是表示本發明的第2實施形態所涉及的天線基板的俯視圖，第2B圖是第2A圖所示的X-X線剖視圖，第2C圖是第2A圖所示的Y-Y線剖視圖。

第3A圖是表示本發明的第3實施形態所涉及的天線基板的俯視圖，第3B圖是第3A圖所示的X-X線剖視圖，第3C圖是第3A圖所示的Y-Y線剖視圖。

第4A圖是表示本發明的第4實施形態所涉及的天線基板的俯視圖，第4B圖是第4A圖所示的X-X線剖視圖，第4C圖是第4A圖所示的Y-Y線剖視圖。

第5A圖是表示本發明的第5實施形態所涉及的天線基板的俯視圖，第5B圖是第5A圖所示的X-X線剖視圖。

依據第1A圖至第1C圖來說明本發明的第1實施形態所涉及的天線基板。第1B圖是第1A圖中的X-X線剖視圖，第1C圖是第1A圖中的Y-Y線剖視圖。如第1A圖至第1C圖所示，第1實施形態的天線基板具備：層疊有多個電介質層1a至1e的電介質基板1；屏蔽用的接地導體層2；用於輸入輸出高頻信號的條狀導體3；用於收發電磁波的貼片導體4；輔助貼片導體7；以及波導管D。

電介質層1a至1e係例如由使玻璃布浸漬有環氧樹脂、雙馬來醯亞胺三嗪樹脂、丙烯酸改性聚苯醚樹脂等熱固化性樹脂的樹脂系的電介質材料構成。電介質層1a至1e的厚度係分別為30至100μm左右。電介質層1a至1e的相對介電常數為3至5左右。電介質層1a至1e係分別由第1電介質層1a、中間電介質層1b、第2電介質層1c、第3電介質層1d以及第4電介質層1e所構成。

接地導體層2係披覆在最下層的第1電介質層1a的下表面的整面。接地導體層2係作為屏蔽而發揮功能。接地導體層2的厚度為5至20μm左右。接地導體層2係例如由銅所構成。

條狀導體3係夾著第1電介質層1a與接地導體層2相對向，且配設在第1電介質層1a與中間電介質層1b之間。條狀導體3是在電介質基板1的中央部具有末端部3a的細的帶狀的導體，在電介質基板1的內部朝向末端部3a在一個方向(以後稱作延伸方向)延伸。條狀導體3係在第1實施形態所涉及的天線基板中作為用於輸入輸出高頻信號的傳輸路徑而發揮功能，在該條狀導體3傳輸高頻信號。條狀導體3的寬度為50至350μm左右。條狀導體3的厚度為5至20μm左右。條狀導體3係例如由銅所構成。

貼片導體4係由第1貼片導體4a、第2貼片導體4b和第3貼片導體4c所構成。這些貼片導體4a至4c係相互電性獨立。貼片導體4a至4c係具有與條狀導體3的延伸方向平行的邊(以後稱作縱邊)、及與相對於延伸方向呈直角的方向平行的邊(以後稱作橫邊)的四邊形。貼片導體4a至4c的各邊的長度為0.5至5mm左右。貼片導體4a至4c的厚度分別為5至20μm左右。貼片導體4a至4c例如係分別由銅所構成。

第1貼片導體4a係以覆蓋條狀導體3的末端部3a的上方的位置之方式配設於第2電介質層1c與第3電介質層1d之間。因此，中間電介質層1b和第2電介質層1c係介設於第1貼片導體4a與條狀導體3之間。第1貼片導體4a係藉由貫通第2電介質層1c的貫通導體5以及貫通中間電介質層1b的貫通導體6而與條狀導體3 的末端部3a連接。貫通導體5是直徑為50至200μm左右、厚度為5至20μm左右的圓筒狀。貫通導體6是直徑為30至100μm左右的圓柱狀或圓錐台狀。貫通導體5、6係例如分別由銅所構成。第1貼片導體4a係接受來自條狀導體3的高頻信號的供給而將電磁波放射至外部。或者，接受來自外部的電磁波從而在條狀導體3產生高頻信號。

第2貼片導體4b係以其至少一部分覆蓋第1貼片導體4a的上方的位置之方式配置在第3電介質層1d與第4電介質層1e之間。由此，第2貼片導體4b係夾著第3電介質層1d與第1貼片導體4a電容耦合。第2貼片導體4b的中心係相對於第1貼片導體4a的中心在條狀導體3的延伸方向遍移而配置。所謂貼片導體的中心，係指在貼片導體為四邊形的情況下為2條對角線的交點。第2貼片導體4b的遍移，係設為覆蓋形成有第1貼片導體4a的位置之80%以上的面積的程度。第2貼片導體4b係接受來自第1貼片導體4a的電磁波，將與其對應的電磁波放射至外部。或者接受來自外部的電磁波，向第1貼片導體4a供給與其對應的電磁波。第2貼片導體4b較佳為其各邊相較於第1貼片導體4a的各邊各大0.05至0.5mm左右。

第3貼片導體4c係以其至少一部分覆蓋第2貼片導體4b的上方的位置之方式配設於最上層的第4電介質層1e的上表面。由此，第3貼片導體4c係夾著第4電介質層1e與第2貼片導體4b電容耦合。第3貼片導體4c係相對於第2貼片導體4b在條狀導體3的延伸方向遍 移而配置。第3貼片導體4c的遍移，係設為覆蓋形成有第2貼片導體4b的位置之80%以上的面積的程度。第3貼片導體4c係接受來自第2貼片導體4b的電磁波，將與其對應的電磁波放射至外部。或者接受來自外部的電磁波，將與其對應的電磁波供給至第2貼片導體4b。第3貼片導體4c較佳為其各邊相較於第2貼片導體4b的各邊各大0.05至0.5mm左右。

特別地，藉由配置成使第2貼片導體4b覆蓋形成有第1貼片導體4a的位置之80%以上的面積、使第3貼片導體4c覆蓋形成有第2貼片導體4b的位置的80%以上的面積，從而使高頻信號的頻帶變得更寬。

輔助貼片導體7係在第4電介質層1e的上表面形成在第3貼片導體4c之與條狀導體3的延伸方向正交的方向的兩側，而不會覆蓋到形成有第1貼片導體4a以及第2貼片導體4b的位置。輔助貼片導體7係彼此電性獨立。輔助貼片導體7係具有與條狀導體3的延伸方向平行的邊(以後稱作縱邊)、及與相對於條狀導體3的延伸方向呈直角的方向平行的邊(以後稱作橫邊)的四邊形。輔助貼片導體7的各邊的長度為0.5至5mm左右。輔助貼片導體7的厚度分別為5至20μm左右。輔助貼片導體7係例如由銅所構成。輔助貼片導體7係從第3貼片導體4c的縱邊分別隔開0.1至1mm左右的間隔而配置。

如此，第2貼片導體4b的中心係相對於第1貼片導體4a的中心在條狀導體3的延伸方向遍移而配 置，並且第3貼片導體4c的中心係相對於第2貼片導體4b的中心在條狀導體3的延伸方向遍移而配置。由此，例如在經由貼片導體4a至4c放射與高頻信號對應的電磁波的情況下，從下側的貼片導體4a沿著上側的貼片導體4b、4c的外周緣依序擴散地放射電磁波，並且藉由遍移而使複合的諧振產生而被放射。藉此，經由第3貼片導體4c與輔助貼片導體7之間以及輔助貼片導體7的端部而產生複合的諧振而予以放射。由此，能夠使經由第1至第3貼片導體4a至4c以及輔助貼片導體7而放射的高頻信號的頻帶變得較寬。

波導管D係由形成在相較於貼片導體4更靠條狀導體3的延伸方向側的區域的上下接地導體層D1、及接地貫通導體D2所構成。在第1實施形態中，上下接地導體層D1係例如由形成在最下層的第1電介質層1a的下表面的接地導體層2、及形成在第3電介質層1d上表面的接地導體2a所構成。上下接地導體層D1的厚度係分別為5至20μm左右。上下接地導體層D1係例如分別由銅所構成。

在第1實施形態中，接地貫通導體D2係由分別在同軸上貫通介設於上下接地導體層D1之間的各電介質層1a至1d的多個貫通導體5a至5d所構成。貫通導體5a係與接地導體層2相連接，貫通導體5d係與接地導體2a相連接。接地貫通導體D2係在與條狀導體3的延伸方向正交的方向的兩側沿著條狀導體3的延伸方向分別串 列地配置。貫通導體5a、5b、5d是直徑為30至100μm左右的圓柱狀或圓錐台狀。貫通導體5c是直徑為50至200μm左右的圓柱狀。接地貫通導體D2係例如分別由銅所構成。

接地貫通導體D2較佳為至少在貼片導體4側形成在分別比左右的輔助貼片導體7更外周側。藉由如此構成，能夠更加增強從貼片導體4以及輔助貼片導體7向波導管D傳播的電磁波。

如上所述，根據第1實施形態所涉及的天線基板，在比貼片導體4以及輔助貼片導體7更靠條狀導體3的延伸方向側的區域，形成由上下接地導體層D1和接地貫通導體D2所構成的波導管D。由此，與從第3貼片導體4c以及輔助貼片導體7放射的高頻信號對應的電磁波的一部分亦會經由波導管D向條狀導體3的延伸方向放射。結果，對於第3貼片導體4以及輔助貼片導體7除了能在上方向還能在條狀導體3的延伸方向進行信號的收發，例如能提供在57至66GHz的寬的頻帶中在信號的收發方向豐富的寬頻的天線基板。

接下來說明第2實施形態所涉及的天線基板。在第1實施形態所涉及的天線基板中，上下接地導體層D1係形成在第1電介質層1a以及第3電介質層1d。另一方面，在第2實施形態所涉及的天線基板中，例如第2A圖至第2C圖所示，上下接地導體層D1係形成在第1電介質層1a的下表面、第2電介質層1c以及第3電介質層1d 的上表面。亦即，在第2實施形態所涉及的天線基板中，如第2B圖所示，在第1電介質層1a的下表面形成接地導體層2，在第2電介質層1c的上表面形成接地導體2b，並且在第3電介質層1d的上表面形成接地導體2a。

接下來說明第3以及第4實施形態所涉及的天線基板。在第1實施形態所涉及的天線基板中，接地貫通導體D2係在與條狀導體3的延伸方向正交的方向的兩側沿著條狀導體3的延伸方向分別串列地(即2行)配置。另一方面，在第3以及第4實施形態所涉及的天線基板中，如第3A圖以及第4A圖所示，接地貫通導體D2中之一部分的接地貫通導體D2係從沿著條狀導體3的延伸方向串列地配置的其他接地貫通導體D2遍移而配置。

如第3A圖至第3C圖所示，第3實施形態所涉及的天線基板，外周側的接地貫通導體D2的行彼此的間隔W1小於貼片導體側的接地貫通導體D2的列彼此的間隔W2。如第4A圖至第4C圖所示，第4實施形態所涉及的天線基板，外周側的接地貫通導體D2的行彼此的間隔W3大於貼片導體側的接地貫通導體D2的行彼此的間隔W4。

如此，藉由形成包含上下接地導體層D1以及接地貫通導體D2的波導管D，能夠提供一種對應於高頻信號的頻率能夠高效率地進行信號的收發的天線基板。

接下來說明第5實施形態所涉及的天線基板。在第1實施形態的天線基板中，第1貼片導體4a以及 條狀導體3的末端部3a係藉由一組貫通導體5以及6而連接。另一方面，如第5A圖以及第5B圖所示，第5實施形態所涉及的天線基板亦可藉由沿著條狀導體3的延伸方向相互相鄰配設的二組貫通導體5、6以及5’、6’而連接。藉由如此相鄰配設二組貫通導體5、6以及5’、6’來使兩者之間帶電容，而能夠產生複合的諧振。由此能夠更進一步使高頻信號的頻帶變寬。

貫通導體5、6以及5’、6’的相鄰間隔較佳為為在條狀導體3傳輸的高頻信號的波長的1/2以下。藉由設為1/2以下，能夠產生更加複合的諧振，而能夠更加擴展高頻信號的頻帶。

如上所述，本發明的天線基板具備在比第1以及第2貼片導體更靠條狀導體的延伸方向側的區域包括上下接地導體和接地貫通導體的波導管，上下接地導體設置為夾著第1、第2以及第3電介質層的至少一者，接地貫通導體係在與條狀導體的延伸方向正交的方向的兩側分別至少設置一個，並且貫通上下接地導體間的電介質層。由此，與從第2貼片導體輻射的高頻信號對應的電磁波的一部分係經由波導管向條狀導體的延伸方向放射。結果，對第2貼片導體除了能在上方向還能在條狀導體的延伸方向進行信號的收發，能夠提供例如在57至66GHz的寬的頻帶中在信號的收發方向豐富的寬頻的天線基板。

本發明並不限定於上述的實施形態，只要是不脫離本發明的主旨的範圍，就能進行各種變更。例如， 在上述的第1至第5實施形態所涉及的天線基板中，貼片導體以及輔助貼片導體具有四邊形，但也可以具有圓形、四邊形以外的多邊形等其他形狀。

1‧‧‧電介質基板

3‧‧‧條狀導體

4a‧‧‧第1貼片導體

4b‧‧‧第2貼片導體

4c‧‧‧第3貼片導體

5、6‧‧‧貫通導體

7‧‧‧輔助貼片導體

D2‧‧‧接地貫通導體

Claims (10)

1. 一種天線基板，係具備：第1電介質層；條狀導體，係配置在該第1電介質層的上表面，從前述第1電介質層的外周部向一個方向延伸，具有末端部；接地導體層，係配置在前述第1電介質層的下表面側；第2電介質層，係層疊在前述第1電介質層以及前述條狀導體的上表面側；第1貼片導體，係在該第2電介質層的上表面配置成覆蓋前述末端部的位置；第3電介質層，係層疊在前述第2電介質層以及第1貼片導體上；第2貼片導體，係在該第3電介質層的上表面至少一部分覆蓋形成有前述第1貼片導體的位置，其中心相對於前述第1貼片導體的中心在前述條狀導體的延伸方向遍移而配置，並且電獨立；貫通導體，係貫通前述第2電介質層並將前述末端部和前述第1貼片導體連接；以及波導管，係在比前述第1貼片導體以及第2貼片導體更靠前述條狀導體的延伸方向側的區域包含上下接地導體以及接地貫通導體，前述上下接地導體係設置為夾著前述第1電介質 層、第2電介質層以及第3電介質層的至少一者，前述接地貫通導體係在與前述條狀導體的延伸方向正交的方向的兩側分別至少設置一個，並且貫通前述上下接地導體間的前述電介質層。
2. 如申請專利範圍第1項所述的天線基板，其中，前述接地貫通導體係在與前述條狀導體的延伸方向正交的方向的兩側分別設置多個，沿著前述條狀導體的延伸方向串列地設置。
3. 如申請專利範圍第1項所述的天線基板，其中，前述接地貫通導體係在與前述條狀導體的延伸方向正交的方向的兩側分別設置多個，一部分的接地貫通導體係從沿著前述條狀導體的延伸方向串列設置的其他接地貫通導體遍移而設置。
4. 如申請專利範圍第1項所述的天線基板，其中，前述第2貼片導體係配置為覆蓋形成有前述第1貼片導體的位置之80%以上的面積。
5. 如申請專利範圍第1項所述的天線基板，其中，在前述第3電介質層的上表面，在前述第2貼片導體之與前述條狀導體的延伸方向正交的方向的兩側進一步以不會覆蓋形成有前述第1貼片導體以及第2貼片導體的位置之形式配置輔助貼片導體，輔助貼片導體與前述第1貼片導體以及第2貼片導體電性獨立。
6. 如申請專利範圍第1項所述的天線基板，其中，前述末端部以及第1貼片導體係藉由沿著前述條狀導體的 延伸方向相互相鄰配設的多個前述貫通導體而連接。
7. 如申請專利範圍第6項所述的天線基板，其中，前述貫通導體彼此的間隔為向前述條狀導體傳輸的高頻信號波長的1/2以下。
8. 如申請專利範圍第1項所述的天線基板，前述天線基板還具備：第4電介質層，係層疊在前述第3電介質層以及第2貼片導體上；以及第3貼片導體，係在該第4電介質層的上表面，配置為至少一部分覆蓋形成有前述第2貼片導體的位置，與第2貼片導體電性獨立，並且，前述第3貼片導體的中心係相對於前述第2貼片導體的中心在前述條狀導體的延伸方向遍移。
9. 如申請專利範圍第8項所述的天線基板，其中，前述第3貼片導體係配置為覆蓋形成有前述第2貼片導體的位置之80%以上的面積。
10. 如申請專利範圍第8項所述的天線基板，其中，在前述第4電介質層的上表面，在前述第3貼片導體之與前述條狀導體的延伸方向正交的方向的兩側以不會覆蓋形成有前述第3貼片導體的位置之形式配置輔助貼片導體，輔助貼片導體與第1貼片導體、第2貼片導體以及第3貼片導體電性獨立。