WO2023157423A1 - アンテナモジュール、それを搭載した通信装置 - Google Patents
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- H01Q23/00—Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them
Definitions
- the present disclosure relates to an antenna module and a communication device equipped with it.
- Patent Document 1 describes an antenna module in which patch antennas are arranged on the main surface and side surfaces of an L-shaped substrate.
- Patent Document 2 describes an antenna module in which an electronic component is mounted in a concave portion of a substrate, and a patch antenna is arranged on the surface of the substrate facing the concave portion and the side surface of the substrate.
- the present disclosure has been made in order to solve the above-described problems, and the purpose thereof is to enable radio waves to be radiated from the side surface of the substrate and to make it possible to reduce the thickness of the antenna module. be.
- An antenna module includes a substrate having a first main surface and a second main surface facing each other, a first radiation element arranged to intersect the first main surface, and a radiation element arranged on the side of the second main surface. an electronic component electrically connected to the first radiation element; and a mold body disposed on the second main surface side and covering the electronic component with resin, the first radiation element straddling the substrate and the mold body. are arranged according to the
- the antenna module it is possible to reduce the thickness of the antenna module while allowing radio waves to be radiated from the side surface of the substrate.
- FIG. 1 is a block diagram of a communication device to which an antenna module according to Embodiment 1 is applied;
- FIG. 1 is a perspective view of an antenna module according to Embodiment 1;
- FIG. 2 is a side perspective view of the antenna module according to Embodiment 1.
- FIG. FIG. 11 is a side perspective view of an antenna module according to Embodiment 2;
- FIG. 11 is a side perspective view of an antenna module according to Embodiment 3;
- FIG. 11 is a side perspective view of an antenna module according to Embodiment 4;
- FIG. 11 is a side perspective view of an antenna module according to Embodiment 5;
- FIG. 11 is a side perspective view of an antenna module according to Embodiment 6;
- FIG. 11 is a side perspective view of an antenna module according to Embodiment 7;
- FIG. 20 is a side perspective view of an antenna module according to Embodiment 8;
- FIG. 21 is a side perspective view of an antenna module according to Embodiment 9;
- FIG. 20 is a side perspective view of an antenna module according to Embodiment 10;
- FIG. 20 is a perspective view of an antenna module according to Embodiment 11;
- FIG. 1 is a block diagram of communication device 10 to which antenna module 100 according to the first embodiment is applied.
- the communication device 10 is, for example, a mobile terminal such as a mobile phone, a smart phone, or a tablet, or a personal computer having a communication function.
- An example of the frequency band of the radio waves used in the antenna module 100 according to the present embodiment is millimeter waveband radio waves having center frequencies of 28 GHz, 39 GHz and 60 GHz, for example. Radio waves in frequency bands other than the above can also be applied to the antenna module 100 according to the present embodiment.
- the communication device 10 includes an antenna module 100 and a BBIC (Base Band Integrated Circuit) 200 forming a baseband signal processing circuit.
- the antenna module 100 includes an RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit) 110 , a PMIC (Power Management Integrated Circuit) 150 and an antenna device 120 .
- RFIC Radio Frequency Integrated Circuit
- PMIC Power Management Integrated Circuit
- the RFIC 110 and PMIC 150 are sealed within a SiP (System in Package) 150.
- the PMIC 150 manages the power system of the RFIC 110 .
- RFIC 110 and PMIC 150 are an example of a feeding circuit.
- the communication device 10 up-converts a signal transmitted from the BBIC 200 to the antenna module 100 into a high-frequency signal and radiates it from the antenna device 120, and down-converts the high-frequency signal received by the antenna device 120, and processes the signal in the BBIC 200. do.
- Antenna device 120 includes dielectric substrate 130 .
- Radiating elements 131 and 141 are arranged on the dielectric substrate 130 .
- Radiating elements 131 and 141 are, for example, patch antennas having a substantially square flat plate shape and are configured with the same dimensions.
- the radiating elements 131 and 141 may be configured by dipole antennas.
- the radiating element 131 is arranged on the main surface side of the dielectric substrate 130 , and the radiating element 141 is arranged on the side surface side of the dielectric substrate 130 .
- FIG. 1 shows an example in which four radiating elements 131 and three radiating elements 141 are arranged on the dielectric substrate 130 .
- the number of radiating elements 131 and 141 arranged on dielectric substrate 130 may be one, or two or more.
- the RFIC 110 includes switches 111A to 111H, 113A to 113H, 117A and 117B, power amplifiers 112AT to 112HT, low noise amplifiers 112AR to 112HR, attenuators 114A to 114H, phase shifters 115A to 115H, and signal synthesis/distribution. 116A and 116B, mixers 118A and 118B, and amplifier circuits 119A and 119B.
- the configuration of the amplifier circuit 119A is a circuit for high-frequency signals radiated from the radiating element 131.
- Switches 111E to 111H, 113E to 113H, 117B, power amplifiers 112ET to 112HT, low noise amplifiers 112ER to 112HR, attenuators 114E to 114H, phase shifters 115E to 115H, signal combiner/divider 116B, mixer 118B, and amplifier circuit 119B is the circuit for the high frequency signal radiated from the radiating element 141 .
- the fourth radiating element 141 is not arranged on the dielectric substrate 130 shown in FIG. 1, so the signal path including the switch 111H is not connected to the radiating element.
- the switches 111A to 111H and 113A to 113H are switched to the power amplifiers 112AT to 112HT, and the switches 117A and 117B are connected to the transmission side amplifiers of the amplifier circuits 119A and 119B.
- the switches 111A to 111H and 113A to 113H are switched to the low noise amplifiers 112AR to 112HR, and the switches 117A and 117B are connected to the receiving amplifiers of the amplifier circuits 119A and 119B.
- Signals transmitted from the BBIC 200 are amplified by amplifier circuits 119A and 119B and up-converted by mixers 118A and 118B.
- a transmission signal which is an up-converted high-frequency signal, is divided into four waves by signal combiners/dividers 116A and 116B, passes through corresponding signal paths, and is fed to different radiating elements 131 and 141, respectively.
- the directivity of radio waves output from radiation elements 131 and 141 can be adjusted by individually adjusting the degree of phase shift of phase shifters 115A to 115H arranged in each signal path.
- Received signals which are high-frequency signals received by the radiating elements 131 and 141, are transmitted to the RFIC 110 and combined in the signal combiners/dividers 116A and 116B via different signal paths.
- the multiplexed reception signals are down-converted by mixers 118A and 118B, amplified by amplifier circuits 119A and 119B, and transmitted to BBIC 200.
- the RFIC 110 is formed, for example, as a one-chip integrated circuit component including the above circuit configuration.
- devices switching, power amplifiers, low-noise amplifiers, attenuators, phase shifters
- corresponding to the radiating elements 131 and 141 in the RFIC 110 may be formed as one-chip integrated circuit components for each corresponding radiating element. good.
- FIG. 2 is a perspective view of the antenna module 100 according to Embodiment 1.
- the antenna module 100 is configured by combining a dielectric substrate 130, a molded body 50, and a connector 40. As shown in FIG.
- the normal direction of the first main surface 11 of the dielectric substrate 130 is the “Z-axis direction”
- the longitudinal direction of the dielectric substrate 130 perpendicular to the Z-axis direction is the “Y-axis direction”
- a direction perpendicular to the Y-axis direction and the Z-axis direction is also referred to as the “X-axis direction”.
- the positive direction of the Z-axis in each drawing may be described as the upper surface side, and the negative direction thereof as the lower surface side.
- a molded body 50 and a connector 40 are attached to the second main surface 12 of the dielectric substrate 130 .
- the first main surface 11 and the second main surface 12 are parallel.
- the molded body 50 is formed by filling resin in a mold together with the electromagnetic shield 60 containing the SiP 160 .
- the mold is filled between the wall surface of the electromagnetic wave shield 60 and the SiP 160 .
- illustration of the SiP 160 housed in the electromagnetic shield 60 is omitted.
- the electromagnetic wave shield 60 is a box whose bottom surface and four wall surfaces rising from the bottom surface are made of metal.
- Connector 40 connects to BBIC 200 shown in FIG.
- a radiation element 131 is arranged near the first main surface 11 of the dielectric substrate 130 so as to face the first main surface 11 .
- a radiating element 141 is arranged on the side surface 13 of the dielectric substrate 130 .
- the radiating element 131 and the radiating element 141 have an arrangement relationship in which the direction of radio waves emitted by the radiating element 131 and the direction of radio waves radiated by the radiating element 141 are different.
- FIG. 2 shows an example in which one radiating element 131 and one radiating element 141 are arranged on the dielectric substrate 130 .
- the radiation element 141 is arranged across the side surface 13 of the dielectric substrate 130 and the mold body 50 .
- radiating element 141 positioned on side surface 13 of dielectric substrate 130 is arranged using the space of mold body 50 on the second main surface 12 side of dielectric substrate 130 . Therefore, the thickness of the dielectric substrate 130 can be reduced compared to the case where the radiating element 141 is arranged using only the space on the side surface 13 of the dielectric substrate 130 .
- FIG. 3 is a perspective side view of the antenna module 100 according to Embodiment 1.
- FIG. 3 is a perspective side view of the antenna module 100 according to Embodiment 1.
- FIG. 3A shows a perspective side view of the antenna module 100 viewed from the positive direction of the X axis
- FIG. 3B shows the antenna module 100 viewed from the negative direction of the X axis
- FIG. 3C shows a perspective side view of the antenna module 100 viewed from the positive direction of the Y axis.
- the antenna module 100 includes a dielectric substrate 130, a molded body 50, and a connector 40.
- the dielectric substrate 130 has a substantially rectangular shape when viewed in plan from the normal direction (Z-axis direction).
- Dielectric substrate 130 is, for example, a Low Temperature Co-fired Ceramics (LTCC) multilayer substrate.
- Dielectric substrate 130 may be configured by a multilayer resin substrate formed by laminating a plurality of resin layers made of resin such as epoxy or polyimide.
- the dielectric substrate 130 may be configured by a multilayer resin substrate formed by laminating a plurality of resin layers composed of a liquid crystal polymer (LCP) having a lower dielectric constant.
- a multilayer resin substrate formed by laminating a plurality of resin layers composed of a fluororesin, a multilayer resin substrate formed by laminating a plurality of resin layers composed of a PET (polyethylene terephthalate) material, or a substrate other than LTCC Dielectric substrate 130 may be configured from a ceramic multilayer substrate.
- the dielectric substrate 130 does not necessarily have a multilayer structure, and may be a single-layer substrate.
- a structure corresponding to the dielectric substrate 130 may be molded by a 3D printer.
- a connector 40 and a molded body 50 are arranged with respect to the second main surface 12 of the dielectric substrate 130 .
- a SiP 160 is arranged in the mold body 50 .
- SiP 160 is covered by electromagnetic shield 60 .
- the space between the electromagnetic wave shield 60 and the SiP 160 is filled with the resin forming the molded body 50 without any gap.
- SiP 160 and dielectric substrate 130 are joined by a plurality of solder bumps, including solder bumps 32 .
- a radiating element 131 and a radiating element 141 are arranged on the dielectric substrate 130 .
- Radiating element 131 is arranged on dielectric substrate 130 so as to face first main surface 11 .
- the radiating element 131 may be arranged exposed on the surface of the dielectric substrate 130 .
- Radiating element 141 is arranged across dielectric substrate 130 and mold body 50 at the position of side surface 13 of dielectric substrate 130 .
- the radiation element 141 is an example of a first radiation element arranged to intersect the first main surface 11
- the radiation element 131 is a second radiation element arranged closer to the first main surface 11 than the second main surface 12 . It is an example of an element.
- the radiating element 131 and the radiating element 141 are arranged so that their normal directions are different from each other. Therefore, the radiation direction of radio waves from the radiation element 131 is different from the radiation direction of radio waves from the radiation element 141 .
- the radiating element 131 radiates radio waves approximately in the Z-axis direction
- the radiating element 141 radiates radio waves approximately in the Y-axis direction.
- the feed point SP1 of the radiating element 131 is offset from the center of the radiating element 131 in the X-axis direction when viewed from above in the normal direction of the dielectric substrate 130 .
- Feeding point SP1 of radiating element 131 is connected to electronic components such as RFIC 110 and PMIC 150 in SiP 160 by feeding wirings 21 to 23 extending from solder bumps 32 .
- a ground electrode GND1 facing the radiating element 131 is formed on the dielectric substrate 130 .
- the feeding point SP2 of the radiating element 141 is offset from the center of the radiating element 141 in the Z-axis direction when the dielectric substrate 130 is viewed from the X-axis direction.
- Feeding point SP2 of radiating element 141 is connected to electronic components such as RFIC 110 and PMIC 150 in SiP 160 by feeding wirings 24 and 25 extending from solder bumps 32 .
- a ground electrode GND2 facing the radiating element 141 is formed on the dielectric substrate 130 .
- the ground electrode GND2 is electrically connected to the wall surface 61 of the electromagnetic shield 60.
- the wall surface 61 faces the radiating element 141 . Therefore, the wall surface 61 of the electromagnetic wave shield 60 constitutes the ground electrode of the radiation element 141 together with the ground electrode GND2. That is, in the antenna module 100 , the ground electrode facing the radiating element 141 is arranged across the dielectric substrate 130 and the molded body 50 .
- the radiating element 141 arranged across the dielectric substrate 130 and the mold body 50 has a mesh-like element portion and a plate-like element portion. part.
- the element portion on the dielectric substrate 130 side is formed by arranging vias 71 filled with conductive members and plate electrodes 81 in a grid pattern.
- the element portion on the mold body 50 side is composed of a solid flat plate electrode 83 having conductivity.
- the vias 71 and the plate electrodes 83 are electrically connected through the solder bumps 31 .
- the flat plate electrode 83 is an example of a conductive member that connects adjacent vias 71 among the plurality of vias 71 .
- the electrode density of the mesh-shaped element portion (first element portion) is lower than the electrode density of the plate-shaped element portion (second element portion). Therefore, the electrode density on the electrode surface of the mesh-shaped element portion is different from the electrode density on the electrode surface of the flat-plate-shaped element portion.
- the element portion on the mold body 50 side is configured by the plate electrode 83 is given.
- the element portion on the mold body 50 side may be configured in a mesh shape having a higher electrode density than the element portion on the dielectric substrate 130 side.
- the ground electrode GND2 arranged on the dielectric substrate 130 at a position facing the radiating element 141 consists of vias 72 in which conductive members are enclosed and plate electrodes 82 arranged in a grid pattern. formed by arranging Therefore, the ground electrode GND2 is configured in a mesh shape.
- FIG. 3A shows the configuration of part of GND2.
- the via 71 and the flat plate electrode 83 forming the radiating element 141 are not flush and are connected with a slight deviation in the X-axis direction. may be connected to
- the antenna module 100 disclosed in FIG. 3 can be applied to thin mobile information terminals that radiate radio waves in different directions, such as smartphones.
- radio waves can be radiated in different directions by arranging radiating elements at a position facing the display and at a position facing the side.
- the first main surface 11 of the dielectric substrate 130 is arranged to face the surface on which the display is arranged. Therefore, the side surface 13 of the dielectric substrate 130 faces the side surface of the portable information terminal.
- radiating elements are arranged using only the substrate side facing the side of the mobile information terminal. Therefore, in the conventional antenna module 100, there is a problem that the thickness of the substrate cannot be made thinner than the dimension of the radiating element.
- the radiating element 141 is arranged so as to straddle the side surface 13 of the dielectric substrate 130 and the molded body 50 .
- radiation element 141 can be arranged by effectively utilizing not only the space of side surface 13 of dielectric substrate 130 but also the space of mold body 50 .
- the thickness of the dielectric substrate 130 can be reduced compared to the case where the radiating element 141 is arranged using only the space on the side surface 13 of the dielectric substrate 130 .
- the radiation element 141 may be provided on the side surface 13 of the dielectric substrate 130, while the radiation element 131 may not be provided. That is, the present disclosure is also applicable to single-sided radiation antenna modules instead of double-sided radiation antenna modules.
- FIG. 4 is a perspective side view of the antenna module 100A according to the second embodiment.
- FIG. 4A shows a perspective side view of the antenna module 100A viewed from the positive direction of the X axis
- FIG. 4B shows the antenna module 100A viewed from the negative direction of the X axis
- FIG. 4C shows a perspective side view of the antenna module 100A viewed from the positive direction of the Y-axis.
- the radiating elements 131 and 141 of the antenna module 100 according to Embodiment 1 radiate radio waves of one frequency band.
- Embodiment 2 will describe a configuration in which features of the present disclosure are applied to a so-called dual-band type antenna module capable of radiating radio waves in two different frequency bands from a radiation element.
- a radiating element 131A is arranged instead of the radiating element 131, and a radiating element 141A is arranged instead of the radiating element 141.
- Radiating element 131A has radiation electrode 1311 for radiating radio waves in the first frequency band and radiation electrode 1312 for radiating radio waves in the second frequency band.
- Radiating element 141A has radiation electrode 1411 for radiating radio waves in the first frequency band and radiation electrode 1412 for radiating radio waves in the second frequency band.
- the first frequency band is the 39 GHz band and the second frequency band is the 28 GHz band.
- All of the radiation electrodes 1311, 1312, 1411, and 1412 have a substantially square shape.
- the radiation electrode 1311 and the radiation electrode 1312 are arranged so as to overlap each other when viewed from the normal direction of the dielectric substrate 130 .
- the radiation electrode 1411 and the radiation electrode 1412 are arranged so as to overlap each other when the dielectric substrate 130 is viewed from above in the Y-axis direction.
- each side of the radiation electrode 1311 are shorter than the dimensions of each side of the radiation electrode 1312 . Therefore, the frequency band (first frequency band) of radio waves emitted from the radiation electrode 1311 is higher than the frequency band (second frequency band) of radio waves emitted from the radiation electrode 1312 .
- Each side of the radiation electrode 1411 is shorter than each side of the radiation electrode 1412 . Therefore, the size of the electrode surface differs between the radiation electrode 1411 and the radiation electrode 1412 . Therefore, the frequency band (first frequency band) of radio waves radiated from radiation electrode 1411 is higher than the frequency band (second frequency band) of radio waves radiated from radiation electrode 1412 .
- the feeding point SP3 of the radiation electrode 1311 is offset in the X-axis direction from the center of the radiation element 131A when viewed from the normal direction of the dielectric substrate 130 in plan view.
- the feed point SP4 of the radiation electrode 1312 is offset in the Y-axis direction from the center of the radiation element 131A when viewed from the normal direction of the dielectric substrate 130 in plan view.
- the feeding point SP5 of the radiation electrode 1411 is offset in the Z-axis direction from the center of the radiation element 141A when the dielectric substrate 130 is viewed from the X-axis direction.
- the feeding point SP6 of the radiation electrode 1412 is offset in the Y-axis direction from the center of the radiation element 131A when the dielectric substrate 130 is viewed from the X-axis direction.
- the offset direction from the center of the feed point on the radiation electrode 1411 is different from the offset direction from the center of the feed point on the radiation electrode 1412 .
- a feeding point SP3 of the radiation electrode 1311 is connected to electronic components such as the RFIC 110 and the PMIC 150 in the SiP 160 by feeding wirings 21A to 23A extending from the solder bumps 32 .
- Feeding point SP4 of radiation electrode 1312 is connected to electronic components such as RFIC 110 and PMIC 150 in SiP 160 by feeding wirings 21B to 23B extending from solder bumps 32 .
- a feed point SP5 of the radiation electrode 1411 is connected to electronic components such as the RFIC 110 and PMIC 150 in the SiP 160 by feed wirings 24A and 25A extending from the solder bumps 32 .
- Feeding point SP6 of radiation electrode 1411 is connected to electronic components such as RFIC 110 and PMIC 150 in SiP 160 by feeding wirings 24B and 25B extending from solder bump 32 .
- the SiP 160 is provided with two types of RFICs 110 corresponding to two frequency bands of radio waves radiated from the radiating elements 131A and 141A. With such a configuration, it is possible to radiate radio waves in two different frequency bands from each of first main surface 11 and side surface 13 of dielectric substrate 130 .
- the radiation element 141A on the side surface 13 side of the dielectric substrate 130 is arranged across the dielectric substrate 130 and the mold body 50 .
- the radiation electrodes 1411 and 1412 of the radiation element 141A have a mesh-like element portion and a plate-like element portion. .
- the radiation electrode 1411 is an example of the first electrode of the first radiation element
- the radiation electrode 1412 is an example of the second electrode of the first radiation element.
- FIG. 5 is a perspective side view of the antenna module 100B according to the third embodiment.
- FIG. 5A shows a perspective side view of the antenna module 100B viewed from the positive direction of the X axis
- FIG. 5B shows the antenna module 100B viewed from the negative direction of the X axis
- FIG. 5(C) shows a perspective side view of the antenna module 100B viewed in plan from the positive direction of the Y axis.
- the radiating elements 131 and 141 of the antenna module 100 according to Embodiment 1 radiate radio waves in a single polarization direction.
- Embodiment 3 will describe a configuration in which the features of the present disclosure are applied to a so-called dual polarized antenna module capable of radiating polarized waves in two different directions from a radiating element.
- a radiating element 131B is arranged instead of the radiating element 131, and a radiating element 141B is arranged instead of the radiating element 141.
- the feeding point SP7 of the radiating element 131B is offset in the X-axis direction from the center of the radiating element 131B when viewed from the normal direction of the dielectric substrate 130 in plan view.
- a feeding point SP8 of the radiating element 131B is offset in the Y-axis direction from the center of the radiating element 131B when viewed from the normal direction of the dielectric substrate 130 in plan view.
- the radiation element 131B radiates radio waves whose polarization direction is the X-axis direction and radio waves whose polarization direction is the Y-axis direction.
- the feeding point SP9 of the radiating element 141B is offset in the Z-axis direction from the center of the radiating element 141B when the dielectric substrate 130 is viewed from the X-axis direction.
- the feeding point SP10 of the radiating element 141B is offset in the Y-axis direction from the center of the radiating element 141B when the dielectric substrate 130 is viewed from the X-axis direction.
- the radiation element 141B radiates radio waves whose polarization direction is the X-axis direction and radio waves whose polarization direction is the Z-axis direction.
- the antenna module 100B is a dual polarized antenna module capable of emitting radio waves having a polarization direction in a first direction and radio waves having a polarization direction in a second direction different from the first direction.
- a feeding point SP7 of the radiation element 131B is connected to electronic components such as the RFIC 110 and the PMIC 150 in the SiP 160 by means of feeding wirings 21C to 23C extending from the solder bumps 32.
- FIG. Feeding point SP8 of radiating element 131B is connected to electronic components such as RFIC 110 and PMIC 150 in SiP 160 by feeding wirings 21D to 23D extending from solder bumps 32.
- a feeding point SP9 of the radiating element 141B is connected to electronic components such as the RFIC 110 and the PMIC 150 in the SiP 160 by feeding wirings 24C to 27C extending from the solder bumps 32 .
- Feeding point SP10 of radiating element 141B is connected to electronic components such as RFIC 110 and PMIC 150 in SiP 160 by feeding wirings 24D and 25D extending from solder bumps 32.
- the radiating element 141B on the side surface side of the dielectric substrate 130 is arranged across the dielectric substrate 130 and the mold body 50 .
- the radiating element 141B has a mesh-like element portion and a plate-like element portion.
- FIG. 6 is a perspective side view of the antenna module 100C according to the fourth embodiment.
- the antenna module 100C according to Embodiment 4 differs from the antenna module 100 according to Embodiment 1 in the shape of the radiating element arranged across the side surface 13 of the dielectric substrate 130 and the molded body 50 .
- Radiating element 141 of antenna module 100 according to Embodiment 1 is formed linearly along the Z-axis when dielectric substrate 130 is viewed from the Y-axis direction (when dielectric substrate 130 is viewed from the side). ing.
- a radiating element 141C is employed instead of the radiating element 141.
- both ends of the radiating element 141C are formed by plate electrodes 84 and 85 .
- the plate electrodes 84 and 85 are arranged so as to extend toward the ground electrode GND2 at both ends of the via 71 forming part of the radiating element 141C.
- the plate electrode 84 is an example of the first end of the radiation element 141C.
- the flat plate electrode 85 is an example of the second end of the radiating element 141C.
- the plate electrode 84 extends toward the ground electrode GND2 inside the ground electrode GND2 from the end of the ground electrode GND2.
- the flat plate electrode 85 extends toward the ground electrode GND2 outside the ground electrode GND2 from the end of the ground electrode GND2.
- the dimensions of the radiating element arranged across the side surface 13 of the dielectric substrate 130 and the mold body 50 are the same as those of the first embodiment. It can be made larger than the form 1 by the plate electrodes 84 and 85 . Therefore, even when the thickness of the dielectric substrate 130 and the mold body 50 is reduced to reduce the thickness of the antenna module 100C, low-frequency radio waves can be radiated from the radiation element 141C.
- the flat plate electrode 84 on the dielectric substrate 130 side is arranged at a position lower than the tip position of the ground electrode GND2 on the first main surface 11 side.
- the plate electrode 85 on the mold body 50 side is arranged on the surface of the mold body 50 at a position below the wall surface 61 of the electromagnetic wave shield 60 .
- the wall surface 61 of the electromagnetic shield 60 functions as the ground electrode of the radiation element 141C together with the ground electrode GND2. Therefore, in the fourth embodiment, when dielectric substrate 130 is viewed from the side, radiating element 141C is slightly displaced downward with respect to the ground electrode (ground electrode GND2 and wall surface 61) of radiating element 141C.
- the radio waves of the radiating element 141C are radiated in the oblique direction indicated by the arrow A2.
- the radio waves of radiating element 131 are radiated in the direction indicated by arrow A1.
- the antenna module 100C can radiate radio waves over a wide range from the direction indicated by the arrow A1 to the direction indicated by the arrow A2.
- FIG. 7 is a perspective side view of the antenna module 100D according to the fifth embodiment.
- Antenna module 100D according to Embodiment 5 differs from antenna module 100 according to Embodiment 1 in the shape of the ground electrode facing radiation element 141 .
- the ground electrode facing the radiation element 141 is composed of the ground electrode GND2 and the wall surface 61 of the electromagnetic wave shield 60, and the dielectric substrate 130 is viewed from the Y-axis direction. is formed linearly along the Z-axis.
- the ground electrode facing the radiating element 141 is composed of the ground electrode GND2, the wall surface 61 of the electromagnetic wave shield 60, and the plate electrodes 86 and 87.
- the flat plate electrode 86 extends from the tip of the ground electrode GND2 on the first main surface 11 side toward the radiation element 141 .
- the plate electrode 87 extends from the electromagnetic shield 60 toward the radiating element 141 . That is, when the dielectric substrate 130 is viewed from the side of the ground electrode GND2, both ends of the ground electrode (plate electrodes 86 and 87) facing the radiating element 141 extend toward the radiating element 141.
- Embodiment 5 when the antenna module 100D is viewed from the side, both ends of the ground electrode of the radiating element 141 are formed by the plate electrodes 86 and 87.
- FIG. According to the fifth embodiment the dimension of the ground electrode of the radiating element 141 is made larger than that of the first embodiment by the plate electrodes 86 and 87 without changing the thickness of the dielectric substrate 130 from the first embodiment. be able to. Therefore, even when the thickness of the dielectric substrate 130 and the mold body 50 is reduced in order to reduce the thickness of the antenna module 100D, the radiation element 141 can radiate low-frequency radio waves.
- FIG. 8 is a side see-through view of the antenna module 100E according to the sixth embodiment.
- the antenna module 100E according to Embodiment 6 differs from the antenna module 100 according to Embodiment 1 in the shape of the radiating element arranged across the side surface 13 of the dielectric substrate 130 and the molded body 50 .
- Radiating element 141 of antenna module 100 according to Embodiment 1 is formed linearly along the Z-axis when dielectric substrate 130 is viewed from the Y-axis direction.
- a radiating element 141D is employed.
- the radiating element 141D is composed of a plurality of vias 71A arranged in a stepped manner and a plate electrode 83A.
- the plurality of vias 71A are connected by a large number of plate electrodes (not shown), and form a mesh like the radiation element 141 shown in FIG. 3(A).
- the vias 71A arranged on the interface between the dielectric substrate 130 and the mold body 50 are electrically connected to the plate electrodes 83A on the mold body 50 side by the solder bumps 31 .
- the plurality of vias 71A are stacked in an oblique direction so as to gradually approach the ground electrode GND2 from the position where they are connected to the flat plate electrode 83A.
- the plate electrode 83A is arranged obliquely from the position connected to the via 71A toward the wall surface 61 of the electromagnetic wave shield 60. As shown in FIG.
- the radiating element 141D is arranged with the boundary between the dielectric substrate 130 and the molded body 50 as the center, and is inclined toward the GND2 side and the wall surface 61 side.
- the dimensions of the radiating element arranged across the side surface 13 of the dielectric substrate 130 and the mold body 50 can be adjusted to the dimensions of the embodiment. It can be larger than form 1. Therefore, even when the thickness of the dielectric substrate 130 and the mold body 50 is reduced to reduce the thickness of the antenna module 100E, low-frequency radio waves can be radiated from the radiation element 141D.
- FIG. 9 is a perspective side view of an antenna module 100F according to Embodiment 7.
- FIG. Antenna module 100 ⁇ /b>F according to Embodiment 7 differs from antenna module 100 according to Embodiment 1 in the shape of the radiating element arranged across side surface 13 of dielectric substrate 130 and molded body 50 .
- antenna module 100E according to Embodiment 7 radiating element 141E is employed instead of radiating element 141.
- the radiating element 141E has a hound's-tooth check pattern at a portion corresponding to the side surface 13 of the dielectric substrate 130 when the dielectric substrate 130 is viewed from the X-axis direction.
- a portion corresponding to the side surface 13 of the radiating element 141E is composed of flat plate electrodes 81 stacked in a plurality of stages and vias 71B arranged between the two flat plate electrodes 81. As shown in FIG. In the radiating element 141E, a plurality of vias 71B are arranged in a houndstooth pattern. By arranging the vias 71B in this manner, the current density can be made more uniform. As a result, according to Embodiment 6, the antenna characteristics can be improved.
- FIG. 10 is a perspective side view of the antenna module 100G according to the eighth embodiment.
- circuit board 170 is arranged between dielectric substrate 130 and molded body 50 .
- a ground electrode GND3 is arranged on the circuit board 170 .
- antenna module 100G according to Embodiment 8 constitutes an array antenna in which two each of radiating element 131 and radiating element 141F are arranged.
- the antenna module 100G according to Embodiment 8 differs from the antenna module 100 according to Embodiment 1 in that it has a circuit board 170 and constitutes an array antenna.
- the circuit board 170 is electrically connected to the dielectric substrate 130 by solder bumps 34 .
- a SiP 160 covered with an electromagnetic wave shield 60 is mounted on the circuit board 170 .
- the solder bumps 32 electrically connect the circuit board 170 and the SiP 160 .
- the configuration of the radiation element 131 is the same as that of the first embodiment.
- the radiating element 141F differs from the radiating element 141 in that the plate electrode 83 extends to the circuit board 170.
- the plate electrodes 83 shown in FIG. A plurality of vias provided in the substrate 170 may be used.
- circuit board 170 is arranged between dielectric substrate 130 and molded body 50, ground electrode GND1 and ground electrode GND3 included in circuit board 170 provide The antenna characteristics of the radiating element 131 can be enhanced.
- FIG. 11 is a perspective side view of the antenna module 100H according to the ninth embodiment.
- Antenna module 100H according to Embodiment 9 differs from antenna module 100 according to Embodiment 1 in that molded cover 51 in which electromagnetic wave shield 60 and flat plate electrode 83 are integrated with molded body 50 is employed. Mold cover 51 is formed by insert molding, for example.
- the antenna module 100H is configured by bonding the mold cover 51 to the second main surface 12 of the dielectric substrate 130 on which the SiP 160 is arranged.
- the mold body 50 covering the SiP 160 with resin is arranged on the second main surface 12 side, and the plate electrode 83 is placed on the dielectric substrate 130 side. is electrically connected to the via 71 of Thereby, the radiation element 141 is arranged across the dielectric substrate 130 and the mold body 50 .
- FIG. 12 is a perspective side view of the antenna module 100I according to the tenth embodiment.
- illustration of the ground electrode GND2 arranged in the dielectric substrate 130 is omitted.
- Antenna module 100I according to Embodiment 10 is implemented in that the configuration of the mold body 50 side of the radiating element arranged on side surface 13 of dielectric substrate 130 is realized by a plurality of copper posts 90 instead of flat electrodes. is different from the antenna module 100 according to the first form.
- the radiating element 141G of the antenna module 100I has a lattice shape as a whole.
- a portion of the radiating element 141G corresponding to the dielectric substrate 130 is formed by arranging vias 71 filled with conductive members and plate electrodes 81 in a grid pattern, similarly to the radiating element 141.
- FIG. A portion of the radiating element 141G corresponding to the mold body 50 is formed by arranging the copper posts 90 and the plate electrodes 88 in a grid pattern.
- the copper post 90 may constitute the portion corresponding to the mold body 50 of the radiation element 141G without providing the plate electrode 88.
- FIG. 13 is a perspective view of an antenna module 100J according to the eleventh embodiment.
- Antenna module 100J according to Embodiment 11 constitutes an array antenna in which a plurality of radiating elements 131 and 141 are arranged.
- antenna module 100J four radiating elements 131 are arranged facing first main surface 11 of dielectric substrate 130, and three radiating elements 141 are arranged facing side surface 13 of dielectric substrate 130.
- the radiating elements 131 and 141 are patch antennas having a substantially square flat plate shape and are configured with the same dimensions.
- Each of the radiating elements 131 is arranged along the Y-axis direction at a pitch of P1 facing the first main surface 11 of the dielectric substrate 130 .
- FIG. 13 shows an example in which the radiating element 131 is exposed on the surface of the dielectric substrate 130, the radiating element 131 may be arranged in the inner layer of the dielectric substrate 130.
- the four radiating elements 131 and the three radiating elements 141 are connected to electronic components such as the RFIC 110 and the PMIC 150 in the SiP 160 through power supply wiring, like the antenna module 100 .
- the block diagram illustrated in FIG. 1 applies to configurations of four radiating elements 131 and three radiating elements 141 .
- the power supply wiring, the SiP 160, and the like are omitted.
- each of the radiating elements 141 has a virtual line L1 extending in the X-axis direction through the center of the radiating element 141 when viewed from above in the normal direction (Z-axis direction) of the dielectric substrate 130. are arranged to pass through the center of the radiating element 131 .
- the radiating element 141 When viewed from the normal direction of the dielectric substrate 130, the radiating element 141 is not provided on the imaginary line L1 passing through the connector 40 and perpendicular to the Y-axis direction. However, radiating element 131 is provided at a position where imaginary line L1 extends to first main surface 11 of dielectric substrate 130 .
- the plurality of radiating elements 141 are arranged side by side in the first direction (Y-axis direction) so as to intersect the first main surface 11 .
- a plurality of radiating elements 131 are arranged on the dielectric substrate 130 along the first main surface 11 in a first direction (Y-axis direction).
- SiP 160 including electronic components such as RFIC 110 and PMIC 150 is arranged on the second main surface 12 side.
- the connector 40 is arranged on the second main surface 12 side at a position next to the molded body 50 in the first direction (Y-axis direction).
- the radiating element 141 When viewed from the normal direction of the dielectric substrate 130, the radiating element 141 is not provided on a virtual line passing through the connector 40 and orthogonal to the first direction (Y-axis direction), and the virtual line is the first main surface.
- a radiating element 131 is provided at a position extending to 11 .
- the number of radiating elements 131 arranged on first main surface 11 side of dielectric substrate 130 is larger than that on side surface 13 side of dielectric substrate 130 .
- number of radiating elements 141 Since the connector 40 must be arranged on the second main surface 12 of the dielectric substrate 130 , the radiating element 141 cannot be provided on the side surface 13 of the dielectric substrate 130 corresponding to the connector 40 .
- the antenna module 100J according to the eleventh embodiment even when the connector 40 is provided on the second main surface 12 of the dielectric substrate 130, a large number of radiating elements are provided so as to maximize the area efficiency.
- An antenna module in which 131 and 141 are arranged can be provided.
- radiating element 131 and radiating element 141 may be arranged such that virtual line L1 passing through radiating element 141 passes between adjacent radiating elements 131 and 131 .
- 10 communication device 11 first main surface, 12 second main surface, 13 side surface, 21, 22, 23, 21A, 21B, 22A, 22B, 21C, 22C power supply wiring, 25, 26 wiring, 31 to 34 solder bumps, 40 connector, 51 molded case, 50 molded body, 60 electromagnetic wave shield, 61 wall surface, 71-73 via, 81-88 plate electrode, 90 copper post, 100, 100A-100J antenna module, 110 RFIC, 111A-111H, 113A- 113H, 117A, 117B switches, 112AR ⁇ 112HR low noise amplifiers, 112AT ⁇ 112HT power amplifiers, 114A ⁇ 114H attenuators, 115A ⁇ 115H phase shifters, 116A, 116B signal synthesizer/dividers, 118A, 118B mixers, 119A, 119B amplification circuit, 120 antenna device, 130 dielectric substrate, 131, 131B radiation element, 141, 141A to 141G radiation element, 150 PMIC
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Abstract
アンテナモジュール(100)は、対向する第1主面(11)および第2主面(12)を有する基板(130)と、第1主面(11)に交差するように配置される第1放射素子(141)と、第2主面側(12)に配置され、第1放射素子(141)と電気的に接続される電子部品(160)と、第2主面側(12)に配置され、電子部品(160)を樹脂で覆うモールド体(50)とを備え、第1放射素子(141)は、基板(130)とモールド体(50)とに跨がって配置される。
Description
本開示は、アンテナモジュール、それを搭載した通信装置に関する。
国際公開第2018/230475号(特許文献1)には、L字型の基板の主面と側面とにパッチアンテナが配置されたアンテナモジュールが記載されている。特開2021-78077号公報(特許文献2)には、基板の凹部に電子部品が搭載され、基板の凹部と対向する面と基板の側面とにパッチアンテナが配置されたアンテナモジュールが記載されている。
特許文献1および特許文献2に記載のアンテナモジュールによれば、基板の側面に配置されたパッチアンテナによって、基板の側面からビームを放射することが可能となる。
特許文献1および特許文献2に記載される従来のアンテナモジュールでは、基板の側面にアンテナを配置するための十分なスペースを設ける必要があるため、基板の厚みをアンテナの幅よりも薄くすることができない。このことが、アンテナモジュールを薄型化することに対する妨げとなる。
本開示は、上記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、基板の側面からの電波の放射を可能にしつつ、アンテナモジュールの薄型化に対応可能にすることである。
本開示に係るアンテナモジュールは、対向する第1主面および第2主面を有する基板と、第1主面に交差するように配置される第1放射素子と、第2主面側に配置され、第1放射素子と電気的に接続される電子部品と、第2主面側に配置され、電子部品を樹脂で覆うモールド体とを備え、第1放射素子は、基板とモールド体とに跨がって配置される。
本開示に係るアンテナモジュールにおいては、基板の側面からの電波の放射を可能にしつつ、アンテナモジュールの薄型化に対応可能となる。
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。
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。本実施の形態に係るアンテナモジュール100に用いられる電波の周波数帯域の一例は、たとえば28GHz、39GHzおよび60GHzなどを中心周波数とするミリ波帯の電波である。本実施の形態に係るアンテナモジュール100には、上記以外の周波数帯域の電波も適用可能である。
(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。本実施の形態に係るアンテナモジュール100に用いられる電波の周波数帯域の一例は、たとえば28GHz、39GHzおよび60GHzなどを中心周波数とするミリ波帯の電波である。本実施の形態に係るアンテナモジュール100には、上記以外の周波数帯域の電波も適用可能である。
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BBIC(Base Band Integrated Circuit)200とを備える。アンテナモジュール100は、RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)110と、PMIC(Power Management Integrated Circuit)150と、アンテナ装置120とを備える。
RFIC110およびPMIC150は、SiP(System in Package)150内に封止されている。PMIC150は、RFIC110の電源系統を管理する。RFIC110およびPMIC150は、給電回路の一例である。
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装置120から放射するとともに、アンテナ装置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。
アンテナ装置120は、誘電体基板130を含む。誘電体基板130には放射素子131,141が配置される。放射素子131,141は、たとえば、略正方形の平板形状を有するパッチアンテナであり、同じ寸法で構成される。放射素子131,141をダイポールアンテナにより構成してもよい。
放射素子131は、誘電体基板130の主面側に配置され、放射素子141は、誘電体基板130の側面側に配置される。図1においては、4つの放射素子131と3つの放射素子141とが誘電体基板130に配置される例が示されている。誘電体基板130に配置される放射素子131,141の数は1つであってもよく、2つ以上であってもよい。
RFIC110は、スイッチ111A~111H,113A~113H,117A,117Bと、パワーアンプ112AT~112HTと、ローノイズアンプ112AR~112HRと、減衰器114A~114Hと、移相器115A~115Hと、信号合成/分配器116A,116Bと、ミキサ118A,118Bと、増幅回路119A、119Bとを備える。
このうち、スイッチ111A~111D,113A~113D,117A、パワーアンプ112AT~112DT、ローノイズアンプ112AR~112DR、減衰器114A~114D、移相器115A~115D、信号合成/分配器116A、ミキサ118A、および増幅回路119Aの構成が、放射素子131から放射される高周波信号のための回路である。
スイッチ111E~111H,113E~113H,117B、パワーアンプ112ET~112HT、ローノイズアンプ112ER~112HR、減衰器114E~114H、移相器115E~115H、信号合成/分配器116B、ミキサ118B、および増幅回路119Bの構成が、放射素子141から放射される高周波信号のための回路である。なお、図1に示される誘電体基板130には、4つ目の放射素子141が配置されていないため、スイッチ111Hを含む信号経路については、放射素子に接続されていない。
高周波信号を送信する場合には、スイッチ111A~111H,113A~113Hがパワーアンプ112AT~112HT側へ切換えられるとともに、スイッチ117A,117Bが増幅回路119A,119B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~111H,113A~113Hがローノイズアンプ112AR~112HR側へ切換えられるとともに、スイッチ117A,117Bが増幅回路119A,119B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119A,119Bで増幅され、ミキサ118A,118B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/分配器116A,116Bで4分波され、対応する信号経路を通過して、それぞれ異なる放射素子131,141に給電される。各信号経路に配置された移相器115A~115Hの移相度が個別に調整されることにより、放射素子131,141から出力される電波の指向性を調整することができる。
放射素子131,141で受信された高周波信号である受信信号はRFIC110に伝達され、それぞれ異なる信号経路を経由して信号合成/分配器116A,116Bにおいて合波される。合波された受信信号は、ミキサ118A,118Bでダウンコンバートされ、さらに増幅回路119A,119B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における各放射素子131,141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、対応する放射素子毎に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成の概要)
図2は、実施の形態1に係るアンテナモジュール100の斜視図である。図2に示すように、アンテナモジュール100は、誘電体基板130と、モールド体50と、コネクタ40とを組み合わせることにより構成される。
図2は、実施の形態1に係るアンテナモジュール100の斜視図である。図2に示すように、アンテナモジュール100は、誘電体基板130と、モールド体50と、コネクタ40とを組み合わせることにより構成される。
以下では、図示のとおり、誘電体基板130の第1主面11の法線方向を「Z軸方向」、Z軸方向に垂直であって誘電体基板130の長手方向を「Y軸方向」、Y軸方向およびZ軸方向に垂直な方向を「X軸方向」とも称する。また、以下では、各図におけるZ軸の正方向を上面側、負方向を下面側として説明する場合がある。
誘電体基板130の第2主面12には、モールド体50と、コネクタ40とが取り付けられる。第1主面11と第2主面12とは平行である。
モールド体50は、SiP160を納めた電磁波シールド60とともに型に樹脂を充填することによって形成される。モールド体50を形成する工程において、電磁波シールド60の壁面とSiP160との間にモールドが充填される。図2においては、電磁波シールド60内に納められたSiP160の図示を省略している。電磁波シールド60は、底面、および底面から立ち上がる4つの壁面が金属で形成された箱体であり、誘電体基板130の第2主面12と対向する上面は開口している。コネクタ40は、図1に示されるBBIC200に接続される。
誘電体基板130の第1主面11付近には、第1主面11に対向するように放射素子131が配置される。誘電体基板130の側面13には、放射素子141が配置される。その結果、放射素子131と放射素子141とは、放射素子131が放射する電波の方向と、放射素子141が放射する電波の方向とが異なる配置関係となる。なお、図2では、誘電体基板130に放射素子131および放射素子141をそれぞれ1つ配置する例を示している。
特に、放射素子141は、誘電体基板130の側面13とモールド体50とに跨がって配置される。このように、アンテナモジュール100において、誘電体基板130の側面13に位置する放射素子141は、誘電体基板130の第2主面12側のモールド体50のスペースを利用して配置される。このため、誘電体基板130の側面13のスペースのみを利用して放射素子141を配置する場合と比較して、誘電体基板130の厚みを薄くすることができる。
(アンテナモジュールの構成)
次に、図3を参照して、本実施の形態1におけるアンテナモジュール100の構成の詳細を説明する。図3は、実施の形態1に係るアンテナモジュール100の側面透視図である。
次に、図3を参照して、本実施の形態1におけるアンテナモジュール100の構成の詳細を説明する。図3は、実施の形態1に係るアンテナモジュール100の側面透視図である。
図3(A)には、X軸の正方向からアンテナモジュール100を平面視した場合の側面透視図が示され、図3(B)には、X軸の負方向からアンテナモジュール100を平面視した場合の側面透視図が示され、図3(C)には、Y軸の正方向からアンテナモジュール100を平面視した場合の側面透視図が示されている。
アンテナモジュール100は、誘電体基板130と、モールド体50と、コネクタ40とを含む。
法線方向(Z軸方向)から平面視した場合に、誘電体基板130は、略矩形形状を有している。誘電体基板130は、たとえば、低温同時焼成セラミックス(LTCC:Low Temperature Co-fired Ceramics)多層基板である。エポキシ、ポリイミドなどの樹脂から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板により誘電体基板130を構成してもよい。
より低い誘電率を有する液晶ポリマー(Liquid Crystal Polymer:LCP)から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板により誘電体基板130を構成してもよい。フッ素系樹脂から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板、PET(Polyethylene Terephthalate)材から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板、あるいは、LTCC以外のセラミックス多層基板により誘電体基板130を構成してもよい。
誘電体基板130は必ずしも多層構造でなくてもよく、単層の基板であってもよい。誘電体基板130に対応する構成を3Dプリンタにより成形してもよい。
誘電体基板130の第2主面12に対して、コネクタ40およびモールド体50が配置されている。モールド体50にはSiP160が配置されている。SiP160は、電磁波シールド60によって覆われている。電磁波シールド60とSiP160との間は、モールド体50を構成する樹脂によって隙間なく埋められている。SiP160と誘電体基板130とは、はんだバンプ32を含む複数のはんだバンプによって接合されている。
誘電体基板130には、放射素子131と放射素子141とが配置されている。放射素子131は、第1主面11に対向するように誘電体基板130に配置されている。放射素子131は、誘電体基板130の表面に露出して配置されていてもよい。放射素子141は、誘電体基板130の側面13の位置において、誘電体基板130とモールド体50とに跨がって配置されている。放射素子141は第1主面11に交差するように配置される第1放射素子の一例であり、放射素子131は第2主面12よりも第1主面11側に配置される第2放射素子の一例である。
このように、放射素子131と放射素子141とは、法線方向が互いに異なる方向となるように配置されている。このため、放射素子131の電波の放射方向と、放射素子141の電波の放射方向とは異なる。具体的には、放射素子131は、概ねZ軸方向に電波を放射し、放射素子141は、概ねY軸方向に電波を放射する。
放射素子131の給電点SP1は、誘電体基板130の法線方向から平面視した場合に、放射素子131の中心からX軸方向にオフセットしている。放射素子131の給電点SP1は、はんだバンプ32から延びる給電配線21~23によりSiP160内のRFIC110およびPMIC150などの電子部品と接続されている。誘電体基板130には、放射素子131に対向する接地電極GND1が形成されている。
放射素子141の給電点SP2は、誘電体基板130をX軸方向から平面視した場合に、放射素子141の中心からZ軸方向にオフセットしている。放射素子141の給電点SP2は、はんだバンプ32から延びる給電配線24,25によりSiP160内のRFIC110およびPMIC150などの電子部品と接続されている。
誘電体基板130には、放射素子141に対向する接地電極GND2が形成されている。図3(C)に示されるように、接地電極GND2は、電磁波シールド60の壁面61と電気的に接続されている。壁面61は、放射素子141に対向している。このため、電磁波シールド60の壁面61は、接地電極GND2とともに放射素子141の接地電極を構成する。つまり、アンテナモジュール100において、放射素子141に対向する接地電極は、誘電体基板130とモールド体50とに跨がって配置されている。
図3(A)に示されるように、誘電体基板130とモールド体50とに跨がって配置される放射素子141は、メッシュ状に構成される素子部分と、平板状に構成される素子部分とを有する。誘電体基板130側の素子部分は、導電性部材が封入されたビア71と平板電極81とを格子状に並べることで形成される。モールド体50側の素子部分は、導電性を有するベタの平板電極83により構成される。ビア71と平板電極83とは、はんだバンプ31を介して電気的に接続される。平板電極83は、複数のビア71のうち隣り合うビア71同士を接続する導電性部材の一例である。メッシュ状に構成される素子部分(第1素子部分)の電極密度は、平板状に構成される素子部分(第2素子部分)の電極密度よりも低い。したがって、メッシュ状に構成される素子部分における電極面の電極密度と、平板状に構成される素子部分における電極面の電極密度とが異なる。なお、ここでは、モールド体50側の素子部分を平板電極83により構成する例を挙げている。しかしながら、モールド体50側の素子部分を、誘電体基板130側の素子部分よりも電極密度の高いメッシュ状に構成してもよい。
図3(A)に示されるように、放射素子141と対向する位置で誘電体基板130に配置される接地電極GND2は、導電性部材が封入されたビア72と平板電極82とを格子状に並べることで形成される。したがって、接地電極GND2は、メッシュ状に構成される。図3(A)には、GND2の一部の構成が図示されている。
図3(C)において、放射素子141を構成するビア71と平板電極83とは、面一でなく、X軸方向にわずかにずれて接続されているが、ビア71および平板電極83を面一に接続してもよい。
図3に開示されたアンテナモジュール100は、スマートフォンなど、異なる方向に電波を放射する薄型の携帯情報端末に適用可能である。一般に、携帯情報端末では、ディスプレイに対向する位置および側面に対向する位置に放射素子を配置することによって、異なる方向への電波の放射を可能とする。このような携帯情報端末にアンテナモジュール100が適用される場合に、ディスプレイが配置される面に対向して誘電体基板130の第1主面11が配置される。このため、携帯情報端末の側面に誘電体基板130の側面13が対向する。
従来のアンテナモジュールでは、携帯情報端末の側面に対向する基板側面のみを利用して放射素子を配置している。このため、従来のアンテナモジュール100では、基板の厚みを放射素子の寸法よりも薄くすることができないという問題があった。
そこで、実施の形態1に係るアンテナモジュール100では、誘電体基板130の側面13からモールド体50へと跨がるように放射素子141を配置している。実施の形態1によれば、誘電体基板130の側面13のみならず、モールド体50のスペースを有効活用して放射素子141を配置することができる。その結果、誘電体基板130の側面13のスペースのみを利用して放射素子141を配置する場合と比較して、誘電体基板130の厚みを薄くすることができる。
実施の形態1において、誘電体基板130の側面13に放射素子141を設ける一方、放射素子131を設けないように構成してもよい。すなわち、本開示は、2面放射でなく1面放射のアンテナモジュールにも適用可能である。
[実施の形態2]
図4は、実施の形態2に係るアンテナモジュール100Aの側面透視図である。
図4は、実施の形態2に係るアンテナモジュール100Aの側面透視図である。
図4(A)には、X軸の正方向からアンテナモジュール100Aを平面視した場合の側面透視図が示され、図4(B)には、X軸の負方向からアンテナモジュール100Aを平面視した場合の側面透視図が示され、図4(C)には、Y軸の正方向からアンテナモジュール100Aを平面視した場合の側面透視図が示されている。
実施の形態1に係るアンテナモジュール100の放射素子131,141は、1つの周波数帯域の電波を放射する。実施の形態2では、放射素子から異なる2つの周波数帯域の電波が放射可能な、いわゆるデュアルバンドタイプのアンテナモジュールに、本開示の特徴を適用した構成について説明する。
実施の形態2に係るアンテナモジュール100Aには、放射素子131に代えて放射素子131Aが配置され、放射素子141に代えて放射素子141Aが配置されている。放射素子131Aは、第1周波数帯域の電波を放射するための放射電極1311と、第2周波数帯域の電波を放射するための放射電極1312とを有する。放射素子141Aは、第1周波数帯域の電波を放射するための放射電極1411と、第2周波数帯域の電波を放射するための放射電極1412とを有する。一例として、第1周波数帯域は39GHz帯であり、第2周波数帯域は28GHz帯である。
放射電極1311、1312,1411,1412はいずれも、略正方形の形状を有している。放射電極1311および放射電極1312は、誘電体基板130の法線方向から平面視した場合に、互いに重なるように配置されている。放射電極1411および放射電極1412は、Y軸方向から誘電体基板130を平面視した場合に、互いに重なるように配置されている。
放射電極1311の各辺の寸法は、放射電極1312の各辺の寸法よりも短い。そのため、放射電極1311から放射される電波の周波数帯域(第1周波数帯域)は、放射電極1312から放射される電波の周波数帯域(第2周波数帯域)よりも高い。放射電極1411の各辺の寸法は、放射電極1412の各辺の寸法よりも短い。したがって、放射電極1411と放射電極1412とでは電極面のサイズが異なる。そのため、放射電極1411から放射される電波の周波数帯域(第1周波数帯域)は、放射電極1412から放射される電波の周波数帯域(第2周波数帯域)よりも高い。
放射電極1311の給電点SP3は、誘電体基板130の法線方向から平面視した場合に、放射素子131Aの中心からX軸方向にオフセットしている。放射電極1312の給電点SP4は、誘電体基板130の法線方向から平面視した場合に、放射素子131Aの中心からY軸方向にオフセットしている。
放射電極1411の給電点SP5は、誘電体基板130をX軸方向から平面視した場合に、放射素子141Aの中心からZ軸方向にオフセットしている。放射電極1412の給電点SP6は、誘電体基板130をX軸方向から平面視した場合に、放射素子131Aの中心からY軸方向にオフセットしている。このように、放射電極1411における給電点の中心からのオフセット方向と、放射電極1412における給電点の中心からのオフセット方向とが異なる。
放射電極1311の給電点SP3は、はんだバンプ32から延びる給電配線21A~23AによりSiP160内のRFIC110およびPMIC150などの電子部品と接続されている。放射電極1312の給電点SP4は、はんだバンプ32から延びる給電配線21B~23BによりSiP160内のRFIC110およびPMIC150などの電子部品と接続されている。
放射電極1411の給電点SP5は、はんだバンプ32から延びる給電配線24A,25AによりSiP160内のRFIC110およびPMIC150などの電子部品と接続されている。放射電極1411の給電点SP6は、はんだバンプ32から延びる給電配線24B,25BによりSiP160内のRFIC110およびPMIC150などの電子部品と接続されている。
実施の形態2において、SiP160内には、放射素子131A,141Aから放射される電波の2つの周波数帯域に対応する2種類のRFIC110が設けられる。このような構成とすることによって、誘電体基板130の第1主面11および側面13の各々から、異なる2つの周波数帯域の電波を放射することが可能となる。
実施の形態2においても、実施の形態1と同様に、誘電体基板130の側面13側の放射素子141Aは、誘電体基板130とモールド体50とに跨がって配置されている。実施の形態2においても、実施の形態1と同様に、放射素子141Aの放射電極1411,1412は、メッシュ状に構成される素子部分と、平板状に構成される素子部分とを有している。
実施の形態2において、放射電極1411は、第1放射素子の第1電極の一例であり、放射電極1412は、第1放射素子の第2電極の一例である。
[実施の形態3]
図5は、実施の形態3に係るアンテナモジュール100Bの側面透視図である。
図5は、実施の形態3に係るアンテナモジュール100Bの側面透視図である。
図5(A)には、X軸の正方向からアンテナモジュール100Bを平面視した場合の側面透視図が示され、図5(B)には、X軸の負方向からアンテナモジュール100Bを平面視した場合の側面透視図が示され、図5(C)には、Y軸の正方向からアンテナモジュール100Bを平面視した場合の側面透視図が示されている。
実施の形態1に係るアンテナモジュール100の放射素子131,141は、単一の偏波方向の電波を放射する。実施の形態3では、放射素子から異なる2方向の偏波を放射することが可能な、いわゆるデュアル偏波タイプのアンテナモジュールに、本開示の特徴を適用した構成について説明する。
実施の形態3に関わるアンテナモジュール100Bには、放射素子131に代えて放射素子131Bが配置され、放射素子141に代えて放射素子141Bが配置されている。
放射素子131Bの給電点SP7は、誘電体基板130の法線方向から平面視した場合に、放射素子131Bの中心からX軸方向にオフセットしている。放射素子131Bの給電点SP8は、誘電体基板130の法線方向から平面視した場合に、放射素子131Bの中心からY軸方向にオフセットしている。これにより、放射素子131Bからは、X軸方向を偏波方向とする電波およびY軸方向を偏波方向とする電波が放射される。
放射素子141Bの給電点SP9は、誘電体基板130をX軸方向から平面視した場合に、放射素子141Bの中心からZ軸方向にオフセットしている。放射素子141Bの給電点SP10は、誘電体基板130をX軸方向から平面視した場合に、放射素子141Bの中心からY軸方向にオフセットしている。これにより、放射素子141Bからは、X軸方向を偏波方向とする電波およびZ軸方向を偏波方向とする電波が放射される。
このように、放射素子131B,141Bの各々においては、2つの給電点に高周波信号が供給されている。これにより、放射素子131B,141Bの各々からは、異なる2つの偏波方向の電波を放射することができる。すなわち、アンテナモジュール100Bは、第1方向に偏波方向を有する電波と、第1方向と異なる第2方向に偏波方向を有する電波とを放射可能なデュアル偏波タイプのアンテナモジュールである。
放射素子131Bの給電点SP7は、はんだバンプ32から延びる給電配線21C~23CによりSiP160内のRFIC110およびPMIC150などの電子部品と接続されている。放射素子131Bの給電点SP8は、はんだバンプ32から延びる給電配線21D~23DによりSiP160内のRFIC110およびPMIC150などの電子部品と接続されている。
放射素子141Bの給電点SP9は、はんだバンプ32から延びる給電配線24C~27CによりSiP160内のRFIC110およびPMIC150などの電子部品と接続されている。放射素子141Bの給電点SP10は、はんだバンプ32から延びる給電配線24D,25DによりSiP160内のRFIC110およびPMIC150などの電子部品と接続されている。
実施の形態3においても、実施の形態1と同様に、誘電体基板130の側面側の放射素子141Bは、誘電体基板130とモールド体50とに跨がって配置されている。放射素子141Bは、メッシュ状に構成される素子部分と、平板状に構成される素子部分とを有している。
なお、実施の形態2と実施の形態3とを組み合わせることにより、いわゆるデュアルバンド、デュアル偏波タイプのアンテナモジュールを構成することも可能である。
[実施の形態4]
図6は、実施の形態4に係るアンテナモジュール100Cの側面透視図である。
図6は、実施の形態4に係るアンテナモジュール100Cの側面透視図である。
実施の形態4に係るアンテナモジュール100Cは、実施の形態1に係るアンテナモジュール100と比較して、誘電体基板130の側面13およびモールド体50に跨がって配置する放射素子の形状が異なる。実施の形態1に係るアンテナモジュール100の放射素子141は、誘電体基板130をY軸方向から平面視した場合(誘電体基板130を側面視した場合)、Z軸に沿って直線状に形成されている。
実施の形態4に係るアンテナモジュール100Cでは、放射素子141に代えて、放射素子141Cが採用されている。誘電体基板130をY軸方向から平面視した場合に、放射素子141Cの両端部は、平板電極84,85により構成される。平板電極84,85は、放射素子141Cの一部を構成するビア71の両端に対して、接地電極GND2に向かって延在するように配置されている。
平板電極84は、放射素子141Cの第1端部の一例である。平板電極85は、放射素子141Cの第2端部の一例である。放射素子141Cの側面方向から誘電体基板130を側面視した場合に、平板電極84は、接地電極GND2の端よりも接地電極GND2の内側で接地電極GND2に向かって延在している。放射素子141Cの側面方向から誘電体基板130を側面視した場合に、平板電極85は、接地電極GND2の端よりも接地電極GND2の外側で接地電極GND2に向かって延在している。
実施の形態4によれば、誘電体基板130の厚みを実施の形態1から変更することなく、誘電体基板130の側面13およびモールド体50に跨がって配置する放射素子の寸法を実施の形態1よりも平板電極84,85の分だけ大きくすることができる。このため、アンテナモジュール100Cの薄型化を目指し、誘電体基板130およびモールド体50の厚みを薄くした場合であっても、放射素子141Cから低い周波数の電波を放射することができる。
誘電体基板130側の平板電極84は、接地電極GND2の第1主面11側の先端位置よりも低い位置に配置されている。これに対して、モールド体50側の平板電極85は、電磁波シールド60の壁面61より下方の位置でモールド体50の表面に配置されている。
ここで、電磁波シールド60の壁面61は、接地電極GND2とともに、放射素子141Cの接地電極として機能する。したがって、誘電体基板130を側面視した場合に、実施の形態4においては、放射素子141Cの接地電極(接地電極GND2および壁面61)に対して、放射素子141Cがやや下方にずれて配置されている。
このため、放射素子141Cの電波は、矢印A2に示される斜め方向に放射される。これに対して、放射素子131の電波は、矢印A1に示される方向に放射される。その結果、アンテナモジュール100Cによれば、矢印A1に示される方向から矢印A2に示される方向までの広い範囲で電波を放射することができる。
[実施の形態5]
図7は、実施の形態5に係るアンテナモジュール100Dの側面透視図である。実施の形態5に係るアンテナモジュール100Dは、実施の形態1に係るアンテナモジュール100と比較して、放射素子141に対向する接地電極の形状が異なる。実施の形態1に係るアンテナモジュール100において、放射素子141に対向する接地電極は、接地電極GND2と、電磁波シールド60の壁面61とにより構成されており、誘電体基板130をY軸方向から平面視した場合に、Z軸に沿って直線状に形成されている。
図7は、実施の形態5に係るアンテナモジュール100Dの側面透視図である。実施の形態5に係るアンテナモジュール100Dは、実施の形態1に係るアンテナモジュール100と比較して、放射素子141に対向する接地電極の形状が異なる。実施の形態1に係るアンテナモジュール100において、放射素子141に対向する接地電極は、接地電極GND2と、電磁波シールド60の壁面61とにより構成されており、誘電体基板130をY軸方向から平面視した場合に、Z軸に沿って直線状に形成されている。
実施の形態5に係るアンテナモジュール100Dにおいて、放射素子141に対向する接地電極は、接地電極GND2と、電磁波シールド60の壁面61と、平板電極86,87とにより構成されている。平板電極86は、接地電極GND2の第1主面11側の先端から放射素子141に向かって延在している。平板電極87は、電磁波シールド60から放射素子141に向かって延在している。つまり、接地電極GND2の側面方向から誘電体基板130を側面視した場合に、放射素子141に対向する接地電極の両端部(平板電極86,87)は、放射素子141に向かって延在している。
したがって、実施の形態5において、アンテナモジュール100Dを側面視した場合に、放射素子141の接地電極の両端は、平板電極86,87により構成される。実施の形態5によれば、誘電体基板130の厚みを実施の形態1から変更することなく、実施の形態1よりも平板電極86,87の分だけ放射素子141の接地電極の寸法を大きくすることができる。このため、アンテナモジュール100Dの薄型化を目指し、誘電体基板130およびモールド体50の厚みを薄くした場合であっても、放射素子141から低い周波数の電波を放射することができる。
[実施の形態6]
図8は、実施の形態6に係るアンテナモジュール100Eの側面透視図である。
図8は、実施の形態6に係るアンテナモジュール100Eの側面透視図である。
実施の形態6に係るアンテナモジュール100Eは、実施の形態1に係るアンテナモジュール100と比較して、誘電体基板130の側面13およびモールド体50に跨がって配置する放射素子の形状が異なる。実施の形態1に係るアンテナモジュール100の放射素子141は、誘電体基板130をY軸方向から平面視した場合に、Z軸に沿って直線状に形成されている。
実施の形態6に係るアンテナモジュール100Eでは、放射素子141に代えて、放射素子141Dが採用されている。誘電体基板130をY軸方向から平面視した場合に、放射素子141Dは、階段状に配置された複数のビア71Aと、平板電極83Aとにより構成される。複数のビア71Aは、図示を省略する多数の平板電極によって接続されており、図3(A)に示される放射素子141と同様にメッシュ状の形状を構成する。
誘電体基板130とモールド体50との境界面に配置されるビア71Aは、はんだバンプ31によってモールド体50側の平板電極83Aと電気的に接続される。複数のビア71Aは、平板電極83Aと接続される位置から徐々に接地電極GND2に近づくように、斜めの方向に積み上げられている。平板電極83Aは、ビア71Aと接続される位置から電磁波シールド60の壁面61に向けて斜めの方向に配置されている。
したがって、放射素子141Dは、誘電体基板130とモールド体50との境界を中心にして、GND2側と壁面61側とに向かって傾斜する態様で配置される。実施の形態6によれば、誘電体基板130の厚みを実施の形態1から変更することなく、誘電体基板130の側面13およびモールド体50に跨がって配置する放射素子の寸法を実施の形態1よりも大きくすることができる。このため、アンテナモジュール100Eの薄型化を目指し、誘電体基板130およびモールド体50の厚みを薄くした場合であっても、放射素子141Dから低い周波数の電波を放射することができる。
[実施の形態7]
図9は、実施の形態7に係るアンテナモジュール100Fの側面透視図である。実施の形態7に係るアンテナモジュール100Fは、実施の形態1に係るアンテナモジュール100と比較して、誘電体基板130の側面13およびモールド体50に跨がって配置する放射素子の形状が異なる。実施の形態7に係るアンテナモジュール100Eでは、放射素子141に代えて、放射素子141Eが採用されている。
図9は、実施の形態7に係るアンテナモジュール100Fの側面透視図である。実施の形態7に係るアンテナモジュール100Fは、実施の形態1に係るアンテナモジュール100と比較して、誘電体基板130の側面13およびモールド体50に跨がって配置する放射素子の形状が異なる。実施の形態7に係るアンテナモジュール100Eでは、放射素子141に代えて、放射素子141Eが採用されている。
放射素子141Eは、誘電体基板130をX軸方向から平面視した場合に、誘電体基板130の側面13に対応する部分が千鳥格子状に形成されている。放射素子141Eの側面13に対応する部分は、複数段に重ねた平板電極81と、2つの平板電極81の間に配置されるビア71Bとによって構成される。放射素子141Eでは、複数のビア71Bが千鳥格子状に配置される。このようにビア71Bの配列を構成することにより、電流密度をより均一にすることができる。その結果、実施の形態6によれば、アンテナ特性を改善することができる。
[実施の形態8]
図10は、実施の形態8に係るアンテナモジュール100Gの側面透視図である。実施の形態8に係るアンテナモジュール100Gでは、誘電体基板130とモールド体50との間に回路基板170が配置されている。回路基板170には接地電極GND3が配置される。さらに、実施の形態8に係るアンテナモジュール100Gは、放射素子131および放射素子141Fが各々2つ配置されたアレイアンテナを構成する。
図10は、実施の形態8に係るアンテナモジュール100Gの側面透視図である。実施の形態8に係るアンテナモジュール100Gでは、誘電体基板130とモールド体50との間に回路基板170が配置されている。回路基板170には接地電極GND3が配置される。さらに、実施の形態8に係るアンテナモジュール100Gは、放射素子131および放射素子141Fが各々2つ配置されたアレイアンテナを構成する。
実施の形態8に係るアンテナモジュール100Gは、回路基板170を有する点、およびアレイアンテナを構成する点において、実施の形態1に係るアンテナモジュール100と異なる。
回路基板170は、はんだバンプ34により誘電体基板130と電気的に接続される。回路基板170には電磁波シールド60により覆われたSiP160が搭載される。はんだバンプ32により回路基板170とSiP160とが電気的に接続される。
放射素子131の構成は、実施の形態1と同様である。放射素子141Fは、平板電極83が回路基板170にまで延在している点で、放射素子141と異なる、図10(C)に示される平板電極83のうち、回路基板170部分については、回路基板170に設けた複数のビアにより構成してもよい。
実施の形態8に係るアンテナモジュール100Gによれば、誘電体基板130とモールド体50との間に回路基板170が配置されるため、接地電極GND1と回路基板170に含まれる接地電極GND3とによって、放射素子131のアンテナ特性を高めることができる。
[実施の形態9]
図11は、実施の形態9に係るアンテナモジュール100Hの側面透視図である。実施の形態9に係るアンテナモジュール100Hは、電磁波シールド60および平板電極83がモールド体50で一体化されたモールドカバー51が採用される点において、実施の形態1に係るアンテナモジュール100と異なる。モールドカバー51は、たとえば、インサートモールドにより形成される。
図11は、実施の形態9に係るアンテナモジュール100Hの側面透視図である。実施の形態9に係るアンテナモジュール100Hは、電磁波シールド60および平板電極83がモールド体50で一体化されたモールドカバー51が採用される点において、実施の形態1に係るアンテナモジュール100と異なる。モールドカバー51は、たとえば、インサートモールドにより形成される。
図11に示されるように、アンテナモジュール100Hは、SiP160が配置された誘電体基板130の第2主面12にモールドカバー51を接合することによって構成される。誘電体基板130の第2主面12にモールドカバー51を接合することにより、SiP160を樹脂で覆うモールド体50が第2主面12側に配置されるとともに、平板電極83が誘電体基板130側のビア71と電気的に接続される。これにより、放射素子141は、誘電体基板130とモールド体50とに跨がって配置される。
[実施の形態10]
図12は、実施の形態10に係るアンテナモジュール100Iの側面透視図である。図12においては、誘電体基板130内に配置される接地電極GND2の図示は省略している。実施の形態10に係るアンテナモジュール100Iは、誘電体基板130の側面13に配置される放射素子のモールド体50側の構成が平板電極でなく複数の銅ポスト90で実現されている点において、実施の形態1に係るアンテナモジュール100と異なる。
図12は、実施の形態10に係るアンテナモジュール100Iの側面透視図である。図12においては、誘電体基板130内に配置される接地電極GND2の図示は省略している。実施の形態10に係るアンテナモジュール100Iは、誘電体基板130の側面13に配置される放射素子のモールド体50側の構成が平板電極でなく複数の銅ポスト90で実現されている点において、実施の形態1に係るアンテナモジュール100と異なる。
図12に示されるように、実施の形態10に係るアンテナモジュール100Iの放射素子141Gは、その全体が格子状の形状を有する。放射素子141Gの誘電体基板130に対応する部分は、放射素子141と同様に、導電性部材が封入されたビア71と平板電極81とを格子状に並べることで形成される。放射素子141Gのモールド体50に対応する部分は、銅ポスト90と平板電極88とを格子状に並べることで形成される。平板電極88を設けることなく、銅ポスト90によって放射素子141Gのモールド体50に対応する部分を構成してもよい。
[実施の形態11]
図13は、実施の形態11に係るアンテナモジュール100Jの斜視図である。実施の形態11に係るアンテナモジュール100Jは、放射素子131,141が複数配置されたアレイアンテナを構成する。アンテナモジュール100Jにおいては、誘電体基板130の第1主面11に対向して4つの放射素子131が配置され、誘電体基板130の側面13に対向して3つの放射素子141が配置されている。放射素子131,141は、略正方形の平板形状を有するパッチアンテナであり、同じ寸法で構成される。
図13は、実施の形態11に係るアンテナモジュール100Jの斜視図である。実施の形態11に係るアンテナモジュール100Jは、放射素子131,141が複数配置されたアレイアンテナを構成する。アンテナモジュール100Jにおいては、誘電体基板130の第1主面11に対向して4つの放射素子131が配置され、誘電体基板130の側面13に対向して3つの放射素子141が配置されている。放射素子131,141は、略正方形の平板形状を有するパッチアンテナであり、同じ寸法で構成される。
放射素子131の各々は、誘電体基板130の第1主面11に対向してP1のピッチでY軸方向に沿って配置されている。図13においては、放射素子131が誘電体基板130の表面に露出している例が示されているが、放射素子131は、誘電体基板130の内層に配置されていてもよい。
4つの放射素子131および3つの放射素子141は、アンテナモジュール100と同様に給電配線を通じてSiP160内のRFIC110およびPMIC150などの電子部品と接続されている。図1に例示されるブロック図は、4つの放射素子131および3つの放射素子141の構成に適用される。図13では、給電配線およびSiP160などの図示を省略している。
アンテナモジュール100Jにおいて、放射素子141の各々は、誘電体基板130の法線方向(Z軸方向)から平面視した場合に、当該放射素子141の中心を通り、X軸方向に延伸する仮想線L1が、放射素子131の中心を通るように配置される。
誘電体基板130の法線方向から平面視した場合に、コネクタ40を通りY軸方向に直交する仮想線L1上には放射素子141が設けられていない。ただし、その仮想線L1が誘電体基板130の第1主面11に延伸する位置に放射素子131が設けられる。
このように、複数の放射素子141は、第1主面11に交差するように第1方向(Y軸方向)に並んで配置される。複数の放射素子131は、第1主面11に沿って第1方向(Y軸方向)に並んで誘電体基板130に配置される。RFIC110およびPMIC150などの電子部品を含むSiP160は、第2主面12側に配置される。コネクタ40は、モールド体50の第1方向(Y軸方向)における隣の位置で、第2主面12側に配置される。誘電体基板130の法線方向から平面視した場合に、コネクタ40を通り第1方向(Y軸方向)に直交する仮想線上に放射素子141が設けられておらず、仮想線が第1主面11に延伸する位置に放射素子131が設けられる。
このため、実施の形態11に係るアンテナモジュール100Jにおいては、誘電体基板130の第1主面11側に配置される放射素子131の数の方が、誘電体基板130の側面13側に配置される放射素子141の数よりも多い。誘電体基板130の第2主面12には、コネクタ40を配置する必要があるため、コネクタ40に対応する誘電体基板130の側面13の位置に放射素子141を設けることができない。
しかし、誘電体基板130の第1主面11側には、コネクタ40を配置することによるスペースの制約がないため、誘電体基板130の側面13側よりも多くの放射素子131を配置することができる。その結果、実施の形態11に係るアンテナモジュール100Jによれば、コネクタ40を誘電体基板130の第2主面12に設ける場合であっても、面積効率が最大限になるように多数の放射素子131,141を配置したアンテナモジュールを提供できる。
なお、実施の形態11として説明した仮想線L1と放射素子131,141との関係は例示に過ぎない。たとえば、放射素子141を通る仮想線L1が隣り合う放射素子131,131の間を通過するように、放射素子131および放射素子141を配置してもよい。
本開示において、以上説明した各実施の形態のいずれか2つまたは3以上を任意に組み合わせることは予定されている。
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。本発明の範囲は、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 通信装置、11 第1主面、12 第2主面、13 側面、21,22,23,21A,21B,22A,22B,21C,22C 給電配線、25,26 配線、31~34 はんだバンプ、40 コネクタ、51 モールドケース、50 モールド体、60 電磁波シールド、61 壁面、71~73 ビア、81~88 平板電極、90 銅ポスト、100,100A~100J アンテナモジュール、110 RFIC、111A~111H,113A~113H,117A,117B スイッチ、112AR~112HR ローノイズアンプ、112AT~112HT パワーアンプ、114A~114H 減衰器、115A~115H 移相器、116A,116B 信号合成/分配器、118A,118B ミキサ、119A,119B 増幅回路、120 アンテナ装置、130 誘電体基板、131,131B 放射素子、141,141A~141G 放射素子、150 PMIC、160 SiP、170 回路基板、200 BBIC、1311,1312 放射電極、1411,1412 放射電極、GND1~GND3 接地電極、L1 仮想線、P1 ピッチ。
Claims (19)
- 対向する第1主面および第2主面を有する基板と、
前記第1主面に交差するように配置される第1放射素子と、
前記第2主面側に配置され、前記第1放射素子と電気的に接続される電子部品と、
前記第2主面側に配置され、前記電子部品を樹脂で覆うモールド体とを備え、
前記第1放射素子は、前記基板と前記モールド体とに跨がって配置される、アンテナモジュール。 - 前記第1主面に沿って配置される第2放射素子をさらに備える、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- 前記第1放射素子は、平板形状の電極である、請求項1または請求項2に記載のアンテナモジュール。
- 前記第1放射素子は、前記基板に配置される第1素子部分と、前記モールド体に配置される第2素子部分とを含み、
前記第1素子部分における電極面の電極密度と前記第2素子部分における電極面の電極密度とが異なる、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。 - 前記第1素子部分はメッシュ状であり、前記第2素子部分は平板形状である、請求項4に記載のアンテナモジュール。
- 前記第1素子部分は、前記基板の法線方向に配置される複数のビアと、前記複数のビアのうち隣り合うビア同士を接続する導電性部材とを含む、請求項4または請求項5に記載のアンテナモジュール。
- 前記複数のビアは、千鳥格子状に配置される、請求項6に記載のアンテナモジュール。
- 前記第1放射素子は、第1電極と、前記第1電極とサイズが異なる第2電極とを備える、請求項1~請求項7のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
- 前記第1放射素子は、第1電極および第2電極を備え、
前記第1電極における給電点の中心からのオフセット方向と、前記第2電極における給電点の中心からのオフセット方向とが異なる、請求項1~請求項8のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。 - 前記第1放射素子に対向して配置される接地電極をさらに備え、
前記接地電極は、前記基板と前記モールド体とに跨がって配置される、請求項1~請求項9のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。 - 前記モールド体内で前記電子部品を覆う電磁波シールドをさらに備え、
前記電磁波シールドは、前記接地電極の一部を構成する、請求項10に記載のアンテナモジュール。 - 前記第1放射素子の側面方向から前記基板を側面視した場合に、前記第1放射素子の両端部は、前記接地電極に向かって延在している、請求項10または請求項11に記載のアンテナモジュール。
- 前記第1放射素子の前記両端部のうち、第1端部は、前記基板内に配置され、第2端部は、前記モールド体の表面に配置され、
前記第1放射素子の側面方向から前記基板を側面視した場合に、前記第1端部は、前記接地電極の端よりも前記接地電極の内側で前記接地電極に向かって延在し、
前記第1放射素子の側面方向から前記基板を側面視した場合に、前記第2端部は、前記接地電極の端よりも前記接地電極の外側で前記接地電極に向かって延在している、請求項12に記載のアンテナモジュール。 - 前記第1放射素子は、前記基板と前記モールド体との接合面を境にして前記接地電極に向かって傾斜する態様で配置される、請求項10~請求項13のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
- 前記接地電極の側面方向から前記基板を側面視した場合に、前記接地電極の両端部は、前記第1放射素子に向かって延在している、請求項10~請求項14のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
- 前記第2主面と前記電子部品との間に配置される回路基板をさらに備え、
前記電子部品は前記回路基板に搭載される、請求項1~請求項15のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。 - 対向する第1主面および第2主面を有する基板と、
前記第1主面に交差するように配置される複数の第1放射素子と、
前記第2主面側に配置され、前記複数の第1放射素子と電気的に接続される電子部品と、
前記第2主面側に配置され、前記電子部品を樹脂で覆うモールド体とを備え、
前記複数の第1放射素子の各々は、前記基板と前記モールド体とに跨がって配置される、アンテナモジュール。 - 対向する第1主面および第2主面を有する基板と、
前記第1主面に交差するように第1方向に並んで配置される複数の第1放射素子と、
前記第1主面に沿って前記第1方向に並んで前記基板に配置される複数の第2放射素子と、
前記第2主面側に配置され、前記第1放射素子および前記第2放射素子と電気的に接続される電子部品と、
前記第2主面側に配置され、前記電子部品を樹脂で覆うモールド体と、
前記モールド体の前記第1方向における隣の位置で、前記第2主面側に配置されるコネクタとを備え、
前記第1放射素子は、前記基板と前記モールド体とに跨がって配置され、
前記基板の法線方向から平面視した場合に、前記コネクタを通り前記第1方向に直交する仮想線上に前記第1放射素子が設けられておらず、前記仮想線が前記第1主面に延伸する位置に前記第2放射素子が設けられる、アンテナモジュール。 - 請求項1~請求項18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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- 2022-11-30 WO PCT/JP2022/044161 patent/WO2023157423A1/ja unknown
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