(57)【要約】【課題】高周波アンテナモジュールの全体の面積が大きくならず、また、ＧＮＤ面に回路部品を実装することができ、しかも、高周波アンテナモジュールの製造工程が簡素である高周波アンテナモジュールを提供することを目的とするものである。【解決手段】ＲＦ回路を構成するＲＦ部品を搭載しているＲＦ基板と、上記ＲＦ基板から見て上記ＲＦ部品が搭載されている側とは反対側に設けられ、上記ＲＦ基板と対向しているアンテナの放射素子と、上記ＲＦ基板の１つの面であって、上記放射素子側に設けられ、上記アンテナのＧＮＤ面を構成しているＧＮＤと、上記放射素子と上記ＧＮＤとの間に設けられている空間とを有するアンテナ付高周波モジュールである。【選択図】　図１
2004088508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ回路を構成するＲＦ部品を搭載しているＲＦ基板と；
上記ＲＦ基板から見て上記ＲＦ部品が搭載されている側とは反対側に設けられ、上記ＲＦ基板と対向しているアンテナの放射素子と；
上記ＲＦ基板の１つの面であって、上記放射素子側に設けられ、上記アンテナのＧＮＤ面を構成しているＧＮＤと；
上記放射素子と上記ＧＮＤとの間に設けられている空間と；
を有することを特徴とするアンテナ付高周波モジュール。
【請求項２】
請求項１において、
上記放射素子と上記ＧＮＤとの間隔を、所定の距離に維持する枠状体、柱状体または板状体を有し、上記枠状体、上記柱状体または上記板状体によって、上記空間が確保されていることを特徴とするアンテナ付高周波モジュール。
【請求項３】
請求項１において、
発泡形成方法で得た構成部材からなる無数の空間、またはハニカム状の空洞を、上記放射素子と上記ＧＮＤとの間に設けることによって、上記放射素子と上記ＧＮＤとの間隔を所定の距離に維持し、上記発泡形成方法で得た構成部材からなる無数の空間、または上記ハニカム状の空洞によって、上記空間が確保されていることを特徴とするアンテナ付高周波モジュール。
【請求項４】
請求項２または請求項３において、
上記枠状体、上記柱状体、上記板状体、上記発泡形成方法で得た構成部材からなる無数の空間、上記ハニカム状空洞のうちの少なくとも１つの側面に、上記ＲＦ部品が搭載されていることを特徴とするアンテナ付高周波モジュール。
【請求項５】
請求項１において、
上記ＲＦ回路は、分波器、アンテナスイッチ、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、パワーアンプ、カプラ、バルン、ＲＦＩＣ、ＶＣＯ、ＴＣＸＯのうちの少なくとも１つであることを特徴とするアンテナ付高周波モジュール。
【請求項６】
請求項１において、
上記ＲＦ回路と、ベースバンド回路を含むプリント基板との接続に、異方導電性シートが使用されていることを特徴とするアンテナ付高周波モジュール。
【請求項７】
請求項１において、
上記アンテナは、逆Ｆアンテナまたはパッチアンテナであることを特徴とするアンテナ付高周波モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信およびローカル・エリア・ネットワークに使用するアンテナ付高周波モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波アンテナモジュールの第１の従来例として、パッチアンテナと高周波回路とを横に並べ、一体化した構造が、特開平１１−２３４０３３号公報に開示されている。
【０００３】
また、高周波アンテナモジュールの第２の従来例として、アンテナと高周波スイッチ回路とを一体化し、ヘリカルタイプのアンテナを高周波スイッチ回路基板内部に構成した構造が、特開２００１―１８９６７７公報に開示されている。
【０００４】
さらに、高周波アンテナモジュールの第３の従来例として、複数のパッチアンテナとＲＦ回路とを一体化し、パッチアンテナの裏面に、ＲＦ回路を構成した構造が、特開２００２−１３５０４１公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記第１の従来例では、パッチアンテナと高周波回路とを横に並べ、一体化した構造であるので、高周波アンテナモジュールの全体の面積が大きくなるという問題がある。
【０００６】
また、上記第２の従来例では、ヘリカルのアンテナを用い、アンテナの特性が、ＧＮＤに大きな影響を受けるので、ＧＮＤ面に回路部品を実装することができないという問題ある。
【０００７】
また、上記第３の従来例では、複数のパッチアンテナとＲＦ回路とを一体化し、パッチアンテナの裏面に、ＲＦ回路を構成しているので、基板加工と加工部への部品実装等、工程が複雑になり、コストが高いという問題がある。
【０００８】
本発明は、高周波アンテナモジュールの全体の面積が大きくならず、また、ＧＮＤ面に回路部品を実装することができ、しかも、高周波アンテナモジュールの製造工程が簡素である高周波アンテナモジュールを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＲＦ回路を構成するＲＦ部品を搭載しているＲＦ基板と、上記ＲＦ基板から見て上記ＲＦ部品が搭載されている側とは反対側に設けられ、上記ＲＦ基板と対向しているアンテナの放射素子と、上記ＲＦ基板の１つの面であって、上記放射素子側に設けられ、上記アンテナのＧＮＤ面を構成しているＧＮＤと、上記放射素子と上記ＧＮＤとの間に設けられている空間とを有するアンテナ付高周波モジュールである。
【００１０】
【発明の実施の形態および実施例】
図１は、本発明の実施例であるアンテナ付高周波モジュールＡＭ１を示す縦断面図である。
【００１１】
図２は、アンテナ付高周波モジュールＡＭ１を示す斜視図である。
【００１２】
アンテナ付高周波モジュールＡＭ１は、ＲＦ基板１０と、ＲＦ回路２０と、アンテナの放射素子３１と、ＧＮＤ４０と、空間５０と、枠状体６０とを有する。
【００１３】
ＲＦ基板１０は、ＲＦ回路２０を構成し、樹脂で構成され、または、樹脂と無機材料とを混成したハイブリッド材料によって構成され、ストリップライン、マイクロストリップライン、電源ライン、接続線等の信号ラインがパターニングされている基板である。
【００１４】
ＲＦ回路２０は、送受信回路のフロントエンド部であり、ＲＦ基板１０に構成されている。また、ＲＦ回路２０は、ベアチップ等の半導体素子２１、ＳＡＷフィルタ２２、ＴＣＸＯ（温度補償水晶発信器）２３等の機能チップ部品、基板に内蔵できない大容量コンデンサ、値の大きなインダクタ、チップ抵抗等のパッシブ素子等のＲＦ部品を有する。
【００１５】
ＲＦ基板１０には、インダクタ１１、コンデンサ１２、抵抗１３、ストリップライン１４等のパッシブ素子、ＶＣＯ１５、カプラ１６、バルン１７、アンテナスイッチモジュール１８が設けられている。なお、ＲＦ基板１０の内部には、パッシブ素子部が含まれ、トランジスタ、ダイオードスイッチ等の半導体素子が、ＲＦ基板１０に実装されている。
【００１６】
なお、アンテナスイッチモジュール１８は、たとえば、ダイプレクサ（分波器）とアンテナスイッチとの組み合わせ等、アンテナスイッチを少なくとも１つ含むモジュール化したものをいい、ＲＦ基板１０に設けるようにしてもよい。
【００１７】
インダクタ１１、コンデンサ１２、抵抗１３、ストリップライン１４、および、ＲＦ基板１０の表面に実装されている半導体素子２１等の機能部品によって、ＶＣＯ１５、アンテナスイッチモジュール１８が構成されている。
【００１８】
アンテナ３０は、放射素子３１と、ＧＮＤ４０と、空間５０とによって、面状の逆Ｆアンテナを構成したものである。アンテナ３０として逆Ｆアンテナを使用した場合、図２に示すように、給電線７１以外に、ＧＮＤ短絡線７２が必要になり、ＧＮＤ短絡線７２は、放射素子３１とＧＮＤ４０とを直流的に導通するものである。上記２つの線７１、７２によって、アンテナ３０のインピーダンスを調整することができる。
【００１９】
放射素子３１は、ＲＦ基板１０から見てＲＦ部品が搭載されている側とは反対側に設けられ、ＲＦ基板１０と対向している放射素子である。放射素子３１は、銅、アルミ等の金属に、打ち抜き等の加工を行うことによって構成されている。
【００２０】
ＧＮＤ４０は、ＲＦ基板１０の１つの面であって、放射素子３１側に設けられ、アンテナ３０のＧＮＤ面を構成している。
【００２１】
空間５０は、放射素子３１とＧＮＤ４０との間に設けられ、この空間５０には、空気が存在している。
【００２２】
枠状体６０は、放射素子３１とＧＮＤ４０との間隔を、所定の距離に維持し、空間５０を確保し、突出部６１を具備している。
【００２３】
突出部６１は、枠状体６０の一部であって、ＲＦ基板１０から見て、ＲＦ回路２０を構成している各ＲＦ部品（半導体素子２１、ＳＡＷフィルタ２２、ＴＣＸＯ２３等の機能チップ部品、基板に内蔵できない大容量コンデンサ、値の大きなインダクタ、チップ抵抗等のパッシブ素子等）よりも突出している部分である。
【００２４】
給電線７１は、ＲＦ基板１０と放射素子３１とを電気的に接続する線である。
【００２５】
図３は、アンテナ付高周波モジュールＡＭ１を通信機Ｃ１に実装した状態を示す斜視図である。
【００２６】
通信機Ｃ１は、携帯電話等の移動体通信機であり、アンテナ付高周波モジュールＡＭ１と、筐体９１と、ディスプレイ９２と、プリント基板９３と、シールドケース９４、バッテリ９５とを有する。
【００２７】
アンテナ付高周波モジュールＡＭ１は、通信機Ｃ１の内部に実装され、アンテナ３０は、プリント基板９３の淵に実装され、ディスプレイ９２、シールドケース９４、バッテリ９５等がアンテナ３０の近傍に実装されている。アンテナ３０が、逆Ｆアンテナまたはパッチアンテナであれば、それら周囲からの影響を比較的受け難いので、アンテナ３０のかなり近傍まで、その他のもの（バッテリ９５等）を配置することができる。
【００２８】
図４は、アンテナ付高周波モジュールＡＭ１が実装されている通信機Ｃ１の断面図である。
【００２９】
図４に示すように、アンテナ付高周波モジュールＡＭ１がプリント基板９３に直接実装されている。アンテナ３０の放射素子３１が、ディスプレイ９２とは逆の面に配置されるように実装されている。
【００３０】
また、ねじ９６等によって、アンテナ付高周波モジュールＡＭ１がプリント基板９３に固定され、この場合、アンテナ付高周波モジュールＡＭ１とプリント基板９３とが、コンタクトゴム９７（異方導電性ゴム）等によって接続される。
【００３１】
図５は、通信機Ｃ１の回路構成を示すブロック図であり、ＧＳＭとＤＣＳとのデュアルタイプの携帯電話用の回路図である。
【００３２】
ＲＦ回路１０の回路機能を、任意のスケールのブロックに分けるようにしてもよく、たとえば、ミッドスケール１００、ラージスケール２００等に分けるようにしてもよい。ここで、ミッドスケール１００は、アンテナ３０から、ＤＩＰ（分波器）、ＳＷ（アンテナスイッチ）、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）、バンドパスフィルタ（ＳＡＷフィルタ）２２、Ｃｏｕｐｌｅｒ（カプラー）、ＰＡ（パワーアンプ）、ＡＰＣ（オートパワーコントローラ）までを含んだ回路である。この場合、その他の回路は、プリント基板９３上に構成されている。なお、上記ＳＡＷフィルタは、表面弾性波を利用したフィルタであり、回路構成では、バンドパスフィルタの範疇に入る。
【００３３】
ラージスケール２００は、ミッドスケール１００の内容に加えて、Ｂａｌｕｎ（バラン）、ＲＦ−ＩＣ、ＶＣＯ（電圧制御発信器）、ＴＣＸＯ（温度補償水晶発信器）、ループフィルタまでを含んだ回路である。
【００３４】
アンテナ付高周波モジュールは、この任意のスケールのブロック毎に構成したものである。
【００３５】
通信機Ｃ１の構成は、上記２種類に限られないが、少なくともアンテナ３０と、アンテナ３０から直接接続される回路とに関しては、上記のように構成する必要がある。
【００３６】
図６は、アンテナ付高周波モジュールＡＭ１の分解斜視図であり、枠状体６０の構成と、ＲＦ基板１０とアンテナ３０の放射素子３１と枠状体６０との接続方法を示す分解斜視図である。
【００３７】
図６に示すように、アンテナ３０の放射素子３１には、給電線７１とＧＮＤピン７３とが設けられ、逆Ｆアンテナの放射素子を構成している。枠状体６０には、放射素子３１と給電線７１とＧＮＤピン７３とを固定するために、段差と溝とが設けられている。また、図６には示してないが、この段差と同じように、ＲＦ基板１０を固定するための段差が、枠状体６０のＲＦ基板１０側に設けられている。
【００３８】
また、枠状体６０を通信機Ｃ１のメイン基板に固定するねじ穴９６ｈが設けられている。
【００３９】
ＲＦ基板１０の放射素子３１側（部品実装面と反対側）に、給電端子パッド９８とＧＮＤ４０とが設けられ、給電端子パッド９８とＧＮＤ４０とに、給電線７１とＧＮＤピン７３とを押し当てることによって、給電線７１とＧＮＤピン７３とを電気的に接続している。
【００４０】
接着剤、または枠状体６０に設けたクリップ等によって、給電線７１と給電端子パッド９８との接続と、ＧＮＤピン７３とＧＮＤ４０との接続とが行われている。
【００４１】
次に、上記実施例において使用されている材料について説明する。
【００４２】
ＲＦ基板１０の樹脂材料として、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂を使用することができる。
【００４３】
熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル（オキサイド）樹脂、ビスマレイミドトリアジン（シアネートエステル）樹脂、フマレート樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリビニルベンジルエーテル化合物樹脂等が想定される。
【００４４】
熱可塑性樹脂として、芳香族ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンサルファイド樹脂、ポリエーテルテーテルケトン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、グラフト樹脂、等が想定される。
【００４５】
この中でも、特に、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、低誘電率エポキシ樹脂、ポリブタジエン樹脂、ＢＴレジン、ビニルベンジル樹脂等が、ベースレジンとして好ましい。これらの樹脂は単独で使用してもよく、２種類以上を混合して用いてもよい。２種類以上を混合して用いる場合の混合比は、任意である。またはハイブリッド材を構成する場合の無機材料としては、以下のものが挙げられる。比較的高い誘電率を得るためには、特に以下の材料を用いることが好ましい。
【００４６】
チタン−バリウム−ネオジウム系セラミックス、チタン−バリウム−スズ系セラミックス、鉛−カルシウム系セラミックス、ニ酸化チタン系セラミックス、チタン酸バリウム系セラミックス、チタン酸鉛系セラミックス、チタン酸ストロンチウム系セラミックス、チタン酸カルシウム系セラミックス、チタン酸ビスマス系セラミックス、チタン酸マグネシウム系セラミックス、ＣａＷＯ４系セラミックス、Ｂａ（Ｍｇ、Ｎｂ）Ｏ３系セラミックス、Ｂａ（Ｍｇ、Ｔａ）Ｏ３系セラミックス、Ｂａ（Ｃｏ、Ｍｇ、Ｎｂ）Ｏ３系セラミックス、Ｂａ（Ｃｏ、Ｍｇ、Ｔａ）Ｏ３系セラミックス。
【００４７】
なお、二酸化チタン系セラミックスとは、二酸化チタンのみを含有するもののほか、他の少量の添加物を含有するものも含み、二酸化チタンの結晶構造が保持されているものである。また、他のセラミックスも、上記と同様である。特に、二酸化チタン系セラミックスは、ルチル構造を有するものが好ましい。
【００４８】
誘電率をあまり高くせずに、高いＱを得るためには、以下の材料を用いることが好ましい。
【００４９】
シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタン酸カリウムウィスカ、チタン酸カルシウムウィスカ、チタン酸バリウムウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、ガラスチョップ、ガラスビーズ、カーボン繊維、酸化マグネシウム（タルク）。
【００５０】
これらを単独で用いてもよく、２種類以上を混合して用いてもよい。２種類以上を混合して用いる場合、その混合比は任意である。
【００５１】
また、無機材料として磁性体を用いる場合、フェライトとして、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｚｎ系、Ｎｉ−Ｚｎ系、Ｍｎ−Ｚｎ系等であり、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｚｎ系、Ｎｉ−Ｚｎ系等が好ましい。強磁性金属として、カーボニル鉄、鉄−シリコン系合金、鉄−アルミ−珪素系合金（商標名：センダスト）、鉄−ニッケル系合金（商標名：パーマロイ）、アモルファス系（鉄系、コバルト系）等が好ましい。
【００５２】
また、使用する金属パターンとしては、金、銀、銅、アルミニウム等導電率の良好な金属の中から好適なものを用いればよい。これらの中でも特に銅が好ましい。
【００５３】
ＲＦ回路（フロントエンド回路）２０として、分波器、アンテナスイッチ、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、パワーアンプ、カプラ、バルン、ＲＦＩＣ、ＶＣＯ、ＴＣＸＯのうちの少なくとも１つが設けられている。
【００５４】
ＲＦ回路２０と、ベースバンド回路を含むプリント基板９３とを接続する場合、異方導電性シートが使用されている。
【００５５】
上記実施例において、アンテナ３０として、逆Ｆアンテナの代わりに、パッチアンテナを使用するようにしてもよい。
【００５６】
また、上記実施例において、枠状体６０の側面に、ＲＦ回路２０を設けるようにしてもよい。
【００５７】
さらに、上記実施例において、枠状体６０の代わりに、柱状体または板状体を使用するようにしてもよく、また、空間５０が存在している領域に、発泡形成方法で得た部材、たとえば、発泡スチロールからなる無数の空間またはハニカム状の空洞を設け、発泡スチロールからなる無数の空間またはハニカム状の空洞によって、アンテナ３０とＧＮＤ４０との間隔を、所定の距離に維持するようにしてもよい。
【００５８】
そして、上記実施例において、ＲＦ回路２０として、分波器、アンテナスイッチ、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、パワーアンプ、カプラ、バルン、ＲＦＩＣ、ＶＣＯ、ＴＣＸＯのうちの少なくとも１つが設けられていればよい。
【００５９】
携帯機器の中で、内蔵型のアンテナが占める面積は非常に大きいが、上記実施例では、上記スペースにＲＦ回路２０を構成しているので、大きなスペースメリットを得ることができる。
【００６０】
また、上記実施例によれば、内蔵アンテナ３０が、逆Ｆアンテナまたはパッチアンテナであるので、ＧＮＤ４０面上（ＧＮＤ４０における放射素子３１と反対側の面）に回路部品を実装することが可能であり、実装位置の制限が軽減され、また、一般的なプリント基板の積層工法を、ＲＦ基板１０に用いることができるので、キャビティ構成や埋め込み構成等を採用する必要がなく、したがって、構成が容易であり、コストも安くすることができる。
【００６１】
さらに、上記実施例によれば、セット側としては、部品点数が大幅に削減することによって、管理コスト、実装コストを圧倒的に削減することができる。
【００６２】
そして、上記実施例によれば、アンテナ３０とＲＦ回路２０が一体化されているので、セット側でのアンテナ３０とＲＦ回路２０との間のマッチング調整等の煩わしさを排除することができる。
【００６３】
また、上記実施例によれば、アンテナ３０とＲＦ回路２０との間のインピーダンスを５０Ω系にする必要がないので、マッチングロスが減り、部品点数が減少する。
【００６４】
これらによって、上記実施例では、小型で、コストが安く、高性能なアンテナ内蔵移動体通信機を実現することができる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、高周波アンテナモジュールの全体の面積が大きくならず、また、ＧＮＤ面に回路部品を実装することができ、しかも、高周波アンテナモジュールの製造工程が簡素であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例であるアンテナ付高周波モジュールＡＭ１を示す縦断面図である。
【図２】アンテナ付高周波モジュールＡＭ１を示す斜視図である。
【図３】アンテナ付高周波モジュールＡＭ１を通信機Ｃ１に実装した状態を示す斜視図である。
【図４】アンテナ付高周波モジュールＡＭ１が実装されている通信機Ｃ１の断面図である。
【図５】通信機Ｃ１の回路構成を示すブロック図であり、ＧＳＭとＤＣＳとのデュアルタイプの携帯電話用の回路図である。
【図６】アンテナ付高周波モジュールＡＭ１の分解斜視図であり、枠状体６０の構成と、ＲＦ基板１０とアンテナ３０の放射素子３１と枠状体６０との接続方法を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
ＡＭ１…アンテナ付高周波モジュール、
１０…ＲＦ基板、
２０…ＲＦ回路、
３０…アンテナ、
３１…放射素子、
４０…ＧＮＤ、
５０…空間、
６０…枠状体、
７１…給電線、
７２…ＧＮＤ、
９１…筐体、
９２…ディスプレイ、
９３…プリント基板、
９４…シールドケース、
９５…バッテリ。
【図１】
2004088508.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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