(57)【要約】【課題】アンテナ付モジュールの全体の厚みが薄く、また、その製造が容易であり、しかも、全体の形状が小型であるアンテナ付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】移動体通信、ローカル・エリア・ネットワーク、ＧＰＳ受信機のうちの少なくとも１つに使用するアンテナ付モジュールにおいて、樹脂、または樹脂とセラミックをコンポジットしたハイブリッド材料によって構成されている基体と、上記基体の１つの表面に構成されているスロットアンテナと、上記基体における上記１つの表面以外の表面をほぼ全面的に覆うシールド導体と、上記スロットアンテナで受信、送信のうちの少なくとも一方を行う信号を処理し、しかも、上記基体の内部に設けられている信号処理回路とを有するアンテナ付モジュールである。【選択図】　図２
2004015160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体通信、ローカル・エリア・ネットワーク、ＧＰＳ受信機のうちの少なくとも１つに使用するアンテナ付モジュールにおいて、
樹脂、または、樹脂とセラミックとをコンポジットしたハイブリッド材料によって構成されている基体と；
上記基体の内部に設けられているＧＮＤ層と；
上記基体の１つの表面に構成されているスロットアンテナと；
上記基体における上記１つの表面以外の表面をほぼ全面的に覆うシールド導体と；
上記スロットアンテナで受信、送信のうちの少なくとも一方を行う信号を処理し、しかも、上記基体の内部に設けられている信号処理回路と；
を有することを特徴とするアンテナ付モジュール。
【請求項２】
請求項１において、
上記スロットアンテナは、円偏波を励振するアンテナであることを特徴とするアンテナ付モジュール。
【請求項３】
請求項１において、
上記信号処理回路は、上記基体の一部に設けられているキャビティ内に構成されていることを特徴とするアンテナ付モジュール。
【請求項４】
請求項１において、
上記信号処理回路に使用されているパッシブ素子の一部は、上記基体の内部に、層状に構成されていることを特徴とするアンテナ付モジュール。
【請求項５】
請求項１において、
上記基体に、ストリップラインが内層化され、
上記ストリップラインによって、上記スロットアンテナへ給電されていることを特徴とするアンテナ付モジュール。
【請求項６】
請求項１において、
上記信号処理回路は、ＲＦ回路またはベースバンド回路であることを特徴とするアンテナ付モジュール。
【請求項７】
請求項１において、
上記信号処理回路が、ＲＦ回路とベースバンド回路とに分割され、上記分割されたＲＦ回路が、上記ＧＮＤ層に関してスロットアンテナ側へ配置され、上記分割されたベースバンド回路が、上記ＧＮＤ層に関して、上記スロットアンテナ側とは反対側に配置されていることを特徴とするアンテナ付モジュール。
【請求項８】
請求項１において、
上記信号処理回路が、ＲＦ回路とベースバンド回路とに分割され、上記分割されたＲＦ回路と上記ベースバンド回路とが、上記ＧＮＤ層に関して、上記スロットアンテナ側とは反対側に配置され、上記ＲＦ回路と上記ベースバンド回路とがシールドによって分割されていることを特徴とするアンテナ付モジュール。
【請求項９】
請求項１において、
上記シールド導体は、メッキ、または、使用周波数に対して影響がない程度に高密度に配列されている貫通スルーホールによって構成されていることを特徴とするアンテナ付モジュール。
【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、ローカル・エリア・ネットワーク、ＧＰＳ受信機のうちの少なくとも１つに使用するアンテナ付モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来例のアンテナ付モジュールＡＭ１１を示す斜視図である。図１０（２）は、図１０（１）の裏面方向から見た斜視図である。
【０００３】
従来例のアンテナ付モジュールＡＭ１１は、特開２００１−３３９２３９公報に記載され、基板１１４上に、パッチ状のアンテナ素子１１１、１１２が配置され、基板１１４の内部に、ＧＮＤ層１１３とＲＦ回路１１６とが構成されている。このように、従来のアンテナ付モジュールＡＭ１１は、アンテナ１１１を周囲に配置し、ＲＦ回路１１６を内部に構成することによって、お互いの影響を最小限に抑えている。
【０００４】
図１１は、従来例のアンテナ付モジュール（円偏波パッチアンテナ装置）ＡＭ１２を示す斜視図である。図１１（２）は、図１１（１）の内側から見た斜視図である。
【０００５】
従来のアンテナ付モジュールＡＭ１２は、立方体の各表面に円偏波のパッチアンテナ素子１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを配置し、その内部に、ＧＮＤ導体１０７と、ＲＦ回路１９２とが設けられているモジュールである。
【０００６】
従来のアンテナ付モジュールＡＭ１１、ＡＭ１２は、円偏波のアンテナ指向性を無指向に近い状態にし、しかも、ＲＦ回路を内蔵化することを目的とするアンテナモジュールである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報（特開２００１−３３９２３９公報）において、アンテナ付モジュールＡＭ１１とともに、基板の内部の中心部に配置されているＲＦ回路を、シールドで完全に覆った構造が開示されているが、この例は、厚みが非常に厚いという問題があり、しかも、その製造が困難であるという問題がある。
【０００８】
また、従来のアンテナ付モジュールＡＭ１２において、ＲＦ回路１９２は、ＧＮＤ導体１０７で完全にシールドされているので、ＲＦ回路１９２のシールド性は非常に高いが、形状を小型化にすることが困難であるという問題があり、しかも、その製造が困難であるという問題がある。
【０００９】
本発明は、アンテナ付モジュールの全体の厚みが薄く、また、その製造が容易であり、しかも、全体の形状が小型であるアンテナ付モジュールを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、移動体通信、ローカル・エリア・ネットワーク、ＧＰＳ受信機のうちの少なくとも１つに使用するアンテナ付モジュールにおいて、樹脂、または樹脂とセラミックをコンポジットしたハイブリッド材料によって構成されている基体と、上記基体の１つの表面に構成されているスロットアンテナと、上記基体における上記１つの表面以外の表面をほぼ全面的に覆うシールド導体と、上記スロットアンテナで受信、送信のうちの少なくとも一方を行う信号を処理し、しかも、上記基体の内部に設けられている信号処理回路とを有するアンテナ付モジュールである。
【００１１】
【発明の実施の形態および実施例】
図１は、本発明の第１の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ１を示す斜視図である。
【００１２】
図２は、アンテナ付モジュールＡＭ１の断面図である。
【００１３】
アンテナ付モジュールＡＭ１は、移動体通信、ローカル・エリア・ネットワーク、ＧＰＳ受信機のうちの少なくとも１つに使用するアンテナ付モジュールである。
【００１４】
アンテナ付モジュールＡＭ１は、基体１０と、スロットアンテナ２０と、シールド導体３０と、ＲＦ回路４０とを有する。
【００１５】
基体１０は、樹脂によって構成され、または、樹脂とセラミックをコンポジットしたハイブリッド材料によって構成されている直方体である。なお、基体１０の形状は、直方体以外の多面体であってもよい。
【００１６】
スロットアンテナ２０は、基体１０の１つの表面Ｓ１に構成されている。
【００１７】
シールド導体３０は、１つの表面Ｓ１以外の表面Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６をほぼ全面的に覆うシールドである。なお、表面Ｓ６は、表面Ｓ５に対向する表面である。また、表面Ｓ２〜Ｓ６のそれぞれは、基体１０の表面であるが、図において、基体１０の表面から引き出し線を引き出した場合、引き出し線の先端の位置を明確に表示することが困難であるので、便宜上、シールド導体３０から引き出し線を引き出している。
【００１８】
図２においては、共振器を構成するために一方を接地するので、シールド導体と接続されていてもよい。ただし、非接地の回路端部を側面に引き出す場合、シールド導体とは接続しない。
【００１９】
さらに、スロットアンテナ２０と、シールド導体３０とは接続されている。
【００２０】
ＲＦ回路４０は、スロットアンテナ２０で、受信、送信のうちの少なくとも一方を行う信号を処理し、しかも、基体１０の内部に設けられている回路である。
【００２１】
アンテナ付モジュールＡＭ１は、樹脂またはハイブリッド材料によって構成され、多層構造を有する。
【００２２】
スロットアンテナ２０は、四角形の対角の２頂点が面取りされた円偏波励振用のパターンを有する。そして、基体１０の内部には、そのスロットアンテナ２０に給電する給電用ストリップライン５０を有する。基体１０の誘電率とアンテナの設計原理とに応じて、給電用ストリップライン５０の幅、長さを、任意に構成することができる。
【００２３】
また、スロットアンテナ２０として、概略正方形の２コーナーを面取りしたものに限らず、円形、垂直ハの字状に構成したλ／２長スロットを使用するようにしてもよく、このようにしても、円偏波を励振することができる。
【００２４】
なお、上記実施例では、円偏波を励振するが、スロットアンテナ２０の代わりに、直線偏波のスロットアンテナを使用するようにしてもよい。
【００２５】
そして、基体１０の内部には、アンテナおよびストリップライン用のＧＮＤ層６０が構成されている。
【００２６】
ＧＮＤ層６０を挟んで、スロットアンテナ２０の反対側には、ＲＦ回路４０が構成され、基体１０内に、ストリップラインで構成されているバンドパスフィルタ７０が設けられている。スロットアンテナ２０の給電用ストリップライン５０を構成する場合と同様に、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７０を構成する。
【００２７】
また、ＧＮＤ層６０を挟んで、スロットアンテナ２０の構成面と反対の面に構成されているキャビティＣの内部に、バンドパスフィルタ７０以外のＲＦ回路４０の構成部品が配置され、これらの構成部品は、チップ部品を搭載することによって配置されている。
【００２８】
キャビティＣを構成する場合、一般的なプリント基板工法で作成された基体１０に、ドリルやサンドブラスト、レーザ加工等によって、キャビティＣを構成する。キャビティＣ内にＲＦ回路４０の部品を実装した後に、キャビティＣ内を封止樹脂で埋め、チップ部品の表面が完全に覆われるように構成する。
【００２９】
その後、基体１０の表面に無電解メッキと電解メッキとを施し、封止樹脂の表面も、シールド導体３０になるようにする。もし、上記メッキ後に、表面のパターンをパターニングする必要があれば、エッチング等によってパターニングし、必要であれば、外部接続端子等を構成する。
【００３０】
基体１０の材料の一種である樹脂として、エポキシ、ＢＴレジン、ポリイミド樹脂、ＰＰＥ、フェノール樹脂、テフロン（登録商標）、ビニルベンジル等が考えられる。
【００３１】
また、基体１０の材料の一種であるハイブリッド材料として、上記樹脂材料の内部に、セラミックをコンポジットした材料が考えられる。上記セラミックとして、コーディライト、フォルステライト、アルミナ、ガラス系セラミック、酸化チタン系セラミック、またはこれらの混合物が考えられる。
【００３２】
これらの材料を選択する場合、使用する周波数や要求特性に応じて、適宜選択すればよい。特に、高いＱ特性や高い誘電率を必要とする場合は、ハイブリッド材料を選択することが好ましい。また、上記の導体（内層、外層）には、銅、金、銀、パラジウム、アルミニウム、ニッケル、スズ、白金、それらの合金等が使用されている。
【００３３】
図３は、本発明の第２の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ２を示す斜視図である。
【００３４】
図４は、本発明の第２の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ２を示す断面図である。
【００３５】
アンテナ付モジュールＡＭ２は、アンテナ付モジュールＡＭ１において、ＲＦ回路４０の代わりにＲＦ回路４１を設け、ＲＦ回路４１は、スロットアンテナ２０が設けられている側に構成され、また、ＲＦ回路４１近傍の基体１０がくり貫かれ、封止樹脂を有しない空間（キャビティＣ１）で構成されている実施例である。
【００３６】
アンテナ付モジュールＡＭ２を製造する方法は、アンテナ付モジュールＡＭ１を製造する方法と基本的には同じであり、基体１０を構成した後に、スロットアンテナ２０の内側に、キャビティＣ１を構成する。そして、キャビティＣ１に、ＲＦ回路４１を構成する。この場合、キャビティＣ１には、樹脂等を埋めない。
【００３７】
なお、キャビティＣ１を樹脂等で埋めるようにしてもよく、このようにすれば、誘電率が増加し、波長短縮効果によって、アンテナ全体を小さくすることができ、また、高い周波数の進入を阻止することができる。
【００３８】
また、キャビティＣ１の内壁に、導体が設けられていない。つまり、スロットアンテナ２０に影響が出ることを阻止するために、キャビティＣ１の内壁に導体を設けない。また、キャビティＣ１に樹脂を埋めてもよいが、この場合、スロットアンテナ２０に影響が出ることを阻止するために、上記埋めた樹脂の表面に導体を設けない。
【００３９】
上記のように、基体１０の内部に、ＲＦ回路４１を設けるので、スロットアンテナ２０が設けられていない部分を有効利用することができ、したがって、ＲＦ回路４１の体積だけ、アンテナ付モジュールの全体を薄型化することができる。
【００４０】
なお、アンテナ付モジュールＡＭ２において、ＧＮＤ層６１は、基体１０を全部分断するのではなく、図４中、左部分に、シールド導体３０（表面Ｓ３側）とＧＮＤ層６１との間に隙間が存在している。このように、ＧＮＤ層６１が、基体１０を全部分断しないようにすると、ＧＮＤ層６１を境に基体１０が剥離する可能性が少なくなり、したがって、モジュールＡＭ２全体の強度が高いといえる。
【００４１】
図５は、本発明の第３の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ３を示す断面図である。
【００４２】
アンテナ付モジュールＡＭ３は、アンテナ付モジュールＡＭ２において、ベースバンド回路部４２を付加した実施例である。
【００４３】
つまり、アンテナ付モジュールＡＭ２を作る場合と同様に、スロットアンテナ２０とＲＦ回路４１とを作成し、この裏面（アンテナ付モジュールＡＭ２においてスロットアンテナ２０と対向する表面（ひょうめん））に、ベースバンド回路部４２が構成されている。
【００４４】
ベースバンド回路４２は、通常の部品が実装されたものであり、ベースバンド回路４２がシールドケース８０で覆われている。この場合、ベースバンド回路４２が、非常に高い電圧のノイズを発生し、このノイズがＲＦ回路４１に周り込むと、特性に大きな影響を与える。この影響を抑制するために、ＲＦ回路４１とベースバンド回路４２との間に、ＧＮＤ層６２が設けられている。
【００４５】
また、アンテナ付モジュールＡＭ３では、スロットアンテナ２０への給電は、ストリップラインからではなく、スロットアンテナ２０の構成面と同一面に設けられている給電部から結合容量ＣＣで給電する。このようにする場合、このパターン間の精度が非常に重要であるが、アンテナ付モジュールＡＭ３では、エッチング等によって非常に精度よく、パターンを構成することができる。一方、シールドケースのような構成方法では、精度を上げることは困難である。
【００４６】
図６は、本発明の第４の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ４を示す断面図である。
【００４７】
アンテナ付モジュールＡＭ４は、ＧＮＤ層６０に関して、スロットアンテナ２０とは逆の位置に、キャビティＣ２、Ｃ３を設け、キャビティＣ２、Ｃ３にそれぞれ、ＲＦ回路４０、ベースバンド回路４２が設けられている実施例である。
【００４８】
アンテナ付モジュールＡＭ４において、ＲＦ回路４０とベースバンド回路４２との干渉を防止するために、互いに異なるキャビティＣ２、Ｃ３を構成し、キャビティＣ２、Ｃ３のそれぞれの内壁を、メッキＭ１、Ｍ２によってシールドしている。このようにすることによって、アンテナ付モジュールＡＭ３よりも薄型化が可能になる。この場合、メッキＭ１、Ｍ２以外の手段によって、ＲＦ回路４０とベースバンド回路４２との干渉を防止するようにしてもよい。
【００４９】
なお、キャビティＣ２、Ｃ３に、それぞれ、埋め込み樹脂１２、１３が設けられているが、これら埋め込み樹脂１２，１３を省略するようにしてもよい。
【００５０】
図７は、本発明の第５の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ５を示す断面図である。
【００５１】
アンテナ付モジュールＡＭ５は、アンテナ付モジュールＡＭ１において、基体１０の内部にインダクタ８１と、コンデンサ８２と、共振器８３とを内層した実施例である。
【００５２】
インダクタ８１、コンデンサ８２、共振器８３として、それぞれに適した材料を使用することができ、コンデンサ８２には、Ｈｉｇｈεのハイブリッド材料が使用され、インダクタ８１、共振器８３には、Ｌｏｗε、ＨｉｇｈＱのハイブリッド材料が使用されている。また、スロットアンテナ２０として、使用する周波数、要求特性に応じて、誘電率、Ｑを最適にしたハイブリッド材料を使用することができる。
【００５３】
基体１０の基本的な製造方法は、他の実施例の場合と同様である。このようにすることによって、部品のより小型化、より薄型化が可能になる。
【００５４】
図８は、アンテナ付モジュールＡＭ５の層構成を示す分解図である。
【００５５】
図８において、アンテナ付モジュールＡＭ５は、層１〜９によって構成され、ＲＦ回路４０を実装する実装用ランドパターン８４、インナービア８５が設けられている。
【００５６】
アンテナ付モジュールＡＭ５を製造する場合、コア基板とプリプレグを交互に重ねる方法や、コア基板にＲＣＣを上下に積み重ねるビルドアップ工法等、一般的なプリント基板の積層工法によって製造する。
【００５７】
また、アンテナ付モジュールＡＭ１〜ＡＭ５では、基体１０の側面のシールド導体を、メッキによって構成しているが、内部メッキを施した貫通スルーホールを、使用周波数に対して影響がない程度に高密度に配列することによって、シールド導体を構成するようにしてもよい。
【００５８】
図９は、ＲＦ回路４０、４１、ベースバンド回路４２が使用されているＧＰＳ受信機９０の回路構成例を示すブロック図である。
【００５９】
なお、本明細書において、ＲＦ回路４０、４１は、スロットアンテナ２０の後段からＡ／Ｄ変換回路までの回路であり、ベースバンド回路４２は、ＲＦ回路４０、４１の後段の回路である。また、本明細書において、ＲＦ回路４０または４１と、ベースバンド回路４２とを、信号処理回路と表現する。
【００６０】
つまり、アンテナ付モジュールＡＭ５において、上記信号処理回路に使用されているインダクタ、コンデンサ等のパッシブ素子の一部は、基体１０の内部に、層状に構成されている。
【００６１】
上記各実施例によれば、高特性のスロットアンテナを内蔵した高周波モジュールが、小型であり、薄型であり、また、シールド性が高い。さらに、スロットアンテナ２０への給電パターンと、スロットアンテナ２０との距離を精度よく構成することができるので、バラツキが少なく、量産性が高い。
【００６２】
なお、上記各実施例において、シールド導体３０は、基体１０の１つの表面Ｓ１以外の表面Ｓ２〜Ｓ６の全てを覆う必要はなく、表面Ｓ２〜Ｓ６のほぼ全面的を覆っていれば足りる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、移動体通信、ローカル・エリア・ネットワーク、ＧＰＳ受信機のうちの少なくとも１つに使用するアンテナ付モジュールの全体の厚みを薄くすることができ、また、その製造が容易であり、しかも、全体の形状が小型であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ１の斜視図である。
【図２】アンテナ付モジュールＡＭ１の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ２の斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ２の断面図である。
【図５】本発明の第３の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ３の断面図である。
【図６】本発明の第４の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ４の断面図である。
【図７】本発明の第５の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ５の断面図である。
【図８】アンテナ付モジュールＡＭ５の層構成を示す分解図である。
【図９】ＲＦ回路、ベースバンド回路を示すＧＰＳ受信機の回路構成を示すブロック図である。
【図１０】従来例のアンテナ付モジュールＡＭ１１を示す斜視図である。
【図１１】従来例のアンテナ付モジュール（円偏波パッチアンテナ装置）ＡＭ１２を示す斜視図である。
【符号の説明】
ＡＭ１〜ＡＭ５…アンテナ付モジュール、
１０…基体、
１１、１２、１３…埋め込み樹脂、
２０…スロットアンテナ、
２１…アンテナ用導体、
３０…シールド導体、
４０、４１…ＲＦ回路、
４２…ベースバンド回路、
５０…ストリップライン、
６０、６１…ＧＮＤ層、
７０…ＢＰＦ、
８０…シールドケース、
Ｃ１、Ｃ２…キャビティ、
ＣＣ…結合容量。
【図１】
2004015160.tif 000003
【図２】
2004015160.tif 000004
【図３】
2004015160.tif 000005
【図４】
2004015160.tif 000006
【図５】
2004015160.tif 000007
【図６】
2004015160.tif 000008
【図７】
2004015160.tif 000009
【図８】
2004015160.tif 000010
【図９】
2004015160.tif 000011
【図１０】
2004015160.tif 000012
【図１１】
2004015160.tif 000013