CN111697320B - 天线装置、天线模块以及通信装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供不容易受到安装基板的尺寸、介电常数的制约,提高尺寸、介电常数的自由度的天线装置。辐射导体具有相互朝向相反方向的一对主表面并由金属板材构成。在包含一对主表面中的每个主表面的周边部的至少一部分的第一表面区域,电介质部件在辐射导体的厚度方向夹持辐射导体来保持辐射导体。壳体支承电介质部件,并且收纳电介质部件。一对主表面中的至少一个主表面的除了第一表面区域以外的第二表面区域露出。
Description
技术领域
本发明涉及天线装置、天线模块以及通信装置。
背景技术
已知在设置了天线的辐射导体、接地导体的多层布线基板(安装基板)安装了高频集成电路元件的天线模块(专利文献1等)。在安装基板的内层配置接地导体,在接地导体上经由电介质层配置辐射导体。安装于安装基板的高频集成电路元件与辐射导体通过设置于安装基板的供电线连接。
专利文献1:日本特开2013-46291号公报
在由辐射导体和接地导体构成的天线中,天线的特性取决于辐射导体与接地导体的位置关系,例如两者的间隔。另外,天线特性也取决于辐射导体和接地导体的周围的介电常数。在将接地导体配置于安装基板的内层,并将辐射导体配置于安装基板的表层的构成中,接地导体与辐射导体之间的间隔等天线装置的尺寸被安装基板的厚度等尺寸制约。另外,辐射导体和接地导体的周围的介电常数取决于安装基板的介电常数。
发明内容
本发明的目的在于提供不容易受到安装基板的尺寸、介电常数的制约,提高尺寸、介电常数的自由度的天线装置。
根据本发明的一观点,提供一种天线装置,具有:
辐射导体,由金属板材构成,并且具有相互朝向相反方向的一对主表面,
电介质部件,在包含上述一对主表面中的每个主表面的周边部的至少一部分的第一表面区域,在上述辐射导体的厚度方向上夹持上述辐射导体来保持上述辐射导体;以及
壳体,支承上述电介质部件,并且收纳上述电介质部件,
上述一对主表面中的至少一个主表面的除了上述第一表面区域以外的第二表面区域露出。
根据本发明的其它观点,提供一种天线模块,具有:
上述天线装置;以及
高频集成电路元件,被收纳于上述壳体,
上述高频集成电路元件向上述辐射导体供给高频信号,或者从上述辐射导体向上述高频集成电路元件输入高频信号。
根据本发明的其它观点,提供一种通信装置,具有:
上述天线模块;以及
基带集成电路元件,被收纳于上述壳体,
上述基带集成电路元件向上述高频集成电路元件供给中频信号或者基带信号。
提供不容易受到安装基板的尺寸、介电常数的制约,提高尺寸以及介电常数的自由度的天线装置。由于辐射导体中的未被电介质部件夹持的第二表面区域露出,所以与利用电介质部件覆盖第二表面区域的结构相比,能够降低辐射导体的周边的介电常数。若辐射导体的周围的介电常数降低,则波长缩短效果变小,在谐振频率相同的情况下辐射导体的尺寸增大。若辐射导体的尺寸增大,则天线增益提高。另外,若辐射导体的尺寸变大,则由辐射导体构成的谐振器的Q降低,其结果是,动作频带变宽。
附图说明
图1是第一实施例的天线装置的立体图。
图2A以及图2B分别是第一实施例的天线装置的俯视图以及仰视图。
图3A是图2A以及图2B的点划线3A-3A处的剖视图,图3B是图2A以及图2B的点划线3B-3B处的剖视图。
图4A是第二实施例的天线装置的仰视图,图4B以及图4C是第三实施例及其变形例的天线装置的仰视图。
图5是第四实施例的天线装置的立体图。
图6A以及图6B分别是第五实施例及其变形例的天线装置的引出部及其附近的立体图。
图7A是第六实施例的天线装置的仰视图,图7B是表示将第六实施例的天线装置安装于安装基板之前的状态的剖视图,图7C是安装后的剖视图。
图8A以及图8B分别是第六实施例的第一变形例的天线装置的剖视图以及仰视图,图8C以及图8D分别是第六实施例的第二变形例的天线装置的剖视图以及仰视图。
图9A以及图9B分别是第七实施例的天线装置的立体图以及仰视图,图9C是图9B的点划线9C-9C处的剖视图。
图10A是第七实施例的变形例的天线装置的仰视图,图10B是图10A的点划线10B-10B处的剖视图。
图11A以及图11B分别是第八实施例的天线装置的立体图以及仰视图,图11C是图11B的点划线11C-11C处的剖视图。
图12A是第九实施例的天线装置的立体图,图12B是图12A的点划线12B-12B所示的平面中的剖视图。
图13是第九实施例的变形例的天线装置的立体图。
图14是第十实施例的天线装置的立体图。
图15是第十一实施例的天线装置的立体图。
图16A以及图16B是第十一实施例的变形例中的天线装置的示意俯视图。
图17是第十二实施例的天线装置的分解立体图。
图18A是组装了天线装置的状态下的图17的点划线18A-18A所示的平面中的剖视图,图18B是组装了天线装置的状态下的图17的点划线18B-18B所示的平面中的剖视图。
图19是第十三实施例的天线装置的分解立体图。
图20A是组装了天线装置的状态下的图19的点划线20A-20A所示的平面中的剖视图,图20B是组装了天线装置的状态下的图19的点划线20B-20B所示的平面中的剖视图。
图21A是第十四实施例的天线模块的示意性剖视图,图21B是比较例的天线模块的示意性剖视图。
图22A以及图22B分别是第十五实施例的天线模块的立体图以及剖视图,图22C是天线装置的辐射导体以及接地导体的立体图。
图23是第十五实施例的其它的变形例的天线模块的立体图。
图24A以及图24B是第十六实施例的天线模块的俯视图以及仰视图。
图25是图24A以及图24B的点划线25-25处的剖视图。
图26A是第十七实施例的天线装置的辐射导体以及接地导体的立体图,图26B是将第十七实施例的天线装置安装于通信设备的壳体的框的状态的天线模块的剖视图。
图27A以及图27B是将第十七实施例的变形例的天线装置安装于通信设备的壳体的框的状态的天线模块的剖视图。
图28A是安装了第十八实施例的天线模块的通信设备的壳体的框的剖视图,图28B是安装了第十八实施例的变形例的天线模块的通信设备的壳体的框的示意剖视图。
图29是将第十八实施例的其它的变形例的天线装置安装于通信设备的壳体的框的状态的示意剖视图。
图30是安装了第十八实施例的另一其它的变形例的天线装置的头戴显示器的立体图。
图31是将第十九实施例的天线装置安装于通信设备的壳体的框的状态的天线模块的剖视图。
图32A以及图32B是第二十实施例的天线装置的剖视图,分别与第十三实施例的图20A以及图20B对应。
图33A是本变形例的天线装置的剖视图,图33B是图33A的点划线33B-33B处的剖视图。
图34A是第二十一实施例的天线装置的辐射导体的立体图,图34B是辐射导体以及电介质部件的立体图。
图35A、图35B、图35C以及图35D是第二十一实施例的变形例的天线装置的辐射导体的主视图。
图36A是第二十二实施例的天线装置的辐射导体的立体图,图36B是辐射导体以及电介质部件的立体图,图36C以及图36D分别是第二十二实施例的天线装置的主视图以及侧视图。
图37A是第二十三实施例的天线装置的辐射导体的立体图,图37B是第二十三实施例的天线装置的电介质部件的立体图。
图38A以及图38B是第二十三实施例的变形例的天线装置的辐射导体的立体图。
图39A以及图39B是第二十四实施例的天线装置的制造方法的制造中途阶段的天线装置的下配件的俯视图。
图40是制造中途阶段的天线装置的下配件的俯视图。
图41A以及图41B是制造中途阶段的天线装置的上配件的俯视图。
图42A以及图42B分别是铆接后以及天线装置切去后的图40以及图41B的点划线42A-42A处的剖视图。
图43A是利用第二十四实施例的制造方法制造出的天线装置的剖视图,图43B是利用第二十四实施例的变形例的制造方法制成的天线装置的剖视图。
图44是第二十五实施例的天线装置的辐射导体与供电线路的耦合位置及其附近的立体图。
图45是第二十五实施例的天线装置的一部分的剖视图。
图46A是第二十五实施例的变形例的天线装置的一部分的剖视图,图46B是第二十五实施例的其它的变形例的天线装置的一部分的剖视图。
图47A以及图47B分别是第二十六实施例的天线装置的立体图以及剖视图。
图48A是第二十六实施例的变形例的天线装置的示意性剖视图,图48B是第二十六实施例的其它的变形例的天线装置的示意性剖视图。
图49是第二十七实施例的天线装置的分解立体图。
图50是第二十七实施例的天线装置的剖视图。
附图标记说明:30…天线装置,30L…下配件,30U…上配件,30R…独立的天线装置,31、31L…辐射导体,31U…辐射导体(第二辐射导体),31D…顶板,31E…侧板,31F…缝隙,31G…开口,32、32A、32B、32L…引出部,33、33L、33U…切掉部,34…切入部,35、35L、35U…被夹持部,36…露出区域,37、38…粘接部,39…开口,40、40L、40U…电介质部件,40C…底板,40D…角覆盖部,40E…内面覆盖部,40F…下端覆盖部,40G…柱,40H…梁,40S…隔离物,41…对置面,41A…第一区域,41B…第二区域,41C…凹部,42…连接部,43…突起,44…贯通孔,45…接地导体,46A、46B…供电点,47…耦合用的缝隙,48…气泡,49…液晶聚合物的直链,50…安装基板,50A…安装基板的第一部分,50B…安装基板的第二部分,51…供电线路,52…焊盘,53…接地导体,54…阻焊膜,55…开口,56…粘合剂,56F…填充物,57…高频集成电路元件(RFIC),58…粘接用焊盘,59…内层的接地导体,60、61、62、63、64…焊料,65…耦合用的缝隙,66…粘接用焊盘,67…基带集成电路元件,70…贴片天线,75…系统级封装(SiP)模块,76…连接器,77…散热部件,78…螺丝,80…壳体的框,81…粘合剂,82…机械支承部,83…螺丝,90…金属板材,90A…核芯板材,90B…表面层,91…包围天线装置的一个下配件的虚线,92…金属板材,92A…核芯板材,92B…表面层,93…包围天线装置的一个上配件的虚线,100…显示器收纳部,101…前支承部,102…安装带,110、111…空洞,120…粘合剂,321…引出部的第一个弯曲位置,322…引出部的第二个弯曲位置,323…引出部的耦合部,371…粘接部的第一个弯曲位置,372…粘接部的第二个弯曲位置,511…供电线路的耦合部,512…通孔导体,513…内层焊盘,514…开口。
具体实施方式
[第一实施例]
参照图1~图3B的附图,对第一实施例的天线装置以及天线模块进行说明。
图1是第一实施例的天线装置30的立体图。图2A以及图2B分别是第一实施例的天线装置30的俯视图以及仰视图。图3A是图2A以及图2B的点划线3A-3A处的剖视图。图3B是图2A以及图2B的点划线3B-3B处的剖视图。
第一实施例的天线装置30包含由金属板材构成的辐射导体31和支承辐射导体31的电介质部件40。辐射导体31具有相互朝向相反方向的一对主表面、和从一个主表面的边缘连续至另一个主表面的边缘的端面。辐射导体31的平面形状的轮廓与使两个长方形中心彼此一致并呈直角交叉的图形的轮廓大致相同。换句话说,具有将矩形的金属板材的四角切掉较小的矩形形状后的平面形状。这里,“矩形”是指四角为直角的四边形,包括长方形以及正方形。将切掉矩形的四角之前的形状称为辐射导体31的基本形状。
从辐射导体31的基本形状的一个边的中心朝向基本形状的内侧设置切入部34。由与辐射导体31相同的金属板材构成的引出部32从切入部34的最里部,通过切入部34内,朝向基本形状的外侧延伸。引出部32在第一个弯曲位置321向辐射导体31的厚度方向弯曲,并在与该弯曲位置相比靠前端侧的第二个弯曲位置322向相反方向弯曲。与第二个弯曲位置322相比接近前端的部分与辐射导体31大致平行,在俯视时,相对于基本形状的设置切入部34的边向直角方向延伸。
电介质部件40在厚度方向上夹持沿着设置于辐射导体31的四角的矩形形状的切掉部33的端面的L字形的部分。将辐射导体31中的被电介质部件40夹持的部分称为被夹持部35。将辐射导体31的一个主表面定义为上表面,并将另一个主表面定义为下表面。辐射导体31的端面将上表面与下表面连接。电介质部件40覆盖从被夹持部35的一个主表面(上表面)经由端面到达至相反侧的主表面(下表面)的连续的区域。这里,“覆盖”的结构包括电介质部件40与端面紧贴的结构、以及电介质部件40与端面隔开空隙对置的结构。引出部32在第一个弯曲位置321弯曲为与辐射导体31的上表面连续的面成为外侧,在第二个弯曲位置322,弯曲为与辐射导体31的上表面连续的面成为内侧。
辐射导体31与电介质部件40例如通过嵌件成型而一体成型。或者,也可以将辐射导体31压入至作为树脂成型品的电介质部件40,并通过铆接或者粘合剂将辐射导体31与电介质部件40相互固定。
辐射导体31的上表面中的除了被夹持部35以外的区域未被电介质部件40覆盖。将未被电介质部件40覆盖的区域称为露出区域36。在图2A中,对露出区域36附加相对较淡的阴影,对被夹持部35附加相对较浓的阴影。例如,辐射导体31的露出区域36暴露于大气。
辐射导体31的切掉部33以外的端面未被电介质部件40覆盖而基本露出。此外,在制造工艺上,有由于电介质部件40的绕入而在端面的一部分形成与电介质部件40相同材料的覆盖膜的情况。
电介质部件40在辐射导体31的上表面侧,分离为与切掉部33对应的四个部分。这四个部分在辐射导体31的下表面侧相互连接。电介质部件40(图2B)覆盖辐射导体31的下表面中的切入部34的周边以外的区域。在切入部34的周边,辐射导体31的下表面露出为U字形。在图2B中,对辐射导体31的露出的区域附加阴影。引出部32的两面露出。
天线装置30以电介质部件40的下表面(图2B所示的面)与安装基板50(图3A、图3B)对置的姿势安装于安装基板50。安装基板50作为支承天线装置30的支承部件发挥作用。以下,将电介质部件40的与安装基板50对置的面称为对置面41(图2B、图3A、图3B)。在将天线装置30安装于安装基板50的状态下,辐射导体31与安装基板50平行。引出部32在第一个弯曲位置321弯曲为与从辐射导体31的引出位置相比引出部32的前端更接近安装基板50。
在安装基板50(图3A)设置有供电线路51(图1、图3A)以及与供电线路51连续的焊盘52(图1、图3A)。天线装置30的引出部32的与第二个弯曲位置322相比靠前端侧的部分通过焊料60(导电性材料)与焊盘52机械固定,并且电连接。引出部32与焊盘52通过焊料60电连接,从而引出部32与焊盘52电磁耦合。引出部32兼为供电线。通过使引出部32粘接于安装基板50,从而天线装置30表面安装于安装基板50。
在安装基板50(图3A、图3B)的表面(安装天线装置30的面)设置有接地导体53。辐射导体31和接地导体53构成贴片天线。即,辐射导体31和接地导体53作为贴片天线进行动作,辐射电波。供电线路51以及接地导体53被阻焊膜54覆盖。在阻焊膜54设置有使焊盘52露出的开口。焊料60填充于该开口内。
在安装基板50的与安装天线装置30的面相反侧的面安装有高频集成电路元件(RFIC)57。此外,也可以将天线装置30和高频集成电路元件57安装于同一面。高频集成电路元件57与基带集成电路元件67连接。基带集成电路元件67向高频集成电路元件57供给中频信号或者基带信号。
高频集成电路元件57经由供电线路51向辐射导体31供给高频信号。并且,由辐射导体31接收到的高频信号经由供电线路51输入至高频集成电路元件57。通过安装了高频集成电路元件57的安装基板50和天线装置30,构成天线模块。在本说明书中,将包括天线装置30、安装基板50以及高频集成电路元件57的装置称为天线模块。此外,有时将由辐射导体31和电介质部件40构成的天线装置30、和安装了天线装置30的安装基板50统称为天线装置。有时为了与包括安装基板50的天线装置区分而将由辐射导体31和电介质部件40构成的天线装置30称为天线单元。将具有天线单元、安装了高频集成电路元件57的安装基板50、以及基带集成电路元件67的装置称为通信装置。
接下来,对第一实施例的优异的效果进行说明。
为了实现天线装置的高增益化以及宽带化,优选扩大辐射导体与接地导体之间的间隔(高高度化)、以及降低辐射导体与接地导体之间的电介质材料的相对介电常数(低介电常数化)。
在将辐射导体与接地导体双方设置于多层布线结构的安装基板的以往的结构中,辐射导体与接地导体之间的间隔被安装基板的厚度制约,所以难以实现高高度化。例如,优选辐射导体与接地导体之间的间隔在50μm以上。在将辐射导体和接地导体配置于一般的印刷电路基板等安装基板的构成中,由于多层布线层间的绝缘层的厚度的制约,难以使辐射导体与接地导体之间的间隔在50μm以上。通过采用第一实施例的构成,能够容易地实现使辐射导体与接地导体之间的间隔在50μm以上的天线装置(天线单元)。此外,为了作为贴片天线进行动作,优选使辐射导体与接地导体之间的间隔在天线装置的动作频带的中心波长(真空中的波长)的1/2倍以下。
另外,由于需要使用适合安装基板的电介质材料,所以低介电常数化也有制约。此外,优选辐射导体与接地导体之间的电介质材料的相对介电常数在1以上5以下,更优选在1以上3以下。
虽然能够通过增加安装基板的接地导体与辐射导体之间的电介质层的层数来实现高高度化,但采用该结构会导致工时以及制造成本的增加。另外,若使安装基板高高度化以及低介电常数化,则产生表面波容易通过安装基板的接地导体和表层的电介质层传播这样的弊病。本来,应该从天线辐射到空间中的电力的一部分成为表面波,所以天线的辐射效率相对降低,并且与其它的天线的隔离劣化。并且,若利用与其它的电介质层相比低介电常数的材料形成安装基板的接地导体与辐射导体之间的电介质层,则也产生由于热膨胀系数的不同等,而容易在基板产生翘曲这样的弊病。
在第一实施例中,由于与安装基板50独立地制成天线装置30,所以天线装置30的尺寸、材料不会受安装基板50的尺寸、材料制约。因此,能够容易地扩大安装基板50的接地导体53与天线装置30的辐射导体31之间的间隔(高高度化)。另外,能够使用与安装基板50的电介质材料不同的低介电常数的材料作为电介质部件40(低介电常数化)。其结果是,能够实现天线装置的高增益化以及宽带化。特别是,在第一实施例的天线装置在毫米波段进行动作的情况下,显著地显现实现高增益化以及宽带化这样的效果。因此,第一实施例的天线装置能够合适地作为毫米波段用的天线使用。
另外,在第一实施例中,辐射导体31的上表面的大部分未被电介质部件40覆盖,所以辐射导体31的周边的有效介电常数降低。与辐射导体31的周边的有效介电常数较高的情况相比,能够在谐振频率恒定的条件下增大辐射导体31的尺寸。其结果是,能够提高指向性,得到较高的增益。
在使辐射导体31与电介质部件40紧贴而使辐射导体31粘接于电介质部件40的结构中,在两者的紧贴性较差的情况下,由于剥离而辐射导体31从电介质部件40脱落。与此相对,在第一实施例中,辐射导体31的被夹持部35被电介质部件40夹持。因此,即使在辐射导体31与电介质部件40的紧贴性较差的情况下,也能够使辐射导体31稳固地固定于电介质部件40。
在第一实施例中,辐射导体31的被夹持部35包含相互朝向相反方向的至少两个端面。例如,在将天线装置30的俯视图观察为设置有切入部的边缘成为下侧时(图2A),右上的被夹持部35包含朝向右方向的端面,左上的被夹持部35包含朝向左方向的端面。这两个端面相互朝向相反方向。通过电介质部件40与这两个端面相接,从而辐射导体31的左右方向的位置相对于电介质部件40固定。另外,在图2A中,右上的被夹持部35包含朝向上方向的端面,右下的被夹持部35包含朝向下方向的端面。这两个端面相互朝向相反方向。通过电介质部件40与这两个端面相接,从而辐射导体31的纵向的位置相对于电介质部件40固定。
为了相对于电介质部件40固定辐射导体31的位置,将辐射导体31的端面中的被电介质部件40覆盖的区域配置在关于与辐射导体31的厚度方向正交的任意方向,都限制辐射导体31相对于电介质部件40的移动的位置即可。这里,“限制移动”是指不能够进行自由的移动那样的状态。例如,是指完全地固定而完全不能够移动那样的状态、以及仅能够在某一行程范围内移动那样的状态。通过成为使辐射导体31相对于电介质部件40关于任意方向仅能够在某一行程范围内进行移动那样的状态,能够防止辐射导体31从电介质部件40脱落。另外,“关于任意方向”是指“关于与辐射导体31的厚度方向正交的全部方向”这样的意思。
在第一实施例中,引出部32的与第二个弯曲位置322相比靠前端侧的部分与辐射导体31平行。即,该部分也与焊盘52平行。与仅使引出部32在一个位置弯曲并使向高度方向延伸的前端面与焊盘52对置的结构相比,引出部32与焊盘52对置的区域的面积扩大。因此,能够增强天线装置30与安装基板50的机械粘合强度。
另外,在第一实施例中,在电介质部件40的对置面41与安装基板50的表面接触的状态下,天线装置30固定于安装基板50。因此,能够减小设置于安装基板50的接地导体53与辐射导体31之间的间隔从设计值的偏移。其结果是,在由辐射导体31和接地导体53构成的贴片天线中,能够得到几乎如设计值那样的特性。
接下来,对第一实施例的变形例进行说明。
在第一实施例中,使用具有将矩形的金属板材的四角切掉较小的矩形形状后的平面形状的辐射导体31,但也可以使辐射导体31为其它的形状。例如,也可以使辐射导体31为正方形或者长方形。该情况下,将正方形或者长方形的四角的附近作为被夹持部35即可。为了得到实现基于低介电常数化的高增益化以及宽带化的充分效果,将辐射导体31的从端面的一部分向内侧扩展的部分作为被夹持部35即可。另外,优选在俯视时的面积中使辐射导体31的上表面以及下表面中的被夹持部35所占的比例在1%以上25%以下。
另外,在第一实施例中,电介质部件40夹持沿着辐射导体31的四角的矩形形状的切掉部33(图1)的端面的L字形的部分,但也可以是夹持其它的部分的结构。例如,也可以是在包含辐射导体31的一对主表面中的每个主表面的周边部的至少一部分的第一表面区域,电介质部件40夹持辐射导体31,并且至少一个主表面的除了第一表面区域以外的第二表面区域露出的结构。这里,“周边部”是指将主表面的边缘作为外周线的环状的区域。由于是“周边部的至少一部分”,所以第一表面区域既可以遍及主表面的外周线的四周方向的整个区域来配置,也可以在四周方向仅配置于一部分。在第一实施例中,被夹持部35(图1)的上表面以及下表面相当于第一表面区域。第一表面区域的与四周方向正交的方向的尺寸决定为通过被电介质部件40夹持而得到支承辐射导体31的足够的机械强度。
另外,“第二表面区域露出”是指第二表面区域从电介质部件40露出。即,在至少一个主表面的第二表面区域之上未配置夹持辐射导体31的电介质部件40。作为第二表面区域露出的结构的例子,能够列举辐射导体31的第二表面区域暴露于大气或者其它气体的结构、第二表面区域被与电介质部件40不同的由绝缘材料构成的绝缘覆盖膜覆盖的结构等。此外,在辐射导体31由基底金属板和在其表面电镀的电镀层构成的情况下,将电镀层的表面考虑为主表面即可。
在第一实施例的图1等中,使辐射导体31以及电介质部件40的顶点、棱有棱角,但也可以根据需要,使其为C倒角或者R倒角的结构。另外,在第一实施例中,将供电线路51(图3A)配置在安装基板50的最上层(表层),但也可以配置在安装基板50的内层。
[第二实施例]
接下来,参照图4A对第二实施例的天线装置进行说明。以下,对与第一实施例的天线装置(图1、图2A、图2B)相同的构成省略说明。
图4A是第二实施例的天线装置30的仰视图。在第一实施例中,在辐射导体31的基本形状的一边设置有切入部34以及引出部32。与此相对,在第二实施例中,分别在辐射导体31的基本形状的相邻的两个边的中心设置有切入部34以及引出部32。两个引出部32分别成为供电线,两个引出部32与辐射导体31的连接位置分别成为供电点。在俯视时分别连接辐射导体31的中心与两个供电点的直线相互正交。
接下来,对第二实施例的优异的效果进行说明。
第二实施例的天线装置能够辐射相互正交的两个偏振波。通过给予两个偏振波相位差,也能够辐射圆偏振波等。
[第三实施例]
接下来,参照图4B对第三实施例的天线装置进行说明。以下,对与第一实施例的天线装置(图1、图2A、图2B)相同的构成省略说明。
图4B是第三实施例的天线装置30的仰视图。在第三实施例中,在辐射导体31设置切入部34之前的平面形状为圆形。在圆周上的一个位置设置切入部34,并从其最里部引出引出部32。在辐射导体31的边缘的三个位置划分被夹持部35。三个被夹持部35在大致圆形的辐射导体31的圆周方向等间隔地配置。被夹持部35在辐射导体31的厚度方向被电介质部件40夹持,从而辐射导体31被支承于电介质部件40。
接下来,对第三实施例的优异的效果进行说明。
通过在圆周方向等间隔地配置被夹持部35,能够在与辐射导体31的厚度方向正交的任意方向(即,全部方向),限制相对于电介质部件40的辐射导体31的位置。此外,也可以配置三个以上的多个被夹持部35。该情况下,将被夹持部35配置为辐射导体31的中心位于将多个被夹持部35的位置作为顶点的多边形的内侧即可。
接下来,参照图4C对第三实施例的变形例进行说明。
图4C是第三实施例的变形例的天线装置30的仰视图。本变形例的辐射导体31的形状与图4B所示的第三实施例的辐射导体31的形状相同。在图4C所示的变形例中,在除了切入部34的附近之外的辐射导体31的大致整周上配置一个被夹持部35。在这种情况下,也能够关于与辐射导体31的厚度方向正交的任意方向,限制辐射导体31相对于电介质部件40的移动。为了得到该效果,优选将被夹持部35配置为由被夹持部35的端面构成的圆弧的中心角比180°大。
[第四实施例]
接下来,参照图5对第四实施例的天线装置进行说明。以下,对与第一实施例的天线装置(图1、图2A、图2B)相同的构成省略说明。
图5是第四实施例的天线装置30的立体图。在第一实施例中,引出部32(图1)的与第二个弯曲位置322相比靠前端侧的部分在俯视时相对于辐射导体31的设置切入部34的边缘向直角方向延伸。与此相对,在第四实施例中,引出部32的与第二个弯曲位置322相比靠前端侧的部分在俯视时相对于辐射导体31的设置切入部34的边缘向倾斜方向延伸。
接下来,对第四实施例的优异的效果进行说明。
在第四实施例中,设置于安装基板50(图3A)的供电线路51延伸的方向与天线装置30的俯视时的姿势的关系的自由度提高。例如,在俯视时,能够以辐射导体31的边缘相对于供电线路51延伸的方向倾斜的姿势安装天线装置30。由此,安装基板50的布线布局的自由度提高,能够得到布局设计变得容易这样的效果。
[第五实施例]
接下来,参照图6A对第五实施例的天线装置进行说明。以下,对与第一实施例的天线装置(图1、图2A、图2B)相同的构成省略说明。
图6A是第五实施例的天线装置30的引出部32及其附近的立体图。在第一实施例(图1)中,引出部32经由焊料60与供电线路51直接电连接(短路)。与此相对,在第五实施例中,引出部32的与第二个弯曲位置322相比靠前端的耦合部323与设置于安装基板的耦合部511接近配置从而感应耦合。即,引出部32与供电线路51通过感应耦合而电连接。两者的耦合部323和511在俯视时重叠,并向相同方向延伸。在两者之间例如配置有覆盖安装基板的表面的阻焊膜(省略图示)。耦合部511经由通孔导体512与内层的供电线路51连接。
接下来,对用于使天线装置侧的耦合部323与安装基板侧的耦合部511充分地感应耦合的优选的形状以及尺寸进行说明。耦合部323以及耦合部511均具有在一个方向较长的棒状或者板状的形状。耦合部323与耦合部511具有它们的长边方向相互平行,且两者的间隔在长边方向上几乎恒定的位置关系。优选使耦合部323与耦合部511的间隔在天线装置30的动作频带的真空中的中心波长的1/4以上1/2以下。并且,优选使耦合部323的厚度、以及耦合部323与耦合部511的间隔比两者以恒定的间隔平行配置的部分的长度方向的尺寸小。
接下来,对第五实施例的优异的效果进行说明。
在第一实施例(图1)中,通过利用焊料60将引出部32与焊盘52电连接,从而将天线装置30固定于安装基板50(图3A)。在第五实施例中,例如通过使用粘合剂等将天线装置30的电介质部件40(图1)粘接于安装基板50,从而能够不使用焊料而使供电线路51与辐射导体31耦合。
接下来,对第五实施例的变形例进行说明。
在第五实施例中,在表层配置耦合部511,在内层配置供电线路51,但也可以将两者都配置在表层。
接下来,参照图6B对第五实施例的其它的变形例进行说明。
图6B是本变形例的天线装置30的引出部32及其附近的立体图。在第五实施例(图6A)中,引出部32的耦合部323与安装基板侧的供电线路51所连接的耦合部511感应耦合。与此相对,在本变形例中,引出部32的耦合部323与安装基板侧的供电线路51所连接的耦合部511通过电容性耦合而电连接。为了使两者电容性耦合,耦合部323以及耦合部511平面地扩展而形成电容器。在耦合部323与耦合部511之间例如配置有设置于安装基板的阻焊膜(省略图示)。
接下来,对用于使天线装置侧的耦合部323与安装基板侧的耦合部511充分地电容性耦合的优选的形状以及尺寸进行说明。耦合部323以及耦合部511均具有平板状的形状,两者隔开恒定的间隔配置。在耦合部323以及耦合部511隔开恒定的间隔平行地配置的区域(在俯视时相互重叠的区域)为正方形或者长方形的情况下,优选使正方形或者长方形的一边的长度比耦合部323的厚度方向的尺寸长。并且,优选使耦合部323与耦合部511的间隔比俯视时两者重叠的区域的一边的长度窄。
在本变形例中,也与第五实施例的情况相同,能够不使用焊料而使供电线路51与辐射导体31耦合。另外,由于耦合部323以及511平面地扩展,所以能够得到天线装置30的安装时的位置偏移允许阈值增大这样的效果。
[第六实施例]
接下来,参照图7A、图7B以及图7C对第六实施例的天线装置以及天线模块进行说明。以下,对与第一实施例的天线装置30(图1~图3B)相同的构成省略说明。
图7A是第六实施例的天线装置30的仰视图,图7B是表示将第六实施例的天线装置30安装于安装基板50之前的状态的剖视图,图7C是安装后的剖视图。在第一实施例中,天线装置30的对置面41(图3A、图3B)大致平坦。与此相对,在第六实施例中,在对置面41划分有与辐射导体31平行的第一区域41A、和距离辐射导体31的高度比第一区域41A低的第二区域41B。第二区域41B由设置在第一区域41A内的大致圆形的凹部的底面构成。
在阻焊膜54设置开口55。接地导体53在开口55内露出。该开口55与在天线装置30的对置面41划分的第二区域41B对置。
在安装天线装置30时,预先在开口55内的接地导体53涂覆粘合剂56。天线装置30通过粘合剂56粘接于安装基板50。在安装了天线装置30的状态下,粘合剂56(图7C)进入构成天线装置30的对置面41的第二区域41B的凹部内。
接下来,对第六实施例的优异的效果进行说明。在第六实施例中,天线装置30的引出部32(图1、图3A)通过焊料60粘接于安装基板50,并且电介质部件40通过粘合剂56粘接于安装基板50。因此,能够将天线装置30更稳固地固定于安装基板50。
优选使粘合剂56为进入构成第二区域41B的凹部内,且不溢出至第一区域41A的分量。通过使粘合剂56为该分量,对置面41的第一区域41A与安装基板50接触。因此,与第一实施例的情况相同,能够减小从接地导体53到辐射导体31的间隔的从设计值的偏移。
若将粘合剂56涂覆于阻焊膜54,则有在粘合了天线装置30之后,天线装置30和粘合剂56与阻焊膜54一起从安装基板50脱离的情况。在第六实施例中,通过设置于阻焊膜54的开口55在接地导体53涂覆粘合剂56,所以能够抑制天线装置30与阻焊膜54一起从安装基板50脱落的情况的产生。
接下来,参照图8A~图8D的附图对第六实施例的变形例进行说明。
图8A以及图8B分别是第六实施例的第一变形例的天线装置30的剖视图以及仰视图。在第一变形例中,第二区域41B的平面形状为圆角正方形。这样,也可以使第二区域41B的平面形状为圆形以外的形状,例如多边形或圆角多边形。
图8C以及图8D分别是第六实施例的第二变形例的天线装置30的剖视图以及仰视图。在第二变形例中,第二区域41B由具有圆环状的平面形状的槽的底面以及侧面构成。若利用圆环状的槽形成第二区域41B,则与第六实施例相比,相对于对置面41倾斜或者垂直的面(槽的侧面)的面积增加。由于粘合剂与相对于对置面41倾斜或者垂直的面接触,所以能够得到在与安装基板平行的所有方向剪切强度提高这样的效果。也可以代替圆环状而使构成第二区域41B的槽的平面形状为多边形等的环状,也可以使其为不规则的环状。这里,“平面形状”是指俯视时的形状。
[第七实施例]
接下来,参照图9A~图9C的附图,对第七实施例的天线装置进行说明。以下,对与第六实施例的天线装置30(图7A、图7B、图7C)相同的构成省略说明。
图9A以及图9B分别是第七实施例的天线装置30的立体图以及仰视图。图9C是图9B的点划线9C-9C处的剖视图。在第六实施例中,对置面41的相对较低的第二区域41B(图7A、图7B、图7C)由配置在第一区域41A内的凹部构成。与此相对,在第七实施例中,在大致矩形的对置面41中的四角的附近划分第一区域41A,其以外的区域为相对较低的第二区域41B。即,四个第一区域41A相互分离地配置。第二区域41B在俯视时具有大致十字型的平面形状,并从包含对置面41的中心的区域到达对置面41的边缘。
接下来,对第七实施例的天线装置的优异的效果进行说明。
在第七实施例中,也在第二区域41B内配置粘合剂,从而与第六实施例相同,能够在将天线装置30安装于安装基板50的状态下,使第一区域41A与安装基板50接触。另外,由于第一区域41A配置于对置面41的四角,所以通过使第一区域41A与安装基板50接触,能够使天线装置30的倾斜方向的姿势稳定。
另外,在第七实施例中,第二区域41B相对于对置面41的整个区域所占的比例比第六实施例的情况大。因此,能够增多粘合剂的分量,将天线装置30更稳固地粘接于安装基板50(图7B、图7C)。
接下来,参照图10A以及图10B对第七实施例的变形例的天线装置进行说明。
图10A是第七实施例的变形例的天线装置30的仰视图,图10B是图10A的点划线10B-10B处的剖视图。在本变形例中,在第二区域41B的大致中心设置具有圆环状的平面形状的凹部41C。在将天线装置30安装于安装基板50(图7C)的状态下,粘合剂56(图7C)侵入凹部41C内。在本变形例中,通过在第二区域41B设置凹部41C,能够进一步提高向安装基板50的天线装置30的固定强度以及剪切强度。
[第八实施例]
接下来,参照图11A、图11B、以及图11C,对第八实施例的天线装置进行说明。以下,对与第七实施例的天线装置(图9A、图9B、图9C)相同的构成省略说明。
图11A以及图11B分别是第八实施例的天线装置30的立体图以及仰视图,图11C是图11B的点划线11C-11C处的剖视图。在第七实施例中,辐射导体31(图9A、图9B、图9C)的下表面的整个区域被电介质部件40覆盖。与此相对,在第八实施例中,辐射导体31的被夹持部35被电介质部件40夹持,辐射导体31的上表面以及下表面中的被夹持部35以外的区域未被电介质部件40覆盖。例如,辐射导体31的未被电介质部件40覆盖的区域在大气中露出。分别位于辐射导体31的四角的电介质部件40相互分离为四个块。
在电介质部件40的四个块各自的对置面41划分第一区域41A、和平面形状由圆环状的凹部的侧面以及底面构成的第二区域41B。在电介质部件40的四个块各自的对置面41的划分第二区域41B的凹部填充粘合剂,从而天线装置30安装于安装基板50(图7B、图7C)。
接下来,对第八实施例的优异的效果进行说明。
在第八实施例中,在电介质部件40的对置面41设置四个圆环状的凹部,所以与设置一个凹部(图8C、图8D)的天线装置30相比,能够得到向安装基板的天线装置30的固定强度以及剪切强度增强这样的效果。另外,在第八实施例中,辐射导体31的上表面以及下表面的被夹持部35以外的区域未被电介质部件40覆盖,所以与仅单面未被电介质部件40覆盖的情况相比,辐射导体31的周围的介电常数进一步降低。其结果是,能够改善天线特性。例如,能够实现天线的宽带化以及高增益化。
接下来,对第八实施例的变形例进行说明。
在第八实施例中,使对置面41的第二区域41B的平面形状为圆环状,但也可以使其为具有其它的平面形状的环状。另外,也可以通过具有圆形或者圆角多边形等平面形状的凹部划分第二区域41B。
在第八实施例中,使辐射导体31的下表面中的被夹持部35以外的区域露出,并将电介质部件40分离为四个块,但也可以利用棒状或者带状的电介质部件将四个块相互连结。例如,也可以将电介质部件40配置为覆盖辐射导体31的下表面的外边缘部或者周边部,并使外边缘部或者周边部以外的区域露出。配置在辐射导体31的四角的四个块相互连结而电介质部件40一体化,从而能够更稳定地支承辐射导体31。例如,在辐射导体31较薄,而不具有足够的机械强度的情况下,能够利用电介质部件40强化辐射导体31。
[第九实施例]
接下来,参照图12A以及图12B对第九实施例的天线装置进行说明。以下,对与第一实施例的天线装置30(图1、图3A、图3B)相同的构成省略说明。
图12A是第九实施例的天线装置30的立体图。图12B是将第九实施例的天线装置30安装于安装基板50的状态的剖视图,相当于图12A的点划线12B-12B所示的平面上的剖面。
在第一实施例(图1、图3A、图3B)中,通过利用焊料60使从辐射导体31的切入部34的最里部引出的引出部32粘接于安装基板,从而天线装置30固定于安装基板50。与此相对,在第九实施例中,粘接部37分别从辐射导体31的相互朝向相反方向的两个端面朝向相互相反的方向延伸。粘接部37的宽度与辐射导体31的一个端面的长度相等。各粘接部37朝向下方弯曲,在其前端面通过焊料61与安装基板50的粘接用焊盘58连接。粘接部37的前端面与安装基板50的粘接用焊盘58连接,从而天线装置30固定于安装基板50。在第九实施例中,在辐射导体31未设置第一实施例的切入部34以及引出部32(图1、图2A、图2B)。
另外,在第一实施例中,电介质部件40(图1、图2B)大致覆盖辐射导体31的下表面。与此相对,在第九实施例中,电介质部件40分离为四个块,四个块分别夹住辐射导体31的四角的被夹持部35。辐射导体31的上表面以及下表面双方的被夹持部35以外的区域露出。在将天线装置30安装于安装基板50的状态下,电介质部件40的四个块的对置面41与安装基板50的阻焊膜54接触。
在安装基板50设置表层的接地导体53以及内层的接地导体59。在接地导体53与59之间配置供电线路51。在表层的接地导体53设置耦合用的缝隙65。在俯视时耦合用的缝隙65与辐射导体31的一部分重叠。另外,供电线路51在俯视时与耦合用的缝隙65交叉,优选正交。辐射导体31经由耦合用的缝隙65与供电线路51耦合,从供电线路51向辐射导体31进行缝隙耦合供电。
粘接用焊盘58(图12A)与安装基板50的接地导体53、59电绝缘,为浮动状态。因此,粘接部37与第一实施例的引出部32(图1)不同,不作为供电线进行动作。
接下来,对第九实施例的优异的效果进行说明。
在第九实施例中,在俯视时在辐射导体31的两侧设置粘接部37,天线装置30通过该粘接部37安装于安装基板50。即,粘接部37具有使天线装置30固定于安装基板50的功能。因此,与如第一实施例那样通过一个引出部32(图1)进行安装的结构相比,能够更稳固地将天线装置30粘接于安装基板50。
另外,在第九实施例中,粘接部37未兼为供电线,所以不受供电的方式制约,能够仅着眼于机械的粘接,来设定粘接部37的尺寸以及形状。
接下来,对第九实施例的变形例进行说明。
在第九实施例中,从接地导体53、59分开连接粘接部37的粘接用焊盘58并成为浮动状态。作为其它的构成,也可以使粘接用焊盘58接地。在采用该构成的情况下,在阻焊膜54设置开口,并将粘接部37的前端面与表层的接地导体53连接即可。
接下来,参照图13对第九实施例的其它的变形例的天线装置进行说明。在本变形例中,粘接部37在第一个弯曲位置371朝向下方弯曲,并在与第一个弯曲位置371相比靠前端侧的第二个弯曲位置372向相反侧弯曲。与第二个弯曲位置372相比靠前端侧的部分大致与辐射导体31平行。若成为这样的构成,则粘接部37中的利用焊料61粘接于安装基板50(图12B)的粘接用焊盘58的部分的面积增大。其结果是,能够提高向安装基板50的天线装置30的固定强度。
接下来,对第九实施例的其它的变形例进行说明。
在图12A以及图12B所示的变形例中,从供电线路51向辐射导体31进行缝隙耦合供电。也可以代替缝隙耦合供电,而如第一实施例(图1)那样,从辐射导体31引出引出部32,并将引出部32与供电线路51直接连接。另外,也可以如第五实施例(图6A)那样,使引出部32与供电线路51感应耦合,也可以如第五实施例的变形例(图6B)那样,使引出部32与供电线路51电容性耦合。此外,在第一实施例(图1)中,引出部32除了将辐射导体31与供电线路51电连接的功能之外,也作为用于将天线装置30固定于安装基板50的粘接部发挥作用。
在第九实施例(图12A)及其变形例(图13)中,粘接部37的宽度与辐射导体31的一个端面的长度相等,但也可以使粘接部37的宽度比辐射导体31的一个端面的长度细。例如,也可以使粘接部37的宽度如第一实施例的引出部32(图1)那样细。
[第十实施例]
接下来,参照图14对第十实施例的天线装置进行说明。以下,对与第一实施例的天线装置30(图1、图3A、图3B)相同的构成省略说明。
图14是第十实施例的天线装置30的立体图。在电介质部件40埋入金属制的多个粘接部38。粘接部38不与辐射导体31接触,不与其电连接。例如,四个粘接部38在俯视时埋入电介质部件40的四角。粘接部38各自的表面的一部分在电介质部件40的对置面41露出。粘接部38的露出的面从辐射导体31观察时配置在与电介质部件40的对置面41大致相同的高度。
各粘接部38具有不容易从电介质部件40脱落的形状。例如,各粘接部38包含与对置面41平行的部分、和相对于该部分折弯为锐角的部分。粘接部38分别通过焊料62粘接于安装基板的粘接用焊盘66。粘接部38在将天线装置30安装于安装基板50(图3A、图3B)时,作为焊料62等粘合材料的基础部分来使用。此外,兼为供电线的引出部32也与第一实施例的情况相同地通过焊料60粘接于安装基板50的焊盘52。
在第一实施例中,通过与辐射导体31平行地配置从辐射导体31引出的引出部32(图1)中的与第二个弯曲位置相比靠前端侧的部分,从而扩大与安装基板50(图3A)的接触面积。在第十实施例中,引出部32从辐射导体31引出并向辐射导体31的厚度方向弯曲,其前端面与安装基板的焊盘52对置。引出部32在其前端面通过焊料60粘接于焊盘52。
接下来,对第十实施例的优异的效果进行说明。
在第十实施例中,除了兼为供电线的引出部32之外,天线装置30也在粘接部38固定于安装基板。与第一实施例相比固定位置较多,所以能够增加向安装基板的天线装置30的安装强度。
[第十一实施例]
接下来,参照图15对第十一实施例的天线装置进行说明。以下,对与第一实施例的天线装置30(图1、图3A、图3B)相同的构成省略说明。
图15是第十一实施例的天线装置30的立体图。第十一实施例的天线装置30包含与第一实施例的天线装置30相同结构的多个(例如四个)独立的天线装置30R。各个天线装置30R的电介质部件40通过连接部42相互连接。在俯视时,四个独立的天线装置30R配置为两行两列的矩阵状,在行方向以及列方向相邻的两个独立的天线装置30R的电介质部件40彼此通过连接部42相互连接。电介质部件40与连接部42一体成型。
接下来,对第十一实施例的优异的效果进行说明。
在第十一实施例中,通过增加辐射导体31的数目,能够实现增益的提高。并且,与将第一实施例的多个天线装置30安装于安装基板50(图3A、图3B)的情况相比,能够容易地提高多个独立的天线装置30R的相对位置的精度。并且,由于在多个独立的天线装置30R的各个设置引出部32,并通过多个引出部32将天线装置30粘接于安装基板50,所以能够提高天线装置30的安装强度。另外,通过嵌件成型一体地制成包含多个独立的天线装置30R的天线装置30,所以能够实现制造成本的降低。
接下来,对第十一实施例的变形例进行说明。
在第十一实施例中将四个独立的天线装置30R一体化,但也可以将两个以上的多个独立的天线装置30R一体化。另外,在第十一实施例中,在行方向以及列方向相邻的两个独立的天线装置30R的电介质部件40之间配置连接部42。作为其它的连接构成,也可以通过在俯视时包含四个独立的天线装置30R的平板状的电介质部件,使多个独立的天线装置30R的电介质部件40连续。
接下来,参照图16A以及图16B对第十一实施例的其它的变形例的天线装置进行说明。
图16A以及图16B是第十一实施例的变形例的天线装置30的示意俯视图。在图16A所示的变形例中,独立的多个天线装置30R一维地例如沿着一条直线排列。在图16A中,对独立的天线装置30R附加阴影。相互相邻的两个独立的天线装置30R的电介质部件40通过连接部42相互连接。独立的天线装置30R的间隔并不恒定,间隔从由多个独立的天线装置30R构成的阵列天线的中央部朝向端部扩大。
在图16B所示的变形例中,多个独立的天线装置30R二维地配置为矩阵状。在列方向相邻的两个独立的天线装置30R的间隔恒定,但在行方向相邻的两个独立的天线装置30R的间隔不恒定。例如,在多个独立的天线装置30R一体化的一个天线装置30中,间隔从行方向的一个端部朝向另一个端部扩大。
图16B所示的变形例的两个天线装置30以多个独立的天线装置30R的配置呈镜面对称的姿势排列在行方向。在列方向排列多个这两个天线装置30。独立的天线装置30R的行方向的间隔随着远离对称轴而扩大。
如图16A或者图16B所示的变形例那样,通过以不等间隔配置多个独立的天线装置30R,能够抑制旁瓣。在图16B所示的变形例中,在行方向以不等间隔配置多个独立的天线装置30R,且在列方向等间隔地配置,但也可以在行方向以及列方向两个方向以不等间隔配置。
[第十二实施例]
接下来,参照图17、图18A以及图18B对第十二实施例的天线装置进行说明。以下,对与第一实施例的天线装置30以及天线模块(图1、图3A、图3B)相同的构成省略说明。
图17是第十二实施例的天线装置30的分解立体图。第十二实施例的天线装置30由下配件30L和上配件30U构成。
下配件30L包含辐射导体31L、引出部32L以及电介质部件40L。辐射导体31L、引出部32L以及电介质部件40L具有与第一实施例的天线装置30的辐射导体31、引出部32以及电介质部件40大致相同的构成。在下配件30L中,在位于配置在辐射导体31L的上表面侧的电介质部件40L的四角的上表面分别设置突起43。
上配件30U包含辐射导体31U(第二辐射导体)以及电介质部件40U。辐射导体31U具有与下配件30L的辐射导体31L大致相同的平面形状。即,具有将矩形的四角切掉后的十字形的平面形状。沿着四角的切掉部33U的端面的被夹持部35U被电介质部件40U夹持并支承。此外,辐射导体31L的切掉前的矩形与辐射导体31U的切掉前的矩形不需要为相同的尺寸。另外,辐射导体31U的切掉部33U与辐射导体31L的切掉部33L也不需要为相同的尺寸。
上配件30U的辐射导体31U的上表面整个区域被电介质部件40U覆盖。下表面除了被夹持部35U以外的区域露出。在俯视时电介质部件40U的形状大致与辐射导体31U的切掉前的矩形的形状相同。在电介质部件40U的与切掉部33U对应的区域设置从上表面到达下表面的贯通孔44。通过分别将下配件30L的四个突起43插入到四个对应的贯通孔44,进行下配件30L与上配件30U的对位。
图18A是组装了天线装置30的状态下的图17的点划线18A-18A所示的平面中的剖视图。突起43插入贯通孔44。突起43的前端与上配件30U的上表面相比突出至上方。通过对突起43进行铆接加工,上配件30U固定于下配件30L。例如,突起43的铆接能够应用热铆接。在下配件30L的辐射导体31L与上配件30U的辐射导体31U之间形成充满了大气的空隙。
以HL表示从下配件30L的辐射导体31L的上表面到电介质部件40L的除了突起43之外的部分的最上表面为止的高度。以HU表示从上配件30U的辐射导体31U的下表面到电介质部件40U的下表面为止的高度。辐射导体31L与31B的间隔与HL+HU相等。
图18B是组装了天线装置30的状态下的图17的点划线18B-18B所示的平面中的剖视图。在下配件30L的辐射导体31L与上配件30U的辐射导体31U之间形成充满了大气的空隙。辐射导体31L与辐射导体31U接近配置为进行电磁场耦合的程度。辐射导体31L与辐射导体31U相互平行地配置,两者的间隔比辐射导体31L、31U的谐振方向的尺寸窄。通过成为这样的构成,能够抑制辐射导体31L、31U的厚度方向的高次模式谐振的产生,得到较高的辐射效率。
接下来,对第十二实施例的优异的效果进行说明。
在第十二实施例中,上配件30U的辐射导体31U作为无供电元件进行动作,构成堆叠型贴片天线。因此,能够实现宽带化。由于在辐射导体31L与31U之间设置空隙,所以与在两者之间填充电介质材料的构成相比,能够降低辐射导体31L、31U的周边的有效的介电常数(实现低介电常数化)。
辐射导体31L与辐射导体31U的间隔HL+HU取决于电介质部件40L和电介质部件40U的制造工序上的尺寸精度。通过提高电介质部件40L与电介质部件40U的尺寸精度,能够提高辐射导体31L与辐射导体31U的间隔HL+HU的尺寸精度。
接下来,对第十二实施例的变形例进行说明。
在第十二实施例中,利用独立地成型的电介质部件实现上配件30U的电介质部件40U、和下配件30L的电介质部件40L,但也可以利用使两者一体地成型的单一部件来实现。另外,在本说明书中,有时将电介质部件40U和电介质部件40L一并仅称为“电介质部件”的情况。
在第十二实施例中,上配件30U的辐射导体31U的上表面的整个区域被电介质部件40U覆盖,但也可以使辐射导体31U的上表面的一部分露出。即,也可以是在辐射导体31的上表面的一部分的区域之上不配置电介质部件40U的结构。通过使辐射导体31U的上表面的一部分露出,能够实现辐射导体31U的周围的进一步的低介电常数化。
[第十三实施例]
接下来,参照图19、图20A以及图20B对第十三实施例的天线装置进行说明。以下,对与第十二实施例的天线装置30(图17、图18A、图18B)相同的构成省略说明。
图19是第十三实施例的天线装置30的分解立体图。图20A以及图20B分别是组装了天线装置30的状态下的图19的点划线20A-20A以及点划线20B-20B所示的平面中的剖视图。
在第十三实施例中,在上配件30U的辐射导体31U的中心设置开口39(图19、图20B)。在下配件30L的辐射导体31L与上配件30U的辐射导体31U之间配置隔离物40S。隔离物40S通过设置于辐射导体31U的开口39,与覆盖辐射导体31U的上表面的电介质部件40U连接。隔离物40S的高度与HL+HU相等。
接下来,对第十三实施例的优异的效果进行说明。
有在使下配件30L的辐射导体31L与电介质部件40L一体成型之后,由于金属与树脂的热膨胀系数的不同,而辐射导体31L弯曲为朝向上方凸出的情况。同样地,在上配件30U中,也有辐射导体31U弯曲为朝向下方凸出的情况。若辐射导体31L、31U弯曲,则两者的间隔从设计值偏离,不能够发挥如设计值那样的性能。
在第十三实施例中,由于配置隔离物40S,所以抑制辐射导体31L、31U的弯曲。其结果是,辐射导体31L与辐射导体31U的间隔大致如设计值那样维持,能够确保所期望的性能。由于隔离物40S与电介质部件40U一体成型,所以能够确保相对于辐射导体31L、31U的隔离物40S的足够的位置精度。因此,能够抑制配置隔离物40S所引起的天线特性的偏差的增加。
优选设置于辐射导体31U的开口39小至不妨碍在辐射导体31U感应的高频电流的程度。另外,开口39为了使电介质部件40U与隔离物40S一体成型,而优选大至液状的树脂能够通过的程度。开口39的大小设定为满足不妨碍高频电流、以及液状的树脂能够通过这样的条件即可。
接下来,对第十三实施例的变形例进行说明。
在第十三实施例中,在上配件30U的辐射导体31U设置开口39,并使上配件30U的电介质部件40U与隔离物40S一体成型。相反,也可以在下配件30L的辐射导体31L设置开口,并使下配件30L的电介质部件40L与隔离物40S一体成型。
在第十三实施例中,在俯视时将隔离物40S配置在辐射导体31U的大致中心,但只要是能够抑制辐射导体31L、31U的弯曲的位置,则也可以将隔离物40S配置在从中心偏移的位置。
[第十四实施例]
接下来,参照图21A以及图21B,对第十四实施例的天线装置进行说明。以下,对与第十二实施例的天线装置(图17、图18A、图18B)相同的构成省略说明。
图21A是第十四实施例的天线装置的示意性剖视图。在第十四实施例中,下侧的辐射导体31L的下表面中被夹持部35L以外的区域在大气露出。下侧的辐射导体31L与上侧的辐射导体31U之间与第十二实施例相同成为空隙。经由设置于安装基板50的供电线路51以及从辐射导体31L延伸的引出部32L对辐射导体31L供给高频信号。
图21B是比较例的天线装置的示意性剖视图。在比较例中,下侧的辐射导体31L以及上侧的辐射导体31U均制作于安装基板50。在设置于安装基板50的内层的接地导体53与辐射导体31L之间、以及下侧的辐射导体31L与上侧的辐射导体31U之间配置有安装基板50的电介质材料。
接下来,与图21B所示的比较例进行对比,对图21A所示的第十四实施例的优异的效果进行说明。
在第十四实施例中,在设置于安装基板50的接地导体53与安装于安装基板50的天线装置30的下侧的辐射导体31L之间设置空隙。并且,与第十二实施例(图17、图18A、图18B)相同,也在下侧的辐射导体31L与上侧的辐射导体31U之间设置空隙。因此,与图21B所示的比较例相比,能够得到辐射导体31L、31U的周边的有效的介电常数降低这样的优异的效果。
并且,在图21B所示的比较例中,基于所希望的天线特性设定从接地导体53到上侧的辐射导体31U的高度。必须基于该高度,使安装基板50整体变厚。与此相对,在图21A所示的第十四实施例中,由于天线装置30表面安装于安装基板50,所以与比较例相比能够使安装基板50变薄。在安装基板50使用柔性基板的情况下,能够得到柔性基板容易弯曲这样的效果。
[第十五实施例]
接下来,参照图22A、图22B、图22C对第十五实施例的天线装置以及天线模块进行说明。以下,对与第一实施例的天线装置30以及天线模块(图1、图3A、图3B)相同的构成省略说明。
图22A以及图22B分别是第十五实施例的天线模块的立体图以及剖视图。图22C是天线装置30的辐射导体31以及接地导体45的立体图。在图22C中,将构成辐射导体31以及接地导体45的金属板材示出未不具有厚度的板。
在安装基板50安装多个天线装置30。在第一实施例中,在天线装置30安装于安装基板50(图3A、图3B)的状态下,辐射导体31与安装基板50的表面平行。与此相对,在第十五实施例中,多个天线装置30各自的辐射导体31与安装基板50的表面垂直。
在第一实施例中,通过辐射导体31、和设置于安装基板50的接地导体53(图3A、图3B)构成贴片天线。与此相对,在第十五实施例中,天线装置30包含接地导体45。辐射导体31与接地导体45大致平行地配置,通过辐射导体31和接地导体45构成贴片天线。接地导体45在至少一部分被电介质部件40夹持从而支承于电介质部件40。
电介质部件40具有与辐射导体31以及接地导体45垂直的侧面。以使该垂直的侧面与安装基板50对置的姿势,将天线装置30安装于安装基板50。将与安装基板50对置的侧面称为对置面41。
辐射导体31的平面形状为矩形,设置两个供电点46A、46B。两个供电点46A、46B与相互相邻的两个边的中点相比稍稍配置在内侧。引出部32A、32B分别从辐射导体31的两个供电点46A、46B相辐射导体31的厚度方向引出。引出部32A、32B从供电点46A、46B向厚度方向引出之后,大致直角地弯曲,向与辐射导体31平行的方向延伸并到达对置面41(图22B)。引出部32A、32B的前端面在对置面41露出。引出部32A、32B配置在辐射导体31与接地导体45之间。接地导体45的端面的一部分在对置面41(图22B)露出。在对接地导体45的俯视时,接地导体45比辐射导体31大,包含辐射导体31。
在安装基板50设置接地导体53以及多个供电线路51。引出部32A、32B的前端面通过焊料63与安装基板50的供电线路51连接。接地导体45通过焊料64与安装基板50的接地导体53连接。并且,在安装基板50的表面以及内层设置贴片天线70。在安装基板50安装高频集成电路元件57。
接下来,对第十五实施例的优异的效果进行说明。
在第十五实施例中,设置于安装基板50的贴片天线70在安装基板50的法线方向具有较强的指向性。安装于安装基板50的多个天线装置30在从接地导体45朝向辐射导体31的方向具有较强的指向性。因此,能够实现在安装基板50的法线方向和端射方向双方具有较强的指向性的天线模块。
通过在辐射导体31配置两个位置的供电点46A、46B,能够进行偏振波方向相互正交的两种电波的发送接收。
接下来,对第十五实施例的变形例进行说明。
在第十五实施例中,在一个辐射导体31配置两个供电点46A以及46B,但也可以仅配置供电点46A、46B中的一方。也可以在不需要从相互正交的两种偏振波面选择一个辐射电波的情况下,使供电点为一个。
在第十五实施例中,从辐射导体31暂时向厚度方向引出引出部32A、32B,但也可以将引出部32A、32B配置在与辐射导体31相同的平面上。另外,在第十五实施例中将设置于天线装置30的接地导体45与设置于安装基板50的接地导体53电连接,但也可以接地导体45并不一定与安装基板50的接地导体53电连接。
图23是第十五实施例的其它的变形例的天线模块的立体图。在第十五实施例中,在一个电介质部件40支承一个辐射导体31。在图23所示的变形例中,在一个电介质部件40支承多个辐射导体31。通过成为该构成,能够提高多个辐射导体31的相对位置的精度。
[第十六实施例]
接下来,参照图24A、图24B、图25对第十六实施例的天线装置以及天线模块进行说明。以下,对与第一实施例的天线装置30以及天线模块(图1、图3A、图3B)相同的构成省略说明。
图24A以及图24B是第十六实施例的天线模块的俯视图以及仰视图。使用柔性基板作为安装基板50。安装基板50包含矩形的第一部分50A、和分别从第一部分50A的四个边朝向外侧延伸的四个第二部分50B。在第一部分50A以及第二部分50B各自的上表面安装多个天线装置30。例如,在第一部分50A以及第二部分50B各自的上表面将六个天线装置30配置为两行三列,或者三行两列的矩阵状。
在第一部分50A的下表面安装系统级封装(SiP)模块75以及连接器76。SiP模块75是将高频集成电路元件、高频集成电路元件的动作所需要的电阻元件、电容器、电感器、DCDC转换器等周边电路部件安装于一个封装基板的模块。连接器76经由设置于安装基板50的传输线路与SiP模块75连接。SiP模块75经由设置于安装基板50的多个供电线路分别与多个天线装置30连接。
图25是图24A以及图24B的点划线25-25处的剖视图。安装基板50配置为沿着大致具有四角锥台的形状的散热部件77的上表面以及斜面变形。作为散热部件77,既可以使用作为单体存在的金属块(散热片),也可以使用收纳在通信终端的壳体内的散热部件。第一部分50A配置在散热部件77的上表面之上,第二部分50B配置在散热部件77的斜面之上。图24B是取下了散热部件77的状态的仰视图。安装基板50通过多个螺丝78固定于散热部件77。
接下来,对第十六实施例的优异的效果进行说明。
在第十六实施例中,安装基板50使用柔性基板,所以能够使多个天线装置30的正面方向(辐射导体31(图1)的法线方向)相互朝向不同的方向。由此,能够实现宽定向天线。
另外,辐射导体31并不设置于安装基板50,而具备于天线装置30,且天线装置30安装于安装基板50。因此,如对图21A以及图21B进行比较所说明的那样,能够使安装基板50变薄。其结果是,能够得到安装基板50容易弯曲这样的优异的效果。
接下来,对第十六实施例的变形例进行说明。
在第十六实施例中,在安装基板50安装SiP模块75,但也可以分别将高频集成电路元件、电阻元件、电容器、电感器、DCDC转换器等独立地安装于安装基板50。
[第十七实施例]
接下来,参照图26A以及图26B对第十七实施例的天线装置进行说明。以下,对与第一实施例的天线装置30(图1、图3A、图3B)相同的构成省略说明。
图26A是第十七实施例的天线装置30的辐射导体31以及接地导体45的立体图。第十七实施例的天线装置30包含多个例如三个的辐射导体31、以及一个接地导体45。多个辐射导体31与接地导体45平行地配置。与多个辐射导体31的各个对应地在接地导体45设置耦合用的缝隙47。在从其法线方向俯视接地导体45的状态下,辐射导体31包含于接地导体45。
图26B是将第十七实施例的天线装置30安装于通信设备的壳体的框80的状态的剖视图。天线装置30收纳于具有框80的壳体内。在本说明书中,有将包含辐射导体31与电介质部件40的天线装置30、和安装了天线装置30的壳体统称为天线装置的情况。第十七实施例的天线装置30包含辐射导体31、接地导体45、以及电介质部件40。电介质部件40通过在厚度方向夹持辐射导体31的一部分、以及接地导体45的至少一部分,支承辐射导体31以及接地导体45。将朝向与从接地导体45面向辐射导体31的方向相同的方向的电介质部件40的面定义为上表面,并将朝向其相反方向的面定义为下表面。在使电介质部件40的上表面与壳体的框80的内面对置的姿势下,通过粘合剂81,将天线装置30安装于壳体的框80。壳体作为机械支承天线装置30的支承部件发挥作用。
在壳体内将安装基板50配置为与电介质部件40的下表面对置。接地导体45位于辐射导体31与安装基板50之间。在壳体内收纳高频集成电路元件57(图3A)以及基带集成电路元件67(图3A)。例如,高频集成电路元件57安装于安装基板50。安装基板50包含表层的接地导体53、内层的接地导体59、以及配置在两者之间的供电线路51。另外,在安装基板50安装有高频集成电路元件57(图3A)。供电线路51经由耦合用的缝隙47与辐射导体31耦合。由此,对辐射导体31进行缝隙耦合供电。
优选使设置于天线装置30的接地导体45与设置于安装基板50的表层的接地导体53短路。例如,在天线装置30设置金属制的板簧,并经由该板簧将天线装置30的接地导体45与安装基板50的接地导体53电连接即可。也可以使接地导体45的一部分变形作为板簧进行利用。
接下来,对第十七实施例的优异的效果进行说明。
在第十七实施例中,通过将天线装置30以及安装基板50安装于壳体的框80的规定的位置,能够使安装基板50的供电线路51与天线装置30的辐射导体31耦合。也可以将天线装置30安装于壳体的框80以外的壳体的部分。
接下来,参照图27A以及图27B对第十七实施例的变形例的天线装置进行说明。
图27A以及图27B是将第十七实施例的变形例的天线装置30安装于通信设备的壳体的框80的状态的剖视图。在图27A所示的变形例中,在壳体的框80设置机械支承部82。机械支承部82包含从壳体的框80突出的多个夹紧用的爪。机械支承部82通过利用该爪夹紧天线装置30,将天线装置30支承于壳体的框80。例如,机械支承部82将相对于壳体的框80的天线装置30的姿势以及位置维持为特定的状态。在图27B所示的变形例中,在天线装置30的电介质部件40设置从其上表面贯通至下表面的多个贯通孔。利用通过该贯通孔的螺丝83,将天线装置30螺纹固定于壳体的框80。也可以将机械支承部82设置于壳体的框80以外的壳体的部分。另外,也可以将天线装置30螺纹固定于壳体的框80以外的壳体的部分。
[第十八实施例]
接下来,参照图28A,对第十八实施例的天线装置进行说明。以下,对与第十七实施例的天线装置(图26A、图26B)相同的构成省略说明。
图28A是将第十八实施例的天线装置安装于通信设备的壳体的框80的状态的剖视图。在成为在内部设置空洞的薄板状的壳体的端面的框80的内面安装天线装置30。天线装置30在壳体的端面朝向的方向具有较高的指向性。
接下来,参照图28B、图29、图30,对第十八实施例的变形例进行说明。
图28B是第十八实施例的变形例的天线装置的示意剖视图。在第十八实施例中,天线装置30固定于壳体的框80的内面。与此相对,在图28B所示的变形例中,天线装置30埋入壳体的框80(埋设或者内包)。在本变形例中,能够更稳固地将天线装置30固定于壳体的框80。
为了不削减采用使辐射导体31的表面的一部分露出的构成的效果,优选在形成框80的树脂与辐射导体31之间确保空洞。
图29是第十八实施例的其它的变形例的天线装置的示意剖视图。在本变形例中,在壳体的框80安装多个天线装置30(天线单元)。多个天线装置30的辐射导体31的法线方向相互朝向不同的方向。设置于安装基板50的多个供电线路51分别与多个天线装置30的辐射导体31缝隙耦合。安装基板50使用柔性基板,柔性基板根据多个天线装置30的辐射导体31的法线方向的朝向进行变形。
图30是安装了第十八实施例的其它的变形例的天线装置的头戴显示器的立体图。头戴显示器包含显示器收纳部100、前支承部101、以及安装带102。在显示器收纳部100收纳显示器。在显示器收纳部100安装前支承部101。安装带102与前支承部101连接。天线装置30安装于显示器收纳部100、前支承部101、以及安装带102的至少一个。头戴显示器佩戴于人物的头部进行使用。
例如,安装于显示器收纳部100的天线装置30在佩戴于头戴显示器的人物的正面方向具有较强的指向性。安装于前支承部101的天线装置30从佩戴了头戴显示器的人物的正面向斜上方向具有较强的指向性。安装于安装带102的天线装置30在佩戴了头戴显示器的人物的侧方具有较强的指向性。
若将多个天线装置30以各个辐射导体31(图1等)的法线方向不同的姿势安装于头戴显示器,则即使佩戴了头戴显示器的人物改变头部的朝向,也能够稳定地发送接收电波。
[第十九实施例]
接下来,参照图31对第十九实施例的天线装置进行说明。以下,对与第十七实施例的天线装置30(图26A、图26B)相同的构成省略说明。
图31是将第十九实施例的天线装置30安装于通信设备的壳体的框80的状态的剖视图。在第十七实施例中,与辐射导体31一起构成贴片天线的接地导体45(图26B)设置于天线装置30。与此相对,在第十九实施例中,设置于安装基板50的表层的接地导体53与辐射导体31一起构成贴片天线。接地导体53位于辐射导体31与供电线路51之间。在接地导体53设置供电用的缝隙65。
接下来,对第十九实施例的优异的效果进行说明。
在第十九实施例中,也与第十七实施例的情况相同,设置于安装基板50的供电线路51与辐射导体31经由供电用的缝隙65进行耦合。在第十九实施例中在天线装置30不设置接地导体,所以与第十七实施例相比,能够实现天线装置30的轻薄化、低成本化。
[第二十实施例]
接下来,参照图32A以及图32B对第二十实施例的天线装置进行说明。以下,对与第十三实施例的天线装置30(图19、图20A、图20B)相同的构成省略说明。
图32A以及图32B是第二十实施例的天线装置的剖视图,分别与第十三实施例的图20A以及图20B对应。在第十三实施例中,并不对天线装置30(图19、图20A、图20B)的电介质部件40L、40U的材料进行规定。在第二十实施例中,作为电介质部件40L、40U,使用在内部包含多个气泡48的树脂。作为电介质部件40L、40U,例如能够使用泡沫苯乙烯等。
接下来,对第二十实施例的优异的效果进行说明。
在第二十实施例中,作为电介质部件40L、40U,使用包含多个气泡48的树脂,所以能够实现电介质部件40L、40U的低介电常数化。其结果是,能够实现天线的特性提高。
接下来,对第二十实施例的变形例进行说明。在第二十实施例中,使用包含多个气泡48的树脂作为电介质部件40L、40U,但也可以代替气泡,使成为基底的树脂含有与成为基底的树脂相比低介电常数的多个填充物。
接下来,参照图33A以及图33B,对第二十实施例的其它的变形例的天线装置进行说明。
图33A是本变形例的天线装置30的剖视图。图33B是图33A的点划线33B-33B处的剖视图。在本变形例中,电介质部件40L、40U使用液晶聚合物。液晶聚合物的直链49取向为与注塑成型时的液晶聚合物流体的流动的方向大致平行。因此,液晶聚合物的直链49在辐射导体31L、31U的表面附近,取向为大致与表面平行。在俯视时从辐射导体31L的大致中心注入液晶聚合物的情况下,液晶聚合物的直链49取向为辐射状。
接下来,对第二十实施例的本变形例的优异的效果进行说明。
对于液晶聚合物来说,与通常的树脂相相对介电常数较低的聚合物较多。通过使用介电常数较低的液晶聚合物,能够使电介质部件40L、40U的介电常数降低。其结果是,能够实现天线的特性提高。
液晶聚合物的介电常数具有各向异性,与直链49正交的方向的介电常数相对较低。为了降低电介质部件40L、40U的有效的介电常数,优选使直链49的取向方向与电场的方向正交。在辐射导体31L、31U的表面的附近,电场与表面垂直。在本变形例中,在辐射导体31L、31U的表面附近,液晶聚合物的直链49取向为与辐射导体31L、31U的表面平行。即,液晶聚合物的直链49取向为与电场正交的方向。因此,能够降低辐射导体31L、31U的表面的附近的有效的介电常数。其结果是,能够实现天线的特性提高。
[第二十一实施例]
接下来,参照图34A、图34B对第二十一实施例的天线装置进行说明。以下,对与第一实施例的天线装置30(图1、图3A、图3B)相同的构成省略说明。
图34A是第二十一实施例的天线装置30的辐射导体31的立体图,图34B是辐射导体31以及电介质部件40的立体图。在第一实施例中,通过天线装置30以及安装基板50(图3A、图3B),构成贴片天线。与此相对,在第二十一实施例中,通过天线装置30以及安装基板(未图示)的接地导体构成单极天线。
单极天线的辐射导体31由矩形的金属板材构成。从辐射导体31的一个端面(矩形的一个边)的中点引出兼为供电线的引出部32。引出部32配置在与辐射导体31相同的平面上,并在其前端面,与安装基板的供电线路连接。
辐射导体31在其周边部被电介质部件40夹持,所以支承于电介质部件40。将被电介质部件40夹持的部分称为被夹持部35。被夹持部35具有沿着引出引出部32的端面和与该端面连续的两个端面的U字形的形状。
电介质部件40也与被夹持部35的形状对应地具有U字形的形状。电介质部件40具有与辐射导体31正交的对置面41,以使对置面41与安装基板对置的姿势将天线装置30安装于安装基板。引出部32的前端面在对置面41露出。在天线装置30安装于安装基板的状态下,辐射导体31与安装基板垂直。作为单极天线的地线发挥作用的接地导体设置于安装基板。
接下来,对第二十一实施例的优异的效果进行说明。
利用电介质部件40夹持由金属板材构成的辐射导体31的一部分的被夹持部35并支承辐射导体31的构成并不限定于贴片天线,也能够在单极天线中采用。
接下来,参照图35A~图35D的附图,对第二十一实施例的变形例进行说明。
图35A~图35D的各附图是第二十一实施例的变形例的天线装置的辐射导体31的主视图。在图35A的变形例中,辐射导体31具有细长的带状的形状。在图35B的变形例中,辐射导体31为圆形。在图35C的变形例中,辐射导体31为三角形,从辐射导体31的一个顶点引出引出部32。在图35D的变形例中,辐射导体31为泪滴(泪珠)形,从泪珠形的较细的突出的位置引出引出部32。如图35A~图35D的附图所示的变形例那样,作为辐射导体31,能够使用各种形状的金属板材。
[第二十二实施例]
接下来,参照图36A~图36D的附图对第二十二实施例的天线装置进行说明。以下,对与第一实施例的天线装置30(图1、图3A、图3B)相同的构成省略说明。
图36A是第二十二实施例的天线装置30的辐射导体31的立体图,图36B是包含辐射导体31以及电介质部件40的天线装置30的立体图。图36C以及图36D分别是第二十二实施例的天线装置30的主视图以及侧视图。
第二十二实施例的天线装置30的辐射导体31具有在长边方向在两个位置将带状的金属板材大致折弯为直角的形状。从正面观察辐射导体31具有朝向下方打开的U字形的形状。辐射导体31的两个朝向下方的端面位于与辐射导体31的上表面平行的相同的平面上。电介质部件40由底板40C、两个角覆盖部40D、以及内面覆盖部40E构成。
底板40C从辐射导体31的一个下端架设至另一个下端。辐射导体31的下端的一部分埋入底板40C。换句话说,下端的一部分被底板40C的电介质材料夹持。以使底板40C的朝向下方的面(以下,称为对置面41。)与安装基板对置的姿势将天线装置30安装于安装基板。辐射导体31的两个下端的前端面在底板40C的对置面41露出。
两个角覆盖部40D分别配置在辐射导体31的折弯位置,并覆盖折弯位置的附近的外侧的面、内侧的面、以及端面。换句话说,角覆盖部40D夹持辐射导体31的一部分。内面覆盖部40E覆盖辐射导体31的内侧的面。辐射导体31的朝向外侧的面的大部分露出。
辐射导体31的两个下端分别与安装基板的接地导体以及供电线路连接。由此,辐射导体31作为环装天线进行动作。
接下来,对第二十二实施例的优异的效果进行说明。
利用电介质部件40夹持由金属板材构成的辐射导体31的一部分的被夹持部35来支承辐射导体31这样的构成并不限定于贴片天线,也能够在环状天线中采用。另外,由于底板40C从辐射导体31的一个下端架设至另一个下端,所以能够稳定地维持辐射导体31的形状。
接下来,对第二十二实施例的变形例进行说明。在第二十二实施例中,使辐射导体31折弯为角为直角的U字形,但也可以使角带圆。并且,也可以使辐射导体31为半圆筒状。
[第二十三实施例]
接下来,参照图37A以及图37B对第二十三实施例的天线装置进行说明。以下,对与第一实施例的天线装置30(图1、图3A、图3B)相同的构成省略说明。
图37A是第二十三实施例的天线装置30的辐射导体31的立体图。通过对一个金属板材进行冲压加工,并折弯来制成辐射导体31。在图37A中,将该金属板材示出为不具有厚度的板。
辐射导体31包含顶板31D、以及四个侧板31E。顶板31D具有将矩形的四角切掉为正方形的平面形状。四个侧板31E分别从顶板31D的四个边缘朝向下方延伸。顶板31D与侧板31E所呈的角度大致为直角。四个侧板31E的下侧的端面位于与顶板31D平行的相同的平面上。
设置从顶板31D的一个边缘的中心朝向内侧的切入部34。兼为供电线的引出部32从切入部34的最里部朝向下方延伸。引出部32的下端位于与侧板31E的下侧的端面相同的平面上。在顶板31D设置缝隙31F。
图37B是第二十三实施例的天线装置30的电介质部件40的立体图。电介质部件40包含四个下端覆盖部40F、四根柱40G、以及四根梁40H。四个下端覆盖部40F分别从外侧和内侧夹持辐射导体31的四个侧板31E(图37A)的下端。侧板31E的下方的端面露出。四根柱40G从外侧和内侧夹持侧板31E的沿着侧方的端面的部分,并且覆盖侧方的端面。针对相互相邻的两个侧板31E的相互接近的一组侧方端面设置一根柱40G。四根梁40H分别从外侧和内侧夹持顶板31D与侧板31E之间的折弯位置。
侧板31E的下方的端面与安装基板(未图示)的接地导体连接,兼为供电线的引出部32的下方的端面与安装基板的供电线路连接。若向辐射导体31供给高频信号,则在被辐射导体31划分的空腔内产生电磁场的谐振。在空腔内产生的电磁场从缝隙31F辐射到外部。
接下来,对第二十三实施例的优异的效果进行说明。
利用电介质部件40夹持由金属板材构成的辐射导体31的一部分的被夹持部35来支承辐射导体31这样的构成并不限定于贴片天线,也能够在缝隙天线中采用。另外,四个侧板31E的下端经由下端覆盖部40F在四周方向连接,所以能够提高辐射导体31的形状的稳定性。
接下来,参照图38A以及图38B,对第二十三实施例的变形例进行说明。
图38A以及图38B是第二十三实施例的变形例的天线装置的辐射导体31的立体图。在图38A所示的变形例中,在四个侧板31E中一个侧板31E设置缝隙31F。在图38B所示的变形例中,除去第二十三实施例的天线装置的辐射导体31的四个侧板31E中一个侧板31E设置开口31G。
在图38A所示的变形例中,从侧板31E的缝隙31F向外部辐射电波。在图38B所示的变形例中,从开口31G向外部辐射电波。这样,图38A以及图38B所示的变形例的天线装置能够向与安装基板的厚度方向正交的横向辐射电波。
[第二十四实施例]
接下来,参照图39A~图43B的附图,对第二十四实施例的天线装置的制造方法进行说明。在第二十四实施例中,以第十三实施例的堆叠结构的天线装置30(图19、图20A、图20B)为例,对制造方法进行说明。
图39A~图40的附图是制造中途阶段的天线装置30的下配件30L的俯视图。如图39A所示,通过对带状的金属板材90实施塑性加工,例如冲模加工,形成下配件30L的辐射导体31L以及引出部32L(图19)的轮廓形状。作为金属板材90,使用在金属制的核芯板材的表面电镀与核芯板材相比高导电率的金属的金属板材。在金属板材90的长边方向连续地形成多个辐射导体31L。在图39A中,以虚线91包围成为一个辐射导体31L的部分。
如图39B所示,使引出部32A弯曲。如图40所示,通过嵌件成型,使电介质部件40L(树脂部件)与各辐射导体31L紧贴。由此,得到由金属板材90和电介质部件40L构成的一体成型结构。在该阶段,形成突起43。图40相当于下配件30L(图19)的俯视图,所以在图40中,在辐射导体31L的四角出现电介质部件40L,但四角的电介质部件40L在辐射导体31L的底面侧相互连接。
图41A以及图41B是制造中途阶段的天线装置30的上配件30U的俯视图。如图41A所示,通过对带状的金属板材92实施塑性加工,例如冲模加工,形成上配件30U的辐射导体31U(图19)的轮廓形状。作为金属板材92,使用具有与下配件30L用的金属板材90(图39A)相同的层结构的金属板材。在金属板材92的长边方向连续地形成多个辐射导体31U。在图41A中,利用虚线93包围成为一个辐射导体31U的部分。在该阶段,在辐射导体31U的大致中心设置开口39。
如图41B所示,通过嵌件成型,使电介质部件40U与各辐射导体31U紧贴。由此,得到由金属板材92与电介质部件40U构成的一体成型结构。在该阶段形成隔离物40S以及贯通孔44。
其后,通过将下配件30L的突起43(图40)插入上配件30U的贯通孔44(图41B),并进行铆接(例如,热铆接),在下配件30L安装上配件30U。图42A是铆接后的图40以及图41B的点划线42A-42A处的剖视图。与上配件30U的电介质部件40U一体的隔离物40S与下配件30L的辐射导体31L接触,在辐射导体31L与31U之间确保空隙。
如图42B所示,通过从多个下配件30L连接的金属板材90以及多个上配件30U连接的金属板材92切去天线装置30,天线装置30完成。
图43A是利用第二十四实施例的制造方法制造的天线装置30的剖视图。上配件30U通过铆接固定于下配件30L。下配件30L的辐射导体31L具有核芯板材90A、和覆盖其两面的表面层90B的三层结构。表面层90B使用与核芯板材90A不同的金属材料。核芯板材90A的端面在通过塑性加工(图39A)形成的端面露出。上配件30U的辐射导体31U也具有核芯板材92A、和覆盖其两面的表面层92B的三层结构。表面层92B使用与核芯板材92A不同的金属材料。
作为核芯板材90A、92A,例如能够使用磷青铜、黄铜、纯铜、镍银、铍铜、钛铜、科森合金等。使用特别适合塑性加工的磷青铜即可。例如通过电镀法形成表面层90B、92B。作为表面层90B、92B,从表面导电率的增大或者电极保护的观点来看,使用Au、Ag、Sn、Pd等即可。此外,作为表面层90B、92B的基底层,使用Ni、Cu等即可。
接下来,对第二十四实施例的优异的效果进行说明。
下配件30L的辐射导体31L、以及上配件30U的辐射导体31U分别由一个金属板材90、92形成。能够通过使辐射导体31L、31U为若展开则成为平面那样的形状来实现这样的形成方法。若应用第二十四实施例的制造方法,则与由多个板材形成辐射导体的方法相比,能够简化制造工序,实现制造成本的降低。
并且,下配件30L的辐射导体31L与电介质部件40L通过嵌件成型一体化。并且,上配件30U的辐射导体31U与电介质部件40U也同样地通过嵌件成型一体化。因此,能够容易地制成分别利用电介质部件40L、40U支承辐射导体31L、31U的结构。
通过使用适于塑性加工的核芯板材90A、92A,能够容易并且高精度地进行金属板材90、92的加工。通过表面层90B、92B,能够增加辐射导体31的机械强度,或者抑制化学的劣化。并且,通过使用与核芯板材90A、92A相比高导电率的表面层90B、92B,能够确保辐射导体31L、31U的足够的电特性。
接下来,参照图43B对第二十四实施例的变形例进行说明。
图43B是利用第二十四实施例的变形例的制造方法制成的天线装置30的剖视图。在第二十四实施例中,在核芯板材90A、92A形成了表面层90B、92B之后,进行塑性加工。与此相对,在本变形例中,在进行了核芯板材90A、92A的冲模加工之后,形成表面层90B、92B。因此,核芯板材90A、92A的端面也被表面层90B、92B覆盖。
在本变形例中,核芯板材90A、92A的端面也被表面层90B、92B覆盖。在表面层90B、92B使用与核芯板材90A、92A相比导电率较高的金属材料的情况下,能够进一步提高辐射导体31的表面导电率。
在第二十四实施例中,通过板金加工制成辐射导体31L、31U,但也能够通过其它的方法制成。例如,也可以对粉末状的金属进行烧制来制成辐射导体31L、31U。
[第二十五实施例]
接下来,参照图44以及图45对第二十五实施例的天线装置进行说明。以下,对与第五实施例的变形例(图6B)的天线装置相同的构成省略说明。
图44是第二十五实施例的天线装置的辐射导体31与供电线路51的耦合位置及其附近的立体图。在第二十五实施例中,也与第五实施例的变形例(图6B)相同,天线装置30的引出部32的前端的耦合部323与安装基板50的供电线路51所连接的耦合部511进行电容性耦合。在第二十五实施例中,在俯视时引出部32的耦合部323比安装基板50侧的耦合部511小,包含于耦合部511。这里,引出部32的耦合部323定义为引出部32的前端部分中,具有与耦合部511平行的对置面的部分。
在从安装基板50的上表面开始第一层的导体层配置由导体膜构成的耦合部511,在第三层的导体层配置供电线路51。耦合部511经由第一层与第二层之间的通孔导体512、第二层的内层焊盘513、第二层与第三层之间的通孔导体512、以及第三层的内层焊盘513与供电线路51连接。
在第一层的导体层配置接地导体53,在从第二层到第四层的导体层分别配置内层的接地导体59。在任何的接地导体53、59中,都设置在俯视时包含耦合部511的开口514。耦合部511、内层焊盘513、以及通孔导体512配置在这些开口514的内部。第三层的接地导体59配置为与供电线路51隔开恒定的间隔。供电线路51是带板结构的带状线。
图45是第二十五实施例的天线装置的一部分的剖视图。在安装基板50的第一层的导体层之上配置阻焊膜54。在安装基板50的与引出部32的耦合部323对置的面相反侧的面(以下,称为下表面。)配置下表面的接地导体59。在第一层的接地导体53、以及第二层~第四层的接地导体59设置有开口514,但在下表面的接地导体59未设置开口514。由于在第四层的接地导体59设置有开口514,所以在第三层的内层焊盘513与下表面的接地导体59之间未配置金属膜。
将第一层的耦合部511与接地导体53的横向的最小间隔记为G1,将第二层以及第三层的内层焊盘513与各自的同一层内的接地导体53的横向的最小间隔记为G2。将第三层的内层焊盘513与下表面的接地导体59的厚度方向的最小间隔记为G3。将引出部32的耦合部323与安装基板50侧的耦合部511的间隔记为G4。间隔G4比间隔G1、G2、G3的任意一个都窄。
接下来,对第二十五实施例的优异的效果进行说明。
在第二十五实施例中,也与第五实施例的变形例(图6B)相同,能够不使用焊料而将供电线路51与辐射导体31电磁耦合。并且,在第二十五实施例中,在俯视时一个耦合部323比另一个耦合部511小,并包含于耦合部511。即使在将天线装置30安装于安装基板50时产生位置偏移,若其偏移量较小,则在俯视时也维持一个耦合部323包含于另一个耦合部511的状态。因此,即使在一个耦合部323与另一个耦合部511产生了位置偏移的情况下,也能够将两者的耦合的强度维持为目标值。另外,即使引出部32的形状有偏差,若耦合部323的对置面的面积在允许范围内,则也能够将一个耦合部323与另一个耦合部511的耦合的强度维持为目标值。
为了充分吸收天线装置30的位置偏移、引出部32的加工偏差,根据天线装置30的安装时的位置精度、引出部32的加工精度,来决定耦合部323以及耦合部511的俯视时的尺寸即可。例如,使在俯视时耦合部511所包含的最大的圆的直径比包含耦合部323的最小的圆的直径大,优选使该差在50μm以上,更优选在100μm以上。
并且,在第二十五实施例中,间隔G4比间隔G1、G2、G3的任何一个都窄。由于天线装置30的安装时的位置精度、引出部32的加工精度而在间隔G4产生偏差。即使间隔G4不均,若满足间隔G4比最小间隔G1、G2、G3的任何一个都窄这样的条件,则间隔G4的偏差给予耦合部323与耦合部511的耦合状态的影响也较小。将间隔G1~G4的大小决定为即使间隔G4不均,也满足上述条件即可。例如,优选设计为间隔G1、G2、G3中最小的间隔与间隔G4之差在间隔G4的1.2倍以上。
接下来,参照图46A以及图46B对第二十五实施例的变形例进行说明。
图46A是第二十五实施例的变形例的天线装置的一部分的剖视图。在第二十五实施例中,在安装基板50与天线装置30侧的耦合部323之间确保空洞,在空洞充满大气。与此相对,在图46A所示的变形例中,引出部32的前端的耦合部323通过粘合剂120固定于安装基板50。耦合部323的整体埋入粘合剂120之中,耦合部323与安装基板50之间的空间填满粘合剂120。
图46B是第二十五实施例的其它的变形例的天线装置的一部分的剖视图。在图46B所示的变形例中,耦合部323的对置面埋入粘合剂120,但耦合部323的与对置面相反侧的面(上表面)从粘合剂120露出。在本变形例中,耦合部323的对置面与安装基板50之间的空间填满粘合剂120。
在图46A以及图46B所示的变形例中,在耦合部323与耦合部511之间的空间填满阻焊膜54以及粘合剂120,不存在大气。因此,与第二十五实施例(图44、图45)的情况相比,耦合部323与耦合部511之间的静电电容增大。在静电电容与第二十五实施例的情况相同这样的条件下,能够减小耦合部323以及耦合部511。并且,由于引出部32的前端固定于安装基板50,所以能够得到引出部32不容易破损这样的优异的效果。
[第二十六实施例]
接下来,参照图47A以及图47B,对第二十六实施例的天线装置进行说明。以下,对与第七实施例的天线装置(图9A、图9B、图9C)相同的构成省略说明。
图47A以及图47B分别是第二十六实施例的天线装置的立体图以及剖视图。在第七实施例(图9A、图9B、图9C)中,在电介质部件40的四角的第一区域41A以外的第二区域41B涂覆粘合剂,天线装置30通过该粘合剂固定于安装基板50。与此相对,在第二十六实施例中,分别在四角的第一区域41A的底面涂覆粘合剂56。通过该粘合剂56,天线装置30固定于安装基板50。即,不在电介质部件40的底面中相对较低的第二区域41B,而在相对较高的第一区域4A涂覆粘合剂56。
接下来,对第二十六实施例的优异的效果进行说明。
在第七实施例中,在第二区域41B涂覆粘合剂时涂覆量不足,而涂覆的粘合剂的厚度小于以第二区域41B为基准的第一区域41A的高度的情况下,不能够得到足够的粘合强度。为了得到足够的粘合强度,必须大量地涂覆粘合剂至溢出至第一区域41A的底面之上。与此相对,在第二十六实施例中,即使粘合剂的量较少,也能够足够稳固地将天线装置30固定于安装基板50。
接下来,参照图48A以及图48B,对第二十六实施例的变形例的天线装置进行说明。在第二十六实施例中,天线装置30具有一个辐射导体31,但在以下进行说明的变形例中,对天线装置30如第十二实施例(图17)等那样具有两个辐射导体31L、31U的情况进行说明,但在这些变形例中,也可以采用天线装置30具有一个辐射导体31的构成。
图48A是第二十六实施例的变形例的天线装置的示意性剖视图。在第二十六实施例(图47A、图47B)中,电介质部件40的底面的第一区域41A与安装基板50的上表面平行。与此相对,在图48A所示的变形例中,第一区域41A如球面那样弯曲。因此,第一区域41A分别在大致一点与安装基板50点接触。在粘合剂56分散多个填充物56F。若在第一区域41A与安装基板50之间夹着粘合剂56的状态下将天线装置30按压于安装基板50,则在第一区域41A与安装基板50之间存在的填充物56F向第一区域41A与安装基板50的接触点的侧方移动。由此,能够使第一区域41A容易地与安装基板50点接触。
图48B是第二十六实施例的其它的变形例的天线装置的示意性剖视图。在本变形例中,第一区域41A的各个相对于安装基板50的上表面倾斜,第一区域41A分别与安装基板50线接触。在本变形例中,填充物56F从第一区域41A与安装基板50线接触的位置向侧方排除。因此,能够容易地使第一区域41A与安装基板50线接触。
在图48A以及图48B所示的变形例中,第一区域41A与安装基板50点接触或者线接触,填充物56F从接触位置向侧方排除,所以能够得到不容易产生天线装置30的倾斜、天线装置30的高度的偏差这样的优异的效果。
[第二十七实施例]
接下来,参照图49以及图50,对第二十七实施例的天线装置进行说明。以下,对与第十二实施例中的天线装置(图17、图18A、图18B)相同的构成省略说明。
图49以及图50分别是第二十七实施例的天线装置的分解立体图以及剖视图。在第十二实施例中,下侧的辐射导体31L与上侧的辐射导体31U之间的空洞(图18B)与天线装置30的外部的空间连接。与此相对,在第二十七实施例中,下侧的电介质部件40L也配置在下侧的辐射导体31L的上表面中除了四角以外的周边部之上。上侧的电介质部件40U的下表面的周边部被上侧的电介质部件40U覆盖。若将上配件30U安装于下配件30L,则下侧的电介质部件40L中配置在辐射导体31L的周边部的部分与上侧的电介质部件40U中配置在辐射导体31U的周边部的部分接触。由此,辐射导体31L与辐射导体31U之间的空洞110(图50)与外部的空间隔离。
在第七实施例(图9A、图9B、图9C)中,下侧的电介质部件40L的对置面41的四角的第一区域41A比其它的第二区域41B高。因此,下侧的电介质部件40L的对置面41与安装基板50之间的空洞与外部的空间连接。与此相对,在第二十七实施例中,在下侧的电介质部件40L的对置面41中沿着外周线的周边部的四周方向整个区域,比内里部高。因此,下侧的电介质部件40L的对置面41与安装基板50之间的空洞111(图50)与外部的空间隔离。空洞110、111不需要隔离为保持气密性以使大气不能够从外部的空间侵入,只要隔离至能够防止微小的颗粒、异物的侵入的程度即可。
接下来,对第二十七实施例的优异的效果进行说明。
在第二十七实施例中,能够抑制从外部的空间向空洞110、111的异物的侵入。由此,能够抑制异物侵入空洞110、111所引起的天线特性的变动。
上述的各实施例为例示,当然能够进行不同的实施例所示的构成的部分的置换或者组合。没有按照各实施例依次提及多个实施例的相同的构成所带来的的相同的作用效果。并且,本发明并不限定于上述的实施例。例如,本领域技术人员明确能够进行各种变更、改进、组合等。
Claims (13)
1.一种天线装置,具有:
辐射导体,由金属板材构成,并且具有相互朝向相反方向的一对主表面,
电介质部件,在包含上述一对主表面中的每个主表面的周边部的至少一部分的第一表面区域,在上述辐射导体的厚度方向上夹持上述辐射导体来保持上述辐射导体;以及
壳体,支承上述电介质部件,并且收纳上述电介质部件,
上述一对主表面中的至少一个主表面的除了上述第一表面区域以外的第二表面区域露出。
2.根据权利要求1所述的天线装置,其中,
上述壳体具有从上述壳体突出的多个爪,上述电介质部件通过被上述多个爪夹紧而被支承于上述壳体。
3.根据权利要求1所述的天线装置,其中,
上述电介质部件通过被埋设于上述壳体而被支承于上述壳体。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的天线装置,其中,
还具有被收纳于上述壳体的安装基板,
在上述电介质部件支承有接地导体,上述接地导体位于上述辐射导体与上述安装基板之间,在上述接地导体设置有缝隙,
在上述安装基板配置有供电线路,
上述辐射导体经由上述缝隙与上述供电线路缝隙耦合。
5.根据权利要求1~3中任意一项所述的天线装置,其中,
还具有被收纳于上述壳体的安装基板,
在上述安装基板配置有接地导体和供电线路,上述接地导体位于上述辐射导体与上述供电线路之间,在上述接地导体设置有缝隙,
上述辐射导体经由上述缝隙与上述供电线路缝隙耦合。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的天线装置,其中,
上述电介质部件覆盖从上述一对主表面中的一个主表面的上述第一表面区域经由端面到达至另一个主表面的上述第一表面区域的连续的区域。
7.根据权利要求6所述的天线装置,其中,
上述辐射导体的端面中的被上述电介质部件覆盖的区域配置在关于与上述辐射导体的厚度方向正交的任意方向而相对于上述电介质部件固定上述辐射导体的位置。
8.根据权利要求1所述的天线装置,其中,
上述天线装置还具备能够与上述辐射导体连接并与供电线连接的引出部,上述引出部与电介质块分离。
9.根据权利要求1所述的天线装置,其中,
上述天线装置还具备能够与上述辐射导体连接并与供电线连接的引出部,上述引出部的两面露出。
10.根据权利要求1所述的天线装置,其中,
上述天线装置还具备能够与上述辐射导体连接并与供电线连接的引出部,上述引出部不被电介质块夹着。
11.一种天线模块,具有:
权利要求1~10中任意一项所述的天线装置;以及
高频集成电路元件,被收纳于上述壳体,
上述高频集成电路元件向上述辐射导体供给高频信号,或者从上述辐射导体向上述高频集成电路元件输入高频信号。
12.一种通信装置,具有:
权利要求11所述的天线模块;以及
基带集成电路元件,被收纳于上述壳体,
上述基带集成电路元件向上述高频集成电路元件供给中频信号或者基带信号。
13.根据权利要求12所述的通信装置,其中,
上述壳体是收纳头戴显示器的显示器的显示器收纳部。
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