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WO2012165336A1 - アンテナ基板およびアンテナ装置 - Google Patents

アンテナ基板およびアンテナ装置 Download PDF

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WO2012165336A1
WO2012165336A1 PCT/JP2012/063507 JP2012063507W WO2012165336A1 WO 2012165336 A1 WO2012165336 A1 WO 2012165336A1 JP 2012063507 W JP2012063507 W JP 2012063507W WO 2012165336 A1 WO2012165336 A1 WO 2012165336A1
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WO
WIPO (PCT)
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conductor layer
layer
antenna
electronic component
antenna device
Prior art date
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Application number
PCT/JP2012/063507
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English (en)
French (fr)
Inventor
杉本　好正
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
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    • H01Q23/00—Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna

Definitions

  • the present invention relates to an antenna substrate and an antenna device mounted on, for example, a portable electronic device.
  • portable electronic devices have an antenna device for transmitting signal radio waves to other electronic devices.
  • the antenna device includes an antenna substrate having a radiation conductor layer and an electronic component mounted on the antenna substrate.
  • the antenna substrate includes a dielectric layer made of ceramics, for example.
  • the aforementioned radiation conductor layer is formed on the surface of a dielectric layer, for example, and is electrically connected to an electronic component.
  • the intensity of the radio wave radiated from the radiation conductor layer is relatively strong immediately above the radiation conductor layer (that is, the direction perpendicular to the radiation conductor layer) and relatively weak in the plane direction of the radiation conductor layer.
  • the radio field intensity in a desired direction out of the plane direction of the radiation conductor layer that is, the plane direction of the dielectric layer.
  • the radio field intensity in the front end direction of a mobile phone device is improved.
  • the antenna substrate has an IC mounting region, a dielectric structure including a dielectric layer provided at a position away from the IC mounting region, and an upper surface of the dielectric layer.
  • a radiation conductor layer provided; and a ground conductor layer sandwiching at least a part of the dielectric layer together with the radiation conductor layer and extending toward the electronic component mounting region.
  • an antenna device includes the antenna substrate having the above configuration and an electronic component mounted on the antenna substrate.
  • An antenna substrate includes an IC mounting region, a dielectric structure including a dielectric layer provided at a position away from the IC mounting region, and an upper surface of the dielectric layer. Radiating from the radiation conductor layer by including a radiation conductor layer and a grounding conductor layer sandwiching at least a part of the dielectric layer together with the radiation conductor layer and extending toward the electronic component mounting region An antenna device in which the direction of the intensity peak of the radio wave can be tilted and the intensity of the radiated radio wave in a desired direction in the plane direction is increased can be realized.
  • the antenna device includes the antenna substrate having the above-described configuration, thereby increasing the intensity of the radiated radio wave in a desired direction in the plane direction.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an antenna device according to a first embodiment of the present invention.
  • the top view of the antenna apparatus shown by FIG. 2 is shown.
  • 3 shows a wiring structure in the antenna device shown in FIG.
  • the perspective view of the other example of the antenna apparatus shown by FIG. 2 is shown.
  • 6 shows a wiring structure in the antenna device shown in FIG. (A) has shown the simulation result which shows the intensity
  • the perspective view of the antenna apparatus of a comparative example is shown.
  • FIG. 10 is a plan view of the antenna device shown in FIG. 9.
  • the perspective view of the antenna device in the 3rd Embodiment of this invention is shown.
  • FIG. 12 is a plan view of the antenna device shown in FIG.
  • the perspective view of the antenna device in the other example of the 3rd Embodiment of this invention is shown.
  • FIG. 14 is a plan view of the antenna device shown in FIG.
  • the perspective view of the antenna device in the 4th Embodiment of this invention is shown.
  • the perspective view of the antenna device in the 5th Embodiment of this invention is shown.
  • the perspective view of the antenna device in the 6th Embodiment of this invention is shown.
  • the perspective view of the antenna device in the 7th Embodiment of this invention is shown.
  • the perspective view of the antenna device in the 8th Embodiment of this invention is shown.
  • the portable electronic device 100 has, for example, a thin shape, and can transmit a signal radio wave to the electronic device 200, for example.
  • the portable electronic device 100 is improved so that the radio field intensity in a desired plane direction (that is, the direction indicated by the symbol D1 in FIG. 1) is increased.
  • the antenna device in the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the antenna device according to the present embodiment includes an antenna substrate 1 and an electronic component 2 mounted on the antenna substrate 1.
  • the antenna device is provided in a virtual xyz space.
  • the upward direction refers to the positive direction of the z axis in the virtual space.
  • the electronic component 2 is, for example, an IC element, and outputs a signal that is a basis of a radio wave radiated from the antenna device.
  • the antenna substrate 1 includes a dielectric structure 11 (also referred to as a substrate 11), a ground conductor layer 12 provided inside the dielectric structure 11, and a radiation conductor layer 13 provided on the top surface of the dielectric structure 11. And a via conductor 14 provided in the dielectric structure 11 and electrically connected to the radiation conductor layer 13.
  • a dielectric structure 11 also referred to as a substrate 11
  • a ground conductor layer 12 provided inside the dielectric structure 11
  • a radiation conductor layer 13 provided on the top surface of the dielectric structure 11.
  • a via conductor 14 provided in the dielectric structure 11 and electrically connected to the radiation conductor layer 13.
  • a direction (hereinafter also referred to as a first direction) in which the intensity of the radio wave radiated from the radiation conductor layer 13 is desired to be increased is indicated by a white arrow D1.
  • the direction D ⁇ b> 1 in which the intensity of the radiated radio wave is desired to be increased is a virtual negative x-axis direction, which is a desired plane direction on the antenna substrate 1.
  • the dielectric structure 11 is made of, for example, a dielectric material such as ceramics, and includes a first dielectric layer 111 (also referred to as a base 111) and a second dielectric layer 112.
  • the dielectric structure 11 has a mounting area 11a of the electronic component 2 (hereinafter also referred to as an electronic component mounting area 11a), and the electronic component mounting area 11a is virtually indicated by a two-dot chain line.
  • the first dielectric layer 111 has a flat plate shape.
  • the second dielectric layer 112 is partially provided on the dielectric layer 111, and is formed integrally with the first dielectric layer 111 by firing, for example.
  • the second dielectric layer 112 is provided at the end of the first dielectric layer 111 in the first direction D1 in plan view. That is, the second dielectric layer 112 is provided at the end of the first dielectric layer 111 in the negative direction of the virtual x axis in plan view.
  • the ground conductor layer 12 is shown in a state where the first dielectric layer 111 is seen through.
  • the ground conductor layer 12 extends from a position below the radiation conductor layer 13 toward the electronic component mounting region 11a, and sandwiches the second dielectric layer 112 together with the radiation conductor layer 13. It is provided as follows.
  • the ground conductor layer 12 is provided in a plane in the first dielectric layer 111 of the dielectric structure 11, and extends to the immediate area immediately below and directly below the radiation conductor layer 13.
  • the ground conductor layer 12 extends in the positive and negative directions of the virtual y-axis from the region where the radiation conductor layer 13 is formed in a plan view.
  • the virtual y-axis direction (that is, the direction perpendicular to the first direction D1) is also referred to as a second direction.
  • the second direction D2 is indicated by a filled arrow.
  • the polarization direction of the radio wave radiated from the radiation conductor layer 13 is the second direction D2.
  • the polarization direction is the direction of the electric field of the radio wave radiated from the radiation conductor.
  • the ground conductor layer 12 extends in a direction opposite to the first direction D1 in a plan view. That is, the ground conductor layer 12 extends in the positive direction of the imaginary x-axis from the region where the radiation conductor 13 is formed in a plan view.
  • the radiation conductor layer 13 is provided on the upper surface of the second dielectric layer 112.
  • the via conductor 14 is provided vertically in the first and second dielectric layers 112 and extends downward through the opening of the ground conductor layer 12.
  • the via conductor 14 is electrically connected to the radiation conductor layer 13.
  • the antenna substrate 1 includes a plurality of electronic component mounting pads 16 and a plurality of external terminals 17 in addition to the ground conductor layer 12, the radiation conductor layer 13 and the via conductor 14.
  • a part of the plurality of electronic component mounting pads 16 is indicated as 16a by adding an alphabet a after the reference numeral 16.
  • the signal output from the electronic component 2 is applied to the electronic component mounting pad 16a.
  • the electronic component mounting pad 16a is electrically connected to the radiating conductor layer 13 through a wiring conductor provided below the ground conductor layer 12 and a via conductor 14 extending upward through the opening of the ground conductor layer 12.
  • the signal output from the electronic component 2 is transmitted to the radiation conductor layer 13.
  • the plurality of external terminals 17 are indicated as 17a to 17d by adding alphabets a to d after the reference numeral 17.
  • the external terminal 17 a is a terminal to which a ground voltage (GND) is applied, and is electrically connected to a part of the ground conductor layer 12 and the plurality of electronic component mounting pads 16.
  • the external terminal 17b is a terminal to which a power supply voltage (VDD) is applied, and is electrically connected to a part of the plurality of electronic component mounting pads 16.
  • the external terminal 17c is a terminal to which a clock signal (CLK) is applied, and is electrically connected to a part of the plurality of electronic component mounting pads 16.
  • the external terminal 17d is a terminal to which a data signal (DATA) is applied, and is electrically connected to a part of the plurality of electronic component mounting pads 16.
  • the electronic component 2 In response to the data signal DATA input to the electronic component 2 via the external terminal 17d, the electronic component 2 outputs a signal for radio wave emission. A signal output from the electronic component 2 is applied to the radiation conductor layer 13 via the electronic component mounting pad 16a, the wiring conductor, and the via conductor 14. The wiring conductor and the via conductor 14 are also referred to as a feeder line.
  • the radio wave is radiated from the radiation conductor layer 13 in accordance with the signal output from the electronic component 2. At that time, an electric field is generated between the radiation conductor layer 13 and the ground conductor layer 12, and the direction of the electric field is the polarization direction described above.
  • the intensity peak (or directivity peak) of the radio wave radiated from the radiating conductor layer 13 is a dielectric that exists at the position of the ground conductor layer 12 provided below the radiating conductor layer 13 and around the radiating conductor layer 13. Determined by the structure.
  • the radio wave radiated from the radiating conductor layer 13 is easily guided to the direction of the dielectric existing around the radiating conductor layer 13, and the direction of the intensity peak of the radiated radio wave due to the structure of the dielectric existing around the radiating conductor layer 13 Is determined.
  • the second dielectric layer 112 is partially provided on the first dielectric layer 111 and the radiation conductor layer 13 is provided on the upper surface of the second dielectric layer 112.
  • the amount of dielectric in the direction opposite to the first direction D1 is reduced with reference to the position of the radiation conductor layer 13, and the dielectric constant in the direction opposite to the first direction D1 is reduced. ing. Therefore, it is reduced that the radiated radio wave is guided in the direction opposite to the first direction D1, and the antenna substrate 1 in the present embodiment is an antenna in which the intensity of the radiated radio wave in the desired first direction D1 is increased.
  • the amount of dielectric in the direction opposite to the first direction D1 when viewed from the radiation conductor layer 13 is reduced, so that the direction of the intensity peak of the radiated radio wave is changed to the first direction. It is easy to incline in the direction D1 (that is, the negative direction of the virtual x axis).
  • the antenna device includes the antenna substrate 1 described above, so that the intensity of the radiated radio wave in the desired first direction D1 is increased.
  • the difference from the antenna device shown in FIG. 2 is the position where the ground conductor layer 12 is provided.
  • Other configurations are the same as those of the antenna device shown in FIG.
  • the ground conductor layer 12 is provided at the same height as the plurality of electronic component mounting pads 16.
  • the ground conductor layer 12 is provided between the first dielectric layer 111 and the second dielectric layer 112, and extends in the direction of the electronic component mounting region 11a.
  • the plurality of electronic component mounting pads 16 are disposed in the plurality of openings of the ground conductor layer 12.
  • the ground conductor layer 12 is provided at the same height position as the plurality of electronic component mounting pads 16, so that the antenna device of another example of this embodiment is In the antenna device shown in FIG. 2, the height can be reduced by the height of the dielectric portion provided between the ground conductor layer 12 and the second dielectric layer 112.
  • the gain of the radiated radio wave in the direction D1 (the virtual x-axis negative direction) in which the intensity of the radiated radio wave is to be increased is ⁇ 1.09 dBi. is there.
  • the gain of the radiated radio wave in the negative direction of the virtual x axis is ⁇ 2.09 dBi.
  • the antenna substrate in the antenna device of the comparative example includes a dielectric structure 41 including a second dielectric layer 412 provided on the entire surface of the first dielectric layer 411. It is what you have.
  • the antenna device according to the present embodiment has a direction D1 in which the intensity of the radiated radio wave is desired to be increased as compared with the antenna device according to the comparative example (imaginary x-axis negative). Direction) and the intensity of radiated radio waves is increased.
  • the antenna device according to the present embodiment includes the antenna substrate 1 described above, thereby increasing the intensity of the radiated radio wave in the direction D1 (the imaginary x-axis negative direction) in which the intensity of the radiated radio wave is desired to be increased. Has been.
  • the second dielectric layer 112 is provided at the end of the first dielectric layer 111 in the first direction D1 in plan view, whereby the radiation conductor layer 13 is provided. Is provided at the end of the first dielectric layer 111. Therefore, the antenna substrate 1 of the present embodiment can realize an antenna device in which the intensity of the radiated radio wave in the desired first direction D1 is further increased.
  • the ground conductor layer 12 spreads in a direction opposite to the direction D1 in which the intensity of the radiated radio wave is to be increased from the formation region of the radiating conductor 13 in a plan view.
  • the intensity peak can be tilted in the first direction D1. Therefore, the antenna substrate 1 of the present embodiment can realize an antenna device in which the intensity of the radiated radio wave in the desired first direction D1 is further increased.
  • an antenna device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • a configuration different from the antenna device of the first embodiment is a formation region of the ground conductor layer 52 with respect to the ground conductor layer 12 in the first embodiment.
  • a configuration different from the antenna device of the first embodiment is a formation region of the ground conductor layer 52 with respect to the ground conductor layer 12 in the first embodiment.
  • the antenna apparatus in 1st Embodiment is the same as that of the antenna apparatus in 1st Embodiment.
  • the ground conductor layer 52 partially overlaps the radiation conductor layer 13 in a plan view.
  • the radiating conductor layer 13 includes a ground conductor layer 52 and a ground conductor layer 52 in a first direction D1 (virtual x-axis direction) in a plan view. It overlaps partially.
  • the radiation conductor layer 13 has a portion that does not overlap the ground conductor layer 52 in the virtual x-axis direction when seen in a plan view.
  • the radiation conductor layer 13 partially overlaps the ground conductor layer 52 in the first direction D1 (virtual x-axis direction) when seen in a plan view.
  • the direction of the peak can be tilted in the first direction D1 (the negative direction of the virtual x axis), and the antenna substrate 1 of the present embodiment further increases the intensity of the radiated radio wave in the desired first direction D1.
  • An antenna device can be realized.
  • the antenna device includes the antenna substrate 1 described above, whereby the intensity of the radiated radio wave in a desired direction (direction D1) is further increased.
  • the configuration different from that of the antenna device of the first embodiment further includes an intervening conductor layer 15 that is electrically connected to the via conductor 14 and is provided immediately below the radiation conductor layer 13. It is that you are. About another structure, it is the same as that of the antenna apparatus in 1st Embodiment.
  • the intervening conductor layer 15 is provided so as to face the radiation conductor layer 13 through a portion made of a dielectric material.
  • the second dielectric layer 112 is partially provided on the first dielectric layer 111, and the radiation conductor layer 13 and the interposition conductor layer 15 are located above the ground conductor layer 14. Is provided with no dielectric in the direction opposite to the direction D1 in which the intensity of the radiated radio wave is desired to be increased with reference to the position of the radiation conductor layer 13, and the direction in which the intensity of the radiated radio wave is desired to be increased.
  • the dielectric constant in the direction opposite to D1 is reduced. Therefore, it is reduced that the radiated radio wave is guided in the direction opposite to the direction D1, and the antenna substrate 1 in the present embodiment realizes an antenna device in which the intensity of the radiated radio wave in the desired first direction D1 is increased. can do.
  • the antenna substrate 1 of the present embodiment has the intervening layer 15 to increase the band of radiated radio waves.
  • the antenna device includes the antenna substrate 1 described above, so that the intensity of the radiated radio wave in the desired first direction D1 is increased.
  • the radiating conductor layer 13 is partly connected to the ground conductor layer 52 in the first direction D1 (virtual x-axis direction) in plan view. It overlaps with.
  • the configuration different from the antenna device of the second embodiment further includes an intervening conductor layer 15 that is electrically connected to the via conductor 14 and is provided immediately below the radiating conductor layer 13. It is that you are. About another structure, it is the same as that of the antenna apparatus in 2nd Embodiment.
  • the intervening conductor layer 15 is provided so as to face the radiation conductor layer 13 through a portion made of a dielectric material.
  • the radiation conductor layer 13 and the interposition conductor layer 15 partially overlap with the ground conductor layer 52 in the first direction D1 (virtual x-axis direction) in a plan view.
  • the direction of the intensity peak of the radiated radio wave can be tilted in the direction in which the radiation conductor layer 13 and the interposition conductor layer 15 and the ground conductor layer 52 do not overlap (the negative direction of the virtual x axis).
  • the substrate 1 can realize an antenna device in which the intensity of the radiated radio wave in the desired first direction D1 is further increased.
  • the antenna device includes the antenna substrate 1 described above, whereby the intensity of the radiated radio wave in the desired first direction D1 is further increased.
  • An antenna device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the antenna device of this embodiment is different from the antenna device of the first embodiment in that the second dielectric layer 112 is separated from the end of the first dielectric layer 111 in the desired first direction D1. It is provided. About another structure, it is the same as that of the antenna apparatus in 1st Embodiment.
  • the second dielectric layer 112 is partially provided on the first dielectric layer 111, and the radiation conductor layer 13 is formed on the upper surface of the second dielectric layer 112.
  • the dielectric constant in the opposite direction is reduced. Therefore, it is reduced that the radiated radio wave is guided in the direction opposite to the direction D1, and the antenna substrate 1 in the present embodiment realizes an antenna device in which the intensity of the radiated radio wave in the desired first direction D1 is increased. can do.
  • the ground conductor layer 12 spreads in a direction opposite to the direction D1 in which the intensity of the radiated radio wave is desired to be increased from the formation region of the radiating conductor 13 in plan view.
  • the direction of the intensity peak of the radiated radio wave can be tilted in the first direction D1. Therefore, the antenna substrate 1 of the present embodiment can realize an antenna device in which the intensity of the radiated radio wave in the desired first direction D1 is further increased.
  • the ground conductor layer 12 is provided in the direction in which the intensity of the radiated radio wave is desired to increase with respect to the second dielectric layer 112 (that is, the first direction D1). Absent.
  • the configuration different from that of the antenna device of the fourth embodiment is that the radiating conductor layer 13 has a first direction D1 in which the intensity of radiated radio waves is desired to increase on the upper surface of the second dielectric layer 112. Is unevenly distributed in the opposite direction (the positive direction of the virtual x axis). About another structure, it is the same as that of the antenna apparatus in 4th Embodiment.
  • the radiation conductor layer 13 has a direction opposite to the first direction D1 in which the intensity of the radiated radio wave is desired to increase on the upper surface of the second dielectric layer 112 (the positive direction of the virtual x axis). ), A portion having a high dielectric constant is provided in the first direction D1 in which the intensity of the radiated radio wave is desired to be increased with respect to the radiating conductor 13, and the radio wave radiated from the radiating conductor layer 13 is The strength of the radiated radio wave in the first direction D1 is improved by being guided in the first direction D1.
  • the ground conductor layer 12 is provided in the planar direction inside the second dielectric layer 112.
  • the ground conductor layer 12 extends from the center of the second dielectric layer 112 in the virtual x-axis direction in the positive direction of the virtual x-axis in plan perspective. Therefore, the antenna device of this embodiment can tilt the direction of the intensity peak of the radio wave radiated from the radiation conductor layer 13 in the desired first direction D1.
  • the antenna device of the present embodiment can weaken the intensity distribution of the radio wave radiated from the radiating conductor layer 13 in the virtual y-axis direction and increase it in the virtual x-axis direction.
  • the ground conductor layer 12 extends in the positive direction of the virtual x axis from a position shifted in the positive direction of the virtual x axis from the position immediately below the radiation conductor layer 13. Therefore, the antenna device of this embodiment can tilt the direction of the intensity peak of the radio wave radiated from the radiation conductor layer 13 in the desired first direction D1.
  • Antenna board 11 Dielectric structure 111 First dielectric layer 112 Second dielectric layer 12 Ground conductor layer 13 Radiating conductor layer 14 Via conductor 2 Electronic component D1 First direction (direction to improve the intensity of radiated radio waves) D2 Second direction

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Abstract

【課題】放射導体層の平面方向のうち所望の一方向における電波強度が向上されたアンテナ装置を実現すること。 【解決手段】アンテナ基板１は、誘電体構造体11と、放射導体層13と、接地導体層12とを含んでいる。誘電体構造体11は、第１の誘電体層111と、第１の誘電体層111上に部分的に設けられており平面視において第１の方向Ｄ１とは垂直な第２の方向Ｄ２に延在している第２の誘電体層112とを含んでいる。誘電体構造体11は、平面視において第２の誘電体層112を基準に第１の方向Ｄ１とは反対方向に位置する電子部品実装領域11ａを有している。放射導体層13は、第２の誘電体層112の上面に設けられている。接地導体層12は、放射導体層13の下方位置から電子部品実装領域11ａの方向へ延在しており、放射導体層13とともに第２の誘電体層112を挟むように設けられている。

Description

アンテナ基板およびアンテナ装置
　本発明は、例えば携帯電子機器等に搭載されるアンテナ基板およびアンテナ装置に関するものである。
　例えば携帯電子機器は、他の電子機器へ信号電波を送信するためのアンテナ装置を有している。アンテナ装置は、放射導体層を有するアンテナ基板と、アンテナ基板に実装された電子部品とを含んでいる。アンテナ基板は、例えばセラミックスから成る誘電体層を含んでいる。上述の放射導体層は、例えば誘電体層の表面に形成されており、電子部品に電気的に接続されている。
特開2005－12554号公報
　一般的に、放射導体層から放射される電波の強度は、放射導体層の直上（すなわち、放射導体層に垂直な方向）においては比較的強く、放射導体層の平面方向においては比較的弱い。しかし、近年、例えば携帯電子機器においては、放射導体層の平面方向すなわち誘電体層の平面方向のうち所望の一方向における電波強度を向上させたいという要求がある。例えば携帯電話機器の先端方向における電波強度を向上させる場合である。
　本発明の一つの態様によれば、アンテナ基板は、ＩＣ実装領域を有しておりＩＣ実装領域から離れた位置に設けられた誘電体層を含む誘電体構造体と、誘電体層の上面に設けられた放射導体層と、放射導体層とともに誘電体層の少なくとも一部を挟んでおり電子部品実装領域の方向へ延在している接地導体層とを含んでいる。
　本発明の他の態様によれば、アンテナ装置は、上記構成のアンテナ基板と、アンテナ基板に実装された電子部品とを含んでいる。
　本発明の一つの態様によるアンテナ基板は、ＩＣ実装領域を有しておりＩＣ実装領域から離れた位置に設けられた誘電体層を含む誘電体構造体と、誘電体層の上面に設けられた放射導体層と、放射導体層とともに誘電体層の少なくとも一部を挟んでおり電子部品実装領域の方向へ延在している接地導体層とを含んでいることによって、放射導体層から放射される電波の強度ピークの向きを傾けることができ、平面方向における所望の一方向における放射電波の強度が増大されたアンテナ装置を実現することができる。
　本発明の他の態様によるアンテナ装置は、上記構成のアンテナ基板を含んでいることによって、平面方向における所望の一方向における放射電波の強度が増大されている。
本発明の第１の実施形態におけるアンテナ装置を含む携帯電子機器の使用方法の例を示している。 本発明の第１の実施形態におけるアンテナ装置の斜視図を示している。 図２に示されたアンテナ装置の平面図を示している。 図２に示されたアンテナ装置における配線構造を示している。 図２に示されたアンテナ装置の他の例の斜視図を示している。 図５に示されたアンテナ装置における配線構造を示している。 （ａ）は図５に示されたアンテナ装置における放射電波の強度を示すシミュレーション結果を示しており、（ｂ）は比較例のアンテナ装置における放射電波の強度を示すシミュレーション結果を示している。 比較例のアンテナ装置の斜視図を示している。 本発明の第２の実施形態におけるアンテナ装置の斜視図を示している。 図９に示されたアンテナ装置の平面図を示している。 本発明の第３の実施形態におけるアンテナ装置の斜視図を示している。 図11に示されたアンテナ装置の平面図を示している。 本発明の第３の実施形態の他の例におけるアンテナ装置の斜視図を示している。 図13に示されたアンテナ装置の平面図を示している。 本発明の第４の実施形態におけるアンテナ装置の斜視図を示している。 本発明の第５の実施形態におけるアンテナ装置の斜視図を示している。 本発明の第６の実施形態におけるアンテナ装置の斜視図を示している。 本発明の第７の実施形態におけるアンテナ装置の斜視図を示している。 本発明の第８の実施形態におけるアンテナ装置の斜視図を示している。
　以下、本発明のいくつかの実施形態について図面を参照して説明する。
　（第１の実施形態）
　本発明の第１の実施形態におけるアンテナ装置を含む携帯電子機器100の使用方法について図１を参照して説明する。
　携帯電子機器100は、例えば薄型形状を有するものであり、例えば電子機器200へ向けて信号電波を送信し得るものである。携帯電子機器100は、所望の平面方向（すなわち、図１において符号Ｄ１によって示された方向）における電波強度が強くなるように改善されている。
　本実施形態におけるアンテナ装置について図２を参照して説明する。本実施形態におけるアンテナ装置は、アンテナ基板１と、アンテナ基板１に実装された電子部品２とを含んでいる。図２において、アンテナ装置は、仮想のｘｙｚ空間内に設けられている。以下、便宜上、上方向とは仮想空間におけるｚ軸の正方向のことをいう。
　電子部品２は、例えばＩＣ素子であり、アンテナ装置から放射される電波の基となる信号を出力するものである。
　アンテナ基板１は、誘電体構造体11（基板11ともいう）と、誘電体構造体11の内部に設けられた接地導体層12と、誘電体構造体11の上面に設けられた放射導体層13と、誘電体構造体11の内部に設けられており放射導体層13に電気的に接続されたビア導体14とを含んでいる。
　図２において、放射導体層13から放射される電波の強度を増大させたい方向（以下、第１の方向ともいう）が、白抜き矢印Ｄ１によって示されている。図２において放射電波の強度を増大させたい方向Ｄ１は、仮想のｘ軸の負方向であり、アンテナ基板１における所望の平面方向である。
　誘電体構造体11は、例えばセラミックス等の誘電材料から成り、第１の誘電体層111（基体111ともいう）および第２の誘電体層112を含んでいる。誘電体構造体11は、電子部品２の実装領域11ａ（以下、電子部品実装領域11ａともいう）を有しており、電子部品実装領域11ａが二点鎖線によって仮想的に示されている。
　第１の誘電体層111は、平板形状を有している。第２の誘電体層112は、誘電体層111上に部分的に設けられており、例えば焼成によって第１の誘電体層111と一体的に形成されている。
　図３に示されているように、第２の誘電体層112は、平面視において第１の方向Ｄ１における第１の誘電体層111の端部に設けられている。すなわち、第２の誘電体層112は、平面視において、仮想のｘ軸の負方向における第１の誘電体層111の端部に設けられている。なお、図３において、接地導体層12は、第１の誘電体層111を透視した状態で示されている。
　再び図２を参照して、接地導体層12は、放射導体層13の下方位置から電子部品実装領域11ａの方向へ延在しており、放射導体層13とともに第２の誘電体層112を挟むように設けられている。接地導体層12は、誘電体構造体11の第１の誘電体層111内において平面的に設けられており、放射導体層13の直下および直下の周囲領域に広がっている。
　図３に示されているように、接地導体層12は、平面透視において、放射導体層13の形成領域から仮想のｙ軸の正方向および負方向へ広がっている。以下、仮想のｙ軸方向（すなわち、第１の方向Ｄ１に垂直な方向）を第２の方向ともいう。第２の方向Ｄ２は、塗潰し矢印によって示されている。
　放射導体層13から放射される電波の偏波方向は、第２の方向Ｄ２である。本実施形態において、偏波方向とは、放射導体から放射される電波の電界の向きのことである。
　接地導体層12は、平面透視において、第１の方向Ｄ１とは反対の方向へ広がっている。すなわち、接地導体層12は、平面透視において、放射導体13の形成領域から仮想のｘ軸の正方向へ広がっている。
　再び図２を参照して、放射導体層13は、第２の誘電体層112の上面に設けられている。ビア導体14は、第１および第２の誘電体層112内において上下方向に設けられており、接地導体層12の開口部を通って下方へ延びている。ビア導体14は、放射導体層13に電気的に接続されている。
　ここで、本実施形態のアンテナ基板１における配線構造について図４を参照して説明する。アンテナ基板１は、接地導体層12、放射導体層13およびビア導体14に加えて、複数の電子部品実装用パッド16と、複数の外部端子17とを含んでいる。
　図４において、複数の電子部品実装用パッド16のうち一部は、符号16の後にアルファベットａを付して16ａとして示されている。電子部品実装用パッド16ａは、電子部品２から出力された信号が印加される。電子部品実装用パッド16ａは、接地導体層12の下方に設けられた配線導体と接地導体層12の開口部を通って上方へ延びるビア導体14とを介して放射導体層13に電気的に接続されており、電子部品２から出力された信号は、放射導体層13へ伝送される。
　図４において、複数の外部端子17は、符号17の後ろにアルファベットａ～ｄを付して17ａ～17ｄとして示されている。外部端子17ａは、接地電圧（ＧＮＤ）が印加される端子であり、接地導体層12および複数の電子部品実装用パッド16の一部に電気的に接続されている。外部端子17ｂは、電源電圧（ＶＤＤ）が印加される端子であり、複数の電子部品実装用パッド16の一部に電気的に接続されている。外部端子17ｃは、クロック信号（ＣＬＫ）が印加される端子であり、複数の電子部品実装用パッド16の一部に電気的に接続されている。外部端子17ｄは、データ信号（ＤＡＴＡ）が印加される端子であり、複数の電子部品実装用パッド16の一部に電気的に接続されている。
　ここで、本実施形態のアンテナ装置における信号電波の放射について説明する。
　外部端子17ｄを介して電子部品２に入力されたデータ信号ＤＡＴＡに応じて、電子部品２は電波放射用の信号を出力する。電子部品２から出力された信号は、電子部品実装用パッド16ａ、配線導体およびビア導体14を介して放射導体層13に印加される。配線導体およびビア導体14を給電線ともいう。
　電子部品２から出力された信号に応じて、放射導体層13から電波が放射される。その際、放射導体層13と接地導体層12との間に電界が生じ、その電界の向きが上述の偏波方向である。放射導体層13から放射される電波の強度ピーク（または、指向性のピーク）は、放射導体層13の下方に設けられた接地導体層12の位置および放射導体層13の周囲に存在する誘電体の構造によって決定される。放射導体層13から放射される電波は、放射導体層13の周囲に存在する誘電体の方向へ導かれやすく、放射導体層13の周囲に存在する誘電体の構造によって放射電波の強度ピークの向きが決定される。
　本実施形態のアンテナ基板１において、第２の誘電体層112が第１の誘電体層111上に部分的に設けられているとともに放射導体層13が第２の誘電体層112の上面に設けられていることによって、放射導体層13の位置を基準に第１の方向Ｄ１とは反対方向における誘電体の量が低減されており、第１の方向Ｄ１とは反対方向における誘電率が低減されている。したがって、放射電波が第１の方向Ｄ１とは反対方向へ導かれることが低減されており、本実施形態におけるアンテナ基板１は、所望の第１の方向Ｄ１における放射電波の強度が増大されたアンテナ装置を実現することができる。
　すなわち、本実施形態のアンテナ基板１において、放射導体層13から見て第１の方向Ｄ１とは反対方向における誘電体の量が低減されていることによって、放射電波の強度ピークの向きを第１の方向Ｄ１（すなわち、仮想のｘ軸の負方向）へ傾けやすくなっている。
　本実施形態におけるアンテナ装置は、上述のアンテナ基板１を含んでいることによって、所望の第１の方向Ｄ１における放射電波の強度が増大されている。
　本実施形態の他の例におけるアンテナ装置について図５および図６を参照して説明する。
　本実施形態の他の例のアンテナ装置において、図２に示されたアンテナ装置と異なる点は、接地導体層12が設けられている位置である。その他の構成については、図２に示されたアンテナ装置と同様である。
　接地導体層12は、複数の電子部品実装用パッド16と同じ高さ位置に設けられている。接地導体層12は、第１の誘電体層111と第２の誘電体層112との間に設けられているとともに、電子部品実装領域11ａの方向へ延在している。複数の電子部品実装用パッド16は、接地導体層12の複数の開口部内に配置されている。
　本実施形態の他の例のアンテナ装置において、接地導体層12が複数の電子部品実装用パッド16と同じ高さ位置に設けられていることによって、本実施形態の他の例のアンテナ装置は、図２に示されたアンテナ装置において接地導体層12と第２の誘電体層112との間に設けられている誘電体部分の高さ分だけ低背化を図ることができる。
　図５に示されたアンテナ装置および比較例におけるアンテナ装置の放射電波の強度に関するシミュレーション結果について図７（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。図７（ａ）に示されているように、本実施形態のアンテナ装置において、放射電波の強度を増大させたい方向Ｄ１（仮想のｘ軸の負方向）における放射電波の利得は－1.09ｄＢｉである。一方、図７（ｂ）に示されているように、比較例のアンテナ装置において、仮想のｘ軸の負方向における放射電波の利得は－2.09ｄＢｉである。なお、比較例のアンテナ装置におけるアンテナ基板は、図８に示されているように、第１の誘電体層411の全面に設けられた第２の誘電体層412を含む誘電体構造体41を有するものである。図７（ａ）および（ｂ）に示されているように、本実施形態におけるアンテナ装置は、比較例におけるアンテナ装置に比べて放射電波の強度を増大させたい方向Ｄ１（仮想のｘ軸の負方向）における放射電波の強度に関して増大されている。このように、本実施形態におけるアンテナ装置は、上述のアンテナ基板１を備えていることによって、放射電波の強度を増大させたい方向Ｄ１（仮想のｘ軸の負方向）における放射電波の強度に関して増大されている。
　本実施形態のアンテナ基板１において、第２の誘電体層112が、平面視において、第１の方向Ｄ１において第１の誘電体層111の端部に設けられていることによって、放射導体層13が第１の誘電体層111の端部に設けられる。したがって、本実施形態のアンテナ基板１は、所望の第１の方向Ｄ１における放射電波の強度がさらに増大されたアンテナ装置を実現することができる。
　本実施形態のアンテナ基板１において、接地導体層12が、平面透視において、放射導体13の形成領域から放射電波の強度を増大させたい方向Ｄ１とは反対の方向へ広がっていることによって、放射電波の強度ピークの向きを第１の方向Ｄ１へ傾けることができる。したがって、本実施形態のアンテナ基板１は、所望の第１の方向Ｄ１における放射電波の強度がさらに増大されたアンテナ装置を実現することができる。
　（第２の実施形態）
　本発明の第２の実施形態におけるアンテナ装置について図９を参照して説明する。本実施形態のアンテナ装置において、第１の実施形態のアンテナ装置と異なる構成は、第１の実施形態における接地導体層12に対する接地導体層52の形成領域である。その他の構成については、第１の実施形態におけるアンテナ装置と同様である。
　接地導体層52は、平面透視において放射導体層13と部分的に重なっている。本実施形態における構成をさらに詳細に説明すると、図10に示されているように、放射導体層13は、平面透視において、第１の方向Ｄ１（仮想のｘ軸方向）において接地導体層52と部分的に重なっている。言い換えると、放射導体層13は、平面透視において、仮想のｘ軸方向において接地導体層52と重なっていない部分がある。放射導体層13の全領域のうち仮想のｘ軸の正方向に位置する領域が、平面透視において接地導体層52と重なっており、放射導体層13の全領域のうち仮想のｘ軸の負方向に位置する領域が、平面透視において接地導体層52と重なっていない。
　本実施形態のアンテナ基板１において、放射導体層13が、平面透視において、第１の方向Ｄ１（仮想のｘ軸方向）において接地導体層52と部分的に重なっていることによって、放射電波の強度ピークの向きを第１の方向Ｄ１（仮想のｘ軸の負方向）へ傾けることができて、本実施形態のアンテナ基板１は、所望の第１の方向Ｄ１における放射電波の強度がさらに増大されたアンテナ装置を実現することができる。
　本実施形態におけるアンテナ装置は、上述のアンテナ基板１を含んでいることによって、所望の方向（方向Ｄ１）における放射電波の強度がさらに増大されている。
　（第３の実施形態）
　本発明の第３の実施形態におけるアンテナ装置について図11および図12を参照して説明する。本実施形態のアンテナ装置において、第１の実施形態のアンテナ装置と異なる構成は、ビア導体14に電気的に接続されており放射導体層13の直下に設けられた介在導体層15をさらに含んでいることである。その他の構成については、第１の実施形態におけるアンテナ装置と同様である。介在導体層15は、誘電体材料から成る部分を介して放射導体層13に対向して設けられている。
　本実施形態のアンテナ基板１において、第２の誘電体層112が第１の誘電体層111上に部分的に設けられているとともに放射導体層13および介在導体層15が接地導体層14の上方に設けられていることによって、放射導体層13の位置を基準に放射電波の強度を増大させたい方向Ｄ１とは反対方向における誘電体が存在しておらず、放射電波の強度を増大させたい方向Ｄ１とは反対方向における誘電率が低減されている。したがって、放射電波が方向Ｄ１とは反対方向へ導かれることが低減されており、本実施形態におけるアンテナ基板１は、所望の第１の方向Ｄ１における放射電波の強度が増大されたアンテナ装置を実現することができる。なお、本実施形態のアンテナ基板１は、介在層15を有していることによって、放射電波の帯域が増大されている。
　本実施形態におけるアンテナ装置は、上述のアンテナ基板１を含んでいることによって、所望の第１の方向Ｄ１における放射電波の強度が増大されている。
　本実施形態におけるアンテナ装置の他の例について図13および図14を参照して説明する。他の例におけるアンテナ装置は、第２の実施形態におけるアンテナ装置と同様に、放射導体層13は、平面透視において、第１の方向Ｄ１（仮想のｘ軸方向）において接地導体層52と部分的に重なっている。他の例のアンテナ装置において、第２の実施形態のアンテナ装置と異なる構成は、ビア導体14に電気的に接続されており放射導体層13の直下に設けられた介在導体層15をさらに含んでいることである。その他の構成については、第２の実施形態におけるアンテナ装置と同様である。介在導体層15は、誘電体材料から成る部分を介して放射導体層13に対向して設けられている。
　他の例のアンテナ基板１において、放射導体層13および介在導体層15が、平面透視において、第１の方向Ｄ１（仮想のｘ軸方向）において接地導体層52と部分的に重なっていることによって、放射電波の強度ピークの向きを放射導体層13および介在導体層15と接地導体層52とが重なっていない方向（仮想のｘ軸の負方向）へ傾けることができて、本実施形態のアンテナ基板１は、所望の第１の方向Ｄ１における放射電波の強度がさらに増大されたアンテナ装置を実現することができる。
　本実施形態におけるアンテナ装置は、上述のアンテナ基板１を含んでいることによって、所望の第１の方向Ｄ１における放射電波の強度がさらに増大されている。
　（第４の実施形態）
　本発明の第４の実施形態におけるアンテナ装置について図15を参照して説明する。本実施形態のアンテナ装置において、第１の実施形態のアンテナ装置と異なる構成は、第２の誘電体層112が所望の第１の方向Ｄ１における第１の誘電体層111の端部から離れて設けられていることである。その他の構成については、第１の実施形態におけるアンテナ装置と同様である。
　本実施形態におけるアンテナ基板１においても、第２の誘電体層112が第１の誘電体層111上に部分的に設けられているとともに放射導体層13が第２の誘電体層112の上面に設けられていることによって、放射導体層13の位置を基準に放射電波の強度を増大させたい方向Ｄ１とは反対方向における誘電体が存在しておらず、放射電波の強度を増大させたい方向Ｄ１とは反対方向における誘電率が低減されている。したがって、放射電波が方向Ｄ１とは反対方向へ導かれることが低減されており、本実施形態におけるアンテナ基板１は、所望の第１の方向Ｄ１における放射電波の強度が増大されたアンテナ装置を実現することができる。
　さらに、本実施形態のアンテナ基板１において、接地導体層12が、平面透視において、放射導体13の形成領域から放射電波の強度を増大させたい方向Ｄ１とは反対の方向へ広がっていることによって、放射電波の強度ピークの向きを第１の方向Ｄ１へ傾けることができる。したがって、本実施形態のアンテナ基板１は、所望の第１の方向Ｄ１における放射電波の強度がさらに増大されたアンテナ装置を実現することができる。図15に示されたアンテナ基板１において、接地導体層12は、第２の誘電体層112を基準に放射電波の強度を増大させたい方向（すなわち、第１の方向Ｄ１）には設けられていない。
　（第５の実施形態）
　本発明の第５の実施形態におけるアンテナ装置について図16を参照して説明する。本実施形態のアンテナ装置において、第４の実施形態のアンテナ装置と異なる構成は、放射導体層13が第２の誘電体層112の上面において放射電波の強度を増大させたい第１の方向Ｄ１とは反対の方向（仮想のｘ軸の正方向）に偏在していることである。その他の構成については、第４の実施形態におけるアンテナ装置と同様である。
　本実施形態のアンテナ基板１において、放射導体層13が第２の誘電体層112の上面において放射電波の強度を増大させたい第１の方向Ｄ１とは反対の方向（仮想のｘ軸の正方向）に偏在していることによって、放射導体13を基準に放射電波の強度を増大させたい第１の方向Ｄ１において誘電率の高い部分が設けられており、放射導体層13から放射される電波が第１の方向Ｄ１へ導かれて、第１の方向Ｄ１における放射電波の強度が向上されている。
　（第６の実施形態）
　本発明の第６の実施形態におけるアンテナ装置について図17を参照して説明する。本実施形態のアンテナ装置において、接地導体層12は、第２の誘電体層112の内部において平面方向に設けられている。接地導体層12は、平面透視において、仮想のｘ軸方向における第２の誘電体層112の中央部から仮想のｘ軸の正方向へ延びている。したがって、本実施形態のアンテナ装置は、放射導体層13から放射される電波の強度ピークの向きを所望の第１の方向Ｄ１へ傾けることができる。
　（第７の実施形態）
　本発明の第７の実施形態におけるアンテナ装置について図18を参照して説明する。本実施形態のアンテナ装置において、第２の誘電体層112は、仮想のｙ軸方向において、第１の誘電体層111よりも狭い構造となっている。したがって、本実施形態のアンテナ装置は、放射導体層13から放射される電波の強度分布を仮想のｙ軸方向において弱く仮想のｘ軸方向において強くさせることができる。
　（第８の実施形態）
　本発明の第８の実施形態におけるアンテナ装置について図19を参照して説明する。本実施形態のアンテナ装置において、接地導体層12は、放射導体層13の直下位置よりも仮想のｘ軸の正方向にずれた位置から仮想のｘ軸の正方向へ延びている。したがって、本実施形態のアンテナ装置は、放射導体層13から放射される電波の強度ピークの向きを所望の第１の方向Ｄ１へ傾けることができる。
１　アンテナ基板
11　誘電体構造体
111　第１の誘電体層
112　第２の誘電体層
12　接地導体層
13　放射導体層
14　ビア導体
２　電子部品
Ｄ１　第１の方向（放射電波の強度を向上させたい方向）
Ｄ２　第２の方向

Claims (9)

  1. 　上面に電子部品実装領域を有する基体および該基体の上面の前記電子部品実装領域から離れた位置に設けられた誘電体層を含む基板と、
    前記誘電体層の上面に設けられた放射導体層と、
    前記誘電体層の少なくとも一部を挟んで前記放射導体層と対向しており、かつ、前記電子部品実装領域の方向へ延在している接地導体層とを備えていることを特徴とするアンテナ基板。
  2. 　平面視において、前記放射導体層が、前記電子部品実装領域の方向において前記接地導体層と部分的に重なっていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ基板。
  3. 　前記接地導体層は、前記放射導体層と前記電子部品実装領域とを結ぶ第１方向に対して交差する方向の幅が、前記放射導体層の幅よりも広いことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ基板。
  4. 　前記誘電体層の上面は、前記放射導体層と前記電子部品実装領域とを結ぶ第１方向に対して交差する方向の幅が、前記放射導体層の幅よりも長いことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ基板。
  5. 　前記誘電体層の上面は、前記放射導体層と前記電子部品実装領域とを結ぶ第１方向における長さが前記放射導体層の長さよりも長く、
    前記放射導体層は、前記誘電体層の上面における前記電子部品実装領域側に配置されていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のアンテナ基板。
  6. 　前記接地導体層は、前記誘電体層の内部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ基板。
  7. 　前記接地導体は、前記放射導体層と前記基体との間に設けられていることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のアンテナ基板。
  8. 　前記接地導体層が、前記電子部品実装領域を囲んでいることを特徴とする請求項１～５のいずれかまたは請求項７に記載のアンテナ基板。
  9. 　請求項１～８のいずれかに記載のアンテナ基板と、
    該アンテナ基板に実装された電子部品とを備えていることを特徴とするアンテナ装置。
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