申请/专利权人：株式会社村田制作所

申请日：2017-12-15

公开（公告）日：2020-11-24

公开（公告）号：CN110178269B

主分类号：H01Q23/00(20060101)

分类号：H01Q23/00(20060101);H05K3/46(20060101)

优先权：["20170112 JP 2017-003384"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.11.24#授权;2019.09.20#实质审查的生效;2019.08.27#公开

摘要：基部110具有向外侧突出而弯曲成球面状的一个主面111以及平坦的另一个主面112。多个天线元件130在基部110的内部沿着一个主面111设置。多个连接布线150将多个连接端子120和多个天线元件130连接。多个连接布线150各自中的在与另一个主面112垂直的方向上位于设置有接地布线140的区域的部分沿着与另一个主面112垂直的方向延伸。

主权项：1.一种天线模块，具备：基部，具有向外侧突出而弯曲成球面状的一个主面以及平坦的另一个主面，所述基部由电介质构成；外部连接用的多个连接端子，设置于所述基部的所述另一个主面；多个天线元件，在所述基部的内部沿着所述一个主面设置；多个连接布线，将所述多个连接端子和所述多个天线元件连接；以及接地布线，设置于所述基部的内部，被配置成包围所述多个连接布线的每一个连接布线的一部分的周围并接地，从与所述另一个主面垂直的方向观察，所述多个连接布线的每一个连接布线在位于设置有所述接地布线的区域的部分中，沿与所述另一个主面垂直的方向延伸。

全文数据：天线模块技术领域本发明涉及天线模块，特别是涉及包括多层基板的天线模块。背景技术作为公开了层叠陶瓷生片而构成且纵剖面具有半圆形状的曲面层叠陶瓷片的结构的现有文献，存在日本特开平9-183110号公报专利文献1。专利文献1所记载的曲面层叠陶瓷片具备：纵剖面为半圆形状的下层生片、设置在下层生片上的上层生片、以及设置于上层生片的上表面的陶瓷膜。上层生片沿着下层生片的半圆形状弯曲。上层生片与下层生片一体成形，在纵剖面中具有均匀的厚度。上层生片在上表面具有贴片天线PatchAntenna，并且在下表面具有接地图案。在作为多层电路基板而制造曲面层叠陶瓷片的情况下，层叠多个上层生片并压接。专利文献1：日本特开平9-183110号公报在将上层生片以弯曲的状态层叠多个的情况下，位于下侧的上层生片的曲率和位于上侧的上层生片的曲率不同。因此，在通过设置于上层生片的导通孔导体将设置在位于下侧的上层生片的导体图案和设置在位于上侧的上层生片的导体图案相互接合的情况下，导通孔导体成为倾斜的状态，电连接不稳定。另外，在为了确保电连接的稳定性，而在与导通孔导体的连接位置处形成面积大的焊盘的情况下，连接到天线的负载的阻抗不连续，天线的效率降低。发明内容本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种电连接稳定且效率高的天线模块。基于本发明的天线模块具备基部、外部连接用的多个连接端子、多个天线元件、多个连接布线以及接地布线。基部具有向外侧突出而弯曲成球面状的一个主面以及平坦的另一个主面。基部由电介质构成。外部连接用的多个连接端子设置于基部的另一个主面。多个天线元件在基部的内部沿着一个主面设置。多个连接布线将多个连接端子和多个天线元件连接。接地布线设置于基部的内部。接地布线被配置成包围多个连接布线的每一个连接布线的一部分的周围并接地。从与另一个主面垂直的方向观察，多个连接布线的每一个连接布线在位于设置有接地布线的区域的部分中沿与另一个主面垂直的方向延伸。在本发明的一方式中，从与另一个主面垂直的方向观察，处于一部分相互重叠的位置的多个接地层通过导通孔导体相互连接来构成接地布线。在本发明的一方式中，天线模块还具备覆盖层。覆盖层覆盖基部的一个主面。覆盖层由具有电介质与空气之间的介电常数的材料构成。在本发明的一方式中，天线模块还具备多个放射电极。多个放射电极设置在覆盖层上。多个放射电极被从多个天线元件供电。在本发明的一方式中，天线模块还具备电子部件。电子部件安装于基部的另一个主面。电子部件与多个连接端子中的一部分连接端子连接。根据本发明，能够使天线模块的电连接稳定并且提高天线模块的效率。附图说明图1是表示本发明的实施方式1所涉及的天线模块的外观的俯视图。图2是从箭头II方向观察图1的天线模块的侧视图。图3是从箭头III方向观察图2的天线模块的后视图。图4是从IV-IV线箭头方向观察图1的天线模块的剖视图。图5是表示在构成本发明的实施方式1所涉及的天线模块的多个生片的层叠构造中与一个天线模块相当的部分的分解立体图。图6是表示在构成本发明的实施方式1所涉及的天线模块的多个生片的层叠构造中与一个天线模块相当的部分的剖视图。图7是表示构成本发明的实施方式1所涉及的天线模块的多个生片的层叠构造的分解侧视图。图8是表示从箭头VIII方向观察图7的多个生片的层叠构造的俯视图。图9是表示将构成本发明的实施方式1所涉及的天线模块的多个生片压接后的状态的俯视图。图10是表示使用本发明的实施方式1所涉及的天线模块的通信模块的结构的电路图。图11是表示本发明的实施方式2所涉及的天线模块的外观的俯视图。图12是从箭头XII方向观察图11的天线模块的侧视图。图13是从箭头XIII方向观察图12的天线模块的后视图。图14是从XIV-XIV线箭头方向观察图11的天线模块的剖视图。图15是表示在本发明的实施方式2所涉及的天线模块中形成了覆盖层以及放射电极的状态的剖视图。图16是表示在本发明的实施方式2所涉及的天线模块中，在基部的另一个主面上安装电子部件，并且形成了成为连接端子的柱状导体的状态的剖视图。图17是表示在本发明的实施方式2所涉及的天线模块中，在基部的另一个主面上设置了密封树脂的状态的剖视图。具体实施方式以下，参照附图对本发明的各实施方式所涉及的天线模块进行说明。在以下的实施方式的说明中，对图中的相同或者相当部分标注相同的附图标记，不重复其说明。实施方式1图1是表示本发明的实施方式1所涉及的天线模块的外观的俯视图。图2是从箭头II方向观察图1的天线模块的侧视图。图3是从箭头III方向观察图2的天线模块的后视图。图4是从IV-IV线箭头方向观察图1的天线模块的剖视图。如图1～图4所示，本发明的实施方式1所涉及的天线模块100具备基部110、外部连接用的多个连接端子120、多个天线元件130、多个连接布线150以及接地布线140。天线模块100还具备多个连接布线160以及多个连接布线170。本实施方式所涉及的天线模块100作为共形阵列天线发挥作用。基部110具有向外侧突出而弯曲成球面状的一个主面111以及平坦的另一个主面112。基部110由电介质构成。外部连接用的多个连接端子120设置于基部110的另一个主面112。多个天线元件130在基部110的内部沿着一个主面111设置。多个连接布线150将多个连接端子120中的一部分连接端子120和多个天线元件130连接成以1对1对应。但是，也可以通过多个连接布线150对一个连接端子120连接多个天线元件130。接地布线140设置于基部110的内部。接地布线140被配置成包围多个连接布线150的每一个连接布线的一部分的周围并接地。从与另一个主面112垂直的方向观察，多个连接布线150的每一个连接布线在位于设置有接地布线140的区域的部分中，沿与另一个主面112垂直的方向延伸。接地布线140作为天线的电壁发挥作用。多个连接布线160将多个连接端子120中的其他一部分连接端子120和接地布线140相互连接。多个连接布线170与多个连接端子120中的另外其他一部分连接端子120连接而构成电路。以下，对本实施方式所涉及的天线模块100的制造方法进行说明。图5是表示在构成本发明的实施方式1所涉及的天线模块的多个生片的层叠构造中与一个天线模块相当的部分的分解立体图。图6是表示在构成本发明的实施方式1所涉及的天线模块的多个生片的层叠构造中与一个天线模块相当的部分的剖视图。图7是表示构成本发明的实施方式1所涉及的天线模块的多个生片的层叠构造的分解侧视图。图8是从箭头VIII方向观察图7的多个生片的层叠构造的俯视图。图9是表示将构成本发明的实施方式1所涉及的天线模块的多个生片压接后的状态的俯视图。此外，在图5中，未图示出将后述的多个接地层相互连接的导通孔导体。另外，也未图示出使后述的导体图案40接地的导通孔导体。在图7～图9中，未图示出设置于生片的导体图案以及导通孔导体。在图8中，透视后述的生片18、19来进行图示。如图5～图8所示，在制造本发明的实施方式1所涉及的天线模块100时，首先，形成层叠多个生片10～19而构成的层叠体100a。多个生片10～19分别由氧化铝及玻璃等的混合粉末和有机粘合剂等构成。设置于多个生片10～19的每一个生片的导体图案以及导通孔导体由银或者铜等电阻低的金属构成。在生片10的一个主面设置有导体图案71。在生片10的另一个主面，以矩阵状设置有成为多个连接端子120的导体图案20。在生片10中设置有成为连接布线150的一部分的导通孔导体50、成为连接布线160的一部分的导通孔导体60、以及成为连接布线170的一部分的导通孔导体70。在生片10的一个主面上配置生片11。在生片11的一个主面上配置生片12。在生片12的一个主面上配置生片13。在生片11～13各自的一个主面设置有导体图案71。在各生片11～13中分别设置有成为连接布线150的一部分的导通孔导体50以及成为连接布线160的一部分的导通孔导体60。在各生片10～13中，导体图案71的一部分成为连接布线150的一部分，导体图案71的其他一部分成为连接布线160的一部分，导体图案71的另外其他一部分成为连接布线170的一部分。在生片13的一个主面上配置生片14。在生片14的一个主面设置有成为接地布线140的一部分的导体图案40。在设置于生片14的导体图案40中与一个天线模块100对应的部分设置成矩形的框状。在生片14中设置有成为连接布线150的一部分的导通孔导体50以及成为连接布线160的一部分的导通孔导体60。在生片14中，与一个天线模块100对应的导通孔导体50在由设置成矩形的框状的导体图案40围起的区域内设置成矩阵状。生片10～14分别具有大致相同面积的矩形状的外形。如图8所示，生片10～14分别以与多个天线模块100对应的大小形成。生片10～14层叠成大致长方体状。在生片14的一个主面上配置生片15。在生片15的一个主面上配置生片16。在生片16的一个主面上配置生片17。各生片15～17在生片14中与一个天线模块100对应的部分逐一配置。生片15～17分别具有面积相互不同的矩形状的外形。生片15的外形的面积比在生片14中与一个天线模块100对应的部分的面积小。生片16的外形的面积比生片15的外形的面积小。生片17的外形的面积比生片16的外形的面积小。如图6～图8所示，生片15～17层叠成金字塔状。在生片15～17各自的一个主面设置有成为接地布线140的一部分的导体图案40。分别设置于生片15、16的导体图案40设置成矩形的框状。设置于生片17的导体图案40覆盖生片17的一个主面。设置于生片15的导体图案40的外周部与设置于生片14的导体图案40的内周部重叠。设置于生片16的导体图案40的外周部与设置于生片15的导体图案40的内周部重叠。设置于生片17的导体图案40的外周部与设置于生片16的导体图案40的内周部重叠。在生片15～17中分别设置有成为连接布线150的一部分的导通孔导体50以及成为接地布线140的一部分的导通孔导体41。生片15的导通孔导体50被配置成位于生片14的对应的导通孔导体50的正上方。生片16的导通孔导体50被配置成位于生片15的对应的导通孔导体50的正上方。生片17的导通孔导体50被配置成位于生片16的对应的导通孔导体50的正上方。生片15的导通孔导体41与设置于生片15的导体图案40的外周部连接。生片16的导通孔导体41与设置于生片16的导体图案40的外周部连接。生片17的导通孔导体41与设置于生片17的导体图案40的外周部连接。在各生片15～17中，导体图案40和导通孔导体50不电连接。具体而言，在各生片15～17中，与导通孔导体50的位置对应地在导体图案40设置有开口部。在生片17的一个主面上配置生片18。生片18具有与各生片10～14大致相同面积的矩形状的外形。在生片18的一个主面设置有成为多个天线元件130的导体图案30。在生片18中与一个天线模块100对应的导体图案30设置成矩阵状。在生片18中设置有成为连接布线150的一部分的导通孔导体50。在生片18中与一个天线模块100对应的导通孔导体50与导体图案30对应地设置成矩阵状。生片18的导通孔导体50被配置成位于生片14～17的对应的导通孔导体50的正上方。在生片18的一个主面上配置生片19。生片19具有与各生片10～14、18大致相同面积的矩形状的外形。通过利用等静压法等将如上述那样构成的层叠体100a压接，从而如图9所示，生片18、19变形成沿着生片15～17的金字塔形状。此时，变形成生片15～17各自的外周部被压溃。其结果是，层叠体100a的一个主面侧在每个与一个天线模块100对应的部分成为向外侧突出而弯曲成球面状的形状。层叠体100a的另一个主面侧维持平坦的形状。在生片18中与一个天线模块100对应的导体图案30成为沿着层叠体100a的一个主面侧的弯曲成球面状的形状的形状。设置于各生片15～17的导体图案40的外周部成为沿着层叠体100a的一个主面侧的弯曲成球面状的形状的形状。生片15的导通孔导体41在被压溃的状态下将设置于生片14的导体图案40和设置于生片15的导体图案40相互连接。生片16的导通孔导体41在被压溃的状态下将设置于生片15的导体图案40和设置于生片16的导体图案40相互连接。生片17的导通孔导体41在被压溃的状态下将设置于生片16的导体图案40和设置于生片17的导体图案40相互连接。设置于生片14的导体图案40通过生片10～14的导通孔导体60及设置于生片10～13的对应的导体图案71相互连接而与对应的导体图案20电连接。生片14～17的导通孔导体50在沿与层叠体100a的另一个主面垂直的方向延伸的状态下相互连接。生片10～18的对应的导通孔导体50及设置于生片10～13的对应的导体图案71相互连接，由此相互对应的导体图案30和导体图案20电连接。通过以900℃左右的加热温度对层叠体100a进行烧制，能够形成图1～图4所示的天线模块100。之后，通过沿图7～图9所示的切断线X进行切割而单片化，能够制造多个天线模块100。此处，对使用本实施方式所涉及的天线模块100的通信模块的一个例子进行说明。图10是表示使用本发明的实施方式1所涉及的天线模块的通信模块的结构的电路图。如图10所示，通信模块1具备电源部2、信号分离部3、频率转换器4、多个移相器5、多个接收放大器6a、多个发送放大器6b、多个收发切换器7以及多个天线9。频率转换器4、多个移相器5、多个接收放大器6a、多个发送放大器6b以及多个收发切换器7设置于收发ICIntegratedCircuit：集成电路8。天线模块100的天线元件130相当于天线9，在天线模块100的连接端子120连接收发IC8。天线模块100的另一个主面112平坦，因此能够容易地连接连接端子120和收发IC8。在本实施方式所涉及的天线模块100中，从与另一个主面112垂直的方向观察，多个连接布线150的每一个连接布线在位于设置有接地布线140的区域的部分中沿与另一个主面112垂直的方向延伸，由此能够使天线元件130与连接端子120的基于连接布线150的电连接稳定。此外，在具有导通孔导体50的生片10～18中变形成弯曲的形状的仅是设置有成为天线元件130的导体图案30的生片18，所以即便在生片的层叠枚数增加的情况下，也能够确保连接布线150的电连接的稳定性。另外，不需要在生片14～17的导通孔导体50的连接位置处形成面积大的焊盘，因此能够维持连接到天线的负载的阻抗的连续性，提高天线的效率。在本实施方式所涉及的天线模块100中，从与另一个主面112垂直的方向观察，成为处于一部分相互重叠的位置的多个接地层的导体图案40通过导通孔导体41相互连接来构成接地布线140，由此能够充分地确保接地面积，使接地布线140的电位稳定。另外，接地布线140通过多个连接布线160与多个连接端子120连接，因此使与接地布线140电连接的多个连接端子120接地，从而能够降低接地布线140与接地电位之间的阻抗。由此，也能够使接地布线140的电位稳定。多个天线元件130沿着弯曲成球面状的一个主面111设置成矩阵状，由此能够较广地确保天线的放射方向。此外，为了使一个主面111成为更平滑的球面状，优选使层叠成金字塔状的多个生片各自的厚度变薄且使层叠枚数变多。另外，多个天线元件130设置于基部110的内部，由此能够抑制多个天线元件130的损伤以及剥离的产生。对于本实施方式所涉及的天线模块100而言，能够一并制造多个天线模块100，批量生产性优良。实施方式2以下，参照附图对本发明的实施方式2所涉及的天线模块进行说明。本发明的实施方式2所涉及的天线模块200主要在还具备覆盖层以及设置在覆盖层上的放射电极且安装有电子部件这些点上与实施方式1所涉及的天线模块100不同，因此对与实施方式1所涉及的天线模块100相同的结构，不重复说明。图11是表示本发明的实施方式2所涉及的天线模块的外观的俯视图。图12是从箭头XII方向观察图11的天线模块的侧视图。图13是从箭头XIII方向观察图12的天线模块的后视图。图14是从XIV-XIV线箭头方向观察图11的天线模块的剖视图。如图11～图14所示，本发明的实施方式2所涉及的天线模块200具备基部110、外部连接用的多个连接端子220、多个天线元件130、多个连接布线150以及接地布线140。多个连接端子220与多个连接端子120中的一部分连接端子120连接成以1对1对应。多个连接端子220排列成矩形状。多个连接端子220各自的端面从后述的密封树脂221露出。从与基部110的另一个主面垂直的方向观察，多个连接端子220分别为圆形。本发明的实施方式2所涉及的天线模块200还具备覆盖层280。覆盖层280覆盖基部110的一个主面111。覆盖层280由具有构成基部110的电介质与空气之间的介电常数的材料构成。在本实施方式中，覆盖层280由树脂构成，但构成覆盖层280的材料不局限于树脂。覆盖层280具有沿着基部110的一个主面111的形状，向外侧突出而弯曲成球面状。天线模块200还具备多个放射电极290。多个放射电极290设置在覆盖层280上。多个放射电极290在弯曲成球面状的覆盖层280上设置成矩阵状。多个放射电极290被从多个天线元件130非接触供电。天线模块200还具备电子部件222、235。电子部件222、235安装于基部110的另一个主面112。电子部件222、235与多个连接端子120中的其他一部分连接端子120连接。电子部件222包含IC芯片223以及焊料凸块224。IC芯片223相当于图10所示的收发IC8。电子部件235相当于电源部2以及信号分离部3。此外，天线模块200所具备的电子部件的数量以及种类不局限于上述。天线模块200还具备在基部110的另一个主面112上设置的密封树脂221。基部110的另一个主面112被密封树脂221覆盖。电子部件222、235由密封树脂221密封。以下，对本实施方式所涉及的天线模块200的制造方法进行说明。图15是表示在本发明的实施方式2所涉及的天线模块中形成了覆盖层以及放射电极的状态的剖视图。图16是表示在本发明的实施方式2所涉及的天线模块中，在基部的另一个主面上安装电子部件，并且形成了成为连接端子的柱状导体的状态的剖视图。图17是表示在本发明的实施方式2所涉及的天线模块中，在基部的另一个主面上设置了密封树脂的状态的剖视图。在图15～图17中，以与图14相同的剖面视来进行图示。如图15所示，在制造本发明的实施方式2所涉及的天线模块200时，在基部110的一个主面111上设置形成有多个放射电极290的覆盖层280。具体而言，在切割前的状态的层叠体的一个主面上，压接形成有成为放射电极290的铜箔图案的树脂片。该树脂片成为覆盖层280。接下来，如图16所示，在基部110的另一个主面112上安装电子部件222、225，并且形成成为连接端子220的柱状导体220a。接下来，如图17所示，在基部110的另一个主面112上设置密封树脂221。由此，电子部件222、225由密封树脂221密封。之后，通过切削或者研磨等将密封树脂221的与基部110侧相反侧的端部除去，从而能够形成图14所示的天线模块200。此外，也可以对连接端子220的从密封树脂221露出的端面实施电镀。之后，通过对层叠体进行切割来单片化，从而能够制造多个天线模块200。在本实施方式所涉及的天线模块200中，设置有由具有构成基部110的电介质与空气之间的介电常数的材料构成的覆盖层280，从而能够调整来自放射电极290的放射阻抗，能够提高天线的效率。另外，在本实施方式所涉及的天线模块200中，具备被非接触供电的放射电极290，从而能够扩张来自放射电极290的放射带度。并且，本实施方式所涉及的天线模块200安装有构成通信电路的电子部件222、225，从而能够构成小型且电力损耗少且特性偏差少的通信模块。在上述的实施方式的说明中，也可以将能够组合的结构相互组合。应该认为这次公开的实施方式在所有方面均为例示而并不是限制性内容。本发明的范围不是由上述的说明来表示，而是由权利要求的范围来表示，旨在包括与权利要求的范围等同的意思以及范围内的所有变更。附图标记说明：1...通信模块；2...电源部；3...信号分离部；4...频率转换器；5...移相器；6a...接收放大器；6b...发送放大器；7...收发切换器；9...天线；10、11、12、13、14、15、16、17、18、19...生片；20、30、40、71...导体图案；41、50、60、70...导通孔导体；100、200...天线模块；100a...层叠体；110...基部；111...一个主面；112...另一个主面；120、220...连接端子；130...天线元件；140...接地布线；150、160、170...连接布线；220a...柱状导体；221...密封树脂；222、225、235...电子部件；223...IC芯片；224...焊料凸块；280...覆盖层；290...放射电极。

权利要求：1.一种天线模块，具备：基部，具有向外侧突出而弯曲成球面状的一个主面以及平坦的另一个主面，所述基部由电介质构成；外部连接用的多个连接端子，设置于所述基部的所述另一个主面；多个天线元件，在所述基部的内部沿着所述一个主面设置；多个连接布线，将所述多个连接端子和所述多个天线元件连接；以及接地布线，设置于所述基部的内部，被配置成包围所述多个连接布线的每一个连接布线的一部分的周围并接地，从与所述另一个主面垂直的方向观察，所述多个连接布线的每一个连接布线在位于设置有所述接地布线的区域的部分中，沿与所述另一个主面垂直的方向延伸。2.根据权利要求1所述的天线模块，其中，从与所述另一个主面垂直的方向观察，处于一部分相互重叠的位置的多个接地层通过导通孔导体相互连接来构成所述接地布线。3.根据权利要求1或2所述的天线模块，其中，还具备覆盖层，所述覆盖层覆盖所述基部的所述一个主面，并且由具有所述电介质与空气之间的介电常数的材料构成所述覆盖层。4.根据权利要求3所述的天线模块，其中，还具备设置在所述覆盖层上的多个放射电极，所述多个放射电极被从所述多个天线元件供电。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的天线模块，其中，还具备安装于所述基部的所述另一个主面的电子部件，所述电子部件与所述多个连接端子中的一部分连接端子连接。

百度查询： 株式会社村田制作所 天线模块

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