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JP7687452B2 - アンテナモジュール - Google Patents

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Description

インターポーザに複数の集積回路デバイスを実装して樹脂で封止する技術が公知である(特許文献1)。携帯型移動通信端末の小型低背化のニーズに伴い、通信端末に内蔵される部品、特にアンテナを含む部品の小型低背化が望まれている。
特開2021-48386号公報
インターポーザに複数のデバイスを実装し、樹脂で封止して得られるモジュールにおいては、インターポーザの厚さがボトルネックとなり、低背化を進めることが困難である。また、共通のインターポーザに高周波回路やアンテナを実装すると、高周波回路とアンテナとの間で電磁気的な干渉が生じやすくなる。本発明の目的は、低背化を図り、かつ高周波回路とアンテナとの間のアイソレーションを確保することが可能なアンテナモジュールを提供することである。
本発明の一観点によると、
各々が複数の内部端子を含む複数の電子部品、
前記複数の内部端子を露出させるように前記複数の電子部品を覆って支持する第1支持部材、及び
前記第1支持部材の少なくとも一部に配置された第1導電膜
を含むサブモジュールと、
少なくとも一つのアンテナと、
前記サブモジュールを支持するとともに、前記アンテナを支持する第2支持部材と、
前記複数の内部端子にそれぞれ接続され、前記第2支持部材から露出した複数の外部端子と
を備えたアンテナモジュールが提供される。
電子部品が内部端子を介して外部端子に接続され、外部端子がモジュール基板等に実装するための端子として利用される。電子部品と外部端子との間に基板が配置されないため、アンテナモジュールの低背化を図ることができる。第1導電膜が電磁シールド膜として機能することにより、サブモジュール内の回路とアンテナとのアイソレーションを高めることができる。
図1は、第1実施例によるアンテナモジュールの断面図である。 図2Aから図2Dまでの図面は、サブモジュールの製造途中段階における断面図であり、図2Eは、サブモジュールの断面図である。 図3A、図3B、及び図3Cは、アンテナモジュールの製造途中段階における断面図である。 図4は、第2実施例によるアンテナモジュールの断面図である。 図5は、第3実施例によるアンテナモジュールの第2支持部材の第2面に配置された導体パターン、サブモジュール、及び複数のアンテナの平面視における位置関係を示す模式図である。 図6は、第4実施例によるアンテナモジュールの断面図である。 図7は、第5実施例によるアンテナモジュールの断面図である。 図8は、第6実施例によるアンテナモジュールの断面図である。 図9Aは、第7実施例によるアンテナモジュールの断面図であり、図9Bは、第7実施例によるアンテナモジュールの複数の構成要素の平面的な位置関係を示す模式図である。 図10は、第7実施例の変形例によるアンテナモジュールの断面図である。 図11は、第7実施例の他の変形例によるアンテナモジュール複数の構成要素の平面的な位置関係を示す模式図である。 図12A、図12B、及び図12Cは、それぞれ第8実施例によるアンテナモジュールの断面図、側面図、及び底面図である。 図13は、第8実施例の変形例によるアンテナモジュールの側面図である。 図14は、第9実施例によるアンテナモジュールの断面図である。 図15は、第10実施例によるアンテナモジュールの断面図である。 図16は、第11実施例によるアンテナモジュールの複数の構成要素の平面的な位置関係を示す模式図である。 図17は、第11実施例によるアンテナモジュールの断面図である。 図18は、第12実施例によるアンテナモジュールの断面図である。 図19は、第12実施例の変形例によるアンテナモジュールの複数の構成要素の平面的な配置を示す模式図である。 図20は、第13実施例によるアンテナモジュールの断面図である。 図21Aは、第14実施例によるアンテナモジュールの断面図であり、図21Bは、第14実施例の変形例によるアンテナモジュールの断面図である。 図22A及び図22Bは、第14実施例の他の変形例によるアンテナモジュールの断面図である。
[第1実施例]
図1から図3Cまでの図面を参照して、第1実施例によるアンテナモジュールについて説明する。
図1は、第1実施例によるアンテナモジュールの断面図である。なお、図1は、アンテナモジュールを平面で切断した特定の断面を表しているわけではなく、アンテナモジュールを種々の箇所で切断した断面構造を一つの断面として表したものである。また、図1において2つの部分に分離されて表されている要素も、図1に現れた断面以外の箇所で相互に接続されている場合もある。
第1実施例によるアンテナモジュールは、サブモジュール20及び複数のアンテナ50を含む。以下、サブモジュール20の構成について説明する。サブモジュール20は、複数の電子部品30及び複数の電子部品30を覆って支持する樹脂からなる第1支持部材22を含む。
電子部品30の各々は複数の内部端子31を有しており、複数の内部端子31は、サブモジュール20の一つの面に露出している。複数の内部端子31が露出した面を第1面21Aということとする。第1支持部材22の一つの表面と、複数の内部端子31の露出した表面とで、ほぼ平坦な第1面21Aが構成される。第1支持部材22は、第1面21Aとは反対方向を向く天面21T、及び第1面21Aと天面21Tとを接続する側面21Sを含む。
電子部品30は、例えば、半導体集積回路、表面実装型のインダクタ、キャパシタ等の個別部品である。サブモジュール20は、例えば、RFフロントエンドの機能を有する。RFフロントエンドは、例えば中間周波信号から高周波信号へのアップコンバート、高周波信号から中間周波信号へのダウンコンバート、高周波信号の増幅等を行う。
内部端子31は、例えばCuからなる第1電極31Aとハンダ31Bとの2層を含む。第1電極31Aがサブモジュール20の第1面21Aに露出している。第1支持部材22の天面21T及び側面21Sが第1導電膜23で覆われている。第1導電膜23は、電磁シールド膜として機能する。第1導電膜23は、特定の範囲の全域に設けられた全面膜(ベタ膜)でもよいし、電磁シールド機能を有するパターン化された膜、例えば網目状の膜、ストライプ状の膜でもよい。第1面21Aに露出している複数の第1電極31Aの少なくとも一つは、第1支持部材22の側面21Sに露出しており、第1導電膜23に電気的に接続されている。第1導電膜23は、第1支持部材22の側面21Sに露出した第1電極31Aを介してグランド電位に接続される。
複数のアンテナ50の各々は、放射素子51及びアンテナ端子52を含むアンテナ部品で構成される。図1において放射素子51を回路記号で表している。放射素子51として、例えばパッチアンテナ、ダイポールアンテナ等の放射素子が用いられる。
サブモジュール20及び複数のアンテナ50が、樹脂からなる第2支持部材40で覆われて支持されている。第2支持部材40は、サブモジュール20の第1面21Aに接触しており、第1面21Aと同じ方向を向く第2面41Aを有する。複数の外部端子42の各々が第2面41Aに露出しており、第2支持部材40内で電子部品30の内部端子31に接続されている。相互に接続された内部端子31と外部端子42とは、平面視において同じ位置に配置されている。外部端子42は、第2面41Aに露出した第2電極42Aと、内部端子31に接続されたハンダ42Bとを含む。
複数のアンテナ端子52の各々は、第2面41Aに露出した第3電極52Aとハンダ52Bとを含む。第3電極52Aが、ハンダ52Bを介して放射素子51に接続されている。アンテナ50の複数のアンテナ端子52のうち一つのアンテナ端子52は、第2面41Aに配置された第1給電線46を介してサブモジュール20の複数の外部端子42のうち一つの外部端子42に接続されている。
次に、図2Aから図2Eまでの図面を参照して、サブモジュール20の製造方法について説明する。図2Aから図2Dまでの図面は、サブモジュール20の製造途中段階における断面図であり、図2Eは、サブモジュール20の断面図である。
図2Aに示すように、複数の電子部品30及び仮の基板100を準備する。仮の基板100として、プリント基板を用いることができる。仮の基板100の表面に複数の第1電極31Aが配置されており、その上にハンダSが載せられている。図2Aに示した段階では、サブモジュール20は個片に分割されていないが、図2Aでは、1つのサブモジュール20に対応する領域のみを示している。半導体集積回路等の電子部品30は、実装用の複数のハンダボール31BAを有している。表面実装型の個別部品等の電子部品30は、実装用の電極31Cを有している。
図2Bに示すように、電子部品30のハンダボール31BAまたは電極31Cを仮の基板100のハンダSの上に載せてリフロー処理を行う。これにより、電子部品30が仮の基板100に固着される。リフロー処理により、ハンダボール31BA(図2A)とハンダS(図2A)とが一体化したハンダ31B及び第1電極31Aからなる内部端子31が形成される。電極31Cが設けられている電子部品30においては、ハンダSが溶融し、固化することにより形成されたハンダ31Bと第1電極31Aとにより、内部端子31が形成される。
図2Cに示すように、複数の電子部品30を封止樹脂で覆うことにより、封止樹脂からなる第1支持部材22を形成する。第1支持部材22の形成には、例えばトランスファーモールド法、コンプレッションモールド法等を用いることができる。第1支持部材22として、例えばエポキシ樹脂が用いられる。
図2Dに示すように、仮の基板100(図2C)を研削し、複数の第1電極31Aを露出させる。第1電極31Aが配置されていない領域には、第1支持部材22が露出する。これにより、第1支持部材22の表面及び複数の第1電極31Aの表面を含む平坦な第1面21Aが露出する。研削後、個々のサブモジュール20に分割する。
図2Eに示すように、第1支持部材22の天面21T及び側面21Sに第1導電膜23を形成する。第1導電膜23には、例えばCu、Ag、Ni等の金属が用いられる。第1導電膜23を、複数の金属の積層構造としてもよい。第1導電膜23の形成には、例えばスパッタリングを用いることができる。第1導電膜23は、側面21Sに露出している第1電極31Aに接続される。
次に、図3Aから図3Cまでの図面を参照して、第1実施例によるアンテナモジュールの製造方法について説明する。図3A、図3B、及び図3Cは、アンテナモジュールの製造途中段階における断面図である。
図3Aに示すように、仮の基板101、サブモジュール20、及び複数のアンテナ50を準備する。仮の基板101の表面に、複数の第2電極42A、第3電極52A、及び第1給電線46が配置されている。第1給電線46は、第2電極42A及び第3電極52Aに連続している。第2電極42A、第3電極52Aの上にハンダSを載せる。仮の基板101として、プリント基板を用いることができる。サブモジュール20の内部端子31の露出した表面にハンダボール42BAを載せる。アンテナ50の端子に、ハンダボール52BAを載せる。
図3Bに示すように、サブモジュール20及びアンテナ50を仮の基板101の上に載せてリフロー処理を行うことにより、サブモジュール20及びアンテナ50を仮の基板101に固着させる。ハンダボール42BAとハンダSとが一体化したハンダ42B、及び第2電極42Aにより、外部端子42が形成される。ハンダボール52BAとハンダSとが一体化したハンダ52B、及び第3電極52Aにより、アンテナ端子52が形成される。アンテナ50とサブモジュール20とが第1給電線46によって接続される。
図3Cに示すように、サブモジュール20及びアンテナ50を封止樹脂で封止することにより、第2支持部材40を形成する。第2支持部材40の形成には、例えばトランスファーモールド法、コンプレッションモールド法等を用いることができる。第2支持部材40として、例えばエポキシ樹脂が用いられる。
第2支持部材40を形成した後、仮の基板101を研削して外部端子42、アンテナ端子52、第1給電線46、及び第2支持部材40を露出させる。外部端子42の表面、アンテナ端子52の表面、第1給電線46の表面、及び第2支持部材40の表面によって、ほぼ平坦な第2面41Aが構成される。最後にアンテナモジュールごとに分割することにより、図1に示したアンテナモジュールが完成する。
次に、第1実施例の優れた効果について説明する。
第1実施例では電子部品30(図1)から第2面41Aまでの間の空間に、インターポーザ等の基板が配置されていない。つまり、第1実施例による電子部品30は、インターポーザを介することなくモジュール基板等に搭載することが可能である。このため、インターポーザ等の基板が配置された構成と比べてアンテナモジュールの低背化を図ることが可能である。第1実施例では、第1支持部材22の天面21Tの上に第2支持部材40が配置されているが、第1面21A及び側面21Sのみでサブモジュール20を支持することができる場合には、サブモジュール20の天面21Tの上には第2支持部材40を配置しなくてもよい。この構成を採用すると、さらなる低背化を図ることが可能になる。
サブモジュール20の第1支持部材22の天面21T及び側面21Sが、電磁シールド膜として機能する第1導電膜23(図1)で覆われているため、サブモジュール20内の高周波回路とアンテナ50との間のアイソレーションを確保することができる。また、第2支持部材40で他の高周波回路部品を支持している場合、サブモジュール20内の高周波回路と、他の高周波回路部品との間のアイソレーションを確保することができる。
また、一例として、平面視において2つのアンテナ50の間にサブモジュール20を配置すると、2つのアンテナ50の間のアイソレーションを高めることができる。
第1実施例では、第1支持部材22の側面21S及び天面21Tの全面を第1導電膜23で覆っているが、一部の領域のみを覆うようにしてもよい。例えば、電磁シールドすべき部品の間、高周波ノイズの漏洩を抑制したい領域等に第1導電膜23を配置するとよい。
第2面41Aに配置された第1給電線46でサブモジュール20とアンテナ50とが接続されるため、アンテナモジュール内で配線を完結することができる。アンテナモジュールを他の基板、例えばモジュール基板等に実装する場合、他の基板に形成すべき配線の数を少なくすることができる。これにより、モジュール基板等の薄型化が可能なる。
複数のアンテナ50が樹脂からなる第2支持部材40で覆われているため、アンテナ50の広帯域化を図ることができる。
[第2実施例]
次に、図4を参照して第2実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、図1から図3Cまでの図面を参照して説明した第1実施例によるアンテナモジュールと共通の構成については説明を省略する。
図4は、第2実施例によるアンテナモジュールの断面図である。第2支持部材40が、第2面41Aと反対方向を向く天面41T、及び第2面41Aと天面41Tとを接続する側面41Sを有する。第1実施例(図1)では、第2支持部材40には導電膜(特に、シールド機能を有する導電膜)が配置されていない。これに対して第2実施例では、第2支持部材40の天面41Tに第2導電膜43が配置されている。なお、側面41Sには導電膜が配置されていない。第2導電膜43は、例えばアンテナモジュールを個片に分割する前の状態で、第2支持部材40の天面にスパッタリングにより形成することができる。第2導電膜43には、例えばCu、Ag、Ni等の金属が用いられる。天面41Tを平面視したとき、複数のアンテナ50は第2導電膜43に包含される。
次に、第2実施例の優れた効果について説明する。
第2実施例においても第1実施例と同様に、低背化、広帯域化を図り、かつサブモジュール20内の高周波回路とアンテナ50との間のアイソレーションを確保することができる。さらに、第2実施例では、第2導電膜43が電磁シールド膜として機能することにより、アンテナ50の間のアイソレーションをより高めることができる。さらに、第2導電膜43によってアンテナ50の指向性を制御することができる。例えば、導電膜が配置されていない側面41Sが向く方向にメインビームを向かせることができる。
[第3実施例]
次に、図5を参照して第3実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、図4に示した第2実施例によるアンテナモジュールと共通の構成については説明を省略する。
図5は、第3実施例によるアンテナモジュールの第2支持部材40(図4)の第2面41Aに配置された導体パターン、サブモジュール20、及び複数のアンテナ50の平面視における位置関係を示す模式図である。サブモジュール20を取り囲むように複数のアンテナ50が配置されている。サブモジュール20の複数の内部端子31が、それぞれ第1給電線46を介してアンテナ50に接続されている。第2面41Aに、第1給電線46と重ならないようにグランドプレーン47が配置されている。図5において、グランドプレーン47にハッチングを付している。グランドプレーン47は、サブモジュール20の複数の内部端子31のうちグランド端子31Gに接続されている。
次に、第3実施例の優れた効果について説明する。
第3実施例においても第1実施例と同様に、低背化、広帯域化を図り、かつサブモジュール20内の高周波回路とアンテナ50との間のアイソレーションを確保することができる。さらに、第3実施例では、第2支持部材40の天面41Tに配置された第2導電膜43(図4)に加えて、第2面41Aに配置されたグランドプレーン47も電磁シールド膜として機能する。このため、アンテナ50の指向性をより狭い範囲に制御することが可能になる。
[第4実施例]
次に、図6を参照して第4実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、図4に示した第2実施例によるアンテナモジュールと共通の構成については説明を省略する。
図6は、第4実施例によるアンテナモジュールの断面図である。第2実施例(図4)では、第2支持部材40の天面41Tの全域に第2導電膜43が配置されている。これに対して第4実施例では、天面41Tの一部の領域に第2導電膜43が配置されている。天面41Tのうち第2導電膜43が配置されていない領域(以下、開口44という。)と、複数のアンテナ50のうち少なくとも一つのアンテナ50とが、平面視において重なっている。すなわち、第2導電膜43に開口44が設けられており、第2支持部材40の天面41Tのうち一部の領域が露出している。側面41Sのうち、平面視において開口44と重なっているアンテナ50の近傍の領域に、第3導電膜45が配置されている。例えば、平面視において開口44と重なっているアンテナ50が、第3導電膜45とサブモジュール20とで挟まれる位置関係になる。なお、第3導電膜45は、図6に現れた断面以外の領域において第2導電膜43に連続していてもよい。
次に、第4実施例の優れた効果について説明する。
第4実施例においても第1実施例と同様に、低背化、広帯域化を図り、かつサブモジュール20内の高周波回路とアンテナ50との間のアイソレーションを確保することができる。さらに、第4実施例では、第2導電膜43及び第3導電膜45が電磁シールド膜として機能することにより、平面視において開口44と重なっているアンテナ50の指向性を制御することができる。例えば、平面視において開口44と重なっているアンテナ50から放射された電波は、開口44を通って外部に放射される。このため、メインビームを上方(天面41Tが向く方向)に向けることができる。
平面視において第2導電膜43と重なっているアンテナ50については、第2実施例と同様に、メインビームを側面41Sが向く方向に向けることができる。
[第5実施例]
次に、図7を参照して第5実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、図6に示した第4実施例によるアンテナモジュールと共通の構成については説明を省略する。
図7は、第5実施例によるアンテナモジュールの断面図である。第5実施例によるアンテナモジュールは、アンテナ内蔵RFフロントエンド部55、及びアンテナ内蔵RFフロントエンド部55が実装されたモジュール基板80を含む。アンテナ内蔵RFフロントエンド部55として、第4実施例によるアンテナモジュール(図6)が用いられる。モジュール基板80の一方の面に複数のランド87が設けられている。アンテナ内蔵RFフロントエンド部55の外部端子42及びアンテナ端子52が、それぞれハンダ88によってランド87に固着されることにより、アンテナ内蔵RFフロントエンド部55がモジュール基板80に実装されている。
モジュール基板80に高周波用のコネクタ85が実装されている。コネクタ85は、例えば同軸ケーブル61を介してベースバンド集積回路部品60に接続される。さらに、コネクタ85は、モジュール基板80内の配線(図示せず)を介してアンテナ内蔵RFフロントエンド部55のサブモジュール20に接続されている。サブモジュール20とベースバンド集積回路部品60との間で、同軸ケーブルを通して中間周波信号や制御信号が伝送される。第2支持部材40の側面41Sのうちコネクタ85側を向く領域に、第3導電膜45が配置されている。第3導電膜45が電磁シールド膜として機能する。
次に、第5実施例の優れた効果について説明する。
第5実施例においても第1実施例と同様に、低背化、広帯域化を図り、かつサブモジュール20内の高周波回路とアンテナ50との間のアイソレーションを確保することができる。さらに、第5実施例では、第2支持部材40に支持されているアンテナ内蔵RFフロントエンド部55と、コネクタ85との間に、電磁シールド膜として機能する第3導電膜45が配置されている。このため、サブモジュール20及びアンテナ50を含むアンテナ内蔵RFフロントエンド部55とコネクタ85との間のアイソレーションを確保することができる。
[第6実施例]
次に、図8を参照して第6実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、図7に示した第5実施例によるアンテナモジュールと共通の構成については説明を省略する。
図8は、第6実施例によるアンテナモジュールの断面図である。第5実施例(図7)では、アンテナ内蔵RFフロントエンド部55及びコネクタ85がモジュール基板80に実装されている。第6実施例では、モジュール基板80にさらに外部アンテナ部品81が実装されている。図8に示した断面には、コネクタ85(図7)が現れていない。
第2支持部材40の側面41Sのうち、平面視において第2導電膜43の開口44と重なるアンテナ50の近傍の領域に第3導電膜45が配置されている。第3導電膜45が配置されている側面41Sが外部アンテナ部品81を向く位置関係になるように、アンテナ内蔵RFフロントエンド部55と外部アンテナ部品81とが配置されている。平面視において、第2導電膜43の開口44と重なるアンテナ50と外部アンテナ部品81との間に第3導電膜45が配置される位置関係になる。
次に、第6実施例の優れた効果について説明する。
第6実施例においても第1実施例と同様に、低背化、広帯域化を図り、かつサブモジュール20内の高周波回路とアンテナ50との間のイソレーションを確保することができる。さらに、第6実施例では、アンテナ内蔵RFフロントエンド部55と外部アンテナ部品81との間に、電磁シールド膜として機能する第3導電膜45が配置されている。このため、アンテナ内蔵RFフロントエンド部55と外部アンテナ部品81との間のアイソレーションを確保することができる。
第3導電膜45が反射器として機能し、外部アンテナ部品81のメインビームが、第3導電膜45が配置されている側面41Sの法線方向に向けられる。このように、外部アンテナ部品81の指向性を制御することができる。
[第7実施例]
次に、図9A及び図9Bを参照して第7実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、図1から図3Cまでの図面を参照して説明した第1実施例によるアンテナモジュールと共通の構成については説明を省略する。
図9Aは、第7実施例によるアンテナモジュールの断面図であり、図9Bは、第7実施例によるアンテナモジュールの複数の構成要素の平面的な位置関係を示す模式図である。第1実施例(図1)では、アンテナ50として放射素子51とアンテナ端子52とを含むアンテナ部品が用いられ、このアンテナ部品が第2支持部材40に埋め込まれて支持されている。これに対して第7実施例では、アンテナ50の放射素子51が第2支持部材40の第2面41Aに配置された金属パターンで構成される。放射素子51は、第2面41Aに配置された第1給電線46及び外部端子42を介して、サブモジュール20の内部端子31に接続されている。
第2支持部材40の天面41Tの全域に第2導電膜43が配置されている。平面視において第2導電膜43は複数の放射素子51を包含している。第2導電膜43はグランド電位に接続されている。複数の放射素子51の各々と第2導電膜43とによりパッチアンテナとして動作するアンテナ50が構成される。放射素子51の各々から、第2支持部材40の第2面41Aが向く方向に電波が放射される。
次に、第7実施例の優れた効果について説明する。
第7実施例においても第1実施例と同様に、低背化を図ることができる。さらに、サブモジュール20内の高周波回路と放射素子51との間のアイソレーションを確保することができる。また、第7実施例では放射素子51が第2支持部材40の第2面41Aに配置された金属パターンで構成されるため、アンテナ部品を第2支持部材40に埋め込んで支持する構成と比べて、部品点数を削減することができる。
次に、図10を参照して第7実施例の変形例によるアンテナモジュールについて説明する。図10は、第7実施例の変形例によるアンテナモジュールの断面図である。本変形例によるアンテナモジュールは、アンテナ内蔵RFフロントエンド部55、及びアンテナ内蔵RFフロントエンド部55が実装されたモジュール基板80を備えている。アンテナ内蔵RFフロントエンド部55は、第7実施例(図9A)によるアンテナモジュールから第2導電膜43を除去した構成と同一である。
モジュール基板80内にグランドプレーン97が配置されている。グランドプレーン97は、ランド87及びハンダ88を介して、アンテナ内蔵RFフロントエンド部55の外部端子42のうちグランド電位が与えられる端子に接続されている。平面視において複数の放射素子51は、グランドプレーン97に包含されている。放射素子51とグランドプレーン97とにより、パッチアンテナとして動作するアンテナ50が構成される。
図10に示した変形例では、放射素子51の各々から、第2支持部材40の天面41Tが向く方向に電波が放射される。
次に、図11を参照して第7実施例の他の変形例によるアンテナモジュールについて説明する。図11は、第7実施例の他の変形例によるアンテナモジュールの複数の構成要素の平面的な位置関係を示す模式図である。
第7実施例(図9A)では、第2支持部材40に設けられたアンテナ50がパッチアンテナである。これに対して本変形例では、アンテナ50がダイポールアンテナである。ダイポールアンテナの放射素子51(2本のエレメント)及びバラン53が、第2支持部材40の第2面41Aに配置された金属パターンで構成されている。放射素子51は、バラン53及び第1給電線46を介してサブモジュール20に接続されている。なお、第1給電線46を差動線路とし、バラン53を介することなく、差動線路をダイポールアンテナの放射素子51(2本のエレメント)に接続してもよい。
図11に示した変形例のように、アンテナ50としてダイポールアンテナを用いてもよい。この場合、第2支持部材40の側面41Sが向く方向に電波を放射することができる。
[第8実施例]
次に、図12A、図12B、及び図12Cを参照して第8実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、図1から図3Cまでの図面を参照して説明した第1実施例によるアンテナモジュールと共通の構成については説明を省略する。
図12A、図12B、及び図12Cは、それぞれ第8実施例によるアンテナモジュールの断面図、側面図、及び底面図である。第1実施例(図1)では、複数のアンテナ50が第2支持部材40に埋め込まれて支持されている。第8実施例では、第2支持部材40に埋め込まれたアンテナ50の他に、第2支持部材40の側面41Sに配置された金属パターンからなる放射素子51を有する。
放射素子51は、第2面41Aから天面41Tに向かって高さ方向に延びる直線状の金属パターンで構成され、モノポールアンテナとして動作する。放射素子51は、例えば部分スパッタリング等により形成することができる。放射素子51の第2面41A側の端部が、第1給電線46を介してサブモジュール20の外部端子42に接続されている。なお、第1給電線46と放射素子51とでL字型のモノポールアンテナを構成してもよい。
次に、第8実施例の優れた効果について説明する。
第8実施例においても第1実施例と同様に、低背化、広帯域化を図り、かつサブモジュール20内の高周波回路とアンテナ50との間のアイソレーションを確保することができる。複数のアンテナ50の一部を第2支持部材40の側面41Sに設けた金属パターンで構成することにより、部品点数を削減することができる。また、第2支持部材40の側面41Sに設けた放射素子51により、側面41Sが向く方向に電波を放射することができる。
次に、図13を参照して、第8実施例の変形例によるアンテナモジュールについて説明する。図13は、第8実施例の変形例によるアンテナモジュールの側面図である。第8実施例(図12B)では、第2支持部材40の側面41Sに配置された放射素子51がモノポールアンテナを構成している。これに対して本変形例では、放射素子51がダイポールアンテナを構成している。ダイポールアンテナを構成する放射素子51は、バラン53を介して第1給電線46に接続されている。第1給電線46を差動線路とし、バラン53を介することなく、差動線路をダイポールアンテナの放射素子51(2本のエレメント)に接続してもよい。本変形例のように、第2支持部材40の側面41Sにダイポールアンテナを配置することも可能である。
[第9実施例]
次に、図14を参照して第9実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、第6実施例によるアンテナモジュール(図8)と共通の構成については説明を省略する。
図14は、第9実施例によるアンテナモジュールの断面図である。第6実施例(図8)では、アンテナ内蔵RFフロントエンド部55が、サブモジュール20及び複数のアンテナ50を含んでいる。第9実施例によるアンテナモジュールは、アンテナ内蔵RFフロントエンド部55が、さらに表面実装型のチップ部品70を含んでいる。第6実施例(図8)では、モジュール基板80に外部アンテナ部品81が実装されているが、第9実施例では、外部アンテナ部品81に代えて、または外部アンテナ部品81に加えて、高周波信号用のコネクタ85が実装されている。
アンテナ内蔵RFフロントエンド部55に含まれるチップ部品70は、例えばチップインダクタである。図14では、チップ部品70がチップインダクタである例を示しているが、チップ部品70はチップインダクタに限定されない。例えば、チップ部品70の例として、チップインダクタの他に、表面実装型のフェライトビーズ、表面実装型のバイパスコンデンサ等が挙げられる。チップ部品70は、複数の電極端子71を有している。複数の電極端子71は、第2支持部材40の第2面41Aに露出している。
サブモジュール20の一つの外部端子42が、第2面41Aに設けられた配線48を介してチップ部品70の一つの電極端子71に接続されている。平面視において、アンテナ50とチップ部品70との間にサブモジュール20が配置されている。サブモジュール20、アンテナ50、及びチップ部品70を埋め込んで支持する第2支持部材40の天面41Tの一部の領域、及び側面41Sのほぼ全域に、第2導電膜43が配置されている。
次に、第9実施例の優れた効果について説明する。
第9実施例では、サブモジュール20に設けられた第1導電膜23及び第2支持部材40に設けられた第2導電膜43が電磁シールド膜として機能する。このため、アンテナ内蔵RFフロントエンド部55内のサブモジュール20、アンテナ50、及びチップ部品70の間のアイソレーションを確保することができる。さらに、アンテナ内蔵RFフロントエンド部55内の高周波回路とコネクタ85との間のアイソレーションを確保することができる。
[第10実施例]
次に、図15を参照して第10実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、第6実施例によるアンテナモジュール(図8)と共通の構成については説明を省略する。
図15は、第10実施例によるアンテナモジュールの断面図である。第10実施例によるアンテナモジュールは、第6実施例によるアンテナモジュールと同様に、アンテナ内蔵RFフロントエンド部55及びモジュール基板80を有する。第10実施例においては、モジュール基板80の、アンテナ内蔵RFフロントエンド部55が実装された面とは反対側の面に、金属パターンからなる外部放射素子82が配置されている。
外部放射素子82は、モジュール基板80内に配置された第2給電線83、ランド87、及びハンダ88を介してアンテナ内蔵RFフロントエンド部55の外部端子42に接続されている。モジュール基板80内にグランドプレーン97が配置されている。外部放射素子82とグランドプレーン97とにより、パッチアンテナが構成される。
次に、第10実施例の優れた効果について説明する。
第10実施例においても、第6実施例と同様に、低背化、広帯域化を図り、かつサブモジュール20内の高周波回路とアンテナ50との間のアイソレーションを確保することができる。さらに、第10実施例では、モジュール基板80に設けられた外部放射素子82により、モジュール基板80の、アンテナ内蔵RFフロントエンド部55が実装された面が向く方向とは反対方向に電波を放射することができる。
[第11実施例]
次に、図16及び図17を参照して第11実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、図1から図3Cまでの図面を参照して説明した第1実施例によるアンテナモジュールと共通の構成については説明を省略する。
図16は、第11実施例によるアンテナモジュールの複数の構成要素の平面的な位置関係を示す模式図であり、図17は、第11実施例によるアンテナモジュールの断面図である。第1実施例(図1)では、サブモジュール20が第2支持部材40(図1)に埋め込まれて支持されている。これに対して第11実施例では、サブモジュール20が第2支持部材40に支持されることなく、第1面21Aをモジュール基板80に対向させた姿勢で、モジュール基板80に直接実装されている。具体的には、サブモジュール20の内部端子31がハンダ88により、モジュール基板80のランド87に固着されている。
モジュール基板80に、コネクタ85及び複数の外部アンテナ90が実装されている。複数の外部アンテナ90は、平面視においてサブモジュール20を取り囲むように配置されている。外部アンテナ90の各々は、外部放射素子91及び複数のアンテナ端子92を有している。複数のアンテナ端子92は、それぞれハンダ88によりモジュール基板80のランド87に固着されている。外部アンテナ90の各々の一つのアンテナ端子92は、モジュール基板80に配置された給電線93を介してサブモジュール20の内部端子31に接続されている。
次に、第11実施例の優れた効果について説明する。
第11実施例では、サブモジュール20がインターポーザを介することなくモジュール基板に実装されているため、低背化を図ることができる。第1導電膜23が電磁シールド膜として機能することにより、サブモジュール20内の高周波回路と外部アンテナ90との間のアイソレーションを確保することができる。さらに、サブモジュール20の側面21Sに配置された第1導電膜23が反射器として機能することにより、外部アンテナ90の指向性を制御することができる。
[第12実施例]
次に、図18を参照して第12実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、第11実施例によるアンテナモジュール(図16、図17)と共通の構成については説明を省略する。
図18は、第12実施例によるアンテナモジュールの断面図である。第11実施例(図17)では、モジュール基板80に外部アンテナ90が表面実装されている。これに対して第12実施例では、外部アンテナ90が、モジュール基板80に配置された金属パターンで構成されている。
外部アンテナ90は、モジュール基板80の、サブモジュール20が実装された面に配置された外部放射素子91、及びモジュール基板80の内層に配置されたグランドプレーン97の一部分を含む。外部放射素子91及びグランドプレーン97によりパッチアンテナが構成される。外部放射素子91は、モジュール基板80に配置された給電線93を介してサブモジュール20の内部端子31に接続されている。外部アンテナ90は、モジュール基板80の、サブモジュール20が実装された面が向く方向に電波を放射する。
次に、第12実施例の優れた効果について説明する。
第12実施例においても第11実施例と同様に、低背化を図ることができ、かつサブモジュール20内の高周波回路と外部アンテナ90との間のアイソレーションを確保することができる。さらに、第12実施例では、外部アンテナ90がモジュール基板80に配置された金属パターンで構成されるため、表面実装型の外部アンテナを実装する構成と比べて部品点数の削減を図ることができる。
次に、図19を参照して第12実施例の変形例によるアンテナモジュールについて説明する。
図19は、第12実施例の変形例によるアンテナモジュールの複数の構成要素の平面的な配置を示す模式図である。第12実施例(図18)では、外部アンテナ90としてパッチアンテナが用いられている。これに対して本変形例では、外部アンテナ90としてダイポールアンテナが用いられる。外部アンテナ90の外部放射素子91は、ダイポールアンテナを構成する2本の放射エレメントを含む。外部放射素子91は、バラン98を介して給電線93に接続されている。さらに、給電線93は、サブモジュール20の内部端子31に接続されている。なお、給電線93を差動線路とし、バラン98を介することなく、差動線路を、ダイポールアンテナを構成する2本の放射エレメントに接続してもよい。本変形例のように、外部アンテナ90としてダイポールアンテナを用いてもよい。
[第13実施例]
次に、図20を参照して第13実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、第11実施例によるアンテナモジュール(図16、図17)と共通の構成については説明を省略する。
図20は、第13実施例によるアンテナモジュールの断面図である。第13実施例では、第11実施例によるアンテナモジュール(図17)の構成に加えて、モジュール基板80の、サブモジュール20が実装された面とは反対側の面に配置された金属パターンからなる外部放射素子95を有する。外部放射素子95は、モジュール基板80内に配置された給電線96、ランド87、及びハンダ88を介してサブモジュール20の内部端子31に接続されている。モジュール基板80内にグランドプレーン97が配置されており、外部放射素子95とグランドプレーン97とにより、パッチアンテナが構成される。
次に、第13実施例の優れた効果について説明する。
第13実施例においても第11実施例と同様に、低背化を図ることができる。さらに、外部放射素子95を配置したことにより、モジュール基板80の、サブモジュール20が実装された面が向く方向とは反対方向に電波を放射することができる。
[第14実施例]
次に、図21Aを参照して第14実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、図1から図3Cまでの図面を参照して説明した第1実施例によるアンテナモジュールと共通の構成については説明を省略する。
図21Aは、第14実施例によるアンテナモジュールの断面図である。第2支持部材40が、第1部分40Aと第2部分40Bとに区分されている。第1部分40Aに、サブモジュール20及びアンテナ50が支持されている。第1部分40Aの1つの面に複数の外部端子42が露出している。サブモジュール20、アンテナ50、複数の外部端子42、及び第2支持部材40の第1部分40Aの構成は、第1実施例(図1)の構成と同一である。
第2支持部材40の第2部分40Bに、第2サブモジュール120が覆われて支持されている。第2サブモジュール120と区別するために、第1部分40Aに支持されたサブモジュール20を第1サブモジュール20という場合がある。第2サブモジュール120は、複数の第2電子部品130、複数の第2内部端子131、及び第3支持部材122を含む。これらの構成は、第1サブモジュール20の複数の電子部品30、複数の内部端子31、及び第1支持部材22の構成と同一である。
第2サブモジュール120は、第2支持部材40の第2部分40Bに覆われて支持されている。第2支持部材40の、複数の外部端子42が露出した面とは反対側の面に、複数の第2外部端子142が露出している。複数の第2外部端子142は、それぞれ複数の第2内部端子131に接続されている。第1部分40Aの、複数の外部端子42が露出した面とは反対側の面と、第2部分40Bの、複数の第2外部端子142が露出した面とは反対側の面とが、相互に接着されている。
第2支持部材40の、複数の外部端子42が露出した面とは反対方向を向く第1サブモジュール20の面(以下、天面という。)が、第2支持部材40の、複数の外部端子42が露出した面と同一方向を向く第2サブモジュール120の面(以下、天面という。)に、第2支持部材40を介して対向している。
次に、第14実施例によるアンテナモジュールの製造方法について説明する。第1実施例によるアンテナモジュールの図3Cに示した製造途中段階の構造物を作製する。ここまでの工程で、第2支持部材40の第1部分40A、及び第1部分40Aに支持された複数の第1サブモジュール20が作製される。同様に、第2支持部材40の第2部分40B、及び第2部分40Bに支持された複数の第2サブモジュール120を作製する。
第1部分40Aと第2部分40Bとを貼り合わせ、仮の基板101を除去することにより、第14実施例によるアンテナモジュールを作製することができる。
次に、図21Bを参照して第14実施例の変形例によるアンテナモジュールについて説明する。図21Bは、第14実施例の変形例によるアンテナモジュールの断面図である。第14実施例(図21A)では、第1サブモジュール20の天面と第2サブモジュール120の天面とが、第2支持部材40を介して相互に対向している。これに対して図21Bに示した変形例では、第1サブモジュール20の天面と第2サブモジュール120の天面とが、第2支持部材40を介在することなく相互に対向している。例えば、第1サブモジュール20の天面と第2サブモジュール120の天面との間には、両者を接着する接着剤層(図示せず。)が配置されている。
次に、図22A及び図22Bを参照して、第14実施例の他の変形例によるアンテナモジュールについて説明する。図22A及び図22Bは、第14実施例の他の変形例によるアンテナモジュールの断面図である。第14実施例(図21A)及び第14実施例の変形例(図21B)によるアンテナモジュールにおいては、第2支持部材40が第1部分40Aと第2部分40Bとを含み、両者が相互に接着されている。これに対して図22A及び図22Bに示した変形例では、第1サブモジュール20、アンテナ50、及び第2サブモジュール120が、一体化された単一の第2支持部材40で支持されている。
図22Aに示した変形例では、第1サブモジュール20の天面が、第2サブモジュール120の天面に、第2支持部材40を介して対向している。図22Bに示した変形例では、第1サブモジュール20の天面が第2サブモジュール120の天面に、第2支持部材40を介在することなく対向している。例えば、第1サブモジュール20の天面が第2サブモジュール120の天面に接触している。
次に、図22Aに示したアンテナモジュールの製造方法について説明する。まず、第1実施例によるアンテナモジュールの、図3Bに示した製造途中段階の構造物を作製する。第2サブモジュール120を含む構造物も、同様に作製する。2枚の仮の基板101を、第1サブモジュール20が実装された面と第2サブモジュール120が実装された面とを対向させて配置し、トランスファーモールド法を用いて2枚の仮の基板101の間に液状の樹脂を充填する。液状の樹脂を硬化させることにより、図22Aに示したアンテナモジュールが完成する。
図22Bに示した変形例によるアンテナモジュールは、2枚の仮の基板101を対向させた状態で、第1サブモジュール20の天面と第2サブモジュール120の天面とを接触させておけばよい。
次に、第14実施例及びその変形例の優れた効果について説明する。
第14実施例及びその変形例においても第1実施例と同様に、アンテナモジュールの低背化、第1サブモジュール20とアンテナ50とのアイソレーションの向上、及びアンテナ50の広帯域化を図ることができる。さらに第14実施例及びその変形例では、第1サブモジュール20と第2サブモジュール120とを積み重ねて配置するため、高密度実装が可能になる。
上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
20 サブモジュール
21A サブモジュールの第1面
21S サブモジュールの側面
21T サブモジュールの天面
22 第1支持部材
23 第1導電膜
30 電子部品
31 内部端子
31A 第1電極
31B ハンダ
31BA ハンダボール
31C 電極
31G グランド端子
40 第2支持部材
40A 第2支持部材の第1部分
40B 第2支持部材の第2部分
41A 第2支持部材の第2面
41S 第2支持部材の側面
41T 第2支持部材の天面
42 外部端子
42A 第2電極
42B ハンダ
42BA ハンダボール
43 第2導電膜
44 開口(第2導電膜が配置されていない領域)
45 第3導電膜
46 第1給電線
47 グランドプレーン
48 配線
50 アンテナ
51 放射素子
52 アンテナ端子
52A 第3電極
52B ハンダ
52BA ハンダボール
53 バラン
55 アンテナ内蔵RFフロントエンド部
60 ベースバンド集積回路部品
61 同軸ケーブル
70 チップ部品
71 電極端子
80 モジュール基板
81 外部アンテナ部品
82 外部放射素子
83 第2給電線
85 コネクタ
87 ランド
88 ハンダ
90 外部アンテナ
91 外部放射素子
92 アンテナ端子
93 給電線
95 外部放射素子
96 給電線
97 グランドプレーン
98 バラン
100、101 仮の基板
120 第2サブモジュール
122 第3支持部材
130 第2電子部品
131 第2内部端子
142 第2外部端子

Claims (18)

  1. 各々が複数の内部端子を含む複数の電子部品、
    前記複数の内部端子を露出させるように前記複数の電子部品を覆って支持する第1支持部材、及び
    前記第1支持部材の少なくとも一部に配置された第1導電膜
    を含むサブモジュールと、
    少なくとも一つのアンテナと、
    前記サブモジュールを支持するとともに、前記アンテナを支持する第2支持部材と、
    前記複数の内部端子にそれぞれ接続され、前記第2支持部材から露出した複数の外部端子と
    を備えたアンテナモジュール。
  2. 前記複数の内部端子は、前記第1支持部材の第1面に露出しており、前記複数の外部端子は、前記第2支持部材の第2面に露出しており、前記第1面と前記第2面とは、同じ方向を向いている請求項1に記載のアンテナモジュール。
  3. 前記アンテナは、放射素子とアンテナ端子とを含むアンテナ部品で構成され、
    前記アンテナ部品は、前記アンテナ端子を前記第2面に露出させるように前記第2支持部材で覆われて支持されている請求項2に記載のアンテナモジュール。
  4. 前記第2支持部材は、前記第2面とは反対方向を向く天面を有し、
    前記天面に配置された第2導電膜をさらに備えた請求項3に記載のアンテナモジュール。
  5. 前記第2導電膜は前記天面の一部の領域に配置されており、平面視において前記第2支持部材が前記第2導電膜から露出している領域と少なくとも一つの前記アンテナ部品とが重なっている請求項4に記載のアンテナモジュール。
  6. 前記第2面に配置され、前記複数の外部端子のうち一つの外部端子と前記アンテナとを接続する第1給電線と、
    前記第2面の前記第1給電線と重ならない領域に配置されたグランドプレーンと
    をさらに備えた請求項3乃至5のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
  7. 前記第2支持部材によって支持され、前記第2面に露出した電極端子を有する表面実装型のチップ部品をさらに備え、
    前記第2面を平面視したとき、前記アンテナ部品と前記チップ部品との間に、前記サブモジュールが配置されている請求項3乃至のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
  8. 前記アンテナは、前記第2面に配置された金属パターンで構成された放射素子を含む請求項2に記載のアンテナモジュール。
  9. 前記第2支持部材は、前記第2面とは反対方向を向く天面、及び前記天面と前記第2面とを接続する側面を有し、
    前記アンテナは、前記側面に配置された金属パターンで構成された放射素子を含む請求項2または8に記載のアンテナモジュール。
  10. さらに、
    前記サブモジュール及び前記アンテナを支持した前記第2支持部材が実装されたモジュール基板と、
    前記モジュール基板の、前記第2支持部材が実装された面と同一の面に実装されたコネクタと、
    前記第2支持部材の表面のうち、前記コネクタ側を向く領域に配置された第3導電膜と
    を備えた請求項2または8に記載のアンテナモジュール。
  11. さらに、前記モジュール基板の、前記第2支持部材が実装された面と同一の面に実装された外部アンテナ部品を備え、
    前記第3導電膜は、前記第2支持部材の表面のうち、前記外部アンテナ部品を向く領域に配置されている請求項10に記載のアンテナモジュール。
  12. さらに、
    前記サブモジュール及び前記アンテナを支持した前記第2支持部材が実装されたモジュール基板と、
    前記モジュール基板に配置された金属パターンで構成された外部放射素子と、
    前記モジュール基板に配置され、前記複数の外部端子のうち一つの外部端子と前記外部放射素子とを接続する第2給電線と
    を備えた請求項2乃至のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
  13. 各々が複数の第2内部端子を含む複数の第2電子部品、及び前記複数の第2内部端子を露出させるように前記複数の第2電子部品を覆って支持する第3支持部材を含む第2サブモジュールと、
    前記第2支持部材の、前記複数の外部端子が露出した面とは反対側の面に露出した複数の第2外部端子と
    をさらに備えており、
    前記第2サブモジュールは、前記第2支持部材に覆われて支持されており、
    前記複数の第2内部端子が、それぞれ前記複数の第2外部端子の接続されている請求項1乃至のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
  14. 前記第2支持部材の、前記複数の外部端子が露出した面は反対方向を向く前記サブモジュールの面が、前記第2支持部材の、前記複数の外部端子が露出した面と同一方向を向く前記第2サブモジュールの面に、前記第2支持部材を介在することなく対向している請求項13に記載のアンテナモジュール。
  15. 前記第2支持部材は、前記サブモジュール及び前記アンテナを支持する第1部分と、前記第2サブモジュールを支持する第2部分とを含み、前記第1部分と前記第2部分とが相互に接着されている請求項13に記載のアンテナモジュール。
  16. 各々が複数の内部端子を含む複数の電子部品、
    前記複数の内部端子を露出させるように前記複数の電子部品を覆って支持する第1支持部材、及び
    前記第1支持部材の少なくとも一部に配置された第1導電膜
    を含むサブモジュールと、
    前記サブモジュールが実装されたモジュール基板と、
    前記モジュール基板に設けられた金属パターンからなる放射素子を有する第1アンテナと
    前記モジュール基板の、前記第1アンテナが設けられた面とは反対側の面に実装された第2アンテナと
    を備えたアンテナモジュール。
  17. 前記第1アンテナの放射素子は、前記モジュール基板の、前記サブモジュールが実装された面とは反対側の面に設けられている請求項16に記載のアンテナモジュール。
  18. さらに、前記モジュール基板に配置され、前記サブモジュールの前記複数の内部端子のうち一つの内部端子と前記第1アンテナとを接続する給電線を備えた請求項16または17に記載のアンテナモジュール。
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