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JP6500859B2 - 無線モジュール - Google Patents

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Description

本発明は無線モジュールに関する。
高周波数帯の送受信機能を持つ高周波集積回路素子、受動素子、及びアンテナ素子をモジュール化した高周波無線モジュールが公知である（特許文献１）。例えば、基板上に高周波集積回路素子や受動素子等の電子部品が実装され、これらの電子部品が封止部材によって封止されている。封止部材の内部にシールド電極が設けられ、封止部材の上面にパッチアンテナ等のアンテナ導体が設けられている。高周波集積回路素子をシールドするためのシールド電極がアンテナのグランドを兼ねる。
特開２００７−１２９３０４号公報
グランドとして動作するシールド電極とアンテナ導体との間隔が、パッチアンテナの特性に影響を及ぼす。シールド電極とアンテナ導体との間隔を狭くすると、アンテナの動作帯域が狭くなってしまう。周波数帯域を広くするためには、シールド電極とアンテナ導体との間隔をある程度確保しなければならない。基板の厚さ方向に関して、基板の上面からシールド電極までの高周波集積回路素子を収容する部分に、アンテナ導体とシールド電極（グランド）とを含むアンテナ装置が積み重ねられるため、無線モジュールの薄型化が困難である。
本発明の目的は、薄型化に適した構造を有する無線モジュールを提供することである。
本発明の第１の観点による無線モジュールは、
誘電体基板と、
前記誘電体基板に設けられたグランドプレーンと、
前記誘電体基板に実装された高周波集積回路素子と、
前記誘電体基板の上に設けられ、前記高周波集積回路素子を電磁気的にシールドするシールド部材と、
前記誘電体基板に設けられ、前記グランドプレーンに対して前記シールド部材と同一の側に配置された第１のアンテナ素子と、
前記第１のアンテナ素子と前記高周波集積回路素子とを接続する第１の給電線と
を有し、
平面視において、前記第１のアンテナ素子の一部分が前記シールド部材の外側に配置され、
残りの部分が前記シールド部材と重なっているか、または前記第１のアンテナ素子の全域が前記シールド部材の外側に配置されており、前記シールド部材からの離隔距離が前記第１のアンテナ素子の共振波長の１／２以下であり、
前記第１のアンテナ素子はパッチアンテナであり、平面視において前記パッチアンテナの一部分が前記シールド部材と重なっている。
誘電体基板の厚さ方向に関して、第１のアンテナ素子及びグランドプレーンを含むアンテナ装置が占める部分と、シールド部材が占める部分とが、一部重複する。このため、両者が厚さ方向に積み重なる構成と比べて、無線モジュールの薄型化を図ることが可能になる。ここで、共振波長は、第１のアンテナ素子が共振する周波数帯域において、第１のアンテナ素子とシールド部材との間の空間の誘電率を考慮した実効波長を意味する。
パッチアンテナとシールド部材とが重なっている部分において、パッチアンテナとシールド部材とが容量結合する。このため、シールド部材と重なっているパッチアンテナの縁からの放射量が、シールド部材と重なっていない縁からの放射量より少なくなる。その結果、パッチアンテナを、近似的に１つの波源と考えることができるようになるため、より広い指向性を実現することが可能になる。
本発明の第２の観点による無線モジュールにおいては、第１の観点による無線モジュールの構成に加えて、前記シールド部材が前記グランドプレーンに接続されている。
グランドプレーンとシールド部材とによって、高周波集積回路素子をシールドすることができる。
本発明の第３の観点による無線モジュールは、第１または第２の観点による無線モジュールの構成に加えて、
さらに、前記誘電体基板に設けられ、前記グランドプレーンに対して前記シールド部材とは反対側に配置された第２のアンテナ素子と、
前記第２のアンテナ素子と前記高周波集積回路素子とを接続する第２の給電線と
を有する。
第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子とのいずれかを動作させることにより、強い指向性を持つ方向を切り替えることができる。
本発明の第４の観点による無線モジュールは、
誘電体基板と、
前記誘電体基板に設けられたグランドプレーンと、
前記誘電体基板に実装された高周波集積回路素子と、
前記誘電体基板の上に設けられ、前記高周波集積回路素子を電磁気的にシールドするシールド部材と、
前記誘電体基板に設けられ、前記グランドプレーンに対して前記シールド部材と同一の側に配置された第１のアンテナ素子と、
前記第１のアンテナ素子と前記高周波集積回路素子とを接続する第１の給電線と
を有し、
平面視において、前記第１のアンテナ素子の一部分が前記シールド部材の外側に配置され、
残りの部分が前記シールド部材と重なっているか、または前記第１のアンテナ素子の全域が前記シールド部材の外側に配置されており、前記シールド部材からの離隔距離が前記第１のアンテナ素子の共振波長の１／２以下であり、
前記第１のアンテナ素子は、平面視において前記シールド部材からの離隔距離が前記第１のアンテナ素子の共振波長の１／２以下の位置に配置されたモノポールアンテナであり、
前記モノポールアンテナは先端において前記シールド部材に短絡されている。
モノポールアンテナをシールド部材の上に積み重ねて配置する構成に比べて、無線モジュールを薄型化することが可能である。
第１のアンテナ素子が折り返しモノポールアンテナとして動作するため、高インピーダンス化、広帯域化を図ることが可能になる。
誘電体基板の厚さ方向に関して、第１のアンテナ素子及びグランドプレーンを含むアンテナ装置が占める部分と、シールド部材が占める部分とが、一部重複する。このため、両者が厚さ方向に積み重なる構成と比べて、無線モジュールの薄型化を図ることが可能になる。
図１は、第１の実施例による無線モジュールの概略断面図である。 図２は、比較例による無線モジュールの概略断面図である。 図３は、第２の実施例による無線モジュールの概略図である。 図４は、第３の実施例による無線モジュールの平面図を示す。 図５は、第４の実施例による無線モジュールの概略断面図である。 図６は、第５の実施例による無線モジュールの概略断面図である。
［第１の実施例］
図１を参照して第１の実施例による無線モジュールについて説明する。
図１は、第１の実施例による無線モジュールの概略断面図である。誘電体基板１０にグランドプレーン１１が設けられている。グランドプレーン１１は、誘電体基板１０の内部のみに配置してもよいし、表面と内部との両方に配置してもよい。図１では、グランドプレーン１１が誘電体基板１０の上面及び内部に配置されて例を示している。上面に配置されたグランドプレーン１１の一部の領域がグランド用のランドとして利用される。誘電体基板１０の上面に、さらに信号用のランド１２が設けられている。
誘電体基板１０の上面に高周波集積回路素子２１及び受動部品２２が実装されている。高周波集積回路素子２１の一部の端子はグランドプレーン１１に接続されており、他の一部の端子は、それぞれ信号用のランド１２に接続されている。受動部品２２の端子も、グランドプレーン１１または信号用のランド１２に接続されている。
誘電体基板１０の上に設けられたシールド部材２５が、高周波集積回路素子２１及び受動部品２２を覆う。シールド部材２５はグランドプレーン１１に接続されており、高周波集積回路素子２１及び受動部品２２を電磁気的にシールドする。シールド部材２５として、例えば金属製の上板及び側板からなるシールドケースを用いることができる。
シールド部材２５を、金属膜と複数の導体棒とで構成してもよい。シールド部材２５を構成する複数の導体棒は、平面視において高周波集積回路素子２１及び受動部品２２を取り囲むように配置され、誘電体基板１０の表面から上方に向かって突出する。金属膜は、高周波集積回路素子２１及び受動部品２２の上方に配置され、その外周部近傍において複数の導体棒に接続される。
誘電体基板１０の上に樹脂製の封止部材３０が配置されている。シールド部材２５にシールドケースが用いられている場合には、封止部材３０はシールド部材２５を封止する。シールド部材２５が金属膜と複数の導体棒とで構成されている場合には、高周波集積回路素子２１及び受動部品２２が封止部材３０で封止されるとともに、複数の導体棒が封止部材３０の内部に埋め込まれる。シールド部材２５を構成する金属膜の上面も封止部材３０で覆われる。
封止部材３０の上面に第１のアンテナ素子３５が設けられている。第１のアンテナ素子３５は、グランドプレーン１１に対してシールド部材２５と同一の側に配置されている。第１のアンテナ素子３５として、例えばパッチアンテナが用いられる。第１のアンテナ素子３５は、第１の給電線３６を介して高周波集積回路素子２１に接続されている。第１の給電線３６は、封止部材３０内を厚さ方向に延びる導体棒３７と誘電体基板１０に設けられた伝送線路３８と含む。
平面視において、第１のアンテナ素子３５の一部分はシールド部材２５の外側に配置されており、第１のアンテナ素子３５の残りの部分はシールド部材２５と重なっている。第１のアンテナ素子３５は、例えば正方形または長方形の平面状を有し、１つの縁３５ａがシールド部材２５の内側に配置され、それに対向する縁３５ｂがシールド部材２５の外側に配置される。以下、一方の縁３５ａを内側の縁といい、それに対向する縁３５ｂを外側の縁ということとする。第１のアンテナ素子３５は、シールド部材２５の内側の縁３５ａ及び外側の縁３５ｂに垂直な方向（図１において左右方向）に励振される。
誘電体基板１０の下面に第２のアンテナ素子１５が設けられている。第２のアンテナ素子１５は、グランドプレーン１１に対してシールド部材２５とは反対側に配置されている。第２のアンテナ素子１５として、例えばパッチアンテナが用いられる。第２のアンテナ素子１５は、誘電体基板１０に設けられた第２の給電線１６を介して高周波集積回路素子２１に接続されている。
第１のアンテナ素子３５は、高周波集積回路素子２１から給電されることにより、誘電体基板１０の上方に向けて電波を放射する。第２のアンテナ素子１５は、高周波集積回路素子２１から給電されることにより、誘電体基板１０の下方に向けて電波を放射する。
次に、図１に示した第１の実施例による無線モジュールの優れた効果について、図２に示した比較例と対比しながら説明する。
図２は、比較例による無線モジュールの概略断面図である。比較例による無線モジュールにおいては、図１のシールド部材２５に代えてシールド膜２７が用いられている。シールド膜２７は封止部材３０の上面のほぼ全域に配置されている。シールド膜２７は、グランド接続ビア２８を介してグランドプレーン１１に接続されている。
シールド膜２７の上に誘電体層３２が配置されている。誘電体層３２の上面に第１のアンテナ素子３５が配置されている。第１のアンテナ素子３５を高周波集積回路素子２１に接続するための導体棒３７は、誘電体層３２、シールド膜２７、及び封止部材３０を厚さ方向に貫通する。シールド膜２７の、導体棒３７が貫通する位置に開口が設けられており、両者が相互に絶縁されている。シールド膜２７が第１のアンテナ素子３５のグランドとして動作する。
図１に示した第１の実施例において、誘電体基板１０の上面に設けられたグランドプレーン１１からシールド部材２５の上面までの間隔をｚ１で表し、シールド部材２５の上面から第１のアンテナ素子３５までの間隔をｚ２で表す。図２に示した比較例において、誘電体基板１０の上面に設けられたグランドプレーン１１からシールド膜２７までの間隔が、第１の実施例における間隔ｚ１（図１）に対応し、シールド膜２７から第１のアンテナ素子３５までの間隔が第１の実施例における間隔ｚ２（図１）に対応する。
図１に示した第１の実施例においては、第１のアンテナ素子３５の外側の縁３５ｂと誘電体基板１０の上面に設けられたグランドプレーン１１との間隔はｚ１＋ｚ２にほぼ等しく、内側の縁３５ａとシールド部材２５の上面との間隔はｚ２に等しい。第１のアンテナ素子３５の外側の縁３５ｂから外側に広がるフリンジング電界の広がりは、間隔ｚ１＋ｚ２に依存する。これに対し、図２に示した比較例においては、第１のアンテナ素子３５の４つの縁とシールド膜２７との間隔はすべてｚ２に等しい。比較例による第１のアンテナ素子３５の１つの縁から外側に広がるフリンジング電界の広がりは間隔ｚ２の影響を受けるがシールド膜２７より下の間隔ｚ１の影響を受けない。
第１の実施例においては、第１のアンテナ素子３５の外側の縁３５ｂから外側に広がるフリンジング電界が間隔ｚ１の影響を受けてより大きく広がるため、第１のアンテナ素子３５の実効サイズが大きくなる。その結果、第１の実施例による第１のアンテナ素子３５においては、比較例による第１のアンテナ素子３５に比べて、より良好な特性を得ることができる。
比較例において第１の実施例と同等の第１のアンテナ素子３５の実効サイズを確保するためには、間隔ｚ２を、第１の実施例による無線モジュールの対応する間隔ｚ２よりも大きくしなければならない。間隔ｚ２を大きくすると、無線モジュールが厚くなってしまう。言い換えると、第１の実施例による無線モジュールは、比較例による無線モジュールに比べて薄型化することが可能になる。
また、第１の実施例による無線モジュールの間隔ｚ２と比較例による無線モジュールの対応する間隔ｚ２とがほぼ等しく、第１のアンテナ素子３５の実効サイズが同一であるという条件の下で、第１の実施例による第１のアンテナ素子３５は比較例による第１のアンテナ素子３５より小さくなる。第１のアンテナ素子３５の共振周波数または動作周波数は、第１のアンテナ素子３５の実効サイズに依存する。従って、第１の実施例による無線モジュールにおいては、比較例と比べて、第１のアンテナ素子３５の実効サイズを同一にすることによって共振周波数または動作周波数を同一に保ったまま、第１のアンテナ素子３５を小型化することができる。
さらに、図１に示した第１の実施例による無線モジュールにおいては、第１のアンテナ素子３５の内側の縁３５ａとグランドとして機能するシールド部材２５との間隔ｚ２が、外側の縁３５ｂとグランドプレーン１１との間隔ｚ１より小さい。第１のアンテナ素子３５の内側の縁３５ａとシールド部材２５とが容量結合することにより、内側の縁３５ａからの電波の放射量が、外側の縁３５ｂからの電波の放射量より少なくなる。これに対し、図２に示した比較例による無線モジュールにおいては、相互に対向する一対の縁からグランドとして機能するシールド部材２５までの間隔が共にｚ２に等しい。このため、一対の縁からの電波の放射量がほぼ等しい。すなわち波源が２箇所存在することになる。
第１の実施例においては、第１のアンテナ素子３５の内側の縁３５ａからの放射量が外側の縁３５ｂからの放射量に比べて十分少ない場合には、第１のアンテナ素子３５を実質的に単一の波源とみなすことができる。このため、第１の実施例による無線モジュールにおいては、より広い指向特性を実現することができる。
さらに、第１のアンテナ素子３５とシールド部材２５との位置関係や接続により、指向性制御や広帯域化が可能になる。また、グランドプレーン１１の下側に第２のアンテナ素子１５が配置されており、グランドプレーン１１の上側に第１のアンテナ素子３５が配置されている。このため、無線モジュールの指向特性のメインローブを、グランドプレーン１１の下方及び上方のうち一方の方向に向けることができる。
なお、電波を誘電体基板１０の上方にのみ放射させる場合には、第２のアンテナ素子１５及び第２の給電線１６を省略してもよい。
［第２の実施例］
次に、図３を参照して第２の実施例による無線モジュールについて説明する。以下、図１に示した第１の実施例との相違点について説明し共通の構成については説明を省略する。
図３は、第２の実施例による無線モジュールの概略図である。第１の実施例では、平面視において第１のアンテナ素子３５の一部分がシールド部材２５と重なっているが、第２の実施例では、第１のアンテナ素子３５の全域がシールド部材２５の外側に配置されている。シールド部材２５から第１のアンテナ素子３５までの面内方向の離隔距離をＬ１で表すと、離隔距離Ｌ１は０以上である。
第１のアンテナ素子３５の外側の縁３５ｂとグランドプレーン１１との位置関係は、第１の実施例の場合と同様である。外側の縁３５ｂに対向する縁３５ａは、第１の実施例の構造と異なりシールド部材２５の内側に配置されていないが、縁３５ａからシールド部材２５までの間隔が、縁３５ｂからグランドプレーン１１までの間隔より狭く設定されている。従って、第２の実施例においても第１の実施例とほぼ同等の効果が得られる。
次に、離隔距離Ｌ１の好ましい範囲について説明する。離隔距離Ｌ１が大きくなりすぎると、第１のアンテナ素子３５とシールド部材２５とが容量結合することの効果が得られなくなる。第１のアンテナ素子３５とシールド部材２５とが容量結合することの効果を得るために、離隔距離Ｌ１を第１のアンテナ素子３５の共振波長の１／２以下にすることが好ましい。ここで、共振波長は、第１のアンテナ素子３５が共振する周波数帯域において、第１のアンテナ素子３５とシールド部材２５との間の空間の誘電率を考慮した実効波長を意味する。
［第３の実施例］
次に、図４を参照して第３の実施例による無線モジュールについて説明する。以下、図１に示した第１の実施例による無線モジュールとの相違点について説明し、共通の構成については説明を省略する。
図４は、第３の実施例による無線モジュールの平面図を示す。封止部材３０の上面に第１のアンテナ素子３５が配置されている。第１のアンテナ素子３５は、複数の放射電極３９が１列に配列したパッチアレイアンテナの構造を有する。各放射電極３９は正方形または長方形の平面形状を有する。平面視において、各放射電極３９の１つの縁３９ａがシールド部材２５の内側に配置されており、それに対向する縁３９ｂがシールド部材２５よりも外側に配置されている。他の２つの縁は、平面視においてシールド部材２５の輪郭線と交差する。
誘電体基板１０の下面に第２のアンテナ素子１５が配置されている。第２のアンテナ素子１５も、複数の放射電極１９が１列に配列したパッチアレイアンテナ構造を有する。各放射電極３９、１９に供給する高周波信号の位相を制御することにより、第１のアンテナ素子３５及び第２のアンテナ素子１５をフェーズドアレイアンテナとして動作させることができる。
［第４の実施例］
次に、図５を参照して第４の実施例による無線モジュールについて説明する。以下、図１に示した第１の実施例による無線モジュールとの相違点について説明し、共通の構成については説明を省略する。
図５は、第４の実施例による無線モジュールの概略断面図である。第１の実施例では、第１のアンテナ素子３５としてパッチアンテナが用いられたが、本実施例では、第１のアンテナ素子３５としてモノポールアンテナが用いられる。第１のアンテナ素子３５は、誘電体基板１０の信号用のランド１２に接続された導体棒で構成される。この導体棒は誘電体基板１０の厚さ方向と平行な方向に延び、封止部材３０内に埋め込まれている。
第１のアンテナ素子３５としてのモノポールアンテナの長さは、封止部材３０の厚さとほぼ等しい。平面視において第１のアンテナ素子３５はシールド部材２５の近傍に配置されており、シールド部材２５の側板が第１のアンテナ素子３５の反射板として機能する。シールド部材２５の側板を反射板として機能させるために、シールド部材２５から第１のアンテナ素子３５までの離隔距離Ｌ２を、第１のアンテナ素子３５の共振波長の１／２以下とすることが好ましい。第１のアンテナ素子３５の共振波長は、モノポールアンテナの長さの約４倍に等しい。
次に、第４の実施例による無線モジュールの優れた効果について説明する。第４の実施例による無線モジュールの第１のアンテナ素子３５は、誘電体基板１０の端面が向く方向に強い指向性を持つ。また、第２のアンテナ素子１５は、第１の実施例の場合と同様に、誘電体基板１０の下面が向く方向に強い指向性を持つ。このように、第４の実施例では、誘電体基板１０の端面が向く方向と下面が向く方向とのいずれか一方、または両方に強い指向性を持たせることができる。
また、第４の実施例では、シールド部材２５の上にモノポールアンテナを積み重ねて配置する構造と比べて、無線モジュール全体の厚さを薄くすることができる。
図５では、シールド部材２５の高さとモノポールアンテナの長さとがほぼ等しい例を示しているが、両者の高さを揃える必要はない。
［第５の実施例］
次に、図６を参照して第５の実施例による無線モジュールについて説明する。以下、図５に示した第４の実施例による無線モジュールとの相違点について説明し、共通の構成については説明を省略する。
図６は、第５の実施例による無線モジュールの概略断面図である。第４の実施例では、第１のアンテナ素子３５としてモノポールアンテナを用いたが、第５の実施例では、第１のアンテナ素子３５として折り返しモノポールアンテナを用いる。具体的には、第１のアンテナ素子３５が、封止部材３０内において厚さ方向に延びる導体棒４０と、導体棒４０の先端（上端）をシールド部材２５に短絡させる短絡部材４１とで構成される。
導体棒４０の先端、及びシールド部材２５の上面は、封止部材３０の上面に露出している。短絡部材４１は、封止部材３０の上面に、導体棒４０の露出した先端からシールド部材２５の露出した上面に亘って配置されている。
第５の実施例においては、第１のアンテナ素子３５を折り返しモノポールアンテナとすることにより、第４の実施例に比べて第１のアンテナ素子３５の高インピーダンス化及び広帯域化を図ることが可能である。
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。
１０ 誘電体基板
１１ グランドプレーン
１２ 信号用のランド
１５ 第２のアンテナ素子
１６ 第２の給電線
１９ 放射電極
２１ 高周波集積回路素子
２２ 受動部品
２５ シールド部材
２７ シールド膜
２８ グランド接続ビア
３０ 封止部材
３２ 誘電体層
３５ 第１のアンテナ素子
３５ａ、３５ｂ 縁
３６ 第１の給電線
３７ 金属棒
３８ 伝送線路
３９ 放射電極
３９ａ、３９ｂ 縁
４０ 導体棒
４１ 短絡部材

Claims (5)

  1. 誘電体基板と、
    前記誘電体基板に設けられたグランドプレーンと、
    前記誘電体基板に実装された高周波集積回路素子と、
    前記誘電体基板の上に設けられ、前記高周波集積回路素子を電磁気的にシールドするシールド部材と、
    前記誘電体基板に設けられ、前記グランドプレーンに対して前記シールド部材と同一の側に配置された第１のアンテナ素子と、
    前記第１のアンテナ素子と前記高周波集積回路素子とを接続する第１の給電線と
    を有し、
    平面視において、前記第１のアンテナ素子の一部分が前記シールド部材の外側に配置され、
    残りの部分が前記シールド部材と重なっているか、または前記第１のアンテナ素子の全域が前記シールド部材の外側に配置されており、前記シールド部材からの離隔距離が前記第１のアンテナ素子の共振波長の１／２以下であり、
    前記第１のアンテナ素子はパッチアンテナであり、平面視において前記パッチアンテナの一部分が前記シールド部材と重なっている無線モジュール。
  2. 前記シールド部材は前記グランドプレーンに接続されている請求項１に記載の無線モジュール。
  3. さらに、
    前記誘電体基板に設けられ、前記グランドプレーンに対して前記シールド部材とは反対側に配置された第２のアンテナ素子と、
    前記第２のアンテナ素子と前記高周波集積回路素子とを接続する第２の給電線と
    を有する請求項１または２に記載の無線モジュール。
  4. 誘電体基板と、
    前記誘電体基板に設けられたグランドプレーンと、
    前記誘電体基板に実装された高周波集積回路素子と、
    前記誘電体基板の上に設けられ、前記高周波集積回路素子を電磁気的にシールドするシールド部材と、
    前記誘電体基板に設けられ、前記グランドプレーンに対して前記シールド部材と同一の側に配置された第１のアンテナ素子と、
    前記第１のアンテナ素子と前記高周波集積回路素子とを接続する第１の給電線と
    を有し、
    平面視において、前記第１のアンテナ素子の一部分が前記シールド部材の外側に配置され、
    残りの部分が前記シールド部材と重なっているか、または前記第１のアンテナ素子の全域が前記シールド部材の外側に配置されており、前記シールド部材からの離隔距離が前記第１のアンテナ素子の共振波長の１／２以下であり、
    前記第１のアンテナ素子は、平面視において前記シールド部材からの離隔距離が前記第１のアンテナ素子の共振波長の１／２以下の位置に配置されたモノポールアンテナであり、
    前記モノポールアンテナは先端において前記シールド部材に短絡されている無線モジュール。
  5. 前記モノポールアンテナは、前記誘電体基板の厚さ方向と平行な方向に延びる導体棒からなる請求項４に記載の無線モジュール。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI663701B (zh) * 2017-04-28 2019-06-21 矽品精密工業股份有限公司 電子封裝件及其製法
US11380979B2 (en) 2018-03-29 2022-07-05 Intel Corporation Antenna modules and communication devices
TWI668831B (zh) * 2018-04-17 2019-08-11 矽品精密工業股份有限公司 電子裝置與電子封裝件
US11509037B2 (en) 2018-05-29 2022-11-22 Intel Corporation Integrated circuit packages, antenna modules, and communication devices
US10797394B2 (en) 2018-06-05 2020-10-06 Intel Corporation Antenna modules and communication devices
US11081453B2 (en) * 2018-07-03 2021-08-03 Mediatek Inc. Semiconductor package structure with antenna
JP6981550B2 (ja) * 2018-07-06 2021-12-15 株式会社村田製作所 アンテナモジュール及び通信装置
TWI695472B (zh) * 2018-11-07 2020-06-01 欣興電子股份有限公司 晶片封裝結構及其製造方法
US11177222B2 (en) * 2019-07-29 2021-11-16 Micron Technology, Inc. Semiconductor packages and associated methods with antennas and EMI isolation shields
JP7530855B2 (ja) * 2021-03-26 2024-08-08 株式会社Soken アンテナ装置、通信装置
WO2024034303A1 (ja) * 2022-08-10 2024-02-15 株式会社村田製作所 高周波モジュール、通信装置、及び高周波モジュールの製造方法
CN116053220A (zh) * 2022-12-26 2023-05-02 青岛歌尔微电子研究院有限公司 一种无线系统级封装模组

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE499725T1 (de) * 2001-03-02 2011-03-15 Nxp Bv Modul und elektronische vorrichtung
JP4639512B2 (ja) * 2001-04-06 2011-02-23 パナソニック株式会社 無線通信モジュール
US7773035B2 (en) * 2004-09-30 2010-08-10 Toto Ltd. Microstrip antenna and high frequency sensor using microstrip antenna
JP4732128B2 (ja) * 2005-11-01 2011-07-27 太陽誘電株式会社 高周波無線モジュール
KR101593686B1 (ko) * 2007-03-20 2016-02-12 누보트로닉스, 엘.엘.씨 일체화된 전자 요소들 및 이들의 형성 방법
WO2009011423A1 (ja) * 2007-07-18 2009-01-22 Murata Manufacturing Co., Ltd. 無線ｉｃデバイス
US7852281B2 (en) * 2008-06-30 2010-12-14 Intel Corporation Integrated high performance package systems for mm-wave array applications
US8199518B1 (en) * 2010-02-18 2012-06-12 Amkor Technology, Inc. Top feature package and method
JP2011211424A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Panasonic Corp ミリ波送受信機
US9007273B2 (en) * 2010-09-09 2015-04-14 Advances Semiconductor Engineering, Inc. Semiconductor package integrated with conformal shield and antenna
JP5730159B2 (ja) * 2011-08-25 2015-06-03 京セラ株式会社 アンテナ基板およびアンテナモジュール
US20140126168A1 (en) * 2011-12-02 2014-05-08 Panasonic Corporation Wireless module
JP5703245B2 (ja) * 2012-02-28 2015-04-15 株式会社東芝 無線装置、それを備えた情報処理装置および記憶装置
JP5726787B2 (ja) * 2012-02-28 2015-06-03 株式会社東芝 無線装置、それを備えた情報処理装置および記憶装置
US8786060B2 (en) * 2012-05-04 2014-07-22 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Semiconductor package integrated with conformal shield and antenna
US9196958B2 (en) * 2012-07-26 2015-11-24 Apple Inc. Antenna structures and shield layers on packaged wireless circuits
JP2015023394A (ja) * 2013-07-18 2015-02-02 アルプス電気株式会社 無線モジュール
TWI546928B (zh) * 2014-03-17 2016-08-21 矽品精密工業股份有限公司 電子封裝件及其製法

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