WO2015133454A1 - アンテナモジュール、及び、その実装方法 - Google Patents

Abstract

　本発明のアンテナモジュールは、導波管スロットアンテナ（１Ａ）と、マイクロストリップライン（１Ｂ）と、ＲＦＩＣ（１６）とを備えたアンテナモジュール１において、ＲＦＩＣ（１６）を積層方向から見て導波管スロットアンテナ（１Ａ）の導波路（１２３，１２６）と重なるように配置する。これにより、従来のアンテナモジュールよりも実装面積の小さいアンテナモジュールを実現する。

Description

アンテナモジュール、及び、その実装方法

　本発明は、導波管スロットアンテナとＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）とが一体化されたアンテナモジュールに関する。また、そのようなアンテナモジュールをプリント基板に実装する実装方法に関する。

　次世代の無線ＬＡＮ規格として、ＷｉＧｉｇ（登録商標）が注目を集めている。ＷｉＧｉｇにおいては、６０ＧＨｚ帯のミリ波を用いて、最大６．７５Ｇビット／秒の超高速無線伝送が実現される。このため、６０ＧＨｚ帯用のアンテナは、市場規模の大きいパーソナルコンピュータやスマートフォンなどの民生機器への搭載が見込まれ、その需要拡大が期待されている。

　６０ＧＨｚ帯用のアンテナとしては、ＲＦＩＣと一体化されたものが一般的である。６０ＧＨｚ帯の高周波信号は、その減衰のしやすさから同軸ケーブルを用いた有線伝送に適さないためである。６０ＧＨｚ帯用のアンテナとＲＦＩＣとが一体化されたアンテナモジュールを記載した文献としては、例えば、非特許文献１が挙げられる。

　図５は、非特許文献１に記載のアンテナモジュール５の構成を示す分解斜視図である。アンテナモジュール５は、第１の導体層５１、第１の誘電体層５２、第２の導体層５３、第２の誘電体層５４、第３の導体層５５、及びＲＦＩＣ５６を、この順に積層したものである。

　アンテナモジュール５においては、第１の誘電体層５２を介して互いに対向する第１の導体層５１及び第２の導体層５３が、導波管スロットアンテナ５Ａを構成する。

　第１の誘電体層５２には、ＴＥモード励振構造である給電ピン５２１と、この給電ピン５２１を四方から取り囲むように配列された複数のポスト５２２とが形成されている。給電ピン５２１は、第１の誘電体層５２の上面から内部に至る、孔壁に導体メッキが施された非貫通孔（ブラインドビア）である。給電ピン５２１の下端部は、第１の導体層５１と接触していないので、給電ピン５２１は、第１の導体層５１から絶縁されている。また、第２の導体層５３には、給電ピン５２１の上端部が第２の導体層５３と接触することを避けるために、開口（導体除去部）５３１が形成されている（給電ピン５２１の上端部と第２の導体層５３と間のギャップがアンチパッドを構成している）。このため、給電ピン５２１は、第２の導体層５３からも絶縁されている。一方、ポスト５２２は、第１の誘電体層５２の上面から下面に至る、孔壁に導体メッキが施された貫通孔である。ポスト５２２の上端部は、第２の導体層５３と接触し、ポスト５２２の下端部は、第１の導体層５３と接触しているので、第１の導体層５１と第２の導体層５３とがポスト５２２を介して短絡される。これにより、第１の導体層５１、第２の導体層５３、及び、複数のポスト５２２で構成されたポスト壁により六方を取り囲まれた領域は、給電ピン５２１により励振された電磁波（ＴＥモード）を導波する導波路５２３として機能する。

　ＲＦＩＣから出力された高周波信号は、ＴＥＭモードの電磁波として後述するマイクロストリップライン５Ｂを伝送された後、給電ピン５２１においてＴＥモードの電磁波に変換される。この電磁波は、導波路５２３を導波した後、第１の導体層５１に形成されたスロット５１１を介して導波路５２３の外部に放射される。逆に、第１の導体層５１に形成されたスロット５１１を介して導波路５２３の内部に入射した電磁波は、ＴＥモードの電磁波として導波路５２３を導波した後、給電ピン５２１においてＴＥＭモードの電磁波に変換される。この電磁波は、後述するマイクロストリップライン５Ｂを伝送された後、高周波信号としてＲＦＩＣ５６に入力される。

　また、アンテナモジュール５においては、第２の誘電体層５４を介して互いに対向する第２の導体層５３及び第３の導体層５５が、マイクロストリップライン５Ｂを構成する。

　第３の導体層５５は、第２の誘電体層５４の表面にプリントされた導体パターンであり、信号ライン５５１、信号パッド５５２、及び接地パッド５５３を含んでいる。信号ライン５５１は、その一方の端点が第２の誘電体基板５４に形成された給電ピン５４１の上端部に接続された線状導体である。ここで、給電ピン５４１は、第２の誘電体層５４の上面から下面に至る、孔壁に導体メッキが施された貫通孔である。この給電ピン５４１の下端部は、第１の誘電体層５２に形成された給電ピン５２１の上端部と接触しているので、信号ライン５５１と給電ピン５２１とが給電ピン５４１を介して導通する。信号パッド５５２は、その端辺が信号ライン５５１の他方の端点に接続された正方形の面状導体である。また、接地パッド５５３は、信号パッド５５２の近傍に信号パッド５５２から離間して配置された正方形の面状導体である。第２の誘電体層５４には、第２の誘電体層５４の上面から下面に至る、孔壁に導体メッキが施された貫通孔である接地ビア５４２が形成されている。接地ビア５４２の上端部は、接地パッド５５３に接触し、接地ビア５４２の下端部は、第２導体層５３に接触している。これにより、第２の導体層５３、及び、第２に導体層５３と短絡された第１の導体層５１の電位が、接地パッド５５３の電位（接地電位）と同じになる。

　信号パッド５５２には、ＲＦＩＣ５６の裏面に形成された信号端子（不図示）が接続される。また、接地パッド５５３には、ＲＦＩＣ５６の裏面に形成された接地端子（不図示）が接続される。これにより、送信時にＲＦＩＣ５６から出力された高周波信号を、マイクロストリップ線路５Ｂを介して導波管スロットアンテナ５Ａに入力すること、及び、受信時に導波管スロットアンテナ５Ａから出力された高周波信号を、マイクロストリップ線路５Ｂを介してＲＦＩＣ５６に入力することが可能になる。

　なお、図５に示す導波管スロットアンテナ５Ａのように、互いに対向する２層の導体層と、これら２層の導体層に挟まれた領域を側方から取り囲む複数のポストからなるポスト壁とを導波管とするアンテナは、「ポスト壁導波路アンテナ」と呼ばれる。このようなポスト壁導波路アンテナを記載した特許文献としては、例えば、特許文献１が挙げられる。ただし、特許文献１に記載のポスト壁導波路アンテナは、一方の導体層に形成されたスロットから電磁波を入出力する導波管スロットアンテナではないので、特許文献１を参照される際は、この点に留意されたい。

日本国公開特許公報「特開２０１２－１７５６２４号公報（２０１２年　９月　１０日公開）」

広川　二郎、"高効率ミリ波導波管型平面アンテナ実現のための製造技術的諸問題"、［online］、［２０１４年２月３日］、インターネット〈URL：http://krpe.net/051003Hirokawa.pdf〉

　しかしながら、図５に示す従来のアンテナモジュール５においては、ＲＦＩＣ５６が積層方向（各層に直交する方向）から見て導波路５２３と重ならないように配置されている。このため、積層方向から見たアンテナモジュール５の面積、すなわち、アンテナモジュール５の実装に要する面積は、同方向から見たＲＦＩＣ５６の面積と同方向から見た導波管５２３の面積との和よりも大きくなってしまう。

　本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来のアンテナモジュール５よりも実装面積の小さいアンテナモジュールを実現することにある。

　上記の課題を解決するために、本発明に係るアンテナモジュールは、第１の誘電体層を介して互いに対向する第１の導体層及び第２の導体層により構成された導波管スロットアンテナであって、上記第１の導体層に形成された開口をスロットとする導波管スロットアンテナと、第２の誘電体層を介して互いに対向する上記第２の導体層及び第３の導体層により構成されたマイクロストリップラインと、上記第３の導体層に接続されたＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）と、を備え、上記ＲＦＩＣは、上記各層の積層方向から見て上記導波管スロットアンテナを構成する導波路と重なるように配置されている、ことを特徴とする。

　上記の構成によれば、積層方向から見た本発明のアンテナモジュールの面積、すなわち、本発明のアンテナモジュールの実装に要する面積は、同方向から見たＲＦＩＣの面積と同方向から見た導波路の面積との和よりも小さくなる。すなわち、本発明のアンテナモジュールの実装に要する面積は、従来のアンテナモジュールの実装に要する面積よりも小さくなる。

　また、本発明に係るアンテナモジュールの実装方法は、上記アンテナモジュールをプリント基板に実装する実装方法であって、上記アンテナモジュールを上記プリント基板に半田バンプを用いてバンプ接続する工程を含み、上記アンテナモジュールを上記プリント基板にバンプ接続する際に用いる上記半田バンプの直径は、上記ＲＦＩＣの厚みと、上記ＲＦＩＣを上記第３の導体層にバンプ接続する際に用いる半田バンプの高さとの和よりも大きい、ことを特徴とする。

　上記の構成によれば、上記ＲＦＩＣを上記プリント基板と接触させることなく、上記アンテナモジュールを上記プリント基板に実装することができる。

　本発明によれば、従来のアンテナモジュールよりも実装面積の小さいアンテナモジュールを実現することができる。

本発明の一実施形態に係るアンテナモジュールの分解斜視図である。 図１に示すアンテナモジュールの断面図であり、給電ピン及びポストの構造を示す。 図１に示すアンテナモジュールにおいて給電ピンの構造を変更することにより得られる、変形例に係るアンテナモジュールの断面図である。 （ａ）は、図１に示すアンテナモジュールの上面図であり、接地ビアの配置を示す。（ｂ）及び（ｃ）は、図１に示すアンテナモジュールにおいて接地ビアの配置を変更することにより得られる、変形例に係るアンテナモジュールの上面図である。（ｄ）は、図１に示すアンテナモジュールの断面図であり、接地ビアの構造を示す。 従来のアンテナモジュールの分解斜視図である。

　本発明に係るアンテナモジュールの一実施形態について、図面に基づいて説明すれば以下のとおりである。

　〔アンテナモジュールの構成〕
　まず、本実施形態に係るアンテナモジュール１の構成について、図１を参照して説明する。図１は、アンテナモジュール１の分解斜視図である。なお、図１においては、アンテナモジュール１が実装されるプリント基板２の一部を併せて示している。

　アンテナモジュール１は、第１の導体層１１、第１の誘電体層１２、第２の導体層１３、第２の誘電体層１４、第３の導体層１５、及びＲＦＩＣ１６を、この順に積層した構造を有している。

　第１の導体層１１、第２の導体層１３、及び第３の導体層１５の材料としては、銅などの金属を用いることができる。また、第１の誘電体層１２の材料としては、石英ガラス等のガラス、ＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂、液晶ポリマー、又はシクロオレフィンポリマーなどを用いることができる。また、第２の誘電体基板１４の材料としては、ＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂、液晶ポリマー、シクロオレフィンポリマー、又はポリイミド系樹脂などが挙げられる。

　アンテナモジュール１においては、第１の誘電体層１２を介して互いに対向する第１の導体層１１及び第２の導体層１３が、導波管スロットアンテナ１Ａを構成する。

　第１の誘電体層１２には、ＴＥモード励振構造である給電ピン１２１と、この給電ピン１２１を四方から取り囲むように配列された複数のポスト１２２とが形成されている。給電ピン１２１は、第１の誘電体層１２の上面から下面に至る、孔壁に導体メッキが施された貫通孔である。第１の導体層１１には、給電ピン１２１の下端部が第１の導体層１１と接触することを避けるための開口１１２が形成されている。このため、給電ピン１２１は、第１の導体層１１から絶縁されている。また、第２の導体層１３には、給電ピン１２１の上端部が第２の導体層１３と接触することを避けるための開口１３１が形成されている。このため、給電ピン１２１は、第２の導体層１３からも絶縁されている。一方、ポスト１２２は、第１の誘電体層１２の上面から下面に至る、孔壁に導体メッキが施された貫通孔である。ポスト１２２の上端部は、第２の導体層１３と接触し、ポスト１２２の下端部は、第１の導体層１３と接触しているので、第１の導体層１１と第２の導体層１３とがポスト１２２を介して短絡される。これにより、第１の導体層１１、第２の導体層１３、及び、複数のポスト１２２で構成されたポスト壁により六方を取り囲まれた領域は、ＴＥモードの電磁波を導波する第１の導波路１２３として機能する。

　第１の誘電体層１２には、更に、ＴＥモード励振構造である給電ピン１２４と、この給電ピン１２４を四方から取り囲むように配列された複数のポスト１２５とが形成されている。給電ピン１２４は、第１の誘電体層１２の上面から下面に至る、孔壁に導体メッキが施された貫通孔である。第１の導体層１１には、給電ピン１２４の下端部が第１の導体層１１と接触することを避けるための開口１１３が形成されている。このため、給電ピン１２４は、第１の導体層１１から絶縁されている。また、第２の導体層１３には、給電ピン１２４の上端部が第２の導体層１３と接触することを避けるための開口１３２が形成されている。このため、給電ピン１２４は、第２の導体層１３からも絶縁されている。一方、ポスト１２５は、第１の誘電体層１２の上面から下面に至る、孔壁に導体メッキが施された貫通孔である。ポスト１２５の上端部は、第２の導体層１３と接触し、ポスト１２５の下端部は、第１の導体層１３と接触しているので、第１の導体層１１と第２の導体層１３とがポスト１２５を介して短絡される。これにより、第１の導体層１１、第２の導体層１３、及び、複数のポスト１２５で構成されたポスト壁により六方を取り囲まれた領域は、ＴＥモードの電磁波を導波する第２の導波路１２６として機能する。

　アンテナモジュール１において、第１の導波路１２３は、送信アンテナ用の導波路として利用され、第２の導波路１２６は、受信アンテナ用の導波路として利用される。送信時にＲＦＩＣ１６から出力された高周波信号は、ＴＥＭモードの電磁波として後述するマイクロストリップ線路１Ｂを伝送された後、給電ピン１２１においてＴＥモードの電磁波に変換される。この電磁波は、第１の導波路１２３を導波した後、第１の導体層１１に形成されたスロット１１１を介して導波路１２３の外部に放射される。一方、受信時に第１の導体層１１に形成されたスロット１１１を介して導波路１２６の内部に入射した電磁波は、ＴＥモードの電磁波として第１の導波路１２を導波した後、給電ピン１２４においてＴＥＭモードの電磁波に変換される。この電磁波は、後述するマイクロストリップライン１Ｂを伝送された後、高周波信号としてＲＦＩＣ１６に入力される。

　また、アンテナモジュール１においては、第２の誘電体層１４を介して互いに対向する第２の導体層１３及び第３の導体層１５が、マイクロストリップライン１Ｂを構成する（第２の導体層１３は、導波管スロットアンテナ１Ａとマイクロストリップライン１Ｂとに共用される）。

　第３の導体層１５は、第２の誘電体層１４の表面にプリントされた導体パターンであり、信号ライン１５１、信号パッド１５２、及び接地パッド１５３を含んでいる。信号ライン１５１は、その一方の端点が第２の誘電体層１４に形成された給電ピン１４１の上端部に接続された線状導体である。ここで、給電ピン１４１は、第２の誘電体層１４の上面から下面に至る、孔壁に導体メッキが施された貫通孔である。この給電ピン１４１の下端部は、第１の誘電体層１２に形成された給電ピン１２１の上端部と接触しているので、信号ライン１５１と給電ピン１２１とが給電ピン１４１を介して導通する。また、信号パッド１５２は、その端辺が信号ライン１５１の他方の端点に接続された正方形の面状導体である。また、接地パッド１５３は、信号パッド１５２の近傍に信号パッド１５２から離間して配置された正方形の面状導体である。第２の誘電体層１４には、第２の誘電体層１４の上面から下面に至る、孔壁に導体メッキが施された貫通孔である接地ビア１４２が形成されている。接地ビア１４２の上端部は、接地パッド１５３に接触し、接地ビア１４２の下端部は、第２導体層１３に接触している。

　第３の導体層１５は、更に、信号ライン１５４、信号パッド１５５、及び接地パッド１５６を含んでいる。信号ライン１５４は、その一方の端点が第２の誘電体層１４に形成された給電ピン１４３の上端部に接続された線状導体である。ここで、給電ピン１４３は、第２の誘電体層１４の上面から下面に至る、孔壁に導体メッキが施された貫通孔である。この給電ピン１４３の下端部は、第１の誘電体層１２に形成された給電ピン１２４の上端部と接触しているので、信号ライン１５４と給電ピン１２４とが給電ピン１４３を介して導通する。また、信号パッド１５５は、その端辺が信号ライン１５４の他方の端点に接続された正方形の面状導体である。また、接地パッド１５６は、信号パッド１５５の近傍に信号パッド１５５から離間して配置された正方形の面状導体である。第２の誘電体層１４には、第２の誘電体層１４の上面から下面に至る、孔壁に導体メッキが施された貫通孔である接地ビア１４４が形成されている。接地ビア１４４の上端部は、接地パッド１５６に接触し、接地ビア１４４の下端部は、第２導体層１３に接触している。接地ビア１４２，１４４によって、第２の導体層１３、及び、第２の導体層１３と短絡された第１の導体層１１の電位は、接地パッド１５３，１５６の電位（接地電位）と同じになる。

　信号パッド１５２には、ＲＦＩＣ１６の裏面に形成された送信用の信号端子（不図示）が半田バンプ１７１を用いてバンプ接続され、接地パッド１５３には、ＲＦＩＣ１６の裏面に形成された接地端子（不図示）が半田バンプ１７２を用いてバンプ接続される。これにより、送信時にＲＦＩＣ１６にて生成された高周波信号を、寄生インダクタンスによる信号反射を生じさせることなく、導波管スロットアンテナ１Ａに供給することが可能になる。また、信号パッド１５５には、ＲＦＩＣ１６の裏面に形成された受信用の信号端子（不図示）が半田バンプ１７３を用いてバンプ接続され、接地パッド１５６には、ＲＦＩＣ１６の裏面に形成された接地端子（不図示）が半田バンプ１７４を用いてバンプ接続される。これにより、受信時に導波管スロットアンテナ１Ａにて生成された高周波信号を、寄生インダクタンスによる信号反射を生じさせることなく、ＲＦＩＣ１６に供給することが可能になる。

　アンテナモジュール１において注目すべき点は、ＲＦＩＣ１６が積層方向から見て（図１におけるｚ軸正方向から見て）導波路１２３，１２６と重なるように配置されている点である。このため、積層方向から見たアンテナモジュール１の面積、すなわち、アンテナモジュール１の実装に要する面積は、同方向から見たＲＦＩＣ１６の面積と同方向から見た導波路１２３，１２６の面積との和よりも小さくなる。すなわち、本実施形態に係るアンテナモジュール１の実装に要する面積は、従来のアンテナモジュール５の実装に要する面積よりも小さくなる。

　アンテナモジュール１においては、ＲＦＩＣ１６との容量結合によってアンテナ特性が変化する懸念はない。何故なら、スロット１１１が形成される第１の導体層１１１とＲＦＩＣ１６との間に第２の導体層１３が介在しているからである。また、アンテナモジュール１においては、ｚ軸負方向に伝播する電磁波が送信時にスロット１１から放射し、ｚ軸正方向に伝播する電磁波が受信時にスロット１１に入射するが、これらの電磁波がＲＦＩＣ１６により乱されたり、ＲＦＩＣ１６の機能がこれらの電磁波により阻害されたりする懸念はない。何故なら、これらの電磁波は、導波管スロットアンテナ１Ａの下面側（図１におけるｚ軸負方向側）の空間を伝播するのに対して、ＲＦＩＣ１６は、導波管スロットアンテナ１Ａの上面側（図１におけるｚ軸負正方向側）の空間に配置されているからである。したがって、導波管スロットアンテナ１Ａの設計は、ＲＦＩＣ１６の有無を考慮することなく行うことができるし、また、導波管スロットアンテナ１Ａの特性は、ＲＦＩＣ１６に影響されることがない。

　上記のようなＲＦＩＣ１６の配置を実現するために、アンテナモジュール１においては、信号ライン１５１を、給電ピン１４１の上端部から導波路１２３の中心に近づく方向（図１におけるｙ軸正方向）に引き出している。また、信号ライン１５４を、給電ピン１４３の上端部から導波路１２６の中心に向かう方向（図１におけるｙ軸正方向）に引き出している。これらの点も、従来のアンテナモジュール５とは対照的である。

　なお、アンテナモジュール１は、図１に示すように、プリント基板２に実装される。この際、アンテナモジュール１側に予め形成された、あるいは、プリント基板２側に予め形成された半田バンプ１８を用いて、アンテナモジュール１の第３の導体層１５とプリント基板２のモジュール実装用パッド（不図示）とがバンプ接続される。

　〔アンテナモジュールの断面構造〕
　次に、図１に示すアンテナモジュール１が備える給電ピン１２１，１４１及びポスト１２２の構造について、図２を参照して説明する。図２は、アンテナモジュール１の断面図である。なお、図２においては、アンテナモジュール１のｙｚ平面（図１参照）に平行な断面のうち、給電ピン１２１，１４１及びポスト１２２を通る断面を示している。また、図２においては、アンテナモジュール１が実装されるプリント基板２の一部を併せて示している。

　アンテナモジュール１においては、図２に示すように、給電ピン１２１，１４１として第２の誘電体層１４の上面から第１の誘電体層１２の下面に至る連続した貫通孔を用いる構成が採用されている。給電ピン１２１，１４１は、第１の誘電体層１２に形成された貫通孔及び第２の誘電体層１４に形成された貫通孔の孔壁に導体メッキを施した後、これら２つの貫通孔をスタックすることにより形成される。

　図２に示す給電ピン１２１，１４１について注目すべきは、（１）給電ピン１４１の上端部が信号ライン１５１に接触している点、（２）給電ピン１２１の上端部が開口１３１によって第２の導体層１３から離間している点、及び、（３）給電ピン１２１の下端部が開口１１２によって第１の導体層１１から離間している点である。これにより、給電ピン１２１は、信号ライン１５１と導通し、かつ、第１の導体層１１及び第２の導体層１３の双方から絶縁される。

　また、アンテナモジュール１においては、図２に示すように、ポスト１２２として第１の誘電体層１２の上面から下面に至る貫通孔を用いる構成が採用されている。ポスト１２２は、第１の誘電体層１２に形成された貫通孔の孔壁に導体メッキを施すことにより形成される。

　図２に示すポスト１２２について注目すべきは、（１）ポスト１２２の上端部が第２の導体層１３に接触している点、及び、（２）ポスト１２２の下面が第１の導体層１１と接触している点である。これにより、ポスト１２２は、第１の導体層１１及び第２の導体層１３の双方と導通し、第１の導体層１１と第２の導体層１３とが短絡される。

　図２において注目すべきもう一つの点は、アンテナモジュール１をプリント基板２にバンプ接続する際に用いる半田バンプ１８の高さＨが、ＲＦＩＣ１６を信号ライン１５１にバンプ接続する際に用いる半田バンプ１７１の高さＨ１とＲＦＩＣ１６の厚みＨ２との和Ｈ１＋Ｈ２よりも大きいことである。これにより、プリント基板２の下面とＲＦＩＣ１６の上面との接触を回避することができる。

　なお、本実施形態においては、図２に示すように、給電ピン１２１として第１の誘電体層１２の上面から下面に至る貫通孔を用いる構成を採用しているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、図３に示すように、給電ピン１２１として第１の誘電体層１２の上面から内部に至る（下面に至らない）非貫通孔を用いる構成を採用してもよい。

　図３に示す給電ピン１２１，１４１について注目すべきは、（１）給電ピン１４１の上端部が信号ライン１５１に接触している点、（２）給電ピン１２１の上端部が開口１３１によって第２の導体層１３から離間している点、及び、（３）給電ピン１２１の下端部が第１の誘電体層１２の内部に留まり、第１の導体層１１から離間している点である。これにより、給電ピン１２１は、信号ライン１５１と導通し、かつ、第１の導体層１１及び第２の導体１３の双方から絶縁される。

　給電ピン１２１として図２に示す貫通孔を用いた場合、図３に示す非貫通孔を用いた場合と比べて、その形成が容易になるというメリットがある。一方、給電ピン１２１として図３に示す非貫通孔を用いた場合、図２に示す貫通孔を用いた場合と比べて、開口１１２からの電磁波の漏洩を回避し得るというメリットがある。

　なお、給電ピン１２１として図２に示す貫通孔を用いた場合、開口１１２から電磁波が漏洩し得るが、ＲＦＩＣ１６は、この電磁波が伝播する空間から２層の導体層１１，１３によって隔てられているので、ＲＦＩＣ１６の機能がこの電磁波により阻害されたりする懸念はない。

　〔接地ビアの配置〕
　次に、図１に示すアンテナモジュール１が備える接地ビア１４２の配置について、図４の（ａ）を参照して説明する。図４の（ａ）は、アンテナモジュール１の上面図である。

　アンテナモジュール１においては、図４の（ａ）に示すように、接地ビア１４２を、その上端部が、接地パッド１５３の端辺のうち、信号パッド１５２と対向する端辺と反対側の端辺と隣接するように配置する構成を採用している。

　ただし、接地ビア１４２の配置は、ＲＦＩＣ１６における端子の配置に応じたものであればよく、図４の（ａ）に示す配置に限定されない。すなわち、図４の（ｂ）に示すように、接地ビア１４２を、その上端部が、接地パッド１５３の端辺のうち、信号ライン１５１の引き出し方向と反対方向（図１におけるｙ軸負方向）の端辺と隣接するように配置してもよい。あるいは、図４の（ｃ）に示すように、接地ビア１４２を、その上端部が、接地パッド１５３の端辺のうち、信号ライン１５１の引き出し方向と反対方向（図１におけるｙ軸負方向）の端辺と隣接するように配置してもよい。

　なお、接地ビア１４２としては、図４の（ｄ）に示すように、第２の誘電体層１４の上面から第２の誘電体層１４の下面に至る貫通孔を用いればよい。この貫通孔の孔壁に導体メッキを施すことによって、接地パッド１５３と第２の導体層１３とが短絡される。これにより、第２の導体層１３（及び、第２の導体層１３に短絡された第１の導体層１１）の電位は、接地パッド１５３の電位（接地電位）と同じになる。

　〔まとめ〕
　本実施形態に係るアンテナモジュールは、第１の誘電体層を介して互いに対向する第１の導体層及び第２の導体層により構成された導波管スロットアンテナであって、上記第１の導体層に形成された開口をスロットとする導波管スロットアンテナと、第２の誘電体層を介して互いに対向する上記第２の導体層及び第３の導体層により構成されたマイクロストリップラインと、上記第３の導体層に接続されたＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）と、を備え、上記ＲＦＩＣは、上記各層の積層方向から見て上記導波管スロットアンテナを構成する導波路と重なるように配置されている、ことを特徴とする。

　上記の構成によれば、積層方向から見た本発明のアンテナモジュールの面積、すなわち、本発明のアンテナモジュールの実装に要する面積は、同方向から見たＲＦＩＣの面積と同方向から見た導波路の面積との和よりも小さくなる。すなわち、本発明のアンテナモジュールの実装に要する面積は、従来のアンテナモジュールの実装に要する面積よりも小さくなる。

　本実施形態に係るアンテナモジュールにおいて、上記第３の導体層は、一方の端点が上記ＲＦＩＣに接続された信号ラインを含む導体パターンであり、上記導波管スロットアンテナは、上記第２の誘電体層の上面から下面に至る、孔壁に導体メッキが施された貫通孔であって、上記第１の導体層及び上記第２の導体層に形成された開口によって上記第１の導体層及び上記第２の導体層から絶縁されると共に、上記信号ラインの他方の端点と導通する貫通孔を、ＴＥモード励振構造として含む、ことが好ましい。

　上記の構成によれば、上記第２の誘電体層の上面から下面に至る貫通孔をＴＥモード励振構造としているので、上記第２の誘電体層の上面から内部に至る非貫通孔をＴＥモード励振構造とする場合と比べて、ＴＥモード励振構造の形成が容易になる。

　本実施形態に係るアンテナモジュールにおいて、上記第３の導体層は、一方の端点が上記ＲＦＩＣに接続された信号ラインを含む導体パターンであり、上記導波管スロットアンテナは、上記第２の誘電体層の上面から内部に至る、孔壁に導体メッキが施された非貫通孔であって、上記第２の導体層に形成された開口によって上記第２の導体層から絶縁されると共に、上記信号ラインの他方の端点と導通する非貫通孔をＴＥモード励振構造として含む、ことが好ましい。

　上記の構成によれば、上記第２の誘電体層の上面から内部に至る非貫通孔をＴＥモード励振構造としているので、上記第１の導体層に形成された開口からの電磁波の漏洩を回避することができる。

　本実施形態に係るアンテナモジュールにおいて、上記信号ラインは、上記他方の端点から見て上記導波路の中心に近づく方向に伸びる、ことが好ましい。

　上記の構成によれば、モジュールサイズを更に小さくすることができる。

　本実施形態に係るアンテナモジュールにおいて、上記導波管スロットアンテナは、ポスト壁導波路アンテナである、ことが好ましい。

　導波管の側壁が柵状（ポスト壁）である導波管スロットアンテナ（ポスト壁導波路アンテナ）を用いることによって、導波管の側壁が板状である通常の導波管スロットアンテナを用いる場合と比べて、より軽量なアンテナモジュールを実現することができる。

　また、本実施形態に係るアンテナモジュールの実装方法は、上記アンテナモジュールをプリント基板に実装する実装方法であって、上記アンテナモジュールを上記プリント基板に半田バンプを用いてバンプ接続する工程を含み、上記アンテナモジュールを上記プリント基板にバンプ接続する際に用いる上記半田バンプの直径は、上記ＲＦＩＣの厚みと、上記ＲＦＩＣを上記第３の導体層にバンプ接続する際に用いる半田バンプの高さとの和よりも大きい、ことを特徴とする。

　上記の構成によれば、上記ＲＦＩＣを上記プリント基板と接触させることなく、上記アンテナモジュールを上記プリント基板に実装することができる。

　〔付記事項〕
　本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

　本発明は、例えば、ＷｉＧｉｇ対応の無線装置に搭載するアンテナモジュールとして好適に利用することができる。ただし、本発明の適用範囲は、これに限定されない。すなわち、本発明は、導波管スロットアンテナとＲＦＩＣとを一体化したアンテナモジュール一般に適用することが可能である。

　１　　　　　　　　　アンテナモジュール
　１Ａ　　　　　　　　導波管スロットアンテナ
　１Ｂ　　　　　　　　マイクロストリップライン
　１１　　　　　　　　第１の導体層
　１１１　　　　　　　スロット
　１１２，１１３　　　開口
　１２　　　　　　　　第１の誘電体層
　１２１，１２４　　　給電ピン
　１２２，１２５　　　ポスト
　１２３，１２６　　　導波路
　１３　　　　　　　　第２の導体層
　１３１，１３２　　　開口
　１４　　　　　　　　第２の誘電体層
　１４１，１４３　　　給電ピン
　１４２，１４４　　　接地ビア
　１５　　　　　　　　第３の導体層
　１５１，１５４　　　信号ライン
　１５２，１５５　　　信号パッド
　１５３，１５６　　　接地パッド
　１７１，１７２，１７３，１７４　半田バンプ（ＲＦＩＣ実装用）
　１８　　　　　　　　半田バンプ（プリント基板実装用）
 

Claims (5)

1. 　第１の誘電体層を介して互いに対向する第１の導体層及び第２の導体層により構成された導波管スロットアンテナであって、上記第１の導体層に形成された開口をスロットとする導波管スロットアンテナと、
   　第２の誘電体層を介して互いに対向する上記第２の導体層及び第３の導体層により構成されたマイクロストリップラインと、
   　上記第３の導体層に接続されたＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）と、を備え、
   　上記ＲＦＩＣは、上記各層の積層方向から見て上記導波管スロットアンテナを構成する導波路と重なるように配置されており、
   　上記第３の導体層は、一方の端点が上記ＲＦＩＣに接続され、他方の端点が上記導波管スロットアンテナのＴＥモード励振構造に接続された信号ラインを含む導体パターンであり、
   　上記信号ラインは、上記他方の端点から見て上記導波路の中心に近づく方向に伸びる、
   ことを特徴とするアンテナモジュール。
2. 　上記導波管スロットアンテナは、上記第１の誘電体層の上面から下面に至る、孔壁に導体メッキが施された貫通孔であって、上記第１の導体層及び上記第２の導体層に形成された開口によって上記第１の導体層及び上記第２の導体層から絶縁されると共に、上記信号ラインの上記他方の端点と導通する貫通孔を上記ＴＥモード励振構造として含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナモジュール。
3. 　上記第３の導体層は、一方の端点が上記ＲＦＩＣに接続された信号ラインを含む導体パターンであり、
   　上記導波管スロットアンテナは、上記第１の誘電体層の上面から内部に至る、孔壁に導体メッキが施された非貫通孔であって、上記第２の導体層に形成された開口によって上記第２の導体層から絶縁されると共に、上記信号ラインの上記他方の端点と導通する非貫通孔を上記ＴＥモード励振構造として含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナモジュール。
4. 　上記導波管スロットアンテナは、ポスト壁導波路アンテナである、
   ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のアンテナモジュール。
5. 　請求項１～４の何れか１項に記載のアンテナモジュールをプリント基板に実装する実装方法であって、
   　上記アンテナモジュールを上記プリント基板に半田バンプを用いてバンプ接続する工程を含み、
   　上記アンテナモジュールを上記プリント基板にバンプ接続する際に用いる上記半田バンプの高さは、上記ＲＦＩＣの厚みと、上記ＲＦＩＣを上記第３の導体層にバンプ接続する際に用いる半田バンプの高さとの和よりも大きい、
   ことを特徴とする実装方法。

Images