特許 7116270 アンテナ基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-01

(45)【発行日】2022-08-09

(54)【発明の名称】アンテナ基板

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/08 20060101AFI20220802BHJP

【ＦＩ】

H01Q13/08

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022052340

(22)【出願日】2022-03-28

【審査請求日】2022-04-20

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100206081

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 央

(74)【代理人】

【識別番号】100188891

【弁理士】

【氏名又は名称】丹野 拓人

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 雄大

【審査官】佐藤 当秀

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－５２６７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１２７８５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１９９５４９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ １／００－ ２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも一つのアンテナと、
厚み方向において前記アンテナと間隔をあけて配されたグランド部材と、
前記厚み方向において前記アンテナと前記グランド部材との間に位置する少なくとも一つの給電線層と、を備え、
前記少なくとも一つの給電線層の各々には、前記グランド部材と電気的に接続された中間グランド部材と、給電線路と、が配置され、
前記中間グランド部材には、前記厚み方向に直交する方向に延びる励振スリットと、前記励振スリットが延びる方向および前記厚み方向の双方に直交する方向に延びる線路スリットと、が形成されており、
前記少なくとも一つの給電線層の各々について、前記給電線路は、前記線路スリットの内部に位置しており、
前記少なくとも一つの給電線層の各々について、前記励振スリットは、前記厚み方向から見て前記給電線路と交差するように延びている、アンテナ基板。

【請求項2】

前記少なくとも一つの給電線層の各々について、前記励振スリットは、前記中間グランド部材を貫通するように延びている、請求項１に記載のアンテナ基板。

【請求項3】

前記少なくとも一つの給電線層の各々について、前記線路スリットは、前記中間グランド部材を貫通するように延びている、請求項１または２に記載のアンテナ基板。

【請求項4】

２つ以上の前記給電線層を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ基板。

【請求項5】

前記少なくとも一つのアンテナのうち、前記厚み方向において前記グランド部材に最も近いアンテナを最下アンテナと称し、
前記少なくとも一つの給電線層のうち、前記厚み方向において前記グランド部材から最も離れた給電線層を最上給電線層と称するとき、
前記厚み方向における前記最下アンテナと前記最上給電線層との間の距離は、前記厚み方向における前記最上給電線層と前記グランド部材との間の距離よりも長い、請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ基板。

【請求項6】

前記少なくとも一つの給電線層の各々について、前記給電線路と前記中間グランド部材との間の距離は、前記厚み方向における前記給電線層と前記グランド部材との間の距離よりも短い、請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナ基板。

【請求項7】

前記給電線路に電流を供給する給電素子と、
前記給電素子と前記給電線路とを電気的に接続する配線経路と、
配線層と、をさらに備え、
前記グランド部材は、前記厚み方向において前記配線層と前記給電線層との間に位置するように配されており、
前記配線経路の少なくとも一部は、前記配線層に配置される、請求項１から６のいずれか一項に記載のアンテナ基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンテナ基板に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、アンテナと、給電線層と、グランド部材と、を備えるアンテナ基板が開示されている。グランド部材には、スリットが形成されている。給電線層を介してグランド部材に電流が供給されると、スリットが励振され、電磁波が発生する。当該スリットで発生した電磁波はアンテナに到達し、アンテナを介してアンテナ基板の外部に放射される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許第８２５６６８５号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、例えば特許文献１に記載のアンテナ基板においては、電磁波が発生する箇所であるスリットからみて、厚み方向における外側にグランド部材が設けられていなかった。したがって、スリットで発生した電磁波の一部は、アンテナに到達することもグランド部材に反射されることもなく、アンテナ基板の外部（給電線層側）に向けて意図せず漏出してしまう可能性があった。

【0005】

ここで、上記のような電磁波の漏出を防ぐために、例えば特許文献１に記載のアンテナ基板において、給電線層の下方に新たなグランド部材を追加することも考えられる。しかしながら、このようにグランド部材を単純に追加すると、アンテナ基板の厚みが増大してしまう。

【0006】

本発明は、このような事情を考慮してなされ、電磁波の漏出を抑制しつつ、厚みの増大を抑制できるアンテナ基板を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るアンテナ基板は、少なくとも一つのアンテナと、厚み方向において前記アンテナと間隔をあけて配されたグランド部材と、前記厚み方向において前記アンテナと前記グランド部材との間に位置する少なくとも一つの給電線層と、を備え、前記少なくとも一つの給電線層の各々には、前記グランド部材と電気的に接続された中間グランド部材と、給電線路と、が配置され、前記中間グランド部材には、前記厚み方向に直交する方向に延びる励振スリットと、前記励振スリットが延びる方向および前記厚み方向の双方に直交する方向に延びる線路スリットと、が形成されており、前記少なくとも一つの給電線層の各々について、前記給電線路は、前記線路スリットの内部に位置しており、前記少なくとも一つの給電線層の各々について、前記励振スリットは、前記厚み方向から見て前記給電線路と交差するように延びている。

【0008】

本発明の上記態様によれば、励振スリットが給電線路と交差するように延びているため、給電線路に電流を供給することにより励振スリットを励振させ、電磁波を発生させることができる。ここで、励起スリットで発生した電磁波の一部がアンテナとは反対側に向けて伝搬していった際に、当該電磁波はグランド部材に反射される。したがって、電磁波がアンテナ基板の外部に漏出することを抑制することができる。また、給電線路と中間グランド部材とが同一の層に位置しているため、アンテナ基板の厚みの増大を抑制することができる。

【0009】

ここで、前記少なくとも一つの給電線層の各々について、前記励振スリットは、前記中間グランド部材を貫通するように延びていてもよい。

【0010】

また、前記少なくとも一つの給電線層の各々について、前記線路スリットは、前記中間グランド部材を貫通するように延びていてもよい。

【0011】

また、本発明の一態様に係るアンテナ基板は、２つ以上の前記給電線層を備えてもよい。

【0012】

また、前記少なくとも一つのアンテナのうち、前記厚み方向において前記グランド部材に最も近いアンテナを最下アンテナと称し、前記少なくとも一つの給電線層のうち、前記厚み方向において前記グランド部材から最も離れた給電線層を最上給電線層と称するとき、前記厚み方向における前記最下アンテナと前記最上給電線層との間の距離は、前記厚み方向における前記最上給電線層と前記グランド部材との間の距離よりも長くてもよい。

【0013】

また、前記少なくとも一つの給電線層の各々について、前記給電線路と前記中間グランド部材との間の距離は、前記厚み方向における前記給電線層と前記グランド部材との間の距離よりも短くてもよい。

【0014】

また、前記給電線路に電流を供給する給電素子と、前記給電素子と前記給電線路とを電気的に接続する配線経路と、配線層と、をさらに備え、前記グランド部材は、前記厚み方向において前記配線層と前記給電線層との間に位置するように配されており、前記配線経路の少なくとも一部は、前記配線層に配置されてもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明の上記態様によれば、電磁波の漏出を抑制しつつ、厚みの増大を抑制可能なアンテナ基板を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態に係るアンテナ基板を示す平面図である。

【図2】本発明の実施形態に係るアンテナユニットを示す平面図である。

【図3】図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。

【図4】図３に示すＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。

【図5】図３に示すＶ－Ｖ線に沿う断面図である。

【図6】図２に示すＶＩ－ＶＩ線に沿う断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態に係るアンテナ基板について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るアンテナ基板１は、複数のアンテナユニットＵを備える。複数のアンテナユニットＵは、二次元的に配列され、アレイアンテナを構成する。本実施形態に係る複数のアンテナユニットＵは、格子状に延びる枠ＦＲによって互いに区切られている。

【0018】

図２に示すように、各アンテナユニットＵは、第１アンテナ１１と、第２アンテナ１２と、第１給電線層Ｌ１と、第２給電線層Ｌ２と、を備える。また、図３に示すように、アンテナ基板１は、グランド部材４０と、第２グランド部材５０と、給電素子６０と、配線層ＬＷと、を備える。本実施形態において、グランド部材４０、第２グランド部材５０、給電素子６０、および配線層ＬＷは、複数のアンテナユニットＵによって共有されている。また、上記したアンテナ１１、１２、給電線層Ｌ１、Ｌ２、グランド部材４０、第２グランド部材５０、配線層ＬＷの間の各隙間には、当該隙間を埋めるように複数の絶縁層１０１～１０７が配置されている。

【0019】

（方向定義）
ここで、本明細書では、アンテナ基板１の厚み方向（アンテナ基板１に直交する方向）を単に厚み方向Ｚと称する。厚み方向Ｚから見ることを、平面視という。厚み方向Ｚに直交する一方向を、第１方向Ｘと称する。厚み方向Ｚおよび第１方向Ｘの双方に直交する方向を、第２方向Ｙと称する。先述した枠ＦＲは、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに延びている。厚み方向Ｚに沿って、グランド部材４０から第１アンテナ１１に向かう向きを、＋Ｚの向きまたは上方と称する。＋Ｚの向きとは反対の向きを、－Ｚの向きまたは下方と称する。第１方向Ｘに沿う一つの向きを、＋Ｘの向きまたは右方と称する。＋Ｘの向きとは反対の向きを、－Ｘの向きまたは左方と称する。第２方向Ｙに沿う一つの向きを、＋Ｙの向きまたは奥側と称する。＋Ｙの向きとは反対の向きを、－Ｙの向きまたは手前側と称する。

【0020】

図３に示すように、本実施形態に係るアンテナ基板１は、第１絶縁層１０１～第７絶縁層１０７を有する。第１絶縁層１０１～第７絶縁層１０７は、＋Ｚの向きにおいてこの順に積層されている。絶縁層１０１～１０７を構成する材質としては、例えば、樹脂（エポキシ、ＰＰＥ）等の誘電体を用いることができる。

【0021】

グランド部材４０は、アンテナ基板１のグランドとして機能する。本実施形態に係るグランド部材４０は、上側グランド部材４１と、下側グランド部材４２と、接続部材４３と、を含む。上側グランド部材４１、下側グランド部材４２、および接続部材４３は、各々導体によって形成されている。上側グランド部材４１は、第３絶縁層１０３の上面に設けられており、平板形状を有する。下側グランド部材４２は、第３絶縁層１０３の下面（第２絶縁層１０２の上面）に設けられており、平板形状を有する。接続部材４３は、第３絶縁層１０３を厚み方向Ｚに貫通するとともに、上側グランド部材４１と下側グランド部材４２とを電気的に接続している。接続部材４３は、例えばビアである。なお、グランド部材４０がアンテナ基板１のグランドとして機能すれば、グランド部材４０の構成は適宜変更可能である。例えば、グランド部材４０は上側グランド部材４１のみを有していてもよい。

【0022】

図３に示すように、本実施形態に係る枠ＦＲは、第１の枠ＦＲ１および第２の枠ＦＲ２を含む。各枠ＦＲ１、ＦＲ２は、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙにおいて格子状に延びている（図１、図２も参照）。本実施形態に係る第１の枠ＦＲ１は、第５絶縁層１０５の上面に位置している。本実施形態に係る第２の枠ＦＲ２は、第４絶縁層１０４の上面に位置している。第１の枠ＦＲ１および第２の枠ＦＲ２は、グランド部材４０（上側グランド部材４１）に対して電気的に接続されている。より具体的に、第２の枠ＦＲ２とグランド部材４０（上側グランド部材４１）とは、第４絶縁層１０４に形成された複数のビアＶによって電気的に接続されている。また、第１の枠ＦＲ１と第２の枠ＦＲ２とは、第５絶縁層１０５に形成された複数のビアＶによって電気的に接続されている。これにより、第１の枠ＦＲ１は、第２の枠ＦＲ２および複数のビアＶを介して、グランド部材４０（上側グランド部材４１）と電気的に接続されている。枠ＦＲは、アンテナユニットＵ間における電磁界の干渉を抑制する。なお、アンテナユニットＵの干渉を抑制可能であれば、枠ＦＲの構成は適宜変更可能である。あるいは、アンテナ基板１は枠ＦＲを備えていなくてもよい。

【0023】

アンテナ１１、１２は、導体によって形成された平板状のパターンであり、例えば高周波の無線信号（例えば２８ＧＨｚ帯）を送受信するように構成されている。本実施形態において、第１アンテナ１１は第７絶縁層１０７の上面に設けられており、第２アンテナ１２は第６絶縁層１０６の上面に設けられている。ただし、アンテナ１１、１２は、高周波の無線信号を送信のみ、または受信のみするように構成されていてもよい。

【0024】

第１給電線層Ｌ１および第２給電線層Ｌ２は、導体によって形成されたパターンである。各給電線層Ｌ１、Ｌ２は、厚み方向Ｚにおけるアンテナ１１、１２とグランド部材４０との間に位置する。本実施形態において、第１給電線層Ｌ１は、第５絶縁層１０５の上面に設けられており、第２給電線層Ｌ２は第４絶縁層１０４の上面に設けられている。

【0025】

図４に示すように、第１給電線層Ｌ１には、第１中間グランド部材２１および第１給電線路３１が配置される。第１中間グランド部材２１は、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに延在する平板状の形状を有する。第１中間グランド部材２１には、第１線路スリット２１ａおよび第１励振スリット２１ｂが形成されている。第１線路スリット２１ａは、第１中間グランド部材２１を貫通する（上下に分割する、より具体的には、第１中間グランド部材Ａ１１および第１中間グランド部材Ａ１２、と、第１中間グランド部材Ａ１３および第１中間グランド部材Ａ１４、とに分割する）ように第１方向Ｘに延びている。第１励振スリット２１ｂは、第１中間グランド部材２１を貫通する（左右に分割する、より具体的には、第１中間グランド部材Ａ１２および第１中間グランド部材Ａ１３、と、第１中間グランド部材Ａ１１および第１中間グランド部材Ａ１４、とに分割する）ように第２方向Ｙに延びている。第１線路スリット２１ａおよび第１励振スリット２１ｂは、平面視において、アンテナユニットＵの厚み方向Ｚに延びる中心線Ｏにおいて交差している。

【0026】

第１中間グランド部材２１にスリット２１ａ、２１ｂが形成され、スリット２１ａ、２１ｂが上記のように交差していることにより、第１中間グランド部材２１は、４つの導体片（領域）に分割されている。本明細書では、当該分割された４つの導体片を、各々、導体片Ａ１１～Ａ１４と称する場合がある。導体片Ａ１１は、第１中間グランド部材２１の＋Ｘ側かつ＋Ｙ側に位置する導体片である。導体片Ａ１２は、第１中間グランド部材２１の－Ｘ側かつ＋Ｙ側に位置する導体片である。導体片Ａ１３は、第１中間グランド部材２１の－Ｘ側かつ－Ｙ側に位置する導体片である。導体片Ａ１４は、第１中間グランド部材２１の＋Ｘ側かつ－Ｙ側に位置する導体片である。

【0027】

各導体片Ａ１１～Ａ１４には、切り欠き２１ｄが形成されている。４つの切り欠き２１ｄは、第１中間グランド部材２１の角部に位置している。本実施形態において、各切り欠き２１ｄは矩形形状を有する。これにより、第１中間グランド部材２１の各導体片Ａ１１～Ａ１４は、Ｌ字状の形状を有する。また、第１中間グランド部材２１の導体片Ａ１１および導体片Ａ１４には、第１線路スリット２１ａの一部から第２方向Ｙにおける外側に向けて凹む凹部２１ｃが形成されている。第１中間グランド部材２１に凹部２１ｃが形成されていることにより、第１中間グランド部材２１と第１給電ビア９１（第１給電ビア９１の上部にランドが形成されている場合はランドも含む）（詳細は後述）とが構造的に干渉したり、電気的に接続されたりすることが防止される。

【0028】

図３に示すように、各導体片Ａ１１～Ａ１４（導体片Ａ１１と導体片Ａ１２は不図示）は、複数の導通ビア８０を通じてグランド部材４０と電気的に接続されている。本実施形態において、各導通ビア８０は、第１中間グランド部材２１および第２中間グランド部材２２を厚み方向Ｚに貫通している。ここで、各導通ビア８０は、スリット２１ａ、２１ｂと可能な限り近接していることが好ましい（図４参照）。例えば、各導通ビア８０とスリット２１ａ、２１ｂとの間の距離は、アンテナ基板１が送受信を行う電磁波の波長の１／１０以下であることが好ましい。これにより、第１励振スリット２１ｂの励振（詳細は後述）を生じやすくし、アンテナ基板１の放射効率を高めることができる。

【0029】

第１給電線路３１には、給電素子６０によって電流が供給される。給電素子６０が第１給電線路３１に電流を供給する経路については後述する。図４に示すように、第１給電線路３１は、第１給電線層Ｌ１において、第１線路スリット２１ａの内部に位置している。これにより、第１給電線路３１と第１中間グランド部材２１とは、コプレーナ線路を形成する。より具体的には、第１給電線路３１と導体片Ａ１２および導体片Ａ１３とが一つのコプレーナ線路を形成し、第１給電線路３１と導体片Ａ１１および導体片Ａ１４とが１つのコプレーナ線路を形成する。

【0030】

なお、上記したコプレーナ線路を形成可能であれば、第１線路スリット２１ａは第１中間グランド部材２１を第１方向Ｘに貫通していなくてもよい。例えば、第１中間グランド部材２１の＋Ｘ端部において、導体片Ａ１１と導体片Ａ１４とが接続されていてもよい。第１中間グランド部材２１の－Ｘ端部において、導体片Ａ１２と導体片Ａ１３とが接続されていてもよい。ただし、第１線路スリット２１ａが第１中間グランド部材２１を第１方向Ｘに貫通している構成は、第１励振スリット２１ｂの励振が生じやすくなるため好適である。

【0031】

第１励振スリット２１ｂは、厚み方向Ｚから見て第１給電線路３１と交差するように延びている。言い換えれば、第１給電線路３１は、第１励振スリット２１ｂを横切るように延びている。この構成により、給電素子６０によって第１給電線路３１に電流が供給されると、第１励振スリット２１ｂが励振され、電磁波が発生する。第１励振スリット２１ｂで発生した電磁波は、第１アンテナ１１に到達し（図３も参照）、第１アンテナ１１を介してアンテナ基板１の外部に放射される。

【0032】

なお、第１励振スリット２１ｂを励振可能であれば、第１励振スリット２１ｂは第１中間グランド部材２１を第２方向Ｙに貫通していなくてもよい。例えば、第１中間グランド部材２１の＋Ｙ端部において、導体片Ａ１１と導体片Ａ１２とが接続されていてもよい。第１中間グランド部材２１の－Ｙ端部において、導体片Ａ１３と導体片Ａ１４とが接続されていてもよい。ただし、第１励振スリット２１ｂが第１中間グランド部材２１を第２方向Ｙに貫通している構成は、第１励振スリット２１ｂの励振が生じやすくなるため好適である。

【0033】

また、第１給電線路３１と第１中間グランド部材２１（導体片Ａ１１、導体片Ａ１２、導体片Ａ１３、および導体片Ａ１４）との間の第２方向Ｙにおける距離Ｄ１１は、厚み方向Ｚにおける第１給電線層Ｌ１とグランド部材４０（上側グランド部材４１）との間の厚み方向Ｚにおける距離Ｄ１２よりも短くてもよい（図３も参照）。この構成によれば、第１給電線路３１および第１中間グランド部材２１からなるコプレーナ線路で形成される電磁界の強度が、第１給電線路３１およびグランド部材４０からなるマイクロストリップ線路で形成される電磁界の強度よりも大きくなる。したがって、アンテナ基板１の放射効率を高めることができる。なお、第１給電線路３１と第１中間グランド部材２１との間の第２方向Ｙにおける距離が一定でない場合は、当該距離の平均値を距離Ｄ１１と定義してもよい。また、第１給電線路３１と第１中間グランド部材２１とが同一の層（第１給電線層Ｌ１）に位置していることにより、第１励振スリット２１ｂを効率的に励振させることができる。

【0034】

また、第１励振スリット２１ｂの幅（第１方向Ｘにおける寸法）Ｄ１３は、第１線路スリット２１ａの幅（第２方向Ｙにおける寸法）Ｄ１４よりも狭くてもよい。この構成によれば、アンテナ基板１の放射効率をより高めることができる。また、第１給電線路３１の長さ（第１方向Ｘにおける寸法）Ｄ１５は、各導体片Ａ１１～Ａ１４の第１方向Ｘにおける寸法Ｄ１６よりも長くてもよい。この構成によれば、アンテナ基板１の放射効率をより高めることができる。

【0035】

図５に示すように、第２給電線層Ｌ２には、第２中間グランド部材２２および第２給電線路３２が配置される。第２中間グランド部材２２は、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに延在する平板状の形状を有する。第２中間グランド部材２２には、第２線路スリット２２ａおよび第２励振スリット２２ｂが形成されている。第２線路スリット２２ａは、第２中間グランド部材２２を貫通する（左右に分割する、より具体的には、第２中間グランド部材Ａ２２および第２中間グランド部材Ａ２３、と、第２中間グランド部材Ａ２１および第２中間グランド部材Ａ２４、とに分割する）ように第２方向Ｙに延びている。第２励振スリット２２ｂは、第２中間グランド部材２２を貫通する（上下に分割する、より具体的には、第２中間グランド部材Ａ２１および第２中間グランド部材Ａ２２、と、第２中間グランド部材Ａ２３および第２中間グランド部材Ａ２４、とに分割する）ように第１方向Ｘに延びている。第２線路スリット２２ａおよび第２励振スリット２２ｂは、平面視において、アンテナユニットＵの厚み方向Ｚに延びる中心線Ｏにおいて交差している。

【0036】

第２中間グランド部材２２にスリット２２ａ、２２ｂが形成され、スリット２２ａ、２２ｂが上記のように交差していることにより、第２中間グランド部材２２は、４つの導体片（領域）に分割されている。本明細書では、当該分割された４つの導体片を、各々、導体片Ａ２１～Ａ２４と称する場合がある。導体片Ａ２１は、第２中間グランド部材２２の＋Ｘ側かつ＋Ｙ側に位置する導体片である。導体片Ａ２２は、第２中間グランド部材２２の－Ｘ側かつ＋Ｙ側に位置する導体片である。導体片Ａ２３は、第２中間グランド部材２２の－Ｘ側かつ－Ｙ側に位置する導体片である。導体片Ａ２４は、第２中間グランド部材２２の＋Ｘ側かつ－Ｙ側に位置する導体片である。

【0037】

各導体片Ａ２１～Ａ２４には、切り欠き２２ｄが形成されている。４つの切り欠き２２ｄは、第２中間グランド部材２２の角部に位置している。本実施形態において、各切り欠き２２ｄは矩形形状を有する。また、第２中間グランド部材２２の導体片Ａ２３および導体片Ａ２４には、第２線路スリット２２ａの一部から第１方向Ｘにおける外側に向けて凹む凹部２２ｃａが形成されている。第２中間グランド部材２２の凹部２２ｃａが形成されていることにより、第２中間グランド部材２２と第２給電ビア９２（第２給電ビア９２の上部にランドが形成されている場合はランドも含む）（詳細は後述）とが構造的に干渉したり、電気的に接続されたりすることが防止される。また、第２中間グランド部材２２の導体片Ａ２１および導体片Ａ２４には、第２励振スリット２２ｂの一部から第２方向Ｙにおける外側に向けて凹む凹部２２ｃｂが形成されている。第２中間グランド部材２２の凹部２２ｃｂが形成されていることにより、第２中間グランド部材２２と第１給電ビア９１とが構造的に干渉したり、電気的に接続されたりすることが防止される。

【0038】

図３に示すように、各導体片Ａ２１～Ａ２４（導体片Ａ２１と導体片Ａ２２は不図示）は、複数の導通ビア８０を通じてグランド部材４０と電気的に接続されている。ここで、各導通ビア８０は、スリット２２ａ、２２ｂと可能な限り近接していることが好ましい（図５参照）。例えば、各導通ビア８０とスリット２２ａ、２２ｂとの間の距離は、アンテナ基板１が送受信を行う電磁波の波長の１／１０以下であることが好ましい。これにより、第２励振スリット２２ｂの励振（詳細は後述）を生じやすくし、アンテナ基板１の放射効率を高めることができる。

【0039】

第２給電線路３２には、第１給電線路３１と同様に、給電素子６０によって電流が供給される。給電素子６０が第２給電線路３２に電流を供給する経路については後述する。図５に示すように、第２給電線路３２は、第２給電線層Ｌ２において、第２線路スリット２２ａの内部に位置している。これにより、第２給電線路３２と第２中間グランド部材２２とは、コプレーナ線路を形成する。より具体的には、第２給電線路３２と導体片Ａ２３および導体片Ａ２４とが一つのコプレーナ線路を形成し、第２給電線路３２と導体片Ａ２１および導体片Ａ２２とが一つのコプレーナ線路を形成する。

【0040】

なお、上記したコプレーナ線路を形成可能であれば、第２線路スリット２２ａは第２中間グランド部材２２を第２方向Ｙに貫通していなくてもよい。例えば、第２中間グランド部材２２の＋Ｙ端部において、導体片Ａ２１と導体片Ａ２２とが接続されていてもよい。第２中間グランド部材２２の－Ｙ端部において、導体片Ａ２３と導体片Ａ２４とが接続されていてもよい。ただし、第２線路スリット２２ａが第２中間グランド部材２２を第２方向Ｙに貫通している構成は、第２励振スリット２２ｂの励振が生じやすくなるため好適である。

【0041】

第２励振スリット２２ｂは、厚み方向Ｚから見て第２給電線路３２と交差するように延びている。言い換えれば、第２給電線路３２は、第２励振スリット２２ｂを横切るように延びている。この構成により、給電素子６０によって第２給電線路３２に電流が供給されると、第２励振スリット２２ｂが励振され、電磁波が発生する。第２励振スリット２２ｂで発生した電磁波は、第２アンテナ１２に到達し（図３も参照）、第２アンテナ１２を介してアンテナ基板１の外部に放射される。

【0042】

なお、第２励振スリット２２ｂを励振可能であれば、第２励振スリット２２ｂは第２中間グランド部材２２を第１方向Ｘに貫通していなくてもよい。例えば、第２中間グランド部材２２の＋Ｘ端部において、導体片Ａ２１と導体片Ａ２４とが接続されていてもよい。第２中間グランド部材２２の－Ｘ端部において、導体片Ａ２２と導体片Ａ２３とが接続されていてもよい。ただし、第２励振スリット２２ｂが第２中間グランド部材２２を第１方向Ｘに貫通している構成は、第２励振スリット２２ｂの励振が生じやすくなるため好適である。

【0043】

また、第２給電線路３２と第２中間グランド部材２２（導体片Ａ２１、導体片Ａ２２、導体片Ａ２３、および導体片Ａ２４）との間の第１方向Ｘにおける距離Ｄ２１は、厚み方向Ｚにおける第２給電線層Ｌ２とグランド部材４０（上側グランド部材４１）との間の厚み方向Ｚにおける距離Ｄ２２よりも短くてもよい（図３も参照）。この構成によれば、第２給電線路３２および第２中間グランド部材２２からなるコプレーナ線路で形成される電磁界の強度が、第２給電線路３２およびグランド部材４０からなるマイクロストリップ線路で形成される電磁界の強度よりも大きくなる。したがって、アンテナ基板１の放射効率を高めることができる。なお、第２給電線路３２と第２中間グランド部材２２との間の第１方向Ｘにおける距離が一定でない場合には、当該距離の平均値を距離Ｄ２１と定義してもよい。また、第２給電線路３２と第２中間グランド部材２２とが同一の層（第２給電線層Ｌ２）に位置していることにより、第２励振スリット２２ｂを効率的に励振させることができる。

【0044】

また、第２励振スリット２２ｂの幅（第２方向Ｙにおける寸法）Ｄ２３は、第２線路スリット２２ａの幅（第１方向Ｘにおける寸法）Ｄ２４よりも狭くてもよい。この構成によれば、アンテナ基板１の放射効率をより高めることができる。また、第２給電線路３２の長さ（第２方向Ｙにおける寸法）Ｄ２５は、各導体片Ａ２１～Ａ２４の第２方向Ｙにおける寸法Ｄ２６よりも長くてもよい。この構成によれば、アンテナ基板１の放射効率をより高めることができる。

【0045】

また、厚み方向Ｚにおける第２アンテナ１２と第１給電線層Ｌ１との間の距離Ｄ３０は、厚み方向Ｚにおける第１給電線層Ｌ１とグランド部材４０（上側グランド部材４１）との間の距離Ｄ１２よりも大きくてもよい（図３参照）。この構成によれば、中間グランド部材２１、２２とアンテナ１１、１２とを厚み方向Ｚにおいて遠ざけ、アンテナ基板１が送受信可能な電磁波の帯域を広げることができる。また、距離Ｄ３０が距離Ｄ１２よりも大きくなるように、例えば、第１給電線層Ｌ１よりも上方に位置する絶縁層１０６、１０７のそれぞれの厚み（厚み方向Ｚにおける寸法）の和が、グランド部材４０と第１給電線層Ｌ１との間に位置する絶縁層１０４、１０５のそれぞれの厚みの和の２倍以上としてもよい。また、絶縁層１０６、１０７と絶縁層１０４、１０５とで、誘電率の異なる誘電体が用いられてもよい。

【0046】

以下、給電素子６０が給電線路３１、３２に対して電流を供給する経路について説明する。なお、給電素子６０としては、例えばＲＦＩＣ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等を用いることができる。本実施形態に係る給電素子６０は、第１絶縁層１０１の下面に設けられた第２グランド部材５０の下面に実装されている。

【0047】

図６に示すように、本実施形態において、第１給電線路３１と給電素子６０とは、配線経路９０を介して電気的に接続されている。図示は省略するが、同様に、第２給電線路３２と給電素子６０とは、配線経路９０を介して電気的に接続されている。本実施形態に係る配線経路９０は、第１給電ビア９１、第２給電ビア９２（図６において不図示、図５参照）、第１上側配線ビア９３ａ、第２上側配線ビア９３ｂ（不図示）、配線パターン９４、および下側配線ビア９５を含む。図４および図６に示すように、第１給電ビア９１は、第１給電線路３１と接触するビアである。図６に示すように、第１給電ビア９１は、厚み方向Ｚにおいて第４絶縁層１０４および第５絶縁層１０５を貫通している。第１上側配線ビア９３ａは、第１給電ビア９１の下端に接続され、下方に向けて延びるビアである。第１上側配線ビア９３ａは、厚み方向Ｚにおいてグランド部材４０から第２絶縁層１０２までを貫通している。また、図５に示すように、第２給電ビア９２は、第２給電線路３２と接触するビアである。図示は省略するが、第２上側配線ビア９３ｂは、第２給電ビア９２の下端に接続され、下方に向けて延びるビアである。第２上側配線ビア９３ｂは、第１上側配線ビア９３ａと同様に、厚み方向Ｚにおいてグランド部材４０から第２絶縁層１０２までを貫通している（不図示）。下側配線ビア９５は、給電素子６０に接続され、上方に向けて延びるビアである。

【0048】

配線パターン９４は、導体によって形成されたパターンである。図６に示すように、配線パターン９４は、配線層ＬＷに位置する。ここで、グランド部材４０は、厚み方向Ｚにおいて配線層ＬＷと給電線層Ｌ１、Ｌ２との間に位置するように配されている。つまり、配線層ＬＷは、グランド部材４０よりも下方に位置する。より具体的に、本実施形態に係る配線層ＬＷは、厚み方向Ｚにおける第１絶縁層１０１と第２絶縁層１０２との間に位置している。

【0049】

配線層ＬＷに設けられた配線パターン９４は、下側配線ビア９５と、アンテナ基板１に含まれる各アンテナユニットＵが有する各上側配線ビア９３ａ、９３ｂと、を電気的に接続する役割を有する。言い換えれば、配線パターン９４は、１つの給電素子６０と、複数のアンテナユニットＵの各々が有する給電線路３１、３２と、を結ぶ役割を有する。このように、グランド部材４０の下方に位置する配線層ＬＷに配線パターン９４を設けることで、１つの給電素子６０と複数の給電線路３１、３２とを容易に接続することができる。

【0050】

なお、アンテナ基板１が２つの配線層ＬＷを備え、給電素子６０と各第１給電線路３１とを結ぶ配線パターン９４が一方の配線層ＬＷに配され、給電素子６０と各第２給電線路３２とを結ぶ配線パターン９４が他方の配線層ＬＷに配される構成が採用されてもよい。この場合、給電線路３１、３２に供給される電流のクロストークを抑制することができる。

【0051】

次に、以上のように構成されたアンテナ基板１の作用について説明する。

【0052】

上述したように、本実施形態に係るアンテナ基板１においては、給電素子６０を用いて給電線路３１、３２に電流を供給することにより、励振スリット２１ｂ、２２ｂを励振することができる。これにより、励振スリット２１ｂ、２２ｂで電磁波を発生させ、アンテナ１１、１２から電磁波を放出することができる。このとき、励振スリット２１ｂ、２２ｂで発生した電磁波の一部は、下方に向けて伝搬する。

【0053】

さらに本実施形態に係るアンテナ基板１においては、中間グランド部材２１、２２が、厚み方向Ｚにおいてアンテナ１１、１２とグランド部材４０との間に位置している。つまり、中間グランド部材２１、２２の下方にグランド部材４０が設けられている。この構成により、励振スリット２１ｂ、２２ｂから下方に向けて伝搬してきた電磁波は、グランド部材４０に反射される。したがって、当該電磁波がアンテナ基板１の下方に向けて漏出することが抑制される。また、本実施形態に係るアンテナ基板１においては、給電線路３１、３２と中間グランド部材２１、２２とが同一の層（給電線層Ｌ１、Ｌ２）に位置している。このため、例えば特許文献１に記載のアンテナ基板において給電線層の下方に新たなグランド部材を追加する構成と比較して、アンテナ基板１の厚みの増大を抑制することができる。

【0054】

また、本実施形態に係るアンテナ基板１は、２つの給電線層Ｌ１、Ｌ２を有する。この構成によれば、例えば２つの励振スリット２１ｂ、２２ｂのうち一方からＶ偏波用の電磁波を発生させ、他方からＨ偏波用の電磁波を発生させることができる。すなわち、アンテナ基板１をＶおよびＨの両偏波に対応させることができる。なお、本実施形態においては第１給電線層Ｌ１と第１アンテナ１１とが対応し、第２給電線層Ｌ２と第２アンテナ１２とが対応しているが、第１給電線層Ｌ１が第２アンテナ１２と対応し、第２給電線層Ｌ２が第１アンテナ１１と対応していてもよいし、第１アンテナ１１と第２アンテナ１２が両方とも第１給電線層Ｌ１と第２給電線層Ｌ２の両方に対応してもよい。あるいは、アンテナ基板１が一つのみのアンテナを備え、２つの給電線層Ｌ１、Ｌ２の双方が当該一つのアンテナと対応していてもよい。なお、アンテナ基板１を両偏波に対応させる必要がない場合等においては、アンテナ基板１は一つのみの給電線層を有していてもよい。

【0055】

以上説明したように、本実施形態に係るアンテナ基板１は、アンテナ１１、１２と、厚み方向Ｚにおいてアンテナ１１、１２と間隔をあけて配されたグランド部材４０と、厚み方向Ｚにおいてアンテナ１１、１２とグランド部材４０との間に位置する給電線層Ｌ１、Ｌ２と、を備え、各給電線層Ｌ１、Ｌ２には、グランド部材４０と電気的に接続された中間グランド部材２１、２２と、給電線路３１、３２と、が配置され、中間グランド部材２１、２２には、厚み方向Ｚに直交する方向に延びる線路スリット２１ａ、２２ａと、線路スリット２１ａ、２２ａが延びる方向および厚み方向Ｚの双方に直交する方向に延びる励振スリット２１ｂ、２２ｂと、が形成されており、各給電線層Ｌ１、Ｌ２について、給電線路３１、３２は、線路スリット２１ａ、２２ａの内部に位置しており、各給電線層Ｌ１、Ｌ２について、励振スリット２１ｂ、２２ｂは、給電線路３１、３２と交差するように延びている。

【0056】

この構成によれば、励振スリット２１ｂ、２２ｂが給電線路３１、３２と交差するように延びているため、給電線路３１、３２の電流を供給することにより励振スリット２１ｂ、２２ｂを励振させ、電磁波を発生させることができる。ここで、励振スリット２１ｂ、２２ｂで発生した電磁波の一部がアンテナ１１、１２とは反対側に向けて伝搬していった際に、当該電磁波はグランド部材４０に反射される。したがって、電磁波がアンテナ基板１の外部に漏出することを抑制できる。また、給電線路３１、３２と中間グランド部材２１、２２とが同一の層（給電線層Ｌ１、Ｌ２）に位置しているため、アンテナ基板１の厚みの増大を抑制することができる。

【0057】

また、各給電線層Ｌ１、Ｌ２について、励振スリット２１ｂ、２２ｂは、中間グランド部材２１、２２を貫通している。この構成により、アンテナ基板１の放射効率を高めることができる。

【0058】

また、各給電線層Ｌ１、Ｌ２について、線路スリット２１ａ、２２ａは、中間グランド部材２１、２２を貫通している。この構成により、アンテナ基板１の放射効率をより高めることができる。

【0059】

また、本実施形態に係るアンテナ基板１は、２つの給電線層Ｌ１、Ｌ２を備える。この構成により、例えばアンテナ基板１をＶおよびＨの両偏波に対応させることができる。

【0060】

また、厚み方向Ｚにおける第２アンテナ１２と第１給電線層Ｌ１との間の距離Ｄ３０は、厚み方向Ｚにおける第１給電線層Ｌ１とグランド部材４０との間の距離Ｄ１２よりも長い。この構成により、中間グランド部材２１、２２とアンテナ１１、１２とを厚み方向Ｚにおいて遠ざけ、アンテナ基板１が送受信可能な電磁波の帯域を広げることができる。

【0061】

また、各給電線層Ｌ１、Ｌ２について、給電線路３１、３２と中間グランド部材２１、２２との間の距離Ｄ１１、Ｄ２１は、厚み方向Ｚにおける給電線層Ｌ１、Ｌ２とグランド部材４０との間の距離Ｄ１２、Ｄ２２よりも短い。この構成により、給電線路３１、３２および中間グランド部材２１、２２からなるコプレーナ線路で形成される電磁界の強度が、給電線路３１、３２およびグランド部材４０からなるマイクロストリップ線路で形成される電磁界の強度よりも大きくなる。したがって、アンテナ基板１の放射効率をより確実に高めることができる。

【0062】

また、本実施形態に係るアンテナ基板１は、給電線路３１、３２に電流を供給する給電素子６０と、給電素子６０と給電線路３１、３２とを電気的に接続する配線経路９０と、配線層ＬＷと、をさらに備え、グランド部材４０は、厚み方向Ｚにおいて給電線層Ｌ１、Ｌ２と配線層ＬＷとの間に位置するように配されており、配線経路９０の少なくとも一部（配線パターン９４）は、配線層ＬＷに配置される。この構成により、１つの給電素子６０と複数の給電線路３１、３２とを、容易に接続することができる。

【0063】

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

【0064】

例えば、中間グランド部材２１、２２に形成される切り欠き２１ｄ、２２ｄの位置、大きさ、および形状は適宜変更可能である。切り欠き２１ｄ、切り欠き２２ｄの位置、大きさ、および形状を変化させることにより、アンテナ基板１が送受信可能な電磁波の周波数を変化させることができる。

【0065】

また、第１給電ビア９１の第１方向Ｘにおける位置は、適宜変更可能である。同様に、第２給電ビア９２の第２方向Ｙにおける位置は、適宜変更可能である。給電ビア９１、９２の位置を変化させることにより、給電線路３１、３２のインピーダンスの値を変化させることができる。本実施形態では、第１給電ビア９１は給電線路３１の一方の端部と給電線路３１の中点との間に位置し、第２給電ビア９２は給電線路３２の一方の端部と給電線路３２の中点との間に位置している。

【0066】

また、配線パターン９４と各第１給電線路３１とを電気的に接続する構成は上記実施形態の例に限られず、例えば第１給電ビア９１が配線パターン９４まで延びていてもよい。同様に、配線パターン９４と各第２給電線路３２とを電気的に接続する構成は上記実施形態の例に限られず、例えば第２給電ビア９２が配線パターン９４まで延びていてもよい。

【0067】

また、アンテナ基板１は３つ以上の給電線層を有していてもよい。同様に、アンテナ基板１は３つ以上のアンテナを有していてもよい。ここで、複数の給電線層のうち厚み方向Ｚにおいてグランド部材４０から最も離れた給電線層を最上給電線層ＬＴと称し、複数のアンテナのうち厚み方向Ｚにおいてグランド部材４０に最も近いアンテナを最下アンテナ１Ｂと称する。前記実施形態においては、第１給電線層Ｌ１が最上給電線層ＬＴに該当し、第２アンテナ１２が最下アンテナ１Ｂに該当する。ここで、厚み方向Ｚにおける最下アンテナ１Ｂと最上給電線層ＬＴとの間の距離は、厚み方向Ｚにおける最上給電線層ＬＴとグランド部材４０との間の距離よりも長くてもよい。この場合、前記実施形態において距離Ｄ３０を距離Ｄ１２よりも長くする場合（図３参照）と同様に、アンテナ基板１が送受信可能な電磁波の帯域を広げることができる。また、前記実施形態において説明した寸法関係を各給電線層に適用することにより、前記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【0068】

また、アンテナ基板１が備えるアンテナユニットＵの数は適宜変更可能であり、１つ以上であればいくつであってもよい。

【0069】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0070】

１…アンテナ基板 １１…第１アンテナ（アンテナ） １２…第２アンテナ（アンテナ） １Ｂ…最下アンテナ ２１…第１中間グランド部材（中間グランド部材） ２１ａ…第１線路スリット（線路スリット） ２１ｂ…第１励振スリット（励振スリット） ２２…第２中間グランド部材（中間グランド部材） ２２ａ…第２線路スリット（線路スリット） ２２ｂ…第２励振スリット（励振スリット） ３１…第１給電線路（給電線路） ３２…第２給電線路（給電線路） ４０…グランド部材 ６０…給電素子 ９０…配線経路 Ｌ１…第１給電線層（給電線層） Ｌ２…第２給電線層（給電線層） ＬＴ…最上給電線層 ＬＷ…配線層 Ｚ…厚み方向

【要約】

【課題】電磁波の漏出を抑制しつつ、厚みの増大を抑制できるアンテナ基板を提供する。
【解決手段】アンテナ基板は、アンテナと、厚み方向において前記アンテナと間隔をあけて配されたグランド部材と、前記厚み方向において前記アンテナと前記グランド部材との間に位置する給電線層と、を備え、前記給電線層には、前記グランド部材と電気的に接続された中間グランド部材と、給電線路と、が配置され、前記中間グランド部材には、前記厚み方向に直交する方向に延びる励振スリットと、前記励振スリットが延びる方向および前記厚み方向の双方に直交する方向に延びる線路スリットと、が形成されており、前記給電線路は、前記線路スリットの内部に位置しており、前記励振スリットは、前記厚み方向から見て前記給電線路と交差するように延びている。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】