特許 7325303 無線モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-03

(45)【発行日】2023-08-14

(54)【発明の名称】無線モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01Q 23/00 20060101AFI20230804BHJP

   H01Q 1/38 20060101ALI20230804BHJP

   H01Q 1/40 20060101ALI20230804BHJP

   H05K 1/02 20060101ALI20230804BHJP

【ＦＩ】

H01Q23/00

H01Q1/38

H01Q1/40

H05K1/02 J

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019203435

(22)【出願日】2019-11-08

(65)【公開番号】P2021078003

(43)【公開日】2021-05-20

【審査請求日】2022-09-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000237606

【氏名又は名称】加賀ＦＥＩ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】三ケ田 仁

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 泰治

【審査官】白井 亮

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００９／２３１２０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１３９０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００３／２０１９３８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／１６６６８６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００７／０００８９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－２０１２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９３０１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ ２３／００

Ｈ０１Ｑ １／３８

Ｈ０１Ｑ １／４０

Ｈ０５Ｋ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面および前記第１面と反対の第２面を有する基板と、
前記基板内、前記第１面および前記第２面の少なくとも一部に設けられ、高周波信号が入力または出力するアンテナと、
前記基板内、前記第１面および前記第２面の少なくとも一部に設けられた電子回路と、
前記アンテナが設けられたアンテナ領域において、前記基板内、前記第１面および前記第２面の少なくとも一部に平面視において互いに離れるように設けられ、各々の最大幅が前記高周波信号の空気中の波長の１／５０倍以下である複数の金属層と、
を備える無線モジュール。

【請求項2】

前記複数の金属層の互いの最短距離は、前記高周波信号の空気中の波長の１／２００倍以上である請求項１に記載の無線モジュール。

【請求項3】

前記アンテナ領域における前記複数の金属層の占有率は０．０５以上である請求項１または２に記載の無線モジュール。

【請求項4】

前記複数の金属層は、前記基板の一部を介し重なり、前記基板の少なくとも一部を貫通するビア配線により接続される第１金属層と第２金属層とを各々備える請求項１から３のいずれか一項に記載の無線モジュール。

【請求項5】

前記複数の金属層の少なくとも１つにおいて、前記ビア配線は、前記アンテナと前記電子回路との配列方向に複数設けられている請求項４に記載の無線モジュール。

【請求項6】

前記金属層における前記アンテナと前記電子回路との配列方向の幅は、前記金属層における前記配列方向に交差する方向の幅より大きい請求項１から５のいずれか一項に記載の無線モジュール。

【請求項7】

前記アンテナ領域に最も近い前記基板の辺と、前記アンテナ領域と、の間に前記電子回路は設けられていない請求項１から６のいずれか一項に記載の無線モジュール。

【請求項8】

前記複数の金属層は、前記基板内に設けられている請求項１から７のいずれか一項に記載の無線モジュール。

【請求項9】

前記複数の金属層の最大幅は各々０．１ｍｍ以上である請求項１から８のいずれか一項に記載の無線モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線モジュールに関連し、例えばアンテナを有する無線モジュールに関連する。

【背景技術】

【0002】

基板にアンテナ領域と電子回路が設けられた無線モジュールにおいて、端子を基板のアンテナ領域を避けて設けることが知られている（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１５４０５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

基板のアンテナ領域は熱応力等により湾曲しやすい。アンテナ領域における基板の下面に端子を設けると、実装基板上に無線モジュールを実装したときに端子と実装基板との接合不良が生じることがある。特許文献１のように、アンテナ領域を避けて端子を設けることで、基板が湾曲した場合にも端子と実装基板との接合不良を抑制できる。しかしながら、アンテナ領域に端子を設けない場合、無線モジュールと実装基板との接続の機械的な強度が低下する。また、アンテナ領域の基板が湾曲すると、アンテナと実装基板との距離が変化しアンテナの特性が変化してしまうことがある。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板の湾曲を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、第１面および前記第１面と反対の第２面を有する基板と、前記基板内、前記第１面および前記第２面の少なくとも一部に設けられ、高周波信号が入力または出力するアンテナと、前記基板内、前記第１面および前記第２面の少なくとも一部に設けられた電子回路と、前記アンテナが設けられたアンテナ領域において、前記基板内、前記第１面および前記第２面の少なくとも一部に平面視において互いに離れるように設けられ、各々の最大幅が前記高周波信号の空気中の波長の１／５０倍以下である複数の金属層と、を備える無線モジュールである。

【0007】

上記構成において、前記複数の金属層の互いの最短距離は、前記高周波信号の空気中の波長の１／２００倍以上である構成とすることができる。

【0008】

上記構成において、前記アンテナ領域における前記複数の金属層の占有率は０．０５以上である構成とすることができる。

【0009】

上記構成において、前記複数の金属層は、前記基板の一部を介し重なり、前記基板の少なくとも一部を貫通するビア配線により接続される第１金属層と第２金属層とを各々備える構成とすることができる。

【0010】

上記構成において、前記複数の金属層の少なくとも１つにおいて、前記ビア配線は、前記アンテナと前記電子回路との配列方向に複数設けられている構成とすることができる。

【0011】

上記構成において、前記金属層における前記アンテナと前記電子回路との配列方向の幅は、前記金属層における前記配列方向に交差する方向の幅より大きい構成とすることができる。

【0012】

上記構成において、前記アンテナ領域に最も近い前記基板の辺と、前記アンテナ領域と、の間に前記電子回路は設けられていない構成とすることができる。

【0013】

上記構成において、前記複数の金属層は、前記基板内に設けられている構成とすることができる。

【0014】

上記構成において、前記複数の金属層の最大幅は各々０．１ｍｍ以上である構成とすることができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、基板の湾曲を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１（ａ）は、実施例１に係る無線モジュールの平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

【図2】図２（ａ）および図２（ｂ）は、比較例１に係る無線モジュールの断面図である。

【図3】図３（ａ）から図３（ｃ）は、シミュレーション１における基板の平面図である。

【図4】図４は、シミュレーション１における周波数に対するＶＳＷＲを示す図である。

【図5】図５（ａ）および図５（ｂ）は、シミュレーション２におけるサンプルＡおよびＢの基板の平面図である。

【図6】図６は、サンプルＡおよびＢにおける周波数に対するＶＳＷＲを示す図である。

【図7】図７（ａ）および図７（ｂ）は、シミュレーション２におけるサンプルＣおよびＤの基板の平面図である。

【図8】図８は、サンプルＣおよびＤにおける周波数に対するＶＳＷＲを示す図である。

【図9】図９（ａ）および図９（ｂ）は、それぞれ実施例１の変形例１および２に係る無線モジュールの断面図である。

【図10】図１０（ａ）から図１０（ｃ）は、それぞれ実施例１の変形例３から５に係る無線モジュールの断面図である。

【図11】図１１（ａ）から図１１（ｅ）は、パターン２４の例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する。

【実施例1】

【0018】

図１（ａ）は、実施例１に係る無線モジュールの平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図１（ａ）ではシールド層の図示を省略している。基板１０の法線方向をＺ方向、アンテナ１６と電子回路２２の配列方向（基板１０の長辺方向）をＸ方向、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向とする。

【0019】

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、基板１０の上面にアンテナ１６が形成されている。基板１０の上面に電子部品１７および１８が搭載されている。電子部品１７は、例えばチップ抵抗、チップコンデンサおよびチップインダクタ等のディスクリート部品である。電子部品１８は、例えば、集積回路等の電子部品である。アンテナ１６が設けられた領域は、平面視において図１（ａ）の基板１０の左側の辺から右側の辺に向かう途中までの領域であり、ここではアンテナ領域５０と呼ぶ。電子部品１７および１８が設けられた領域は、アンテナ領域５０に隣接し、アンテナ領域５０から図１（ａ）の基板１０の右側までの領域であり、ここでは回路領域５２と呼ぶ。

【0020】

基板１０は、例えば複数の絶縁層１１ａ～１１ｃが積層された多層基板である。絶縁層１１ａ～１１ｃとしては、例えばガラスエポキシ樹脂またはポリイミド樹脂等の樹脂層または焼結セラミック等のセラミック層である。樹脂層には補強用の繊維またはフィラーが含まれていてもよい。基板１０の厚さＴ０は例えば０．１ｍｍから１ｍｍである。絶縁層１１ａから１１ｃの厚さＴ１～Ｔ３は例えば０．１ｍｍから０．５ｍｍである。最下層の絶縁層１１ａの下面には金属層１２ａが設けられている。金属層１２ａは、例えば外部入力、外部出力、電源端子等の端子１５である。端子１５ａは、実装基板と機械的に半田付けするためのもので、基板の反り防止を行うものである。

【0021】

最下層の絶縁層１１ａの上面から、内層の絶縁層１１ｂを経て、最上層の絶縁層１１ｃの上面には、それぞれ内層の金属層１２ｂから最表面の金属層１２ｄが設けられている。最下層、内層および最上層の金属層１２ａ～１２ｄは、一般には導電パターンまたは導電路と言われ、電極、電極と一体の配線などからなる。ビア配線１３ａから１３ｃはそれぞれ絶縁層１１ａから１１ｃを貫通する。ビア配線１３ａは、最下層の金属層１２ａと内層の金属層１２ｂとを電気的に接続し、ビア配線１３ｂは、内層の金属層１２ｂと内層の金属層１２ｃとを電気的に接続し、ビア配線１３ｃは、内層の金属層１２ｃと最上層の金属層１２ｄとを電気的に接続する。金属層１２ａから１２ｄおよびビア配線１３ａから１３ｃは、例えば銅、金、銀またはアルミニウムを主材料とする。

【0022】

アンテナ領域５０において、アンテナ１６は、回路領域５２の表層の金属層１２ｄと同一工程で形成される。内層の金属層１２ｂおよび内層の金属層１２ｃとビア配線１３ｃとは、基板１０を補強するためのパターン２４として形成される。

【0023】

この補強用のパターン２４は、図１（ｂ）では、矩形のタイル状の二枚の金属層１２ｂと１２ｃが内層の絶縁層１１ｂを挟んで設けられ、図１１（ｂ）の如く、金属層１２ｂと１２ｃは２つのビア配線１３ｂで機械的、物理的に一体化されている。この一体物は、図３（ｂ）の様に、アンテナ領域５０を、分離エリアを除いて実質全域に設けられている。そのため、基板１０の反りをこの一体物で抑えている。しかしながら、この一体物の配置の仕方は、後述のように、アンテナ特性のシフトを考慮して配置される。

【0024】

なお、ビア配線１３ｂは、絶縁層１１ｂをレーザ光を用い加工してビア孔を形成し、ビア孔内をめっき金属で充填することで形成する。ビア配線１３ｂは、ビア孔の側壁を被覆しビア孔に完全に充填されていなくてもよいし、ビア孔に完全に充填されていてもよい。

【0025】

回路領域５２において、最上層の金属層１２ｄは、電子部品１７および１８を搭載するパッド（電極）および配線などの導電パターンとして機能する。内層の金属層１２ｂから最上層の１２ｄおよびビア配線１３ａから１３ｃは、電子部品１７および１８を電気的に接続する配線、つまり導電路として機能する。電子部品１７、１８、回路領域５２に設けられた内層の金属層１２ｂから最上層の１２ｄおよびビア配線１３ａから１３ｃは、アンテナ１６と接続される電子回路２２を形成する。電子部品１７および１８を含む回路領域５２を覆うようにシールド層２０が設けられている。シールド層２０は金属板（ＣＡＮ）であり、半田等の接合層により基板１０に接合されている。シールド層２０内は空隙１９である。シールド層２０により、電子回路２２から発生するＥＭＩ（Electric Magnetic Interference）を抑制できる。

【0026】

電子回路２２は、例えば送信回路、受信回路、電源回路および／またはインターフェース回路を含む。送信回路は、高周波信号をアンテナ１６に出力する。受信回路は、アンテナ１６に入力した高周波信号を受ける。電源回路は、送信回路、受信回路およびインターフェース回路に電源電圧を供給する。インターフェース回路は、送信回路に入力する信号および受信回路から出力する信号を外部に入出力する回路である。アンテナ１６が送受信する電波（高周波信号）の周波数は、例えば０．８ＧＨｚから５ＧＨｚである。例えば無線モジュールは、周波数が２．４ＧＨｚのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュールである。

【0027】

［比較例１］
図２（ａ）および図２（ｂ）は、比較例１に係る無線モジュールの断面図である。

【0028】

図２（ａ）に示すように、実装基板３０上に比較例１の無線モジュールが搭載されている。無線モジュールには補強用のパターン２４が設けられていない。その他の無線モジュールの構成は実施例１と同じである。実装基板３０上にパッド３２が設けられている。基板１０の下面の端子１５とパッド３２とが半田等の接合層（不図示）により接合されている。

【0029】

図２（ｂ）に示すように、実装基板３０に無線モジュールを搭載するときに、リフローのため加熱すると基板１０のアンテナ領域５０が反ることがある。これは、回路領域５２では、電子部品１７、１８および金属層１２ａから１２ｄの密度が高いのに比べ、アンテナ領域５０では、電子部品１７および１８が搭載されておらず、金属層１２ａから１２ｄおよびビア配線１３ａから１３ｃの密度が低いためである。アンテナ領域５０の基板１０は、リフロー以外の熱処理および／または他の要因で湾曲することがある。アンテナ領域５０の基板１０が湾曲すると、アンテナ領域５０における端子１５とパッド３２との接合不良が生じ易くなる。アンテナ領域５０に端子１５を設けないことも考えられる。しかし、回路領域５２にのみ端子１５を設けると、実装基板３０と基板１０との接合強度が小さくなる。また、アンテナ領域５０の基板１０が湾曲するとアンテナ１６と実装基板３０との距離が変化し、アンテナ１６の特性が変化してしまう可能性がある。

【0030】

実施例１では、アンテナ領域５０の金属層１２ａから１２ｄの少なくとも１層を用い補強用のパターン２４を設けることで、基板１０の湾曲を抑制できる。

【0031】

［シミュレーション１］
アンテナ領域５０に金属層１２ａから１２ｄを設けると、アンテナ１６の特性が劣化する可能性がある。そこで、補強用のパターン２４の大きさを変えアンテナ１６の特性をシミュレーションした。

【0032】

図３（ａ）から図３（ｃ）は、シミュレーション１における基板の平面図である。図３（ａ）は、絶縁層１１ｃの上面を示す平面図、図３（ｂ）は、絶縁層１１ａおよび１１ｂの上面を示す平面図、図３（ｃ）は、絶縁層１１ａの下面を上方から透視した平面図である。

【0033】

図３（ａ）に示すように、絶縁層１１ｃの上面のアンテナ領域５０には、アンテナ１６が設けられている。アンテナ１６のパターンの幅Ｗ１は０．５ｍｍである。アンテナ１６の長さは２４．６ｍｍである。アンテナ領域５０の大きさＤ１×Ｄ２は、９．６ｍｍ×８．０ｍｍである。回路領域５２では、最上層の絶縁層１１ｃ上に形成された金属層１２ｄがアンテナ領域５０よりも配線密度が高く形成されているため、回路領域５２を金属層１２ｄで示した。

【0034】

図３（ｂ）に示すように、最下層の絶縁層１１ａおよび内層の絶縁層１１ｂの上面、つまりアンテナ領域５０の基板１０の内層には、平面形状が正方形のパターン２４が複数配列されている。なお、回路領域５２では、金属層１２ｂおよび１２ｃがアンテナ領域５０よりも配線密度が高く形成されているため、回路領域５２を金属層１２ｂおよび１２ｃで示した。

【0035】

図３（ｃ）に示すように、絶縁層１１ａの下面のアンテナ領域５０には金属層１２ａは形成されていない。回路領域５２では、金属層１２ａがアンテナ領域５０よりも配線密度が高く形成されているため、回路領域５２を金属層１２ａで示した。

【0036】

金属層１２ａから１２ｄは、厚さが３５μｍの銅層（銅箔）とした。絶縁層１１ａ、１１ｂおよび１１ｃはそれぞれ厚さＴ１が１００μｍ、厚さＴ２が２００μｍおよび厚さＴ３が１００μｍのＦＲ－４（Flame Retardant Type 4）とした。

【0037】

図３（ｂ）に示すように、パターン２４の平面形状を正方形とし、正方形の辺の長さをＤ３、隣接するパターン２４の中心間の距離をＤ４、隣接するパターン２４の間の距離をＤ５とする。距離Ｄ４を１．５ｍｍとした。パターン２４を図３（ｂ）のアンテナ領域５０に敷き詰めた。Ｄ３が０ｍｍ、０．２ｍｍ、０．４ｍｍ、０．６ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍおよび１．３ｍｍにおける電圧定在波比ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）をシミュレーションした。アンテナ領域５０の面積に対するアンテナ領域５０内のパターン２４の合計の面積をパターン２４の占有率とすると、占有率はおおよそ（Ｄ３×Ｄ３）／（Ｄ４×Ｄ４）である。上記Ｄ３のときの占有率はそれぞれ０、０．０１８、０．０７１、０．１６、０．２８、０．４４、０．６４および０．７５である。Ｄ３＝０ｍｍのパターン２４のないサンプルをサンプル０とする。

【0038】

図４は、シミュレーション１における周波数に対する電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を示す図である。ＶＳＷＲは送信回路もしくは受信回路とのインピーダンス整合を示す指標で、１のときに完全に整合が取れ損失が無い状態となるので、使用する周波数においてできるだけＶＳＷＲが小さいことが望ましい。図４に示すように、Ｄ３が０ｍｍのサンプル０のとき周波数が２．５ＧＨｚにおいてＶＳＷＲが極小となるようにアンテナ１６が設計されている。Ｄ３が大きくなり、Ｄ５が小さくなると、ＶＳＷＲが極小となる周波数は低周波数側に移動する。また、ＶＳＷＲの極小値が大きくなる。周波数が２．５ＧＨｚの電磁波の空気中の波長は約１２０ｍｍであり、Ｄ３が空気中の波長の１／１００程度であればサンプル０からのＶＳＷＲの極小値の増加は小さい。

【0039】

［シミュレーション２］
シミュレーション１では、Ｄ３とともにパターン２４の占有率も変化させている。そこで、占有率を一定としたシミュレーションを行った。

【0040】

図５（ａ）および図５（ｂ）は、シミュレーション２におけるサンプルＡおよびＢの基板の平面図であり、絶縁層１１ａおよび１１ｂの上面を示す平面図である。

【0041】

図５（ａ）に示すように、サンプルＡではパターン２４は正方形であり、１辺の長さをＤ３とし、隣接するパターン２４の間隔をＤ５とする。Ｄ３＝Ｄ５＝０．７５ｍｍであり、占有率は０．２５である。

【0042】

図５（ｂ）に示すように、サンプルＢではパターン２４は直線状であり、幅をＤ３´とし、パターン２４の間隔をＤ５´とする。Ｄ３´＝０．７５ｍｍ、Ｄ５´＝２．２５ｍｍであり、占有率は０．２５である。パターン２４の延伸方向はアンテナ１６と電子回路２２のＸ方向である。その他のシミュレーション条件はシミュレーション１と同じである。

【0043】

図６は、サンプルＡおよびＢにおける周波数に対するＶＳＷＲを示す図である。図６に示すように、サンプルＡでは、サンプル０（パターン２４を設けない）に比べＶＳＷＲの変化は小さく、極小値の増加は小さい。サンプルＢでは、サンプル０に比べＶＳＷＲが大きく変化し、極小値が大きい。

【0044】

図５（ａ）および図５（ｂ）のようにパターン２４が長い長方形（サンプルＢ）は、電磁波の誘導によりパターン２４に電流が流れ、その損失はサンプルＡから比べると大きい。一方サンプルＡは、パターン２４が正方形で、その一辺はサンプルＢの長側辺よりも短くなっている。よって、このサンプルＡのパターン２４では、サンプルＢから比べると誘導による電流は少なく、損失が少なくなるため、補強用パターンとして好適である。なお、図７（ａ）および図７（ｂ）でも同様のことが言える。

【0045】

図７（ａ）および図７（ｂ）は、シミュレーション２におけるサンプルＣおよびＤの基板の平面図であり、絶縁層１１ａおよび１１ｂの上面を示す平面図である。

【0046】

図７（ａ）に示すように、サンプルＣではパターン２４は正方形であり、１辺の長さをＤ３とし、隣接するパターン２４の間隔をＤ５とする。Ｄ３＝Ｄ５＝０．５ｍｍであり、占有率は０．２５である。

【0047】

図７（ｂ）に示すように、サンプルＤではパターン２４は直線状であり、幅をＤ３´とし、パターン２４の間隔をＤ５´とする。Ｄ３´＝０．５ｍｍ、Ｄ５´＝１．５ｍｍであり、占有率は０．２５である。パターン２４の延伸方向はＹ方向である。

【0048】

図８は、サンプルＣおよびＤにおける周波数に対するＶＳＷＲを示す図である。図８に示すように、サンプルＣでは、サンプル０に比べＶＳＷＲの変化は小さい。サンプルＤでは、サンプル０に比べＶＳＷＲが大きく変化している。

【0049】

シミュレーション２のサンプルＡとＢとの比較、サンプルＣとＤとの比較から、占有率は０．２５と同じでもパターン２４が大きいと、ＶＳＷＲの変化が大きくなる。また、サンプルＡとＣとの比較では同じ占有率でもＤ３の小さいサンプルＣはサンプルＡよりＶＳＷＲの変化が小さい。このように、パターン２４に起因するアンテナ特性の劣化は、占有率ではなく、パターン２４の大きさに依存することがわかる。

【0050】

アンテナ１６が放射する電波の磁界成分によりパターン２４内に渦電流が発生すると、アンテナ１６から放射されたエネルギーの一部が熱に変換されてしまう。これにより、アンテナ１６の放射効率が低下する。パターン２４が大きいと、渦電流が生成されるが、パターン２４が高周波信号の波長に対し十分に小さいと渦電流は生成されにくく、アンテナ１６の放射効率が低下しないと考えられる。

【0051】

シミュレーション１および２のように、パターン２４によるアンテナ１６の特性への影響を小さくするためには、パターン２４の最大幅は、アンテナ１６が送受信する高周波信号の空気中の波長の１／５０以下が好ましく、１／１００以下がより好ましく、１／２００以下がさらに好ましい。パターン２４の幅が小さいと基板１０の補強パターンとして機能しにくくなる。このため、パターン２４の最大幅は波長の１／１００００以上が好ましく、１／１０００以上がより好ましい。

【0052】

よって、パターン２４の幅（矩形の幅または直径）の上限は、λ×１／５０程度である。また、下限はビア配線１３ａ～１３ｃの加工性である程度決まる。一般にはビア配線１３ａ～１３ｃの直径を０．０５ｍｍ～０．１ｍｍ程度とすることで、ビア配線１３ａ～１３ｃと金属層１２ａ～１２ｄとのコンタクト性を確保できる。図１１（ａ）の場合、パターン２４の最大幅（矩形の幅または直径）の下限は、ビア配線１３ａ～１３ｃの約２倍の０．１ｍｍ～０．２ｍｍ程度となる。

【0053】

隣接するパターン２４間の最小間隔が小さすぎると、高周波信号からみて隣接するパターン２４が実質的に１つのパターン２４となる。これにより、渦電流が増大し、アンテナ１６の放射効率が低下する。よって、隣接するパターン２４の最小間隔は、アンテナ１６が送受信する高周波信号の空気中の波長の１／２００以上が好ましく、１／１００以上がより好ましく、１／５０以上がさらに好ましい。

【0054】

パターン２４の占有率が小さいと、パターン２４が補強パターンとして機能しない。よって、占有率は０．０５以上が好ましく、０．１以上がより好ましく、０．２以上がさらに好ましい。パターン２４の占有率が大きすぎると、アンテナ１６の特性に影響する。よって、占有率は０．９以下が好ましく、０．７５以下がより好ましく、０．５以下がさらに好ましい。

【0055】

パターン２４の平面形状として正方形を例に説明したが、パターン２４の平面形状は、長方形、三角形等の多角形、円形または楕円形等任意に設定できる。

【0056】

シミュレーション１および２では、高周波信号の波長として空気中の波長を用いた。シミュレーション１および２の結果は、基板１０の誘電率および厚さにより変わることが考えられる。しかしながら、基板１０に用いられる誘電体の比誘電率は例えば３から６であり、大きくは変わらない。基板１０の厚さは例えば０．１ｍｍから１ｍｍである。これらの範囲で基板１０の比誘電率および厚さが変化してもシミュレーション１および２の結果にはあまり影響しない。よって、シミュレーション１および２の結果は無線モジュールに一般化できる。

【0057】

［実施例１の変形例１］
図９（ａ）は、実施例１の変形例１に係る無線モジュールの断面図である。図９（ａ）に示すように、アンテナ１６、電子部品１７および１８を覆うように樹脂封止層２６が設けられている。回路領域５２の樹脂封止層２６を覆うようにシールド層２０が設けられている。樹脂封止層２６は例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂である。シールド層２０は例えば樹脂封止層２６の表面に形成されためっき層またはスパッタ層である。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

【0058】

実施例１の変形例１のように、樹脂封止層２６は、基板１０上に電子部品１７および１８を封止するように設けられている。樹脂封止層２６はアンテナ領域５０に設けられておらず、アンテナ１６を封止しなくてもよい。

【0059】

［実施例１の変形例２］
図９（ｂ）は、実施例１の変形例２に係る無線モジュールの断面図である。図９（ｂ）に示すように、パターン２４は、基板１０の下面に設けられている。その他の構成は実施例１の変形例１と同じであり説明を省略する。

【0060】

［実施例１の変形例３］
図１０（ａ）は、実施例１の変形例３に係る無線モジュールの断面図である。図１０（ａ）に示すように、アンテナ１６は、基板１０の下面に設けられている。樹脂封止層２６は電子部品１７および１８を封止するように基板１０上に設けられている。シールド層２０は回路領域５２の樹脂封止層２６を覆うように設けられている。その他の構成は実施例１の変形例１と同じであり説明を省略する。

【0061】

［実施例１の変形例４］
図１０（ｂ）は、実施例１の変形例４に係る無線モジュールの断面図である。図１０（ｂ）に示すように、補強用のパターン２４は、絶縁層１１ｂおよび１１ｃの上面に設けられている。その他の構成は実施例１の変形例３と同じであり説明を省略する。

【0062】

［実施例１の変形例５］
図１０（ｃ）は、実施例１の変形例５に係る無線モジュールの断面図である。図１０（ｃ）に示すように、補強用のパターン２４は、基板１０の上面（第１面）に設けられている。その他の構成は実施例１の変形例３と同じであり説明を省略する。

【0063】

実施例１の変形例３から５のように、アンテナ１６は基板１０の下面（第２面）に設けられていてもよい。アンテナ１６は基板１０の内部に設けられていてもよい。

【0064】

実施例１のように、樹脂封止層２６が設けられていなくてもよいし、実施例１の変形例１から５のように、樹脂封止層２６が設けられていてもよい。

【0065】

実施例１およびその変形例のように、補強用のパターン２４は、絶縁層１１ａから１１ｃの上面および下面の少なくとも１つの面に設けられていればよい。特に、パターン２４は、基板１０の内層に設けられる。電子回路２２は、基板１０の表面および／または内層に設けられる。

【0066】

図１１（ａ）から図１１（ｅ）は、補強用のパターン２４の例を示す平面図である。補強用のパターン２４の平面形状が矩形の場合の例を示している。

【0067】

図１１（ａ）に示すように、補強用のパターン２４は正方形であり、中央に一つビア配線１３が設けられている。

【0068】

続いて、図１１（ｂ）に示すように、補強用のパターン２４の平面形状は正方形である。ビア配線１３はパターン２４のＸ方向の両側に設けられており、Ｙ方向の両側には設けられていない。

【0069】

図１１（ｃ）に示すように、補強用のパターン２４の平面形状は正方形である。ビア配線１３は、パターン２４のうちＸ方向の両側とＹ方向の両側との両方に設けられている。

【0070】

図１１（ｄ）に示すように、補強用のパターン２４の平面形状はＸ方向が長辺の長方形である。ビア配線１３はパターン２４のうちＸ方向の両側に設けられており、Ｙ方向の両側には設けられていない。

【0071】

図１１（ｅ）に示すように、補強用のパターン２４の平面形状はＸ方向が長辺の長方形である。ビア配線１３は、パターン２４のうちＸ方向の両側とＹ方向の両側との両方に設けられている。

【0072】

図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、基板１０はＸ方向において湾曲しやすい。よって、図１１（ａ）から図１１（ｅ）のように、ビア配線１３をパターン２４のうち図２（ａ）および図２（ｂ）のＸ方向（基板１０の長辺方向）の両側に設けることで、基板１０の湾曲をより抑制できる。また、ビア配線１３をＸ方向に沿って任意の位置に複数配置することで、基板１０の湾曲をより抑制できる。図１１（ｄ）および図１１（ｅ）のように、Ｘ方向のパターン２４の幅をＹ方向のパターン２４の幅より大きくする。これにより、基板１０の湾曲をより抑制できる。Ｘ方向のパターン２４の幅はＹ方向のパターン２４の幅の１．２倍以上が好ましく、１．５倍以上がより好ましい。

【0073】

図３（ａ）から図４において説明した電流損失を考えると、パターン２４の平面形状は図１１（ａ）～図１１（ｃ）のように正方形（さらには面積が小さい）の方が好ましい。強度を考えた場合、図１１（ｃ）のように四辺のそれぞれに少なくとも１つのビア配線１３が設けられることが好ましい。

【0074】

また、図２（ａ）および図２（ｂ）のＸ方向と図１１（ａ）から図１１（ｅ）のＸ方向が一致している状態において、Ｘ方向の第１側辺が空気中の波長の１／５０倍以下の条件を満たし、Ｙ方向の第２側辺は、第１側辺の長さを超えないことが好ましい。

【0075】

パターン２４において、ビア配線１３が貫通する絶縁層１１ｂは複数の絶縁層１１ａから１１ｃのうち最も厚いことが好ましい。これにより、基板の湾曲をより抑制できる。絶縁層１１ｂの厚さは、絶縁層１１ｂ以外の絶縁層１１ａおよび１１ｃの最も厚い厚さの１．２倍以上が好ましく、１．５倍以上がより好ましい。

【0076】

実施例１およびその変形例によれば、アンテナ１６は、基板１０内、基板１０の上面（第１面）および／または下面（第１面と反対の第２面）に設けられ、高周波信号が入力および／または出力する。電子回路２２は、基板１０内、基板１０の上面および／または下面に設けられている。複数のパターン２４（金属層１２ａから１２ｄ）は、アンテナ領域５０における基板１０内、基板１０の上面および／または下面に平面視において互いに離れるように設けられ、各々の最大幅が高周波信号の空気中の波長の１／５０倍以下である。

【0077】

これにより、複数のパターン２４が基板１０を補強するため、図２（ｂ）のような基板１０のアンテナ領域５０における湾曲を抑制できる。また、パターン２４の最大幅を高周波信号の空気中の波長の１／５０倍以下とする。これにより、パターン２４に起因したアンテナ特性の劣化を抑制できる。

【0078】

なお、パターン２４の最大幅は、例えばパターン２４の平面形状が正方形および長方形の場合には対角線の長さ、パターン２４の平面形状が円の場合には直径、楕円形の場合には長軸の長さとなる。パターン２４の形状がその他の場合にも同様である。

【0079】

複数のパターン２４の平面視における互いの最短距離は、高周波信号の空気中の波長の１／２００倍以上である。これにより、パターン２４に起因したアンテナ特性の劣化を抑制できる。

【0080】

アンテナ領域５０における複数のパターン２４の占有率は０．０５以上である。これにより、パターン２４は基板１０を補強する。よって、基板１０の湾曲を抑制できる。

【0081】

パターン２４は、平面視において基板１０の一部（例えば絶縁層１１ａから１１ｃの少なくとも１層）を介し重なり、ビア配線１３ｂにより接続される金属層１２ｂ（第１金属層）と金属層１２ｃ（第２金属層）とを各々備える。このように、ビア配線１３ｂで接続された複数の金属層１２ａから１２ｄによりパターン２４を形成する。これにより、例えば実施例１の図１（ｂ）では、パターン２４を形成する金属層１２ｂ、１２ｃおよびビア配線１３ｂがブロック構造を形成することにより基板１０が補強される。よって、基板１０の湾曲をより抑制できる。

【0082】

複数のパターン２４の少なくとも１つにおいて、ビア配線１３ｂはＸ方向（アンテナ１６と電子回路２２の配列方向）に複数設けられている。図２（ｂ）のように、基板１０はＸ方向において湾曲しやすい。よって、Ｘ方向に配列した複数のビア配線１３ｂにより、基板１０の湾曲をより抑制できる。

【0083】

複数のパターン２４の少なくとも１つにおいて、Ｘ方向におけるパターン２４の幅は、Ｙ方向（配列方向に交差する方向）におけるパターン２４の幅より大きい。図２（ｂ）のように、基板１０はＸ方向において湾曲しやすい。よって、パターン２４をＸ方向に長く形成することで、基板１０の湾曲をより抑制できる。パターン２４のＸ方向の幅はＹ方向の幅の１．５倍以上が好ましく、２倍以上がより好ましい。

【0084】

平面視におけるアンテナ領域５０に最も近い基板１０の辺と、アンテナ領域５０との間に電子回路２２は設けられていない。このような場合、図２のように、アンテナ領域５０における基板１０が湾曲しやすい。よって、パターン２４を設けることが好ましい。

【0085】

パターン２４は、基板１０内に設けることが好ましい。これにより、パターン２４とアンテナ１６との干渉をより抑制できる。また、基板１０の厚み方向のバランスがよくなり、基板１０の湾曲をより抑制できる。

【0086】

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0087】

１０ 基板
１１ａ－１１ｃ 絶縁層
１２ａ－１２ｄ 金属層
１３、１３ａ－１３ｃ ビア配線
１５ 端子
１６ アンテナ
１７、１８ 電子部品
１９ 空隙
２０ シールド層
２２ 電子回路
２４ パターン
２６ 樹脂封止層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】