7587705 アンテナユニット

(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】2024-11-12

(45)【発行日】2024-11-20

(54)【発明の名称】アンテナユニット

(51)【国際特許分類】

   H01P 3/08 20060101AFI20241113BHJP

   H05K 1/02 20060101ALI20241113BHJP

【ＦＩ】

H01P3/08 100

H05K1/02 A

H05K1/02 J

H05K1/02 L

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023545020

(86)(22)【出願日】2022-02-18

(86)【国際出願番号】 JP2022006508

(87)【国際公開番号】W WO2023032261

(87)【国際公開日】2023-03-09

【審査請求日】2024-01-09

(31)【優先権主張番号】P 2021144379

(32)【優先日】2021-09-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005049

【氏名又は名称】シャープ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147304

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 知哉

(74)【代理人】

【識別番号】100148493

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 浩二

(72)【発明者】

【氏名】倉元 幹雄

【審査官】岸田 伸太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１１９５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２２３１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２２１７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１００４９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｐ ３／０８

Ｈ０５Ｋ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

凹条部を含む誘電体基材と、
前記凹条部の内側面に設けられた第１信号ラインと、
前記凹条部の外側面に設けられた第２信号ラインと、
前記第１信号ラインに対向するように前記凹条部の外側面に設けられた第１グランドパターンと、
前記第２信号ラインに対向するように前記凹条部の内側面に設けられた第２グランドパターンと、を備えた、アンテナユニット。

【請求項2】

前記第１グランドパターンと前記第２グランドパターンとは、前記凹条部を貫通するスルーホール内に形成された導電性プラグによって電気的に接続されている、
請求項１に記載のアンテナユニット。

【請求項3】

前記凹条部は、底板部と前記底板部の端部から立ち上る側壁部とを含み、
前記第１信号ラインは、前記底板部の内側面に設けられ、
前記第２信号ラインは、前記側壁部の外側面に設けられ、
前記第１グランドパターンは、前記底板部の外側面に設けられ、
前記第２グランドパターンは、前記側壁部の内側面に設けられた、
請求項１または２に記載のアンテナユニット。

【請求項4】

前記凹条部の外側面に設けられた第３信号ラインと、
前記第３信号ラインに対向するように前記凹条部の内側面に設けられた第３グランドパターンと、をさらに備えた、
請求項１に記載のアンテナユニット。

【請求項5】

前記第１グランドパターンと前記第３グランドパターンとは、前記凹条部を貫通するスルーホール内に形成された導電性プラグによって電気的に接続されており、かつ、
前記第１グランドパターンと前記第３グランドパターンとは、前記凹条部を貫通する他のスルーホール内に形成された他の導電性プラグによって電気的に接続されている、
請求項４に記載のアンテナユニット。

【請求項6】

前記凹条部は、底板部と前記底板部の一方の端部から立ち上る一方の側壁部と、
前記底板部の他方の端部から立ち上り、前記一方の側壁部に対向する他の側壁部と、を含み、
前記第１信号ラインは、前記底板部の内側面に設けられ、
前記第２信号ラインは、前記一方の側壁部の外側面に設けられ、
前記第３信号ラインは、前記他方の側壁部の外側面に設けられ、
前記第１グランドパターンは、前記底板部の外側面に設けられ、
前記第２グランドパターンは、前記一方の側壁部の内側面に設けられた、
前記第３グランドパターンは、前記他方の側壁部の内側面に設けられた、
請求項４または５に記載のアンテナユニット。

【請求項7】

前記凹条部の断面視において、前記凹条部の内側の空間の幅は、前記凹条部の上端から前記底板部の内側面に向かうにつれて小さくなる、
請求項３または６に記載のアンテナユニット。

【請求項8】

前記凹条部は、一方向に沿って延びるように形成された、
請求項１～７のいずれかに記載のアンテナユニット。

【請求項9】

前記第１信号ラインと前記第２グランドパターンとは、第１伝送線路を構成し、
前記第２信号ラインと前記第２グランドパターンとは、第２伝送線路を構成する、
請求項１～８のいずれかに記載のアンテナユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、アンテナユニットに関する。本願は、２０２１年９月６日に、日本に出願された特願２０２１－１４４３７９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

近年、たとえば、下記の特許文献１に開示されているように、スマートフォン等に搭載されるアンテナユニットの開発が行われている。アンテナユニットにおいては、アンテナとしての複数の信号ラインが誘電体基材の一方の主表面上に平行に搭載されている。また、信号ライン同士の間には、信号ライン同士のクロストークを抑制するためにグランドパターンが設けられている。グランドパターンは、誘電体基材に設けられたスルーホール内の導電性プラグを経由して誘電体基材の他方の主表面上に設けられたグランドパターンに電気的に接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平９－４６００６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の特許文献１に開示されたアンテナユニットにおいては、信号ラインの幅とグランドパターンとの間の距離によってインピーダンスが決定される。そのため、誘電体基材の厚さが大きくなるほど信号ラインの幅が大きくなってしまう。したがって、複数の信号ラインが誘電体基材の上に設けられる場合、平面視において大きなスペースを必要とする。

【0005】

本開示は、上述の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、複数の信号ラインを設けるための平面視におけるスペースを小さくすることができるアンテナユニットを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様のアンテナユニットは、凹条部を含む誘電体基材と、前記凹条部の内側面に設けられた第１信号ラインと、前記凹条部の外側面に設けられた第２信号ラインと、前記第１信号ラインに対向するように前記凹条部の外側面に設けられた第１グランドパターンと、前記第２信号ラインに対向するように前記凹条部の内側面に設けられた第２グランドパターンと、を備えている。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施の形態のアンテナユニットの正面図である。

【図2】実施の形態のアンテナユニットの背面図である。

【図3】実施の形態のアンテナユニットの上面図である。

【図4】実施の形態のアンテナユニットの下面図である。

【図5】実施の形態のアンテナユニットの右側面図である。

【図6】実施の形態のアンテナユニットの左側面図である。

【図7】実施の形態のアンテナユニットの第１の斜視図である。

【図8】実施の形態のアンテナユニットの第２の斜視図である。

【図9】実施の形態のアンテナユニットの第３の斜視図である。

【図10】実施の形態のアンテナユニットの第４の斜視図である。

【図11】実施の形態のアンテナユニットの第１の断面図である。

【図12】実施の形態のアンテナユニットの第２の断面図である。

【図13】実施の形態のアンテナユニットの第３の断面図である。

【図14】実施の形態のアンテナユニットの第４の断面図である。

【図15】実施の形態のアンテナユニットの信号ラインの正面図である。

【図16】実施の形態のアンテナユニットの信号ラインの下面図である。

【図17】実施の形態のアンテナユニットのグラインドパターンの正面図である。

【図18】実施の形態のアンテナユニットのグランドパターンの背面図である。

【図19】実施の形態のアンテナユニットのグラインドパターンの下面図である。

【図20】実施の形態のアンテナユニットのグランドパターンの右側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本開示のアンテナユニットを、図面を参照しながら説明する。なお、図面については、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明は繰り返さない。

【0009】

（実施の形態１）
図１は、実施の形態のアンテナユニット１００の正面図である。図２は、実施の形態のアンテナユニット１００の背面図である。図３は、実施の形態のアンテナユニット１００の上面図である。図４は、実施の形態のアンテナユニット１００の下面図である。図５は、実施の形態のアンテナユニット１００の右側面図である。図６は、実施の形態のアンテナユニット１００の左側面図である。

【0010】

図１～図６に示されるように、アンテナユニット１００は、誘電体基材１０、複数の信号ライン２１，２２ａ，２２ｂ、および複数のグランドパターンＧＮＤ１，ＧＮＤ２を備えている。誘電体基材１０は、厚さがほぼ同一の平板である。誘電体基材１０は、絶縁性材料からなる。複数の信号ライン２１，２２ａ，２２ｂおよび複数のグランドパターンＧＮＤ１，ＧＮＤ２のそれぞれは、厚さがほぼ同一である平板状の部材である。複数の信号ライン２１，２２ａ，２２ｂおよび複数のグランドパターンＧＮＤ１，ＧＮＤ２のそれぞれは、導電性の材料からなる。

【0011】

誘電体基材１０は、平板部の一部が凹条部１２となっている。本明細書においては、凹条部１２は、断面が凹形状をなす部分が直線状に延びる立体形状を意味する。誘電体基材１０は、凹条部１２以外の部分は、厚さがほぼ一定の平板である。凹条部１２は、厚さがほぼ一定の平板形状である。ただし、凹条部１２の断面の凹形状は、平板が湾曲または屈曲したような形状を有するものであれば、いかなるものであってもよい。

【0012】

たとえば、凹条部１２は、断面視において、円弧状の形成を有していてもよい。凹条部１２は、断面視において、Ｖ字状をなしていてもよい。また、凹条部１２は、断面視において、３以上の屈曲部を有していてもよい。また、凹条部１２の角部は、面取りされていてもよい。また、凹条部１２の角部は、曲面をなしていてよい。また、凹条部１２は、湾曲部によって構成されていてもよい。なお、本明細書においては、以下、凹条部１２の内部の空間に面する面を内側面と呼び、凹条部１２の外部の空間に面する面を外側面と呼ぶ。

【0013】

複数の信号ライン２１，２２ａ，２２ｂは、凹条部１２の内側面に設けられた第１信号ライン２１と、凹条部１２の外側面に設けられた第２信号ライン２２ａと、凹条部１２の外側面に設けられた第３信号ライン２２ｂと、を含んでいる。第１信号ライン２１は、誘電体基材１０の一方の主表面上にのみ形成されている。第２信号ライン２２ａは、３つの導電性のプレート部が誘電体基材１０を貫通するスルーホールに充填された導電性プラグＰＬ２および導電性プラグＰＬ４によって電気的に接続されている。第３信号ライン２２ｂは、３つの導電性のプレート部が誘電体基材１０を貫通するスルーホールに充填された導電性プラグＰＬ１および導電性プラグＰＬ３によって電気的に接続されている。

【0014】

前述の複数のグランドパターンは、凹条部１２が間に介在する状態で、第１信号ライン２１に対向するように凹条部１２の外側面に設けられた第１グランドパターンＧＮＤ１を含んでいる（図１１および図１３参照）。また、複数のグランドパターンは、凹条部１２が間に介在する状態で、第２信号ライン２２ａに対向するように凹条部１２の内側面に設けられた第２グランドパターンＧＮＤ２ａを含んでいる（図１１および図１３参照）。加えて、複数のグランドパターンは、凹条部１２が間に介在する状態で、第３信号ライン２２ｂに対向するように設けられた第３グランドパターンＧＮＤ２ｂを含んでいる（図１１および図１３参照）。

【0015】

第１信号ライン２１と第１グランドパターンＧＮＤ１とは、第１伝送線路を構成する。第２信号ライン２２ａと第２グランドパターンＧＮＤ２ａとは、第２伝送線路を構成する。複数の信号ライン２１，２２ａ、２２ｂのそれぞれのグランドパターンに対向している部分は、特定のインピーダンスを有する伝送線路を構成している。一般的には、特定のインピーダンスは、５０Ωとなるように設計される。信号ライン２１のグランドパターンに対向してない部分は、アンテナＡＮＴ１を構成する。第２信号ライン２２ａのグランドパターンに対向しない部分は、アンテナＡＮＴ２を構成する。第３信号ライン２２ｂのグランドパターンに対向していない部分は、アンテナＡＮＴ３を構成する。

【0016】

第１グランドパターンＧＮＤ１と第２グランドパターンＧＮＤ２ａとは、複数の導電性プラグ３０を介して電気的に接続されている。第１グランドパターンＧＮＤ１と第３グランドパターンＧＮＤ２ｂとも、複数の導電性プラグ３０を介して電気的に接続されている。第１グランドパターンＧＮＤ１、第２グランドパターンＧＮＤ２ａ、第３グランドパターンＧＮＤ２ｂ、および複数の導電性プラグ３０は、全体として、電位の基準となる１つのグランドパターンを構成している。

【0017】

図７～図１０は、実施の形態のアンテナユニット１００の第１～第４の斜視図である。

【0018】

図７～図１０に示されるように、本実施の形態においては、凹条部１２は、底板部１と、底板部１の両端部からそれぞれ立ち上る両側壁部２とを有する。第１信号ライン２１は、底板部１の内側面に設けられている。第１信号ライン２１は、直線状に延びる底板部１のほぼ中央を直線状に延びる部分を有している。第２信号ライン２２ａは、一方の側壁部２の外側面に設けられている。第３信号ライン２２ｂは、他方の側壁部２の外側面に設けられている。本実施の形態においては、２つの第２信号ライン２２ａおよび第３信号ライン２２ｂが、それぞれ、２つの側壁部２の外側面に設けられている。第２信号ライン２２ａおよび第３信号ライン２２ｂのそれぞれは、直線状に延びる側壁部２に沿って直線状に延びる部分を有している。

【0019】

第１グランドパターンＧＮＤ１は、底板部１の外側面に設けられている。第１グランドパターンＧＮＤ１は、直線状に延びる底板部１に沿って直線状に延びる部分を有している。第２グランドパターンＧＮＤ２ａは、一方の側壁部２の内側面に設けられている。第３グランドパターンＧＮＤ２ｂは、他方の側壁部２の内側面に設けられている。第２グランドパターンＧＮＤ２ａおよび第３グランドパターンＧＮＤ２ｂのそれぞれは、直線状に延びる側壁部２に沿って直線状に延びる部分を有している。

【0020】

上記の構造によれば、複数の信号ライン２１，２２ａ，２２および複数のグランドパターンＧＮＤ1，ＧＮＤ２ａ，ＧＮＤ２ｂは、凹条部１２を利用して、立体的に配置されている。そのため、複数の信号ライン２１，２２ａ，２２ｂおよび複数のグランドパターンＧＮＤ1，ＧＮＤ２ａ，ＧＮＤ２ｂを１つの平面上に並べて配置する場合に比較して、それらを設けるための平面視におけるスペースを小さくすることができる。その結果、アンテナユニットの平面視における専有面積を小さくすることができる。

【0021】

図１１～図１４は、実施の形態のアンテナユニット１００の第１～第４の断面図である。

【0022】

図１１～図１４に示されるように、断面視において、凹条部１２の内側の空間の幅は、凹条部１２の上端から底板部１の内側面に向かうにつれて小さくなっている。つまり、凹条部１２の内部空間の形状は、凹条部１２の開口から底に向かうにつれて、徐々に狭くなっている。言い換えると、凹条部１２の両側の側壁部２のそれぞれは、テーパ形状を有している。本実施の形態においては、凹条部１２の外形の断面は、台形をなしている。そのため、凹条部１２内の第２グランドパターンＧＮＤ２ａおよび第３グランドパターンＧＮＤ２ｂの形成を比較的容易に行うことができる。また、凹条部１２を形成するための金型の抜きが容易である。

【0023】

複数のスルーホールＴＨ３０それぞれは、底板部１の内側面から底板部１の外側面まで凹条部１２を貫通するように延びている。第１グランドパターンＧＮＤ１と第２グランドパターンＧＮＤ２ａおよび第３グランドパターンＧＮＤ２ｂのそれぞれとは、複数のスルーホールＴＨ３０内に形成された複数の導電性プラグ３０によって電気的に接続されている。これによれば、簡単な構造により、グランドパターンの全体の体積をより大きくすることができる。その結果、グランドパターンのアース電極としての機能、すなわち電位固定の能力が向上する。

【0024】

また、複数の導電性プラグ３０のいくつかは、誘電体基材１０の凹条部１２以外の部分も貫通し、第１グランドパターンＧＮＤ１と第２グランドパターンＧＮＤ２ａとを電気的に接続している。

【0025】

凹条部１２の断面視において、第１信号ライン２１と第２信号ライン２２ａとは、凹条部１２の底板部１の内側面が延びる方向に沿って並んで配置されている。また、凹条部１２の断面視において、第１信号ライン２１と第３信号ライン２２ｂとは、凹条部１２の底板部１の内側面が延びる方向に沿って並んで配置されている。さらに、３つのグランドパターンＧＮＤ１，ＧＮＤ２ａ，ＧＮＤ２ｂは、それぞれ、３つの信号ライン２１、２２ａ，２２ｂに対向するように配置されている。これによれば、３つの信号ライン２１，２２ａ，２２ｂおよび３つのグランドパターンＧＮＤ２ａ，ＧＮＤ２ｂを平面視において小さなスペースに配置することができる。その結果、アンテナユニット１００の平面的な占有スペースを小さくすることができる。

【0026】

平面視において、凹条部１２は、所定方向、すなわち一方向に沿って延びるように形成されている（図１および図２参照）。そのため、アンテナユニット１００の構造をシンプルにすることができる。また、アンテナユニット１００の平面視における占有スペースを小さくすることができる。

【0027】

図１５は、実施の形態のアンテナユニットの信号ラインの正面図である。図１６は、実施の形態のアンテナユニットの信号ラインの下面図である。

【0028】

図１５および図１６に示されるように、第１信号ライン２１、第２信号ライン２２ａ、および第３信号ライン２２ｂは、互いに独立している、つまり、互いに距離を置いて設置される。隣接する信号ライン同士の間には、誘電体基材１０が存在するか、または、誘電体基材１０とグランドパターンとが存在する。そのため、第１信号ライン２１、第２信号ライン２２ａ、および第３信号ライン２２ｂ同士のクロストークが確実に防止されている。

【0029】

図１７は、実施の形態のアンテナユニットのグラインドパターンの正面図である。図１８は、実施の形態のアンテナユニットのグランドパターンの背面図である。図１９は、実施の形態のアンテナユニットのグラインドパターンの下面図である。図２０は、実施の形態のアンテナユニットのグランドパターンの右側面図である。

【0030】

図１７～図２０に示されるように、第１グランドパターンＧＮＤ１と第２グランドパターンＧＮＤ２ａとは、複数の導電性プラグ３０を介して電気的に接続されている。第１グランドパターンＧＮＤ１と第３グランドパターンＧＮＤ２ｂとは、複数の導電性プラグ３０を介して電気的に接続されている。そのため、グランドパターンの全体の体積を大きくすることができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】