アンテナ装置
【課題】 広い帯域で所望のアンテナ特性が得られるアンテナ装置を提供する。
【解決手段】 チップアンテナ１２は、親基板２に実装される。親基板２には、表面側接地導体板６、裏面側接地導体板７、ストリップ導体８からなるストリップ線路５を設ける。また、チップアンテナ１２は、積層体１３、放射導体素子１７、無給電導体素子１９、結合量調整導体板２０およびＬＧＡ２２によって構成する。放射導体素子１７は、ビア１８を通じてＬＧＡ２２の第１の平面電極パッド２３に接続される。一方、結合量調整導体板２０は、放射導体素子１７と無給電導体素子１９との間に配置されると共に、その両端側がビア２１を通じてＬＧＡ２２の第２，第３の平面電極パッド２４，２５に接続される。そして、ＬＧＡ２２は、親基板２２の給電用電極パッド９および表面側接地導体板６に接合される。
【解決手段】 チップアンテナ１２は、親基板２に実装される。親基板２には、表面側接地導体板６、裏面側接地導体板７、ストリップ導体８からなるストリップ線路５を設ける。また、チップアンテナ１２は、積層体１３、放射導体素子１７、無給電導体素子１９、結合量調整導体板２０およびＬＧＡ２２によって構成する。放射導体素子１７は、ビア１８を通じてＬＧＡ２２の第１の平面電極パッド２３に接続される。一方、結合量調整導体板２０は、放射導体素子１７と無給電導体素子１９との間に配置されると共に、その両端側がビア２１を通じてＬＧＡ２２の第２，第３の平面電極パッド２４，２５に接続される。そして、ＬＧＡ２２は、親基板２２の給電用電極パッド９および表面側接地導体板６に接合される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばマイクロ波やミリ波等の高周波信号に用いて好適なアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術によるアンテナ装置として、例えば波長に比べて薄い誘電体を挟んで互いに対向する放射導体素子と接地導体板を設けると共に、放射導体素子の放射面側に無給電導体素子を設けたマイクロストリップアンテナ（パッチアンテナ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５５−９３３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１によるアンテナ装置では、放射導体素子と無給電導体素子との電磁界結合を利用して広帯域化を実現している。しかし、電磁界結合の大きさは放射導体素子と無給電導体素子との間の厚さ方向の間隔寸法が大きく寄与するため、帯域を広げるには限界がある。
【０００５】
また、特許文献１によるアンテナ装置では、コネクタ等からなる入力端子を用いて給電を行う構成となっている。しかし、このようなアンテナをミリ波帯に用いる場合には、アンテナの外形が数ｍｍ程度まで小さくなるから、コネクタを用いた給電を行うことができず、給電線路に直接接続することになる。このとき、アンテナと給電線路との接合部で整合が崩れやすく、反射特性やアンテナ利得等のアンテナ特性が低下し易いという問題がある。
【０００６】
また、例えば多層基板にアンテナと給電線路とを一体化して形成することによって、アンテナと給電線路との整合性を高めることも考えられる。しかし、電磁波の損失を小さくするためには、アンテナに用いる絶縁材料として誘電正接（tanδ）が低い材料が要求されるのに対し、このような特性を有する材料（例えばセラミックス材料）は一般的な絶縁材料（例えば樹脂材料）に比べて高価である。このため、アンテナと給電線路とを一体化した場合には、製造コストが上昇する傾向がある。
【０００７】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、広い帯域で所望のアンテナ特性が得られるアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、給電線路を備えた親基板にチップアンテナを実装したアンテナ装置であって、前記チップアンテナは、複数の絶縁層が積層された積層体と、該積層体の内部に位置して２つの絶縁層の間に挟まれ前記親基板の給電線路に接続される放射導体素子と、該放射導体素子よりも前記積層体の表面側に位置して該放射導体素子と絶縁された無給電導体素子と、該無給電導体素子と前記放射導体素子との間に配置されこれらの結合量を調整する結合量調整導体板と、前記積層体の裏面に設けられた複数の平面電極パッドからなるランドグリッドアレイとを備え、前記結合量調整導体板は、前記無給電導体素子と前記放射導体素子とが互いに重なり合う部位を部分的に覆い、前記放射導体素子に流れる電流の向きに対して直交方向に前記放射導体素子を跨ぐ構成とし、前記放射導体素子は、前記ランドグリッドアレイの第１の平面電極パッドを介して前記親基板の給電線路に接続し、前記結合量調整導体板の両端側は、前記ランドグリッドアレイの第２，第３の平面電極パッドを介して前記親基板のグランドに接続する構成としている。
【０００９】
請求項２の発明では、前記結合量調整導体板の両端側と前記ランドグリッドアレイの第２，第３の平面電極パッドとの間は、前記積層体の厚さ方向に延びる柱状の導体を用いて接続する構成としている。
【００１０】
請求項３の発明では、前記給電線路は、前記親基板の表面に設けられた表面側接地導体板と、前記親基板の裏面に設けられた裏面側接地導体板と、前記表面側接地導体板と裏面側接地導体板との間に設けられたストリップ導体とからなるストリップ線路によって構成し、前記ストリップ導体は、前記表面側接地導体板に設けた接続用開口を通じて前記第１の平面電極パッドに接続し、前記表面側接地導体板は、前記第２，第３の平面電極パッドに接続する構成としている。
【００１１】
請求項４の発明では、前記給電線路は、前記親基板の表面に設けられた表面側接地導体板と、前記親基板の裏面に設けられた裏面側接地導体板と、前記表面側接地導体板に形成された線状の空隙部と、該空隙部に設けられ該空隙部の長さ方向に沿って延びるストリップ導体とからなるグランド付きコプレーナ線路によって構成し、前記ストリップ導体は、前記第１の平面電極パッドに接続し、前記表面側接地導体板は、前記第２，第３の平面電極パッドに接続する構成としている。
【００１２】
請求項５の発明では、前記給電線路は、前記親基板の裏面に設けられた裏面側接地導体板と、前記親基板の表面に設けられたストリップ導体とからなるマイクロストリップ線路によって構成し、前記ストリップ導体は、前記第１の平面電極パッドに接続し、前記裏面側接地導体板は、前記親基板の表面に設けられた２個の接地電極パッドを介して前記第２，第３の平面電極パッドに接続する構成としている。
【００１３】
請求項６の発明では、前記放射導体素子、無給電導体素子および結合量調整導体板は、前記積層体の厚さ方向に対して互いに異なる位置に配置する構成としている。
【００１４】
請求項７の発明は、給電線路を備えた親基板にチップアンテナを実装したアンテナ装置であって、前記チップアンテナは、複数の絶縁層が積層された積層体と、該積層体の内部に位置して２つの絶縁層の間に挟まれ前記親基板の給電線路に接続される放射導体素子と、該放射導体素子よりも前記積層体の表面側に位置して該放射導体素子と絶縁された無給電導体素子と、前記積層体の裏面に設けられた複数の平面電極パッドからなるランドグリッドアレイとを備え、前記放射導体素子は、前記ランドグリッドアレイの第１の平面電極パッドを介して前記親基板の給電線路に接続し、前記ランドグリッドアレイの残余の平面電極パッドは、前記親基板の電極に接合する構成としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、結合量調整導体板は、無給電導体素子と放射導体素子とが互いに重なり合う部位を部分的に覆い、放射導体素子に流れる電流の向きに対して直交方向に放射導体素子を跨ぐ構成とした。このため、放射導体素子と無給電導体素子とが電界結合するときに、結合量調整導体板を用いてこの電界結合の強さを調整することができ、給電線路と放射導体素子とが整合する帯域を広くすることができる。
【００１６】
具体的には、結合量調整導体板の幅方向が放射導体素子に流れる電流の向きと平行な方向としたときに、結合量調整導体板の幅寸法を変えることによって、放射導体素子と無給電導体素子との電界結合の強さを調整することができる。また、結合量調整導体板の長さ方向が放射導体素子に流れる電流の向きと直交する方向としたときに、結合量調整導体板の長さ寸法を変えることによって、電流の共振周波数を調整することができる。
【００１７】
また、積層体の裏面には複数の平面電極パッドからなるランドグリッドアレイを設けたから、例えばランドグリッドアレイを親基板側に半田付けすることによって、親基板にチップアンテナを接合して固定することができる。これに加え、放射導体素子はランドグリッドアレイの第１の平面電極パッドを介して親基板の給電線路に接続されるから、第１の平面電極パッドを介して給電を行うことができる。また、第１〜第３の平面電極パッドの配置や形状を適宜調整することによって、親基板とチップアンテナとの間の整合を取ることができる。これらの調整によって取りきれない整合は、積層体内のビアの径および配置、放射導体素子、結合量調整導体板、無給電導体素子の形状、大きさおよび配置、積層体の絶縁層の厚みおよび層構造等を調整することによって、適宜調整することができる。
【００１８】
さらに、積層体には例えば裏面全体を覆うような接地導体板を設けないから、放射導体素子等を接地導体板との間で不必要な浮遊容量が発生することがない。このため、浮遊容量に基づく、整合性の低下を抑えることができる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、結合量調整導体板の両端側とランドグリッドアレイの第２，第３の平面電極パッドとの間は、柱状の導体によって接続した。このため、積層体に設けた柱状の導体をなすビアを用いて結合量調整導体板と第２，第３の平面電極パッドとを容易に接続することができる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、給電線路は、親基板に設けた表面側接地導体板、裏面側接地導体板およびストリップ導体からなるストリップ線路によって構成した。このため、ストリップ導体を第１の平面電極パッドに接続することによって、ストリップ線路から放射導体素子に給電を行うことができる。また、表面側接地導体板を第２，第３の平面電極パッドに接続することによって、結合量調整導体板の両端側をグランドに接続することができる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、給電線路は、親基板に設けた表面側接地導体板と、裏面側接地導体板と、表面側接地導体板の空隙部に設けたストリップ導体とからなるグランド付きコプレーナ線路によって構成した。このため、ストリップ導体を第１の平面電極パッドに接続することによって、ストリップ線路から放射導体素子に給電を行うことができる。また、表面側接地導体板を第２，第３の平面電極パッドに接続することによって、結合量調整導体板の両端側をグランドに接続することができる。
【００２２】
請求項５の発明によれば、給電線路は、親基板に設けた裏面側接地導体板およびストリップ導体からなるマイクロストリップ線路によって構成した。このため、ストリップ導体を第１の平面電極パッドに接続することによって、ストリップ線路から放射導体素子に給電を行うことができる。また、裏面側接地導体板は親基板の表面に設けた２個の接地電極パッドを介して第２，第３の平面電極パッドに接続するから、２個の接地電極パッドを介して結合量調整導体板の両端側をグランドに接続することができる。
【００２３】
請求項６の発明によれば、放射導体素子、無給電導体素子および結合量調整導体板は、複数の絶縁層が積層された積層体に設ける構成とした。このため、例えば互いに異なる絶縁層の表面に放射導体素子、無給電導体素子および結合量調整導体板を設けることによって、これらを積層体の厚さ方向に対して互いに異なる位置に容易に配置することができる。この結果、チップアンテナの生産性を高めることができると共に、アンテナ毎の特性ばらつきを低減することができる。
【００２４】
請求項７の発明によれば、無給電導体素子と放射導体素子とが互いに重なり合う構成としたから、無給電導体素子を省いた場合に比べて、給電線路と放射導体素子とが整合する帯域を広くすることができる。
【００２５】
また、積層体の裏面には複数の平面電極パッドからなるランドグリッドアレイを設けたから、例えばランドグリッドアレイを親基板側に半田付けすることによって、親基板にチップアンテナを接合して固定することができる。また、放射導体素子はランドグリッドアレイの第１の平面電極パッドを介して親基板の給電線路に接続したから、第１の平面電極パッドを介して給電を行うことができる。また、複数の平面電極パッドの配置や形状を適宜調整することによって、親基板とチップアンテナとの間の整合を取ることができる。これらの調整によって取りきれない整合は、積層体内のビアの径および配置、放射導体素子等の形状、大きさおよび配置、積層体の絶縁層の厚みおよび層構造等を調整することによって、調整することができる。
【００２６】
さらに、積層体には例えば裏面全体を覆うような接地導体板を設けないから、放射導体素子等を接地導体板との間で不必要な浮遊容量が発生することがない。このため、浮遊容量に基づく、整合性の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるアンテナ装置を示す斜視図である。
【図２】図１中の親基板とチップアンテナを分離した状態で示す斜視図である。
【図３】アンテナ装置の要部を示す平面図である。
【図４】アンテナ装置を図３中の矢示IV−IV方向からみた断面図である。
【図５】アンテナ装置を図３中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた断面図である。
【図６】図１中のチップアンテナを単体で示す斜視図である。
【図７】図１中のチップアンテナを示す平面図である。
【図８】チップアンテナを図５中の矢示VIII−VIII方向からみた断面図である。
【図９】第１の実施の形態および第１の比較例において、反射特性の周波数特性を示す特性線図である。
【図１０】第１の実施の形態および第１の比較例において、アンテナ利得の周波数特性を示す特性線図である。
【図１１】第２の実施の形態によるアンテナ装置を親基板とチップアンテナを分離した状態で示す斜視図である。
【図１２】第２の実施の形態によるアンテナ装置の要部を示す平面図である。
【図１３】アンテナ装置を図１２中の矢示XIII−XIII方向からみた断面図である。
【図１４】第３の実施の形態によるアンテナ装置を親基板とチップアンテナを分離した状態で示す斜視図である。
【図１５】第３の実施の形態によるアンテナ装置の要部を示す平面図である。
【図１６】アンテナ装置を図１５中の矢示XVI−XVI方向からみた断面図である。
【図１７】第４の実施の形態によるアンテナ装置を示す斜視図である。
【図１８】第４の実施の形態によるアンテナ装置の要部を示す平面図である。
【図１９】アンテナ装置を図１８中の矢示XIX−XIX方向からみた断面図である。
【図２０】アンテナ装置を図１８中の矢示XX−XX方向からみた断面図である。
【図２１】図１７中のチップアンテナを単体で示す斜視図である。
【図２２】第４の実施の形態および第２の比較例において、反射特性の周波数特性を示す特性線図である。
【図２３】第４の実施の形態および第２の比較例において、アンテナ利得の周波数特性を示す特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態によるアンテナ装置として例えば６０ＧＨｚ帯用のパッチアンテナに適用した場合を例に挙げて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２９】
図１ないし図５は第１の実施の形態によるアンテナ装置１を示している。このアンテナ装置１は、後述する親基板２にチップアンテナ１２を実装することによって構成されている。
【００３０】
親基板２は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のうち例えばＸ軸方向およびＹ軸方向に対して平行に広がる平板状に形成されている。この親基板２は、幅方向となるＹ軸方向に対して例えば数ｍｍ程度の幅寸法を有し、長さ方向となるＸ軸方向に対して例えば数ｍｍ程度の長さ寸法を有すると共に、厚さ方向となるＺ軸方向に対して例えば数百μｍ程度の厚さ寸法を有している。
【００３１】
また、親基板２は、例えば絶縁性の樹脂材料を用いて形成され、表面２Ａ側から裏面２Ｂ側に向けてＺ軸方向に積層した２層の絶縁層３，４を有している。そして、親基板２には、ストリップ線路５が設けられている。
【００３２】
ストリップ線路５は、図１ないし図５に示すように、チップアンテナ１２の放射導体素子１７に対する給電を行う給電線路を構成している。このストリップ線路５は、親基板２の表面２Ａに設けられた表面側接地導体板６と、親基板２の裏面２Ｂに設けられた裏面側接地導体板７と、表面側接地導体板６と裏面側接地導体板７との間に位置して絶縁層３，４間に挟まれて設けられたストリップ導体８とによって構成されている。
【００３３】
ここで、表面側接地導体板６は、例えば銅、銀等の導電性金属材料を用いた薄膜によって形成され、グランドに接続されている。この表面側接地導体板６は、親基板２の表面２Ａを略全面に亘って覆っている。
【００３４】
また、表面側接地導体板６の中央部分には、放射導体素子１７とストリップ導体８とを接続するために、例えば略四角形の接続用開口６Ａが設けられている。この接続用開口６Ａは、Ｘ軸方向に長さ寸法Ｌ1を有すると共に、Ｙ軸方向に幅寸法Ｌ2を有し、略長方形の開口となっている。このとき、接続用開口６Ａは、放射導体素子１７よりも大きな面積をもっている。このため、接続用開口６Ａの長さ寸法Ｌ1および幅寸法Ｌ2は、放射導体素子１７の長さ寸法Ｌ3および幅寸法Ｌ4よりも大きな値に設定されている。
【００３５】
また、接続用開口６Ａの中央部分には、略四角形の給電用電極パッド９が設けられている。この給電用電極パッド９は、例えば後述するチップアンテナ１２の第１の平面電極パッド２３と略同じ大きさおよび形状に形成されている。また、給電用電極パッド９は、例えば放射導体素子１７よりも小さな面積に形成されている。なお、親基板２とチップアンテナ１２とを接合したときの位置ずれ等に基づくアンテナ特性のばらつきを低減するためには、接続用開口６Ａの面積はできるだけ大きく形成した方がよい。
【００３６】
裏面側接地導体板７は、表面側接地導体板６とほぼ同様に、導電性金属材料を用いて形成され、グランドに接続されている。この裏面側接地導体板７は、親基板２の裏面２Ｂを略全面に亘って覆っている。
【００３７】
また、裏面側接地導体板７は、複数のビア１０によって表面側接地導体板６に電気的に接続されている。このビア１０は、絶縁層３，４を貫通して内径が数十〜数百μｍ程度の貫通孔に例えば銅、銀等の導電性金属材料を設けることによって円柱状の導体として形成されている。また、ビア１０は、Ｚ軸方向に延びて、その両端が接地導体板６，７にそれぞれ接続されている。そして、複数のビア１０は、ストリップ導体８を取囲むようにストリップ導体８の幅方向両側に配置されると共に、接続用開口６Ａを取囲むように接続用開口６Ａの外周縁に沿って配置されている。これにより、ビア１０は、接地導体板６，７の電位を安定させると共に、ストリップ導体８を伝搬する高周波信号が漏洩するのを抑制している。
【００３８】
一方、ストリップ導体８は、例えば表面側接地導体板６と同様の導電性金属材料からなり、Ｘ軸方向に延びる細長い帯状に形成されると共に、絶縁層３と絶縁層４との間に配置されている。このストリップ導体８の端部は、接続用開口６Ａの中心部分に配置され、接続線路としてのビア１１および給電用電極パッド９を介して放射導体素子１７に接続されている。
【００３９】
ビア１１は、ビア１０とほぼ同様に円柱状の導体として形成されている。このビア１１は、絶縁層３を貫通して形成され、接続用開口６Ａの中心部分を通ってＺ軸方向に延び、その両端がストリップ導体８と給電用電極パッド９にそれぞれ接続されている。そして、ストリップ線路５は、幅方向の中心位置を通るＸ軸に平行な線に関して線対称に形成されている。
【００４０】
チップアンテナ１２は、図１ないし図８に示すように、積層体１３、放射導体素子１７、無給電導体素子１９、結合量調整導体板２０およびランドグリッドアレイ２２（以下、ＬＧＡ２２という）によって構成されている。
【００４１】
積層体１３は、親基板２に比べて誘電正接が低い材料として例えば低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）を用いて形成され、表面１３Ａ側から裏面１３Ｂ側に向けてＺ軸方向に積層した３層の絶縁層１４〜１６を有している。各絶縁層１４〜１６は、１０００℃以下の低温で焼成可能な絶縁性のセラミックス材料からなり、例えば６〜１０程度の比誘電率を有すると共に、薄い層状に形成されている。ここで、各絶縁層１４〜１６は、例えばＸ軸方向に数百μｍ〜数ｍｍ程度の長さ寸法を有し、Ｙ軸方向に数百μｍ〜数ｍｍ程度の幅寸法を有すると共に、Ｘ軸方向が短辺となりＹ軸方向が長辺となった略長方形に形成されている。これにより、積層体１３は、略直方体形状に形成されている。
【００４２】
放射導体素子１７は、例えば銅、銀等の導電性金属材料を用いて略四角形状に形成され、表面側接地導体板６の接続用開口６Ａと間隔をもって対向している。この放射導体素子１７は、絶縁層１５と絶縁層１６との間に配置されている。このため、放射導体素子１７と表面側接地導体板６との間には、絶縁層１６が配置される。また、放射導体素子１７は、接続用開口６Ａよりも小さい面積をもって形成されている。このため、親基板２に接合された状態でチップアンテナ１２を平面視したときには、放射導体素子１７は、接続用開口６Ａの内部に配置される。
【００４３】
また、放射導体素子１７は、図３に示すように、Ｘ軸方向に例えば数百μｍ程度の長さ寸法Ｌ3を有すると共に、Ｙ軸方向に例えば数百μｍ程度の幅寸法Ｌ4を有している。この放射導体素子１７のＸ軸方向の長さ寸法Ｌ3は、電気長で例えば使用する高周波信号の半波長となる値に設定されている。
【００４４】
さらに、放射導体素子１７には、Ｘ軸方向の途中位置にビア１８が接続されると共に、ビア１８を介して後述する第１の平面電極パッド２３が接続されている。このとき、ビア１８は、例えばＸ軸方向に対して放射導体素子１７の中央位置から位置ずれして配置されると共に、ビア１０とほぼ同様に円柱状の導体として形成されている。そして、ビア１８は、絶縁層１６を貫通すると共に、第１の平面電極パッド２３等を介してストリップ導体８に電気的に接続される。これにより、放射導体素子１７には、ストリップ線路５からの給電によって、Ｘ軸方向に向けて電流Ｉが流れる構成となっている。
【００４５】
無給電導体素子１９は、例えば放射導体素子１７と同様の導電性金属材料を用いて略四角形状に形成され、積層体１３のうち放射導体素子１７からみて親基板２との接合面（裏面１３Ｂ）に対して反対側に位置し、積層体１３の表面１３Ａ（絶縁層１４の表面）に配置されている。この無給電導体素子１９と放射導体素子１７との間には、絶縁層１４，１５が配置されている。このため、無給電導体素子１９は、放射導体素子１７および表面側接地導体板６と絶縁された状態で、放射導体素子１７と間隔をもって対面している。
【００４６】
また、無給電導体素子１９は、図７に示すように、Ｘ軸方向に例えば数百μｍ程度の長さ寸法Ｌ5を有すると共に、Ｙ軸方向に例えば数百μｍ程度の幅寸法Ｌ6を有している。この無給電導体素子１９の幅寸法Ｌ6は、例えば放射導体素子１７の幅寸法Ｌ4よりも大きくなっている。一方、無給電導体素子１９の長さ寸法Ｌ5は、例えば放射導体素子１７の長さ寸法Ｌ3よりも小さくなっている。なお、無給電導体素子１９および放射導体素子１７の大小関係やこれらの具体的な形状は、上述のものに限らず、チップアンテナ１２の放射パターン等を考慮して適宜設定されるものである。そして、無給電導体素子１９は、放射導体素子１７と電磁界係合を生じる。
【００４７】
結合量調整導体板２０は、例えば放射導体素子１７と同様の導電性金属材料を用いて略四角形状に形成され、放射導体素子１７と無給電導体素子１９との間に配置されている。具体的には、結合量調整導体板２０は、絶縁層１４と絶縁層１５との間に配置され、放射導体素子１７および無給電導体素子１９に対して絶縁されている。
【００４８】
また、結合量調整導体板２０は、図８に示すように、Ｘ軸方向に例えば数百μｍ程度の長さ寸法Ｌ7を有すると共に、Ｙ軸方向に例えば数百μｍ程度の幅寸法Ｌ8を有している。この結合量調整導体板２０の幅寸法Ｌ8は、例えば放射導体素子１７の幅寸法Ｌ4よりも大きくなり、無給電導体素子１９の幅寸法Ｌ6と同程度の値に設定されている。一方、結合量調整導体板２０の長さ寸法Ｌ7は、例えば放射導体素子１７の長さ寸法Ｌ3および無給電導体素子１９の長さ寸法Ｌ5よりも小さくなっている。これにより、結合量調整導体板２０は、放射導体素子１７と無給電導体素子１９とが互いに重なり合う部位のうちその一部となる中心部分（例えばＸ軸方向の中心部分）をＹ軸方向に横切って覆っている。このため、結合量調整導体板２０は、放射導体素子１７に流れる電流Ｉの向きに対して直交方向に放射導体素子１７を跨いでいる。
【００４９】
また、結合量調整導体板２０の両端側には一対のビア２１が設けられている。これらのビア２１は、ビア１０とほぼ同様に円柱状の導体として形成され、絶縁層１５，１６を貫通して形成され、結合量調整導体板２０と第２，第３の平面電極パッド２４，２５とを電気的に接続している。
【００５０】
そして、放射導体素子１７、無給電導体素子１９および結合量調整導体板２０は、例えば互いの中心位置がＸＹ平面上の同じ位置に配置されている。また、放射導体素子１７、無給電導体素子１９および結合量調整導体板２０は、これらの中心位置を通るＸ軸に平行な線に関して線対称に形成されると共に、これらの中心位置を通るＹ軸に平行な線に関して線対称に形成されている。そして、結合量調整導体板２０は、放射導体素子１７と無給電導体素子１９との間の結合量を調整するものである。
【００５１】
ＬＧＡ２２は、図１および図６に示すように、第１ないし第３の平面電極パッド２３〜２５によって構成され、積層体１３の裏面１３Ｂに設けられている。第１の平面電極パッド２３は、裏面１３Ｂの中央部分に配置され、給電用電極パッド９と略同じ大きさで、略同じ四角形状に形成されている。このため、第１の平面電極パッド２３は、放射導体素子１７よりも小さな面積に形成されている。
【００５２】
一方、第２，第３の平面電極パッド２４，２５は、第１の平面電極パッド２３を挟んでＹ軸方向の両側にそれぞれ配置されている。第２，第３の平面電極パッド２４，２５は、例えばＸ軸方向が長辺となり、Ｙ軸方向が短辺となった長方形状に形成されると共に、Ｙ軸方向に対して接続用開口６Ａの幅寸法Ｌ2と略同じ間隔寸法をもって互いに離間している。このため、第２，第３の平面電極パッド２４，２５の長辺のうち第１の平面電極パッド２３に近いものは、接続用開口６Ａの外周縁に沿ってＸ軸方向に延伸している。
【００５３】
これにより、例えばリフロー方式の半田付け等によってチップアンテナ１２を親基板２に接合するときには、第１ないし第３の平面電極パッド２３〜２５と給電用電極パッド９、表面側接地導体板６との間にセルフアライメント作用が生じる。この結果、第１の平面電極パッド２３の中心が給電用電極パッド９の中心に略一致すると共に、第２，第３の平面電極パッド２４，２５の長辺が接続用開口６ＡのうちＸ軸方向に延びる部分に対して略平行な状態に位置合わせされる。
【００５４】
また、第２，第３の平面電極パッド２４，２５の長辺の長さ寸法は、例えば放射導体素子１７の長さ寸法Ｌ3と同程度の値に設定されると共に、接続用開口６Ａの長さ寸法Ｌ1よりも小さい値に設定されている。さらに、第１ないし第３の平面電極パッド２３〜２５は、第１の平面電極パッド２３の中心位置を通るＸ軸に平行な線に関して線対称に形成されると共に、第１の平面電極パッド２３の中心位置を通るＹ軸に平行な線に関して線対称に形成されている。
【００５５】
そして、第１ないし第３の平面電極パッド２３〜２５は、給電用電極パッド９および表面側接地導体板６のうち接続用開口６Ａの周縁部分と対向した状態で配置され、例えば半田付け等の接合手段によって給電用電極パッド９および表面側接地導体板６に接合される。これにより、チップアンテナ１２は、親基板２に接合して固定されると共に、第１の平面電極パッド２３は給電用電極パッド９に電気的に接続され、第２，第３の平面電極パッド２４，２５は表面側接地導体板６に電気的に接続される。
【００５６】
本実施の形態によるアンテナ装置１は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００５７】
まず、ストリップ線路５から放射導体素子１７に向けて給電を行うと、放射導体素子１７には、Ｘ軸方向に向けて電流Ｉが流れる。これにより、チップアンテナ１２は、放射導体素子１７の長さ寸法Ｌ3に応じた高周波信号を送信または受信する。
【００５８】
このとき、放射導体素子１７と無給電導体素子１９とは、互いに電磁界結合すると共に、互いに共振周波数が異なる２つの共振モードを有する。これら２つの共振周波数では高周波信号のリターンロスが低下するのに加え、これら２つの共振周波数の間の周波数帯域でも高周波信号のリターンロスが低下する。このため、無給電導体素子１９を省いた場合に比べて、使用可能な高周波信号の帯域が広がる。
【００５９】
また、無給電導体素子１９は放射導体素子１７との間隔寸法が大きくなるに従って、ストリップ線路５と放射導体素子１７とが整合する帯域は広がる傾向がある。しかし、無給電導体素子１９は放射導体素子１７との間隔寸法が大きくなると、チップアンテナ１２が大型化してしまい、小型の電子機器等には適用が難しいという問題がある。
【００６０】
これに対し、本実施の形態では、放射導体素子１７と無給電導体素子１９との間に結合量調整導体板２０を設けたから、結合量調整導体板２０を用いて放射導体素子１７と無給電導体素子１９との間の結合量を調整することができる。
【００６１】
ここで、チップアンテナ１２をパッチアンテナとして機能させるためには、放射導体素子１７からみて無給電導体素子１９と反対側に接地導体板を設ける必要がある。この接地導体板をチップアンテナ１２に設けた場合には、放射導体素子１７、結合量調整導体板２０、ビア１８，２１等との間に不要な浮遊容量が発生し、給電線路となるストリップ線路５との間で整合が崩れる傾向がある。このため、本実施の形態では、チップアンテナ１２には接地導体板は設けず、親基板２に接地導体板６，７を設ける構成とした。
【００６２】
このようにチップアンテナ１２から接地導体板を省いた構成による効果を確認するために、接地導体板を省いた場合（第１の実施の形態）と、接地導体板を設けた場合（第１の比較例）について、反射特性（リターンロス）およびアンテナ利得の周波数特性を測定した。その結果を図９および図１０に示す。
【００６３】
なお、親基板２の厚さ寸法は０．２ｍｍとし、チップアンテナ１２の厚さ寸法は０．４ｍｍとした。放射導体素子１７の長さ寸法Ｌ3は０．７７５ｍｍとし、幅寸法Ｌ4は０．５ｍｍとした。無給電導体素子１９の長さ寸法Ｌ5は０．７２５ｍｍとし、幅寸法Ｌ6は１．５５ｍｍとした。結合量調整導体板２０の長さ寸法Ｌ7は０．３５ｍｍとし、幅寸法Ｌ8は１．５５ｍｍとした。ビア１８，２１の直径は０．１５ｍｍとした。また、第１の比較例では、チップアンテナ１２の裏面１３Ｂよりも５０μｍだけ表面１３Ａに近い位置にＸＹ面と平行な接地導体板を配置すると共に、接地導体板はビア１８の周囲を除いて略全面に亘って設けるものとした。
【００６４】
図９の結果より、チップアンテナ１２に接地導体板を設けない本実施の形態では、反射特性で−１０ｄＢ以下となる周波数帯域幅は１３．２ＧＨｚ程度となる。これに対し、チップアンテナ１２に接地導体板を設けた第１の比較例では、反射特性で−１０ｄＢ以下となる周波数帯域幅は、６．２ＧＨｚ程度となり、本実施の形態に比べて約５３％低下することが分かる。
【００６５】
また、図１０の結果より、チップアンテナ１２に接地導体板を設けない本実施の形態では、最大アンテナ利得が６ｄＢｉとなると共に、アンテナ利得の１ｄＢ幅、即ち最大アンテナ利得から１ｄＢ低下した周波数帯域の幅は１０．６ＧＨｚ程度となる。これに対し、チップアンテナ１２に接地導体板を設けた第１の比較例では、最大アンテナ利得は本実施の形態よりも０．１ｄＢ上昇するものの、アンテナ利得の１ｄＢ幅は６．８ＧＨｚとなり、本実施の形態に比べて約３６％低下することが分かる。
【００６６】
このように、本実施の形態では、チップアンテナ１２に接地導体板を設けないことによって、ストリップ線路５との整合性を高めることができ、反射特性およびアンテナ利得を広帯域化することができる。
【００６７】
かくして、本実施の形態では、結合量調整導体板２０は、放射導体素子１７と無給電導体素子１９とが互いに重なり合う部位を部分的に覆い、放射導体素子１７に流れる電流Ｉの向きに対して直交方向に放射導体素子１７を跨ぐ構成とした。このため、放射導体素子１７と無給電導体素子１９とが電界結合するときに、結合量調整導体板２０を用いてこの電界結合の強さを調整することができ、ストリップ線路５と放射導体素子１７とが整合する帯域を広くすることができる。
【００６８】
また、積層体１３の裏面１３Ｂには複数の平面電極パッド２３〜２５からなるＬＧＡ２２を設けたから、例えばＬＧＡ２２を親基板２側に半田付けすることによって、親基板２にチップアンテナ１２を接合して固定することができる。これに加え、放射導体素子１７はＬＧＡ２２の第１の平面電極パッド２３を介して親基板２のストリップ線路５に接続されるから、第１の平面電極パッド２３を介して給電を行うことができる。また、第１〜第３の平面電極パッド２３〜２５の配置や形状を適宜調整することによって、親基板２とチップアンテナ１２との間の整合を取ることができる。これらの調整によって取りきれない整合は、積層体１３内のビア１８，２１の径および配置、放射導体素子１７、無給電導体素子１９、結合量調整導体板２０の形状、大きさおよび配置、積層体１３の絶縁層１４〜１６の厚みおよび層構造等を調整することによって、適宜調整することができる。
【００６９】
さらに、積層体１３には接地導体板を設けないから、放射導体素子１７等と接地導体板との間で不必要な浮遊容量が発生することがない。このため、浮遊容量に基づく整合性の低下を抑えることができ、積層体１３に接地導体板を設けた場合に比べて、反射特性およびアンテナ利得を広帯域化することができる。
【００７０】
また、結合量調整導体板２０および第２，第３の平面電極パッド２４，２５を積層体１３に設けたから、積層体１３の絶縁層１５，１６を貫通するビア２１を用いて、結合量調整導体板２０の両端側を第２，第３の平面電極パッド２４，２５を介して表面側接地導体板６に容易に接続することができる。このため、結合量調整導体板２０の電位を安定させることができると共に、結合量調整導体板２０の電気的な特性をＹ軸方向に対して対称にすることができ、結合量調整導体板２０の一端側だけを表面側接地導体板６に接続した場合に比べて、浮遊容量の発生や不要な共振現象等を抑制することができる。
【００７１】
また、放射導体素子１７、無給電導体素子１９および結合量調整導体板２０は、複数の絶縁層１４〜１６が積層された積層体１３に設ける構成とした。このため、互いに異なる絶縁層１４〜１６の表面に無給電導体素子１９、結合量調整導体板２０および放射導体素子１７を順次設けることによって、これらを積層体１３の厚さ方向に対して互いに異なる位置に容易に配置することができる。この結果、量産工程に容易に適用することができ、チップアンテナ１２の生産性を高めることができると共に、アンテナ毎の特性ばらつきを低減することができる。
【００７２】
さらに、親基板２には、表面側接地導体板６、裏面側接地導体板７およびストリップ導体８からなるストリップ線路５を設けた。このため、接続用開口６Ａを通じてストリップ導体８を第１の平面電極パッド２３に接続することによって、ストリップ線路５から放射導体素子１７に給電を行うことができる。また、表面側接地導体板６を第２，第３の平面電極パッド２４，２５に接合することによって、結合量調整導体板２０の両端側をグランドに接続することができる。
【００７３】
次に、図１１ないし図１３は本発明の第２の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、親基板にグランド付きコプレーナ線路を設け、該グランド付きコプレーナ線路をチップアンテナの放射導体素子に接続する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７４】
第２の実施の形態によるアンテナ装置３１は、親基板３２にチップアンテナ１２を実装することによって構成されている。
【００７５】
親基板３２は、第１の実施の形態による親基板２とほぼ同様に、例えば絶縁性の樹脂材料を用いて形成され、ＸＹ面に平行に広がっている。また、親基板３２の表面３２Ａには、チップアンテナ１２が実装される。
【００７６】
グランド付きコプレーナ線路３３は、チップアンテナ１２の放射導体素子１７に対する給電を行う給電線路を構成している。このグランド付きコプレーナ線路３３は、親基板３２の表面３２Ａに設けられた表面側接地導体板３４と、親基板３２の裏面３２Ｂに設けられた裏面側接地導体板３５と、表面側接地導体板３４に形成されＸ軸方向に延びる線状の空隙部３６と、該空隙部３６に設けられ該空隙部３６の長さ方向に沿って延びるストリップ導体３７とによって構成されている。
【００７７】
ここで、表面側接地導体板３４は、第１の実施の形態による表面側接地導体板６と同様に、導電性金属材料を用いた薄膜によって形成され、グランドに接続されている。この表面側接地導体板３４は、親基板３２の表面３２Ａを略全面に亘って覆っている。裏面側接地導体板３５も、表面側接地導体板３４と同様に、金属薄膜によって形成され、グランドに接続されると共に、親基板３２の裏面３２Ｂを略全面に亘って覆っている。
【００７８】
また、表面側接地導体板３４の中央部分には、例えば略四角形の接続用開口３４Ａが設けられている。この接続用開口３４Ａは、第１の実施の形態による接続用開口６Ａとほぼ同様な大きさおよび形状をもって形成され、略長方形の開口となると共に、放射導体素子１７よりも大きな面積を有している。このため、接続用開口３４Ａの４辺の外周縁のうちＸ軸方向に延びる２辺は、第２，第３の平面電極パッド２４，２５の長辺のうち第１の平面電極パッド２３に近いものに沿って延伸している。そして、接続用開口３４Ａには、Ｘ軸方向に直線状に延びる空隙部３６が連続して繋がっている。
【００７９】
また、裏面側接地導体板３５は、複数のビア３８によって表面側接地導体板３４に電気的に接続されている。このビア３８は、親基板３２を貫通すると共に、Ｚ軸方向に延びた円柱状の導体として形成されている。そして、複数のビア３８は、空隙部３６を取囲むように空隙部３６の幅方向両側に配置されると共に、接続用開口３４Ａを取囲むように接続用開口３４Ａの外周縁に沿って配置されている。
【００８０】
ストリップ導体３７は、表面側接地導体板３４と同様の導電性金属材料からなり、親基板３２の表面３２Ａに形成されている。このストリップ導体３７は、空隙部３６のうち幅方向の中心部分に位置してＸ軸方向に延びる細長い帯状に形成されている。このとき、ストリップ導体３７は、空隙部３６によって表面側接地導体板３４と非接触な状態になっている。そして、グランド付きコプレーナ線路３３は、幅方向の中心位置を通るＸ軸に平行な線に関して線対称に形成されている。
【００８１】
また、ストリップ導体３７の端部は、接続用開口３４Ａの中央部分に位置してチップアンテナ１２の第１の平面電極パッド２３と略同じ形状に形成された接合部３７Ａとなっている。この接合部３７Ａは、チップアンテナ１２の第１の平面電極パッド２３と対向した位置に配置され、半田付け等の接合手段によって第１の平面電極パッド２３に接合される。これにより、ストリップ導体３７は、チップアンテナ１２の放射導体素子１７に電気的に接続される。
【００８２】
一方、表面側接地導体板３４のうち接続用開口３４Ａを挟んで幅方向両側に位置する部位は、第２，第３の平面電極パッド２４，２５に接合される。これにより、チップアンテナ１２の結合量調整導体板２０の両端側は、第２，第３の平面電極パッド２４，２５を介してグランドに接続される。
【００８３】
そして、例えばリフロー方式の半田付け等によってチップアンテナ１２を親基板３２に接合するときには、第１ないし第３の平面電極パッド２３〜２５とストリップ導体３７の接合部３７Ａ、表面側接地導体板３４との間にセルフアライメント作用が生じる。
【００８４】
かくして、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、放射導体素子１７にグランド付きコプレーナ線路３３を接続する構成としたから、単層からなる親基板３２を用いることができる。このため、第１の実施の形態によるストリップ線路５に比べて、グランド付きコプレーナ線路３３の構成を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。また、高周波回路において一般的に使用されるグランド付きコプレーナ線路３３を用いるから、他の高周波回路との接続性が向上する。
【００８５】
次に、図１４ないし図１６は本発明の第３の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、親基板にマイクロストリップ線路を設け、該マイクロストリップ線路をチップアンテナの放射導体素子に接続する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００８６】
第３の実施の形態によるアンテナ装置４１は、親基板４２にチップアンテナ１２を実装することによって構成されている。
【００８７】
親基板４２は、第１の実施の形態による親基板２とほぼ同様に、例えば絶縁性の樹脂材料を用いて形成され、ＸＹ面に平行に広がっている。また、親基板４２の表面４２Ａには、チップアンテナ１２が実装される。
【００８８】
マイクロストリップ線路４３は、チップアンテナ１２の放射導体素子１７に対する給電を行う給電線路を構成している。このマイクロストリップ線路４３は、親基板４２の裏面４２Ｂに設けられた裏面側接地導体板４４と、親基板４２の表面４２Ａに設けられたストリップ導体４５とによって構成されている。
【００８９】
ここで、裏面側接地導体板４４は、第１の実施の形態による表面側接地導体板６と同様に、導電性金属材料を用いた薄膜によって形成され、親基板４２の裏面４２Ｂを略全面に亘って覆っている。また、ストリップ導体４５は、裏面側接地導体板４４と同様の導電性金属材料からなり、Ｘ軸方向に延びる細長い帯状に形成されている。そして、マイクロストリップ線路４３は、幅方向の中心位置を通るＸ軸に平行な線に関して線対称に形成されている。
【００９０】
また、ストリップ導体４５の端部は、チップアンテナ１２の第１の平面電極パッド２３と略同じ形状に形成された接合部４５Ａとなっている。この接合部４５Ａは、チップアンテナ１２の第１の平面電極パッド２３と対向した位置に配置され、半田付け等の接合手段によって第１の平面電極パッド２３に接合される。これにより、ストリップ導体４５は、チップアンテナ１２の放射導体素子１７に電気的に接続される。
【００９１】
さらに、親基板４２の表面４２Ａには、２個の接地電極パッド４６，４７が設けられている。これらの接地電極パッド４６，４７は、ストリップ導体４５の接合部４５Ａを挟んで幅方向（Ｙ軸方向）の両側に位置すると共に、チップアンテナ１２の第２，第３の平面電極パッド２４，２５と対向する位置に配置されている。また、接地電極パッド４６，４７は、第２，第３の平面電極パッド２４，２５と略同じ大きさおよび形状に形成されると共に、親基板４２を貫通するビア４８を用いて裏面側接地導体板４４に電気的に接続されている。そして、接地電極パッド４６，４７は、半田付け等の接合手段によってチップアンテナ１２の第２，第３の平面電極パッド２４，２５にそれぞれ接合される。これにより、チップアンテナ１２の結合量調整導体板２０の両端側は、接地電極パッド４６，４７等を介してグランドに接続される。
【００９２】
また、ストリップ導体４５の接合部４５Ａは、第１の平面電極パッド２３と略同じ大きさおよび形状に形成されると共に、接地電極パッド４６，４７は、第２，第３の平面電極パッド２４，２５と略同じ大きさおよび形状に形成されている。このため、例えばリフロー方式の半田付け等によってチップアンテナ１２を親基板４２に接合するときには、第１ないし第３の平面電極パッド２３〜２５とストリップ導体４５の接合部４５Ａ、接地電極パッド４６，４７との間にセルフアライメント作用が生じる。
【００９３】
かくして、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、放射導体素子１７にマイクロストリップ線路４３を接続する構成としたから、第１の実施の形態によるストリップ線路５に比べて、マイクロストリップ線路４３の構成を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。また、高周波回路において一般的に使用されるマイクロストリップ線路４３を用いるから、他の高周波回路との接続性が向上する。
【００９４】
次に、図１７ないし図２１は本発明の第４の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、チップアンテナの結合用調整導体板を省く構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００９５】
第４の実施の形態によるアンテナ装置５１は、親基板２にチップアンテナ５２を実装することによって構成されている。
【００９６】
チップアンテナ５２は、積層体５３、放射導体素子５６、無給電導体素子５８およびランドグリッドアレイ５９（以下、ＬＧＡ５９という）によって構成されている。
【００９７】
積層体５３は、第１の実施の形態による積層体１３と同様に、例えば低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）を用いて形成されている。この積層体５３は、表面５３Ａ側から裏面５３Ｂ側に向けてＺ軸方向に積層した２層の絶縁層５４，５５を有し、略直方体形状に形成されている。
【００９８】
放射導体素子５６は、第１の実施の形態による放射導体素子１７とほぼ同様に形成され、表面側接地導体板６の接続用開口６Ａと間隔をもって対向している。この放射導体素子５６は、絶縁層５４と絶縁層５５との間に配置されている。また、放射導体素子５６は、接続用開口６Ａよりも小さい面積をもって形成されると共に、放射導体素子５６のＸ軸方向の長さ寸法は、電気長で例えば使用する高周波信号の半波長となる値に設定されている。
【００９９】
さらに、放射導体素子５６には、Ｘ軸方向の途中位置に円柱状の導体からなるビア５７が接続されると共に、該ビア５７を介して後述する第１の平面電極パッド６０が接続されている。このとき、ビア５７は、例えばＸ軸方向に対して放射導体素子５６の中央位置から位置ずれして配置されている。そして、放射導体素子５６は、ビア５７、第１の平面電極パッド２３等を介してストリップ導体８に電気的に接続される。
【０１００】
無給電導体素子５８は、第１の実施の形態による無給電導体素子１９とほぼ同様に形成され、積層体５３のうち放射導体素子５６からみて親基板２との接合面（裏面５３Ｂ）に対して反対側に位置し、積層体５３の表面５３Ａ（絶縁層５４の表面）に配置されている。この無給電導体素子５８は、放射導体素子５６および表面側接地導体板６と絶縁された状態で、放射導体素子５６と間隔をもって対面している。そして、無給電導体素子５８は、放射導体素子５６と電磁界係合を生じる。
【０１０１】
ＬＧＡ５９は、第１の実施の形態による平面電極パッド２３〜２５とほぼ同様な第１ないし第３の平面電極パッド６０〜６２を備えると共に、積層体５３の裏面５３Ｂに設けられている。第１の平面電極パッド６０は、裏面５３Ｂの中央部分に配置され、給電用電極パッド９と略同じ大きさで、略同じ四角形状に形成されている。
【０１０２】
一方、第２，第３の平面電極パッド６１，６２は、第１の平面電極パッド６０を挟んでＹ軸方向の両側にそれぞれ配置されている。第２，第３の平面電極パッド６１，６２は、Ｘ軸方向が長辺となり、Ｙ軸方向が短辺となった長方形状に形成されると共に、Ｙ軸方向に対して接続用開口６Ａの幅寸法と略同じ間隔寸法をもって互いに離間している。
【０１０３】
また、第１ないし第３の平面電極パッド６０〜６２は、第１の平面電極パッド６０の中心位置を通るＸ軸に平行な線に関して線対称に形成されると共に、第１の平面電極パッド６０の中心位置を通るＹ軸に平行な線に関して線対称に形成されている。
【０１０４】
そして、第１ないし第３の平面電極パッド６０〜６２は、給電用電極パッド９および表面側接地導体板６のうち接続用開口６Ａの周縁部分と対向した状態で配置され、例えば半田付け等の接合手段によって給電用電極パッド９および電極としての表面側接地導体板６に接合される。これにより、チップアンテナ１２は、親基板２に接合して固定されると共に、第１の平面電極パッド２３は給電用電極パッド９に電気的に接続される。また、例えばリフロー方式の半田付け等によってチップアンテナ５２を親基板２に接合するときには、第１ないし第３の平面電極パッド６０〜６２と給電用電極パッド９、表面側接地導体板６との間にセルフアライメント作用が生じる。
【０１０５】
かくして、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、本実施の形態によるチップアンテナ５２は結合量調整導体板を省く構成としたから、結合量調整導体板による広帯域化の効果は得られない。しかし、放射導体素子５６に対向した無給電導体素子５８を備えるから、無給電導体素子５８による広帯域化を図ることができる。これに加え、チップアンテナ５２は、第１の実施の形態によるチップアンテナ１２に比べて１層少ない２層の絶縁層５４，５５からなる積層体５３によって構成することができるから、製造コストを低減することができる。
【０１０６】
また、チップアンテナ５２はＬＧＡ５９を用いて親基板２に接合する構成としたから、第１の実施の形態と同様に、第１〜第３の平面電極パッド６０〜６２等の配置や形状を適宜調整することによって、親基板２とチップアンテナ５２との間の整合を取ることができる。
【０１０７】
ここで、ＬＧＡ５９の第２，第３の平面電極パッド６１，６２は、放射導体素子５６および無給電導体素子５８には電気的に接続されていないため、省くことも可能である。そこで、第２，第３の平面電極パッド６１，６２を設けた場合（第４の実施の形態）と、第２，第３の平面電極パッド６１，６２を省いた場合（第２の比較例）について、反射特性（リターンロス）およびアンテナ利得の周波数特性を測定した。その結果を図２２および図２３に示す。
【０１０８】
なお、親基板２の厚さ寸法は０．２ｍｍとし、チップアンテナ１２の厚さ寸法は０．４ｍｍとした。放射導体素子５６の長さ寸法は０．７７５ｍｍとし、幅寸法は０．５ｍｍとした。無給電導体素子５８の長さ寸法は０．７２５ｍｍとし、幅寸法は１．５５ｍｍとした。ビア５７の直径は０．１５ｍｍとした。
【０１０９】
図２２の結果より、チップアンテナ５２に第２，第３の平面電極パッド６１，６２（ＬＧＡ５９）を設けた本実施の形態では、反射特性で−１０ｄＢ以下となる周波数帯域幅は１１．５ＧＨｚ程度となる。これに対し、チップアンテナ５２から第２，第３の平面電極パッド６１，６２（ＬＧＡ５９）を省いた第２の比較例では、反射特性で−１０ｄＢ以下となる周波数帯域幅は、１０．４ＧＨｚ程度となり、本実施の形態に比べて約１０％低下することが分かる。
【０１１０】
また、図２３の結果より、チップアンテナ５２に第２，第３の平面電極パッド６１，６２を設けた本実施の形態では、最大アンテナ利得が６ｄＢｉとなると共に、アンテナ利得の１ｄＢ幅、即ち最大アンテナ利得から１ｄＢ低下した周波数帯域の幅は１０．９ＧＨｚ程度となる。これに対し、チップアンテナ５２から第２，第３の平面電極パッド６１，６２を省いた第２の比較例では、アンテナ利得の１ｄＢ幅は１０．１ＧＨｚ程度となり、本実施の形態に比べて約７％低下することが分かる。
【０１１１】
図２２および図２３の結果から分かるように、反射特性およびアンテナ利得を広帯域化するためには、本実施の形態のように、チップアンテナ５２には第２，第３の平面電極パッド６１，６２を設けた方がよい。
【０１１２】
なお、第４の実施の形態では、第１の実施の形態と同様の親基板２を用いる場合を例に挙げて説明したが、第２，第３の実施の形態による親基板３２，４２を用いる構成としてもよい。
【０１１３】
また、前記各実施の形態では、ＬＧＡ２２，５９は、３個の平面電極パッド２３〜２５，６０〜６２を備える構成としたが、４個以上の平面電極パッドを備える構成としてもよい。
【０１１４】
さらに、前記各実施の形態では、６０ＧＨｚ帯のミリ波に用いるアンテナ装置１，３１，４１，５１を例に挙げて説明したが、他の周波数帯のミリ波やマイクロ波等に用いるアンテナ装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１，３１，４１，５１ アンテナ装置
２，３２，４２ 親基板
５ ストリップ線路
６，３４ 表面側接地導体板
６Ａ，３４Ａ 接続用開口
７，３５，４４ 裏面側接地導体板
８，３７，４５ ストリップ導体
１２，５２ チップアンテナ
１３，５３ 積層体
１４，１５，１６，５４，５５ 絶縁層
１７，５６ 放射導体素子
１９，５８ 無給電導体素子
２０ 結合量調整導体板
２１ ビア（柱状の導体）
２２，５９ ランドグリッドアレイ
２３，６０ 第１の平面電極パッド
２４，６１ 第２の平面電極パッド
２５，６２ 第３の平面電極パッド
３３ グランド付きコプレーナ線路
３６ 空隙部
４３ マイクロストリップ線路
４６，４７ 接地電極パッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばマイクロ波やミリ波等の高周波信号に用いて好適なアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術によるアンテナ装置として、例えば波長に比べて薄い誘電体を挟んで互いに対向する放射導体素子と接地導体板を設けると共に、放射導体素子の放射面側に無給電導体素子を設けたマイクロストリップアンテナ（パッチアンテナ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５５−９３３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１によるアンテナ装置では、放射導体素子と無給電導体素子との電磁界結合を利用して広帯域化を実現している。しかし、電磁界結合の大きさは放射導体素子と無給電導体素子との間の厚さ方向の間隔寸法が大きく寄与するため、帯域を広げるには限界がある。
【０００５】
また、特許文献１によるアンテナ装置では、コネクタ等からなる入力端子を用いて給電を行う構成となっている。しかし、このようなアンテナをミリ波帯に用いる場合には、アンテナの外形が数ｍｍ程度まで小さくなるから、コネクタを用いた給電を行うことができず、給電線路に直接接続することになる。このとき、アンテナと給電線路との接合部で整合が崩れやすく、反射特性やアンテナ利得等のアンテナ特性が低下し易いという問題がある。
【０００６】
また、例えば多層基板にアンテナと給電線路とを一体化して形成することによって、アンテナと給電線路との整合性を高めることも考えられる。しかし、電磁波の損失を小さくするためには、アンテナに用いる絶縁材料として誘電正接（tanδ）が低い材料が要求されるのに対し、このような特性を有する材料（例えばセラミックス材料）は一般的な絶縁材料（例えば樹脂材料）に比べて高価である。このため、アンテナと給電線路とを一体化した場合には、製造コストが上昇する傾向がある。
【０００７】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、広い帯域で所望のアンテナ特性が得られるアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、給電線路を備えた親基板にチップアンテナを実装したアンテナ装置であって、前記チップアンテナは、複数の絶縁層が積層された積層体と、該積層体の内部に位置して２つの絶縁層の間に挟まれ前記親基板の給電線路に接続される放射導体素子と、該放射導体素子よりも前記積層体の表面側に位置して該放射導体素子と絶縁された無給電導体素子と、該無給電導体素子と前記放射導体素子との間に配置されこれらの結合量を調整する結合量調整導体板と、前記積層体の裏面に設けられた複数の平面電極パッドからなるランドグリッドアレイとを備え、前記結合量調整導体板は、前記無給電導体素子と前記放射導体素子とが互いに重なり合う部位を部分的に覆い、前記放射導体素子に流れる電流の向きに対して直交方向に前記放射導体素子を跨ぐ構成とし、前記放射導体素子は、前記ランドグリッドアレイの第１の平面電極パッドを介して前記親基板の給電線路に接続し、前記結合量調整導体板の両端側は、前記ランドグリッドアレイの第２，第３の平面電極パッドを介して前記親基板のグランドに接続する構成としている。
【０００９】
請求項２の発明では、前記結合量調整導体板の両端側と前記ランドグリッドアレイの第２，第３の平面電極パッドとの間は、前記積層体の厚さ方向に延びる柱状の導体を用いて接続する構成としている。
【００１０】
請求項３の発明では、前記給電線路は、前記親基板の表面に設けられた表面側接地導体板と、前記親基板の裏面に設けられた裏面側接地導体板と、前記表面側接地導体板と裏面側接地導体板との間に設けられたストリップ導体とからなるストリップ線路によって構成し、前記ストリップ導体は、前記表面側接地導体板に設けた接続用開口を通じて前記第１の平面電極パッドに接続し、前記表面側接地導体板は、前記第２，第３の平面電極パッドに接続する構成としている。
【００１１】
請求項４の発明では、前記給電線路は、前記親基板の表面に設けられた表面側接地導体板と、前記親基板の裏面に設けられた裏面側接地導体板と、前記表面側接地導体板に形成された線状の空隙部と、該空隙部に設けられ該空隙部の長さ方向に沿って延びるストリップ導体とからなるグランド付きコプレーナ線路によって構成し、前記ストリップ導体は、前記第１の平面電極パッドに接続し、前記表面側接地導体板は、前記第２，第３の平面電極パッドに接続する構成としている。
【００１２】
請求項５の発明では、前記給電線路は、前記親基板の裏面に設けられた裏面側接地導体板と、前記親基板の表面に設けられたストリップ導体とからなるマイクロストリップ線路によって構成し、前記ストリップ導体は、前記第１の平面電極パッドに接続し、前記裏面側接地導体板は、前記親基板の表面に設けられた２個の接地電極パッドを介して前記第２，第３の平面電極パッドに接続する構成としている。
【００１３】
請求項６の発明では、前記放射導体素子、無給電導体素子および結合量調整導体板は、前記積層体の厚さ方向に対して互いに異なる位置に配置する構成としている。
【００１４】
請求項７の発明は、給電線路を備えた親基板にチップアンテナを実装したアンテナ装置であって、前記チップアンテナは、複数の絶縁層が積層された積層体と、該積層体の内部に位置して２つの絶縁層の間に挟まれ前記親基板の給電線路に接続される放射導体素子と、該放射導体素子よりも前記積層体の表面側に位置して該放射導体素子と絶縁された無給電導体素子と、前記積層体の裏面に設けられた複数の平面電極パッドからなるランドグリッドアレイとを備え、前記放射導体素子は、前記ランドグリッドアレイの第１の平面電極パッドを介して前記親基板の給電線路に接続し、前記ランドグリッドアレイの残余の平面電極パッドは、前記親基板の電極に接合する構成としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、結合量調整導体板は、無給電導体素子と放射導体素子とが互いに重なり合う部位を部分的に覆い、放射導体素子に流れる電流の向きに対して直交方向に放射導体素子を跨ぐ構成とした。このため、放射導体素子と無給電導体素子とが電界結合するときに、結合量調整導体板を用いてこの電界結合の強さを調整することができ、給電線路と放射導体素子とが整合する帯域を広くすることができる。
【００１６】
具体的には、結合量調整導体板の幅方向が放射導体素子に流れる電流の向きと平行な方向としたときに、結合量調整導体板の幅寸法を変えることによって、放射導体素子と無給電導体素子との電界結合の強さを調整することができる。また、結合量調整導体板の長さ方向が放射導体素子に流れる電流の向きと直交する方向としたときに、結合量調整導体板の長さ寸法を変えることによって、電流の共振周波数を調整することができる。
【００１７】
また、積層体の裏面には複数の平面電極パッドからなるランドグリッドアレイを設けたから、例えばランドグリッドアレイを親基板側に半田付けすることによって、親基板にチップアンテナを接合して固定することができる。これに加え、放射導体素子はランドグリッドアレイの第１の平面電極パッドを介して親基板の給電線路に接続されるから、第１の平面電極パッドを介して給電を行うことができる。また、第１〜第３の平面電極パッドの配置や形状を適宜調整することによって、親基板とチップアンテナとの間の整合を取ることができる。これらの調整によって取りきれない整合は、積層体内のビアの径および配置、放射導体素子、結合量調整導体板、無給電導体素子の形状、大きさおよび配置、積層体の絶縁層の厚みおよび層構造等を調整することによって、適宜調整することができる。
【００１８】
さらに、積層体には例えば裏面全体を覆うような接地導体板を設けないから、放射導体素子等を接地導体板との間で不必要な浮遊容量が発生することがない。このため、浮遊容量に基づく、整合性の低下を抑えることができる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、結合量調整導体板の両端側とランドグリッドアレイの第２，第３の平面電極パッドとの間は、柱状の導体によって接続した。このため、積層体に設けた柱状の導体をなすビアを用いて結合量調整導体板と第２，第３の平面電極パッドとを容易に接続することができる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、給電線路は、親基板に設けた表面側接地導体板、裏面側接地導体板およびストリップ導体からなるストリップ線路によって構成した。このため、ストリップ導体を第１の平面電極パッドに接続することによって、ストリップ線路から放射導体素子に給電を行うことができる。また、表面側接地導体板を第２，第３の平面電極パッドに接続することによって、結合量調整導体板の両端側をグランドに接続することができる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、給電線路は、親基板に設けた表面側接地導体板と、裏面側接地導体板と、表面側接地導体板の空隙部に設けたストリップ導体とからなるグランド付きコプレーナ線路によって構成した。このため、ストリップ導体を第１の平面電極パッドに接続することによって、ストリップ線路から放射導体素子に給電を行うことができる。また、表面側接地導体板を第２，第３の平面電極パッドに接続することによって、結合量調整導体板の両端側をグランドに接続することができる。
【００２２】
請求項５の発明によれば、給電線路は、親基板に設けた裏面側接地導体板およびストリップ導体からなるマイクロストリップ線路によって構成した。このため、ストリップ導体を第１の平面電極パッドに接続することによって、ストリップ線路から放射導体素子に給電を行うことができる。また、裏面側接地導体板は親基板の表面に設けた２個の接地電極パッドを介して第２，第３の平面電極パッドに接続するから、２個の接地電極パッドを介して結合量調整導体板の両端側をグランドに接続することができる。
【００２３】
請求項６の発明によれば、放射導体素子、無給電導体素子および結合量調整導体板は、複数の絶縁層が積層された積層体に設ける構成とした。このため、例えば互いに異なる絶縁層の表面に放射導体素子、無給電導体素子および結合量調整導体板を設けることによって、これらを積層体の厚さ方向に対して互いに異なる位置に容易に配置することができる。この結果、チップアンテナの生産性を高めることができると共に、アンテナ毎の特性ばらつきを低減することができる。
【００２４】
請求項７の発明によれば、無給電導体素子と放射導体素子とが互いに重なり合う構成としたから、無給電導体素子を省いた場合に比べて、給電線路と放射導体素子とが整合する帯域を広くすることができる。
【００２５】
また、積層体の裏面には複数の平面電極パッドからなるランドグリッドアレイを設けたから、例えばランドグリッドアレイを親基板側に半田付けすることによって、親基板にチップアンテナを接合して固定することができる。また、放射導体素子はランドグリッドアレイの第１の平面電極パッドを介して親基板の給電線路に接続したから、第１の平面電極パッドを介して給電を行うことができる。また、複数の平面電極パッドの配置や形状を適宜調整することによって、親基板とチップアンテナとの間の整合を取ることができる。これらの調整によって取りきれない整合は、積層体内のビアの径および配置、放射導体素子等の形状、大きさおよび配置、積層体の絶縁層の厚みおよび層構造等を調整することによって、調整することができる。
【００２６】
さらに、積層体には例えば裏面全体を覆うような接地導体板を設けないから、放射導体素子等を接地導体板との間で不必要な浮遊容量が発生することがない。このため、浮遊容量に基づく、整合性の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるアンテナ装置を示す斜視図である。
【図２】図１中の親基板とチップアンテナを分離した状態で示す斜視図である。
【図３】アンテナ装置の要部を示す平面図である。
【図４】アンテナ装置を図３中の矢示IV−IV方向からみた断面図である。
【図５】アンテナ装置を図３中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた断面図である。
【図６】図１中のチップアンテナを単体で示す斜視図である。
【図７】図１中のチップアンテナを示す平面図である。
【図８】チップアンテナを図５中の矢示VIII−VIII方向からみた断面図である。
【図９】第１の実施の形態および第１の比較例において、反射特性の周波数特性を示す特性線図である。
【図１０】第１の実施の形態および第１の比較例において、アンテナ利得の周波数特性を示す特性線図である。
【図１１】第２の実施の形態によるアンテナ装置を親基板とチップアンテナを分離した状態で示す斜視図である。
【図１２】第２の実施の形態によるアンテナ装置の要部を示す平面図である。
【図１３】アンテナ装置を図１２中の矢示XIII−XIII方向からみた断面図である。
【図１４】第３の実施の形態によるアンテナ装置を親基板とチップアンテナを分離した状態で示す斜視図である。
【図１５】第３の実施の形態によるアンテナ装置の要部を示す平面図である。
【図１６】アンテナ装置を図１５中の矢示XVI−XVI方向からみた断面図である。
【図１７】第４の実施の形態によるアンテナ装置を示す斜視図である。
【図１８】第４の実施の形態によるアンテナ装置の要部を示す平面図である。
【図１９】アンテナ装置を図１８中の矢示XIX−XIX方向からみた断面図である。
【図２０】アンテナ装置を図１８中の矢示XX−XX方向からみた断面図である。
【図２１】図１７中のチップアンテナを単体で示す斜視図である。
【図２２】第４の実施の形態および第２の比較例において、反射特性の周波数特性を示す特性線図である。
【図２３】第４の実施の形態および第２の比較例において、アンテナ利得の周波数特性を示す特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態によるアンテナ装置として例えば６０ＧＨｚ帯用のパッチアンテナに適用した場合を例に挙げて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２９】
図１ないし図５は第１の実施の形態によるアンテナ装置１を示している。このアンテナ装置１は、後述する親基板２にチップアンテナ１２を実装することによって構成されている。
【００３０】
親基板２は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のうち例えばＸ軸方向およびＹ軸方向に対して平行に広がる平板状に形成されている。この親基板２は、幅方向となるＹ軸方向に対して例えば数ｍｍ程度の幅寸法を有し、長さ方向となるＸ軸方向に対して例えば数ｍｍ程度の長さ寸法を有すると共に、厚さ方向となるＺ軸方向に対して例えば数百μｍ程度の厚さ寸法を有している。
【００３１】
また、親基板２は、例えば絶縁性の樹脂材料を用いて形成され、表面２Ａ側から裏面２Ｂ側に向けてＺ軸方向に積層した２層の絶縁層３，４を有している。そして、親基板２には、ストリップ線路５が設けられている。
【００３２】
ストリップ線路５は、図１ないし図５に示すように、チップアンテナ１２の放射導体素子１７に対する給電を行う給電線路を構成している。このストリップ線路５は、親基板２の表面２Ａに設けられた表面側接地導体板６と、親基板２の裏面２Ｂに設けられた裏面側接地導体板７と、表面側接地導体板６と裏面側接地導体板７との間に位置して絶縁層３，４間に挟まれて設けられたストリップ導体８とによって構成されている。
【００３３】
ここで、表面側接地導体板６は、例えば銅、銀等の導電性金属材料を用いた薄膜によって形成され、グランドに接続されている。この表面側接地導体板６は、親基板２の表面２Ａを略全面に亘って覆っている。
【００３４】
また、表面側接地導体板６の中央部分には、放射導体素子１７とストリップ導体８とを接続するために、例えば略四角形の接続用開口６Ａが設けられている。この接続用開口６Ａは、Ｘ軸方向に長さ寸法Ｌ1を有すると共に、Ｙ軸方向に幅寸法Ｌ2を有し、略長方形の開口となっている。このとき、接続用開口６Ａは、放射導体素子１７よりも大きな面積をもっている。このため、接続用開口６Ａの長さ寸法Ｌ1および幅寸法Ｌ2は、放射導体素子１７の長さ寸法Ｌ3および幅寸法Ｌ4よりも大きな値に設定されている。
【００３５】
また、接続用開口６Ａの中央部分には、略四角形の給電用電極パッド９が設けられている。この給電用電極パッド９は、例えば後述するチップアンテナ１２の第１の平面電極パッド２３と略同じ大きさおよび形状に形成されている。また、給電用電極パッド９は、例えば放射導体素子１７よりも小さな面積に形成されている。なお、親基板２とチップアンテナ１２とを接合したときの位置ずれ等に基づくアンテナ特性のばらつきを低減するためには、接続用開口６Ａの面積はできるだけ大きく形成した方がよい。
【００３６】
裏面側接地導体板７は、表面側接地導体板６とほぼ同様に、導電性金属材料を用いて形成され、グランドに接続されている。この裏面側接地導体板７は、親基板２の裏面２Ｂを略全面に亘って覆っている。
【００３７】
また、裏面側接地導体板７は、複数のビア１０によって表面側接地導体板６に電気的に接続されている。このビア１０は、絶縁層３，４を貫通して内径が数十〜数百μｍ程度の貫通孔に例えば銅、銀等の導電性金属材料を設けることによって円柱状の導体として形成されている。また、ビア１０は、Ｚ軸方向に延びて、その両端が接地導体板６，７にそれぞれ接続されている。そして、複数のビア１０は、ストリップ導体８を取囲むようにストリップ導体８の幅方向両側に配置されると共に、接続用開口６Ａを取囲むように接続用開口６Ａの外周縁に沿って配置されている。これにより、ビア１０は、接地導体板６，７の電位を安定させると共に、ストリップ導体８を伝搬する高周波信号が漏洩するのを抑制している。
【００３８】
一方、ストリップ導体８は、例えば表面側接地導体板６と同様の導電性金属材料からなり、Ｘ軸方向に延びる細長い帯状に形成されると共に、絶縁層３と絶縁層４との間に配置されている。このストリップ導体８の端部は、接続用開口６Ａの中心部分に配置され、接続線路としてのビア１１および給電用電極パッド９を介して放射導体素子１７に接続されている。
【００３９】
ビア１１は、ビア１０とほぼ同様に円柱状の導体として形成されている。このビア１１は、絶縁層３を貫通して形成され、接続用開口６Ａの中心部分を通ってＺ軸方向に延び、その両端がストリップ導体８と給電用電極パッド９にそれぞれ接続されている。そして、ストリップ線路５は、幅方向の中心位置を通るＸ軸に平行な線に関して線対称に形成されている。
【００４０】
チップアンテナ１２は、図１ないし図８に示すように、積層体１３、放射導体素子１７、無給電導体素子１９、結合量調整導体板２０およびランドグリッドアレイ２２（以下、ＬＧＡ２２という）によって構成されている。
【００４１】
積層体１３は、親基板２に比べて誘電正接が低い材料として例えば低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）を用いて形成され、表面１３Ａ側から裏面１３Ｂ側に向けてＺ軸方向に積層した３層の絶縁層１４〜１６を有している。各絶縁層１４〜１６は、１０００℃以下の低温で焼成可能な絶縁性のセラミックス材料からなり、例えば６〜１０程度の比誘電率を有すると共に、薄い層状に形成されている。ここで、各絶縁層１４〜１６は、例えばＸ軸方向に数百μｍ〜数ｍｍ程度の長さ寸法を有し、Ｙ軸方向に数百μｍ〜数ｍｍ程度の幅寸法を有すると共に、Ｘ軸方向が短辺となりＹ軸方向が長辺となった略長方形に形成されている。これにより、積層体１３は、略直方体形状に形成されている。
【００４２】
放射導体素子１７は、例えば銅、銀等の導電性金属材料を用いて略四角形状に形成され、表面側接地導体板６の接続用開口６Ａと間隔をもって対向している。この放射導体素子１７は、絶縁層１５と絶縁層１６との間に配置されている。このため、放射導体素子１７と表面側接地導体板６との間には、絶縁層１６が配置される。また、放射導体素子１７は、接続用開口６Ａよりも小さい面積をもって形成されている。このため、親基板２に接合された状態でチップアンテナ１２を平面視したときには、放射導体素子１７は、接続用開口６Ａの内部に配置される。
【００４３】
また、放射導体素子１７は、図３に示すように、Ｘ軸方向に例えば数百μｍ程度の長さ寸法Ｌ3を有すると共に、Ｙ軸方向に例えば数百μｍ程度の幅寸法Ｌ4を有している。この放射導体素子１７のＸ軸方向の長さ寸法Ｌ3は、電気長で例えば使用する高周波信号の半波長となる値に設定されている。
【００４４】
さらに、放射導体素子１７には、Ｘ軸方向の途中位置にビア１８が接続されると共に、ビア１８を介して後述する第１の平面電極パッド２３が接続されている。このとき、ビア１８は、例えばＸ軸方向に対して放射導体素子１７の中央位置から位置ずれして配置されると共に、ビア１０とほぼ同様に円柱状の導体として形成されている。そして、ビア１８は、絶縁層１６を貫通すると共に、第１の平面電極パッド２３等を介してストリップ導体８に電気的に接続される。これにより、放射導体素子１７には、ストリップ線路５からの給電によって、Ｘ軸方向に向けて電流Ｉが流れる構成となっている。
【００４５】
無給電導体素子１９は、例えば放射導体素子１７と同様の導電性金属材料を用いて略四角形状に形成され、積層体１３のうち放射導体素子１７からみて親基板２との接合面（裏面１３Ｂ）に対して反対側に位置し、積層体１３の表面１３Ａ（絶縁層１４の表面）に配置されている。この無給電導体素子１９と放射導体素子１７との間には、絶縁層１４，１５が配置されている。このため、無給電導体素子１９は、放射導体素子１７および表面側接地導体板６と絶縁された状態で、放射導体素子１７と間隔をもって対面している。
【００４６】
また、無給電導体素子１９は、図７に示すように、Ｘ軸方向に例えば数百μｍ程度の長さ寸法Ｌ5を有すると共に、Ｙ軸方向に例えば数百μｍ程度の幅寸法Ｌ6を有している。この無給電導体素子１９の幅寸法Ｌ6は、例えば放射導体素子１７の幅寸法Ｌ4よりも大きくなっている。一方、無給電導体素子１９の長さ寸法Ｌ5は、例えば放射導体素子１７の長さ寸法Ｌ3よりも小さくなっている。なお、無給電導体素子１９および放射導体素子１７の大小関係やこれらの具体的な形状は、上述のものに限らず、チップアンテナ１２の放射パターン等を考慮して適宜設定されるものである。そして、無給電導体素子１９は、放射導体素子１７と電磁界係合を生じる。
【００４７】
結合量調整導体板２０は、例えば放射導体素子１７と同様の導電性金属材料を用いて略四角形状に形成され、放射導体素子１７と無給電導体素子１９との間に配置されている。具体的には、結合量調整導体板２０は、絶縁層１４と絶縁層１５との間に配置され、放射導体素子１７および無給電導体素子１９に対して絶縁されている。
【００４８】
また、結合量調整導体板２０は、図８に示すように、Ｘ軸方向に例えば数百μｍ程度の長さ寸法Ｌ7を有すると共に、Ｙ軸方向に例えば数百μｍ程度の幅寸法Ｌ8を有している。この結合量調整導体板２０の幅寸法Ｌ8は、例えば放射導体素子１７の幅寸法Ｌ4よりも大きくなり、無給電導体素子１９の幅寸法Ｌ6と同程度の値に設定されている。一方、結合量調整導体板２０の長さ寸法Ｌ7は、例えば放射導体素子１７の長さ寸法Ｌ3および無給電導体素子１９の長さ寸法Ｌ5よりも小さくなっている。これにより、結合量調整導体板２０は、放射導体素子１７と無給電導体素子１９とが互いに重なり合う部位のうちその一部となる中心部分（例えばＸ軸方向の中心部分）をＹ軸方向に横切って覆っている。このため、結合量調整導体板２０は、放射導体素子１７に流れる電流Ｉの向きに対して直交方向に放射導体素子１７を跨いでいる。
【００４９】
また、結合量調整導体板２０の両端側には一対のビア２１が設けられている。これらのビア２１は、ビア１０とほぼ同様に円柱状の導体として形成され、絶縁層１５，１６を貫通して形成され、結合量調整導体板２０と第２，第３の平面電極パッド２４，２５とを電気的に接続している。
【００５０】
そして、放射導体素子１７、無給電導体素子１９および結合量調整導体板２０は、例えば互いの中心位置がＸＹ平面上の同じ位置に配置されている。また、放射導体素子１７、無給電導体素子１９および結合量調整導体板２０は、これらの中心位置を通るＸ軸に平行な線に関して線対称に形成されると共に、これらの中心位置を通るＹ軸に平行な線に関して線対称に形成されている。そして、結合量調整導体板２０は、放射導体素子１７と無給電導体素子１９との間の結合量を調整するものである。
【００５１】
ＬＧＡ２２は、図１および図６に示すように、第１ないし第３の平面電極パッド２３〜２５によって構成され、積層体１３の裏面１３Ｂに設けられている。第１の平面電極パッド２３は、裏面１３Ｂの中央部分に配置され、給電用電極パッド９と略同じ大きさで、略同じ四角形状に形成されている。このため、第１の平面電極パッド２３は、放射導体素子１７よりも小さな面積に形成されている。
【００５２】
一方、第２，第３の平面電極パッド２４，２５は、第１の平面電極パッド２３を挟んでＹ軸方向の両側にそれぞれ配置されている。第２，第３の平面電極パッド２４，２５は、例えばＸ軸方向が長辺となり、Ｙ軸方向が短辺となった長方形状に形成されると共に、Ｙ軸方向に対して接続用開口６Ａの幅寸法Ｌ2と略同じ間隔寸法をもって互いに離間している。このため、第２，第３の平面電極パッド２４，２５の長辺のうち第１の平面電極パッド２３に近いものは、接続用開口６Ａの外周縁に沿ってＸ軸方向に延伸している。
【００５３】
これにより、例えばリフロー方式の半田付け等によってチップアンテナ１２を親基板２に接合するときには、第１ないし第３の平面電極パッド２３〜２５と給電用電極パッド９、表面側接地導体板６との間にセルフアライメント作用が生じる。この結果、第１の平面電極パッド２３の中心が給電用電極パッド９の中心に略一致すると共に、第２，第３の平面電極パッド２４，２５の長辺が接続用開口６ＡのうちＸ軸方向に延びる部分に対して略平行な状態に位置合わせされる。
【００５４】
また、第２，第３の平面電極パッド２４，２５の長辺の長さ寸法は、例えば放射導体素子１７の長さ寸法Ｌ3と同程度の値に設定されると共に、接続用開口６Ａの長さ寸法Ｌ1よりも小さい値に設定されている。さらに、第１ないし第３の平面電極パッド２３〜２５は、第１の平面電極パッド２３の中心位置を通るＸ軸に平行な線に関して線対称に形成されると共に、第１の平面電極パッド２３の中心位置を通るＹ軸に平行な線に関して線対称に形成されている。
【００５５】
そして、第１ないし第３の平面電極パッド２３〜２５は、給電用電極パッド９および表面側接地導体板６のうち接続用開口６Ａの周縁部分と対向した状態で配置され、例えば半田付け等の接合手段によって給電用電極パッド９および表面側接地導体板６に接合される。これにより、チップアンテナ１２は、親基板２に接合して固定されると共に、第１の平面電極パッド２３は給電用電極パッド９に電気的に接続され、第２，第３の平面電極パッド２４，２５は表面側接地導体板６に電気的に接続される。
【００５６】
本実施の形態によるアンテナ装置１は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００５７】
まず、ストリップ線路５から放射導体素子１７に向けて給電を行うと、放射導体素子１７には、Ｘ軸方向に向けて電流Ｉが流れる。これにより、チップアンテナ１２は、放射導体素子１７の長さ寸法Ｌ3に応じた高周波信号を送信または受信する。
【００５８】
このとき、放射導体素子１７と無給電導体素子１９とは、互いに電磁界結合すると共に、互いに共振周波数が異なる２つの共振モードを有する。これら２つの共振周波数では高周波信号のリターンロスが低下するのに加え、これら２つの共振周波数の間の周波数帯域でも高周波信号のリターンロスが低下する。このため、無給電導体素子１９を省いた場合に比べて、使用可能な高周波信号の帯域が広がる。
【００５９】
また、無給電導体素子１９は放射導体素子１７との間隔寸法が大きくなるに従って、ストリップ線路５と放射導体素子１７とが整合する帯域は広がる傾向がある。しかし、無給電導体素子１９は放射導体素子１７との間隔寸法が大きくなると、チップアンテナ１２が大型化してしまい、小型の電子機器等には適用が難しいという問題がある。
【００６０】
これに対し、本実施の形態では、放射導体素子１７と無給電導体素子１９との間に結合量調整導体板２０を設けたから、結合量調整導体板２０を用いて放射導体素子１７と無給電導体素子１９との間の結合量を調整することができる。
【００６１】
ここで、チップアンテナ１２をパッチアンテナとして機能させるためには、放射導体素子１７からみて無給電導体素子１９と反対側に接地導体板を設ける必要がある。この接地導体板をチップアンテナ１２に設けた場合には、放射導体素子１７、結合量調整導体板２０、ビア１８，２１等との間に不要な浮遊容量が発生し、給電線路となるストリップ線路５との間で整合が崩れる傾向がある。このため、本実施の形態では、チップアンテナ１２には接地導体板は設けず、親基板２に接地導体板６，７を設ける構成とした。
【００６２】
このようにチップアンテナ１２から接地導体板を省いた構成による効果を確認するために、接地導体板を省いた場合（第１の実施の形態）と、接地導体板を設けた場合（第１の比較例）について、反射特性（リターンロス）およびアンテナ利得の周波数特性を測定した。その結果を図９および図１０に示す。
【００６３】
なお、親基板２の厚さ寸法は０．２ｍｍとし、チップアンテナ１２の厚さ寸法は０．４ｍｍとした。放射導体素子１７の長さ寸法Ｌ3は０．７７５ｍｍとし、幅寸法Ｌ4は０．５ｍｍとした。無給電導体素子１９の長さ寸法Ｌ5は０．７２５ｍｍとし、幅寸法Ｌ6は１．５５ｍｍとした。結合量調整導体板２０の長さ寸法Ｌ7は０．３５ｍｍとし、幅寸法Ｌ8は１．５５ｍｍとした。ビア１８，２１の直径は０．１５ｍｍとした。また、第１の比較例では、チップアンテナ１２の裏面１３Ｂよりも５０μｍだけ表面１３Ａに近い位置にＸＹ面と平行な接地導体板を配置すると共に、接地導体板はビア１８の周囲を除いて略全面に亘って設けるものとした。
【００６４】
図９の結果より、チップアンテナ１２に接地導体板を設けない本実施の形態では、反射特性で−１０ｄＢ以下となる周波数帯域幅は１３．２ＧＨｚ程度となる。これに対し、チップアンテナ１２に接地導体板を設けた第１の比較例では、反射特性で−１０ｄＢ以下となる周波数帯域幅は、６．２ＧＨｚ程度となり、本実施の形態に比べて約５３％低下することが分かる。
【００６５】
また、図１０の結果より、チップアンテナ１２に接地導体板を設けない本実施の形態では、最大アンテナ利得が６ｄＢｉとなると共に、アンテナ利得の１ｄＢ幅、即ち最大アンテナ利得から１ｄＢ低下した周波数帯域の幅は１０．６ＧＨｚ程度となる。これに対し、チップアンテナ１２に接地導体板を設けた第１の比較例では、最大アンテナ利得は本実施の形態よりも０．１ｄＢ上昇するものの、アンテナ利得の１ｄＢ幅は６．８ＧＨｚとなり、本実施の形態に比べて約３６％低下することが分かる。
【００６６】
このように、本実施の形態では、チップアンテナ１２に接地導体板を設けないことによって、ストリップ線路５との整合性を高めることができ、反射特性およびアンテナ利得を広帯域化することができる。
【００６７】
かくして、本実施の形態では、結合量調整導体板２０は、放射導体素子１７と無給電導体素子１９とが互いに重なり合う部位を部分的に覆い、放射導体素子１７に流れる電流Ｉの向きに対して直交方向に放射導体素子１７を跨ぐ構成とした。このため、放射導体素子１７と無給電導体素子１９とが電界結合するときに、結合量調整導体板２０を用いてこの電界結合の強さを調整することができ、ストリップ線路５と放射導体素子１７とが整合する帯域を広くすることができる。
【００６８】
また、積層体１３の裏面１３Ｂには複数の平面電極パッド２３〜２５からなるＬＧＡ２２を設けたから、例えばＬＧＡ２２を親基板２側に半田付けすることによって、親基板２にチップアンテナ１２を接合して固定することができる。これに加え、放射導体素子１７はＬＧＡ２２の第１の平面電極パッド２３を介して親基板２のストリップ線路５に接続されるから、第１の平面電極パッド２３を介して給電を行うことができる。また、第１〜第３の平面電極パッド２３〜２５の配置や形状を適宜調整することによって、親基板２とチップアンテナ１２との間の整合を取ることができる。これらの調整によって取りきれない整合は、積層体１３内のビア１８，２１の径および配置、放射導体素子１７、無給電導体素子１９、結合量調整導体板２０の形状、大きさおよび配置、積層体１３の絶縁層１４〜１６の厚みおよび層構造等を調整することによって、適宜調整することができる。
【００６９】
さらに、積層体１３には接地導体板を設けないから、放射導体素子１７等と接地導体板との間で不必要な浮遊容量が発生することがない。このため、浮遊容量に基づく整合性の低下を抑えることができ、積層体１３に接地導体板を設けた場合に比べて、反射特性およびアンテナ利得を広帯域化することができる。
【００７０】
また、結合量調整導体板２０および第２，第３の平面電極パッド２４，２５を積層体１３に設けたから、積層体１３の絶縁層１５，１６を貫通するビア２１を用いて、結合量調整導体板２０の両端側を第２，第３の平面電極パッド２４，２５を介して表面側接地導体板６に容易に接続することができる。このため、結合量調整導体板２０の電位を安定させることができると共に、結合量調整導体板２０の電気的な特性をＹ軸方向に対して対称にすることができ、結合量調整導体板２０の一端側だけを表面側接地導体板６に接続した場合に比べて、浮遊容量の発生や不要な共振現象等を抑制することができる。
【００７１】
また、放射導体素子１７、無給電導体素子１９および結合量調整導体板２０は、複数の絶縁層１４〜１６が積層された積層体１３に設ける構成とした。このため、互いに異なる絶縁層１４〜１６の表面に無給電導体素子１９、結合量調整導体板２０および放射導体素子１７を順次設けることによって、これらを積層体１３の厚さ方向に対して互いに異なる位置に容易に配置することができる。この結果、量産工程に容易に適用することができ、チップアンテナ１２の生産性を高めることができると共に、アンテナ毎の特性ばらつきを低減することができる。
【００７２】
さらに、親基板２には、表面側接地導体板６、裏面側接地導体板７およびストリップ導体８からなるストリップ線路５を設けた。このため、接続用開口６Ａを通じてストリップ導体８を第１の平面電極パッド２３に接続することによって、ストリップ線路５から放射導体素子１７に給電を行うことができる。また、表面側接地導体板６を第２，第３の平面電極パッド２４，２５に接合することによって、結合量調整導体板２０の両端側をグランドに接続することができる。
【００７３】
次に、図１１ないし図１３は本発明の第２の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、親基板にグランド付きコプレーナ線路を設け、該グランド付きコプレーナ線路をチップアンテナの放射導体素子に接続する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７４】
第２の実施の形態によるアンテナ装置３１は、親基板３２にチップアンテナ１２を実装することによって構成されている。
【００７５】
親基板３２は、第１の実施の形態による親基板２とほぼ同様に、例えば絶縁性の樹脂材料を用いて形成され、ＸＹ面に平行に広がっている。また、親基板３２の表面３２Ａには、チップアンテナ１２が実装される。
【００７６】
グランド付きコプレーナ線路３３は、チップアンテナ１２の放射導体素子１７に対する給電を行う給電線路を構成している。このグランド付きコプレーナ線路３３は、親基板３２の表面３２Ａに設けられた表面側接地導体板３４と、親基板３２の裏面３２Ｂに設けられた裏面側接地導体板３５と、表面側接地導体板３４に形成されＸ軸方向に延びる線状の空隙部３６と、該空隙部３６に設けられ該空隙部３６の長さ方向に沿って延びるストリップ導体３７とによって構成されている。
【００７７】
ここで、表面側接地導体板３４は、第１の実施の形態による表面側接地導体板６と同様に、導電性金属材料を用いた薄膜によって形成され、グランドに接続されている。この表面側接地導体板３４は、親基板３２の表面３２Ａを略全面に亘って覆っている。裏面側接地導体板３５も、表面側接地導体板３４と同様に、金属薄膜によって形成され、グランドに接続されると共に、親基板３２の裏面３２Ｂを略全面に亘って覆っている。
【００７８】
また、表面側接地導体板３４の中央部分には、例えば略四角形の接続用開口３４Ａが設けられている。この接続用開口３４Ａは、第１の実施の形態による接続用開口６Ａとほぼ同様な大きさおよび形状をもって形成され、略長方形の開口となると共に、放射導体素子１７よりも大きな面積を有している。このため、接続用開口３４Ａの４辺の外周縁のうちＸ軸方向に延びる２辺は、第２，第３の平面電極パッド２４，２５の長辺のうち第１の平面電極パッド２３に近いものに沿って延伸している。そして、接続用開口３４Ａには、Ｘ軸方向に直線状に延びる空隙部３６が連続して繋がっている。
【００７９】
また、裏面側接地導体板３５は、複数のビア３８によって表面側接地導体板３４に電気的に接続されている。このビア３８は、親基板３２を貫通すると共に、Ｚ軸方向に延びた円柱状の導体として形成されている。そして、複数のビア３８は、空隙部３６を取囲むように空隙部３６の幅方向両側に配置されると共に、接続用開口３４Ａを取囲むように接続用開口３４Ａの外周縁に沿って配置されている。
【００８０】
ストリップ導体３７は、表面側接地導体板３４と同様の導電性金属材料からなり、親基板３２の表面３２Ａに形成されている。このストリップ導体３７は、空隙部３６のうち幅方向の中心部分に位置してＸ軸方向に延びる細長い帯状に形成されている。このとき、ストリップ導体３７は、空隙部３６によって表面側接地導体板３４と非接触な状態になっている。そして、グランド付きコプレーナ線路３３は、幅方向の中心位置を通るＸ軸に平行な線に関して線対称に形成されている。
【００８１】
また、ストリップ導体３７の端部は、接続用開口３４Ａの中央部分に位置してチップアンテナ１２の第１の平面電極パッド２３と略同じ形状に形成された接合部３７Ａとなっている。この接合部３７Ａは、チップアンテナ１２の第１の平面電極パッド２３と対向した位置に配置され、半田付け等の接合手段によって第１の平面電極パッド２３に接合される。これにより、ストリップ導体３７は、チップアンテナ１２の放射導体素子１７に電気的に接続される。
【００８２】
一方、表面側接地導体板３４のうち接続用開口３４Ａを挟んで幅方向両側に位置する部位は、第２，第３の平面電極パッド２４，２５に接合される。これにより、チップアンテナ１２の結合量調整導体板２０の両端側は、第２，第３の平面電極パッド２４，２５を介してグランドに接続される。
【００８３】
そして、例えばリフロー方式の半田付け等によってチップアンテナ１２を親基板３２に接合するときには、第１ないし第３の平面電極パッド２３〜２５とストリップ導体３７の接合部３７Ａ、表面側接地導体板３４との間にセルフアライメント作用が生じる。
【００８４】
かくして、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、放射導体素子１７にグランド付きコプレーナ線路３３を接続する構成としたから、単層からなる親基板３２を用いることができる。このため、第１の実施の形態によるストリップ線路５に比べて、グランド付きコプレーナ線路３３の構成を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。また、高周波回路において一般的に使用されるグランド付きコプレーナ線路３３を用いるから、他の高周波回路との接続性が向上する。
【００８５】
次に、図１４ないし図１６は本発明の第３の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、親基板にマイクロストリップ線路を設け、該マイクロストリップ線路をチップアンテナの放射導体素子に接続する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００８６】
第３の実施の形態によるアンテナ装置４１は、親基板４２にチップアンテナ１２を実装することによって構成されている。
【００８７】
親基板４２は、第１の実施の形態による親基板２とほぼ同様に、例えば絶縁性の樹脂材料を用いて形成され、ＸＹ面に平行に広がっている。また、親基板４２の表面４２Ａには、チップアンテナ１２が実装される。
【００８８】
マイクロストリップ線路４３は、チップアンテナ１２の放射導体素子１７に対する給電を行う給電線路を構成している。このマイクロストリップ線路４３は、親基板４２の裏面４２Ｂに設けられた裏面側接地導体板４４と、親基板４２の表面４２Ａに設けられたストリップ導体４５とによって構成されている。
【００８９】
ここで、裏面側接地導体板４４は、第１の実施の形態による表面側接地導体板６と同様に、導電性金属材料を用いた薄膜によって形成され、親基板４２の裏面４２Ｂを略全面に亘って覆っている。また、ストリップ導体４５は、裏面側接地導体板４４と同様の導電性金属材料からなり、Ｘ軸方向に延びる細長い帯状に形成されている。そして、マイクロストリップ線路４３は、幅方向の中心位置を通るＸ軸に平行な線に関して線対称に形成されている。
【００９０】
また、ストリップ導体４５の端部は、チップアンテナ１２の第１の平面電極パッド２３と略同じ形状に形成された接合部４５Ａとなっている。この接合部４５Ａは、チップアンテナ１２の第１の平面電極パッド２３と対向した位置に配置され、半田付け等の接合手段によって第１の平面電極パッド２３に接合される。これにより、ストリップ導体４５は、チップアンテナ１２の放射導体素子１７に電気的に接続される。
【００９１】
さらに、親基板４２の表面４２Ａには、２個の接地電極パッド４６，４７が設けられている。これらの接地電極パッド４６，４７は、ストリップ導体４５の接合部４５Ａを挟んで幅方向（Ｙ軸方向）の両側に位置すると共に、チップアンテナ１２の第２，第３の平面電極パッド２４，２５と対向する位置に配置されている。また、接地電極パッド４６，４７は、第２，第３の平面電極パッド２４，２５と略同じ大きさおよび形状に形成されると共に、親基板４２を貫通するビア４８を用いて裏面側接地導体板４４に電気的に接続されている。そして、接地電極パッド４６，４７は、半田付け等の接合手段によってチップアンテナ１２の第２，第３の平面電極パッド２４，２５にそれぞれ接合される。これにより、チップアンテナ１２の結合量調整導体板２０の両端側は、接地電極パッド４６，４７等を介してグランドに接続される。
【００９２】
また、ストリップ導体４５の接合部４５Ａは、第１の平面電極パッド２３と略同じ大きさおよび形状に形成されると共に、接地電極パッド４６，４７は、第２，第３の平面電極パッド２４，２５と略同じ大きさおよび形状に形成されている。このため、例えばリフロー方式の半田付け等によってチップアンテナ１２を親基板４２に接合するときには、第１ないし第３の平面電極パッド２３〜２５とストリップ導体４５の接合部４５Ａ、接地電極パッド４６，４７との間にセルフアライメント作用が生じる。
【００９３】
かくして、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、放射導体素子１７にマイクロストリップ線路４３を接続する構成としたから、第１の実施の形態によるストリップ線路５に比べて、マイクロストリップ線路４３の構成を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。また、高周波回路において一般的に使用されるマイクロストリップ線路４３を用いるから、他の高周波回路との接続性が向上する。
【００９４】
次に、図１７ないし図２１は本発明の第４の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、チップアンテナの結合用調整導体板を省く構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００９５】
第４の実施の形態によるアンテナ装置５１は、親基板２にチップアンテナ５２を実装することによって構成されている。
【００９６】
チップアンテナ５２は、積層体５３、放射導体素子５６、無給電導体素子５８およびランドグリッドアレイ５９（以下、ＬＧＡ５９という）によって構成されている。
【００９７】
積層体５３は、第１の実施の形態による積層体１３と同様に、例えば低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）を用いて形成されている。この積層体５３は、表面５３Ａ側から裏面５３Ｂ側に向けてＺ軸方向に積層した２層の絶縁層５４，５５を有し、略直方体形状に形成されている。
【００９８】
放射導体素子５６は、第１の実施の形態による放射導体素子１７とほぼ同様に形成され、表面側接地導体板６の接続用開口６Ａと間隔をもって対向している。この放射導体素子５６は、絶縁層５４と絶縁層５５との間に配置されている。また、放射導体素子５６は、接続用開口６Ａよりも小さい面積をもって形成されると共に、放射導体素子５６のＸ軸方向の長さ寸法は、電気長で例えば使用する高周波信号の半波長となる値に設定されている。
【００９９】
さらに、放射導体素子５６には、Ｘ軸方向の途中位置に円柱状の導体からなるビア５７が接続されると共に、該ビア５７を介して後述する第１の平面電極パッド６０が接続されている。このとき、ビア５７は、例えばＸ軸方向に対して放射導体素子５６の中央位置から位置ずれして配置されている。そして、放射導体素子５６は、ビア５７、第１の平面電極パッド２３等を介してストリップ導体８に電気的に接続される。
【０１００】
無給電導体素子５８は、第１の実施の形態による無給電導体素子１９とほぼ同様に形成され、積層体５３のうち放射導体素子５６からみて親基板２との接合面（裏面５３Ｂ）に対して反対側に位置し、積層体５３の表面５３Ａ（絶縁層５４の表面）に配置されている。この無給電導体素子５８は、放射導体素子５６および表面側接地導体板６と絶縁された状態で、放射導体素子５６と間隔をもって対面している。そして、無給電導体素子５８は、放射導体素子５６と電磁界係合を生じる。
【０１０１】
ＬＧＡ５９は、第１の実施の形態による平面電極パッド２３〜２５とほぼ同様な第１ないし第３の平面電極パッド６０〜６２を備えると共に、積層体５３の裏面５３Ｂに設けられている。第１の平面電極パッド６０は、裏面５３Ｂの中央部分に配置され、給電用電極パッド９と略同じ大きさで、略同じ四角形状に形成されている。
【０１０２】
一方、第２，第３の平面電極パッド６１，６２は、第１の平面電極パッド６０を挟んでＹ軸方向の両側にそれぞれ配置されている。第２，第３の平面電極パッド６１，６２は、Ｘ軸方向が長辺となり、Ｙ軸方向が短辺となった長方形状に形成されると共に、Ｙ軸方向に対して接続用開口６Ａの幅寸法と略同じ間隔寸法をもって互いに離間している。
【０１０３】
また、第１ないし第３の平面電極パッド６０〜６２は、第１の平面電極パッド６０の中心位置を通るＸ軸に平行な線に関して線対称に形成されると共に、第１の平面電極パッド６０の中心位置を通るＹ軸に平行な線に関して線対称に形成されている。
【０１０４】
そして、第１ないし第３の平面電極パッド６０〜６２は、給電用電極パッド９および表面側接地導体板６のうち接続用開口６Ａの周縁部分と対向した状態で配置され、例えば半田付け等の接合手段によって給電用電極パッド９および電極としての表面側接地導体板６に接合される。これにより、チップアンテナ１２は、親基板２に接合して固定されると共に、第１の平面電極パッド２３は給電用電極パッド９に電気的に接続される。また、例えばリフロー方式の半田付け等によってチップアンテナ５２を親基板２に接合するときには、第１ないし第３の平面電極パッド６０〜６２と給電用電極パッド９、表面側接地導体板６との間にセルフアライメント作用が生じる。
【０１０５】
かくして、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、本実施の形態によるチップアンテナ５２は結合量調整導体板を省く構成としたから、結合量調整導体板による広帯域化の効果は得られない。しかし、放射導体素子５６に対向した無給電導体素子５８を備えるから、無給電導体素子５８による広帯域化を図ることができる。これに加え、チップアンテナ５２は、第１の実施の形態によるチップアンテナ１２に比べて１層少ない２層の絶縁層５４，５５からなる積層体５３によって構成することができるから、製造コストを低減することができる。
【０１０６】
また、チップアンテナ５２はＬＧＡ５９を用いて親基板２に接合する構成としたから、第１の実施の形態と同様に、第１〜第３の平面電極パッド６０〜６２等の配置や形状を適宜調整することによって、親基板２とチップアンテナ５２との間の整合を取ることができる。
【０１０７】
ここで、ＬＧＡ５９の第２，第３の平面電極パッド６１，６２は、放射導体素子５６および無給電導体素子５８には電気的に接続されていないため、省くことも可能である。そこで、第２，第３の平面電極パッド６１，６２を設けた場合（第４の実施の形態）と、第２，第３の平面電極パッド６１，６２を省いた場合（第２の比較例）について、反射特性（リターンロス）およびアンテナ利得の周波数特性を測定した。その結果を図２２および図２３に示す。
【０１０８】
なお、親基板２の厚さ寸法は０．２ｍｍとし、チップアンテナ１２の厚さ寸法は０．４ｍｍとした。放射導体素子５６の長さ寸法は０．７７５ｍｍとし、幅寸法は０．５ｍｍとした。無給電導体素子５８の長さ寸法は０．７２５ｍｍとし、幅寸法は１．５５ｍｍとした。ビア５７の直径は０．１５ｍｍとした。
【０１０９】
図２２の結果より、チップアンテナ５２に第２，第３の平面電極パッド６１，６２（ＬＧＡ５９）を設けた本実施の形態では、反射特性で−１０ｄＢ以下となる周波数帯域幅は１１．５ＧＨｚ程度となる。これに対し、チップアンテナ５２から第２，第３の平面電極パッド６１，６２（ＬＧＡ５９）を省いた第２の比較例では、反射特性で−１０ｄＢ以下となる周波数帯域幅は、１０．４ＧＨｚ程度となり、本実施の形態に比べて約１０％低下することが分かる。
【０１１０】
また、図２３の結果より、チップアンテナ５２に第２，第３の平面電極パッド６１，６２を設けた本実施の形態では、最大アンテナ利得が６ｄＢｉとなると共に、アンテナ利得の１ｄＢ幅、即ち最大アンテナ利得から１ｄＢ低下した周波数帯域の幅は１０．９ＧＨｚ程度となる。これに対し、チップアンテナ５２から第２，第３の平面電極パッド６１，６２を省いた第２の比較例では、アンテナ利得の１ｄＢ幅は１０．１ＧＨｚ程度となり、本実施の形態に比べて約７％低下することが分かる。
【０１１１】
図２２および図２３の結果から分かるように、反射特性およびアンテナ利得を広帯域化するためには、本実施の形態のように、チップアンテナ５２には第２，第３の平面電極パッド６１，６２を設けた方がよい。
【０１１２】
なお、第４の実施の形態では、第１の実施の形態と同様の親基板２を用いる場合を例に挙げて説明したが、第２，第３の実施の形態による親基板３２，４２を用いる構成としてもよい。
【０１１３】
また、前記各実施の形態では、ＬＧＡ２２，５９は、３個の平面電極パッド２３〜２５，６０〜６２を備える構成としたが、４個以上の平面電極パッドを備える構成としてもよい。
【０１１４】
さらに、前記各実施の形態では、６０ＧＨｚ帯のミリ波に用いるアンテナ装置１，３１，４１，５１を例に挙げて説明したが、他の周波数帯のミリ波やマイクロ波等に用いるアンテナ装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１，３１，４１，５１ アンテナ装置
２，３２，４２ 親基板
５ ストリップ線路
６，３４ 表面側接地導体板
６Ａ，３４Ａ 接続用開口
７，３５，４４ 裏面側接地導体板
８，３７，４５ ストリップ導体
１２，５２ チップアンテナ
１３，５３ 積層体
１４，１５，１６，５４，５５ 絶縁層
１７，５６ 放射導体素子
１９，５８ 無給電導体素子
２０ 結合量調整導体板
２１ ビア（柱状の導体）
２２，５９ ランドグリッドアレイ
２３，６０ 第１の平面電極パッド
２４，６１ 第２の平面電極パッド
２５，６２ 第３の平面電極パッド
３３ グランド付きコプレーナ線路
３６ 空隙部
４３ マイクロストリップ線路
４６，４７ 接地電極パッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電線路を備えた親基板にチップアンテナを実装したアンテナ装置であって、
前記チップアンテナは、複数の絶縁層が積層された積層体と、該積層体の内部に位置して２つの絶縁層の間に挟まれ前記親基板の給電線路に接続される放射導体素子と、該放射導体素子よりも前記積層体の表面側に位置して該放射導体素子と絶縁された無給電導体素子と、該無給電導体素子と前記放射導体素子との間に配置されこれらの結合量を調整する結合量調整導体板と、前記積層体の裏面に設けられた複数の平面電極パッドからなるランドグリッドアレイとを備え、
前記結合量調整導体板は、前記無給電導体素子と前記放射導体素子とが互いに重なり合う部位を部分的に覆い、前記放射導体素子に流れる電流の向きに対して直交方向に前記放射導体素子を跨ぐ構成とし、
前記放射導体素子は、前記ランドグリッドアレイの第１の平面電極パッドを介して前記親基板の給電線路に接続し、
前記結合量調整導体板の両端側は、前記ランドグリッドアレイの第２，第３の平面電極パッドを介して前記親基板のグランドに接続する構成としてなるアンテナ装置。
【請求項２】
前記結合量調整導体板の両端側と前記ランドグリッドアレイの第２，第３の平面電極パッドとの間は、前記積層体の厚さ方向に延びる柱状の導体を用いて接続する構成としてなる請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記給電線路は、前記親基板の表面に設けられた表面側接地導体板と、前記親基板の裏面に設けられた裏面側接地導体板と、前記表面側接地導体板と裏面側接地導体板との間に設けられたストリップ導体とからなるストリップ線路によって構成し、
前記ストリップ導体は、前記表面側接地導体板に設けた接続用開口を通じて前記第１の平面電極パッドに接続し、
前記表面側接地導体板は、前記第２，第３の平面電極パッドに接続する構成としてなる請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記給電線路は、前記親基板の表面に設けられた表面側接地導体板と、前記親基板の裏面に設けられた裏面側接地導体板と、前記表面側接地導体板に形成された線状の空隙部と、該空隙部に設けられ該空隙部の長さ方向に沿って延びるストリップ導体とからなるグランド付きコプレーナ線路によって構成し、
前記ストリップ導体は、前記第１の平面電極パッドに接続し、
前記表面側接地導体板は、前記第２，第３の平面電極パッドに接続する構成としてなる請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記給電線路は、前記親基板の裏面に設けられた裏面側接地導体板と、前記親基板の表面に設けられたストリップ導体とからなるマイクロストリップ線路によって構成し、
前記ストリップ導体は、前記第１の平面電極パッドに接続し、
前記裏面側接地導体板は、前記親基板の表面に設けられた２個の接地電極パッドを介して前記第２，第３の平面電極パッドに接続する構成としてなる請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記放射導体素子、無給電導体素子および結合量調整導体板は、前記積層体の厚さ方向に対して互いに異なる位置に配置する構成としてなる請求項１，２，３，４または５に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
給電線路を備えた親基板にチップアンテナを実装したアンテナ装置であって、
前記チップアンテナは、複数の絶縁層が積層された積層体と、該積層体の内部に位置して２つの絶縁層の間に挟まれ前記親基板の給電線路に接続される放射導体素子と、該放射導体素子よりも前記積層体の表面側に位置して該放射導体素子と絶縁された無給電導体素子と、前記積層体の裏面に設けられた複数の平面電極パッドからなるランドグリッドアレイとを備え、
前記放射導体素子は、前記ランドグリッドアレイの第１の平面電極パッドを介して前記親基板の給電線路に接続し、
前記ランドグリッドアレイの残余の平面電極パッドは、前記親基板の電極に接合する構成としてなるアンテナ装置。
【請求項１】
給電線路を備えた親基板にチップアンテナを実装したアンテナ装置であって、
前記チップアンテナは、複数の絶縁層が積層された積層体と、該積層体の内部に位置して２つの絶縁層の間に挟まれ前記親基板の給電線路に接続される放射導体素子と、該放射導体素子よりも前記積層体の表面側に位置して該放射導体素子と絶縁された無給電導体素子と、該無給電導体素子と前記放射導体素子との間に配置されこれらの結合量を調整する結合量調整導体板と、前記積層体の裏面に設けられた複数の平面電極パッドからなるランドグリッドアレイとを備え、
前記結合量調整導体板は、前記無給電導体素子と前記放射導体素子とが互いに重なり合う部位を部分的に覆い、前記放射導体素子に流れる電流の向きに対して直交方向に前記放射導体素子を跨ぐ構成とし、
前記放射導体素子は、前記ランドグリッドアレイの第１の平面電極パッドを介して前記親基板の給電線路に接続し、
前記結合量調整導体板の両端側は、前記ランドグリッドアレイの第２，第３の平面電極パッドを介して前記親基板のグランドに接続する構成としてなるアンテナ装置。
【請求項２】
前記結合量調整導体板の両端側と前記ランドグリッドアレイの第２，第３の平面電極パッドとの間は、前記積層体の厚さ方向に延びる柱状の導体を用いて接続する構成としてなる請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記給電線路は、前記親基板の表面に設けられた表面側接地導体板と、前記親基板の裏面に設けられた裏面側接地導体板と、前記表面側接地導体板と裏面側接地導体板との間に設けられたストリップ導体とからなるストリップ線路によって構成し、
前記ストリップ導体は、前記表面側接地導体板に設けた接続用開口を通じて前記第１の平面電極パッドに接続し、
前記表面側接地導体板は、前記第２，第３の平面電極パッドに接続する構成としてなる請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記給電線路は、前記親基板の表面に設けられた表面側接地導体板と、前記親基板の裏面に設けられた裏面側接地導体板と、前記表面側接地導体板に形成された線状の空隙部と、該空隙部に設けられ該空隙部の長さ方向に沿って延びるストリップ導体とからなるグランド付きコプレーナ線路によって構成し、
前記ストリップ導体は、前記第１の平面電極パッドに接続し、
前記表面側接地導体板は、前記第２，第３の平面電極パッドに接続する構成としてなる請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記給電線路は、前記親基板の裏面に設けられた裏面側接地導体板と、前記親基板の表面に設けられたストリップ導体とからなるマイクロストリップ線路によって構成し、
前記ストリップ導体は、前記第１の平面電極パッドに接続し、
前記裏面側接地導体板は、前記親基板の表面に設けられた２個の接地電極パッドを介して前記第２，第３の平面電極パッドに接続する構成としてなる請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記放射導体素子、無給電導体素子および結合量調整導体板は、前記積層体の厚さ方向に対して互いに異なる位置に配置する構成としてなる請求項１，２，３，４または５に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
給電線路を備えた親基板にチップアンテナを実装したアンテナ装置であって、
前記チップアンテナは、複数の絶縁層が積層された積層体と、該積層体の内部に位置して２つの絶縁層の間に挟まれ前記親基板の給電線路に接続される放射導体素子と、該放射導体素子よりも前記積層体の表面側に位置して該放射導体素子と絶縁された無給電導体素子と、前記積層体の裏面に設けられた複数の平面電極パッドからなるランドグリッドアレイとを備え、
前記放射導体素子は、前記ランドグリッドアレイの第１の平面電極パッドを介して前記親基板の給電線路に接続し、
前記ランドグリッドアレイの残余の平面電極パッドは、前記親基板の電極に接合する構成としてなるアンテナ装置。
【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】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【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】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１２−２０４８４８（Ｐ２０１２−２０４８４８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６４３９１（Ｐ２０１１−６４３９１）
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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