天线模块的制作方法

本发明涉及一种天线模块。

背景技术：

以往，已知具备将高频元件的热向外部引导的散热构件的高频模块。例如，在美国发明专利第6815810号说明书(专利文献1)中公开了一种半导体元件(高频元件)与散热用电极利用层间连接构造导通孔(viahole)(散热构件)连接的高频半导体装置。能够利用层间连接构造导通孔有效地进行自半导体元件的散热。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国发明专利第6815810号说明书

技术实现要素：

发明要解决的问题

散热构件需要将高频元件的热向外部引导，因此配置为靠近或接触高频元件。其结果，有时散热构件被高频元件激励而进行谐振，向外部辐射电磁波。

在天线模块中，在需要自天线元件辐射具有期望的方向性的电磁波的情况下，若自散热构件向意外的方向辐射电磁波，则天线模块的特性会自期望的特性偏离。

本发明是为了解决上述那样的问题而完成的，其目的在于，抑制天线模块的特性自期望的特性偏离的状况。

用于解决问题的方案

本发明的一技术方案的天线模块包括介电体基板、第1天线元件、第1高频元件以及第1散热构件。第1天线元件形成于介电体基板。第1高频元件向第1天线元件供给电力。第1散热构件将第1高频元件的热向外部引导。介电体基板、第1高频元件以及第1散热构件沿着介电体基板的法线方向依次层叠。第1散热构件包含金属。在从与介电体基板的法线方向正交的第1方向剖视第1散热构件时，第1散热构件的第1位置处的第1宽度与第1散热构件的在法线方向上与第1位置分开的第2位置处的第2宽度不同。

发明的效果

采用本发明的一技术方案的天线模块，在从与介电体基板的法线方向正交的第1方向剖视第1散热构件时，第1散热构件的第1位置处的第1宽度与第1散热构件的在法线方向上与第1位置分开的第2位置处的第2宽度不同，从而能够抑制天线模块的特性自期望的特性偏离的状况。

附图说明

图1是具备天线阵列的通信装置的框图。

图2是实施方式1的天线模块的外观立体图。

图3是从z轴方向俯视图2的天线模块而得到的图。

图4是沿着图3的iv-iv线的剖视图。

图5是沿着图3的v-v线的剖视图。

图6是从z轴方向俯视模拟用的天线模块而得到的图。

图7是沿着图6的vii-vii线的剖视图。

图8是沿着图6的viii-viii线的剖视图。

图9是从z轴方向俯视模拟的比较例的天线模块而得到的图。

图10是沿着图9的x-x线的剖视图。

图11是沿着图9的xi-xi线的剖视图。

图12是一并表示图6的天线模块的反射损耗(实线)和图9的天线模块的反射损耗(虚线)的图。

图13是从z轴方向俯视模拟用的另一天线模块而得到的图。

图14是沿着图13的xiv-xiv线的剖视图。

图15是沿着图13的xv-xv线的剖视图。

图16是一并表示图13的天线模块的反射损耗(实线)和图9的天线模块的反射损耗(虚线)的图。

图17是实施方式1的变形例1的天线模块的剖视图。

图18是实施方式1的变形例2的天线模块的剖视图。

图19是实施方式1的变形例3的天线模块的剖视图。

图20是实施方式1的变形例4的天线模块的剖视图。

图21是实施方式1的变形例5的天线模块的剖视图。

图22是实施方式1的变形例6的天线模块的剖视图。

图23是实施方式2的天线模块的剖视图。

图24是实施方式2的变形例的天线模块的剖视图。

图25是实施方式3的天线模块的外观立体图。

图26是从z轴方向俯视图25的天线模块而得到的图。

图27是从x轴方向俯视图25的天线模块而得到的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明实施方式。另外，对于图中相同或相当的部分标注相同的附图标记，在原则上不重复其说明。

[实施方式1]

图1是具备天线阵列110的通信装置1000的框图。通信装置1000例如是手机、智能手机或平板电脑等便携终端或具备通信功能的个人计算机等。

如图1所示，通信装置1000包括天线模块100和构成基带信号处理电路的bbic(basebandintegratedcircuit)900。天线模块100包含天线阵列110和作为高频元件的一例的rfic(radiofrequencyintegratedcircuit)190。

通信装置1000将自bbic900向天线模块100传递的信号上变频为高频信号而自天线阵列110辐射。通信装置1000将利用天线阵列110接收的高频信号下变频而利用bbic900进行信号处理。

在天线阵列110中，多个平板状的天线元件(辐射导体)规律地配置。在图1中，示出与构成天线阵列110的多个天线元件中的天线元件1111～1114对应的rfic190的结构。另外，在实施方式1中，说明1个rfic向4个天线元件供给电力的情况，但由1个rfic供给电力的天线元件的数量也可以是3个以下，也可以是5个以上。

rfic190包括开关31a～31d、33a～33d、37、功率放大器32at～32dt、低噪声放大器32ar～32dr、衰减器34a～34d、移相器35a～35d、信号合成/分波器36、混频器38以及放大电路39。

rfic190例如形成为包含与天线阵列110所包含的多个天线元件对应的电路要素(开关、功率放大器、低噪声放大器、衰减器以及移相器)的单芯片的集成电路部件。或者，关于该电路要素，也可以与rfic190独立地针对每个天线元件形成单芯片的集成电路部件。

在接收高频信号的情况下，开关31a～31d、33a～33d向低噪声放大器32ar～32dr侧切换，并且开关37连接于放大电路39的接收侧放大器。

利用天线元件1111～1114接收的高频信号经由从开关31a～31d到移相器35a～35d的各信号路径，被信号合成/分波器36合波，被混频器38下变频，被放大电路39放大而向bbic900传递。

在自天线阵列110发送高频信号的情况下，开关31a～31d、33a～33d向功率放大器32at～32dt侧切换，并且开关37连接于放大电路39的发送侧放大器。

自bbic900传递的信号被放大电路39放大，被混频器38上变频。上变频而得到的高频信号被信号合成/分波器36分波成4个信号，通过从移相器35a～35d到开关31a～31d的各信号路径而向天线元件1111～1114供给。通过逐一地调整在各信号路径配置的移相器35a～35d的移相度，能够调整天线阵列110的方向性。

图2是实施方式1的天线模块100的外观立体图。图3是从z轴方向俯视图2的天线模块100而得到的图。关于图2所示的坐标轴，z轴与x轴(第1方向)正交，y轴(第2方向)与z轴和x轴正交。在图3～图11、图13～图15以及图17～图27中也是同样的。

如图2和图3所示，天线模块100包括天线元件1111～1114(第1天线元件)、散热构件120(第1散热构件)、介电体基板130、接地电极140、模制层170以及rfic190(第1高频元件)。

介电体基板130将z轴方向作为法线方向。模制层170和介电体基板130将z轴方向作为层叠方向而依次层叠。

接地电极140以与天线元件1111～1114相对的方式配置于介电体基板130。天线模块100是微带天线。

天线元件1111～1114在介电体基板130中呈矩阵状配置。具体而言，天线元件1111、1112沿着y轴配置。天线元件1113、1114沿着y轴配置。天线元件1111、1113沿着x轴配置。天线元件1112、1114沿着x轴配置。

rfic190以处于介电体基板130与散热构件120之间的方式配置于模制层170。rfic190利用未图示的供电线连接于天线元件1111～1114，向天线元件1111～1114供给电力。

在从z轴方向俯视时，散热构件120与rfic190的全部重叠。散热构件120将rfic190的热向天线模块100的外部引导。散热构件120包含金属。

散热构件120需要将rfic190的热向外部引导，因此配置为靠近或接触rfic190。其结果，有时散热构件120被rfic190激励而进行谐振，向外部辐射电磁波。即，在某一频段中散热构件120能够作为天线发挥功能。

在天线模块100中，在需要自天线元件辐射具有期望的方向性的电磁波的情况下，若自散热构件120向意外的方向辐射电磁波，则天线模块100的特性会自期望的特性偏离。

于是，在天线模块100中，以距rfic190的距离越长而散热构件120的宽度越窄的方式使散热构件120的侧面倾斜。通过形成该倾斜，散热构件120的边缘的电容成分集中。电场或电流集中于边缘，因此能够缩窄散热构件120能够作为天线发挥功能的频段。其结果，能够抑制自散热构件120向外部辐射电磁波的状况，能够抑制天线模块100的特性自期望的特性偏离的状况。

另外，在散热构件120固定于rfic190的情况下，设为距rfic190的距离越长而散热构件120的宽度越窄，从而与距rfic190的距离越长而散热构件120的宽度越宽的情况相比，散热构件120的固定于rfic190的部分变宽。散热构件120固定于rfic190的固定安装性提高，因此能够使散热构件120不易自rfic190脱离。

图4是沿着图3的iv-iv线的剖视图。如图4所示，在从x轴方向剖视时，关于散热构件120的y轴方向(宽度方向)的宽度，散热构件120的位置p11(第1位置)处的宽度w11(第1宽度)比散热构件120的在z轴方向上与位置p11分开的位置p12(第2位置)处的宽度w12(第2宽度)大。

散热构件120具有与z轴方向正交的表面f11(第1表面)和表面f12(第2表面)。散热构件120具有将表面f11与表面f12连接的侧面。rfic190与表面f12之间的距离比rfic190与表面f11之间的距离长。表面f11包含位置p11。表面f12包含位置p12。

散热构件120的位置p11处的y轴方向的两端是端部t11(第1端部)和端部t12(第2端部)。散热构件120的位置p12处的y轴方向的两端是端部t13(第3端部)和端部t14(第4端部)。端部t13比端部t11靠近端部t11与端部t12之间的中心线a11。端部t14比端部t12靠近中心线a11。

散热构件120的侧面的轮廓线c11形成于端部t11与端部t13之间。散热构件120的侧面的轮廓线c12形成于端部t12与端部t14之间。轮廓线c11和轮廓线c12是直线。

图5是沿着图3的v-v线的剖视图。如图5所示，在从y轴方向剖视时，关于散热构件120的x轴方向的宽度，散热构件120的位置p13(第3位置)处的宽度w13(第3宽度)比散热构件120的在z轴方向上与位置p13分开的位置p14(第4位置)处的宽度w14(第4宽度)大。

散热构件120的位置p13处的x轴方向的两端是端部t15和端部t16。散热构件120的位置p14处的x轴方向的两端是端部t17和端部t18。端部t17比端部t15靠近端部t15与端部t16之间的中心线a12。端部t18比端部t16靠近中心线a12。

散热构件120的侧面的轮廓线c13形成于端部t15与端部t17之间。散热构件120的侧面的轮廓线c14形成于端部t16与端部t18之间。轮廓线c13和轮廓线c14是直线。

以下，使用图6～图16说明主动自高频元件向散热构件供电而使散热构件作为天线发挥功能的模拟。在该模拟中，关于散热构件能够作为天线发挥功能的频段(反射损耗成为6db以上的频段)，示出在侧面形成有倾斜的散热构件的该频段比在侧面未形成倾斜的散热构件的该频段窄。

图6是从z轴方向俯视模拟用的天线模块100m而得到的图。图7是沿着图6的vii-vii线的剖视图。图8是沿着图6的viii-viii线的剖视图。天线模块100m的结构是从图3～图5所示的天线模块100去除天线元件1111～1114且散热构件120替换为散热构件120m而得到的结构。另外，在天线模块100m中，在供电点fp1处自rfic190向散热构件120m供电。除此以外的方面是同样的，因此不重复说明。

如图6和图7所示，在散热构件120m的沿着x轴方向延伸的侧面未形成倾斜，散热构件120m的y轴方向的宽度恒定为w11。另一方面，如图6和图8所示，在散热构件120m的沿着y轴方向延伸的侧面形成有倾斜，随着距rfic190的z轴方向的距离变长，散热构件120m的x轴方向的宽度从w14向w13逐渐变短。

在天线模块100m中，在电流分布所集中的部分形成有倾斜。由于该倾斜，电流分布成为局部分布，散热构件120m能够作为天线发挥功能的频段变窄。其结果，抑制自散热构件120m辐射的电磁波。

图9是从z轴方向俯视模拟的比较例的天线模块900而得到的图。图10是沿着图9的x-x线的剖视图。图11是沿着图9的xi-xi线的剖视图。天线模块900的结构是图6～图8所示的天线模块100m的散热构件120m替换为散热构件920而得到的结构。除此以外的结构是同样的，因此不重复说明。

如图9和图10所示，在散热构件920的沿着x轴方向延伸的侧面未形成倾斜，散热构件920的y轴方向的宽度恒定为w11。另外，如图9和图11所示，在散热构件920的沿着y轴方向延伸的侧面也未形成倾斜，散热构件920的x轴方向的宽度恒定为w13。

图12是一并表示图6的天线模块100m的反射损耗(实线)和图9的天线模块900的反射损耗(虚线)的图。如图12所示，天线模块100m的反射损耗成为6db以上的频段是bw11(26.428ghz～29.749ghz)。频段bw11的带宽是3.321ghz。另一方面，天线模块900的反射损耗成为6db以上的频段是频段bw91(26.452ghz～29.779ghz)。频段bw91的带宽是3.327ghz。频段bw11的带宽比频段bw91的带宽窄0.006ghz。

图13是从z轴方向俯视模拟用的另一天线模块100n而得到的图。图14是沿着图13的xiv-xiv线的剖视图。图15是沿着图13的xv-xv线的剖视图。天线模块100n的结构是图6～图8所示的天线模块100m的散热构件120m替换为散热构件120n而得到的结构。除此以外的方面是同样的，因此不重复说明。

如图13和图14所示，在散热构件120n的沿着x轴方向延伸的侧面形成有倾斜，随着距rfic190的z轴方向的距离变长，散热构件120n的y轴方向的宽度从w11向w12逐渐变短。另一方面，如图13和图15所示，在散热构件120m的沿着y轴方向延伸的侧面未形成倾斜，散热构件120n的x轴方向的宽度恒定为w13。

在天线模块100n中，在电流分布所集中的部分形成有倾斜。由于该倾斜，电流分布成为局部分布，散热构件120n能够作为天线发挥功能的频段变窄。其结果，抑制自散热构件120n辐射的电磁波。

图16是一并表示图13的天线模块100n的反射损耗(实线)和图9的天线模块900的反射损耗(虚线)的图。如图16所示，天线模块100n的反射损耗成为6db以上的频段是频段bw12(26.950ghz～30.447ghz)。频段bw12的带宽是3.497ghz。另一方面，天线模块900的反射损耗成为6db以上的频段是频段bw92(27.004ghz～30.509ghz)。频段bw92的带宽是3.505ghz。频段bw12的带宽比频段bw92的带宽窄0.008ghz。

[实施方式1的变形例1和变形例2]

在实施方式1中，说明了在散热构件的侧面形成有倾斜且从第1方向剖视时的该侧面的轮廓线是直线的情况。在实施方式1的变形例1和变形例2中，说明该轮廓线是曲线的情况。

图17是实施方式1的变形例1的天线模块100a的剖视图。天线模块100a的结构是图4的天线模块100的散热构件120、轮廓线c11、c12分别替换为散热构件120a和轮廓线c11a、c12a而得到的结构。除此以外的结构是同样的，因此不重复说明。

如图17所示，轮廓线c11a在从通过端部t11和端部t13的假想线vl1(第1假想线)观察时朝向rfic190弯曲。轮廓线c12a在从通过端部t12和端部t14的假想线vl2(第2假想线)观察时朝向rfic190弯曲。

图18是实施方式1的变形例2的天线模块100b的剖视图。天线模块100b的结构是图4的天线模块100的散热构件120、轮廓线c11、c12分别替换为散热构件120b和轮廓线c11b、c12b而得到的结构。除此以外的结构是同样的，因此不重复说明。

如图18所示，轮廓线c11b在从通过端部t11和端部t13的假想线vl1观察时向与rfic190相反的一侧弯曲。轮廓线c12b在从通过端部t12和端部t14的假想线vl2观察时朝向与rfic190相反的一侧弯曲。

[实施方式1的变形例3]

在实施方式1和变形例1、2中，说明了散热构件的第1位置包含于第1表面包含且散热构件的宽度从散热构件的第1表面到第2表面逐渐变窄的情况。在实施方式1的变形例3中，说明第1位置不包含于第1表面且散热构件的宽度从第1表面到第1位置恒定且从第1位置到第1表面逐渐变小的结构。

图19是实施方式1的变形例3的天线模块100c的剖视图。天线模块100c的结构是图4的天线模块100的散热构件120、位置p11、端部t11、t12、轮廓线c11、c12分别替换为散热构件120c、位置p11c、端部t11c、t12c以及轮廓线c11c、c12c而得到的结构。除此以外的结构是同样的，因此不重复说明。

如图19所示，位置p11c不包含于表面f11。散热构件120c的表面f11与位置p11c之间的部分的宽度恒定。散热构件120c的宽度从位置p11c到表面f12逐渐变小。

[实施方式1的变形例4～6]

在实施方式1和变形例1～3中，说明了散热构件的宽度从第1位置到第2位置逐渐变小的情况。散热构件的形状不限定于宽度从第1位置到第2位置逐渐变小的形状。只要散热构件的第1位置处的第1宽度与散热构件的第2位置处的第2宽度不同，散热构件的形状就也可以是任意的形状。

例如，散热构件的宽度也可以从第1位置到第2位置逐渐变宽。图20是实施方式1的变形例4的天线模块100d的剖视图。天线模块100d的结构是图4的天线模块100的散热构件120、端部t11～t14、表面f11、f12以及轮廓线c11、c12分别替换为散热构件120d、端部t11d～t14d、表面f11d、f12d以及轮廓线c11d、c12d而得到的结构。除此以外的结构是同样的，因此不重复说明。

如图20所示，位置p11包含于表面f11d。位置p12包含于表面f12d。散热构件120d的宽度从位置p11d到位置p12d逐渐变大。其结果，能够扩大散热构件120d的暴露于天线模块100d的外部的表面f12d的宽度。散热构件120d的热阻降低，因此rfic190的热易于自散热构件120d的表面f12d向天线模块100d的外部放出。

散热构件的宽度不需要从第1位置到第2位置逐渐变化。例如，也可以如图21所示的实施方式1的变形例5的天线模块100e那样，剖视图中的散热构件120e的侧面的轮廓线c11e、c12e为凸形状。如图21所示，散热构件120e的作为凸部分的宽度的位置p11e处的宽度w11e比散热构件120e的作为凸部分以外的部分的宽度的位置p12e处的宽度w12e大。

另外，也可以如图22所示的实施方式1的变形例6的天线模块100f那样，从x轴方向俯视的情况的散热构件120f的侧面的轮廓线c11f、c12f为凹形状。如图22所示，散热构件120f的作为凹部分的宽度的位置p11f处的宽度w11f比散热构件120f的作为凹部分以外的部分的宽度的位置p12f处的宽度w12f小。

以上，采用实施方式1和变形例1～6的天线模块，能够抑制天线模块的特性自期望的特性偏离的状况。

[实施方式2]

在实施方式2中，说明使用高频元件的散热电极来提高散热效果的结构。

图23是实施方式2的天线模块200的剖视图。天线模块200的结构是图4的天线模块100的rfic190替换为rfic290且添加散热电极260和粘接层280而得到的结构。除此以外的结构是同样的，因此不重复说明。

如图23所示，rfic290包含散热电极260。散热电极260在制造rfic290时形成于rfic290的内部。散热电极260的局部通过研磨加工(grind)而暴露于rfic290的表面。散热构件120借助粘接层280固定于散热电极260。

在天线模块200中，rfic290的热主要经由散热电极260向散热构件120传递，因此能够高效地进行rfic290的散热。

[实施方式2的变形例]

在实施方式2中，说明了高频元件的热经由散热电极向散热构件传递而向外部放出的情况。高频元件的热也可以自散热电极直接向外部放出。在这样的情况下，如图24所示的实施方式2的变形例的天线模块200a那样，通过在散热电极260的暴露于外部的部分的侧面形成倾斜，能够抑制来自散热电极260a的电磁波的辐射。

以上，采用实施方式2和变形例的天线模块，能够抑制天线模块的特性自期望的特性偏离的状况，并且能够高效地进行高频元件的散热。

[实施方式3]

在实施方式1和实施方式2中，说明了具备1个高频元件的天线模块。在实施方式3中，说明具备多个高频元件的天线模块。

图25是实施方式3的天线模块300的外观立体图。图26是从z轴方向俯视图25的天线模块300而得到的图。图27是从x轴方向俯视图25的天线模块300而得到的图。

如图25～图27所示，天线模块300包括天线元件3111～3114(第1天线元件)、天线元件3115～3118(第2天线元件)、散热构件321(第1散热构件)、散热构件322(第2散热构件)、散热器323(第3散热构件)、介电体基板331(介电体基板)、作为主电路基板的介电体基板332、接地电极341、接地电极342、多个导通孔导体(日文：ビア導体)350、模制层370、多个固定构件380、rfic391(第1高频元件)以及rfic392(第2高频元件)。

散热器323、介电体基板332、模制层370以及介电体基板331将z轴方向作为层叠方向而依次层叠。另外，在图25和图27中，为了易于看出多个导通孔导体350，利用虚线表示模制层370。

接地电极341以与天线元件3111～3118相对的方式配置于介电体基板331。天线模块300是微带天线。

接地电极342配置于介电体基板332。接地电极342利用多个导通孔导体350连接于接地电极341。

天线元件3111～3118在介电体基板331中呈矩阵状配置。具体而言，天线元件3111、3112、3115、3116沿着y轴配置。天线元件3113、3114、3117、3118沿着y轴配置。天线元件3111、3113沿着x轴配置。天线元件3112、3114沿着x轴配置。天线元件3115、3117沿着x轴配置。天线元件3116、3118沿着x轴配置。

rfic391以处于接地电极341和接地电极342之间的方式配置于模制层370。rfic391利用未图示的供电线连接于天线元件3111～3114，向天线元件3111～3114供给电力。

rfic392以处于接地电极341和接地电极342之间的方式配置于模制层370。rfic392利用未图示的供电线连接于天线元件3115～3118，向天线元件3115～3118供给电力。

多个导通孔导体350配置为包围rfic391和rfic392的周围。多个导通孔导体350切断来自rfic391和rfic392的噪声向外部的辐射。另外，在图26中，多个导通孔导体350以将rfic391和rfic392作为一体地包围rfic391和rfic392的方式配置，但多个导通孔导体350的配置不限定于图26所示的配置。例如，多个导通孔导体350也可以配置为分别包围rfic391和rfic392。

散热构件321配置于rfic391和接地电极342之间。在从z轴方向俯视时，散热构件321与rfic391的全部重叠。散热构件321将rfic391的热向天线模块300的外部引导。散热构件321包含金属。

散热构件322配置于rfic392和接地电极342之间。在从z轴方向俯视时，散热构件322与rfic392的全部重叠。散热构件322将rfic392的热向天线模块300的外部引导。散热构件322包含金属。

散热构件321、322的形状与图3～图5所示的散热构件120相同，因此不重复说明。散热构件321、322的形状也可以是图17～图22所示的散热构件120a～120f的任一者。散热构件321、322的宽度不恒定，从而与散热构件321、322的宽度恒定的情况相比，能够抑制散热构件321和散热构件322之间的电容耦合。

散热器323利用多个固定构件380固定于介电体基板332。在从z轴方向俯视时，散热器323与散热构件321的全部和散热构件322的全部重叠。散热器323是散热构件321和散热构件322所共用的散热构件，将散热构件321的热和散热构件322的热向天线模块300的外部引导。另外，散热器323的形状不限定于图25～图27所示的具有凹凸面的形状。

以上，采用实施方式3的天线模块，能够抑制天线模块的特性自期望的特性偏离的状况。

本次公开的各实施方式也预定在不矛盾的范围内适当组合而实施。应理解为本次公开的实施方式在所有的方面均为例示而不是限制。本发明的范围由权利要求书表示而不由上述的说明表示，并且意图包含在与权利要求书均等的意思和范围内的所有的变更。

附图标记说明

31a、31d、33a、33d、37、开关；32ar、32dr、低噪声放大器；32at、32dt、功率放大器；34a、34d、衰减器；35a、35d、移相器；36、分波器；38、混频器；39、放大电路；100、100a～100f、100m、100n、200、200a、300、900、天线模块；110、天线阵列；120、120a～120f、120m、120n、321、322、920、散热构件；130、331、332、介电体基板；140、341、342、接地电极；170、370、模制层；260、260a、散热电极；280、粘接层；323、散热器；350、导通孔导体；380、固定构件；1000、通信装置；1111～1114、3111～3118、天线元件；190、290、391、392、rfic。