(57)【要約】【課題】各種移動体通信機器などに搭載されて使用されるアンテナにおいて、放射特性に優れた安価なものを提供することを目的とする。【解決手段】基材シート１上にスクリーン印刷法で導電性ペーストを用いて下導体層２とそれに重なる上導体層１６を印刷してアンテナ素子部を有するものとした。その際、高周波帯域用のアンテナ素子部となる部分においては、方形部３の上に外枠部１７を重ねた構成にして、部分的に厚みの異なる箇所を有するものとした。この構成であれば、放射特性も損なわずに、導電性ペーストの使用量が削減でき安価な構成のものにできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料からなる基材上に導体層が所定パターンで形成されて構成され、その導体層の一部がアンテナ素子部としてなると共に、上記アンテナ素子部は部分的に厚みの異なる箇所を有するものとされていることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
アンテナ素子部の外周位置が厚みの厚い箇所で形成された請求項１記載のアンテナ。
【請求項３】
導体層により複数のアンテナ素子部が形成され、高い周波数に対応するアンテナ素子部側を部分的に厚みの異なる薄い箇所を有した構成とした請求項１記載のアンテナ。
【請求項４】
アンテナ素子部を構成している導体層に、さらに給電部と接地部となる部分を設け、上記アンテナ素子部からの経路部分や上記給電部と接地部となる部分の厚みを、上記アンテナ素子部における厚みの厚い箇所に対し少なくとも同等厚みで形成した請求項１記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種無線装置や移動体通信機器などに搭載されて使用されるアンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種無線装置や移動体通信機器が普及し、その電波を送受信するためのアンテナも各種形態のものが採用されるようになってきた。例えば、テレビ、ラジオ、カーナビゲーションシステムなどの電波を受信するために用いられるアンテナとしては、自動車の窓ガラスなどに貼り付けられて使用されるフィルムアンテナの採用が増えている。また、各種無線装置や移動体通信機器の電波を送信または受信するためのアンテナとしても、軽量化などに優れるフィルムアンテナを機器内部に搭載して使用されることも多くなっている。ここに、フィルムアンテナとは、絶縁フィルム製の基材シート上に導体層を所定パターンで形成し、その導体層の一部がアンテナ素子部に形成されている形態のものである。
【０００３】
その導体層を所定パターンで形成する方法としては様々あるが、例えば、基材シート上に導電性ペーストをスクリーン印刷機で印刷し、乾燥し、硬化することにより所望パターンの導体層を得てアンテナ素子部に形成する方法がある。その導電性ペーストとしては、主として、銀ペーストが用いられる。
【０００４】
また、他の方法として、基材シート上に銅箔を接着剤で貼り付けて面状の銅層を形成し、その後エッチングにより銅箔の一部を溶解させて所望パターンに形成された導体層を得る、サブトラクティブ法なども用いられる。このエッチングを用いるサブトラクティブ法は、レジスト塗布、露光、現像、およびエッチングの工程を必要とするため工程数が多く、材料も高価なため、製品が高価となってしまうという問題がある。
【０００５】
それに対し、前者の導電性ペーストを用いてスクリーン印刷により導体層をパターン形成する方法は、工程数なども少なくて済み、基材シート上に所望パターンでの導体層を安価に作製することができる。しかしながら、導電性ペースト（銀ペースト）には樹脂バインダーやフィラーなどが混在していることから、当該方法を用いる上では、十分な導電率が得られ、電気抵抗値も小さくなるように導電材料の配合量を多くしておくことが通例である。こうしておくと、導電性ペーストにより作製したフィルムアンテナでも高周波帯での導体損失が抑えられ、アンテナの放射特性が良好なものにできる。さらには、アンテナの放射特性を改善するために導体層の厚みを増やして導体層の電気抵抗値を低くすることもよく行われている。
【０００６】
このような導電性ペーストを用いて導体層を所望のパターン形状で印刷形成して構成した従来のフィルムアンテナについて、図５〜図７を用いて以下に説明する。
【０００７】
図５は従来のアンテナの外観斜視図、図６は同分解斜視図、図７は同アンテナを略直方体形状の樹脂基体に貼り付けた状態を示す外観斜視図である。
【０００８】
同図において、１は可撓性を有する絶縁材料製の基材シートである。この基材シート１としては、種々のプラスチックシート、フィルムが使用できるが、導電性ペーストにより所望のパターンで導体層を形成する際の硬化温度に耐えられる耐熱性を有するものが望ましい。
【０００９】
２は基材シート１上に導電性ペーストにより印刷形成された下導体層であり、そのパターン形状としては、高周波数帯域用のアンテナ素子部となる略長方形にベタ塗りされて形成された方形部３、方形部３から伸びて方形部３周囲を囲むように形成された低周波数帯域用のアンテナ素子部となる帯状部４、さらに給電部用突出部５、接地部用突出部６を備えるパターンで形成されている。下導体層２は、銀粉を導電材料として、その金属の粒子を樹脂バインダーに分散させた導電性ペーストを、基材シート１上にスクリーン印刷法で印刷して形成されている。なお、下導体層２は全体的に均一厚みで形成されている。
【００１０】
さらに、７は下導体層２の上に直接重ねて印刷形成された上導体層である。上導体層７は下導体層２と同じパターン形状で形成されている。つまり、下導体層２の方形部３の上にはそれと同形状の方形部８が重ねて積層され、帯状部４の上にはそれと同形状の帯状部９が重ねて積層されている。そして、同様に給電部用突出部５の上には同形状の給電部用突出部１０が、また接地部用突出部６の上には同形状の接地部用突出部１１が重ねて積層されている。この上導体層７も下導体層２と同じ導電性ペーストを用いてスクリーン印刷法により上記パターン形状で印刷形成されている。この上導体層７を重ねて形成しているのは、上述したように、導体厚みを増やして十分な導電率などが得られやすくするためである。
【００１１】
そして、積層された方形部３と８の構成部分が高周波数帯域に対応した第１アンテナ素子部としてなり、積層形成された帯状部４と９の構成部分が低周波数帯域に対応した第２アンテナ素子部としてなっている。そして、積層形成された給電部用突出部５と１０の上面位置が給電部箇所となり、接地部用突出部６と１１の上面位置が接地部箇所となっている。
【００１２】
以上のように従来のフィルムアンテナは構成され、通常では、給電部および接地部となる箇所を除く上面側を保護層で覆った形態とされる。その保護層は、各アンテナ素子部の耐腐食性や絶縁性などを付与するために配され、例えば各アンテナ素子部の表面上をレジストなどで被覆したものとされる。レジスト用のインキとしては、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂などのインキがあげられ、その被覆方法としては、印刷、塗布などの手段により行うことができる。なお、保護層は、給電部箇所および接地部箇所を除き基材シート１のほぼ全面に施してもよいし、各アンテナ素子部よりわずかに広い幅となるように被覆形成してもよい。ただし、上述した給電部箇所および接地部箇所については、使用機器との電気的接続部分になるために保護層で被覆せず、それらの箇所を通じてラジオ、テレビ、ナビゲーションシステムあるいは無線装置や携帯電話などの送受信装置との接続箇所になる構成としていた。
【００１３】
さらに、基材シート１の下面には粘着層１３が形成されることも多い。その場合には、図６にも示したように、上記粘着面を剥離シート１４で覆う構成とされる。なお、上記粘着層１３は、基材シート１の各導体層２、７が形成されている面側に形成されることもある。粘着層１３に用いられる材料としてはウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ゴム系樹脂などが挙げられる。そして、粘着層１３を保護するために設けた剥離シート１４としては、例えばポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルムなどの平滑性の高い樹脂フィルムもしくはそれに剥離処理したものが用いられる。
【００１４】
上記構成の従来のフィルムアンテナは、剥離シート１４を剥がして露出した粘着層１３で、例えば図７に示したように略直方体形状に形成された樹脂基体１５に貼り合わせて装着される。このとき、フィルムアンテナは、所定箇所で折り曲げをしつつ装着でき、その装着後の状態で、給電部箇所と接地部箇所に機器側の電波の送受信回路を接続して搭載され、対応する高周波帯域の電波の送受信時には、第１アンテナ素子部が機能し、対応する低周波帯域の電波の送受信では、第２アンテナ素子部が機能して作動されるものであった。
【００１５】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、特許文献２が知られている。
【特許文献１】特開２００１−１５６５２２号公報
【特許文献２】特開２００７−２６７１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら上記従来のアンテナにおいては、所望の電気的特性を確保するために、下導体層２の上に上導体層７を同じ形状で重ねて印刷形成した構成のものであったため、導電性ペースト（銀ペースト）の使用量が多く、それがコストアップの要因になってしまうという課題があった。
【００１７】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、従来品よりも安価に構成でき、しかも放射特性にも優れるアンテナ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】
【００１８】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【００１９】
本発明の請求項１に記載の発明は、絶縁材料からなる基材上に導体層が所定パターンで形成されて構成され、その導体層の一部がアンテナ素子部としてなると共に、上記アンテナ素子部は部分的に厚みの異なる箇所を有するものとされていることを特徴とするアンテナとしたものである。
【００２０】
当該構成であれば、導体層を印刷形成する際の導電性ペーストの使用量を削減することができ、そして、詳細は後述するが、アンテナ素子部を全体的に均一厚みで形成した従来品に対してもアンテナの放射特性が略同等のものにできる。すなわち、性能に優れる安価なアンテナを提供することができるという作用を有する。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、アンテナ素子部の外周位置が厚みの厚い箇所で形成されたものであり、高周波は導体エッジ部分に集中しやすいため、電流密度の高くなる外周部位置の導体膜厚を部分的に厚く設定することで導体損を低減し、放射特性に優れるものに構成できるという作用を有する。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、導体層により複数のアンテナ素子部が形成され、高い周波数に対応するアンテナ素子部側を部分的に厚みの異なる薄い箇所を有した構成としたものであり、一般的に高い周波数側に対応するアンテナ素子部は面積的に広く形成されることが多いため、この素子部側を上記構成のものにすると、導電性ペーストの使用量の削減率も高くできるという作用を有する。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明において、アンテナ素子部を構成している導体層に、さらに給電部と接地部となる部分を設け、上記アンテナ素子部からの経路部分や上記給電部と接地部となる部分の厚みを、上記アンテナ素子部における厚みの厚い箇所に対し少なくとも同等厚みで形成したものであり、給電部および接地部箇所やそれまでの経路部分をも含んで全体的に導体損の低減が図られた良好な特性のものを得ることができるという作用を有する。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように本発明であれば、性能に優れる安価なアンテナを提供できるという有利な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。なお、従来の技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００２６】
（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態によるアンテナの外観斜視図、図２は同分解斜視図、図３は同アンテナを略直方体形状の樹脂基体に貼り付けた状態を示す外観斜視図である。
【００２７】
同図において、１は可撓性を有する絶縁材料製の基材シートであり、その上面には、導電性ペーストにより下導体層２が従来と同じパターンで印刷形成されている。そして、下導体層２の上には、同じ導電性ペーストで上導体層１６が重ねて印刷形成されている。
【００２８】
ここに、上導体層１６のパターン形状は従来のものと異なっている。つまり、下導体層２の略長方形に構成された方形部３上に積層させて形成した上導体層１６部分は、枠状の外枠部１７の形状で形成されている。外枠部１７の外形は、方形部３の外形と同じ大きさで、方形部３の中央部分上面は外枠部１７内に露出している。そして、上導体層１６における他の部分は従来同様である。つまり、帯状部４、給電部用突出部５、接地部用突出部６上に、それらと各々同形状の帯状部１８、給電部用突出部１９、接地部用突出部２０が積層されるパターン形状としている。
【００２９】
そして、当該構成のものでは、積層された方形部３と外枠部１７との部分が高周波数帯域に対応した第１アンテナ素子部としてなり、積層された帯状部４と１８部分が低周波数帯域に対応した第２アンテナ素子部としてなる構成となっている。また、積層された給電部用突出部５と１９部分の上面側が給電部箇所となり、接地部用突出部６と２０部分の上面側が接地部箇所となる。
【００３０】
さらに、基材シート１の下面全面には粘着層１３が形成されており、その粘着面は剥離シート１４（図２参照）で覆われている。なお、粘着層１３を基材シート１の上面側に設け、その粘着面を剥離シート１４で覆った形態としてもよい。また、上記給電部箇所および接地部箇所を除く少なくとも各アンテナ素子部上を保護層で覆った形態にしてもよい。
【００３１】
以上のように構成された本発明によるフィルムアンテナは、従来同様に剥離シート１４を剥がして露出した粘着層１３で、図３に示したように、樹脂基体１５に対し折り曲げて装着される。そして、上記給電部箇所および接地部箇所に対して機器側の電波の送受信回路が接続されて搭載状態とされ、対応する高周波帯域の電波の送受信時には、第１アンテナ素子部が機能し、対応する低周波帯域の電波の送受信時には、第２アンテナ素子部が機能するものとされる。
【００３２】
以上のように本発明によるフィルムアンテナは、高周波帯域に対応する第１アンテナ素子部を、部分的に厚みの異なる箇所を有する構成とし、しかもその外周位置を厚みの厚い箇所に形成した構成としたことを特徴としており、次に上記構成とした理由について説明する。
【００３３】
アンテナ素子部を介して電波を送受信する際、高周波の表皮効果を考慮すると、使用する周波数帯によって必要とされる導体膜厚が異なる。また、高周波は共振により定在波を生じるため、導体パターン内で電流密度の高い部分（電流の腹）と電流密度の低い部分（電流の節）が分布する。このため電流密度の高くなる部分の膜厚を厚く設定することで導体損の低減が可能である。高周波は導体エッジ部分に集中しやすいためエッジ部分の膜厚は厚くすることが好ましい。以上の観点から、高周波帯域に応じた第１アンテナ素子部に対し、方形部３上に外枠部１７を積層した構成とした。また、一般的に高い周波数に対応する第１アンテナ素子部は、面積的に広く形成されることも多いため、この第１アンテナ素子部側を上記構成のものにすると、導電性ペーストの使用量の削減率が高くできるという利点もある。さらに、給電部と接地部となる部分および、各アンテナ素子部からそれらまでに繋がる部分の厚みについても、第１アンテナ素子部の厚みの厚い部分やそれと同じ厚みの第２アンテナ素子部の厚みに対して、少なくとも略同等に合わせた厚みのものに構成しておくと、給電部および接地部箇所やそれまでの経路部分をも含んで全体的に上述した導体損の低減が図られた良好な特性のものが得られるようになる。
【００３４】
次に、本発明によるフィルムアンテナの製造過程やそれで製作したものの特性評価をした結果について説明する。
【００３５】
まず、基材シート１としてプラスチックフィルム（材質：ポリエチレンテレフタレート樹脂、厚み：２５μｍ）を用いて、その上面に、導電性ペースト（成分：銀粉、ポリエステル樹脂、溶剤（ブチルセロソルブアセテート、イソホロン）をスクリーン印刷機を用いて印刷し、乾燥、硬化の過程を経て下導体層２を作製した。下導体層２の形成パターンとしては、上述したように高周波数帯域用の長方形のベタ塗りからなる方形部３、方形部３周囲に帯状で形成された低周波数帯域用の帯状部４、給電部用突出部５、接地部用突出部６を一体で有したパターン形状のものとした。なお、その乾燥、硬化後の厚みは均一厚みの１５μｍである。
【００３６】
次に、下導体層２の上に、同じ導電性ペーストを用いてスクリーン印刷法で上導体層１６を形成した。上導体層１６としては、方形部３上へ積層される外枠部１７、帯状部４上に同じ形状で積層される帯状部１８、給電部用突出部５上に同じ形状で積層される給電部用突出部１９、接地部用突出部６上に同じ形状で積層される接地部用突出部２０を一体で有したパターン形状のものとした。ここに、その乾燥、硬化後に上下の二層が重なった厚膜部の厚みは３０μｍである。
【００３７】
次に、上導体層１６の給電部用突出部１９および接地部用突出部２０を除く上面位置に、耐腐食性や絶縁性を目的としてレジストインキ（成分：ポリエステル）をスクリーン印刷機を用いて印刷して保護層（乾燥、硬化後の厚み１５μｍ）を形成した。
【００３８】
さらに、基材シート１の下面側に粘着剤（成分：アクリル樹脂）をスクリーン印刷機を用いて印刷して、乾燥、硬化後の厚み１５μｍの粘着層１３を形成し、その後、粘着層１３の粘着面に剥離シート１４（材質：ポリエチレンテレフタレートフィルム製で、その片面にシリコーン処理が施されたもの、厚み３８μｍ）を貼り付けた。
【００３９】
そして、以上のようにして作製したフィルムアンテナにおいて、剥離シート１４を剥がして、露出した粘着層１３で略直方体形状の樹脂基体１５（材質：ＡＢＳ）に折り曲げつつ貼り付けて携帯電話に搭載し、携帯電話用に用いられる各周波数帯（ＧＳＭ帯、ＤＣＳ帯、Ｗ−ＣＤＭＡ帯）での当該アンテナの放射効率の評価を行った。比較用として従来品も準備しておき、その測定も併せて行った。その測定結果を図４（ａ）、（ｂ）に示す。図４（ａ）は、低周波帯域での特性結果、図４（ｂ）は高周波帯域での特性結果を示し、両者とも横軸に周波数、縦軸に放射効率をとって、本発明品の１０個の放射効率の測定結果の平均値を白丸で、また従来品の１０個の放射効率の測定結果の平均値を白抜きの四角で示したものである。図４に示したように、本発明によるフィルムアンテナの放射効率は、従来のフィルムアンテナの放射効率と殆ど同じ測定結果であった。すなわち、本発明品は、従来品に対して外枠部１７に変えた構成のものとしたが、この構成でもアンテナの放射特性を損なわずに特性が維持できて、導電性ペーストの使用量が削減できることが判った。なお、その削減量としては、上述した構成並びに工程によるものの場合で導電性ペーストの使用量を約１／４削減することが可能であった。また、従来の項に説明したエッチング工法で作製したものと比較しても大幅にコスト削減が可能なものであった。
【００４０】
以上のように、本発明によれば、アンテナの放射特性を損なわずに、導電性ペーストの使用量を削減することができ、性能に優れた安価なアンテナを提供することが可能となる。
【００４１】
なお、上記に説明した本発明による思想は、導電性ペーストを印刷形成してアンテナ素子部を形成するアンテナ全般に応用することが可能である。そして、上記には上下に重なる二層の導体構成のもので、しかも高周波帯域用のアンテナ素子部のみに部分的に厚みの異なる箇所を有する素子とした例を説明したが、低周波帯域用のアンテナ素子部などに当該思想を適用しても同様の効果を得ることができる。さらに、積層する導体層の数も上下二層のみに限定されることもなく、上側の導体層のみが印刷法を用いて設けられるものであってもよい。また、導電性ペーストとしても銀粉以外の他の導電粉を有したものであってもよい。
【００４２】
そして、上記には基材シート１を用いた構成を説明したが、基材とするものは硬質の絶縁材料製のものなどであってもよい。また、部分的に厚みの異なる箇所を有するアンテナ素子部を、印刷法以外を用いて構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明によるアンテナは、放射特性を損なわず、安価で特性に優れたものを提供できるという特徴を有し、車載用をはじめとして各種無線装置、移動体通信機器用のアンテナとして有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態によるアンテナの外観斜視図
【図２】同分解斜視図
【図３】同アンテナを略直方体形状の樹脂基体に貼り付けた状態を示す外観斜視図
【図４】同放射効率の特性結果を示す図
【図５】従来のアンテナの外観斜視図
【図６】同分解斜視図
【図７】同アンテナを略直方体形状の樹脂基体に貼り付けた状態を示す外観斜視図
【符号の説明】
【００４５】
１  基材シート
２  下導体層
３  方形部
４、１８  帯状部
５、１９  給電部用突出部
６、２０  接地部用突出部
１３  粘着層
１４  剥離シート
１５  樹脂基体
１６  上導体層
１７  外枠部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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