(57)【要約】      （修正有）【課題】フレキシブル性を有し、且つ、更なる小型化及び薄型化を可能した基板アンテナ及びその製造方法を提供する。【解決手段】フレキシブル絶縁基板１上に無線電波受信部を金属配線２と、該金属配線を覆う比誘電率が１より大木材料からなる薄膜とを備え、該薄膜３をエアロゾルデポジション法によって基板アンテナを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル絶縁基板上に無線電波受信部を形成する金属配線と、前記金属配線を覆う比誘電率が１より大きい材料からなる薄膜とを備え、前記薄膜がエアロゾルデポジション法によって形成されてなることを特徴とする基板アンテナ。
【請求項２】
前記薄膜は、樹脂、セラミックス、又はこれら材料を少なくとも１種以上含む比誘電率が１より大きい材料からなることを特徴とする請求項１に記載の基板アンテナ。
【請求項３】
前記薄膜に電圧を印加することによって、該薄膜の誘電率が変化することを特徴とする請求項１に記載の基板アンテナ。
【請求項４】
フレキシブル絶縁基板上に無線電波受信部を金属配線により形成した後に、前記金属配線を覆う薄膜をエアロゾルデポジション法によって形成することを特徴とする基板アンテナの製造方法。
【請求項５】
樹脂、セラミックス、又はこれらを少なくとも１種以上含む材料を用いて前記薄膜を形成することを特徴とする請求項４に記載の基板アンテナの製造方法。
【請求項６】
前記薄膜を形成した後に、該薄膜に対して熱処理を行うことを特徴とする請求項４に記載の基板アンテナの製造方法。
【請求項７】
前記薄膜を形成した後に、該薄膜に対して光照射を行うことを特徴とする請求項４に記載の基板アンテナの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば携帯電話やＰＤＡ(Personal Digital Assistants)、無線ＬＡＮといった無線通信機器に使用可能な小型の基板アンテナ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やＰＤＡ、無線ＬＡＮといった無線通信機器が日常的に使用されている。これらの無線通信機器は、常時携帯することを前提に考えられているので、小型化及び薄型化の要求が強い。また、携帯電話に代表されるように、一つの無線通信機器において、複数の無線周波数を受信することも要求される。一方、機器のサイズ自体は小さくなる傾向にあるので、一つの無線周波数を受信できるアンテナを実装するスペースは小さくなるのが現状である。以上のような状況から、無線電波受信用のアンテナに関しては、特に小型化及び薄型化が強く要求されている。
【０００３】
このような要求に対しては、例えば、誘電体アンテナとして、アンテナ周囲をセラミックスや樹脂などの高誘電率の材料で覆った表面実装型アンテナが提案されている（特許文献１を参照。）。一方、基板アンテナとして、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）上に無線電波受信用の金属配線部を作製し、アンテナとして機能させた基板センサが提案されている（特許文献２を参照。）。
【０００４】
前者は、基板アンテナと比較して、サイズを小さくすることができるといった利点がある一方、後者は、サイズ自体は誘電体アンテナよりも大きくなるが、フレキシブルであり、実装時の自由度が大きいといった利点がある。換言すると、誘電体アンテナは、基板アンテナと比較して薄型化ができない、フレキシブル性がないという点から、実装スペースの余地が非常に少ない無線通信機器への実装を考えた場合に不利になる。逆に、基板アンテナは、薄型化が可能で、フレキシブルといった利点があるが、アンテナサイズを小さくすることが困難であるといった欠点がある。
【０００５】
さらに、上記以外の方法では、平板逆Ｆアンテナの一部に磁性体を挿入することで、アンテナの小型化を図ることが提案されている（非特許文献１を参照。）。しかしながら、こうした要求に適した磁性材料が実現されていないこともあり、実用化には課題が多く、ここで提案されているようなアンテナは実用化されていないのが現状である。
【特許文献１】特開平７−２２６６１６号公報
【特許文献２】特開２００２−１１１３４６号公報
【非特許文献１】電子情報通信学会論文誌 B Vol. J87-B No.9 pp1327-2335 2004年9月 「磁性体材料を用いた携帯端末用アンテナの小型化に関する一検討」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、フレキシブル性を有し、且つ、更なる小型化及び薄型化を可能した基板アンテナ及びその製造方法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】
【０００７】
本発明の請求項１に係る基板アンテナは、フレキシブル絶縁基板上に無線電波受信部を形成する金属配線と、金属配線を覆う比誘電率が１よりも大きい材料からなる薄膜とを備え、薄膜がエアロゾルデポジション法によって形成されてなることを特徴とする。
本発明の請求項２に係る基板アンテナは、請求項１において、薄膜が、樹脂、セラミックス、又はこれら材料を少なくとも１種以上含む比誘電率が１よりも大きい材料からなることを特徴とする。
本発明の請求項３に係る基板アンテナは、請求項１において、薄膜に電圧を印加することによって、該薄膜の誘電率が変化することを特徴とする。
本発明の請求項４に係る基板アンテナの製造方法は、フレキシブル絶縁基板上に無線電波受信部を金属配線により形成した後に、金属配線を覆う薄膜をエアロゾルデポジション法によって形成することを特徴とする。
本発明の請求項５に係る基板アンテナの製造方法は、請求項４において、樹脂、セラミックス、又はこれらを少なくとも１種以上含む材料を用いて薄膜を形成することを特徴とする。
本発明の請求項６に係る基板アンテナの製造方法は、請求項４において、薄膜を形成した後に、該薄膜に対して熱処理を行うことを特徴とする。
本発明の請求項７に係る基板アンテナの製造方法は、請求項４において、薄膜を形成した後に、該薄膜に対して光照射を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明では、フレキシブル絶縁基板上に無線電波受信部を金属配線により形成した後に、この金属配線を覆う比誘電率が１よりも大きい薄膜をエアロゾルデポジション法によって形成することで、フレキシブル性を有する基板アンテナを更に小型化及び薄型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を適用した基板アンテナ及びその製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。
先ず、本発明を適用した基板アンテナの構成の一例を説明する。
本発明を適用した基板アンテナは、例えば図１及び図２に示すように、フレキシブル絶縁基板（ＦＰＣ）１上に無線電波受信部（アンテナ）を形成する金属配線２と、この金属配線２を覆う比誘電率が１より大きい材料からなる薄膜３とを備え、この薄膜３がエアロゾルデポジション法によって形成されてなることを特徴とするものである。
薄膜３は、樹脂、セラミックス、又はこれらを少なくとも１種以上含む比誘電率が１より大きい材料からなる。
以上のような構造を有する基板アンテナでは、フレキシブル絶縁基板（ＦＰＣ）１上に無線電波受信部（アンテナ）を形成する金属配線２を比誘電率が１よりも大きい薄膜３で覆うと共に、この薄膜３がエアロゾルデポジション法によって形成されてなることで、フレキシブル性を有する基板アンテナを更に小型化及び薄型化することができる。
【００１０】
また、本発明を適用した基板アンテナでは、薄膜３に電圧を印加することによって、この薄膜３の誘電率が変化する構成とすることもできる。この場合、薄膜３に電圧を印加し、この薄膜３の誘電率を変化させることで、無線電波受信部が受信できる無線電波の周波数を制御することができる。
【００１１】
次に、本発明を適用した基板アンテナの製造工程の一例を説明する。
この基板アンテナを製造する際は、先ず、図３に示すようなフレキシブル絶縁基板１を用意する。次に、図４に示すように、このフレキシブル絶縁基板２上に、無線電波を受信する無線電波受信部を金属配線２により形成する。次に、金属配線２の周囲を覆う薄膜３をエアロゾルデポジション法によって形成する。
【００１２】
具体的に、このエアロゾルデポジション法では、図５に示すように、エアロゾル化した微粒子ｓをフレキシブル絶縁基板１に衝突させ、この衝突による衝撃で微粒子ｓを変形又は破砕し、この変形又は破砕によって新たに生じた活性な表面を介して微粒子同士を再結合させることで、図６に示すフレキシブル絶縁基板１の金属配線２上に、比誘電率が１よりも大きい薄膜３を成膜する。また、このエアロゾルデポジション法では、キャリアガスによってエアロゾル化した例えば平均粒径０．１〜３０μｍの微粒子ｓを例えば５０〜１０００ｍ／ｓの速度でフレキシブル絶縁基板１に吹き付けることで薄膜３の成膜を行う。
【００１３】
薄膜３を形成する微粒子ｓの原料となる比誘電率が１よりも大きい材料は、樹脂、セラミックス、又はこれら材料を少なくとも１種以上含んだ混合材料を用いることができる。この場合、比重を小さくすることができることから、基板アンテナ全体の重量を下げることができる。また、所望の誘電率が得られれば、別の材料を用いることもできるが、上記フレキシブル絶縁基板１を用いた場合、この基板材料自体の耐熱性が悪いために、例えば１００℃〜２００℃といった低温でのプロセスが前提となる。一方、エアロゾルデポジション法は、室温で成膜が可能であるといった利点があるので、フレキシブル絶縁基板１上への成膜が可能である。
なお、薄膜３を成膜する方法として、例えばゾルゲル法は、ゾル状の溶液を基板に塗布・乾燥することでゲル化した後に、１０００℃に近い温度で焼結するので、耐熱性の低いＦＰＣのような基板材料には使用することができない。同様に、パルス・レーザー・デポジション(PLD:Pulse Laser Deposition)法も、６００℃程度に基板を加熱しながら成膜する必要があるので、上記目的には使用できない。
【００１４】
また、エアロゾルデポジション法では、例えば３０μｍ以下の非常に小さい微粒子を吹き付けて薄膜３を成膜するので、成膜された薄膜３は、無線ＬＡＮなどで使用されるＧＨｚ帯においても、損失を低減させることができる。したがって、最終的に作製される基板アンテナの高感度化も実現できる。
【００１５】
以上のように、本発明では、フレキシブル絶縁基板１上に無線電波受信部を金属配線２により形成した後に、この無線電波受信部の周囲を覆う比誘電率が１よりも大きい薄膜３をエアロゾルデポジション法によって形成することで、フレキシブル性を有する基板アンテナを更に小型化及び薄型化することができる。
【００１６】
また、本発明では、成膜後の薄膜３に対して熱処理又は光照射を行うことで、この薄膜３の誘電率を調整することができる。
熱処理は、上記基板１の耐熱温度以下であれば特に限定されるものではない。
誘電率調整に用いる光源としては、例えば連続発振又はパルス発振のレーザーを挙げることができ、誘電率の調整に必要なエネルギーを得ることができれば特に限定されるものではない。この場合、例えば、ＡｒＦレーザーや、ＫｒＦレーザー、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザー、ＹＬＦレーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライトレーザー、チタンサファイアレーザー、ヘリウムカドミウムレーザー、銅蒸着レーザー、金蒸着レーザー等を用いることができる。
【００１７】
また、本発明では、薄膜３に電圧を印加することによって、この薄膜３の誘電率が変化する材料をフレキシブル絶縁基板１の金属配線２上に成膜することもできる。この場合、薄膜３に電圧を印加し、この薄膜３の誘電率を変化させることで、無線電波受信部が受信できる無線電波の周波数を制御することができる。
【００１８】
次に、上記基板アンテナを製造する際に使用される図７に示す成膜装置１０について説明する。
この成膜装置１０において、キャリアガス（単に「ガス」という場合もある。）が充填されたガスボンベ１１（ガス供給手段）は、ホース状の第１の配管１２を介してエアロゾル発生器１３の容器１４に連結されており、エアロゾル発生器１３にガスを供給するようになっている。ガスボンベ１１からエアロゾル発生器１３に供給されるガスの流量は、第１の配管１２に設けられたマスフローコントローラ１５によって制御可能である。
キャリアガスは、エアロゾル発生器１３において上記微粒子ｓと混合してエアロゾルを構成するものであり、好適には、高圧のアルゴンのほか、ヘリウム、ネオン、窒素等の不活性ガスを用いることができる。なお、微粒子ｓとしてペロブスカイト構造を有するセラミックス材料を用いる場合には、酸化性のガス、例えば酸素や空気を用いてもよい。
【００１９】
エアロゾル発生器１３は、微粒子ｓを内蔵した容器１４と、微粒子ｓを一次粒子化する振動を発生する振動機１６とを備える。エアロゾル発生器１３では、振動機１６の振動によって微粒子ｓを一次粒子化するとともに、ガスボンベ１１から供給されるガスを微粒子ｓの層に吹き込むことにより、微粒子ｓをガス中に分散させ、エアロゾルを発生させることができる。
エアロゾル発生器１３によって発生したエアロゾルを搬送するため、エアロゾル発生器１３の容器１４と成膜室１７とを接続する第２の配管１８が設けられている。
振動機１６が発生する振動の種類としては、超音波振動や電磁振動、機械的振動などが挙げられる。微粒子ｓの一次粒子化により、エアロゾル中に粗大な粒子が混入することが防止され、緻密かつ均一な薄膜を形成するのに有利となる。
【００２０】
微粒子ｓは、エアロゾルデポジション法に用いられる微粒子であれば特に限定されるものではないが、一般に粒径１ｎｍ〜数十μｍ程度、より好ましくは粒径０．１〜３０μｍ程度の微粒子が望ましい。微粒子ｓの材質も、膜形成材料となるものであれば特に限定されないが、例えば、金属材料やセラミックス材料、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等など、種々のものが使用可能である。
【００２１】
成膜室１７内には、上記基板１を保持する基板保持台１９と、上記基板１に向けて配置されたノズル２０を有するエアロゾル噴射装置２１とが設けられている。また、成膜室１７内の圧力を低圧とするため、メカニカルブースターポンプ２２およびロータリーポンプ２３が成膜室１７に接続されている。
【００２２】
基板保持台１９は、Ｘ、Ｙ、Ｚの三方向の位置を精密に移動させることが可能なＸＹＺステージ（図示略）に連結されている。これにより、上記基板１の位置を精密に制御することが可能になっている。
【００２３】
上記成膜装置１０を用いて、フレキシブル絶縁基板１の表面に薄膜３を成膜する方法の概略を説明する。
微粒子ｓをエアロゾル発生器１３の容器１４内に充填して、微粒子ｓを振動機１６で加振しつつガスボンベ１１からキャリアガスを供給することにより、微粒子ｓをエアロゾル化する。エアロゾルは、キャリアガスとともにジェット流となって噴射され、第２の配管１８を通ってノズル２０から噴出される。エアロゾル中の微粒子ｓは、フレキシブル絶縁基板１の表面に堆積し、薄膜３を形成する。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、例えば携帯電話やＰＤＡ(Personal Digital Assistants)、無線ＬＡＮといった無線通信機器に使用されるアンテナ部品などに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明を適用した基板アンテナの一例を示す平面図である。
【図２】図２は、図１に示す基板アンテナの構成を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明を適用した基板アンテナの製造工程を説明するため図であり、フレキシブル絶縁基板を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明を適用した基板アンテナの製造工程を説明するため図であり、フレキシブル絶縁基板上に金属配線が形成された状態を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明を適用した基板アンテナの製造工程を説明するため図であり、エアロゾルデポジション法により微粒子を衝突させた状態を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明を適用した基板アンテナの製造工程を説明するため図であり、金属配線上に薄膜が形成された状態を示す断面図である。
【図７】図７は、上記基板アンテナを製造する際に使用される成膜装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…フレキシブル絶縁基板、２…金属配線、３…薄膜、１０…成膜装置、１１…ボンベ、１３…エアロゾル発生器、１５…マスフローコントローラ、１６…振動機、１７…成膜室、１９…基板保持台、２０…ノズル、２１…エアロゾル噴射装置、２２…メカニカルブースターポンプ、２３…ロータリーポンプ
【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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