(57)【要約】【課題】本発明はアンテナ素子の特性を変動させることなく電子装置セットに占める空間を最小限に減少させながら、設置構造に対する自由度を向上させセットの空間活用度を高めて電子装置の小型化及び多機能化を図れるアンテナモジュール及びこれを具備した電子装置を提供する。【解決手段】上記アンテナモジュールは柔軟性を有する非導電性の材質から成る基板; 上記基板の上部の所定領域に装着されるアンテナ素子; 上記基板上にアンテナ素子の接地端に連結されるよう形成され終端部に接合部が形成される接地ライン; 上記基板上にアンテナ素子の信号端に連結されるよう形成され終端部には接合部が形成される給電ライン;  及び、上記基板上に給電ラインと平行になるよう所定の長さで形成される無給電ラインから成り、こうして成るアンテナモジュールにおいて上記接合部を無線電子装置のセット上に接合させ、アンテナ素子部分はセット外部に任意に配する。【選択図】図3
2006081139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柔軟性を有する非導電性の材質から成る基板;
上記基板の上部の所定領域に装着されるアンテナ素子; 
上記アンテナ素子の接地端に連結されるよう上記基板上に形成され終端部に接合部が形成される接地ライン;
上記アンテナ素子の信号端に連結されるよう上記基板上に形成され終端部に接合部が形成される給電ライン;及び
上記基板上に給電ラインと平行になるよう所定の長さで形成される無給電ラインを含むアンテナモジュール。
【請求項２】
上記アンテナモジュールは
非導電性の所定硬度を有する物質から成り上記アンテナ素子が装着された基板の下面に付着されアンテナ素子を支持する固定板をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のアンテナモジュール。 
【請求項３】
上記基板は、
ポリマー(polymer)、柔軟性を有する金属(flexible metal)を含む可逆性物質と、ポリイミド(polyimide)、ポリエステル(polyester)、ガラスエポキシ(glass epoxy)のような非可逆性物質から成る単層またはこれらを有機接着剤を用いて多層に接合した複合多層構造で形成されることを特徴とする請求項1に記載のアンテナモジュール。
【請求項４】
上記アンテナ素子はダイボンディングにより上記基板上面に実装可能な形態であることを特徴とする請求項1に記載のアンテナモジュール。
【請求項５】
所定回路を構成する複数の素子が装着されるセット;並びに、
柔軟材質の基板上にアンテナ素子を装着し、上記アンテナ素子の接地端と信号端に接触しその終端に夫々接合部が形成された導電性の接地ライン及び信号ラインと、上記信号ラインと平行に形成された導電性の無給電ラインから成り、上記接地ラインと信号ラインの接合部が上記セットの所定位置にボンディングにより接合され、アンテナ素子が装着された部分はセットの外部に配置されるアンテナモジュール、を含むこと特徴とする無線電子装置。
【請求項６】
上記アンテナモジュールの接地ラインと信号ラインの接合部は上記セット上方の外側部に接合されることを特徴とする請求項5に記載の無線電子装置。
【請求項７】
上記セットの側面に所定サイズの側壁を形成し、上記アンテナモジュールのアンテナ素子部分を上記側壁に接着させることを特徴とする請求項6に記載の無線電子装置。
【請求項８】
上記セットの側面に突出した固定ピンが形成された所定寸法の側壁を形成し、
上記アンテナモジュールの上記固定ピンと対応する位置に結合用ホールを形成して、
上記アンテナモジュールを上記側壁に固定することを特徴とする請求項6に記載の無線電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信機能を備えた電子装置に具備されるアンテナモジュールに関するものであって、より詳しくは電子装置のセットに占める空間を最小限に減少させながら、設置構造に対する自由度を向上させセットの空間活用度を高め、電子装置の小型化及び多機能化を図れるアンテナモジュール及びこれを具備した電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、半導体技術と通信技術の発達につれて、使用者の移動性及び携帯性を向上させられる無線通信機能を具備した電子装置(以下、無線電子装置と略する)の使用が普遍化されてきた。こうした電子装置の代表例としては携帯電話を挙げられるが、こうした無線通信機能を具備した電子装置はもっとも基本的な目的である携帯性に対する使用者のニーズを満足させるために、漸次軽量化及び小型化されてきている。
【０００３】
そして、一つの装置で二種以上の機能を複合的に利用できるようにして持ち歩き易さを望む使用者のニーズを満足させるために、無線電子装置に、mp3、カメラ、クレジットカード機能、無線接触式交通カード機能などの中から一種以上を含ませる多機能化が進んでいる。
【０００４】
こうした流れに応じて、無線電子装置に具備される部品の小型化が研究されているが、こうした流れは無線信号を送受信する素子であるアンテナも例外ではない。従来の無線電子装置においては製品サイズを縮減するために内蔵型アンテナを主に使用している。こうした内蔵型アンテナにはマイクロストリップパッチアンテナ、平板逆F型アンテナ、チップアンテナ等がある。
【０００５】
上記において、マイクロストリップパッチアンテナは印刷回路基板上に印刷されるマイクロストリップパッチで具現されるものであり、チップアンテナは所定の誘電体ブロック内部に螺旋形を含む諸形態の放射パターンを多層形成し、上記複数の放射パターンが電気的に連結され所定波長に対応する電流経路を有するアンテナ機能を行うものである。
【０００６】
そして、逆F型アンテナは図1に示したように、基板(10)上に所定の高さほど上方に形成される放射パッチ(11)と、上記放射パッチ(11)の一側縁に電流を印加するための給電ライン(12)と接地ライン(13)とが連結されるが、上記給電ライン(12)と接地ライン(13)は放射パッチ(11)に垂直に結合され基板(10)上の信号及び接地パターンにボンディングされる。 
【０００７】
上記において、放射パッチ(11)は基本的に直方形状でよいが、ここでは送受信帯域の拡張、アンテナ特性の向上のために、四角形の導体平面を所定形態のスリットで分割し螺旋形に変形した。上記放射パッチ(11)の形状は多様な形態に変形することができる。上記図1に示した例において、放射パッチ(11)は二つの電流経路を有し、上記両電流経路の電気的長さに該当する波長の周波数信号に対する送受信を行うことができる。
【０００８】
ここで、上記放射パッチ(11)と給電及び接地ライン(12、13)は所定の誘電体、例えばセラミックブロックにより支持することができる。
【０００９】
しかし、こうした従来の内蔵型アンテナは図1に示したように、無線電子装置のセット(10)上に装着される際、特性維持のために周辺に一定部分以上の非接地処理された空間が必要である。したがって、実際従来の内蔵型アンテナは無線電子装置のセット上においてアンテナサイズより大きい空間を占める。そして、小型化の他にも多機能化が要される無線電子装置においてはいくら小さい空間であろうともセット内に該当空間を設けるのに困難がある。逆に、上記空間を節約できれば無線電子装置をより小型化できるので、アンテナ設置空間を減少させる必要がある。
【００１０】
これに係わる従来の技術として、日本特許公開公報2003-87022号において実装性の良いアンテナモジュールが提案されている。図2は上記公報に開示されるアンテナモジュールを示した斜視図である。この図2を参照すると、上記提案されたアンテナモジュールはアンテナ素子(22)に電流を給電する駆動回路(23)が設けられた実装基板(21)の側面から延長される導波路(24)を利用して上記駆動回路(23)とアンテナ素子(22)とを連結して成るもので、この際上記導波路(24)は可撓性を有する硬質部材上に形成し、上記導波路を折り曲げるなどしてアンテナ素子(22)を立体的に配することができるようにしたものである。こうした構成によると、アンテナモジュールは上記アンテナ素子(22)と導波路(24)と実装基板(23)を一体に形成することができ組立工程を減少させられながらも、配線や部品配置の自由を確保することができる。
【００１１】
しかし、上記アンテナモジュールにおいては、上記アンテナモジュールを製造した後、無線装着装置内に設置するため導波路(22)を垂直に折ると、このことによって導波路(22)のインピーダンスが変化し信号損失が発生し、結果としてアンテナ特性が劣るようになる欠点がある。
したがって、アンテナ特性を変化させることなく、セット上に占める面積が小さく配置の自由度が高いアンテナモジュールに対する研究が要される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上述した従来の問題を解決するために提案されたものであって、その目的はアンテナ素子の特性を変動させることなく電子装置のセットに占める空間を最小限に減少させながら、設置構造に対する自由度を向上させセットの空間活用度を高め電子装置の小型化及び多機能化を図れるアンテナモジュール及びこれを具備した電子装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した本発明の目的を成し遂げるための構成手段として、本発明は柔軟性を有する非導電性の材質から成る基板; 上記基板の上部の所定領域に装着されるアンテナ素子;  上記基板上にアンテナ素子の接地端に連結されるよう形成され終端部に接合部が形成される接地ライン; 上記基板上にアンテナ素子の信号端に連結されるよう形成され終端部には接合部が形成される給電ライン;及び、上記基板上に給電ラインと平行になるよう所定の長さで形成される無給電ラインから成るアンテナモジュールを提供する。
【００１４】
さらに、上記本発明によるアンテナモジュールは、所定の硬度を有する非導電性物質から成り上記アンテナ素子が装着された基板の下面に付着されアンテナ素子を支持する固定板をさらに含むことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明によるアンテナモジュールにおいて、上記基板は、ポリマー(polymer)、柔軟性を有する金属(flexible metal)を含む可逆性物質と、ポリイミド(polyimide)、ポリエステル(polyester)、ガラスエポキシ(glass epoxy)のような非可逆性物質とで成る単層またはこれらを有機接着剤を用い て多層に接合した複合多層の構造で形成される。
【００１６】
さらに、本発明によるアンテナモジュールにおいて、上記アンテナ素子はダイボンディングにより上記基板上面に実装可能な形態であることが好ましい。より具体的に、上記アンテナ素子は積層型セラミックチップアンテナあるいは逆F型アンテナ等を含む。
【００１７】
さらに、本発明は上記目的を成し遂げるための他構成手段として、所定の回路を構成する複数の素子が装着されるセット;  並びに、柔軟材質の基板上にアンテナ素子を装着し、上記アンテナ素子の接地端と信号端に接触されその終端に夫々接合部が形成された導電性の接地ライン及び信号ラインと、上記信号ラインに対して平行に形成された導電性の無給電ラインとで成り、上記接地ラインと信号ラインの接合部が上記セットの所定位置にボンディングで接合され、アンテナ素子が装着された部分はセットの外部に配されるアンテナモジュールを含むことを特徴とする無線電子装置を提供する。
【００１８】
上記本発明による無線電子装置において、上記アンテナモジュールの接地ラインと信号ラインの接合部は上記セット上方の外側部に接合されることができ、この際上記セットの側面に所定サイズの側壁を形成し、上記アンテナモジュールのアンテナ素子部分を上記側壁に接着させることを特徴とする。
さらに、上記側壁に突出した所定サイズの非金属から成る固定ピンを形成し、上記アンテナモジュールの基板上に上記固定ピンと対応する位置に結合用ホールを形成して、上記アンテナモジュールを上記側壁に固定させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上に説明したように、本発明はアンテナ素子をセットの外部に位置させることにより、無線電子装置のセット上にアンテナの実装空間を減少させ、セットに位置してアンテナに影響を及ぼす素子等からアンテナに及ぶ影響を減少することができる。
【００２０】
さらに、本発明は柔軟性を有する基板を用いることによりアンテナモジュールの配置に対する自由度を向上させることができ、さらに、給電ラインと平行な無給電ラインを通してインピーダンスを調節することにより、インピーダンスマッチングを低下させることなくアンテナ素子をセットに垂直な方向へ配することのできる優れた効果を奏する。
【００２１】
さらに、本発明はセット上においてはアンテナモジュールの給電ラインと接地ラインのみを実装し、実際アンテナ素子が位置した部分は無線電子装置のパッケージ形態を考慮して余分の空間に配することができるので、無線電子装置の小型化をより向上させることのできる優れた効果を奏する。 
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付の図を参照しながら本発明によるアンテナモジュール及びこれを具備した電子装置の構成及び作用に対して具体的に説明する。
【００２３】
図3は本発明によるアンテナモジュールの構成を示した分解斜視図である。
【００２４】
上記図3を参照すると、本発明によるアンテナモジュール(30)は、柔軟性を有する非導電性から成る基板(31)と、上記基板(31)上に形成され導電性物質から成りアンテナ素子(36)を接地させるための接地ライン(32)と、上記基板(31)上の所定位置に形成され導電性物質から成りアンテナ素子(36)へ電流を供給するための給電ライン(33)と、上記給電ライン(33)と平行になるよう形成され接地または信号端に連結されず上記給電ライン(33)との電気的カップリングによってインピーダンスを調整する無給電ライン(34)と、上記基板(31)上のアンテナ装着位置に形成され上記接地ライン(32)または給電ライン(33)に夫々連結される複数のボンディングパッド(35)と、素子の接地端と信号端とが夫々上記接地ライン(32)と給電ライン(33)の一側に接触されるよう上記ボンディングパッド(35)を用いて基板(31)の上部面の所定位置に装着されるアンテナ素子(36)と、上記アンテナ素子(36)が装着された基板(31)の下部面に付着されアンテナ素子(36)を支持するための所定硬度を有する非導電性の固定板(37)とから成る。
【００２５】
上記のように構成されたアンテナモジュール(30)は基本的に無線電子装置セットの外部に装着され、上記セット上には給電ラインのみを実装するようにし、実際セットに要される実装空間を減少できるようにし、インピーダンスマッチングの歪曲無しにアンテナモジュール(30)が折られるようにしてアンテナ 特性は維持しながらセット装着における配置に対する自由度を向上させたものである。
【００２６】
このために、上記アンテナ素子(36)と信号の入出力と接地及びインピーダンスマッチング用に設定された導体から成るライン(32〜34)等が形成される基板(31)は、柔軟性を有しながら非導電性の物性を有するようにすることで、セット外部における配置位置に対する自由度を向上させる。
【００２７】
即ち、上記基板(31)が自在に折り曲げられるので、基板(31)を曲げて無線電子装置セットの上部または側面に位置させることもできる。この際、上記アンテナ素子(36)の放射方向を固定するために別途の固定器具を具備することができるが、これについては次に実施例を挙げて説明する。
【００２８】
さらに、柔軟性を与えるために上記基板(31)の材料は、ポリマー(polymer)、柔軟性のある金属(flexible metal)などの可逆性材質と、ポリイミド(polyimide)、ポリエステル(polyester)、ガラスエポキシ(glass epoxy)などの非可逆性材質の材料から成ることができ、その構造は上記グループ中一種から成る単層基板または上記グループ中一種以上の材料から成るシート等を有機接着剤を利用して接着させた複合多層基板で具現することができる。
【００２９】
次いで、上記基板(31)上に形成された接地ライン(32)、給電ライン(33)はアンテナ素子(36)の装着位置に形成されたボンディングパッド(35)等に夫々連結され、アンテナ素子(36)に形成された接地端及び信号端に接触する。上記接地ライン(32)と給電ライン(33)の終端には無線電子装置のセット上に実装されるための接合部(例えば、ハンダ)(32a、33a)が形成される。
【００３０】
本発明によるアンテナモジュール(30)には、上記接地ライン(32)及び給電ライン(33)に加えて、上記給電ライン(33)と平行な所定長さの導電性ラインから成る無給電ライン(34)がさらに形成される。
【００３１】
上記無給電ライン(34)は上記給電ライン(33)と電気的にカップリングを形成し、給電ライン(33)が所定角度で折られても50Ωのインピーダンスをマッチングできるようにする。即ち、アンテナ素子(36)とセット上のインピーダンスマッチングを成し、信号損失分を最少化するのである。
【００３２】
上記のように無給電ライン(34)を具備しない場合、周波数別に作製されるチップアンテナ毎に特性が異なるので新たな給電ラインを設計しなければならず、さらに図2に示したようにアンテナモジュールを垂直に配置する場合、給電ラインが垂直に折られるため、インピーダンスマッチングが歪曲されかねない。
【００３３】
これに比して、上記無給電ライン(34)は給電ライン(33)と電気的にカップリングされカップリングキャパシタンスを形成し、これはアンテナ素子(36)の位置移動によるインピーダンス変化を鈍くさせ、損失の無い信号伝達を可能とさせる。逆に言えば、CPW(co-planar waveguide)給電構造と似たように、広い周波数帯域に対するインピーダンスマッチングを可能にするのである。
【００３４】
図4は上記アンテナモジュール(30)において無給電ライン(34)が形成されず従来の給電構造から成る場合のアンテナ特性を測定したもので、図5は本発明のように無給電ライン(34)が形成されたアンテナモジュールの特性を測定したものである。上記図4及び図5において夫々上段のグラフは定在波比(S11), 下段のグラフは放射特性(S11)を示す。
【００３５】
上記図4と図5のグラフを対比してみると、無給電ライン(34)を形成する場合、より広い周波数帯域においてより少ない信号損失を示すことがわかる。即ち、無給電ライン(34)を形成することにより、インピーダンスマッチングが向上されることが分かる。
【００３６】
上記基板(31)上に装着されるアンテナ素子(36)は上記基板(31)の上部にダイボンディング(die-bonding)により実装可能な形態であれば如何なる形態でも構わない。例えば、サイズ面において最も小型化されたチップ形態のアンテナ素子が好ましく、より具体的には積層型チップアンテナ、逆F型チップアンテナがある。より広くは、所定サイズの基板上にマイクロストリップで形成されるものを含んだ平面型アンテナも含むことができる。
【００３７】
さらに、本発明によるアンテナモジュール(30)において、上記アンテナ素子(35)を柔軟材質の基板(31)に装着させる場合、完全に接着されなかったり、接着部分が落ちてしまうなどの問題が起こりかねない。これを解決するために、上記アンテナ素子(35)と対応する基板(31)の下面上に所定硬度を有する固定板(37)を付着する。上記固定板(37)はアンテナ素子(36)の特性を変化させないために、非導電性の非金属物質でなければならない。
【００３８】
以上のように形成されたアンテナモジュール(30)は無線電子装置のセット外部に形成することができる。図6aないし図6cは無線電子装置のセット上に上記アンテナモジュール(30)を装着した構造の実施例を示したもので、これを参照しながらアンテナモジュール(30)の設置について説明する。
【００３９】
図6aを参照すると、上記アンテナモジュール(30)は任意の無線電子装置を具現するセット(40)の回路印刷面における任意の位置にハンダ付けによりその接合部(32a、33a)が実装される。この際、上記接合部(32a、33a)の実装位置はセット(40)の上部面において外側方に設けることが好ましく、その方向はセット(40)を基準に360°全方が可能なので、無線電子装置のデザインと使用方向を考慮してその位置を設定することができる。
【００４０】
上記図6aのように、セット(40)上に付着されたアンテナモジュール(30)は柔軟性を有しておりセット(40)の内部方向に折ることができるので、該当無線電子装置のパッケージングに際しパッケージ構造を考慮しながら柔軟な対応ができる。
【００４１】
この際、上記アンテナモジュール(30)の放射方向がセット(40)側よりは上部または側方向に向かうことが好ましく、こうしたアンテナモジュール(30)の放射方向を固定するために上記アンテナモジュール(30)を別途の固定構造により固定することができる。
【００４２】
図6bと図6cは上記セット(40)に実装されたアンテナモジュール(30)をセット面に垂直な方向へ固定させた例を示したものである。
【００４３】
上記図6bを参照すると、上記アンテナモジュール(30)は任意の無線電子装置を具現するセット(40)の回路印刷面上の外側部にその接合部(32a、33a)がハンダ付けにより連結される。さらに、上記セット(40)の側面にはアンテナモジュール(30)を支持するための所定サイズの側壁(41)を形成させ、上記アンテナモジュール(30)においてアンテナ素子(36)が位置した部分を上記側壁(41)上に有機物等を用いて付着する。これによると、上記アンテナ素子(36)の主放射方向はセット(40)を基準に側面に向かう。
【００４４】
図6cを参照すると、他方法により上記のようにセット(40)の側面にアンテナモジュール(30)を支持する側壁(41)を形成する。この際、上記側壁(41)上には所定位置に固定ピン(42)が形成され、アンテナモジュール(30)の基板(31)上に上記固定ピン(42)と対応する位置にホールを形成して、上記アンテナモジュール(30)を固定ピン(42)に嵌め側壁(41)に固定させる。この際、先述したようにアンテナモジュール(30)の接合部(32a,33a)はセット(40)上の外側部に接合される。
【００４５】
上記示した実施例の他に、無線電子装置のセット内に上記アンテナモジュール(30)が収納され得る収納空間を形成し、上記セット(40)に接合部(32a、33a)が接合されたアンテナモジュール(30)を該収納空間に収納する形態で構成することもできる。
【００４６】
上述したように、 アンテナモジュール(30)をセット(40)の外部に位置させる場合、セット(40)上においてアンテナの実装空間が減少され他部分に対する設計が容易になるばかりでなく、アンテナ特性に多く影響を及ぼす素子等、例えばLCD、カメラ、スピーカなどによる実装位置の制限及び特性維持の問題を解決できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来の内蔵型アンテナの構造及び設置形態を示した図である。
【図２】従来の他アンテナモジュールの構造を示した図である。
【図３】本発明によるアンテナモジュールの全体構成を示した分解斜視図である。
【図４】aないしbは 本発明によるアンテナモジュールにおいて、無給電ラインが無い場合のアンテナ特性グラフである。
【図５】aないしbは 無給電ラインを具備した本発明のアンテナモジュールにおけるアンテナ特性グラフである。
【図６ａ】aは本発明によるアンテナモジュールを電子装置セットに装着した例を示した図である。
【図６ｂ】ｂは本発明によるアンテナモジュールを電子装置セットに装着した例を示した図である。
【図６ｃ】cは本発明によるアンテナモジュールを電子装置セットに装着した例を示した図である。
【符号の説明】
【００４８】
30  アンテナモジュール
31  基板(PCB)
32  接地ライン
33  給電ライン
34  無給電ライン
35  ボンディングパッド 
36  アンテナ素子
37  固定板
【図１】
2006081139.tif 000003
【図２】
2006081139.tif 000004
【図３】
2006081139.tif 000005
【図４】
2006081139.tif 000006
【図５】
2006081139.tif 000007
【図６ａ】
2006081139.tif 000008
【図６ｂ】
2006081139.tif 000009
【図６ｃ】
2006081139.tif 000010