(57)【要約】      （修正有）【課題】アンテナ層の抵抗値を低下させても破損が生じ難く、重量増加が抑制されたアンテナ装置および無線通信装置を提供する。【解決手段】アンテナ２０は、平板状の誘電体基板２１、誘電体基板２１の一方主面に形成されるアンテナ層２２およびアンテナ層２２の表面を、その表面の一部が露出するように被覆するはんだ被覆層２３から構成される。アンテナ層２２の表面の一部が露出するということは、すなわち、はんだ被覆層２３に貫通孔を形成したり、はんだ被覆層２３の周縁部に切り欠きを設けることになる。このような貫通孔や切り欠きによって、変形時の応力を分散させたり、亀裂が生じた場合でも亀裂の進展を防止するなどしてはんだ片の剥離を防止することができる。また、貫通孔または切り欠きが形成された分だけ、はんだ被覆層２３のはんだ量は少なくなるので、軽量化される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の基板と、
導電性材料からなり、前記基板の一方主面に層状に設けられるアンテナ層と、
はんだ材料からなり、前記アンテナ層の表面を、該表面の一部が露出するように被覆するはんだ被覆層と、を有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記はんだ被覆層は、前記アンテナ層の表面に点在する複数のドット状パターンからなることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記ドットパターンは、平面視したときの形状が、円形状または矩形状であることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
絶縁性樹脂材料からなり、前記アンテナ層表面の露出した部分を被覆するソルダーレジスト層を有することを特徴とする請求項２または３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のアンテナ装置を備えることを特徴とする無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板表面に形成された導電性パターンによって通信電波を送受信するアンテナ装置およびこのアンテナ装置を備える無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルなどの入力インターフェイスや、大容量かつ小型化された記録メディアの開発が進み、無線通信技術の向上、無線通信設備の整備などにより、スマートフォンやタブレットＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの携帯端末装置によって実現できる機能が大幅に向上し、普及率も高いものとなっている。
【０００３】
特に無線通信は、遠距離無線通信および近距離無線通信によるデータ通信が端末装置において必須のものとなり、データ通信以外にもテレビジョン放送の地上デジタル波の受信や非接触ＩＣカードおよびＩＣタグなどの電磁誘導型通信も可能となっている。
【０００４】
これら無線通信の通信特性は、アンテナ特性に左右されるため、アンテナ特性の改善が求められる。アンテナ特性は、一般的にアンテナパターンの抵抗値が低くなるほど向上する。
【０００５】
特許文献１記載の無線ＩＣタグは、導電性樹脂からなるアンテナパターン全体を半田層で被覆し、アンテナパターンの直流抵抗値を低くしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１記載の無線ＩＣタグのように半田層でアンテナパターン全体を被覆すれば抵抗値を低くすることができるが、落下したときや折り曲げられたときに、半田層に割れが生じて、一部が剥離するおそれがある。剥離した半田片が装置内部で移動して、たとえば基板上の配線間を短絡してしまう。
【０００８】
無線ＩＣタグの場合は、アンテナはコイルパターンを採用する場合が多いが、他の無線通信では、ベタパターンのパッチアンテナも採用される。パッチアンテナの場合に全面を半田層で被覆すると、被覆面積が広いためはんだに割れが生じやすく、被覆するためのはんだの量が多くなり重量が増加する。
【０００９】
本発明の目的は、アンテナ層の抵抗値を低下させても破損が生じ難く、重量増加が抑制されたアンテナ装置および無線通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、平板状の基板と、
導電性材料からなり、前記基板の一方主面に層状に形成されるアンテナ層と、
はんだ材料からなり、前記アンテナ層の表面を、該表面の一部が露出するように被覆するはんだ被覆層と、を有することを特徴とするアンテナ装置である。
【００１１】
また本発明は、前記はんだ被覆層は、前記アンテナ層の表面に点在する複数のドットパターンで構成されることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記ドットパターンは、平面視したときの形状が、円形状または矩形状であることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、絶縁性樹脂材料からなり、前記アンテナ層表面の露出した部分を被覆するソルダーレジスト層を有することを特徴とする。
また本発明は、上記のアンテナ装置を備えることを特徴とする無線通信装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、平板状の基板の一方主面に、導電性材料からなる層状のアンテナ層が形成され、このアンテナ層の表面を、その表面の一部が露出するようにはんだ被覆層で被覆する。
【００１５】
アンテナ層の表面の一部が露出するということは、すなわち、はんだ被覆層に貫通孔を形成したり、はんだ被覆層の周縁部に切り欠きを設けることになる。このような貫通孔や切り欠きによって、変形時の応力を分散させたり、亀裂が生じた場合でも亀裂の進展を防止するなどしてはんだ片の剥離を防止することができる。また、はんだによってアンテナ層の表面全体を被覆する場合に比べて、貫通孔または切り欠きが形成された分だけ、はんだ被覆層のはんだ量は少なくなるので、それだけ軽量化される。
【００１６】
以上のように、本発明のアンテナ装置は、はんだ被覆層によってアンテナ層の抵抗値を低下させても、はんだ被覆層の破損が生じ難く、重量増加が抑制される。
【００１７】
また本発明によれば、はんだ被覆層を、アンテナ層の表面に点在する複数のドットパターンで構成することで、はんだ被覆層の破損がより生じ難く、重量増加が抑制される。
【００１８】
また本発明によれば、ドットパターンは、平面視したときの形状が、円形状または矩形状であるので、単純な形状ではんだ被覆層を形成することができる。
【００１９】
また本発明によれば、アンテナ層表面の露出した部分を、絶縁性樹脂材料からなるソルダーレジスト層で被覆する。ソルダーレジスト層を設けることで、はんだ被覆層を構成する各ドットパターンを、互いに接合させることなく、独立した状態でアンテナ層の表面に配置することができる。これにより、さらにはんだ被覆層の破損を生じ難くすることができる。
【００２０】
また本発明によれば、アンテナ層の抵抗値を低下させても、はんだ被覆層の破損が生じ難く、重量増加が抑制されるアンテナ装置を備えることで、通信特性に優れ信頼性が高い無線通信装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る携帯端末装置１０を示す外観図である。
【図２】携帯端末装置１０の概略的な構成を示すブロック図である。
【図３】第１態様のアンテナ２０の構成を示す図である。
【図４】第２態様のアンテナ２０の構成を示す図である。
【図５】第３態様のアンテナ２０の構成を示す平面図である。
【図６】第４態様のアンテナ２０の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る携帯端末装置１０を示す外観図である。本実施形態では、無線通信装置として、携帯電話装置を例に挙げて説明するが、本発明の適用対象は、携帯電話装置に限定されるものではなく、たとえば、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、タブレット端末、パーソナルコンピュータ、携帯型音楽プレーヤ、ポータブルナビゲーション装置、携帯ゲーム機、ゲーム機のコントローラ、非接触型ＩＣカード、無線ＩＣタグなどに対しても本発明は適用可能である。
【００２３】
携帯端末装置１０は、いわゆるスマートフォンとして構成された携帯電話装置であり、その正面部には、画像が表示される表示面を有する表示部１１が設けられるとともに、複数の操作キー１２が設けられている。
【００２４】
図２は、携帯端末装置１０の概略的な構成を示すブロック図である。図２に示すように、携帯端末装置１０は、表示部１１と、操作キー１２と、タッチパネル１３と、通信部１４と、マイクロホン１５と、スピーカ１６と、音声処理部１７と、記憶部１８と、主制御部１９と、アンテナ２０とを含んで構成される。
【００２５】
表示部１１は、たとえば液晶ディスプレイまたは有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイなどの既存の薄型表示パネルで構成され、画像データに応じた画像を表示面に表示させる。
【００２６】
タッチパネル１３は、タッチパネル１３の接触面に対してユーザの手指やタッチペン、スタイラスなどの物体が接触した接触位置を検知し、たとえば、予め接触面上に設定された座標系における座標位置を出力する。タッチパネル１３から出力される座標位置は、主制御部１９へ与えられる。
【００２７】
タッチパネル１３は、接触面に対して同時に複数の位置に物体が接触した場合であってもそれぞれの接触位置を検知することが可能に構成された、いわゆるマルチタッチ方式のタッチパネルであってもよい。マルチタッチ方式のタッチパネルでは、接触位置の数だけ座標位置が同時に出力される。たとえば、接触位置が２箇所の場合は、２つの座標位置が同時にタッチパネル１３から出力される。
【００２８】
タッチパネル１３によって接触位置の座標位置が出力されると、主制御部１９の操作認識機能に基づいて、タッチパネル１３に対するタッチ操作が認識される。認識されるタッチ操作には、たとえばシングルタップ、ダブルタップ、フリック、ドラッグ、ロングプレス、ピンチインおよびピンチアウトなどが含まれる。
【００２９】
主制御部１９は、出力される座標位置の変化および時間間隔に基づいて各タッチ操作を認識する。たとえば、座標位置が変化せず、接触してから離れるまでの時間が所定時間内であればシングルタップと認識し、座標位置が変化せず、接触してから離れるまでの時間が所定時間を超えるとロングプレスと認識する。主制御部１９は、その他の操作も含めて公知の認識方法でタッチ操作の内容を認識することができる。
【００３０】
通信部１４は、アンテナ２０に接続され、アンテナ２０によって送受信される無線通信用電波を介して近距離無線通信および遠距離無線通信を行うことができる。近距離無線通信は、たとえば、赤外線信号を用いた通信であってもよく、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）およびＺｉｇｂｅｅ（登録商標）などの無線通信規格に基づく電波を用いた通信であってもよい。
【００３１】
遠距離無線通信は、移動体通信のセルラーネットワークの基地局との間でＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）等の方式による無線信号回線を確立し、基地局との間で電話通信およびデータ通信を行う。
【００３２】
携帯端末装置１０が音声通話用に使用される場合には、マイクロホン１５から入力された音声は、音声処理部１７によってデジタル信号に変換され、該デジタル信号が通信制御部を経て、アンテナ２０から電波信号として移動体通信網に送信される。逆に、音声通話の相手先端末装置から電波信号として移動体通信網に送信された音声データは、アンテナ２０で受信され、通信制御部を経ることによりデジタル信号に変換され、該デジタル信号は音声処理部１７でアナログ電気信号に変換され、最終的にスピーカ１６から音声として出力される。
【００３３】
記憶部１８には、主制御部１９での処理に利用されるソフトウェアやデータが保存され、たとえばフラッシュメモリによって実現される。記憶部１８は、たとえば、メールアプリケーション（電子メール機能）を実現するためのメールプログラム、ブラウザアプリケーション（ＷＥＢブラウジング機能）を実現するためのブラウザプログラム、電話帳アプリケーション（電話帳機能）を実現するための電話帳プログラム、付箋アプリケーション（付箋機能）を実現するための付箋プログラムなど各種のプログラムを記憶している。また、記憶部１８には、アプリケーションプログラム以外に電話通信機能など携帯端末装置１０の基本的な機能を実現するプログラムも記憶されている。
【００３４】
なお、上記の各種プログラムは一例であって、記憶部１８には、その他に各種アプリケーションを実現するためのプログラムが記憶されていてもよい。
【００３５】
また、記憶部１８には、各アプリケーションの実行時に必要なデータが記憶され、たとえば電話帳アプリケーション実行時に必要なデータとして、連絡先の名称と電話番号、電子メールアドレスなどのデータが関連付けて登録された電話帳データが記憶され、付箋アプリケーションで作成された付箋画像データが記憶される。
【００３６】
主制御部１９は、携帯端末装置１０の全体的な動作を統括的に制御する処理部であり、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）によって実現される。すなわち、主制御部１９は、携帯端末装置１０の各種の処理が、タッチパネル１３および操作キー１２に対する操作、ならびに携帯端末装置１０の記憶部１８に記憶されるプログラムに応じて適切な手順で実行されるように、表示部１１および通信部１４などの動作を制御する。
【００３７】
次に本発明の特徴であるアンテナ２０について詳細に説明する。
図３は、第１態様のアンテナ２０の構成を示す図である。図３（ａ）は、アンテナ２０の平面図を示し、図３（ｂ）は、図３（ａ）における切断面線Ａ−Ａ’で切断したときのアンテナ２０の断面図である。
【００３８】
アンテナ２０は、平板状の誘電体基板２１、誘電体基板２１の一方主面に形成されるアンテナ層２２およびアンテナ層２２の表面を、その表面の一部が露出するように被覆するはんだ被覆層２３から構成される。
【００３９】
誘電体基板２１は、平板状に形成されており、アンテナ装置に通常用いられる誘電体材料からなる。たとえば、エポキシ樹脂系材料、ガラスエポキシ系材料、ポリイミド樹脂系材料およびフッ素樹脂系材料などの有機材料、アルミナ材料およびガラスセラミック材料などの無機材料を用いることができる。
【００４０】
アンテナ層２２は、誘電体基板２１の一方主面に層状に形成されるパターンアンテナで、ループパターン、ミアンダパターンなどのパターン形状であってもよいが、ベタパターンとすることが好ましい。ベタパターンの平面形状は、円形状、矩形状、多角形状のいずれでもよく、大きさは、送受信すべき電波の波長に基づいて設定される。図に示した例では、アンテナ層２２は、誘電体基板２１の主面全体を覆うように形成されているが、誘電体基板２１の主面よりも小さくてもよく、主面の外形状と同形状であっても異なる形状であってもよい。
【００４１】
アンテナ層２２の材料には、金属材料または導電性樹脂材料などを用いることができる。金属材料としては、たとえば、銅またはアルミニウムなどが挙げられる。導電性材料としては、樹脂材料に金属フィラーなどを混合した導電性インクなどが挙げられる。金属材料を用いる場合は、誘電体基板２１の主面上に金属箔を貼り付ける、金属材料を主面に蒸着させる、めっきにより金属被膜を主面上に形成することでアンテナ層２２を形成することができる。アンテナ層２２は、層形成後に適宜必要な形状に加工してもよい。導電性樹脂材料を用いる場合は、印刷によって導電性インクを誘電体基板２１の主面上に塗布し、乾燥、硬化させてアンテナ層２２を形成することができる。
【００４２】
はんだ被覆層２３は、はんだ材料からなり、はんだ材料でアンテナ層２２表面を被覆することでアンテナ層２２の抵抗値を低下させることができる。はんだ材料は、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだなどアンテナ層２２と十分な接合強度を有するものであればよい。
【００４３】
従来技術のように、アンテナ層２２の表面全体をはんだによって被覆してしまうと、割れて剥離しやすくなり、重量も増加するので好ましくない。本発明では、はんだ被覆層２３が、アンテナ層２２の表面の一部が露出するように被覆する。アンテナ層２２の表面が露出するということは、すなわち、はんだ被覆層２３に貫通孔を形成したり、はんだ被覆層２３の周縁部に切り欠きを設けることになる。このような貫通孔や切り欠きによって、変形時の応力を分散させたり、亀裂が生じた場合でも亀裂の進展を防止するなどしてはんだ片の剥離を防止することができる。
【００４４】
また、はんだによってアンテナ層２２の表面全体を被覆する場合に比べて、貫通孔または切り欠きが形成された分だけ、はんだ被覆層２３のはんだ量は少なくなるので、それだけ軽量化される。
【００４５】
はんだ被覆層２３は、アンテナ層２２の表面全体を覆わなければよいので、たとえば、アンテナ層２２の表面上に点在するようにしてもよく、たとえばはんだ材料からなる複数のドットパターンを形成してもよい。ドットパターンは、どのような形状であってもよく、各ドットパターンは全て同じ形状であっても、異なる形状が混合されていてもよい。ドットパターンは、プリント配線基板表面に、部品実装のためのソルダーペーストを印刷するのと同じ印刷技術を用いてアンテナ層２２表面に印刷して形成することができる。
【００４６】
アンテナ２０が、携帯端末装置１０内に配置されるプリント配線基板と一体的に設けられるような場合、たとえばプリント配線基板の一角にアンテナ２０を作り込むような場合は、プリント配線基板の誘電体基板がアンテナ２０の誘電体基板２１を兼ねる。また、プリント配線基板の表面配線の形成と同時にアンテナ層２２を形成することができる。さらに、プリント配線基板の部品搭載用端子などにソルダーペーストを印刷すると同時にはんだ被覆層２３を形成することができる。
【００４７】
はんだ被覆層２３を複数のドットパターンとするとき、平面視したときのドットパターンの形状は、たとえば、円形状または矩形状である。円形状は、真円形状および楕円形状を含み、矩形状は正方形および長方形を含む。
【００４８】
図３に示す第１態様では、図３（ａ）の平面図に示すように、ドットパターンの平面視形状が楕円形状であり、アンテナ層２２の表面に、長軸方向および短軸方向に沿ってマトリクス状に楕円形状のドットパターンが配置されている。ドットパターンの形状が楕円形状であるので、パターン間には隙間が生じ、その隙間からアンテナ層２２の表面が露出する。なお、楕円形状のドットパターンは、長軸方向端部および短軸方向端部において、互いに接合していてもよく、それぞれのドットパターンが独立していてもよい。
【００４９】
それぞれの楕円形状ドットパターンの大きさ、隣接する楕円形状ドットパターン同士の間隔、楕円形状ドットパターンの厚みなどは、特に限定されず、アンテナ２０として所望のアンテナ特性が得られる範囲内で適宜設定することが可能である。
【００５０】
図４は、第２態様のアンテナ２０の構成を示す図である。図４（ａ）は、アンテナ２０の平面図を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）における切断面線Ｂ−Ｂ’で切断したときのアンテナ２０の断面図である。
【００５１】
第２態様では、はんだ被覆層２４をはんだ材料からなる複数のドットパターンとすることは第１態様と同じであるが、平面視形状を楕円形状ではなく矩形状としている。さらに、第１態様ではドットパターンをマトリクス状に配置しているが、第２態様では、矩形状のドットパターンを千鳥配列としており、平面視したときにいわゆるチェッカー模様（市松模様）となるように配列されている。なお、矩形状のドットパターンは、その角部において、互いに接合していてもよく、それぞれのドットパターンが独立していてもよい。
【００５２】
それぞれの矩形状ドットパターンの大きさ、隣接する矩形状ドットパターン同士の間隔、矩形状ドットパターンの厚みなどは、特に限定されず、アンテナ２０として所望のアンテナ特性が得られる範囲内で適宜設定することが可能である。
【００５３】
図５は、第３態様のアンテナ２０の構成を示す平面図である。第３態様では、はんだ被覆層２５を第１、第２態様のようなドットパターンとするのではなく、網目状（メッシュ状）に形成している。はんだ被覆層２５は、縦横に交差する複数の帯状部分２５ａと、これらの帯状部分２５ａを外囲する枠状部分２５ｂとからなる。
【００５４】
第３態様では、網目状はんだ被覆層２５の目の部分によって、変形時の応力を分散させたり、亀裂が生じた場合でも亀裂の進展を防止するなどしてはんだ片の剥離を防止することができる。
【００５５】
なお、図示した例では、網目状はんだ被覆層２５の目の形状を矩形状としているが、これに限らず、目の形状を円形状としてもよい。
【００５６】
図６は、第４態様のアンテナ２０の構成を示す断面図である。第４態様では、第１態様と同様にはんだ被覆層２３は、たとえばドットパターンの平面視形状が楕円形状であり、アンテナ層２２の表面に、長軸方向および短軸方向に沿ってマトリクス状に楕円形状のドットパターンが配置されている。ここで、はんだ被覆層が複数のドットパターンで構成される第１、第２態様のような場合には、隣接するドットパターン同士は互いに接合していてもよいが、接合することなく、１つ１つのドットパターンが独立しているほうが好ましい。
【００５７】
ドットパターンが独立していると、各ドットパターンに生じた応力が他のドットパターンに伝達しないので、変形時などに応力が集中することを抑制し、はんだ片の剥離をより防止することができる。
【００５８】
各ドットパターンを独立させるためには、隣接するドットパターン間の距離を大きくする必要がある。アンテナ層２２の表面は、比較的はんだの濡れ性が良好であるので、ドットパターン間の距離が小さいと、はんだ被覆層の形成時に、はんだが流れて隣のドットパターンと接合しやすくなる。
【００５９】
隣接するドットパターン間の距離を大きくすると、アンテナ層２２の表面に形成されるドットパターンの数が少なくなり、アンテナ層２２の抵抗値を十分に下げることができなくなる。ドットパターン間の距離をより小さくしてアンテナ層２２の抵抗値をより小さくしても、ドットパターン同士が接合しないように、第４態様では、アンテナ層２２の表面にソルダーレジスト層２６を設けている。第４態様で用いるソルダーレジスト層２６は、プリント配線基板の表面にソルダーレジスト層を形成する方法と同じ方法で、アンテナ層２２の表面に形成することができる。
【００６０】
アンテナ２０が、携帯端末装置１０内に配置されるプリント配線基板の一角にアンテナ２０を作り込むような場合は、プリント配線基板表面のソルダーレジストの形成と同時にソルダーレジスト層２６を形成することができる。
【００６１】
アンテナ層２２表面の、はんだ被覆層２３を配置しようとする領域を除く部分にソルダーレジスト層２６を設け、ソルダーレジスト層２６が設けられていない部分にソルダーペーストなどを印刷して、独立したドットパターンからなるはんだ被覆層２３を形成する。
【符号の説明】
【００６２】
１０    携帯端末装置
１１    表示部
１２    操作キー
１３    タッチパネル
１４    通信部
１５    マイクロホン
１６    スピーカ
１７    音声処理部
１８    記憶部
１９    主制御部
２０    アンテナ
２１    誘電体基板
２２    アンテナ層
２３    被覆層
２４    被覆層
２５    被覆層
２５ａ  帯状部分
２５ｂ  枠状部分
２６    ソルダーレジスト層
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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