(57)【要約】平面アンテナ（１００）は、誘電体で形成されたアンテナ基板（１）と、アンテナ基板（１）の上に形成された放射素子（４）と、放射素子（４）とは異なる領域に形成されたシーリング用銅箔（５）と、アンテナ基板（１）の下に形成され、放射素子（４）と電気的に接続される給電線路（９）と、アンテナ基板（１）の下側を覆うアンテナケース（２）と、アンテナ基板（１）上のシーリング用銅箔（５）とシール材（６）により接着しているアンテナフレーム（３）と、を備えるものである。これにより、気密性の低下を抑えることが可能な平面アンテナ及びその製造方法を提供することができる。
2016075923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体で形成されたアンテナ基板と、
前記アンテナ基板の第１の面に形成された放射素子と、
前記アンテナ基板上の前記第１の面における前記放射素子とは異なる領域に形成された金属パターンと、
前記アンテナ基板の前記第１の面と対向する第２の面に形成され、前記放射素子と電気的に接続される給電線路と、
前記第２の面を覆うアンテナケースと、
前記アンテナ基板上の前記金属パターンとシール材により接着しているアンテナフレームと、
を備える、平面アンテナ。
【請求項２】
前記金属パターンは、エッチング処理により形成されている、
請求項１に記載の平面アンテナ。
【請求項３】
前記金属パターンは、前記放射素子と同じエッチング処理により形成されている、
請求項２に記載の平面アンテナ。
【請求項４】
前記金属パターンは、前記第１のアンテナ基板の外周端部近傍に形成されている、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の平面アンテナ。
【請求項５】
前記放射素子を複数備え、
前記金属パターンは、さらに、前記複数の放射素子の間に形成されている、
請求項４に記載の平面アンテナ。
【請求項６】
前記第１のアンテナ基板の外周端部近傍の金属パターンと、前記複数の放射素子の間の金属パターンとは、一体または別体で形成されている、
請求項５に記載の平面アンテナ。
【請求項７】
前記アンテナ基板は、ハニカム構造体を含んでいる、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の平面アンテナ。
【請求項８】
前記金属パターンは、前記放射素子と同じ材料で形成されている、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の平面アンテナ。
【請求項９】
前記金属パターンは、前記放射素子とは、異なる材料で形成されている、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の平面アンテナ。
【請求項１０】
前記アンテナフレームと前記アンテナケースとは、他のシール材により接着されている、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の平面アンテナ。
【請求項１１】
誘電体で形成されたアンテナ基板と、
前記アンテナ基板の第１の面に形成された放射素子と、
前記アンテナ基板上であって、前記放射素子とは異なる領域に形成された金属パターンと、
前記アンテナ基板の前記第１の面とは異なる面に形成され、前記放射素子と電気的に接続される給電線路と、
前記給電線路を覆うアンテナケースと、を備え、
前記金属パターンと前記アンテナケースは、シール材により接着されていることを特徴とする、平面アンテナ。
【請求項１２】
アンテナ基板を誘電体で形成し、
エッチング処理により、前記アンテナ基板の第１の面に放射素子を形成するとともに、前記アンテナ基板の前記第１の面における前記放射素子とは異なる領域に金属パターンを形成し、
前記アンテナ基板の前記第１の面と対向する第２の面に、前記放射素子と電気的に接続される給電線路を形成し、
前記第２の面をアンテナケースにより覆い、
前記アンテナ基板上にアンテナフレームを固定し、
前記アンテナフレームと前記金属パターンとをシール材により接着する、
平面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、平面アンテナ及びその製造方法に関し、特に、アンテナ基板の上に放射素子を備えた平面アンテナ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置や無線通信装置において電波を送受信するため平面アンテナが利用されている。関連する技術として、例えば特許文献１〜４が知られている。【０００３】
特許文献１には、平面アンテナがアンテナ回路基板を覆うレドームを備え、このレドームによりアンテナ回路基板のアンテナ素子を外部環境から保護することが記載されている。特許文献２には、平面アンテナにおいて、レドームとフレームとの接合部をシリコン樹脂により接着することが記載されている。【０００４】
特許文献３には、シャーシとレドーム（ラドーム）で構成される平面アンテナの筐体内部にハニカム構造体を配置することで、レドームの剛性を高めることが記載されている。特許文献４には、複数の放射素子を配列したスロットアレイアンテナの表面に硬質ウレタンフォームを接着することにより気密構造とすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−４１６５号公報
【特許文献２】特許第３２０６０１６号公報
【特許文献３】特開平５−１２１９３１号公報
【特許文献４】実開昭５８−１８９６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、特許文献１や２では、レドームの接合部分の隙間をシール材（シーリング材）によりシーリングすることで平面アンテナの気密構造を実現している。【０００７】
しかしながら、接合部分が誘電体のようなシール材との相性の悪い材料を含む場合には、十分な接着力を得ることができない。したがって、関連する技術では、接合部分の材料によっては、接着力が弱く、気密性が低下する恐れがあるという問題がある。【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み、気密性の低下を抑えることが可能な平面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】
【０００９】
本発明に係る平面アンテナは、誘電体で形成されたアンテナ基板と、前記アンテナ基板の第１の面に形成された放射素子と、前記アンテナ基板上の前記第１の面における前記放射素子とは異なる領域に形成された金属パターンと、前記アンテナ基板の前記第１の面と対向する第２の面に形成され、前記放射素子と電気的に接続される給電線路と、前記第２の面を覆うアンテナケースと、前記アンテナ基板上の前記金属パターンとシール材により接着しているアンテナフレームと、を備えるものである。【００１０】
本発明に係る平面アンテナは、誘電体で形成されたアンテナ基板と、前記アンテナ基板の第１の面に形成された放射素子と、前記アンテナ基板上であって、前記放射素子とは異なる領域に形成された金属パターンと、前記アンテナ基板の前記第１の面とは異なる面に形成され、前記放射素子と電気的に接続される給電線路と、前記給電線路を覆うアンテナケースと、を備え、前記金属パターンと前記アンテナケースは、シール材により接着されていることを特徴とするものである。【００１１】
本発明に係る平面アンテナの製造方法は、アンテナ基板を誘電体で形成し、エッチング処理により、前記アンテナ基板の第１の面に放射素子を形成するとともに、前記アンテナ基板の前記第１の面における前記放射素子とは異なる領域に金属パターンを形成し、前記アンテナ基板の前記第１の面と対向する第２の面に、前記放射素子と電気的に接続される給電線路を形成し、前記第２の面をアンテナケースにより覆い、前記アンテナ基板上にアンテナフレームを固定し、前記アンテナフレームと前記金属パターンとをシール材により接着するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、気密性の低下を抑えることが可能な平面アンテナ及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】実施の形態に係る平面アンテナの概要を示す平面図である。
【図１Ｂ】実施の形態に係る平面アンテナの概要を示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係る平面アンテナの構成を示す分解斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る平面アンテナの構成を示す平面図である。
【図４Ａ】実施の形態１に係る平面アンテナの構成を示す断面図である。
【図４Ｂ】実施の形態１に係る平面アンテナの構成を示す拡大断面図である。
【図４Ｃ】実施の形態１に係るアンテナ基板の内部構成を示す拡大断面図である。
【図５Ａ】実施の形態１に係る平面アンテナの製造方法を説明するための断面図である。
【図５Ｂ】実施の形態１に係る平面アンテナの製造方法を説明するための断面図である。
【図５Ｃ】実施の形態１に係る平面アンテナの製造方法を説明するための断面図である。
【図５Ｄ】実施の形態１に係る平面アンテナの製造方法を説明するための断面図である。
【図５Ｅ】実施の形態１に係る平面アンテナの製造方法を説明するための断面図である。
【図６】実施の形態２に係る平面アンテナの構成を示す平面図である。
【図７】実施の形態３に係る平面アンテナの構成を示す断面図である。
【図８Ａ】参考例の平面アンテナの概要を示す平面図である。
【図８Ｂ】参考例の平面アンテナの概要を示す断面図である。
【図９Ａ】他の参考例の平面アンテナの概要を示す平面図である。
【図９Ｂ】他の参考例の平面アンテナの概要を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施の形態の概要）
平面アンテナに大電力を供給する場合、アンテナの放射素子に給電する複数の給電線路間で発生する放電を考慮する必要がある。一般的に、この放電現象は給電線路の周囲の気圧が低い場合に発生する確率が高くなる傾向にある。
【００１５】
例えば、航空機等に平面アンテナを搭載する場合、飛行高度が高くなると外気圧が低くなるため、放電現象の発生する可能性が高くなるという問題がある。したがって、入力電力を高く設定し、平面アンテナに大電力を供給するためには、気圧が低下した場合の放電現象による影響を抑える必要がある。
【００１６】
そこで、まず、実施の形態適用前の参考例について検討する。図８Ａは参考例の平面アンテナ９００の概略平面図であり、図８Ｂはその概略断面図である。図８Ａ及び図８Ｂに示すように、参考例の平面アンテナ９００は、アンテナ基板１、アンテナケース２、レドーム１０を備えている。なお、本明細書において、Ｚ軸方向正側を上、Ｚ軸方向負側を下と呼ぶ場合がある。
【００１７】
平板状のアンテナ基板１の放射素子形成面１ａ（第１の面、もしくはアンテナ基板１の上面）には、複数の放射素子４が、例えばマトリクス状に配列されている。放射素子形成面１ａに対向するアンテナ基板１の給電線路形成面１ｂ（第１の面と対向する第２の面、もしくはアンテナ基板１の下面）には、複数の放射素子４と電気的に接続される複数の給電線路９が、例えばストリップ（Strip-line）状に配列されている。
【００１８】
アンテナケース２は、アンテナ基板１の給電線路形成面１ｂの全体を覆うように凹型に形成されており、凹型の内部にアンテナ基板１を収容可能となっている。アンテナケース２の内壁の全体に、アンテナ基板１を支持する段差である支持部２ａが形成されている。支持部２ａは、アンテナケース２の縁部２ｂよりも低く、アンテナケース２の底部から一段高くなるように形成されている。
【００１９】
この支持部２ａでアンテナ基板１の外周全体を支持するよう固定し、アンテナ基板１の給電線路形成面１ｂとアンテナケース２の底部との間に気密空間８ａが形成されている。さらに、アンテナケース２の縁部２ｂに平板状のレドーム１０の外周全体を固定し、アンテナ基板１の放射素子形成面１ａとレドーム１０との間に気密空間８ｂが形成されている。
【００２０】
図８Ａ及び図８Ｂの参考例の平面アンテナ９００では、アンテナ基板１を収容するアンテナケース２の全体をレドーム１０により密封し、気密空間８ａ及び８ｂを形成している。このため、平面アンテナが大きい場合には、アンテナに合わせて大きなレドームが必要となり、レドームの強度が不足する恐れがある。航空機等の気圧が低い環境に対応するように、大きなレドームで気密構造を実現することは強度上困難である。また、放射素子４の放射面から近い位置に気密用のレドーム１０を設置すると、レドームによる反射波１１が生じるため、放射パターンを劣化させる可能性が高い。
【００２１】
さらに、実施の形態適用前の他の参考例について検討する。図９Ａは参考例の平面アンテナ９１０の概略平面図であり、図９Ｂはその概略断面図である。図９Ａ及び図９Ｂに示すように、参考例の平面アンテナ９１０は、アンテナ基板１、アンテナケース２、アンテナフレーム３を備えている。
【００２２】
参考例の平面アンテナ９１０では、図８Ａ及び図８Ｂと同様に、アンテナ基板１の放射素子形成面１ａに、複数の放射素子４がマトリクス状に配列され、アンテナ基板１の給電線路形成面１ｂに、複数の給電線路９が、ストリップ状に配列されている。また、アンテナケース２の支持部２ａでアンテナ基板１の外周全体を支持するよう固定し、アンテナ基板１の給電線路形成面１ｂとアンテナケース２の底部との間に気密空間８を形成する。複数の放射素子４は密封されず、外部に露出している。
【００２３】
この例では、アンテナフレーム３が、アンテナ基板１の放射素子形成面１ａ側から、アンテナ基板１及びアンテナケース２に固定される。アンテナケース２にアンテナ基板１を収容した状態で、アンテナケース２の縁部２ｂとアンテナ基板１の放射素子形成面１ａとの高さが略同じである。このアンテナケース２の縁部２ｂとアンテナ基板１の放射素子形成面１ａの上を跨いで、アンテナ基板１の外周を囲むフレーム状のアンテナフレーム３が固定されている。さらに、アンテナフレーム３とアンテナ基板１の放射素子形成面１ａとの間が、シール材６によりシーリングされており、アンテナフレーム３とアンテナケース２との間が、シール材７によりシーリングされている。
【００２４】
図９Ａ及び図９Ｂの参考例の平面アンテナ９１０では、アンテナ基板１の外周と同じ形状のアンテナフレーム３により密封し、気密空間８を形成している。図８Ａ及び図８Ｂのように、レドームを備えていないため、大型化した際のレドームの強度不足や、レドームにより反射波が生じる恐れがない。
【００２５】
しかしながら、アンテナ基板１には一般的に誘電体基板材料が用いられ、フッ素樹脂（例えばテフロン（登録商標））などの誘電体基板材料にはシール材が接着し難いという性質がある。そうすると、図９Ａ及び図９Ｂの参考例では、誘電体基板であるアンテナ基板１とシール材６との接着力が弱く、十分に強固な気密構造を実現することができない。
【００２６】
このように、関連する技術では、平面アンテナに大電力を入力した場合、気圧の低い環境下では放電現象が発生しやすく、入力できる電力の限界を見極めるのが困難であるという問題があった。また、参考例のように、レドームを用いた場合でも強度上の問題があり、また、単純にアンテナフレームをシール材で接着した場合でも気密性に問題がある。
【００２７】
そこで、実施の形態では、図９Ａ及び図９Ｂの参考例に対しシール材の接着力の向上を図る。図１Ａは実施の形態に係る平面アンテナ１００の概略平面図であり、図１Ｂはその概略断面図である。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、平面アンテナ１００は、アンテナ基板１、アンテナケース２、アンテナフレーム３を備えている。
【００２８】
実施の形態に係る平面アンテナ１００では、図９Ａ及び図９Ｂと同様に、アンテナ基板１の放射素子形成面１ａに、複数の放射素子４がマトリクス状に配列され、アンテナ基板１の給電線路形成面１ｂに、複数の給電線路９が、ストリップ状に配列されている。さらに、アンテナ基板１の放射素子形成面１ａには、複数の放射素子４から離間して、例えばアンテナ基板１の外周端部近傍に、シーリング用銅箔（金属パターン）５が形成されている。
【００２９】
アンテナケース２の支持部２ａでアンテナ基板１の外周全体を支持するよう固定し、アンテナケース２の縁部２ｂとアンテナ基板１の放射素子形成面１ａの上を跨いで、アンテナフレーム３を固定する。さらに、アンテナフレーム３とアンテナ基板１上のシーリング用銅箔５との間が、シール材６によりシーリングされ、アンテナフレーム３とアンテナケース２との間が、シール材７によりシーリングされている。
【００３０】
図１Ａ及び図１Ｂのように、実施の形態では、気圧差の大きいアンテナ内外の気密性を確保するシール材の接着力を高めるため、シール材が塗布される誘電体基板上に金属パターンを形成する。この金属パターンは例えばエッチングによって形成される。誘電体に比べて、金属はシール材の接着力が高いため、アンテナフレームとアンテナ基板上に形成された金属パターンの間で強固な気密構造を実現することができる。したがって、航空機で使用するような減圧環境下において、気密構造を実現することで、放電現象のリスクを抑えることが可能となる。特に、エッチングにより金属パターンを形成することで、アンテナ基板上に放射素子と金属パターンとを同時に形成することができ、アンテナ基板から金属パターンが剥離することを防ぐことができる。
【００３１】
（実施の形態１）
以下、図面を参照して実施の形態１について説明する。本実施の形態に係る平面アンテナは、例えば、航空機などのレーダ装置や無線通信装置に搭載され、気圧の低い環境下で使用されるアンテナや、給電線路間での放電現象が懸念されるような大電力を使用するアンテナ等である。
【００３２】
図２は、本実施の形態に係る平面アンテナ１００の分解斜視図であり、図３はその平面図であり、図４Ａはその断面図であり、図４Ｂはその拡大断面図である。図２、３、４Ａ及び４Ｂに示すように、平面アンテナ１００は、アンテナ基板１、アンテナケース２、アンテナフレーム３を備えている。
【００３３】
アンテナ基板１は、長方形状の平面基板であり、ハニカム材料をコアとした複数枚の基板を融着して積層されている。なお、アンテナ基板１は、長方形状に限らず、その他の多角形や円形等でもよい。アンテナ基板１は、誘電体層とハニカム層が積層されている。誘電体層は、フッ素樹脂（例えばテフロン）から形成された層であり、ハニカム層（ハニカム構造体）は、樹脂等の非金属絶縁体材料をハニカム構造とした板状の層である。
【００３４】
例えば、図４Ｂに示すように、アンテナ基板１は、誘電体層１０１、１０３、１０６及び１０９、ハニカム層１０５及び１０８が積層されている。具体的には、誘電体層１０１の下（給電線路形成面１ｂ）に複数の給電線路９がストリップ状などのパターンで形成されている。複数の給電線路９は、外部から電力が供給され、複数の放射素子４へ給電を行う。誘電体層１０１の上にＧＮＤ線路１０２が形成されており、誘電体層１０１及びＧＮＤ線路１０２の上に誘電体層１０３が積層されている。誘電体層１０３の上に、給電線路９とスルーホール等を介して電気的に接続される内部線路１０４が形成されている。内部線路１０４は、給電線路９と同じパターンでもよいし、その他のパターンでもよい。
【００３５】
誘電体層１０３及び内部線路１０４の上にハニカム層１０５及び誘電体層１０６が順に積層されている。誘電体層１０６の上に、内部線路１０４と電磁的に結合する等によって電気的に接続される内部素子１０７が形成されている。内部素子１０７は、放射素子４と同じパターンでもよいし、その他のパターンでもよい。誘電体層１０６及び内部素子１０７の上にハニカム層１０８及び誘電体層１０９が順に積層されている。ハニカム層１０５及び１０８は、例えば図４Ｃに示すように、六角形の樹脂をハニカム状に並べて形成されている。アンテナ基板１にハニカム層を備えることで基板の強度を向上することができる。
【００３６】
誘電体層１０９の上（放射素子形成面１ａ）に、複数の放射素子４とシーリング用銅箔５が形成されている。複数の放射素子４は、内部素子１０７と電磁的に結合する等によって電気的に接続され、給電線路９からの給電に応じた放射パターンで電波を放射する。図３に示すように、複数の放射素子４は、矩形状の銅などの金属膜（金属パターン）であり、マトリクス状などのパターンに配列するようエッチングにより形成されている。例えば、平面アンテナ１００を偏波共用アンテナとする場合、各放射素子４を正方形状とし、１つの偏波を使わない場合、各放射素子４を長方形状としてもよい。
【００３７】
シーリング用銅箔５は、アンテナフレーム３とアンテナ基板１との間でシール材６によりシーリングし接着するための金属パターンである。シーリング用銅箔５は、放射素子４と同じ材料であり、金属の一例として銅で形成されている。シーリング用銅箔５と放射素子４を同じ材料とすることで、１回のエッチング工程で同時に形成することができる。尚本実施の形態では、シーリング用の材料は銅を用いたが、銅に限られず、その他アルミニウムなどの金属であっても良いし、銅を含む合金等であっても良い。さらには、金属に限られず、アンテナ基板１との接着性とシール材６との接着性の両立が可能な材料であれば、などのような材料を用いても良い。例えば、シーリング用銅箔５と放射素子４は異なる材料で形成されていてもよく、シーリング用銅箔５をより接着力の高い材料として、接着性を向上させてもよい。シーリング用銅箔５及び放射素子４は、腐食を防ぐために、金などのメッキ処理を行ってもよい。金メッキに限られず、腐食を防止するための材料を塗布する形態を採用しても良い。
【００３８】
図３に示すように、シーリング用銅箔５は、アンテナ基板１条の放射素子４とは異なる領域に形成されている。特に、シーリング用銅箔５は、放射素子４から適当な間隔を取ることで放射パターンに影響を与えないように、アンテナフレーム３の内側に沿ってエッチングにより帯状に形成されている。具体的には、適当な間隔として、１/４λ（λ：使用される電波の波長）以上空いていることが好ましい。さらには、適当な間隔は、１/２λ（λ：使用される電波の波長）以上空いていることが好ましい。ただし、上述した適当な間隔だけに限定されるわけではなく、放射パターンに影響を与えない間隔であれば良い。シーリング用銅箔５は、アンテナ基板１の外周端部近傍を囲むように延在形成されているとも言える。アンテナフレーム３との接着部分となるアンテナ基板１の外周端部近傍にシーリング用銅箔５を形成することで、アンテナフレーム３とアンテナ基板１との接着力を確実に向上することができる。本実施の形態では、アンテナ基板１の外周を延在形成するように構成したが、気密性が担保される範囲で、シーリング用銅箔５を一部分にのみ形成する構成であっても良い。具体的には、破線状合や、コの字状、Ｃの字状に形成する場合などが考えられる。
【００３９】
図４Ａに示すように、アンテナケース２は、アンテナ基板１を収容するケースであり、アンテナ基板１の形状に合わせた凹型のケースである。例えば、アンテナケース２は、アルミなどの金属で形成されている。アンテナケース２の内壁の全体に、アンテナ基板１を載せて支持する段差である支持部２ａを有する。支持部２ａは、アンテナケース２の縁部２ｂよりも低く、アンテナケース２の底部から一段高くなるように形成されている。アンテナケース２の支持部２ａでアンテナ基板１の外周全体を支持するよう固定し、アンテナ基板１の給電線路形成面１ｂとアンテナケース２の底部との間に気密空間８を形成する。給電線路９は、気密空間８に露出している。なお、放射素子４は、外部に露出している。
【００４０】
図４Ａに示すように、アンテナフレーム３は、アンテナ基板１をアンテナケース２と挟み込みために、アンテナ基板１の上側に設けられている。アンテナケース２の縁部２ｂとアンテナ基板１の放射素子形成面１ａとの高さが略同じであり、アンテナケース２の縁部２ｂとアンテナ基板１の放射素子形成面１ａの上を跨いで、アンテナフレーム３が固定されている。例えば、アンテナフレーム３は、アルミなどの金属で形成されている。
【００４１】
図２及び図３に示すように、アンテナフレーム３は、アンテナ基板１の外周を囲むような形状であり、アンテナケース２の端部と同じ形状でもある。アンテナフレーム３、アンテナ基板１、アンテナケース２は、複数のボルト１２により固定され、アンテナ基板１が、アンテナフレーム３とアンテナケース２の支持部２ａにより挟持されている。アンテナ基板１が挟持された状態において、アンテナフレーム３とシーリング用銅箔５とは接触していてもよいし、非接触でもよい。例えば、アンテナフレーム３とシーリング用銅箔５を非接触とすることで、シーリング用銅箔５の腐食を抑えることができる。
【００４２】
シーリング用銅箔５とアンテナフレーム３の間の隙間は、シール材６により埋められている。すなわち、シーリング用銅箔５の表面とアンテナフレーム３の内周部分との間は、隙間がなくなるようにシール材６によりシーリングされ接着されている。また、アンテナケース２とアンテナフレーム３との隙間は、シール材７により埋められている。すなわち、アンテナケース２の縁部２ｂとアンテナフレーム３の外周部との間は、隙間がなくなるようにシール材７によりシーリングされ接着されている。シーリング用銅箔５とアンテナフレーム３とをシール材６により接着し、さらに、アンテナケース２とアンテナフレーム３とをシール材７により接着することで、完全に密封された機密構造とすることができる。例えば、シール材６及び７は、シリコン系やエポキシ系のシール材である。
【００４３】
次に、図５Ａ〜図５Ｅを用いて、本実施の形態に係る平面アンテナ１００の製造方法について説明する。
【００４４】
まず、図５Ａに示すように、アンテナ基板１を形成する。すなわち、誘電体層及びハニカム層を積層しアンテナ基板１を形成する。具体的には、図４Ｂのように、誘電体層１０１、ＧＮＤ線路１０２、誘電体層１０３、内部線路１０４、ハニカム層１０５、誘電体層１０６、内部素子１０７、ハニカム層１０８、誘電体層１０９を順に積層しアンテナ基板１を形成する。
【００４５】
続いて、図５Ｂに示すように、アンテナ基板１の上下に金属膜１１０を形成する。誘電体層１０９の上（放射素子形成面１ａ）の全面及び誘電体層１０１の下（給電線路形成面１ｂ）の全面に、蒸着などにより金属膜１１０を形成する。蒸着により金属膜１１０を形成することにより、金属膜１１０をアンテナ基板１に強固に付着することができる。したがって、本実施の形態のように、この金属膜１１０からシーリング用銅箔５を形成し、シーリング用銅箔５にシーリングを行っても、シーリング用銅箔５がアンテナ基板１から剥がれることがない。
【００４６】
続いて、図５Ｃに示すように、アンテナ基板１の上下にエッチングにより放射素子４、シーリング用銅箔５及び給電線路９を形成する。すなわち、アンテナ基板１の上面の金属膜１１０に対しエッチング処理を行って放射素子４及びシーリング用銅箔５を形成するとともに、アンテナ基板１の下面の金属膜１１０に対しエッチング処理を行って給電線路９を同時に形成する。エッチング処理は、一般的なフォトリソグラフィ技術やエッチング技術を用いてよい。例えば、アンテナ基板１の上面の金属膜１１０の上に放射素子４及びシーリング用銅箔５のパターンに合わせたマスクと、アンテナ基板１の下面の金属膜１１０の下に給電線路９のパターンに合わせたマスクをフォトレジストなどで形成し、このマスクを介してドライエッチングやウェットエッチングを行って金属膜１１０の不要部分を除去し、さらにマスクを除去することで、図３のパターンのような放射素子４及びシーリング用銅箔５と、給電線路９を形成する。なお、ここでは、放射素子４及びシーリング用銅箔５と、給電線路９とを同時に形成しているが、放射素子４及びシーリング用銅箔５と、給電線路９とを別の工程で形成してもよい。
【００４７】
続いて、図５Ｄに示すように、アンテナケース２にアンテナ基板１を配置し、図５Ｅに示すように、アンテナフレーム３をアンテナ基板１及びアンテナケース２に固定する。アンテナケース２の段差である支持部２ａの上にアンテナ基板１の外周端部を載置し、さらに、アンテナ基板１の外周部分とアンテナケース２の縁部２ｂの上にアンテナフレーム３を載置し、アンテナケース２の上方から複数のボルト１２を挿入し締結することで、アンテナフレーム３とアンテナケース２との間にアンテナ基板１を固定する。
【００４８】
その後、シール材６及び７を塗布しシーリングを行い、上記の図４Ａのように平面アンテナ１００が完成する。すなわち、アンテナフレーム３の内周全体に沿って、シーリング用銅箔５とアンテナフレーム３と隙間を、シール材６によりシーリングし、アンテナフレーム３の外周全体に沿って、アンテナケース２とアンテナフレーム３との隙間を、シール材７によりシーリングする。
【００４９】
以上のように、本実施の形態では、アンテナ基板にエッチングにより金属パターンであるシーリング銅箔を形成し、このシーリング銅箔とアンテナフレームとの間をシール材によりシーリングすることとした。誘電体であるアンテナ基板と比べてシーリング銅箔はシール材との接着力が高いため、平面アンテナの気密性を向上することができる。例えば、航空機等で使用するような減圧環境下において、気密構造を実現することで、相対的に外圧よりも気圧を高く保ち、放電現象の発生を抑えることができる。
【００５０】
図９Ａ及び図９Ｂの参考例では、本実施の形態のようなシーリング用銅箔５が無いため、シール材６とアンテナ基板１の接着力が不十分であり、接着部分６ａからの気密漏れが生じる可能性が高く、大きな圧力差のある環境では同様な構造を適用するのが難しかった。なお、図９Ａ及び図９Ｂのようなシール構造ではなく、パッキンによって気密にする方法も考えられるが、大きな圧力差があるとパッキンによる気密にも限界がある。
【００５１】
一般に、シール材の接着力は、テフロン系の材料よりも金属材料の方がはるかに高い。そこで、本実施の形態では、アンテナ基板として使用される材料に直接シール材を塗布するのではなく、上記のようにアンテナ基板１にシーリング用銅箔５をエッチングによりパターンとして残し、金属のアンテナフレーム３との間にシール材６を埋めることで強固な気密構造を実現する。
【００５２】
アンテナ外部の気圧が低下すると、シール材６の位置では、気密空間８からアンテナ外部へ圧力がかかる構造となるため、シール材６の強度は非常に重要となる。アンテナフレーム３とシーリング用銅箔５の間を高い強度でシーリングすることにより、アンテナ外部の気圧が変化した場合でも、気密空間の気圧の変動を抑えることができる。
【００５３】
また、要求される放射パターンの仕様が厳しく、気密を保つためのレドームをアンテナ本体から近距離（例えば数ｃｍ程度）に設けられないようなアンテナに適用することができる。レドームを備えていないため、気密空間とアンテナ外部との圧力差が大きい場合、圧力によりアンテナ基板が湾曲し、放射パターン性能への影響を与えるだけでなく、気密構造にも不安定になる可能性がある。このため本実施の形態では、アンテナ基板にハニカム構造の材料を用いて基板強度を高めることで、圧力による湾曲を防いで平面度を保つことを可能とした。特に、ハニカム構造体を複数積層することで、より強度を高めることができる。
【００５４】
（実施の形態２）
本実施の形態は、シーリングに用いる金属パターンの形状の他の例である。金属パターン以外については実施の形態１と同様である。
【００５５】
図６は、本実施の形態に係る平面アンテナ１００の平面図である。図６に示すように、本実施の形態に係る金属パターン５ａは、アンテナ基板１の外周端部近傍に形成されるとともに、さらに、複数の放射素子４の間の領域にも形成されている。複数の放射素子４から所定の間隔で離間した領域を除いて、アンテナ基板１の上の全面に格子状の金属パターン５ａが形成されている。金属パターン５ａは、実施の形態１と同様にエッチング処理により形成されている。例えば、金属パターン５ａは、アンテナ基板１の外周端部近傍のパターンと、複数の放射素子４の間のパターンとは、連続して一体で形成されていてもよいし、離間して別体で形成されていてもよい。一体または別体で形成することで、アンテナ特性をより詳細に設定することができる。
【００５６】
複数の放射素子４の間に金属パターン５ａを形成することで、金属パターン５ａが平面アンテナの導体カバーとなる。すなわち、金属パターン５ａにより給電線路からの不要放射を避け、所望のアンテナ特性を得ることができる。
【００５７】
このように、金属パターンを複数の放射素子の間にも形成することで、実施の形態１と同様に、アンテナフレームとアンテナ基板間の気密性を向上するとともに、さらに、所望のアンテナ特性を得ることが可能となる。
【００５８】
（実施の形態３）
本実施の形態は、アンテナケースとアンテナフレームを一体形成した例である。アンテナケースとアンテナフレーム以外については実施の形態１と同様である。
【００５９】
図７は、本実施の形態に係る平面アンテナ１００の断面図である。図７に示すように、本実施の形態では、アンテナケース２は、ケース部２１とフレーム部２２とが一体形成されて構成されている。ケース部２１は、実施の形態１のアンテナケース２と同様の形状であり、フレーム部２２は、実施の形態１のアンテナフレーム３と同様の形状である。この場合、アンテナケースのフレーム部２２とアンテナ基板１のシーリング用銅箔５との間がシール材６で接着される。
【００６０】
このように、アンテナケースとアンテナフレームを一体形成した場合でも、実施の形態１と同様に、アンテナケースとアンテナ基板間の気密性を向上することができる。
【００６１】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【００６２】
例えば、大電力を入力した場合に生じる放電現象を抑えるためには、より気圧が高い方が良いため、上記の気密構造を利用し、平面アンテナ内の気密空間に１気圧よりも高い気圧を封入してもよい。また、平面アンテナ内気密空間に充填する気体を、通常の空気以外、空気よりも放電現象を起こしにくい気体を充填することにより耐電力を向上するようにしてもよい。
【００６３】
また、航空機のような減圧状態での使用に限らず、地上の温度差が激しい屋外の環境下においても、アンテナ内部の圧力は温度に比例して変化するため、十分な気密性が保たれていないと、内部に水分が溜る恐れがある。したがって、上記のように気密性を向上させることで、寒暖の差が激しい環境において、結露等によりアンテナの性能に影響が生じることを防ぐことも可能である。
【００６４】
さらに、通信断が許されない重要な回線に使用するアンテナの場合、アンテナの内部から常に外部よりも高い圧力をかけ続け、圧力レベルが下がった時にアラームが出力されるようなシステムにおいても、上記の気密構造を有するアンテナの利用することで、通信断の発生を抑えることができる。
【００６５】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００６６】
この出願は、２０１４年１１月１０日に出願された日本出願特願２０１４−２２７６７６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００６７】
１      アンテナ基板
１ａ    放射素子形成面
１ｂ    給電線路形成面
２      アンテナケース
２ａ    支持部
２ｂ    縁部
３      アンテナフレーム
４      放射素子
５      シーリング用銅箔
５ａ    金属パターン
６      シール材
６ａ    接着部分
７      シール材
８、８ａ、８ｂ  気密空間
９      給電線路
１０    レドーム
１１    反射波
１２    ボルト
２１    ケース部
２２    フレーム部
１００  平面アンテナ
１０１  誘電体層
１０２  ＧＮＤ線路
１０３  誘電体層
１０４  内部線路
１０５  ハニカム層
１０６  誘電体層
１０７  内部素子
１０８  ハニカム層
１０９  誘電体層
１１０  金属膜
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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