(57)【要約】【課題】回路基板への実装時にチップアンテナの位置合わせを容易かつ正確に行えるアンテナ装置を提供すること。【解決手段】アンテナ装置１は、略柱状の基体４の外周面に帯状の放射導体５が巻装されているチップアンテナ２を、一辺端部に凹状の切欠き部８を設けた回路基板（例えばアンテナ基板）３に実装して構成され、放射導体５は所定箇所が回路基板３の伝送線路１０等に半田接合される。切欠き部８の一対の側縁８ｂどうしは基体４の長手寸法と略同等の間隔を存して対向しており、チップアンテナ２を回路基板３に組み付ける際には、切欠き部８内に基体４の一部を嵌入させて位置決めを行う。例えば、基体４に溝部７を設けたチップアンテナ２の場合、回路基板３のうち閉端縁８ａと隣接する部分を溝部７内へ挿入し、放射導体５の溝近傍部５ｄが回路基板３のスルーホール導体９の上下に配置されるようにすればよい。【選択図】図１
2008005136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体または磁性体からなる略柱状の基体の外周面に帯状の放射導体が巻装されたチップアンテナと、前記放射導体の給電部を含む複数箇所を半田接合した状態で前記チップアンテナが実装された回路基板とを備え、前記回路基板に設けた伝送線路を介して前記給電部に給電信号が供給されるアンテナ装置であって、
前記回路基板の一辺端部に内方へ凹状に切り欠かれた切欠き部を設けると共に、この切欠き部の閉端縁の両側に存する側縁どうしを前記基体の長手寸法と略同等の間隔を存して対向させ、前記切欠き部内に前記基体の一部を嵌入させて位置決めしたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記回路基板に前記切欠き部の閉端縁に沿って位置する複数のスルーホール導体を設け、かつ、前記基体に前記放射導体を横切って長手方向に延びる溝部を設け、前記回路基板のうち前記閉端縁と隣接する部分を前記溝部内に挿入させると共に、前記回路基板の表裏両面で前記スルーホール導体を前記放射導体に半田接合したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１の記載において、前記基体の断面形状を略Ｌ字状にして短手方向の長さが異なる幅狭部と幅広部を形成すると共に、この基体の長手方向両端に長手寸法を増大させる突起部を設け、前記基体の前記幅狭部を前記切欠き部内に嵌入させて、前記幅広部と前記突起部とを前記回路基板上に搭載したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記放射導体が可変容量素子を介して直列接続された複数の分割導体部に分割されていると共に、前記回路基板が外部回路基板の配線パターンに接続される外部接続端子を有するアンテナ基板であり、このアンテナ基板に前記可変容量素子に同調電圧を供給するバイアス回路が設けられていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
請求項４の記載において、前記バイアス回路に前記バイアス制御信号の電圧レベルを所要の大きさに昇圧する昇圧手段を設けたことを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基体の外周面に帯状の放射導体が巻装されているチップアンテナを回路基板に実装して構成されるアンテナ装置に係り、特に、回路基板に対するチップアンテナの取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、誘電体や磁性体からなる略柱状の基体の外周面に放射導体が螺旋状に巻装されているチップアンテナを、給電回路等を有する回路基板上に実装して構成されるアンテナ装置が知られている。この種のアンテナ装置において、回路基板には、給電回路から導出されて放射導体の給電部に接続される伝送線路や、放射導体の適宜箇所を半田接合する複数の半田ランドが配設されており、これら半田ランドとの半田接合によってチップアンテナが回路基板上に機械的に固定されると共に、放射導体の給電部に給電信号が供給されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２５９７４６号公報（第４−６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述したようにこの種のアンテナ装置においては、チップアンテナの放射導体の所定箇所が回路基板の半田ランドと半田接合されるため、チップアンテナを回路基板に組み付ける際に、放射導体と各半田ランドとを正確に位置合わせしておく必要がある。しかしながら、これら半田ランドは回路基板上に搭載されるチップアンテナによってほとんど覆われてしまうため、各半田ランドに対してチップアンテナの放射導体を正確に位置合わせすることは容易でなかった。そこで上記特許文献１に開示された従来技術では、回路基板上において各半田ランドをチップアンテナ搭載領域の外方へ延在させておくという対策が採用されているが、複数の半田ランドの延在部分を目視で確認しながらチップアンテナの搭載位置を決定するという作業は煩雑であるだけでなく、半田ランドの数が多い場合には、チップアンテナが位置ずれ状態で半田接合されて実装不良を引き起こす虞があった。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、回路基板への実装時にチップアンテナの位置合わせを容易かつ正確に行えるアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明では、誘電体または磁性体からなる略柱状の基体の外周面に帯状の放射導体が巻装されたチップアンテナと、前記放射導体の給電部を含む複数箇所を半田接合した状態で前記チップアンテナが実装された回路基板とを備え、前記回路基板に設けた伝送線路を介して前記給電部に給電信号が供給されるアンテナ装置において、前記回路基板の一辺端部に内方へ凹状に切り欠かれた切欠き部を設けると共に、この切欠き部の閉端縁の両側に存する側縁どうしを前記基体の長手寸法と略同等の間隔を存して対向させ、前記切欠き部内に前記基体の一部を嵌入させて位置決めすることとした。
【０００６】
このように構成したアンテナ装置においては、半田接合に先立ってチップアンテナを回路基板に組み付ける際に、回路基板に設けた凹状の切欠き部内にチップアンテナの基体の一部を嵌入させることにより、切欠き部の一対の側縁によって基体を長手方向に位置決めできると共に、切欠き部の閉端縁によって基体を短手方向に位置決めできるため、回路基板側との半田接合が必要な放射導体の所定箇所を該回路基板に対して容易かつ正確に位置合わせすることができる。それゆえ、チップアンテナを回路基板に実装する際の作業性が向上すると共に、チップアンテナの位置ずれが回避されてアンテナ装置の信頼性も向上する。
【０００７】
上記の構成において、回路基板に切欠き部の閉端縁に沿って位置する複数のスルーホール導体を設け、かつ、チップアンテナの基体に放射導体を横切って長手方向に延びる溝部を設け、回路基板のうち閉端縁と隣接する部分を溝部内に挿入させると共に、回路基板の表裏両面でスルーホール導体を放射導体に半田接合すると、位置決め状態で回路基板に搭載された半田接合前のチップアンテナの姿勢が安定するため、チップアンテナを回路基板に実装する際の作業性が一層向上し、また、回路基板の表裏両面でスルーホール導体が放射導体に半田接合されるため、回路基板に対するチップアンテナの取付強度も向上する。なお、この場合、放射導体は溝部によって分断されている箇所がスルーホール導体によって連結されるので、スルーホール導体が放射導体の一部として動作することになる。
【０００８】
また、上記の構成において、チップアンテナの基体の断面形状を略Ｌ字状にして短手方向の長さが異なる幅狭部と幅広部を形成すると共に、この基体の長手方向両端に長手寸法を増大させる突起部を設け、基体の幅狭部を切欠き部内に嵌入させて、幅広部と突起部とを回路基板上に搭載すると、位置決め状態で回路基板に搭載された半田接合前のチップアンテナの姿勢が安定するため、チップアンテナを回路基板に実装する際の作業性が一層向上する。この場合、基体の突起部は回路基板のうち切欠き部の側縁と隣接する部分に搭載されることになる。
【０００９】
また、上記の構成において、放射導体が可変容量素子を介して直列接続された複数の分割導体部に分割されていると共に、回路基板が外部回路基板の配線パターンに接続される外部接続端子を有するアンテナ基板であり、このアンテナ基板に可変容量素子に同調電圧を供給するバイアス回路が設けられていると、可変容量素子の設定容量値に応じて同調周波数を選択できる広帯域なアンテナ装置（チューナブルアンテナ）が得られると共に、チップアンテナをアンテナ基板上に実装してユニット化（モジュール化）したアンテナ装置を母基板に簡単に装着できるため、アンテナ装置の取扱い性や汎用性が高まる。この場合において、バイアス回路にバイアス制御信号の電圧レベルを所要の大きさに昇圧する昇圧手段を設けておけば、母基板側の電源電圧が低くてもアンテナ装置の同調電圧を該電源電圧よりも高めに設定できるため、電源電圧が低めに設定されている携帯無線機器にアンテナ装置を内蔵させた場合にも、可変容量素子の容量値の制御に支障をきたす虞がなくなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のアンテナ装置は、半田接合に先立ってチップアンテナを回路基板に組み付ける際に、回路基板に設けた凹状の切欠き部内にチップアンテナの基体の一部を嵌入させることによって、この切欠き部の側縁および閉端縁で基体を長手方向と短手方向の両方に位置決めすることができるため、回路基板側との半田接合が必要な放射導体の所定箇所を該回路基板に対して容易かつ正確に位置合わせすることができる。それゆえ、チップアンテナを回路基板に実装する際の作業性が向上すると共に、チップアンテナの位置ずれが回避されて信頼性も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の第１実施形態例に係るアンテナ装置の分解斜視図、図２は該アンテナ装置を母基板に実装した状態を示す外観図である。
【００１２】
第１実施形態例に係るアンテナ装置１はチップアンテナ２をアンテナ基板３に実装してユニット化（モジュール化）したものであり、図２に示すように、アンテナ基板３は外部回路基板である母基板２０上に実装されて使用される。母基板２０は携帯無線機器等に内蔵される回路基板であって、アンテナ装置１は例えばテレビ放送のＵＨＦ帯用の受信アンテナなどとして使用可能であり、母基板２０には給電回路等を含む図示せぬチューナ回路が配設されている。
【００１３】
アンテナ装置１のチップアンテナ２は、略四角柱状の誘電体からなる基体４と、この基体４の外周面に螺旋状に巻装された放射導体５と、この放射導体５に分散配置された複数の可変容量素子（バラクタダイオード）６とによって主に構成されており、基体４には放射導体５を横切って長手方向に延びる溝部７が形成されている。そして、溝部７の開口端を挟んで対向している放射導体５の複数の溝近傍部５ｄが、後述するようにアンテナ基板３の各スルーホール導体９によって連結されるため、放射導体５は電気的にはひと続きの帯状導体となる。ただし、この放射導体５は複数の分割導体部５ａ〜５ｃに分割されており、隣接する分割導体部どうしの間（５ａ，５ｂ間や５ｂ，５ｃ間）が可変容量素子６を介して直列に接続されている。また、放射導体５の両端のうち分割導体部５ａ側の一端が給電端Ｐとなっており、分割導体部５ｃ側の他端が開放端Ｑとなっている。なお、基体４の材料は磁性体であってもよい。
【００１４】
アンテナ基板３の一辺端部には、内方へ凹状に切り欠かれた切欠き部８が設けられている。この切欠き部８は、閉端縁８ａと、閉端縁８ａの両側に存する一対の側縁８ｂとによって画成されており、相対向する側縁８ｂどうしの間隔はチップアンテナ２の基体４の長手寸法と略同等に設定されている。このアンテナ基板３には、閉端縁８ａに沿って複数のスルーホール導体９が配設されており、アンテナ基板３の上下両面（表裏両面）で各スルーホール導体９と対応する箇所は半田ランドとなっている。そして、閉端縁８ａと各スルーホール導体９との間隔が基体４の溝部７の深さと略同等に設定されているため、切欠き部８内へ基体４を嵌入させ、アンテナ基板３のうち閉端縁８ａと隣接する部分が溝部７内へ挿入されるようにチップアンテナ２を位置決めすると、放射導体５の各溝近傍部５ｄがそれぞれスルーホール導体９と対向する位置に配置され、これらスルーホール導体９がアンテナ基板３の上下両面で放射導体５と半田接合できるようになっている。また、このアンテナ基板３には、放射導体５の給電端Ｐに半田接合されて給電信号を供給する伝送線路１０と、直流の同調電圧を可変容量素子６に供給するバイアス回路１１と、母基板２０の図示せぬ配線パターンに半田接合される複数の外部接続端子１２とが配設されている。バイアス回路１１には前述したチューナ回路からバイアス制御信号が入力され、このバイアス制御信号に基づく同調電圧を可変容量素子６に供給することによって、可変容量素子６の容量値が変化するようになっている。
【００１５】
なお、バイアス回路１１には、電源電圧（例えば３ボルト）を常に一定の動作電圧（例えば５ボルト）に昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、このＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力（動作電圧）およびバイアス制御信号（パルス幅変調信号）から昇圧済みバイアス信号を生成するＦＥＴスイッチ回路と、この昇圧済みバイアス信号を平滑化して直流の同調電圧を生成する平滑化回路とが設けられている。このバイアス回路１１によって、同調電圧をバイアス制御信号のパルス幅に応じて例えば０．２〜４．８ボルトの範囲内で変化させることができる。それゆえ、同調電圧を可変容量素子６に供給して容量値を変化させることにより、チップアンテナ２の同調周波数を変更させることができる。
【００１６】
アンテナ基板３にチップアンテナ２を実装する際には、前述したように、切欠き部８内へ基体４を嵌入させ、アンテナ基板３のうち閉端縁８ａと隣接する部分を溝部７内へ挿入する。このとき、切欠き部８の相対向する側縁８ｂで基体４を長手方向に位置決めし、かつ、切欠き部８の閉端縁８ａで基体４を短手方向に位置決めすると、放射導体５の給電端Ｐが伝送線路１０上に配置されて、放射導体５の溝近傍部５ｄはスルーホール導体９の上下に配置されるようになっている。したがって、この状態でチップアンテナ２とアンテナ基板３をリフロー炉へ搬送することによって、放射導体５の給電端Ｐや各溝近傍部５ｄを伝送線路１０や各スルーホール導体９に半田接合することができ、半田接合された各スルーホール導体９は放射導体５の一部として動作することになる。
【００１７】
図２に示すように、こうしてチップアンテナ２をアンテナ基板３に実装して組み立てられたアンテナ装置１は母基板２０の辺縁部に実装され、各外部接続端子１２が母基板２０の図示せぬ配線パターンに半田接合される。そして、前述したチューナ回路から伝送線路１０を介して放射導体５の給電端Ｐに所定の給電信号を供給することにより、放射導体５を励振させてチップアンテナ２を受信アンテナ等として動作させることができる。また、バイアス回路１１を介して可変容量素子６に印加する同調電圧を変化させることにより、チップアンテナ２の同調周波数が適宜変更可能となっている。つまり、このアンテナ装置１は同調周波数を選択可能なチューナブルアンテナであって、広帯域の周波数に同調させることができる。
【００１８】
このように本実施形態例では、半田接合に先立ってチップアンテナ２をアンテナ基板３に組み付ける際に、アンテナ基板３に設けた凹状の切欠き部８内にチップアンテナ２の基体４の一部を嵌入させることにより、この切欠き部８の側縁８ｂおよび閉端縁８ａで基体４を長手方向と短手方向の両方に位置決めすることができるため、放射導体５の給電端Ｐや溝近傍部５ｄを伝送線路１０やスルーホール導体９に対して容易かつ正確に位置合わせすることができる。それゆえ、チップアンテナ２をアンテナ基板３に実装する際の作業性が向上し、チップアンテナ２の位置ずれが回避できることからアンテナ装置１の信頼性も向上する。
【００１９】
また、本実施形態例にあっては、チップアンテナ２の基体４に設けた溝部７内にアンテナ基板３を挿入させるため、位置決め状態でアンテナ基板３に搭載された半田接合前のチップアンテナ２の姿勢が安定し、この点でも作業性の向上が期待できる。しかも、アンテナ基板３の上下両面でスルーホール導体９が放射導体５と半田接合されるため、アンテナ基板３に対するチップアンテナ２の取付強度も向上する。
【００２０】
また、本実施形態例に係るアンテナ装置１は、チップアンテナ２をアンテナ基板３に実装してユニット化したモジュールとなっているため、母基板２０上への装着が容易であると共に、回路構成が異なる各種の母基板２０に適用可能であり、取扱い性や汎用性に優れている。ただし、アンテナ専用の基板を用いてアンテナ装置１をユニット化する必要がない場合には、切欠き部８と同様の切欠き部を設けた母基板２０にチップアンテナ２を直接実装してもよい。
【００２１】
また、このアンテナ装置１では、バイアス回路１１がバイアス制御信号の電圧レベルを所要の大きさに昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ１３を有しており、母基板２０側の電源電圧が低くてもアンテナ装置１の同調電圧を該電源電圧よりも高めに設定できるため、電源電圧が低めに設定されている携帯無線機器にアンテナ装置１が内蔵された場合でも、可変容量素子６の容量値の制御に支障をきたす虞がない。
【００２２】
図３は本発明の第２実施形態例に係るアンテナ装置の分解斜視図、図４は該アンテナ装置のチップアンテナを底面側から見た斜視図、図５は該アンテナ装置を母基板に実装した状態を示す外観図である。なお、これらの図３〜図５において図１および図２と対応する部分には同一符号が付してあるため、重複する説明は省略する。
【００２３】
第２実施形態例に係るアンテナ装置１５は、チップアンテナ２の形状が前述した第１実施形態例と大きく異なっている。具体的には、このアンテナ装置１５のチップアンテナ２は、誘電体または磁性体からなる略柱状の基体４の短手方向に沿う断面形状が略Ｌ字形に設定され、基体４の中央より上半分が幅広部４ａで下半分が幅狭部４ｂとなっていると共に、この幅広部４ａの長手方向両端に長手寸法を増大させる突起部１６が設けられている。そして、基体４の幅狭部４ｂはアンテナ基板３の切欠き部８内に嵌入され、幅広部４ａのうち幅狭部４ｂに対して短手方向へせり出している部分と一対の突起部１６とがアンテナ基板３上に搭載されるようになっている。つまり、アンテナ基板３のうち切欠き部８の閉端縁８ａと隣接する部分に基体４の前記せり出し部分が搭載され、切欠き部８の側縁８ｂと隣接する部分に突起部１６が搭載される。一方、アンテナ基板３上には切欠き部８の閉端縁８ａと隣接する領域に複数の半田ランド１７が配設されており、基体４の前記せり出し部分の下面に存する放射導体５が各半田ランド１７と半田接合されるようになっている。したがって、本実施形態例ではアンテナ基板３にチップアンテナ２用のスルーホール導体は不要である。
【００２４】
この第２実施形態例にあっては、半田接合に先立ってチップアンテナ２をアンテナ基板３に組み付ける際に、アンテナ基板３の切欠き部８内に基体４の幅狭部４ｂを嵌入させることによってチップアンテナ２が位置決めできる。また、基体４の幅広部４ａから短手方向へ突出する前記せり出し部分と幅広部４ａの長手方向両端から突出する一対の突起部１６とがアンテナ基板３上に搭載されるため、第１実施形態例と同様に、半田接合前のチップアンテナ２の姿勢が安定して作業性の向上が期待できる。
【００２５】
なお、上記各実施形態例では、可変容量素子６等を組み込んで同調周波数の選択を可能にしたアンテナ装置（チューナブルアンテナ）について説明したが、同調周波数の選択が不要なアンテナ装置においても、本発明を適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態例に係るアンテナ装置の分解斜視図である。
【図２】該アンテナ装置を母基板に実装した状態を示す外観図である。
【図３】本発明の第２実施形態例に係るアンテナ装置の分解斜視図である。
【図４】該アンテナ装置のチップアンテナを底面側から見た斜視図である。
【図５】該アンテナ装置を母基板に実装した状態を示す外観図である。
【符号の説明】
【００２７】
１，１５  アンテナ装置
２  チップアンテナ
３  アンテナ基板
４  基体
４ａ  幅広部
４ｂ  幅狭部
５  放射導体
５ｄ  溝近傍部
６  可変容量素子（バラクタダイオード）
７  溝部
８  切欠き部
８ａ  閉端縁
８ｂ  側縁
９  スルーホール導体
１０  伝送線路
１１  バイアス回路
１２  外部接続端子
１３  ＤＣ／ＤＣコンバータ（昇圧手段）
１６  突起部
１７  半田ランド
２０  母基板（外部回路基板）
Ｐ  給電端
【図１】
2008005136.tif 000003
【図２】
2008005136.tif 000004
【図３】
2008005136.tif 000005
【図４】
2008005136.tif 000006
【図５】
2008005136.tif 000007