(57)【要約】【課題】小型軽量化を実現しながら所望の形状で優れた送受信性を有し、かつ、設計の自由度が高いアンテナを提供するとともに複雑な製造工程を経ることなく所望の形状で優れた送受信性を有し、容易に製造することのできるアンテナの製造方法を提供する。【解決手段】型１０に沿って巻き回した自己融着導線１Ａを一体化させてヘリカルコイル状に成形し、型１０から分離してアンテナ部１を形成する。これにより、導線を用いたアンテナを小型かつ所望の形状で安定的に製造することができる。また、アンテナ部１を支持するボビンを設ける必要がないので、ボビンを有する同サイズのコイルに対して体積当たりの巻き数を大にでき、高いインダクタンス値Ｌが得られる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導線をコイル状に巻き回すことによって形成されるアンテナにおいて、
型に基づいて成型されるコイル状の前記導線を一体化して前記型から分離することにより得られるアンテナ部を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
前記アンテナ部は、自己融着性を有する前記導線の被覆を加熱処理および化学処理の少なくとも一方によって融着させることにより一体化されていることを特徴とする請求項第１項記載のアンテナ。
【請求項３】
前記アンテナ部は、薄膜状の高透磁率を有する磁性材料を積層させて形成されるコアを含むことを特徴とする請求項第１項記載のアンテナ
【請求項４】
前記コアは、中空形状を有することを特徴とする請求項第３項記載のアンテナ。
【請求項５】
導線を所定の形状に巻き回すための型を設ける第１の工程と、
前記型に沿って前記導線をコイル状に巻き回す第２の工程と、
コイル状に巻き回された前記導線を一体化させてアンテナ部を形成する第３の工程とを含むことを特徴とするアンテナの製造方法。
【請求項６】
前記第３の工程は、加熱処理および化学処理の少なくとも一方によって行われることを特徴とする請求項第５項記載のアンテナの製造方法。
【請求項７】
前記第３の工程は、自己融着性の被覆を有する前記導線を融着させることによりコイル状に一体化させることを特徴とする請求項第５項記載のアンテナの製造方法。
【請求項８】
前記第２の工程は、前記型に高透磁率を有する磁性材料を巻いてから前記導線をコイル状に巻き回すことを特徴とする請求項５記載のアンテナの製造方法。
【請求項９】
前記第１の工程は、薄膜状の高透磁率を有する磁性材料を積層する工程と、積層された前記磁性材料を一体化させることにより前記型を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項５記載のアンテナの製造方法。
【請求項１０】
前記第１の工程は、前記磁性材料を熱収縮材で包囲する工程と、前記熱収縮材を熱収縮させることにより前記磁性材料を一体化させる工程とを含むことを特徴とする請求項５記載のアンテナの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナおよびその製造方法に関し、特に、アンテナ効率に優れるとともに小型化を実現できるアンテナおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話や携帯型電波時計に用いられるアンテナとして、ヘリカルアンテナが広く使用されている。このようなヘリカルアンテナの製造方法として、例えば、導線をボビンに巻き回すことによってヘリカルコイル状に形成し、その外側を絶縁性樹脂で覆って一体化することが知られている。
【０００３】
ヘリカルコイルの形成にボビンを用いると、アンテナの形態がボビンの形状に依存して制約を受ける。また、アンテナ効率の向上を図るうえで製造上の限界が生じるといった不都合もある。
【０００４】
このようなヘリカルアンテナの製造上および性能上の問題を解決するものとして、導電金属板からなるアンテナエレメントを打ち抜き加工してヘリカルコイル状に成形し、絶縁性樹脂でモールドしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
図５は、特許文献１に記載されるヘリカルアンテナを示す。
このヘリカルアンテナ２０は、無酸素銅、りん青銅などの弾性を有する薄い導電金属板からなるアンテナエレメント２１と、アンテナエレメント２１をモールドする絶縁性樹脂２２と、アンテナエレメント２１と外部の回路等との電気的接続を行うための連結片２３とを有する。
【０００６】
図６は、プレス成形前の導電金属板Ｍの平面図である。
導電金属板Ｍは、キャリア２５と、アンテナエレメント２１を構成するエレメント素片２６とを有し、図示しない打ち抜き装置で打ち抜き加工することにより形成される。
【０００７】
エレメント素片２６は、複数の素片部分２６Ａからなり、この素片部分２６Ａを弧状にプレス成形することによって中空円筒状のアンテナエレメント２１を構成している。プレス成形は、隣接する素片部分２６Ａが交互に異なる方向に弧を形成するように行われる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−３４４２２１号公報（第３図、第５図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１のアンテナによると、導電金属板の打ち抜き加工やプレス成形で形成することのできるサイズに限界があるため、小型軽量化の著しい携帯型機器等に対応して小型のアンテナを所望の形状で容易に形成することが難しい。また、小型化を実現しながら所望の送受信性を実現できるアンテナを容易かつ安定的に形成することが難しいという問題がある。
【００１０】
従って、本発明は、第１の目的として、小型軽量化を実現しながら所望の形状で優れた送受信性を有し、かつ、設計の自由度が高いアンテナを提供することにある。
【００１１】
また、本発明は、第２の目的として、複雑な製造工程を経ることなく所望の形状で優れた送受信性を有し、容易に製造することのできるアンテナの製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、導線をコイル状に巻き回すことによって形成されるアンテナにおいて、
型に基づいて成型されるコイル状の前記導線を一体化して前記型から分離することにより得られるアンテナ部を有することを特徴とするアンテナを提供する。
【００１３】
このような構成によれば、アンテナを配置する場所に応じた形状で、要求される送受信性を満たすようにアンテナを形成することができる。
【００１４】
アンテナ部は、自己融着性を有する導線の被覆を加熱処理および化学処理の少なくとも一方によって融着させることで、所望の形状に固着成型できる。また、アンテナ部に薄膜状の高透磁率を有する磁性材料を積層させたコアを設けることで送受信性を高めることができる。このコアは中空形状であっても良い。
【００１５】
また、本発明は、上記目的を達成するため、導線を所定の形状に巻き回すための型を設ける第１の工程と、
前記型に沿って前記導線をコイル状に巻き回す第２の工程と、
コイル状に巻き回された前記導線を一体化させてアンテナ部を形成する第３の工程とを含むことを特徴とするアンテナの製造方法を提供する。
【００１６】
このような構成によれば、アンテナに要求されるサイズや送受信性等の要求に応じた導線の種類やターン数を設定できることより、形状および電気的特性に自由度を有したアンテナの設計が可能になる。
【００１７】
第３の工程は、加熱処理および化学処理の少なくとも一方によって行われることで、巻き回された状態を維持した状態での一体化を可能にする。また、自己融着性の被覆を有する導線を用いることで導線間の均一な固着性が得られる。
【００１８】
第２の工程は、高透磁率を有する磁性材料を型に巻いてから導線をコイル状に巻き回すことで、高透磁性を有するコアとアンテナ部との同時形成を可能にする。
【００１９】
第１の工程は、薄膜状の高透磁率を有する磁性材料を積層する工程と、積層された磁性材料を一体化させることにより型を形成する工程とを含むようにすることで、要求されるアンテナの特性に応じた設計を可能にする。
【００２０】
また、第１の工程は、磁性材料を熱収縮材で包囲する工程と、熱収縮材を熱収縮させることにより磁性材料を一体化させる工程とを含むようにすることで、アンテナの製造が容易に行える。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は、第１の実施の形態に係るアンテナ部の部分断面図である。
このアンテナ部１は、腕時計型電波時計に用いられるヘリカルコイルであり、自己融着導線１Ａをコイル状に巻き回して一体化することによって形成されている。
【００２３】
自己融着導線１Ａは、エナメル線の上層に融着層を設けたものであり、融着層は、例えば、ポリアミド系、ブチラール系、エポキシ系等の主成分からなるものがある。融着層は、加熱処理または溶剤処理に基づいて導線同士を融着させることにより一体化されたアンテナ部１を形成する。
【００２４】
このようなアンテナ部１は、以下の製造工程に基づいて製造される。
図２（ａ）は、アンテナ部１を形成するための型を示す全体図である。
型１０は、型部材１０Ａと１０Ｂとを組み合わせることにより、自己融着導線１Ａを巻き回し可能な形状を有する。
【００２５】
型部材１０Ａおよび１０Ｂは、耐熱性、耐薬品性、および前述した自己融着導線１Ａの融着層と融着することがないように剥離性を有する樹脂あるいは金属材料によって形成されており、製造するアンテナ部１の形状に応じたサイズで形成されている。
【００２６】
型部材１０Ａは、自己融着導線１Ａを巻き回す部分である軸１０ａと、軸１０ａの長さ方向に設けられる孔１０ｂと、鍔１１Ａとを有して形成されている。
【００２７】
型部材１０Ｂは、型部材１０Ａの孔１０ｂに挿入可能なサイズに形成された軸１０ｃと、鍔１１Ｂとを有する。
【００２８】
アンテナ部１を形成するにあたって、まず、型部材１０Ａの孔１０ｂに型部材１０Ｂの軸１０ｃを挿入することにより、自己融着導線１Ａを巻き回し可能な状態にする。
【００２９】
図２（ｂ）は、自己融着導線の巻き付け工程を示す。
図示しない自己融着導線１Ａの巻き付け装置は、軸１０ｂの鍔１１Ａから鍔１１Ｂにかけての部分に自己融着導線１Ａを隙間が生じないようにコイル状に巻き回す。自己融着導線１Ａのターン数は、アンテナ部１に要求される送受信性に応じて決定される。なお、自己融着導線１Ａの巻き回し作業は手作業で行っても良い。
【００３０】
図２（ｃ）は、型の分割工程を示す。
型１０に所定のターン数でコイル状に自己融着導線１Ａを巻き回した後、自己融着導線１Ａに通電して加熱処理を行うことにより融着層を熱融着させてアンテナ部１として一体化させる。熱融着後、型部材１０Ａおよび１０Ｂを分離する。
【００３１】
図２（ｄ）は、型を除去した状態を示す。
図２（ｃ）に示す型部材１０Ａと１０Ｂとを分離することによって中空円筒状に一体化されたアンテナ部１が得られる。
【００３２】
上記した第１の実施の形態によると、以下の効果が得られる。
（１）型１０に沿って巻き回した自己融着導線１Ａを一体化させてヘリカルコイル状に成形し、型１０から分離してアンテナ部１を形成するので、導線を用いたアンテナを小型かつ所望の形状で安定的に製造することができる。
（２）アンテナ部１を支持するボビンを設ける必要がないので、ボビンを有する同サイズのコイルに対して体積当たりの巻き数を大にでき、高いインダクタンス値Ｌが得られる。また、選択度Ｑを優先する場合には、自己融着導線１Ａの線径を選択することも可能になるので、ＬとＱに応じたアンテナ部１の設計における自由度に優れる。
【００３３】
また、自己融着導線１Ａの融着層は、その材質に応じて有機溶剤への浸漬、吹き付け等の溶剤処理に基づく融着を行うようにしても良い。また、加熱処理と溶剤処理を併用するものであっても良い。また、アンテナ部１を型から分離した後に絶縁性樹脂を付着させて固着状態を補強するようにしても良い。
【００３４】
また、型の断面形状についても円形に限定されず、楕円状、多角形状等の形状を適宜選択することも可能である。
【００３５】
図３は、第２の実施の形態に係るアンテナ部の側面図である。
図３（ａ）は、コイルの型に代えて磁心材に導線を巻き回してアンテナ部を形成した状態を示す。
このアンテナ部１は、第１の実施の形態と同様に腕時計型電波時計に用いられるヘリカルコイルであり、磁心材１２に自己融着導線１Ａをコイル状に巻き回すことによって形成されている。
【００３６】
図３（ｂ）は、磁心材の部分断面図である。
磁心材１２は、アモルファス系合金からなる厚さ１５μｍの薄膜状磁性材１２Ｂを所定の積層厚に積層し、熱収縮チューブ１２Ａに挿入して加熱することで薄膜状磁性材１２Ｂを軸状に一体化することによって形成されている。
【００３７】
図３（ｃ）は、アンテナ部１を有する磁心材１２を屈曲させた状態を示す。
アンテナ部１は、磁心材１２を屈曲させると変形する。この状態で自己融着導線１Ａに通電して加熱処理を行うことにより融着層を熱融着させる。
【００３８】
上記した第２の実施の形態によると、第１の実施の形態の好ましい効果に加えて磁心材１２の外径に応じたサイズのアンテナ部１を所望の形状に応じて容易に形成することができ、形状やサイズによって制約を生じていた小型機器等への収容が可能になる。また、磁心材１２を構成する薄膜状磁性材１２Ｂの積層厚（巻き数）を任意に設定できることから、アンテナ部１に要求される受送信特性に応じて適切な磁心材１２を容易に形成することができる。なお、第２の実施の形態では磁心材１２を円弧状に形成したアンテナ部１を説明したが、例えば、Ｓ字状や「く」の字に成形することも可能である。
【００３９】
図４は、第３の実施の形態に係るアンテナ部の部分断面図である。
このアンテナ部１は、第１の実施の形態のアンテナ部１の内側に高透磁率を有する磁性材料の薄膜を巻き回して形成された中空円筒状のコア１３を有する構成において第１の形態のアンテナ部１と相違している。
【００４０】
コア１３は、厚さ１５μｍのアモルファス系合金によって形成されており、アンテナ部１の形成にあたって予め型（図示せず）に所定の巻き数で巻き回されることによって形成されている。
【００４１】
このようなアンテナ部１は、まず、図２（ａ）で説明した型１０の軸１０ａに予め薄膜状のアモルファス合金を所定の巻き数で巻き回しておき、次に、鍔１１Ａから鍔１１Ｂにかけて自己融着導線１Ａを隙間が生じないようにコイル状に巻き回すことにより形成される。その他の製造工程については第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００４２】
上記した第３の実施の形態によると、アンテナ部１の内側に高透磁率を有する磁性材料のコア１３を設けているので、アンテナ部１とコア１３とを同時に形成でき、生産性に優れるとともに小型化を実現しながらアンテナの受信感度を向上させることができる。また、受信感度の調整を薄膜状のアモルファス合金の巻き数で調整できることから、例えば、送受信回路とのマッチングに応じて最良の受信感度を付与することができ、送受信回路で感度の調整を行う手間を排除して回路構成の簡素化を図ることが可能になる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明のアンテナによると、型に沿って巻き回した導線を一体化させてヘリカルコイル状に成形し、型から分離してアンテナ部を形成するようにしたため、小型軽量化を実現しながら所望の形状で優れた送受信性を有し、かつ、設計の自由度を高めることができる。
【００４４】
また、本発明のアンテナの製造方法によると、導線を巻き回す型を設ける第１の工程と、導線を型にコイル状に巻き回す第２の工程と、導線を一体化させてアンテナ部を形成する第３の工程と、アンテナ部を型から分離する第４の工程とを含むようにしたため、複雑な製造工程を経ることなく所望の形状で優れた送受信性を有し、容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ部の部分断面図である。
【図２】（ａ）から（ｄ）は、第１の実施の形態に係るアンテナ部の製造工程を示す図である。
【図３】第２の実施の形態に係るアンテナ部の側面図である。
【図４】第３の実施の形態に係るアンテナ部の部分断面図である。
【図５】特許文献１に記載されるヘリカルアンテナを示す。
【図６】プレス成形前の導電金属板の平面図である。
【符号の説明】
１、アンテナ部  １Ａ、自己融着導線  １０、型  １０Ａ、型部材
１０Ｂ、型部材  １０ｂ、孔  １０ａ、軸  １０ｂ、軸  １０ｃ、軸
１１Ａ、鍔  １１Ｂ、鍔  １２、磁心材  １２Ａ、熱収縮チューブ
１２Ｂ、薄膜状磁性材  １３、コア  ２０、ヘリカルアンテナ
２１、アンテナエレメント  ２２、絶縁性樹脂  ２３、連結片
２５、キャリア  ２６、エレメント素片  ２６Ａ、素片部分
【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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