(57)【要約】【課題】導電性充填樹脂系材料で形成された低コストアンテナおよび電磁吸収部品を提供する。【解決手段】導電性充填樹脂系材料は、原樹脂母材中に、導電性繊維、導電性粉末、またはその組合せを含み、導電性繊維、導電性粉末、または導電性繊維と導電性粉末の組合せの重量と、原樹脂母材の重量の比は、約０．２０と０．４０の間である。導電性繊維または導電性粉末は、ステンレス鋼、ニッケル、銅、銀、炭素、グラファイト、またはメッキされた繊維もしくは粒子などとすることができる。アンテナ素子は、射出成型または押出しなどの方法を使用して形成することができる。従来式の金属の手段で製作される、実質的に任意のアンテナ、接地平面、またはシールドパッケージを、導電性充填樹脂系材料を使用して製作することができる。アンテナ素子、ＥＭＦ吸収エレメント、または接地平面を形成するのに使用する導電性充填樹脂系材料は、所望の形状に容易に切断可能な、薄い可撓性の材料の形態にすることができる。【選択図】図１
2004247739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部エレメント、側部エレメント、および上部エレメントであって、前記底部の一部もしくは全部、前記側部エレメントの一部または全部、および前記上部の一部または全部が、導電性充填樹脂系材料で形成され、かつ前記導電性充填樹脂系材料が、原樹脂母材内に、導体繊維、導体粉末、または前記導体繊維と前記導体粉末の組合せを含み、かつ前記導体繊維、前記導体粉末、または前記導体繊維と導体粉末の組合せの重量と、前記原樹脂母材の重量との比が、約０．２０から０．４０の間である、底部エレメント、側部エレメント、および上部エレメントと、
前記側部エレメント内に形成され、かつ前記導電性充填樹脂系材料で形成されたアンテナ素子と、
前記上部エレメント、前記側部エレメント、および前記底部エレメントの内部に配置されて、相互接続された電子デバイスを有するシステムと、
前記アンテナ素子から、相互接続された電子デバイスを有する前記システムへの電気接続とを備える、電子デバイス用のケースまたはシェル。
【請求項２】
前記導体繊維が円筒形である、請求項１に記載のケースまたはシェル。
【請求項３】
前記導体繊維の直径が、約３から１２ミクロンの間である、請求項１に記載のケースまたはシェル。
【請求項４】
前記導体繊維の長さが、約２から１４ミリメートルの間である、請求項１に記載のケースまたはシェル。
【請求項５】
前記導体粉末が、球形の導体粒子を含む、請求項１に記載のケースまたはシェル。
【請求項６】
前記導体粉末が、直径が約３から１２ミクロンの間である、請求項１に記載のケースまたはシェル。
【請求項７】
相互接続された電子デバイスを有する前記システムが、無線電話である、請求項１に記載のケースまたはシェル。
【請求項８】
前記導電性充填樹脂系材料で形成され、かつ前記アンテナ素子の一部ではない、前記底部エレメント、前記側部エレメント、および前記上部エレメントの部分が、電磁吸収を提供する、請求項１に記載のケースまたはシェル。
【請求項９】
前記導体繊維が、ステンレス鋼、ニッケル、銅、銀、炭素、グラファイトの繊維、またはメッキされた繊維である、請求項１に記載のケースまたはシェル。
【請求項１０】
前記導体粉末が、ステンレス鋼、ニッケル、銅、銀、炭素、グラファイトの粒子、またはメッキされた粒子を含む、請求項１に記載のケースまたはシェル。
【請求項１１】
前記アンテナを、約２ｋＨｚから３００ＧＨｚの間の周波数、または任意の使用可能な無線周波数で有効に作動するように、設計することのできる、請求項１に記載のケースまたはシェル。
【請求項１２】
導電性充填樹脂系材料で形成された第１のパッケージ要素であって、前記導電性充填樹脂系材料が、原樹脂母材内に、導体繊維、導体粉末、または前記導体繊維と前記導体粉末の組合せを含み、かつ前記導体繊維、前記導体粉末、または前記導体繊維と導体粉末の組合せの重量と、前記原樹脂母材の重量との比が、約０．２０から０．４０の間である、第１のパッケージ要素と、
前記第１のパッケージ要素内に形成され、かつ絶縁体である基板と、
前記基板に取り付けられた集積回路要素と、
前記導電性充填樹脂系材料で形成された第２のパッケージ要素であって、前記第１のパッケージ要素に取り付けられて前記基板と前記集積回路要素とを覆い、その結果、前記第１のパッケージ要素と前記第２のパッケージ要素が、前記基板と前記集積回路要素の回りに、保護シェルと電磁吸収体を形成する、第２のパッケージ要素と、
前記基板と前記保護シェルの外部との間の導体電極と、
前記導体電極と前記第１のパッケージ要素の間の絶縁と、
前記導体電極と前記第２のパーケージ要素の間の絶縁とを含む、電子回路パッケージ。
【請求項１３】
前記導体繊維が円筒形である、請求項１２に記載の電子回路パッケージ。
【請求項１４】
前記導体繊維の直径が、約３から１２ミクロンの間である、請求項１２に記載の電子回路パッケージ。
【請求項１５】
前記導体繊維の長さが、約２から１４ミリメートルの間である、請求項１２に記載の電子回路パッケージ。
【請求項１６】
前記導体粉末が、球形の導体粒子を含む、請求項１２に記載の電子回路パッケージ。
【請求項１７】
前記導体粉末が、直径が約３から１２ミクロンの間である、請求項１２に記載の電子回路パッケージ。
【請求項１８】
前記導体繊維が、ステンレス鋼、ニッケル、銅、銀、炭素、グラファイトの繊維、またはメッキされた繊維である、請求項１２に記載の電子回路パッケージ。
【請求項１９】
前記導体粉末が、ステンレス鋼、ニッケル、銅、銀、炭素、グラファイトの粒子、またはメッキされた粒子を含む、請求項１２に記載の電子回路パッケージ。
【請求項２０】
底部エレメント、側部エレメント、および上部エレメントを形成するステップであって、前記底部の一部もしくは全部、前記側部エレメントの一部または全部、および前記上部の一部または全部が、導電性充填樹脂系材料で形成され、かつ前記導電性充填樹脂系材料が、原樹脂母材内に、導体繊維、導体粉末、または前記導体繊維と前記導体粉末の組合せを含み、かつ前記導体繊維、前記導体粉末、または前記導体繊維と導体粉末の組合せの重量と、前記原樹脂母材の重量との比が、約０．２０から０．４０の間であるステップと、
前記側部エレメント内に、前記導電性充填樹脂系材料で形成されるアンテナ素子を形成するステップと、
前記上部エレメント、前記側部エレメント、および前記底部エレメントの内部に相互接続された電子デバイスを有するシステムを配置するステップと、
前記アンテナ素子から、相互接続された電子デバイスを有する前記システムへの電気接続を形成するステップとを含む、電子デバイス用のケースまたはシェルを形成する方法。
【請求項２１】
前記導体繊維が円筒形である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記導体繊維の直径が、約３から１２ミクロンの間である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記導体繊維の長さが、約２から１４ミリメートルの間である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記導体粉末が、球形の導体粒子を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
前記導体粉末が、直径が約３から１２ミクロンの間である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
相互接続された電子デバイスを有する前記システムが、無線電話である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記導電性充填樹脂系材料で形成され、かつ前記アンテナ素子の一部ではない、前記底部エレメント、前記側部エレメント、および前記上部エレメントの部分が、電子デバイスを有する前記システムのための、電磁吸収を提供する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２８】
前記導体繊維が、ステンレス鋼、ニッケル、銅、銀、炭素、グラファイトの繊維、またはメッキされた繊維である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２９】
前記導体粉末が、ステンレス鋼、ニッケル、銅、銀、炭素、グラファイトの粒子、またはメッキされた粒子を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３０】
前記アンテナが、約２ｋＨｚから３００ＧＨｚの間の周波数、または任意の使用可能な無線周波数で有効に作動するように設計することのできる、請求項２０に記載の方法。
【請求項３１】
前記底部エレメント、前記側部エレメント、および前記上部エレメントが成型、オーバーモールディング、または押出しを使用して形成される、請求項２０に記載の方法。
【請求項３２】
導電性充填樹脂系材料の第１のパッケージ要素を形成するステップであって、前記導電性充填樹脂系材料が、原樹脂母材内に、導体繊維、導体粉末、または前記導体繊維と前記導体粉末の組合せを含み、かつ前記導体繊維、前記導体粉末、または前記導体繊維と導体粉末の組合せの重量と、前記原樹脂母材の重量との比が、約０．２０から０．４０の間であるステップと、
前記第１のパッケージ要素内に、絶縁体である基板を配置するステップと、
前記基板に集積回路要素を取り付けるステップと、
前記導電性充填樹脂系材料の第２のパッケージ要素を形成するステップであって、第１のパッケージ要素に取り付けられて前記基板と前記集積回路要素とを覆い、その結果、前記第１のパッケージ要素と前記第２のパッケージ要素が、前記基板と前記集積回路要素の回りに、保護シェルと電磁シールドを形成するステップと、
前記基板と前記保護シェルの外部との間に導体電極を取り付けるステップと、
前記導体電極と前記第１のパッケージ要素の間に絶縁を配置するステップと、
前記導体電極と前記第２のパーケージ要素の間に絶縁を配置するステップとを含む、電子回路パッケージを形成する方法。
【請求項３３】
前記導体繊維が円筒形である、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記導体繊維の直径が、約３から１２ミクロンの間である、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記導体繊維の長さが、約２から１４ミリメートルの間である、請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
前記導体粉末が、球形の導体粒子を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３７】
前記導体粉末が、直径が約３から１２ミクロンの間である、請求項３２に記載の方法。
【請求項３８】
前記導体繊維が、ステンレス鋼、ニッケル、銅、銀、炭素、グラファイトの繊維、またはメッキされた繊維である、請求項３２に記載の方法。
【請求項３９】
前記導体粉末が、ステンレス鋼、ニッケル、銅、銀、炭素、グラファイトの粒子、またはメッキされた粒子を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項４０】
前記第１のパッケージ要素および第２のパッケージ要素が、成型、オーバーモールディングまたは押出しを使用して形成される、請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小導体粉末、微小導体繊維、またはそれらの組合せを含み、成型時に原樹脂中で均質化される導電性充填樹脂系材料で成型される、アンテナおよびＥＭＦ／ＲＦＩ吸収体またはそれに類するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、参照により本明細書に組み入れられている、２００３年２月１４日出願の米国特許仮出願第６０／４４７，８２５号の優先権を主張するものである。
本出願は、２００２年２月１４日出願の米国特許出願第１０／０７５，７７８号、および２００２年１２月４日出願の米国特許出願第１０／３０９，４２９号の優先権を主張するものであり、両者を参照により本明細書に組み入れる。
【０００３】
ＤｅＬｏａｃｈらの米国特許第４，１３４，１２０号には、繊維強化樹脂材料で形成されたアンテナが記載されている。
Ｍａｒｋｓらの米国特許第５，７７１，０２７号には、アンテナの多層積層構造の一層を形成する樹脂強化布地の縦糸に織り込まれた電気導体からなるグリッドを有する複合アンテナについて記載されている。
【０００４】
Ｓｏｒｂｅｒｇ，Ｊｒ．らの米国特許第６，２４９，２６２Ｂ１号には、ポリマー複合材料で構築された方向探知（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ−ｆｉｎｄｉｎｇ）材料が記載されている。
【０００５】
Ｈｉｒｏｓｅらの米国特許第６，５３１，９８３Ｂ１号には、回路パターンが導電フィルムまたは樹脂で形成されている、誘電体アンテナが記載されている。
Ｌａｕｎａｙらの米国特許第６，３２０，７５３Ｂ１号には、導電性インクまたは導電性樹脂のシルクスクリーン印刷を使用するアンテナの形成が記載されている。
【０００６】
Ｗａｌｄｅｎらの米国特許第６，６１７，９７６Ｂ１号は、詳細を提示することなく、導電性プラスチックでアンテナを形成できることを教示している。
同じ譲受人に譲渡された、２００２年２月１４日付出願の米国特許出願第１０／０７５，７７８号、および２００２年１２月４日付出願の米国特許出願第１０／３０９，４２９号には、導電性充填樹脂系材料を使用する低コストアンテナが記載されている。
【特許文献１】米国特許仮出願第６０／４４７，８２５号
【特許文献２】米国特許出願第１０／０７５，７７８号
【特許文献３】米国特許出願第１０／３０９，４２９号
【特許文献４】米国特許第４，１３４，１２０号、ＤｅＬｏａｃｈら
【特許文献５】米国特許第５，７７１，０２７号、Ｍａｒｋｓら
【特許文献６】米国特許第６，２４９，２６２Ｂ１号、Ｓｏｒｂｅｒｇ，Ｊｒ．ら
【特許文献７】米国特許第６，５３１，９８３Ｂ１号、Ｈｉｒｏｓｅら
【特許文献８】米国特許第６，３２０，７５３Ｂ１号、Ｌａｕｎａｙら
【特許文献９】米国特許第６，６１７，９７６Ｂ１号、Ｗａｌｄｅｎら
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
アンテナおよびＥＭＦ吸収体は、無線リンクを含む電子通信システムおよび電子機器製造機能の重要な部分である。低コストの成型アンテナおよびＥＭＦ吸収体は、製作の観点からだけでなく、２Ｄ、３Ｄ、４Ｄおよび５Ｄ電気特性に関係する特徴からも、これらのシステムに大きな利点をもたらし、それには、実際の部品の成型プロセスによって達成される物理的利点、および成型部品内部に形成される導電性ネットワーク内の高分子物性を含む。
【０００８】
アンテナおよび電磁吸収は、電子デバイスおよび無線送受信機における重要な要素である。通信やナビゲーションのような応用には、信頼性があって感度の良いアンテナと、シールディングによるか、またはこの材料絶縁と同様に、ＥＭＦ吸収による、チップセットおよび電子部品の適切な絶縁を必要とする。アンテナおよびシールディング（チップ／コンポーネント絶縁）は、通常、広範囲の構成の金属で製作される。アンテナおよび／または吸収体／シールディング（金属で製作するときはシールディングと呼ばれる）の性能向上に合わせて、材料および／または製作コストを低減すると、アンテナまたは電磁吸収体（導電性充填樹脂系材料のとき）を使用する多くのシステム設計用途に、大きな利点が得られる。
【０００９】
本発明の主要な目的は、導電性充填樹脂系材料で設計かつ製作可能な、次世代成型可能アンテナおよび／または電磁吸収体を使用して、無線通信デバイスおよび／または通信装置用のケースまたはシェルを提供することである。成型されるときにアンテナおよび吸収体は、デバイスのボディまたはケースの構造の、一部または全体とするか、またはこれらのデバイスの回路ボード設計、製造および組み立てに、同時に全体または一部に使用することができる。
【００１０】
別の主要な目的は、導電性充填樹脂系材料で設計かつ製作することのできる、次世代電磁吸収体を使用する電子回路デバイス用のパッケージを提供することである。これらの吸収体は、成型または押し出しが可能であり、パッケージの構造の一部または全体とするか、または同時に、これらのパッケージの設計、製造および組み立てに、同時に全体または一部に使用することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これらの目的は、アンテナ素子および／または電子デバイスおよび／または無線通信デバイスもしくは電子デバイスで必要となることのあるＥＭＦチップ絶縁設計において必要となるＥＭＦチップ絶縁設計を、導電性充填樹脂系材料から成型することによって達成される。これらの材料は、導電性樹脂を充填した原樹脂であり、これらの導電性樹脂は、任意の原樹脂を、絶縁体ではなく、導体とする。これらの樹脂は、成型部品に構造的な完全性を与える。成型プロセス中に、微細導電性繊維、微細導電性粉末、またはそれらの組合せが、樹脂の中で均質化される。
【００１２】
この導電性充填樹脂系材料から、任意のタイプのアンテナを製造することができる。一般的なアンテナの例としては、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、平面アンテナ、逆Ｆ形アンテナ、平面逆Ｆ型アンテナ（ｐｉｆａ’ｓ）もしくはそれに類するものがある。これらのアンテナは、数式倍数を使用して調整することによって、所望の周波数を達成することができる。
【００１３】
導電性充填樹脂系材料は、成型、押し出し、またはその他の加工をすることによって、ほとんど任意に所望の形状または寸法を提供することができる。成型導電性充填樹脂系材料はまた、切断、打ち抜き、射出成型シートまたは部品から真空成型、オーバーモールディング、積層、切削することによって、所望のアンテナ、または吸収体の形および寸法を提供することができる。導電性充填樹脂系材料を使用して製作されたアンテナの電気的特徴は、導電性充填樹脂系材料の成分に依存し、その充填パラメータは、所望のアンテナおよび／または構造および／または電気的特性の達成を補助するために調整することができる。ワイヤ、ストリップライン、プリント回路ボード、その他などの従来型の手段によって製作される実質的に任意のアンテナを、導電性充填樹脂系材料を使用して製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下の実施形態は、導電性充填樹脂系材料を使用して製作されるアンテナ、接地平面、電磁吸収絶縁の例である。これらの例のいくつかにおいて、接地平面は、導電性充填樹脂系材料で形成するか、またはカウンターポイズとしてデバイス内に含まれた、回路板トレースなどの金属と組み合わせるか、もしくは一緒にして形成することができる。導電性充填樹脂系材料を、アンテナ、接地平面、電磁吸収パッケージの製作に使用することによって、使用される材料および製造工程のコスト、ならびにこれらの材料を所望の形状に形成する容易さが大幅に低下する。これらの材料は、受信または送信アンテナのいずれか、ならびにアンテナおよび／または吸収体の任意の組合せを製造するのに使用することができる。アンテナ、接地平面、およびＥＭＦ吸収体は、そのときに均質化処理される導電性充填樹脂系材料の、射出成型、オーバーモールディング、熱硬化、プロトルージョン、押出し、圧縮またはそれに類似するものなどの従来形方法を使用して、無数の形状に形成することができる。
【００１５】
成型されるときに、導電性充填樹脂系材料は、限定はされないが、通常、導電率の望ましい使用可能範囲として、＜５から、＞２５平方当りオームを示す。アンテナまたはＥＭＦ材料を構築するのに使用する選択された材料は、成型技法、および／または射出成型、オーバーモールディング、熱硬化、プロトルージョン、押出し、などの方法を使用して、同時に均質化される。
【００１６】
導電性充填樹脂系材料は、微小導電性粉末、微小導電性繊維、またはその任意の組合せを含む。これらは、成型工程中に樹脂内で同時に均質化されることによって、製造が容易で、低コストの、電気伝導性があり、精密な製造公差の部品または回路が得られる。この微小導電性粉末は、炭素、グラファイト、アミン類、その他の粉末、および／またはニッケル、銅、銀またはメッキの金属粉末とすることができる。炭素、またはグラファイトなどのその他の形態の粉末を使用すると、さらに低活性レベルの電子交換体を生成することができるとともに、微小導電性繊維と組み合わせて使用する場合には、繊維の微小導電性ネットワーク内の微小充填材要素がさらなる電気伝導性を生成するとともに、成型装置の潤滑剤として作用する。微小導電性繊維は、ニッケルメッキ炭素繊維、ステンレス鋼繊維、銅繊維、銀繊維、またはそれに類似のものとすることができる。構造材料は、任意の高分子樹脂などの材料である。構造材料は、例として挙げるものであり、すべてを含むものではないが、ＧＥプラスチックス（ＧＥ  ＰＬＡＳＴＩＣＳ、Ｐｉｔｔｓｆｉｅｌｄ、ＭＡ）製造の高分子樹脂、ＧＥプラスチックスの製造するある範囲のその他の樹脂、その他の製造業者の製造するある範囲のその他の樹脂、ＧＥシリコーンズ（ＧＥ  ＳＩＬＩＣＯＮＥＳ、Ｗａｔｅｒｆｏｒｄ、ＮＹ）の製造するシリコーン、またはその他の製造業者が製造する、その他の可撓性樹脂系化合物とすることができる。
【００１７】
微小導電性粉末、微小導電性繊維、またはそれらの組み合わせたものを充填した樹脂系構造材料は、射出成型やオーバーモールディングなどの方法を使用して成型するか、または押出しによって所望の形状にすることができる。成型された導電性充填樹脂系材料は、望みに応じて、プレス、切断、または切削することによって、アンテナ素子の所望の形状を形成することができる。充填材料の組成および方向性によって、アンテナの特性を変えることが可能であり、成型工程において、およびその間に、それを精密に制御することができる。積層複合材は、布地状の材料を形成する、不規則な網状（ｗｅｂｂｅｄ）微小ステンレス鋼繊維またはその他の微小導電性繊維と同一構成とすること可能であり、この布地状材料は、金属成分および形状を適正に設計すると、非常に高性能の可撓性布地状アンテナを実現するのに使用することができる。このような布地状アンテナは、人の衣服中や、ゴムやプラスチックなどの絶縁材料中に埋め込むことができる。不規則網状導電性繊維は、テフロン（登録商標）、ポリエステル、またはその他の樹脂系の可撓材料または固形材料ポリマーなどの材料に、積層するなどすることができる。導電性繊維を積層体の一部である網状導電性材料として使用するときには、繊維の直径は３〜１２ミクロン、典型的には約８〜１２ミクロン、または１０ミクロンの範囲であり、その長さはシームレスとすることのできる長さである。
【００１８】
次に、図１〜１０Ｂを参照して、導電性充填樹脂系材料を使用して製作されたアンテナの例を説明する。これらのアンテナは、受信アンテナとすることも、送信アンテナなとすることもできる。図１は、導電性充填樹脂系材料で形成された放射アンテナ素子１２およびカウンターポイズアンテナ素子１０を備えるダイポールアンテナの斜視図である。このアンテナは、放射アンテナ素子１２およびカウンターポイズアンテナ素子１０を備え、それぞれが、長さ２４と長さ２４に直角の長方形断面を有する。長さ２４は、断面積の平方根を３倍した値よりも大きい。同軸ケーブル５０の中心導体１４は、放射アンテナ素子１２内に形成された半田付け可能な金属インサート１５を使用して、放射アンテナ素子１２に電気的に接続されている。同軸ケーブル５０のシールド５２は、カウンターポイズアンテナ素子１０内に形成された半田付け可能な金属インサートまたは成型されたインサートを使用してカウンターポイズアンテナ素子１０に接続されている。カウンターポイズアンテナ素子１０内の金属インサートは、図１では見えないが、放射アンテナ素子１２内の金属インサート１５と同じである。長さ２４は、アンテナの最適検出または送信周波数の４分の１波長の倍数である。共振点におけるアンテナのインピーダンスは、ケーブルとアンテナ間の最大の電力移送を保証するために、同軸ケーブル５０のインピーダンスとほとんど等しくなければならない。
【００１９】
図３は、アンテナ素子のセグメント１１内に形成された金属インサート１５の詳細図である。この金属インサートは、銅またはその他の金属とすることができる。ねじ１７を、金属インサート１５内に使用して電気的接続を補助することができる。半田付けまたはその他の電気接続方法も使用することができる。
【００２０】
図１は、接地平面２０上に配置された絶縁材料層２２上に配置された放射アンテナ素子１２と、接地平面２０上に直接配置されたカウンターポイズアンテナ１０とを備える、ダイポールアンテナの例を示す。接地平面２０は、任意選択であり、接地平面を使用しない場合には、絶縁材料２２の層は必要でないこともある。別の選択肢としては、カウンターポイズアンテナ素子１０は、絶縁材料２２の層の上に配置することもできる（図２Ａを参照のこと）。接地平面２０を使用する場合には、それを導電性充填樹脂系材料で形成することもできる。
【００２１】
図２Ａは、図１のダイポールアンテナの正面図であり、これは接地平面２０、放射アンテナ素子１２と接地平面２０の間の絶縁材料２２の層、および接地平面２０上に直接配置したカウンターポイズアンテナ素子１０を使用するアンテナの例である。図２Ｂは、図１のダイポールアンテナの正面図であり、接地平面２０と、放射アンテナ素子１２およびカウンターポイズアンテナ素子１０の両方の間の絶縁材料２２の層とを使用するアンテナの例を示す。
【００２２】
図２Ｃに示すように、増幅器７２を、同軸ケーブルの中心導体１４と放射アンテナ素子１２の間に挿入することができる。線７０によって、放射アンテナ素子１２内の金属インサート１５が増幅器７２に接続されている。受信アンテナに対しては、増幅器７２の入力は、放射アンテナ素子１２に接続され、増幅器７２の出力は、同軸ケーブル５０の中心導体１４に接続されている。送信アンテナに対しては、増幅器７２の出力は、放射アンテナ素子１２に接続され、増幅器７２の入力は、同軸ケーブル５０の中心導体１４に接続されている。
【００２３】
このアンテナの一例においては、その長さ２４は３８．１ｍｍ（約１．５インチ）であり、正方形断面は約０．５８ｃｍ2（約０．０９平方インチ）である。このアンテナは、約９００ＭＨｚの中心周波数を有する。
【００２４】
図４Ａおよび４Ｂは、導電性充填樹脂系材料で形成された、放射アンテナ素子４０と接地平面４２を備える、パッチアンテナの斜視図である。このアンテナは、放射アンテナ素子４０と接地平面４２を備え、それぞれは厚さ４４の正方形プレートの形状であり、プレート４６間に隔離碍子（ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ  ｓｔａｎｄｏｆｆ）６０によって間隔が空けられている。放射アンテナ素子４０を形成する正方形プレートの面積の平方根は、厚さ４４の３倍よりも大きい。正方形プレートが、１辺が３．５６ｃｍ（１．４インチ）、厚さが１．０４ｃｍ（０．４１インチ）の正方形である、このアンテナの一例において、このパッチアンテナは、約１．５ＧＨｚの全地球位置発見システム（ＧＰＳ）周波数において、良好な性能が得られた。
【００２５】
図４Ａは、同軸ケーブル５０が、接地平面４２を貫通して入るパッチアンテナの例を示す。同軸ケーブルシールド５２は、接地平面内の金属インサート１５によって接地平面４２に接続されている。同軸ケーブル中心導体１４は、放射アンテナ素子４０内の金属インサート１５によって、放射アンテナ素子４０に接続されている。図４Ｂは、同軸ケーブル５０が、放射アンテナ素子４０と接地平面４２の間に入るパッチアンテナの例を示す。同軸ケーブルシールド５２は、接地平面４２内の金属インサート１５によって接地平面４２に接続されている。同軸ケーブル中心導体１４は、放射アンテナ素子４０内の金属インサート１５によって、放射アンテナ素子４０に接続されている。
【００２６】
図５に示すように、増幅器７２を、同軸ケーブル中心導体１４と放射アンテナ素子４０の間に挿入することができる。線７０が、増幅器７０を、放射アンテナ素子４０内の金属インサート１５に接続する。受信アンテナに対しては、増幅器７２の入力が、放射アンテナ素子４０に接続され、増幅器７２の出力が、同軸ケーブル５０の中心導体１４に接続されている。送信アンテナに対しては、増幅器７２の出力が、放射アンテナ素子４０に接続され、増幅器７２の入力が、同軸ケーブル５０の中心導体１４に接続されている。
【００２７】
図６は、高さ７１を有し、接地平面６８に垂直に配設された、放射アンテナ素子６４を有するモノポールアンテナの例を示す。放射アンテナ素子６４および接地表面６８は、導電性充填樹脂系材料で構成されている。絶縁材料６６の層が、放射アンテナ素子６４を接地平面６８から隔離している。放射アンテナ素子６４の高さ７１は、放射アンテナ素子６４の断面積の平方根の３倍よりも大きい。高さ７１が４．３４ｃｍ（１．７１インチ）の、このアンテナの例は、１．５７５．４２ＧＨｚのＧＰＳ周波数において、良い性能を示した。
【００２８】
図７は、増幅器７２が、同軸ケーブル５０の中心導体１４と放射アンテナ素子６４の間に挿入されている、上記のモノポールアンテナの例を示す。受信アンテナに対しては、増幅器７２の入力が、放射アンテナ素子６４に接続され、増幅器７２の出力が、同軸ケーブル５０の中心導体１４に接続されている。送信アンテナに対しては、増幅器７２の出力が、放射アンテナ素子６４に接続され、増幅器７２の入力が、同軸ケーブル５０の中心導体１４に接続されている。
【００２９】
図８Ａ、８Ｂ、および８Ｃは、接地平面９８の上に放射アンテナ素子８０を有するＬ形アンテナの例を示す。この放射アンテナ素子８０および接地平面９８は、導電性充填樹脂系材料で形成されている。絶縁材料層９６が、放射アンテナ素子６４と接地平面９８を分離している。放射アンテナ素子８０は、第１の脚８２および第２の脚８４で構成されている。図８Ａはこのアンテナの上面図を示す。図８Ｂは、第１の脚８２の横断面を示す。図８Ｃは、第２の脚８４の横断面を示す。図８Ｂおよび８Ｃは、接地平面９８および絶縁材料層９６を示す。第１の脚８２と第２の脚８４の横断面積は、同一である必要はない。このタイプのアンテナは、通常、導電性充填樹脂系材料を絶縁材料に接合するオーバーモールディング技法を使用して、構築することができる。
【００３０】
このタイプのアンテナは、多数の用途がある。図９Ａおよび９Ｂは、絶縁材料で形成された自動車のバンパ１００に埋め込まれた、導電性充填樹脂系材料で形成されたダイポールアンテナを示す。ダイポールアンテナは、放射アンテナ素子１０２と、カウンターポイズアンテナ素子１０４を有する。図９Ａは、埋め込みアンテナを備えるバンパ１００の上面図を示す。図９Ｂは、埋め込みアンテナを備えるバンパ１００の正面図を示す。
【００３１】
導電性充填樹脂系材料で形成された、本発明のアンテナは、さらに多数の用途に使用することができる。このタイプのアンテナは、自動車や航空機などの車両のウインドウの成型品に埋め込むことができる。図１０Ａは、そのようなウインドウ１０６の概略図である。アンテナ１１０は、成型物１０８に埋め込むことができる。このタイプのアンテナは、セルラー電話、パーソナルコンピュータなどの携帯電子デバイスの、プラスチックハウジングに埋め込むか、またはプラスチックシェル自体の一部とすることができる。図１０Ｂは、アンテナ１１０がハウジング１１２内に成型されるか、または挿入されている、そのようなプラスチックハウジングのセグメント１１２の概略図である。
【００３２】
導電性充填樹脂系材料は、通常、導体粒子の粉末、導体材料の繊維、またはその組合せを、原樹脂母材内に含む。図１１は、原樹脂母材（ｂａｓｅ  ｒｅｓｉｎ  ｈｏｓｔ）２０４内に導体粒子２０２の粉末を有する、導電性充填樹脂系材料２１２の例の、断面図を示す。図１２Ａは、原樹脂母材２０４内に導体繊維２１０を有する、導電性充填樹脂系材料２１２の例の、断面図を示す。図１２Ｂは、原樹脂母材２０４内に導体粒子の粉末２０２および導体繊維２１０を有する、導電性充填樹脂系材料２１２の例の、断面図を示す。これらの例において、粉末内の導体粒子２０２の直径２００は、約３から１２ミクロンの間である。これらの例においては、導体繊維２１０の直径は、約３から１２ミクロン、典型的には１０ミクロンの範囲または約８から１２ミクロンの間であり、長さは約２から１４ｍｍの間である。これらの導体粒子２０２または導体繊維２１０用に使用する導体は、ステンレス鋼、ニッケル、銅、銀、グラファイト、メッキ粒子、メッキ繊維、またはその他の適切な金属または樹脂とすることができる。これらの導体粒子または繊維は、原樹脂内で均質化される。先述のように、導電性充填樹脂系材料の導電率は、平方当りオームで５未満と、２５を超える値の間である。この導電率を実現するために、導体材料、この例においては導体粒子２０２または導体繊維２１０の重量に対する原樹脂母材の重量の比は、約０．２０から０．４０の間である。繊維重量と原樹脂重量の比が０．３０であって、直径が８〜１１ミクロン、長さが４〜６ｍｍのステンレス鋼繊維では、すべてのＥＭＦスペクトルにおいて、有効な非常に高い導電パラメータが得られるであろう。
【００３３】
導電性充填樹脂系材料で形成される、パッケージ要素、アンテナ素子、またはＥＭＦ吸収エレメントは、射出成型、押出し、または化学的誘発による成型（ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｍｏｌｄｉｎｇ）を含む、多数の異なる方法によって形成または成型することができる。図１３は、射出型の簡易模式図であり、型の下部２３０および上部２３１を示している。導電性充填混合樹脂系材料の原材料が、射出開口２３５を介して型空隙２３７内に射出され、次いで、導電性充填樹脂系材料を均質化して、加熱硬化させる。次いで、型の下部２３１および下部２３０を分離して、次いで、導電性アンテナ素子を取り外す。
【００３４】
図１４は、押出しを使用してアンテナ素子を形成するための、押出し装置の簡易模式図を示す。導電性充填樹脂系材料の原材料が、押出しユニット２３４のホッパ２３９に配置される。次いで、ピストン、ネジ、プレス、またはその他の手段２３６を使用して、熱溶融させるか、または化学的に誘発させた、硬化中の導電性充填樹脂系材料を、押出し開口２４０に押し込んで通過させ、この開口によって、熱溶融するか、または化学的に誘発されて、硬化した導電性充填樹脂系材料が所望の形状に成形される。次いで、導電性充填樹脂系材料を、化学反応または熱反応によって、硬化状態または柔軟な状態まで完全に硬化させて、使用可能にする。
【００３５】
次に図１５Ａおよび１５Ｂを参照すると、導電性充填樹脂系材料の好ましい組成を示してある。導電性充填樹脂系材料は、繊維または織物に形成することができ、次いでこれらが、導電性織布に織り込まれるか、または編み込まれる（ｗｅｂｂｅｄ）。導電性充填樹脂系材料は、撚糸に形成して、これらを図のように織ることができる。図１５Ａは、繊維が、２次元繊維織物に互いに織られた、導電性織布２３０を示す。図１５Ｂは、繊維が、網状（ｗｅｂｂｅｄ）に配設されて形成された導電性織布２３２を示す。この網状の配設においては、導電性繊維の１つまたは複数の撚糸が、不規則に樹脂内に入れ子にされている（ｎｅｓｔｅｄ）。こうして得られる導電性織布２３０（図１５Ａ参照）および２３２（図１５Ｂ）は、非常に薄くすることができる。
【００３６】
同様に、織り込むか、または編み込んだ微小ステンレス鋼繊維を使用するか、またはその他の微小導電性繊維を使用して、ポリエステルなどの系列を形成して、金属性だが、布地状の材料を生成することができる。これらの織物状、または網状の導電性織布は、ポリエステル、テフロン（登録商標）、またはその他の樹脂系材料などの材料の１つまたは複数の層に積層することも可能である。次いで、この導電性織布を所望の形状に切断することができる。
【００３７】
図１６Ａは、セル電話などの電子通信デバイス用のケーシングの上面図であり、その全体または一部が、導電性充填樹脂系材料で形成されている。図１６Ａは、ケーシングの上部エレメント３０４を示す。図１６Ｂは、図１６Ａの線分１６Ｂ−１６Ｂ’から見たケーシングの側面図であり、側部エレメント３０６および底部エレメント３０２を示している。上部エレメント３０４、底部エレメント３０２、および側部エレメント３０６の一部または全部を、導電性充填樹脂系材料から製作することができる。図１６Ｃは、図１６Ｂの線分１６Ｃ−１６Ｃ’から見た断面図であり、側部エレメント３０６のセグメントを示している。図１６Ｃに示すように、アンテナ素子３０８およびＥＭＦ吸収エレメント３１０は、側部エレメント３０６内に埋め込むことができる。図１６Ｃにおいて、絶縁エレメント３０９は、アンテナ素子３０８とＥＭＦ吸収エレメント３１０を絶縁するために使用される。
【００３８】
図１７Ａは、導電性充填樹脂系材料で形成されたＥＭＦ吸収集積回路パッケージの上面図を示し、図１７Ｂは、図１７Ａの線分１７Ｂ−１７Ｂ’に沿って求めた、横断面図を示す。図１７Ａおよび１７Ｂは、絶縁基板３２４の埋め込まれた、第１のパッケージ要素３１８を示す。ある数の集積回路要素３２６が、基板３２４上に装着されている。図１７Ｂに示す例においては、３つの集積回路が例として示されているが、集積回路要素の数は、３つよりも多くても、少なくてもよい。電子回路トレースは図示していないが、基板の上に形成して、集積回路要素３２６を相互接続することができる。入力／出力リード線３１４を使用して、電気信号を集積回路要素３２６に供給したり、そこから取り出したりすることができる。次いで、第２のパッケージ要素３１２が、図１７Ｂで示すように、組立体を覆い、第１のパッケージ要素３１８に接合される。入力／出力リード線３１４を、第１のパッケージ要素３１８および第２のパッケージ要素３１２の両方から絶縁するために、絶縁材３２０を使用しなくてはならない。第１のパッケージ要素３１８および第２のパッケージ要素３１２は、両方とも導電性充填樹脂系材料で形成されており、パッケージ内の組立体のための電磁吸収を提供する。
【００３９】
導電性充填樹脂系材料で形成されたアンテナは、約２キロヘルツから約３００ギガヘルツまでの周波数、またはその他の割り当てられた無線周波数で作動するように設計することができる。その寸法は、応用の周波数に応じて拡大縮小され、周波数が高くなるほど、寸法は小さくなる。導電性充填樹脂系材料で形成されたアンテナは、水平偏波、垂直偏波、円偏波または直交偏波された信号を受信することができる。
【００４０】
導電性充填樹脂系材料はまた、金属プローブの代わりに、オシロスコープまたはその他の電子機器用のプローブとして形成することができる。
本発明を具体的に示し、その好ましい実施形態を参照して記述したが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく、形態と詳細において様々な変更を行うことが可能であることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】導電性充填樹脂系材料で形成されたダイポールアンテナを示す斜視図である。
【図２Ａ】放射アンテナ素子および接地平面の間の絶縁材料を示す、図１のダイポールアンテナの前面図である。
【図２Ｂ】放射アンテナ素子およびカウンターポイズアンテナ素子の両方と、接地平面との間の絶縁材料を示す、図１のダイポールアンテナの前面図である。
【図２Ｃ】図１のダイポールアンテナ用の、放射アンテナ素子と同軸ケーブル導体との間に挿入された増幅器を示す図である。
【図３】導体ケーブルエレメントに接続するための金属インサートを示す、導電性充填樹脂系材料で形成されたアンテナ素子の部分を示す図である。
【図４Ａ】放射アンテナ素子および接地平面を備え、同軸ケーブルが接地平面を通過して中に入っている、パッチアンテナの斜視図である。
【図４Ｂ】放射アンテナ素子および接地面を備え、同軸ケーブルが接地平面と放射アンテナ素子の間に入っている、パッチアンテナの斜視図である。
【図５】図４Ａおよび４Ｂのパッチアンテナ用の、放射アンテナ素子と同軸ケーブル中心導体の間に挿入された増幅器を示す図である。
【図６】導電性充填樹脂系材料で形成されたモノポールアンテナの斜視図である。
【図７】放射アンテナ素子と同軸ケーブル中心導体の間に増幅器を備える、導電性充填樹脂系材料で形成されたモノポールアンテナの斜視図である。
【図８】図８Ａは、導電性充填樹脂系材料で形成された単一Ｌ形アンテナ素子を有するアンテナの上面図である。図８Ｂは、図８Ａの線分８Ｂ−８Ｂ’に沿った、図８Ａのアンテナ素子の横断面図である。図８Ｃは、図８Ａの線分８Ｃ−８Ｃ’に沿った、図８Ａのアンテナ素子の横断面図である。
【図９】図９Ａは、自動車バンパの中に埋設された導電性充填樹脂系材料で形成されたアンテナの上面図である。図９Ｂは、ゴムなどの絶縁体で形成されて自動車バンパの中に埋設された、導電性充填樹脂系材料で形成されたアンテナの上面図である。
【図１０】図１０Ａは、車両ウインドウの成型体内に埋設された、導電性充填樹脂系材料で形成されたアンテナの概略図である。図１０Ｂは、携帯電子デバイスのケース内に埋設された、導電性充填樹脂系材料で形成されたアンテナの概略図である。
【図１１】導体材料の粉末を含む導電性充填樹脂系材料の横断面図である。
【図１２Ａ】導体繊維を含む導電性充填樹脂系材料の横断面図である。
【図１２Ｂ】微細導体粉末および微細導体繊維の両方を含む、導電性充填樹脂系材料の横断面図である。
【図１３】射出成型アンテナ素子を形成するための装置の簡易模式図である。
【図１４】押出しアンテナ素子を形成するための装置の簡易模式図である。
【図１５】図１５Ａは、導電性織布に織り込まれた導電性充填樹脂系材料の繊維の上面図である。図１５Ｂは、導電性織布に編み込まれた導電性充填樹脂系材料の繊維の上面図である。
【図１６Ａ】無線電子通信システム用のケースの上面図である。
【図１６Ｂ】無線電子通信システム用のケースの側面図である。
【図１６Ｃ】無線電子通信システム用のケースの横断面面図である。
【図１７Ａ】集積回路パッケージの上面図である。
【図１７Ｂ】集積回路パッケージの横断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  カウンターポイズアンテナ素子
１１  セグメント
１２  放射アンテナ素子
１４  中心導体
１５  金属インサート
１７  ねじ
２０  接地平面
２２  絶縁材料層
２４  長さ
４０  放射アンテナ素子
４２  接地平面
４４  厚さ
４６  プレート
５０  同軸ケーブル
５２  同軸ケーブルシールド
６０  隔離碍子
６４  放射アンテナ素子
６６  絶縁材料
６８  接地平面
７０  線
７１  高さ
７２  増幅器
８０  放射アンテナ素子
８２  第１の脚
８４  第２の脚
９６  絶縁材料層
９８  接地平面
１００  バンパ
１０２  放射アンテナ素子
１０４  カウンターポイズアンテナ素子
１０６  ウインドウ
１０８  成型物
１１０  アンテナ
１１２  ハウジング、セグメント
２０２  導体粒子
２０４  原樹脂母材
２１０  導体繊維
２１２  導電性充填樹脂系材料
２３０  型の下部、導電性織布
２３１  型の上部
２３２  導電性織布
２３４  押出しユニット
２３５  射出開口
２３６  その他の手段
２３７  型空隙
２３９  ホッパ
２４０  押出し開口
３０２  底部エレメント
３０４  上部エレメント
３０６  側部エレメント
３０８  アンテナ素子
３０９  絶縁エレメント
３１０  ＥＭＦ吸収エレメント
３１２  第２のパッケージ要素
３１４  入力／出力リード線
３１８  第１のパッケージ要素
３２０  絶縁材
３２４  基板
３２６  集積回路要素
【図１】
2004247739.tif 000003
【図２Ａ】
2004247739.tif 000004
【図２Ｂ】
2004247739.tif 000005
【図２Ｃ】
2004247739.tif 000006
【図３】
2004247739.tif 000007
【図４Ａ】
2004247739.tif 000008
【図４Ｂ】
2004247739.tif 000009
【図５】
2004247739.tif 000010
【図６】
2004247739.tif 000011
【図７】
2004247739.tif 000012
【図８】
2004247739.tif 000013
【図９】
2004247739.tif 000014
【図１０】
2004247739.tif 000015
【図１１】
2004247739.tif 000016
【図１２Ａ】
2004247739.tif 000017
【図１２Ｂ】
2004247739.tif 000018
【図１３】
2004247739.tif 000019
【図１４】
2004247739.tif 000020
【図１５】
2004247739.tif 000021
【図１６Ａ】
2004247739.tif 000022
【図１６Ｂ】
2004247739.tif 000023
【図１６Ｃ】
2004247739.tif 000024
【図１７Ａ】
2004247739.tif 000025
【図１７Ｂ】
2004247739.tif 000026
【外国語明細書】
2004247739000001.pdf