(57)【要約】【課題】射出成形に起因するアンテナの周波数特性のバラツキをより一層低減した小型アンテナを開発する。【解決手段】アンテナエレメントを含む導体パターン材を誘電体材料に射出成形により固定し、チップに成形してなる小型アンテナであって、前記導体パターン材の金属材料が、下記式で算出されるＺ値Ｚ＝（引張強さ（Ｎ／ｍｍ２））×（軟化温度（℃））／１００が２０００（Ｎ／ｍｍ２・℃）以上であることを特徴とする小型アンテナ。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナエレメントを含む導体パターン材を誘電体材料に射出成形により固定し、チップに成形してなる小型アンテナであって、前記導体パターン材の金属材料が、下記式で算出されるＺ値
Ｚ＝（引張強さ（Ｎ／ｍｍ２））×（軟化温度（℃））／１００
が２０００（Ｎ／ｍｍ２・℃）以上であることを特徴とする小型アンテナ。
【請求項２】
前記金属材料が析出硬化型の銅合金であることを特徴とする請求項１記載の小型アンテナ。
【請求項３】
析出硬化型の銅合金が、Ｃｕ−Ｃｒ系合金であることを特徴とする請求項２記載の小型アンテナ。
【請求項４】
析出硬化型の銅合金が、Ｃｒ　０．２０〜０．３５質量％（以下、単に％という）、Ｓｎ　０．２０〜０．３０％、Ｚｎ　０．１５〜０．３０％、Ｓｉ　０〜０．０５％及び不可避の不純物を含有し、残部がＣｕであることを特徴とする請求項３記載の小型アンテナ。
【請求項５】
析出硬化型の銅合金が、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金であることを特徴とする請求項２記載の小型アンテナ。
【請求項６】
析出硬化型のＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金が、Ｎｉ　２．２〜３．２％、Ｓｉ　０．５〜０．７％、Ｚｎ　０．４５〜０．６５％、Ａｇ　０．０２〜０．０５％、Ｍｎ　０〜０．１％及び不可避的不純物を含有し、残部がＣｕであることを特徴とする請求項５記載の小型アンテナ。
【請求項７】
析出硬化型の銅合金が、Ｃｕ−Ｍｇ系合金であることを特徴とする請求項２記載の小型アンテナ。
【請求項８】
析出硬化型の銅合金が、Ｃｕ−Ｆｅ系合金であることを特徴とする請求項２記載小型アンテナ。
【請求項９】
アンテナエレメントが、ミアンダ状またはヘリカル状であることを特徴とする請求項１〜８記載の小型アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックス粉末と合成樹脂とを混合してなる誘電体の内部にアンテナエレメントを含む導体パターン材を埋設してなる、チップよりなる小型アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
線状アンテナとして、アンテナエレメントをミアンダ状あるいはヘリカル状に折り曲げて小型化したものがある。従来、この種のアンテナは、アンテナエレメントを印刷したセラミックスを焼結して製造していた（例えば、特開平９−９３０２１号公報）。
しかしこのような従来のアンテナは製造コストが高いという難点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは、製造コスト低減を図るため、新しい、小型アンテナの製造方法の開発・実用化についてこれまで種々検討を重ねている。
すなわち、金属板をエッチングあるいはプレス成形によりパターニングしてアンテナエレメントを製造し、これを射出成形金型にインサートして合成樹脂を射出成形する。こうしてチップを成形して、合成樹脂基体とアンテナエレメントが一体化された小型アンテナを製造する方法である。
しかし、この射出成形により導体パターン材を合成樹脂中と一体化して得られた小型アンテナは、極めて高い精度が要求されるが、従来の小型アンテナの周波数特性のバラツキは３％を越え、この点で必ずしも満足できるものではなかった。すなわち、アンテナは、それ自身に製造上のバラツキがあり、その値を考慮しても実使用時に必要帯域を確保しうる精度が要求される。アンテナの共振周波数のバラツキの原因としてはアンテナ自体に基づくバラツキ以外に、基板に実装したときの位置ズレ、基板自体のインピーダンスバラツキ等の要因があり製品としてはこれらのバラツキを考慮した上でアンテナ自体のバラツキを抑えることを要求される。
したがって、まず、アンテナ自体の周波数特性のバラツキをより一層低減した小型アンテナの開発が要求されていた。
また、従来の射出成形で得られたアンテナは前記の基体とアンテナエレメントとの一体化が不十分なことがあり、そのため両者の剥離が生じるという問題が生じることがあった。したがってこのような剥離をより確実に防止することも併せて望まれている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の射出成形による合成樹脂基体とアンテナエレメントとの一体化を利用した小型アンテナの問題点を解決するためさらに研究を重ねた結果、アンテナエレメントに用いる金属材料の引張強さと軟化温度に相関する値Ｚが、射出成形品のアンテナとして周波数特性の安定性に関与していることを見い出し、この知見に基づき本発明をなすに至った。
すなわち本発明は、
（１）アンテナエレメントを含む導体パターン材を誘電体材料に射出成形により固定し、チップに成形してなる小型アンテナであって、前記導体パターン材の金属材料が、下記式で算出されるＺ値
Ｚ＝（引張強さ（Ｎ／ｍｍ２））×（軟化温度（℃））／１００
が２０００（Ｎ／ｍｍ２・℃）以上であることを特徴とする小型アンテナ、
（２）前記金属材料が析出硬化型の銅合金であることを特徴とする（１）項記載の小型アンテナ、
（３）析出硬化型の銅合金が、Ｃｕ−Ｃｒ系合金であることを特徴とする（２）項記載の小型アンテナ、
（４）析出硬化型の銅合金が、Ｃｒ　０．２０〜０．３５質量％（以下、単に％という）、Ｓｎ　０．２０〜０．３０％、Ｚｎ　０．１５〜０．３０％、Ｓｉ　０〜０．０５％及び不可避の不純物を含有し、残部がＣｕであることを特徴とする（３）項記載の小型アンテナ、
（５）析出硬化型の銅合金が、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金であることを特徴とする（２）項記載の小型アンテナ、
（６）析出硬化型のＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金が、Ｎｉ　２．２〜３．２％、Ｓｉ０．５〜０．７％、Ｚｎ　０．４５〜０．６５％、Ａｇ　０．０２〜０．０５％、Ｍｎ　０〜０．１％及び不可避的不純物を含有し、残部がＣｕであることを特徴とする（５）項記載の小型アンテナ、
（７）析出硬化型の銅合金が、Ｃｕ−Ｍｇ系合金であることを特徴とする（２）項記載の小型アンテナ、
（８）析出硬化型の銅合金が、Ｃｕ−Ｆｅ系合金であることを特徴とする（２）項記載小型アンテナ、及び
（９）アンテナエレメントが、ミアンダ状またはヘリカル状であることを特徴とする（１）〜（８）項記載の小型アンテナ
を提供するものである。
【０００５】
本発明において、析出硬化とは、過飽和固溶体から溶質が析出して安定な平衡状態に移ろうとする中間過程でおこる硬化現象であり、銅合金などにあっては、過飽和に固溶された合金成分がその後の焼鈍などによって微粒子となって析出し、このために硬化することをいう。
本発明において軟化温度とは、金属材料の焼鈍温度−硬度曲線の変曲点の温度を意味する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の小型アンテナは、アンテナエレメントを含む導体パターン材を合成樹脂系の誘電体材料に固定し、チップに成形して製造する。なお、本発明でいう小型アンテナとは、携帯電話用アンテナ、無線ＬＡＮ用アンテナ、ＰＨＳ用アンテナ、携帯端末用ＧＰＳアンテナなどをいう。
【０００７】
この製造工程の概要を図１に示す。
まず、斜視図で示す図１（ａ）の導電板としての金属板１をパターニングして、図１（ｂ）の導体パターン２を製造する。導体パターン２は後述のように特定の金属材料により形成されており、放射部３と端子部４とからなるアンテナエレメント５を有する。このアンテナエレメント５は、支持部６を介してフレーム部７によって支持されている。
【０００８】
次に、図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である図１（ｃ）に示すようにこの導体パターン２を、射出成形金型９の上型１０、下型１１の間に挟むようにセットする。すなわちインサートする。この状態で、射出成形金型９のキャビティー１２内に、溶融した誘電体材料を注入孔（図示しない）を通して、誘電体材料を注入する。誘電体材料を注入後、誘電体が１５０℃以下になるまで金型を放冷する。
その後上型１０、下型１１を取り外すと、例えば、後述の図３に示すような導体パターン２のアンテナエレメント５の部分を誘電体１３で覆った一次成形品１４が製造される。
このあと、導体パターン２の支持部６、端子部４を適当な位置で切断すると、図１（ｄ）に拡大斜視図として示す小型アンテナ１５を製造できる。
なお、上述した好ましい実施の態様を示した図１では、放射部３をミアンダ状に形成したが、これに限らず、ヘリカル状などの任意の形状とすることができる。さらに、上述した実施の態様では、誘電体１３の断面形状が矩形であったが、これに限らず、その断面形状を円や楕円などの任意の形状としてもよい。
【０００９】
誘電体材料としては、合成樹脂、合成樹脂とセラミックス粉末を混合した複合材料など、射出成形可能なものを用いる。ここで使用しうる合成樹脂としてはＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＬＣＰ（リキッド・クリスタル・ポリマー）等が好適である。セラミックス粉末としてはチタン酸バリウム（ＢａＴｉ０３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＢａＯ−ＮｄＯ２−ＴｉＯ２−Ｂｉ２Ｏ２系誘電体セラミックスなどが好適である。本発明においては誘電体材料の合成樹脂にセラミックス粉末を混合する場合、その割合は誘電体材料の全量中、好ましくは９０質量％以下、より好ましくは８０質量％以下である。
【００１０】
また本発明において、誘電体材料を用いる射出成形温度は、その合成樹脂成分の融点を越える温度であり、好ましくは２９０℃以上、より好ましくは２９０〜３２０℃である。
本発明においては、導体パターン材の金属材料として、前記のＺ値が２０００（Ｎ／ｍｍ２・℃）以上、好ましくは２４００（Ｎ／ｍｍ２・℃）以上のものを用いる。このようにＺ値が２０００（Ｎ／ｍｍ２・℃）以上の金属材料を用いることにより周波数特性バラツキが著しく小さくできる。
このようなＺ値（引張強さ）×（軟化温度）／１００が２０００（Ｎ／ｍｍ２・℃）以上の金属材料としては析出硬化型の銅合金が好ましく、Ｃｕ−Ｃｒ系合金が好ましい。
【００１１】
析出硬化型の銅合金が、Ｚ値２０００（Ｎ／ｍｍ２・℃）以上において本発明の目的の効果を奏する理由としては次のことが考えられる。
▲１▼導電率と強度を両立できるので、このアンテナの放射効率を向上できることに加え、製造時のアンテナエレメントの変形を抑制できる。▲２▼合成樹脂との密着性が固溶型に比べて良く、チップを形成する材料として合成樹脂や合成樹脂とセラミックス粉末とを混合した複合材料を用いた場合には、チップとアンテナエレメントの密着性が高く、放射効率が安定化し、またチップの剥離を防止できることが期待できる。またこれにより、アンテナエレメントからチップ外縁までの距離を小さくして、アンテナをより一層小型化することも可能になる。▲３▼耐熱性が良好なので、射出成形時の熱による強度低下が少ない。
とりわけその中でもＣｕ−Ｃｒ系合金は、導電率と強度を両立できる点で最も優れ、この小型アンテナに好適である。
【００１２】
本発明に用いられる析出硬化型のＣｕ−Ｃｒ系合金の中で特に好ましいのは組成はＣｒ　０．３％、Ｓｎ　０．２５％、Ｚｎ　０．２％、Ｓｉ　０．０３％、残部不可避の不純物とＣｕである。この組成は、Ｃｕ合金の中で、最も導電率と強度のバランスがよい。ハンダ付け性も良い。
【００１３】
さらに、本発明に用いられる析出硬化型の銅合金として、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金が好ましいが、このＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金の特に好ましい組成はＮｉ　２．５％、Ｓｉ　０．６％、Ｚｎ　０．５％、Ａｇ　０．０３％、Ｍｎ　０．０８％で残部不可避の不純物とＣｕである。
Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系の析出硬化型の銅合金はバネ性が高く、成形時の変形防止を抑制でき、これがアンテナの周波数特性のバラツキの抑制に寄与すると考えられる。特に、圧着接続型アンテナの場合に特に好適である。
【００１４】
析出硬化型のＣｕ−Ｍｇ系合金は析出硬化型Ｃｕ合金の中で、Ｃｕ−Ｃｒ系に次いで導電率と強度のバランスがよいので、この合金によっても小型アンテナの周波数特性のバラツキを抑制できる。また、析出硬化型のＣｕ−Ｆｅ系合金の場合も同様である。
【００１５】
【実施例】
次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。
実施例１
図１の（ａ）〜（ｄ）の工程に従って小型アンテナ１５を作成した。
導体板としての金属板１として、▲１▼純銅からなるもの、▲２▼りん青銅からなるもの、▲３▼ＥＦＴＥＣ−６４Ｔ　１／２Ｈ（商品名、古河電気工業社製、組成；Ｃｒ０．３％、Ｓｎ　０．２５％、Ｚｎ　０．２％、残部　Ｃｕ）からなるもの、▲４▼ＥＦＴＥＣ−２３Ｚ　１／２Ｈ（商品名、古河電気工業社製、組成；Ｎｉ　２．５％、Ｓｉ　０．６％、Ｚｎ　０．５％、Ａｇ　０．０３％、Ｍｎ　０．０８％、残部　Ｃｕ）からなるものを準備した。（タイプ、組成、引張強さ、軟化温皮、値Ｚなどは下記表１に示す。）
【００１６】
金属板１の厚さは１００μｍである。
これらをエッチングにより同じパターンにパターニングし（図１（ｂ）のようにミアンダ状とした）導体パターンを製造した。この導体パターンを図１（ｃ）に示すように金型にセットし、誘電体材料を射出成形して、図３に示す形状及び寸法の一次成形品１４を作成した。図３において誘電体１３の輪郭は内部のアンテナエレメントの放射部を示すため点線で示した。また、導体パターン２の外側フレームの部分を省略して図示した。次いでこの一次成形品を、前述のように支持体、端子部の適当な位置で切断して誘電体１３を成形してアンテナした。金型により射出成形した誘電体１３のサイズは、８ｍｍ×３ｍｍ×０．８ｍｍとした。
誘電体材料としては、ＰＰＳにセラミックス粉末を質量比で１００：４００で混合したものを用いた。この混合物を２９０〜３２０℃で溶融して圧力　７０〜９０ＭＰａ射出成形を行った。
【００１７】
このような条件で各金属板毎に６個の小型アンテナを試作した。
このように製造したアンテナの周波数特性を下記のように測定し、そのバラツキ度を調べた。ここでバラツキ度とは、［（Ｆ０ｍａｘ−ｆ０ｍｉｎ）／ｆ０ａｖｇ］×１００で表わされる。
Ｆ０ｍａｘ：６個のサンプル中最大の共振周波数を示すサンプルの共振周波数
ｆ０ｍｉｎ：６個のサンプル中最小の共振周波数を示すサンプルの共振周波数
ｆ０ａｖｇ：６個のサンプルが示す共振周波数の平均値
【００１８】
その結果を表１と図２に示す。
表１及び図２の結果より、係数Ｚが６００（Ｎ／ｍｍ２・℃）である実験番号▲１▼の試料は周波数バラツキ度３．５１と合格基準点３を大きく越えるのに対し、係数Ｚが２０００（Ｎ／ｍｍ２・℃）を越える実験番号▲２▼〜▲４▼の試料は、周波数バラツキ度が２〜１台の値を示し、著しくアンテナ自体のバラツキ度を低減できた。特に実験番号▲２▼、▲３▼の試料は周波数バラツキ度は１台の値を示し、極めて優れる。
【００１９】
【表１】
2004032455.tif 000002
【００２０】
【発明の効果】
本発明の小型アンテナは目標とする周波数特性に対しバラツキを著しく抑制することができ、製品の歩止まりを向上することができるという特徴を有する。さらに本発明の小型アンテナは導電率と強度を両立して、アンテナの放射効率を向上できる。さらにアンテナエレメントと誘電体との密着性が優れるという利点を有し、放射効率が安定化し、もちろんチップの剥離を防止することができ、これによりアンテナの一層の小型化が可能となる。さらに本発明の小型アンテナは金属材料の耐熱性が良好であり、射出成形時の熱による強度低下が少ないという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の小型アンテナの製造工程を（ａ）〜（ｄ）で示す説明図である。図１（ａ）、（ｄ）は斜視図、図１（ｂ）は平面図、図１（ｃ）は断面図である。
【図２】実施例において試作したアンテナの周波数バラツキ度を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施態様における導体パターンとアンテナエレメント及び誘電体の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１　金属板
２　導体パターン
３　放射部
４　端子部
５　アンテナエレメント
６　支持部
７　フレーム部
９　射出成形金型の
１０　上型
１１　下型
１２　キャビティー
１３　誘電体
１４　一次成形品
１５　小型アンテナ
【図１】
2004032455.tif 000003
【図２】
2004032455.tif 000004
【図３】
2004032455.tif 000005