(57)【要約】【課題】本発明は、広帯域で複数の周波数の電波を送受信可能とする小型のチップアンテナを提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、基体１と、基体１に設けられた導体部１０と、基体１に設けられた複数のヘリカル導体部７、８と、基体１に設けられた端子部５、６を有し、ヘリカル導体部７、８が導体部１０を介して電気的に接続されている構成とする。【選択図】  図１
2004289596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
前記基体に設けられた導体部と、
前記基体に設けられた複数のヘリカル導体部と、
前記基体に設けられた端子部を有し、
前記ヘリカル導体部が前記導体部を介して電気的に接続されていることを特徴とするチップアンテナ。
【請求項２】
基体と、
前記基体に設けられた複数の導体部と、
前記基体に設けられた複数のヘリカル導体部と、
前記基体に設けられた端子部を有し、
前記ヘリカル導体部と前記導体部が交互に電気的に接続されていることを特徴とするチップアンテナ。
【請求項３】
前記導体部と前記ヘリカル導体部とが同一の導電膜で電気的に接続されることを特徴とする請求項１乃至２に記載のチップアンテナ。
【請求項４】
前記導体部と前記ヘリカル導体部と前記端子部とが同一の導電膜で電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１記載のチップアンテナ。
【請求項５】
前記端子部の一つを給電端子部とすることを特徴とする、請求項１〜４いずれか１記載のチップアンテナ。
【請求項６】
前記複数のヘリカル導体部の内の一つを前記給電端子部に接続し、前記複数の導体部の内一つを前記給電端子部でない他方の端子部に接続することを特徴とする請求項１〜５いずれか１記載のチップアンテナ。
【請求項７】
前記複数のヘリカル導体部の内、最も巻き数の少ないヘリカル導体部を前記給電端子部に接続することを特徴とする請求項１〜６いずれか１記載のチップアンテナ。
【請求項８】
前記基体が角形状をしていることを特徴とする請求項１〜７いずれか１記載のチップアンテナ。
【請求項９】
前記基体が円柱状をしていることを特徴とする請求項１〜８いずれか１記載のチップアンテナ。
【請求項１０】
前記基体を前記端子部に対して段落ちさせることを特徴とする請求項１〜９いずれか１記載のチップアンテナ。
【請求項１１】
前記基体の段落ちを全周に渡らせることを特徴とする請求項１０に記載のチップアンテナ。
【請求項１２】
前記複数の導体部の内少なくとも一つ以上の導体部の一部の外形を、前記基体外形よりも大きくすることを特徴とする請求項１〜１１いずれか１記載のチップアンテナ。
【請求項１３】
前記外形を大きくした導体部が、前記ヘリカル導体部の間に設けられることを特徴とする請求項１〜１２いずれか１記載のチップアンテナ。
【請求項１４】
前記基体を覆う保護膜を設けることを特徴とする請求項１〜１３いずれか１記載のチップアンテナ。
【請求項１５】
前記保護膜が前記ヘリカル導体部を覆うように設けられることを特徴とする請求項１〜１４いずれか１記載のチップアンテナ。
【請求項１６】
前記保護膜にチューブ状体を用いることを特徴とする請求項１〜１５いずれか１記載のチップアンテナ。
【請求項１７】
チップアンテナの長さＬ、高さＨ、幅Ｗを、
４．０≦  Ｌ  ≦４０．０ｍｍ
０．５≦  Ｈ  ≦１０．０ｍｍ
０．５≦  Ｗ  ≦１０．０ｍｍ
とすることを特徴とする請求項１〜１６いずれか１記載のチップアンテナ。
【請求項１８】
請求項１〜１７いずれかのチップアンテナを製造する製造方法。
【請求項１９】
請求項１〜１７いずれかのチップアンテナの給電端子部が電子基板の電源配線に接続され、他方の端子部が電子基板の開放配線に接続されることを特徴とする電子基板。
【請求項２０】
請求項１〜１７いずれかのチップアンテナの給電端子部が電子基板の電源配線に接続され、他方の端子部が電子基板の開放配線に接続されることを特徴とするチップアンテナの実装構造。
【請求項２１】
請求項１〜１７いずれかのチップアンテナの給電端子部が基板の電源配線に接続され、他方の端子部が電子基板の開放配線に接続されることを特徴とするチップアンテナの実装方法。
【請求項２２】
請求項１〜１７いずれかのチップアンテナの複数の導体部が電子基板の開放配線に接続されることを特徴とする電子基板。
【請求項２３】
請求項１〜１７いずれかのチップアンテナの複数の導体部が電子基板の開放配線に接続されることを特徴とするチップアンテナの実装構造。
【請求項２４】
請求項１〜１７いずれかのチップアンテナの複数の導体部が電子基板の開放配線に接続されることを特徴とするチップアンテナの実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信やパーソナルコンピュータなどの無線通信を行う電子機器等に好適に用いられるチップアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話などの携帯端末において、通話を行うためのホイップアンテナや内蔵アンテナを設け、前記各アンテナに加えて他の電子機器との間でデータの無線通信を行うためにチップアンテナを搭載するものが増えてきている。
【０００３】
また、ノートブックパソコンなどの携帯型モバイル電子機器においても、データ通信を無線で行うものが増えてきており、その電子機器内にチップアンテナを搭載するものも増えてきている。
【０００４】
更に、近年の携帯端末やノートブックパソコンなどは、小型化、低消費電力化が必須要件となっており、チップアンテナの小型化が望まれる。また、近年の通信サービスの多様化に伴い、複数の規格にかかわる通信に対応する必要があり、様々な周波数を送受信できることが望まれる。
【０００５】
ここで、上記チップアンテナとして、角柱状の絶縁性基体上にヘリカル状の導体部を設け、両端を端子部としてその端子部の内一方を給電端子部とするチップアンテナがある（例えば特許文献１参照）。図１７は従来の技術におけるチップアンテナの斜視図である。１０３は基体であり、角形状の絶縁性材料、例えばセラミックなどで形成されており、１０１と１０２はその両端に設けられた端子部であり、端子部の一方には電源が供給されており、１０４はヘリカル導体部であり、銅線などによる巻き線や基体１０３上に施された導電性のめっき面などをトリミングして形成されている。この様なチップアンテナは、非常に小型とすることができるので、携帯端末などの中に容易に実装することができる。
【０００６】
また、容量を形成する導体をチップアンテナ先端部に付加することにより、広帯域に対応できる小形でかつ軽量なチップアンテナが可能となる（例えば特許文献２参照）。
【０００７】
図１８は従来の技術におけるチップアンテナの斜視図であり、アンテナ先端部に容量を形成する導体が設けられている。１０５は容量部でありヘリカル導体部１０４に対しての負荷容量となり、チップアンテナの入力インピーダンスの周波数特性を平坦にすることができ、広帯域化が可能となる。
【０００８】
また、一つのアンテナで複数の周波数の信号を送受信できるアンテナがある（例えば特許文献３参照）。この様なアンテナを用いることで一つのアンテナで複数の周波数の電波を送受信できるので、携帯端末などに複数のアンテナを設ける必要はない。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−３２６５２２号公報
【特許文献２】
特開平１０−２４２７３１号公報
【特許文献３】
特開２００２−３３６１６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、（特許文献１）に記載のチップアンテナでは、非常に小型ではあるものの、単一の周波数の電波しか送受信できない。更に（特許文献２）に記載のチップアンテナでは、容量を形成する導体をアンテナ先端部に設けなければならないので、部品点数も増加し、構造も複雑で大きな構成となってしまい、特に実装時に大型化してしまう問題がある。更に工数の増加にもつながり低コスト化を困難とする。特に携帯端末やノートパソコンなどは、小型化、低消費電力化が必須要件となっており、チップアンテナの小型化が望まれる。また、近年の通信サービスの多様化に伴い、複数の規格にかかわる通信に対応する必要があり、様々な周波数を送受信できることが望まれる。
【００１１】
また、（特許文献３）に記載のチップアンテナでは、複数の周波数の電波を送受信できるものの、多数の部材や給電部を設けなければならないので、構造が複雑で比較的大きな構成となってしまい小型化には不向きである。特に実装までを考慮するとその小型化の困難性が顕著になってくる。特に、携帯端末やノートブックパソコンなどの小型化、薄型化、低消費電力化に対応することが必要とされてきている。
【００１２】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、小型で広帯域化を実現し、さらに、複数の周波数の電波を送受信可能なチップアンテナを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基体と、基体に設けられた導体部と、基体に設けられた複数のヘリカル導体部と、基体に設けられた端子部を有し、ヘリカル導体部が導体部を介して電気的に接続される構成とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、基体と、基体に設けられた複数の導体部と、基体に設けられた複数のヘリカル導体部と、基体に設けられた端子部を有し、複数の導体部とヘリカル導体部が交互に配置されていることを特徴とするチップアンテナであって、複数のヘリカル導体部と導体部の組み合わせにより、複数の周波数の電波に対しての発振を可能とし、単一のチップアンテナで複数の周波数の送受信を行う作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の発明は、基体と、基体に設けられた複数の導体部と、基体に設けられた複数のヘリカル導体部と、基体に設けられた端子部を有し、ヘリカル導体部と導体部が交互に電気的に接続されていることを特徴とするチップアンテナであって、単一のチップアンテナで複数の周波数の送受信を行う作用を有する。
【００１６】
本発明の請求項３に記載の発明は、導体部とヘリカル導体部とが同一の導電膜で電気的に接続されることを特徴とする請求項１乃至２に記載のチップアンテナであって、単一のチップアンテナで複数の周波数の送受信を行う作用を有する。
【００１７】
本発明の請求項４に記載の発明は、導体部とヘリカル導体部と端子部とが同一の導電膜で電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１記載のチップアンテナであって、単一のチップアンテナで複数の周波数の送受信を行う作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項５に記載の発明は、端子部の一つを給電端子部とすることを特徴とする、請求項１〜４いずれか１記載のチップアンテナであって、複数のヘリカル導体部と導体部の組み合わせにより、複数の周波数の電波に対しての発振を可能とし、一つのチップアンテナで複数の周波数の送受信を行う作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項６に記載の発明は、複数のヘリカル導体部の内の一つを給電端子部に接続し、複数の導体部の内一つを給電端子部でない他方の端子部に接続することを特徴とする請求項１〜５いずれか１記載のチップアンテナであって、複数のヘリカル導体部と導体部の組み合わせにより、複数の周波数の電波に対しての発振を可能とし、一つのチップアンテナで複数の周波数の送受信を行う作用を有する。
【００２０】
本発明の請求項７に記載の発明は、複数のヘリカル導体部の内、最も巻き数の少ないヘリカル導体部を給電端子部に接続することを特徴とする請求項１〜６いずれか１記載のチップアンテナであって、もっとも広帯域に複数の周波数の電波の送受信を行う作用を有する。
【００２１】
本発明の請求項８に記載の発明は、基体が角形状をしていることを特徴とする請求項１〜７いずれか１記載のチップアンテナであって、電子基板への実装を容易とする作用を有する。
【００２２】
本発明の請求項９に記載の発明は、基体が円柱状をしていることを特徴とする請求項１〜８いずれか１記載のチップアンテナであって、素子の破損を低減する作用を有する。
【００２３】
本発明の請求項１０に記載の発明は、基体を端子部に対して段落ちさせることを特徴とする請求項１〜９いずれか１記載のチップアンテナであって、ヘリカル導体部が電子基板等との接触を低減し、特性劣化等を抑える作用を有する。
【００２４】
本発明の請求項１１に記載の発明は、基体の段落ちを全周に渡らせることを特徴とする請求項１０に記載のチップアンテナであって、ヘリカル導体部と電子基板などとの接触をより低減させる作用を有する。
【００２５】
本発明の請求項１２に記載の発明は、複数の導体部の内少なくとも一つ以上の導体部の一部の外形を、基体外形よりも大きくすることを特徴とする請求項１〜１１いずれか１記載のチップアンテナであって、導体部分の容量負荷を増大させ、共振周波数も低下させることができ、小形化及び広帯域化させる作用を有する。
【００２６】
本発明の請求項１３に記載の発明は、外形を大きくした導体部が、ヘリカル導体部の間に設けられることを特徴とする請求苦お１〜１２いずれか１記載のチップアンテナであって、導体部分の容量負荷を増大させ、共振周波数も低下させることができ、小形化及び広帯域化させる作用を有する。
【００２７】
本発明の請求項１４に記載の発明は、基体を覆う保護膜を設けることを特徴とする請求項１〜１３いずれか１記載のチップアンテナであって、耐久性を向上させる作用を有する。
【００２８】
本発明の請求項１５に記載の発明は、保護膜がヘリカル導体部を覆うように設けられることを特徴とする請求項１〜１４いずれか１記載のチップアンテナであって、耐久性を向上させる作用を有する。
【００２９】
本発明の請求項１６に記載の発明は、保護膜にチューブ状体を用いることを特徴とする請求項１〜１５いずれか１記載のチップアンテナであって、ヘリカル導体部のスパイラル溝などに保護材が入り込まなくなり、アンテナ特性の変化を低減できる作用を有する。
【００３０】
本発明の請求項１７に記載の発明は、チップアンテナの長さＬ１、高さＬ２、幅Ｌ３を、
４．０≦  Ｌ  ≦４０．０ｍｍ
０．５≦  Ｈ  ≦１０．０ｍｍ
０．５≦  Ｗ  ≦１０．０ｍｍ
とすることを特徴とする請求項１〜１６いずれか１記載のチップアンテナであって、複数の周波数の電波の送受信を行う作用を有する。
【００３１】
本発明の請求項１８に記載の発明は、請求項１〜１７いずれかのチップアンテナを製造する製造方法であって、チップアンテナを大量に製造する作用を有する。
【００３２】
本発明の請求項１９に記載の発明は、請求項１〜１７いずれかのチップアンテナの給電端子部が電子基板の電源配線に接続され、他方の端子部が電子基板の開放配線に接続されることを特徴とする電子基板であって、実装強度を高めた電子基板により複数の周波数の電波の送受信を行う作用を有する。
【００３３】
本発明の請求項２０に記載の発明は、請求項１〜１７いずれかのチップアンテナの給電端子部が電子基板の電源配線に接続され、他方の端子部が電子基板の開放配線に接続されることを特徴とするチップアンテナの実装構造であって、実装強度を高めた電子基板により複数の周波数の電波の送受信を行う作用を有する。
【００３４】
本発明の請求項２１に記載の発明は、請求項１〜１７いずれかのチップアンテナの給電端子部が基板の電源配線に接続され、他方の端子部が電子基板の開放配線に接続されることを特徴とするチップアンテナの実装方法であって、実装強度を高めた電子基板により複数の周波数の電波の送受信を行う作用を有する。
【００３５】
本発明の請求項２２に記載の発明は、請求項１〜１７いずれかのチップアンテナの複数の導体部が電子基板の開放配線に接続されることを特徴とする電子基板であって、電極の容量負荷が導体部に付加され共振周波数が低下し、更なる小形化及び広帯域化が可能となる作用を有する。
【００３６】
本発明の請求項２３に記載の発明は、請求項１〜１７いずれかのチップアンテナの複数の導体部が電子基板の開放配線に接続されることを特徴とするチップアンテナの実装構造であって、電極の容量負荷が導体部に付加され共振周波数が低下し、更なる小形化及び広帯域化が可能となる作用を有する。
【００３７】
本発明の請求項２４に記載の発明は、請求項１〜１７いずれかのチップアンテナの複数の導体部が電子基板の開放配線に接続されることを特徴とするチップアンテナの実装方法であって、電極の容量負荷が導体部に付加され共振周波数が低下し、更なる小形化及び広帯域化が可能となる作用を有する。
【００３８】
以下、実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの斜視図である。
【００４０】
１は基体であり、アルミナもしくはアルミナを主成分とするセラミック材料等の絶縁体もしくは誘電体などをプレス加工，押し出し法等を施して形成される。なお、基体１の構成材料としては、フォルステライト，チタン酸マグネシウム系、チタン酸カルシウム系、ジルコニア・スズ・チタン系、チタン酸バリウム系、鉛・カルシウム・チタン系などのセラミック材料を用いてもよく、エポキシ樹脂などの樹脂材料を用いても良い。実施の形態１では、強度や絶縁性或いは加工の容易性の面からアルミナもしくはアルミナを主成分としたセラミック材料が用いられている。更に基体１には全体に銅，銀，金，ニッケル等の導電材料で構成された導電膜を単層乃至複数積層され、導電性を有する表面が形成される。
【００４１】
２と３は端部であり、基体１の両端に形成される。基体１は端部２、３と同一の大きさの断面を有していてもよいが、段落ちされてもよく、基体１の断面積は端部２、３の断面積よりも小さくされる。基体１の外周が段落ちされることで、実装時に基体１が電子基板の表面からの距離を持つことが可能となり、特性の劣化を防ぐことが可能になる。このとき段落ちを基体１の一部の面に対してのみおこなってもよく、全面に渡って段落ちさせてもよい。全面に渡って段落ちさせた場合には、実装時に電子基板との接する面を選択する留意が不要となり、実装時のコストを低下させることができる。
【００４２】
なお、基体１の各角部に面取りが施される。この面取りを設けることで、基体１の欠けが防止され、後に説明する導体が薄くなるのが防止され、或いは導体部の損傷が防止される。
【００４３】
なお、基体１と端部２、３は個別に形成して後から貼り合わせるなどで一体化してもよく、あらかじめ一体で形成してもよい。また、基体１は四角の角形状でなくとも、三角や五角の多角形状でもよい。
【００４４】
５，６は基体１の端部２，３に設けられた端子部で、端子部５，６には導電性のメッキ膜，蒸着膜，スパッタ膜等の薄膜や、銀ペーストなどを塗布して焼き付けなどを行ったものなどの少なくとも一つが用いられる。また、端子部５，６の何れか一方は、給電端子部として使用され、他方は実装強度の確保のために回路とは切り離されたランドなどに半田などを用いて接続される。
【００４５】
なお、本実施の形態では、基体１の両端に端子部５，６を設けたが、給電端子部となる端子部のみを、すなわち端子部５，６のいずれか一方のみを設ける構成でも良い。
【００４６】
また、端子部５、６は端部２、３の全側面を覆うように設けてもよく、四側面の内少なくとも一つの側面上に設けてもよい。また、端部２，３の四側面全周にのみ端子部を設けてもよい。
【００４７】
７、８はヘリカル導体部、１０、１１は導体部、７ｂ、８ｂはスパイラル溝で、ヘリカル導体部７、８と導体部１０、１１は交互に配置されている。ヘリカル導体部には基体１の導電性を有する表面をレーザーなどによるトリミングを用いて螺旋状に掘削してスパイラル溝７ｂ、８ｂが形成され、インダクタ成分を有している。一方、導体部は基体１の表面への加工がなく、容量成分を有している。ヘリカル導体部７の一方の端部は端子部５と接続されており、ヘリカル導体８の一方の端部は導体部１１を介して端子部６と接続されている。導体部１０はヘリカル導体部７とヘリカル導体部８の間に設けられ、端子部５、ヘリカル導体部７、導体部１０、ヘリカル導体部８、導体部１１、端子部６は直列接続構造を有している。
【００４８】
図２は本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの斜視図である。図１ではヘリカル導体部と導体部とがそれぞれ二つある場合が示されていたが、図２ではヘリカル導体部と導体部がそれぞれ３つある場合を示している。
【００４９】
図２で図１と同じ番号を割り当てている要素については説明を省略する。９はヘリカル導体部であり、９ｂはヘリカル導体部９に形成されたスパイラル溝であり、１２は導体部であり、各々は３つ目のヘリカル導体部と導体部である。導体部１２が端子部６と接続され、全体として直列接続構造を有している。
【００５０】
次にこのチップアンテナで複数の周波数を送受信する動作を説明する。
【００５１】
図３は本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの等価回路図である。
【００５２】
５は端子部であり、電源に接続された給電端子部である。Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３はそれぞれ容量成分であり、導体部１０、１１、１２の有する容量が該当する。Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３はそれぞれインダクタ成分であり、ヘリカル導体部７、８、９がそれぞれ該当する。すなわち図２に示すようにヘリカル導体部と導体部の交互の配置により、インダクタ成分と容量成分とが基体１上に交互に存在する状態を形成することが可能である。
【００５３】
図４は一般的なモノポールアンテナの等価回路図である。一般的にモノポールアンテナは、図４の直列共振回路で等価できる。入力インピーダンスは、
【００５４】
【数１】
2004289596.tif 000003
【００５５】
となり、共振条件から共振周波数ω０は、
【００５６】
【数２】
2004289596.tif 000004
【００５７】
となる（Ｚは入力インピーダンス、Ｒは抵抗成分、Ｌはインダクタ成分、Ｃは容量成分である）。このため、インダクタ成分と容量成分が存在すれば、アンテナとしてある周波数の電波の送受信が可能となり、更にインダクタ成分と容量成分の大きさにより、送受信できる電波の周波数が決定される。
【００５８】
図１のチップアンテナは図３（ｂ）の等価回路で表され、Ｌ１とＣ１により定まる周波数の電波の送受信が可能となる。更に、Ｌ１とＣ１とＬ２とＣ２の４つにより定まる周波数の電波の送受信も可能となる。このため、図１に示す実施の形態１におけるチップアンテナでは、２種類の周波数の電波の送受信が単一のチップアンテナで可能となっている。このとき、Ｌ１とＣ１とにより高周波の電波の送受信が可能となり、Ｌ１、Ｃ１，Ｌ２、Ｃ２により低周波の電波の送受信が可能となる。更に図２に示すチップアンテナは図３（ｃ）の等価回路で表され、Ｌ３とＣ３が追加され、更に低周波の電波の送受信が単一のチップアンテナで可能となっている。すなわち、図２で表されるチップアンテナでは、３種類の周波数の電波の送受信を、単一のチップアンテナで実現することができる。なお、４種類以上の周波数を送受信する場合は、４つ以上のヘリカル導体部と導体部を設ければよい。しかしながら、多数のヘリカル導体部と導体部を直列に並べると、チップアンテナが長くなるため、２〜５種類の周波数に対応して、ヘリカル導体部と導体部を２〜５個設けることが好ましい。
【００５９】
このとき、送受信できる最大の周波数はＬ１とＣ１のインダクタ成分と容量成分とで定まり、インダクタ成分はその巻き数（スパイラル数）の平方根に反比例するから、巻き数の少ない方が送受信できる周波数を高くすることができる。このため、給電端子部５に接続するヘリカル導体部７の巻き数をもっとも少なくすることで、送受信できる電波の周波数をより高くすることが可能となる。
【００６０】
次に、アンテナのＱ値は、
【００６１】
【数３】
2004289596.tif 000005
【００６２】
で定まる。このため、Ｃを大きくして、Ｌを小さくすると、チップアンテナのＱ値を小さくすることができる。Ｑ値を小さくすることにより、アンテナの入力インピーダンスの周波数特性を平坦にすることができ、アンテナの送受信の広帯域化が可能となる。
【００６３】
実施の形態１におけるチップアンテナでは、複数の導体部１０、１１、１２を設けることにより、容量成分を大きくして、インダクタ成分を小さくすることができ、広帯域化が可能となる。
【００６４】
以上の構成により、実施の形態１による単一のチップアンテナにより、複数の周波数の電波の送受信が可能となり、更に従来のモノポールアンテナよりも広帯域での受信が可能となる。
【００６５】
例えば、周波数が９００ＭＨｚ（例えばＧＳＭ携帯電話用周波数）と１．８ＧＨｚ（例えばＤＣＳ携帯電話用周波数）の電波の送受信は、図１に示すチップアンテナにより実現される。図２（ｂ）に示すように、９００ＭＨｚの周波数の電波を送受信する場合には、容量成分Ｃ１、Ｃ２とインダクタ成分Ｌ１、Ｌ２を電気的に接続した長いアンテナと見なすことができる。１．８ＧＨｚの周波数の電波を送受信する場合には、容量成分Ｃ１とインダクタ成分Ｌ１を電気的に接続した短いアンテナと見なすことができる。
【００６６】
あるいは、９００ＭＨｚ（例えばＧＳＭ携帯電話用周波数）、１．８ＧＨｚ（例えばＤＣＳ携帯電話用周波数）、１．９ＧＨｚ（例えばＰＣＳ携帯電話用周波数）の３種類の周波数の電波の送受信は図２に示すチップアンテナにより実現される。
【００６７】
次に図５、図６、図７、図８は本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの斜視図であり、図１、図２で示したチップアンテナと別の態様を有するものである。チップアンテナの基体１と端部２、３は以下に示す構成であってもよい。
【００６８】
図５は中央部の段落ちをなくしてストレート構造としたものである。図１、２に示すチップアンテナは、中央部４を全周に渡って段落ちさせて端部２、３を突出させて実装性を良くしたが、ストレート構造とすることで基体１の構成が極めて簡単になり生産性などが非常に向上する。
【００６９】
図６には、基体１と端部２、３とがそれぞれ円柱状で形成されたチップアンテナが示されている。円柱状である場合には、角形状と比較して実装作業時に転がるなどの不具合の可能性もあるが、断面が円形であるため、基体１上にレーザーなどによるトリミング加工を行う作業の効率や精度が向上する利点があり、ヘリカル導体部に形成されるスパイラルの精度も高まる。
【００７０】
図７に示されるチップアンテナは円柱状の基体１の両端に円柱状の端部２、３が設けられたものであり、図８に示されるチップアンテナは円柱状の基体１に角形状の端部２、３が設けられたものである。これらの構造により、端部２、３の断面が多角形状であるため実装時の転がりなどを防止し、しかも基体１の中央部は断面円形のため、レーザー加工や砥石加工では、非常に精度良いヘリカル導体部を形成することが可能となる利点を有する。
【００７１】
図９、図１０は本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの斜視図であり、基体１上に設けられた導体部の一部の外形が大きくなっている構成を示している。図９の４は凸部であり、外形を大きくした導体部の一部であって端部２、３と同じ大きさの外形を有している。導体部１０、１１、１２は容量成分を有しており、外形を大きくすることで容量を増加させることが可能となる。容量成分が大きくなることでチップアンテナのＱ値が小さくなることになり、送受信での更なる広帯域化が可能となる。また、端部２、３に加えて凸部４も電子基板に実装する際にランドなどに半田などで接続することで、実装強度を高めるメリットがある。
【００７２】
図１０（ａ）の４は凸部であり、水平方向に外形が拡張されており、容量がより増大してＱ値を低下させ広帯域化が実現される。更に凸部４の底面積が増大するために、電子基板への実装時の半田面積が大きくなり、実装強度がより向上する。なお、端子部２、３は凸部４と同一の大きさであってもよく、異なる大きさであってもよい。また、端子部２、３と凸部４との底面の高さをそろえることで、電子基板への実装を容易とすることができる。
【００７３】
また、図１０（ｂ）は本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの斜視図であり、導体部１０、１１の容量成分をさらに増大させる別の形態を表している。すなわち、凸部４と端部３をコの字状にして表面積を増加させて容量成分を増加させている。これにより容量が更に増大してＱ値を低下させて、広帯域化が実現される。あるいは、十分な容量成分を確保しつつチップアンテナの長さを短くすることができる。なお、コの字状ではなく、くし型の形状として、更に表面積を増加させて、容量成分を増加させてもよい。
【００７４】
図１１は本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの側面図であり、図１２は本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの断面図である。これらは基体１上に保護膜を設けた構成を示している。保護膜が設けられることで、基体１の導電性表面への損傷やスパイラル溝７ｂ、８ｂ、９ｂなどの損傷を防止することが可能となる。特に運搬時や実装時の衝撃や熱から守ることが可能となる。１５は保護膜であり、基体１の表面に塗布される。保護膜１５にはエポキシ樹脂などの樹脂材料が好適に用いられ、基体１の全面を覆ってもよく、あるいは少なくともヘリカル導体部７、８、９のみを覆ってもよい。なお、塗布などにより保護膜１５が形成されると、ヘリカル導体部７、８、９のスパイラル溝内部に保護膜１５が入り込み、保護膜１５が高誘電率の材料であるとアンテナの共振周波数を変動させる恐れがある。このため保護膜１５に用いる材料には、低誘電率のものが好ましい。ただし、ある程度保護膜１５の誘電率を考慮に入れた上で、ヘリカル導体部７、８、９や導体部１０、１１、１２の形状、大きさを設計しておくことで、所望の周波数などのアンテナ特性を得ることができる。
【００７５】
また、好ましくは、保護膜１５は基体１の段落ちした部分に収納されるように形成されることで、端子部２、３の側面の高さと保護膜１５の側面の高さが等しいかそれ以下となるように構成することが好ましい。これにより、電子基板への実装時の作業の容易性が確保されるからである。
【００７６】
図１２の１６はチューブ状保護膜であり、絶縁性のチューブで構成されている。チューブ状保護膜１６を設けることで、チップアンテナの特性に与える影響を回避することができる。すなわち、チューブ状保護膜１６がヘリカル導体部７、８、９を覆って設けられ、スパイラル溝や各ヘリカル導体部間に保護膜が流れ込まなくなる。これによりチューブ状保護膜１６を設けることによるアンテナ特性の変動が生じることはない。好ましくはチューブ状保護膜１６としては樹脂製でしかも熱収縮性のあるものを選ぶことが好ましい。これは、基体１にチューブ状保護膜１６を被せ、熱処理することでチューブが収縮し、確実にチューブ状保護膜１６を基体１上に形成することができるからである。
【００７７】
ここで、実施の形態１のチップアンテナは、実用周波数帯域が０．７〜６．０ＧＨｚと高周波数域に対応し、そのチップアンテナの長さＬ，高さＨ，幅Ｗは以下の通りとなっていることが好ましい。
【００７８】
Ｌ＝４．０〜４０．０ｍｍ
Ｈ＝０．５〜１０．０ｍｍ
Ｗ＝０．５〜１０．０ｍｍ
Ｌが４．０ｍｍ以下であると、必要とするインダクタンスを得ることができない。また、Ｌが４０．０ｍｍを超えてしまうと、素子自体が大きくなってしまい、電子基板等の小型化が困難となり、ひいてはその電子基板等を搭載した電子機器等の小型化を行うことが困難となる。また、Ｈ，Ｗそれぞれが０．５ｍｍ以下であると、素子自体の機械的強度が弱くなりすぎてしまい、実装装置などで、回路基板等に実装する場合に、素子折れ等が発生することがある。また、Ｈ、Ｗが１０．０ｍｍ以上となると、素子が大きくなりすぎて、電子基板等の小型化、電子機器の小型化が困難となる。
【００７９】
図１３は本発明の実施の形態１におけるチップアンテナのＶＳＷＲを示すグラフである。ＶＳＷＲは周波数に対する電圧定在波比である。実際に図１でしめしたチップアンテナを試作しネットワークアナライザーにて観測した結果である。
【００８０】
図１３から明らかなとおり、ＧＳＭ携帯電話用周波数帯域（８８０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）で、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が３以下、また、ＤＣＳ携帯電話用周波数帯域（１７１０ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚ）で、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が３以下となり、ほぼインピーダンスマッチングがとれていることがわかる。また、９００ＭＨｚ帯と１８００ＭＨｚ帯との２周波共振であることもわかり、単一のチップアンテナで２種類の周波数の電波を送受信することが可能であることが分かる。
【００８１】
図１４は本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの指向性を示すグラフである。アンテナのＹＺ方向の指向性を示している。図１４から明らかな通り全方位的な指向性を有している。
【００８２】
以上の構成により、単一のチップアンテナで複数の周波数の電波の送受信が可能となり、結果として電子基板の小型化、更にこれを組み込んだ電子機器の小型化が可能となり、種々の通信規格に応じた通信周波数に単一のチップアンテナで対応することが可能となり、低コスト化も可能となる。
【００８３】
（実施の形態２）
図１５は本発明の実施の形態２におけるチップアンテナの工法図である。
【００８４】
１８は回転支持台であり、１９はモーターであり、２０はレーザー照射器であり、２１は導電膜付基体であり、２２はヘリカル導体部であり、２２ｂはスパイラル溝であり、２３は導体部である。基体２１は実施の形態１で説明したとおり、アルミナもしくはアルミナを主成分とするセラミック材料等の絶縁体もしくは誘電体材料などをプレス加工，押し出し法等を施して形成される。更に基体２１には全体に銅，銀，金，ニッケル等の導電材料で構成された導電膜を単層乃至複数積層され、導電性を有する表面が形成される。
【００８５】
図１５に示すとおり、回転支持台１８に導電膜付基体２１が設置され、モーター１９により回転され、レーザー照射器２０からレーザー光線を導電膜付き基体２１に照射するとともに、レーザー照射器２０かもしくは回転支持台１８の少なくとも一方を移動させることでヘリカル状のスパイラル溝２２ｂが形成される。このとき、スパイラル溝２２ｂは確実に導電膜を超えて掘削され、ヘリカル状の導電膜が残り、これによりヘリカル状の導電膜を有するヘリカル導体部２２が形成される。また、一定の幅に渡ってスパイラル溝２２ｂを形成した後、レーザー照射器２０からのレーザー照射を停止することで、基体２１上にスパイラル溝２２ｂが形成されない導体部２３が形成される。これを所望の回数繰り返すことで、スパイラル溝２２ｂを有する複数のヘリカル導体部２２と複数の導体部２３とが交互に形成される。なお、レーザー照射ではなく、砥石などの切削加工を用いても良い。
【００８６】
上述の形成方法の場合には、基体２１の全体に導電膜を設ける構成としたので、当然のことながら端部２、３上にも導電膜が設けられる事になる。従って、この端部２、３上に設けられた導電膜を端子部５、６としても良い。また、端部２、３上に設けられた導電膜の上に、ニッケルなどの耐食膜（もしくは半田食われ防止膜）かもしくはＳｎやＳｎに他の金属（鉛を除く）を加えた鉛フリー半田などからなる接合膜の少なくとも一方を設けて端子部５，６を設けても良い。また、導電膜を端部以外にのみ設け、ヘリカル導体部２２と導体部２３を設けるとともに、端部２、３上に銀ペーストなどの導電ペースト材料を塗布して焼き付け、しかも焼き付けた導体と導電膜を電気的に接続させて端子部５、６としてもよい。また、焼き付けた導体の上に、耐食膜か接合膜の少なくとも一つを設けても良い。以上により、本発明のチップアンテナの製造が可能になる。
【００８７】
なお、ヘリカル導体部２２を導線等の線状体を巻き付けることで形成しても良い。この場合には、接着剤や樹脂モールド等の部材を用いて線状体を基体２１上に固定すればよい。あるいは基体２１上に孤立した導電膜を複数設けこれを導体部とし、孤立した導電膜以外の部分に線状体を巻きつけてヘリカル導体部を形成してもよい。この場合にはヘリカル導体部と孤立した導電膜の端部を相互に接続し、端子部５には第一のヘリカル導体部の一端を接続し、端子部６には端子部６の手前に設けられた孤立した導電膜の一端を接続し、接着剤での固定を用いずに熱圧着や超音波溶接等でヘリカル導体部と導体部と端子部を接続して、チップアンテナを製造することが可能となる。
【００８８】
また、各ヘリカル導体の厚みや長さ等は用いられる機器などの特性に応じて、適宜実験して求めることができる。
【００８９】
例えば、図１のチップアンテナでは、基体１の形状を３ｍｍ角柱、長さ３０ｍｍで考えた場合、ヘリカル導体部のスパイラル溝の厚みとして５μｍ〜２０μｍ、ヘリカル導体部７のスパイラル溝７ｂの電極全長は２５ｍｍ、ヘリカル導体部８のスパイラル溝８ｂの電極全長は５４ｍｍであり、導体部１０の長さは１２ｍｍであり、導体部１１の長さは８ｍｍである。
【００９０】
以上の構成により本発明におけるチップアンテナの製造が可能になる。
【００９１】
（実施の形態３）
図１６は本発明の実施の形態３における電子基板の斜視図である。図１６は本発明のチップアンテナが電子基板上に実装されている実装構造を表している。
【００９２】
１７は電子基板であり、１３、１４、１５は電子基板１７上に設けられたランドであり、半田などの低融点金属、またはエポキシ樹脂などの導電性接着剤などで取り付けられ、自動実装も可能である。ランド１３、１４はチップアンテナの取り付け用の他の回路とは接続されない独立したランドであり、保護膜１５は電源部に配線接続され給電可能なランドである。チップアンテナの端子部５は給電端子部として保護膜１５に半田やその他の低融点金属で接続され、端子部６と凸部４が同様に半田やその他の低融点金属で接続されことで、実装が実現される。
【００９３】
ランド１３、１４は共振周波数を調整するための調整用エレメントを兼用し、ランド１３、１４を大き目の形状にしておいてからトリミングによりランド面積を調整して、アンテナの共振周波数を高くすることができる。通常、電子基板１７の裏面に設けられた接地用の金属箔などによる並列の浮遊容量等により、アンテナの入力インピーダンスに変動が発生し、インピーダンス整合も変動する問題が発生しやすい。このため、調整エレメントとして働くランド１３、１４は非常に重要である。更に、ランド１３、１４の面積を実装面積より大きくすることで共振周波数を更に低下させることが可能であり、導体部１０、１１、１２の長さを低下させることができ、チップアンテナの更なる小型化が可能となる。
【００９４】
なお、基体１の中央付近に設けられた導体部１０の一部を大きくした凸部４をランド１４に接続させることで実装強度を上げているが、端子部５、６のみをランド１３、保護膜１５に接続させてもよい。また保護膜１５を給電可能なランドとしているが、１５を独立した保護膜として、１３を給電可能なランドとしてもよい。また、他の電子部品との実装関係により、ノイズの回り込みや発振などの影響が出ないように配置を工夫することが望ましい。
【００９５】
チップアンテナが電子基板１７にランド１３、１４、保護膜１５での半田付けなどの接続により実装されることで、端子部５には電流が供給され共振条件に合致した周波数の電波の送受信が可能となる。
【００９６】
【発明の効果】
以上のように、本発明では複数のヘリカル導体部と導体部が直列して交互に接続されるため、単一のチップアンテナで複数の周波数の電波を送受信することが可能となる。すなわち、もっとも周波数の高い電波は給電端子部に近いヘリカル導体部で共振して送受信し、周波数が低下するに従って、給電端子部から離れたヘリカル導体部までを用いて共振させることで送受信を行うことが可能となる。また、導体部の容量成分を実装される電子基板に設けられたランドとともに調整することで、アンテナのＱ値を低下させ広帯域化が可能となる。
【００９７】
基体の形状を様々に変化させることでチップアンテナの製造を容易化することが可能となる。
【００９８】
基体を段落ちさせることで実装時の電子基板との接触を防止し、アンテナ特性の劣化を回避することが可能となる。
【００９９】
また、基体あるいはヘリカル導体部上に保護膜を設けることで、チップアンテナの損傷を回避し、損傷によるアンテナ特性の劣化を防止することが可能となる。
【０１００】
更に、チップアンテナを電子基板に実装するに際して、端子部の一つを給電端子部として電源に接続されたランドに実装し、それ以外の端子部や導体部に設けられた凸部を独立したランドに実装することで、実装強度を向上することが可能である。また接続されたランドの面積の調整によりチップアンテナのインピーダンスマッチングを十分に取ることが可能となる。
【０１０１】
また、以上のチップアンテナを用いることで、電子基板を小型化することが可能となり、結果としてこれを組み込む携帯端末やノートブックパソコンなどの電子機器の小型化を実現することが可能となる。更に、単一のチップアンテナで複数の周波数に対応することができるため、一つの電子機器で多数の規格にかかわる通信方式を実現することが可能となり、結果として低コスト化も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの斜視図
【図２】本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの斜視図
【図３】本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの等価回路図
【図４】一般的なモノポールアンテナの等価回路図
【図５】本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの斜視図
【図６】本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの斜視図
【図７】本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの斜視図
【図８】本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの斜視図
【図９】本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの斜視図
【図１０】（ａ）本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの斜視図
（ｂ）本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの斜視図
【図１１】本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの側面図
【図１２】本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの断面図
【図１３】本発明の実施の形態１におけるチップアンテナのＶＳＷＲを示すグラフ
【図１４】本発明の実施の形態１におけるチップアンテナの指向性を示すグラフ
【図１５】本発明の実施の形態２におけるチップアンテナの工法図
【図１６】本発明の実施の形態３における電子基板の斜視図
【図１７】従来の技術におけるチップアンテナの斜視図
【図１８】従来の技術におけるチップアンテナの斜視図
【符号の説明】
１  基体
２、３  端部
４  凸部
５、６  端子部
７、８、９  ヘリカル導体部
７ｂ、８ｂ、９ｂ  スパイラル溝
１０、１１、１２  導体部
１３、１４  ランド
１５  保護膜
１６  チューブ状保護膜
１７  電子基板
１８  回転支持部
１９  モーター
２０  レーザー照射部
２１  基体
２２  ヘリカル導体部
２２ｂ  スパイラル溝
２３  導体部
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３  インダクタ成分
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３  容量成分
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2004289596.tif 000021
【図１７】
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【図１８】
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