(57)【要約】【課題】ミアンダ形状のアンテナパターンにおいて、特殊な製造設備を要することなく、素子寸法の小型化を図ることができる。【解決手段】ミアンダ状のアンテナパターン３を有するアンテナ素子である。アンテナパターン３のうち、折り返し幅方向略中央部の導体パターン３ａと折り返し幅方向両端部の導体パターン３ｃとが、複数の基板が積層されてなる多層基板２の異なる面上に形成されており、これら導体パターン３ａ，３ｃが、多層基板２の側面に形成されたサイドスルーホール３ｂで繋がれてミアンダ状のアンテナパターン３を形成している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミアンダ状のアンテナパターンを有するアンテナ素子であって、
上記アンテナパターンのうち、折り返し幅方向略中央部の導体パターンと折り返し幅方向両端部の導体パターンとが、複数の基板が積層されてなる多層基板の異なる面上に形成されており、
これら導体パターンが、上記多層基板の側面に形成されたサイドスルーホールで繋がれて上記ミアンダ状のアンテナパターンを形成していることを特徴とするアンテナ素子。
【請求項２】
折り返し幅方向両端部の導体パターンで上記サイドスルーホール間を選択的に繋ぐことにより、上記アンテナパターンの折り返し周期が調整されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ素子。
【請求項３】
折り返し幅方向両端部の導体パターンの折り返し点間を、所定の手段で選択的に繋ぐことにより、上記アンテナパターンの折り返し周期が調整されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ素子。
【請求項４】
上記所定の手段は、チップコンデンサ又はチップインダクタであることを特徴とする請求項３記載のアンテナ素子。
【請求項５】
上記基板は高誘電体材料を含有することを特徴とする請求項１記載のアンテナ素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミアンダ状のアンテナパターンを有するアンテナ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば携帯電話等の移動体通信機や、いわゆるＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１規格の無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等、各種無線技術の開発が進められている。そして、これに伴い、無線通信を行うためのアンテナ素子に関する技術も開発されている。
【０００３】
アンテナ素子は、無線通信を行うために必然的に設けられる部材であり、例えば円柱状の誘電体に放射電極や表面電極等を形成したものが知られている。この種のアンテナ素子は、通信機本体の外部に設置されて用いられるのが一般的である。
【０００４】
しかしながら、外部に配設して用いるタイプのアンテナ素子では、小型化の妨げとなること、高い機械的強度が要求されること、部品点数の増加を招くこと等が問題になる。そこで、これに替わるアンテナ素子として、例えば機器本体内に設けられたプリント配線基板等に表面実装し得るチップ状のアンテナ素子（いわゆるチップアンテナ）が提案されている。チップアンテナは、例えば基板上に積層された銅箔をフォトリソ技術によってパターニング（エッチング）することによりアンテナパターンが形成されてなる。アンテナパターンとしては、ミアンダ状、ループ状、ヘリカル状、逆Ｆ等の様々な形状が提案されているが、中でも導体パターンの形状をミアンダ（ジグザグ）状として基板の長さを短くできる等の理由から、ミアンダ状のアンテナパターンを有するアンテナ素子（以下、ミアンダアンテナと称する。）が注目されている。
【０００５】
ところで、ミアンダアンテナは、ミアンダ状のアンテナパターンが基板上に蛇行して形成されているため、基板の長さ方向を短くすることができる一方で、折り返し幅の寸法が大きくなるという特徴がある。特に、低い周波数帯域で用いられるミアンダアンテナは、電波の波長が長くなるため、これに伴ってアンテナパターンの蛇行の横幅が大きくなり、結果的に基板が大型化してしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、ミアンダアンテナの導体パターンを折り曲げることにより、チップアンテナの小型化を図る試みが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このチップアンテナは、アンテナ導体と、アンテナ導体の一部に重なる誘電体チップとを備え、アンテナ導体の誘電体チップに重なっていない導体露出部が誘電体チップの表面に沿って折り曲げられている。これによって、誘電体チップが重なっていない導体の分だけ誘電体チップの寸法を小さくでき、全体としてチップアンテナを小型化できるとされている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−３１９８１３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１記載のチップアンテナは、導体パターンの一部（折り返し幅方向中央部）を埋め込むように樹脂を成型して誘電体チップを形成し、平板状の導体パターンを誘電体チップの表面に沿って機械的に変形させるといった工程を経るため、製造のために特殊な設備が必要となる。
【０００９】
そこで本発明はこのような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、ミアンダ形状のアンテナパターンにおいて、特殊な製造設備を要することなく、素子寸法の小型化を図ることができるアンテナ素子を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係るアンテナ素子は、ミアンダ状のアンテナパターンを有するアンテナ素子であって、上記アンテナパターンのうち、折り返し幅方向略中央部の導体パターンと折り返し幅方向両端部の導体パターンとが、複数の基板が積層されてなる多層基板の異なる面上に形成されており、これら導体パターンが、上記多層基板の側面に形成されたサイドスルーホールで繋がれて上記ミアンダ状のアンテナパターンを形成していることを特徴とする。
【００１１】
以上のような構成のアンテナ素子においては、アンテナパターンの折り返し幅方向両端部を折り返し幅方向略中央部と異なる面に形成するとともに、これらの導体パターンをサイドスルーホールで繋ぐことによってミアンダ状のアンテナパターンをなしている。このため、アンテナパターンの全体形状は、折り返し幅方向両端部が内側へ折り込まれたような形状とされる。したがって、アンテナ素子においては、アンテナパターンの折り返し幅を変化させることなく、アンテナ素子の幅方向の寸法を縮めることができる。
【００１２】
また、本発明に係るアンテナ素子においては、多層基板に導体パターン及びサイドスルーホールを形成してミアンダ状のアンテナパターンを形成しているので、樹脂の成型や導体パターンの折り曲げといった特殊な加工が不要である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアンテナ素子について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
本発明を適用したアンテナ素子は、例えば複数基板が積層されてなる多層基板をベースとし、機器本体内に設けられたプリント配線基板等に表面実装し得る、いわゆるチップ状のアンテナ素子（基板アンテナ）である。図１に示すように、アンテナ素子１は、下から基板２ａ、基板２ｂ、基板２ｃの３層の基板が積層されてなる多層基板２を有する。多層基板２における基板の積層数は、３層に限定されず任意に変更できる。
【００１５】
このアンテナ素子１は、所定の折り返し幅、ピッチ及び線幅でミアンダ状に蛇行されてなる、いわゆるミアンダ状のアンテナパターン３を有する。アンテナパターン３の一端の端子部４は給電端とされ、ここに電源が接続される。一方、アンテナパターン３は、外部からの高周波信号を受信する。すなわち、アンテナパターン３は、高周波信号源となる。
【００１６】
アンテナパターン３は、多層基板２の複数の面上に形成された導体パターンが、アンテナ素子１側面のサイドスルーホールで繋がれることによって、折り返し幅方向の両端部が内側へ折り込まれたような形状とされている。具体的には、基板２ｃ上に、アンテナパターン３の折り返し幅方向略中央部を構成する帯状の導体パターン３ｃが、基板２ａの両端にわたって互いに略平行に複数形成されている。また、これら導体パターン３ｃの両端部に接続するように、多層基板２の両側面にサイドスルーホール３ｂが形成される。さらに、基板２ｃ上には、アンテナパターン３の折り返し部を構成する導体パターン３ａが、多層基板２（基板２ｃ）の一側面に形成されたサイドスルーホール３ｂ間を接続するように形成されている。なお、導体パターン３ａ，３ｃは、基板上に積層された銅箔をフォトリソ技術によってパターニング（エッチング）することにより形成される。
【００１７】
通常のミアンダ状のアンテナパターンを有するアンテナ素子においては、基板の同一面上に所定の折り返し幅をもって蛇行しながらアンテナパターンが形成されているので、アンテナパターンの長さ方向の基板寸法は小さくできるものの、アンテナパターンの折り返し幅方向の基板寸法を大きくしなければならず、結果的にアンテナ素子の占有面積が広くなるという不都合がある。
【００１８】
これに対して、本実施形態のアンテナ素子１では、多層基板２及びサイドスルーホール３ｂを利用して、ミアンダ状のアンテナパターン３の折り返し幅方向両端部の導体パターン３ａを折り込んだ形状としているので、平面的に形成されたミアンダ状のアンテナパターンの折り返し幅よりも狭い基板寸法で、実際に必要な折り返し幅を確保することができる。したがって、アンテナパターン３の折り返し幅を実質的に変化させることなく多層基板２の幅方向の寸法を大幅に縮小することができ、アンテナ素子１の小型化を図ることができる。
【００１９】
特に、アンテナ素子の小型化を図ることができるという効果を顕著に得られることから、アンテナ素子の使用される周波数は、例えば８００ＭＨｚ等の低周波数帯域であることが好ましい。低周波数帯域で使用されるアンテナ素子においては、受信する電波の波長が長くなることに対応してアンテナパターンの折り返し幅を広くする必要が生じ、基板寸法の大型化が大きな問題となるが、アンテナパターンの折り返し幅方向両端部を折り込む形状とすることで、この問題を回避することができる。
【００２０】
また、本実施の形態に係るアンテナ素子１においては、多層基板２上の導体パターン３ａ、３ｃ及びサイドスルーホール３ｂによってミアンダ状のアンテナパターン３を形成しているので、樹脂の成型や導体パターンの折り曲げといった特殊な加工が不要である。つまり、本実施の形態に係るアンテナ素子１は、既存の多層基板２の製造に用いられる設備を利用して、比較的簡単に製造することができる。
【００２１】
また、異なる基板間の導体パターン３ａ、３ｃを繋ぐ手段としてサイドスルーホール３ｂを用いるので、スルーホールを用いる場合に比べてアンテナ素子１の幅方向寸法をさらに小型化することができる。
【００２２】
ところで、アンテナパターンがその折り返し幅方向両端部を折り込んだ形状を呈する本実施形態のアンテナ素子１は、アンテナパターンの長さや折り返し幅等が等しくされた同一平面上に形成されたアンテナパターンを有するアンテナ素子と比較すると、その共振周波数が高くなる方向にずれる傾向にある。このため、同一平面上に形成されたアンテナパターンを、寸法等を変化させずに単に折り返し幅方向両端部を折り込んだような形状にしただけでは、所定の周波数で共振状態を得られなくなるおそれがある。そこで、本実施形態のアンテナ素子においては、折り込み形状による共振周波数のずれを考慮してアンテナ素子の形状を設計することが必要であり、これによって折り込む前の形状のアンテナパターンを有するアンテナ素子と同じ特性を得ることができる。
【００２３】
なお、多層基板２を構成する材料としては、プリント配線基板の基材として一般に用いられるものであれば、いずれも使用可能である。具体的には、紙フェノール基板（ＸＸＰ、ＸＰＣ等）、紙ポリエステル基板（ＦＲ−２）、紙エポキシ基板（ＦＲ−３）、ガラス紙コンポジットエポキシ基板（ＣＥＭ−１）、ガラス不織紙コンポジットエポキシ基板（ＣＨＥ−３）、ガラス布エポキシ基板（Ｇ−１０）、ガラス布エポキシ基板（ＦＲ−４）等を挙げることができる。なお、括弧内の記号は、米国電気製造業者協会（ＮＥＭＡ）記号である。これらの中で、吸湿性や寸法変化が少なく、自己消炎性を持つガラス布エポキシ基板（ＦＲ−４）等が好適である。特に、波長短縮効果を利用してアンテナパターン３の小型化を図ることができることから、多層基板２を構成する材料として、高誘電体材料を用いることが好ましい。
【００２４】
ところで、この種のアンテナ素子は、周囲の状況に応じて共振周波数に僅かにズレが生じるため、実装される機器の変更や、機器内での実装場所の変更ごとにこの共振周波数のズレを微調整する必要がある。この共振周波数の微調整は、基本的には、基板上のアンテナパターンの線幅や折り返しピッチ等の多数のパラメータを変化させてアンテナ素子の試作をすることによって行われるため、多大な費用と時間とを費やすことになり、極めて非効率的である。
【００２５】
そこで、図２に示すように、アンテナ素子１において、基板２ｃ上の導体パターン３ａの折り返し点にランド５を設けておき、折り返し点間を選択的に繋ぐように、チップ部品６をランド５上に実装する。チップ部品６は、チップインダクタ又はチップコンデンサから選ばれる。本例では、チップ部品６を実装することにより、アンテナパターン３の折り返し周期が調整されて、アンテナ素子１の共振周波数を所望の値に調整することができる。このとき、チップ部品６としてのチップコンデンサやチップインダクタの定数を変更したり、チップ部品６を実装する場所や数を変更したりすることで、アンテナ素子１の共振周波数を微調整することができる。したがって、本例では、アンテナ素子１が実装される位置が変化すること等によりアンテナ素子１の共振周波数にズレが生じた場合でも、アンテナパターン３の設計変更ではなく、最適なチップ部品６を選定するといった極めて簡単な方法で対応できる。
【００２６】
また、アンテナ素子としては、図１に示すような導体パターン３ｃ及びサイドスルーホール３ｂを全て繋いだ構造のアンテナパターン３を有する構成だけでなく、例えば図３に示すように、導体パターン３ｃ及びサイドスルーホール３ｂを導体パターン３ａで１つおきに繋ぐことにより、アンテナパターン３の折り返し周期を調整することもできる。折り返し幅方向両端部を含む導体パターン３ａでサイドスルーホール３ｂ間を選択的に繋いでアンテナパターン３の折り返し周期を調整することによって、実装される電子機器の周波数に応じて、アンテナ素子１の共振周波数を所望の値に設定することができる。
【００２７】
さらに、サイドスルーホール３ｂを繋ぐ導体パターン３ａを、多層基板２の最表面（基板２ｃの表面）のみに形成するのではなく、例えば図４に示すように、中間層である基板２ｂにも形成するようにしてもよい。
【００２８】
なお、本発明は、上述した発明の実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るアンテナ素子は、幅方向の基板寸法を従来に比べて飛躍的に小型化することができるとともに、特殊な製造設備を要することなく簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアンテナ素子の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明のアンテナ素子の他の例を示す斜視図である。
【図３】本発明のアンテナ素子のさらに他の例を示す斜視図である。
【図４】本発明のアンテナ素子のさらに他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  アンテナ素子
２  多層基板
３  アンテナパターン
４  端子部
５  ランド
６  チップ部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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