(57)【要約】【課題】温度変化の負荷に対して、常温における比誘電率の変動が小さい複合材料を用いた誘電体アンテナを提供する。【解決手段】本発明の誘電体アンテナは、少なくとも、誘電体ブロックと、前記誘電体ブロックに設けられた放射電極と給電電極と設置電極とを備えた誘電体アンテナであって、前記誘電体ブロックは、結晶性の熱可塑性樹脂と、セラミック粉と、酸変性したスチレン系熱可塑性エラストマーとを含み、前記酸変性したスチレン系熱可塑性エラストマーが３〜２０ｖｏｌ％、前記誘電体ブロックに含まれている。【選択図】  図１
2005244437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、誘電体ブロックと、前記誘電体ブロックに設けられた放射電極と給電電極と設置電極とを備えた誘電体アンテナであって、
前記誘電体ブロックは、結晶性の熱可塑性樹脂と、セラミック粉と、酸変性したスチレン系熱可塑性エラストマーとを含み、前記酸変性したスチレン系熱可塑性エラストマーが３〜２０ｖｏｌ％、前記誘電体ブロックに含まれていることを特徴とする、誘電体アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に携帯電話用に用いられる誘電体アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
誘電体アンテナ材料としては、樹脂中にセラミック粉を配合した複合材料が広く用いられている。たとえば、特許文献１には、シンジオタクチックポリスチレンと誘電体セラミックからなる誘電体アンテナ用の複合材料が開示されている。そして、これにより、電気特性が良く、加工性および成形性に優れ、かつ、比重が小さい誘電体アンテナ用の複合誘電体材料が得られるとある。
【特許文献１】特開平１１−３４５５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の複合材料を誘電体アンテナ材料として用いた場合、周囲の温度変化の繰り返しによって前記複合材料の成形体の常温における厚みが変化し、前記成形体の比誘電率（εr）が変動することが知られている。誘電体アンテナ材料においては、前記比誘電率の変動が、アンテナとしての特性に対して大きな問題となる。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、温度変化の負荷に対して、常温における比誘電率の変動が小さい複合材料を用いた誘電体アンテナを提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の誘電体アンテナは、少なくとも、誘電体ブロックと、前記誘電体ブロックに設けられた放射電極と給電電極と設置電極とを備えた誘電体アンテナであって、前記誘電体ブロックは、結晶性の熱可塑性樹脂と、セラミック粉と、酸変性したスチレン系熱可塑性エラストマーとを含み、前記酸変性したスチレン系熱可塑性エラストマーが３〜２０ｖｏｌ％、前記誘電体ブロックに含まれることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の誘電体アンテナによれば、構成成分である誘電体ブロックは、結晶性の熱可塑性樹脂とセラミック粉とを含む複合材料中に、さらに、所定量の酸変性のスチレン系熱可塑性エラストマーを含有するため、温度変化の負荷に対する誘電体ブロックの比誘電率の変動が小さい。したがって、温度変化の負荷に対してアンテナ特性の安定した誘電体アンテナを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の誘電体アンテナに係る一つの実施形態について説明する。
【０００８】
図１は、本発明の誘電体アンテナの斜視図を示す。
【０００９】
本発明の誘電体アンテナ１は、誘電体ブロック２と、放射電極３（３ａ、３ｂ）と、給電電極４と、設置電極５からなる。
【００１０】
誘電体ブロック２の一方主面には放射電極３ａが形成されている。また、放射電極３ｂは、誘電体ブロック２の側面に２つ形成され、給電電極４と設置電極５にそれぞれ接続されている。
【００１１】
ここでは、誘電体ブロック２は射出成形によって、直方体の他方主面が開口されたケース状に形成されている。これは機能に不要な複合誘電体成形物の不要部分を削り、軽量化を図ったものであり、このような形状に限るものではない。たとえば、図１に記載の平板、あるいは円板等を用いることができる。また、前記平板等を複数枚積み重ねた、積層体等も用いることができる。
【００１２】
また、放射電極３、給電電極４および設置電極５は、低コスト化、および工程数を減らすため、インサート成形もしくはアウトサート成形されることが好ましい。この放射電極３の形状により、誘電体ブロック２との共振周波数を調整することになるため、放射電極３、給電電極４および設置電極５の形状、および配置は適宜、調整する。なお、放射電極３、給電電極４および設置電極５としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、およびそれらの合金等の材料を用いることができるが、コスト面を考慮して、一般的にＣｕおよびその合金が用いられる。また、経時安定性などの点から、複数層のめっき品を用いる場合もある。
【００１３】
以上のように構成された誘電体アンテナ１は、給電電極４から放射電極３に対して高周波電力が供給される。これにより、高周波電磁界を発生し、電波を送信する。また、放射電極３は、電波を受信したとき、高周波電流を誘起し、ＲＦ回路へと伝達する。このような誘電体アンテナ１において、本願発明で用いられる誘電体ブロックを用いることで、温度変化の負荷に対して比誘電率の変動が小さくなり、アンテナ特性の安定した誘電体アンテナを得ることができる。
【００１４】
次に、本発明の誘電体アンテナの一実施形態について説明する。
【００１５】
まず、あらかじめ準備した金属箔から所定の形状を打ち抜くことで、放射電極３、給電電極４および設置電極５を形成する。次に、前記放射電極３、給電電極４および設置電極５からなる金属部材を所定の金型内に配置した後、本発明の誘電体アンテナに用いられる複合材料を加熱溶融させた状態で、前記金型内に射出成形することで、誘電体ブロック２と前記放射電極３、給電電極４および設置電極５を一体成形し、目的とする誘電体アンテナ１を得ることができる。
【００１６】
また、誘電体ブロック２、放射電極３、給電電極４および設置電極５を形成する方法について、上記の実施形態においては、誘電体ブロック形成時に、あらかじめ準備した放射電極３、給電電極４および設置電極５と、誘電体ブロック２を一体化する方法を用いたが、誘電体ブロック２を成形した後に、前記誘電体ブロック２の形状に合わせた放射電極３、給電電極４および設置電極５を形成し、一体化する方法を用いることもできる。また、前記放射電極３、給電電極４および設置電極５は、めっき、スパッタ、蒸着などの方法を用いて形成してもよい。
【００１７】
以下、本発明における実験例について説明する。
（１）誘電体ブロック用複合材料の作製
まず、酸変性したスチレン系熱可塑性エラストマーを用いた誘電体ブロック用複合材料の出発材料として、ポリプロピレン樹脂、マレイン酸変性−スチレン・エチレン・ブタジエンブロック共重合体を含む樹脂（マレイン酸変性ＳＥＢＳと略す）、アルミナ粉末、チタン酸カルシウム粉末、およびガラス繊維を準備した。
【００１８】
また、酸変性していないスチレン系熱可塑性エラストマーを用いた誘電体ブロック用複合材料の出発材料として、ポリプロピレン樹脂、スチレン・エチレン・ブタジエンブロック共重合体を含む樹脂（酸変性無しＳＥＢＳと略す）、アルミナ粉末、チタン酸カルシウム粉末、およびガラス繊維を準備した。
【００１９】
ここで、本発明では、結晶性の熱可塑性樹脂としてポリプロピレンを用いたが、ポリエチレン、シンジオタクチックポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファイド、およびポリアセタール等を用いても、本発明と同様の効果が得られる。
【００２０】
また、酸変性したスチレン系熱可塑性エラストマーとして、マレイン酸変性したスチレン系熱可塑性エラストマーを用いたが、カルボン酸変性したスチレン系熱可塑性エラストマー、たとえば、アクリル酸変性や、メタクリル酸変性したスチレン系熱可塑性エラストマーであれば、本発明と同様の効果が得られる。
【００２１】
次に、前記出発材料を表１に示す割合で混合し、ロッキングミキサーを用いて３０分間、混合した。次に、前記混合により得られた出発材料の混合物を、連続式の２軸押出し機に投入し、１９０〜２１０℃に温度を制御しながら、溶融混練した後、適宜、オーブンにて乾燥させ、乾燥済みの溶融混合物を得た。さらに、前記乾燥済みの溶融混合物を、粉砕機を用いてペレット状に粉砕し、再度、ロッキングミキサーを用いて３０分間、混合することによって、目的とする試料番号１〜８の誘電体ブロック用複合材料を得た。
【００２２】
ここで、前記混合について、本発明においては連続式の２軸押出し機を用いたが、バッチ式ニーダーなどの混合装置を用いても、本発明と同様の効果が得られる。また、本発明においては、乾燥済みの溶融混合物を、粉砕機を用いてペレット状に粉砕したが、ペレタイザーやホットカット等の装置を用いてペレット化してもよい。
【００２３】
【表１】
2005244437.tif 000003
【００２４】
（２）特性評価用試験片の作製
前記（１）で得られた試料番号１〜８の誘電体ブロック用複合材料を加熱溶融しながら、金型内に射出成形し、厚み膨張率、および比誘電率の変化率の測定に供する直径５５ｍｍ×厚み１．３ｍｍの円板状の試験片を得た。
【００２５】
同様に、曲げ特性の試験に供するために、試料番号１〜８の誘電体ブロック用複合材料を、前記金型とは別の金型に射出成形し、目的とする長さ８０ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚み４ｍｍの板状の試験片を得た。
（３）円板状の試験片における厚み膨張率と比誘電率の変化率の測定
測定前後の処理として、前記（２）で得られた円板状の試験片を熱衝撃試験機内で、まず、−４０℃に保たれた試験槽に３０分間静置した後、８５℃に保たれた別の試験槽に前記円板状の試験片を移動させて３０分間静置するという操作を１サイクルとして、５０サイクル行った。
【００２６】
厚み膨張率（％）の測定については、まず、前記試験機内に静置する前に、円板状の試験片について、中央部周辺の厚みをマイクロメーターを用いて５個所測定し、その平均値を静置前の厚み（μｍ）とした。次に、前記５０サイクルの熱衝撃試験後に、静置前に測定した中央部周辺の厚みを再度５箇所測定し、その平均値を５０サイクル後の厚み（μｍ）とした。さらに、静置前の厚みと５０サイクル後の厚みから、以下に示す式１を用いて厚み膨張率（％）を算出した。
式１：厚み膨張率（％）＝｛（５０サイクル後の厚み−静置前の厚み）／静置前の厚み]×１００
比誘電率の変化率（％）は、前記試験機内に静置する前と、５０サイクル経過後に試験機内から取り出した直後と、の円板状の試験片の比誘電率（εr）について、それぞれネットワークアナライザー（装置名：ＨＰ８５１０／アジレントテクノロジー製）を用いて測定し、以下に示す式２を用いて算出した。
式２：比誘電率の変化率（％）＝｛（５０サイクル後の比誘電率−静置前の比誘電率）／静置前の比誘電率]×１００
（４）３ＧＨｚにおける比誘電率およびＱ値、ならびに機械的強度の測定
試料番号１〜８について、３ＧＨｚにおける比誘電率（εr）とＱ値を測定した。さらに、曲げ強さ（ＭＰａ）、曲げ弾性率（ＭＰａ）、および破断時のたわみ（ｍｍ）を測定した。
【００２７】
比誘電率（εr）とＱ値は、円板状の試験片について、前記ネットワークアナライザーを用いて、測定周波数が３ＧＨｚのときの数値を測定した。
【００２８】
また、曲げ強さ（ＭＰａ）、曲げ弾性率（ＭＰａ）、および破断時のたわみ（ｍｍ）については、曲げ試験機（装置名：オートグラフ／島津製作所製）内の支持台に板状の試験片を静置し、プラスチックの曲げ特性試験方法（ＪＩＳ規格Ｋ７１７１）に準じて測定した。ここで、試験速度は２ｍｍ／ｍｉｎ、支点間距離は６０ｍｍとした。これらの測定結果を表２に示す。
【００２９】
【表２】
2005244437.tif 000004
【００３０】
前記表１〜２において、＊印を付したものは本発明の範囲外のものであり、それ以外は本発明の範囲内のものである。
【００３１】
表１から明らかなように、誘電体ブロック用複合材料中にマレイン酸変性ＳＥＢＳを３〜２０ｖｏｌ％含む場合（試料番号１〜４）においては、比誘電率の変化率が±１．２％以内であることが分かった。さらに、試料番号１〜４では、曲げ強さ等の機械的強度についても良好であることが分かった。
【００３２】
これに対して、本発明の範囲外である、試料番号５については、表１に示すように、比誘電率の変化率の絶対値が１．２より大きいことが分かった。また、試料番号７については、表１に示すように、厚み膨張率が２％と大きいことが分かった。さらに、試料番号６について、曲げ強さは落下試験などから３５ＭＰａ以上必要なのに対して、表２に示すように、曲げ強さ３０ＭＰａと小さく、かつ、３ＧＨｚにおけるＱ値も３００未満と小さいことが分かった。また、酸変性をしていないスチレン系熱可塑性エラストマーを用いた試料番号８についても、表１に示すように、比誘電率の変化率の絶対値が１．２より大きいことが分かった。
【００３３】
これら試料番号５〜８の特性値は、携帯電話に用いられる誘電体アンテナ用複合材料として用いる点において、実用上好ましくない数値である。
【００３４】
なお、本発明の酸変性ＳＥＢＳを含む誘電体ブロック用複合材料にガラス繊維を添加した実施例を示したが、このガラス繊維は必須ではない。ただし、比誘電率の変化率に影響を与えない程度であれば、ガラス繊維を含有させることにより、機械的強度を向上させることができる。
【００３５】
さらには、前記誘電体ブロック用複合材料に、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤等の添加剤を、比誘電率の変化率に影響を与えない程度であれば、適宜、添加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る誘電体アンテナの斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  誘電体アンテナ
２  誘電体ブロック
３（３ａ、３ｂ）  放射電極
４  給電電極
５  設置電極
【図１】
2005244437.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成17年1月14日(2005.1.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、誘電体ブロックと、前記誘電体ブロックに設けられた放射電極と給電電極と設置電極とを備えた誘電体アンテナであって、
前記誘電体ブロックは、
ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、およびポリアセタールからなる群から選ばれる少なくとも１種の結晶性の熱可塑性樹脂と、
セラミック粉と、
酸変性したスチレン系熱可塑性エラストマーと、
を含み、
前記酸変性したスチレン系熱可塑性エラストマーが３〜２０ｖｏｌ％、前記誘電体ブロックに含まれていることを特徴とする、誘電体アンテナ。
【請求項２】
前記結晶性熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン、ポリエチレン、およびポリアセタールからなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１に記載の誘電体アンテナ。
【請求項３】
前記結晶性熱可塑性樹脂は、ポリプロピレンおよびポリエチレンからなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１に記載の誘電体アンテナ。
【請求項４】
前記結晶性熱可塑性樹脂は、ポリプロピレンであることを特徴とする、請求項１に記載の誘電体アンテナ。
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月20日(2005.6.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の誘電体アンテナは、少なくとも、誘電体ブロックと、前記誘電体ブロックに設けられた放射電極と給電電極と設置電極とを備えた誘電体アンテナであって、前記誘電体ブロックは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、およびポリアセタールからなる群から選ばれる少なくとも１種の結晶性の熱可塑性樹脂と、セラミック粉と、酸変性したスチレン系熱可塑性エラストマーを含み、前記酸変性したスチレン系熱可塑性エラストマーが３〜２０ｖｏｌ％、前記誘電体ブロックに含まれることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
ここで、本発明では、結晶性の熱可塑性樹脂としてポリプロピレンを用いたが、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、およびポリアセタールを用いても、本発明と同様の効果が得られる。