(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する天面と底面とを持ち、所定の位置で前記天面から前記底面へ貫通する基板貫通孔が穿設されている、誘電体基板と；導電体からなり、前記誘電体基板の前記天面に形成されたアンテナ放射電極と；導電体からなり、前記誘電体基板の前記底面に形成された接地電極と；上端部に設けられた頭部と、前記上端部から下端部へ延在する棒状の胴体部と、から構成される給電ピンであって、前記頭部が前記所定の位置で前記アンテナ放射電極と接続され、前記下端部が前記基板貫通孔を介して前記誘電体基板の前記底面側へ導出される、前記給電ピンと；を有するパッチアンテナの前記給電ピンを前記アンテナ放射電極に半田付けする方法であって、
互いに離間し、かつ前記基板貫通孔の中心線に対して回転対称に設けられたＮ個（Ｎは２以上の整数）の開口部を持ち、かつ前記給電ピンの頭部の高さより厚さが薄いマスクを前記アンテナ放射電極上に搭載する工程と、
該マスクを使用して、Ｎ個のペースト半田を、前記アンテナ放射電極上であり前記給電ピンの前記頭部が載る位置に塗布する工程と、
前記給電ピンを前記誘電体基板の天面から前記基板貫通孔に押し込んで、前記給電ピンの頭部を前記Ｎ個のペースト半田上に載せる工程と、
リフローにより前記Ｎ個のペースト半田を溶融して、前記給電ピンを半田付けする工程と、
を含むことを特徴とするパッチアンテナの給電ピン半田付け方法。
【請求項２】
前記マスクとして、前記Ｎ個の開口部が仮想円環をＮ個に分割（分離）して出来るＮ個の円弧状開口部である、マスクを使用することを特徴とする、請求項１に記載のパッチアンテナの給電ピン半田付け方法。
【請求項３】
前記仮想円環の内径は、前記給電ピンの頭部の直径よりも小さく、前記仮想円環の外径は、前記給電ピンの頭部の直径よりも大きい、請求項２に記載のパッチアンテナの給電ピン半田付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッチアンテナに関し、特に、自動車等の車両に搭載されるアンテナに好適なパッチアンテナの給電ピンの半田付け方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この技術分野において周知のように、現在、自動車等の車両には種々のアンテナが搭載される。例えば、そのようなアンテナとしては、ＧＰＳ（全地球測位システム）用アンテナやＳＤＡＲＳ（衛星デジタルラジオサービス）用アンテナ等がある。
【０００３】
ＧＰＳ（Global Positioning System）は、人工衛星を用いた衛星測位システムである。ＧＰＳは、地球を周回している２４基の人工衛星（以下、「ＧＰＳ衛星」と呼ぶ）のうちの４基のＧＰＳ衛星からの電波（ＧＰＳ信号）を受信し、この受信した電波から移動体とＧＰＳ衛星との位置関係および時間誤差を測定して三角測量の原理に基づいて、移動体の地図上における位置や高度を高精度で算出することを可能としたものである。
【０００４】
ＧＰＳは、近年では、走行する自動車の位置を検出するカーナビゲーションシステム等に利用され、広く普及している。カーナビゲーション装置は、このＧＰＳ信号を受信するためのＧＰＳ用アンテナと、このＧＰＳ用アンテナが受信したＧＰＳ信号を処理して車両の現在位置を検出する処理装置と、この処理装置で検出された位置を地図上に表示するための表示装置等から構成される。ＧＰＳ用アンテナとしては、パッチアンテナのような平面アンテナが使用される。
【０００５】
一方、ＳＤＡＲＳ（Satellite Digital Audio Radio Service）とは、米国における衛星（以下、「ＳＤＡＲＳ衛星」と呼ぶ）を使用したデジタル放送によるサービスである。すなわち、米国においては、ＳＤＡＲＳ衛星からの衛星波または地上波を受信して、デジタルラジオ放送を聴取可能にしたデジタルラジオ受信機が開発され、実用化されている。現在、米国では、ＸＭとシリウスという２つの放送局が計２５０チャネル以上のラジオ番組を全国に提供している。このデジタルラジオ受信機は、一般には、自動車等の移動体に搭載され、周波数が約２．３ＧＨｚ帯の電波を受信してラジオ放送を聴取することが可能である。すなわち、デジタルラジオ受信機は、モバイル放送を聴取することが可能なラジオ受信機である。受信電波の周波数が約２．３ＧＨｚ帯なので、そのときの受信波長（共振波長）λは約１２８．３ｍｍである。尚、地上波は、衛星波を一旦、地球局で受信した後、周波数を若干シフトし、直線偏波で再送信したものである。すなわち、衛星波は円偏波の電波であるのに対して、地上波は直線偏波の電波である。ＳＤＡＲＳ用アンテナとしても、上記ＧＰＳ用アンテナと同様に、パッチアンテナのような平面アンテナが使用される。
【０００６】
ＸＭ衛星ラジオ用アンテナ装置は、静止衛星２基より円偏波電波を受信し、不感地帯では地上直線偏波設備により電波を受信する。一方、シリウス衛星ラジオ用アンテナ装置は、周回衛星３基（シンクロ型）より円偏波電波を受信し、不感地帯では地上直線偏波設備により電波を受信する。
【０００７】
デジタルラジオ受信機としては、自動車に搭載されるもの、屋内に置かれる据置型のもの、さらに、バッテリを電源として持ち運びできる可搬型のものがある。
【０００８】
図１乃至図３を参照して、従来のパッチアンテナ１０について説明する。図１はパッチアンテナ１０の斜視図である。図２において、（Ａ）はパッチアンテナ１０の平面図、（Ｂ）はパッチアンテナ１０の正面図、（Ｃ）はパッチアンテナ１０の左側面図、（Ｄ）はパッチアンテナ１０の底面図である。図３は図２（Ａ）のIII−IIIでの断面図である。
【０００９】
パッチアンテナ１０は、略直方体形状の誘電体基板１２と、アンテナ放射電極（放射素子）１４と、接地電極（接地導体）１６と、リベット状の給電ピン１８とから構成される。アンテナ放射電極１４は、受信電極やパッチ電極とも呼ばれる。
【００１０】
誘電体基板１２は、たとえばチタン酸バリウムなどからなる高誘電率のセラミックス材料が用いられる。誘電体基板１２は、互いに対向する天面（表面）１２ｕおよび底面（裏面）１２ｄと、側面１２ｓとを持つ。図示の例では、誘電体基板１２の側面１２ｓの角が面取りされている。誘電体基板１２には、後述する給電点１５の設置位置で、天面１２ｕから底面１２ｄへ貫通する基板貫通孔１２ａが穿設されている。
【００１１】
アンテナ放射電極（放射素子）１４は、導電体からなり、誘電体基板１２の天面１２ｕ上に形成されている。アンテナ放射電極（放射素子）１２は、ほぼ正方形状をしている。アンテナ放射電極（放射素子）１２は、例えば、銀パターン印刷によって形成される。
【００１２】
接地電極（接地導体）１６は、導電体からなり、誘電体基板１２の底面１２ｄに形成されている。この接地電極（接地導体）１６は、基板貫通孔１２ａとほぼ同心で、かつ基板貫通孔１２ａの直径よりも大きい直径の接地開口部１６ａを持つ。
【００１３】
アンテナ放射電極１２の中心からｘ軸方向およびｙ軸方向に変位した位置に給電点１５が設けられる。この給電点１５に給電ピン１８の上端部１８ａが接続される。給電ピン１８は、基板貫通孔１２ａおよび接地貫通孔１６ａを経て、接地電極（接地導体）１６と離間して下側に導出されている。
【００１４】
ここで、給電点１５としては半田が用いられる。その為、この給電点１５は、アンテナ放射電極１４の主表面から上方へ盛り上がった凸形状をしている。
【００１５】
図示の給電ピン１８は、上端部１８ａに設けられた頭部１８１と、上端部１８ａから下端部１８ｂへ延在する棒状の胴体部１８２と、を有するリベットピンからなる。この場合、リベットピン１８の頭部１８１がアンテナ放射電極１４の主表面上から突出した状態で、このリベットピン１８の頭部１８１が半田によりアンテナ放射電極１４に接合される。そのため、この接合部分が給電点１５として凸形状となる。
【００１６】
給電ピン１８の半田付け方法（装着方法）としては、種々の方法が採用されている。例えば、人間の手で半田ゴテを使用して給電ピン１８を半田付けする方法がある。しかしながら、この方法では、半田の量が一定とならないという問題がある。その為、給電ピン１８の周辺に加わる容量値（キャパシタンス）が変化してしまう。その結果、パッチアンテナ１０の同調周波数に影響が出るという問題がある。
【００１７】
また、別の給電ピン半田付け方法（装着方法）が、例えば、特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示された給電ピン装着方法では、アンテナ放射電極（パッチ電極）１２上に、基板貫通孔１２ａの周囲に環状の半田（半田ペースト）を所定量載置しておき、この状態で給電ピン１８をその下端部１８ｂから基板貫通孔１２ａに挿入して押し込み、その後、半田（半田ペースト）を加熱して溶解して給電ピン１８の上端部（頭部）１８１を半田で覆い、アンテナ放射電極（パッチ電極）１２と給電ピン１８を導通接続する。
【００１８】
尚、特許文献１に開示されている給電ピン半田付け方法（装着方法）では、給電ピン１８を誘電体基板１２に挿入する前に、最初に、所定量の半田ペーストをアンテナ放射電極（パッチ電極）１２上に載置している。しかしながら、特許文献１は、どのようにして所定量の半田ペーストをアンテナ放射電極（パッチ電極）１２上に載置するかについては何ら開示せず、示唆していない。
【００１９】
次に、図４を参照して、リフローによる従来の給電ピン半田付け方法について説明する。尚、図４では、誘電体基板１２の底面１２ｄに形成される接地電極（接地導体）１６を省略している。
【００２０】
先ず、図４（Ａ）に示されるように、給電ピン１８の胴体部１８２を誘電体基板１２の基板貫通孔１２ａ中に挿入する。このとき、基板貫通孔１２ａの直径よりも給電ピン１８の頭部１８１の直径が大きいので、給電ピン１８の頭部１８１はアンテナ放射電極（受信電極）１４上に載っている。
【００２１】
次に、図４（Ｂ）に示されるように、マスク２０をアンテナ放射電極（受信電極）１４上に搭載して、ペースト半田１５を塗布する。マスク２０の厚さは、給電ピン１８の頭部１８１の厚さ（高さ）よりも厚い。また、マスク２０は、給電ピン１８の頭部１８１を囲むような円形開口部２０ａを持つ。この円形開口部２０ａの直径は、給電ピン１８の頭部１８１の直径よりも大きい。マスク２０をアンテナ放射電極（受信電極）１４上に搭載する場合、マスク２０の円形開口部２０ａの中心線と給電ピン１８（基板貫通孔１２ａ）の中心線とが互いに一致するように位置あわせされる。ペースト半田１５は、円形開口部２０ａからはみ出さないように、不要な部分を除去して塗布される。従って、所定量のペースト半田１５が、円形開口部２０ａ内で給電ピン１８の頭部１８１上に全周に亘って塗布される。
【００２２】
引き続いて、マスク２０をアンテナ放射電極（受信電極）１４から剥がし、電気炉において、リフローによりペースト半田１５を溶融する。これにより、図４（Ｃ）に示されるように、給電ピン１８の頭部１８１の全周を半田１５で覆い、アンテナ放射電極（受信電極）１４と給電ピン１８とを導電接続する。
【００２３】
【特許文献１】特開平９−２６０９３３号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
しかしながら、特許文献１に開示され、又は図４に図示された従来の給電ピン半田付け方法（装着方法）においては、給電ピン１８の頭部１８１全体（全周）を半田１５で覆って、アンテナ放射電極（受信電極）１４と給電ピン１８とを導電接続しているので、半田１５の量を減らすことが困難である。
【００２５】
一方、半田１５の量を減らし過ぎると、アンテナ放射電極（受信電極）１４と給電ピン１８と間の接合強度が下がってしまう。その結果、給電ピン１８がパッチアンテナから抜ける恐れがあり、強度劣化に繋がる。
【００２６】
したがって、本発明の課題は、接合強度を劣化させることなく、半田の量を極力減少させることができる、パッチアンテナの給電ピン半田付け方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明によれば、互いに対向する天面（１２ｕ）と底面（１２ｄ）とを持ち、所定の位置で天面から底面へ貫通する基板貫通孔（１２ａ）が穿設されている、誘電体基板（１２）と；導電体からなり、誘電体基板の天面に形成されたアンテナ放射電極（１４）と；導電体からなり、誘電体基板の底面に形成された接地電極（１６）と；上端部（１８ａ）に設けられた頭部（１８１）と、上端部から下端部（１８ｂ）へ延在する棒状の胴体部（１８２）と、から構成される給電ピン（１８）であって、頭部が所定の位置でアンテナ放射電極と接続され、下端部が基板貫通孔を介して誘電体基板の底面側へ導出される、給電ピン（１８）と；を有するパッチアンテナ（１０Ａ；１０Ｂ）の給電ピン（１８）をアンテナ放射電極（１４）に半田付けする方法であって、互いに離間し、かつ基板貫通孔（１２ａ）の中心線に対して回転対称に設けられたＮ（Ｎは２以上の整数）個の開口部（２０Ａａ）を持ち給電ピン（１８）の頭部（１８１）の高さより厚さが薄いマスク（２０Ａ）をアンテナ放射電極（１４）上に搭載する工程と、このマスク（２０Ａ）を使用して、Ｎ個のペースト半田（１５Ａ）を、アンテナ放射電極（１４）上であり給電ピン（１８）の頭部（１８１）が載る位置に塗布する工程と、給電ピン（１８）を誘電体基板の天面から基板貫通孔（１２ａ）に押し込んで、給電ピンの頭部（１８１）をＮ個のペースト半田上に載せる工程と、リフローによりＮ個のペースト半田（１５Ａ）を溶融して、給電ピンを半田付けする工程と、を含むことを特徴とするパッチアンテナの給電ピン半田付け方法が得られる。
【００３０】
上記本発明によるパッチアンテナの給電ピン半田付け方法において、マスクとして、Ｎ個の開口部が仮想円環をＮ個に分割して出来るＮ個の円弧状開口部（２０Ａａ）である、マスク（２０Ａ）を使用して良い。この場合、仮想円環の内径は、給電ピン（１８）の頭部（１８１）の直径よりも小さく、仮想円環の外径は、給電ピン（１８）の頭部の直径よりも大きいことが好ましい。
【００３１】
尚、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。
【発明の効果】
【００３２】
本発明では、給電ピンの頭部とアンテナ放射電極とを接続するための半田が、互いに離間し、かつ誘電体基板の基板貫通孔の中心線に対して回転対称に設けられた複数の半田部から成るので、接合強度を劣化させることなく、半田の量を極力減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３４】
図５を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るパッチアンテナ１０Ａおよびその給電ピン半田付け方法について説明する。図５は、パッチアンテナ１０Ａおよびその給電ピン半田付け方法の工程を示す図である。尚、図５でも、誘電体基板１２の底面１２ｄに形成される接地電極（接地導体）１６を省略している。
【００３５】
図示のパッチアンテナ１０Ａは、半田の塗布の仕方が、後述するように図４に図示されたものと異なる点を除いて、従来のパッチアンテナ１０と同様の構成を有する。従って、半田に１５Ａの参照符号を付してある。図４に示されたものと同様の機能を有するものには同一の参照符号を付してある。
【００３６】
図示のパッチアンテナ１０Ａは、ＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰＳ用アンテナやＳＤＡＲＳ衛星からの電波を受信するＳＤＡＲＳ用アンテナとして使用される。
【００３７】
給電ピン１８の胴体部１８２を誘電体基板１２の基板貫通孔１２ａ中に挿入する前に、先ず、図５（Ａ）に示されるように、マスク２０Ａをアンテナ放射電極（受信電極）１４上に搭載して、ペースト半田１５Ａを塗布する。
【００３８】
ここで、マスク２０Ａの厚さは、給電ピン１８の頭部１８１の厚さ（高さ）よりも薄い。また、マスク２０Ａは、仮想円環を４つに分割（分離）しで出来る、４つの円弧状開口部２０Ａａを持つ。すなわち、４つの円弧状開口部２０Ａａは、互いに離間して、上記仮想円環の中心線に対して回転対称（等角度間隔）に配置されている。各円弧状開口部２０Ａａの内半径は、給電ピン１８の頭部１８１の半径よりも小さく、各円弧状開口部２０Ａａの外半径は、給電ピン１８の頭部１８１の半径よりも大きい。換言すれば、上記仮想円環の内径は、給電ピン１８の頭部１８１の直径よりも小さく、上記仮想円環の外径は、給電ピン１８の頭部１８１の直径よりも大きい。
【００３９】
マスク２０Ａをアンテナ放射電極（受信電極）１４上に搭載する場合、マスク２０Ａの上記仮想円環の中心線と誘電体基板１２の基板貫通孔１２ａの中心線とが互いに一致するように位置あわせされる。
【００４０】
ペースト半田１５Ａは、これら４つの円弧状開口部２０Ａａ内に、不要な部分を除去して、塗布される。したがって、塗布されたペースト半田１５Ａの厚さ（高さ）は、給電ピン１８の頭部１８１の厚さ（高さ）よりも低い。
【００４１】
次に、図５（Ｂ）に示されるように、マスク２０Ａをアンテナ放射電極（受信電極）１４から剥がし、給電ピン１８の胴体部１８２を誘電体基板１２の基板貫通孔１２ａ中に挿入する。これにより、４つのペースト半田１５Ａ上に、給電ピン１８の頭部１８１が載ることになる。
【００４２】
最後に、電気炉において、リフローによりペースト半田１５Ａを溶融する。これにより、図５（Ｃ）に示されるように、給電ピン１８の頭部１８１を、その４箇所で、半田１５Ａで覆い、アンテナ放射電極（受信電極）１４と給電ピン１８とを導電接続する。半田１５Ａは、フィレット状に、アンテナ放射電極（受信電極）１４と給電ピン１８の頭部１８１とを接合している。
【００４３】
このようにして製造されたパッチアンテナ１０Ａでは、半田が、互いに離間し、かつ給電ピン１８（基板貫通孔１２ａ）の中心線に対して回転対称に設けられた４つの半田部１５Ａから成る。
【００４４】
上述したように、本実施の形態では、ペースト半田１５Ａを、マスク２０Ａを使用して機械式印刷によりアンテナ放射電極（受信電極）１４上に塗布するので、塗布すべき半田１５Ａの量を一定にすることができる。これにより、容量の変化を抑えることができる。また、給電ピン１８の頭部１８１の全周ではなく、等角度間隔の４箇所で、半田部１５Ａを付けるので、半田１５Ａの量を減らすことが出来る。従って、パッチアンテナ１０Ａのコストダウンを図ることができる。さらに、アンテナ放射電極（受信電極）１４と給電ピン１８の頭部１８１とを、フィレット状の半田１５Ａで接合しているので、アンテナ放射電極（受信電極）１４と給電ピン１８の頭部１８１と間の接合強度を確保することが出来る。換言すれば、応力が分散されるので、給電ピン１８が抜けるのを防止することができる。
【００４５】
尚、図５に示した実施の形態では、給電ピン１８の頭部１８１を、回転対称な位置の（等角度間隔の）４箇所で、アンテナ放射電極（受信電極）１４に半田１５Ａにより接合しているが、これに限定されないは勿論である。すなわち、一般的には、給電ピン１８の頭部１８１を、回転対称な位置の（等角度間隔の）Ｎ（Ｎは２以上の整数）箇所で、アンテナ放射電極（受信電極）１４に半田１５Ａにより接合しても良い。
【００４６】
図６は、給電ピン１８の頭部１８１を、回転対称な位置の（等角度間隔の）６箇所で、アンテナ放射電極（受信電極）１４に半田１５Ａにより接合する、本発明の第２の実施の形態によるパッチアンテナ１０Ｂおよびその給電ピン装着方法を説明するための図である。図６において、（Ａ）は、半田１５Ａで接合する前の状態のパッチアンテナ１０Ｂを示す分解斜視図であり、（Ｂ）は半田１５Ａで接合した後のパッチアンテナ１０Ｂを示す平面図である。
【００４７】
この場合、半田１５Ａは、互いに離間し、かつ給電ピン１８（基板貫通孔１２ａ）の中心線に対して回転対称に設けられた６つの半田部１５Ａから成る。
【００４８】
このような構成のパッチアンテナ１０Ｂは、図４に示したパッチアンテナ１０Ａと同様の効果を奏する。すなわち、ペースト半田１５Ａを、マスク（図示せず）を使用して機械式印刷によりアンテナ放射電極（受信電極）１４上に塗布するので、塗布すべき半田１５Ａの量を一定にすることができる。これにより、容量の変化を抑えることができる。また、給電ピン１８の頭部１８１の全周ではなく、等角度間隔の６箇所で、半田部１５Ａを付けるので、半田１５Ａの量を減らすことが出来る。従って、パッチアンテナ１０Ｂのコストダウンを図ることができる。さらに、アンテナ放射電極（受信電極）１４と給電ピン１８の頭部１８１とを、フィレット状の半田１５Ａで接合しているので、アンテナ放射電極（受信電極）１４と給電ピン１８の頭部１８１と間の接合強度を確保することが出来る。換言すれば、応力が分散されるので、給電ピン１８がパッチアンテナ１０Ｂから抜けるのを防止することができる。
【００４９】
以上、本発明について好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。例えば、上記実施の形態では、アンテナ放射電極が正方形状をしているが、円形状をしていても良いのは勿論である。また、誘電体基板の素材は、セラミック材料に限定されず、樹脂材料から構成されても良い。マスクに形成された開口部も、図５に図示されているような、円弧状開口部に限定されず、種々の形状のものを使用して良いのは勿論である。さらに、本発明に係るパッチアンテナは、ＧＰＳ用アンテナやＳＤＡＲＳ用アンテナに適しているが、これらに限定される訳ではなく、他の衛星波、地上波を受信するための移動体通信用のアンテナとしても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１の従来のパッチアンテナの斜視図である。
【図２】図１に示したパッチアンテナを示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は左側面図、（Ｄ）は底面図である。
【図３】図２（Ａ）の線III-IIIについての断面図である。
【図４】リフローによる従来の給電ピン半田付け方法を説明するための工程図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るパッチアンテナおよびその給電ピン半田付け方法の工程を示す工程図である。
【図６】給電ピンの頭部を、回転対称な位置の（等角度間隔の）６箇所で、アンテナ放射電極（受信電極）に半田により接合する、本発明の第２の実施の形態によるパッチアンテナおよびその給電ピン半田付け方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０Ａ、１０Ｂ    パッチアンテナ
１２    誘電体基板
１２ｕ    天面（表面）
１２ｄ    底面（裏面）
１２ａ    基板貫通孔
１４    アンテナ放射電極（受信電極）
１５Ａ    半田（ペースト半田、半田部）
１６    接地電極
１６ａ    接地開口部
１８    給電ピン（リベットピン）
１８ａ    上端部
１８ｂ    下端部
１８１    頭部
１８２    胴体部
２０Ａ    マスク
２０Ａａ    円弧状の開口部
【図１】
0004524706.tif 000002
【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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