(57)【要約】【課題】硫化ガスによる放射電極の腐食が防止されたチップアンテナを提供する。【解決手段】誘電体ブロック１１と、誘電体ブロック１１の一方の主面１１ａに形成された放射電極１２と、放射電極１２の表面を覆う実質的に硫化ガスを透過しない保護絶縁膜１５とを備える。保護絶縁膜１５の主成分はガラス材料であることが好ましい。本発明によれば、実質的に硫化ガスを透過しない保護絶縁膜１５によって放射電極１２が覆われていることから、放射電極１２の主成分として硫化ガスによる腐食が生じやすい銀（Ａｇ）を用いた場合であっても、放射電極１２の腐食を効果的に防止することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体ブロックと、前記誘電体ブロックの一方の主面に形成された放射電極と、少なくとも前記放射電極の表面の一部を覆う実質的に硫化ガスを透過しない保護絶縁膜とを備えることを特徴とするチップアンテナ。
【請求項２】
前記保護絶縁膜の主成分がガラス材料であることを特徴とする請求項１に記載のチップアンテナ。
【請求項３】
前記放射電極の主成分が銀（Ａｇ）であることを特徴とする請求項１又は２に記載のチップアンテナ。
【請求項４】
前記保護絶縁膜は、前記誘電体ブロックの前記一方の主面のうち、少なくとも前記放射電極が形成された領域に選択的に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のチップアンテナ。
【請求項５】
前記保護絶縁膜は、前記放射電極の実質的に全表面を覆っていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のチップアンテナ。
【請求項６】
前記誘電体ブロックの前記一方の主面に形成された給電電極をさらに備え、前記保護絶縁膜は前記給電電極の表面の少なくとも一部をさらに覆っていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のチップアンテナ。
【請求項７】
前記誘電体ブロックには給電ピンを挿入するための貫通孔が設けられており、前記放射電極の表面のうち、前記貫通孔の開口部周辺領域には前記保護絶縁膜が形成されていないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のチップアンテナ。
【請求項８】
誘電体ブロックを形成する工程と、前記誘電体ブロックの一方の主面に放射電極を形成する工程と、少なくとも前記放射電極の表面の一部をガラスペーストで覆う工程と、前記ガラスペーストを焼成する工程とを備えることを特徴とするチップアンテナの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はチップアンテナ及びその製造方法に関し、特に、誘電体ブロックの表面に放射電極が形成されたチップアンテナ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線装置に用いられるアンテナ部品としては、特許文献１に開示されているように、誘電体ブロックと、その一方の主面に形成された放射電極と、誘電体基板の他方の主面に形成されたグランド電極と、誘電体ブロックの一方の主面から他方の主面へ貫通して配設された給電ピンとを備えたチップアンテナが最も一般的である。
【０００３】
また、他の構造を持つアンテナ部品として、特許文献２には、誘電体ブロックの一方の主面（放射電極が形成されている面）に、放射電極と所定のギャップを有する給電電極を設ける手法が提案されている。この構造によれば、誘電体ブロックを貫通する給電ピンを用いる必要がなくなることから、表面実装が容易となり、無線装置の小型化や低背化を実現することが可能となる。
【０００４】
しかしながら、これらのチップアンテナは、放射電極が誘電体ブロックの表面に形成されているために、放射電極が常に露出状態にあり、しかも、アンテナの特性上、放射電極をシールドなどでカバーすることはできないことから、腐食が生じやすい状況にあるという問題があった。
【０００５】
このような問題を解消するためには、特許文献３，４に記載されているように、放射電極の表面をビニール素材や非導電性の油などでコーティングする方法が考えられる。ビニール素材や非導電性の油は水分を遮断することから、この方法によれば、水分による腐食については効果的に防止することが可能となる。しかしながら、これらの素材は、硫化水素（Ｈ２Ｓ）や二酸化硫黄（ＳＯ２）などの硫化ガスを遮断することはできないことから、硫化ガスによる腐食については防止することができない。このため、特に車載アンテナとして使用したり、工業地域のように硫化ガス濃度の高い環境で利用する場合において問題となることがあった。
【０００６】
硫化ガスによる腐食は、金属全般において生じるが、放射電極の主成分が銀（Ａｇ）である場合において顕著である。
【特許文献１】特開２００３−２８９２１９号公報
【特許文献２】特開平１１−７４７２１号公報
【特許文献３】特開平６−３５０３２４号公報
【特許文献４】特開昭６１−１９５００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、従来のチップアンテナでは、硫化水素（Ｈ２Ｓ）や二酸化硫黄（ＳＯ２）などの硫化ガスによる放射電極の腐食については充分に対策がなされていなかった。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、硫化ガスによる放射電極の腐食が防止されたチップアンテナ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるチップアンテナは、誘電体ブロックと、前記誘電体ブロックの一方の主面に形成された放射電極と、少なくとも前記放射電極の表面の一部を覆う実質的に硫化ガスを透過しない保護絶縁膜とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、実質的に硫化ガスを透過しない保護絶縁膜によって放射電極が覆われていることから、放射電極の主成分として硫化ガスによる腐食が生じやすい銀（Ａｇ）を用いた場合であっても、放射電極の腐食を効果的に防止することが可能となる。
【００１１】
保護絶縁膜の主成分はガラス材料であることが好ましい。ガラス材料は硫化ガスをほとんど透過しないからである。また、ガラス材料は、銀（Ａｇ）などからなる放射電極や、セラミック材料などからなる誘電体ブロックとの密着性にも優れるからである。
【００１２】
保護絶縁膜は、誘電体ブロックの前記一方の主面のうち、少なくとも放射電極が形成された領域に選択的に設けられていることが好ましい。このように、不必要な領域に保護絶縁膜を形成しない構成とすれば、保護絶縁膜の材料を節約することが可能となる。
【００１３】
保護絶縁膜は、放射電極の実質的に全表面を覆っていることが好ましい。これによれば、放射電極の腐食を確実に防止することが可能となる。
【００１４】
また、本発明によるチップアンテナは、誘電体ブロックの前記一方の主面に形成された給電電極をさらに備え、保護絶縁膜は給電電極の表面の少なくとも一部をさらに覆っていることが好ましい。これによれば、放射電極のみならず、給電電極についても腐食を防止することが可能となる。
【００１５】
一方、給電ピンを挿入するための貫通孔が誘電体ブロックに設けられている場合には、放射電極の表面のうち、貫通孔の開口部周辺領域には保護絶縁膜が形成されていない構造とすることが好ましい。これによれば、放射電極と給電ピンとの電気的接続が保護絶縁膜によって妨げられることがない。また、貫通孔の開口部周辺領域は、給電ピンを固定するための半田などで覆われることから、この領域が硫化ガスによって腐食することはない。
【００１６】
本発明によるチップアンテナの製造方法は、誘電体ブロックを形成する工程と、前記誘電体ブロックの一方の主面に放射電極を形成する工程と、少なくとも前記放射電極の表面の一部をガラスペーストで覆う工程と、前記ガラスペーストを焼成する工程とを備えることを特徴とする。このように、硫化ガスを遮断する保護絶縁膜をガラスペーストの焼成によって形成すれば、保護絶縁膜と放射電極との密着強度を充分に確保することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
このように、本発明によれば、硫化水素（Ｈ２Ｓ）や二酸化硫黄（ＳＯ２）などの硫化ガスによる放射電極の腐食が効果的に防止されることから、車載アンテナとして使用したり、工業地域のように硫化ガス濃度の高い環境で利用する場合においても、高い信頼性を確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の好ましい第１の実施形態によるチップアンテナ１０の構造を示す略斜視図であり、（ａ）は上側斜め方向から見た図、（ｂ）は下側斜め方向から見た図である。また、図２は、図１（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
【００２０】
本実施形態によるチップアンテナ１０は表面実装型のアンテナ部品であり、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、略直方体である板状の誘電体ブロック１１と、誘電体ブロック１１の一方の主面１１ａに形成された放射電極１２と、誘電体ブロック１１の他方の主面１１ｂに形成されたグランド電極１３と、誘電体ブロック１１の主面１１ａ及び側面１１ｃに形成された給電電極１４とを備えて構成されている。本実施形態によるチップアンテナ１０は、誘電体ブロックを貫通する給電ピンを用いていないことから、表面実装に適しており、これを使用する無線装置の小型化や低背化を実現することが可能となる。
【００２１】
誘電体ブロック１１の材料としては、セラミック、ガラス、樹脂等の中から、目的とする周波数に応じて適宜選択すればよいが、十分な利得を確保しつつ誘電体ブロック１１を小型化するためには、例えば、比誘電率εｒが２０〜２５程度の材料を用いて誘電体ブロック１１を形成することが好ましい。比誘電率εｒが２０〜２５程度である材料としては、Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックを好ましく挙げることができる。Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックとしては、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＭｎＯ、ＳｉＯ２を含有するＭｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックを用いることが特に好ましい。
【００２２】
図１（ａ）に示すように、放射電極１２の平面形状はほぼ正方形であり、略中央部には十字形の切り欠き１２ａが形成されている。切り欠き１２ａは、円偏波を発生させるために設けられており、本例では、給電電極１４から見て右側奥の角と左側手前の角を結ぶ方向が長軸に設定されていることから、右旋偏波を放射可能に構成されている。但し、円偏波を発生させる方法としてはこれに限定されず、例えば、放射電極１２の角部に切り欠きを設けることによっても円偏波を発生させることができる。
【００２３】
また、図１（ｂ）に示すように、グランド電極１３は、給電電極１４の端部近傍に設けられた切り欠き１３ａを除き、誘電体ブロック１１の他方の主面１１ｂのほぼ全面に形成されている。切り欠き１３ａは、給電電極１４とグランド電極１３とがショートするのを防止するために設けられている。実際にプリント基板等に実装する際には、グランド電極１３が設けられている側がプリント基板等と対向する実装面となる。
【００２４】
給電電極１４は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、誘電体ブロック１１の主面１１ａに設けられた部分１４ａと、誘電体ブロック１１の側面１１ｃに設けられた部分１４ｂによって構成されている。誘電体ブロック１１の主面１１ａに設けられた部分１４ａは、放射電極１２の一辺と対向しており、電磁界的な結合によって放射電極１２に対し給電を行うことが可能である。
【００２５】
尚、放射電極１２、グランド電極１３及び給電電極１４の材料としては、特に限定されるものではないが、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）又はその合金（銀パラジウム、銀白金等）等を含むペーストなど用いることができる。特に、放射効率を高めるためには、これら電極の主成分が銀（Ａｇ）であることが好ましい。
【００２６】
図１（ａ）及び図２に示すように、誘電体ブロック１１の主面１１ａには保護絶縁膜１５が設けられている。保護絶縁膜１５は、硫化水素（Ｈ２Ｓ）や二酸化硫黄（ＳＯ２）などの硫化ガスによる腐食から放射電極１２及び給電電極１４ａを保護する役割を果たす。本実施形態では、誘電体ブロック１１の主面１１ａのうち、放射電極１２が形成された領域及び給電電極１４ａが形成された領域に保護絶縁膜１５が選択的に設けられており、これにより、放射電極１２及び給電電極１４ａの全面が保護絶縁膜１５によって覆われている。
【００２７】
保護絶縁膜１５の材料は、硫化水素（Ｈ２Ｓ）や二酸化硫黄（ＳＯ２）などの硫化ガスを実質的に透過しない物質であれば特に限定されないが、ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、バリウム（Ｂａ）等を主成分とするガラス素材（例えばＳｉＯ２）を用いることが好ましい。ガラス材料は硫化ガスをほとんど透過しないため、硫化ガスによる腐食から放射電極１２及び給電電極１４ａを効果的に保護することができるからである。また、ガラス材料は水分もほとんど透過しないため、水分による腐食についても防止することができる。
【００２８】
保護絶縁膜１５は、誘電体ブロック１１の主面１１ａのほぼ全面を覆っても構わないが、本実施形態のように、放射電極１２が形成された領域及び給電電極１４ａが形成された領域に選択的に設けることが好ましい。これによれば、保護絶縁膜の材料を節約することが可能となる。
【００２９】
保護絶縁膜１５の厚さについては特に限定されず、硫化ガスを十分に遮断可能な範囲で薄く設定すればよい。保護絶縁膜１５の主成分としてガラス材料を用いる場合、保護絶縁膜１５の厚さとしては、例えば１０μｍ程度に設定すれば十分である。
【００３０】
次に、本実施形態によるチップアンテナ１０の製造方法について説明する。
【００３１】
図３は、本実施形態によるチップアンテナ１０の製造方法を工程順に示すフローチャートである。
【００３２】
まず、誘電体ブロック１１を一体成型し（ステップＳ１１）、その表面に電極となる導電体ペースト（例えば銀ペースト）を印刷する（ステップＳ１２）。次に、導電体ペーストを焼成することによって電極を形成する（ステップＳ１３）。導電体ペーストの印刷方法としては特に限定されないが、スクリーン印刷を用いることが好ましい。また、電極の形成方法としては、導電体ペーストの焼成に限定されず、スパッタリング法などの気相成長法を用いても構わない。
【００３３】
通常のチップアンテナであれば以上の工程にて完成であるが、本実施形態によるチップアンテナ１０では、続いてガラスペーストの印刷を行い（ステップＳ１４）、さらにガラスペーストの焼成を行う（ステップＳ１５）。ガラスペーストの印刷方法についても特に限定されないが、スクリーン印刷を用いることが好ましい。これにより、本実施形態によるチップアンテナ１０が完成する。
【００３４】
このように、保護絶縁膜１５をガラスペーストの焼成によって形成すれば、シート状の保護絶縁膜を貼り付ける方法に比べて、保護絶縁膜１５と放射電極１２等との密着強度を充分に確保することが可能となる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態によるチップアンテナ１０では、放射電極１２の表面全体をガラス材料などからなる保護絶縁膜１５によって覆っていることから、放射電極１２等の主成分として硫化ガスによる腐食が生じやすい銀（Ａｇ）を用いた場合であっても、腐食を防止することが可能となる。
【００３６】
しかも、本実施形態では、放射電極１２のみならず給電電極１４ａについても保護絶縁膜１５によって覆っていることから、給電電極１４ａについても腐食を防止することが可能となる。尚、誘電体ブロック１１の側面１１ｃに設けられた給電電極１４ｂについても保護絶縁膜１５で覆っても構わないが、給電電極１４ｂには、実装時に半田フィレットが形成されるため、少なくとも一部を露出しておく必要がある。
【００３７】
また、本実施形態では、保護絶縁膜１５が誘電体ブロック１１の主面１１ａの全面に形成されているのではなく、放射電極１２等が形成されている領域に選択的に形成されていることから、保護絶縁膜の材料を節約することが可能となる。
【００３８】
次に、本発明の好ましい第２の実施形態について説明する。
【００３９】
図４及び図５は、本発明の好ましい第２の実施形態によるチップアンテナ２０の構造を示す略分解斜視図であり、図４は上側斜め方向から見た図、図５は下側斜め方向から見た図である。また、図６は、図４に示すＢ−Ｂ線に沿った略断面図である。第１の実施形態によるチップアンテナ１０と同一の構成要素について同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４０】
図４〜図６に示すように、本実施形態によるチップアンテナ２０においては、誘電体ブロック１１に貫通孔１１ｄが設けられており、貫通孔１１ｄには給電ピン２１が挿入される。また、放射電極１２には角部に切り欠き１２ｂが設けられており、これによって円偏波を発生可能に構成されている。また、グランド電極１３は、貫通孔１１ｄの開口部周辺に設けられた切り欠き１３ｂを除き、誘電体ブロック１１の他方の主面１１ｂのほぼ全面に形成されている。切り欠き１３ｂは、給電ピン２１とグランド電極１３とがショートするのを防止するために設けられている。
【００４１】
本実施形態においても放射電極１２の表面を覆う保護絶縁膜１５が設けられているが、放射電極１２の表面のうち、貫通孔１１ｄの開口部周辺領域１２ｃには保護絶縁膜１５が形成されていない。つまり、給電ピン２１を挿入する前の状態においては、貫通孔１１ｄの開口部周辺領域１２ｃだけ、放射電極１２が露出した状態とされている。
【００４２】
露出した開口部周辺領域１２ｃは、放射電極１２と給電ピン２１との電気的接続を確保する役割を果たす。つまり、放射電極１２の全面を保護絶縁膜１５によって覆ってしまうと、放射電極１２と給電ピン２１との電気的接続が保護絶縁膜１５によって妨げられてしまうからである。
【００４３】
さらに、開口部周辺領域１２ｃは、給電ピン２１と放射電極１２とを電気的・機械的に接続するための半田の広がり面積を規定する役割をも果たす。つまり、図７（ａ）に示すように、開口部周辺領域１２ｃに半田２２を供給すると、当該領域は保護絶縁膜１５に覆われていないため半田２２の濡れ性が高く、このため、図７（ｂ）に示すように半田２２が平面方向に広がる。しかしながら、ガラス材料などからなる保護絶縁膜１５は半田２２の濡れ性が低いことから、開口部周辺領域１２ｃを越えて半田２２が広がることがない。つまり、保護絶縁膜１５が半田２２のストッパとして機能することになる。半田２２の広がり面積は、アンテナの放射特性に僅かながら影響を与えるため、本実施形態のように半田２２の広がり面積が正確に規定されれば、特性のばらつきが抑制されることになる。
【００４４】
また、保護絶縁膜１５に覆われていない開口部周辺領域１２ｃは半田２２によって覆われるため、最終製品において当該領域が露出することはない。つまり、この領域１２ｃも硫化ガスによって腐食することはない。
【００４５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００４６】
例えば、上記各実施形態では、いずれも円偏波を放射するチップアンテナについて説明したが、本発明はこれに限定されず、誘電体ブロックの表面に放射電極が形成されるタイプのチップアンテナであれば、他の種類のアンテナに適用することが可能である。
【００４７】
また、上記各実施形態では誘電体ブロック１１が略直方体形状であるが、これが円柱状など他の形状であっても構わない。
【００４８】
さらに、上記各実施形態では、誘電体ブロック１１の他方の主面１１ｂにグランド電極１３が設けられているが、当該チップアンテナを搭載するプリント基板側にグランド電極を設けておけば、チップアンテナ側のグランド電極を省略することも可能である。
【実施例】
【００４９】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。
【００５０】
まず、図１に示したチップアンテナ１０と同一の構造を有する実施例のチップアンテナを用意した。誘電体ブロック１１のサイズについては、１２ｍｍ×１２ｍｍ×４ｍｍに設定し、放射電極１２の平面サイズについては、９．４ｍｍ×９．４ｍｍに設定した。また、十字形の切り欠き１２ａについては、長軸を６ｍｍ、短軸を３ｍｍに設定した。放射電極１２の材料としては銀（Ａｇ）を用いた。放射電極１２は、その全面が保護絶縁膜１５によって覆われている。
【００５１】
保護絶縁膜１５の材料であるガラスペーストとしては、デュポン７４０１シリーズレジスターを用いた。本材料の主成分はＳｉＯ２である。
【００５２】
一方、保護絶縁膜１５を省略した以外は、実施例のチップアンテナと同一の構造を有する参考例のチップアンテナを用意した。
【００５３】
これら実施例及び参考例の放射特性を測定した後、温度４０℃、湿度７５％、硫化水素（Ｈ２Ｓ）濃度５．０ｐｐｍの環境下に１１８時間保存することにより、耐腐食試験を行った。その結果、実施例によるチップアンテナでは、放射電極１２の外観に全く変化が見られなかったが、比較例によるチップアンテナでは、放射電極１２が黒く変色した。
【００５４】
このような耐腐食試験を行った後、再度放射特性を測定した。結果を図８に示す。
【００５５】
図８に示すように、実施例によるチップアンテナでは、耐腐食試験の前後において放射特性に実質的な変化が見られなかった。これに対し、比較例によるチップアンテナでは、耐腐食試験を行うことによる放射効率の低下が観測された。これにより、保護絶縁膜１５を設けることにより信頼性が向上することが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の好ましい第１の実施形態によるチップアンテナ１０の構造を示す略斜視図であり、（ａ）は上側斜め方向から見た図、（ｂ）は下側斜め方向から見た図である。
【図２】図１（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
【図３】チップアンテナ１０の製造方法を工程順に示すフローチャートである。
【図４】本発明の好ましい第２の実施形態によるチップアンテナ２０を上側斜め方向から見た略分解斜視図である。
【図５】チップアンテナ２０を下側斜め方向から見た略分解斜視図である。
【図６】図４に示すＢ−Ｂ線に沿った略断面図である。
【図７】（ａ）はチップアンテナ２０の開口部周辺領域１２ｃに半田２２を供給した直後の状態を示す図であり、（ｂ）は半田２２の広がりを示す図である。
【図８】耐腐食試験の前後における放射特性の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
１０，２０    チップアンテナ
１１      誘電体ブロック
１１ａ    誘電体ブロックの一方の主面
１１ｂ    誘電体ブロックの他方の主面
１１ｃ    誘電体ブロックの側面
１１ｄ    貫通孔
１２      放射電極
１２ａ，１２ｂ    放射電極の切り欠き
１２ｃ    開口部周辺領域
１３      グランド電極
１３ａ，１３ｂ    グランド電極の切り欠き
１４      給電電極
１４ａ    給電電極のうち誘電体ブロックの一方の主面に形成された部分
１４ｂ    給電電極のうち誘電体ブロックの側面に形成された部分
１５      保護絶縁膜
２１      給電ピン
２２      半田
【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】
2007325138.tif 000009
【図８】
2007325138.tif 000010