(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱膨張率が１３×１０-6／Ｋ以下である第一の金属材料からなり、板状又は棒状である基材の表面に、電気抵抗率５μΩ・ｃｍ以下である第二の金属材料を複合化した複合材を、ポリカーボネート樹脂からなる成形体に圧着して複合一体化したことを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
上記第一の金属材料が鉄及びニッケルを主成分とする材料であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
【請求項３】
上記第二の金属材料が銅又は銀又は金を主成分とする材料であることを特徴とする請求項１又は２いずれか記載のアンテナ。
【請求項４】
上記第一、第二の金属材料を重ね合わせて圧延することにより複合化したことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のアンテナ。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか記載のアンテナを搭載したことを特徴とする携帯電話機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波の送受信に用いるアンテナ及びそのアンテナを有する携帯電話機に係り、特に、アンテナ特性が安定なアンテナ及びそのアンテナを有する携帯電話機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機のアンテナの本体を構成する導電材料には、従来、銅或いはリン青銅などの銅を主成分とした合金が主に使用されている。これは、導電材料を銅系のものにすることにより、アンテナに必要な高い導電性を確保することができるためである。
【０００３】
この導電材料の表面にニッケルメッキ或いは金メッキを行ったものもある。これは導電材料の表面の酸化を防止するための保護メッキである。金メッキは、端子部分の接触抵抗を低減する目的で行うこともある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
携帯電話機のアンテナは、電波の送信時や受信時に熱が発生する。携帯電話機を長時間使用すると、発生熱によってアンテナに使用されている材料は膨張・変形する。アンテナの変形はアンテナ特性に影響する。例えば、平面アンテナでは、アンテナの表面積やスリットの形状がアンテナ特性（対応周波数、帯域幅、利得）に大きく影響を与える。よって、アンテナ特性を安定させるためには、熱による材料の変形が極力小さいことが望まれる。
【０００５】
従来の銅系材料を本体とするアンテナの場合、現状の携帯電話の周波数帯（数百ＭＨｚ〜約２ＧＨｚ）では熱膨張によるアンテナ特性のずれは許容範囲に収めることができるが、それより高周波数帯（２ＧＨｚ〜）では熱膨張がアンテナ特性のずれに与える影響が相対的に大きい、つまりアンテナ特性が熱に対して敏感であるため、アンテナ特性のずれが許容範囲から外れてしまう。従って、従来のアンテナを用いた携帯電話機は、熱が発生したとき、十分な送受信機能を果たすことができない。
【０００６】
しかし、変形を防ぐことだけ考慮して、例えば、低熱膨張率のニッケル単体をアンテナ本体に用いた場合、導電特性がアンテナとして十分でなく、しかもニッケル単体は磁性体であるため、ニッケル単体でアンテナを構成することは不適切である。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、アンテナ特性が安定なアンテナ及びそのアンテナを有する携帯電話機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のアンテナは、熱膨張率が１３×１０-6／Ｋ以下である第一の金属材料からなり、板状又は棒状である基材の表面に、電気抵抗率５μΩ・ｃｍ以下である第二の金属材料を複合化した複合材を、ポリカーボネート樹脂からなる成形体に圧着して複合一体化したものである。
【０００９】
上記第一の金属材料が鉄及びニッケルを主成分とする材料であってもよい。
【００１０】
上記第二の金属材料が銅又は銀又は金を主成分とする材料であってもよい。
【００１１】
上記第一、第二の金属材料を重ね合わせて圧延することにより複合化してもよい。
【００１２】
また、本発明の携帯電話機は、上記第一、第二の金属材料を複合化したアンテナを搭載した携帯電話機である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１４】
図１に示されるように、本発明に係るアンテナは、熱膨張率が小さい第一の金属材料を板状の基材１とし、その基材１の表（おもて）面及び裏面の表面（ひょうめん；以下、注釈なきはひょうめん）に電気抵抗率が小さい第二の金属材料を板状の表面材２として張り合わせることにより複合化したものである。図２に示されるように、基材１の表裏両面に第二の金属材料を表面層３としてメッキすることにより複合化してもよい。
【００１５】
本出願人は、前述した従来の問題点を解消する目的のために、アンテナに必要とされる導電特性を有する材料や熱膨張率を低減させる材料について種々検討した結果、アンテナの構造的な主要部分を占める材料（以下、基材という）として、例えば、鉄／ニッケル（Ｆｅ−Ｎｉ）系合金のような低熱膨張率の金属材料を用い、その基材の表面にアンテナの電気的な役割を担う材料として、例えば、銅などの電気伝導率の高い金属を複合一体化することによって、上記の目的を満足するアンテナを完成するに至った。
【００１６】
即ち、本発明では、基材１として熱膨張率の小さいＦｅ−Ｎｉ系合金を用いる。ただし、Ｆｅ−Ｎｉ系合金は、電気伝導率が低いため、この材料のみでアンテナとするのは不適切である。そこで、基材１の表面に電気伝導率の高い銅、銀、金などの表面材２を複合化することで、高周波アンテナに必要とされる導電率と低熱膨張率とを同時に満たすようにした。
【００１７】
本発明は、アンテナによる送受信時に使用される高周波がアンテナの表面から厚さ数μｍの領域を流れるという高周波特有の現象（表皮効果）を利用したものである。この表皮効果により、アンテナ電流の大部分が表面材２を流れることになり、基材１の電気伝導率が低いことは問題とならない。
【００１８】
第一、第二の金属材料の複合化は、第一の金属材料を板状に形成した基材１と第二の金属材料を板状に形成した表面材２とをクラッド圧延によって一体化する方法、或いは基材１の表面に第二の金属材料をメッキして表面層３とする方法などがある。
【００１９】
第一の金属材料としては、インバー合金を代表とするＦｅ−Ｎｉ系合金のみに限らず、熱膨張率が１３×１０-6／Ｋ以下のものであれば、好適である。
【００２０】
第二の金属材料としては、銅や銅を含む合金に限らず、電気抵抗率が５μΩ・ｃｍ以下のものであれば、好適である。従って、銀、銀を含む合金、金、金を含む合金なども好適である。
【００２１】
また、図１、図２のように板状の金属材料を複合化した複合材を使って平面アンテナを構成するに限らず、図４に示されるように、丸棒状の基材１の表面に表面材２を複合化することによって、ロッド型のアンテナを構成してもよい。
【００２２】
以下、本発明によるアンテナ特性の評価を試作品によって行う。
【００２３】
図３に示されるように、複合材又は単体材料からなる導体板４をアンテナとして機能させるためにプレスで打ち抜いて放射素子７、接地（ＧＮＤ）８、給電点９を形成し、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）を射出成形して導体板４を取り付けるための平面部とその平面部を支持するための折曲部とを有するポリカーボネート成形体５を作成し、このポリカーボネート成形体５に上記のプレス加工した導体板４を圧着して複合一体化する。この一体化品をポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）の基板６に取り付ける。この図３に示した構造のアンテナを各種材料の導体板４によって試作した。
【００２４】
試作＃１；基材１としてＦｅ−４２ｗｔ％Ｎｉ合金条（厚さ２３ｍｍ）、表面材２として銅条（厚さ０．１５ｍｍ）を使用し、圧延法によりクラッドして複合材を作成し、さらに圧延を繰り返して基材１及び表面材２の合計の厚さを１５０μｍとした。この導体板４をプレス成形により図３の形状に加工してポリカーボネート成形体５に圧着した。
【００２５】
試作＃２；基材１としてＦｅ−５０ｗｔ％Ｎｉ合金条（厚さ２３ｍｍ）、表面材２として銅条（厚さ０．１５ｍｍ）を使用し、圧延法によりクラッドして複合材を作成し、さらに圧延を繰り返して基材１及び表面材２の合計の厚さを１５０μｍとした。この導体板４をプレス成形により図３の形状に加工してポリカーボネート成形体５に圧着した。
【００２６】
試作＃３；基材１としてＦｅ−２３ｗｔ％Ｎｉ合金条（厚さ２３ｍｍ）、表面材２として銅条（厚さ０．１５ｍｍ）を使用し、圧延法によりクラッドして複合材を作成し、さらに圧延を繰り返して基材１及び表面材２の合計の厚さを１５０μｍとした。この導体板４をプレス成形により図３の形状に加工してポリカーボネート成形体５に圧着した。
【００２７】
試作＃４；基材１としてＦｅ−５０ｗｔ％Ｎｉ合金条（厚さ１０ｍｍ）、表面層３のメッキ材料として銀Ａｇを使用し、基材１に圧延を繰り返し、その上に銀メッキを行い、基材１及び表面層３の合計の厚さを１５０μｍとした。この導体板４をプレス成形により図３の形状に加工してポリカーボネート成形体５に圧着した。
【００２８】
試作＃５；単体材料としてＮｉ条（厚さ１５０μｍ）を使用し、この単体材料からなる導体板４をプレス成形により図３の形状に加工してポリカーボネート成形体５に圧着した。
【００２９】
試作＃６；基材１としてＮｉ条（厚さ２３ｍｍ）、表面材２として銅条（厚さ０．１５ｍｍ）を使用し、圧延法によりクラッドして複合材を作成し、さらに圧延を繰り返して基材１及び表面材２の合計の厚さを１５０μｍとした。この導体板４をプレス成形により図３の形状に加工してポリカーボネート成形体５に圧着した。
【００３０】
試作＃７；基材１としてＳＵＳ３０４条（厚さ２３ｍｍ）、表面材２として銅条（厚さ０．１５ｍｍ）を使用し、圧延法によりクラッドして複合材を作成し、さらに圧延を繰り返して基材１及び表面材２の合計の厚さを１５０μｍとした。この導体板４をプレス成形により図３の形状に加工してポリカーボネート成形体５に圧着した。
【００３１】
試作＃８；単体材料として銅板（厚さ０．１５ｍｍ）を使用し、この単体材料からなる導体板４をプレス成形により図３の形状に加工してポリカーボネート成形体５に圧着した。
【００３２】
試作＃９；単体材料としてリン青銅板（Ｃｕ−６．０ｗｔ％Ｓｎ−０．１ｗｔ％Ｐ）（厚さ０．１５ｍｍ）を使用し、この単体材料からなる導体板４をプレス成形により図３の形状に加工してポリカーボネート成形体５に圧着した。
【００３３】
＃１〜＃４は、導体板４が低熱膨張率の材料と低電気抵抗率の材料とを複合化してなる本発明に該当するものである。＃８、＃９は、導体板４が単体材料からなる従来技術に該当するものである。＃５〜＃７は、比較対照のために作成したものである。
【００３４】
これらの試作品について、対応周波数（ＧＨｚ）、帯域幅（ＭＨｚ）、反射損失（リターンロス）を計測し、表１にまとめた。
【００３５】
なお、対応周波数は、１．８ＧＨｚ、５．０ＧＨｚをそれぞれ目標としたときの実測値であり、帯域幅、反射損失は、その各条件での実測値である。これらのアンテナ特性の計測は、試験前に３０分間の通電を行った直後に実施した。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
表１において、＃１〜＃４は本発明の実施例、＃５〜＃７は比較例、＃８、＃９は従来例と区分している。複合材の構成の欄には、複合材の各材料又は単体材料の名称を元素記号、重量比、ステンレス規格などで示した。複合材の場合は、表面材／基材／表面材という書式で記入した。総合評価は、対応周波数、帯域幅、反射損失に関する個別評価を総合したもので、○はアンテナ特性が良好、×は不良であることを表す。
【００３８】
表１によれば、＃１〜＃４では、他と比較して、目標とする周波数どおりの対応周波数を確保できている。これに対し、＃８、＃９は、対応周波数が目標周波数と数十ＭＨｚのずれを生じており、５．０ＧＨｚでは特にそのずれが大きい。
【００３９】
また、＃１〜＃４は、＃８、＃９と比較して目標対応周波数１．８ＧＨｚ、５．０ＧＨｚで帯域幅が共に広く、いずれも１５０ＭＨｚを超えている。＃８、＃９は、１．８ＧＨｚでは１５０ＭＨｚを超える帯域幅を確保できているものの、５．０ＧＨｚでは５０ＭＨｚ以下の帯域幅しか得られていない。
【００４０】
また、＃１〜＃４は、目標対応周波数１．８ＧＨｚ、５．０ＧＨｚで反射損失が共に−１０ｄＢ以下であるのに対し、＃８、＃９は、対応周波数で反射損失が−２ｄＢ程度であった。
【００４１】
従来技術による＃８、＃９のアンテナ特性の低下は、試験前の通電で発生した熱によって導体板４が熱膨張したことが主原因であると考えられる。本発明による＃１〜＃４のアンテナ特性が良好なのは、基材１の熱膨張率が小さいために導体板４の熱膨張が抑えられたことが奏効していると考えられる。
【００４２】
＃５、＃６は、Ｎｉの磁性がアンテナ特性に影響を与えて、アンテナとして十分に機能していない。
【００４３】
＃７は、熱膨張率が表面材２のＣｕと同等であるＳＵＳ３０４を基材１として使用したため、＃８、＃９と同様のアンテナ特性の低下が見られる。
【００４４】
以上の試作評価により本発明の有効性が実証された。
【００４５】
本発明のアンテナは、汎用性のあるＦｅ−Ｎｉ系合金及びＣｕ系材料によって構成できるため、材料コストが安価であることを保持し、かつ、アンテナ特性を大幅に向上させることができる。
【００４６】
本発明に係る携帯電話機は、低熱膨張率の金属材料と低電気抵抗率の金属材料とを複合したアンテナを図１〜図４に示した形態或いは携帯電話機の構造に合わせた形状に形成し、従来のアンテナに代えて使用したものである。この場合、携帯電話機の長時間使用によってアンテナの温度が高くなっても、アンテナの変形がなく、２ＧＨｚ以上の高周波数帯においてもアンテナ特性が低下しない。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００４８】
（１）低熱膨張率の基材により熱膨張が抑えられると共に、高周波電流が表皮効果によって高電気伝導率の表面材に流れるので、高いアンテナ特性を実現しつつそのアンテナ特性を発熱条件下でも安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を示すアンテナの断面図である。
【図２】  本発明の一実施形態を示すアンテナの断面図である。
【図３】  本発明の一実施形態を示すアンテナの斜視図である。
【図４】  本発明の一実施形態を示すアンテナの断面図である。
【符号の説明】
１  基材（第一の金属材料）
２  表面材（第二の金属材料）
３  表面層（第二の金属材料）
４  導体板
５  ポリカーボネート成形体
【図１】
0003915599.tif 000003
【図２】
0003915599.tif 000004
【図３】
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【図４】
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