(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射電極と、前記放射電極と離間して設けられたアース電極と、前記放射電極と前記アース電極の間に設けられた給電電極と、前記給電電極と電気的に接続され、前記給電電極に電力を供給する給電部と、前記給電電極と前記給電部とを電気的に接合するとともに前記アース電極と非接触に設けられた側面電極とを備え、前記放射電極と前記給電電極との間及び前記給電電極と前記アース電極との間に誘電体材料を設けたアンテナであって、対向する２つの主面を有する第１の基板と、前記第１の基板の主面の面積より広い２つの主面を有する第２の基板とを備え、前記第２の基板の第２の主面には前記第１の基板を嵌合させる凹部を有し、前記第１の基板の第２の主面に前記放射電極を形成し、前記第２の基板の第１の主面に前記アース電極及び前記アース電極と電気的に非接触に設けられた前記給電部を形成し、前記第２の基板の前記第２の主面に前記給電電極を形成し、前記第２の基板の側面に前記給電部と前記給電電極とを接続する前記側面電極を形成し、前記凹部に前記第１の基板を嵌合させ前記第１の基板の第１の主面と前記第２の基板の第２の主面とを接合したことを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
請求項１記載のアンテナであって、前記放射電極の角部に切り欠き部を設けたことを特徴とするアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線データ通信、衛星通信等に用いられるアンテナ、それを搭載した電子機器及びそのアンテナの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高速道路や有料道路の料金徴収は、料金所に設けられた路側機と自動車内に設置された車載機の間での無線データ通信により行うことが検討されている。このようなシステムでは、自動車が料金所で一時停止する必要がないため交通渋滞の緩和が期待されている。
【０００３】
従来、このようなシステムに用いられる車載機用のアンテナとしては、カーナビゲーションやＶＩＣＳの受信用として広く用いられている給電ピンにより給電を行うパッチアンテナや積層タイプの面実装用アンテナが考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら給電ピンにより給電を行うパッチアンテナでは、自動実装ができないため実装コストが高い、給電ピンが基板外部に露出しているため取扱い難いなどの問題点があった。
【０００５】
また面実装用として積層アンテナも提案されているが、この積層アンテナは生産設備が過大で、製造コストが高く、また電極をセラミック基板間に挟んだ状態で焼成するので、焼成条件が非常に厳しく、工程不良の発生率がきわめて高い。更に焼成して出来上がったアンテナの特性が基準からずれている場合の特性の調整が非常に困難であると言う問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、給電ピンがなく、自動実装可能で、かつ、製造が容易で、歩留りが高く、さらにアンテナの特性調整の容易なアンテナを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、放射電極と、前記放射電極と離間して設けられたアース電極と、前記放射電極と前記アース電極の間に設けられた給電電極と、前記給電電極と電気的に接続され、前記給電電極に電力を供給する給電部と、前記給電電極と前記給電部とを電気的に接合するとともに前記アース電極と非接触に設けられた側面電極とを備え、前記放射電極と前記給電電極との間及び前記給電電極と前記アース電極との間に誘電体材料を設けたアンテナであって、対向する２つの主面を有する第１の基板と、前記第１の基板の主面の面積より広い２つの主面を有する第２の基板とを備え、前記第２の基板の第２の主面には前記第１の基板を嵌合させる凹部を有し、前記第１の基板の第２の主面に前記放射電極を形成し、前記第２の基板の第１の主面に前記アース電極及び前記アース電極と電気的に非接触に設けられた前記給電部を形成し、前記第２の基板の前記第２の主面に前記給電電極を形成し、前記第２の基板の側面に前記給電部と前記給電電極とを接続する前記側面電極を形成し、前記凹部に前記第１の基板を嵌合させ前記第１の基板の第１の主面と前記第２の基板の第２の主面とを接合したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、放射電極と、前記放射電極と離間して設けられたアース電極と、前記放射電極と前記アース電極の間に設けられた給電電極と、前記給電電極と電気的に接続され、前記給電電極に電力を供給する給電部と、前記給電電極と前記給電部とを電気的に接合するとともに前記アース電極と非接触に設けられた側面電極とを備え、前記放射電極と前記給電電極との間及び前記給電電極と前記アース電極との間に誘電体材料を設けたアンテナであって、対向する２つの主面を有する第１の基板と、前記第１の基板の主面の面積より広い２つの主面を有する第２の基板とを備え、前記第２の基板の第２の主面には前記第１の基板を嵌合させる凹部を有し、前記第１の基板の第２の主面に前記放射電極を形成し、前記第２の基板の第１の主面に前記アース電極及び前記アース電極と電気的に非接触に設けられた前記給電部を形成し、前記第２の基板の前記第２の主面に前記給電電極を形成し、前記第２の基板の側面に前記給電部と前記給電電極とを接続する前記側面電極を形成し、前記凹部に前記第１の基板を嵌合させ前記第１の基板の第１の主面と前記第２の基板の第２の主面とを接合したことを特徴とするアンテナである。
請求項１記載のアンテナによれば、アンテナ側面からの給電が可能となるためアンテナ側面から実装状態が確認でき、給電ピンなどの突起部がないため、面実装可能で生産性の高いアンテナを提供できる。
さらに、それぞれの基板毎に電極調整等が可能になるので、アンテナ特性のばらつきを少なくすることができるとともに、積層による一体焼成品などのように高価な設備が不要であるとともに、従来より存在する給電ピンによる給電方式のパッチアンテナと共通の工法で作製できるため、安価なアンテナを安定に供給できる。
さらに、アンテナ特性を低下させることなく体積の小型化及び空間の利用効率の向上が可能である。
さらに、第１の基板と第２の基板とを接合する際の位置決めも容易となり、製造時の位置ずれの発生が少ない生産性の高いアンテナとすることができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のアンテナであって、前記放射電極の角部に切り欠き部を設けたことを特徴とするアンテナである。
請求項２記載のアンテナによれば、放射電極の角部に切り欠き部を設けることによって、円偏波のアンテナとすることができる。
【００２９】
以下、本発明におけるの実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図１，２，３はそれぞれ本発明の実施の形態１におけるアンテナを示す表面斜視図，裏面斜視図及び斜視図で、図４（ａ），（ｂ）は共に本発明の実施の形態１におけるアンテナを示す断面図で、図５（ａ），（ｂ）は共に本発明の実施の形態１における電極配置関係を示す模式図であり、特に簡単のため、実際には第２の基板に形成されている給電電極５があたかも第１の基板に形成されているように図示しており、図６は本発明の実施の形態１におけるアンテナの平面図で、特にアンテナ１の側面を明らかにした図である。
【００３１】
図において、１はアンテナで、アンテナ１は、表面に各種電極等が形成された第１の基板２及び第２の基板３から構成されている。なおアンテナ１を構成する基板の数はここでは２枚であったが３枚以上用いても構わない。
【００３２】
アンテナ１を構成する第１の基板２，第２の基板３は誘電体材料で構成される。この誘電体材料の比誘電率εｒは、６以上１５０以下（好ましくは４０以下）であることが好ましい。この範囲に比誘電率があることにより、アンテナ１の小型化を実現しつつ共振周波数の帯域を広くすることができる。なお、比誘電率εｒが６より小さいと、基板２,３が大きくなりすぎてアンテナの小型化を行うことができず、比誘電率εｒが１５０より大きいと、共振周波数帯域が狭くなりすぎて、ちょっとした組成の違いや、欠けなどが各基板２,３に発生するだけで共振周波数帯域が外れてしまい、所定の特性を得ることはできないとともに、特性のばらつきが大きくなるという不具合が生じる。
【００３３】
アンテナ１を構成する第１の基板２、第２の基板３の具体的構成材料としては、樹脂，液晶ポリマー，セラミックなどが挙げられる。これらの構成材料のなかでも、耐候性が良く、機械的強度が大きく、安価であることを考慮すると、セラミックを用いることが好ましい。セラミックを基板の構成材料として用いる場合、抗析力などを大きくするために焼結密度は９２％以上（より好ましくは９５％以上）が好ましい。これにより、各基板２，３の機械的強度や加工性等を向上させることができるとともに、Ｑ値や比誘電率の低下を抑制することができ、結果として安定した特性を得ることができる。なお、焼結密度が９２％以下であると、誘電体損の増加や比誘電率εｒのバラツキが増加することがあり、不具合が生じる。
【００３４】
また、第１の基板２、第２の基板３の表面粗さは、後述する電極を良質に形成するために表面粗さが１０μｍ以下（特に好ましくは７μｍ以下、更に好ましくは５μｍ以下）とすることが好ましい。これにより、Ｑ値の低下を抑制することができ、アンテナ１の利得を向上させることができる。なお、表面粗さが１０μｍ以上であると、電極の導体損が増加するため、アンテナ１の利得が下がり、必要以上に０に近づけると、研削工程にかかる時間が非常に長くなるので、生産性が低下して好ましくない。
【００３５】
第１の基板２、第２の基板３をセラミックで構成する場合、具体的材料としては、比誘電率εｒが１０以下の場合はフォルステライト系セラミックやアルミナ系セラミックス等が挙げられ、εｒが１０〜２５の場合は、チタン酸マグネシウム系やチタン酸カルシウム系などの材料が、また、εｒが２５〜４０の場合は、ジルコニアースズーチタン系材料などが、εｒが６０〜１５０の場合は、チタン酸バリウム系や鉛ーカルシウムーチタン系材料などが挙げられる。
【００３６】
第１の基板２、第２の基板３の形状は、図１，２，３に示す様な方形板状や、他に楕円板状，多角形板状（断面が三角形，四角形，五角形・・・・・）とすることができるが、側面への電極形成の必要から方形板状か多角形が好ましい。
【００３７】
また、本実施の形態では、アンテナ１の厚みを均一に（中央部と端部の厚さがほぼ同じ）する事によって、特性の均一化または特性の安定化を行うことができるが、使用状況や、使用機械の種類等によって、アンテナ１の厚みを所定の部分間で異ならせても良い。即ち、例えば、アンテナ１に複数の凹部を形成したり、アンテナ１の一方の端部の厚みを反対側の端部の厚みよりも厚くしたり薄くしたりすることができる。
【００３８】
更に、アンテナ１の角部には面取りやテーパーなどを施すことによって、アンテナ１の角部２ｃに大きな欠けなどが発生して特性が変化することを防止できる。
【００３９】
従って、前述の様に、角部に予め、面取りやテーパー等を施しておくことによって、送信や受信特性が途中でアンテナ１の角部２ｃに大きな欠けが生じることによって変化することはほとんどなくなる。
【００４０】
この時、生産性や確実な角部処理が施せる事などを考慮すると、Ｃ面取りを施すことが好ましい。この時のＣ面取りのＲは０．１ｍｍ以上（好ましくは０．２ｍｍ以上）とすることによって、ちょっとした衝撃などがアンテナ１に加わっても、アンテナ１の角部の欠け等の発生はほとんどなくなり、もしアンテナ１が欠けるほど大きな衝撃などが加わったとしても、ほんのわずかな欠けしか発生せず、送信や受信特性の大きな変化が生じることはない。このアンテナ１の面取りやテーパー加工等は、アンテナ１を構成する材料が何であれ、必要であるが、上述の様に比較的欠けが発生しやすいセラミックを用いた場合には、特に有効である。更に、他の実施の形態として、アンテナ１の角部にＣ面取りやテーパー加工を施さずに、アンテナ１の角部に、欠け防止を行う有機系の樹脂などを設ける事によって、角部の大きな欠けを防止できる。
【００４１】
このような欠け防止対策を行うことにより、欠けの発生による工程不良を抑制でき、アンテナ１の生産性・歩留りを向上させることができる。
【００４２】
また、アンテナ１の幅をＬ１（ｃｍ）、長さをＬ２（ｃｍ）、厚さをＬ３（ｃｍ）としたときに下記の条件を満たすことにより、割れが発生しにくくなるので、アンテナ１を安定に供給できると共に利得や帯域幅を適正に確保することができる。
【００４３】
２×λ0／（７×εr１／２）≦Ｌ１≦２×λ0／（２×εr１／２）
２×λ0／（７×εr１／２）≦Ｌ２≦２×λ0／（２×εr１／２）
λ0／（３０×εr１／２）≦Ｌ３≦λ0／（２×εr１／２）
ここで、λ0は、アンテナ１を動作させる際の中心周波数における自由空間波長（単位：ｃｍ）を、εrは、アンテナ１に使用する材料の比誘電率を表している。厚さＬ３において上記範囲を下回ると、アンテナ１自体の機械的強度が低くなり、割れなどが発生しやすくなるとともに、利得の低下や帯域幅の減少を招く。
【００４４】
また第１の基板２と第２の基板３は、同一の材料で形成しても良いし、それぞれ異なった比誘電率の材料で形成しても良い。
【００４５】
特に各基板２，３それぞれの比誘電率を異ならせることにより、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、各基板２，３の大きさを異ならせることが可能になる。
【００４６】
例えば、図４（ａ）に示すように、第１の基板２の比誘電率を第２の基板３の比誘電率より大きくすることにより、第１の基板２は第２の基板３よりも電極を形成する主面２ａを小さくできる。これにより、アンテナ１の小型化が可能となる。特にアンテナ１をレドームのような筐体で覆う場合には筐体の上部を絞り込むような構成を採ることができるとともに、例えば携帯機器や自動料金収受システムの車載機・路上機等の電子機器内に搭載される場合にも電子機器内部での空間の利用効率を向上させることができる。
【００４７】
また反対に図４（ｂ）に示すように、第２の基板３の比誘電率を第１の基板２の比誘電率より大きくすることにより、第２の基板３は第１の基板２よりも電極を形成する主面３ａを小さくできる。アンテナ１の実装面積を小さくすることができるので、アンテナ１が搭載される電子機器のアンテナ回路基板の大きさを小さくすることができ、さらに第１の基板２が第２の基板３との大きさの違いにより、アンテナ１が配置される電子機器のアンテナ回路基板と第１の基板２との間にできる隙間に電子部品等を載置することにより、さらに空間の利用効率を向上させることができ、アンテナ１はもとより、それが実装されるアンテナ回路基板の大きさやひいてはそれらが搭載される電子機器の大きさも小さくでき、装置の小型化と言う時代の要請に応えることができる。また回路基板への実装面積が小さくなることにより、熱衝撃などの信頼性も向上する。
【００４８】
また、各基板２，３それぞれの比誘電率を異ならせることにより、第１の基板２と第２の基板３との形状の自由度を向上させることができる。
【００４９】
例えば図４（ａ）に示すように、第２の基板３の給電電極を形成する主面３ａに凹部３ｆを設け、この凹部３ｆに第１の基板２を嵌合させるような構成とすることにより、第１の基板２と第２の基板３とを接合する際の位置決めも容易となる。また製造時の位置ずれの発生が少ない生産性の高いアンテナとすることができる。また逆に、図４（ｂ）に示すように、第１の基板２の主面２ｂに凹部２ｆを設けることにより、第２の基板３との位置決めも容易となる。
【００５０】
また、図４（ａ）に示すように、第１の基板２の主面２ａの面積を第２の基板３の主面３ａの面積よりも小さく形成することにより、第１の基板２と第２の基板３との取り付け位置ずれに伴う特性の変動を最小限に抑制することができ、基板間の位置合わせの精度に対する要求が低い、換言すれば生産性の高く、かつ、歩留りの高いアンテナ１を実現することができる。
【００５１】
また、アンテナ１を構成する第１の基板２の厚さをｔ２、第２の基板３の厚さをｔ３とすると次の条件を満たすことが好ましい。
【００５２】
０．５≦ｔ３／ｔ２≦１
このような条件を満たすことにより、給電電極５の端部から発生する高周波電磁界と第１の基板２上に形成された放射電極４との結合をより強めることができるので、アンテナ１としての機能を持たせ易く、またそのアンテナ特性を安定したものとすることができる。
【００５３】
なお１以上では給電電極５と放射電極４との距離（ｔ３）が、給電電極５とアース電極６との距離（ｔ４）よりも長くなるため、給電電極５とアース電極６との結合がより強くなり、アンテナ特性が悪化することがあり、更にアンテナ１が大きくなってしまい、小型化できない。
【００５４】
また、０．５以下では、第１の基板２が相対的に薄くなってしまうため、機械的な強度の低下による破損が生じることがある。
【００５５】
次に第１の基板２及び第２の基板３に形成されている電極等の各部材について説明する。
【００５６】
図１〜６において、４は放射電極で、放射電極４は、第１の基板２の主面２ａに形成されており、主面２ａのいずれの端部からも離間しており、略方形状を有している。なお放射電極４の形状は、ここでは方形状としていたが、多角形状でもよいし、円形状、楕円形状でもよいが、最も容量調整を行うことが容易である点から、方形状が好ましい。
【００５７】
また、給電電極５は第２の基板３の主面３ａに形成され、主面３ａの中心付近から一端部まで長方形状の電極が形成されており、第２の基板３の側面３ｃに形成されている側面電極７と電気的に接続している状態となっている。なお、給電電極５の形状は長方形状に限らず、中心側の端部を大きめに形成した形状にしてもよいし、それ以外の形状でも構わない。さらに、第２の基板３の主面３ｂの端部には給電部７ａが形成されている。この給電部７ａは側面電極７と電気的に接続しており、アンテナ１が取り付けられる基板（図示せず）の電力供給端子との接点となる。
【００５８】
６はアース電極で、アース電極６は第２の基板３の主面３ｂに形成されており、さらにこのアース電極６の角部近傍には、主面３ｂから側面３ｃにかけてアース電極６から延在されたアース側面電極６ａが形成されている。このアース側面電極６ａはアンテナ１を取り付ける基板（図示せず）側のアースとアース電極６とを電気的に接合する際の接合ポイントとして用いられるとともに、アンテナ１の固定ポイントともなる。なおこのアース側面電極６ａは本実施の形態では４箇所に設けていたが、４箇所以下でも以上でも構わない。ただし取り付け強度や生産性の点から考えると４箇所程度がもっとも好ましい。
【００５９】
次に第２の基板３の主面３ｂに形成されているアース電極６と給電部７ａとの配置関係について説明する。
【００６０】
第２の基板３の主面３ｂには、アース電極６がほぼ全面に設けてあり、その一端部に切り欠き部６ｂと、角部近傍にアース側面電極６ａが形成されている。そして切り欠き部６ｂには、アース電極６と隙間３ｅを介して給電部７ａが形成されている。この時アース電極６と給電部７ａとの電極厚みはほとんど同程度の厚みとすることが、アンテナ１を基板等の平面上に載置した際に、アース電極６が浮いたり、逆に給電部７ａが基板から浮いたりすることを抑制でき、電極とアンテナ１が設置される基板上に形成された端子との接合を良好にすることができる。またアンテナ１のぐらつきや設置角度等の諸条件のばらつき等を最小限に抑制することができる。さらに隙間３ｅの幅としては、０．２ｍｍ〜２ｍｍ程度とすることが、アース電極６と給電部７ａとの短絡を防止しつつ、アース電極６の大きさを十分に確保することができる。
【００６１】
また給電部７ａのアース電極６に近接した角部はテーパやＲを設けていることが好ましい。アース電極６と給電部７ａとの間には電位差があり、給電部７ａの角部が鋭い場合、使用状況によっては、例えば湿度が非常に高い場合などには、アース電極６と給電部７ａとの短絡が発生する可能性もある。給電部７ａのアース電極６に近接した角部はテーパやＲを設けることにより、この短絡を抑制することができる。
【００６２】
実際に好ましい範囲は、テーパの場合は「Ｃ＝０．２程度」，Ｒの場合には「Ｒ＝０．２程度」あれば十分である。
【００６３】
このようにアース電極６と給電部７ａを同一主面３ｂ上に形成し、その主面３ｂをアンテナ基板（図示せず）上に配置するような構成としたことにより、給電ピン等の突起部をなくすことができるので、面実装が可能なアンテナを実現することができる。また給電部７ａ及び側面電極７を介して給電電極５への給電を給電部７ａ及び側面電極７を介して行うことにより、アンテナ側面から実装状態を確認することができるので、アンテナの動作確認等を簡単に行うことができる。
【００６４】
また、図４（ａ）に示すように、放射電極４の幅Ｗ１長さＬ４，側面電極７の幅Ｗ２及び給電電極５の幅Ｗ３及び基板側面からの長さＬ５はそれぞれ次の関係を有する。
【００６５】
０．３×Ｌ１≦Ｗ１≦０．９×Ｌ１
０．３×Ｌ２≦Ｌ４≦０．９×Ｌ２
０．５×Ｌ１≦Ｗ２≦０．９×Ｌ１
０．１×Ｌ１≦Ｗ３≦０．５×Ｌ１
０．３×Ｌ２≦Ｌ５≦０．９×Ｌ２
以上については直線偏波のアンテナについて示したが、ここで円偏波に対応した放射電極４の構造を図面を参照しながら説明する。
【００６６】
このような構成のアンテナにおいては、放射電極４の対角線上の２つの角に切り欠きを設けることにより円偏波のアンテナとすることができる。
【００６７】
即ち、給電電極５に対して図５（ａ）のような位置に切り欠き部４ｇを設けることにより右旋回円偏波アンテナとなり、同じく給電電極５に対して図５（ｂ）のような位置に切り欠き部４ｇを設けることにより左旋回円偏波となる。このとき、切り欠き部４ｇの面積をｓ、放射電極４の面積をＳとすると次の範囲とすることで良好な軸比が得られる。
【００６８】
０．０１≦ｓ／Ｓ≦０．１
給電電極５は側面電極７と接続されており、第２の基板３の主面３ｂに形成された給電部７ａと接続される。この側面電極７と給電電極５の間の関係について、図５及び図６を参照しながら説明する。
【００６９】
図６に示す側面電極７の幅Ｗ４は、図５に示す給電電極の幅Ｗ３と同等であることが望ましいが、次の範囲であれば実使用上問題ない。
【００７０】
０．８×Ｗ３≦Ｗ４≦１．２×Ｗ３
第２の基板３の主面３ｂの給電部７ａの周囲にはアース電極６と接触しないように、空隙部３ｅが設けられている。
【００７１】
また、アース電極６と第２の基板３の側面電極のない端部との間には隙間を設けることが望ましい。隙間を設けることにより、基板端部に生じたカケによるアース電極の欠落を防止でき、アンテナ特性が安定する。
【００７２】
次に各電極に用いられる電極材料について説明する。
【００７３】
放射電極４，給電電極５、アース電極６，側面電極７（以下、各電極と略す）は、Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕ、Ｐｄの金属材料単体、あるいはそれらの合金、若しくは、前記金属材料の他の金属（Ｔｉ，Ｎｉ等）との合金などが用いられる。これらの材料の中で、特にＡｇあるいは、Ａｇと他の金属材料との合金は、特性的及び各電極を形成する際に作業性等が非常に優れているので、好適に用いられる。更に、各電極は、１層で形成しても良いし、２層以上の複数層で構成しても良い。即ち、アンテナ１と各電極の間に、密着強度などを向上させる目的等で、他の金属材料の膜をバッファ層として形成したり、各電極上に、各電極を保護するなどの目的等で、耐食性の良い金属材料または保護膜等を形成しても良い。耐食性の良い金属材料としは金、白金、チタンなどが、また耐食性の良い保護膜としては、エポキシ系、シリコン系などの樹脂が挙げられる。更に各電極には、不純物として、特性に影響を及ぼさない程度に、酸素や窒素や炭素の少なくとも１つを不純物として含ませてもよい。
【００７４】
各電極等の形成は、印刷法やメッキ法及びスパッタリング法などが用いられる。特に各電極の膜厚を比較的薄く形成する場合には、スパッタリング法やメッキ法を用いたほうが好ましく、比較的厚く形成する場合には、印刷法を用いる方が好ましい。本実施の形態の場合、生産性が良好である事などを理由として印刷法を用いた。具体的には、Ａｇ等の金属粒子とガラスフリット及び溶媒などを混ぜたペーストをアンテナ１上に所定の形状で塗布し、熱処理を加えて、各電極を形成した。
【００７５】
また、各電極の膜厚は０．０１μｍ〜５０μｍ（好ましくは１μｍ〜４０μｍ）とすることが好ましい。各電極の膜厚が０．０１μｍ以下であると、スキンデプスより薄くなりアンテナの利得が低下することがあり、各電極の膜厚が５０μｍ以上であると、電極の剥離が発生しやすくなり、しかもコストが高くなる等の不具合が生じる。
【００７６】
次に第１の基板２と第２の基板３との間の接合について説明する。
【００７７】
本実施の形態に示すアンテナ１は、第１の基板２と第２の基板３のそれぞれに電極等の所定の部材を形成した後、両基板を接合している。この接合に用いられる接合材としては、接合ガラスや接合樹脂等の高い接合強度を有しているものを用いることが好ましい。特に接合ガラスを用いることにより、リフロー等の熱処理に耐えられるようにできる。また基板材料の熱膨張係数と同程度の熱膨張係数になるように組成変更が容易であるので、熱衝撃による基板剥離などの不都合の発生をよくすることができる。
【００７８】
さらに接合時の第１の基板２と第２の基板３との間の隙間は、１μｍ〜２００μｍであることが好ましい。隙間をこの範囲とすることにより、接合力を十分に確保でき、また基板間の位置合わせも容易に行うことができ、更にはインピーダンス整合を正確に取れる、信頼性の高い小型の面実装可能なアンテナを安定に供給することができる。
【００７９】
なお隙間が１μｍ未満では、第１の基板２と第２の基板３との間の接合が不十分になり易く、使用中に剥離する可能性があると共に、基板間にリンギングが起こり易いので、基板間の位置合わせを行うことが困難となる。また２００μｍ以上では、接合媒体であるガラスや樹脂の影響で、アンテナのインピーダンス整合を取りにくくなると共に、アンテナの実効的な比誘電率が低下するので、アンテナ特性が所定の値から外れたり、アンテナの小型化が困難になるといった不都合が発生する。
【００８０】
次に以上のような構成をするアンテナの製造方法について、図を参照しながら説明する。
【００８１】
図１１は本発明の実施の形態１におけるアンテナの製造方法を示すフローチャートである。
【００８２】
第１の基板２と第２の基板３との製造工程はほぼ同一であるので、ここでは第１の基板２で代表して説明する。
【００８３】
まずステップ１として、成型用金型に基板を形成する材料を充填し、プレス装置で加圧することにより、第１の基板２となる成形体を得る。この時の金型の形状に凹凸等を設けることにより、第１の基板２の形状を自由に形作ることができる。
【００８４】
次にステップ２として、ステップ１で形成された成形体をサヤにならべて焼成炉にセットし、所定の焼成条件で焼成し、焼成体を形成する。
【００８５】
次にステップ３として、ステップ２で形成された焼成体に放射電極４を形成する。このとき、放射電極４を形成する方法として、印刷、スパッタリング、蒸着等の方法が考えられるが、ここでは、印刷を用いることにより厚さや形状などの各条件に対して、比較的精度よく、かつ、短時間に電極を形成することができる。ここで第２の基板３の場合には放射電極４ではなく、アース電極６、側面電極７、給電部７ａ、給電電極５等が形成される。
【００８６】
次にステップ４として、放射電極４が形成された焼成体に焼き入れ処理を行い、放射電極４と焼成体の接合強度を向上させている。
【００８７】
次にステップ５として、必要に応じてステップ３，４で形成された放射電極４の形状に微調整を加える。なおこの工程は放射電極４の形成の精度が十分に高い場合には不要である。
【００８８】
以上のような工程を経て、第１の基板２と第２の基板３が形成される。
【００８９】
そしてステップ６として、第１の基板２の放射電極４が形成されていない主面２ｂ若しくは第２の基板の給電電極５が形成されている主面３ａの少なくともいずれか一方に接合材を塗布する。接合材を塗布する方法については、点状に塗布してもよいし、面状に塗布してもよい。ここでは特に印刷により形成することが接合材の分布を均一化でき、接合部位の厚みのばらつきを最小限に抑制することができるので、安定したアンテナ特性を有するアンテナを実現することができる。また電極が形成されていない第１の基板２の主面２ｂに印刷することにより、電極の存在による印刷された接合材の厚みのばらつきをなくすことができるので、より安定したアンテナ特性を有するアンテナを実現できる。
【００９０】
またこのとき接合部位の厚みは１μｍ以上２００μｍ以下となるように、接合状態を制御することが好ましい。この範囲に接合部位の厚みを調整することにより、第１の基板２と第２の基板３との接合時の位置調整が容易で、安定したアンテナ特性を有するアンテナを実現することができる。
【００９１】
その後ステップ７として、外観検査や特性検査等を行い、アンテナ１が完成する。
【００９２】
このような構成としたことにより、各基板２，３を焼成した後に各電極４，５，６，７を形成することができるので、各基板２，３の焼成条件を各基板２，３を形成する材料の焼成温度に合わせることができ、各基板２，３の強度、ひいてはアンテナ１の強度を大きくすることができる。
【００９３】
また、各基板２，３を焼成した後に各電極４，５，６，７を塗布するので、各電極４，５，６，７を形成した後に基板の焼成する場合に比べて、高温焼成に伴う各電極４，５，６，７の劣化をほとんどなくすことができる。
【００９４】
さらに第１の基板２と第２の基板３とに所定の電極４，５，６，７を形成した後で、かつ、第１の基板と第２の基板を接合する前に一旦アンテナ特性の測定を行い、その結果に基づいて、各電極４，５，６，７の形状を調整することにより、アンテナ特性の調整を容易に行うことができるので、調整幅が非常に広くなる。従って不良率の極めて低い、信頼性の高いアンテナを実現することができる。
【００９５】
更に積層間に電極を形成して一体焼成する場合と比べて、複雑な生産工程がなく、かつ、高価で大規模な生産設備が不要なので、生産コストを低く抑制することができる。さらに従来の給電ピンを用いたパッチアンテナと共通の工法で作成できるので、安価なアンテナを安定に供給することができる。
【００９６】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について、図面を参照しながら説明する。
【００９７】
図７は本発明の実施の形態２におけるアンテナの構成を示す斜視図である。なお、実施の形態１と同じ構成の部材には同じ番号を付与している。以下主に実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００９８】
８は第２給電電極で、第２給電電極８は、第１の基板２の主面２ｂの中心付近から一端部に向かう長方形の電極で構成されており、第１の基板２と第２の基板３とを接合してアンテナ１を形成した際に、第２の基板３の主面３ａの形成されている給電電極５と対向するように設けられている。この第２給電電極８を構成する材料は、実施の形態１で示した給電電極５等と同じである。
【００９９】
このように第１の基板２と第２の基板３の双方に給電電極５，８を設けることにより、給電電極５と第二給電電極８とを、電極材料を介して強固に接合させることができるので、第１の基板２と第２の基板３との間の接合をより強固にすることができる。
【０１００】
また第１の基板２に形成された第二給電電極８の大きさを、第２の基板３に形成された給電電極５の大きさよりも小さくすることにより、第１の基板２と第２の基板３との取り付け位置ずれに伴う特性の変動を最小限に抑制することができ、基板間の位置合わせの精度に対する要求が低い、換言すれば生産性の高く、かつ、歩留りの高いアンテナを実現することができる。
【０１０１】
このような構成を有する第１の基板２と第２の基板３との接合には、熱膨張係数が４〜８ｐｐｍ／℃程度の材料を用いることが、熱膨張係数の違いによって発生する応力を最小限に抑制することができると共に、第１の基板２と第２の基板３との材料を異ならせた際に両者に熱膨張率の違いがあっても、接合面の割れ等を発生しにくくすることができるので好ましい。特に好適な材料としては、鉛ガラスを用いることが好ましく、鉛ガラスの中でも特に、少なくともＳｉＯ2が１０〜７０ｗｔ％、Ｂ2Ｏ3が２〜２５ｗｔ％、Ａｌ2Ｏ3が３〜１５ｗｔ％、ＰｂＯが１０〜６５ｗｔ％の範囲の材料を含有する鉛ガラスを用いることが、第１の基板２と第２の基板３との厚さの違いや熱膨張率の違いなどが存在しても接合部に割れ等が発生することを効率よく抑制できるので好ましい。
【０１０２】
また各給電電極５，８間の接合力によって、第１の基板２と第２の基板３との間の接合を行ってもよい。この場合第１の基板２と第２の基板３との接合工程を簡略化することができると共に、接合材をなくすことができるので、生産性が向上するとともに、製造コストの低減を実現することができる。
【０１０３】
（実施の形態３）
次に、上述のアンテナを用いた応用例について説明する。
【０１０４】
図８は本発明の実施の形態３における無線ＬＡＮ装置を示す図であり、図８において、２０，２１はそれぞれ無線ＬＡＮ装置、２２，２３はそれぞれ無線ＬＡＮ装置２０，２１にそれぞれ接続されたパーソナルコンピュータなどの電子機器、２４は無線ＬＡＮ装置２０内に設けられた受信手段、２５は無線ＬＡＮ装置２０内に設けられた送信手段、２６は無線ＬＡＮ装置２１内に設けられた受信手段、２７は無線ＬＡＮ装置２１内に設けられた送信手段、２８，２９はそれぞれ無線ＬＡＮ装置２０，２１にそれぞれ設けられ、前述の図１から図７に示すアンテナ１を用いた。
【０１０５】
電子機器２２から電子機器２３に所定のデータを転送したい場合には、電子機器２２から送られてきたデータ信号を送信手段２５にて変調し、所定の送信信号に変換し、その送信信号をアンテナ２８から送信する。アンテナ２８から送信した送信信号は、アンテナ２９にて受信され、受信手段２６にて所定のデータ信号に復調され、そのデータ信号は電子機器２３に送られる。
【０１０６】
逆に電子機器２３から電子機器２２に所定のデータを転送したい場合には、電子機器２３から送られてきたデータ信号を送信手段２７にて変調し、所定の送信信号に変換し、その送信信号をアンテナ２９から送信する。アンテナ２９から送信した送信信号は、アンテナ２８にて受信され、受信手段２４にて所定のデータ信号に復調され、そのデータ信号は電子機器２２に送られる。
【０１０７】
以上の様に構成された無線ＬＡＮ装置２０，２１では、アンテナ２８，２９を非常に小型化することができ、しかも水平方向に対して送受信特性の指向性を大きくできるので、無線ＬＡＮ装置２０，２１の配置や、アンテナ２８，２９の配置場所等の限定が少なくなり、レイアウトが簡単になるとともに、データ通信を確実に行うことができる。
【０１０８】
（実施の形態４）
次に他の応用例について説明する。
【０１０９】
図９は本発明の実施の形態４におけるデータ送受信システムを示す図で、３０は本体、３１は例えば水道水、燃料、電気等の課金等が必要なものの量などをカウントするカウント手段、３２は送信手段、３３は受信手段、３４はカウント手段３１でカウントしたデータ等を記憶する記憶手段で、記憶手段３４としては、半導体メモリや磁気ディスク装置等の記憶装置などが用いられる。３５は制御手段、３６は図１〜図７に示すアンテナ、３７は端末装置、３８は送信手段、３９は受信手段、４０は制御手段、４１は図１〜図７に示すアンテナである。なお、アンテナ４１は他の形式のアンテナ（ヘリカルアンテナ等）でも良い。
【０１１０】
以上の様に構成された、データ送受信システムについて以下その動作について説明する。具体的に水道水メータに応用した例について説明する。
【０１１１】
まず、家庭などで使用された水道水の使用量をカウント手段３１で計測し、その使用量をデータの形で記憶手段３４に記憶しておく。そして、定期的に端末装置３７で、水道水の使用量を無線通信で計測する。具体的には、端末装置３７に設けられた入力手段（図示せず）から所定のデータが入力されると、制御手段４０は送信手段を介して所定のデータを要求する要求信号をアンテナ４１から送信する。ここで、送信手段３８は制御手段４０から送られてきたデータ信号を変調して要求信号に変換する。要求信号をアンテナ３６にて受信すると、その受信信号は受信手段３３によって変調され、要求データ信号に変換され、その要求データ信号は制御手段３５に送られる。要求データ信号を受け取った制御手段３５は、所定の時期までにカウント手段３１にてカウントされた水道水の使用量に対応する使用データを送信手段３２に送るように記憶手段３４等に信号を出す。送信手段３２は、記憶手段３４から送られてきた使用データ信号を送信手段３２は、変調し、使用信号に変換し、アンテナ３６から送信する（他の方法としては、記憶手段３４からの使用データ信号を制御手段３５を受信すると、介して送信手段３２に送っても良い。）。送信された使用信号をアンテナ４１で受信すると、受信手段３９で使用データ信号に復調され、その使用データ信号は制御手段４０に送られる。ここで、制御手段４０は、図示していないプリンタやディスプレー等の出力手段及び表示手段等で、水道水の使用量を表示したり、図示していないが、半導体メモリや磁気ディスク装置などの記憶手段に記憶したりする。
【０１１２】
この様な構成によって、わざわざ本体３０の近傍まで移動して、本体３０に設けられたメータ等を見て計測する必要が無く、電波等が届く範囲で、容易に水道水などの使用量を見ることができ、作業の効率化を図ることができる。
【０１１３】
以上の様なデータ送受信システムにおいて、少なくともアンテナ３６を図１〜図７に示すアンテナ１で構成することによって、本体３０を小型軽量化することができ、設置場所をとることなく、しかも送受信可能な領域を広げることができる。なお、本実施の形態４では、カウント手段３１を本体３０外に設けたが、本体３０内に設けても同様の効果を得る。
【０１１４】
（実施の形態５）
次に他の応用例について説明する。
【０１１５】
図１０は本発明の実施の形態５におけるデータ送受信システムを示す図で、特に有料道路等の料金所における自動料金収受システムに応用した例を示している。
【０１１６】
図１０において、１００は車載機、２００はＩＣカード、３００〜５００は路上機を示している。なお、路上機３００は入口ゲート用、路上機４００は有料道路の経路把握のためのチェックバリア用、路上機５００は出口ゲート用であり、これらの路上機３００，４００，５００はすべてセンター装置のホストコンピュータに接続されており、路上機３００，４００，５００からの情報をもとに車両の通行履歴情報を記録し、管理する。
【０１１７】
まず車載機１００について詳細に説明する。車載機１００は、路上機３００，４００，５００と無線通信を行うアンテナ部１１２と、路上機３００，４００，５００との無線通信に用いられる情報を記録する情報記録部１１３と、ＩＣカード２００の情報や路上機３００，４００，５００からアンテナ部１１２を介して受信した情報等を利用者（運転者等）に対して表示する表示部１１４と、利用者に何らかの注意を喚起するためのブザー音を発するブザー１１５と、ＩＣカード２００の排出を含む各種操作を行うためのキー操作部１１６と、この車載機１００の各部に電源を供給する電源部１１７と、ＩＣカード２００に電源を供給するとともに情報の交換を行うためのインターフェイス部１１８と、この車載機１００の全体を制御する制御部１１９とから構成されている。なお、アンテナ部１１２では、図１から図７に示すアンテナ１を用いている。また電源部１１７は乾電池あるいは車載バッテリからの電源により電源供給を行う。
【０１１８】
車載機１００の情報記録部１１３には、恒久的な情報として、車両情報（車長、車重、車軸数等）、車載機設置情報（有効期限、設置場所）等が予め記録されており、また一時的な情報として、入口、経路に関わる情報（通過ゲート番号、通過日時等）、ＩＣカードの情報等が記録される。
【０１１９】
なお車載機１００の載置場所としては、四輪車の場合、車両のフロントガラス，ダッシュボードもしくは車体のボンネットやルーフ部分等の車両の前方部分が、路上機３００，４００，５００との無線通信を良好に行うことができるので好ましい。
【０１２０】
また車載機１００内部での各部の配置位置についても、特にアンテナ部１１２を車両進行方向に向かって、上面もしくは前面に配置する構成とすることが、アンテナ部１１２における信号の送受信を良好に行うことができるので好ましい。
【０１２１】
特に図１〜７等に示すアンテナ１をアンテナ部１１２に用いることにより、アンテナ部１１２を軽く薄く構成することができるので、車載機１００の小型化・薄型化・軽量化を実現することができると共に、車内に載置された車載機１００が運転者の視界の妨げになることを抑制できる。さらに軽量化により、車両の振動に伴って車載機１００に発生する揺動を最小限に抑制することができるので、高速移動中でも良好な送受信性能を実現することができる。しかも水平方向に対して送受信特性の指向性を大きくできるので、車載機の配置や、アンテナの配置位置等の限定が少なくなり、レイアウトが簡単になるとともに、送受信特性がきわめて良好であるので、良好なデータのやりとりなどを行うことができ、データの転送エラーなどを起こすことはきわめて少なくなるので、料金の課金を確実に行える信頼性の高いシステムとすることができる。
【０１２２】
また図１〜７に示すアンテナ１を使用することにより、車両の振動に伴ってアンテナと回路基板との間の接合部位が破損する等の不都合の発生を抑制することができる。
【０１２３】
次にＩＣカード２００について説明する。
【０１２４】
ＩＣカード２００は、車載機１００から電源供給および情報交換を受けるためのインターフェイス部２１０と、このＩＣカード２００の利用に関する各種情報を記録した情報記録部２２０と、このＩＣカード２００の読み書きに関する制御を行う制御部２３０とから構成されている。ＩＣカード２００の情報記録部２２０には、恒久的な情報として、利用者ＩＤ番号等の利用者情報、発行日等の発行情報、前払い・後払いの区分，利用可能残高，有効期限，会員口座番号等の決済情報、システム利用に関わる履歴情報等が記録されている。また、一時的な情報として入口情報、経路情報が記録される。なお本実施の形態５では情報記録媒体としてＩＣカードを用いたが、ＩＣカードの代わりに磁気カードを用いても良いし、光カードを用いることもできる。
【０１２５】
以上のような構成を有する自動料金収受システムにおいて、車載機１００と路上機３００〜５００との間で、それぞれのアンテナを用いた無線通信により、情報交換を行っているので、以下それについて説明する。
【０１２６】
まず車載機１００を搭載した車両（四輪２輪を問わない）が有料道路の入口ゲートに侵入すると、入口ゲートに設けられた路上機３００は、車種判別装置（図示せず）により通過車両の車種を判別する。その判別した車種情報と、通過車両の車載機１００のアンテナ部１１２から発信された車両情報とにより車両照合を行った後、車載機１００に入口情報を送信する。車載機１００では、入口情報をアンテナ部１１２で受信すると制御部１１９がその情報を情報記録部１１３に記録する。
【０１２７】
次に車両が有料道路を走行中にチェックバリアを通過する際には、チェックバリアに設けられた路上機４００は、車載機１００に経路情報を送信する。車載機１００では、その経路情報をアンテナ部１１２で受信し、制御部１１９がその情報を情報記録部１１３に記録する。
【０１２８】
さらに、有料道路の出口ゲートに侵入すると出口ゲートに設けられた路上機５００は、入口ゲートと同様に車両照合を行い、その後、出口情報を車載機１００に送出する。車載機１００では、出口情報をアンテナ部１１２で受信して、制御部１１９がその情報を情報記録部１１３に記録するとともに、制御部１１９が入口情報、経路情報、決済情報をアンテナ部１１２から路上機５００に向けて発信する。そして路上機５００で受信した車載機１００からの情報に基づいて、通行料金の決済処理を行う。
【０１２９】
以上の様に構成された自動料金収受システムでは、路上機３００，４００，５００と車載機１００との間の送受信特性がきわめて良好であるので、良好なデータのやりとりなどを行うことができ、データの転送エラーなどを起こすことが極めて少なくなるので、料金の課金を確実に行える信頼性の高いシステムとすることができる。
【０１３０】
以上のように実施の形態３〜５を用いて本発明のアンテナの応用例について説明してきたが、これ以外のもの、例えば携帯情報端末やナビゲーションシステム等の陸上無線システムや衛星無線システム等にも応用可能であることは言うまでもない。
【０１３１】
【発明の効果】
放射電極と、前記放射電極と離間して設けられたアース電極と、前記放射電極と前記アース電極の間に設けられた給電電極と、前記給電電極と電気的に接続され、前記給電電極に電力を供給する給電部と、前記給電電極と前記給電部とを電気的に接合するとともに前記アース電極と非接触に設けられた側面電極とを備え、前記放射電極と前記給電電極との間及び前記給電電極と前記アース電極との間に誘電体材料を設けたアンテナであって、対向する２つの主面を有する第１の基板と、前記第１の基板の主面の面積より広い２つの主面を有する第２の基板とを備え、前記第２の基板の第２の主面には前記第１の基板を嵌合させる凹部を有し、前記第１の基板の第２の主面に前記放射電極を形成し、前記第２の基板の第１の主面に前記アース電極及び前記アース電極と電気的に非接触に設けられた前記給電部を形成し、前記第２の基板の前記第２の主面に前記給電電極を形成し、前記第２の基板の側面に前記給電部と前記給電電極とを接続する前記側面電極を形成し、前記凹部に前記第１の基板を嵌合させ前記第１の基板の第１の主面と前記第２の基板の第２の主面とを接合したことを特徴とするアンテナである。
請求項１記載のアンテナによれば、アンテナ側面からの給電が可能となるためアンテナ側面から実装状態が確認でき、給電ピンなどの突起部がないため、面実装可能で生産性の高いアンテナを提供できる。
さらに、それぞれの基板毎に電極調整等が可能になるので、アンテナ特性のばらつきを少なくすることができるとともに、積層による一体焼成品などのように高価な設備が不要であるとともに、従来より存在する給電ピンによる給電方式のパッチアンテナと共通の工法で作製できるため、安価なアンテナを安定に供給できる。
さらに、アンテナ特性を低下させることなく体積の小型化及び空間の利用効率の向上が可能である。
さらに、第１の基板と第２の基板とを接合する際の位置決めも容易となり、製造時の位置ずれの発生が少ない生産性の高いアンテナとすることができる。
【０１３２】
また前記放射電極の角部に切り欠き部を設けることによって、円偏波のアンテナとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるアンテナを示す表面斜視図
【図２】本発明の実施の形態１におけるアンテナを示す裏面斜視図
【図３】本発明の実施の形態１におけるアンテナを示す斜視図
【図４】本発明の実施の形態１におけるアンテナを示す断面図
【図５】本発明の実施の形態１におけるアンテナの電極配置関係を示す模式図
【図６】本発明の実施の形態１におけるアンテナの平面図
【図７】本発明の実施の形態２におけるアンテナの構成を示す斜視図
【図８】本発明の実施の形態３における無線ＬＡＮ装置を示す図
【図９】本発明の実施の形態４におけるデータ送受信システムを示す図
【図１０】本発明の実施の形態５におけるデータ送受信システムを示す図
【図１１】本発明の実施の形態１におけるアンテナの製造方法を示すフローチャート
【符号の説明】
１  アンテナ
２  第１の基板
２ａ，２ｂ  主面
３  第２の基板
３ａ，３ｂ  主面
３ｃ  側面
３ｅ  隙間
３ｆ  凹部
４  放射電極
４ｇ  切り欠き部
５  給電電極
６  アース電極
６ａ  アース側面電極
６ｂ  切り欠き部
７  側面電極
７ａ  給電部
８  第２給電電極
２０，２１  無線ＬＡＮ装置
２２，２３  電子機器
２４，２６  受信手段
２５，２７  送信手段
２８，２９  アンテナ
３０  本体
３１  カウント手段
３２  送信手段
３３  受信手段
３４  記憶手段
３５  制御手段
３６  アンテナ
１００  車載機
１１２  アンテナ部
１１３  情報記録部
１１４  表示部
１１５  ブザー
１１６  操作部
１１７  電源部
１１８  インターフェイス部
１１９  制御部
２００  ＩＣカード
２１０  インターフェイス部
２２０  情報記録部
２３０  制御部
３００，４００，５００  路上機
【図１】
0004051824.tif 000002
【図２】
0004051824.tif 000003
【図３】
0004051824.tif 000004
【図４】
0004051824.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004051824.tif 000007
【図７】
0004051824.tif 000008
【図８】
0004051824.tif 000009
【図９】
0004051824.tif 000010
【図１０】
0004051824.tif 000011
【図１１】
0004051824.tif 000012