(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下面を有するとともに、凹部と凸部が交互に形成された一対の側面を有する、誘電体と磁性体のうちの少なくとも一方からなる基体と、
前記基体の上下面、および該基体の前記一対の側面の凸部に形成され、全体として該基体を螺旋状に取り巻く螺旋導体層とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記側面の凸部の少なくとも１個が、前記螺旋導体層に給電するための給電電極であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記基体上に形成された螺旋導体層の少なくとも一部を覆う、誘電体と磁性体のうちの少なくとも一方からなる層を有することを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
基板にスナップラインを設けておく第１の工程と、
前記スナップライン上の所望の場所にスルーホールを設けておく第２の工程と、
前記基板の上面と下面それぞれに導体ペーストを焼成することにより所定の導体パターンを形成する第３の工程と、
前記導体パターンが形成された基板を、前記スルーホールが形成されたスナップラインに沿って分割する第４の工程と、
導体ペーストに、前記第４の工程において分割したことでスルーホールにより形成された凸部を浸漬し、凸部の先端のみ導体ペーストを塗布、乾燥、焼成する第５の工程と、
前記スルーホールが形成されたスナップラインとは別のスナップラインで最小単位に分割する第６の工程と
を有することを特徴とするアンテナ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯型通信機器等に用いられるアンテナ装置、及びそのアンテナ装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話等の通信機器には従来ヘリカルアンテナ等の線状アンテナが用いられれているが、これらは通信機の筐体の外部に取り付けられ、小型化の妨げになるとともに、外力がアンテナに作用することにより破損や変形、特性劣化等の問題を引き起こす危険性がある。また実装には同軸ケーブルやコネクタを介するため、部品点数が多くなり、実装コスト面で好ましくない。
【０００３】
これを解決する方法として、特開平９−６４６２７号公報には、図１９に示すような、回路基板上に表面実装できる小型アンテナが提案されている。このアンテナは、セラミック多層基板の技術を利用して、ヘリカルアンテナをセラミック基体３０の内部に形成したものである。即ち、異なるセラミック層にそれぞれ導体３１を形成し、内側に導体を充填したスルーホール３２で接続することにより、全体として螺旋状導体とし、セラミック層を積層することにより、螺旋状放射導体を内包したセラミックアンテナとしている。またその基体３０の端面にはその螺旋状導体に給電するための端子３３が形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような構造では、焼成前のセラミックシートに導体形成し、これを積層後焼成するので、焼成収縮等を考慮した設計が必要で、また収縮率を一定にするためには極めて精度の高いプロセス管理が要求され、製造コスト低減は難しい。
【０００５】
仮に導体をすべて焼成済みのセラミック導体表面に形成したとしても、表面が平坦なセラミックブロックでは、少なくとも４つの面に、印刷法等精緻な導体形状制御が行なえる方法により導体形成を行なう必要があり、これもコスト低減の妨げになる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み、製造コストの低減が図られたアンテナ装置、及びそのアンテナ装置の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のアンテナ装置は、
上下面を有するとともに、凹部と凸部が交互に形成された一対の側面を有する、誘電体と磁性体のうちの少なくとも一方からなる基体と、
基体の上下面、および基体の上記一対の側面の凸部に形成され、全体として基体を螺旋状に取り巻く螺旋導体層とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
ここで、上記本発明のアンテナ装置において、上記側面の凸部の少なくとも１個が、螺旋導体層に給電するための端子であることが好ましい。
【０００９】
また、上記本発明のアンテナ装置において、上記基体上に形成された螺旋導体層の少なくとも一部を覆う、誘電体と磁性体のうちの少なくとも一方からなる層を有するものであることが好ましい。
【００１０】
本発明のアンテナ装置は、セラミック基体表面に螺旋状放射導体を形成したヘリカルアンテナであって、基体上下面の導体層は印刷法によって行なうことができる。また、側面凸部に導体層を形成する場合は、ディップ法やロールコータによる塗布法等高速に電極塗布が行なえる方法で凸部にだけ電極を形成することができる。特に凸部に電極を形成する場合にロールコータを適用すると印刷と比べ量産性に優れている。また凸部に電極を形成すると実装時において凸部の電極の接続にはんだを用いてもはんだブリッジしにくいという利点もある。このように、本発明によれば、大量生産が容易で、製造コストを大幅に低減できる。
【００１１】
また、導体を形成した側面凸部はそのまま端子電極として利用できるので、表面実装アンテナが容易に製造できる。
【００１２】
また、上記目的を達成する本発明のアンテナ装置の製造方法は、
基板にスナップラインを設けておく第１の工程と、
上記スナップライン上の所望の場所にスルーホールを設けておく第２の工程と、
上記基板の上面と下面それぞれに導体ペーストを焼成することにより所定の導体パターンを形成する第３の工程と、
上記導体パターンが形成された基板を、上記スルーホールが形成されたスナップラインに沿って分割する第４の工程と、
導体ペーストに、上記第４の工程において分割したことでスルーホールにより形成された凸部を浸漬し、凸部の先端のみ導体ペーストを塗布、乾燥、焼成する第５の工程と、
上記スルーホールが形成されたスナップラインとは別のスナップラインで最小単位に分割する第６の工程と
を有することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明のアンテナ装置の第１実施形態の斜視図である。
【００１５】
このアンテナ装置１の基体２は上面２１、下面２２、および凹部２３１と凸部２３２が交互に形成された一対の側面２３を有する。またこの基体２の上面２１には、一対の側面２３の対応する凸部２３２どうしを結ぶ導体層３が形成され、基体２の下面２２には、一対の側面２３の、１つずれた凸部２３２どうしを結ぶ導体層４が形成され、さらに一対の側面２３の凸部２３２にも導体層５が形成され、これらの導体層３，４，５は全体として基体２を螺旋状に取り巻く螺旋導体層となっている。
【００１６】
ここで基体２は高周波帯において比誘電率（εｒ）、比透磁率（μｒ）が安定し、低損失で、共振周波数の温度係数（τf）の小さなものが好ましい。本例ではアルミナ系セラミックス（２ＧＨｚにおいてεｒ＝８．５、Ｑ＝１０００、τf＝３８ｐｐｍ／℃）を用いた。導体は銅、銀、金、ニッケル等導体抵抗の低いものが好ましい。ここでは銀−白金ペースト（Ｄｕｐｏｎｔ社ＱＳ−１７１）を用いた。
【００１７】
図１に示すアンテナ装置１の製造工程を示す図２〜図５を参照しながら本発明のアンテナ装置の製造方法の第１実施形態について述べる。図２に示すようなアルミナ基板９を用意する。このアルミナ基板９には、後工程で所望のサイズに分割できるようにスナップライン１０を設けておく。また、スナップライン上の所望の場所にスルーホール１１を設けておく。ここでは５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ１ｍｍのアルミナ基板にスナップライン１０は縦方向５ｍｍ間隔、横方向１０ｍｍ間隔、スルーホール１１は０．８φのものを、横方向のスナップライン上に２ｍｍ間隔で配置した。
【００１８】
次にこのアルミナ基板９の上面９１，下面９２に、それぞれ図３（Ａ），図３（Ｂ）のように導体パターン１２，１３を形成した。形成方法は、導体ペーストをスクリーン印刷して、乾燥後８５０℃で焼成した。
【００１９】
次に、上下導体形成後のアルミナ基板９を、スルーホールが形成されたスナップラインに沿って図４のように分割した。そして、予め導体ペースト１５をガラス板等の平板１４上に、スキージ等を用いて厚さ０．２ｍｍ程度に伸ばしておき、その導体ペースト１５に、先ほどのアルミナ基板の、スルーホールにより形成された凸部を浸漬し、凸部の先端のみ導体ペースト１５を塗布、乾燥、焼成した。
【００２０】
最後に図５のように、スナップラインで最小単位に分割することにより、アンテナ装置１を得た。このように、この構造のアンテナでは、一度に多数製造することが可能であり、製造コスト低減の効果が大きい。
【００２１】
尚、上記実施形態については、アルミナ基板９を分割する前あるいは分割した後においてそのアルミナ基板上に形成した導体層の上にアルミナ基板９と同質の層を形成してもよい。こうすることにより同一の波長帯域送受信用のアンテナに関しさらに小型化を図ることができる。
【００２２】
次に、上記のように製造した図１に示すアンテナ装置の性能について述べる。
【００２３】
このアンテナ装置１を、図６のように２５×５０ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの評価基板上に搭載した。この評価基板は、絶縁基板１６の表面にストリップライン１７、裏面にグランド面１８が形成され、一端に備えられたＳＭＡコネクタ１９からストッリプライン１７を経由して他端に搭載したアンテナ装置１に電力を供給するものである。
【００２４】
このときの反射損失−周波数特性を図７に示す。共振周波数２４４８ＭＨｚ、反射損失が−６ｄＢ以下となる帯域幅は１３３ＭＨｚであった。
【００２５】
また、図６におけるＺＸ面の放射パターンを図８に示す。放射利得は、この面においてほぼ等方性となり、最大利得は−０．７ｄＢｉ、最小利得はー２．３ｄＢｉであった。
【００２６】
図９は、本発明のアンテナ装置の第２実施形態の斜視図である。
【００２７】
このアンテナ装置１の基体２は上面２１、下面２２、および凹部２３１と凸部２３２が交互に形成された一対の側面２３を有する。またこの基体２の上面２１には、一対の側面２３の対応する凸部２３２どうしを結ぶ導体層３が形成され、基体２の下面２２には、一対の側面２３の、１つずれた凸部２３２どうしを結ぶ導体層４が形成され、さらに一対の側面２３の凸部２３２にも導体層５が形成され、これらの導体層３，４，５は全体として基体２を螺旋状に取り巻く螺旋導体層となっている。
【００２８】
ここで、一対の側面２３のうちの一方の側面２３ａの導体層５のうちの、全体として螺旋状に取り巻く螺旋導体層を構成している一番端の１つが給電電極５ａであり、さらにその給電電極５ａに隣接した位置に、螺旋導体層からは外れたグランド電極６ａが形成され、さらに、螺旋導体層とグランド電極６ａとを基体の上面を経由して接続する接続導体６ｂが形成されている。
【００２９】
ここで基体２は高周波帯において比誘電率（εｒ）、比透磁率（μｒ）が安定し、低損失で、共振周波数の温度係数（τf）の小さなものが好ましい。本例ではアルミナ系セラミックス（２ＧＨｚにおいてεｒ＝８．５、Ｑ＝１０００、τf＝３８ｐｐｍ／℃）を用いた。導体は銅、銀、金、ニッケル等導体抵抗の低いものが好ましい。ここでは銀−白金ペースト（Ｄｕｐｏｎｔ社ＱＳ−１７１）を用いた。
【００３０】
図９に示すアンテナ装置１の製造工程を示す図１０〜図１４を参照しながら本発明のアンテナ装置の製造方法の第２実施形態を述べる。図１０に示すようなアルミナ基板９を用意する。このアルミナ基板９には、後工程で所望のサイズに分割できるようにスナップライン１０を設けておく。また、スナップライン上の所望の場所にスルーホール１１を設けておく。ここでは５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ１ｍｍのアルミナ基板にスナップライン１０は縦方向５ｍｍ間隔、横方向１０ｍｍ間隔、スルーホール１１は０．８φのものを、横方向のスナップライン上に２ｍｍ間隔で配置した。
【００３１】
次にこのアルミナ基板９の上面９１，下面９２に、それぞれ図１１，図１２のように導体パターン１２，１３を形成した。形成方法は、導体ペーストをスクリーン印刷して、乾燥後８５０℃で焼成した。
【００３２】
次に、上下導体形成後のアルミナ基板９を、スルーホールが形成されたスナップラインに沿って図１３のように分割した。そして、予め導体ペースト１５をガラス板等の平板１４上に、スキージ等を用いて厚さ０．２ｍｍ程度に伸ばしておき、その導体ペースト１５に、先ほどのアルミナ基板の、スルーホールにより形成された凸部を浸漬し、凸部の先端のみ導体ペースト１５を塗布、乾燥、焼成した。
【００３３】
最後に図１４のように、スナップラインで最小単位に分割することにより、アンテナ装置１を得た。このように、この構造のアンテナでは、一度に多数製造することが可能であり、製造コスト低減の効果が大きい。
【００３４】
図１５は、本発明のアンテナ装置の第３実施形態の斜視図である。図９に示す第２実施形態との相違点について説明する。図９に示す第２実施形態では、グランド電極６ａは、基板を全体として螺旋状に取り巻く導体層と、接続導体６ｂを経由して、基体上面で接続されているが、図１５に示す第３実施形態では、接続導体６ｂを経由して、グランド電極６ａが形成された側面２３ａとは反対側の側面２３ｂで接続されている。
【００３５】
図１６は、本発明のアンテナ装置の第４実施形態の斜視図である。
【００３６】
この図１６に示す第４実施形態では、基板を全体として螺旋状に取り巻く螺旋導体層のうちの、一方の側面２３ａに配列された複数の導体膜５のうちの、一番端の導体膜をグランド電極５ｂ、それに隣接する導体膜を給電電極５ａとし、このグランド電極５ｂがグランド導体を兼ねている。
【００３７】
図１７は、アンテナ装置のもう１つの例を示す斜視図である。
【００３８】
この図１７に示すアンテナ装置は、本発明のアンテナ装置の比較例である。
【００３９】
この図１７に示すアンテナ装置では、グランド電極６ａは、接続導体６ｂにより、基体上面を経由し、グランド電極６ａが形成された側面２３ａとは反対側の側面２３ｂを経由し、さらに基体下面を経由して、基体を全体として螺旋状に取り巻く螺旋導体層に接続されている。
【００４０】
次に、上記のように製造したアンテナ装置の性能について述べる。
【００４１】
このアンテナ装置１を、図１８のように２５×５０ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの評価基板上に搭載した。この評価基板は、絶縁基板１６の表面にストリップライン１７、裏面にグランド面１８が形成され、一端に備えられたＳＭＡコネクタ１９からストッリプライン１７を経由して他端に搭載したアンテナ装置１に電力を供給するものである。
【００４２】
表１は、上記のようにして測定した結果を示すものである。「ばらつき３σ値」は、同じ仕様のアンテナ装置を多数製造したときの共振周波数のばらつきの３σ値を表わす。
【００４３】
【表１】
0003758495.tif 000002
【００４４】
この表１からわかるように、実施例１〜３では、比較例と比べ、ばらつきが抑えられている。
【００４５】
以上の結果から、本発明によるアンテナ装置は、携帯通信機用アンテナとして十分な性能を有しているといえる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のアンテナ装置によれば、誘電体基体表面に螺旋状放射導体を形成したヘリカルアンテナにおいて、基体側面に設けた凸部に導体を形成し、上下面に形成した導体を接続して螺旋状放射導体とすることにより、量産が容易で、携帯通信端末に最適な表面実装型アンテナを供給できる。また、本発明のアンテナ装置の製造方法によれば、量産が容易で、携帯通信端末に最適な表面実装型アンテナを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアンテナ装置の第１実施形態の斜視図である。
【図２】図１に示すアンテナ装置の製造工程の途中段階を示す図である。
【図３】図１に示すアンテナ装置の製造工程の途中段階を示す図である。
【図４】図１に示すアンテナ装置の製造工程の途中段階を示す図である。
【図５】図１に示すアンテナ装置の製造工程の途中段階を示す図である。
【図６】アンテナ装置の評価方法の説明図である。
【図７】アンテナ装置の反射損失−周波数特性を示す図である。
【図８】図６におけるＺＸ面の放射パターンを示す図である。
【図９】本発明のアンテナ装置の第２実施形態の斜視図である。
【図１０】図９に示すアンテナ装置の製造工程の途中段階を示すである。
【図１１】図９に示すアンテナ装置の製造工程の途中段階を示すである。
【図１２】図９に示すアンテナ装置の製造工程の途中段階を示すである。
【図１３】図９に示すアンテナ装置の製造工程の途中段階を示すである。
【図１４】図９に示すアンテナ装置の製造工程の途中段階を示すである。
【図１５】本発明のアンテナ装置の第３実施形態の斜視図である。
【図１６】本発明のアンテナ装置の第４実施形態の斜視図である。
【図１７】アンテナ装置のもう１つの例を示す斜視図である。
【図１８】アンテナ装置の評価方法の説明図である。
【図１９】回路基板上に表面実装できる従来の小型アンテナの模式図である。
【符号の説明】
１    アンテナ装置
２    基体
３，４，５    導体層
５ａ    給電電極
６ａ    接地電極
６ｂ    接続導体層
９    アルミナ基板
１０    スナップライン
１１    スルーホール
１２，１３    導体パターン
１４    平板
１５    導体ペースト
１６    絶縁基板
１７    ストリップライン
１８    グランド面
１９    ＳＭＡコネクタ
２１    上面
２２    下面
２３    側面
９１    上面
９２    下面
２３１    凹部
２３２    凸部
【図１】
0003758495.tif 000003
【図２】
0003758495.tif 000004
【図３】
0003758495.tif 000005
【図４】
0003758495.tif 000006
【図５】
0003758495.tif 000007
【図６】
0003758495.tif 000008
【図７】
0003758495.tif 000009
【図８】
0003758495.tif 000010
【図９】
0003758495.tif 000011
【図１０】
0003758495.tif 000012
【図１１】
0003758495.tif 000013
【図１２】
0003758495.tif 000014
【図１３】
0003758495.tif 000015
【図１４】
0003758495.tif 000016
【図１５】
0003758495.tif 000017
【図１６】
0003758495.tif 000018
【図１７】
0003758495.tif 000019
【図１８】
0003758495.tif 000020
【図１９】
0003758495.tif 000021