CN101395758A - 芯片天线 - Google Patents

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CN101395758A CNA2007800070731A CN200780007073A CN101395758A CN 101395758 A CN101395758 A CN 101395758A CN A2007800070731 A CNA2007800070731 A CN A2007800070731A CN 200780007073 A CN200780007073 A CN 200780007073A CN 101395758 A CN101395758 A CN 101395758A
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Abstract

本发明的目的在于提供一种可通过提高有效的介电常数，使芯片尺寸小型化，并可缩小安装面积的芯片天线。本发明的芯片天线(10)具有：由电介质构成的矩形形状的基体(11)；形成在基体(11)的一个主面(11a)上的供电电极(12)；以隔着间隙g与供电电极(12)对置的方式形成在基体(11)的主面(11a)上的具有大致λ/4的长度的带线状的放射电极(13)；形成在基体(11)的另一个主面(11b)上的固定电极(14a)、(14b)；以及贯穿基体(11)的内部的通孔(15a)、(15b)。供电电极(12)、(13)不是经由基体(11)的侧面与固定电极(14a)、(14b)连接，而是通过贯穿基体(11)的一个主面(11a)到另一个主面(11b)的通孔电极使上下面的电极间电连接。

Description

芯片天线
技术领域
本发明涉及芯片天线，尤其涉及小型且高频率特性优异的芯片天线的电极结构。
背景技术
作为以往的芯片天线，例如有专利文献1所示的芯片天线。如图10所示，该芯片天线具有由电介质构成的矩形形状的基体(电介质块)1，在其表面上，形成有带线状的长度大致λ/4的放射电极2。该放射电极2的一端延伸到电介质块1的一个边的附近，形成开放端，另一端经由与所述一个边对置的端面1a，与形成在背面的接地电极3连接。在所述一个边的附近，与放射电极2的开放端隔着间隙g形成激励用电极(供电电极)4。该激励用电极4从与端面1a对置的端面1b延伸到基体1的背面。在基体1的背面中，在激励用电极4与接地电极3之间设有空隙，由此，两者电绝缘。此外，通过形成在所述间隙g上的电容，所述激励用电极4和所述放射电极2电磁结合。
具有上述结构的芯片天线的电气等效电路是将由间隙g形成的电容C、放射电极2的电感L及放射电阻R经由地线串联连接的形式。此外，施加给激励用电极4的高频信号f通过由间隙g形成的电容C，与放射电极2电磁结合，形成电波并放射出去。因此，可以非接触地激励，而且，即使在小型的情况下也能容易地取得匹配。
专利文献1：日本特开平9-98015号公报
专利文献2：日本特开2003-37421号公报
但是，因为上述以往的芯片天线的放射电极2和激励用电极4仅形成在基体1的表面上，所以具有基体的有效介电常数不充分，无法实现芯片尺寸的进一步小型化的问题。此外，为了使放射电极2和激励用电极4也处在基体1的侧面(端面)上，有必要在安装时在侧面也形成锡焊，结果具有芯片天线的安装面积变宽的缺点。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种可通过提高有效的介电常数，使芯片尺寸小型化，并可缩小安装面积的芯片天线。
本发明的上述目的通过以下的芯片天线来实现，该芯片天线的特征在于，其具有：由电介质构成的基体；形成在所述基体的一个主面上的放射电极；以从所述一个主面贯穿到另一个主面的方式形成在所述基体内部的至少两个通孔电极，以及形成在所述基体的所述另一个主面上，经由所述通孔电极至少与所述放射电极连接的固定电极。
特别优选为，该芯片天线具有：设置有从一个主面贯穿到另一个主面的第1及第2通孔的由电介质构成的基体；形成在所述基体的所述一个主面上的供电电极及放射电极；形成在所述基体的所述另一个主面上的第1及第2固定电极；形成在所述第1通孔内，并连接所述供电电极和所述第1固定电极的第1通孔电极；以及形成在所述第2通孔内，并连接所述放射电极和所述第2固定电极的第2通孔电极，包含所述第1及第2通孔的形成位置的所述基体的形状为对称形状。
在本发明的芯片天线中，所述放射电极优选形成为隔着间隙与所述供电电极对置。
此外，在本发明中，优选为所述第1固定电极与电路基板上的供电线连接，所述第2固定电极与所述电路基板上的地线连接。优选所述第1及所述第2固定电极被焊接在所述电路基板上。
在本发明中，所述通孔电极可以形成为3个以上。由此，根据天线的种类采用需要的通孔，同时通过在基体的表面上形成电极图形，可以制作出各种类型的芯片天线。即，没有必要按照每种芯片天线来准备专用的金属模，因此可以实现制造成本的降低。此外，特性的调整幅度变宽，也能实现芯片天线的轻量化。
作为一例，优选该芯片天线还具有：从所述基体的所述一个主面贯穿到所述另一个主面的第3通孔；形成在所述基体的所述另一个主面上的第3固定电极；以及形成在所述第3通孔内，连接所述放射电极和所述第3固定电极的第3通孔电极。
作为其他例子，优选该芯片天线还具有：从所述基体的所述一个主面贯穿到所述另一个主面第3及第4通孔，包含所述第1～第4的通孔的形成位置的所述基体的形状为对称形状。
在本发明中，所述放射电极也可以形成为曲折状。由此，可以增长放射电极，所以可在将放射电极的长度设为固定的情况下，减小基体的尺寸，可以使芯片尺寸小型化。此外，特别在不形成间隙，仅由放射电极的电感成分构成芯片天线的情况下，即使放射电极与地线间的电容比较大时电感调整也容易。
根据本发明，通过在基体内部形成通孔，可以提高基体的波长缩短效果，可以实现芯片尺寸的小型化。此外，通过可以采用通孔，去掉侧面电极，仅用底面端子进行安装，因此可以缩小芯片天线的安装面积。
此外，将包含通孔的形成位置的基体的形状设为对称形状时，可以不区别基体的方向地形成电极。
附图说明
图1是示出本发明的优选实施方式的芯片天线的结构的概略立体图。
图2是示出沿图1的A-A线的芯片天线的概略剖视图。
图3是芯片天线10的电气等效电路图。
图4是示出本发明的第2实施方式的芯片天线20的结构的概略立体图。
图5(a)和图5(b)是分别示出本发明的第3实施方式的芯片天线30、40的结构的概略立体图。
图6是示出本发明的第4实施方式的芯片天线50的结构的概略立体图。
图7是示出本发明的第5实施方式的芯片天线60的结构的概略立体图。
图8是示出芯片天线60的电气等效电路图。
图9是示出芯片天线60的变形例的概略立体图。
图10是示出以往的芯片天线的结构的概略立体图。
标号说明
1：基体；1a：基体的一个端面(侧面)；1b：基体的另一个端面(侧面)；2：放射电极；3：接地电极；4：激励用电极(放射电极)；10：芯片天线；11：基体；11a：基体的一个主面(上面)；11b：基体的另一个主面(底面)；12：供电电极；13：放射电极；14、14a～14i：固定电极；15、15a～15i：通孔；16、16a～16i：通孔电极；20：芯片天线；30：芯片天线；40：芯片天线；50：芯片天线；g：间隙。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。
图1是示出本发明的优选实施方式的芯片天线的结构的概略立体图。此外，图2是示出沿图1的A-A线的芯片天线的概略剖视图。
如图1和图2所示，芯片天线10具有：由电介质构成的矩形形状的基体11；形成在基体11的一个主面11a上的供电电极12；以隔着间隙g与供电电极12对置的方式形成在基体11的主面11a上的具有大致λ/4的长度的带线状的放射电极13；形成在基体11的另一个主面11b上的固定电极14(14a、14b)；以及贯穿基体11的内部的通孔15(15a、15b)。
一个通孔15a贯穿基体11的一个主面11a至另一个主面11b，通过形成在其内壁面上的通孔电极16a，供电电极12与固定电极14a电连接。即，供电电极12并不是经由基体11的侧面与固定电极14a连接。向电路基板上进行安装时，固定电极14a与供电线焊接，经由通孔电极16a从固定电极14a向供电电极12供给高频信号。
另一个通孔15b贯穿基体11的一个主面11a至另一个主面11b，通过形成在其内壁面上的通孔电极16b，放射电极13与固定电极14b电连接。即，放射电极13并不是经由基体11的侧面与固定电极14b连接。向电路基板上进行安装时，固定电极14a与地线焊接。
通孔15a、15b不仅实现确保基体的上下面上的电气导通的作用，还实现提高基体11的波长缩短效果的作用。通过通孔的形成提高基体11的波长缩短效果，由此可以提高基体11的有效介电常数。换言之，可以在将有效介电常数设为固定的情况下，减小基体11的尺寸，可以使芯片尺寸小型化。
此外，在本实施方式中，包含通孔15a、15b的形成位置的基体11的形状优选为对称形状，例如左右对称。更具体而言，如图1所示，在将通孔的排列方向设为X方向，将与X方向正交的方向设为Y方向，将与X方向及Y方向正交的方向设为Z方向时，优选以Y方向上的中心线Y0及Z方向上的中心线Z0的至少一方作为旋转轴旋转对称。由此，可以不必在意基体11的严格的朝向地形成供电电极12和放射电极13。即，这是因为，如果基体11在Y方向或Z方向上旋转对称，则即使将基体11在Y方向或Z方向上旋转180°来更换通孔的位置，也为相同形状。
特别地，如图1所示的芯片天线10，更加优选以中心线Y0作为旋转轴旋转对称，并且，以中心线Z0作为旋转轴旋转对称。这是因为，不仅在Y方向上将基体11旋转180°来更换通孔的位置为相同形状，而且在Z方向上将基体11旋转180°来更换通孔的位置也为相同形状。此外，图1所示的芯片天线10以X方向上的中心线作为旋转轴也旋转对称，所以不管在哪个方向将基体11旋转180°都为相同形状。
图3是芯片天线10的电气等效电路图。
如图3所示，芯片天线10的电气等效电路为如下的形式：将由间隙g形成的电容C、放射电极13的电感L及放射电阻R串联连接在供电线及地线间，并且在放射电极13和地线间插入电容Cg。此外，施加给供电电极12的高频信号f通过由间隙g形成的电容C，与放射电极13电磁结合，形成电波并放射出去。
如以上说明，根据本实施方式，在基体11上形成多个通孔15，形成在基体11的表面上的供电电极12及放射电极13与形成在基体11的背面的固定电极14之间由通孔电极16电连接，因此可以提高基体的有效介电常数，由此可以实现芯片尺寸的小型化。此外，可以去掉侧面的电极，在安装时仅使用底面端子，因此在安装时没有必要在侧面形成锡焊，可以缩小安装面积。
此外，以中心线Y0及中心线Z0的至少一方作为旋转轴将基体11设为旋转对称时，即使将基体11旋转180°也为相同形状，因此可以不区别基体11的方向地形成电极。由此，作业效率提高，所以也可以抑制制造成本。
图4是示出本发明的第2实施方式的芯片天线20的结构的概略立体图。
如图4所示，该芯片天线20构成为倒F天线，其特征在于，具有3个通孔15(15c、15d、15e)，并且具有对应于这些通孔的3个固定电极14(14c、14d、14e)。通孔15c用于供电电极12与固定电极14c的连接，通孔15d用于放射电极13与固定电极14d的连接，通孔15e用于放射电极13与固定电极14e的连接。向电路基板上进行安装时，固定电极14c与地线连接，固定电极14d与供电线连接，固定电极14e与开放线连接。此外，关于其他的结构与第1实施方式大致相同，所以省略此处的详细说明。
根据本实施方式，芯片天线可以构成为倒F天线，在该倒F天线中可以得到与第1实施方式同样的效果。即，可以提高基体11的波长缩短效果，由此可以实现芯片天线的小型化。此外，可以去掉侧面的电极，在安装时仅使用底面端子，因此在安装时没有必要在侧面形成锡焊，可以缩小安装面积。
在本实施方式中也是，在基体11的中心部分配置通孔15d时，可以将包含通孔15c、15d、15e的形成位置的基体11的形状设为旋转对称，从而作业效率提高。但是，当由于所要求的天线特性而难以在基体11的中心部分配置通孔15d的情况下，可以如后述的第3实施方式那样，在基体11上设置4个(或5个以上)通孔。
图5(a)和图5(b)是分别示出本发明的第3实施方式的芯片天线30、40的结构的概略立体图。
如图5(a)和图5(b)所示，这些芯片天线30、40的特征在于，进一步增加了形成在基体11上的通孔15的数量。这些基体11的外形形状相同，但是电极形状各不相同。
图5(a)所示的芯片天线30在4个通孔15f、15g、15h、15i中的两端的通孔15f、15i内设置固定电极14f、14i，上下面的电极之间经由通孔电极16f、16i电连接。但是，在中间的通孔15g、15h上不设置对应的固定电极，仅形成通孔。
另一方面，如图5(b)所示的芯片天线40在4个通孔15f、15g、15h、15i中的三个通孔15f、15g、15i内设置固定电极，上下面的电极之间经由通孔电极16f、16g、16i电连接。但是，在剩下的通孔15c中不设置对应的电极，仅形成通孔。
这些芯片天线30、40的基体11是共同的。即，预先准备形成有多个通孔15的共同的基体11，根据天线的种类选择性地使用需要的通孔，通过在基体11的主面上形成电极图形，可以制作出各种类型的芯片天线。此时，没有必要按照每种芯片天线准备专用的金属模，因此可以实现制造成本的降低。此外，天线特性的调整幅度变宽，还能实现芯片天线的轻量化。此外，与第1实施方式相同，在本实施方式中，也优选包含通孔的形成位置的基体11的形状为对称形状，例如左右对称。即，在本实施方式中，也优选基体11以中心线Y0及中心线Z0的至少一方作为旋转轴旋转对称。
由此，在图4所示的芯片天线30中，当由于所要求的天线特性而难以在基体11的中心部分配置通孔15d的情况下，如图5(b)所示使用4个通孔的话，也可以获得所要求的特性，并可将基体11设为对称形状。
图6是示出本发明的第4实施方式的芯片天线50的结构的概略立体图。
如图6所示，该芯片天线50的特征在于，在基体11的一个主面11a上形成大致曲折状(Meander)的放射电极13。所谓“大致曲折状”是也包含电极图形被弯曲为コ字状的情况的意思。关于其他的结构与第1实施方式大致相同，因此省略此处的详细说明。根据本实施方式，可以增长放射电极13，因此可在将放射电极13的长度设为固定的情况下减小基体11的尺寸，可以使芯片尺寸小型化。
在上述各实施方式中，有时通过芯片天线的配置，会导致天线和基板上的地线之间所产生的电容Cg增大。此时，由间隙g形成的电容的阻抗调整非常困难，但如果是以下所示的芯片天线，可以进行阻抗调整。
图7是示出本发明的第5实施方式的芯片天线60的结构的概略立体图。
如图7所示，该芯片天线60具有：由电介质构成的矩形形状的基体11；形成在基体11的一个主面11a的整面上的具有大致λ/4的长度的带线状的放射电极13；形成在基体11的另一个主面11b上的固定电极14(14a、14b)；以及贯穿基体11的内部的通孔15(15a、15b)。即，该芯片天线60的特征在于，去掉间隙g，主要由放射电极13的电感成分构成天线。
因此，放射电极13通过通孔电极16a与固定电极14a电连接，向电路基板上进行安装时，通过将固定电极14a焊接到供电线上，高频信号经由通孔16a直接从固定电极14a供给至放射电极13。此外，放射电极13通过通孔电极16b与固定电极14b电连接，向电路基板上进行安装时，将固定电极14a焊接到地线上。
图8是示出芯片天线60的电气等效电路图。
如图8所示，芯片天线60的电气等效电路为如下形式：将放射电极13的电感L1、L2及放射电阻R串联连接在供电线与地线之间，并且在放射电极13和地线间插入电容Cg。此外，施加给供电电极12的高频信号f通过电感L1、L2及放射电阻R引起的谐振，形成电波并放射出去。
如以上说明，根据本实施方式，即使在天线和基板的地线间产生的电容大的情况下，也可以通过调整放射电极13的形状来容易地调整阻抗。此外，在想充分增大放射电极13的电感成分的情况下，如图9所示，放射电极13形成为曲折状即可。由此，放射电极13的电感成分增大，天线阻抗的调整也变得容易。
本发明不限于以上实施方式，在不脱离本发明的主旨范围内可加以各种变更，当然这些也包含在本发明的范围内。
例如，在第1实施方式中，说明了放射电极13经由通孔电极16b及固定电极15b与地线连接的情况，但是也可以将固定电极15b设为开放端。

Claims (9)

1.一种芯片天线，其特征在于，该芯片天线具有：
由电介质构成的基体，其设置有从一个主面贯穿到另一个主面的第1及第2通孔；
供电电极及放射电极，该二者形成在所述基体的所述一个主面上；
第1及第2固定电极，该二者形成在所述基体的所述另一个主面上；
第1通孔电极，其形成在所述第1通孔内，并连接所述供电电极和所述第1固定电极；以及
第2通孔电极，其形成在所述第2通孔内，并连接所述放射电极和所述第2固定电极，
包含所述第1及第2通孔的形成位置的所述基体的形状为对称形状。
2.根据权利要求1所述的芯片天线，其特征在于，
所述放射电极形成为隔着间隙与所述供电电极对置。
3.根据权利要求1所述的芯片天线，其特征在于，
所述第1固定电极与电路基板上的供电线连接，所述第2固定电极与所述电路基板上的地线连接。
4.根据权利要求1所述的芯片天线，其特征在于，
所述第1和所述第2固定电极被焊接在所述电路基板上。
5.根据权利要求1所述的芯片天线，其特征在于，该芯片天线还具有：
第3通孔，其从所述基体的所述一个主面贯穿到所述另一个主面；
第3固定电极，其形成在所述基体的所述另一个主面上；以及
第3通孔电极，其形成在所述第3通孔内，连接所述放射电极和所述第3固定电极。
6.根据权利要求1所述的芯片天线，其特征在于，
该芯片天线还具有第3及第4通孔，所述第3及第4通孔从所述基体的所述一个主面贯穿到所述另一个主面，
包含所述第1～第4的通孔的形成位置的所述基体的形状为对称形状。
7.根据权利要求1所述的芯片天线，其特征在于，
所述放射电极形成为大致曲折状。
8.根据权利要求1所述的芯片天线，其特征在于，
将所述第1及第2通孔的排列方向设为X方向，将与所述X方向正交的方向设为Y方向，将与所述X方向及所述Y方向正交的方向设为Z方向时，所述基体以所述Y方向上的中心线及所述Z方向上的中心线的至少一方作为旋转轴旋转对称。
9.根据权利要求8所述的芯片天线，其特征在于，
所述基体以所述Y方向上的中心线作为旋转轴旋转对称，并且以所述Z方向上的中心线作为旋转轴旋转对称。
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