JP2004153861A - 平板アンテナおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化および生産性の向上が図れ、電気機器に設置した場合に、設置作業の手間が省け、所望のアンテナ特性を安定して発揮することができる平板アンテナおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】略四角形状に形成され、帯域幅に応じた幅ｂのスリット１０を有し、そのスリット１０を介して一方の側にＬ字状の放射素子部１１と、他方の側に放射素子部１１の幅より充分大きな幅のグランド部１２を有する導体平板１と、その導体平板１の両面を被覆する被覆部材２と、前記放射素子部１１に接続された内導体３０と前記グランド部１２に接続された外導体３１とを有する同軸ケーブル３とを備えたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯端末や電化製品等の電気機器、あるいは壁等に内蔵することが可能な平板アンテナおよびその製造方法に関し、特に、薄型化および生産性の向上が図れ、電気機器に設置した場合に、設置作業の手間が省け、所望のアンテナ特性を安定して発揮することができる平板アンテナおよびその製造方法に関する。

近年、基地局用や衛星放送用などの大型アンテナを除き、携帯電話やモバイルコンピュータなど（以下、一括して「携帯端末」という。）をはじめとする専用の各種アンテナの小型化が盛んに行われている。特に小型化が求められている携帯端末用のアンテナは、その端末自身の小型化に伴い、設置用スペースの問題、さらにアンテナ体積の制約に反した性能の要求などの問題を抱えている。また、最近盛んに検討されている家庭内における無線ネットワーク構想においても、室内壁面へのアンテナの導入やパーソナルコンピュータや電化製品（以下、一括して「電化製品」という。）などへのアンテナの導入に伴い、そのアンテナ自身の大きさにも同様な問題が起こっている。

図４は、従来の小型アンテナの一例を示す。この小型アンテナは、逆Ｆ型アンテナのものであり、３mm×３mm×１０mmのセラミックからなる誘電体５２の表面にフォトリソグラフィによりＣｕ層を被着して放射素子部５１ａ，５１ｂ，接続部５１ｃ，給電部（図示せず）を形成したチップアンテナ５０を、Ｃｕ板のグランド部５３上にハンダリフローによって接続したものである。このような構成により、セラミックの誘電率は１０と大きいため、放射素子部５１ａの長さを短くでき、小型、軽量化が図れる。
特開平５−２４３８３７号公報 国際公開第９９／２８９９１号パンフレット（１９９９） 特開２０００−１７４５３１号公報 特開平５−２０６７３０号公報 特開平８−１８６４３０号公報 特許第２７８９６１１号明細書 特開平７−９７６２５号公報

しかし、従来の小型アンテナによると、セラミックは誘電体として材料損失が大きいため、アンテナ効率が良くない。また、全体厚さが誘電体の厚さによって決まるため、薄型化に限界があり、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末の小型化、軽量化に支障を来たすおそれがある。また、電気機器あるいは壁等に設置する際に、アンテナに給電するためのケーブルを接続しなければならず、設置作業に手間が発生する。また、放射素子部にＣｕ層を被着する工程と、チップアンテナをＣｕ板上に接続する工程とは別工程であるので、生産性が悪く、またセラミックは高価であるので、コスト高を招く。

従って、本発明の目的は、薄型化および生産性の向上が図れ、電気機器に設置した場合に、設置作業の手間が省け、所望のアンテナ特性を安定して発揮することができる平板アンテナおよびその製造方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、コンピュータなどの携帯端末に内蔵させるための平板アンテナであって、略四角形状に形成され、帯域幅に応じた幅のスリットを有し、そのスリットを介して一方の側にＬ字状の放射素子部と、他方の側に放射素子部の幅より充分大きなグランド部を有する導体平板と、前記導体平板の両面を被覆する被覆部材と、前記放射素子部に接続された第１の導体と前記グランド部に接続された第２の導体とを有する給電線路とを備えたことを特徴とする平板アンテナを提供する。

また、本発明は、コンピュータなどの携帯端末に内蔵させるための平板アンテナの製造方法であって、リードフレームに帯域幅に応じた幅のスリットを打ち抜くことにより、前記スリットを介して一方の側に放射素子部、他方の側にグランド部を形成し、前記リードフレームの両面を樹脂フィルムによりラミネートし、前記樹脂フィルムによりラミネートされた前記リードフレームを四角形状に打ち抜いて、前記スリットを介して一方の側にＬ字状の放射素子部と他方の側に放射素子部の幅より充分大きなグランド部を有する導体平板を形成し、前記放射素子部に給電線路の第１の導体を接続すると共に、前記グランド部に給電線路の第２の導体を接続することを特徴とする平板アンテナの製造方法を提供する。

以上説明した通り、本発明によれば、スリットを介して一方の側にＬ字状の放射素子部と他方の側に放射素子部の幅より充分大きなグランド部を有する導体平板を形成することで、コンピュータなどの携帯端末に内蔵させることができ、導体平板に予め給電線路を接続しておくことにより、設置作業の際に給電線路を接続する手間が省ける。

また、導体平板にその表面に沿って給電線路を接続することにより、薄型化が図れる。

さらに、導体平板は被覆部材で補強されているので、導体平板の変形を防げることから、平板アンテナを電気機器に設置した場合に、所望のアンテナ特性を安定して発揮することができる。

また、導体平板としてリードフレームを用いて、そのリードフレームの長手方向に沿って複数の箇所にスリットを打ち抜き形成することにより、一つのリードフレームから複数の平板アンテナを同時に製造することが可能となり、生産性の向上を図ることができる。

以下本発明の最良の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る平板アンテナを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

この平板アンテナは、帯域幅に応じた幅のスリット部１０を介して一方の側にＬ字形状の放射素子部１１、他方の側に放射素子部１１の幅より充分大きなグランド部１２を有する導体平板１と、導体平板１の表裏を樹脂により被覆した被覆部材２と、導体平板１に給電する細径同軸ケーブル３とから構成されている。なお、１３は、後述するスリット穴５ｃで形成される切り欠き溝である。

被覆部材２は、例えば、導体平板１の表裏面を樹脂フィルムでラミネートして形成される。樹脂フィルムとしては、ポリエステルフィルム等の耐熱性フィルムを用いることが望ましい。これにより、導体平板１を補強してその変形を防止するとともに、細径同軸ケーブル３をはんだ接続する際の熱、あるいは使用時の周辺機器からの加熱による溶融や変形を防ぐことができる。特に、ポリエステルフィルムは、耐熱性、耐水性、耐摩耗性に優れているので、導体平板１をキズ、破損、汚れ等から防ぎ、長期間にわたって美しく保護することができる。

細径同軸ケーブル３は、単線あるいは複数本の拠り線からなる内導体３０と、内導体３０の周囲に絶縁体を介して形成された外導体３１と、外導体３１を被覆する被覆層３２とを備え、適用する電気機器や壁等の種類に応じた長さ、例えば、ノート型パーソナルコンピュータ用として４００mmの長さを有する。これにより、ディスプレイ側にこの平板アンテナを設置した場合、キーボードの裏側に搭載されている通信モジュールまでヒンジ部を通って配線が可能となる。細径同軸ケーブル３の内導体３０と放射素子部１１、および外導体３１とグランド部１２とは、インピーダンス整合を考慮した位置ではんだ４により電気的に接続される。なお、これらの電気的接続は、導電性接着剤、コネクタ等によってもよい。また、給電線路としては、細径同軸ケーブル３に限らず、放射素子部１１に接続される第１の導体とグランド部１２に接続される第２の導体を同一平面上に配置したフラットケーブルでもよい。これにより、より薄型化を図ることができる。

図２は、導体平板１を示す。導体平板１の放射素子部１１の長さａは、使用周波数の波長をλとした場合、λ、λ／２、λ／４、λ／８等に設定することが一般的であるが、短いほど小型化に有利である一方、短すぎると感度低下や帯域減少が発生する場合があることから、本発明では約λ／４とする。例えば、使用周波数を２．４ＧＨｚとすると、放射素子部１１の長さａは約３０mmとなる。なお、「使用周波数」は、この平板アンテナをある筐体に内蔵した場合、その内蔵位置によって決定され、壁等に敷設した場合、その敷設状況によって決定される。スリット部１０の幅，長さ、放射素子部１１の幅，長さ等の導体平板１の各部のサイズは、要求されるアンテナ特性に従って決定される。同図において、放射素子部１１の長さａは、共振周波数に寄与し、スリット部１０の幅ｂは、帯域に寄与し、導体平板１の長さＬとグランド部１２の幅Ｗとの比Ｌ／Ｗは、指向性に寄与する。

図３（ａ）〜（ｄ)は、この平板アンテナの製造工程を示す。

まず、同図（ａ）に示すように、例えば、厚さ０．２mm、幅４０mmのりん青銅からなるリードフレーム５の長手方向に沿って複数の箇所にプレス加工によって打ち抜いて一箇所につき例えば幅２mmのスリット穴５ａ，５ｂ，５ｃを形成する。次に、同図（ｂ）に示すように、リードフレーム５の両面をポリエステルフィルムでラミネートし、表側のポリエステルフィルムの一部をエッチングして接続用穴２ａ，２ｂを形成し、リードフレーム５を露出させる。次に、同図（ｂ）の一点鎖線で示す部分６をプレス加工によって打ち抜き、同図（ｃ）に示す部材を得る。次に、同図（ｄ)に示すように、細径同軸ケーブル３の内導体３０をはんだ４によって接続用穴２ａから露出する放射素子部１１に接続し、細径同軸ケーブル３の外導体３１をはんだ４によって接続用穴２ｂから露出するグランド部１２に接続する。

この実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（イ）導体平板１をポリエステルフィルムでラミネートし、導体平板１に導体平板１の表面に沿って細径同軸ケーブル３を接続した構造であるので、例えば、導体平板１として厚さ０．２mm、細径同軸ケーブル３として直径０．８mm、樹脂フィルムとして厚さ０．１mmのものを用いた場合、全体厚さを１．２mmと薄型化することができる。従って、このような薄型の平板アンテナを筐体内の隙間程度のスペースでも内蔵することができるので、電気機器や壁等に内蔵することが容易となる。
（ロ）導体平板１は、ラミネートによって補強されているので、導体平板１の変形を防げることから、平板アンテナを電気機器に設置した場合に、所望のアンテナ特性を安定して発揮することができる。図２において、放射素子部１１の長さａを３０mmとすることにより、使用周波数にマッチした共振周波数２．４ＧＨｚが得られ、スリット部１０の幅ｂを２mmとすることにより、２００ＭＨｚ以上の帯域が得られ、導体平板１の長さＬとグランド部１２の幅Ｗとを同様の長さ３０mmとすることにより、無指向性が得られた。
（ハ）細径同軸ケーブル３が予め導体平板１に接続されているので、平板アンテナを電気機器あるいは壁等に設置する場合に、ケーブル接続作業の手間を省け、設置作業が効率的になる。また、給電線路として細径同軸ケーブル３を用いることにより、適用される製品内部に配置された他の機器類に対し、このケーブル３が邪魔にならないように本体内部で自由に引き回すことができる。
（ニ）一つのリードフレーム５から複数の平板アンテナを同時に製造することができるので、生産性の向上、コスト低減を図ることができる。

なお、被覆部材は、導体平板に給電線路を接続した後、導体平板および給電線路の導体平板側の一部を被覆してもよい。

本発明の実施の形態に係る平板アンテナを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の実施の形態に係る平板アンテナの導体平板を示す図である。 （ａ）〜（ｄ)は本発明の実施の形態に係る平板アンテナの製造工程を示す図である。 従来の小型アンテナを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１ 導体平板
２ 被覆部材（ポリエステルフィルム）
２ａ，２ｂ 接続用穴
３ 細径同軸ケーブル
５ リードフレーム
５ａ，５ｂ，５ｃ スリット穴
６ 部分
１０ スリット部
１１ 放射素子部
１２ グランド部
３０ 内導体
３１ 外導体
３２ 被覆層
５０ チップアンテナ
５１ａ，５１ｂ 放射素子部
５１ｃ 接続部
５２ 誘電体
５３ グランド部
ａ 放射素子部の長さ
ｂ スリット部の幅
Ｌ 導体平板の長さ
Ｗ グランド部の幅

Claims (6)

1. コンピュータなどの携帯端末に内蔵させるための平板アンテナであって、
   略四角形状に形成され、帯域幅に応じた幅のスリットを有し、そのスリットを介して一方の側にＬ字状の放射素子部と、他方の側に放射素子部の幅より充分大きなグランド部を有する導体平板と、
   前記導体平板の両面を被覆する被覆部材と、
   前記放射素子部に接続された第１の導体と前記グランド部に接続された第２の導体とを有する給電線路とを備えたことを特徴とする平板アンテナ。
2. 前記給電線路は、前記導体平板の表面に沿って配置されていることを特徴とする請求項１記載の平板アンテナ。
3. 前記給電線路は、前記第１の導体を内導体とし、前記第２の導体を外導体とする同軸ケーブルであることを特徴とする請求項１記載の平板アンテナ。
4. 前記被覆部材は、樹脂フィルムからなり、前記導体平板の表裏面にラミネートされてなることを特徴とする請求項１記載の平板アンテナ。
5. コンピュータなどの携帯端末に内蔵させるための平板アンテナの製造方法であって、
   リードフレームに帯域幅に応じた幅のスリットを打ち抜くことにより、前記スリットを介して一方の側に放射素子部、他方の側にグランド部を形成し、
   前記リードフレームの両面を樹脂フィルムによりラミネートし、
   前記樹脂フィルムによりラミネートされた前記リードフレームを四角形状に打ち抜いて、前記スリットを介して一方の側にＬ字状の放射素子部と他方の側に放射素子部の幅より充分大きなグランド部を有する導体平板を形成し、
   前記放射素子部に給電線路の第１の導体を接続すると共に、前記グランド部に給電線路の第２の導体を接続することを特徴とする平板アンテナの製造方法。
6. 一方の樹脂フィルムに、前記リードフレームの前記放射素子の一部を露出させる第１の接続用穴を形成し、前記リードフレームの前記グランド部の一部を露出させる第２の接続用穴を形成し、
   前記第１の接続用穴を介して露出する前記放射素子部の前記一部に給電線路の第１の導体を接続し、前記第２の接続用穴を介して露出する前記グランド部の前記一部に前記給電線路の第２の導体を接続することを特徴とする請求項５記載の平板アンテナの製造方法。

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