JP2004215085A

JP2004215085A - 平面アンテナの固定構造

Info

Publication number: JP2004215085A
Application number: JP2003001315A
Authority: JP
Inventors: Naotaka Uchino; 直孝内野; Fumie Yamaguchi; 文枝山口
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2003-01-07
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】平面アンテナ４の回路基板５への固定の工程を簡略化することができ、かつ、固定強度も十分である平面アンテナの固定構造を提供する。
【解決手段】回路基板５上に平面アンテナ４を固定した平面アンテナの固定構造において、平面アンテナ４は回路基板５上に直接設置する。また、平面アンテナ４と回路基板５との固定には、平面アンテナ４の裏面の一部から突出する突起１０を回路基板５に穿設された取付孔１１に係止させることにより行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面アンテナの固定構造に関するものである。また、本発明は、回路基板上に固定された平面アンテナの構造に関するものである。
【０００２】
近時、自動車に搭載される情報機器として、ＧＰＳ（衛星測位システム；ｇｌｏｂａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ）や、ＶＩＣＳ（道路交通情報通信システム；ｖｅｈｉｃｌｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ）を利用したナビゲーション装置、更にはＥＴＣ（自動料金収受システム；ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｏｌｌｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ）を利用した有料道路における料金自動支払システム等の無線情報端末の普及が目覚ましい。これらの情報機器は例えば、図１１に示すような形態で自動車に搭載される。
【０００３】
ところでこれらの車載用情報機器において用いられるアンテナの一種として平面アンテナが用いられている。これは例えば図８のように構成される。ここで、ａ）は平面図、ｂ）は側面断面図である。平面アンテナは１．５ＧＨｚ帯用のものとして一辺が略３０ｍｍ、厚みが略４ｍｍの平面の矩形状の誘電体１の表面に放射素子２、裏面には接地導体３が形成されている。これを回路に実装する場合は、図９のように、平面アンテナ４を直接回路基板５上に配置し、給電ピン７を放射素子２と回路基板５にそれぞれ半田部８、９によって半田付けされて接続と固定が兼ねられている。
【０００４】
ところが、図９のような形態では、平面アンテナ４の重量を給電ピン７に盛られた半田部８、９のみで支えることになる。そのため、車載用として用いる場合には、走行中の激しい振動、給電ピン７と誘電体１の熱膨張率の違いによるストレス等により、応力が半田部８、９に集中し、ここに亀裂が入るという問題があった。特に、平面アンテナをＧＰＳの衛星電波を受信する場合には、受信する信号が微弱であるため、半田部８、９にわずかな亀裂が入るだけで、導通が悪化し、受信感度が著しく低下する。
【０００５】
そこで、図１０に示したように、接地導体３に両面粘着テープ６を用いて回路基板５に貼り付け、平面アンテナ４を固定することも行われている。この場合は、平面アンテナ４には、貫通孔７´を開け、給電ピン７を挿入し、給電ピン７の頭の部分と放射素子２及び、給電ピン７の先と回路基板５の裏面で半田８、９付けを行い、回路基板５と放射素子２とで導通をとっている。こうすることで両面テープ６が緩衝材として作用し、半田部８、９への負荷を軽減し亀裂の発生をある程度防止することができる。
【０００６】
【特許文献１】
実開平５−０１８１１５号公報
特開２００１−１６０２６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０のような形態では以下のような問題があった。まず、平面アンテナ４の回路基板５への固定には両面粘着テープ６を用いているため、両面粘着テープ６を貼り付ける工程が必要となり、作業工程が増加するという問題があった。また、平面アンテナを車載用として用いる場合は、周辺環境の変動が激しいため、両面粘着テープ６の粘着強度が次第に劣化し、固定が甘くなっていくという問題があった。
【０００８】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたもので、平面アンテナの回路基板への固定の工程を簡略化することができ、かつ、固定強度も十分な、平面アンテナの固定構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１に係る平面アンテナの固定構造は、
誘電体と、前記誘電体の表面に形成した放射素子と、前記誘電体の裏面から前記誘電体を貫通して前記放射素子に接続される給電ピンを備えた平面アンテナを回路基板上に固定する平面アンテナの固定構造において、前記平面アンテナの裏面は前記回路基板上に直接接触し、前記平面アンテナの裏面の一部から突出する突起を前記回路基板に穿設された取付孔に係止して固定されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る平面アンテナの固定構造は、請求項１に記載の平面アンテナの固定構造であって、前記突起は前記誘電体に穿設した孔に圧入されたピン状部材であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る平面アンテナの固定構造は、請求項１記載の平面アンテナの固定構造であって、前記突起は前記誘電体にモールドされたピン状部材であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る平面アンテナの固定構造は、請求項２に記載の平面アンテナの固定構造であって、前記ピン状部材は給電ピンであり、前記放射素子が巻き込まれた貫通孔に圧入されることにより前記放射素子と前記給電ピンが電気的に接続されることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る平面アンテナの固定構造は、請求項１乃至４に記載の平面アンテナの固定構造であって、前記突起は先端に鉤状部を備え、前記回路基板に穿設された取付孔を通過して前記取付孔の縁部に前記鉤状部が係止されることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る平面アンテナの固定構造は、請求項１乃至４に記載の平面アンテナであって、前記突起は先端に膨大部を有し、前記回路基板は穿設された大形孔と前記大形孔に連続する狭幅溝を有し、前記膨大部が前記大形孔を通過後前記突起は狭幅溝内に移動されて係止されることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の平面アンテナの固定構造は、請求項１乃至４に記載の平面アンテナの固定構造であって、前記突起の先端は前記回路基板に穿設された取付孔を通過後、膨大部が形成されて係止されることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の平面アンテナの固定構造は、回路基板上に固定された平面アンテナの構造において、平面アンテナは回路基板上に直接接触し、平面アンテナの上方から伸びる押え部材により固定されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項９に係る平面アンテナの固定構造は、請求項８に記載の平面アンテナの固定構造であって、前記押え部材は、前記平面アンテナ及び前記回路基板を格納する筐体の一部分であることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０に係る回路基板は、請求項１乃至９に記載の平面アンテナの固定構造を備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項１１に係る無線情報端末は、請求項１０に記載の回路基板を備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項１２に係る自動車は、請求項１１に記載の無線情報端末を搭載したことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の形態は、図１に例示するように、平面アンテナ４は誘電体１表面の放射素子２と裏面の接地導体３から構成されている。誘電体１および接地導体３には貫通孔７´が穿設され、給電ピン７により回路基板５の給電回路と放射素子２が電気的に接続されている。この平面アンテナ４を回路基板５上に固定した平面アンテナの固定構造において、平面アンテナ４は回路基板５上に直接接触し、平面アンテナ４の裏面の一部から突起１０が突出している。突起１０は回路基板５に穿設された取付孔１１を貫通し、この取付孔１１にて係止して固定されている。
なお、給電ピン７と放射素子２、および回路基板５上の回路との接続は半田付けにより行われている。
【００２２】
図１のような形態では、回路基板５上への平面アンテナ４の固定には平面アンテナ４の下面の一部から突出する突起１０が取付孔１１で強固に係止して固定されている。このため、両面粘着テープを用いなくても、平面アンテナ４の振動、熱膨張による応力は突起１０や取付孔１１及び係止部が負担し、半田付け部８、９への負荷が軽減される。即ち両面粘着テープは不要となり、固定の工程を簡略化することができる。
【００２３】
なお、ここで、突起１０を取付孔１１にて係止させる手段は、図１のように突起１０が回路基板５を貫き、平面アンテナ４が回路基板５から離れる力に対して突起１０が回路基板５から抜けないようにするものであれば何でも適用できる。
【００２４】
例えば、図２（ａ）のように、突起の先端に鉤状部１０１を備え、回路基板５に穿設された取付孔１１を通過して取付孔１１の縁部に鉤状部１０１が係止されるようにする。この場合は例えば突起を弾性変形可能な材質で構成し、鉤状部１０１の案内傾斜部１０２を設けておけば、平面アンテナ４を回路基板５上の所定の箇所へ上から押し込むことにより、鉤状部１０１は弾性変形しながら取付孔１１を通過し、通過後に復元して係止、固定することができる。
【００２５】
また、図２（ｂ）のように、突起１０を取付孔１１に通過させた後、先端に膨大部１０３を形成して係止してもよい。膨大部１０３を形成する手段としては、熱変形させるもの、常温で塑性変形させるもの、弾性変形によるもの、別の部材を付加するものなど種々の手段を採用可能である。
【００２６】
なお、図２（ｃ）のように、回路基板５に穿設された大形孔１３と大形孔１３に連続する狭幅溝１４を設け、膨大部１０３が大形孔１３を通過後突起が狭幅溝１４内に移動されて係止されるようにしてもよい。係止された状態は、図２（ｂ）と同じようになる。
【００２７】
これらの突起は単数であっても複数であっても良い。また、給電ピンを兼ねるものであっても良いがこの場合には半田部８、９とりわけ半田部８に負荷がかからないように平面アンテナ４と給電ピン７との固定手段を工夫することが望ましい。
【００２８】
例えば、図３に示すように給電ピン７を誘電体１を含む平面アンテナ４に穿設した貫通孔７´の誘電体１の部分に圧入して平面アンテナ４と給電ピン７を固定することができる。この場合に給電ピン７に貫通孔７´の径より大径な部分７１を設けておけばはめあいが硬くなり強固に固定することができる。このような構成によれば給電ピン７と突起を兼ねることができる。
【００２９】
特に、図４に示すように放射素子２を貫通孔７´の内面に巻き込み、給電ピン７を圧入した場合には圧入により給電ピン７と放射素子２は電気的に接続されるため半田部８を省略することができる。
【００３０】
また、給電ピン７を誘電体１でモールドして給電ピン７と平面アンテナ４を固定することもできる。この場合に図５に示すように給電ピン７にアンカー部７２を設けておけばアンカー部７２が誘電体１内に入り込み、より強固に固定できるので好ましい。
【００３１】
なお、給電ピン７が突起を兼ねない場合には、図６（ａ）に示すように貫通しない孔１０５に突起１０を圧入したり、図６（ｂ）に示すようにモールドしても良い。これらの場合には、突起１０と回路基板５の固定には前述した種々の手段を採ることができる。なお、孔１０５は勿論貫通するものであってもよい。
【００３２】
突起１０を用いて平面アンテナ４を回路基板５に固定するもの以外に、図７に示されているように平面アンテナ４の上方から伸びる押え部材１５により固定されている形態も可能である。
【００３３】
すなわち、回路基板５上に直接平面アンテナ４を置き、上方から伸びる押え部材１５により、平面アンテナ４の固定を行う。これにより、既存の平面アンテナに特別な加工をすることなくそのまま用いることができる。特に、押え部材１５を平面アンテナ４、回路基板５を格納するレドームなどの筐体１６と一体にすると固定の工程をより簡略化することができる。すなわち、組み立て工程において、筐体１３をかぶせるだけで、平面アンテナ４を回路基板５に固定する工程が完了する。なお、図７においては、給電ピン７、半田部８、９は回路基板５と、放射素子２との導通をとるためにのみ用いられる。そのため、半田部８、９には振動や熱膨張による応力はかからず、半田部８、９に亀裂が生じることもない。
【００３４】
図１１に示すように、ＧＰＳ用アンテナとして平面アンテナ４を１．５ＧＨｚ帯用のものとして一辺が略３０ｍｍ、厚みが略４ｍｍの平面の矩形状の誘電体１の表面に放射素子２、裏面には接地導体３を形成し、前述の平面アンテナの固定構造を備えたアンテナモジュール２０含むカーナビシステム２１を自動車に搭載した場合には、振動や熱膨張による特に給電ピン７の半田部８、９の劣化を抑制して信頼性の高い高機能な無線情報端末を構成することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、平面アンテナ４の回路基板５への固定の工程を簡略化することができ、かつ、固定強度も十分な、平面アンテナの固定構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る平面アンテナの固定構造である。
【図２】本発明の実施の形態に係る平面アンテナの固定構造である。
【図３】本発明の別の実施の形態に係る平面アンテナの固定構造である。
【図４】本発明のさらに別の実施の形態に係る平面アンテナの固定構造である。
【図５】本発明の別の実施の形態に係る平面アンテナの固定構造である。
【図６】本発明のさらに別の実施の形態に係る平面アンテナの固定構造である。
【図７】本発明のさらに別の実施の形態に係る平面アンテナの固定構造である。
【図８】平面アンテナを表す図である。ａ）：平面図、ｂ）：側面断面図
【図９】従来の平面アンテナの固定構造である。
【図１０】従来の平面アンテナの固定構造である。
【図１１】平面アンテナを用いたアンテナモジュールを自動車に利用する例である。
【符号の説明】
１誘電体
２放射素子
３接地導体
４平面アンテナ
５回路基板
６両面粘着テープ
７給電ピン
７１大径部
７２アンカー部
７´ 貫通孔
８半田部
９半田部
１０突起
１０１鉤状部
１０２案内傾斜部
１０３膨大部
１０４アンカー部
１０５孔
１１取付孔
１３大形孔
１４狭幅溝
１５押え部材
１６筐体
２０アンテナモジュール
２１カーナビシステム

Claims

誘電体と、前記誘電体の表面に形成した放射素子と、前記誘電体の裏面から前記誘電体を貫通して前記放射素子に接続される給電ピンを備えた平面アンテナを回路基板上に固定する平面アンテナの固定構造において、前記平面アンテナの裏面は前記回路基板上に直接接触し、前記平面アンテナの裏面の一部から突出する突起を前記回路基板に穿設された取付孔に係止して固定されていることを特徴とする平面アンテナの固定構造。
前記突起は前記誘電体に穿設した孔に圧入されたピン状部材であることを特徴とする請求項１に記載の平面アンテナ固定構造。
前記突起は前記誘電体にモールドされたピン状部材であることを特徴とする請求項１に記載の平面アンテナの固定構造。
前記ピン状部材は給電ピンであり、前記放射素子が巻き込まれた貫通孔に圧入されることにより前記放射素子と前記給電ピンが電気的に接続されることを特徴とする請求項２に記載の平面アンテナの固定構造。
前記突起は先端に鉤状部を備え、前記回路基板に穿設された取付孔を通過して前記取付孔の縁部に前記鉤状部が係止されることを特徴とする請求項１乃至４に記載の平面アンテナの固定構造。
前記突起は先端に膨大部を有し、前記回路基板は穿設された大形孔と前記大形孔に連続する狭幅溝を有し、前記膨大部が前記大形孔を通過後前記突起は狭幅溝内に移動されて係止されることを特徴とする請求項１乃至４に記載の平面アンテナの固定構造。
前記突起の先端は前記回路基板に穿設された取付孔を通過後、膨大部が形成されて係止されることを特徴とする請求項１乃至４に記載の平面アンテナの固定構造。
回路基板上に固定された平面アンテナの構造において、平面アンテナは回路基板上に直接接触し、平面アンテナの上方から伸びる押え部材により固定されていることを特徴とする平面アンテナの固定構造。
前記押え部材は、前記平面アンテナ及び前記回路基板を格納する筐体の一部分であることを特徴とする請求項８記載の平面アンテナの固定構造。
請求項１乃至９に記載の平面アンテナの固定構造を備えた回路基板。
請求項１０に記載の回路基板を備えたことを特徴とする無線情報端末。
請求項１１に記載の無線情報端末を搭載したことを特徴とする自動車。