JP2004247965A

JP2004247965A - 平面アンテナ及びその組み立て方法

Info

Publication number: JP2004247965A
Application number: JP2003035680A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Inuzuka; 隆之犬塚; Takahito Fukui; 貴人福井; Takuo Sasaki; 拓郎佐々木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】基板間の三次元的な位置精度を確保すると共に、短時間で組み立てることが出来る平面アンテナ及びその組み立て方法を提供する。
【解決手段】片面に円環状の銅箔からなる励振パターン１Ｂを形成し、他の片面を銅箔張りとした誘電体１Ｃとアルミニウム板からなる地導体１Ａとを一体化した第１基板１及び片面に円形の銅箔からなる非励振パターン２Ｂを形成した誘電体２Ａからなる第２基板２を所定の空気層Ｓを介して支柱状樹脂３１〜３５により固定した構成とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロ波やミリ波帯の送受信に用いられる平面アンテナ及びその組み立て方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種平面アンテナは、第１の地導体と、第１の誘電体と、放射素子及び給電線路を形成した給電基板と、第２の誘電体と、上記給電基板の放射素子に対応した位置にスロットを有する第２の地導体とを上記の順に積層配置すると共に、第２の誘電体と第２の地導体との間に所定寸法のスペーサを設け、第２の地導体側から上記スペーサ及び各基板を貫通して第１の地導体に形成した雌ねじに螺合される複数本のねじによって各基板を固定していた。（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２７０３３号公報（段落００１０、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の平面アンテナは以上のように構成され、各基板の固定に複数本のねじを使用していたため、締め付け作業が煩雑であった他、第１の地導体以外は、ねじを貫通させるためにねじ径より大きい径の孔を設ける必要があったため、締め付けの際、各基板が平面方向に移動する結果、基板間の平面方向の位置精度を確保することができないという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、基板間の三次元的な位置精度を確保すると共に、短時間で組み立てることが出来る平面アンテナ及びその組み立て方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る平面アンテナは、励振パターンを形成した誘電体と地導体とを一体化した第１基板及び非励振パターンを形成した誘電体からなる第２基板を所定の空気層を介して支柱状樹脂により固定したものである。
また、この発明に係る平面アンテナの組み立て方法は、上述の平面アンテナにおいて、第１基板及び第２基板を射出成形用金型内に設置し、支柱状樹脂を樹脂注入によって形成したものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１の構成及び組み立て方法を図にもとづいて説明する。図１は、実施の形態１の構成、即ち組み立て後の状態を示す斜視図である。
この平面アンテナは、地導体１Ａと、励振パターン１Ｂが形成された誘電体１Ｃとを一体化した第１基板１及び非励振パターン２Ｂを形成した誘電体２Ａからなる第２基板２を所定の空気層である間隔Ｓを介して５本の支柱状樹脂３１、３２、３３、３４、３５により固定したものである。詳述すれば、第１基板１の誘電体１Ｃは、厚さ０．２ｍｍで両面銅張りの三菱ガス化学製ＢＴレジン基板（ＣＣＬ−ＨＬ９５０ＳＫ）を４６×１０ｍｍの大きさに加工して形成し、その片面の銅箔をエッチングして内径２．６ｍｍ、外径６ｍｍの円環状の励振パターン１Ｂを形成し、これを基板長手方向に等間隔で４個形成する。
【０００７】
また、地導体１Ａは厚さ１ｍｍで４６×１０ｍｍの大きさのアルミニウム板で形成し、これを上記誘電体１Ｃの他の片面の銅箔面に貼り付けて第１基板１を形成する。また、第２基板２は、誘電体２Ａとしての厚さ０．６ｍｍの松下電工製ガラス熱硬化ＰＰＯ樹脂基板を４６×１０ｍｍの大きさに加工して形成すると共に、その片面のみに７．８ｍｍ径の円形の銅箔からなる非励振パターン２Ｂを基板長手方向に等間隔で４個、上記第１基板１の励振パターン１Ｂと対向するようにエッチングによって形成する。支柱状樹脂３１〜３５については組み立て方法と共に説明する。
【０００８】
図２は、平面アンテナを組み立てる際に用いる射出成形用金型４の開閉面（パーティング面）から可動側型板５を見た状態を示す平面図であり、図３は、射出成形用金型４において、支柱状樹脂３１〜３５を形成するための支柱用キャビティ６１を形成した状態を示す平面図である。いずれも詳細については後述する。また、図４は、図２におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、第１基板１及び第２基板２を設置する前の状態を示している。図５〜図１２は、図４と同断面での射出成形用金型で、実施の形態１の組立工程の一部を順に示す断面図である。
以下、図４〜図１２を用いて実施の形態１の平面アンテナの組み立て方法を説明する。
【０００９】
射出成形用金型４は、図４に示す以下の各要素によって構成されている。即ち、射出成形機（図示せず）に固定するための固定側取付板９及び可動側取付板１０、上記射出成形機からの溶融樹脂の注入口１１と溶融樹脂の流路となるスプルー１２とを有するランナーストリッパプレート１３、スプルー１２から流動してくる溶融樹脂を図３に示した５本の支柱用キャビティ６１に向けて分岐するための主ランナー１４と、主ランナー１４からキャビティ６の支柱用キャビティ６１への注入口となるゲート１５までの樹脂流路となる副ランナー１６とを有する固定側型板１７、第１基板１及び第２基板２を設置するためのキャビティ６を有する可動側型板５、油圧シリンダー７のピストン７１によりキャビティ６に挿入あるいはキャビティ６から引き出されるように構成され、第１基板１と第２基板２との間に保持すべき空気層の大きさＳ（０．５ｍｍ）の高さに設定された可動駒８、可動側型板５を上下方向に貫通して設けられ、上方に押し出されることにより、キャビティ６内で組み立てられた平面アンテナを押し上げて取り出し得るようにしたエジェクターピン１８、このエジェクターピン１８の下端を支承すると共に下方から射出成形機のエジェクターロッド（図示せず）により押し上げられるようにされたエジェクタープレート１９及びエジェクタープレート１９の可動空間を確保するためのスペーサーブロック２０である。
【００１０】
なお、以上の構成は図２におけるＡ−Ａ線に沿った断面についてのものであり、油圧シリンダー７及び可動駒８は図１の支柱状樹脂３２を形成するためのもののみが示されているが、隣接する支柱状樹脂３１、３２を形成するための油圧シリンダー７及び可動駒８も図示の油圧シリンダー７及び可動駒８に隣接して同様に配設され、反対側の支柱状樹脂３４、３５を形成するための油圧シリンダー７及び可動駒８も射出成形用金型の反対側、即ち図４において右側から挿入可能なように配設されていることは言うまでもない。
【００１１】
平面アンテナを組み立てる工程としては、先ず図５に示すように、可動側型板５と固定側型板１７の間及びランナーストリッパプレート１３と固定側型板１７の間が開いた状態でキャビティ６の底面に第１基板１を設置する。次に、図６に示すように、油圧シリンダー７によりピストン７１を押し出して可動駒８をキャビティ６内へ移動させ、第１基板１上に図示のように位置させて第１基板１上に組み立て後の空気層空間Ｓを確保すると共に、可動駒８の図６において右端に支柱用キャビティ６１を形成する。次に、図７に示すように、第２基板２を可動駒８上に設置する。その後、図８に示すように、可動側型板５と固定側型板１７の間及びランナーストリッパプレート１３と固定側型板１７の間を閉じ、ゲート１１から溶融樹脂としてポリプラスチックス社製液晶ポリマー樹脂ＶＥＣＴＲＡＣ８１０を樹脂温度３００℃、金型温度８０℃で支柱用キャビティ６１に向けて注入充填し、図９に示すような支柱状樹脂３２を形成する。図示していない他の支柱状樹脂３１、３３、３４、３５も同時に形成される。
【００１２】
溶融樹脂を冷却、固化させた後、図１０に示すように、可動側型板５と固定側型板１７の間及びランナーストリッパプレート１３と固定側型板１７の間を開く。
この時、スプルー１２、主ランナー１４及び副ランナー１６で固化した樹脂３６がランナーストリッパプレート１３と共に引き上げられる。
次に、図１１に示すように、可動駒８を初期の位置まで戻す。その後、図１２に示すように、射出成形機のエジェクターロッド（図示せず）を上昇させ、エジェクタープレート１９を介してエジェクターピン１８を平面アンテナが取り出せる位置まで上昇させる。次に、組み立て完了した平面アンテナを取り出すと共に、スプルー１２、主ランナー１４及び副ランナー１６で固化した樹脂３６を除去し、組み立て工程が終了する。
【００１３】
この発明の組み立て方法によれば、可動駒８が空気層の厚みＳに相当する高さを有しているため、特別なスペーサを用いることなく、第１基板１と第２基板２との間に所定の間隔Ｓを設けることができ、また、キャビティ６が第１基板１及び第２基板２の面方向の位置決めジグの役割を果たすため、第１基板１と第２基板２とからなる平面アンテナを高精度に組み立てることができる。
また、射出成形機を用いた金型への樹脂注入による組み立てを行なうため、従来のねじ締めによる組み立てに比して組み立て時間の短縮を図ることができる。
【００１４】
なお、以上のようにして組み立てられた平面アンテナの精度を検証するため、実施の形態１と同構成の基板を従来のねじ締めによって組み立てたものとの精度比較を行なった。即ち、円環状の励振パターン１Ｂを有する第１基板１にＭ３ねじが締め付けられる雌ねじを加工すると共に、円形の非励振パターン２Ｂを有する第２基板２に３．０５ｍｍの貫通孔加工を行ない、内径３．１ｍｍ、外径６ｍｍ、高さ５ｍｍのアルミ製スペーサを両基板間に設置して実施の形態１と同様に５個所のねじ締めで固定したものと、実施の形態１による組み立て品とをミツトヨ製形状測定器（ＬＥＧＥＸ７０７）を用いてそれぞれの基板の面方向の精度を評価した。その結果、実施の形態１による組み立て品の最大ずれ量が０．０２ｍｍであったのに対し、ねじ締めによる比較例の組み立て品の最大ずれ量は０．０３ｍｍであり、この発明による構成及び組み立て方法によるものが面方向に高い位置精度を確保できることが確認された。
【００１５】
【発明の効果】
この発明に係る平面アンテナ及びその組み立て方法は、上述のようになされているため、第１基板と第２基板との間の三次元的な位置精度を確保することができ、また、短時間で精度よく組み立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の構成を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１を組み立てる際に用いる射出成形用金型の開閉面から可動側型板を見た状態を示す平面図である。
【図３】射出成形用金型において、支柱状樹脂を形成するための支柱用キャビティを形成した状態を示す平面図である。
【図４】図２におけるＡ−Ａ線に沿った射出成形用金型の断面図である。
【図５】図４と同断面での射出成形用金型で、実施の形態１の組立工程の一部を示す断面図である。
【図６】図４と同断面での射出成形用金型で、実施の形態１の組立工程の一部を示す断面図である。
【図７】図４と同断面での射出成形用金型で、実施の形態１の組立工程の一部を示す断面図である。
【図８】図４と同断面での射出成形用金型で、実施の形態１の組立工程の一部を示す断面図である。
【図９】図４と同断面での射出成形用金型で、実施の形態１の組立工程の一部を示す断面図である。
【図１０】図４と同断面での射出成形用金型で、実施の形態１の組立工程の一部を示す断面図である。
【図１１】図４と同断面での射出成形用金型で、実施の形態１の組立工程の一部を示す断面図である。
【図１２】図４と同断面での射出成形用金型で、実施の形態１の組立工程の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
１第１基板、１Ａ地導体、１Ｂ励振パターン、
１Ｃ誘電体、２第２基板、２Ａ誘電体、
２Ｂ非励振パターン、４射出成形用金型、５可動側型板、
６キャビティ、７油圧シリンダー、８可動駒、
９固定側取付板、１０可動側取付板、１１注入口、
１２スプルー、１３ランナーストリッパプレート、
１４主ランナー、１５ゲート、１６副ランナー、
１７固定側型板、１８エジェクターピン、
１９エジェクタープレート、２０スペーサーブロック、
３１〜３５支柱状樹脂、６１支柱用キャビティ。

Claims

励振パターンを形成した誘電体と地導体とを一体化した第１基板及び非励振パターンを形成した誘電体からなる第２基板を所定の空気層を介して支柱状樹脂により固定したことを特徴とする平面アンテナ。
上記第１基板は、片面に円環状の銅箔からなる励振パターンを形成し、他の片面を銅箔張りとした樹脂基板とアルミニウム板とを一体化して構成され、上記第２基板は片面に円形の銅箔からなる非励振パターンを形成した樹脂基板により構成されたことを特徴とする請求項１記載の平面アンテナ。
請求項１または請求項２記載の平面アンテナにおいて、上記支柱状樹脂は上記第１基板及び第２基板を射出成形用金型内に設置し、樹脂注入によって形成したことを特徴とする平面アンテナの組み立て方法。
上記金型内において、上記第１基板と第２基板は、両基板の間に挿脱可能に構成され所定寸法を有する可動駒を介して設置し、上記支柱状樹脂の形成後に上記可動駒を抜き取ることにより所定の間隔及び位置に保持されることを特徴とする請求項３記載の平面アンテナの組み立て方法。