JP2004260786A - アンテナ素子、平面アンテナ、配線基板及び通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 平面アンテナに関し、配線基板上で表面実装化構造の実現、部品実装面積の拡大、実装基板の裏面側からのノイズの影響を回避し、ＳＮ比の改善を図ること。
【解決手段】 配線基板（プリント基板１０８）に実装される平面アンテナであって、誘電体基板１００と、中継導体１１４とを備えて、表面実装化構造を実現する。配線基板には誘電体基板が設置され、この誘電体基板にアンテナパターン部は設置される。このアンテナパターン部の給電点には中継導体の一端部が接続され、その他端部は、配線基板の給電導体に前記配線基板の前記アンテナ素子の搭載面側で接続する。斯かる構成により、配線基板上で表面実装化構造が実現されている。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、ＵＨＦ（ultra high frequency）以上の周波数帯におけるＧＰＳ（Global Positioning System ：全地球測位システム）等の無線通信装置に使用されるアンテナ及びその実装に関し、その表面実装化構造とともに、搭載部品の実装効率化を実現したアンテナ素子、平面アンテナ、平面アンテナが実装された配線基板及び通信装置に関する。

近年、移動通信端末装置には、一つの端末に複数の無線通信方式を用いるものが普及して来ているが、各方式で異なる無線通信周波数を使用する場合には複数のアンテナを実装する必要がある。例えば、衛星からの電波を受信して現在位置の情報を取得できるＧＰＳ機能を搭載する携帯電話装置では、ＧＰＳ信号の周波数は１．５７ＧＨｚであるため、国内携帯電話装置の使用周波数帯域８００ＭＨｚ帯や２ＧＨｚ帯とは異なり、携帯電話装置用アンテナとは別にＧＰＳ専用アンテナを搭載する。この場合、ＩＳＭバンドの２．４ＧＨｚ帯近距離無線通信等、無線ＬＡＮ機能を実装する場合には専用アンテナを実装する必要がある。

また、携帯電話装置等では、ディジタルカメラの搭載、ソフトウェアの処理の高速化のための高速ＣＰＵの追加等、高機能化が図られ、加えて、液晶ディスプレイの大型化等、部品点数の増加及び実装部品の高密度化が進み、これらは、無線通信用アンテナの実装上の制約となっている。

ところで、アンテナは、エレメント素子が所要周波数に共振していれば、物理形状が大きいほど利得が向上し、電気特性が有利となるので、性能を優先すれば、その形状を大きくしなければならない。このため、携帯電話装置に実装する場合には、限られた実装スペースと無線通信システムのシステムゲインを満足するアンテナ性能とのトレードオフとなるが、最低限のシステムゲインを得るには所要利得のアンテナが必要となり、自ずと形状寸法が決まる。

衛星電波を受信するＧＰＳアンテナでは、受信レベルの増加が測位精度に影響するため、その利得は高い方がよい。また、衛星電波は円偏波方式であり、その電波を効率良く捉えるには、円偏波用平面アンテナが必要である。

カーナビゲーションシステムには例えば、２５ｍｍ平方の形状を持つアンテナが用いられているが、携帯電話装置実装用には１３ｍｍ平方のアンテナが開発されている。これは、誘電体部の比誘電率を増加させ、ＧＰＳ周波数に共振させて電気長を短くし、物理形状を小さくしているが、誘電体損失が利得を低下させる。小型化されたＧＰＳ専用アンテナを携帯端末装置に実装するには、その形状寸法が他部品と比較して大きく、そのための実装スペースが必要である。このようなアンテナ実装スペースの確保は、携帯電話装置の小型化の阻害要因、外観デザインの制約等、商品力の低下を招来する原因になる。

このように、複数の無線通信方式に対応する専用アンテナを搭載する通信装置では、無線通信性能の維持、装置搭載部品の高密度化による実装効率化、多機能化、装置の小型化が要請されているのである。

そして、平面アンテナは、パッチアンテナやマイクロストリップアンテナとも称され、ＧＰＳ等の受信アンテナとして広く使用されている。従来の平面アンテナは例えば、図１及び図２に示す形態であり、図１は平面アンテナの平面図、図２はそのII−II線断面図を示している。この平面アンテナでは、矩形の誘電体基板２の上面に例えば、円形状のアンテナパターン部４を設置してアンテナ素子６が構成され、アンテナパターン部４の給電点８には中継導体１０がはんだ１２により接続され、この中継導体１０はアンテナ素子６の内部を通過させてその誘電体基板２の裏面にピン状に突き出させている。アンテナ素子６を実装するためのプリント基板１４には、グランドパターン部１６が設置されるとともにアンテナ素子６の設置箇所にスルーホール１８が形成されている。そして、プリント基板１４のスルーホール１８に中継導体１０を貫通させて、プリント基板１４の裏面側に突出させた中継導体１０の先端部に給電線として伝送線路２０がはんだ２２によって電気的に接続されている。２４は、中継導体１０と伝送線路２０とのはんだ２２による接続部である。

また、図３は、平面アンテナを搭載した従来のＧＰＳ受信モジュールを上面側から示す概観図である。このＧＰＳ受信モジュール２６の回路基板としてプリント基板１４には、平面アンテナ２８、ＧＰＳ信号をＲＦ周波数から中間周波数（ＩＦ）に周波数変換するダウンコンバータ部３０、ＧＰＳ受信モジュール２６の外部に位置情報を出力する位置計算信号出力端子部３２が搭載されている。

図４は、図３のIV−IV線断面図であり、図５はＧＰＳ受信モジュール２６を裏面側から示した概観図である。このＧＰＳ受信モジュール２６には、プリント基板１４の裏面側に設置したシールド蓋３４の内部に部品実装部が設定されており、ＩＦ信号の信号処理により位置算出演算を行うＧＰＳ信号演算処理部３６、クロック信号発生部３８が実装されている。

平面アンテナ２８は、ＧＰＳアンテナとして円偏波の電磁波を効率良く受信可能とするため、平面にパッチ状のアンテナ素子６を構成したパッチアンテナである。この平面アンテナ２８には、誘電体基板２上に所要周波数で共振するエレメント素子として導電材料を誘電体表面にメタライズによって形成された表面電極としてアンテナパターン部４が形成されている。円偏波は２つの偏波を直交させて垂直及び水平偏波成分を生成して合成されている。パッチアンテナ電極であるアンテナパターン部４は長さ方向にλ／２（但し、λ：波長）で共振し、そのため、正方形である電極の中心に給電すると、図３に示す平面アンテナ２８では、縦方向と横方向に電磁波が励振され、共振周波数において、直交した電磁波が合成されることにより、円偏波の信号が受信できる。

この平面アンテナ２８は、誘電体基板２、メタライズ電極からなるアンテナパターン部４、給電ピンである中継導体１０により構成され、アンテナパターン部４と中継導体１０がはんだ１２で接続されて平面アンテナ２８の完成体となる。既述したように、誘電体基板２及びアンテナパターン部４により、アンテナ素子６が構成される。

この平面アンテナ２８の実装構造及びその方法について、図３ないし図５を参照して説明する。プリント基板１４には、平面アンテナ２８の搭載部の中心付近にその表裏面に貫通する孔が形成され、誘電体基板２と中継導体１０とを一体化して平面アンテナ２８を構成し、この平面アンテナ２８の中継導体１０をプリント基板１４の孔に通し、図５に示すように、プリント基板１４の裏面にある給電用接続ランド４０と中継導体１０とをはんだ４２で接続する。これにより、ＧＰＳ受信信号がＲＦ信号伝送線路としての伝送線路２０、ダウンコンバータ部用接続ランド４４及びダウンコンバータ部接続用スルーホール４６を通してダウンコンバータ部３０に導かれる。

ダウンコンバータ部３０は、ＧＰＳ信号（周波数１５７５．４２ＭＨｚ）を１〜１００ＭＨｚのＩＦ信号に周波数変換を行い、受信したＧＰＳ信号をＧＰＳ信号演算処理部３６内のＤＳＰ（Digital Signal Processor）の信号処理を用いて演算処理を経て位置計算を行い、その位置計算出力結果が位置計算信号出力端子部３２から出力される。この位置計算信号出力端子部３２に得られた出力信号は、図示しない他装置に加えられて計算結果のディスプレイ表示に利用されたり、図示しないパソコンに伝送されて、地図上にプロットするための位置情報に利用される等、ＧＰＳ信号で得られる位置情報の確認に供される。

このような平面アンテナについて、次のような特許文献が存在している。
特開２０００−４９５２６号公報 特開平９−１９９９４０号公報 特許文献１には、平面アンテナに関し、はんだから発生するガスが電極部に閉じ込められることを防止し、安定した強固な実装を可能にするため、誘電体基板の実装面側にガスを外部に導く溝を形成することが開示されている。

また、特許文献２には、平面アンテナを備えた電子回路装置に関し、電子回路装置のプリント基板上に平面アンテナを設置することが開示されている。

ところで、このような平面アンテナ２８を実装する場合、平面アンテナ２８は、図６及び図７に示すように、誘電体基板２を貫通させた中継導体１０が誘電体基板２の底面から突出した構造であるから、この平面アンテナ２８を実装するプリント基板１４に孔を開けて貫通させた中継導体１０をアンテナ実装面と反対面にある給電用接続ランド４０に接続しなければならない。例えば、アンテナパターン部４は、平面アンテナ２８の裏面側をアンテナパターン部４に対して全面的に接地（ＧＮＤ）電位に設定したとき、１．５７ＧＨｚの周波数に共振する形状及び寸法が設定されている。この場合、アンテナパターン部４の中心で給電しなければならず、中心に給電するにはアンテナパターン部４の表面部から垂直方向に信号を供給するピン、即ち、中継導体１０を設けなければならない。このような中継導体１０を備える構造では、図５に示すように、中継導体１０から受信信号を取り出すため、プリント基板１４に孔を開けてアンテナ搭載面と反対面で中継導体１０とプリント基板１４の伝送線路２０とを接続している。斯かる実装構造では、中継導体１０の接続端子がプリント基板１４の部品実装部を占有しているため、中継導体１０を接続する給電用接続ランド４０の周辺部には他の部品を実装することができなかった。

このため、携帯電話装置のプリント基板に平面アンテナ２８を実装する場合には、実装面と反対面の一部が給電用接続ランド４０に占有され、しかも、プリント基板に貫通させた中継導体１０がプリント基板の裏面側に突出して突起物となり、これらが他の部品の実装を妨げるという問題があった。

即ち、平面アンテナ２８が実装される受信装置では、アンテナパターン部４で受信した信号をローノイズアンプ、ダウンコンバータ回路に導くため、プリント基板１４の裏面側に伝送線路２０が設置され、この伝送線路２０とプリント基板１４の裏面側に突出させた中継導体１０とがはんだ２２で接続されている（図２）。これらの接続部２４や伝送線路２０が露出したプリント基板１４の背面側には、他の部品の実装やプリント基板１４に密接した部品の配置が困難になることから、平面アンテナ２８の実装や部品配置に制約を受けるという不都合がある。

プリント基板１４が薄い場合には、中継導体１０がプリント基板１４の裏面側に突出し、この突出長が長いと、プリント基板１４の裏面に密着した部品等の実装が不可能となり、プリント基板１４に対する部品の実装効率を低下させる。また、中継導体１０を貫通させる実装構造では、プリント基板１４にスルーホール１８を形成することが必要であり、プリント基板１４はスルーホール１８を考慮に入れたパターン設計も必要となる。

また、給電点８側の接続部（はんだ１２）と、伝送線路２０側の接続部２４（はんだ２２）とが互いにプリント基板１４の反対面にあるため、これらの接続を別工程で処理しなければならないという不都合があった。また、グランドパターン部１６を貫通してプリント基板１４の裏面側に中継導体１０やその接続部２４を露出させた形態では、給電点８等に対するプリント基板１４の裏面からのノイズの影響を受け易く、ノイズ耐性が低いという不都合があった。

携帯電話機用回路基板に対する平面アンテナの実装構造について、図８を参照して説明する。図８は、携帯電話機用回路基板の平面アンテナの実装構造を示す側面図である。この携帯電話機用回路基板４８には情報入力部であるキー入力部５０、情報表示装置５２が実装されている。平面アンテナ２８は、誘電体基板２の底面から中継導体１０が突出している構造であるから、この平面アンテナ２８が実装された携帯電話機用回路基板４８では、その基板裏面より突出している中継導体１０を避けて他の部品を実装しなければならず、また、中継導体１０に接続するための給電用接続ランドを必要とする等、これらが携帯電話機用回路基板４８の部品実装面積を拡大させる原因になっている。

このように平面アンテナを実装したプリント基板では、平面アンテナの接続部分がその裏面側の実装領域まで占有し、それがプリント基板の縮小化を妨げ、部品実装密度の低下、実装効率の低下を来たし、その結果、携帯電話機等、搭載装置の小型化を妨げる原因となっていたのである。

このような課題は、特許文献１、２に開示されておらず、また、特許文献１、２の開示技術を用いても解決することができないものである。

そこで、本発明は、平面アンテナに関し、配線基板上で表面実装化構造を実現することを目的とする。

また、本発明は、平面アンテナに関し、部品実装面積の拡大を図ることを他の目的とする。

また、本発明は、平面アンテナに関し、配線基板の裏面側からのノイズの影響を回避し、ＳＮ比を改善することを他の目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のアンテナ素子は、配線基板（プリント基板１０８）に実装されるアンテナ素子１３８Ａ、１３８Ｂであって、誘電体基板１００と中継導体１１４とを備えた構成により、表面実装化構造を実現している。即ち、誘電体基板は、アンテナパターン部１０２を有し、中継導体は、この誘電体基板を貫通させて前記アンテナパターン部の給電点１１６に一端を接続されている。そして、前記中継導体の他端は前記配線基板の給電導体（給電パターン部１２０）に前記配線基板の前記アンテナ素子の搭載面側で接続されている。

斯かる構成によれば、中継導体が配線基板を貫通していないので、配線基板の裏面側に中継導体が貫通して突出することがない。このため、誘電体基板を貫通させた中継導体と給電導体との接続が配線基板の上面側で行われ、配線基板の裏面側での接続が解消されるとともに、配線基板のアンテナ搭載面に誘電体基板を密着して設置することができ、配線基板の一面側のみを用いて表面実装化構造が実現される。即ち、表面実装化構造の実現により、アンテナ素子の実装の自由度が高められ、部品実装面積の拡大が図られる。

上記目的を達成するためには、前記誘電体基板に前記中継導体と前記配線基板側の前記給電導体とを接続させる空間部１３４を備えた構成としてもよい。斯かる構成とすれば、空間部で中継導体と配線基板側の給電導体とを接続することができる。

上記目的を達成するためには、前記誘電体基板は、前記誘電体基板の凹部１８４に前記アンテナパターン部の給電点１１６を設定し、前記誘電体基板に貫通させた前記中継導体を前記アンテナパターン部の給電点に前記凹部内で接続した構成としてもよい。

斯かる構成とすれば、誘電体基板に形成された凹部内でアンテナパターン部と中継導体との接続が行え、その接続部分を誘電体基板の上面内に設定でき、接続部分の突出が防止される。

上記目的を達成するためには、前記誘電体基板は、前記アンテナパターン部の給電点に対応する貫通孔１２８と、前記空間部に対応して前記貫通孔の開口部分に形成された凹部１３２とを備え、前記給電導体に一端部を接続して前記配線基板に立設させた前記中継導体を前記誘電体基板の前記貫通孔に貫通させて前記アンテナパターン部の前記給電点に接続する構成としてもよい。斯かる構成とすれば、配線基板上に中継導体を立設してアンテナパターン部と給電導体とを配線基板上で接続できるので、配線基板の一面側での表面実装化構造を実現でき、アンテナ素子の実装の自由度の拡大化とともに配線基板の背面側における部品実装面積の拡大化が図られる。

上記目的を達成するためには、前記誘電体基板は、前記アンテナパターン部の給電点に対応する貫通孔１２８と、前記空間部に対応して前記貫通孔の開口部分に形成された凹部１３２と、前記貫通孔に貫通させて前記アンテナパターン部の前記給電点に一端部を接続し、その他端部を前記凹部に臨ませた前記中継導体とを備えた構成としてもよい。斯かる構成によっても、配線基板上に誘電体基板側の中継導体が立設されることとなり、アンテナパターン部と給電導体とが配線基板上で同様に接続されて配線基板の一面側での表面実装化構造を実現でき、アンテナ素子の実装の自由度の拡大化とともに配線基板の背面側における部品実装面積の拡大化が図られる。

上記目的を達成するためには、前記中継導体は、前記誘電体基板の前記貫通孔に貫通させて前記アンテナパターン部の給電点に接続する柱状部１２４と、この柱状部に形成されたフランジ部１２６とを備えた構成としてもよい。斯かる構成とすれば、フランジ部が配線基板の給電導体との接続面積の拡大化に寄与する。

上記目的を達成するためには、前記柱状部は、前記フランジ部の厚さより細く設定した構成としてもよい。斯かる構成とすれば、落下等の衝撃を受けた際の急激な応力を細い柱状部に吸収させることができ、中継導体の接続部分に加わる応力の軽減が図られる。

上記目的を達成するため、本発明の平面アンテナは、前記アンテナ素子を備えた平面アンテナであって、第１のグランドパターン部１１０を備える配線基板（プリント基板１０８）と、誘電体基板１００と、アンテナパターン部１０２と、中継導体１１４と、給電導体（給電パターン部１２０）と、第２のグランドパターン部１４０（１４８、１５２）とを備えている。即ち、配線基板には第１のグランドパターン部が設置されており、この第１のグランドパターン部の上に誘電体基板が設置される。この誘電体基板にはアンテナパターン部が形成されている。このアンテナパターン部の給電点には中継導体の一端部が接続され、その他端部は前記誘電体基板に貫通させて設置され、前記誘電体基板と前記配線基板との間に設けられた空間部に臨ませられている。給電導体は、前記配線基板の内層部より前記前記空間部に導かれ、前記中継導体の他端部に接続される。そして、この給電導体の下面側に第２のグランドパターン部が設置されている。

斯かる構成によれば、誘電体基板を貫通させた中継導体と給電導体との接続が配線基板の上面側で行われ、配線基板の裏面側での接続が解消される。即ち、表面実装化構造の実現により、平面アンテナの実装に制約がなく、部品実装面積の拡大を図ることが可能になるとともに、第２のグランドパターン部の設置によってシールド作用が得られるので、実装基板の裏面側からのノイズの影響が回避され、ＳＮ比が改善される。

上記目的を達成するため、本発明の配線基板は、誘電体基板１００にアンテナパターン部１０２を有する平面アンテナ１４４が実装された配線基板（プリント基板１０８）であって、フランジ部１２６を備える中継導体１１４と、この中継導体を貫通させる前記誘電体基板に形成された貫通孔１２８と、この貫通孔の前記配線基板側の開口部に形成されて前記中継導体の前記フランジ部を収容させる凹部１３２とを備え、前記配線基板上に予め取り付けられた前記中継導体を、前記誘電体基板の前記凹部に前記フランジ部を収容させて前記誘電体基板の前記貫通孔に貫通させ、その先端部に前記アンテナパターン部を接続するとともに、前記誘電体基板と前記配線基板とを密着させて設置した構成である。

斯かる構成によれば、配線基板に中継導体を実装した後、中継導体を貫通させる貫通孔が予め形成された誘電体基板をその貫通孔に配線基板上の中継導体を挿入して配線基板に密着させて搭載し、誘電体基板に貫通させた中継導体を誘電体基板上のアンテナパターン部に接続して実装される。中継導体のフランジ部は誘電体基板の凹部内に収容され、フランジ部と誘電体基板との物理的干渉が回避される。

上記目的を達成するため、本発明の通信装置は、前記アンテナ素子、前記平面アンテナ又は前記平面アンテナが実装された前記配線基板を備えた構成である。斯かる構成によれば、表面実装化構造を実現した平面アンテナにより表面実装化、部品実装面積の拡大が図られ、又は配線基板の裏面側からのノイズの影響が回避され、ＳＮ比が改善される。

以上説明したように、本発明によれば、次の効果が得られる。

(1) 本発明によれば、誘電体基板を貫通させた中継導体とアンテナパターン部との接続、中継導体と給電導体との接続を配線基板の一面側で処理できる表面実装化構造を実現でき、接続処理の簡易化、容易化とともに、生産効率を高めることができる。配線基板に中継導体を貫通させないため、スルーホールを形成する必要がなく、スルーホールを考慮することなく、配線導体のパターン設計を行うことができる等、設計の自由度を高めることができる。また、給電導体が配線基板の内層部に設置されて、配線基板の背面側から除かれているので、配線基板の裏面側には他の部品の実装やその裏面に密着して部品等を設置できるので、部品実装面積の拡大、実装部品の高密度化を図ることができる。

(2) 本発明のアンテナ素子において、誘電体基板はアンテナパターン部の給電点に対応する貫通孔と、空間部に対応して貫通孔の開口部分に形成された凹部とを備え、給電導体に一端部を接続して配線基板に立設させた中継導体を誘電体基板の貫通孔に貫通させてアンテナパターン部の給電点に接続する構成とすれば、配線基板側に先に接続した中継導体にアンテナ素子の給電導体を装着してアンテナパターン部の給電点に接続することができ、中継導体と給電導体との接続を配線基板の一面側で処理できる表面実装化構造を実現することができる。

(3) 本発明のアンテナ素子において、誘電体基板はアンテナパターン部の給電点に対応する貫通孔と、空間部に対応して貫通孔の開口部分に形成された凹部と、貫通孔に貫通させてアンテナパターン部の給電点に一端部を接続し、その他端部を凹部に臨ませた中継導体とを備えた構成とすれば、アンテナ素子の誘電体基板に貫通させた中継導体をアンテナパターン部の給電点に先に接続し、凹部に臨ませた中継導体の接続部分を配線基板の給電導体に接続することができ、配線基板の一面側で接続処理が可能な表面実装化構造を実現できる。

(4) 本発明のアンテナ素子を備えた平面アンテナによれば、配線基板に第１のグランドパターン部と、給電導体の背面側に第２のグランドパターン部とが設置され、給電導体の接続部を第２のグランドパターン部で遮蔽することができ、シールド効果の向上によって配線基板の裏面側からのノイズの影響を回避でき、ＳＮ比の向上を図ることができる。

(5) 本発明の配線基板によれば、配線基板の一面側で表面実装化構造を実現でき、接続処理の簡易化、容易化とともに、生産効率を高めることができる。配線基板に中継導体を貫通させないため、スルーホールを形成する必要がなく、スルーホールを考慮することなく配線導体のパターン設計を行うことができる等、設計の自由度を高めることができる。また、配線基板の裏面側には他の部品の実装やその裏面に密着して部品等を設置できるので、部品実装面積の拡大、実装部品の高密度化を図ることができる。

(6) 本発明の通信装置によれば、配線基板の部品実装効率を高めることができるとともに、製造工数の削減、ノイズ耐性を向上させた通信装置を提供することができる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るアンテナ素子及び平面アンテナについて、図９及び図１０を参照して説明する。図９は第１の実施形態に係るアンテナ素子及び平面アンテナを示す平面図、図１０は図９のＸ−Ｘ線断面図を示している。

アンテナ素子の構成素子としての誘電体基板１００は、例えば、偏平な正角柱体であって、セラミック等の焼成体で構成されている。この誘電体基板１００の表面にはアンテナパターン部１０２が設置されている。このアンテナパターン部１０２は例えば、銀等の導体金属の蒸着や印刷で形成されている。この場合、アンテナパターン部１０２は円形パッチであるが、円形以外の形状であってもよい。このアンテナパターン部１０２に形成されている切欠き１０４は周波数同調用であり、周波数調整手段にはスロットを形成してもよい。

この誘電体基板１００は配線基板として例えば、プリント基板１０８に設置され、この場合、プリント基板１０８の上面には地板としてグランドパターン部１１０が形成され、このグランドパターン部１１０の上面部に弾性接着材として例えば、両面接着テープ１１２を介在させて誘電体基板１００が接着、固定されている。グランドパターン部１１０は、図示しない装置筐体等の設置部に接続されて接地される。

そして、誘電体基板１００には中継導体１１４を貫通させ、その一端部にはアンテナパターン部１０２の給電点１１６がはんだ１１８により接続され、その他端部には給電線、給電導体を構成する給電パターン部１２０がはんだ１２２により接続されている。プリント基板１０８は、絶縁板と導体パターン部を交互に挟み込んで形成された多層基板であって、給電パターン部１２０はプリント基板１０８の内層導体である。

以上により、アンテナ素子としてアンテナ素子１３８Ａ（図１４）又はアンテナ素子１３８Ｂ（図１６）を備える表面実装化構造が実現されているが、この表面実装化構造を図１１、図１２、図１３を参照して詳細に説明する。図１１は中継導体１１４、図１２は誘電体基板１００の貫通孔１２８の近傍部分、図１３はプリント基板１０８の接続部分を示している。

中継導体１１４は、銅や銀等の導電性のよい金属で形成され、図１１に示すように、円柱状の柱状部１２４を備え、その一端部に板状のフランジ部１２６が形成されている。フランジ部１２６は、棒状材の一端部を成形することにより、柱状部１２４と一体に形成されている。柱状部１２４を円柱状とすれば、フランジ部１２６の平面形状は円形又は矩形の何れでもよい。ここで、説明のため、中継導体１１４の全長をａ、柱状部１２４の高さをｂ、フランジ部１２６の厚さをｃ、柱状部１２４の直径をｄ、フランジ部１２６の直径をｅとする。この場合、ｄ＝ｃ又はｄ≒ｃに設定されている。

また、誘電体基板１００には、図１２に示すように、中継導体１１４の柱状部１２４に対応して貫通孔１２８が形成され、この貫通孔１２８はアンテナパターン部１０２の給電点１１６に対応する箇所に形成されている。アンテナパターン部１０２の給電点１１６には、中継導体１１４の柱状部１２４を貫通可能な小径の透孔１３０が形成されている。また、貫通孔１２８の下面側の開口部には、貫通孔１２８より径大な凹部１３２によって空間部１３４が形成されている。この場合、両面接着テープ１１２には凹部１３２を延長する形態で、開口１３５が形成されて空間部１３４を拡大させている。この空間部１３４は、中継導体１１４のフランジ部１２６の外形より大きく形成されており、即ち、フランジ部１２６を収容可能な形状及び容積を備えている。

ここで、誘電体基板１００の厚さをｆ、凹部１３２の天井面から見た誘電体基板１００の厚みをｇ、凹部１３２の深さをｈ、アンテナパターン部１０２の厚さをｉ、両面接着テープ１１２の厚さをｊ、アンテナパターン部１０２、誘電体基板１００及び両面接着テープ１１２の全高をｋ（＝ｉ＋ｆ＋ｊ＝ｉ＋ｇ＋ｈ＋ｊ）、凹部１３２の直径をｍ、貫通孔１２８の直径をｎ、アンテナパターン部１０２の透孔１３０の直径をｏとすると、これらの大小関係はｄ≦ｏ＜ｎ＜ｍの関係にある。

また、中継導体１１４のフランジ部１２６と誘電体基板１００とは、凹部１３２の内壁とフランジ部１２６の外壁との間に十分な絶縁間隔としてのクリアランスが得られるように、ｅ＜ｍの関係にあり、また、同様にｄ＜ｎの関係にある。また、誘電体基板１００の貫通孔１２８に中継導体１１４の柱状部１２４を挿入し、フランジ部１２６を押し上げたとき、アンテナパターン部１０２の透孔１３０を貫通してアンテナパターン部１０２との接続上、十分に突出するように、ｇ＜ｂ、ｇ＋ｉ＜ｂの関係にある。

そして、プリント基板１０８側には、図１３に示すように、給電パターン部１２０を露出させる凹部１３６が形成されている。この凹部１３６の開口径をｐとすると、この開口径ｐは、中継導体１１４のフランジ部１２６をはんだ付けした際に、そのはんだ１２２との間に十分な絶縁間隔が設定されるに必要な大きさである。この場合、凹部１３２、フランジ部１２６及び凹部１３６の大小関係は、ｍ≒ｐ又はｍ＝ｐ、ｅ＜ｐである。この場合、凹部１３６に対応してグランドパターン部１１０に形成されている開口部は、凹部１３６より大きく形成してもよい。

従って、このアンテナ素子では、誘電体基板１００を貫通させた中継導体１１４と給電導体である給電パターン部１２０との接続がプリント基板１０８の上面側で行われており、プリント基板１０８の裏面側の接続処理が解消されている。このようにプリント基板１０８の上面側、即ち、一面側での接続ができる表面実装化構造が実現されており、この結果、アンテナ素子の背面側には他の部品を自由に設置でき、アンテナ素子の近傍での部品配置に制約がなくなる結果、部品の実装面積の拡大化とともに、アンテナ素子の設置の自由度が高められている。

また、アンテナパターン部１０２と中継導体１１４との接続や、中継導体１１４と給電パターン部１２０との接続がプリント基板１０８の一面側で行われる結果、その接続処理を簡略化できるとともに、従来のスルーホールをプリント基板１０８に形成する必要がなく、また、スルーホールを考慮したパターン設計が不要になる結果、プリント基板１０８のパターン設計の自由度が高められる。

また、この平面アンテナでは、プリント基板１０８のグランドパターン部１１０の上面に誘電体基板１００が両面接着テープ１１２で接着、固定されているが、この両面接着テープ１１２が必要な接着力とともに適当な弾性を備えているので、誘電体基板１００がプリント基板１０８上に強固に接着されるとともに、適当な弾性を備えた固定状態が維持される。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ素子及び平面アンテナについて、図１４及び図１５を参照して説明する。図１４は第２の実施形態に係るアンテナ素子及び平面アンテナを示す分解断面図、図１５は組立前の配線基板側の構造を示す斜視図である。

この第２の実施形態は、本発明に係るアンテナ素子又は平面アンテナの配線基板に対する実装構造及びその実装方法を示したものである。この実施形態では、誘電体基板１００及びアンテナパターン部１０２によりアンテナ素子１３８Ａが構成されている。即ち、偏平な誘電体基板１００にはアンテナパターン部１０２が形成されているとともに、その給電点１１６に形成された透孔１３０に対応する貫通孔１２８が形成され、この貫通孔１２８の開口部分には凹部１３２が形成され、この凹部１３２によって空間部１３４が形成されている。そして、このアンテナ素子１３８Ａの誘電体基板１００の平坦な下面部には、接着手段として両面接着テープ１１２が接着されている。

このようなアンテナ素子１３８Ａに対応するため、プリント基板１０８の表面にはグランドパターン部１１０が形成され、その内層部には給電パターン部１２０が形成され、誘電体基板１００の凹部１３２に対応して給電パターン部１２０を露出させるとともに、グランドパターン部１１０と給電パターン部１２０とを絶縁する間隔を備えた凹部１３６が形成されている。この凹部１３６の給電パターン部１２０には、中継導体１１４のフランジ部１２６が設置され、給電パターン部１２０とフランジ部１２６とははんだ１２２によって接続されている。この接続により、図１５に示すように、プリント基板１０８の上面に中継導体１１４が立設される。

そして、プリント基板１０８上に立設させた中継導体１１４をアンテナ素子１３８Ａの誘電体基板１００の貫通孔１２８に貫通させ、グランドパターン部１１０にアンテナ素子１３８Ａを両面接着テープ１１２で接着させると、アンテナパターン部１０２の透孔１３０から中継導体１１４の柱状部１２４の先端部を突出させることができる。この柱状部１２４の先端部とアンテナパターン部１０２とをはんだ１１８（図９及び図１０）で接続すれば、給電点１１６でアンテナパターン部１０２を中継導体１１４を介して給電パターン部１２０に電気的に接続することができる。従って、図９及び図１０に示した表面実装化構造のアンテナ素子を構成することができ、斯かる構成によれば、プリント基板１０８上に中継導体１１４を立設し、アンテナパターン部１０２と給電パターン部１２０とをプリント基板１０８上で接続できるので、プリント基板１０８の一面側での表面実装化構造を実現でき、アンテナ素子の実装の自由度の拡大化とともにプリント基板１０８の背面側における部品実装面積の拡大化が図られる。

そして、このアンテナ素子では、中継導体１１４にフランジ部１２６が形成されているので、このフランジ部１２６と給電パターン部１２０とをはんだ１２２によって容易に接続できる。また、誘電体基板１００には貫通孔１２８に径大な凹部１３２が形成され、この凹部１３２で形成される空間部１３４に中継導体１１４のフランジ部１２６及びその接続のためのはんだ１２２が収容されるので、表面実装されるアンテナ素子１３８Ａを傾斜させることなく、プリント基板１０８に水平に設置し、固定することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ素子及び平面アンテナについて、図１６及び図１７を参照して説明する。図１６は第３の実施形態に係るアンテナ素子及び平面アンテナを示す分解断面図、図１７は組立前のプリント基板１０８側の構造を示す斜視図である。

この第３の実施形態は、本発明に係るアンテナ素子又は平面アンテナの配線基板に対する実装構造及びその実装方法を示したものであり、この実施形態では、第２の実施形態におけるアンテナ素子１３８Ａに中継導体１１４を取り付けてアンテナ素子１３８Ｂが構成されている。このアンテナ素子１３８Ｂでは、誘電体基板１００の貫通孔１２８に中継導体１１４の柱状部１２４を貫通させ、その先端部をアンテナパターン部１０２の透孔１３０（図１２）より突出させてはんだ１１８により給電点１１６に接続し、誘電体基板１００の空間部１３４側にフランジ部１２６を設置したものである。この場合、中継導体１１４のフランジ部１２６の下面部は両面接着テープ１１２の弾性を考慮に入れ、両面接着テープ１１２の下面と一致させている。即ち、固定時、上方からアンテナ素子１３８Ｂを加圧した際、収縮する両面接着テープ１１２の下面より中継導体１１４のフランジ部１２６の下面が突出可能に設定されている。

このようなアンテナ素子１３８Ｂに対応するため、プリント基板１０８の一面側には、誘電体基板１００の凹部１３２に対応して給電パターン部１２０を露出させるとともに、グランドパターン部１１０と給電パターン部１２０とを絶縁する間隔を備えた凹部１３６が形成されている。

そして、プリント基板１０８の凹部１３６とアンテナ素子１３８Ｂ側の凹部１３２とを合わせ、プリント基板１０８のグランドパターン部１１０の上面にアンテナ素子１３８Ｂの誘電体基板１００を両面接着テープ１１２により接着して固定することができる。この固定前に、プリント基板１０８の凹部１３６に露出させた給電パターン部１２０には、図１７に示すように、はんだ１２２を載せ、その上にアンテナ素子１３８Ｂ側の中継導体１１４のフランジ部１２６を当てることにより、アンテナ素子１３８Ｂの両面接着テープ１１２による接着、固定とともに、給電パターン部１２０と中継導体１１４のフランジ部１２６とをはんだ１２２により電気的に接続させることができる。この場合、アンテナ素子１３８Ｂがプリント基板１０８側に押し付けられると、両面接着テープ１１２が圧縮されて中継導体１１４のフランジ部１２６をはんだ１２２側に進入させることができ、接着と接続とを同時に行え、平面アンテナの表面実装とともに、信頼性の高い電気的な接続が可能となる。この実施形態によれば、第２の実施形態と同様に、図９及び図１０に示した平面アンテナ及びその実装構造を実現することができる。斯かる構成によっても、アンテナパターン部１０２に接続されている中継導体１１４と給電パターン部１２０とをプリント基板１０８上で接続でき、プリント基板１０８の一面側での表面実装化構造を実現でき、平面アンテナの実装の自由度の拡大化とともにプリント基板１０８の背面側における部品実装面積の拡大化が図られる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係るアンテナ素子及び平面アンテナについて、図１８及び図１９を参照して説明する。図１８は第４の実施形態に係るアンテナ素子及び平面アンテナを示す平面図、図１９は図１８のXIX −XIX 線断面図である。

この実施形態では、配線基板であるプリント基板１０８に、第１のグランドパターン部１１０と、内層導体である第２のグランドパターン部１４０とを設置したものである。その他の構成は、図９及び図１０に示す平面アンテナと同様であり、同一部分には同一符号を付してある。

斯かる構成とすれば、給電パターン部１２０、中継導体１１４と給電パターン部１２０との接続部をグランドパターン部１４０を以てシールド遮蔽が施され、シールド効果の向上を図ることができる。この結果、プリント基板１０８の裏面側からのノイズ耐性が高められ、ＳＮ比の高いアンテナ素子を実現することができる。また、このようなグランドパターン部１４０の設置により、プリント基板１０８の背面側への部品の設置の自由度が高められ、その結果、部品の実装密度を高めることができ、アンテナ素子の設置の自由度が高められる。

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係るアンテナ素子及び平面アンテナについて、図２０を参照して説明する。図２０は第５の実施形態に係るアンテナ素子及び平面アンテナを示す断面図である。

既述の第４の実施形態では、プリント基板１０８を多層化することにより、単一のプリント基板１０８中に第２のグランドパターン部１４０を設置したが、この実施形態では、第１のプリント基板１０８に対し、グランドパターン部１４８が形成された配線基板として第２のプリント基板１５０が設置されている。この場合、グランドパターン部１４８に代え、又はグランドパターン部１４８とともに、プリント基板１５０の背面側に破線で示すようにグランドパターン部１５２を設置してもよい。その他の構成は図９及び図１０に示す平面アンテナと同様であり、同一符号を付してある。斯かる構成としても、第４の実施形態と同様の効果が期待できる。

（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態に係る平面アンテナの実装構造及び実装方法について、図２１を参照して説明する。図２１は、平面アンテナの実装構造及び実装方法を示す平面アンテナの分解斜視図である。

プリント基板１０８には、円形の給電用接続ランド１６０が形成され、この給電用接続ランド１６０の周囲に絶縁間隔１６２が設けられているとともに、プリント基板１０８の表面を覆って接地（ＧＮＤ）パターン１６４が形成されている。平面アンテナ１４４は誘電体基板１００及び表面電極であるアンテナパターン部１０２を備えており、誘電体基板１００には中継導体１１４の柱状部１２４を挿入する貫通孔１２８が形成されている。即ち、給電点１１６に貫通孔１２８が形成されている。また、誘電体基板１００の底面部には貫通孔１２８の開口寸法を拡大して凹部１３２が形成され、この凹部１３２は、誘電体基板１００の貫通孔１２８の底面側開口部にざぐり加工により形成され、この実施形態では、円形の貫通孔１２８に同心円上に径大に形成され、空間部１３４を構成する（図１２）。中継導体１１４は、給電ピンとも称され、既述したように、中継導体１１４の本体部としての柱状部１２４の下端部に例えば、円形のフランジ部１２６を形成したものである。この中継導体１１４は、導電性を高めるため、例えば、銀メッキが施されている。この中継導体１１４の柱状部１２４及びフランジ部１２６は、例えば、金属体から切削加工により形成された単体であり、フランジ部１２６の底面をフラット面に形成し、その底面と柱状部１２４とを直交関係に構成する。このような構成によれば、給電用接続ランド１６０にフランジ部１２６の底面を接合させると、中継導体１１４の柱状部１２４はプリント基板１０８の表面に垂直に立設されて実装される。この場合、給電用接続ランド１６０とフランジ部１２６の接合面は、既述したように、はんだで接合させる。

この平面アンテナ１４４の実装構造及びプリント基板１０８への実装方法を説明する。プリント基板１０８の給電用接続ランド１６０に予備はんだ処理としてはんだ１２２（図１０）を設置し、その上に中継導体１１４を実装する。次に、誘電体基板１００の貫通孔１２８に中継導体１１４の柱状部１２４を差し込むことにより、誘電体基板１００の裏面側とプリント基板１０８の接地（ＧＮＤ）パターン１６４とを密着させる。例えば、誘電体基板１００の裏面側とＧＮＤパターン１６４との間に両面接着テープ１１２（図２０）を設置し、両者を固着させる。中継導体１１４の長さを誘電体基板１００の厚さより例えば、０．５ｍｍ程度長く設定すれば、誘電体基板１００をプリント基板１０８に密着させた場合、中継導体１１４がアンテナパターン部１０２の表面部から０．５ｍｍ程度突出され、この突出部分とアンテナパターン部１０２とをはんだ１１８（図１０）で接続することができる。これにより、平面アンテナ１４４のアンテナパターン部１０２が中継導体１１４を介して給電用接続ランド１６０に接続され、プリント基板１０８の上面に平面アンテナ１４４が実装される。

（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態に係るＧＰＳ受信モジュールについて、図２２、図２３及び図２４を参照して説明する。図２２はＧＰＳ受信モジュールを上面側から見た平面図、図２３はＧＰＳ受信モジュールを背面側から見た図、図２４は図２２のXXIV−XXIV線断面図である。

このＧＰＳ受信モジュール１６６には、プリント基板１０８上に平面アンテナ１４４及びダウンコンバータ部１６８が実装されているとともに、位置計算信号出力端子部１７０が形成されている。平面アンテナ１４４のアンテナパターン部１０２ははんだ１１８により中継導体１１４と接続されており、中継導体１１４のフランジ部１２６がプリント基板１０８の給電用接続ランド１６０にスルーホール１７２を通して接続され、また、ダウンコンバータ部１６８はスルーホール１７４を通してＲＦ信号線路としての伝送線路１７６に接続されている。スルーホール１７２、１７４の内壁部には図示しないが、給電用接続ランド１６０と伝送線路１７６とを接続する導体がメッキ処理等で設置されている。この結果、平面アンテナ１４４のアンテナパターン部１０２は、中継導体１１４及び伝送線路１７６を介してダウンコンバータ部１６８に接続されている。平面アンテナ１４４の実装構造は既述の通りである。また、ＧＰＳ受信モジュール１６６のプリント基板１０８の一面側に平面アンテナ１４４が実装されている結果、平面アンテナ１４４の背面側のプリント基板１０８には、平面アンテナ１４４の背面側を避けることなく、クロック信号発生部１７８及びＧＰＳ信号演算処理部１８０が実装され、これらクロック信号発生部１７８及びＧＰＳ信号演算処理部１８０を覆うシールド蓋１８２が設置されている。

斯かる構成によれば、プリント基板１０８上に中継導体１１４が垂直に実装された後、誘電体基板１００の貫通孔１２８に中継導体１１４を挿入してプリント基板１０８に密着させて誘電体基板１００が設置され、そのアンテナパターン部１０２に中継導体１１４をはんだ１１８により接続することで、平面アンテナ１４４の実装が完了する。この場合、中継導体１１４のフランジ部１２６は誘電体基板１００の凹部１３２で形成された空間部１３４に設置されて誘電体基板１００との物理的干渉が回避される。そして、平面アンテナ１４４のアンテナパターン部１０２は、図２４に示すように、中継導体１１４及び伝送線路１７６を介してダウンコンバータ部１６８に接続されており、平面アンテナ１４４に受信されたＲＦ信号はダウンコンバータ部１６８に出力される。

そして、平面アンテナ１４４と伝送線路１７６との間にはプリント基板１０８の表面に設置されたＧＮＤパターン１６４が介挿されているので、平面アンテナ１４４の実装面と反対面にノイズを発生するＤＳＰ等のディジタルデバイスが配置されても、中間部にＧＮＤ層を挟んだ構造であることから、ダウンコンバータ部１６８への輻射ノイズの結合が防止され、ＧＰＳ受信機の受信感度性能を劣化させることがない。また、平面アンテナ１４４の実装面と反対面側には、他の回路部を実装することができ、プリント基板１０８の実装領域の拡大を図ることができ、その結果、平面アンテナ１４４を設置した場合の実装領域の無駄を省略できるので、装置の小型化が図られる。

（第８の実施形態）
次に、本発明の第８の実施形態に係る平面アンテナ及びその実装構造について、図２５を参照して説明する。図２５は、平面アンテナの中継導体の設置部分を示す拡大断面図である。

この平面アンテナ１４４では、誘電体基板１００の貫通孔１２８の位置に合わせて誘電体基板１００の表面部に凹部１８４が形成されており、誘電体基板１００の表面部に設置されたアンテナパターン部１０２は、この凹部１８４を覆って形成されている。凹部１８４は例えば、ざぐり加工によって容易に形成され、その大きさは、例えば、中継導体１１４の接続に必要な直径Ｗの大きさに設定され、その深さＤは、実装された平面アンテナ１４４の中継導体１１４の接続部分がアンテナパターン部１０２の頂部より低くなる寸法とすることにより、凹部１８４内で中継導体１１４とアンテナパターン部１０２との接続を可能にした実装構造を実現している。そこで、中継導体１１４とアンテナパターン部１０２との接続のため、凹部１８４内にも、例えば、銀材料によるメタライズ加工により、アンテナパターン部１０２が形成されている。そして、凹部１８４内に中継導体１１４を収容するため、その中継導体１１４の全長ａは、誘電体基板１００の厚さｆと同等以下（ａ≧ｆ）に設定されている。

斯かる構成とすれば、中継導体１１４とアンテナパターン部１０２との接続のための凹部１８４が誘電体基板１００に形成され、しかも、中継導体１１４の全長ａを、誘電体基板１００の厚さｆと同等以下（ａ≧ｆ）に設定すれば、中継導体１１４の先端部が誘電体基板１００の厚さを超えない範囲内で、即ち、誘電体基板１００の上面内で中継導体１１４とアンテナパターン部１０２とを接合でき、平面アンテナ１４４の上面部のフラット化が実現される。

このような平面アンテナ１４４を用いれば、例えば、携帯電話装置等に設置された場合、その筐体ケースの内壁面の近傍に平面アンテナ１４４のアンテナパターン部１０２をより近づけて設置でき、携帯電話装置の筐体ケースを薄く構成することができ、装置の小型化に寄与することができる。

（第９の実施形態）
次に、本発明の第９の実施形態に係る平面アンテナ及びその実装構造について、図２６を参照して説明する。図２６は、平面アンテナの中継導体の設置部分を示す拡大断面図である。

この平面アンテナ１４４では、中継導体１１４の柱状部１２４において、その中間部に細い部分として径小部１８５が形成されている。この実施形態では、柱状部１２４の先端部及び基部に径大部１８６、１８８を残し、中間部に径小部１８５が形成されている。ここで、径大部１８６、１８８の直径をｄ、その長さをｓ、ｕ（ｓ＝ｕ又はｓ≠ｕ）とし、径小部１８５の直径をｒ（＜ｄ）とし、その長さをｔ（ｔ＜ｓ、ｔ＜ｕ）としたものである。なお、この場合、ｖはスルーホール１７２の直径であり、この直径ｖはフランジ部１２６の直径ｅより小さく設定されている。

斯かる構成とすれば、中継導体１１４の柱状部１２４の中間部に径小部１８５が形成されているので、同径のものに比較し、剛性が低くなり、例えば、携帯電話装置に設置されて落下等の衝撃が加わった場合等、中継導体１１４に回路基板の撓みや平面アンテナ１４４の自重による応力が加わると、その径小部１８５でその応力が吸収され、断線等の不測の事態を回避することができる。中継導体１１４のフランジ部１２６は、給電用接続ランド１６０にはんだ１２２で固定されているが、給電用接続ランド１６０とスルーホール１７２内に形成された導体１９０との剥離強度が弱く、中継導体１１４の柱状部１２４の中途部に形成された径小部１８５によって応力が吸収されるので、落下時の断線のおそれが解消される。このように、径小部１８５を備えた中継導体１１４で衝撃吸収ができれば、接続部側での断線防止により、携帯電話装置の落下時の機械的信頼性の向上に寄与することができる。なお、スルーホール１７２内に設置された導体１９０は、給電用接続ランド１６０と伝送線路１７６とを接続するための導体であって、メッキ処理等で形成されている。この実施形態では、スルーホール１７２を中空部として記載しているが、小孔からなるスルーホール１７２を導体１９０で塞ぐ形態であってもよい。

（第１０の実施形態）
次に、本発明の第１０の実施形態に係る平面アンテナ及びその実装構造について、図２７及び図２８を参照して説明する。図２７はＧＰＳ受信モジュールを示す側面図、図２８はＧＰＳ受信モジュールの平面アンテナの搭載部分を示す図である。

この実施形態では、携帯電話装置等に設置されるＧＰＳ受信モジュール１６６を構成するプリント基板１０８には、平面アンテナ１４４が実装されるとともに、ダウンコンバータ部１６８が実装され、その背面側にはＬＣＤ等の情報表示装置１９１が実装されるとともに、キー入力部１９３が実装されている。

そして、平面アンテナ１４４は、プリント基板１０８の搭載位置に例えば、両面接着テープ１９２を用いて固定されている。プリント基板１０８は単層又は複数層基板で構成でき、例えば、６層配線基板で構成され、シールド部材として複数の配線層からなる複数層の接地導体層１９４、１９６、１９８、２００が設置されているとともに、接地導体層１９４と同一層に伝送線路１７６が設置されている。この伝送線路１７６は、既述の通り、平面アンテナ１４４に受信されたＲＦ信号の伝送用であり、そのＲＦ信号はダウンコンバータ部１６８に伝送される。伝送線路１７６を通してダウンコンバータ部１６８に加えられたＲＦ信号は、ＩＦ信号に変換された後、図示しない同一基板上のＧＰＳ信号演算処理部に加えられる。ＧＰＳ信号演算処理部では、ＩＦ信号から抽出された位置の算出に必要な情報を用いてＤＳＰにより演算処理が行われ、その演算結果である位置情報が情報表示装置１９１に表示される。

斯かる構成のプリント基板１０８において、例えば、基板厚が０．６ｍｍと薄い場合、給電用接続ランド１６０の面積が大きく、下側に設置された接地導体層が近接していると、〔キャパシタ容量＝（ε×電極面積）／（電極間距離）、但し、εは誘電率である。〕の関係から、給電用接続ランド１６０と近接する接地導体層との間に寄生容量が生起し、これが平面アンテナ１４４の電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio ）を低下させ、アンテナ性能を劣化させる原因になる。

そこで、この実施形態では、中継導体１１４と接続される給電用接続ランド１６０及びスルーホール１７２の下側には、接地導体層１９４、１９６、１９８、２００が除去された接地導体除去部２０２が備えられ、この接地導体除去部２０２の設置により、給電用接続ランド１６０と接地導体層１９４、１９６、１９８、２００との間の距離を大きく設定している。

斯かる構成によれば、平面アンテナ１４４に受信されたＲＦ信号は接地パターン１６４と接地導体層１９６とで挟まれ、囲まれた伝送線路１７６を経由してダウンコンバータ部１６８に伝えられる。また、プリント基板１０８の背面に設置された液晶表示素子（ＬＣＤ）等の情報表示装置１９１は動作時にノイズが発生するが、情報表示装置１９１と伝送線路１７６との間には、複数層の接地導体層１９６、１９８、２００が介挿されているので、平面アンテナ１４４、伝送線路１７６及びダウンコンバータ部１６８が接地導体層１９４、１９６、１９８、２００によってシールドされ、その結果、ノイズの混入がなく、ＧＰＳ受信感度の劣化が防止される。また、中継導体１１４と接続される給電用接続ランド１６０及びスルーホール１７２の下側に接地導体除去部２０２が設置されているので、給電用接続ランド１６０と接地導体層１９４、１９６、１９８、２００との間の距離を大きくでき、寄生容量が低減でき、アンテナ性能の劣化を防止することができる。この実施形態では、接地導体除去部２０２の設定で、電極間距離が接地導体層の除去数に比例して拡大され、接地導体層１９６、１９８、２００の３層の導体層が除去されているので、寄生容量を１／３程度に低減される。この結果、平面アンテナ１４４のＶＳＷＲの低下によるアンテナ性能の劣化を防止できる。

（第１１の実施形態）
次に、本発明の第１１の実施形態に係るアンテナ素子、平面アンテナ及びその実装構造について、図２９を参照して説明する。図２９は、ＧＰＳ受信モジュールの平面アンテナの搭載部分を示す図である。

この実施形態は、携帯電話装置等に設置されるＧＰＳ受信モジュール１６６の平面アンテナ１４４の搭載部であって、図２５に示した平面アンテナ１４４を用いて構成したものである。即ち、平面アンテナ１４４の誘電体基板１００の給電点１１６にはんだ接続用の凹部１８４が形成され、この凹部１８４内に延長されたアンテナパターン部１０２が形成されている。そして、中継導体１１４の全長ａは誘電体基板１００の厚さｆと同等以下（ａ≧ｆ）に設定され、中継導体１１４の先端部が誘電体基板１００の厚さを超えない範囲内で、即ち、誘電体基板１００の上面内で中継導体１１４とアンテナパターン部１０２とが接合される構成とされている。

斯かる構成とすれば、中継導体１１４の先端部が平面アンテナ１４４より突出することがなく、携帯電話装置の筐体ケースの内壁面に平面アンテナ１４４を近づけて設置することができ、携帯電話装置の偏平化に寄与する。

（第１２の実施形態）
次に、本発明の第１２の実施形態に係るアンテナ素子、平面アンテナ及びその実装構造について、図３０を参照して説明する。図３０は、ＧＰＳ受信モジュールの平面アンテナの搭載部分を示す図である。

この実施形態は、携帯電話装置等に設置されるＧＰＳ受信モジュール１６６の平面アンテナ１４４の搭載部であって、図２６に示した平面アンテナ１４４を用いて構成されているとともに、誘電体基板１００はプリント基板１０８の接地パターン１６４に密着させて設置し、接着材２０６を用いてプリント基板１０８に固定されている。

斯かる構成とすれば、既述したように、平面アンテナ１４４の搭載装置である携帯電話装置の落下時等、急激な応力が加わってプリント基板１０８が撓んだり、平面アンテナ１４４の自重により中継導体１１４に応力が加わったとき、中継導体１１４の径小部１８５で応力や衝撃を吸収させることができ、給電用接続ランド１６０とスルーホール１７２側の導体間の断線を防止できる。また、平面アンテナ１４４が接着材２０６でプリント基板１０８に固定されているので、平面アンテナ１４４の固定強度が増し、平面アンテナ１４４のプリント基板１０８からの脱落を防止できる。

この実施形態では、径小部１８５を中継導体１１４に備える平面アンテナ１４４を例に取って接着材２０６で固定する構成を示したが、接着材２０６による固定は、第１ないし第１１の実施形態に係る平面アンテナ１４４に適用することができるものであり、第１２の実施形態に限定されるものではない。

（第１３の実施形態）
次に、本発明の第１３の実施形態に係るアンテナ素子、平面アンテナ及びその実装構造について、図３１を参照して説明する。図３１は、ＧＰＳ受信モジュールの平面アンテナの搭載部分を示す平面図である。

この実施形態にあっては、携帯電話装置等に設置されるＧＰＳ受信モジュール１６６を構成するプリント基板１０８に平面アンテナ１４４の実装部２１０が設定され、この実装部２１０に平面アンテナ１４４の実装位置合わせマーク２１２が印刷等により設置されている。この実施形態では、平面アンテナ１４４の誘電体基板１００が正方形であるため、実装位置合わせマーク２１２は、誘電体基板１００の角部形状に合わせてＬ字形表示であって、誘電体基板１００の対角線上の２箇所に形成されている。この実装位置合わせマーク２１２は、誘電体基板１００の形状に合わせて形成し、例えば、包囲する形態であってもよい。

斯かる構成とすれば、プリント基板１０８に表示された実装位置合わせマーク２１２を基準にして平面アンテナ１４４をプリント基板１０８に取り付けて位置合わせを行い、接着材２０６を塗布して適正な位置に固定することができる。この場合、両面接着テープ１９２を用いて平面アンテナ１４４をプリント基板１０８に固定してもよい。このように、実装位置合わせマーク２１２を備えれば、平面アンテナ１４４をプリント基板１０８に手作業で取り付ける際に、平面アンテナ１４４の誘電体基板１００が中継導体１１４を中心に回転し、実装角度θが変位する不都合を回避でき、角度のバラツキを抑えることができ、傾くことによるアンテナ性能の劣化を抑制できる。

（第１４の実施形態）
次に、本発明の第１４の実施形態に係る通信装置について、図３２、図３３、図３４及び図３５を参照して説明する。図３２は第１４の実施形態に係る通信装置としての携帯端末を示す側面図、図３３は携帯端末を示す背面図、図３４は図３３に示す携帯端末のXXXIV −XXXIV 線断面図、図３５は携帯端末の配線基板上の構成を示す図である。

この実施形態は、本発明の通信装置としてＧＰＳ等の携帯端末１４２を示しており、そのプリント基板１０８に本発明に係る平面アンテナ１４４が実装され、その背面部には他の部品１４６が実装されている。

このような平面アンテナ１４４を用いた携帯端末１４２では、本発明に係る平面アンテナ１４４が持つ優れた機能により、部品の実装密度が高められるとともに、小型化、シールド機能によってＳＮ比の向上、信頼性の向上等が図られている。

次に、以上述べた本発明のアンテナ素子、平面アンテナ、平面アンテナが実装された配線基板及び通信装置の実施形態から技術的な事項を抽出し、その技術的な意義、変形例、その他、技術的な拡張事項等を以下に列挙する。

(1) 上記実施形態ではＧＰＳ受信用アンテナを例に取って説明したが、本発明のアンテナ素子、平面アンテナ、配線基板は、携帯電話装置、ＧＰＳ受信モジュール、ＧＰＳ受信モジュールを用いるＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ＰＣ、ナビゲーションシステム（navigation system ）、その他の通信装置、情報処理装置、無線通信システムにも適用できるものであり、既述した実施形態に限定されるものではない。

(2) 上記実施形態では、プリント基板１０８側にグランドパターン部１１０を設置したが、誘電体基板１００の底面側にグランドパターン部を設置し、このグランドパターン部を介してプリント基板１０８の上面部に誘電体基板１００を設置してもよい。

(3) 上記実施形態では、プリント基板１０８の上面にグランドパターン部１１０を設置したが、プリント基板１０８の内層部にグランドパターン部を設置してもよい。また、中継導体１１４に接続される給電導体は、プリント基板１０８の内層導体である給電パターン部１２０の他、プリント基板１０８の表面に設置された給電パターン部を用いてもよく、その場合、この給電パターン部はグランドパターン部１１０と絶縁すればよい。

(4) 上記実施形態では、プリント基板１０８に多層基板を用いたが、本発明は、この種の多層基板に限定されるものではない。また、配線基板としては、プリント基板に限定されるものでもない。

(5) 上記実施形態では、誘電体基板１００をセラミック等の焼成体で構成した例について説明したが、合成樹脂等で構成してもよい。

(6) 上記実施形態では、中継導体１１４に棒状の金属を用いたが、誘電体基板１００と一体化して構成してもよい。また、中継導体１１４にフランジ部１２６を形成したが、フランジ部１２６を持たない柱状部１２４のみからなる中継導体１１４を用いてもよい。

(7) 上記実施形態では、アンテナ素子１３８Ａ、１３８Ｂの接着手段として両面接着テープ１１２、１９２や接着材２０６を用いたが、これら両面接着テープ１１２、１９２や接着材２０６に代えてねじ止め等の固定具を用いてもよく、また、接着材２０６を両面接着テープ１１２、１９２のように誘電体基板１００の下面側に塗布してプリント基板１０８に接着するようにしてもよい。

(8) 上記実施形態では、シールド手段としてプリント基板１０８、１５０に形成された導電材であるグランドパターン部１１０、１４０、１４８、接地導体層１９４、１９６、１９８、２００を用いたが、プリント基板１０８の背面部に金属板を設置してもよい。

次に、以上述べたアンテナ素子、平面アンテナ、平面アンテナが実装された配線基板及び通信装置の実施形態から抽出される技術的思想を請求項の記載形式に準じて付記として列挙する。本発明に係る技術的思想は上位概念から下位概念まで、様々なレベルやバリエーションにより把握できるものであり、以下の付記に本発明が限定されるものではない。

（付記１）
配線基板に実装されるアンテナ素子であって、
アンテナパターン部を有する誘電体基板と、
この誘電体基板を貫通させて前記アンテナパターン部の給電点に一端を接続した中継導体と、
を備え、前記中継導体の他端を前記配線基板の給電導体に前記配線基板の前記アンテナ素子の搭載面側で接続してなることを特徴とするアンテナ素子。

（付記２）
前記誘電体基板に前記中継導体と前記配線基板側の前記給電導体とを接続させる空間部を備えたことを特徴とする付記１記載のアンテナ素子。

（付記３）
前記誘電体基板は、前記誘電体基板の凹部に前記アンテナパターン部の給電点を設定し、前記誘電体基板に貫通させた前記中継導体を前記アンテナパターン部の給電点に前記凹部内で接続したことを特徴とする付記１記載のアンテナ素子。

（付記４）
前記誘電体基板は、前記アンテナパターン部の給電点に対応する貫通孔と、前記空間部に対応して前記貫通孔の開口部分に形成された凹部とを備え、前記給電導体に一端部を接続して前記配線基板に立設させた前記中継導体を前記誘電体基板の前記貫通孔に貫通させて前記アンテナパターン部の前記給電点に接続することを特徴とする付記１記載のアンテナ素子。

（付記５）
前記誘電体基板は、前記アンテナパターン部の給電点に対応する貫通孔と、前記空間部に対応して前記貫通孔の開口部分に形成された凹部と、前記貫通孔に貫通させて前記アンテナパターン部の前記給電点に一端部を接続し、その他端部を前記凹部に臨ませた前記中継導体とを備えたことを特徴とする付記１記載のアンテナ素子。

（付記６）
前記中継導体は、前記誘電体基板の前記貫通孔に貫通させて前記アンテナパターン部の給電点に接続する柱状部と、この柱状部に形成されたフランジ部とを備えたことを特徴とする付記１記載のアンテナ素子。

（付記７）
前記柱状部は、前記フランジ部の厚さより細く設定したことを特徴とする付記６記載のアンテナ素子。

（付記８）
付記１ないし付記７記載の前記アンテナ素子を備えた平面アンテナであって、
第１のグランドパターン部を介在させて配線基板上に設置された誘電体基板と、
この誘電体基板に形成されたアンテナパターン部の給電点に一端部を接続し、その他端部を前記誘電体基板に貫通させて前記誘電体基板と前記配線基板との間の空間部に臨ませた中継導体と、
前記配線基板の内層部より前記空間部に導かれて前記中継導体の他端部に接続された給電導体と、
この給電導体の下面側に設置された第２のグランドパターン部と、
を備えたことを特徴とする平面アンテナ。

（付記９）
誘電体基板にアンテナパターン部を有する平面アンテナが実装された配線基板であって、
フランジ部を備える中継導体と、
この中継導体を貫通させる前記誘電体基板に形成された貫通孔と、
この貫通孔の前記配線基板側の開口部に形成されて前記中継導体の前記フランジ部を収容させる凹部と、
を備え、前記配線基板上に予め取り付けられた前記中継導体を、前記誘電体基板の前記凹部に前記フランジ部を収容させて前記誘電体基板の前記貫通孔に貫通させ、その先端部に前記アンテナパターン部を接続するとともに、前記誘電体基板と前記配線基板とを密着させて設置した構成としたことを特徴とする平面アンテナが実装された配線基板。

（付記１０）
付記１〜７記載の前記アンテナ素子、付記８記載の前記平面アンテナ又は付記９記載の前記平面アンテナが実装された前記配線基板を備えたことを特徴とする通信装置。

（付記１１） 前記中継導体の前記フランジ部は、前記誘電体基板の前記貫通孔より大きく、前記凹部より小さく設定されていることを特徴とする付記６記載のアンテナ素子又は付記８記載の平面アンテナ。

（付記１２） 前記配線基板と前記誘電体基板とを弾性接着材により固定したことを特徴とする付記１ないし６記載のアンテナ素子、付記８記載の平面アンテナ。

（付記１３） 前記弾性接着材は、両面に接着層を持つ樹脂テープであることを特徴とする付記１２記載のアンテナ素子又は平面アンテナ。

（付記１４） 前記配線基板の上面にグランドパターン部、前記配線基板の背面側に、グランドパターン部を備えた絶縁基板又はシールド板が設置されていることを特徴とする付記８記載の平面アンテナ。

（付記１５） 誘電体基板にアンテナパターン部と、このアンテナパターン部の給電点に対応する貫通孔とを備えたアンテナ素子を形成する処理と、
給電導体に一端部を接続して配線基板に中継導体を立設させる処理と、
前記中継導体を前記アンテナ素子の前記貫通孔に貫通させるとともに、前記アンテナパターン部の前記給電点に前記中継導体の先端部を接続する処理と、
からなることを特徴とするアンテナ素子の実装方法。

（付記１６） 誘電体基板にアンテナパターン部と、このアンテナパターン部の給電点に対応する貫通孔と、この貫通孔に貫通させて前記アンテナパターン部の前記給電点に一端部を接続し、その他端部を前記貫通孔の開口部に臨ませた中継導体とを備えるアンテナ素子を形成する処理と、
前記アンテナ素子を配線基板に設置し、この配線基板の給電導体に前記中継導体の他端部を接続する処理と、
からなることを特徴とするアンテナ素子の実装方法。

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明は、配線基板の一面側に平面アンテナを実装できるので、配線基板の実装面積の拡大化とともに、搭載装置の小型化に寄与し、各種通信装置に広く活用することができ、有用である。

従来の平面アンテナを示す平面図である。 図１に示す平面アンテナのII−II線断面図である。 従来のＧＰＳ受信モジュールを上面側から示す概観図である。 図３に示すＧＰＳ受信モジュールのIV−IV線断面図である。 従来のＧＰＳ受信モジュールを裏面側から示した概観図である。 従来の平面アンテナを示す斜視図である。 従来の平面アンテナを示す断面図である。 従来のＧＰＳ受信モジュールを示す側面図である。 本発明の第１の実施形態に係る平面アンテナを示す平面図である。 図９に示す平面アンテナのＸ−Ｘ線断面図である。 中継導体を示す側面図である。 誘電体基板の貫通孔部分を示す断面図である。 プリント基板の接続部分を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るアンテナ素子及び平面アンテナを示す分解断面図である。 第２の実施形態に係る平面アンテナの組立前のプリント基板を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナ素子及び平面アンテナを示す分解断面図である。 第３の実施形態に係る平面アンテナの組立前のプリント基板を示す斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る平面アンテナを示す平面図である。 図１８に示す平面アンテナのXIX −XIX 線断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る平面アンテナを示す断面図である。 本発明の第６の実施形態に係る平面アンテナを示す分解斜視図である。 本発明の第７の実施形態に係るＧＰＳ受信モジュールを示す平面図である。 ＧＰＳ受信モジュールを示す背面図である。 図２２に示すＧＰＳ受信モジュールのXXIV−XXIV線断面図である。 本発明の第８の実施形態に係る平面アンテナの中継導体部分を示す拡大断面図である。 本発明の第９の実施形態に係る平面アンテナの中継導体部分を示す拡大断面図である。 本発明の第１０の実施形態に係るＧＰＳ受信モジュールを示す側面図である。 ＧＰＳ受信モジュールの平面アンテナの搭載部分を示す断面図である。 本発明の第１１の実施形態に係るＧＰＳ受信モジュールの平面アンテナの搭載部分を示す断面図である。 本発明の第１２の実施形態に係るＧＰＳ受信モジュールの平面アンテナの搭載部分を示す断面図である。 本発明の第１３の実施形態に係るＧＰＳ受信モジュールの平面アンテナの搭載部分を示す平面図である。 本発明の第１４の実施形態に係る携帯端末を示す側面図である。 携帯端末を示す背面図である。 図３３に示す携帯端末のXXXIV −XXXIV 線断面図である。 携帯端末におけるプリント基板上の実装形態を示す図である。

符号の説明

１００ 誘電体基板
１０２ アンテナパターン部
１０８ プリント基板（配線基板）
１１０ 第１のグランドパターン部
１１４ 中継導体
１１６ 給電点
１２０ 給電パターン部（給電導体）
１２４ 柱状部
１２６ フランジ部
１２８ 貫通孔
１３２ 凹部
１３４ 空間部
１３８Ａ、１３８Ｂ アンテナ素子
１４０ 第２のグランドパターン部
１４４ 平面アンテナ
１８４ 凹部

Claims (10)

1. 配線基板に実装されるアンテナ素子であって、
   アンテナパターン部を有する誘電体基板と、
   この誘電体基板を貫通させて前記アンテナパターン部の給電点に一端を接続した中継導体と、
   を備え、前記中継導体の他端を前記配線基板の給電導体に前記配線基板の前記アンテナ素子の搭載面側で接続してなることを特徴とするアンテナ素子。
2. 前記誘電体基板に前記中継導体と前記配線基板側の前記給電導体とを接続させる空間部を備えたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ素子。
3. 前記誘電体基板は、前記誘電体基板の凹部に前記アンテナパターン部の給電点を設定し、前記誘電体基板に貫通させた前記中継導体を前記アンテナパターン部の給電点に前記凹部内で接続したことを特徴とする請求項１記載のアンテナ素子。
4. 前記誘電体基板は、前記アンテナパターン部の給電点に対応する貫通孔と、前記空間部に対応して前記貫通孔の開口部分に形成された凹部とを備え、前記給電導体に一端部を接続して前記配線基板に立設させた前記中継導体を前記誘電体基板の前記貫通孔に貫通させて前記アンテナパターン部の前記給電点に接続することを特徴とする請求項１記載のアンテナ素子。
5. 前記誘電体基板は、前記アンテナパターン部の給電点に対応する貫通孔と、前記空間部に対応して前記貫通孔の開口部分に形成された凹部と、前記貫通孔に貫通させて前記アンテナパターン部の前記給電点に一端部を接続し、その他端部を前記凹部に臨ませた前記中継導体とを備えたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ素子。
6. 前記中継導体は、前記誘電体基板の前記貫通孔に貫通させて前記アンテナパターン部の給電点に接続する柱状部と、この柱状部に形成されたフランジ部とを備えたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ素子。
7. 前記柱状部は、前記フランジ部の厚さより細く設定したことを特徴とする請求項６記載のアンテナ素子。
8. 請求項１ないし請求項７記載の前記アンテナ素子を備えた平面アンテナであって、
   第１のグランドパターン部を介在させて配線基板上に設置された誘電体基板と、
   この誘電体基板に形成されたアンテナパターン部の給電点に一端部を接続し、その他端部を前記誘電体基板に貫通させて前記誘電体基板と前記配線基板との間の空間部に臨ませた中継導体と、
   前記配線基板の内層部より前記空間部に導かれて前記中継導体の他端部に接続された給電導体と、
   この給電導体の下面側に設置された第２のグランドパターン部と、
   を備えたことを特徴とする平面アンテナ。
9. 誘電体基板にアンテナパターン部を有する平面アンテナが実装された配線基板であって、
   フランジ部を備える中継導体と、
   この中継導体を貫通させる前記誘電体基板に形成された貫通孔と、
   この貫通孔の前記配線基板側の開口部に形成されて前記中継導体の前記フランジ部を収容させる凹部と、
   を備え、前記配線基板上に予め取り付けられた前記中継導体を、前記誘電体基板の前記凹部に前記フランジ部を収容させて前記誘電体基板の前記貫通孔に貫通させ、その先端部に前記アンテナパターン部を接続するとともに、前記誘電体基板と前記配線基板とを密着させて設置した構成としたことを特徴とする平面アンテナが実装された配線基板。
10. 請求項１〜７記載の前記アンテナ素子、請求項８記載の前記平面アンテナ又は請求項９記載の前記平面アンテナが実装された前記配線基板を備えたことを特徴とする通信装置。