JP2005167666A

JP2005167666A - アンテナ装置を備えた成形品及びその製造方法

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Publication number: JP2005167666A
Application number: JP2003404243A
Authority: JP
Inventors: Tomio Hirata; 富男平田; Masatoshi Ishigaki; 雅敏石垣
Original assignee: Nihon Plast Co Ltd
Current assignee: Nihon Plast Co Ltd
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】小型のアンテナ装置を樹脂製品に容易に確実に一体的に取り付ける。
【解決手段】成形品10は、自動車のインストルメントパネル11を構成する。この成形品10は、樹脂で射出形成された樹脂製品21と、この樹脂製品21にインサート成形して一体的に固定されたアンテナユニット22を備える。このアンテナユニット22は、アンテナ基板31の一面31aにアンテナパターン33を形成したアンテナ装置24と、このアンテナ装置24に組み合わせるプレート25とを備える。プレート25は、成形品10と同じ樹脂で形成する。プレート25とアンテナ装置24とを重ねてアンテナユニット22を構成する。このアンテナユニット22を金型に装着し、溶融した樹脂を射出して射出成形を行う。樹脂はプレート25に溶着し、アンテナ装置24が樹脂製品21内に埋まった成形品10を形成できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、自動車に備えられるアンテナ装置を備えた成形品及びその製造方法に関する。

従来、自動車に備えるアンテナ装置を他の部品に組み込んだ構成が知られている。例えば、自動車のフロントピラーを覆って取り付けられるフロントガーニッシュについて、樹脂部品の裏面側にアンテナ装置を取り付けた構成が知られている(例えば、特許文献１参照。)。そして、この特許文献１には、樹脂部品の裏面側に複数のピンを突設し、これらピンを枠状をなすアンテナ装置の角部などに設けた挿通孔に挿入した状態で、各ピンを治具を用いて熱かしめすることにより、アンテナ装置を樹脂部品に固定する構成が示されている。このように、比較的形状の大きいアンテナ装置については、熱かしめにより複数箇所を固定することにより、必要な強度を確保しつつアンテナ装置を樹脂部品に容易に固定することができる。
特開平７−５８５３５号公報（第６頁、図９）

今日においては、基板上に導電パターンを印刷などして形成される比較的小型のアンテナ装置が用いられるようになっている。そして、このように板状をなす小型のアンテナ装置については、樹脂部品の成形時にアンテナ装置を金型内に配置し一体的にインサート成形して固定することが考えられる。しかしながら、プリント基板として一般的なガラスエポキシ樹脂で形成された基板は、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル(ＰＶＣ)樹脂、ポリプロピレン(ＰＰ)樹脂、ポリプロピレンに添加剤を加えた複合材(ＰＰＣ)樹脂などで形成された樹脂部品とは収縮性が異なるため、成形後の熱収縮により基板が樹脂部品の成形品から浮き上がるように変形するおそれがある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、アンテナ装置を容易に確実に固定できるアンテナ装置を備えた成形品及びその製造方法を提供することを目的とする。

請求項１記載のアンテナ装置を備えた成形品の製造方法は、基板にアンテナ部を設けたアンテナ装置と、前記基板の一面に沿って配置されるアンテナ被覆部材とを用い、前記基板の一面に沿って前記アンテナ被覆部材を配置したアンテナユニットを金型内に配置し、前記金型内に樹脂を導入し、この樹脂で前記基板の他面を覆うとともに、この樹脂を前記アンテナ被覆部材に接触させて、樹脂製品を形成するものである。

そして、この構成では、アンテナ部を設けた基板の一面に沿ってアンテナ被覆部材を配置してアンテナユニットとした状態で、このアンテナユニットを樹脂製品と一体的に成形することにより、アンテナ装置を備えた成形品が容易に製造されるとともに、樹脂製品が成形後に収縮しても、アンテナ被覆部材により基板の変形が抑制される。アンテナ装置は、樹脂製品とアンテナ被覆部材とで挟まれて保護される。

請求項２記載のアンテナ装置を備えた成形品の製造方法は、請求項１記載のアンテナ装置を備えた成形品の製造方法において、アンテナ被覆部材は、金型に導入される溶融した樹脂以下の溶融温度を有するものである。

そして、この構成では、金型に溶融した樹脂を導入した際に、この樹脂がアンテナ被覆部材と溶着し、アンテナ装置が樹脂製品に確実に保持される。

請求項３記載のアンテナ装置を備えた成形品は、基板にアンテナ部を設けたアンテナ装置と、前記基板の一面に沿って配置されるアンテナ被覆部材と、前記基板の他面を覆うとともに前記アンテナ被覆部材に溶着して形成された樹脂製品とを具備したものである。

そして、この構成では、アンテナ部を設けた基板の一面に沿ってアンテナ被覆部材を配置した状態で、樹脂製品と一体的に成形することにより、アンテナ装置を備えた成形品が容易に製造されるとともに、樹脂製品が成形後に収縮しても、アンテナ被覆部材により基板の変形が抑制される。アンテナ装置は、樹脂製品とアンテナ被覆部材とで挟まれて保護される。

請求項４記載のアンテナ装置を備えた成形品は、請求項３記載のアンテナ装置を備えた成形品において、アンテナ被覆部材は、樹脂製品を形成する溶融した樹脂以下の溶融温度を有する樹脂にて形成されたものである。

そして、この構成では、溶融した樹脂で樹脂製品を形成する際に、この樹脂がアンテナ被覆部材と溶着し、アンテナ装置が樹脂製品に確実に保持される。また、樹脂製の樹脂製品と樹脂製のアンテナ被覆部材とアンテナ装置が囲まれるため、これら樹脂製品とアンテナ被覆部材との比誘電率の効果により、アンテナ部及びこのアンテナ部を備えたアンテナ装置を小型化することが可能になる。

請求項５記載のアンテナ装置を備えた成形品は、請求項３または４記載のアンテナ装置を備えた成形品において、アンテナ被覆部材は、基板の縁部を囲む枠部を備えたものである。

そして、この構成では、基板の縁部を囲む枠部により、アンテナ装置が確実に位置決めされ、アンテナ装置の縁部が保護されるとともに、樹脂製品とアンテナ被覆部材とが強固に接合される。

本発明によれば、基板の一面に沿ってアンテナ被覆部材を配置した状態で、樹脂製品と一体的に成形することにより、アンテナ装置を備えた成形品を容易に製造できるとともに、樹脂製品が成形後に収縮しても、アンテナ被覆部材により基板の変形を抑制できる。アンテナ装置を、樹脂製品とアンテナ被覆部材とで挟んで保護できる。

以下、本発明のアンテナ装置を備えた成形品及びその製造方法の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１において、10は成形品で、この成形品10は、車両である自動車のインストルメントパネル11を構成している。そして、このインストルメントパネル11は、両側方向の中央部に位置するセンタークラスタ部12と、このセンタークラスタ部12の一側に位置して運転席に対向するメータ部14、助手席に対向するグローブボックス15などを備えるとともに、図示しないフロントガラスの下側に位置する上パネル部16を備え、成形品10は、この上パネル部16の一部を構成している。

そして、この成形品10は、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル(ＰＶＣ)樹脂、ポリプロピレン(ＰＰ)樹脂、ポリプロピレンに添加剤を加えた複合材(ＰＰＣ)樹脂などの絶縁性の樹脂にて、本実施の形態では例えばＡＢＳ樹脂にて上パネル部16の他の部分ともに板状に射出形成された樹脂製品21と、この樹脂製品21にインサート成形して一体的に固定されたアンテナユニット22を備えている。そして、このアンテナユニット22は、四角状の板状をなすアンテナ装置24と、このアンテナ装置24に組み合わせられたアンテナ被覆部材としてのプレート25とを備えている。

また、アンテナ装置24は、ＧＰＳやＶＩＣＳなどのナビゲーションシステムや自動料金受取システム(ＥＴＣ:Electronic Toll Collection System)など、いわゆる高度道路交通システム(ＩＴＳ:Intelligent Transport Systems)関連の周波数帯である1.5，2.5，5.8GHzなどの電波を送受信するためのもので、プリント基板として一般的なガラスエポキシ樹脂製の四角板状の基板としてのアンテナ基板31と、このアンテナ基板31の一面31aに印刷などして形成された導電性を有するアンテナ部としてのアンテナパターン33とを備えている。そして、このアンテナパターン33には、アンテナ基板31の外周部近傍に沿って四角枠状をなす枠状部34と、この枠状部34の対をなす長辺の中間位置から互いに接近する方向に延設された給電部35とが形成されている。さらに、このアンテナ基板31には、例えば四隅の近傍に位置して、一面31aから他面31bに貫通する円孔状などの位置決め部である孔部31cが形成されている。

また、プレート25は、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル(ＰＶＣ)樹脂、ポリプロピレン(ＰＰ)樹脂、ポリプロピレンに添加剤を加えた複合材(ＰＰＣ)樹脂などの絶縁性の樹脂にて金型を用いて形成され、本実施の形態では、成形品10と同じ材質である例えばＡＢＳ樹脂により形成されている。なお、この材質は、成形品10と同じ材質の他、成形品10と同等または成形品10より低い溶融温度を有する材質を用いることができる。そして、このプレート25は、アンテナ基板31と同形状の板状をなすプレート本体部37を備えるとともに、このプレート本体部37の四隅の近傍から円柱状に突設された位置決め部である４本のピン38と、プレート本体部37の一面から他面に貫通する四角状の開口部39とを備えている。また、各ピン38は、プレート本体部37に対して垂直に突設されるとともに、各ピン38がプレート本体部37から突出する寸法である高さ寸法は、アンテナ基板31の厚さ寸法と同等か、あるいは同等以上に設定されている。

次に、この成形品10の製造工程を説明する。

まず、図２(a)及び(b)に示すように、予め図示しない金型でプレート25を形成し、このプレート25をアンテナ装置24のアンテナ基板31の一面31a側に重ねることにより、アンテナユニット22を構成する。この状態で、各ピン38が対応する孔部31cに挿入して嵌合され、アンテナ装置24とプレート25とが互いに位置決めされるとともに仮固定される。また、この状態で、アンテナパターン33の少なくとも枠状部34がアンテナ基板31とプレート25のプレート本体部37とに挟まれて保護されるとともに、給電部35は、開口部39を介して露出した状態になる。

次いで、図３(a)及び(b)に示すように、このアンテナユニット22を金型40に装着すなわちインサートし、溶融した樹脂41を射出して射出成形を行う。すなわち、金型40は、キャビティ43を構成する一対の金型コア44，45を備え、一方の金型コア45からは、保持部である凸部46がキャビティ43に突設されている。そして、この凸部46は、プレート本体部37の厚さ寸法よりやや薄く突設され、この凸部46をプレート25の開口部39に嵌合することにより、金型40のキャビティ43内で、アンテナユニット22すなわちアンテナ装置24及びプレート25を、アンテナ装置24をキャビティ43の内側に向けて位置決めして保持できる。

そして、図３(b)に示すように、金型40のキャビティ43に導入された樹脂41は、キャビティ43により所定の形状の樹脂製品21を形成するとともに、アンテナ装置24の他面31b及び縁部31dを覆うように密着し、さらに、プレート25の縁部25dに接触して密着する。この樹脂41の射出の際、プレート25は、樹脂製品21を形成する樹脂41と同材質あるいは樹脂41以下の溶融温度の材質で形成したため、プレート25と樹脂製品21とは型内で一体になる。

そして、図３(c)に示すように、成形後すなわち樹脂41が固化した状態で型開きすると、アンテナ装置24が樹脂製品21内に埋まった状態で、成形品10が形成される。この状態で、金型40の凸部46が嵌合した開口部39には樹脂41が流入しないため、開口部39を介して給電部35が露出した状態に保持されている。そこで、この成形後に、はんだ付けなどの後加工により、図１(b)に示すように、給電部35に電線であるフィーダ48を電気的及び機械的に接続する。

そして、このように形成された成形品10を自動車に設置することにより、自動車の所定の位置にアンテナ装置24を配置することができる。

そして、本実施の形態の成形品10によれば、アンテナユニット22を有する成形品10及びその製造法について、アンテナ基板31にアンテナパターン33を設けたアンテナ装置24と、このアンテナ装置24の一方の面を覆うプレート25とからアンテナユニット22を形成し、このアンテナユニット22を金型40を用いた射出成形により樹脂製品21と一体に形成している。そこで、アンテナ装置24を他の部品に一体成形することにより、比較的小型のアンテナ装置24についても、組み立て工程を簡略化して製造コストを低減できるとともに、樹脂製品21とプレート25とでアンテナ装置24を囲み、いわば鋳ぐるむようにしたため、これら樹脂製品21とアンテナ基板31との成形後の熱収縮時の収縮率が異なる場合にも、アンテナ装置24が変形して樹脂製品21から浮き上がることなどを防止でき、アンテナ装置24を容易に確実に保持できるとともに保護できる。

また、プレート25は、樹脂製品21を形成する樹脂41と同材質あるいは樹脂41以下の溶融温度の材質で形成したため、これらプレート25と樹脂製品21とが容易に溶融して接合され、確実にアンテナ装置24を保持できる。

さらに、アンテナ装置24のアンテナパターン33は、樹脂製品21及びプレート25のいずれかに覆われ、これら樹脂製品21とプレート25とで囲まれるため、アンテナパターン33の破損及び腐食などを防止できる。

また、アンテナ装置24のアンテナパターン33が、樹脂製の樹脂製品21とプレート25とで挟まれた構造となるため、これら樹脂製品21及びプレート25の材料の比誘電率の効果により、アンテナパターン33を小型化し、ひいては、アンテナ装置24を小型化できる。すなわち、アンテナパターン33が、樹脂製品21とプレート25とで挟まれた構造となるため、図４に示すように、アンテナパターン33間に生じる電界51がこれら樹脂製品21及びプレート25内を通過する。このため、これら樹脂製品21及びプレート25の材料である樹脂の比誘電率の効果により、アンテナパターン33を小型化できる。

例えば、1/2λ(波長)のアンテナで、材料(ABS樹脂)の比誘電率ε_γ＝2.5、周波数f＝1.5GHzの時は、
1/2λ＝300/(2f(ε_γ)^1/2)＝300/(2×1.5(2.5)^1/2)≒63mm
となり、周囲が樹脂など囲まれておらず、比誘電率ε_γ＝1である空間の場合の、
1/2λ＝300/(2f(ε_γ)^1/2)＝300/(2×1.5(1)^1/2)≒100mm
に比べて、アンテナ長を47％短縮することが可能になる。

このようにして、自動車の部品として好適な小型で安価な成形品10を提供できる。

なお、上記の実施の形態では、プレート25から係合部として４本のピン38を突設し、アンテナ装置24にピン38に対応する係合受部としての孔部31cを形成して、これらピン38を孔部31cに挿入してプレート25とアンテナ装置24とを位置決めするとともに仮固定したが、この構成に限られず、適宜の形状で互いに嵌合などして係合し、位置決めするとともに仮固定することができる。

例えば、図５ないし図７に示す第２の実施の形態のように、ピン38及び孔部31cに代えて、アンテナ装置24の縁部31dに嵌合する枠部61をプレート25に形成しても良く、また、図８に示す第３の実施の形態のように、ピン38及び孔部31cとともに、枠部61をプレート25に形成することもできる。

すなわち、図５ないし図７に示す第２の実施の形態では、図１などに示すピン38及び孔部31cは形成されず、プレート25の縁部25dからアンテナ装置24側に向けて、全周から枠部61が突設され、この枠部61内にアンテナ装置24の縁部31dを嵌合して、プレート25とアンテナ装置24とを位置決めするとともに仮固定できる。なお、この第２の実施の形態では、プレート25は、アンテナ装置24のアンテナ基板31の他面31b側に沿って配置され、給電部35には、開口部39に露出するように、他面31b側から一面31a側に電気的に接続するスルーホール35bが形成されている。また、この第２の実施の形態では、アンテナ装置24とプレート25とを組み合わせたアンテナユニット22は、図６(b)に示すように、一方の金型コア45に設けた凹部45aに枠部61を嵌合して金型40に保持される。

そして、この第２の実施の形態では、プレート25に、アンテナ装置24の縁部31dを囲んで嵌合する枠部61を設けたため、樹脂製品21を成形する際に、この枠部61が樹脂製品21の樹脂41と広い面積で融合させ、いわばより密着度を向上し、アンテナユニット22を樹脂製品21に強固に固定できる。また、樹脂製品21を成形する際に、この枠部61が溶けることにより、熱収縮による寸法の変化を吸収し、アンテナ装置24を保護することができる。

また、図８に示す第３の実施の形態のように、ピン38及び孔部31cの係合とともに、枠部61をアンテナ装置24の縁部31dに係合することにより、上記の第２の実施の形態の効果に加え、さらに、アンテナ装置24とプレート25とを確実に位置決めして仮固定することができる。

なお、図８に示す第３の実施の形態では、プレート25は、アンテナ装置24のアンテナ基板31の一面31a側に沿って配置されているが、図６などに示す第２の実施の形態のように、プレート25をアンテナ基板31の他面31b側に沿って配置することもできる。また、図６などに示す第２の実施の形態においても、図８に示す第３の実施の形態と同様に、プレート25をアンテナ装置24のアンテナ基板31の一面31a側に沿って配置することもできる。

また、上記の各実施の形態では、アンテナ装置24を設置した成形品10はインストルメントパネル11を構成したが、この構成に限られず、例えば、成形品は、車体のピラーの車内側に装着される内装材である内装トリムを構成し、この内装トリムの内面にアンテナ装置を設置しても良く、あるいは、成形品は、車外に備えられるスポイラーを構成し、このスポイラーの内面にアンテナ装置を設置することもできる。

本発明は、自動車などの移動体に設けられるアンテナ装置を備えた成形品の他、アンテナ装置を適宜の部品に組み込む成形品に適用できる。

本発明のアンテナ装置を備えた成形品の第１の実施の形態を示す説明図であり、(a)は成形品を備えた車体の一部を示す斜視図、(b)は(a)のＩ−Ｉ断面図である。同上成形品のアンテナユニットの説明図であり、(a)は分解斜視図、(b)は組み立てた状態である。同上アンテナ装置を備えた成形品の製造工程を示す説明図であり、(a)は射出成形前の状態、(b)は射出成形中の状態、(c)は成形完了後の状態である。同上アンテナ装置を備えた成形品の動作を示すアンテナパターンより発生する電界の説明図である。本発明のアンテナ装置を備えた成形品の第２の実施の形態を示すアンテナユニットの分解斜視図である。同上アンテナ装置を備えた成形品の説明図であり、(a)は図５のIII−III相当位置の断面図、(b)は製造工程を示す説明図である。同上アンテナ装置を備えた成形品の図１(a)のII−II相当位置の断面図である。本発明のアンテナ装置を備えた成形品の第３の実施の形態を示す説明図であり、(a)はアンテナユニットの断面図、(b)は成形品の断面図である。

符号の説明

10 成形品
21 樹脂製品
22 アンテナユニット
24 アンテナ装置
25 アンテナ被覆部材としてのプレート
31 基板としてのアンテナ基板
31a 一面
31b 他面
31d 縁部
33 アンテナ部としてのアンテナパターン
40 金型
41 樹脂
61 枠部

Claims

基板にアンテナ部を設けたアンテナ装置と、前記基板の一面に沿って配置されるアンテナ被覆部材とを用い、
前記基板の一面に沿って前記アンテナ被覆部材を配置したアンテナユニットを金型内に配置し、
前記金型内に樹脂を導入し、この樹脂で前記基板の他面を覆うとともに、この樹脂を前記アンテナ被覆部材に接触させて、樹脂製品を形成する
ことを特徴とするアンテナ装置を備えた成形品の製造方法。
アンテナ被覆部材は、金型に導入される溶融した樹脂以下の溶融温度を有する
ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置を備えた成形品の製造方法。
基板にアンテナ部を設けたアンテナ装置と、
前記基板の一面に沿って配置されるアンテナ被覆部材と、
前記基板の他面を覆うとともに前記アンテナ被覆部材に溶着して形成された樹脂製品と
を具備したことを特徴とするアンテナ装置を備えた成形品。
アンテナ被覆部材は、樹脂製品を形成する溶融した樹脂以下の溶融温度を有する樹脂にて形成された
ことを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置を備えた成形品。
アンテナ被覆部材は、基板の縁部を囲む枠部を備えた
ことを特徴とする請求項３または４記載のアンテナ装置を備えた成形品。