JP2006033585A - アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】特別な金型や加工装置を用いることなく所定の周波数帯域で使用可能なアンテナを作製することができ、構成の追加・変更も容易なアンテナを提供する。
【解決手段】導電基板１１上に絶縁体１３を介して導電性フィルム１２を積層し、導電性フィルムの一端部を導電基板に電気的に接続し、導電性フィルムと導電基板間に給電する構成である。導電基板１１と導電性フィルム１２の電気的接続には導電性接着剤を用い、導電性フィルム１２は樹脂フィルムに金属箔を貼り付けたものを用い、絶縁体１３は合成樹脂又はセラミックで形成することができる。また、導電性フィルム１２とは異なる第２の導電性フィルムを、導電基板１１上に第２の絶縁体を介して並列的に積層し、複数帯域での使用を図る。また、導電性フィルム１２上に電気的に接続されない第３の導電性フィルムを第３の絶縁体を介して積層し、周波数の広帯域化を図る。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話機やノート型パソコン等の小型の情報機器に搭載されて、無線による送受信を行なうのに用いられるアンテナに関する。

近年、ノートパソコンにおいては、無線ＬＡＮやブルートゥース（Blue Tooth）によるネットワークや周辺機器との接続のため、アンテナを機器内に収納させたタイプのものが増えている。携帯電話機は、個人所有が驚異的に増加し、小型軽量化に加えデザイン性についても要求されるようになっている。このための送受信用のアンテナには、高利得を維持して、機器筐体から突出しない小型で占有面積が低減されたものが求められている。

一方、コンピュータの無線ＬＡＮに使用される規格には、ＩＥＥＥ８０２.１１ｂ（２.４５ＧＨｚ）及びＩＥＥＥ８０２.１１ａ（５ＭＨｚ）があり、ブルートゥースの周波数は、ＩＥＥＥ８０２.１１ｂにほぼ等しい２.４５ＧＨｚが用いられる。また、ＧＰＳの周波数は１.５７５ＧＨｚが用いられ、第３世代の携帯電話では２ＧＨｚの周波数帯域が使用され、ＰＨＳシステムでは１.９ＧＨｚを中心周波数としている。

このような、ＧＨｚ以上の高周波帯域で使用され、機器筐体から突出しない小型のアンテナとして、例えば、特許文献１に開示のような平板アンテナがある。この平板アンテナは、通常、平板状の金属導体をプレスで打ち抜いて作製され、比較的低コストで製造することができるとされている。しかし、打ち抜かれたアンテナ素子導体に剛性を持たせるために、ある程度の厚さが必要とされる。このため、アンテナ素子導体を打ち抜くための金型や加工装置を必要とし、コンパクト化し難いという問題がある。

また、機器内に収納される小型のアンテナとして、例えば、特許文献２に開示されるように、セラミックなどの誘電体基板表面にアンテナ素子パターンを形成し、或いは、これらを複数積層してチップ化したチップアンテナもよく知られている。このチップアンテナは、導体パターンを精密に形成することができ、また誘電体基板の比誘電率を大きくすることで、小型化することが可能となる。しかし、アンテナ作製後の調整や設計変更が難しいという問題がある。

この他、例えば、特許文献３に開示のような可撓性の絶縁基板に印刷回路技術でアンテナ素子部を形成した平面タイプのアンテナ等も知られている。しかし、このアンテナは、グランド部分と電波共振のアンテナ素子部分を、絶縁基板の同一平面上に形成されるため、平面方向の面積を必要とするという問題がある。
特開２００３−３７４３１号公報 特開２００１−３１３５１９号公報 特開２００３−７８３２０号公報

特許文献１〜３に開示のようなアンテナを用いることにより、アンテナを外部に突出させずに情報機器内に収納可能な小型のアンテナとして使用することができる。しかし、これらのアンテナは、予め設計された仕様で作製され、設計変更を簡単に行なうことができない。例えば、特許文献１においては、使用周波数帯域を変えるためにアンテナ素子導体の形状を変更するような場合は、アンテナ素子導体の打ち抜き金型を変更する必要があり、新たな金型を作製することとなる。

特許文献２においては、使用周波数帯域を変えるためにアンテナ素子パターンの形状、配列等を変更する場合は、導体エッチングマスクの変更、或いは、導体箔の打ち抜き金型を新たに作製しなければならない。また、予め調整用のトリミング部分を設けておかないと、アンテナ製造後の調整ができない。特許文献３においても、アンテナ素子パターンの形状、配列等の変更は、その都度、機器筐体との収納形態を含めた再設計が必要となり、簡単には変更することができない。この結果、いずれの場合もコスト的に高いものとなる。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、特別な金型や加工装置を用いることなく所定の周波数帯域で使用可能なアンテナを作製することができ、構成の追加・変更も容易なアンテナの提供を課題とする。

本発明によるアンテナは、導電基板上に絶縁体を介して導電性フィルムを積層し、導電性フィルムの一端部を導電基板に電気的に接続し、導電性フィルムと導電基板間に給電する構成とする。導電基板と導電性フィルムの電気的接続には、導電性接着剤を用い、導電性フィルムは樹脂フィルムに金属箔を貼り付けたものを用い、絶縁体は合成樹脂又はセラミックで形成することができる。また、導電性フィルムとは異なる第２の導電性フィルムを、導電基板上に第２の絶縁体を介して並列的に積層し、複数帯域での使用を図る。また、導電性フィルム上に電気的に接続されない第３の導電性フィルムを第３の絶縁体を介して積層し、周波数の広帯域化を図る。

本発明によれば、アンテナ素子部を構成する絶縁体及び導電性フィルムは、平板状のものから任意の大きさの矩形に切断して形成され、これを積層接着させることによってアンテナとして組立てることができる。この結果、特別な金型や加工装置を用いることなく、所定の周波数帯域で使用可能なアンテナを製造することができる。また、絶縁体は、その材質や厚さで比誘電率が変わるので、使用する絶縁体を変えることで実質的な形状や構造を変更することなく共振周波数を変えることができ、所定の周波数特性に容易に設定することができる。さらに、追加的に絶縁体と導電性フィルムを積層することで、共振周波数の異なるアンテナ素子部を設けたり、広帯域化のための無給電素子部を設けたりすることも容易に行なうことができる。

図により本発明の実施形態を説明する。図１（Ａ）〜図１（Ｄ）は、本発明の概略を説明する図、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は導電性フィルムの各種の構成例を示す図、図３は絶縁体の構成例を示す図である。図中、１１は導電基板、１２は導電性フィルム、１２ａは接続部、１３は絶縁体、１４は給電用ケーブル、１４ａは接地導体、１４ｂは給電線、１５は導電性接着剤、１６は導電板、１７は樹脂フィルム、１８は接着剤層、１９は誘電体平板、２０は接着剤層を示す。

本発明によるアンテナは、図１（Ａ）に示すように、アンテナのグランド部となる導電基板１１に対してアンテナ素子部となる導電性フィルム１２を平行に配して構成され、導電基板１１と導電性フィルム１２の一端部を接続部１２ａで電気的に短絡し、導電基板１１と導電性フィルム１２の間に送受信のための給電手段Gを接続する。いわゆる逆Ｆ形アンテナと言われる形態のもので、小型の機器内に収納され或いは内蔵させて使用するのに適した構成とされる。

このアンテナの概略の構成は、図１（Ｂ）に示すように、導電基板１１上に絶縁体１３を介して導電性フィルム１２を積層し、導電性フィルム１２の一端の接続部１２ａを導電基板１１に電気的に接続するようにしたものである。導電基板１１は、アンテナのグランド部とされるもので、銅、アルミ等の電気的に導電性のある金属板で形成するのが望ましい。この導電基板１１は、厚みのある平板状の導電板で形成してもよいが、樹脂基板等に導電性の金属箔を貼り付けて形成してもよく、また、プリント回路技術を用いて形成されたものであってもよい。

導電基板１１上には、絶縁体１３を介して導電性フィルム１２が積層され、アンテナ素子部とされる。導電性フィルム１２は、導電基板１１に対してほぼ平行になるように積層され、接着一体化される。絶縁体１３は、比誘電率の異なるものを用いたり変えたりすることにより、アンテナの共振周波数を変えることが可能である。しかし、絶縁体１３は、導電性フィルム１２を３次元構造で保持するスペーサとしての機能を備えているものであればよく、このため、中実形状のものに限らず、例えば、ハニカム形状のような中空形状のものを用いることもできる。

導電性フィルム１２は、グランド部を形成する導電基板１１に平行に配してアンテナ素子部を形成するもので、絶縁体１３により導電基板１１に対して所定の間隔で保持される。このため、導電性フィルム１２は、それ自体の剛性は必要とせず、薄く軟質のものであってもよく、例えば、銅、アルミ等の導電性のよい金属箔で形成することができる。この導電性フィルム１２は、例えば、正方形に近い方形バッチと言われている形状のもので形成することができ、方形の一辺の長さは、使用周波数帯域の共振周波数λのほぼ１／４となる値とされる。そして、この導電性フィルム１２の一端を屈曲して接続部１２ａとし、導電基板１１に電気的に接続して短絡部とされる。

導電性フィルム１２と導電基板１１との接続は、半田材や溶接等を用いて行なうこともできるが、図１（Ｃ）に示すように、導電性接着剤１５を用いて接続するようにしてもよい。導電性接着剤を用いることにより接続時に熱が生じないので、介在される絶縁体１３に耐熱性の低い樹脂等を用いることも可能となる。また、この他に、異方性導電性フィルム（ＡＣＦ）や異方性導電ペースト（ＡＣＰ）と呼ばれる材料を用いて、熱圧着で接続するようにしてもよい。これらの異方性導電材料は、圧着部の厚み方向に対しては導通性、圧着部の面方向に対しては絶縁性という電気的異方性を示すもので、ＬＣＤ（液晶表示パネル）の周辺部の接続でも使用されているものである。

図１（Ｄ）は、上記のようにして組立てられたアンテナに、送受信のための給電源を接続した状態を示す図である。アンテナ給電のための給電用ケーブル１９には、例えば、同軸ケーブルが用いられ、その外側導体を接地導体１４ａとして導体基板１１に接続し、中心導体を給電線１４ｂとして導電性フィルム１２の所定個所に半田付け等の手段を用いて接続する。

図２は、導電性フィルム１２の種々の構成例を示す図で、図２（Ａ）は薄い導電板１６のみの単体で形成した例である。この導電板１６は、銅又はアルミ等の薄い板材から切断するだけで簡単に作成することができ、接続部１２ａも接続のための曲げ加工だけであるので簡単に形成することができる。なお、導電基板との接続は、図１（Ｂ）のように一辺の全長で行なう以外に、細幅の接片を一体に切り出して接続するか、或いは、別に作製した接片で導電性フィルム１２と導電基板１１とを接続するようにしてもよい。

図２（Ｂ）は、薄い導電板１６を樹脂フィルム１７に貼り付けて導電性フィルム１２としたもので、樹脂フィルム１７により導電板１６を保護し強度を強めることができる。このため、導電板１６の厚さは、図２（Ａ）の場合と比べて薄くすることができ、銅、アルミ等の金属箔と呼ばれているようなもので形成することができ、取扱いの容易なものとすることができる。この導電性フィルム１２は、導電板１６側を接合面として絶縁体上に接着剤を付与して積層される。

図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）の導電性フィルム１２の接合面となる導電板１６の表面側に、接着剤層１８を予め付与した例である。接着剤層１８は、感圧接着性のものや熱融着性のものを用いることができる。予め接着剤層１８を設けておくことにより、余分な接着剤が付与されたり、或いは、少なすぎて接着が不充分となるのを回避でき、アンテナ組立て時の作業性を向上させることができる。

図３は、絶縁体１３の構成例を示す図で、導電性フィルム１２の形状に合わせた正方形状の誘電体平板１９で形成される。この誘電体平板１９は、樹脂又はセラミック等の誘電体材料で形成することができ、シート又はテープ形状のものを所定の大きさに裁断することで形成することができる。誘電体平板１に、比誘電率が大きい材料のものを用いることにより、導電性フィルム１２の幅寸法を縮小することができ、アンテナを小型化することができる。また、図２（Ｃ）の例と同様に、導電基板１１との接合面側に接着剤層２０を予め付与しておくことができる。接着剤層２０には、感圧接着性のものや熱融着性のものを用いることができ、余分な接着剤が付与されたり、或いは、少なすぎて接着が不充分となるのを回避でき、アンテナ組立て時の作業性を向上させることができる。

上述したように、図１〜図３によるアンテナは、グランド部となる導電基板１１上に、絶縁体１３を介して導電性フィルム１２を積層するようにしてアンテナ素子部を形成できる構成である。このため、これらの構成材料を所定の大きさに切断したものを、順次積層接着するだけで特別の冶具や装置を用いることなく容易に製造することができる。また、絶縁体１３の材料や厚さを異ならせることにより、アンテナの周波数特性を容易に変更又は調整することができる。

図４は、他の実施形態を説明する図で、図中、２１は第２の導電性フィルム、２２は第２の絶縁体を示す。その他の符号は、図１で用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。この実施形態は、図１で説明した所定の共振周波数を有するアンテナ素子部を有するアンテナに、さらに、共振周波数が異なるアンテナ素子部を追加的に設けた例である。

この図４に示すアンテナは、図１で説明したのと同様に、導電基板１１上に第１の絶縁体１３を介して第１の導電性フィルム１２を積層し、この導電性フィルム１２の接続部１２ａを導電基板１１に電気的に接続して形成された第１のアンテナ素子部を有する。なお、導電基板１１は、図１の例と比べて、例えば、２倍くらいの面積を有する形状のものが用意される。そして、上記の第１のアンテナ素子部に並列的に、第１の導電性フィルム１２とは異なる第２の導電性フィルム２１を、導電基板１１上に第２の絶縁体２２を介して積層し、第２のアンテナ素子部とする。そして、第２の導電性フィルム２１は、第１の導電性フィルム１２に電気的に接続する。

第２の導電性フィルム２１及び第２の絶縁体２２は、第１の導電性フィルム１２及び第１の絶縁体１３で使用したのと同じ材料で形成してもよいが、異なる材料を用いてもよい。第２の導電性フィルム２１の形状・幅寸法等は、第１の導電性フィルム１２による共振周波数とは異なる共振周波数となるように設定され、異なる周波数帯域での送受信を可能としている。また、図４では第１と第２のアンテナ素子部では、２つの周波数帯域に対応させる例で示したが、さらに第３、第４のアンテナ素子部を付加することにより、複数の周波数帯域の送受信を可能とすることができる。

図５は、その他の実施形態を説明する図で、図中、２３は第３の導電性フィルム、２４は第３の絶縁体を示す。その他の符号は、図１で用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。この実施形態は、図１のアンテナ構成において、導電性フィルム１２の上に、さらに無給電のアンテナ素子部を追加的に設けた例である。

この図５に示すアンテナは、図１で説明したのと同様に、導電基板１１上に第１の絶縁体１３を介して第１の導電性フィルム１２を積層し、この第１の導電性フィルム１２の接続部１２ａを導電基板１１に電気的に接続して形成されたアンテナ素子部を有する。そして、第１の導電性フィルム１２の上面に、第３の絶縁体２４を介して第３の導電性フィルム２３が積層される。第３の導電性フィルム２３は、電気的な接続は行なわず無給電のアンテナ素子部とする。第３の導電性フィルム２３の幅寸法等は、第１の導電性フィルム１２より小さくなるように形成し、第３の導電性フィルム２３を導波器として機能させ、アンテナの広帯域化を図る。

第３の導電性フィルム２３及び第３の絶縁体２４は、第１の導電性フィルム１２及び第１の絶縁体１３で使用したのと同じ材料で形成してもよいが、異なる材料を用いてもよく、さらに異なる厚さのものを用いてもよい。また、この第３の導電性フィルム２３上に、さらに導電性フィルムを積層した構成としてもよい。

本発明による実施形態を説明する図である。 本発明で使用する導電性フィルム１２の各種の構成例を示す図 本発明で使用する絶縁体の構成例を示す図 本発明による他の実施形態を説明する図である。 本発明によるその他の実施形態を説明する図である。

符号の説明

１１…導電基板、１２…導電性フィルム、１２ａ…接続部、１３…絶縁体、１４…給電用ケーブル、１４ａ…接地導体、１４ｂ…給電線、１５…導電性接着剤、１６…導電板、１７…樹脂フィルム、１８…接着剤層、１９…誘電体平板、２０…接着剤層、２１…第２の導電性フィルム、２２…第２の絶縁体、２３…第３の導電性フィルム、２４…第３の絶縁体。

Claims (6)

1. 導電基板上に絶縁体を介して導電性フィルムを積層し、前記導電性フィルムの一端部を前記導電基板に電気的に接続し、前記導電基板と前記導電性フィルム間に給電するように構成したことを特徴とするアンテナ。
2. 前記導電基板と導電性フィルムの電気的接続に、導電性接着剤を用いたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記導電性フィルムは、樹脂フィルムに金属箔を貼り付けて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
4. 前記絶縁体は、合成樹脂又はセラミックで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
5. 前記導電性フィルムとは異なる第２の導電性フィルムが、前記導電基板上に第２の絶縁体を介して並列的に積層され、前記導電性フィルムに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアンテナ。
6. 前記導電性フィルム上に、電気的に接続されない第３の導電性フィルムが第３の絶縁体を介して積層されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアンテナ。

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