JP2006314099A - 積層型アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】磁性体物質と高分子樹脂との複合材料から成る基板、あるいは導電性アンテナパターンに隣接した高透磁率層を採用してアンテナの共振長さを減少させることによって、小型積層型アンテナを提供する。
【解決手段】所定の非透磁率と非誘電率を有する磁性誘電体基板１１及び上記磁性誘電体基板上に形成された導電性アンテナパターン１２を有するアンテナ構造物と、少なくとも一つのアンテナ構造物に含まれた導電性アンテナパターンと電気的に連結され上記少なくとも一つのアンテナ構造物に含まれた磁性誘電体基板表面に形成された給電部１３とを含み、上記少なくとも一つのアンテナ構造物を積層して形成され上下部のアンテナ構造物の導電性アンテナパターンを互いに電気的に連結する。
【選択図】図１

Description

本発明は積層型アンテナに関するもので、より詳しくは磁性体物質と高分子樹脂との複合材料から成る基板、あるいは導電性アンテナパターンに隣接した高透磁率層を採用してアンテナの共振長さを減少させることでアンテナの小型化を図ることができる積層型アンテナに関する。

現在、移動通信端末機は小型化及び軽量化されながらも様々なサービス提供機能が求められている。このような要求を満足させるために移動通信端末機に採用される内蔵回路及び部品等は、多機能化されるとともに徐々に小型化される傾向である。このような趨勢は移動通信端末機の主要部品の一つであるアンテナにおいても同じく求められている。とりわけ、２００５年から本格的な常用サービスが予想されるデジタルマルチメディア放送(Digital Multimedia Broadcasting：ＤＭＢ)は２６３０ないし２６５５ＭＨｚの帯域を使用する衛星ＤＭＢと、１８０ないし２１０ＭＨｚ帯域を使用する地上波ＤＭＢでサービスされる予定であるが、特に比較的低い周波数帯域を使用する地上波ＤＭＢでアンテナの小型化は非常に重要な技術的要求事項となっている。

一般的に従来のアンテナは自由空間波長の１/２または１/４の長さを有する導体を使用していた。このようなアンテナの代表的な例として、金属ロードアンテナ又は導体を絶縁材料で被覆したアンテナなどがある。このようなアンテナ等は自由空間波長の１/２または１/４の長さを有するため比較的低い周波数帯域であるＶＨＦ帯域で少なくとも数十ｃｍないし数ｍの長さが要求される。

このようなアンテナの長さを短縮させるために従来では、誘電率を有する誘電体材料をアンテナの材料として使用した。例えば、ε_ｒの非誘電率を有する誘電体物質を使用した場合、アンテナでの波長は下記数学式１のように短縮される。

(λ: アンテナでの波長、λ０: 自由空間での波長、ε_ｒ: 誘電体物質の非誘電率)
しかし、上記誘電体アンテナは使用される誘電体材料の誘電率を増加させると波長を減らすことができるが、同時に帯域幅が細くなってしまうため、実用上の問題が生じる。そのため、通常５ないし１０の非誘電率を有する誘電体材料を使用した。

このような誘電体アンテナは移動通信、無線ラン、ＲＦＩＤ、ブルートゥース、ＧＰＳなどで使用される波長長さが短い８００ＭＨｚの周波数帯域では携帯用端末機に採用されることができる程度に小型化が可能であるが、先述した地上波ＤＭＢのように波長長さの長い３００ＭＨｚ以下の帯域では少なくとも５ｃｍ以上の長さが要求されるので、携帯用端末機内部に適用することができないとの問題点がある。

従って、当技術分野においては、３００ＭＨｚ帯域以下の信号を利用する携帯用端末機に内蔵可能となるようにアンテナの小型化が求められている。

本発明は、先述した従来技術の問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、磁性体物質と高分子樹脂との複合材料から成る基板、あるいは導電性アンテナパターンに隣接した高透磁率層を採用してアンテナの共振長さを減少させることで、数百ＭＨｚの帯域でも小型化が可能な積層型アンテナに関するものである。

上記目的を達成するための技術的構成として、本発明は、
所定の非透磁率と非誘電率を有する磁性誘電体基板及び上記磁性誘電体基板上に設けられた導電性アンテナパターンを有する少なくとも一つのアンテナ構造物と、
上記少なくとも一つのアンテナ構造物に含まれた導電性アンテナパターンと電気的に連結され上記少なくとも一つのアンテナ構造物に含まれた磁性誘電体基板表面に形成された給電部と、を含み、
上記少なくとも一つのアンテナ構造物を積層して形成され上下部のアンテナ構造物の導電性アンテナパターンは互いに電気的に連結されたことを特徴とする積層型アンテナを提供する。

本発明の好ましき実施形態において、上記アンテナ構造物は上記導電性アンテナパターン上部及び/又は下部に形成され、上記磁性誘電体基板より高い非透磁率を有する高透磁率層をさらに含む。この際、上記高透磁率層の非透磁率は上記磁性誘電体基板の非透磁率の１.１倍以上であることが好ましい。また、上記高透磁率層は５ないし１００μｍの厚さを有することが好ましく、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ及びＺｎで構成されたグループより選択された少なくとも２種の元素を有する磁性酸化物から成ることができる。とりわけ、上記高透磁率層は、フェライトから成ることが好ましい。

本発明の多様な実施形態において、上記磁性誘電体基板は２ないし１００の非透磁率及び２ないし１００の非誘電率を有することが好ましく、その構成材料では磁性体物質及び高分子樹脂との複合材料から成るものが好ましい。

この場合、上記磁性体物質は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ及びＺｎで構成されたグループより選択された少なくとも２種の元素を有する磁性酸化物を含むことができる。また、上記磁性体物質は、フェライト、磁性金属及び非晶質磁性材料で構成されたグループより選択された少なくとも１種の材料から成ることができる。また、上記高分子樹脂は、エポキシ系、フェノール系、ナイロン系及びエラストマ(elastome)で構成されたグループより選択された少なくとも一種の材料から成ることができる。

本発明の多様な実施形態において、上記導電性アンテナパターンは、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ及びＰｄで構成されたグループより選択された少なくとも一種の元素から成ることができる。

本発明の一実施形態による積層型アンテナは、上記アンテナ構造物中、最上層のアンテナ構造物上の導電性アンテナパターンを埋め込むように上記最上層アンテナ構造物の磁性誘電体基板上に形成され、所定の非透磁率と非誘電率を有するカバー層をさらに含むことが好ましい。

この際、上記カバー層は、上記高透磁率層より低い非透磁率を有することが好ましく、２ないし１００の非透磁率及び２ないし１００の非誘電率を有することが好ましい。上記カバー層を構成する材料では磁性体物質及び高分子樹脂の複合材料から成るものが好ましい。

この場合、上記磁性体物質は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ及びＺｎで構成されたグループより選択された少なくとも２種の元素を有する磁性酸化物を含むことができる。あるいは、上記磁性体物質は、フェライト、磁性金属及び非晶質磁性材料で構成されたグループより選択された少なくとも１種の材料から成ることができる。また、上記高分子樹脂は、エポキシ系、フェノール系、ナイロン系及びエラストマ(elastome)で構成されたグループより選択された少なくとも１種の材料から成ることができる。

先述した目的を達成するための他の技術的構成として、本発明は、
基板、上記基板上に形成され上記基板の非透磁率より高い非透磁率を有する高透磁率層及び上記高透磁率層の上部または下部または内部に形成された導電性アンテナパターンを有する少なくとも一つのアンテナ構造物と、
上記少なくとも一つのアンテナ構造物に含まれた導電性アンテナパターンと電気的に連結され上記少なくとも一つのアンテナ構造物に含まれた基板表面に形成された給電部と、を含み、
上記少なくとも一つのアンテナ構造物を積層して形成され上下部のアンテナ構造物の導電性アンテナパターンは互いに電気的に連結されたことを特徴とする積層型アンテナを提供する。

本発明の一実施形態において、上記基板は、磁性を有しない誘電体基板または２ないし１００の非透磁率を有し、２ないし１００の誘電率を有する磁性誘電体基板であることができる。

好ましくは、上記高透磁率層の非透磁率は上記磁性誘電体基板の非透磁率の１.１倍以上であり、その厚さは５ないし１００μｍの厚さを有することが好ましい。また、上記高透磁率層は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ及びＺｎで構成されたグループより選択された少なくとも２種の元素を有する磁性酸化物であることが好ましく、特にフェライトから成ることが最も好ましい。

本発明によれば、磁性体物質と高分子樹脂との複合材料から成る基板、あるいは導電性アンテナパターンに隣接した高透磁率層を採用してアンテナの共振長さを大きく減少させることで、数百ＭＨｚの帯域でもアンテナの小型化が可能な効果が奏する。

以下、添付された図面を用いて本発明の多様な実施形態をより詳しく説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な異なる形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下説明される実施形態で限定されるものではない。本発明の実施形態は本発明が属する技術分野において、通常の知識を有する者にとって本発明をより完全に説明するために提供されるものである。従って、図面に示された構成要素等の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることができ、図面上において実質的に同一な構成及び機能を有する構成要素等は同一な参照符号を用いる。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態による積層型アンテナの斜視図である。図１（ａ）に示しているように、本発明の一実施形態による積層型アンテナは所定の非透磁率と非誘電率を有する磁性誘電体基板１１及び上記磁性誘電体基板１１上に設けられた導電性アンテナパターン１２とを有するアンテナ構造物１０を含む。

これに加えて、上記導電性アンテナパターン１２に電気的に連結されて上記アンテナパターン１２に電気信号を供給する給電部をさらに含む。上記給電部は図 １（ｂ）に示した側面図に示される。図１（ｂ）のように、上記給電部１３は上記磁性誘電体基板１１の下面に形成され、導電性ビアホールｈ１を通して上記導電性アンテナパターン１２と電気的に連結されることができる。図１（ｂ）は磁性誘電体基板の下面に給電部が形成された一例を示したが、実施形態によって多様な位置に給電部を形成しても良い。

本実施形態による積層型アンテナは、上記給電部１３と類似するよう上記アンテナパターン１２を接地させるための接地部１４をさらに具備することができる。上記接地部１４は上記導電性アンテナパターン１２と電気的に連結され、上記磁性誘電体基板１１の外部面に形成され得る。上記給電部１３のように、上記接地部１４は上記磁性誘電体基板１１の下面に形成され、導電性ビアホールｈ２を通して上記導電性アンテナパターン１２が電気的に連結されることができるが、その他の多様な構造により具現されることができる。

上記磁性誘電体基板１１はアンテナの共振長さを縮小させるために適切な非透磁率と非誘電率を同時に有することを特徴とする。好ましくは、上記磁性誘電体基板１１は、２ないし１００の非透磁率及び２ないし１００の非誘電率を有し、このような特性を表すようにするための上記磁性誘電体基板１１の構成材料では磁性体物質及び高分子樹脂から成る複合材料を用いるのが好ましい。

この場合、上記磁性体物質は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ 及びＺｎで構成されたグループより選択された少なくとも２種の元素を有する磁性酸化物を含むことができる。また、上記磁性体物質は、フェライト、磁性金属及び非晶質磁性材料で構成されたグループより選択された少なくとも１種の材料から成ることができる。また、上記高分子樹脂は、エポキシ系、フェノール系、ナイロン系及びエラストマ(elastome)で構成されたグループより選択された少なくとも１種の材料から成ることができる。

本発明でのように、磁性誘電体基板の材料として磁性体物質を用いるとこの磁性体物質が有する透磁率と誘電率によって下記数学式２のように共振長さを短縮させることが可能である。

(λ: アンテナでの波長、λ０: 自由空間での波長、ε_ｒ: 磁性誘電体基板の非誘電率、μ_ｒ: 磁性誘電体基板の非透磁率)
上記式２のように、透磁率と誘電率を同時に有する材料の磁性誘電体基板を用いる場合、従来の高誘電率の磁性誘電体基板(非透磁率は１)を用いる場合と比べ共振長さを短縮させることができるので、波長が比較的長いＶＨＦ帯の信号を受信するためのアンテナをさらに小型化させることが可能となる。

例えば、現在携帯用端末機アンテナに主に使用されている硝子セラミックス磁性誘電体基板の場合非誘電率が〜６程度であるが、フェライト-高分子樹脂複合材料を用いた磁性誘電体基板の場合非透磁率が約２〜１０、非誘電率が約４〜２０であるため、従来の硝子セラミックス磁性誘電体基板より波長をさらに短縮させることができ、アンテナの小型化が容易である。

また、本発明は、従来の誘電体アンテナと類似する範囲の非誘電率を維持しながら、透磁率を増加させることで波長を短縮させるので、従来技術の問題点として指摘した非誘電率を増加させるほどアンテナが使用できる帯域幅が細くなる問題を解決することができる。

また、本発明は、高分子樹脂物質に磁性体粒子を加えて磁性誘電体基板を作製するため、モールディングまたはローリング工程を利用して比較的低い成形温度で作製することができ、磁性誘電体基板の製造が容易であり、磁性誘電体基板に軟性を与えることができるとの長所を有する。

一方、上記導電性アンテナパターン１２は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ及びＰｄで構成されたグループより選択された少なくとも１種の元素から成ることができる。上記導電性アンテナパターン１２は当業界に知られている多様な技法を利用して形成され得る。例えば、上記導電性アンテナパターン１２はフォトリソグラフィー工程を利用して磁性誘電体基板１１上にメッキシード層パターンを形成させた後、上記メッキシード層パターンを電気メッキする方法または上記磁性誘電体基板１１上にアンテナパターン用スクリーンを形成した後上記スクリーンを印刷マスクとして導電性ペーストを印刷する方法、あるいは金属薄膜のクラッディングを利用する方法などを用いることができる。

図１（ｂ）はメアンダーライン(meander line)構造を有する平面構造の導電性アンテナラインを採用した一例を示しているが、その他の多様な導電性アンテナラインが使用されることが可能である。例えば、パッチ(patch)型構造、スパイラル(spiral)構造、ヘリカル(herical)構造などが導電性アンテナラインとして利用されることができる。上記スパイラル構造、ヘリカル構造などのように３次元構造を有する導電性アンテナラインの場合、複数個のアンテナ構造物１０を積層して上下部アンテナ構造物１０の導電性アンテナラインをビアホールなどを通して電気的に連結することにより具現できる。このような構造は後述する図２を用いて説明する。

図１（ｃ）は図１（ａ）に示した積層型アンテナにカバー層を適用した断面図である。図１（ｃ）に示しているように、本発明はアンテナ構造物１０上の導電性アンテナパターン１２を埋め込むように上記アンテナ構造物１０の磁性誘電体基板１１上に形成され、所定の非透磁率と非誘電率を有するカバー層１５をさらに含むことができる。

上記カバー層１５は上記導電性アンテナパターン１２を外部に露出させないように上記磁性誘電体基板１１上に形成される。上記カバー層１５は先述した磁性誘電体基板１１のように非透磁率と非誘電率を有するように作製される。したがって、上記カバー層１５は導電性アンテナパターン１２を保護する役目とともに共振長さを短縮させる効果を増大させる役目を果たす。

上記カバー層１５は、先述した磁性誘電体基板１１と同一な材料、同一な工程によって作製され得る。したがって、上記カバー層１５に対する詳細な説明は先述した磁性誘電体基板１１に対する説明で代替することにする。

図２ａは、本発明の他の実施形態による積層型アンテナを示した分解斜視図である。図２ａのように、本実施形態による積層型アンテナは、第１磁性誘電体基板１１ａと上記第１磁性誘電体基板１１ａ上に形成された第１導電性アンテナパターン１２ａを有する第１アンテナ構造物１０ａと、第２磁性誘電体基板１１ｂと上記第２磁性誘電体基板１１ｂ上に形成された第２導電性アンテナパターン１２ｂを有する第２アンテナ構造物１０ｂを積層して成る。図２ｂは図２ａに示した積層型アンテナの側面図であって、図２ｂのように、上記第１導電性アンテナパターン１２ａと第２導電性アンテナパターン１２ｂは上記第２磁性誘電体基板１１ｂに形成された導電性ビアホールｈ３を通して電気的に連結されることでヘリカル構造のアンテナパターンを具現するようになる。このように、スパイラル構造、ヘリカル構造などのように３次元構造を有する導電性アンテナラインを採用するアンテナの場合、複数個のアンテナ構造物１０ａ、１０ｂを積層して上下部アンテナ構造物１０ａ、１０ｂの導電性アンテナライン１２ａ、１２ｂをビアホールなどを通して電気的に連結することによって、３次元構造のアンテナラインを有するアンテナを具現することができる。

図２ｂのように、本実施形態は第１アンテナ構造物１０ａに含まれた第１導電性アンテナパターン１２ａに電気的に連結され上記第１導電性アンテナパターン１２ａに電気信号を供給する給電部１３をさらに含む。上記給電部１３は上記第１磁性誘電体基板１１ａの下面に形成され、導電性ビアホールｈ１を通して上記第１導電性アンテナパターン１２ａと電気的に連結されることができる。図２ｂは第１磁性誘電体基板１１ａの下面に給電部が形成された一例を示したが、実施形態により第１磁性誘電体基板１１ａの上面または側面、第２磁性誘電体基板１１ｂの上面または側面など多様な位置に給電部１３を形成することができる。

また、上記給電部１３のように、接地部１４が上記第１磁性誘電体基板１１ａの下面に形成され、導電性ビアホールｈ２を通して上記第１導電性アンテナパターン１２ａと電気的に連結されることが可能であるが、その他の多様な構造により具現できる。

図２ｃは図２ａに示した積層型アンテナにカバー層を適用した断面図である。図２ｃのように、第２導電性アンテナパターン１２ｂを埋め込むように第２アンテナ構造物１０ｂの上部に形成される。図２に示した実施形態でのように、複数個のアンテナ構造物１０ａ、１０ｂが積層された形態のアンテナで、下部に位置したアンテナ構造物１０ａに含まれた導電性アンテナライン１２ａは上部に位置したアンテナ構造物１０ｂに含まれた磁性誘電体基板１１ｂによって予め埋め込まれる構造を有するので、最上層のアンテナ構造物１０ｂ上にカバー層１５を設けるようになる。

以上で、図２を用いて説明した実施形態は、先述した図１の実施形態と構造的な差異を有しているのみで、アンテナを構成する磁性誘電体基板、導電性アンテナライン、カバー層の構成物質、製造方法などが同じであるので、これに対する詳細な説明は省略する。

図３（ａ）ないし（ｄ）は、本発明のさらに他の実施形態による積層型アンテナ等を示す断面図である。

先に、図３（ａ）のように、本発明の一実施形態によるアンテナは、基板１１と、上記基板１１上に形成された導電性アンテナパターン１２と、上記アンテナパターン１２を覆うように、上記アンテナパターン１２上部に形成され、上記基板１１の透磁率より高い透磁率を有する高透磁率層１６を含むアンテナ構造物１０及び上記導電性アンテナパターン１２と電気的に連結された給電部１３と、を含む。

次に、図３（ｂ）のように、本発明の他の実施形態によるアンテナは、基板１１と、上記基板１１上に形成され上記基板１１の透磁率より高い透磁率を有する高透磁率層１６と、上記高透磁率層１６上に形成された導電性アンテナパターン１２を含むアンテナ構造物１０と、上記導電性アンテナパターン１２と電気的に連結された給電部１３と、を含む。

次に、図３（ｃ）のように、本発明のさらに他の実施形態によるアンテナは、基板１１と、上記基板１１上に形成され上記基板１１の透磁率より高い透磁率を有する第１高透磁率層１６ａと、上記高透磁率層１６上に形成された導電性アンテナパターン１２と、上記導電性アンテナパターン１２を覆うように上記アンテナパターン１２上に形成され上記基板１１より高い透磁率を有する第２高透磁率層１６ｂを含むアンテナ構造物１０と、上記導電性アンテナパターン１２と電気的に連結された給電部１３と、を含む。

次に、図３（ｄ）のように、アンテナ構造物１０の上部にはカバー層１５が形成されることができる。図３（ｄ）は図３（ｃ）に示したアンテナ構造物１０上に形成されたカバー層１５の一例を示したが、図３（ａ）及び（ｂ）に示したアンテナ構造物１０の上部にも同様にカバー層１５が形成されることが可能である。

このように、図３（ａ）ないし（ｃ）に示した実施形態は、導電性アンテナパターン１２の上部及び/又は下部に基板１１より高い透磁率を有する高透磁率層１６、１６ａ、１６ｂが設けられたことを特徴とする。図１ないし図２に示した本発明の実施形態は共振長さを減少させるために均一な透磁率を有する基板を使用する。このような構造は所望の共振長さ減少効果を得るために一定水準以上の基板厚さを確保しなければならない。これに比し、図３に示した実施形態は電磁気誘導現象が集中される領域である導電性アンテナパターン１２に隣接した付近に相対的に高い透磁率を有する高透磁率層１６、１６ａ、１６ｂを配置させる。このような構造は、図１ないし図２に示した実施形態に比べ基板の厚さを節減させ小型化にさらに好適である。また、上記高透磁率層１６、１６ａ、１６ｂはフィルム状で形成されるため、さらに大きな反磁界係数を有し、そのため透磁率を有する基板を用いた場合と比べてより大きな共振長さの減縮効果を得ることができる。

このような効果を得るために、上記高透磁率層１６、１６ａ、１６ｂは、上記基板１１の非透磁率の１.１倍以上の透磁率を有することが好ましく、５ないし １００μmの厚さを有するフィルム状で形成されるのが好ましい。上記高透磁率層１６、１６ａ、１６ｂの厚さが５μm未満である場合共振長さ減少の効果を期待しにくく、１００μm以上となる場合、高透磁率による電波吸収効果が増加する問題が生じる恐れがある。

また、上記高透磁率層は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ及び Ｚｎで構成されたグループより選択された少なくとも２種の元素を有する磁性酸化物から成るのが好ましく、特にフェライトから成るのが最も好ましい。

図３（ａ）ないし（ｃ）に示された実施形態において、上記基板１１は磁性を有しない(非透磁率が１である)一般的な誘電体基板または図２及び図３で説明された磁性誘電体基板が全て使用されることができる。その他に、導電性アンテナパターン１２、給電部１３、接地部１４、カバー層１５に係わる説明は図２及び図３に関する説明で代替することにする。

図４は図３（ｃ）に示されたアンテナ構造物が２層構造で積層された実施形態を示した側面図である。先述した図２ｃの実施形態でのように、２つのアンテナ構造物１０ａ、１０ｂを積層し、各アンテナ構造物１０ａ、１０ｂに含まれた導電性アンテナパターン１２ａ、１２ｂを導電性ビアホール(図示せず)などを通して互いに電気的に連結することによって、ヘリカル、スパイラル構造のような ３次元アンテナパターンが具現できる。図４に示された実施形態において、各アンテナ構造物１０ａ、１０ｂは図３（ｃ）に示されたアンテナ構造物を示しているが、図３（ａ）及び（ｂ）に示されたアンテナ構造物を適用することもできる。また、最上層のアンテナ構造物１０ｂ上部にはカバー層１５が形成され得る。本実施形態は２つのアンテナ構造物を積層した形態を示したが、必要に応じて複数個のアンテナ構造物を積層して多様な形態で積層型アンテナを具現することができることは、本実施形態から当業者が容易に導き出すことができる範囲にあるであろう。

図５ないし図７は、従来の誘電体アンテナと本発明による積層型アンテナの共振周波数を比べたグラフである。

図５は、５０ｍｍ×１２ｍｍ×２ｍｍの規格を有するＦＲ４基板と本発明による磁性誘電体基板に幅１ｍｍ、間隔０.５ｍｍのメアンダーライン構造の導電体アンテナパターンを各々形成したアンテナの共振周波数を比べたグラフである。上記ＦＲ４基板は従来のアンテナに使用される誘電体基板として、非誘電率が約 ４.４で、磁性を有しないため、非透磁率は１である。上記磁性誘電体基板は非誘電率が約５.５、非透磁率が約７である基板を用いた。

図５（ａ）に示しているように、従来のＦＲ４基板を使用したアンテナの共振周波数は６１９ＭＨｚであった。これに比して、同規格を有する本発明の磁性誘電体基板を使用したアンテナの場合、図５（ｂ）のように、共振周波数は１８２ＭＨｚであった。即ち、本発明のように磁性誘電体基板を使用した場合、同サイズのアンテナで約７０.６％の波長長さの短縮率を表した。

図６は２６ｍｍ×１１ｍｍ×１ｍｍの規格を有するＦＲ４基板上に幅０.２ｍｍ、間隔０.５ｍｍのメアンダーライン構造の導電体アンテナパターンを有するアンテナと、本発明によって同規格の基板と同規格の導電体アンテナパターンとの間に高誘電率層を形成したアンテナ(図３のｂ参照)の共振周波数を比べたグラフである。上記ＦＲ４基板は図５と同様に非誘電率が約４.４で、非透磁率は１であり、上記高透磁率層は非誘電率が約１５で、非透磁率が約５０である。

図６（ａ）に示しているように、従来のＦＲ４基板を使用したアンテナの共振周波数は５４０ＭＨｚである。これに比して、本発明の高透磁率層を採用したアンテナの場合、図６（ｂ）のように、共振周波数は３０４ＭＨｚである。即ち、本発明のように高透磁率層を使用した場合、同サイズのアンテナで約４３.７６％の波長短縮率を表した。

図７は２６ｍｍ×１１ｍｍ×１ｍｍの規格を有するＦＲ４基板上に幅０.３ｍｍ、間隔０.５ｍｍのメアンダーライン構造の導電体アンテナパターンを有するアンテナと、本発明によって同規格の基板と同規格の導電体アンテナパターンとの間に高誘電率層を形成したアンテナの共振周波数を比べたグラフである。上記 ＦＲ４基板は図５及び図６と同様に非誘電率が約４.４で、非透磁率は１であり、上記高透磁率層は図５と同様に非誘電率が約１５で、非透磁率が約５０である。

図７（ａ）に示しているように、従来のＦＲ４基板を使用したアンテナの共振周波数は６２０ＭＨｚである。これに比して、本発明の高透磁率層を採用したアンテナの場合、図７（ｂ）のように、共振周波数は３８５ＭＨｚである。即ち、本発明のように高透磁率層を使用した場合、同サイズのアンテナで約３８.７９％の波長短縮率を表した。

上記図６と図７のような結果を示す実験において、本発明者は、図３（ｂ）のように、高透磁率層が導電性アンテナパターンの下部のみ形成されたアンテナを利用して実験を行った。よって、上記導電性アンテナパターンの上部まで形成されたアンテナ(図３（ｃ）参照)を採用すれば、より大きい波長短縮率を表すことが考えられる。

（ａ）は本発明の一実施形態による積層型アンテナを示した斜視図である。（ｂ）は（ａ）に示された積層型アンテナの側面図である。（ｃ）は（ａ）に示された積層型アンテナにカバー層を適用した断面図である。 本発明の他の実施形態による積層型アンテナを示した分解斜視図である。 図２ａに示された積層型アンテナの側面図である。 図２ａに示された積層型アンテナにカバー層を適用した断面図である。 （ａ）ないし（ｄ）は本発明のさらに他の実施形態による積層型アンテナ等を示した側面図である。 図３（ｃ）に示されたアンテナ構造物が２層構造で積層された実施形態を示した側面図である。 （ａ）、（ｂ）は、従来の誘電体アンテナと本発明の多様な実施形態による積層型アンテナの共振周波数を比べたグラフである。 （ａ）、（ｂ）は、従来の誘電体アンテナと本発明の多様な実施形態による積層型アンテナの共振周波数を比べたグラフである。 （ａ）、（ｂ）は、従来の誘電体アンテナと本発明の多様な実施形態による積層型アンテナの共振周波数を比べたグラフである。

符号の説明

１０ アンテナ構造物 １１ 基板
１２ 導電性アンテナパターン １３ 給電部
１４ 接地部 １５ カバー層
１６ 高透磁率層

Claims (25)

1. 所定の非透磁率と非誘電率を有する磁性誘電体基板及び上記磁性誘電体基板上に形成された導電性アンテナパターンを有する少なくとも一つのアンテナ構造物と、
   上記少なくとも一つのアンテナ構造物に含まれた導電性アンテナパターンと電気的に連結され上記少なくとも一つのアンテナ構造物に含まれた磁性誘電体基板表面に形成された給電部と、を含み、
   上記少なくとも一つのアンテナ構造物を積層して形成され上下部のアンテナ構造物の導電性アンテナパターンは互いに電気的に連結されたことを特徴とする積層型アンテナ。
2. 上記アンテナ構造物は、上記導電性アンテナパターン上部及び/又は下部に形成され、上記磁性誘電体基板より高い非透磁率を有する高透磁率層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の積層型アンテナ。
3. 上記高透磁率層の非透磁率は上記磁性誘電体基板の非透磁率の１.１倍以上であることを特徴とする請求項２に記載の積層型アンテナ。
4. 上記高透磁率層は５ないし１００μｍの厚さを有することを特徴とする請求項２に記載の積層型アンテナ。
5. 上記高透磁率層は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ及びＺｎで構成されたグループより選択された少なくとも２種の元素を有する磁性酸化物から成ることを特徴とする請求項２に記載の積層型アンテナ。
6. 上記高透磁率層は、フェライトから成ることを特徴とする請求項２に記載の積層型アンテナ。
7. 上記磁性誘電体基板は、２ないし１００の非透磁率及び２ないし１００の非誘電率を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の積層型アンテナ。
8. 上記磁性誘電体基板は、磁性体物質及び高分子樹脂との複合材料から成ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の積層型アンテナ。
9. 上記磁性体物質は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ及びＺｎで構成されたグループより選択された少なくとも２種の元素を有する磁性酸化物を含むことを特徴とする請求項８に記載の積層型アンテナ。
10. 上記磁性体物質は、フェライト、磁性金属及び非晶質磁性材料で構成されたグループより選択された少なくとも１種の材料から成ることを特徴とする請求項８に記載の積層型アンテナ。
11. 上記高分子樹脂は、エポキシ系、フェノール系、ナイロン系及びエラストマ(elastome)で構成されたグループより選択された少なくとも一種の材料から成ることを特徴とする請求項８に記載の積層型アンテナ。
12. 上記導電性アンテナパターンは、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ及びＰｄで構成されたグループより選択された少なくとも一種の元素から成ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の積層型アンテナ。
13. 上記アンテナ構造物中、最上層のアンテナ構造物上の導電性アンテナパターンを埋め込むように上記最上層アンテナ構造物の磁性誘電体基板上に形成され、所定の非透磁率と非誘電率を有するカバー層をさらに含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の積層型アンテナ。
14. 上記カバー層は、上記高透磁率層より低い非透磁率を有することを特徴とする請求項１３に記載の積層型アンテナ。
15. 上記カバー層は、２ないし１００の非透磁率及び２ないし１００の非誘電率を有することを特徴とする請求項１３に記載の積層型アンテナ。
16. 上記カバー層は、磁性体物質及び高分子樹脂の複合材料から成ることを特徴とする請求項１３に記載の積層型アンテナ。
17. 上記磁性体物質は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ及びＺｎで構成されたグループより選択された少なくとも２種の元素を有する磁性酸化物を含むことを特徴とする請求項１６に記載の積層型アンテナ。
18. 上記磁性体物質は、フェライト、磁性金属及び非晶質磁性材料で構成されたグループより選択された少なくとも１種の材料から成ることを特徴とする請求項１６に記載の積層型アンテナ。
19. 上記高分子樹脂は、エポキシ系、フェノール系、ナイロン系及びエラストマ(elastome)で構成されたグループより選択された少なくとも１種の材料から成ることを特徴とする請求項１６に記載の積層型アンテナ。
20. 基板、上記基板上に形成され上記基板の非透磁率より高い非透磁率を有する高透磁率層及び上記高透磁率層の上部または下部または内部に形成された導電性アンテナパターンを有する少なくとも一つのアンテナ構造物と、
    上記少なくとも一つのアンテナ構造物に含まれた導電性アンテナパターンと電気的に連結され上記少なくとも一つのアンテナ構造物に含まれた基板表面に形成された給電部と、を含み、
    上記少なくとも一つのアンテナ構造物を積層して形成され上下部のアンテナ構造物の導電性アンテナパターンは互いに電気的に連結されたことを特徴とする積層型アンテナ。
21. 上記基板は、磁性を有しない誘電体基板または２ないし１００の非透磁率を有し、２ないし１００の誘電率を有する磁性誘電体基板であることを特徴とする請求項２０に記載の積層型アンテナ。
22. 上記高透磁率層の非透磁率は上記磁性誘電体基板の非透磁率の１.１倍以上であることを特徴とする請求項２０に記載の積層型アンテナ。
23. 上記高透磁率層は５ないし１００μｍの厚さを有することを特徴とする請求項２０に記載の積層型アンテナ。
24. 上記高透磁率層は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ及びＺｎで構成されたグループより選択された少なくとも２種の元素を有する磁性酸化物から成ることを特徴とする請求項２０に記載の積層型アンテナ。
25. 上記高透磁率層は、フェライトから成ることを特徴とする請求項２０に記載の積層型アンテナ。

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