JP2008042859A

JP2008042859A - チップアンテナ及びその製造方法並びにアンテナ回路装置

Info

Publication number: JP2008042859A
Application number: JP2006232771A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Imaizumi; 達也今泉; Takao Shibuya; 隆夫渋谷; Hidetaro Nakazawa; 秀太郎中澤; Masato Honda; 正人本田
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】カットズレを考慮したマージンを設ける必要がない、従来のものより小型のチップアンテナを得ることを目的とする。
【解決手段】略直方体形状の絶縁性セラミックスの積層体２と、少なくとも１つの外部端子導体４を有するチップアンテナであって、前記積層体内部の略同一積層面上に複数形成されかつ前記積層体の両側面に露出するように延びる短冊状の第一の内部導体７と、前記積層体内部の前記第一の内部導体７とは異なる略同一積層面上に複数形成されかつ隣接する２つの前記第一の内部導体７に対して交差するように形成された第二の内部導体５と前記第一の内部導体と前記第二の内部導体を前記側面で電気的に接続する帯状導体３とで形成されたらせん状のアンテナ導体と、前記第二の内部導体に備えられた引出部６を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、通信機能を有する小型電子機器に用いられるチップアンテナとその製造方法およびそのチップアンテナを実装したアンテナ回路装置に関するものである。

近年、携帯用無線通信端末や車載機器等は、小型化、薄型化が要求されており、これらに搭載される電子部品も小型化が要求されている。搭載される部品の中でもアンテナは構成部品の中で比較的大きな部品となる。このような問題を解決するために、回路基板上に表面実装できるチップ状のアンテナが提案されている。

このようなチップアンテナとしては、特開平１１−１６８３１７号公報にあるように、絶縁性セラミックスの積層体内部にらせん状の内部導体を設けたチップアンテナがある。このようなチップアンテナは、内部導体をらせん状にすることで、充分なアンテナ長を確保しながら小型化の要求に応えるものである。

特開平１１−１６８３１７号公報

積層体内部にらせん状の内部導体を設けたチップアンテナでは、ビアホールを用いて内部導体の接続を行っている。また、このような積層タイプの部品では、所定の大きさのグリーンシート上に多数個分の導体パターンを形成したものを積層圧着して、これを個別チップにカットする工程を経て製造される。このような積層タイプのチップアンテナの場合、カットする工程でカットズレが生じることがあるため、マージンを設ける必要があった。そのため、小型化が難しかった。

本発明は、このような課題を解決して、従来のものよりも小型化が可能なチップアンテナを提供するものである。

本発明は、略直方体形状の絶縁性セラミックスの積層体と、前記積層体の内部に導体の少なくとも一部が埋設されて形成されたらせん状のアンテナ導体と、前記積層体の端面または側面に露出した前記アンテナ導体の端部に接続された少なくとも１つの外部端子導体と、を有するチップアンテナにおいて、前記アンテナ導体は、前記積層体内部の略同一積層面上に複数形成され、両側面に露出するように延びる第一の内部導体と、前記積層体内部の前記第一の内部導体とは異なる略同一積層面上に複数形成され、両側面に露出するように延びかつ隣接する２つの前記第一の内部導体に対して交差するように形成された第二の内部導体と、前記積層体の両側面に複数形成され、前記第一の内部導体及び前記第二の内部導体の露出部と電気的に接続された帯状導体と、で形成され、前記第二の内部導体は両端部に前記帯状導体と接続する引出部を有しており、前記第一の内部導体の引出部及び前記第二の内部導体の引出部が前記積層体の側面に対して垂直に形成され、且つ前記第一の内部導体の引出部と前記第二の内部導体の引出部が積層方向から見て重なるように形成されていることを特徴とするチップアンテナを提案する。
なお本発明での「交差するように」とは、線状のものが十文字に交わること（広辞苑第三版）ではなく、一方の線分上に他方の線分の端が交わることを意味する。また「引出部」とは、点ではなく、直線の線分を意味する。

本発明によれば、側面の帯状導体がらせん状のアンテナ導体の一部になっているので、カットズレを考慮したマージンを設ける必要がなく、その分小型化ができるため、アンテナ長が同じであれば従来よりも小型のチップアンテナを得ることができる。また、第一の内部導体の引出部及び第二の内部導体の引出部が積層体の側面に対して垂直に形成され、且つ第一の内部導体の引出部と第二の内部導体の引出部が積層方向から見て重なるように形成されているので、カットズレが発生しても側面方向から見たときに側面に露出する第一の内部導体及び第二の内部導体の位置が変わらない。このため第一の内部導体と第二の内部導体と帯状導体との接続位置が変化せず、第一の内部導体と第二の内部導体と帯状導体と接続が確実に接続される。

なお、外部端子導体は、アンテナ導体の端部を接続する部分なので、その形成位置は任意であるが、外部端子導体を端面に形成してアンテナ導体の端部と接続すれば、アンテナ長が長く取れるため、小型のチップアンテナが得られる。

また、本発明は、上記のチップアンテナを製造する方法として、絶縁性セラミックグリーンシートを形成する工程と、前記絶縁性セラミックグリーンシート上に第一の内部導体となる導体パターンを形成して第一のグリーンシートを得る工程と、前記絶縁性セラミックグリーンシート上に第二の内部導体となる導体パターンを形成して第二のグリーンシートを得る工程と、前記第一のグリーンシートと、前記第二のグリーンシートとを積み重ねて圧着して積層体を得る工程と、前記積層体を切断分割してチップアンテナ未焼結体を得る工程と、前記チップアンテナ未焼結体を焼成してチップアンテナ素子を得る工程と、前記チップアンテナ素子の、第一の内部導体及び第二の内部導体の露出部に導電ペーストを塗布して帯状導体及び外部端子導体を形成する工程と、前記帯状導体及び前記外部端子導体を焼付ける工程と、を含むことを特徴とするチップアンテナの製造方法を提案する。

本発明によれば、第一及び第二の内部導体と帯状導体とで構成されるらせん状のアンテナ導体を容易に形成することができる。なお、帯状導体の形成には、スクリーン印刷やローラー転写などの方法が適用可能である。これらの方法では、同じ面にある帯状導体を一度に形成できる。

また、本発明では、上記のチップアンテナを回路基板上に実装したアンテナ回路装置であって、前記チップアンテナは、略直方体形状の絶縁性セラミックスの積層体内部の略同一積層面上に複数形成された第一の内部導体、前記積層体内部の前記第一の内部導体とは異なる略同一積層面上に複数形成された第二の内部導体、及び前記積層体の側面に複数形成されかつ前記第一の内部導体と前記第二の内部導体とを前記側面で電気的に接続する帯状導体で形成されたらせん状のアンテナ導体を有しており、前記帯状導体に前記回路基板の配線を電気的に接続したことを特徴とするアンテナ回路装置を提案する。また、前記帯状導体の一つに給電点が接続されていることを特徴とするアンテナ回路装置を提案する。

本発明によれば、アンテナ導体の途中に回路基板の配線を接続することができるため、その帯状導体を給電点とする逆Ｆアンテナを容易に形成することができる。また、配線を接続する帯状端子を変えることにより、インピーダンスを容易に変えることができる。

以上に述べたように、本発明の実施により従来のようなカットズレを考慮したマージンを設ける必要がなくなるので、従来のものより小型のチップアンテナを得ることができる。またさらに、このようなチップアンテナを容易に製造することができる。

本発明に係るチップアンテナの実施形態を、図面に基づいて説明する。図１は本発明のチップアンテナの外観を示す模式斜視図である。チップアンテナ１は、一対の端面、一対の側面及び一対の平面を有する角柱状の絶縁性セラミックスの積層体２と、前記一対の側面に形成された帯状導体３と、前記一対の端面に形成された外部端子導体４を備えている。

図２はこのチップアンテナ１の内部構造を示す模式平面図である。チップアンテナ１の内部構造は、図２（ａ）に示すように、積層体２内部の同一積層面上に複数形成され、両側面に露出するように延びる第一の内部導体７と、前記積層体２内部の別の同一積層面上に複数形成されかつ隣接する２つの前記第一の内部導体７対して交差するように形成された第二の内部導体５を有している。第一の内部導体７と第二の内部導体５は帯状導体３を介して電気的に接続され、らせん状のアンテナ導体が形成される。
第一の内部導体７の引出部及び第二の内部導体５の引出部が積層体の側面に対して垂直に形成され、且つ第一の内部導体７の引出部と第二の内部導体５の引出部が積層方向から見て重なるように形成されているので、カットズレが発生しても側面方向から見たときに側面に露出する第一の内部導体７及び第二の内部導体５の位置が変わらない。このため第一の内部導体７と第二の内部導体５と帯状導体３との接続位置が変化せず、第一の内部導体７と第二の内部導体５と帯状導体３と接続が確実に接続される。
なお、第一の内部導体７の引出部以外の第一の内部導体の部分は、直線で形成されていても、曲線で形成されていても良い。曲線であれば、アンテナ長が長くできるので、その分アンテナ導体を長くできる効果を得られる。第二の内部導体５についても第一の内部導体７と同様である。

外部端子導体４は、積層体２の端面に形成されている。ここにアンテナ導体の端部が接続される。なお、チップアンテナは一方の端部は開放端でよいので、図２（ｂ）のように外部端子導体４が一つであっても良い。また、外部端子導体４は端面ではなく側面にあってもよいので、図２（ｃ）のような構造でもよい。

帯状導体３は、アンテナ導体の一部を形成している。よって帯状導体３の幅は内部導体の側面における露出部分の幅と同じで良いが、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように帯状導体３の幅を内部導体の側面における露出部分の幅よりも広く形成するのが好ましい。これによって端面方向のカットズレがあっても帯状導体３の幅の範囲であれば充分な接続が得られる。

このようなチップアンテナ１は次のようにして得られる。図３に示すように、チップアンテナ１を構成する積層体２は、第一の内部導体７を形成した第一のグリーンシート８と第二の内部導体５及び引出部６を形成した第二のグリーンシート９とを積層して得られる。アンテナ長を調整するために前記第一のグリーンシート８と前記第二のグリーンシート９との間に内部導体が形成されていないブランクシート１０ａを所定枚数積み重ねてもよい。また、内部導体の保護のため、保護シート１０ｂ、１０ｃを積み重ねても良い。得られた積層体に帯状導体３、外部端子導体４を形成してチップアンテナ１を得る。

チップアンテナ１の詳細な製造方法を説明する。ガラス成分とフィラーとを有するガラスセラミックス原料を、ポリビニルブチラール等の有機バインダー、溶剤およびその他添加剤と混合分散してセラミックスラリーを形成する。ガラスセラミックスのガラス成分としては、ＬｉＯ−ＳｉＯ２−ＢａＯ系ガラス、Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＢａＯ系ガラスなどが挙げられる。また、フィラーとしてはアルミナの他、ムライト、コージエライト、フォルステライト、ディオプサイドなどが挙げられる。

得られたセラミックスラリーを、ドクターブレードによって厚さ１５〜７５μｍの長尺のシート状に成形し、絶縁性セラミックグリーンシートを得る。得られたグリーンシート上に、スクリーン印刷によってＡｇ導電ペーストを塗布し側面側の仮想切断線に対して直角方向に延びる短冊状の第一の内部導体となる導体パターンを形成して第一のグリーンシートを得る。一方、同様にして、スクリーン印刷によって側面側の仮想切断線に対して直角方向に延びる引出部を有する第二の内部導体となる導体パターンを形成して第二のグリーンシートを得る。ここでいう導体パターンは、図４に示すように、一個分の内部導体が格子状に複数形成されたものである。なお、図４は第二の内部導体となる導体パターンを示しているものである。また、図中の点線は仮想切断線である。前記第一のグリーンシートと前記第二のグリーンシートは、同じ工程で同時に形成しても良いし、別々の工程で形成しても良い。

得られた第一のグリーンシートと第二のグリーンシートとを所定形状に打ち抜いて積み重ねて圧着し、積層体を得る。このときアンテナ長の調整のために第一のグリーンシートと第二のグリーンシートの間にブランクシートを所定枚数積み重ねてもよい。また、アンテナ導体の保護及び厚み合わせのために積層方向両側に保護シートを同様に積み重ねてもよい。

なお、絶縁性セラミックグリーンシートを形成する工程から積層体を得る工程について、上記においては長尺のシートを形成してこれに導体パターンを形成した後打ち抜いて積み重ねるものであるが、その他に、長尺のシートから所定形状のシートを打ち抜いてこれに導体パターンを印刷したものを積み重ねる方法や、セラミックスラリーをスクリーン印刷で所定形状に形成してその上に導体パターンを形成する方法も適用可能である。

次に得られた積層体を、個別チップに切断分割してチップアンテナ未焼結体を得る。分割する寸法は導体パターン形状によって決まるもので、例えば焼結後に２．０ｍｍ×１．２５ｍｍや１．６ｍｍ×０．８ｍｍになるような寸法に切断する。次にチップアンテナ未焼結体を７００〜８５０℃の雰囲気で焼成してチップアンテナ素子を得る。

次に得られたチップアンテナ素子の、側面及び端面の内部導体が露出している部分にＡｇ導電ペーストを塗布して帯状導体及び外部端子導体を形成する。形成方法としては、図５（ａ）にあるローラーで転写する方法と、図５（ｂ）にあるように、スクリーン印刷で形成する方法がある。ローラー転写では、ローラーＲＬに帯状のペースト膜ＰＳＴを形成して、これを積層体２の所定位置に転写する。スクリーン印刷では、所定の位置にパターンが設けられたスクリーンＳＣＲを通して、導電ペーストＰＳＴをスキージＳＱによって積層体２に塗布する。

次に、形成した帯状導体及び外部端子導体を７００℃でチップアンテナ素子に焼付ける。その後必要に応じて外部端子導体及び帯状導体にメッキ等を施してチップアンテナが得られる。

このような製造方法では、らせん状のアンテナ導体を容易に形成することができる。従来のスルーホールでらせん状のアンテナ導体を形成する方法では、スルーホール用の孔をグリーンシートに形成する工程とこの孔に導電ペーストを充填する工程が必要になり、スルーホール同士を接続するように積み重ねる必要があるが、本発明の方法ではスルーホールを形成する必要がなく、導電ペーストを塗布する等のより簡便な方法でアンテナ導体を形成することができる。

続いて、本発明にかかるチップアンテナを実装したアンテナ回路装置の実施形態について説明する。図６に、チップアンテナ１を回路基板１１に実装し、外部端子導体４を配線１２に電気的に接続したアンテナ回路装置を示す。通常のチップアンテナは、このような形態で用いられる。

また、アンテナ長が足りない場合は、図７に示すように、他方の外部端子導体４にスタブ１３を接続して、アンテナ導体をさらに延長することができる。

ここではさらに本発明のチップアンテナを実装したアンテナ回路装置の特徴的な構成を図８に示す。ここでは、帯状導体３に配線１４を接続して、これを給電点とした逆Ｆアンテナを示す。帯状導体３は、外部端子導体４と略同形状なので、配線を接続することができる。この配線１４に給電点を接続し、配線１２を接地すれば逆Ｆアンテナが得られる。この逆Ｆアンテナは複数ある帯状導体３のいずれに接続するかを選択することで、インピーダンスを変化させることができる。

以上述べたように、本発明によれば、従来のものより小型のチップアンテナ及びアンテナ装置を得ることができ、携帯用通信機器や車載用通信機器の更なる小型化に対応することができる。

本発明のチップアンテナの外観を示す模式斜視図である。本発明のチップアンテナ１の内部構造を示す模式平面図である。本発明のチップアンテナの積層構造を示す模式図である。本発明のチップアンテナの第二の内部導体を形成するための導体パターンの一部を示す模式図である。本発明のチップアンテナの外部導体を形成する方法を示す模式図であり、（ａ）はローラー転写法、（ｂ）はスクリーン印刷法を示すチップアンテナの通常の実装形態を示す模式図である。チップアンテナのスタブを設けた実装形態を示す模式図である。本発明の特徴的な実装形態を示す模式図である。

符号の説明

１チップアンテナ
２積層体
３帯状導体
４外部端子導体
５第二の内部導体
６引出部
７第一の内部導体
８第一のグリーンシート
９第二のグリーンシート
１０ａブランクシート
１０ｂ、１０ｃ保護シート

Claims

略直方体形状の絶縁性セラミックスの積層体と、前記積層体の内部に導体の少なくとも一部が埋設されて形成されたらせん状のアンテナ導体と、前記積層体の端面または側面に露出した前記アンテナ導体の端部に接続された少なくとも１つの外部端子導体と、を有するチップアンテナにおいて、
前記アンテナ導体は、前記積層体内部の略同一積層面上に複数形成され、両側面に露出するように延びる第一の内部導体と、
前記積層体内部の前記第一の内部導体とは異なる略同一積層面上に複数形成され、両側面に露出するように延びかつ隣接する２つの前記第一の内部導体に対して交差するように形成された第二の内部導体と、
前記積層体の両側面に複数形成され、前記第一の内部導体及び前記第二の内部導体の露出部と電気的に接続された帯状導体と、で形成され、
前記第二の内部導体は両端部に前記帯状導体と接続する引出部を有しており、
前記第一の内部導体の引出部及び前記第二の内部導体の引出部が前記積層体の側面に対して垂直に形成され、
且つ前記第一の内部導体の引出部と前記第二の内部導体の引出部が積層方向から見て重なるように形成されていることを特徴とするチップアンテナ。
前記外部端子導体は前記端面に形成されており、前記アンテナ導体の端部と接続していることを特徴とする請求項１に記載のチップアンテナ。
絶縁性セラミックグリーンシートを形成する工程と、
前記絶縁性セラミックグリーンシート上に第一の内部導体となる導体パターンを形成して第一のグリーンシートを得る工程と、
前記絶縁性セラミックグリーンシート上に第二の内部導体となる導体パターンを形成して第二のグリーンシートを得る工程と、
前記第一のグリーンシートと、前記第二のグリーンシートとを積み重ねて圧着して積層体を得る工程と、
前記積層体を切断分割してチップアンテナ未焼結体を得る工程と、
前記チップアンテナ未焼結体を焼成してチップアンテナ素子を得る工程と、
前記チップアンテナ素子の、第一の内部導体及び第二の内部導体の露出部に導電ペーストを塗布して帯状導体及び外部端子導体を形成する工程と、
前記帯状導体及び前記外部端子導体を焼付ける工程と、
を含むことを特徴とするチップアンテナの製造方法。
前記帯状導体及び外部端子導体を形成する工程は、スクリーン印刷またはローラー転写によって導電ペーストを塗布することを特徴とする請求項３に記載のチップアンテナの製造方法。
チップアンテナを回路基板上に実装したアンテナ回路装置であって、前記チップアンテナは、略直方体形状の絶縁性セラミックスの積層体内部の略同一積層面上に複数形成された第一の内部導体、前記積層体内部の前記第一の内部導体とは異なる略同一積層面上に複数形成された第二の内部導体、及び前記積層体の側面に複数形成されかつ前記第一の内部導体と前記第二の内部導体とを前記側面で電気的に接続する帯状導体で形成されたらせん状のアンテナ導体を有しており、前記帯状導体に前記回路基板の配線を電気的に接続したことを特徴とするアンテナ回路装置。
前記帯状導体の一つに給電点が接続されていることを特徴とする請求項５に記載のアンテナ回路装置。