JP2009177471A - フィルムアンテナ、受信機及び自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナパターンの低抵抗化による受信性能の向上化を図ると共に、自動車用として使用するのに適したフィルムアンテナを提供することを目的とする。
【解決手段】フィルム基材（１２）と、ナノ金属粒子を含むペーストから構成される導電パターン（１３）と、フィルム基材と導電パターンとの間に配置された第１樹脂パターン（１４）と、導電パターンを保護する第２樹脂パターン（１５）とを有し、フィルム基材の耐熱温度はナノ金属粒子を含むペーストの硬化温度より高い、ことを特徴とするフィルムアンテナ（１０）、そのようなフィルムアンテナを用いた受信機、自動車（２０）。
【選択図】図３

Description

本発明はフィルムアンテナ、受信機及び自動車に関し、特に自動車用に使用するのに適したフィルムアンテナ、そのようなフィルムアンテナを用いた受信機及び自動車に関する。

自動車用のアンテナとして、近年、後付け可能なフィルムアンテナを用いることが多くなってきている。フィルムアンテナは、柔軟性に優れるフィルム基板上に、電波の受信に適した形状の導電性材料を形成することによって作成される。

図１に、従来のフィルムアンテナ１を示す。

フィルムアンテナ１は、フィルム基板２上に導電性パターン３が形成され、導電性パターン３上にオーバーコート４が形成されている。フィルム基板２としては透明性が高く且つ安価なＰＥＴフィルムが用いられ、導電性パターン３は（平均粒径がμｍオーダーのＡｇ粒子からなる）通常のＡｇペーストを用いて構成されている。

また、配線回路基板に関し、ポリイミドから構成される絶縁性樹脂（基板）上に、インクジェット方式によって、ナノ金属粒子等を用いて微細配線を行う例が知られている（例えば、特許文献１参照）。

さらに、配線回路基板に関し、絶縁基板上に、ナノＡｇ粒子を用いた導電ペーストによって、回路導体を形成する例が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−１５８３５２号公報（第１１頁） 特開２００７−５３２１２号公報（第５頁）

昨今のアナログＴＶ放送からデジタルＴＶ放送への以降に伴い、デジタルＴＶに対応したフィルムアンテナが要求されてきている。デジタルＴＶではアナログ放送よりもアンテナ性能の違いが受信性能の差として顕著に現れることから、デジタルＴＶ用のフィルムアンテナには、より受信性能の高いフィルムアンテナが要望されている。

ところで、フィルムアンテナでは、抵抗値を小さくすることによって、電波をより効率良く受信すること可能である。したがって、前述した、ＰＥＴフィルム上に通常のＡｇペーストによる導電性パターンを形成した従来のフィルムアンテナの受信性能を向上させようとした場合、まずは、導電性パターンを低抵抗化することが考えられる。

導電性パターンを低抵抗化するための１つの方法として、導電性パターンをより抵抗率の小さい金属箔によって形成することが考えられる。しかしながら、金属箔で導電性パターンを形成しようとすると、エッチングや打ち抜きを用いる必要があり、プロセスコストの増大及び導電性パターンの設計自由度の低下を招くという不具合がある。

また、導電性パターンを低抵抗化するための他の方法として、通常のＡｇペーストの代わりにより抵抗率の小さいナノＡｇペーストを利用することが考えられる。しかしながら、ナノＡｇペーストの硬化温度（約２００℃）がＰＥＴフィルムの耐熱温度（約１５０℃）より高く、ＰＥＴフィルムにナノＡｇペーストを用いることができないと言う不具合がある。さらに、ナノＡｇペーストは接着性が低く、フィルム基材からはがれ落ちてしまうという不具合もあった。

そこで本発明は、受信性能を向上させたフィルムアンテナ、受信機及び自動車を提供することを目的とする。

また、本発明は、導電性パターンの低抵抗化による受信性能の向上化を図ったフィルムアンテナ、受信機及び自動車を提供することを目的とする。

さらに、本発明は、導電性パターンの低抵抗化による受信性能の向上化を図ると共に、自動車用として使用するのに適したフィルムアンテナ、受信機及び自動車を提供することを目的とする。

本発明に係るフィルムアンテナは、フィルム基材と、ナノ金属粒子を含むペーストから構成される導電パターンと、フィルム基材と前記導電パターンとの間に配置された第１樹脂パターンを有し、フィルム基材の耐熱温度はナノ金属粒子を含むペーストの硬化温度より高いことを特徴とする。

また、本発明に係る受信機は、フィルム基材と、ナノ金属粒子を含むペーストから構成される導電パターンと、フィルム基材と前記導電パターンとの間に配置された第１樹脂パターンと、を有し、フィルム基材の耐熱温度がナノ金属粒子を含むペーストの硬化温度より高い、フィルムアンテナと、フィルムアンテナと接続された受信部を有することを特徴とする。

さらに、本発明に係る自動車は、フィルム基材と、ナノ金属粒子を含むペーストから構成される導電パターンと、フィルム基材と導電パターンとの間に配置され、着色材を含む第１樹脂パターンと、を有し、フィルム基材の耐熱温度がナノ金属粒子を含むペーストの硬化温度より高い、フィルムアンテナと、フィルムアンテナが貼り付けられたフロントガラスを有することを特徴とする。

本発明によれば、ナノ金属粒子を含む導電パターンを有していることによって、従来のフィルムアンテナより受信性能が向上されるとともに、第１樹脂パターンによって導電性パターンとフィルム基材との接着性を高めていることから、導電性パターンが剥離等を起こすことのない、フィルムアンテナを提供することが可能となった。

また、さらにフィルム基材の耐熱温度がナノ金属粒子を含むペーストの硬化温度以上である場合、例えば、ＰＥＳ樹脂フィルム及びＰＥＮ樹脂フィルム等を用いる場合には、ナノ金属粒子を含む導電パターンの形成に支障を生じないとともに、優れた透過性によって、自動車のフロントガラス及びリアガラス等に貼り付ける際にも、ドライバーの視野を妨げることがないという効果も有する。

以下図面を参照して、本発明に係るフィルムアンテナについて説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

図２は、本発明に係るフィルムアンテナの一例を示す図である。図２（ａ）はフィルムアンテナ１０の上面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の点線部分Ｂに配置される第２樹脂パターン１５を示す図である。また、図３は、図２（ａ）のＡＡ´断面図である。

フィルムアンテナ１０は、フィルム基材１２上に配置された第１樹脂パターン１４、第１樹脂パターン１４上に配置された導電パターン１３、導電パターン１３を保護するための第２樹脂パターン１５から構成される。

導電パターン１３は、所定の端子が接続される端子部分１３−１及び１３−２と、アンテナパターンとなる円弧部分１３−３を有している。なお、図２に示すアンテナパターン形状は一例であって、これに限定されるものでは無い点に留意されたい。

第２樹脂パターン１５は、導電パターン１３の端子部分１３−１及び１３−２以外の円弧部分１３−３を覆うように配置されている。なお、フィルムアンテナ１０では、図３に示す様に、第２樹脂パターン１５の幅と第１樹脂パターンとの幅がちょうど同じ幅となるように設定されているが、これに限定されるものでは無い。

フィルム基材１２には、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）樹脂から構成されるＰＥＳフィルムを使用した。ＰＥＳフィルムは、透過性（透過率８９％）及び耐熱性（耐熱温度約２００℃）にも優れており、本発明に係るフィルムアンテナに使用するフィルム基材１２として適している。しかしながら、フィルム基材１２としてはこれに限定されるものではなく、後述するナノ金属粒子の硬化温度以上の耐熱温度を有し、自動車のフロントガラス及び／又はリアガラス等に配置した場合に視界を妨げることのない透過率を有する材料であれば他の材料を利用することも可能である。例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂から構成されるＰＥＮフィルムも本発明のフィルムアンテナのフィルム基材１２として利用することも可能である。

導電パターン１３は、平均粒径数十ｎｍ〜百数十ｎｍ、焼成温度２００℃である、ナノＡｇペーストから構成されている。受信性能を考慮すると、導電パターン１３の抵抗率は３〜１５μΩｃｍであることが好ましく、３〜１０μΩｃｍであることがさらに好ましい。

ナノＡｇペーストから構成される導電パターン１３は、通常の金属ペースト（例えば、ミクロンオーダのＡｇ粒子を含むＡｇペースト）から構成される導電パターンと比べて抵抗率を低くすることができるので、フィルムアンテナの受信性能を向上させることが可能となる。なお、導電パターン１３には、ナノＡｇペーストの他に、ナノＡｕペースト、ナノＣｕペースト等のナノ金属ペーストを利用することもできる。ナノ金属ペーストとは、一般に粒子サイズが数十ｎｍの金属粒子とバインダから構成されるペースト状の材料を言う。

第１樹脂パターン１４は、ポリウレタン又はポリエステル樹脂等から構成され、フィルム基材１２と導電パターン１３との接着性を高める機能、フィルム基材１２と導電パターン１３との間に発生する応力を緩和する機能、導電パターン１３の金属光沢を抑制する機能を有している。なお、接着性及び柔軟性に優れる材質であれば、ポリウレタン又はポリエステル樹脂以外の材料を用いることも可能である。

なお、第１樹脂パターン１４の厚さは、３〜１０μｍが好ましく、３〜５μｍであることがさらに好ましい。第１樹脂パターン１４の厚さが１０μｍ以上に厚くなると、その上に形成される導電パターン１３に段差や亀裂が入り、抵抗率を低下させることが難しくなるからである。また、逆に、第１樹脂パターン１４の厚さが３μｍ以下になると前述した接着性及び／又は応力の緩和といった機能が低下してしまうからである。

フィルム基材１２にＰＥＳフィルムを用い、導電パターン１３にナノＡｇペーストを用いた場合、フィルム基材１２の表面は鏡面状であって付着性が低く、ナノＡｇペーストの接着性が低い。そこで、フィルム基材１２上に直接導電パターン１３を形成すると、導電パターン１３の剥離が発生する可能性があることから、フィルム基材１２と導電パターン１３との間に第１樹脂パターンを設けた。また、これによって、フィルムアンテナの環境温度が変化した場合、フィルム基材１２と導電パターン１３との熱膨張率の差によって生じる応力を緩和することが可能となる。

さらに、ナノ金属ペーストには金属光沢があり、フィルムアンテナを自動車のフロントガラス又はリアガラス等に貼り付けた場合に、車内又は車外からフィルムアンテナが目立ってしまう可能性があるが、第１樹脂パターン１４に、着色材を添加することによって、導電パターン１３の金属光沢を目立たなくすることが可能となる。

第２樹脂パターン１５は、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂等から構成され、厚さ１０μｍ程度に形成されており、導電パターン１３を保護する機能、導電パターン１３の金属光沢を抑制する機能を有している。なお、第２樹脂パターン１５も、第１樹脂パターン１４と同様に、着色材を添加することによって、導電パターン１３の金属光沢を目立たなくすることが可能となる。

また、導電パターン１３の端子部分１３−１及び１３−２以外の部分において、導電パターン１３の幅ｗと第１樹脂パターン１４及び第２樹脂パターン１５の幅ｗ２との比は、１〜３＝ｗ２／ｗ１であることが好ましい。即ち、第１樹脂パターン及び第２樹脂パターン１５を出来るだけ導電パターン１３と同じ幅とすることが、樹脂パターンを細くして見栄えを良くする等の関係から好ましい。

本発明に係るフィルムアンテナ１０は、フィルム基材１２の導電パターン１３が形成された面と逆側の面に粘着シートを設けることによって、自動車のフロントガラス及び／又はリアガラスの端部に貼り付けて利用される。

実施例１
以下の材料及び条件を用い、フィルムアンテナのサンプル１を作製した。

フィルム基材：ＰＥＳフィルム（住友ベークライト社製 製品番号ＦＳ−１３００）。

第１樹脂パターン：ポリウレタン樹脂（藤倉化成社製 製品番号ＸＢ−３０５８）。

導電パターン：ナノＡｇペースト（藤倉化成社製 製品番号ＸＡ−９０５３）。

第２樹脂パターン：ポリウレタン樹脂（セイコーアドバンス社製 製品番号ＳＧ４２９Ｂ）。

図４は、実施例１の製造方法を説明するための図である。

最初にＰＥＳフィルム（フィルム基材１２）上に、ポリウレタン樹脂（第１樹脂パターン１４）を印刷し、１５０℃及び３０分の条件で硬化させ、厚さ３μｍになるように形成した（図４（ａ）参照）。

次に、ポリウレタン樹脂（第１樹脂パターン１４）上にナノＡｇペースト（導電パターン１３）を印刷し、２００℃及び３０分の条件で硬化させ、厚さ１０μｍに形成した（図４（ｂ）参照）。ＰＥＳフィルムの耐熱温度は、ナノＡｇペーストの硬化温度より充分に高いので、変性することなく、ＰＥＳフィルム上にナノＡｇペーストによる導電パターンを形成することができた。

最後に、ナノＡｇペースト（導電パターン１３）を覆うようにポリウレタン樹脂（第２樹脂パターン１５）を印刷し、６０℃及び６０分の条件で硬化させ、厚さ１０μｍ形成し（図４（ｃ）参照）、サンプル１を作製した。

形成した導電パターン１３の抵抗率は、７μΩ・ｃｍであり、受信利得は−２．２ｄＢｄであった。なお、抵抗率は、測定用に、ＰＥＳフィルムの上に厚さ３μｍに形成された第１樹脂パターン上に、厚さ１０μｍ、幅３００μｍ、長さ１００ｍｍの導電パターンを形成し、ヒューレット・パッカード社製測定器（マルチメータ３４４０１Ａ）を用いて、四端子法によりパターン上の３点を測定し、それらの平均値から求めた。

また、サンプル１において第２の樹脂パターン１５を形成する前に、接着性評価（クロスカット）を実施した。その結果、導電パターン１３は、良好に第１樹脂パターン１４によりフィルム基材１２に接着されており、剥離等の発生は見られなかった。なお、接着性試験は、ＪＩＳ Ｋ５６００に準拠して行った。

実施例２
サンプル１と同じ材料及び同じ製造方法を用い、第１樹脂パターンの厚さのみを５μｍとしたフィルムアンテナのサンプル２を作製した。

実施例１と同様の方法により、抵抗率を測定した結果、形成した導電パターンの抵抗率は、８μΩ・ｃｍであった。

実施例３
サンプル１と同じ材料及び同じ製造方法を用い、第１樹脂パターンの厚さのみを１０μｍとしたフィルムアンテナのサンプル３を作製した。

実施例１と同様の方法により、抵抗率を測定した結果、形成した導電パターンの抵抗率は、１５μΩ・ｃｍであった。

参考例１
以下の材料及び条件を用い、フィルムアンテナのサンプル４を作製した。

フィルム基材：ＰＥＳフィルム（住友ベークライト社製 製品番号ＦＳ−１３００）。

導電パターン：平均粒径が数μｍ程度のＡｇペースト（東洋紡社製 製品番号ＤＷ−１１４Ｌ−１）。
ＰＥＳフィルム上に、Ａｇペーストを印刷し、１５０℃、３０分の条件で硬化させ、厚さ１０μｍの導電パターンを形成し、サンプル４を完成させた。

実施例１と同様の方法により、抵抗率を測定した結果、形成した導電パターンの抵抗率は、３０μΩ・ｃｍであり、受信利得は−２．９ｄＢｄであった。

参考例２
以下の材料及び条件を用い、フィルムアンテナのサンプル５を作製した。

フィルム基材：ＰＥＳフィルム（住友ベークライト社製 製品番号ＦＳ−１３００）。

導電パターン：ナノＡｇペースト（藤倉化成社製 製品番号ＸＡ−９０５３）。

ＰＥＳフィルム上に、ナノＡｇペーストを印刷し、２００℃及び３０分の条件で硬化させ、厚さ１０μｍに形成し、サンプル５を完成させた。

実施例１と同様の方法により接着性試験を行った結果、導電パターンの剥離が観測された。

図５は、本発明に係る他のフィルムアンテナ１０´の製造方法等を示す図である。

図５（ａ）は、図４（ｂ）と同様の状態を示している。図４に示した実施例１では、導電パターン１３の上に第２樹脂パターン１５を設けたが、本例では、第２樹脂パターンの代わりに、粘着層１６を導電パターン１３を含むフィルム基板１２全体に形成し、その上にシート１７を設けている（図５（ｂ）参照）。その後、シート１７を剥がし、フィルムアンテナ１０´のみを、例えば、自動車２０のフロントガラス２１に貼り付ける（図５（ｃ）参照）。このように、第２樹脂パターンを形成しなくても、貼り付ける対象を導電パターンの保護材として利用することも可能である。

図６は、図２に示したフィルムアンテナ１０を自動車２０のフロントガラス２１に貼り付けた状態を示す図である。

フィルムアンテナ１０は、端子部分１３−１及び１３−２に取り付けられた端子を介して、自動車２０に取り付けられたデジタルＴＶ受信部３０と接続される。フィルムアンテナ１０で受信されたデジタル放送波は、デジタルＴＶ受信部３０でデコードされ、映像信号及び音声信号が生成される。映像信号は液晶ディスプレイ等から構成される表示部３１に出力されて映像情報となり、音声信号はスピーカ３２及び３３等から出力されて音声出力となるように構成されている。なお、フィルムアンテナ１０、デジタルＴＶ受信部３０、表示部３１、スピーカ３２及び３３等によって、受信機が構成されている。

なお、図６では、フロントガラス２１に、１つのフィルムアンテナ１０を取り付けたが、取り付けるフィルムアンテナ１０の個数や取り付け場所は、これに限定されるものではない。

従来のフィルムアンテナを示す図である。 （ａ）は本発明に係るフィルムアンテナ一例の平面図であり、（ｂ）は（ａ）に用いる第２樹脂パターンの一例を示す図である。 図２に示すフィルムアンテナの断面図である。 図２に示すフィルムアンテナの製造方法を示す図である。 本発明に係る他のフィルムアンテナを示す図である。 図２に示したフィルムアンテナ１０を自動車２０のフロントガラス２１に貼り付けた状態を示す図である。

符号の説明

１０、１０´ フィルムアンテナ
１２ フィルム基材
１３ 導電パターン
１４ 第１樹脂パターン
１５ 第２樹脂パターン
１６ 粘着層
１７ シート
２０ 自動車
２１ フロントガラス
３０ デジタルＴＶ受信部
３１ 表示部
３２、３３ スピーカ

Claims (8)

1. フィルム基材と、
   ナノ金属粒子を含むペーストから構成される導電パターンと、
   前記フィルム基材と前記導電パターンとの間に配置された第１樹脂パターンと、を有し、
   前記フィルム基材の耐熱温度は、前記ナノ金属粒子を含むペーストの硬化温度より高い、
   ことを特徴とするフィルムアンテナ。
2. 前記第１樹脂パターンの厚さが、３〜５μｍである、請求項１に記載のフィルムアンテナ。
3. 前記第１樹脂パターンは、前記導電パターンと前記フィルム基材との接着性を高めるために配置される、請求項１に記載のフィルムアンテナ。
4. 前記第１樹脂パターンは、前記導電パターンと前記フィルム基材との間に発生する応力を緩和するために配置される、請求項１に記載のフィルムアンテナ。
5. 前記導電パターン上に配置された第２樹脂パターンを更に有する、請求項１に記載のフィルムアンテナ。
6. 前記導電パターンの幅と前記第２樹脂パターンの幅との比が１〜３に設定されている、請求項５に記載のフィルムアンテナ。
7. フィルム基材と、ナノ金属粒子を含むペーストから構成される導電パターンと、前記フィルム基材と前記導電パターンとの間に配置された第１樹脂パターンと、を有し、前記フィルム基材の耐熱温度が前記ナノ金属粒子を含むペーストの硬化温度より高い、フィルムアンテナと、
   前記フィルムアンテナと接続された受信部と、
   を有することを特徴とする受信機。
8. フィルム基材と、ナノ金属粒子を含むペーストから構成される導電パターンと、前記フィルム基材と前記導電パターンとの間に配置され、着色材を含む第１樹脂パターンと、を有し、前記フィルム基材の耐熱温度が前記ナノ金属粒子を含むペーストの硬化温度より高い、フィルムアンテナと、
   前記フィルムアンテナが貼り付けられたフロントガラスと、
   を有することを特徴とする自動車。

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