JP2010016531A - アンテナ装置及びアンテナ装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】広帯域のアンテナ装置を提供する。
【解決手段】モノポールアンテナ・ダイポールアンテナ等のアンテナ装置においては、放射電極１３０２に定在波１３０４が励振される。このようなアンテナ装置において、共振周波数で励振したときの定在波１３０４の腹１３０６と節１３０８との間隔Ｌｑの等価半径Ｒに対する比Ｌｑ／Ｒが１５以下（Ｌｑ／Ｒ≦１５）となるように放射電極１３０２の等価半径Ｒを太くする。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘電体セラミックス焼結体と当該誘電体セラミックス焼結体に接する放射電極とを備えるアンテナ装置及びその製造方法に関する。

誘電体セラミックス焼結体と当該誘電体セラミックス焼結体に接する放射電極とを備えるアンテナ装置は、一般的に、誘電体セラミックス粉末を含むグリーンシートに導電材料を含むペーストを印刷したものを重ね合わせて圧着してから焼成することにより製造される（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献１は、特定の放射電極の構造を採用することによって、焼成工程におけるアンテナ装置の反りを抑制することに言及している。

特開２００８−１０９２４０号公報

しかし、従来のアンテナ装置の製造方法では、圧着により導電材料のパターンが大きく変形して薄くなるため、放射電極が薄くなり、広帯域のアンテナ装置を製造することができないという問題があった。また、特許文献１が言及している反りの抑制技術は、特定の放射電極の構造を採用する必要があるため、適用範囲に制限が多い。

本発明は、この問題を解決するためになされたもので、広帯域のアンテナ装置を提供することを目的とし、さらに望ましくは、反りを抑制したアンテナ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係るアンテナ装置は、誘電体セラミックス焼結体と、前記誘電体セラミックス焼結体に接し、共振周波数で励振したときの定在波の腹と節との間隔Ｌｑの等価半径Ｒに対する比Ｌｑ／Ｒが１５以下である線状の放射電極と、を備える。

請求項２に係るアンテナ装置は、前記誘電体セラミックス焼結体の内部に前記放射電極を内蔵した構造を有する、請求項１に記載のアンテナ装置である。

請求項３に係るアンテナ装置は、前記誘電体セラミックス焼結体の表面に前記放射電極を埋め込んで前記放射電極が露出している埋め込み面を平坦にした構造を有する、請求項１に記載のアンテナ装置である。

請求項４に係るアンテナ装置の製造方法は、(a) 誘電体セラミックス粉末を含むスラリーをゲルキャスト成形して誘電体セラミックス粉末を含む成形体を作製する工程と、(b) 前記工程(a)の前又は後に導電材料を含む成形体を作製する工程と、(c) 前記工程(a)において作製した成形体と前記工程(b)において作製した成形体との一体物を焼成する工程と、を備える。

請求項５に係るアンテナ装置の製造方法は、前記工程(a)は、ゲルキャスト成形を２回以上に分けて行い、前記工程(c)における収縮率が異なる２個以上の硬化体が重ね合わせされた成形体を作製する、請求項４に記載のアンテナ装置である。

請求項１ないし請求項３の発明によれば、広帯域のアンテナ装置を提供することができる。

請求項２の発明によれば、放射電極の長さを短くすることができるので、アンテナ装置を小型化することができる。また、請求項２の発明によれば、アンテナ装置のＱ値が向上し、アンテナ装置の効率が向上する。さらに、請求項２の発明によれば、アンテナ装置の構造の対称性が向上するので、反りを抑制したアンテナ装置を提供することができる。

請求項４の発明によれば、誘電体セラミックス焼結体とこれに接する等価半径が大きな放射電極とを備えるアンテナ装置を容易に製造することができる。

請求項５の発明によれば、導電材料を含む成形体と誘電体セラミックス粉末を含む成形体との焼成工程における収縮率の違いが緩和されるので、反りを抑制したアンテナ装置を提供することができる。

＜１ 概略＞
＜１．１ 放射電極１３０２の等価半径Ｒと長さＬとの望ましい関係＞
図１は、誘電体セラミックス焼結体と放射電極とを備えるアンテナ装置を構成する放射電極１３０２の等価半径Ｒと長さＬとの望ましい関係を説明する模式図である。図１は、放射電極１３０２を示した斜視図に放射電極１３０２に励振される定在波１３０４の状態をあらわした図となっている。

図１に示すように、モノポールアンテナ・ダイポールアンテナ等の帯域の広狭が問題となる定在波型のアンテナ装置においては、放射電極１３０２に定在波１３０４が励振される。このようなアンテナ装置においては、共振周波数で励振したときの定在波１３０４の腹１３０６と節１３０８との間隔Ｌｑの等価半径Ｒに対する比Ｌｑ／Ｒが１５以下（Ｌｑ／Ｒ≦１５）となるように放射電極１３０２の等価半径Ｒを太くすれば、帯域を著しく広くすることができる。

また、比Ｌｑ／Ｒは１以上（Ｌｑ／Ｒ≧１）であることが望ましい。比Ｌｑ／Ｒが１より小さくなると、放射電極１３０２が線状ではなくなり、アンテナ装置が定在波型のアンテナ装置として機能しなくなるからである。

定在波１３０４の腹１３０６と節１３０８との間隔Ｌｑは、放射電極１３０２を伝播する進行波及び反射波の１／４波長の長さに相当する。したがって、Ｌｑ／Ｒ≦１５であるとは、１／４波長モノポールアンテナの場合、エレメント長Ｌ（＝Ｌｑ）の等価半径Ｒに対する比Ｌ／Ｒが１５以下であるということであり、１／２波長ダイポールアンテナの場合、エレメント長Ｌ（＝２Ｌｑ）の等価半径Ｒに対する比Ｌ／Ｒが３０以下であるということであり、１波長ループアンテナの場合、エレメント長Ｌ（＝４Ｌｑ）の等価半径Ｒに対する比Ｌ／Ｒが６０以下であるということである。もちろん、ここで例示したのとは異なる形式の定在波型のアンテナ装置においても、Ｌｑ／Ｒ≦１５という条件を満たせば、帯域を広げることができる。

「等価半径」は、図１に示すように、進行波及び反射波の伝播方向と垂直をなす放射電極１３０２の断面に着目し、当該断面の断面積と同じ面積を有する円の半径を考えればよい。したがって、図１に示すように、放射電極１３０２の断面の形状が幅Ｗ、厚さＴの長方形である場合、等価半径Ｒは、式Ｒ＝（ＷＴ／π）^1/2であらわされる。ただし、このことは、放射電極１３０２の断面の形状が長方形に限られることを意味しない。

なお、放射電極１３０２が折り曲げられている場合、放射電極１３０２に分岐がある場合等でも、Ｌｑ／Ｒ≦１５となるように放射電極１３０２の等価半径Ｒを太くすれば、帯域を著しく広くすることができる。

＜１．２ 比Ｌｑ／Ｒによる帯域の変化＞
図２及び図３は、アンテナ装置が１／４波長モノポールアンテナである場合の比Ｌｑ／Ｒによる帯域の変化を説明する図である。図２は、比Ｌｑ／Ｒに横軸にとり比帯域ＲＢＷを縦軸にとって比Ｌｑ／Ｒと比帯域ＲＢＷとの関係を示した散布図となっており、図３は、比Ｌｑ／Ｒを横軸にとり比Ｌｑ／Ｒの単位減少あたりの比帯域ＲＢＷの増加量ΔＲＢＷ／Δ（−Ｌｑ／Ｒ）を縦軸とって比Ｌｑ／Ｒと増加量ΔＲＢＷ／Δ（−Ｌｑ／Ｒ）との関係を示した折れ線グラフとなっている。図２における３種類の形状のプロット点であらわされた３個の系列は、それぞれ、ＶＳＷＲ（電圧定在波比）が２．０，２．５，３．０以下となる比帯域ＲＢＷを示しており、図６における１個の系列は、ＶＳＷＲが３．０以下となる増加量ΔＲＢＷ／Δ（−Ｌｑ／Ｒ）を示している。

図２及び図３から明らかなように、比Ｌｑ／Ｒを小さくすると比帯域ＲＢＷは広くなり、比Ｌｑ／Ｒを１５以下に小さくすると比帯域ＲＢＷは急激に広くなる。したがって、比Ｌｑ／Ｒを１５以下まで小さくすることにより、広帯域のアンテナ装置を提供することができる。

なお、アンテナ装置の製造の都合等により、放射電極の一部の区間の等価半径Ｒが細くなって当該区間において上述の条件を満たさなくなる場合もあるが、そのような場合であっても、放射電極の大部分の区間、例えば、放射電極の９０％以上の区間の等価半径Ｒが上述の条件を満たしており、上述の条件を満たさない一部の区間の電磁波への放射への寄与が十分に小さければ、上述の条件を満たしているとみなしてもよい。

＜１．３ 望ましい構造＞
図４〜図６は、誘電体セラミックス焼結体と放射電極とを備えるアンテナ装置の望ましい構造を説明する模式図である。図４〜図６は、アンテナ装置を構成する誘電体セラミックス焼結体１４０２，１４０６，１４１０と放射電極１４０４，１４０８，１４１２との立体的な関係を示す斜視図となっている。

アンテナ装置を構成する誘電体セラミックス焼結体１４０２，１４０６，１４１０と放射電極１４０４，１４０８，１４１２とが接している場合、図４〜図６に示すように、誘電体セラミックス焼結体１４０２，１４０６，１４１０と放射電極１４０４，１４０８，１４１２との接し方にはいくつかの態様がある。すなわち、図４に示すような誘電体セラミックス焼結体１４０２の平坦な表面に放射電極１４０４を突出して設けた「表面型」、図５に示すような誘電体セラミックス焼結体１４０６の表面に放射電極１４０８を埋め込んで放射電極１４０８が露出している埋め込み面を平坦にした「埋込型」、図６に示すような誘電体セラミックス焼結体１４１０の内部に放射電極１４１２を内蔵した「内蔵型」がある。図４〜図６に示すように、放射電極１４０４，１４１０，１４１４の断面形状が長方形又は正方形である場合、「表面型」では放射電極１４０４の断面の四辺のうちの一辺が、「埋込型」では放射電極１４０８の断面の四辺のうちの三辺が、「内蔵型」では放射電極１４１２の断面の四辺の全てが、誘電体セラミックス焼結体１４０２，１４０６，１４１０に接することになる。

これらの構造のいずれを採用しても、放射電極の長さを短くすることができ、アンテナ装置を小型化することができるが、中でも、「内蔵型」を採用すれば、放射電極の長さを特に短くすることができ、アンテナ装置を特に小さくすることができる。加えて、放射電極が露出する「表面型」又は「埋込型」を採用した場合は、アンテナ装置の効率を著しく向上することはできないが、放射電極が露出しない「内蔵型」を採用した場合は、アンテナ装置の効率を著しく向上することもできる。さらに、「内蔵型」には、アンテナ装置の構造の対象性が向上するので、アンテナ装置の製造の途上の焼成工程における反りを抑制することができ、反りを抑制したアンテナ装置を提供することができるという利点もある。ただし、後述する収縮率を場所によって異ならせるアンテナ装置の製造方法を採用すれば、「表面型」又は「埋込型」であっても反りを抑制したアンテナ装置を提供することは可能である。

＜１．４ 構造による放射電極の長さ及びアンテナ装置の効率の変化＞
図７及び図８は、図４〜図６に示すアンテナ装置が１／４波長モノポールアンテナである場合の構造による放射電極１４０４，１４０８の長さ及びアンテナ装置の効率の変化を説明する図である。図７及び図８は、「表面型」「埋込型」及び「内蔵型」のアンテナ装置における同じ共振周波数を得るための放射電極１４１２の長さ及び共振周波数におけるアンテナ装置の効率を、誘電体セラミックス焼結体を備えていない放射電極だけのアンテナ装置を基準とした相対値で比較する一覧表となっている。

また、図９は、図６に示す「内蔵型」の構造を有するアンテナ装置が１／４波長モノポールアンテナである場合の誘電体セラミックス焼結体１４１０の比誘電率による放射電極１４１２の長さ及びアンテナ装置の効率の変化を説明する図である。図９は、「内蔵型」のアンテナ装置であって誘電体セラミックス焼結体１４１０の比誘電率が７〜５０であるアンテナ装置における同じ共振周波数を得るための放射電極の長さ及び共振周波数におけるアンテナ装置の効率を誘電体セラミックス焼結体を備えていない放射電極だけのアンテナ装置を基準とした相対値で比較する一覧表となっている。

図７〜図９における「誘電体セラミックス焼結体の寸法」は、図４〜図６に示す正方形の断面形状を有する誘電体セラミックス焼結体１４０２，１４０６，１４１０の断面の１辺の長さを示している。

図７及び図８から明らかなように、放射電極１４０４，１４０８の長さは、誘電体セラミックス焼結体１４０２，１４０６の誘電率にかかわらず、「表面型」又は「埋込型」を採用すれば短くすることができ、「内蔵型」を採用すれば特に短くすることができる。また、アンテナ装置の効率は、「表面型」又は「埋込型」を採用すれば向上することができ、「内蔵型」を採用すれば特に向上することができる。なお、図９に示すように、誘電体セラミックス焼結体１４１０の比誘電率を大きくするだけでは、アンテナ装置の効率を向上することはできない。

＜２ 第１実施形態＞
第１実施形態は、「表面型」の構造を有する逆Ｆ型アンテナであるアンテナ装置１００の構成に関する。

図１０は、第１実施形態に係るアンテナ装置１００の構成を示す模式図である。図１０は、アンテナ装置１００の斜視図となっている。アンテナ装置１００は、１／４波長モノポールアンテナを変形した逆Ｆ型アンテナであって、略直方体形状を有する誘電体チップアンテナとなっている。

図１０に示すように、アンテナ装置１００は、誘電体セラミックス焼結体１０２と誘電体セラミックス焼結体１０２に接する線状の放射電極１０４とを備える。誘電体セラミックス焼結体１０２は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を主成分とする誘電体セラミックス材料の焼成体であって、その比誘電率は約８である。また、放射電極１０４は、銀（Ａｇ）を主成分とする導電材料の焼成体である。ただし、誘電体セラミックス焼結体１０２を他の種類の誘電体セラミックス材料、例えば、安定化ジルコニアといった酸化物セラミックスをはじめ、シリコンナイトライド・アルミナナイトライドといった窒化物セラミックス、シリコンカーバイド・タングステンカーバイドといった炭化物セラミックスで構成してもよい。また、放射電極１０４を他の種類の導電材料、例えば、金（Ａｕ），銅（Ｃｕ），パラジウム（Ｐｄ），白金（Ｐｔ），銀（Ａｇ）−パラジウム（Ｐｄ）合金等で構成してもよい。

放射電極１０４は、アンテナ装置１００の主面たる上面にあって電磁波の放射に主に寄与する第１の電極１０６と、アンテナ装置１００の側面にあってアンテナ装置１００が実装される基板上の電極と第１の電極１０６との間の導通に主に寄与する第２の電極１１４及び第３の電極１１８とを備える。

第１の電極１０６は、直角に折り曲げられた逆Ｌ型エレメント１０８と、逆Ｌ型エレメント１０８の折り曲げ箇所から分岐するスタブ１１２とを備え、全体としては略Ｆ字形の平面形状を有している。逆Ｌ型エレメント１０８の一端は第２の電極１１４に接続され、逆Ｌ型エレメント１０８の他端は開放されている。スタブ１１２の一端は逆Ｌ型エレメント１０８の折り曲げ箇所に接続され、スタブ１１２の他端は第３の電極１１８に接続されている。

放射電極１０４は、長方形又は正方形の断面形状を有している。放射電極１０４は、励振される定在波の腹と節との間隔Ｌｑの等価半径Ｒに対する比Ｌｑ／Ｒが１５以下（Ｌｑ／Ｒ≦１５）となるような幅ｗ及び厚さｔを有する。これにより、アンテナ装置１００の帯域を著しく広げることができる。

アンテナ装置１００においては、共振周波数の高周波信号を第２の電極１１４の給電部１１６及び第３の電極１１８の給電部１２０に給電部１２０の側を接地側として不平衡給電した場合、給電部１１６，１１８が電圧節かつ電流腹となり、逆Ｌ型エレメント１０８の開放端１１０が電圧腹かつ電流節となる。したがって、Ｌｑ／Ｒ≦１５であるとは、給電部１１６，１１８から逆Ｌ型エレメント１０８の開放端１１０までの長さＬ１，Ｌ２の等価半径Ｒに対する比がいずれも１５以下であることを意味している。

放射電極１０４は、「表面型」となっている。したがって、放射電極１０４は、誘電体セラミックス焼結体１０２の平坦な上面に設けられ、誘電体セラミックス焼結体１０２の平坦な上面から突出している。

＜３ 第２実施形態＞
第２実施形態は、第１実施形態に係るアンテナ装置１００の第１の電極１０６を「埋込型」にした逆Ｆ型アンテナであるアンテナ装置２００の構成に関する。

図１１は、第２実施形態に係るアンテナ装置２００の構成を示す模式図である。図１１は、アンテナ装置２００の斜視図となっている。

図１１に示すように、アンテナ装置２００は、第１実施形態に係るアンテナ装置１００と同様に、誘電体セラミックス焼結体２０２と誘電体セラミックス焼結体２０２に接する線状の放射電極２０４とを備え、放射電極２０４は、アンテナ装置２００の主面たる上面にあって電磁波の放射に主に寄与する第１の電極２０６と、アンテナ装置２００の側面にあってアンテナ装置２００が実装される基板上の電極と第１の電極２０６との間の導通に主に寄与する第２の電極２１４及び第３の電極２１８とを備える。

第１の電極２０６は、第１実施形態に係る第１の電極１０６と同様に、励振される定在波の腹と節との間隔Ｌｑの等価半径Ｒに対する比Ｌｑ／Ｒが１５以下となるような幅ｗ及び厚さｔを有する。これにより、アンテナ装置２００の帯域を著しく広げることができる。

ただし、第１の電極２０６は、第１実施形態に係る第１の電極１０６と異なり、「埋込型」となっている。したがって、第１の電極２０６は、誘電体セラミックス焼結体２０２の上面に埋め込まれ、第１の電極２０６が露出しているアンテナ装置２００の上面は平坦となっている。

なお、第２の電極２１４及び第３の電極２１８も「埋込型」となっていることが望ましいが、第２の電極２１４及び第３の電極２１８の電磁波の放射への寄与は小さいので、製造の都合により第２の電極２１４及び第３の電極２１８が「表面型」となっていてもアンテナ装置２００の大きさに与える影響は小さい。換言すれば、放射電極２０４の大部分を占める第１の電極２０６が「埋込型」となっていれば、アンテナ装置２００を小型化することができる。

＜４ 第３実施形態＞
第３実施形態は、第１実施形態に係るアンテナ装置１００の第１の電極１０６を「内蔵型」にした逆Ｆ型アンテナであるアンテナ装置３００の構成に関する。

図１２は、第３実施形態に係るアンテナ装置３００の構成を示す模式図である。図１２は、アンテナ装置３００の斜視図となっている。

図１２に示すように、アンテナ装置３００は、第１実施形態に係るアンテナ装置１００と同様に、誘電体セラミックス焼結体３０２と誘電体セラミックス焼結体３０２に接する線状の放射電極３０４とを備え、放射電極３０４は、アンテナ装置２００の内部にあって電磁波の放射に主に寄与する第１の電極３０６と、アンテナ装置３００の側面にあってアンテナ装置３００が実装される基板上の電極と第１の電極３０６との間の導通に主に寄与する第２の電極３１４及び第３の電極３１８とを備える。

第１の電極３０６は、第１実施形態に係る第１の電極１０６と同様に、励振される定在波の腹と節との間隔Ｌｑの等価半径Ｒに対する比Ｌｑ／Ｒが１５以下となるような幅ｗ及び厚さｔを有する。これにより、アンテナ装置３００の帯域を著しく広げることができる。

ただし、第１の電極３０６は、第１実施形態に係る第１の電極１０６と異なり、「内蔵型」となっている。したがって、第１の電極３０６は、アンテナ装置３００すなわち誘電体セラミックス焼結体３０２の上面に平行な姿勢を維持して誘電体セラミックス焼結体３０２の内部に内蔵されている。第１の電極３０６は、誘電体セラミックス焼結体３０２の上面と下面との中間に埋設されている。これにより、アンテナ装置３００の構造の対称性を向上することができるので、焼成工程におけるアンテナ装置３００の反りを抑制することができる。

なお、第２の電極３１４及び第３の電極３１８も「内蔵型」となっていることが望ましいが、第２の電極３１４及び第３の電極３１８の電磁波の放射への寄与は小さいので、、製造の都合により第２の電極３１４及び第３の電極３１８が「表面型」となっていてもアンテナ装置３００の大きさに与える影響は小さい。換言すれば、放射電極３０４の大部分を占める第１の電極３０６が「埋込型」となっていれば、アンテナ装置３００を小型化することができる。

＜５ 第４実施形態＞
第４実施形態は、アンテナ装置実装体４２０の構成に関する。

図１３は、第４実施形態に係るアンテナ装置実装体４２０の構成を示す斜視図である。

図１３に示すように、アンテナ装置実装体４２０は、第１実施形態に係るアンテナ装置１００をプリント基板４２２の上面に実装した構成を有している。プリント基板４２２の上面には、コプレーナウェーブガイドを構成する信号パターン４２４及び接地パターン４２６が形成されている。アンテナ装置１００は、プリント基板４２２の上面の信号パターン４２４及び接地パターン４２６がない領域に載置され、その第２の電極１１４は信号パターン４２４の端部に、第３の電極１１８は接地パターン４２６の端部にソルダリングされている。

なお、第１実施形態に係るアンテナ装置１００に代えて、第２実施形態に係るアンテナ装置２００又は第３実施形態に係るアンテナ装置３００を実装してもよい。

＜６ 第５実施形態＞
第５実施形態は、「表面型」の構造を有するダイポールアンテナであるアンテナ装置５００の構成に関する。

図１４は、第５実施形態に係るアンテナ装置５００の構成を示す模式図である。図１４は、アンテナ装置５００の斜視図となっている。アンテナ装置は、１／２波長ダイポールアンテナであって、略直方体形状を有する誘電体チップアンテナとなっている。

図１４に示すように、アンテナ装置５００は、誘電体セラミックス焼結体５０２と誘電体セラミックス焼結体５０２に接する線状の放射電極５０４を備える。誘電体セラミックス焼結体５０２を構成する誘電体セラミックス材料及び放射電極５０４を構成する導電材料は、第１実施形態の場合と同様のものを採用することができる。

放射電極５０４は、アンテナ装置５００の主面たる上面にあって直線状に伸びている。放射電極５０４の両端は開放されており、放射電極５０４の中央には給電部５１６，５２０を形成するための間隙が設けられている。

放射電極５０４は、略長方形又は略正方形の断面形状を有している。放射電極５０４は、励振される定在波の腹と節との間隔Ｌの等価半径Ｒに対する比Ｌｑ／Ｒが１５以下（Ｌｑ／Ｒ≦１５）となるような幅ｗ及び厚さｔを有する。これにより、アンテナ装置５００の帯域を著しく広げることができる。

アンテナ装置５００においては、共振周波数の高周波信号を給電部５１６，５２０に平衡給電した場合、放射電極５０４の給電部５１６，５２０が電圧節かつ電流腹となり、放射電極５０４の開放端５１０，５１１が電圧腹かつ電流節となる。したがって、Ｌｑ／Ｒ≦１５であるとは、放射電極５０４の開放端５１０から開放端５１１までの長さＬの等価半径Ｒに対する比が３０以下であることを意味している。

放射電極５０４は、「表面型」となっている。したがって、放射電極５０４は、誘電体セラミックス焼結体５０２の平坦な上面に設けられ、誘電体セラミックス焼結体５０２の平坦な上面から突出している。

＜７ 第６実施形態＞
第６実施形態は、第５実施形態に係るアンテナ装置５００の放射電極５０４を「埋込型」にしたダイポールアンテナであるアンテナ装置６００の構成に関する。

図１５は、第６実施形態に係るアンテナ装置６００の構成を示す模式図である。図１５は、アンテナ装置６００の斜視図となっている。

図１５に示すように、アンテナ装置６００は、第５実施形態に係るアンテナ装置５００と同様に、誘電体セラミックス焼結体６０２と誘電体セラミックス焼結体６０２に接する線状の放射電極６０４を備える。

放射電極６０４は、第５実施形態に係る放射電極５０４と同様に、励振される定在波の腹と節との間隔Ｌｑの等価半径Ｒに対する比Ｌｑ／Ｒが１５以下（Ｌｑ／Ｒ≦１５）となるような幅ｗ及び厚さｔを有する。これにより、アンテナ装置６００の帯域を著しく広げることができる。

ただし、放射電極６０４は、第５実施形態に係る放射電極５０４と異なり、「埋込型」となっている。したがって、放射電極６０４は、誘電体セラミックス焼結体６０２の上面に埋め込まれ、放射電極６０４が露出しているアンテナ装置６００の上面は平坦となっている。

＜８ 第７実施形態＞
第７実施形態は、第５実施形態に係るアンテナ装置５００の放射電極５０４を「内蔵型」にしたダイポールアンテナであるアンテナ装置７００の構成に関する。

図１６は、第７実施形態に係るアンテナ装置７００の構成を示す模式図である。図１６は、アンテナ装置７００の斜視図となっている。

図１６に示すように、アンテナ装置７００は、第５実施形態に係るアンテナ装置５００と同様に、誘電体セラミックス焼結体７０２と誘電体セラミックス焼結体７０２に接する線状の放射電極７０４を備える。

放射電極７０４は、第５実施形態に係る放射電極５０４と同様に、励振される定在波の腹と節との間隔Ｌｑの等価半径Ｒに対する比Ｌｑ／Ｒが１５以下（Ｌｑ／Ｒ≦１５）となるような幅ｗ及び厚さｔを有する。これにより、アンテナ装置７００の帯域を著しく広げることができる。

ただし、放射電極７０４は、第５実施形態に係る放射電極５０４と異なり、「内蔵型」となっている。したがって、放射電極７０４は、アンテナ装置７００すなわち誘電体セラミックス焼結体７０２の上面に平行な姿勢を維持して誘電体セラミックス焼結体７０２の内部に内蔵されている。放射電極７０４は、誘電体セラミックス焼結体７０２の上面と下面との中間に埋設されている。これにより、アンテナ装置７００の構造の対称性を向上することができるので、焼成工程におけるアンテナ装置７００の反りを抑制することができる。

＜９ 第８実施形態＞
第８実施形態は、「表面型」の構造を有する第１実施形態に係るアンテナ装置１００及び第５実施形態に係るアンテナ装置５００に適するアンテナ装置の製造方法に関する。

図１７〜図２１は、第８実施形態に係るアンテナ装置の製造方法を説明する図である。図１７は、第８実施形態に係るアンテナ装置の製造方法における製造の流れを示すフローチャート、図１８〜図２１は、第８実施形態に係るアンテナ装置の製造方法により製造されるアンテナ装置の仕掛品の模式図となっている。

「表面型」の構造を有するアンテナ装置１００，５００の製造にあたっては、図１８に示すように、誘電体セラミックス粉末を含むゲルキャスティング用の第１のスラリーを鋳込み型８３８に鋳込み（ステップＳ８０１）、第１のスラリーを硬化させる（ステップＳ８０２）。このような第１のスラリーのゲルキャスト成形により、鋳込み型８３８の内部に第１の硬化体８３２が得られる。

また、第１の硬化体８３２の作製とは別に、図１９に示すように、誘電体セラミックス粉末を含むゲルキャスティング用の第２のスラリーを鋳込み型８４０に鋳込み（ステップＳ８０３）、第２のスラリーを硬化させる（ステップＳ８０４）。このような第２のスラリーのゲルキャスト成形により、鋳込み型８４０の内部に第２の硬化体８３４が得られる。

第１のスラリー及び第２のスラリーは、化学反応によりゲル化して硬化するものであればよいが、例えば、誘電体セラミックス粉末と熱硬化性樹脂前駆体と分散媒とを含むものを用いることができる。熱硬化性樹脂前駆体は、ポリウレタン樹脂であることが望ましい。ただし、ここで説明したものとは異なるスラリーを用いることも差し支えない。

第１のスラリーと第２のスラリーとは、焼成工程における第１の硬化体８３２及び第２の硬化体８３４の収縮率が異なるように調製されている。収縮率を異ならせるためには、誘電体セラミックス粉末の含有率を異ならせたり、誘電体セラミックス粉末の仮焼合成度を異ならせたりすればよい。

なお、ゲルキャスト成形を２回に分けて行うのではなく、３回以上に分けて行ってもよい。また、硬化体８３２，８３４に分散媒を残存させておき、第１の硬化体８３２及び第２の硬化体８３４が柔軟性を有するようにしてもよい。これにより、第１の硬化体８３２及び第２の硬化体８３４を重ね合わせて熱圧着したときに第１の硬化体８３２と第２の硬化体８３４との間に空隙が生じることを防ぐことができる。

続いて、図２０に示すように、第１の硬化体８３２と第２の硬化体８３４とを重ね合わせて熱圧着し、最終的に誘電体セラミックス焼結体１０２，５０２となる成形体８３０を作製する（ステップＳ８０５）。

さらに続いて、成形体８３０の上面に最終的に放射電極１０４，５０４となる導電材料を含む成形体８３６を作製する（ステップＳ８０６）。成形体８３６はどのように作製してもよいが、典型的には、導電材料の粉末を含むペーストをスクリーン印刷で塗布してペーストを乾燥させることにより作製する。ペーストは、例えば、導電材料の粉末と熱硬化性樹脂前駆体とを含むものを用いることができる。熱硬化性樹脂前駆体は、自己反応性のレゾール型フェノール樹脂であることが望ましい。ただし、ここで説明したものとは異なるペーストを用いることも差し支えない。

このとき、第１実施形態に係るアンテナ装置１００のように誘電体セラミックス焼結体１０２の側面に第２の電極１１４及び第３の電極１１８を設ける必要がある場合は、成形体８３０の側面にも導電材料を含む成形体を作製する。

最後に、成形体８３０と成形体８３６との一体物を焼成することにより、「表面型」の構造を有するアンテナ装置１００，５００が完成する（ステップＳ８０７）。

このようなアンテナ装置の製造方法によれば、第１の硬化体８３２と第２の硬化体８３４との焼成工程における収縮率の違いが、成形体８３０と成形体８３６との収縮率の違いを緩和するので、アンテナ装置１００，５００の反りを抑制することができ、等価半径が大きな放射電極１０４，５０４を備えるアンテナ装置１００，５００を容易に製造することができる。

なお、「表面型」の構造を有するアンテナ装置１００，５００の製造に限って言えば、グリーンシート成形により誘電体セラミックス粉末を含むグリーンシートを作製し、２枚以上のグリーンシート重ね合わせて熱圧着することにより、焼成工程における収縮率が異なる２個以上の硬化体を重ね合わせた成形体を作製してもよい。

＜１０ 第９実施形態＞
第９実施形態は、「埋込型」の構造を有する第２実施形態に係るアンテナ装置２００及び第６実施形態に係るアンテナ装置６００に適するアンテナ装置の製造方法に関する。

図２２〜図２６は、第９実施形態に係るアンテナ装置の製造方法を説明する図である。図２２は、第９実施形態に係るアンテナ装置の製造方法における製造の流れを示すフローチャート、図２３〜図２６は、第９実施形態に係るアンテナ装置の製造方法により製造されるアンテナ装置の仕掛品の模式図となっている。

「埋込型」の構造を有するアンテナ装置２００，６００の製造にあたっては、図２３に示すように、フィルム９４２の上面に最終的に放射電極２０４，６０４となる導電材料を含む成形体９３６を作製する（ステップＳ９０１）。成形体９３６はどのように作製してもよいが、典型的には、導電材料の粉末を含むペーストをスクリーン印刷で塗布してペーストを乾燥させることにより作製する。ペーストは、第８実施形態において説明したものと同様のものを用いることができる。

続いて、図２４に示すように、成形体９３６がその上面に作製されたフィルム９４２を鋳込み型９３８の内底面に設置し（ステップＳ９０２）、誘電体セラミックス粉末を含むゲルキャスティング用の第１のスラリーを鋳込み型９３８に鋳込み（ステップＳ９０３）、第１のスラリーを硬化させる（ステップＳ９０４）。このような第１のスラリーのゲルキャスト成形により、凹形の断面形状を有し凹部に成形体９３６が収容された第１の硬化体９３２が鋳込み型９３８の内部に得られる。

また、第１の硬化体９３２の作製とは別に、図２５に示すように、誘電体セラミックス粉末を含むゲルキャスティング用の第２のスラリーを鋳込み型９４０に鋳込み（ステップＳ９０５）、第２のスラリーを硬化させる（ステップＳ９０６）。このような第２のスラリーのゲルキャスト成形により、鋳込み型９４０の内部に第２の硬化体９３４が得られる。第１のスラリー及び第２のスラリーは、第８実施形態において説明したものと同様のものを用いることができる。

第１のスラリーと第２のスラリーとは、焼成工程における第１の硬化体９３２及び第２の硬化体９３４の収縮率が異なるように調製されているのは、第８実施形態の場合と同様である。ゲルキャスト成形を２回に分けて行うのではなく、３回以上に分けて行ってもよいのも、第８実施形態の場合と同様である。

続いて、図２６に示すように、第１の硬化体９３２と第２の硬化体９３４とを重ね合わせて熱圧着し、最終的に誘電体セラミックス焼結体２０２，６０２となる成形体９３０を作製する（ステップＳ９０７）。

最後に、成形体９３０と成形体９３６との一体物を焼成することにより、「表面型」の構造を有するアンテナ装置２００，６００が完成する（ステップＳ９０８）。このとき、第２実施形態に係るアンテナ装置２００のように誘電体セラミックス焼結体２０２の側面に第２の電極２１４及び第３の電極２１８を設ける必要がある場合は、焼成に先立って成形体９３０の側面にも導電材料を含む成形体を作製する。

このようなアンテナ装置の製造方法によれば、第１の硬化体９３２と第２の硬化体９３４との焼成工程における収縮率の違いが、成形体９３０と成形体９３６との収縮率の違いを緩和するので、アンテナ装置２００，６００の反りを抑制することができ、等価半径が大きな放射電極２０４，６０４を備えるアンテナ装置２００，６００を容易に製造することができる。

＜１１ 第１０実施形態＞
第１０実施形態は、「内蔵型」の構造を有する第３実施形態に係るアンテナ装置３００及び第７実施形態に係るアンテナ装置７００に適するアンテナ装置の製造方法に関する。

図２７〜図３０は、第１０実施形態に係るアンテナ装置の製造方法を説明する図である。図２７は、第１０実施形態に係るアンテナ装置の製造方法における製造の流れを示すフローチャート、図２８〜図３０は、第１０実施形態に係るアンテナ装置の製造方法により製造されるアンテナ装置の仕掛品の模式図となっている。

「内蔵型」の製造方法を有するアンテナ装置３００，７００の製造にあたっては、図２８に示すように、最終的に放射電極３０４，７０４となる導電材料を含む成形体１０３６を作製する（ステップＳ１００１）。成形体１０３６はどのように作製してもよいが、典型的には、導電材料の粉末を含むペーストをスクリーン印刷で塗布してペーストを乾燥させることにより作製する。ペーストは、第８実施形態において説明したものと同様のものを用いることができる。

続いて、図２９に示すように、成形体１０３６を鋳込み型１０３８の内部に設置し（ステップＳ１００２）、図３０に示すように、誘電体セラミックス粉末を含むゲルキャスティング用のスラリーを鋳込み型１０３８に鋳込み（ステップＳ１００３）、スラリーを硬化させる（ステップＳ１００４）。このようなスラリーのゲルキャスト成形により、中空の断面形状を有し中空部に成形体１０３６が収容された硬化体１０３２が鋳込み型１０３８の内部に得られる。

スラリーは、第８実施形態において説明したものと同様のものを用いることができる。

最後に、成形体１０３０と最終的に誘電体セラミックス焼結体３０２，７０２となる硬化体（成形体）１０３２との一体物を焼成することにより、「内蔵型」の構造を有するアンテナ装置３００，７００が完成する（ステップＳ１００５）。このとき、第３実施形態に係るアンテナ装置３００のように誘電体セラミックス焼結体３０２の側面に第２の電極３１４及び第３の電極３１８を設ける必要がある場合は、焼成に先立って成形体１０３０の側面にも導電材料を含む成形体を作製する。

このようなアンテナ装置の製造方法によれば、アンテナ装置３００，７００の構造の対象性が良好であるので、アンテナ装置３００，７００の反りを抑制することができ、等価半径が大きな放射電極と放射電極に接する誘電体セラミックス焼結体とを備えるアンテナ装置を容易に製造することができる。

なお、先述した第９実施形態に係るアンテナ装置の製造方法は、「内蔵型」の構造を有するアンテナ装置の製造に用いることができる。そのためには、第１の硬化体９３２と第２の硬化体９３４とを重ね合わせるときに、第１の硬化体９３２の表裏をひっくり返せばよい。もちろん、成形体９３６が成形体９３０の上面と下面との中間にある場合は、焼成工程における反りが発生しにくいので、第１のスラリーと第２のスラリーとを同じものとしてもよい。

＜１２ 逆Ｆ型アンテナにおける比Ｌｑ／Ｒによる帯域の変化＞
図３１は、逆Ｆ型アンテナにおける比Ｌｑ／Ｒによる帯域の変化を示す図である。図３１は、図１０に示す第１実施形態に係る「表面型」の構造を有するアンテナ装置１００において図３２に示すような寸法を採用したときの放射電極の幅ｗ及び厚さｔ、幅ｗ及び厚さｔから算出された等価半径Ｒ、比Ｌｑ／Ｒ並びにＶＳＷＲ（電圧定在波比）が３．０以下となる比帯域を示す一覧表となっている。

図３１からは、逆Ｆ型アンテナにおいては、比Ｌｑ／Ｒが小さくなるにつれて比帯域は広くなり、比Ｌｑ／Ｒが１５以下となると比帯域が著しく広くなることが明らかである。

なお、第２実施形態に係る「埋込型」の構造を有するアンテナ装置２００及び第３実施形態に係る「内蔵型」の構造を有するアンテナ装置３００においても、比Ｌｑ／Ｒによる帯域の変化は同様である。

＜１３ 逆Ｆ型アンテナにおける構造による放射電極の長さ及びアンテナ装置の効率の変化＞
図３３は、逆Ｆ型アンテナにおける構造による放射電極の長さ及びアンテナ装置の効率の変化を示す図である。図３３は、第１実施形態に係る「表面型」の構造を有するアンテナ装置１００、第２実施形態に係る「埋込型」の構造を有するアンテナ装置２００及び第３実施形態に係る「内蔵型」の構造を有するアンテナ装置３００において図３４に示すような寸法を採用したとき、共振周波数が２ＧＨｚとなる第１の電極１０６，２０６，３０６の直線部分の長さＬａ（図３４参照）とアンテナ装置１００，２００，３００の効率とを示す一覧表となっている。なお、図３４は、「表面型」の構造を有するアンテナ装置１００を例として逆Ｆ型アンテナの寸法例を示しているが、「埋込型」及び「内蔵型」を有するアンテナ装置２００，３００においても第１の電極２０６，３０６が設けられる場所を除いては同様の寸法を採用している。

図３３からは、逆Ｆ型アンテナ装置においては、「表面型」の構造を有する場合よりも「埋込型」の構造を有する場合の方が長さＬａが短くなるとともに効率が高くなり、「埋込型」の構造を有する場合よりも「内蔵型」の構造を有する場合の方がさらに長さＬａが短くなるとともに効率が高くなることが明らかである。

＜１４ ダイポールアンテナにおける比２Ｌｑ／Ｒによる帯域の変化＞
図３５は、ダイポールアンテナにおける比２Ｌｑ／Ｒによる帯域の変化を示す図である。図３５は、図１４に示す第５実施形態に係る「表面型」の構造を有するアンテナ装置５００において図３６に示すような寸法を採用したときの放射電極の幅ｗ及び厚さｔ、幅ｗ及び厚さｔから算出された等価半径Ｒ、比２Ｌｑ／Ｒ並びにＶＳＷＲ（電圧定在波比）が３．０以下となる比帯域を示す一覧表となっている。

図３５からは、ダイポールアンテナにおいては、比２Ｌｑ／Ｒが小さくなるにつれて比帯域は広くなり比２Ｌｑ／Ｒが３０以下、つまり、Ｌｑ／Ｒが１５以下となると比帯域が著しく広くなることが明らかである。

なお、第６実施形態に係る「埋込型」の構造を有するアンテナ装置及び第７実施形態に係る「内蔵型」の構造を有するアンテナ装置においても、比２Ｌｑ／Ｒによる帯域の変化は同様である。

＜１５ ダイポールアンテナにおける構造による放射電極の長さ及びアンテナ装置の効率の変化＞
図３７は、ダイポールアンテナにおける構造による放射電極の長さ及びアンテナ装置の効率の変化を示す図である。図３７は、第５実施形態に係る「表面型」の構造を有するアンテナ装置５００、第６実施形態に係る「埋込型」の構造を有するアンテナ装置６００及び第７実施形態に係る「内蔵型」の構造を有するアンテナ装置７００において図３８に示すような寸法を採用したときの共振周波数が２ＧＨｚとなる放射電極の長さＬａとアンテナ装置５００，６００，７００の効率とを示す一覧表となっている。なお、図３８は、「表面型」の構造を有するアンテナ装置５００を例としてダイポールアンテナの寸法例を示しているが、「埋込型」及び「内蔵型」を有するアンテナ装置６００，７００においても放射電極６０４，７０４が設けられる場所を除いては同様の寸法を採用している。

図３７からは、ダイポールアンテナにおいては、「表面型」の構造を有する場合よりも「埋込型」の構造を有する場合の方が長さＬａが短くなるとともに効率が高くなり、「埋込型」の構造を有する場合よりも「内蔵型」の構造を有する場合の方がさらに長さＬａが短くなるとともに効率が高くなることが明らかである。

＜１６ その他＞
この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、全ての局面において例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。特に、各実施形態において説明した事項を組み合わせて用いることは当然に予定されている。

放射電極の等価半径Ｒと長さＬとの望ましい関係を説明する斜視図である。 比Ｌｑ／Ｒによる比帯域ＲＢＷの変化を説明する図である。 比Ｌｑ／Ｒによる比帯域ＲＢＷの変化を説明する図である。 アンテナ装置の望ましい構造を説明する斜視図である。 アンテナ装置の望ましい構造を説明する斜視図である。 アンテナ装置の望ましい構造を説明する斜視図である。 構造による放射電極の長さ及びアンテナ装置の効率の変化を説明する図である。 構造による放射電極の長さ及びアンテナ装置の効率の変化を説明する図である。 比誘電率による放射電極の長さ及びアンテナ装置の効率の変化を説明する図である。 第１実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 第２実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 第３実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 第４実施形態に係るアンテナ装置実装体の構成を示す斜視図である。 第５実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 第６実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 第７実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 第８実施形態に係るアンテナ装置の製造方法における製造の流れを示すフローチャートである。 第８実施形態に係るアンテナ装置の製造方法により製造されるアンテナ装置の仕掛品の断面図である。 第８実施形態に係るアンテナ装置の製造方法により製造されるアンテナ装置の仕掛品の断面図である。 第８実施形態に係るアンテナ装置の製造方法により製造されるアンテナ装置の仕掛品の断面図である。 第８実施形態に係るアンテナ装置の製造方法により製造されるアンテナ装置の仕掛品の断面図である。 第９実施形態に係るアンテナ装置の製造方法における製造の流れを示すフローチャートである。 第９実施形態に係るアンテナ装置の製造方法により製造されるアンテナ装置の仕掛品の断面図である。 第９実施形態に係るアンテナ装置の製造方法により製造されるアンテナ装置の仕掛品の断面図である。 第９実施形態に係るアンテナ装置の製造方法により製造されるアンテナ装置の仕掛品の断面図である。 第９実施形態に係るアンテナ装置の製造方法により製造されるアンテナ装置の仕掛品の断面図である。 第１０実施形態に係るアンテナ装置の製造方法における製造の流れを示すフローチャートである。 第１０実施形態に係るアンテナ装置の製造方法により製造されるアンテナ装置の仕掛品の断面図である。 第１０実施形態に係るアンテナ装置の製造方法により製造されるアンテナ装置の仕掛品の断面図である。 第１０実施形態に係るアンテナ装置の製造方法により製造されるアンテナ装置の仕掛品の断面図である。 逆Ｆ型アンテナにおける比Ｌｑ／Ｒによる帯域の変化を示す図である。 逆Ｆ型アンテナの寸法例を示す斜視図である。 逆Ｆ型アンテナにおける構造による放射電極の長さ及びアンテナ装置の効率の変化を示す図である。 逆Ｆ型アンテナの寸法例を示す斜視図である。 ダイポールアンテナにおける比２Ｌｑ／Ｒによる帯域の変化を示す図である。 ダイポールアンテナの寸法例を示す斜視図である。 ダイポールアンテナにおける構造による効率の変化を示す図である。 ダイポールアンテナの寸法例を示す斜視図である。

符号の説明

１００，２００，３００，５００，６００，７００ アンテナ装置
１０２，２０２，３０２，５０２，６０２，７０２ 誘電体セラミックス焼結体
１０４，２０４，３０４，５０４，６０４，７０４ 放射電極
４２０ アンテナ装置実装体
８３０，８３６，９３０，９３６，１０３０ 成形体
８３２ 第１の硬化体
８３４ 第２の硬化体
９３２ 第１の硬化体
９３４ 第２の硬化体
１０３２ 硬化体
１３０２ 放射電極
１３０４ 定在波
１３０６ 腹
１３０８ 節
１４０２，１４０６，１４１０ 誘電体セラミックス焼結体
１４０４，１４０８，１４１２ 放射電極

Claims (5)

1. 誘電体セラミックス焼結体と、
   前記誘電体セラミックス焼結体に接し、共振周波数で励振したときの定在波の腹と節との間隔Ｌｑの等価半径Ｒに対する比Ｌｑ／Ｒが１５以下である線状の放射電極と、
   を備えるアンテナ装置。
2. 前記誘電体セラミックス焼結体の内部に前記放射電極を内蔵した構造を有する、
   請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記誘電体セラミックス焼結体の表面に前記放射電極を埋め込んで前記放射電極が露出している埋め込み面を平坦にした構造を有する、
   請求項１に記載のアンテナ装置。
4. (a) 誘電体セラミックス粉末を含むスラリーをゲルキャスト成形して誘電体セラミックス粉末を含む成形体を作製する工程と、
   (b) 前記工程(a)の前又は後に導電材料を含む成形体を作製する工程と、
   (c) 前記工程(a)において作製した成形体と前記工程(b)において作製した成形体との一体物を焼成する工程と、
   を備えるアンテナ装置の製造方法。
5. 前記工程(a)は、ゲルキャスト成形を２回以上に分けて行い、前記工程(c)における収縮率が異なる２個以上の硬化体が重ね合わせされた成形体を作製する、
   請求項４に記載のアンテナ装置の製造方法。

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