JP2010103587A - 車載用アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】車載用アンテナにおいてはんだ付け部分の損傷を抑制する。
【解決手段】共通の樹脂ベース１１の異なる固定点１４ａ，１５ａに固定された複数の平板状のアンテナエレメント１２，１３と、各アンテナエレメント１２，１３の各給電端１２ａ，１３ａがそれぞれ固定される共通の給電基板２０と、を備え、各給電端１２ａ，１３ａは、各アンテナエレメント１２，１３の表面に沿った方向に突出する各帯板１６，１７と、各帯板１６，１７に設けられ、共通の給電基板２０に向かって延びて給電基板２０に接続される平板状の各接続リブ１８，１９と、有し、各接続リブ１８，１９の面は、各アンテナエレメント１２，１３の固定点１４ａ，１５ａの並んでいる方向に向かっている。
【選択図】図５

Description

本発明は、車載用アンテナの構造に関する。

車両にはラジオ、テレビ、無線等の受信装置が多く搭載されている。そして、これらの受信装置それぞれの周波数に応じたアンテナが車両に装備されている。このようなアンテナを車外に設置することによって受信することは可能ではあるが、一般の乗用車においては、美観、スペースの点から好ましくない。そこで、車両に取り付けられているエアスポイラ等の樹脂製中空体からなる外装品の内部空間にアンテナを設置することによりスペースの共用化並びに外観上の車両全体の見栄えの向上を図っている。

エアスポイラの内部にアンテナを取り付ける場合には、内部の限られたスペースに配置して効率よく電波を受信することができるように金属薄板を使用した平板のアンテナエレメントが用いられることが多い。このような平板のアンテナエレメントはエレメント単体で平面を保持することができるほどの厚さが無いことから、樹脂等のベース部材に取り付けられてからエアスポイラの内部に取り付けられている。この際、樹脂と金属との間の熱膨張差を吸収するために樹脂とアンテナエレメントとの間は爪などによって係合させて取り付けられている。そして、アンテナエレメントと車体とは柔軟性のある同軸ケーブルなどによって接続されるように構成されている(例えば、特許文献１参照)。

また、近年はアンテナを小形化するためにセラミックスのアンテナ基板の上に板状のアンテナエレメントを取り付け、そのアンテナ基板を有機材料のプリント配線基板にはんだ付けで取り付けたアンテナモジュールが提案されている。このようなアンテナモジュールでは、動作の際のアンテナエレメントの温度上昇などによりアンテナ基板とプリント基板との間に熱応力が発生し、この熱応力によって各基板の間を接続しているはんだにクラックなどの損傷が発生するという問題があった(例えば、特許文献２参照)。

特開２００３−３０９４１３号公報 特開２００８−１３１１６６号公報

一方、近年は周波数が高い電波を受信する場合が多く、このため、車載用アンテナのアンテナエレメントは小形になってきている。そして、特許文献１に記載された従来技術のように２つのアンテナエレメントをそれぞれ別にエアスポイラ等の内部に搭載するのではなく、２つの平板のアンテナエレメントを共通の樹脂ベースに取り付けて、この樹脂ベースをエアスポイラ等の車両用外装品の内部に取り付けることが多い。更にアンテナ全体を小形にするために、アンテナへの給電基板とアンテナエレメントとの間を柔軟性のある同軸ケーブル等によって接続するのではなく、各金属製のアンテナエレメントの給電端を直接、給電基板にはんだ付けによって接続する場合がある。この場合、各部に熱膨張差が発生すると、熱応力がはんだ付け部分に集中し、はんだにクラックが入ったり、損傷を受けたりする場合があった。

本発明は、車載用アンテナにおいてはんだ付け部分の損傷を抑制することを目的とする。

本発明の車載用アンテナは、共通の樹脂ベースの異なる固定点に固定された複数の平板アンテナエレメントと、各アンテナエレメントの給電端がそれぞれ固定される共通の給電基板と、を備える車載用アンテナであって、各給電端は、各アンテナエレメントの表面に沿った方向に突出する各帯板と、各帯板に設けられ、共通の給電基板に向かって延びて給電基板に接続される平板状の各接続リブと、を備え、各接続リブの面は、各アンテナエレメントの固定点の並んでいる方向に向かっていること、を特徴とする。

本発明の車載用アンテナにおいて、共通の樹脂ベースに取り付けられ、樹脂ベースとの間に給電基板を厚さ方向に挟み込み、給電基板の表面に沿った方向の移動をガイドするカバーを備えること、としても好適である。

本発明は、車載用アンテナにおいてはんだ付け部分の損傷を抑制することができるという効果を奏する。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態の車載用アンテナ１０は、共通の樹脂ベース１１と、樹脂ベース１１の各固定点にそれぞれビス１４，１５によって固定されている２つのアンテナエレメント１２，１３と、各アンテナエレメント１２，１３の各給電端１２ａ，１３ａが固定される共通の給電基板２０とを備えている。樹脂ベースは、ＡＢＳ樹脂の成形品で、各アンテナエレメント１２，１３は黄銅の薄板であり、給電基板２０はガラスエポキシの平板である。各ビス１４，１５の中心は各アンテナエレメント１２，１３の固定点である。給電基板２０の出力端子２４には出力ケーブル２５が接続され、出力ケーブル２５は車両内部のケーブルとの接続コネクタが取り付けられているブラケット２６に接続されている。図１において、各アンテナエレメント１２，１３を固定する各ビス１４，１５から各給電端１２ａ，１３ａに向かう方向をＸ方向、給電基板２０の表面に沿ってＸ方向と直角方向をＹ方向、給電基板２０の面に向かう方向をＺ方向として以下説明する。図２に示すように、Ｙ方向は各アンテナエレメント１２，１３の固定点１４ａ，１５ａの並ぶ方向である。

図２に示すように、樹脂ベース１１は平板状の各アンテナエレメント１２，１３を保持する表面を有するアンテナエレメント保持部１１ａと、給電基板２０を保持する給電基板保持部１１ｂとを備えている。アンテナエレメント保持部１１ａと給電基板保持部１１ｂとは一体成形によって形成されている。一方のアンテナエレメント１２は略Ｌ字形状で、もう一方のアンテナエレメント１３は略四角形状である。各アンテナエレメント１２，１３の間には樹脂ベース１１の表面から突出した板状のリブ１１ｄが設けられており、各アンテナエレメント１２，１３は電気的に分離されている。各アンテナエレメント１２，１３の各給電基板側の端部から共通の給電基板２０の方向に向かってＸ方向に各給電端１２ａ，１３ａが延びている。

各給電端１２ａ１３ａは、各アンテナエレメント１２、１３の表面に沿った方向に突出する各帯板１６、１７と、各帯板１６，１７に設けられ、共通の給電基板２０に向かって延びて給電基板２０に接続される平板状の各接続リブ１８，１９と、を備えている。各帯板１６，１７は、給電基板２０と干渉しないように給電基板２０の下側に向かって階段状に折り曲げられている。そして、図３、図４に示すように、各接続リブ１８，１９は各帯板１６，１７の側面を直角に折り曲げて形成されている。各接続リブ１８，１９は、給電基板２０に設けられたスリット２８，２９に差し込まれ、はんだ３１によって給電基板２０に固定されている。

図３に示すように、各接続リブ１８，１９は、その面が給電基板２０と各アンテナエレメント１２，１３を固定している各ビス１４，１５の中心の各固定点１４ａ，１５ａとを結ぶＸ方向に向かって延びているので、各接続リブ１８，１９の各表面は略平行となっている。また、各ビス１４，１５はＸ方向と直角方向のＹ方向に向かって並んで設けられている。このため、各接続リブ１８，１９の各面は、各ビス１４，１５の並んでいる方向、すなわち、各アンテナエレメント１２，１３の各固定点１４ａ，１５ａの並んでいるＹ方向に向かっている。

図２に示すように、樹脂ベース１１の給電基板保持部１１ｂには給電基板２０を覆うカバー２１がビス２２によって取り付けられている。図３、図４に示すように、カバー２１は周囲にフランジ２１ａ，２１ｂを備えている。カバー２１の後端側のフランジ２１ｂは樹脂ベース１１の給電基板保持部１１ｂのフランジ１１ｃに当たるようにビス２２によって給電基板保持部１１ｂに取り付けられる。カバー２１の後端側フランジ２１ｃは樹脂ベース１１の給電基板保持部１１ｂの内面との間に若干の隙間を持って給電基板２０を挟みこむように構成されている。このように給電基板２０はカバー２１と樹脂ベース１１とによってその厚さ方向に隙間を持って挟み込まれているので、図３、図４の矢印に示すように、その表面に沿った方向にスライドすることができる。また、カバー２１の先端のフランジ２１ａは樹脂ベース１１の給電基板保持部１１ｂとの間に帯板１６，１７を通せるような隙間ができるように取り付けられている。

図３に示すように、カバー２１の後端側には、給電基板２０との隙間を規制する突起２１ｄが設けられている。突起２１ｄは給電基板２０の表面に接していても良いし、接していなくともよいが、給電基板２０がその表面に沿ってスライドすることができるよう、給電基板２０を押さえつけないように構成されていればよい。

以上のように構成された車載用アンテナ１０の温度が上昇した場合の各部の変形について説明する。先に説明したように、樹脂ベース１１はＡＢＳ製であり、各アンテナエレメント１２，１３は黄銅製で、給電基板２０はガラスエポキシ製である。ＡＢＳ樹脂の熱膨張率は、６から１３×１０^-5程度であり、黄銅の熱膨張率は、１．９×１０^-5程度であり、ガラスエポキシの熱膨張率は、２．１×１０^-5程度である。このため、車載用アンテナ１０の温度が変化すると、樹脂部分が黄銅やガラスエポキシの部分よりも大きく伸びることとなる。

図３に示すＸ方向について説明する。樹脂ベース１１と各アンテナエレメント１２，１３は各ビス１４，１５によって固定点１４ａ，１５ａに固定されているので、車載用アンテナ１０の温度が上昇すると、樹脂ベース１１と各アンテナエレメント１２，１３とは固定点１４ａ，１５ａを起点として伸びていく。樹脂ベース１１は黄銅の各アンテナエレメント１２，１３よりも大きく熱膨張するので、その給電基板保持部１１ｂの位置は、各アンテナエレメント１２，１３に接続されている給電基板２０の先端部分よりも各固定点１４ａ，１５ａから離れた位置となる。給電基板２０は樹脂ベース１１の給電基板保持部１１ｂとカバー２１との間にスライド自在に挟まれているので、給電基板２０は樹脂ベース１１に対して相対的に各固定点１４ａ，１５ａの方向に移動する。また、逆に温度が低下した場合には、樹脂ベース１１の給電基板保持部１１ｂの位置は給電基板２０の先端位置よりも各固定点１４ａ，１５ａに近い位置となり、この場合には、給電基板２０は樹脂ベース１１に対して相対的に固定点１４ａ，１５ａと反対の方向に移動する。

このように各アンテナエレメント１２，１３が接続された給電基板２０が各アンテナエレメント１２，１３と共にスライド移動することによって樹脂ベース１１と各アンテナエレメント１２，１３との熱伸び差によって給電基板２０と各アンテナエレメント１２，１３とを接続するはんだ３１に応力が掛かることを抑制することができる。また、給電基板２０はカバー２１に設けられた突起２１ｄによって樹脂ベース１１の給電基板保持部１１ｂに押さえられているので、車両の走行の際の振動などによって給電基板２０が振動することを抑制することができる。

次に、図５を参照しながら、各アンテナエレメント１２，１３の各固定点１４ａ，１５ａの並ぶ方向であるＹ方向の熱膨張について説明する。図５において、実線は常温の状態を示し、点線は温度上昇後の状態を示す。ＡＢＳ製の樹脂ベースの熱膨張率はガラスエポキシ製の給電基板２０の熱膨張率よりも大きいので、車載用アンテナ１０の温度が上昇すると、樹脂ベース１１はガラスエポキシの給電基板２０よりも大きく伸びることとなる。図５に点線で示すように、樹脂ベース１１がＹ方向に熱膨張すると、その熱伸びに伴って樹脂ベース１１の各固定点１４ａ，１５ａに固定されている各アンテナエレメント１２，１３もＹ方向に熱膨張していく。そして、各アンテナエレメント１２，１３の各給電端１２ａ，１３ａのＹ方向の間隔が広がり、それにつれて各接続リブ１８，１９のＹ方向の間隔が広がっていく。一方、給電基板２０も温度が上昇すると、Ｙ方向に向かって熱膨張する。しかし、給電基板２０はガラスエポキシ製で熱膨張率が樹脂ベース１１よりも小さいため、各接続リブ１８，１９が接続されている給電基板２０の各スリット２８，２９のＹ方向の間隔の広がりは、各接続リブ１８，１９の各面間の広がりよりも小さい。

一方、図５に示すように、各接続リブ１８，１９は平板状でその厚み方向がＹ方向になるように各帯板１６，１７からＬ型に折り曲げられて構成されていることから、車載用アンテナ１０の温度が上昇した際には、図５の点線で示すように、各接続リブ１８，１９は各折り曲げ角度が変化すると共に、各接続リブ１８，１９がＸ軸周りに曲げ変形することによって、各接続リブ１８，１９と給電基板２０の各スリット２８，２９のＹ方向の間隔の広がりの差の分を吸収することができる。また、温度が低下した場合には、この逆の変形によってＹ方向の間隔の広がりを吸収することができる。

このように接続リブ１８，１９の変形によって樹脂ベース１１と給電基板２０との熱伸び差によって給電基板２０と各アンテナエレメント１２，１３とを接続するはんだ３１に応力が掛かることを抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態の車載用アンテナ１０は、給電基板２０をスライド可能に保持すること、各アンテナエレメント１２，１３と給電基板２０との間の接続リブ１８，１９が変形することができるように構成することによって、ＸＹ方向の樹脂ベース１１と各アンテナエレメント１２，１３及び樹脂ベース１１と給電基板２０との間に発生する熱膨張差を吸収することができ、温度変化によりはんだ３１に発生する応力を抑制し、はんだ３１にクラックなどの損傷が発生することを抑制することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態における車載用アンテナの平面図である。 本発明の実施形態における車載用アンテナの構成を示す斜視図である。 図１に示す本発明の実施形態のＡ−Ａ断面図である。 図１に示す本発明の実施形態のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施形態における車載用アンテナの熱膨張の状態を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 車載用アンテナ、１１ 樹脂ベース、１１ａ アンテナエレメント保持部、１１ｂ 給電基板保持部、１１ｃ フランジ、１１ｄ リブ、１２，１３ アンテナエレメント、１２ａ，１３ａ 給電端、１４，１５，２２ ビス、１４ａ，１５ａ 固定点、１６，１７ 帯板、１８，１９ 接続リブ、２０ 給電基板、２１ カバー、２１ａ，２１ｂ フランジ、２１ｃ 後端側フランジ、２１ｄ 突起、２４ 出力端子、２５ 出力ケーブル、２６ ブラケット、２８，２９ スリット、３１ はんだ。

Claims (2)

1. 共通の樹脂ベースの異なる固定点に固定された複数の平板アンテナエレメントと、
   各アンテナエレメントの給電端がそれぞれ固定される共通の給電基板と、を備える車載用アンテナであって、
   各給電端は、各アンテナエレメントの表面に沿った方向に突出する各帯板と、各帯板に設けられ、共通の給電基板に向かって延びて給電基板に接続される平板状の各接続リブと、を備え、
   各接続リブの面は、各アンテナエレメントの固定点の並んでいる方向に向かっていること、
   を特徴とする車載用アンテナ。
2. 請求項１に記載された車載用アンテナは、
   共通の樹脂ベースに取り付けられ、樹脂ベースとの間に給電基板を厚さ方向に挟み込み、給電基板の表面に沿った方向の移動をガイドするカバーを備えること、
   を特徴とする車載用アンテナ。

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