JP2010147746A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化を図りつつも、部品点数も削減することのできるアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ装置１は、少なくとも２枚積層された多層基板２と、多層基板２の一方の面に設置される増幅回路３と、多層基板２の１つの層間に形成された金属膜からなるグラウンドパターンと、多層基板２の他方の面に形成された金属膜からなるアンテナパターン２４とを備えている。多層基板２の他方の面におけるアンテナパターン２４の周囲には、アンテナパターン２４に対して電気的に接続された金属膜からなる第一櫛形電極３１と、多層基板２に形成された第一スルーホール２８を介してグラウンドパターンに対して電気的に接続された第二櫛形電極４１とが形成されている。第一櫛形電極３１の櫛歯部３３と、第二櫛形電極４１の櫛歯部４３とは、所定の間隔を空けて互い違いとなるように配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナ装置に関する。

測位システムとして普及している車載用のＧＰＳシステムのアンテナ装置や、米国で実用化されている車載型或いは家庭等での据え付け型の衛星ラジオ等に用いるアンテナ装置としては、例えば図６に例示するようなアンテナ装置１００が開発されている（例えば特許文献１参照）。

図６に示すように、従来のアンテナ装置１００には、電波を受信するセラミック製のアンテナ素子１０２と、アンテナ素子１０２の背面に貼付された回路基板１０３とが備えられている。回路基板１０３のアンテナ素子１０２と反対側の面にはアンテナ素子１０２からの入力を増幅する図示しない増幅回路が形成されており、その回路が形成された面が略箱状のシールドカバー１０４により覆われている。また、回路基板１０３とアンテナ素子１０２とは図示しない両面テープにより貼付されている。これら回路基板１０３とアンテナ素子１０２とに対しては給電ピン１０６が貫通して固定されている。給電ピン１０６の先端部は回路基板１０３上の増幅回路に半田付けされて電気的に接続されている。これにより、アンテナ素子１０２で受信した電波信号が給電ピン１０６を介して増幅回路に入力されるようになっている。
特開２００５−１０９６８８号公報

ところで、他の電子部品と同様にアンテナ装置においても薄型化が望まれている。さらに、製造コストを抑えるべく、部品点数を少なくし、部品コスト及び組み立てコストを抑えることも望まれている。
本発明の課題は、薄型化を図りつつも、部品点数も削減することのできるアンテナ装置を提供することである。

請求項１記載の発明に係るアンテナ装置は、
ガラスエポキシからなる基板が少なくとも２枚積層された多層基板と、
前記多層基板の一方の面に設置される増幅回路と、
前記多層基板の１つの層間に形成された金属膜からなるグラウンドパターンと、
前記多層基板の他方の面に形成された金属膜からなるアンテナパターンと、を備え、
前記多層基板の他方の面における前記アンテナパターンの周囲には、
前記アンテナパターンに対して電気的に接続された金属膜からなる第一櫛形電極と、
前記多層基板に形成された第一スルーホールを介して前記グラウンドパターンに対して電気的に接続された第二櫛形電極とが形成されていて、
前記第一櫛形電極の櫛歯部と、前記第二櫛形電極の櫛歯部とは、所定の間隔を空けて互い違いとなるように配置されていることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のアンテナ装置において、
前記アンテナパターンと前記増幅回路とは、前記多層基板に形成された第二スルーホールを介して電気的に接続されていることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のアンテナ装置において、
前記多層基板は、ガラスエポキシ基板からなることを特徴としている。

本発明によれば、ガラスエポキシからなる基板が少なくとも２枚積層された多層基板は、比誘電率εｒ＝４〜５程度であるので、この多層基板上に金属膜でアンテナパターンを形成すると全体としてアンテナ素子として機能させることが可能となる。多層基板からなるアンテナ素子は、従来のセラミック製のアンテナ素子よりも薄いために、アンテナ装置全体の薄型化を図ることができる。しかしながら、多層基板の場合、従来のセラミック製のアンテナ素子よりも比誘電率が大幅に小さいために、従来のアンテナ素子と同等の放射パターンを得るには、どうしても面積が大きくなってしまう。これを抑制すべく、本発明では、アンテナパターンの周囲に、互いの櫛歯部が所定の間隔を空けて互い違いとなるように第一櫛形電極と第二櫛形電極とを配置している。これにより、第一櫛形電極と第二櫛形電極とがコンデンサとして機能することになるので、放射パターンに容量を付与することができ、面積の大型化を抑えつつも、従来のアンテナ素子と同等の放射パターンとすることが可能となる。
また、従来では、アンテナ素子と基板とが別体であったために両者を固定する両面テープが必要であったが、本発明では多層基板自体がアンテナ素子であるので、両面テープを省略することが可能となる。
これらのことから、アンテナ装置の薄型化を図り、なおかつ部品点数も削減することができる。

以下、本実施形態に係るアンテナ装置について図面を参照し説明する。図１はアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図２はアンテナ装置の上面図である。図１及び図２に示すようにアンテナ装置１は、多層基板２と、多層基板２の下面（一方の面）に設置された増幅回路３とを備える。

多層基板２は、ガラスエポキシからなる２枚の基板２１，２２が積層されて形成されている。この基板２１，２２の層間には金属膜からなるグラウンドパターン２３が形成されている（図３及び図４参照）。また、多層基板２の上面（他方の面）、つまり基板２１の表面には、金属膜からなるアンテナパターン２４が形成されている。アンテナパターン２４は、電波を受信する受信面をなし、その外形が上面視四角形状に形成されている。また、アンテナパターン２４の略中央部には、基板２１の表面を露出させる長孔状の開口部２５が形成されている。アンテナパターン２４若しくは開口部２５の外形形状は、アンテナ装置１で受信する電波の周波数に応じてその形状が決定される。また、アンテナパターン２４における開口部２５の近傍には、スルーホール（第二スルーホール）２６が形成されている。

図３はスルーホール２６の概略構成を示す図２におけるＡ−Ａ断面図である。この図３に示すように、スルーホール２６は基板２１，２２を貫通するように形成されている。スルーホール２６の内周面は金属膜２７により覆われており、この金属膜２７はアンテナパターン２４に接続されるとともに、増幅回路３に接続されている。これにより、アンテナパターン２４と増幅回路３とが、スルーホール２６を介して電気的に接続されることになる。なお、グラウンドパターン２３は、スルーホール２６の金属膜２７には接触しない形状に形成されている。

多層基板２の上面におけるアンテナパターン２４の周囲には、アンテナパターン２４に対して電気的に接続された金属膜からなる第一櫛形電極３１が複数設けられている。第一櫛形電極３１には、アンテナパターン２４に連続する基線部３２と、基線部３２の先端から連続する櫛歯状の櫛歯部３３とが設けられている。

また、多層基板２の上面におけるアンテナパターン２４の周囲には、各第一櫛形電極３１と対となるように第二櫛形電極４１が複数設けられている。第二櫛形電極４１には、多層基板２に形成されたスルーホール（第一スルーホール）２８に連続する基線部４２と、基線部４２の先端から連続する櫛歯状の櫛歯部４３とが設けられている。第二櫛形電極４１の櫛歯部４３は、第一櫛形電極３１の櫛歯部３３に対して、所定の間隔を空けて互い違いとなるように配置されている。

図４はスルーホール２８の概略構成を示す図２におけるＢ−Ｂ断面図である。この図４に示すように、スルーホール２８は基板２１を貫通するように形成されている。スルーホール２８の内周面は金属膜２９により覆われており、この金属膜２９は第二櫛形電極４１の基線部４２に接続されるとともに、グラウンドパターン２３に接続されている。これにより、第二櫛形電極４１が、スルーホール２８を介してグラウンドパターン２３に対して電気的に接続されることになる。

次に、アンテナ装置１の作用について説明する。
アンテナパターン２４で電波を受信すると、その電波信号がスルーホール２６の金属膜２７を介して増幅回路３に送信される。増幅回路３で増幅された電波信号は外部機器に出力されることになる。電波の受信時においては、上述したように第一櫛形電極３１の櫛歯部３３と、第二櫛形電極４１の櫛歯部４３とが、所定の間隔を空けて互い違いとなるように配置されているので、第一櫛形電極３１と第二櫛形電極４１とがコンデンサとして機能し、放射パターンに容量が付与されることになる。

以上のように本実施形態によれば、多層基板２上に金属膜でアンテナパターン２４を形成しているので、多層基板２全体をアンテナ素子として機能させることが可能となる。多層基板２からなるアンテナ素子は、従来のセラミック製のアンテナ素子よりも薄いために、アンテナ装置１全体の薄型化を図ることができる。また、アンテナパターン２４の周囲には、当該アンテナパターン２４に電気的に接続された第一櫛形電極３１及び第二櫛形電極４１が配置されているので、これらをコンデンサとして機能させることができ、放射パターンに容量を付与することができる。これにより、アンテナ装置１の面積の大型化を抑えつつも、従来のアンテナ素子と同等の放射パターンとすることが可能となる。
また、従来では、アンテナ素子と基板とが別体であったために両者を固定する両面テープが必要であったが、本実施形態では多層基板２自体がアンテナ素子であるので、両面テープを省略することが可能となる。
これらのことから、アンテナ装置１の薄型化を図り、なおかつ部品点数も削減することができる。

また、アンテナパターン２４と増幅回路３とは、多層基板２に形成されたスルーホール２６を介して電気的に接続されているので、従来では必要であった給電ピンを省略したとしてもアンテナパターン２４と増幅回路３との電気的な接続を確保することが可能となる。したがって部品点数の削減をより向上させることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。以下の説明において、上記実施形態と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
例えば、本実施形態では、第一櫛形電極３１と第二櫛形電極４１とがアンテナパターン２４の各辺毎に一組ずつ、合計四組設けられている場合を例示して説明したが、これ以上であってもよい。なお、第一櫛形電極３１と第二櫛形電極４１とが４組であると周波数の調整を容易に行うことができ、好ましい。

また、本実施形態では、多層基板２がガラスエポキシ基板から形成されている場合を例示して説明したが、多層基板はガラスエポキシ基板に限らず、セラミック材よりも誘電率の低い材質の基板を多層基板として用いてもよい。

また、本実施形態では、多層基板２が２枚の基板２１，２２で形成されている場合を例示して説明したが、３枚以上の基板から形成された多層基板であってもよい。この場合、第一櫛形電極及び第二櫛形電極と、グラウンドパターンとを別の層間に形成することが可能となる。具体的には、例えば図５に示すアンテナ装置１Ａでは、多層基板５が、ガラスエポキシからなる３つの基板５１，５２，５３から形成されている。

そして、最上層の基板５１の表面にはアンテナパターン２４ａが形成されているとともに、最下層の基板５３の表面には増幅回路３ａが設置されている。また、最上層の基板５１と中間の基板５２との層間には第一櫛形電極３１ａ及び第二櫛形電極４１ａが形成されている。中間の基板５２と最下層の基板５３との層間にはグラウンドパターン２３ａが形成されている。

多層基板５には、基板５１，５２，５３を貫通するスルーホール２６ａと、基板５１を貫通するスルーホール２８ａと、基板５２を貫通するスルーホール２８ｂとが設けられている。

スルーホール２６ａの内周面を覆う金属膜２７ａは、アンテナパターン２４ａに接続されるとともに、増幅回路３ａに接続されている。これにより、アンテナパターン２４ａと増幅回路３ａとが、スルーホール２６ａを介して電気的に接続されることになる。なお、この場合においても、グラウンドパターン２３ａは、スルーホール２６ａの金属膜２７ａには接触しない形状に形成されている。
スルーホール２８ａの内周面を覆う金属膜２９ａはアンテナパターン２４ａに接続されるとともに、第一櫛形電極３１ａに接続されている。これにより、第一櫛形電極３１ａとアンテナパターン２４ａとが、スルーホール２８ａを介して電気的に接続されることになる。
スルーホール２８ｂの内周面を覆う金属膜２９ｂは第二櫛形電極４１ａに接続されるとともに、グラウンドパターン２３ａに接続されている。これにより、第二櫛形電極４１ａとグラウンドパターン２３ａとが、スルーホール２８ｂを介して電気的に接続されることになる。

このようなアンテナ装置１Ａにおいては、第一櫛形電極３１ａ及び第二櫛形電極４１ａと、グラウンドパターン２３ａとが別の層間に形成されているので、第一櫛形電極３１ａ及び第二櫛形電極４１ａをアンテナパターン２４ａの下方に配置することができる。これにより、アンテナパターン２４ａの周囲に第一櫛形電極及び第二櫛形電極を形成した場合よりも、アンテナ装置１Ａ自体の面積を小さくすることが可能となる。

本実施形態のアンテナ装置の概略構成を表す斜視図である。 図１のアンテナ装置の概略構成を表す上面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 本実施携帯のアンテナ装置の変形例を模式的に示す断面図である。 従来のアンテナ装置の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１ アンテナ装置
２ 多層基板
３ 増幅回路
２１ 基板
２２ 基板
２３ グラウンドパターン
２４ アンテナパターン
２５ 開口部
２６ スルーホール（第二スルーホール）
２７ 金属膜
２８ スルーホール（第一スルーホール）
２９ 金属膜
３１ 第一櫛形電極
３３ 櫛歯部
４１ 第二櫛形電極
４３ 櫛歯部

Claims (3)

1. 少なくとも２枚積層された多層基板と、
   前記多層基板の一方の面に設置される増幅回路と、
   前記多層基板の１つの層間に形成された金属膜からなるグラウンドパターンと、
   前記多層基板の他方の面に形成された金属膜からなるアンテナパターンと、を備え、
   前記多層基板の他方の面における前記アンテナパターンの周囲には、
   前記アンテナパターンに対して電気的に接続された金属膜からなる第一櫛形電極と、
   前記多層基板に形成された第一スルーホールを介して前記グラウンドパターンに対して電気的に接続された第二櫛形電極とが形成されていて、
   前記第一櫛形電極の櫛歯部と、前記第二櫛形電極の櫛歯部とは、所定の間隔を空けて互い違いとなるように配置されていることを特徴とするアンテナ装置。
2. 請求項１記載のアンテナ装置において、
   前記アンテナパターンと前記増幅回路とは、前記多層基板に形成された第二スルーホールを介して電気的に接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
3. 請求項１又は２記載のアンテナ装置において、
   前記多層基板は、ガラスエポキシ基板からなることを特徴とするアンテナ装置。

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