JP2014060544A - アンテナ装置および無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】好適にアンテナ特性を向上させるアンテナ装置を実現する。
【解決手段】アンテナ装置（１０）は、基板（１）と、基板（１）の平面とは異なる角度の面であって、基板（１）のエッジ方向に位置する面に設けられたスルーホール（３）を有するアンテナ土台（２）と、アンテナとして動作するアンテナパターン（４）であって、アンテナ土台（２）上に設けられ、スルーホール（３）を通るアンテナパターン（４）と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明はアンテナ装置および上記アンテナ装置を備えた無線通信装置に関する。

近年、携帯電話端末のような移動体無線装置は、小型化および薄型化の傾向にある。このような移動体無線装置の筐体に配置されたアンテナのアンテナ特性を向上させる技術が開示されている。

例えば、特許文献１には、アンテナとして動作するエレメント部を基板の上面に配置し、エレメント部に給電するための給電ランドを基板の下面に配置し、上記エレメント部と上記給電ランドとをスルーホールを介して接続してエレメント部とＧＮＤ部との距離を大きくすることによって、アンテナ特性を向上させる方法が記載されている。

また、スルーホールの孔径を小さくし、パターンの高密度化を図る技術が特許文献２に開示されている。

特開２０１０−９８４２３号公報（２０１０年４月３０日公開） 特開平１１−９７８０９号公報（１９９９年４月９日公開）

アンテナ特性を向上させるために、アンテナのアンテナパターンは、アンテナ整合回路、無線回路、グランド（ＧＮＤ）などを有した基板（無線基板）から可能な限り遠ざけることが好ましい。しかしながら、アンテナ土台（アンテナ基板）上の面であって、基板の平面に対向する面を含む天面部にスルーホールを設けると、当該基板に対向するアンテナ土台上に設けられた給電点からスルーホールまでの間に、アンテナパターンが配置され、アンテナ特性が劣化してしまうという問題がある。また、特許文献１の技術のように、基板（無線基板）とアンテナパターンとが重ならないように配置した場合、基板の実装面積が小さくなってしまうという問題がある。

これを、図面を用いて説明すれば、以下の通りである。図６は、アンテナ土台の天面部にスルーホールが設けられ、アンテナパターンが基板と重ならないように配置された場合におけるアンテナ装置の構成例を示す図である。アンテナ装置６０は、アンテナ整合回路、伝送線路、無線回路、グランド（ＧＮＤ）などを有する基板（無線基板）６１と、スルーホール（貫通孔）６３を有するアンテナ土台（絶縁体）６２と、アンテナ土台６２上に設けられ、スルーホール６３を通るアンテナパターン６４と、アンテナパターン６４に給電するための給電点６５と、給電点６５と基板６１とを接続するための給電バネ６６と、を備えている。

アンテナ土台６２は、天面部のエッジ側にスルーホール６３を設け、天面部のエッジから離れた位置に給電点６５を設けている。また、基板６１には、基板６１のエッジ側に給電バネ６６が配置されている。

アンテナ装置６０は、アンテナパターン６４と基板６１とが重ならないように配置されているため、アンテナパターン６４が配された箇所に対向する位置（図中に双方向矢印で示した部分）に基板６１が配置されない。そのため、アンテナパターン６４が配された箇所に対向する位置（図中に双方向矢印で示した部分）に基板６１が配されている場合に比べ、基板６１の実装面積が小さくなってしまうという問題がある。

また、アンテナパターン６４が配された箇所に対向する位置に基板６１が配された場合、基板６１の影響を受け、アンテナ特性が劣化してしまうという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、好適にアンテナ特性を向上させるアンテナ装置を実現することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るアンテナ装置は、基板と、貫通孔を有する絶縁体と、前記絶縁体上に設けられたアンテナパターンであって、前記貫通孔を通るアンテナパターンと、を備えており、前記貫通孔は、前記絶縁体における前記基板の平面とは異なる角度の面であって、前記基板のエッジ方向に位置する面に設けられていることを特徴としている。

本発明の一態様によれば、アンテナ特性を好適に向上させることができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の例を示す上面斜視図である。 図２に示したアンテナ装置を底面から見た場合における図である。 アンテナ土台を製造するための金型の一例を示す断面概略図である。 （ａ）および（ｂ）は、アンテナ土台の天面部にスルーホールが設けられた場合におけるアンテナ装置の構成例を示す図である。 アンテナ土台の天面部にスルーホールが設けられ、アンテナパターンが基板と重ならないように配置された場合におけるアンテナ装置の構成例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図２は本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の例を示す上面斜視図である。また、図１は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の例を示す断面図であり、図２におけるＡ−Ａで示す面の断面図である。また、図３は、図２に示したアンテナ装置を底面から見た場合における図である。なお、説明の便宜上、図３におけるアンテナ装置１０では、基板を省略している。

図１〜３に示すように、アンテナ装置１０は、基板１と、スルーホール（貫通孔）３を有するアンテナ土台（絶縁体）２と、アンテナ土台２上に設けられ、スルーホール３を通るアンテナパターン４と、アンテナパターン４に給電するための給電点５と、給電点５と基板１とを接続するための給電バネ６と、を備えている。

（基板）
基板１は、アンテナ整合回路、伝送線路、無線回路、グランド（ＧＮＤ）などを有している。図１に示すように、基板１は、基板１のエッジ側（外側）に設けられた給電バネ６を介して給電点５に接続している。

（アンテナ土台）
アンテナ土台２は、図１および図２に示すように、金型等を用いて、天面部２１と天面部２１の端部から略直角に延出した側面部２２とを有するように形成された絶縁性の樹脂構造物である。図１において、アンテナ土台２は、Ｌ字状であることを例に説明を行うが、本発明はこれに限定されず、例えば、バスタブ状であってもよい。また、図１において、側面部２２は天面部２１から略直角に延出するように形成されているが、側面部２２は天面部２１から丸みを帯びて延出するように形成されていてもよい。また、天面部２１の平面と側面部２２の平面とは、２平面の成す角が直角になるように形成されていてもよいし、傾斜を有するように形成されてもよい。

天面部２１は、図２に示すように板状に形成されている。天面部２１は、その裏面（ｚ軸正方向から天面部２１を見た面）が基板１の平面と対向するように配されている。なお、天面部２１は、平面であってもよいし、丸みを有していてもよい。天面部２１の裏面には、図３に示すように、給電点５が設けられている。

側面部２２は、アンテナ土台２における基板１の平面とは異なる角度の面であって、基板１のエッジ方向に位置する面を有した部分である。ここで、基板１のエッジ方向とは、基板１の中心から外側に向かう方向のことである。側面部２２には、側面部２２を厚さ方向に貫通するスルーホール３が設けられている。また、側面部２２には、図２に示すように、アンテナとして動作するアンテナパターン４が設けられている。

なお、アンテナ土台２における基板１の平面とは異なる角度の面であって、基板１のエッジ方向に位置する面とは、「基板１の平面」と「基板１のエッジ方向に位置する面」とが平行でないことを示している。

また、説明の便宜上、アンテナ土台２の天面部２１における基板１と対向する面を裏面（対向面）２１ａ、天面部２１における裏面２１ａの反対側の面を表面２１ｂと称する。また、側面部２２上の面であって、裏面２１ａから延出した面を側裏面（延出面）２２ａ、側面部２２における側裏面２２ａの反対側の面であって、表面２１ｂから延出した面を側表面２２ｂと称する。

なお、アンテナ土台２を構成する物質は、例えば、樹脂、ガラス、セラミックなどが挙げられるがこれに限定されるものではない。

（スルーホール）
スルーホール３は、アンテナ土台２の側面部２２を厚さ方向に貫通する孔である。スルーホール３の各開口部の形状は限定されず、円形の他、例えば、楕円形、多角形（三角形および四角形を含む）、円または楕円と多角形とが複合した形状等が挙げられる。

また、スルーホール３は、スルーホール３の側表面２２ｂの開口部から側裏面２２ａの開口部に向かって段階的に細くなるように形成されている。なお、スルーホール３の形状はこれに限定されず、たとえば、図１のスルーホール３の傾斜とは反対に、スルーホール３の側表面２２ｂの開口部から側裏面２２ａの開口部に向かって段階的に太くなるように形成されてもよいし、側表面２２ｂの開口部から側裏面２２ａの開口部に向かって同じ径を有する形状であってもよい。

（アンテナパターン）
アンテナパターン４とは、任意の形状に形成された膜状または板状または線状の導電体である。アンテナパターン４は、光照射を伴う加工法によってアンテナ土台２上に設けられている。アンテナパターン４は、図１および図２に示すように、アンテナ土台２におけるスルーホール３の開口を有する面（側面部２２の２つの面（側裏面２２ａおよび側表面２２ｂ））のうち、基板１とは反対側の面（側表面２２ｂ）上に形成されており、スルーホール３を通って、アンテナ土台２の側表面２２ｂから、側裏面２２ａおよび裏面２１ａまで延伸し、裏面２１ａ上に設けられた給電点５に接続している。

アンテナパターン４を側表面２２ｂに形成することにより、アンテナパターン４と基板１とを、アンテナ土台２の厚さ分、離れた位置に配置することができる。また、アンテナパターン４と基板１とが重ならないように配置することができる。よって、アンテナ特性を好適に向上させることができる。

なお、アンテナパターン４を構成する物質は特に限定されず、導電性を有する物質（例えば、金属）を用いればよい。なお、アンテナパターン４の形成方法は上記方法に限定されず、例えば、アンテナ土台２上に公知の手法により導電膜を形成した後、光硬化型のレジストを積層し、マスクを用いて露光（光照射）し、現像およびエッチングを行うことにより、アンテナパターン４を形成することができる。

（給電点）
給電点５は、アンテナパターン４に給電するためのものであり、スルーホール３の近傍に設けられている。具体的には、図１に示すように、アンテナ土台２における基板１の平面と対向する面上（裏面２１ａ上）のうち、スルーホール３側のエッジに設けられている。なお、給電点５の位置はこれに限定されず、例えば、アンテナ土台２における基板１の平面とは異なる角度の面上（側裏面２２ａ上）に形成されていてもよい。給電バネ６は、このように形成された給電点５と基板１とを接続するように、基板１におけるスルーホール３側のエッジに設けられている。

これにより、基板１をアンテナ土台２により近づけることができる。よって、基板１のサイズを小さくすることなく、基板１の実装面積をより広くすることができる。

（アンテナ土台２の製造方法）
次に、図４を参照して、アンテナ土台２の製造方法について説明する。図４は、アンテナ土台２を製造するための金型の一例を示す断面概略図である。

図６に示したアンテナ土台６２は、上型と、スルーホール６３部分の型を有した下型とを用いて、樹脂を挟んだ金型の上下の型を上下方向に開くことにより形成することができる。

しかし、本実施形態に係るアンテナ土台２は、上下の型を上下方向に開いて取り出すことができない形状である。そのため、本実施形態にかかるアンテナ土台２を製造するための金型は、図４に示すように、上型３１、下型３２およびスルーホール３部分を形成するためのスライド部３３を有している。

まず、図４に示すように、上型３１と下型３２とを閉じた状態において、スライド部３３を、スルーホール３を形成する状態（図４においては、右方向にスライドした状態）にする。そして、アンテナ土台２を形成するための材料（例えば、樹脂）を当該金型内に注入し、硬化させる。その後、スライド部３３を硬化した樹脂（アンテナ土台２）から取り外し（図４においては、左方向にスライドする）、上型３１と下型３２とを上下方向に開いて、アンテナ土台２を金型から取り外す。

このように、本実施形態に係るアンテナ土台２は、このような金型を用いて製造することができる。なお、アンテナ土台２の製造方法はこれに限定されるものではない。

以上のように、本実施形態に係るアンテナ装置１０は、基板１と、スルーホール３を有するアンテナ土台２と、アンテナとして動作するアンテナパターン４であって、アンテナ土台２上に設けられ、スルーホール３を通るアンテナパターン４と、を備えている。そして、スルーホール３は、アンテナ土台２における基板１の平面とは異なる角度の面であって、基板１のエッジ方向に位置する側裏面２２ａに設けられている。

ここで、図５を参照して、アンテナ土台の天面部にスルーホールが設けられた場合のアンテナ装置について説明する。図５の（ａ）および（ｂ）は、アンテナ土台の天面部にスルーホールが設けられた場合におけるアンテナ装置の構成例を示す図である。図５の（ａ）および（ｂ）のアンテナ装置５０ａ、５０ｂは、アンテナ整合回路、伝送線路、無線回路、グランド（ＧＮＤ）などを有する基板（無線基板）５１と、スルーホール（貫通孔）５３を有するアンテナ土台（絶縁体）５２と、アンテナ土台５２上に設けられ、スルーホール５３を通るアンテナパターン５４と、アンテナパターン５４に給電するための給電点５５と、給電点５５と基板５１とを接続するための給電バネ５６と、を備えている。

図５の（ａ）に示すアンテナ装置５０ａは、給電バネ５６が基板５１のエッジ側に配されるように給電点５５をアンテナ土台５２の天面部のエッジ側に設け、天面部における給電点５５とは異なる位置にスルーホール５３を設けている。アンテナ装置５０ａにおけるアンテナパターン５４は、給電点５５が配された天面部の裏面の位置に対応する天面部の表面の位置からスルーホール５３を介し、給電点５５が配された天面部の裏面の位置までの経路（図中に矢印で示した経路）が必要となる。このように図５の（ａ）に示すアンテナ装置５０ａでは、アンテナパターン５４を折り返して配置しているため、無駄な経路が発生し、アンテナパターン５４の長さが長くなってしまう。また、アンテナパターン５４が基板５１の平面と対向する面（天面部の裏面）上および天面部の表面上に配置されることにより、当該基板５１の影響を受け、アンテナ特性が劣化してしまう。

また、図５の（ｂ）に示すアンテナ装置５０ｂは、天面部のエッジ側にスルーホール５３を設け、天面部のエッジから離れた位置に給電点５５を設けている。給電バネ５６は、図５の（ｂ）に示すように、給電点５５に合わせて、基板５１のエッジから離れた位置に設けられている。アンテナ装置５０ｂにおけるアンテナパターン５４は、スルーホール５３から給電点５５が配された天面部の裏面の位置までの経路（図中に双方向矢印で示した経路）が必要となる。このように図５の（ｂ）に示すアンテナ装置５０ｂでは、給電点５５がエッジから離れた位置にあるため、基板５１の平面と対向する面（天面部の裏面）上に配されたアンテナパターン５４の長さが長くなってしまう。これにより、当該基板５１の影響を受け、アンテナ特性が劣化してしまう。

しかしながら、本実施形態に係るアンテナ装置１０では、スルーホール３が側面部２２に形成されているため、アンテナ土台２の天面部２１上に形成されるアンテナパターン４を短くすることができる。そのため、本実施形態に係るアンテナ装置１０は、アンテナ特性を好適に改善することができる。

また、アンテナ土台２は、基板１の平面に対向する裏面２１ａと、裏面２１ａのエッジから０度より大きい角度を有して延出した面であって、スルーホール３が形成された側裏面２２ａと、を有している。これにより、アンテナパターン４と基板１とが重ならないように配置することができるため、基板１をアンテナ土台２の側面部２２に近接する位置まで近づけて形成することができる。

したがって、アンテナ装置１０は、図６のアンテナ装置６０に比べ、例えば、図１の双方向矢印で示した分、基板１の実装面積を大きくすることができる。

本実施形態に係るアンテナ装置１０は、様々な用途に用いることができる。例えば、アンテナ装置１０は、携帯電話端末等の無線通信装置に搭載して使用することができる。また、アンテナ装置１０のアンテナ土台２は、無線通信装置における筐体として使用することが可能である。このように、アンテナ土台２を無線通信装置の筐体として使用することにより、筐体とアンテナ土台とを別個に設ける場合に比べ、製造コストを抑えることができる。

また、側面部２２の側裏面２２ａが基板１の平面に対して略直角に形成されている場合、側面部２２の側表面２２ｂに形成されたアンテナパターン４と基板１とは重ならない。したがって、基板１を、よりアンテナ土台２の側面部２２に近づけることができる。

〔まとめ〕
本発明の一態様に係るアンテナ装置は、基板と、貫通孔（スルーホール３）を有する絶縁体（アンテナ土台２）と、前記絶縁体上に設けられたアンテナパターンであって、前記貫通孔を通るアンテナパターンと、を備えており、上記貫通孔は、上記絶縁体における上記基板の平面とは異なる角度の面であって、上記基板のエッジ方向に位置する面（側裏面２２ａ）に設けられていることを特徴としている。

上記の構成によれば、上記アンテナ装置では、貫通孔が上記絶縁体における上記基板の平面とは異なる角度の面であって、上記基板のエッジ方向に位置する面に形成されているため、上記絶縁体のうち、上記基板に対向する面を有する部分（天面部２１）に形成されるアンテナパターンを短くすることができる。よって、上記アンテナ装置は、アンテナ特性を好適に向上させることができる。

さらに、本発明の一態様に係るアンテナ装置における上記絶縁体は、上記基板の平面に対向する対向面（裏面２１ａ）と、当該対向面のエッジから角度を有して延出した延出面（側裏面２２ａ）と、を有し、上記絶縁体における上記基板の平面とは異なる角度の面とは、上記延出面であることが好ましい。

上記の構成によれば、アンテナパターンと基板とが重ならないように配置することができるため、上記基板を上記絶縁体の上記延出面に近接する位置まで近づけて形成することができる。したがって、上記アンテナ装置は、上記基板の実装面積を大きくすることができる。

さらに、本発明の一態様に係るアンテナ装置における上記アンテナパターンは、上記絶縁体における上記貫通孔の開口を有する面のうち、上記基板とは反対側の面上に形成されていることが好ましい。

上記構成によれば、アンテナパターンを、上記基板と上記絶縁体の厚さ分、離れた位置に形成することができる。また、アンテナパターンと上記基板とが重ならないように形成することができる。よって、アンテナ特性を好適に向上させることができる。

さらに、本発明の一態様に係るアンテナ装置の上記基板には、上記アンテナパターンに給電するための給電バネが設けられており、上記給電バネは、上記基板における上記貫通孔側のエッジに設けられていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記基板を上記絶縁体により近づけることができる。これにより、上記基板のサイズを小さくすることなく、上記基板の実装面積をより広くすることができる。

更に、本発明の一態様に係る無線通信装置は、本発明の一様態に係る上記アンテナ装置を備えており、上記絶縁体は、当該無線通信装置の筐体であることが好ましい。

無線通信装置の筐体が上記絶縁体であることにより、上記筐体と上記絶縁体とを別個に設ける場合に比べ、製造コストを抑えることができる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、携帯電話端末等の無線通信装置の製造分野において利用することができる。

１ 基板
２ アンテナ土台（絶縁体）
３ スルーホール（貫通孔）
４ アンテナパターン
５ 給電点
６ 給電バネ
１０ アンテナ装置
２１ 天面部
２１ａ 裏面（対向面）
２１ｂ 表面
２２ 側面部
２２ａ 側裏面（延出面）
２２ｂ 側表面
３１ 上型
３２ 下型
３３ スライド部
５０ａ、５０ｂ アンテナ装置
５１ 基板
５２ アンテナ土台
５３ スルーホール
５４ アンテナパターン
５５ 給電点
５６ 給電バネ

Claims (5)

1. 基板と、
   貫通孔を有する絶縁体と、
   前記絶縁体上に設けられたアンテナパターンであって、前記貫通孔を通るアンテナパターンと、を備えており、
   前記貫通孔は、前記絶縁体における前記基板の平面とは異なる角度の面であって、前記基板のエッジ方向に位置する面に設けられていることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記絶縁体は、前記基板の平面に対向する対向面と、当該対向面のエッジから角度を有して延出した延出面と、を有し、
   前記絶縁体における前記基板の平面とは異なる角度の面とは、前記延出面であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記アンテナパターンは、前記絶縁体における前記貫通孔の開口を有する面のうち、前記基板とは反対側の面上に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
4. 前記基板には、前記アンテナパターンに給電するための給電バネが設けられており、
   前記給電バネは、前記基板における前記貫通孔側のエッジに設けられていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のアンテナ装置。
5. 請求項１から４の何れか１項に記載のアンテナ装置を備えた無線通信装置であって、
   前記絶縁体は、当該無線通信装置の筐体であることを特徴とする無線通信装置。

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