JP2016100687A - アンテナ基板 - Google Patents

Abstract

【課題】自由度の高いパターンの変更を可能とするアンテナ基板を提供する。
【解決手段】基板の表面に複数の導電体パターンが並設されており、前記導電体パターンには夫々、隣り合う導電体パターンと接続される電極が設けられている。一部の電極間を、アンテナの種々の仕様に応じてゼロ抵抗素子などの受動素子で接続して導通させることにより、二次元又は三次元的に仕様に適したアンテナ長及びアンテナ形状のアンテナを事後的に形成することが可能である。
【選択図】図１

Description

本願は、自由度が高いパターンの変更を可能とするアンテナ基板に関する。

昨今の車両では、車両の電子キー及び車載装置夫々に内蔵されたアンテナ装置間の無線信号の送受信により、メカニカルキーを用いることなしにドアの施錠及び開錠が行なわれる。この種の電子キー又は車載装置に内蔵されたアンテナ装置では、各種信号の送受信を制御する回路が実装される基板にアンテナパターンそのものが形成されている。

送受信する信号に必要な感度、指向性、又は使用する電波の周波数と、基板自体の形状、及び基板上の周辺部品からの影響との関係に応じて、基板上に形成されるアンテナパターンは適宜設計される。しかしながら、周辺部品等の設計変更又は使用条件等の仕様変更により、事後的にアンテナ長及びアンテナ形状を変更する必要性が生じることがある。

特許文献１には、形状及び配置が異なるアンテナエレメントが基板上に複数形成されており、アンテナエレメントの組み合わせを選択して接続することで、事後的にアンテナ長及びアンテナ形状を適切な周波数又は指向性に対応させることを可能にしたアンテナ基板が開示されている。

特許第５３９９８６６号公報

特許文献１に開示されたアンテナ基板では、アンテナエレメントの組み合わせによっていくつかのパターンから適切なアンテナ長及びアンテナ形状を選択することが可能である。しかしながら、予め想定されている数種類の周波数及び指向性等の仕様に応じて設計されたアンテナエレメントの組み合わせから選択する構成であり、選択範囲に限りがあって自由度が低く、多様な仕様変更に対応できない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、自由度の高いパターン変更を可能とするアンテナ基板を提供することを目的とする。

本発明に係るアンテナ基板は、基板の表面に複数の導電体パターンが並設されており、前記導電体パターンには夫々、隣り合う導電体パターンと接続される電極が設けられており、一部の電極間が受動素子により接続されてあることを特徴とする。

本発明に係るアンテナ基板は、前記複数の導電体パターンはマトリクス状に配置されてあることを特徴とする。

本発明に係るアンテナ基板は、前記複数の導電体パターンは、十字状、Ｔ字状又はＬ字状を含むことを特徴とする。

本発明に係るアンテナ基板は、前記受動素子の一部はゼロ抵抗素子であることを特徴とする。

本発明に係るアンテナ基板は、前記受動素子の他の一部はコイル又はコンデンサであり、該コイル又はコンデンサと前記複数の導電体パターンの内の一部とにより整合回路が形成されてあることを特徴とする。

本発明に係るアンテナ基板は、前記複数の導電体パターンの内の一部は、導電体層が形成されたスルーホールに接続されていることを特徴とする。

本発明に係るアンテナ基板は、前記基板上の前記複数の導電体パターンが並設されている面から離隔した部分を有し、前記スルーホールの導電体層に接続されてある導電体を更に備えることを特徴とする。

本発明に係るアンテナ基板は、前記基板は多層基板であることを特徴とする。

本発明に係るアンテナ基板は、前記複数の導電体パターンの内の一部は前記基板上の接地用電極と接続してあることを特徴とする。

本発明に係るアンテナ基板は、前記複数の導電体パターンの内の一部には外部端子電極が設けられていることを特徴とする。

本発明では、電極が設けられた複数の導電体パターンが基板上に並設されている。複数の導電体パターンの内、一部の隣り合う導電体パターン間を受動素子で接続することによって二次元又は三次元的に、種々のアンテナ長及びアンテナ形状のアンテナを形成することが可能である。これにより、複数のパターンからいずれかを選択するのではなく、種々の設計変更又は仕様変更に応じたパターンのアンテナを事後的に形成することができる。

本発明では、複数の導電体パターンはマトリクス状に並設されていることにより、隣り合う導電体パターンの一部の電極を受動素子で接続することによって全体としてＬ字型、Ｆ字型、Ｃ字型、又はＵ字型等のアンテナを形成することが容易に可能となる。

本発明では、複数の導電体パターンは十字状、Ｔ字状又はＬ字状に配線されたものを含む。これにより、隣り合う導電体パターンの一部の電極を受動素子で接続することにより、全体としてＬ字型、Ｆ字型、Ｃ字型、又はＵ字型等のアンテナを形成することが可能となる。

本発明では、受動素子はゼロ抵抗素子として例えばゼロΩ抵抗、ジャンパー素子、又はジャンパー抵抗等と呼ばれるチップ素子を用いればよい。これにより全体として一体の導電体からなるアンテナパターンと同等のアンテナを形成することが可能となる。

本発明では、受動素子の一部はコイル又はコンデンサであって、これによりアンテナのみならず、形成されるアンテナに対応する整合回路の一部又は全部を事後的に形成することが可能となる。

本発明では、複数の導電体パターンの内の一部は導電体層が形成されてあるスルーホールに接続されている。これにより、基板の他面側の回路、又はアンテナ基板に積層される他の基板上の回路との電気的接続が可能となり、更には、スルーホールに差し込むように他の導電体を実装するなど、多様なパターンのアンテナ、アンテナに係る回路の多様な構成が可能となる。

本発明では、複数の導電体パターンの内の一部が接続されているスルーホールの導電体層に、基板と離隔した部分を有する導電体を接続するようにしてもよい。これにより、基板の一面上の二次元的なパターンのみならず、基板と離隔した部分を有する三次元的なアンテナを事後的に形成することも可能となる。

本発明では、基板は多層基板としてもよい。これにより、複数の基板上に配線されている複数の導電体パターンを受動素子及びスルーホールにて接続することによって多様なパターンのアンテナの形成が可能となる。

本発明では、アンテナを形成する基礎となり得る複数の導電体パターンの内の一部は、接地用電極と接続可能に構成しておくことにより、前記複数の導電体パターンの内の一部を整合回路に用いる場合に利用することが可能となる。

本発明では、複数の導電体パターンの内の一部には外部端子電極、即ち受動素子により接続されない電極が設けられていてもよい。これにより、アンテナの電気特性を事後的に計測する際に使用するなどの利用が可能である。

本発明による場合、予め設けられてある複数の導電体パターンの電極間を導通させることで、種々の仕様に応じた長さ又は形状のアンテナを事後的に形成することができる。つまり事後的に形成できるアンテナのパターンの自由度が高まり、共通のアンテナ基板を種々の仕様に対応させて使用することが可能になる。

実施の形態１におけるアンテナ基板の原板を示す模式図である。 実施の形態１におけるアンテナ基板の実装例を示す説明図である。 実施の形態１におけるアンテナ基板の他の実装例を示す説明図である。 実施の形態２におけるアンテナ基板の原板を示す模式図である。 実施の形態２におけるアンテナ基板の実装例を示す斜視図である。

以下、本発明をその実施形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。なお、以下に示す実施形態は例示であって、本発明は以下の構成に限られないことは勿論である。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１におけるアンテナ基板の原板を示す模式図である。以下で説明するアンテナ基板は例えば、車両の電子キーなどの携帯機内、若しくは該携帯機と信号を送受信する車載装置内、又は両方に使用される。基板上のアンテナ以外の構成要素については図示及び説明を省略する。

原板１０は、基板本体１１の端部に矩形状に設けられたアンテナエリア１０ａに複数の導電体パターン１２が並設され、更に導電体パターン１２の各端部に電極１３が形成されて構成されている。

複数の導電体パターン１２は、アンテナエリア１０ａに例えば３行９列のマトリクス状に配列されている。導電体パターン１２の形状は、図１に示す如くアンテナエリア１０ａ内の位置によって異なる。アンテナエリア１０ａの角部に位置する導電体パターン１２はＬ字状をなし、アンテナエリア１０ａの周縁に位置する導電体パターン１２は、横線が行方向又は列方向に沿い、縦線がアンテナエリア１０ａの内部を向くＴ字状をなす。その他、アンテナエリア１０ａの内側に位置する導電体パターン１２は夫々十字状をなす。

複数の導電体パターン１２の先端には夫々電極１３が形成されている。電極１３は所謂ランドであって銅箔によって形成されている。隣り合う導電体パターン１２の電極１３間に後述のゼロ抵抗素子を半田付けすることで電気的に接続することが可能としてある。

アンテナエリア１０ａの周縁に位置する複数の導電体パターン１２の内、基板本体１１の中心側に位置する１つの導電体パターン１２（具体的には３行３列目）は、基板本体１１の中心側に向けて延出するように形成されたラインを有し、該ラインの先端には整合回路及び受信回路に接続するための電極１４が形成されている。また、整合回路及び受信回路が実装される箇所には、整合回路及び受信回路を接続するラインパターン１５及び回路を半田付けするための電極１６が形成されてある。

図２は、実施の形態１におけるアンテナ基板１の実装例を示す説明図である。図３は、他の実装例を示す説明図である。アンテナ基板１は前述したように構成された原板１０上に、図２及び図３に示す如く複数のゼロ抵抗素子１７、整合回路１８及び受信回路１９を実装して構成される。

ゼロ抵抗素子１７は所謂、ゼロΩ抵抗、ジャンパー抵抗、又はジャンパー素子等と呼ばれる抵抗素子であり、抵抗値が略ゼロである。

整合回路１８は、受動素子の組み合わせからなるか、又はチップ回路として構成されている。整合回路１８は、複数の導電体パターン１２及びゼロ抵抗素子１７の組み合わせから形成されるアンテナと、整合回路１８自身との間でインピーダンスを整合する。

受信回路１９は、複数の導電体パターン１２及びゼロ抵抗素子１７の組み合わせから形成されるアンテナにて受信した電波から受信信号を取り出す処理、又はアンテナへ送信信号を出力する処理を行なう。

図２に示す実装例では、アンテナエリア１０ａに並設されてある複数の導電体パターン１２の内、１行１〜６列目の６つの導電体パターン１２と、２行３〜６列目の４つの導電体パターン１２と、３行３列目の導電体パターン１２とが接続されるように１０個のゼロ抵抗素子１７が実装され、これによりアンテナ７ａが形成されている。図３に示す他の実装例では、１行１〜９列目の９つの導電体パターン１２と、２行３〜９列目の７つの導電体パターン１２と、３行３列目の導電体パターン１２とがアンテナ７ａよりも長く接続されるように１６個のゼロ抵抗素子１７が実装され、これによりアンテナ７ｂが形成されている。

実施の形態１に示したように、複数の導電体パターン１２及びゼロ抵抗素子１７の組み合わせによりアンテナ長及びアンテナ形状の変更が容易になる。例えば図２のアンテナ７ａ及び図３のアンテナ７ｂのように、形状は類似しているがアンテナの全長が異なるパターンを容易に形成することが可能である。

勿論、図２に示したアンテナ７ａ又は図３に示したアンテナ７ｂはあくまで例示である。アンテナ基板１では、原板１０上のいずれの導電体パターン１２の電極１３をゼロ抵抗素子１７で接続するかにより、Ｆ字型、Ｃ字型、Ｌ字型、Ｕ字型、又は渦巻き型等、多様なパターンのアンテナを形成することが可能である。

（実施の形態２）
図４は、実施の形態２におけるアンテナ基板の原板の例を示す模式図である。なお実施の形態２におけるアンテナ基板及び原板の構成の内、実施の形態１と共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

実施の形態２において原板１０ｂは、矩形状の基板本体１１の端部に矩形状に設けられたアンテナエリア１０ｃに複数の導電体パターン１２が並設され、導電体パターン１２の各端部に電極１３が形成されて構成されている。

複数の導電体パターン１２は、アンテナエリア１０ｃに例えば３行９列のマトリクス状に並設されている。導電体パターン１２の形状は、図４に示す如く導電体パターン１２のアンテナエリア１０ｃ内又は基板本体１１上における位置によって異なる。基板本体１１の角部に位置する導電体パターン１２は、導電体パターン１２群の行方向に沿った棒状をなす。アンテナエリア１０ｃの周縁に位置する導電体パターン１２の内、行方向に沿って列設されている導電体パターンは、横線が行方向に沿い縦線がアンテナエリア１０ｃ内を向くＴ字状をなす。基板本体１１の両長辺に沿う位置にある導電体パターン１２の内、基板本体１１の角部の導電体パターン１２を除く４つの導電体パターン１２は、Ｌ字状をなす。その他、アンテナエリア１０ｃの内側に位置する導電体パターン１２は夫々、行方向及び列方向に沿う十字状をなす。

複数の導電体パターン１２は、隣り合う導電体パターン１２側の先端に電極１３が形成されている。電極１３は所謂ランドである。各導電体パターン１２の電極１３間はゼロ抵抗素子１７又は後述のコイル又はコンデンサ等の受動素子により電気的に接続することが可能としてある。

基板本体１１の角部に位置する２つの棒状の導電体パターン１２（１行１列目、１行９列目）は、同角部に設けられているスルーホール２０に接続されている。なおスルーホール２０には孔壁面及び孔周縁部に導電体層が形成されており、導電体パターン１２は該導電体層に接続されている。

アンテナエリア１０ｃの周縁に位置する複数の導電体パターン１２の内、基板本体１１の中心側に位置する１つの導電体パターン１２（具体的には３行５列目）は、基板本体１１の中心側に向けて延出するように形成されたラインを有し、該ラインの先端には受信回路１９に接続するための電極１４が形成されている。

また、棒状の導電体パターン１２と反対側のアンテナエリア１０ｃの角部に位置するＬ字状の導電体パターン１２の内の一方（３行１列目）は、基板本体１１の長手方向に隣り合う導電体パターン１２とは反対側に、長手方向に沿って延出するように形成されたラインを有している。該ラインの先端にはテストパッド２１が形成されている。また、該テストパッド２１が形成された導電体パターンとはアンテナエリア１０ｃの反対側に位置し、棒状の導電体パターンと隣り合う導電体パターン１２（２行９列目）は、該棒状の導電体パターン１２側に、基板本体１１の長手方向に沿って延出するように形成されたラインを有している。該ラインの先端にもテストパッド２１が形成されている。これらのテストパッド２１も銅箔によって形成された所謂ランドである。テストパッド２１は、接続している導電体パターン１２における電位を測定するためなどの目的に用いられる。

更に、棒状の導電体パターン１２と反対側のアンテナエリア１０ｃの角部に位置するＬ字状の導電体パターン１２の内の他方（３行９列目）を含む３つの導電体パターン１２（３行７〜９列目）は、アンテナエリア１０ｃから遠ざかるように延出するように形成されたラインを有し、該ラインの先端には電極２４が夫々形成されている。電極２４もまた、銅箔によって形成されたランドである。

３つの電極２４から所定距離離れた位置にグランドパターン２５が形成されている。グランドパターン２５は接地電位に保たれることが可能としてある。グランドパターン２５が接地電位に接続された場合に、グランドパターン２５に受動素子により接続されている電極２４が設けられたラインを有する導電体パターン１２も接地電位に保たれる。

図５は、実施の形態２におけるアンテナ基板１ｂの実装例を示す斜視図である。アンテナ基板１ｂは前述したように構成された原板１０ｂに、図５に示す如く複数のゼロ抵抗素子１７、アンテナ部材３０、コイル素子３１，３２，３３、及び受信回路１９を実装して構成される。

アンテナ部材３０は短冊状の導電体からなる。該導電体は例えば銅又は銅を主成分とする銅合金からなる芯部材の表面に錫等のメッキが施された部材である。アンテナ部材３０は、凸部を各有している両端部が同じ向きに折り曲げられた形状をなす。アンテナ部材３０は、基板本体１１の角部に設けられているスルーホール２０に両端部の凸部を差し込み半田付けされる。これにより、アンテナ部材３０が基板本体１１に固定され、スルーホール２０の導電体層に接続されている１行１列目及び１行９列目の導電体パターン１２と電気的に接続される。

図５に示す実装例では、アンテナ部材３０が接続されている角部の一方の導電体パターン１２（１行９列目）と、該導電体パターン１２に基板本体１１の短手方向に隣り合う１行８列目の導電体パターン１２と、２行８列目の導電体パターン１２と、３行８列目の導電体パターン１２とが接続されるように３個のゼロ抵抗素子１７が実装されている。これにより、基板本体１１から離隔した導電体が導電体パターン１２間に架け渡されるように設けられたアンテナ部材３０と、基板本体１１上に二次元的に形成される導電体パターン１２とゼロ抵抗素子１７とによって、三次元形状を有するアンテナの形成が実現されている。

更に図５に示す実装例では、ゼロ抵抗素子１７が実装されている３行８列目の導電体パターン１２に設けられている電極２４と、グランドパターン２５との間にコイル素子３１が実装され、該導電体パターン１２に隣り合う３行７列目の導電体パターン１２に設けられている電極２４と、グランドパターン２５との間にコイル素子３２が実装されている。そして、３行８列目の導電体パターン１２と、該導電体パターン１２に隣り合う３行７列目の導電体パターン１２との間の電極１３にもコイル素子３３が実装されている。これにより、３つのコイル素子を含む整合回路が形成されている。更に、３行７〜５列目の導電体パターン１２が接続されるように２個のゼロ抵抗素子１７が実装され、３行５列目の導電体パターン１２の電極１４に受信回路１９が実装されることにより、アンテナ及び整合回路が受信回路１９に接続されたアンテナ基板１ｂが構成される。なお複数の導電体パターン１２から形成される整合回路は、コイル素子３１〜３３の実装に限らず、コンデンサ又は抵抗器等の他の受動素子の実装によって実現されてもよい。

実施の形態２に示したように、複数の導電体パターン１２及びゼロ抵抗素子１７のみならず、原板１０ｂに導電体層が形成されたスルーホール２０を設けておくことにより、スルーホール２０間に架け渡された基板本体１１と離隔した部分を有するアンテナ部材３０を含む三次元的なアンテナを、平板状の基板本体１１に事後的に形成することが可能となる。更に、接地電位に保たれることが可能な電極２４を形成しておくことにより、形成される多様なアンテナに適合するように、整合回路を事後的に形成することも可能となる。

上述した実施の形態１及び２では、複数の導電体パターン１２はアンテナ基板１（又は１ｂ）の端部の矩形状のアンテナエリア１０ａ（又は１０ｃ）に３行９列のマトリクス状に配列される構成とした。しかしながら、導電体パターン１２の配列は３行９列のみならず、行数及び列数は他の数であってもよいことは勿論である。また、斜方、菱形、六角、矩形、又は平行体の格子状に配列される構成であってもよいし、アンテナエリア内に格子状に限らずある程度ランダムに配置されていてもよい。更に、複数の導電体パターン１２は矩形状のアンテナエリア内に配置される構成には限られない。例えば、基板本体１１の一長辺及び一短辺に沿ったＬ字状の範囲、又は三辺に沿ったコの字状の範囲、四辺に沿ったロの字の範囲をアンテナエリアとしてもよい。

また実施の形態１及び２では、アンテナ基板１（又は１ｂ）は１層の基板本体１１上に複数の導電体パターン１２が配線される構成とした。しかしながら本発明はこれに限らず、アンテナ基板１は多層基板であってもよく、各基板本体の一面又は両面の対応する位置に複数の導電体パターンを配線しておき、スルーホールを介して電気的に接続可能としてもよい。これにより、限られたアンテナエリア内で三次元的なアンテナを事後的に形成することも可能となる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１ｂ アンテナ基板
１１ 基板本体（基板）
１２ 導電体パターン
１３ 電極
１７ ゼロ抵抗素子（受動素子）
１９ 受信回路
２０ スルーホール
２１ テストパッド（外部端子電極）
３０ アンテナ部材（導電体）
３１，３２，３３ コイル素子（受動素子）
２５ グランドパターン（接地用電極）

Claims (10)

1. 基板の表面に複数の導電体パターンが並設されており、
   前記導電体パターンには夫々、隣り合う導電体パターンと接続される電極が設けられており、
   一部の電極間が受動素子により接続されてある
   ことを特徴とするアンテナ基板。
2. 前記複数の導電体パターンはマトリクス状に配置されてある
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ基板。
3. 前記複数の導電体パターンは、十字状、Ｔ字状又はＬ字状を含む
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ基板。
4. 前記受動素子の一部はゼロ抵抗素子である
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のアンテナ基板。
5. 前記受動素子の他の一部はコイル又はコンデンサであり、
   該コイル又はコンデンサと前記複数の導電体パターンの内の一部とにより整合回路が形成されてある
   ことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ基板。
6. 前記複数の導電体パターンの内の一部は、導電体層が形成されたスルーホールに接続されている
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のアンテナ基板。
7. 前記基板上の前記複数の導電体パターンが並設されている面から離隔した部分を有し、前記スルーホールの導電体層に接続されてある導電体を更に備える
   ことを特徴とする請求項６に記載のアンテナ基板。
8. 前記基板は多層基板である
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のアンテナ基板。
9. 前記複数の導電体パターンの内の一部は前記基板上の接地用電極と接続してある
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のアンテナ基板。
10. 前記複数の導電体パターンの内の一部には外部端子電極が設けられている
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のアンテナ基板。

Images