JP2017059924A - 車両用アンテナ装置および車両用アンテナ装置用コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】誘電体基材に与えるダメージを低減できるとともに、良好な機械的強度と電気的特性とを兼ね備えたコネクタを備えた車両用アンテナ装置を提供する。
【解決手段】本発明の車両用アンテナ装置は、誘電体基材と、誘電体基材に設けられたアンテナと、給電用ケーブルに電気的に接続されるコネクタ４と、を備える。アンテナは、誘電体基材に設けられたアンテナ導体６と、アンテナ導体に電気的に接続され、誘電体基材に設けられた給電用電極７と、を備える。コネクタは、給電用ケーブルを支持するコネクタ本体９と、コネクタ本体９に設けられ、給電用ケーブルに電気的に接続される端子電極１０と、を備える。給電用電極７と端子電極１０とは、絶縁性接着剤３３を介して接合されることにより容量結合されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用アンテナ装置および車両用アンテナ装置用コネクタに関する。

自動車等の車両用のアンテナとして、例えばウインドウガラスの表面に線条のアンテナ導体を印刷する、またはウインドウガラスの内部に線条のアンテナ導体を埋め込む形態のアンテナが知られている。以下、この種のアンテナをガラスアンテナと称する。テレビ放送、ラジオ放送等の電波信号は、アンテナ導体で受信され、同軸ケーブル等の伝送路を介してテレビ、ラジオ等の受信機器に伝送される。

ガラスアンテナと同軸ケーブルとを電気的に接続するためのコネクタが、下記の特許文献１に開示されている。このコネクタは、ホルダ部と、ホルダ部に着脱可能に取り付けられるピックアップ部と、を備える。同軸ケーブルは、ピックアップ部に電気的に接続される。

特許第５４７６７１３号公報

特許文献１では、ガラス基板へのコネクタの実装方法として、ガラスアンテナの端子に対してホルダ部の端子をはんだ付けによって固定する方法が採用されている。近年、自然環境等への配慮から、電子デバイスへの鉛の使用を避ける要求があり、各種の電子デバイスに無鉛はんだまたは導電性接着剤を使用する動きが進んでいる。上記のコネクタの実装についても、無鉛はんだまたは導電性接着剤を使用することが検討されている。

ところが、一般的な無鉛はんだの融点は有鉛はんだの融点に比べて高いため、コネクタの実装に無鉛はんだを用いると、実装時の処理温度が高くなり、ガラスにダメージを与えるおそれがある。ガラスにダメージを生じると、ガラスの機械的強度を低下させるおそれがある。融点が低い無鉛はんだもあるが、融点が低い無鉛はんだは、機械的強度が低い、コストが高い、等の問題を持っている。導電性接着剤は、一般的に高い導電性を得ようとすると、導電性材料、たとえば銀等の金属の含有量を増加する必要があり、その場合、接着剤の含有量が低下するため、高い接着強度が得られない、という問題がある。その他、導電性接着剤には、耐久性が低い、コストが高い、等の問題もある。

本発明の一つの態様は、誘電体基材に与えるダメージを低減できるとともに、良好な機械的強度と電気的特性とを兼ね備えたコネクタを備えた車両用アンテナ装置を提供する。また、本発明の一つの態様は、前記車両用アンテナ装置に用いて好適な車両用アンテナ装置用コネクタを提供する。

本発明の一つの態様の車両用アンテナ装置は、誘電体基材と、前記誘電体基材に設けられたアンテナと、受信機器の給電用ケーブルに電気的に接続されるコネクタと、を備え、前記アンテナは、前記誘電体基材に設けられたアンテナ導体と、前記アンテナ導体に電気的に接続され、前記誘電体基材の第１面に設けられた給電用電極と、を備え、前記コネクタは、前記給電用ケーブルを支持するコネクタ本体と、前記コネクタ本体に設けられ、前記給電用ケーブルに電気的に接続される端子電極と、を備え、前記給電用電極と前記端子電極とは、絶縁性接着剤を介して接合されることにより容量結合されている。

本発明の一つの態様の車両用アンテナ装置において、前記コネクタは、前記端子電極を有するホルダ部と、前記ホルダ部に着脱可能に嵌合され、前記給電用ケーブルに電気的に接続されるピックアップ部と、を備えていてもよい。

本発明の一つの態様の車両用アンテナ装置において、前記コネクタは、前記誘電体基材の第１面から所定の間隔をおいて配置され、前記コネクタと前記誘電体基材との間の間隔を保持するスペーサーをさらに備えていてもよい。

本発明の一つの態様の車両用アンテナ装置において、前記スペーサーは粘着性を有していてもよい。

本発明の一つの態様の車両用アンテナ装置において、前記絶縁性接着剤の比誘電率は４以上であることが好ましい。

本発明の一つの態様の車両用アンテナ装置において、前記絶縁性接着剤の比誘電率は１０以上であることが好ましい。

本発明の一つの態様の車両用アンテナ装置において、前記絶縁性接着剤がカーボンブラックを含有していてもよい。

本発明の一つの態様の車両用アンテナ装置において、前記絶縁性接着剤の体積抵抗率が１０^４Ω・ｍ以上であってもよい。

本発明の一つの態様の車両用アンテナ装置において、前記絶縁性接着剤の体積抵抗率が１０^１２Ω・ｍ以上であってもよい。

本発明の一つの態様の車両用アンテナ装置において、前記絶縁性接着剤のせん断接着強さは１．０ＭＰａ以上であることが好ましい。

本発明の一つの態様の車両用アンテナ装置において、前記誘電体基材は合わせガラスであってもよい。

本発明の一つの態様の車両用アンテナ装置用コネクタは、給電用ケーブルを支持するコネクタ本体と、前記コネクタ本体の第１面に設けられ、前記給電用ケーブルに電気的に接続される端子電極と、を備え、前記コネクタ本体の第１面と前記端子電極の接合面とは略同一平面上に位置する。

本発明の一つの態様の車両用アンテナ装置用コネクタにおいて、前記コネクタ本体と前記端子電極とが並ぶ方向を第１方向とし、前記第１方向に直交する方向を第２方向としたとき、前記第１面の法線方向から見た前記端子電極の前記第２方向の寸法は、前記第１面の法線方向から見た前記コネクタ本体の前記第２方向の寸法と略等しくてもよい。

本発明の一つの態様の車両用アンテナ装置用コネクタにおいて、前記端子電極の外形形状は、曲線部を含んでいてもよい。

本発明の一つの態様によれば、誘電体基材に与えるダメージを低減できるとともに、良好な機械的強度と電気的特性とを兼ね備えたコネクタを備えた車両用アンテナ装置を実現できる。本発明の一つの態様によれば、品質に優れた車両用アンテナ装置に用いて好適なコネクタを実現できる。

本発明の第１実施形態の車両用アンテナ装置の概略構成図である。 車両用アンテナ装置におけるコネクタの側面図である。 コネクタにおけるホルダ部の平面図である。 端子部の断面図である。 コネクタの裏面図である。 ピックアップ部の断面図である。 アンテナ装置の挿入損失の周波数依存性を示すグラフである。 第１実施形態の車両用アンテナ装置の構成図である。 （Ａ）、（Ｂ）第１実施形態の車両用アンテナ装置の受信利得の測定結果である。 第２実施形態のアンテナ装置におけるコネクタの裏面図である。 （Ａ）コネクタを実装する前の状態を示す側面図、（Ｂ）コネクタを実装する前の状態を示す裏面図、である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図７を用いて説明する。
以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
以下の説明では、文章を簡略化するため、「車両用アンテナ装置」を単に「アンテナ装置」と称する。

以下の説明では「絶縁性接着剤」、「両面粘着テープ」等の用語を用いている。これらの用語のうち、「接着」は、貼り合わせるときには流動性がある液体であるが、その後は固体に変化し、界面で強固に結びつき、剥離に抵抗する作用を言う。これに対し、「粘着」は、貼り合わせるときにゲル状の柔らかい固体であり、そのままの状態で被着体に濡れ、その後も状態の変化を起こさずに剥離に抵抗する作用を言う。また、本発明における「絶縁性接着剤」とは、体積抵抗率が１０^４Ω・ｍ以上の特性を有する接着剤のことであり、「導電性接着剤」とは異なる。

図１に示すように、アンテナ装置１は、ウインドウガラス２と、アンテナ３と、コネクタ４と、を備える。本実施形態のアンテナ装置１は、たとえば自動車Ｍのフロントガラスに適用されたアンテナ装置である。テレビ放送、ラジオ放送等の電波信号は、フロントガラスのアンテナ装置１で受信され、同軸ケーブルＫを介してテレビ、ラジオ等の受信機器Ｎに伝送される。ただし、本発明のアンテナ装置は、フロントガラスに適用されるものに限ることはなく、リアガラスまたはサイドガラスに適用されるものであってもよい。
本実施形態のウインドウガラス２は、特許請求の範囲の誘電体基材に対応する。

図２および図３に示すように、アンテナ３は、ウインドウガラス２の第１面２ａ（室内側の面）に設けられている。アンテナ３は、アンテナ導体６と、給電用電極７と、を備える。アンテナ導体６と給電用電極７とは一体に構成され、ウインドウガラス２の第１面２ａに設けられている。したがって、アンテナ導体６と給電用電極７とは、電気的に接続されている。アンテナ導体６および給電用電極７は、銀、銅等の導電性材料で構成される。本実施形態の場合、アンテナ導体６および給電用電極７は、ウインドウガラス２の第１面２ａに形成された銀パターンで構成される。なお、アンテナ導体６および給電用電極７は、銀ペースト印刷、焼成等の工程を経て形成されるが、アンテナ導体６および給電用電極７の形成方法はこれに限定されない。

アンテナ導体６および給電用電極７は、必ずしもウインドウガラス２の第１面２ａに設けられていなくてもよい。すなわち、ウインドウガラス２が図４で示す合わせガラスである場合、合わせガラスの内側（樹脂層２Ｂに接する面）に設けられていてもよい。図２では図示を省略するが、ウインドウガラス２の第１面２ａには額縁状の黒色セラミック層が設けられている。黒色セラミック層上に、コネクタ４、アンテナ導体６、および給電用電極７の一部分または全体が設けられていてもよい。ウインドウガラス２の車外側から見ると、黒色セラミック層により、当該層上に設けられた各要素が車外から見えなくなり、デザイン性に優れたウインドウガラス２となる。

図３に示すように、アンテナ導体６は、給電用電極７と一体となった線条の導体である。なお、図３では、アンテナ導体６のうち、給電用電極７の近傍の一部のみを示している。アンテナ導体６は、信号側アンテナ導体６Ａ（図３の左側）と、アース側アンテナ導体６Ｂ（図３の右側）と、を含む。給電用電極７は、信号側給電用電極７Ａ（図３の左側）と、アース側給電用電極７Ｂ（図３の右側）と、を含む。信号側アンテナ導体６Ａの端部には、信号側アンテナ導体よりも幅が広い信号側給電用電極７Ａが設けられている。アース側アンテナ導体６Ｂの端部には、アース側アンテナ導体６Ｂよりも幅が広いアース側給電用電極７Ｂが設けられている。信号側給電用電極７Ａとアース側給電用電極７Ｂとは、所定の距離離れた位置に設けられている。アンテナ導体６のパターンは、図３のパターンに限定されない。たとえば、少なくとも一方の電極に複数の導体が設けられているパターン、または、一方の電極に一つもしくは複数の導体が設けられ、他方の電極に導体が設けられていないパターンであってもよい。

図２に示すように、コネクタ４は、コネクタ本体９と、端子電極１０と、を備える。コネクタ本体９は、給電用の同軸ケーブルＫを支持する。端子電極１０は、アンテナ３の信号側給電用電極７Ａに対応する信号側端子電極１０Ａと、アンテナ３のアース側給電用電極７Ｂに対応するアース側端子電極１０Ｂと、を備える。信号側端子電極１０Ａは、同軸ケーブルＫの芯線と電気的に接続される。アース側端子電極１０Ｂは、同軸ケーブルＫの外周線と電気的に接続される。

図２に示すように、信号側端子電極１０Ａおよびアース側端子電極１０Ｂは、コネクタ本体９の長手方向における両方の端部に設けられている。端子電極１０の給電用電極７との接合面１０ａとコネクタ本体９のウインドウガラス２との対向面である第１面９ａとは、略同一平面上に位置している。ここで言う「略同一面上に位置している」とは、給電用電極７との接合面１０ａとコネクタ本体９の第１面９ａとの間に段差があり、その段差が１ｍｍ以下であることを含む概念である。

図５に示すように、ウインドウガラス２の第１面２ａの法線方向から見て、コネクタ本体９の平面形状は長方形であり、端子電極１０の平面形状も長方形である。ウインドウガラス２の第１面２ａの法線方向から見た端子電極１０の幅Ｗ１は、ウインドウガラス２の第１面２ａの法線方向から見たコネクタ本体９の幅Ｗ２と略等しい。ここで言う「略等しい」とは、端子電極１０の幅Ｗ１とコネクタ本体４の幅Ｗ２との差が、製造公差に相当する１ｍｍ以下であることを含む概念である。
ここで言う「幅」とは、コネクタ本体９の長手方向に対して直交し、かつ、ウインドウガラス２の第１面２ａに対して平行な方向の寸法である。

図２に示すように、コネクタ本体９は、ホルダ部１２と、ピックアップ部１３と、を備える。
ホルダ部１２は、絶縁ケース１５と、接続部１６（図３参照）と、接続ピン１７（図３参照）と、を備える。絶縁ケース１５は、ピックアップ部１３が嵌め込まれる開口部が上方に開口した樹脂等の絶縁性材料からなるケースである。接続部１６は、後述するピックアップ部１３の接続部２２Ａと電気的に接続される。接続ピン１７は、ホルダ部１２の内底から鉛直上方に延在し、信号側端子電極１０Ａと電気的に接続されている。

信号側端子電極１０Ａおよびアース側端子電極１０Ｂは、ホルダ部１２に固定されている。具体的な構成として、信号側端子電極１０Ａは、絶縁ケース１５の長手方向における一方の端部に設けられている。アース側端子電極１０Ｂは、絶縁ケース１５の長手方向における信号側端子電極１０Ａが設けられた側と反対側の端部に設けられている。信号側端子電極１０Ａは、絶縁ケース１５の両側面を挟むように立ち上がる固定部１８により絶縁ケース１５に固定されている。同様に、アース側端子電極１０Ｂは、絶縁ケース１５の両側面を挟むように立ち上がる固定部１９により絶縁ケース１５に固定されている。

ピックアップ部１３は、ホルダ部１２に対して着脱可能に嵌合される。
図６の断面図に示すように、ピックアップ部１３は、絶縁ケース２１と、接地用導体２２と、嵌合端子２５と、嵌合端子固定絶縁ケース２６と、を備えている。絶縁ケース２１は、略直方体形状であり、中空の樹脂等の絶縁性材料からなるケースである。接地用導体２２は、接続部２２Ａと、固定部２２Ｂと、を備える。接続部２２Ａは、絶縁ケース２１の内部に位置し、ピックアップ部１３がホルダ部１２に嵌合された状態でホルダ部１２の接続部１６（図３参照）と接続される。固定部２２Ｂは、絶縁ケース２１の内部に導入された同軸ケーブルＫの外周線Ｋ２を外側からかしめることにより外周線Ｋ２と導通する。

嵌合端子２５は、嵌合端子固定絶縁ケース２６の内部に固定されている。嵌合端子固定絶縁ケース２６は、接地用導体２２の内部に固定されている。嵌合端子２５は、嵌合部２５Ａと、芯線固定部２５Ｂと、を有している。嵌合部２５Ａは、ホルダ部１２の接続ピン１７（図３参照）と嵌合する。芯線固定部２５Ｂは、同軸ケーブルＫの芯線Ｋ１を外側からかしめることにより、芯線Ｋ１と導通する。嵌合端子２５と嵌合端子固定絶縁ケース２６とを含む接地用導体２２は、絶縁ケース２１の内部に固定される。嵌合端子２５は、同軸ケーブルＫの芯線Ｋ１およびホルダ部１２の接続ピン１７と嵌合することにより、接続ピン１７からの信号を芯線Ｋ１に伝送する。

なお、本実施形態では、コネクタ本体９が、互いに着脱可能なホルダ部１２およびピックアップ部１３の２つの部材から構成されている例を示したが、コネクタ本体の構成はこれに限定されない。コネクタ本体は、１つの部材から構成されていてもよいし、３つ以上の部材から構成されていてもよい。

以下、給電用電極７と端子電極１０との接合部の詳細な構成について、図２および図４を参照して説明する。以下、給電用電極７と端子電極１０との接合部を端子部３２と称する。
図２に示すように、端子部３２は、コネクタ４の長手方向の両端に設けられている。端子部３２は、信号側端子部３２Ａと、アース側端子部３２Ｂと、を備える。信号側端子部３２Ａは、信号側給電用電極７Ａと信号側端子電極１０Ａとが絶縁性接着剤３３を介して接合され、容量結合された構成を有する。アース側端子部３２Ｂは、アース側給電用電極７Ｂとアース側端子電極１０Ｂとが絶縁性接着剤３３を介して接合され、容量結合された構成を有する。このように、信号側端子部３２Ａとアース側端子部３２Ｂとは、同一の構成を有する。

図４では、図２の二点鎖線の円Ａで囲んだアース側端子部３２Ｂを拡大して図示している。したがって、以下ではアース側端子部３２Ｂを例に挙げて説明する。
図４に示すように、本実施形態のウインドウガラス２は、第１ガラス層２Ａ、樹脂層２Ｂ、および第２ガラス層２Ｃが順次積層された合わせガラスで構成される。ウインドウガラス２の第１面２ａのうち、コネクタ４とその近傍の領域に、黒色セラミック層３５が設けられている。アース側給電用電極７Ｂは、黒色セラミック層３５上に設けられている。アース側端子電極１０Ｂは、アース側給電用電極７Ｂの上方に、アース側給電用電極７Ｂから所定の間隔をおいて設けられている。絶縁性接着剤３３は、アース側給電用電極７Ｂとアース側端子電極１０Ｂとの間の空間に設けられている。アース側給電用電極７Ｂは、アース側端子電極１０Ｂよりも大きく、アース側端子電極１０Ｂの外側にはみ出している。そのため、ウインドウガラス２の第１面２ａの法線方向から見て、アース側給電用電極７Ｂとアース側端子電極１０Ｂとが重なり合う部分Ｃが、主に容量結合のキャパシタとして機能する。なお、図４の符号Ｃ以外の箇所において、絶縁性接着剤を介さずに給電用電極と端子電極とが対向している部分がある場合、その部分も容量結合に寄与する。

絶縁性接着剤３３としては、熱を加えることなく硬化するタイプの絶縁性ペースト状接着剤が好ましく用いられる。この種の絶縁性接着剤として、たとえば一液湿気硬化型ウレタン接着剤（横浜ゴム株式会社製、品番：ＷＳ−２９２Ａ）、二液混合型エポキシ・変性シリコーン接着剤（コニシ株式会社製、品番：ＭＯＳ２００）等が挙げられる。湿気硬化型接着剤は、大気中の水分と反応して硬化が進む接着剤である。二液混合型接着剤は、硬化剤を添加することで強制的に化学反応を生じ、硬化する接着剤である。

上記の一液湿気硬化型ウレタン接着剤は、予備組成物として末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー、カーボンブラック、充填剤、および可塑剤、接着付与剤として３個以上のＮＣＯ基を有するポリイソシアネート化合物、第１触媒として錫系触媒と珪酸エステル化合物との反応物とジブチル錫ビスのいずれか一方または両方、第２触媒としてジモルフォリノジエチルエーテル（ＤＭＤＥＥ）、を含有する。

上記の二液混合型エポキシ・変性シリコーン接着剤は、エポキシ樹脂、および変性シリコーンポリマー硬化剤を含有する主液、変性シリコーンポリマー、エポキシ硬化剤、およびカーボンブラック着色料を含有する副液、から構成される。

絶縁性接着剤３３として、加熱硬化型の接着剤が用いられてもよい。たとえば、加熱硬化型アクリルエポキシ系接着剤（スリーエムジャパン株式会社製、品番：９２７０）、加熱硬化型ウレタン系接着剤、などが用いられてもよい。

図２に示すように、コネクタ４のホルダ部１２とウインドウガラス２との間に、両面粘着テープ３７が設けられている。コネクタ４とウインドウガラス２とは、両面粘着テープ３７により互いに固定される。両面粘着テープ３７は、コネクタ４のホルダ部１２とウインドウガラス２との間隔を一定に保持するスペーサーとしての役割を果たす。絶縁性接着剤３３は、常温で放置することにより自然硬化させるタイプの接着剤であるため、硬化するまでにある程度長い時間が必要である。したがって、両面粘着テープ３７は、絶縁性接着剤３３が硬化するまでの間にコネクタ４の位置がずれないように、コネクタ４のホルダ部１２をウインドウガラス２に仮固定する役割も果たす。

従来のアンテナ装置におけるコネクタの端子電極は、はんだ付けによって給電用電極に接合されていた。これに対して、本実施形態のアンテナ装置１では、端子電極１０と給電用電極７とは、絶縁性接着剤３３により接合されるとともに、絶縁性接着剤３３を介して容量結合されている。ここで、端子部３２の伝送特性に影響を与えるパラメーターとして、静電容量、およびインピーダンスについて考える。絶縁性接着剤３３の比誘電率をε_ｒ［−］、真空の誘電率をε_０［Ｆ／ｍ］、絶縁性接着剤３３の誘電正接をtanδ［−］、絶縁性接着剤３３の接着面積（キャパシタＣの面積）をＳ［ｍ^２］、絶縁性接着剤３３の厚さをｄ［ｍ］とすると、端子部３２の静電容量Ｃ［Ｆ］は、下記の（１）式で表される。

伝送される高周波信号の周波数をｆ［Ｈｚ］とすると、端子部３２のインピーダンスＺ［Ω］は、下記の（２）式で表される。

（１）式および（２）式から、高周波信号の周波数ｆ、絶縁性接着剤３３の接着面積Ｓ、および絶縁性接着剤３３の厚さｄが一定であったとすると、静電容量ＣおよびインピーダンスＺは、絶縁性接着剤３３の比誘電率ε_ｒによって決まる。端子部３２の伝送特性を高めるためには、静電容量Ｃは大きい方が好ましく、インピーダンスＺは小さい方が好ましい。静電容量Ｃを大きく、インピーダンスＺを小さくするためには、絶縁性接着剤３３の比誘電率ε_ｒが大きいことが好ましい。

また、絶縁性接着剤３３には、端子部３２の伝送特性だけでなく、端子部３２の機械的強度を充分に確保するだけの接着性能が求められる。本実施形態で用いるコネクタの端子電極の接着部分の面積が８ｍｍ×９．７ｍｍ＝７７．６ｍｍ^２であることを考慮すると、接着剤のせん断接着強さが１ＭＰａ以上であれば、接着部分のせん断強度は７７．６ｍｍ^２×１ＭＰａ＝７７．６Ｎとなり、実用上十分なせん断強度を得られる。よって、本実施形態で用いる絶縁性接着剤は、せん断接着強さ１ＭＰａ以上の特性を有する接着剤が好ましい。たとえば、ＪＡＳＯ（日本自動車技術会規格）Ｄ５４０３記載のコネクタの挿抜力の上限値である６８．６Ｎよりも大きい接着強度であれば、ガラス面からコネクタのホルダ部が脱落することがないため、実用上十分な強度であると言える。

そこで、本発明者らは、以下に説明する伝送特性／機械強度評価用テストピースを製作し、以下に説明する実施例１、実施例２、比較例、および従来例について、伝送特性とせん断強度とを測定した。以下、伝送特性／機械強度評価用テストピースを、テストピースと略記する。

以下、絶縁性接着剤の評価方法および評価結果について説明する。
実施例１、実施例２、比較例および従来例のテストピースに共通の試作条件は、以下の通りである。
テストピースは、一辺１００ｍｍの正方形状、厚さ５ｍｍのガラス基板に銀ペーストにより５０Ωのコプレーナ線路を印刷し、焼成した後、その上に本実施形態で提案する方法によりコネクタを実装したものである。コネクタは、外形が８ｍｍ×９．７ｍｍの長方形状の端子電極を備えている。端子電極の面積に等しい絶縁性接着剤の接着面積は、８ｍｍ×９．７ｍｍ＝７７．６ｍｍ^２であった。両面粘着テープとして、厚さが０．４ｍｍの両面粘着テープを用いた。したがって、両面粘着テープの厚さと等しい絶縁性接着剤の厚さも０．４ｍｍであった。

実施例１、実施例２として、前述の本実施形態のテストピースを作製した。
具体的には、実施例１として、一液湿気硬化型ウレタン接着剤（横浜ゴム株式会社製、品番：ＷＳ−２９２Ａ、体積抵抗率：１０^４Ω・ｍ）を用いて端子電極とコプレーナ線路とを接合したテストピースを作製した。
実施例２として、二液混合型エポキシ・変性シリコーン接着剤（コニシ株式会社製、品番：ＭＯＳ２００、体積抵抗率：１０^１２Ω・ｍ）を用いて端子電極とコプレーナ線路とを接合したテストピースを作製した。
実施例１および実施例２で用いた絶縁性接着剤の基礎性能を［表１］に示す。

比較例として、両面粘着テープを用いて端子電極とコプレーナ線路とを接合したテストピースを作製した。両面粘着テープとして、アクリルフォームテープ（スリーエムジャパン株式会社製、品番：ＧＴ７１０４）を用いた。
従来例として、はんだ付けにより端子電極とコプレーナ線路とを接合したテストピースを作製した。従来例のテストピースについては、電気的特性のみを評価した。

評価項目は、電気的特性としての挿入損失、機械的特性としてのコネクタのせん断強度、の２項目である。挿入損失については、コネクタとコプレーナ線路にそれぞれ５０Ωの同軸ケーブルを接続し、ネットワークアナライザを用いて挿入損失の周波数特性を測定した。せん断強度については、せん断試験機を用いてコネクタの接合部分にせん断荷重を加え、コネクタが破壊したときのせん断荷重をせん断強度として測定した。

図７は、挿入損失の周波数特性を示すグラフである。
図７の横軸は周波数［ＭＨｚ］であり、図７の縦軸は挿入損失［ｄＢ］である。
符号Ａ１のグラフは実施例１のデータを示し、符号Ａ２のグラフは実施例２のデータを示し、符号Ｂのグラフは比較例のデータを示し、符号Ｃのグラフは従来例のデータを示す。

主に欧州のデジタルラジオ（ＤＡＢ）においては、デジタルラジオ用電波信号の周波数帯域は、１７４ＭＨｚ〜２４０ＭＨｚである。ＤＡＢ周波数帯域を、図７に符号ｆ１で示す。日本の地上波デジタルテレビ（ＤＴＶ）においては、地上波デジタルテレビ用電波信号の周波数帯域は、４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚである。ＤＴＶ周波数帯域を、図７に符号ｆ２で示す。

図７に示すように、ＤＡＢ周波数帯域ｆ１、ＤＴＶ周波数帯域ｆ２のそれぞれにおいて、実施例１（符号Ａ１）および実施例２（符号Ａ２）のテストピースでは、はんだ付けによる導電接合を有する従来例（符号Ｃ）には劣るが、両面粘着テープを用いた比較例（符号Ｂ）に比べて、挿入損失を小さく抑えることができた。実用上は挿入損失が２ｄＢ程度以下であると、アンテナ装置の作製が容易になり、ＤＡＢ周波数帯域ｆ１に対しては、実施例１で用いたウレタン接着剤を用いることが好ましい。ＤＴＶ周波数帯域ｆ２に対しては、実施例１で用いたウレタン接着剤、実施例２で用いたエポキシ・変性シリコーン接着剤のいずれも好適である。ただし、挿入損失が２ｄＢを超える場合でも、アンテナの特性を調整することにより実用上十分なアンテナ装置を作製することは可能である。したがって、本発明で提案するコネクタ実装方法は、挿入損失２ｄＢ以下の実装方法に限られるものではない。

上記の評価結果は、接着面積が７７．６ｍｍ^２、絶縁性接着剤の厚さが０．４ｍｍであることを前提としている。したがって、接着面積を拡大してよいのであれば、比誘電率がより小さい絶縁性接着剤を使用できる可能性がある。

せん断強度の測定結果を［表２］に示す。８０Ｎ以上のせん断強度を得ることを実用上の目標とする。

［表２］に示すように、全てのテストピースについて、せん断強度の目標値である８０Ｎ以上を満足することができた。さらに、実施例１および実施例２のテストピースでは、両面粘着テープを用いた比較例に比べて、高いせん断強度を得ることができた。

次に、本発明者らは、以下に示す実施例１、実施例２、従来例のアンテナ装置を試作し、その受信性能を評価した。

以下、実施例１、実施例２、従来例に共通の試作方法について説明する。
本実施形態のアンテナ装置は、自動車のフロントガラスに適用されたアンテナ装置であり、欧州のデジタルラジオ（ＤＡＢ）の電波を受信するのに好適に設計したものである。

図８に、本実施形態のアンテナ装置の構成を示す。
アンテナ装置５１は、自動車のフロントウインドウガラス５２と、アンテナ５３と、コネクタ５４と、を備える。
図８に示すアンテナ５３の各部の寸法を［表３］に示す。

コネクタ５４は、接着部分の外形が８ｍｍ×９．７ｍｍの長方形状の端子電極を備える。
両面粘着テープとして、厚さが０．４ｍｍの両面粘着テープを用いた。
実施例１では、一液湿気硬化型ウレタン接着剤（横浜ゴム株式会社製、品番：ＷＳ−２９２Ａ）を用いて端子電極と給電用電極とを接着した。実施例２では、二液混合型エポキシ・変性シリコーン接着剤（コニシ株式会社製、品番：ＭＯＳ２００）を用いて端子電極と給電用電極とを接着した。従来例では、はんだ付けにより端子電極と給電用電極とを接合した。

以下、上記の方法により作製したアンテナ装置を実際の自動車に取り付けて、その受信利得を測定した結果について説明する。
受信利得の測定は、ターンテーブル上にアンテナ装置を備える自動車を置き、自動車を３６０°回転させて行った。また、測定は、周波数１７４ＭＨｚ〜２４０ＭＨｚの範囲において３ＭＨｚごとに行った。受信利得のデータは、各周波数において回転角度１°毎に３６０°回転させて測定した値を平均した値である。電波の発射位置とアンテナ導体との仰角は、略水平方向（地面と平行な面を仰角＝０°、天頂方向を仰角＝９０°とした場合、仰角＝０°の方向）で測定した。受信利得は、半波長ダイポールアンテナの受信利得を基準として測定した。

図９（Ａ）に、測定結果を表すグラフを示す。実施例１では、端子部により生じる挿入損失により、従来例の受信利得に比べ、若干の受信利得の低下が見られるものの、実用上十分な受信性能を有していることが確認された。
一方、実施例２では、実施例１よりも端子部の静電容量が小さく、すなわち、端子部での挿入損失が大きい。そのため、実施例１の結果に比べ、更に大きく受信利得が低下する結果となった。

次に、実施例１、実施例２のそれぞれに対し、アンテナ形状の調整を施した状態で受信利得の測定を行った。図９（Ｂ）に、受信利得の測定結果を示す。
調整は、アンテナ導体の長さＬ１、Ｌ２を伸ばすことにより行った。
形状調整後のアンテナ５３の各部の寸法を［表３］に示す。

その結果、実施例１、実施例２ともに、従来例と同等程度にまで受信利得が向上し、すなわち、実用上十分な受信性能を有することが確認された。
これは、アンテナ導体を延長することにより、アンテナが有する特性インピーダンスを誘導性にシフトさせ、端子部の容量性インピーダンスの影響を打ち消すことにより、挿入損失を軽減させた結果である。

以上の結果からわかるように、はんだ付けでコネクタを実装していた従来のアンテナ装置のコネクタ実装方法を絶縁性接着剤による実装構造に置き換えた場合であっても、アンテナの電気的実効長が長くなるようアンテナ形状に微調整を施すことにより、接着部、すなわち端子部で生じる挿入損失を軽減し、実用上十分な受信性能を有するアンテナ装置を作製することができた。

本発明者らは、一般的なウレタン樹脂の比誘電率が６〜７程度であるのに対し、実施例１の絶縁性接着剤に用いた一液湿気硬化型ウレタン接着剤（横浜ゴム株式会社製、品番：ＷＳ−２９２Ａ）の比誘電率が１１．８と高い理由がカーボンブラックの存在にあることを見出した。ウレタン系接着剤の使用により、比誘電率が２程度のアクリルフォームテープ（両面粘着テープ）に比べて高い、６〜７程度の比誘電率が得られることは想定していたが、１１．８まで高い比誘電率が得られるとは想定していなかった。本発明者らの検討により、本来、着色のために絶縁性接着剤に含有されるカーボンブラックが比誘電率を上昇させ、想定以上の高い比誘電率が得られたことが判明した。したがって、本実施形態で用いる絶縁性接着剤はカーボンブラックを含有することが好ましい。

本実施形態のアンテナ装置１は、はんだを用いてアンテナの給電用電極とコネクタの端子電極とを導電接合していた従来の構造に代えて、絶縁性接着剤３３を用いて給電用電極７と端子電極１０とを容量結合した端子部３２を備える。これにより、コネクタの実装時にはんだを用いることがなく、加熱工程が不要であるため、ウインドウガラス２に生じるダメージを低減できる。特に自動車のフロントガラスに用いられる合わせガラスは、リアガラス等に用いられる強化ガラスに比べて耐熱性が低い。そのため、本実施形態のアンテナ装置１は、自動車のフロントガラスに適用するアンテナ装置として、より有効である。また、上で挙げたウレタン接着剤またはエポキシ・変性シリコーン接着剤のように、比誘電率およびせん断接着強さが高い絶縁性接着剤３３を選択することにより、良好な機械的強度と電気的特性とを兼ね備えたコネクタ４の接合部を有するアンテナ装置を実現できる。

上述したように、端子部３２の伝送特性を確保するためには、端子部３２の静電容量の増大およびインピーダンスの低減が必要である。静電容量の増大、およびインピーダンスの低減は、比誘電率が高い絶縁性接着剤を用いる以外に、たとえば接着面積を大きくすることによっても可能である。ところが、端子電極１０の幅Ｗ１をコネクタ本体９の幅Ｗ２よりも大きくするなどして、接着面積を大きくし過ぎると、コネクタ４の占有面積が大きくなり、ウインドウガラス２の視認性が低下する、等の別の問題が生じる。これに対して、本実施形態の場合、端子電極１０の幅Ｗ１をコネクタ本体９の幅Ｗ２と略等しくしているため、コネクタ４の占有面積がそれ程大きくならない範囲内で最大限の接着面積を確保でき、良好な伝送特性を得ることができる。

または、端子部３２の静電容量の増大、およびインピーダンスの低減は、絶縁性接着剤の厚さを薄くすることによっても可能である。ところが、絶縁性接着剤３３の厚さを薄くし過ぎると、ウインドウガラス２へのコネクタ４の接着強度が低下する、絶縁性接着剤３３が存在しない場所ができ、安定した伝送特性を得にくくなる、等の別の問題が生じる。これに対して、本実施形態の場合、スペーサーとして機能する両面粘着テープ３７が用いられているため、絶縁性接着剤３３の厚さが安定し、安定した接着強度が得られるとともに、安定した伝送特性が得られる。さらに、両面粘着テープ３７は、絶縁性接着剤３３が硬化するまでの仮固定部材としての役割も兼ねるため、部品点数の削減が図れる。

上述したように、端子電極１０の給電用電極７との接合面１０ａとコネクタ本体９のウインドウガラス２との対向面である第１面９ａとは、略同一平面上に位置している。すなわち、端子電極１０は、コネクタ本体９の第１面９ａに沿った方向に平坦に延びる形状を有している。そのため、コネクタ本体９の第１面９ａに両面粘着テープ３７を貼付した後に絶縁性接着剤３７を介してコネクタ４をウインドウガラス２上に実装すると、自ずと絶縁性接着剤３７の厚さは両面粘着テープ３７の厚さに一致する。したがって、使用する両面粘着テープ３７の厚さで絶縁性接着剤３３の厚さを決めることができ、端子部３２の静電容量およびインピーダンスを制御しやすい。

仮に給電用電極７と端子電極１０とを両面粘着テープで接合したとすると、コネクタ４をウインドウガラス２の湾曲に追従させることが難しい。特にウインドウガラス２の曲率が大きい場合、コネクタ４の固定が難しい、コネクタ４をウインドウガラス２に無理に押し付けた場合にコネクタ４に応力が生じる、等の不具合が生じるおそれがある。また、ウインドウガラス２の湾曲に追従させるための弾性部材等が必要になる、端子電極１０が変形しやすいように電極厚さを薄くする必要がある等のことから、コネクタ４の設計および構成が複雑になる。これに対して、本実施形態のアンテナ装置１では、給電用電極７と端子電極１０とは、硬化前の時点でペースト状を呈する絶縁性接着剤３３で固定される。これにより、ウインドウガラス２の湾曲は絶縁性接着剤３３の厚さで吸収でき、コネクタ４はウインドウガラス２の湾曲に追従する必要がない。これにより、コネクタ４の設計および構成が簡素化できる。また、端子電極１０を薄くする必要がなく、端子電極１０の強度を確保できる。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図１０および図１１を用いて説明する。
第２実施形態のアンテナ装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、コネクタの端子電極の形状が第１実施形態と異なる。
図１０および図１１において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

第１実施形態のコネクタにおいて、端子電極の平面形状は、長方形であった。これに対し、図１０に示すように、第２実施形態のコネクタ４４において、端子電極４５の平面形状は、円の一部を円の中心を通らない直線（弦）で切り取った形状である。すなわち、端子電極４５の外形形状は、円の一部を含んでいる。端子電極４５は、直線状の縁がコネクタ本体９の縁に接する向きに配置されている。信号側端子電極４５Ａとアース側端子電極４５Ｂとは、同一の形状および同一の寸法を有しており、コネクタ本体９の長手方向を２等分する中心線に対して線対称に配置されている。なお、端子電極の外形形状は、必ずしも円の一部を含むものに限定されない。たとえば、端子電極の外形形状は、楕円の少なくとも一部を含んでいてもよいし、オーバル形状の少なくとも一部を含んでいてもよいし、さらにこれら以外の曲線部を含んでいてもよい。

端子電極４５の外形の一部を構成する円の直径を、ウインドウガラスの第１面の法線方向から見た端子電極４５の幅Ｗ３とする。このとき、ウインドウガラスの第１面の法線方向から見て、端子電極４５の幅Ｗ３は、コネクタ本体９の幅Ｗ２よりも大きい。すなわち、端子電極４５は、コネクタ本体９よりも幅方向の外側にはみ出した設計となっている。また、第２実施形態の端子電極４５は、端子電極４５の面積が第１実施形態の端子電極１０の面積と略同等となるように設計されている。

コネクタ４４のホルダ部４６をウインドウガラス２の給電用電極７上に実装する際には、例えば図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、コネクタ本体９の下面に両面粘着テープ３７を貼付し、端子電極４５の中央付近に絶縁性接着剤３３を塗布した後、ホルダ部４６をウインドウガラス２に押し付ける。これにより、端子電極４５の中央部に盛り上がった絶縁性接着剤３３は、端子電極４５の周辺部に向かって濡れ広がる。したがって、濡れ広がった後、さらには硬化した後の絶縁性接着剤３３の外形形状は、略円形となる。

第１実施形態の場合、端子電極１０の平面形状が長方形であるため、図５に示すように、端子電極１０の四隅に絶縁性接着剤３３を行き渡らせるようにすると、絶縁性接着剤３３は端子電極１０の外側にはみ出す場合がある。これに対し、第２実施形態の場合、端子電極４５の外形形状の一部が円形であるため、第１実施形態と同量の絶縁性接着剤３３を塗布しても、図１０に示すように、絶縁性接着剤３３が端子電極４５の外側にはみ出すことが防止される。そのため、アンテナ装置、特にコネクタ部分の見栄えが良くなり、デザインの優れたウインドウガラスとなる。

第２実施形態においても、良好な機械的強度と電気的特性とを兼ね備えたコネクタの接合部を有するアンテナ装置を実現できる、という第１実施形態と同様の効果が得られる。さらに第２実施形態の場合、端子電極４５の外形形状の一部が円形であるため、絶縁性接着剤３３が端子電極４５の外側にはみ出すことが防止され、アンテナ装置、特にコネクタ部分の見栄えを改善することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
たとえば上記実施形態では、スペーサーと仮固定手段とを兼ねる両面粘着テープがコネクタ本体とウインドウガラスとの間に設けられているが、必ずしも両面粘着テープが設けられていなくてもよい。たとえばコネクタの第１面にスペーサーとして機能し、粘着性を有していない突起が設けられ、突起とは別に仮固定手段が設けられていてもよい。誘電体基材はガラスに限ることなく、樹脂であってもよい。

その他、アンテナ装置の各構成要素の形状、個数、配置、材料等の具体的な記載については、上記実施形態に限ることなく、適宜変更が可能である。上記実施形態では、信号側端子電極とアース側端子電極とは同一の形状および同一の寸法を有していたが、たとえば、結合性を高めるためにアース側端子電極のみを拡大するなどして、信号側端子電極およびアース側端子電極の形状もしくは寸法を異ならせてもよい。

本発明は、自動車等の車両のウインドウガラスに用いるアンテナ装置に利用が可能である。本発明のコネクタは、日本、韓国、中国、ブラジル、米国、欧州等の地上波デジタルテレビ放送（４７０〜８６２ＭＨｚ）、ＵＨＦ帯のアナログテレビ放送およびデジタルテレビ放送、デジタルラジオ放送（１７０〜２３０ＭＨｚ）を受信する自動車用ガラスアンテナ用コネクタに利用される。その他、日本のＦＭ放送帯（７６〜９０ＭＨｚ）、米国のＦＭ放送帯（８８〜１０８ＭＨｚ）、ＶＨＦ帯のアナログテレビ放送（９０〜１０８ＭＨｚ、１７０〜２２２ＭＨｚ）を受信する自動車用ガラスアンテナ用コネクタにも利用可能である。また、携帯電話用の８００ＭＨｚ帯（８１０〜９６０ＭＨｚ）、１．５ＧＨｚ帯（１．４２９〜１．５０１ＧＨｚ）、１．９ＧＨｚ帯（１．８５０〜１．９９０ＧＨｚ）、およびＧＰＳ（Global Positioning System、１５７５．４２ＭＨｚ）、ＶＩＣＳ（登録商標）（Vehicle Information and Communication System、２．５ＧＨｚ）、ＥＴＣ通信（Electronic Toll Collection System：ノンストップ自動料金収受システム、５．８ＧＨｚ帯）、専用狭域通信（ＤＳＲＣ：Dedicated Short Range Communication、９１５ＭＨｚ帯、５．８ＧＨｚ帯）、自動車用キーレスエントリーシステム（３００〜４５０ＭＨｚ）、ＳＤＡＲＳ（Satellite Digital Audio Radio Service、２．３ＧＨｚ帯、２．６ＧＨｚ帯）、ＩＴＳ（Intelligent Transport Systems、７００ＭＨｚ帯、５．９ＧＨｚ帯）等放送および通信のガラスアンテナ用コネクタとして利用できる。よって、超短波帯（ＶＨＦ帯、３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）、極超短波帯（ＵＨＦ帯、３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）、マイクロ波帯（ＳＨＦ帯、３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ）の放送、通信に好適な面実装型のコネクタとして利用可能である。

１…アンテナ装置、２…ウインドウガラス（誘電体基材）、３…アンテナ、４…コネクタ、６…アンテナ導体、６Ａ…信号側アンテナ導体、６Ｂ…アース側アンテナ導体、７…給電用電極、７Ａ…信号側給電用電極、７Ｂ…アース側給電用電極、９…コネクタ本体、１０…端子電極、１０Ａ…信号側端子電極、１０Ｂ…アース側端子電極、１２…ホルダ部、１３…ピックアップ部、３３…絶縁性接着剤、３７…両面粘着テープ（スペーサー）、Ｋ…同軸ケーブル（給電ケーブル）

Claims (14)

1. 誘電体基材と、
   前記誘電体基材に設けられたアンテナと、
   受信機器の給電用ケーブルに電気的に接続されるコネクタと、
   を備え、
   前記アンテナは、前記誘電体基材に設けられたアンテナ導体と、前記アンテナ導体に電気的に接続され、前記誘電体基材の第１面に設けられた給電用電極と、を備え、
   前記コネクタは、前記給電用ケーブルを支持するコネクタ本体と、前記コネクタ本体に設けられ、前記給電用ケーブルに電気的に接続される端子電極と、を備え、
   前記給電用電極と前記端子電極とは、絶縁性接着剤を介して接合されることにより容量結合されている、車両用アンテナ装置。
2. 前記コネクタは、前記端子電極を有するホルダ部と、前記ホルダ部に着脱可能に嵌合され、前記給電用ケーブルに電気的に接続されるピックアップ部と、を備える、請求項１に記載の車両用アンテナ装置。
3. 前記コネクタは、前記誘電体基材の第１面から所定の間隔をおいて配置され、
   前記コネクタと前記誘電体基材との間の間隔を保持するスペーサーをさらに備える、請求項１または請求項２に記載の車両用アンテナ装置。
4. 前記スペーサーが粘着性を有する、請求項３に記載の車両用アンテナ装置。
5. 前記絶縁性接着剤の比誘電率が４以上である、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の車両用アンテナ装置。
6. 前記絶縁性接着剤の比誘電率が１０以上である、請求項５に記載の車両用アンテナ装置。
7. 前記絶縁性接着剤がカーボンブラックを含有する、請求項５または請求項６に記載の車両用アンテナ装置。
8. 前記絶縁性接着剤の体積抵抗率が１０^４Ω・ｍ以上である、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の車両用アンテナ装置。
9. 前記絶縁性接着剤の体積抵抗率が１０^１２Ω・ｍ以上である、請求項８に記載の車両用アンテナ装置。
10. 前記絶縁性接着剤のせん断接着強さが１．０ＭＰａ以上である、請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の車両用アンテナ装置。
11. 前記誘電体基材が合わせガラスである、請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の車両用アンテナ装置。
12. 給電用ケーブルを支持するコネクタ本体と、前記コネクタ本体の第１面に設けられ、前記給電用ケーブルに電気的に接続される端子電極と、を備え、
    前記コネクタ本体の第１面と前記端子電極の接合面とが略同一平面上に位置する、車両用アンテナ装置用コネクタ。
13. 前記コネクタ本体と前記端子電極とが並ぶ方向を第１方向とし、前記第１方向に直交する方向を第２方向としたとき、
    前記第１面の法線方向から見た前記端子電極の前記第２方向の寸法が、前記第１面の法線方向から見た前記コネクタ本体の前記第２方向の寸法と略等しい、請求項１２に記載の車両用アンテナ装置用コネクタ。
14. 前記端子電極の外形形状は、曲線部を含む、請求項１２または請求項１３に記載の車両用アンテナ装置用コネクタ。

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