JP2019091869A - プリント基板及びヘッドホン - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナが形成されたプリント基板におけるアンテナ効率を向上させる。【解決手段】プリント基板１０は、回路が搭載された回路領域１０１と、アンテナ１１が形成されたアンテナ領域１０２とを有する。回路領域１０１には、プリント基板１０を上面視した場合の単位面積内に、積層構造の複数の誘電体１１２ａ〜１１２ｃからなる第１容積の第１誘電体が設けられており、アンテナ領域１０２には、プリント基板１０を上面視した場合の単位面積内に第１容積よりも小さな第２容積の第２誘電体１１３が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、アンテナが形成されたプリント基板、及び当該プリント基板が内蔵されたヘッドホンに関する。

音源から無線経由で音信号を受信し、受信した音信号に基づく音を出力するヘッドホンが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１３−１３２００４号公報

ヘッドホンを小型化するために、無線信号を受信する回路及び音信号を処理する回路を搭載するプリント基板の小型化が求められている。プリント基板の小型化を実現するために、回路の配線を構成するための導電層が複数設けられた多層基板が用いられている。

多層基板においては、各導電層の間に誘電体が設けられている。回路の実装密度を高めるために導電層の数を増やすと、誘電体の数が増えることにより、プリント基板の単位面積あたりの誘電体の容積が大きくなる。ところが、誘電体の容積が大きくなると、誘電体損が大きくなり、アンテナ効率が低下してしまうという問題が生じていた。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、アンテナが形成されたプリント基板におけるアンテナ効率を向上させることを目的とする。

本発明の第１の態様のプリント基板は、回路が搭載された回路領域と、アンテナが形成されたアンテナ領域とを有するプリント基板であって、前記回路領域には、前記プリント基板を上面視した場合の単位面積内に第１容積の第１誘電体が設けられており、前記アンテナ領域には、前記プリント基板を上面視した場合の単位面積内に前記第１容積よりも小さな第２容積の第２誘電体が設けられていることを特徴とする。

前記回路領域には、前記第１誘電体に接する複数の導電層がさらに設けられており、前記アンテナ領域には、前記第２誘電体に接し、かつ前記回路領域よりも少ない数の導電層がさらに設けられていてもよい。前記第１誘電体は、例えば、前記複数の導電層のいずれか２つに挟まれた積層構造の複数の誘電体である。

前記アンテナ領域の前記第２誘電体の厚みが、前記回路領域の前記第１誘電体の厚みよりも小さくてもよい。また、前記アンテナ領域の可撓性が、前記回路領域の可撓性よりも大きくてもよい。前記アンテナ領域における前記アンテナが形成された領域以外の領域に孔が形成されていてもよい。

本発明の第２の態様のヘッドホンは、上記のプリント基板と、前記プリント基板に設けられた、前記アンテナから受信した電波に含まれる音信号を取得する信号取得部と、前記音信号に基づく音を発生する音発生部と、を有する。

本発明によれば、アンテナが形成されたプリント基板におけるアンテナ効率を向上させることができるという効果を奏する。

ヘッドホン１の構成を示す図である。 プリント基板１０の構造を示す図である。 プリント基板１０による効果について説明するための図である。 プリント基板２０の構造を示す図である。 プリント基板２０による効果について説明するための図である。 プリント基板３０の構造を示す図である。 プリント基板４０の構造を示す図である。 プリント基板５０の構造を示す図である。

［ヘッドホン１の基本構成］
図１は、本実施形態に係るヘッドホン１の構成を示す図である。ヘッドホン１は、電波を介して、音源２から音信号を受信し、受信した音信号に基づく音を出力する。

ヘッドホン１は、プリント基板１０及びスピーカ１４を有する。プリント基板１０には、アンテナ１１と、信号取得部１２と、音発生部１３とが設けられている。アンテナ１１は、音源２から送信される電波を受信し、受信した電波を信号取得部１２に出力する。

信号取得部１２は、アンテナ１１から受信した電波を復調することにより、電波に含まれる音信号を取得するための回路を含むＩＣ（Integrated Circuit）である。信号取得部１２は、取得した音信号を音発生部１３に出力する。

音発生部１３は、信号取得部１２から入力された音信号を増幅し、増幅後の信号をスピーカ１４に出力することにより、音信号に基づく音をスピーカ１４に発生させるための回路を含むＩＣである。スピーカ１４は、音発生部１３から入力された音を発生する。

［プリント基板１０の構造］
図２は、プリント基板１０の構造を示す図である。図２（ａ）は、プリント基板１０の平面図である。図２（ｂ）は、プリント基板１０のＡ−Ａ線断面図である。

図２に示すように、プリント基板１０は、複数の導電層１１１（１１１ａ〜１１１ｄ）と、複数の導電層１１１のいずれか２つに挟まれた第１誘電体１１２（１１２ａ〜１１２ｃ）とを有する。第１誘電体１１２は、積層構造の複数の誘電体１１２ａ〜１１２ｃにより構成される。導電層１１１は、例えば銅箔であり、第１誘電体１１２は、例えばプリプレグである。

プリント基板１０は、回路が搭載された回路領域１０１と、アンテナ１１が形成されたアンテナ領域１０２とを有している。回路領域１０１の厚みは、アンテナ領域１０２の厚みよりも大きい。

回路領域１０１には、プリント基板１０を上面視した場合の単位面積内に第１容積の第１誘電体１１２が設けられている。回路領域１０１において、複数の導電層１１１のそれぞれは、いずれかの第１誘電体１１２に接している。導電層１１１ｄには、信号取得部１２として機能するＩＣ及び音発生部１３として機能するＩＣの他、図示しない多数の電子素子が実装されている。

アンテナ領域１０２には、プリント基板１０を上面視した場合の単位面積内に、第１容積よりも小さな第２容積の第２誘電体１１３が設けられている。第２誘電体１１３は、第１誘電体１１２ｃと一体に形成されているが、第２誘電体１１３の厚みは第１誘電体１１２ｃの厚みよりも小さい。具体的には、下層の導電層１１１ａ〜１１１ｃと、下層の第１誘電体１１２ａ、１１２ｂが削除され、上層の第１誘電体１１２ｃの一部が削られて第２誘電体１１３が形成される。

また、アンテナ領域１０２には、第２誘電体１１３に接し、かつ回路領域１０１よりも少ない数の導電層として導電層１１１ｄが形成されている。図２（ｂ）に示す例においては、アンテナ領域１０２における導電層１１１ｄによりアンテナ１１が形成されている。

プリント基板１０が上記の構成を有することにより、回路領域１０１には高密度に多数の電子素子を実装することができ、かつアンテナ領域１０２の誘電体の量を小さくすることができる。その結果、アンテナ１１の誘電体損を低減することができるので、アンテナ効率を向上させることができる。

また、アンテナ領域１０２の厚みは回路領域１０１の厚みよりもはるかに小さいので、回路領域１０１よりも大きな可撓性を有する。したがって、プリント基板１０を搭載可能な空間が小さなヘッドホンにおいて、ヘッドホンの形状に合わせてアンテナ領域１０２を曲げることができるので、設計の自由度が向上する。さらに、アンテナ領域１０２が大きな可撓性を有することで、アンテナ１１の向きの自由度が大きくなるので、電波の指向性を調整しやすくなる。

［プリント基板１０による効果］
図３は、プリント基板１０による効果について説明するための図である。図３は、第２誘電体１１３の厚みを変化させた場合の周波数と定在波比（ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio）との関係を示している。図３における実線は第２誘電体１１３の厚みが０．６ｍｍの場合、破線は第２誘電体１１３の厚みが０．８ｍｍの場合、一点鎖線は第２誘電体１１３の厚みが１．０ｍｍの場合、二点鎖線は第２誘電体１１３の厚みが１．５ｍｍの場合を示している。

図３に示すように、第２誘電体１１３の厚みが変化すると、定在波比も変化することがわかる。特に、第２誘電体１１３の厚みを０．６ｍｍにした場合、ヘッドホン１と音源２との間で音信号を伝送する際の電波として使用されることが多い２．４ＧＨｚ帯における定在波比が最も小さくなるということがわかる。このように、ヘッドホン１にプリント基板１０が用いられることにより、アンテナ効率が向上する。

［第１変形例］
図４は、プリント基板１０の第１変形例としてのプリント基板２０の構造を示す図である。プリント基板２０は、図２の回路領域１０１に対応する回路領域２０１と、アンテナ領域１０２に対応するアンテナ領域２０２とを有する。アンテナ領域２０２の厚みはアンテナ領域１０２の厚みよりも大きく、回路領域２０１と同じ厚みを有しており、アンテナ領域２０２には複数の第２誘電体２１３（２１３ａ〜２１３ｃ）が含まれている。

アンテナ領域２０２には複数の孔２０３が形成されている。アンテナ領域２０２の厚みはアンテナ領域１０２の厚みよりも大きいが、アンテナ領域２０２に複数の孔２０３が形成されていることにより、アンテナ領域２０２においても、アンテナ領域１０２と同様に、単位面積内の第２誘電体２１３の容積（第２容積）は、図２の回路領域１０１の単位面積内の第１誘電体１１２の容積（第１容積）よりも小さい。その結果、アンテナ１１の誘電体損を低減することができるので、アンテナ効率を向上させることができる。

［プリント基板２０による効果］
図５は、プリント基板２０による効果について説明するための図である。図５（ａ）は、孔２０３が形成されていない状態のプリント基板における周波数と定在波比との関係を示す図である。図５（ｂ）は、３個の孔２０３が形成された状態のプリント基板２０における周波数と定在波比との関係を示す図である。

図５（ａ）においては、２．１５８ＧＨｚにおいて定在波比が最小値１．６１５６となっている。これに対して、図５（ｂ）においては、２．２４９ＧＨｚにおいて定在波比が最小値１．３４９２となっており、図５（ａ）の場合よりも定在波比が小さくなっている。

プリント基板２０に孔２０３が形成されている場合、第２誘電体２１３の容積が小さくなることによりアンテナ１１の容量成分が減少し、アンテナ１１の共振周波数が上昇したと考えられる。また、第２誘電体２１３の容積が小さくなることにより誘電体損が減少し、定在波比が小さくなったと考えられる。その結果、ヘッドホン１にプリント基板２０が用いられる場合にも、孔２０３が形成されていないプリント基板が用いられる場合に比べてアンテナ効率が向上する。

［第２変形例］
図６は、プリント基板１０の第２変形例としてのプリント基板３０の構造を示す図である。プリント基板３０は、図２の回路領域１０１に対応する回路領域３０１と、アンテナ領域１０２に対応するアンテナ領域３０２とを有する。アンテナ領域３０２における第２誘電体３１３の厚みは、図２に示したプリント基板１０のアンテナ領域１０２における第２誘電体１１３の厚みと同じであるが、アンテナ領域３０２には複数の孔３０３が形成されている。プリント基板３０は、プリント基板１０による効果とプリント基板２０による効果を合わせ持ち、回路領域３０１において電子素子を高密度実装することが可能になるとともに、可撓性があるアンテナ領域３０２に形成されたアンテナ１１のアンテナ効率を向上させることができる。

［第３変形例］
図７は、プリント基板１０の第３変形例としてのプリント基板４０の構造を示す図である。プリント基板４０は、図２の回路領域１０１に対応する回路領域４０１と、アンテナ領域１０２に対応するアンテナ領域４０２とを有する。プリント基板４０においては、アンテナ領域４０２にチップアンテナ４１が設けられることによりアンテナが形成されている点で、図４に示したプリント基板２０と異なる。チップアンテナ４１の下方には、孔４０３が形成されている。アンテナ領域４０２に孔４０３が形成されていることにより、チップアンテナ４１の誘電体損が小さくなるので、アンテナ効率が向上する。

［第４変形例］
図８は、プリント基板１０の第４変形例としてのプリント基板５０の構造を示す図である。プリント基板５０は、図２の回路領域１０１に対応する回路領域５０１と、アンテナ領域１０２に対応するアンテナ領域５０２とを有する。プリント基板５０においては、アンテナ領域５０２にチップアンテナ４１が設けられることによりアンテナが形成されている点で、図２に示したプリント基板１０と異なる。

図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示す断面図に示すように、アンテナ領域５０２は回路領域５０１よりも薄く、可撓性を有するので、プリント基板５０のユーザがアンテナ領域５０２の方向を調整することができる。例えば、図８（ｂ）に示すアンテナ領域５０２におけるチップアンテナ４１が実装されている面の方向と、図８（ｃ）に示すアンテナ領域５０２におけるチップアンテナ４１が実装されている面の方向とは、異なる方向になっており、ユーザは、アンテナ領域５０２を所望の方向に調整することができる。

プリント基板５０がこのような構成を有することにより、チップアンテナ４１が搭載されたアンテナ領域５０２を配置する際の自由度が向上する。例えば、プリント基板５０を使用するヘッドホン１の設計者は、ヘッドホン１の形状に合うようにアンテナ領域５０２の向きを調整したり、所望の指向性が得られるようにアンテナ領域５０２の向きを調整したりすることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、上記の説明において、回路領域が４つの導電層により構成されている場合を例示したが、回路領域における導電層の数は任意である。また、上記の説明において、アンテナ領域に１つの導電層のみが含まれている場合を例示したが、アンテナ領域に複数の導電層が含まれていてもよい。

１ ヘッドホン
２ 音源
１０、２０、３０、４０、５０ プリント基板
１１ アンテナ
１２ 信号取得部
１３ 音発生部
１４ スピーカ
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１ 回路領域
１０２、２０２、３０２、４０２、５０２ アンテナ領域
１１１ 導電層
１１２ 第１誘電体
１１３、２１３、３１３ 第２誘電体
２０３、３０３、４０３ 孔

Claims (7)

1. 回路が搭載された回路領域と、アンテナが形成されたアンテナ領域とを有するプリント基板であって、
   前記回路領域には、前記プリント基板を上面視した場合の単位面積内に第１容積の第１誘電体が設けられており、
   前記アンテナ領域には、前記プリント基板を上面視した場合の単位面積内に前記第１容積よりも小さな第２容積の第２誘電体が設けられていることを特徴とするプリント基板。
2. 前記回路領域には、前記第１誘電体に接する複数の導電層がさらに設けられており、
   前記アンテナ領域には、前記第２誘電体に接し、かつ前記回路領域よりも少ない数の導電層がさらに設けられていることを特徴とする、
   請求項１に記載のプリント基板。
3. 前記第１誘電体は、前記複数の導電層のいずれか２つに挟まれた積層構造の複数の誘電体であることを特徴とする、
   請求項２に記載のプリント基板。
4. 前記アンテナ領域の前記第２誘電体の厚みが、前記回路領域の前記第１誘電体の厚みよりも小さいことを特徴とする、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のプリント基板。
5. 前記アンテナ領域における前記アンテナが形成された領域以外の領域に孔が形成されていることを特徴とする、
   請求項１から４のいずれか一項に記載のプリント基板。
6. 前記アンテナ領域の可撓性が、前記回路領域の可撓性よりも大きいことを特徴とする、
   請求項１から５のいずれか一項に記載のプリント基板。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載されたプリント基板と、
   前記プリント基板に設けられた、前記アンテナから受信した電波に含まれる音信号を取得する信号取得部と、
   前記音信号に基づく音を発生する音発生部と、
   を有するヘッドホン。
   
   

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