JP3092629B2

JP3092629B2 - アンテナ付き電子回路装置

Info

Publication number: JP3092629B2
Application number: JP03032276A
Authority: JP
Inventors: 秀夫菅原; 秀夫芦田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-02-01
Filing date: 1991-02-01
Publication date: 2000-09-25
Anticipated expiration: 2015-09-25
Also published as: JPH04247722A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロストリップパ
ッチアンテナ等のアンテナを含む電子回路装置に関す
る。マイクロストリップパッチアンテナは薄いので、例
えばカード状の薄型電子回路装置に搭載するのに適して
いる。カードはカードリーダ／ライタで読取り／書込み
が行なわれるが、アンテナ内蔵カードであれば電波を通
して従って非接触で読取り／書込みが行なえる。

【０００２】

【従来の技術】図５および図６に、平面アンテナ付き電
子回路装置の要部の従来例を示す。図５で１０はＭＩＣ
で、１２はそのプリント基板である。このプリント基板
は両面に導体箔が張られ、一面のそれ１６がパターニン
グされて配線等を形成し、他面のそれ１４はそのまゝで
これは接地導体になる。従って一面のパターン１６は他
面の接地導体１４と共にストリップ線路を構成し、この
パターン１６にチップ抵抗やダイオード、トランジスタ
などの回路素子が取付けられる。２０はアンテナパター
ンで絶縁基板２２に被着、形成され、プリント基板の回
路パターン１６とは接続ピン２４により接続される。誘
電体２２を挟んで対向する接地導体（アースパターン）
１４とアンテナパターン２０が、マイクロストリップパ
ッチアンテナを構成する。

【０００３】図６でも１０はＭＩＣ、１２はそのプリン
ト基板、１４は接地導体（アースパターン）、１６は回
路パターン、１８は回路素子、２０はアンテナパターン
である。本例ではアンテナパターン２０は、図５のよう
に別の基板２２に被着、形成されてプリント基板のアー
スパターン１４に搭載されるのではなく、回路パターン
１６と同様にプリント基板の一面の導体箔をパターニン
グして形成される。従ってアンテナパターン２０と回路
パターン１６は同じ面上にあり、接続は図４のように接
続ピン２４を用いることなく、回路パターン１６それ自
体で行なえる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図５ではアンテナを個
別部品として用いており、アンテナパターンと回路パタ
ーンが、アースパターンを挟んで反対側に形成される。
また図６では、アンテナパターンと回路パターンを同一
平面上に形成している。これらの手法では、薄型化を図
った場合、アンテナの放射効率が問題になる。即ち薄型
化を図るには回路素子や基板１２，２２の厚さを薄くす
る必要があり、これはアンテナパターン２０とアースパ
ターン１４との間の誘電体、図５なら２２、図６なら１
２の厚さを薄くすることになるが、これはアンテナ効率
を低下させる。

【０００５】アンテナ効率は誘電体厚みが大な程高く、
誘電率は低い程高い。これを図７，図８に示す。図７の
縦軸がアンテナ効率η％、横軸は基板（誘電体）厚みｈ
を使用周波数の波長λ₀で正規化したものである。比誘
電率ε_rが１と２．５５と１０の場合につき示している
が、いずれも基板厚みが大きくなる程アンテナ効率ηは
高くなる。なお図７では無負荷Ｑ（Ｑ₀で示す）と基板
厚みの関係も示している。図８（ｃ）の横軸は比誘電率
ε_rとアンテナ利得ＧｄＢの関係を示す。比誘電率は低
い方がアンテナ利得が高い。図８（ａ）は円形マイクロ
ストリップパッチアンテナを示し、図８（ｂ）は方形マ
イクロストリップパッチアンテナを示す。いずれでもε
_r−Ｇ特性は同様である。

【０００６】本発明はかゝる点を改善し、アンテナの性
能を余り低下することなく薄型化を図ることができ、組
立作業も複雑化することがない、超薄型のアンテナ付き
電子回路装置を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１に示すように本発明
ではプリント基板１２の、回路パターン１６を形成した
面にアンテナを取付ける。２０はそのアンテナパターン
であり、２２は一面に該アンテナパターンを被着された
絶縁基板である。アンテナパターン２０と回路パターン
１６との接続は、基板２２を貫通するスルーホール２４
で行なう。

【０００８】図２に示すようにこの接続は、回路パター
ン１６を基板２２と１２の間、アンテナパターン２０の
下方へ充分深く延長して結合用スタブ１６ａとし、これ
によって行なってもよい。また図３に示すようにアンテ
ナパターン２０は回路パターン１６と同様にプリント基
板１２の一面の導体箔をパターニングして形成し、基板
２２は基板１２の裏面に取付けるようにしてもよい。ま
た図４に示すようにアンテナ基板（誘電体板）２２はプ
リント基板１２と同じ大きさにし、重ね合わせると１枚
のカード状になるようにしてもよい。プリント基板１２
の、この重ね合せ面には、部品１８が取付けられるか
ら、厚みのある部品に対向するアンテナ基板面には凹部
または穴２２ａを設け、これに該部品を収容する。

【０００９】

【作用】この構成では図１特にその（ｂ）から明らかな
ように、アンテナパターン２０とアースパターン１４の
間に介在する誘電体は基板１２と２２になり、各基板が
薄くても全体としては厚くなり、従ってアンテナ効率の
低下を抑止できる。この点は図２、図３、図４のアンテ
ナも同様である。またアンテナは、プリント基板の回路
素子搭載面と同じ面に搭載するから、作業性が悪くなる
ことはない。

【００１０】

【実施例】図１〜図３の装置の構成等を詳述する。図１
では回路パターン１６の一部にアンテナ板をのせ、接続
ピンまたはスルーホール２４で接続する。この構成で、
アンテナとしての動作は、基板２２と１２の厚さを加え
た誘電体厚を使用することができ、効率がよい。図示の
アンテナは方形パッチアンテナで、パターンの寸法は一
般的に一辺が使用中心周波数の約λｇ／２（λｇは使用
する誘電体材料等により定まる実効波長）に選定する。
スルーホール２４は回路パターン１６で止めてあるが、
製造性を考慮してこれは更に延長させてもよい。

【００１１】図２では、アンテナパターン２０と回路パ
ターン１６との結合をオープンスタブにより行なうが、
この方法は図１と同様にアンテナの効率がよいだけでな
く、スルーホールがないので実装がし易くなる。またオ
ープンスタブは、スタブ１６ａと直交方向にもう１つ
（１６ｂとする）設け、これら１６ａ，１６ｂでアンテ
ナパターン２０を駆動すると、垂直偏波と水平偏波の両
方が得られる。アンテナパターン２０として方形を用い
るのはこのためで、一方だけ用いるなら帯状パターンで
もよい。アンテナパターンのサイズは周波数で決まり、
これは一辺をλｇ／２にする。

【００１２】図３ではアンテナパターン２０と回路パタ
ーン１６を同一面に形成し、アース用プリント板をアン
テナパターンの裏面に貼り付けたものであるが、このよ
うにすると両面実装にはなるが、スルーホール等が不要
で、組立てが容易になる。基板２２としては片面プリン
ト基板を用いれば、これを所要サイズに切断するだけで
よい。この基板２２を基板１２に貼り付ける位置はアン
テナパターン２０の下方で、この部分のプリント基板１
２の他面の導体箔１４は除去し、基板２２の導体箔１４
ａと基板１２の導体箔１４とは接続しておく。

【００１３】図４ではアンテナ基板（誘電体板）２２を
大きく、プリント基板１２と同じ大きさにする。従って
これらを重ね合わせると図示のように１枚のカード状ま
たは薄い手帳状になる。プリント基板１２には部品１８
が搭載され、アンテナ基板２２はこの面に重ね合わせら
れるから、基板２２の部品１８と対向する部分には凹部
または穴２２ａを設け、こゝに該部品を収容できるよう
にする。この図４（ａ）（ｂ）の状態では、プリント基
板１２の裏面のアースパターン１４およびアンテナ基板
２２の表面およびアンテナパターン２０は露出してい
る。これに対しては図４（ｃ）に示すように露出面に化
粧シート２６ａを被着するとよい。

【００１４】これら図１〜図４のいずれも２枚のプリン
ト板を組み合せて構成されるが、これら２枚のプリント
板の基板は同一種類のものである必要はなく、異なる誘
電率のものであってよい。例えば部品を実装するプリン
ト基板１２に半田耐熱性のある一般的なガラスエポキシ
基板を用い、アンテナ基板２２にはアンテナの効率を高
める低誘電率基板を用いあるいは低価格樹脂材料を用い
て、高性能化や低価格化を図ってもよい。図４のアンテ
ナ基板２２としてはＡＢＳ樹脂やウレタン等の成形材料
が、またプリント基板１２にはガラスエポキシ等の半田
耐熱材料が適当である。

【００１５】この平面アンテナ付き電子回路装置は薄い
小型手帳からやゝ厚手のプラスチックカード程度のもの
になるから、例えば無線機付きＩＣカードなどに好適
で、無線を使ってセンタ側とデータ送受信し、そのデー
タをカード内蔵メモリに格納しておくことができる。無
線周波数は例えば２．５ＧＨｚで、その変／復調回路等
を備える。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、平
面アンテナを用いた電子回路装置を超薄形で、安価に、
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子回路装置を示す説明図である。

【図２】本発明の他の電子回路装置を示す説明図であ
る。

【図３】本発明の更に他の電子回路装置を示す説明図で
ある。

【図４】本発明の別の電子回路装置を示す説明図であ
る。

【図５】従来例１を示す説明図である。

【図６】従来例２を示す説明図である。

【図７】基板厚−アンテナ効率の特性図である。

【図８】比誘電率−アンテナ利得の特性図である。

【符号の説明】

１２プリント基板１４アースパターン１６回路パターン１８回路素子２０アンテナパターン２２誘電体板

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回路パターンが形成されるとともに部品
が実装される誘電体よりなるプリント基板と、アンテナ
パターンが形成される誘電体よりなるアンテナ基板とか
ら構成されるアンテナ付き電子回路装置において、前記アンテナの誘電体の厚みが、前記アンテナ基板の誘
電体の厚みと、前記プリント基板の誘電体の厚みとより
なるように構成したことを特徴とするアンテナ付き電子
回路装置。
【請求項２】前記プリント基板は一方の面に回路パタ
ーンの一部により形成された結合用スタブを有し、前記
アンテナ基板はアンテナパターンが形成された面の他方
の面が前記プリント基板の一方の面に形成された結合用
スタブに当接するようにして該プリント基板に搭載した
ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ付き電子回路
装置。
【請求項３】一方の面に回路パターン、およびアンテ
ナパターンが形成されるとともに部品が実装され、他方
の面の一部に前記アンテナパターンに対応する部分を除
いてアースパターンが形成された誘電体よりなるプリン
ト基板と、一方の面にアースパターンが形成された誘電体板とを有
し、前記一方の面にアースパターンが形成された誘電体板
を、該誘電体板の他方の面が前記プリント基板の前記ア
ースパターンが形成された他方の面の、アンテナパター
ンに対応してアースパターンが除かれた部分に合うよう
にして取り付けて、アンテナの誘電体の厚みが、プリン
ト基板の誘電体の厚みと誘電体板の誘電体の厚みとより
なるように構成したことを特徴とするアンテナ付き電子
回路装置。
【請求項４】一方の面に回路パターンが形成されると
ともに部品が実装され、他方の面にアースパターンが形
成された誘電体よりなるプリント基板と、前記プリント基板と同じような大きさを持ち、一方の面
にアンテナパターンが形成され、他方の面に前記プリン
ト基板に実装された部品を収容する凹部または穴を持つ
誘電体よりなるアンテナ基板とを有し、前記アンテナ基板を、該アンテナ基板の他方の面が前記
プリント基板の部品が実装された一方の面に合うように
して該プリント基板に取付けて、アンテナの誘電体の厚
みが、アンテナ基板の誘電体の厚みと、プリント基板の
誘電体の厚みとよりなるように構成したことを特徴とす
るアンテナ付き電子回路装置。
【請求項５】前記プリント基板のアースパターンが形
成された他方の面および前記アンテナ基板のアンテナパ
ターンが形成された一方の面の各全体面に化粧シートが
被着されてなることを特徴とする請求項４記載のアンテ
ナ付き電子回路装置。