JP3627632B2

JP3627632B2 - チップアンテナ

Info

Publication number: JP3627632B2
Application number: JP2000231117A
Authority: JP
Inventors: 浩司白木; 健二朝倉
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2020-07-31
Also published as: DE60131332T2; US6583769B2; US20020008673A1; EP1178565B1; DE60131332D1; JP2002043816A; EP1178565A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップアンテナ、特に携帯電話端末機、ページャ等の移動体通信用及びローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）用のチップアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信用及びＬＡＮ用に用いるアンテナは小型であることが重要で、このような要求を満たすアンテナの一つとして、ヘリカル型のチップアンテナが知られている。
【０００３】
図９及び図１０に従来のヘリカル型のチップアンテナの一例を示す。このチップアンテナ１００は、直方体の誘電体基体１２１と、この誘電体基体１２１に設けられたアンテナ線路１３０と、給電用端子１１０と、固定用端子１１１等とからなる。アンテナ線路１３０の一端１３４は給電用端子１１０に電気的に接続し、他端１３５は開放端である。
【０００４】
アンテナ線路１３０は、導体パターン１３１とビアホール１３２を交互に電気的に直列に接続することによって構成されている。アンテナ線路１３０は、誘電体基体１２１の長手方向（図中矢印Ｘ方向）に、直線状の巻回軸ＣＬを有し、かつ、同一径で螺旋状に巻回されている。このとき、アンテナ線路１３０の巻回ピッチは距離ｐである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、チップアンテナを低い周波数でも使用可能にするためには、チップアンテナの共振周波数を下げる必要がある。チップアンテナの共振周波数を下げる一つの方法として、螺旋状に巻回されているアンテナ線路の巻回ピッチを小さくする方法がある。
【０００６】
しかし、従来のチップアンテナ１００は隣接するビアホール１３２相互が接近している構造であったため、アンテナ線路１３０の巻回ピッチｐを小さくしていくと、隣接するビアホール１３２相互の間隙が狭くなって、製造上の制約を受け、アンテナ線路１３０の最小巻回ピッチを小さくすることができないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、アンテナ線路の巻回ピッチを従来より小さくすることが可能なチップアンテナを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】
前記目的を達成するため、本発明に係るチップアンテナは、
（ａ）基体と、
（ｂ）前記基体に設けられた、螺旋状に巻回されているアンテナ線路と、
（ｃ）前記基体の表面に設けられ、前記アンテナ線路の一端に電気的に接続された給電用端子とを備え、
（ｄ）前記アンテナ線路は前記基体の上層部及び下層部に設けられた複数の導体パターンを基体の中層部を貫通するビアホールを介して電気的に直列に接続することによって構成され、
（ｅ）前記ビアホールは前記アンテナ線路の略巻回軸方向に千鳥状に配置されており、
（ｆ）上層部又は下層部の少なくとも一方の導体パターンは互いに隣接するものが異なる長さを有していること、
を特徴とする。
【０００９】
本発明に係るチップアンテナにおいて、アンテナ線路の巻回軸は千鳥状に屈折していてもよく、あるいは、略直線状であってもよい。
【００１１】
本発明に係るチップアンテナにおいて、ビアホールはアンテナ線路の略巻回軸方向に千鳥状に配置されており、かつ、上層部又は下層部の少なくとも一方の導体パターンは互いに隣接するものが異なる長さを有しているため、アンテナ線路の最小巻回ピッチが従来より小さくでき、チップアンテナの共振周波数が従来よりも低下する。
【００１２】
また、本発明に係るチップアンテナは、アンテナ線路を構成している複数の導体パターンの少なくとも一つに対向し、かつ、導体パターンの一部に電気的に接続した共振周波数調整用対向導体を備えたことを特徴とする。これにより、共振周波数調整用対向導体の面積を変更すると、アンテナ線路の巻回数を変えなくても、チップアンテナの共振周波数を調整することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るチップアンテナの実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１４】
［第１実施形態、図１〜図３］
図１に、チップアンテナ１の分解斜視図を示す。図２に、図１に示したチップアンテナ１の外観斜視図を示す。図３に、図１に示したチップアンテナ１の平面図を示す。
【００１５】
図１に示すように、チップアンテナ１は、導体パターン２５ｂ，２５ｄ，２５ｆ，２５ｈ，２５ｊ，２５ｌ及びビアホール１２ａ〜１２ｌを設けた誘電体シート１６と、ビアホール１２ａ〜１２ｌを設けた誘電体シート１７と、導体パターン２５ａ，２５ｃ，２５ｅ，２５ｇ，２５ｉ，２５ｋ，２５ｍを表面に設けた誘電体シート１８等で構成されている。
【００１６】
導体パターン２５ａ〜２５ｍは、印刷やスパッタリングや蒸着、貼合わせ、あるいは、めっき等の方法により、誘電体シート１６，１８のそれぞれの表面に形成されている。導体パターン２５ａ〜２５ｍの材料としては、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｎｉ等が用いられる。誘電体シート１６〜１８の材料としては、フッ素樹脂等の樹脂、酸化バリウムや酸化アルミニウムやシリカ等を主成分とするセラミック、セラミックと樹脂を組み合わせた混合体等が用いられる。また、ビアホール１２ａ〜１２ｌは、誘電体シート１６，１７に形成された穴に導電性ペーストを充填して形成されている。
【００１７】
導体パターン２５ａ〜２５ｍは、順次、誘電体シート１６，１７に設けたビアホール１２ａ〜１２ｌを介して電気的に直列に接続され、螺旋状アンテナ線路２０を構成する。螺旋状アンテナ線路２０の一端部（即ち、導体パターン２５ａ）は、誘電体シート１８の左辺に露出し、他端部（即ち、導体パターン２５ｍ）は、誘電体シート１８の右辺に露出している。
【００１８】
ここに、誘電体シート１６の表面に設けた導体パターン２５ｂ，２５ｄ，２５ｆ，２５ｈ，２５ｊ，２５ｌは、同じ長さを有し、互いに平行に所定のピッチ間隔で配置されている。導体パターン２５ｂ，２５ｆ，２５ｊと２５ｄ，２５ｈ，２５ｌとは、交互に千鳥状に配置されている。同様に、誘電体シート１８の表面に設けた導体パターン２５ａ，２５ｃ，２５ｅ，２５ｇ，２５ｉ，２５ｋ，２５ｍも、それぞれ所定の長さを有し、所定のピッチ間隔で配置されている。更に、ビアホール１２ａ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｇ，１２ｉ，１２ｋが互いに千鳥状に配置され、ビアホール１２ｂ，１２ｄ，１２ｆ，１２ｈ，１２ｊ，１２ｌが互いに千鳥状に配置されている。
【００１９】
以上の誘電体シート１６〜１８は、図１に示すように、順に積み重ねられ、一体的に焼成され、図２に示すような誘電体基体１１とされる。誘電体基体１１の両端部には、端子２１，２２が設けられている。端子２１は導体パターン２５ａに電気的に接続され、端子２２は導体パターン２５ｍに電気的に接続されている。端子２１，２２のいずれか一方が給電用端子として用いられ、他方が固定用端子として用いられる。端子２１，２２はＡｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ等の導電性ペーストを塗布、焼付けたり、あるいは、更に湿式めっきしたりすることによって形成される。
【００２０】
以上の構成からなるチップアンテナ１は、図３に示すように、アンテナ線路２０が千鳥状に曲折した巻回軸ＣＬを有し、隣接する巻回部分が同一径を有している。そして、隣接するビアホール（例えば、ビアホール１２ａ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｇ，１２ｉ，１２ｋ）相互が千鳥状に配置しているので、隣接するビアホール（例えば、ビアホール１２ａと１２ｃ）間の距離ｐ２は、アンテナ線路２０の巻回ピッチｐ１より大きい。従って、アンテナ線路２０の巻回ピッチｐ１を小さくしても、隣接するビアホール１２ａと１２ｃ間の距離ｐ２を従来より広くとれ、製造上の制約を受け難くなる。この結果、アンテナ線路２０の最小巻回ピッチを従来より小さくすることができ、チップアンテナ１の共振周波数を従来のチップアンテナの共振周波数より約２０％低下させることができる。
【００２１】
［第２実施形態、図４〜図６］
図４に、チップアンテナ２の分解斜視図を示す。図５に、図４に示したチップアンテナ２の外観斜視図を示す。図６に、図４に示したチップアンテナ２の平面図を示す。ただし、図６において、共振周波数調整用対向導体２３及びビアホール３２ｍは表示していない。
【００２２】
図４に示すように、チップアンテナ２は、共振周波数調整用対向導体２３及びビアホール３２ｍを設けた誘導体シート１５と、導体パターン４５ｂ，４５ｄ，４５ｆ，４５ｈ，４５ｊ，４５ｌ及びビアホール３２ａ〜３２ｌを設けた誘電体シート１６と、ビアホール３２ａ〜３２ｌを設けた誘電体シート１７と、導体パターン４５ａ，４５ｃ，４５ｅ，４５ｇ，４５ｉ，４５ｋ，４５ｍを表面に設けた誘電体シート１８等で構成されている。
【００２３】
導体パターン４５ａ〜４５ｍは、順次、誘電体シート１６，１７に設けたビアホール３２ａ〜３２ｌを介して電気的に直列に接続され、螺旋状アンテナ線路４０を構成する。螺旋状アンテナ線路４０の一端部（即ち、導体パターン４５ａ）は、誘電体シート１８の左辺に露出し、他端部（即ち、導体パターン４５ｍ）は、誘電体シート１８の右辺に露出している。
【００２４】
ここに、誘電体シート１６の表面に設けた導体パターン４５ｂ，４５ｆ，４５ｊは同じ長さを有し、それより短い長さを有する導体パターン４５ｄ，４５ｈ，４５ｌと交互に平行に所定のピッチ間隔で配置されている。同様に、誘電体シート１８の表面に設けた導体パターン４５ａ，４５ｃ，４５ｅ，４５ｇ，４５ｉ，４５ｋ，４５ｍも、それぞれ所定の長さを有し、所定のピッチ間隔で配置されている。更に、ビアホール３２ａ，３２ｃ，３２ｅ，３２ｇ，３２ｉ，３２ｋが互いに千鳥状に配置され、ビアホール３２ｂ，３２ｄ，３２ｆ，３２ｈ，３２ｊ，３２ｌが互いに千鳥状に配置されている。
【００２５】
共振周波数調整用対向導体２３は、導体パターン４５ｈ〜４５ｌに対向する位置に形成されている。この共振周波数調整用対向導体２３は、ビアホール３２ｍを介して導体パターン４５ｌに電気的に接続している。
【００２６】
以上の誘電体シート１５〜１８は、図４に示すように、順に積み重ねられ、一体的に焼成され、図５に示すような誘電体基体１１ａとされる。誘電体基体１１ａの両端部には、端子２１，２２が設けられている。端子２１は導体パターン４５ａに電気的に接続され、端子２２は、導体パターン４５ｍに電気的に接続されている。
【００２７】
以上の構成からなるチップアンテナ２は、図６に示すように、アンテナ線路４０が直線状の巻回軸ＣＬを有し、かつ、隣接する巻回部分が異なる径を有している。そして、隣接するビアホール（例えば、ビアホール３２ａ，３２ｃ，３２ｅ，３２ｇ，３２ｉ，３２ｋ）相互が千鳥状に配置しているので、隣接するビアホール（例えば、ビアホール３２ａと３２ｃ）間の距離ｐ２は、アンテナ線路４０の巻回ピッチｐ１より大きい。従って、アンテナ線路４０の巻回ピッチｐ１を小さくしても、隣接するビアホール３２ａと３２ｃ間の距離ｐ２を従来より広くとれ、製造上の制約を受け難くなる。この結果、アンテナ線路４０の最小巻回ピッチを従来より小さくすることができ、チップアンテナ２の共振周波数を従来のチップアンテナの共振周波数より約２０％低下させることができる。
【００２８】
また、図５に示すように、誘電体基体１１ａの表面に形成されている共振周波数調整用対向導体２３に、レーザやサンドブラストやリュータ等でスリット２３ａを形成して共振周波数調整用対向導体２３を切断する。これにより、アンテナ線路４０に導通している共振周波数調整用対向導体２３の面積を小さくして、チップアンテナ２の共振周波数を変えることができる。従って、誘電体基体１１ａを形成した後でも所望の共振周波数に調整することができる。この結果、チップアンテナ２の歩留まりが向上する。
【００２９】
［第３実施形態、図７］
図７に本第３実施形態のチップアンテナ３の平面図を示す。本第３実施形態は、巻回が進むにつれて径が徐々に大きくなっている螺旋状アンテナ線路６０を誘電体基体１１ｂに設けたものである。
【００３０】
誘電体基体１１ｂに設けた導体パターン６５ａ〜６５ｍは、順次、誘電体基体１１ｂに設けたビアホール５２ａ〜５２ｌを介して電気的に直列に接続され、螺旋状アンテナ線路６０を構成している。導体パターン６５ｂ，６５ｆ，６５ｊ、並びに、導体パターン６５ｄ，６５ｈ，６５ｌはそれぞれ徐々に長さが長くなっており、所定のピッチ間隔で配置されている。更に、ビアホール５２ｂ，５２ｄ，５２ｆ，５２ｈ，５２ｊ，５２ｌは、千鳥状に配置されている。ビアホール５２ａ，５２ｃ，５２ｅ，５２ｇ，５２ｉ，５２ｋも同様に、千鳥状に配置されている。
【００３１】
以上の構成からなるチップアンテナ３は、前記第２実施形態と同様に、アンテナ線路６０が直線状の巻回軸ＣＬを有し、かつ、隣接する巻回部が異なる径を有している。そして、隣接するビアホール（例えば、ビアホール５２ａ，５２ｃ，５２ｅ，５２ｇ，５２ｉ，５２ｋ）相互が千鳥状に配置しているので、隣接するビアホール（例えば、ビアホール５２ａと５２ｃ）間の距離ｐ２は、アンテナ線路６０の巻回ピッチより大きい。従って、アンテナ線路６０の巻回ピッチを小さくしても、隣接するビアホール５２ａと５２ｃ間の距離ｐ２を従来より広くとれ、製造上の制約を受け難くなる。この結果、アンテナ線路６０の最小巻回ピッチを従来より小さくすることができ、チップアンテナ３の共振周波数を従来のチップアンテナの共振周波数より低下させることができる。
【００３２】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の構成とすることができる。例えば、各実施形態では、アンテナ線路の巻回横断面形状が長方形の場合について説明したが、直線部と曲線部を有する略トラック形状やかまぼこ形状等であってもよく、その形状は任意である。また、誘電体基体は直方体の他に、球体、立方体、円柱、円錐、あるいは、角錐等の形状でもよい。更に、アンテナ線路が全て、あるいは、一部基体内に埋設形成されていてもよい。また、図１に示した前記第１実施形態の誘電体シート１８の代わりに、図８に示した誘電体シート１９を用いて、アンテナ線路の導体パターンが全て基体１１の表面に形成されたものであってもよい。更に、基体は、磁性体材料からなるものであってもよい。また、アンテナ線路は、図９に示すように、その一端が開放端であってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、ビアホールはアンテナ線路の略巻回軸方向に千鳥状に配置されており、かつ、上層部又は下層部の少なくとも一方の導体パターンは互いに隣接するものが異なる長さを有しているため、アンテナ線路の最小巻回ピッチを従来より小さくすることができる。その結果、チップアンテナの共振周波数を従来より約２０％低下させることができ、低周波領域でも使用可能なチップアンテナを得ることができる。
【００３４】
また、アンテナ線路を構成している複数の導体パターンの少なくとも一つに対向し、かつ、導体パターンの一部に電気的に接続した共振周波数調整用対向導体を備えることにより、アンテナ線路の巻回数を変えなくても、チップアンテナの共振周波数を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るチップアンテナの第１実施形態を示す分解斜視図。
【図２】図１に示すチップアンテナの斜視図。
【図３】図１に示すチップアンテナの平面図。
【図４】本発明に係るチップアンテナの第２実施形態を示す分解斜視図。
【図５】図４に示すチップアンテナの斜視図。
【図６】図４に示すチップアンテナの平面図。
【図７】本発明に係るチップアンテナの第３実施形態を示す平面図。
【図８】本発明に係るチップアンテナの他の実施形態を示す分解斜視図。
【図９】従来のチップアンテナを示す斜視図。
【図１０】図９に示すチップアンテナの平面図。
【符号の説明】
１〜４…チップアンテナ
１１，１１ａ，１１ｂ…誘電体基体
１２ａ〜１２ｌ，３２ａ〜３２ｍ，５２ａ〜５２ｌ…ビアホール
１５〜１９…誘電体シート
２０，４０，６０…アンテナ線路
２１，２２…端子
２３…共振周波数調整用対向導体
２５ａ〜２５ｍ，４５ａ〜４５ｍ，６５ａ〜６５ｍ…導体パターン

Claims

基体と、
前記基体に設けられた、螺旋状に巻回されているアンテナ線路と、
前記基体の表面に設けられ、前記アンテナ線路の一端に電気的に接続された給電用端子とを備え、
前記アンテナ線路は前記基体の上層部及び下層部に設けられた複数の導体パターンを基体の中層部を貫通するビアホールを介して電気的に直列に接続することによって構成され、
前記ビアホールは前記アンテナ線路の略巻回軸方向に千鳥状に配置されており、
上層部又は下層部の少なくとも一方の導体パターンは互いに隣接するものが異なる長さを有していること、
を特徴とするチップアンテナ。
前記アンテナ線路の巻回軸が千鳥状に屈折していることを特徴とする請求項１記載のチップアンテナ。
前記アンテナ線路の巻回軸が略直線状であることを特徴とする請求項１記載のチップアンテナ。
前記アンテナ線路を構成している複数の導体パターンの少なくとも一つに対向し、かつ、前記導体パターンの一部に電気的に接続した共振周波数調整用対向導体を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３記載のチップアンテナ。