JP4531994B2

JP4531994B2 - チップアンテナとその製造方法

Info

Publication number: JP4531994B2
Application number: JP2001017138A
Authority: JP
Inventors: 功友松; 正幸石和; 敏幸今川; 実大関
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.; Sony Corp
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.; Sony Corp
Priority date: 2001-01-25
Filing date: 2001-01-25
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2021-01-25
Also published as: JP2002223109A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体チップに所定の導体板からなるアンテナ導体を埋め込んだ構造のチップアンテナとその製造方法に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
近時、携帯電話機や携帯情報端末、更には無線ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）機器等に用いられる小型のアンテナとして、所定の導体板からなるアンテナ導体を誘電体チップに埋め込んだ構造のチップアンテナが注目されている。この種のチップアンテナは、例えば図８にその概略的な構成を示すように、いわゆるミアンダ形状に蛇行させてアンテナエレメントを形成したアンテナ導体１を略直方体形状をなす誘電体チップ２に埋め込み、該誘電体チップ２の端部から外部に導出された上記アンテナ導体１の電極端子部３を、図９に示すように該誘電体チップ２の表面に沿ってその下面側に折り曲げた構造を有する。
【０００３】
このようなチップアンテナは、アンテナ導体（アンテナエレメント）１が蛇行しているので、従来一般的なホイップアンテナに比較してその全体形状の小型化を図り得ると言う利点を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述した構造のチップアンテナにあっては、誘電体の射出成形（モールド）によってアンテナ導体１を誘電体チップ２に埋め込んだ後、その端部から導出している電極端子部３を折り曲げ加工するので、該電極端子部３の曲げ位置や曲げ角度を正確に定め難く、図９に示すように電極端子部３と誘電体チップ２の表面、特にその下面との間に隙間が生じ易いと言う不具合がある。このような隙間は、チップアンテナが実装される印刷配線基板４等における地導体からの前記アンテナ導体（アンテナエレメント）１の高さ位置を変化させ、そのアンテナ特性を変動させる要因となる。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、前述したようなアンテナ特性の変動要因のない安定した構造のチップアンテナを提供することにある。
また本発明は、上記構造のチップアンテナを簡易に製造することのできるチップアンテナの製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するべく、本発明に係るチップアンテナは、例えば直方体形状をなす誘電体チップに所定の導体板からなるアンテナ導体を埋め込んだものであって、前記アンテナ導体は、アンテナエレメント部から延在し、前記誘電体チップの下面側にコの字状に折り曲げられて前記アンテナエレメント部の取り付け高さを規定すると共に前記アンテナエレメント部の外部接続端子をなす電極端子部を備えてなり、前記誘電体チップは、その下面側に位置付けられた前記電極端子部を該下面から前記アンテナ導体の厚み方向に所定の高さだけ突出させて該電極端子部を埋設してなることを特徴としている。
【０００７】
ちなみに前記誘電体チップの下面側に位置付けられる前記アンテナ導体の電極端子部は、例えば前記誘電体チップによるアンテナ導体の埋め込みに先立って、前記アンテナ導体の主体部をなすアンテナエレメントから導出された電極端子部を、その厚み方向に２回に亘って直角に折り曲げることによって、前記アンテナエレメントに対して所定の距離を隔てて平行に折り曲げたものからなる。
【０００８】
また本発明に係るチップアンテナの製造方法は、
<１> 導体板をパターニングして、アンテナエレメント部とこのアンテナエレメント部に連なる電極端子部とを備えたアンテナ導体を形成する第１の工程と、
<２> 上記アンテナ導体における前記電極端子部をその板厚方向にコの字状に折り曲げて該電極端子部を前記アンテナエレメント部に対して所定の距離を隔てて平行に位置付ける第２の工程と、
<３> 前記アンテナ導体の厚みよりも薄い深さを有し、且つ前記コの字状に折り曲げられた電極端子部が嵌め込まれる溝を備えた誘電体射出成形用の金型に、前記溝に前記電極端子部を嵌め込んで前記アンテナ導体を装着した後、該誘電体射出成形用の金型に誘電体を充填して前記アンテナ導体を埋め込んだ誘電体チップを形成する第３の工程と
からなることを特徴とする。
【０００９】
特に前記第３の工程を、前記誘電体チップの下面を規定する面にだけ前記電極端子部が嵌め込まれる所定深さの溝を設けたモールド用金型を用いて行うことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係るチップアンテナとその製造方法について説明する。
図１はこの実施形態に係るチップアンテナの概略構成を示す斜視図で、特にチップアンテナを斜め下方から見た様子を示している。このチップアンテナは、基本的には、例えばミアンダ状に蛇行したパターン形状のアンテナエレメント１１を備えたアンテナ導体１０を、概略直方体形状の誘電体チップ２０に埋め込み、前記アンテナ導体１０の前記アンテナエレメント１１に連なる電極端子部１２を、上記誘電体チップ２０の下面側にコの字状に折り曲げて該誘電体チップ２０の下面に突出させて位置付けた構造を有する。
【００１１】
ちなみにアンテナ導体１０は、例えば図２に示すように、導体板を打ち抜きやエッチング等によってパターニングし、数ターンに亘る折り返し部を経て所定のピッチで平行に設けられたミアンダ状に蛇行する線路をアンテナエレメント１１として形成し、更に該アンテナエレメント１１の端部に、その電極端子部１２を形成した構造を有する。
【００１２】
具体的には上記アンテナ導体１０におけるアンテナエレメント１１は、例えば厚み１００μｍの導体板をパターンニングして、導体幅０.１８ｍｍ、蛇行幅８.７ｍｍ、蛇行ピッチ０.８ｍｍの導体を３０ターンに亘って形成したものからなる。そしてこのアンテナ導体１０を誘電体チップ２０にて埋め込んで形成されるチップアンテナは、概略的には幅４.４ｍｍ、長さ１６ｍｍ、厚み１.２ｍｍの大きさのものとして実現される。
【００１３】
尚、図２において二点鎖線１４は、前記誘電体チップ２０による前記アンテナ導体１０の埋め込み領域を示している。また図２においては外枠フレーム１５に２つのブリッジ１６を介して前記アンテナ導体１０を支持した様子を示している。この外枠フレーム１５は、誘電体チップ２０によるアンテナ導体１０の埋め込み時に、誘電体の射出成型用の金型に対してアンテナ導体１０をずれなく位置決めする為のものであり、前記ブリッジ１６は誘電体チップ２０にてアンテナ導体１０を埋め込んだ後に切断される。このブリッジ１６の切断により、前記誘電体チップ２０に埋め込まれたアンテナ導体１０が前記外枠フレーム１５から切り離される。
【００１４】
しかしてこの発明に係るチップアンテナが特徴とするところは、前記アンテナ導体１０における電極端子部１２が、図３にその概略的な構造を示すように予め一方向にコの字状に折り曲げ加工されており、図１に示すように誘電体チップ２０の下面から、その厚み方向に所定の高さだけ突出させて設けられている点にある。換言すれば誘電体チップ２０の下面側に、第１折曲部１２ａを経てコの字状に折り曲げられて前記アンテナエレメント１１と所定の距離を隔てて平行に位置付けられた電極端子部１２の第２の折曲部１２ｂが、誘電体チップ２０の下面にその厚み方向に略半分程度埋め込まれ、厚み方向に半分程度残された部分だけを該誘電体チップ２０の下面から突出させて設けられている点にある。尚、電極端子部１２の前記アンテナエレメント１１に対して直角に折り曲げられている第１の折曲部１２ａは、その厚み方向の全体が誘電体チップ２０の端部に埋め込まれ、その表面だけが露出している。
【００１５】
このような構造をなすチップアンテナは、例えば図４に例示するように、コの字状に折り曲げられた電極端子部１２が嵌め込まれる所定深さの溝３１を備えた誘電体射出成形用の金型（モールド用金型）３０を用い、上記溝３１に電極端子部１２を嵌め込んで上記誘電体射出成形用の金型３０にアンテナ導体１０を装着した後、該誘電体射出成形用の金型３０に誘電体を抽出することによってなされる。ちなみに上記溝３１は、誘電体射出成形用の金型３０における誘電体チップの下面を規定する面３２にだけ設けられる。またこの溝３１の深さは、アンテナ導体１０（電極端子部１２）の板厚が前述したように１００μｍである場合には、５０μｍ程度に設定される。
【００１６】
かくして上述した金型３０を用いてアンテナ導体１０を誘電体チップ２０にて埋め込んで形成されるチップアンテナによれば、電極端子部１２の前記溝３１に嵌め込まれた第２折曲部１２ｂが誘電体チップ２０によって埋め込まれることがないので、該電極端子部１２は誘電体チップ２０の下面に、その厚み方向に所定の高さだけ突出して露出することになる。しかもこの誘電体チップ２０の下面に露出した電極端子部１２は、予めアンテナエレメント１１に対して所定の距離を隔てて平行に折り曲げ形成されたものであるから、該電極端子部１２を介して実装される印刷配線基板の地導体に対する前記アンテナエレメント１１の高さ位置を精度良く規定する機能を呈する。
【００１７】
従ってこのような構造のチップアンテナによれば、図９に例示した従来構造のチップアンテナのように、その電極端子部３の折り曲げ位置や折り曲げ角度のずれやバラツキによって誘電体チップ２の下面との間に隙間が生じるような虞がない。これ故、地導体に対するアンテナエレメント１１の高さ位置を高精度に規定して印刷配線基板等にチップアンテナを実装することが可能となり、そのアンテナ特性に悪影響を及ぼす懸念がない等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【００１８】
また上述したように電極端子部１２を、その厚み方向に半分程度、誘電体チップ２０の下面に埋め込んだ構造のチップアンテナによれば、例えば図５に示すように導体板からのアンテナ導体１０のパターニング時に、特にカッタ１７を用いた導体板の打ち抜き加工によって該アンテナ導体１０のエッジ下面側に生じ易い微小なバリ（突起）１８を、図６に模式的に示すように誘電体チップ２０の下面に埋め込まれるようにすることができる。即ち、バリ１８が発生しやすい面側に電極端子部１２をコの字状に曲げることで、電極端子部１２のエッジ下面側に生じた微小なバリ１８を誘電体チップ２０の下面に埋め込むことが可能となる。この結果、誘電体チップ２０による電極端子部１２の保持を強固なものとすることができ、電極端子部１２を剥がれ難くすることが可能となる。しかもバリ１８の誘電体チップ２０からの露出を効果的に防ぐことが可能となる。
【００１９】
尚、導体板をエッチングしてアンテナ導体１０をパターニングする場合においても、導体板に対する横方向へのエッチング作用、即ち、サイドエッチング効果によってそのエッチング面が導体板の主面に対して直角となることがなく、微小ではあるが傾きを生じる。従ってエッチング時に下面側となっている面を内側にして電極端子部１２をコの字状に折り曲げれば、電極端子部１２の僅かではあるが幅広となっている面側を誘電体チップ２０の下面に埋め込むことができるので、前述したバリ１８の埋め込みの場合と同様に、誘電体チップ２０による電極端子部１２の保持を強固にし、電極端子部１２を剥がれ難くすることが可能となる。
【００２０】
ここで上述したチップアンテナの製造方法について説明すると、図７にその概略的な手順を示すように、先ずアンテナ導体１０を形成する上での素材となる導体板を準備し、プレス加工機による打ち抜きやエッチング処理によって所望形状のアンテナエレメント１１および電極端子部１２をパターニング形成したアンテナ導体１０を形成する［ステップＳ１］。次いでこのアンテナ導体１０の電極端子部１２に対して２回の曲げ加工を施し、電極端子部１２をコの字状に加工し、前述したように該電極端子部１２を前記アンテナエレメント１１に対して所定の距離を隔てて平行に位置付ける［ステップＳ２,Ｓ３］。
【００２１】
しかる後、コの字状に曲げ加工された電極端子部１２を、誘電体射出成形用の金型３０に設けられている溝３１に嵌め込んで、該金型３０にアンテナ導体１０をセットする［ステップＳ４］。そしてこの金型３０に誘電体を抽出し、該誘電体にて前記アンテナ導体１０を埋め込んだ誘電体チップ２０を形成する［ステップＳ５］。その後、アンテナ導体１０を埋め込んだ誘電体チップ２０を前記金型３０から取り出し、前述したブリッジ１６を切断することによって外枠フレーム１５から切り離す［ステップＳ６］。
【００２２】
そして前述した構造例の場合においては、蛇行導体からなるアンテナエレメント１１における折り返し部が誘電体チップ２０の側部からはみ出していることから、このアンテナエレメント１１の上記折り返し部を含む露出部分を、該誘電体チップ２０の上面側にそれぞれ折り曲げることによって図１に示す構造のチップアンテナが完成される。
【００２３】
このように本発明に係るチップアンテナの製造方法によれば、アンテナ導体１０を誘電体チップ２０にて埋め込む前に、該アンテナ導体１０の電極端子部１２をコの字状に折り曲げ加工するので、誘電体チップ２０に影響されることなくその曲げ位置や曲げ角度を正確に規定することができる。そしてコの字状に曲げられた電極端子部１２を誘電体チップ２０の下面から、正確に所定の高さだけ突出させた構造のチップアンテナを簡易に製造することが可能となる。加えて電極端子部１２と誘電体チップ２０とが確実に密着するので、そのアンテナ特性のバラツキが殆どなくなる等の効果が奏せられる。
【００２４】
また上述した製造方法によれば、予め電極端子部１２を所定の位置にて曲げ加工しておくので、誘電体チップ２０の端面に電極端子部１２を埋設することが可能である。従ってチップアンテナの外形形状とその寸法を誘電体射出成形用の金型３０によって正確に規定することが可能となる等の利点もある。従って誘電体チップ２０の端部からの電極端子部１２における第１折曲部１２ａの突出（出っ張り）を無くして、その端部をフラット化することも容易であり、微小サイズのチップ部品としての取り扱いの容易化を図ることが可能となる等の効果も奏せられる。
【００２５】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。実施形態においては蛇行導体からなるアンテナエレメント１１における折り返し部を誘電体チップ２０の側部から突出させ、その上面側に折り返した構造のチップアンテナについて示したが、アンテナエレメント１１の全て誘電体チップ２０の内部に埋め込まれた構造のもの、或いはアンテナエレメント１１を誘電体チップ２０の上面に露出させて埋め込んだ構造のものに対しても同様に適用可能である。またアンテナ導体１０としては、ミアンダ状の蛇行導体からなるアンテナエレメント１１を形成したもののみならず、平板状のマイクロストリップアンテナを形成したもの等であっても良い。更には電極端子部１２の取り出し箇所についても、誘電体チップ２０の長手方向の両端部からそれぞれ取り出すことに代えて、一方の端部から２つの電極端子部１２を並べて取り出すようにしても良く、誘電体チップ２０の隅部等から取り出す構造のものについても同様に適用可能である。また前記電極端子部１２における第１折曲部１２ａについては、誘電体チップ２０の端部からその一部が出っ張るように設けることの可能である。このような構造とすれば、印刷回路基板等へのチップアンテナの実装時に、その半田付が容易となる等の利点がある。
【００２６】
また誘電体チップ２０については、例えばＰＰＳ（ポリフェニレン・サルファイド）と、ＢaＯ-Ｎd₂Ｏ₃-ＴiＯ₂系のセラミクスの粉末を混合したもの等を用いることができる。またその誘電率については、アンテナ仕様にもよるが、例えば[２０]程度のものを用いるようにすれば良い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、アンテナ導体のコの字状に曲げられた電極端子部を該アンテナ導体を埋め込む誘電体チップの下面に、その厚み方向に所定の高さだけ突出させて設けた構造なので、そのアンテナ特性に悪影響を与えることがなく、しかも構造的に安定したチップアンテナを実現することができる。
【００２８】
更にはアンテナ導体の電極端子部を予めコの字状に折り曲げ加工した後、該アンテナ導体を誘電体チップにて埋め込んでチップアンテナを製造するので、構造的に安定したチップアンテナを簡易に製造することができ、しかもその全体的な寸法精度を高めることができる等の効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るチップアンテナの概略的な構造を示す斜視図。
【図２】図１に示すチップアンテナに用いられるアンテナ導体の例を示す図。
【図３】アンテナ導体における電極端子部のコの字状の折り曲げ形状を示す図。
【図４】誘電体チップによりアンテナ導体を埋め込んだチップアンテナの断面構造と、誘電体によるアンテナ導体の埋め込みに用いられる誘電体射出成形用の金型との関係を示す図。
【図５】アンテナ導体のエッジ部に生じるバリの例を示す断面図。
【図６】誘電体チップの下面への電極端子部の埋め込み構造を示す断面図。
【図７】本発明に係るチップアンテナの製造方法の概略的な製造手順を示す図。
【図８】従来のチップアンテナの構造例を示す斜視図。
【図９】従来のチップアンテナにおける電極端子部での不具合点を説明するための図。
【符号の説明】
１０アンテナ導体
１１アンテナエレメント
１２電極端子部
２０誘電体チップ
３０誘電体射出成形用の金型
３１溝

Claims

誘電体チップに所定の導体板からなるアンテナ導体を埋め込んだチップアンテナであって、
前記アンテナ導体は、アンテナエレメント部から延在し、前記誘電体チップの下面側にコの字状に折り曲げられて前記アンテナエレメント部の取り付け高さを規定すると共に前記アンテナエレメント部の外部接続端子をなす電極端子部を備え、
前記誘電体チップは、その下面側に位置付けられた前記電極端子部を該下面から前記アンテナ導体の厚み方向に所定の高さだけ突出させて該電極端子部を埋設してなることを特徴とするチップアンテナ。
前記誘電体チップの下面側に位置付けられる前記アンテナ導体の電極端子部は、該アンテナ導体におけるアンテナエレメント部に対して所定の距離を隔てて平行に折り曲げ形成されたものである請求項１に記載のチップアンテナ。
導体板をパターニングして、アンテナエレメント部とこのアンテナエレメント部に連なる電極端子部とを備えたアンテナ導体を形成する第１の工程と、
上記アンテナ導体における前記電極端子部をその板厚方向にコの字状に折り曲げて該電極端子部を前記アンテナエレメント部に対して所定の距離を隔てて平行に位置付ける第２の工程と、
前記アンテナ導体の厚みよりも薄い深さを有し、且つ前記コの字状に折り曲げられた電極端子部が嵌め込まれる溝を備えた誘電体射出成形用の金型に、前記溝に前記電極端子部を嵌め込んで前記アンテナ導体を装着した後、該誘電体射出成形用の金型に誘電体を充填して前記アンテナ導体を埋め込んだ誘電体チップを形成する第３の工程と
を具備したチップアンテナの製造方法。
前記第３の工程は、前記誘電体チップの下面を規定する面にだけ前記電極端子部が嵌め込まれる、前記溝を設けた誘電体射出成形用の金型を用いて行われる請求項３に記載のチップアンテナの製造方法。