JP4961836B2 - アンテナ装置及びそれを用いた無線通信機器 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ装置に関し、特に、チップ型アンテナを基板に搭載したアンテナ装置及びそのアンテナ装置を搭載した無線通信機器に関する。

近年、携帯電話等の無線通信機器が急速に普及し、より高い性能が望まれると共に、その端末機器としての携帯性等を高めるために更なる小型化・薄型化が望まれている。

かかる携帯電話等の小型化・薄型化の要請に答えるために、携帯電話等に搭載される部品にも小型化・低背化が要求されている。このような状況下、携帯電話等の無線通信機器にチップ型アンテナを用いたアンテナ装置が搭載されるようになってきている。

チップ型アンテナは、小型・低背でありながら高い利得が得られる等、携帯電話等のアンテナとして優れた特徴を有している。

従来、このようなチップ型アンテナを携帯電話等の無線通信機器に搭載するものとしては、携帯電話等のメイン基板の端部等に形成されたアンテナ実装部に直接チップ型アンテナを実装する構成のアンテナ装置がある（例えば、特許文献１参照）。また、チップ型アンテナをサブ基板に実装し、そのサブ基板を携帯電話等のメイン基板に取り付ける構成のアンテナ装置もある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−８８２１８号公報 特開平１０−３３９７７２号公報

上述したようにチップ型アンテナは、アンテナ性能の点及び小型化・低背化が可能な点からも携帯電話端末のアンテナ装置として優れているが、その基体には誘電材料又は磁性材料、例えば、誘電体セラミックス等を用いることから、その構造物としての強度には限界がある。携帯電話端末のアンテナ装置として用いられる場合には、ユーザが端末機器を落下した場合でも容易に破損しないような技術的工夫が望まれる。この点、上述した特許文献１、２記載のアンテナ装置では、特に対策が取られておらず、不十分であった。また、広帯域化を図る等のために細長形状のチップ型アンテナを搭載する場合等には、チップ型アンテナを端末機器の落下等による外部の衝撃から保護するための技術的工夫がより望まれる。

また、最近では、小型で薄い携帯端末がユーザに人気があることもあり、端末機器でも小型化・薄型化の要請が強い。かかる要請に対応するために、チップ型アンテナの更なる薄型化を図りつつ、端末機器の落下による衝撃等が加わってもチップ型アンテナが破損してしまうのを有効に防止できる技術的対策が望まれている。

本発明の第１の課題は、基板に固定したチップ型アンテナを外部の衝撃等から保護することが可能なアンテナ装置を提供することにある。

本発明の第２の課題は、メイン基板から発するノイズの影響を受けにくく、高いＳＮ比と信頼性を得ることが可能なアンテナ装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明者は、チップ型アンテナをサブ基板に固定し、このサブ基板をメイン基板に固定するのではなく、取り付け具を介して端末機器の筐体に固定することで外部の衝撃等から保護することが可能なアンテナ装置の構成を見出した。

即ち、上記課題を解決するため、本発明では、誘電材料又は磁性材料の少なくとも一方のセラミックスから成る基体と、該基体に形成された導体とを含むチップ型アンテナと、略矩形に形成され該チップ型アンテナが固定されるサブ基板とを有するアンテナ装置において、前記サブ基板には、前記チップ型アンテナが内蔵される機器の筺体内に設けられるメイン基板と電気的に接続するための接続部と、長手方向の両端部には前記筺体内のメイン基板に取り付けるための取り付け具が前記チップ型アンテナを挟んで位置して装着されており、前記サブ基板は、その短手方向に前記メイン基板に対して立って保持され、前記取り付け具は前記サブ基板よりも撓み易く可撓性を有する金属部材により形成されていることを特徴とする。

かかる構成によれば、チップ型アンテナをサブ基板に固定し、このサブ基板を接続部を介してメイン基板と電気的に接続する一方、取り付け具を介して機器の筺体に固定するので、メイン基板からの給電が可能な上に、チップ型アンテナを外部の衝撃等から保護することが可能である。そして、前記取り付け具は前記サブ基板よりも撓み易く可撓性を有する金属部材により形成されていることから、金属材から成る取り付け具によりサブ基板を安定して支持可能な上に、機器の筺体から衝撃が加わっても前記サブ基板よりも撓み易く可撓性を有する取り付け具が撓むことでサブ基板に伝わる衝撃を吸収するので、チップ型アンテナを確実に衝撃から保護することができる。

また、前記接続部は同軸コネクタにより構成することができる。
かかる構成により、サブ基板の同軸コネクタにメイン基板から給電する同軸ケーブル等を接続するだけで簡単にチップ型アンテナへの給電が可能である。

また、前記取り付け具は、前記サブ基板の長手方向の両端部にそれぞれ装着されているのが好適である。
かかる構成によれば、サブ基板の長手方向の両端部を取り付け具を介して機器の筺体に固定することができるので、サブ基板を安定して支持可能な上に、機器の筺体から伝わる衝撃がサブ基板の両端部に分散されることで、サブ基板に固定されたチップ型アンテナへの衝撃を有効に緩和することができる。

そして、前記取り付け具は、留め穴を備え、更に前記留め穴から前記サブ基板までの間に前記留め穴よりも小径の穴を備えているのが望ましい。

更に、前記取り付け具は、前記筺体から前記サブ基板に伝わる衝撃を減衰する減衰部が形成されているのが望ましい。
かかる構成によれば、取り付け具が衝撃の減衰手段として働くことになるので、チップ型アンテナへの衝撃をより有効に緩和することができる。

ここで、前記減衰部は前記取り付け具の他の部分よりも撓み易い形状に形成されているものとすることができる。
かかる構成によれば、減衰部が他の部分よりも大きく撓むことにより、衝撃の減衰作用が確実なものとなり、チップ型アンテナをより確実に保護することができる。

更にまた、前記取り付け具には留め穴が形成されており、該留め穴に嵌入させた留め具で前記筺体内に取り付けられるようにしても良い。
かかる構成によれば、取り付け具を介してサブ基板を留め具により簡単に機器の筺体に取り付けることができる。また、留め具と留め穴の存在により筺体から取り付け具へも衝撃が伝わり難くなるので、衝撃を更に有効に緩和することができる。

ここで、前記留め穴に嵌入させた留め具で前記筺体内に取り付けられた場合に、前記取り付け具が該留め具と遊嵌するように、ネジ留めされているのが好適である。
ここで、「遊嵌」とは、取り付け具が留め具と遊びを有するように嵌合していることを言い、即ち、僅かに動くことが可能なように留められていることを意味する。
かかる構成によれば、機器の筺体から伝わる衝撃の力を留め穴の箇所で逃がしてやることが可能なので、更に有効に衝撃を緩和することができる。

また、本発明では、前記取り付け具は導電性を有し、前記取り付け具の一端がグラウンド導体に電気的に接続されることを特徴とする。ここで、グラウンド導体は、メイン基板のグラウンド導体でも機器の筺体のグラウンド導体でも良い。
かかる構成によれば、取り付け具を介してグラウンドが取れるので、チップ型アンテナの利得を向上させることができる。

そして、前記取り付け具の先端には差し込み部が形成されており、該差し込み部が前記筺体内のグラウンド導体に形成された穴に差し込まれるようにしても良い。
かかる構成によれば、差し込み部を筺体内のグラウンド導体に形成された穴に差し込むだけで簡単にチップ型アンテナの利得を向上させるためのグラウンドを確保できる。また、機器の筺体のグラウンドに接続することで、アンテナの電流を筐体のグラウンドに強制的に流してやることが可能となることから、アンテナが筺体の一部分のように機能することで、利得が向上する。

更に、本発明では、前記サブ基板が前記取り付け具により前記筺体に固定され、かつ前記チップ型アンテナが内蔵される機器の筺体内に設けられるメイン基板とは離れて固定され、前記サブ基板と前記メイン基板とは同軸ケーブルで電気的に接続されたことを特徴とする。
かかる構成によれば、チップ型アンテナもメイン基板から離れることになるので、メイン基板から発せられるノイズの影響を受け難くなり、ＳＮ比が改善することによりアンテナ性能を向上させることができる。

また、本発明では、以上の構成を有するアンテナ装置を無線通信機器に内蔵したことを特徴とする。
これにより、チップ型アンテナを用いた小型の無線通信機器を実現し得る上に、当該無線通信機器に大きな衝撃が加わっても内蔵したチップ型アンテナが破損することが無い。また、高いＳＮ比と信頼性が得られる無線通信を行うことが可能な無線通信機器を提供できる。

本発明によれば、チップ型アンテナをサブ基板に固定し、このサブ基板を接続部を介してメイン基板と電気的に接続する一方、取り付け具を介して機器の筺体に固定するので、メイン基板からの給電が可能な上に、チップ型アンテナを外部の衝撃から保護することが可能である。

従って、このアンテナ装置を携帯電話等の無線通信機器に用いた場合、チップ型アンテナを用いているため当該無線通信機器の小型化を達成し易くなる上に、当該無線通信機器に大きな衝撃が加わってもチップ型アンテナが破損することが無い。また、チップ型アンテナがメイン基板から発せられるノイズの影響を受け難くなるので、高いＳＮ比と信頼性が得られるアンテナ装置を実現することができる。

本発明の実施形態に係るアンテナ装置について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態のアンテナ装置の構成を示す図であり、（ａ）はその正面側から見た図、（ｂ）は（ａ）の左右を逆にしてその背面側から見た図、（ｃ）はそのサブ基板の上面側から見た斜視図、（ｄ）はそのサブ基板の裏面側から見た斜視図である。図２は、本発明の実施形態のアンテナ装置のチップ型アンテナの構成を示す図であり、その展開図を示す。図３は、本発明の実施形態のアンテナ装置のサブ基板の構成を示す図であり、（ａ）はサブ基板の上面、即ち、部品が実装される主面、（ｂ）はその裏面、（ｃ）は同軸コネクタの取り付け位置の拡大図を示す。図４は、サブ基板に装着されている取り付け具等を説明するための図であり、（ａ）は対となる取り付け具それぞれの拡大図、（ｂ）は対となる取り付け具をサブ基板に装着した状態を示す図であり、図１（ａ）を拡大して示したものに相当する。図５は、本発明の実施形態のアンテナ装置を内蔵する携帯電話機の一例を示す斜視図である。図６は、図５に示した携帯電話機におけるメイン基板、サブ基板及びチップ型アンテナの配置構造を示す模式図である。図７は、図５に示した携帯電話機に図１に示したアンテナ装置を搭載した状態を示す図である。

本実施形態に係るアンテナ装置は、図１に示すように、基体１００Ａと、基体１００Ａに形成された導体１００Ｂとを含むチップ型アンテナ１００と、チップ型アンテナ１００が固定されるサブ基板１０２とを有している。サブ基板１０２には、チップ型アンテナ１００が内蔵される機器として後述する携帯電話機の筺体内に設けられるメイン基板（図６参照）と電気的に接続するための接続部としての同軸コネクタ１０４と、上述した携帯電話機の筺体内に取り付けるための取り付け具１０６が装着されている。そして、本実施形態のアンテナ装置は、チップ型アンテナ１００をサブ基板１０２に固定し、サブ基板１０２を同軸コネクタ１０４を介して上述したメイン基板と電気的に接続する一方、取り付け具１０６を介してサブ基板１０２を携帯電話機の筺体に固定して用いる。これにより、同軸コネクタ１０４等を介してメイン基板からの給電が可能な上に、チップ型アンテナ１００を外部の衝撃等から保護することが可能となる。以下、本実施形態のアンテナ装置を構成するチップ型アンテナ１００及びサブ基板１０２と、サブ基板１０２に装着されている取り付け具１０６等の構造を詳細に述べる。

チップ型アンテナ１００は、図２に示すように、薄長の直方体形状を有しており、例えば、本実施形態では、長さが２５ｍｍ、幅が３ｍｍ、厚さが２ｍｍに形成されている。尚、本実施形態では、このような薄長のチップ型アンテナ１００を用いているため、携帯電話機の部品として用いることにより、当該携帯電話機の小型化・薄型化に資することが可能である。そして、本実施形態では、このような薄長のチップ型アンテナ１００を用いているため、上述したように、チップ型アンテナ１００を実装したサブ基板１０２を取り付け具１０６を介して携帯電話機の筺体に固定する構成が、チップ型アンテナ１００の強度対策として大変有効である。

チップ型アンテナ１００は、図２に示すように、基体１００Ａと、基体１００Ａに形成された導体１００Ｂとを含んでおり、基体１００Ａは、誘電材料又は磁性材料の少なくとも一方により直方体状に形成されており、サブ基板１０２上に直接半田付けと接着剤で固定される。本実施形態では、基体１００Ａは、例えばアルミナ、シリカ、マグネシウム等を含む高周波数において低損失なセラミックスで作製されている。尚、基体１００Ａとして誘電材料を使用する場合は、誘電率と誘電損失がアンテナ特性に大きく影響する。また、本実施形態では、チップ型アンテナ１００の基体１００Ａが誘電材料により構成される例を述べたが、磁性材料或いは誘電材料と磁性材料の組み合わせにより構成しても良い。一方、本実施形態では、導体１００Ｂは銀製の導体から成るが、銅製でも良い。導体１００Ｂは、基体１００Ａの上面に形成され一端が開放（開放端１００５）となった放射電極１００Ｂ１と、この放射電極１００Ｂ１から折り返すように基体１００Ａの側面に設けられた放射電極１００Ｂ２と、この放射電極１００Ｂ２の一端に接続された給電用電極１００ｂ２とを有している。また、基体１００Ａの側面から底面に亘ってチップアンテナ固定用電極１００Ｂ３が設けられている。尚、本実施形態においては、放射電極、給電用電極とそれぞれ機能的な名称で表しているが、実際には電極はパターン印刷により一体形成することが多いので、これらの電極は機能的にも区別されるものではない。

そして、チップ型アンテナ１００は、図１に示すように、その長手方向がサブ基板１０２の長手方向と平行になるように、サブ基板１０２の上面の略中央に面実装されている。この面実装には、半田が用いられる。即ち、サブ基板１０２の上面（部品実装主面）には、図３に示すように、給電パターン１０２Ａや浮き端子１０２Ｂが形成されており、給電パターン１０２Ａとチップ型アンテナ１００の放射電極１００Ｂ２の端部である給電用電極１００ｂ２が接続された状態で、浮き端子１０２Ｂとチップ型アンテナ１００のアンテナ固定用電極１００Ｂ３が半田接続される。

サブ基板１０２は、図３に示すように、上面（部品実装主面）及びその裏面が長手の略矩形状に形成された基板であり、その長手方向の両端部にグラウンド電極１０２Ｃ、１０２Ｄ、及び取り付け金具１０６（図３には示さず）が設けられている。即ち、サブ基板１０２の上面（部品実装主面）には、その長手方向の両端部にグラウンド電極１０２Ｃ１、１０２Ｃ２が設けられている。一方のグラウンド電極１０２Ｃ１には突起部１０２ｃ１、１０２ｃ１が形成されている結果、他方のグラウンド電極１０２Ｃ２よりも大きく形成されている。また、サブ基板１０２の裏面には、その長手方向の両端部にグラウンド電極１０２Ｄ１、１０２Ｄ２が設けられており、これらグラウンド電極１０２Ｄ１、１０２Ｄ２は、スルーホール１０２Ｅを介してサブ基板１０２の上面側のグラウンド電極１０２Ｃ１、１０２Ｃ２とそれぞれ接続されている。尚、本実施形態では、取り付け上の観点から、サブ基板１０２の両端にグラウンド電極を設けることとしたが、グラウンド電極を両端に設けることがアンテナ装置として必要なわけではなく、純粋なグラウンド電極としては１０２Ｃ１及びその裏側の１０２Ｄ１のみでも良い。

サブ基板１０２の上面（部品実装主面）の給電パターン１０２Ａには窪み部１０２ａが形成されている。グラウンド電極１０２Ｃ１は、その一方の突起部１０２ｃ１が給電パターン１０２Ａの窪み部１０２ａとかみ合うように離間して形成されている。これにより、このグラウンド電極１０２Ｃ１と給電パターン１０２Ａの双方に亘る部分に上述したケーブル接続用の同軸コネクタ１０４が実装される。そして、後述する同軸ケーブル１４０（図６及び図７参照）の内部導体と外部導体が同軸コネクタ１０４を介して上述した給電パターン１０２Ａとグラウンド電極１０２Ｃ１にそれぞれ接続される。具体的には、図３（ｃ）に示すように、同軸コネクタ１０４は、外側が破線で示す枠１０４Ａに位置するように実装され、これにより同軸コネクタ１０４の芯位置は１０４Ｂで示す位置となる。

尚、サブ基板１０２の裏面のグラウンド電極１０２Ｄ１、１０２Ｄ２には、一対の取り付け具１０６がそれぞれ半田接続される。これにより、後述するように、携帯電話機２００の筺体２０６に設けられたグラウンド導体２０６Ｇ（図７参照）にもチップ型アンテナ１００がグラウンド接続されるようになっている。

尚、サブ基板１０２の中央よりやや片側には、凹部１０２Ｆが形成されている。この凹部１０２Ｆは、後述する携帯電話機２００の筺体２０６内にマイク ２２２（図７参照）を実装するために形成されたものである。

ところで、本実施形態のアンテナ装置は、導体１００Ｂの(折り返した)全長分がＧＳＭ帯（９００ＭＨｚ帯）、導体１００Ｂの半長分がＤＣＳ帯（１７００ＭＨｚ帯）及びＰＣＳ帯（１８００ＭＨｚ帯）、導体１００Ｂの一端側の端部と他端側の端部を含む基体１００Ａ部分がＵＭＴＳ帯（２２００ＭＨｚ帯）を、それぞれ送受信周波数帯域として有しており、これによりクワッドバンド方式のアンテナ装置を実現している。尚、ＵＭＴＳ帯について、詳しくは、放射電極１００Ｂ１と放射電極１００Ｂ２とその間に形成される空間による静電容量でアンテナを形成するものである。

上述した接続部としての同軸コネクタ１０４は、図１（ｃ）及び図４（ｂ）に示すように、サブ基板１０２の上面（部品実装主面）の一端側に実装されている。即ち、同軸コネクタ１０４は、上述したように、サブ基板１０２の上面（部品実装主面）のグラウンド電極１０２Ｃ１と給電パターン１０２Ａの双方に亘る部分に実装されている。

このように、サブ基板１０２におけるメイン基板との接続部を同軸コネクタ１０４により構成することで、サブ基板１０２の同軸コネクタ１０４にメイン基板から給電する、後述する同軸ケーブル１４０（図６及び図７参照）等を接続するだけで簡単にチップ型アンテナ１００への給電が可能である。

取り付け具１０６は、図４に示すように、左右一対の取り付け具１０６がサブ基板１０２の長手方向の両端部にそれぞれ装着されて用いられる。即ち、図４（ａ）に示した一対の取り付け具１０６は、図４（ｂ）に示すように、サブ基板１０２の長手方向の両端部にそれぞれ装着されている。このため、サブ基板１０２の長手方向の両端部を一対の取り付け具１０６を介して携帯電話機の筺体内に固定することができるので、サブ基板１０２を安定して支持可能な上に、携帯電話機の筺体から伝わる衝撃がサブ基板１０２の両端部に分散されることで、サブ基板１０２に固定されたチップ型アンテナ１００への衝撃を有効に緩和することができる。

そして、一対の取り付け具１０６は、それぞれ可撓性を有する金属材により形成されている。これにより、金属材から成る取り付け具１０６によりサブ基板１０２を安定して支持可能な上に、携帯電話機の筺体から衝撃が加わっても可撓性を有する一対の取り付け具１０６がそれぞれ撓むことでサブ基板１０２に伝わる衝撃を吸収する。この結果、チップ型アンテナ１００を確実に衝撃から保護することができる。

更に、一対の取り付け具１０６には、それぞれ携帯電話機の筺体からサブ基板１０２に伝わる衝撃を減衰する第１の減衰部１０６Ａが形成されている。即ち、ここでいう減衰部１０６Ａとは、取り付け具１０６の図４（ｂ）に示す一点鎖線で囲まれた領域を指している。このように各取り付け具１０６のうちの小さい穴１０６Jのあたりとサブ基板１０２のチップ型アンテナ１００の搭載されていない両端部が振動することで大きな減衰効果を奏するものである。このため、取り付け具１０６が衝撃の減衰手段として働くことになるので、チップ型アンテナ１００への衝撃をより有効に緩和することができる。

更に、一対の取り付け具１０６には、それぞれ携帯電話機の筺体からサブ基板１０２に伝わる衝撃を減衰する第２の減衰部１０６Ｂも形成されている。即ち、ここでいう減衰部１０６Ｂとは、取り付け具１０６の図４（ｂ）に示す点線で囲まれた領域を指している。ここで、減衰部１０６Ｂは、撓み易い形状に形成されている。これにより、減衰部１０６Ｂも撓むことになるので、衝撃の減衰作用が確実なものとなり、チップ型アンテナ１００をより確実に保護することができる。

更にまた、一対の取り付け具１０６には、それぞれ留め穴１０６Ｈが形成されており、留め穴１０６Ｈに嵌入させる、後述する留め具（図７参照）で携帯電話機の筺体内に取り付けられる。かかる構成により、取り付け具１０６を介してサブ基板１０２を留め具により簡単に携帯電話機の筺体に取り付けることができる。また、留め具と留め穴１０６Ｈの存在により筺体から取り付け具１０６へも衝撃が伝わり難くなるので、衝撃を更に有効に緩和することができる。

ここで、留め穴１０６Ｈに嵌入させた留め具で筺体内に取り付けられた場合に、取り付け具１０６が留め具と遊嵌するように、留め穴１０６Ｈは留め具よりも僅かに大きめに形成されている。ここで、「遊嵌」とは、取り付け具１０６が留め具と遊びを有するように嵌合していることを言い、即ち、僅かに動くことが可能なように留められていることを意味する。

かかる構成により、携帯電話機の筺体から伝わる衝撃の力を留め穴１０６Ｈの箇所で逃がしてやることが可能なので、更に有効に衝撃を緩和することができる。

尚、一対の取り付け具１０６には、それぞれ留め穴１０６Ｈよりも小さい穴１０６Ｊが形成されているが、これらの穴１０６Ｊは、取り付け具１０６を携帯電話機２００の筺体２０６に取り付ける際に位置決め用に用いる穴である。

また、一対の取り付け具１０６は、それぞれ上述した金属材により形成されているため導電性を有し、各取り付け具１０６の一端が後述する携帯電話機の筺体内に展着されたグラウンド導体２０６Ｇ（図７参照）に電気的に接続される。尚、各取り付け具１０６の一端が接続されるグラウンド導体は、メイン基板のグラウンド導体でも良い。

かかる構成によれば、取り付け具１０６を介してグラウンドが取れるので、グラウンドとアンテナ部を離間することができ、チップ型アンテナ１００のＳＮ比を向上させることができる。

本実施形態では、各取り付け具１０６の先端に差し込み部１０６Ｎが形成されており、差し込み部１０６Ｎが筺体内のグラウンド導体２０６Ｇに形成された突起穴２０６ｇ（図６及び図７参照）に差し込まれるようになっている。即ち、この各取り付け具１０６の先端に形成された差し込み部１０６Ｎは、筐体のグラウンドに取り付け具１０６を接触させるための、いわば引っ掛け用の爪であり、かかる構成により、差し込み部１０６Ｎを筺体内のグラウンド導体に形成された穴に差し込むだけで簡単にチップ型アンテナ１００の利得を向上させるためのグラウンドを確保できる。また、筺体のグラウンドに接続することで、アンテナの電流を筐体のグラウンドに強制的に流してやることが可能となることから、アンテナのグランドとして機能させることで、利得が向上する。

図５は、本発明の実施形態のアンテナ装置を内蔵する携帯電話機の一例を示す斜視図である。
この携帯電話機２００は、ヒンジ部２０２を介して２つの筐体２０４、２０６が互いに連結された折り畳み式の携帯電話機であり、一方の筐体２０４には送話部としてのマイク２０８、操作用のスイッチである操作キー２１０等が配設され、他方の筐体２０６には受話部としてのスピーカ２１２、表示パネルとしての液晶パネル２１４等が配設されている。そして、マイク２０８、スピーカ２１２、及び図５に点線で示すアンテナ実装箇所Ｍに内蔵された本実施形態のアンテナ装置等を介して音声通話が可能となる。また、操作キー２１０を介して電話番号等の各種情報を入力することができ、入力された電話番号等の各種情報は、筐体２０４内のメイン基板（図示せず）に設けられた制御部を介して液晶パネル２１４に送られ、液晶パネル２１４の画面上に表示される。

図６は、図５に示した携帯電話機２００におけるメイン基板、サブ基板及びチップ型アンテナの配置構造を示す模式図であり、（ａ）は携帯電話機２００の断面構造の模式図であり、（ｂ）は平面模式図である。本実施形態では、メイン基板１３０は比較的小さく構成されており、そこから離れてサブ基板１０２が配置されている。このメイン基板１３０とサブ基板１０２とは、給電用の同軸ケーブル１４０で接続されている。そして、このメイン基板１３０とサブ基板１０２との間にバッテリー１４５が配置されている。ここで、２０２は図５に示したヒンジ部、１４１は液晶表示素子、１５５は送受信回路、２１２はスピーカー、２２２はサブ基板１０２の凹部１０２Ｆの箇所に配置されたマイク、３０４はメイン基板１３０と同軸ケーブル１４０を接続する同軸コネクタである。

図６において、サブ基板１０２の裏面に装着された取り付け具１０６は、携帯電話機２００の筐体２０６に留め具としてのネジ２２６により取り付けられている。一方、取り付け具１０６の先端の差込部１０６Ｎは、筺体２０６のグラウンド導体２０６Ｇに形成された突起穴２０６ｇに差し込まれてグラウンド接続されている。

尚、このようにサブ基板１０２とは離間してメイン基板１３０が備えられている。このメイン基板１３０は、ガラスエポキシ樹脂等から形成され、携帯電話機に内蔵されるプリント回路基板（ＰＣＢ［Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ］）を構成する。このメイン基板１３０には、図示しない給電ポートが設けられている。そして、この給電ポートから、同軸ケーブル１４０を介して同軸コネクタ１０４が接続されることで、チップ型アンテナ１００の導体１００Ｂは給電される。

図７は、図５に示した携帯電話機２００に図１に示したアンテナ装置を搭載した状態を示す図である。図７において、サブ基板１０２の裏面に装着された取り付け具１０６は、携帯電話機２００の筐体２０６に留め具としてのネジ２２６により取り付けられている。一方、取り付け具１０６の先端の差込部１０６Ｎは、筺体２０６のグラウンド導体２０６Ｇに形成された突起穴２０６ｇに差し込まれてグラウンド接続されている。尚、筐体２０６側には、留め具としてのネジ２２６に対応して図示しないナットが設けられている。

即ち、取り付け具１０６がネジ留めされる筐体２０６の部分は絶縁体（グラウンドの無い箇所）であり、先端の差し込み部１０６Ｎが差し込まれる部分はグラウンド導体が存在する箇所である。尚、差し込み部１０６Ｎが差し込まれるところは、キーパッドのプレスキーのグラウンドでも良いし、メイン基板１３０のグラウンドでも良い。即ち、取り付け具１０６が機械的に固定されるのがメイン基板１３０ではなく、筐体２０４又は２０６の一部であれば良く、電気的にグラウンド接続されるのはメイン基板のグラウンドでも良い。

図６及び図７に示すように、本実施形態では、サブ基板１０２が取り付け具１０６により携帯電話機２００の筺体２０６にサブ基板１０２の実装面がメイン基板１３０の実装面に対して垂直な状態で固定され、かつチップ型アンテナ１００がメイン基板１３０とは離間して配置されたサブ基板１０２に固定され、サブ基板１０２とメイン基板１３０とは同軸ケーブル１４０で電気的に接続されている。これにより、チップ型アンテナ１００もメイン基板１３０から離れることになるので、メイン基板１３０から発せられるノイズの影響を受け難くなり、ＳＮ比が向上しアンテナ性能を向上させることができる。

尚、上述したように、取り付け具１０６とサブ基板１０２との接続は半田で行う。半田でなく、留め金等でしっかりと止めても良いが、図７から明らかなように、サブ基板１０２の実装面が筐体２０６内のメイン基板１３０の実装面に対して垂直な状態で固定されるので、仮に留め金でしっかりと止めると、高さがかさんでしまうことも考えられ、この点で使い易い半田を本実施形態では用いた。

また、折畳式携帯電話機ではメイン基板を液晶ディスプレイの裏側あるいはキーボードの裏側に配置することが多いが、本実施形態のように、チップ型アンテナ１００を搭載したサブ基板１０２が液晶ディスプレイＬＤ等から、より遠い位置に配置されると、液晶ディスプレイ等のノイズの影響を受けることが少なくなり、ＳＮ比が向上し、その結果受信感度が向上する。

以上に述べたように、本実施形態によれば、チップ型アンテナ１００をサブ基板１０２に固定し、このサブ基板１０２を同軸コネクタ１０４を介してメイン基板１３０と電気的に接続する一方、取り付け具１０６を介して携帯電話機２００の筺体２０６に固定するので、メイン基板１３０からの給電が可能な上に、チップ型アンテナ１００を外部の衝撃から保護することが可能である。

従って、このアンテナ装置を携帯電話機２００等の無線通信機器に用いた場合、チップ型アンテナ１００を用いているため当該無線通信機器の小型化を達成し易くなる上に、当該無線通信機器に大きな衝撃が加わってもチップ型アンテナ１００が破損することが無い。この場合、基板の変形量ということを考えると、メイン基板１３０も変形するものと考えられる。仮にチップ型アンテナ１００をサブ基板１０２に固定し、サブ基板１０２をメイン基板１３０に固定した場合には、例えば、携帯電話機２００が落下すると、筐体２０６又は２０４の変形（衝撃）と、メイン基板１３０の変形（衝撃）が重畳するような状態になる。これに対して、本実施形態によれば、チップ型アンテナ１００はメイン基板１３０には間接的にも固定されていないので、メイン基板１３０の変形（衝撃）からは解放されている。しかも、サブ基板１０２が取り付けられた筐体２０６の変形（衝撃）は、取り付け具１０６とサブ基板１０２のチップ型アンテナ１００が搭載されていない両端部により減衰されてしまうので、大きな衝撃がサブ基板１０２に加わることは無くなる。これにより、チップ型アンテナ１００の破損は略完全に防止可能である。

また、チップ型アンテナ１００がメイン基板１３０から発せられるノイズの影響を受け難くなるので、ＳＮ比が向上し高い性能と信頼性が得られるアンテナ装置を実現することができる。特に、液晶のドライバやカメラつき携帯の場合にはカメラのドライバがノイズを多く発するので、本実施形態では、これらから遠ざけるために、キーボードの下のこれらから最も離間した位置にサブ基板１０２を配置している。

このように、本実施形態では、チップ型アンテナ１００をメイン基板１３０から離してかつサブ基板１０２の実装面がメイン基板１３０の実装面に対して垂直な状態で配置することができることにより、液晶ディスプレイや頭部からの距離が遠くなるように配置することが容易となりノイズ低減や人体頭部に与える電界の集中を緩和させることができ、いわゆるＳＡＲ値を小さくできる。

また、広帯域化を図るためには、アンテナの放射電極と実装（メイン）基板のグラウンド部との距離を離すことにより放射効率を低下させないことが重要であり、この面でも本実施形態のアンテナ装置は広帯域化し易くなる構造を有している。

尚、サブ基板１０２に第２のチップアンテナを搭載して、マルチバンドへの対応を行い易くすることもできる。

また、本実施形態のアンテナ装置は、メイン基板１３０とは別体のサブ基板１０２に主要な構成を設けたものである。従って、メイン基板１３０とサブ基板１０２とは別工程で製造できるし、その後任意の場所や工程でアセンブリすれば足りる。アンテナメーカとしてはサブ基板１０２にチップ型アンテナ１００を固定し、サブ基板１０２に取り付け具１０６を装着した組立品までを設計製造し、筺体への取り付けは別途携帯電話機メーカの組立工程に乗せて行えば良い。よって、両者の製造効率が向上し生産管理等の合理化も図られる。また、メイン基板１３０とサブ基板１０２とが離間して組立てられるので、両者間の空間に他の電子部品を実装することも可能であり、筐体体内空間部の有効利用が図られアンテナ装置の設置場所の自由度が増し実装密度も向上させることができる。また、必要とするアンテナ特性に合わせて周波数調整をすることが容易になる。

以上、本発明を上記実施形態に関して述べたが、本発明は特許請求の範囲に記載した範囲内で他の実施形態にも広く適用可能である。

例えば、グラウンドをとるためには取り付け具には導電性が必要であるが、チップ型アンテナ１００を衝撃から保護するためには導電性は必要ないのは勿論である。また、チップ型アンテナ１００を衝撃から保護するためには、ネジ留めの遊びは必須ではなく、最低限、チップ型アンテナ１００を固定したサブ基板１０２を取り付け具１０６を介して筺体に固定する構成であれば足りる。

また、上述した実施形態では、本発明のアンテナ装置を無線通信機器のひとつとしての携帯電話機２００に用いたが、例えば、パーソナルコンピュータ間通信を行うための無線ＬＡＮカードに内蔵する場合等、他の無線通信機器にも勿論適用可能である。

本発明は、携帯電話に限らず、ＧＰＳや無線ＬＡＮなど多様な無線通信機器のアンテナとしても広く適用可能である。

本発明の実施形態のアンテナ装置の構成を示す図であり、（ａ）はその正面側から見た図、（ｂ）は（ａ）の左右を逆にしてその背面側から見た図、（ｃ）はそのサブ基板の上面側から見た斜視図、（ｄ）はそのサブ基板の裏面側から見た斜視図である。 本発明の実施形態のアンテナ装置のチップ型アンテナの構成を示す図であり、その展開図を示す。 本発明の実施形態のアンテナ装置のサブ基板の構成を示す図であり、（ａ）はサブ基板の上面、即ち、部品が実装される主面、（ｂ）はその裏面、（ｃ）は同軸コネクタの取り付け位置の拡大図を示す。 サブ基板に装着されている取り付け具等を説明するための図であり、（ａ）は対となる取り付け具それぞれの拡大図、（ｂ）は対となる取り付け具をサブ基板に装着した状態を示す図であり、図１（ａ）を拡大して示したものに相当する。 本発明の実施形態のアンテナ装置を内蔵する携帯電話機の一例を示す斜視図である。 図５に示した携帯電話機におけるメイン基板、サブ基板及びチップ型アンテナの配置構造を示す模式図である。 図５に示した携帯電話機に図１に示したアンテナ装置を搭載した状態を示す図である。

符号の説明

１００Ａ 基体、１００ チップ型アンテナ、１０２ サブ基板、
２００ 携帯電話機、 ２０４、２０６ 筺体、 １３０ メイン基板、
１０４ 同軸コネクタ、１０６ 取り付け具、
１０６Ａ 減衰部、 １０６Ｈ Ｈ留め穴、２２６ 留め具（ネジ）、
２０６Ｇ グラウンド導体、 ２０６Ｎ 差し込み部、
２０６ｇ 突起穴、 １４０ 同軸ケーブル

Claims (12)

1. 誘電材料又は磁性材料の少なくとも一方のセラミックスから成る基体と、該基体に形成された導体とを含むチップ型アンテナと、略矩形に形成され該チップ型アンテナが固定されるサブ基板とを有するアンテナ装置において、
   前記サブ基板には、前記チップ型アンテナが内蔵される機器の筺体内に設けられるメイン基板と電気的に接続するための接続部と、長手方向の両端部には前記筺体内のメイン基板に取り付けるための取り付け具が前記チップ型アンテナを挟んで位置して装着されており、
   前記サブ基板は、その短手方向に前記メイン基板に対して立って保持され、
   前記取り付け具は前記サブ基板よりも撓み易く可撓性を有する金属部材により形成されていることを特徴とするアンテナ装置。
2. 請求項1に記載のアンテナ装置において、前記接続部は同軸コネクタであることを特徴とするアンテナ装置。
3. 請求項1又は2に記載のアンテナ装置において、前記取り付け具は、前記サブ基板の長手方向の両端部にそれぞれ装着されていることを特徴とするアンテナ装置。
4. 請求項1乃至3の何れかに記載のアンテナ装置において、前記取り付け具は留め穴を備え、更に前記留め穴から前記サブ基板までの間に前記留め穴よりも小径の穴を備えていることを特徴とするアンテナ装置。
5. 請求項1乃至4の何れかに記載のアンテナ装置において、前記取り付け具は、前記筺体から前記サブ基板に伝わる衝撃を減衰する減衰部が形成され、前記減衰部は前記取り付け具の他の部分よりも撓み易い形状に形成されていることを特徴とするアンテナ装置。
6. 誘電材料又は磁性材料の少なくとも一方のセラミックスから成る基体と、該基体に形成された導体とを含むチップ型アンテナと、略矩形に形成され該チップ型アンテナが固定されるサブ基板とを有するアンテナ装置において、
   前記サブ基板には、前記チップ型アンテナが内蔵される機器の筺体内に設けられるメイン基板と電気的に接続するための接続部と、長手方向の両端部には前記筺体内のメイン基板に取り付けるための取り付け具が前記チップ型アンテナを挟んで位置して装着され、
   前記サブ基板は、その短手方向に前記メイン基板に対して立って保持され、
   前記取り付け具は、前記筺体から前記サブ基板に伝わる衝撃を減衰する減衰部が形成されており、前記減衰部は前記取り付け具の他の部分よりも撓み易い形状に形成されていることを特徴とするアンテナ装置。
7. 請求項1乃至6のいずれかに記載のアンテナ装置において、前記取り付け具には留め穴が形成されており、該留め穴に嵌入させた留め具で前記筺体内に取り付けられることを特徴とするアンテナ装置。
8. 請求項7に記載のアンテナ装置において、前記留め穴に嵌入させた留め具で前記筺体内に取り付けられた場合に、前記取り付け具が該留め具と遊嵌するように、ネジ留めされていることを特徴とするアンテナ装置。
9. 請求項1乃至8のいずれかに記載のアンテナ装置において、前記取り付け具は導電性を有し、前記取り付け具の一端がグラウンド導体に電気的に接続されることを特徴とするアンテナ装置。
10. 請求項1乃至9のいずれかに記載のアンテナ装置において、前記取り付け具の先端には差し込み部が形成されており、該差し込み部が前記筺体内のグラウンド導体に形成された穴に差し込まれることを特徴とするアンテナ装置。
11. 請求項1乃至10の何れかに記載のアンテナ装置において、前記サブ基板が前記取り付け具により前記筺体に固定され、かつ前記チップ型アンテナが内蔵される機器の筺体内に設けられるメイン基板とは離れて固定され、前記サブ基板と前記メイン基板とは同軸ケーブルで電気的に接続されたことを特徴とするアンテナ装置。
12. 請求項1乃至11記載のアンテナ装置を内蔵したことを特徴とする無線通信機器。

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