JP4974189B2 - チップアンテナおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、チップアンテナおよびその製造方法に関するもので、特に車載用レーダ装置に用いて広角度の指向性を有するチップアンテナおよびその製造方法の技術分野に関するものである。

従来知られているアンテナの中でも、指向性が最も低い、あるいは無指向性ともいえるアンテナとして、半波長ダイポールアンテナが知られている。半波長ダイポールアンテナは、２本の直線状のアンテナ素子を一直線上に配置して形成されたアンテナであり、アンテナ素子に直交する方向にドーナツ状にゲイン（利得）を持つアンテナパターンとなる。

また、半波長ダイポールアンテナに類似したものとして、ダイポールの２本のアンテナ素子のうち一方のみを用い、これを導電体板（地板）上に垂直に配置して形成された１／４波長モノポールアンテナも知られている。１／４波長モノポールアンテナでは、導電体板上に配置された長さ１／４波長のアンテナ素子の鏡像が導電体板に対し対称な位置に得られ、導電体板が無限に広い場合には、１／４波長モノポールアンテナとその鏡像により半波長ダイポールアンテナと全く同じ特性が得られる。

このようなダイポールアンテナあるいはモノポールアンテナは、無指向性のアンテナとして従来から広く用いられており、例えば自動車の屋根の上に設置されるアンテナとして、また携帯電話用のアンテナとしてモノポールアンテナが広く用いられている。モノポールアンテナを実際に利用する形態として、例えば同軸線路の中心導体をアンテナ素子とし、外部導体を地板に接続した構造のものが広く用いられている。

一方、自動車に搭載されて進行方向の障害物等を検出するレーダ装置として、アンテナを複数配列して障害物等の方位角を測定するものが従来から知られている。例えば、特許文献１で開示されている図９に示すようなレーダ装置用アンテナ９００では、アンテナ素子９０１がらせん状に形成されたアンテナユニット９０２を、地板９０３上に複数配列してアレイアンテナを形成し、これを用いて障害物の方位角を検出するアンテナが開示されている。

特開２００６−２５８７６２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のアンテナは、特性上および製法上の問題点を有する。特性上では指向性が強く、アンテナ面に垂直な方向を中心に限られた角度範囲（例えば±３０度程度）でしか方位角の測定ができず、いわゆる測角覆域が狭いといった問題があった。このようなアンテナをレーダ用途に使用するためには、例えばアンテナの指向性を変化させることが必要であり、そのための回路または機械的手段などが必要となる。一方で、角度測定（測角）の範囲を拡げるためには指向性の広いアンテナを用いるのが好ましいが、例えばダイポールアンテナあるいはモノポールアンテナでは、無指向性のため今度は方角を特定できないといった問題がある。

また、製法上の問題点として、レーダ装置用アンテナでは波長の短い高周波帯域の電波が用いられるが、波長が短くなるとアンテナの構造を高精度に作製する必要がある。特許文献１に記載のアンテナも微細な構造が図示されるものであるが、その製造方法は開示されていない。微細構造を有するアンテナを高精度に作製できかつ量産化可能な製造方法が必要となる。

そこで、本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、広い測角覆域を有して高精度に作製されたチップアンテナおよびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明のチップアンテナの第１の態様は、平面状の基板と、前記基板の一方の面に設置された地板と、前記地板に垂直に立設された反射板と、前記反射板から第１の距離だけ離れた位置で前記地板に対し垂直となる方向に立設されたアンテナ立設部と前記地板から第２の距離の位置で前記反射板に対し垂直となる方向に屈曲されたアンテナ放射部とを有するアンテナ素子と、前記基板の他方の面に配設された給電線路と、上面に前記アンテナ放射部を配置して前記アンテナ立設部と前記反射板とを一体に固定するアンテナ固定部と、備え、前記アンテナ固定部が前記地板に配置され、前記アンテナ立設部の下端および前記反射板の下端が前記アンテナ固定部の底面から露出され、前記アンテナ立設部は前記給電線路に電気的接続され、前記反射板は前記地板に電気的接続され、前記アンテナ固定部の底面に１以上のダミーパッドが設けられて前記地板に接続され、前記アンテナ固定部は、前記アンテナ放射部から前記地板の方向の前記第２の距離より短い位置に窪み部を有し、前記ダミーパッドが前記窪み部に配置されて前記地板に接続されていることを特徴とする。

本発明のチップアンテナの他の態様は、断面が正方形、多角形、円形のいずれか１つの形状で長さが前記基板の厚さ以上となるように前記アンテナ固定部に形成された凸部が、前記地板及び前記基板に形成された貫通孔に前記地板側から嵌合されており、前記アンテナ立設部が前記地板に形成された貫通孔の中心に位置していることを特徴とする。

本発明のチップアンテナの他の態様は、前記アンテナ素子は、使用する周波数に基づいて寸法が決定されていることを特徴とする。

本発明のチップアンテナの他の態様は、前記使用する周波数は、準ミリ波帯であり、前記凸部の断面及び前記貫通孔の一辺または直径が、略１ｍｍ以下に形成されていることを特徴とする。

本発明のチップアンテナの他の態様は、前記アンテナ固定部は、前記アンテナ放射部から前記地板の方向に前記第２の距離だけ離れた位置に前記アンテナ立設部と非接触に地板切片を固設しており、前記地板切片が前記地板に電気的に接続されていることを特徴とする。

本発明のチップアンテナの他の態様は、前記地板切片は、前記反射板の下端まで延伸され、前記貫通孔と同じ位置に同じ寸法で穿たれた別の貫通孔を有し、前記反射板と電気的に接続されていることを特徴とする。

本発明のチップアンテナの他の態様は、前記アンテナ立設部の下端は、前記アンテナ固定部の底面で直角に屈曲されて前記給電線路に電気的接続されている、または前記給電線路に形成されたスルーホールまで直線状に延伸されて前記給電線路に電気的に接続されることを特徴とする。

本発明のチップアンテナの他の態様は、前記反射板の下端は、前記アンテナ固定部の底面で直角に屈曲されて前記地板に電気的接続されている、または前記地板に穿たれた直線状の溝に挿通されて電気的に接続されることを特徴とする。

本発明のチップアンテナの他の態様は、前記アンテナ固定部で一体化された前記アンテナ素子および前記反射板が前記基板の一方の面側に複数配列されてアレイアンテナを形成していることを特徴とする。

本発明のチップアンテナの他の態様は、前記複数のアンテナ素子の前記アンテナ立設部の下端が、前記給電線路とそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする。

本発明のチップアンテナの製造方法の第１の態様は、平面状の基板と、前記基板の一方の面に設置された地板と、前記地板に垂直に立設された反射板と、前記反射板から第１の距離だけ離れた位置で前記地板に対し垂直となる方向に立設されたアンテナ立設部と前記地板から第２の距離の位置で前記反射板に対し垂直となる方向に屈曲されたアンテナ放射部とを有するアンテナ素子と、前記基板の他方の面に配設された給電線路と、上面に前記アンテナ放射部を配置して前記アンテナ立設部と前記反射板とを一体に固定するアンテナ固定部と、を備えたチップアンテナの製造方法であって、前記アンテナ素子用に形成された第１の導電体板と前記反射板用に形成された第２の導電体板とを前記第１の距離だけ離して所定の金型に固定し、前記金型に所定の誘電率の樹脂を射出して前記アンテナ固定部を形成し、前記アンテナ固定部の底面に所定の金属をメッキして１以上のダミーパッドを形成し、前記アンテナ固定部の下端を嵌合させる貫通孔を前記地板および前記基板に形成し、前記アンテナ固定部の下端を前記地板側から前記貫通孔に嵌合させて前記アンテナ立設部の下端を前記基板の他方の面側に貫通させ、前記アンテナ立設部の下端と前記給電線路との間、及び前記反射板の下端と前記地板との間をそれぞれ電気的接続し、前記ダミーパッドと前記地板との間を接続することを特徴とする。

本発明のチップアンテナの製造方法の他の態様は、前記金型を用いて前記アンテナ放射部から前記アンテナ立設部の下端方向の前記第２の距離より短い位置に窪み部を有する形状に前記アンテナ固定部を形成し、前記ダミーパッドを前記窪み部に形成することを特徴とする。

本発明のチップアンテナの製造方法の他の態様は、前記アンテナ放射部から前記アンテナ立設部の下端の方向に前記第２の距離だけ離れた前記金型の所定の位置に、前記第１の導電体板と非接触に前記基板の貫通孔と同じ位置と寸法に貫通孔が穿たれた地板切片用の第３の導電体板をさらに固定した後に前記樹脂を射出して前記アンテナ固定部を形成することを特徴とする。

本発明のチップアンテナの製造方法の他の態様は、前記第３の導電体板は、前記第２の導電体板の下端まで延伸されてこれに接続されていることを特徴とする。

以上説明したように本発明によれば、アンテナ素子と反射板とを一体化して地板上に配置することで、広い測角覆域を有して高精度に作製されたチップアンテナおよびその製造方法を提供することができる。本発明によれば、チップアンテナの量産が容易に行える。

本発明の第１の実施形態に係るチップアンテナの斜視図、平面図、および断面図である。 アレイアンテナの放射面の斜視図である。 アレイアンテナの給電線路側の斜視図である。 本発明の実施形態に係るチップアンテナの製造方法の工程の流れを示す断面図である。 第２の実施形態に係るチップアンテナの斜視図、平面図、および断面図である。 第３の実施形態に係るチップアンテナの平面図、および断面図である。 第４の実施形態に係るチップアンテナの斜視図である。 第１の実施形態のチップアンテナを用いたアレイアンテナの斜視図である。 従来のレーダ装置用アンテナを示す平面図である。

本発明の好ましい実施の形態におけるチップアンテナおよびその製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。

レーダ装置用のアンテナの一例として、図２及び図３の斜視図に示すアレイアンテナが考えられる。図２は、アレイアンテナ１０の放射面の斜視図であり、図３は放射面とは反対側の面の斜視図である。アレイアンテナ１０の放射面は、アンテナ素子１０１と反射板１０２とが一対になってアンテナユニット１１として地板１０３上に複数配列されて構成されている。反射板１０２は、地板１０３に電気的に接続されている。

また、アレイアンテナ１０の他方の面には、各アンテナ素子１０１に接続された給電線路１０５が基板１０４上に形成されている。給電線路１０５は、地板１０３と基板１０４とでマイクロストリップ線路を形成している。

本発明のチップアンテナは、アレイアンテナ１０に用いられているアンテナユニット１１に用いることができる。本発明の第１の実施形態に係るチップアンテナを、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態のチップアンテナ１００について、（ａ）斜視図、（ｂ）平面図、（ｃ）平面図におけるＡＡ線での断面図、および（ｄ）平面図におけるＢＢ線での断面図をそれぞれ示している。

図１に示すように本実施形態のチップアンテナ１００は、アンテナ素子１０１と反射板１０２とをアンテナ固定部１１０で一体に固定したものを、地板１０３上に配置した構成となっている。アンテナ素子１０１は、アンテナ放射部１０１ａとアンテナ立設部１０１ｂとが直角に屈曲された形状に形成されており、アンテナ放射部１０１ａがアンテナ固定部１１０の上面に配置されている。アンテナ放射部１０１ａは、地板１０３に平行にこれと第２の距離Ｌだけ離れて配置されている。また、アンテナ立設部１０１ｂは、アンテナ固定部１１０の内部を貫通して外に露出した下端部１０１ｃが直角に屈曲されている。アンテナ立設部１０１ｂをスルーホールを介して電気線路に接続させる場合には、屈曲させずに直線状にしてもよい。アンテナ素子１０１、反射板１０２、および地板１０３を上記のような配置とすることにより、広い測角覆域を有するチップアンテナを作製することができる。

反射板１０２は、アンテナ固定部１１０の内部をアンテナ立設部１０１ｂに平行に配置されている。反射板１０２は、アンテナ立設部１０１ｂから第１の距離Ｄだけ離れた位置に配置されている。反射板１０２の上端部１０２ａは、アンテナ素子１０１側の面がアンテナ固定部１１０の外に露出してアンテナ放射部１０１ａの端部と対向するように構成されている。反射板１０２の下端部１０２ｂは、アンテナ固定部１１０の外に露出して直角に屈曲されている。あるいは、地板１０３に直線状の溝を形成しておき、これに反射板１０２の下端部１０２ｂを挿通することで電気的に接続するようにしてもよい。

アンテナ固定部１１０は、アンテナ立設部１０１ｂの下端を固定している部分が突出して凸部１１１を形成している。凸部１１１は、断面が正方形、多角形、円形のいずれか１つの形状に形成され、基板１０４の厚さ以上の長さを有している。本実施形態のチップアンテナ１００が準ミリ波帯で使用される場合には、凸部１１１の断面の一辺または直径が略１ｍｍ以下に形成される。凸部１１１は、アンテナ立設部１０１ｂと地板１０３とが非接触となるように、基板１０４及び地板１０３に形成された貫通孔１５４に地板１０３側から嵌合されている。アンテナ立設部１０１ｂは、地板１０３に形成された貫通孔の中心に位置しており、図１（ｃ）に示すように、アンテナ立設部１０１ｂと地板１０３に形成された貫通孔１５４の両側面との距離Ｅ、Ｆが等しくなるように貫通孔１５４が形成されている。アンテナ素子１０１の下端部１０１ｃは、アンテナ固定部１１０の外に露出して直角に屈曲されている。アンテナ放射部１０１ａの下部に位置するアンテナ固定部１１０の下端左側には第１の窪み部１１２が形成されており、アンテナ固定部１１０の下端右側には第２の窪み部１１３が形成されている。

アンテナ放射部１０１ａから第１の窪み部１１２までの距離Ｌ１は、第２の距離Ｌよりも短く、第１の窪み部１１２と地板１０３との間に隙間が形成されている。同様に、第２の窪み部１１３と地板１０３との間にも隙間が形成されるように第２の窪み部１１３が形成されている。第１の窪み部１１２と地板１０３との間の隙間および第２の窪み部１１３と地板１０３との間の隙間に、それぞれチップアンテナを固定するために設けられたダミーパッド１１４が設けられている。ダミーパッド１１４は、第１の窪み部１１２および第２の窪み部１１３の左右両端部に設けられている(図１(ｂ))。ダミーパッド１１４は、アンテナ素子１０１の放射特性に影響しないように、アンテナ放射部１０１ａの直下から離れた位置に設けるのがよい。

上記のように、アンテナ素子１０１と反射板１０２とを一体に固定したアンテナ固定部１１０が、地板１０３上に載置されて固定されている。地板１０３および基板１０４にはアンテナ固定部１１０の凸部１１１を挿入するための貫通孔１５４が形成されており、凸部１１１をこれに挿入することで、アンテナ素子１０１の下端部１０１ｃが給電線路１０５側に突出している。アンテナ固定部１１０は、ダミーパッド１１４を地板１０３にはんだ１２０で接続し、アンテナ素子１０１の下端部１０１ｃの先端を給電線路１０５にはんだ接続し、さらに反射板１０２の下端部１０２ｂの先端を地板１０３にはんだ接続することで固定されている。

第１の窪み部１１２は、アンテナ放射部１０１ａの下にできるだけ地板１０３が配置されるように大きさが決定されている。すなわち、アンテナ放射部１０１ａの長さの大部分にわたって、その下方に地板１０３が配置されるように、窪み部１１２の奥行きをできるだけ大きくしている。また、窪み部１１２、１１３の高さは、ダミーパッド１１４を形成するのに好適な高さに設定されている。

本実施形態のチップアンテナ１００は、上記のように、アンテナ素子１０１と反射板１０２とが金型を用いて射出成形されたアンテナ固定部１１０で一体に固定されていることから、アンテナ素子１０１と反射板１０２との間隔が高精度に位置決めされており、地板１０３上に配置された後もその間隔が高精度に維持される。アンテナ素子１０１と反射板１０２との間隔は、たとえば０．２５ｍｍ程度に設定され、これを（０．２５±０．０５）ｍｍの精度で成形して維持する必要がある。本実施形態では、アンテナ固定部１１０を形成することでこれを実現している。

つぎに、本発明のチップアンテナの製造方法の一実施形態について説明する。以下では、第１の実施形態のアンテナチップ１００を作製する方法を、図４を用いて以下に説明する。図４は、本実施形態のチップアンテナの製造方法の工程の流れを示す断面図である。図４(ａ)は図１(ｂ)のＡＡ線に相当する位置で金型を切断した断面図、図４(ｂ)は成形されたアンテナ固定部１１０を図１(ｂ)のＢＢ線で切断した断面図、図４(ｃ)は図１(ｂ)のＡＡ線で地板１０３および基板１０４を切断した断面図、図４(ｄ)は図１(ｂ)のＡＡ線でアンテナ固定部１１０、地板１０３および基板１０４を切断した断面図、図４(ｅ)は図１(ｂ)のＢＢ線でアンテナ固定部１１０、地板１０３および基板１０４を切断した断面図である。

本実施形態の製造方法は、図４(ａ)において、アンテナ固定部１１０の形状に形成された金型１５１（１５１ａ〜１５１ｄ）に、アンテナ素子１０１の形状に形成された第１の導電体板１５２と反射板１０２の形状に形成された第２の導電体板１５３とを固定する。このとき、第１の導電体板１５２と第２の導電体板１５３との間隔が所定の大きさとなるように高精度に位置決めしておく。その後、金型１５１を密閉して内部に所定の誘電率の樹脂を射出する。これにより、アンテナ素子１０１と反射板１０２とを高精度に位置決めして内蔵するアンテナ固定部１１０が形成される。金型１５１を用いることで、アンテナ固定部１１０に凸部１１１、第１の窪み部１１２、および第２の窪み部１１３を容易に形成することができる。第１の導電体板１５２と第２の導電体板１５３には、導電率の観点から銅板用いるのが好適であるが、導電体板１５２、１５３は銅板に限られるものではない。

つぎの工程の図４(ｂ)では、成形されたアンテナ固定部１１０の第１の窪み部１１２および第２の窪み部１１３の底面に、所定の金属をメッキして１以上のダミーパッド１１４を形成する。ここでは、第１の窪み部１１２の底面の左右両端にダミーパッド１１４をそれぞれ３つずつ設ける。ダミーパッド１１４は、アンテナ素子１０１の放射特性に影響しないように、アンテナ放射部１０１ａの直下から離れた位置に設けるのがよい。

つぎの工程の図４(ｃ)では、地板１０３および基板１０４にアンテナ固定部１１０の凸部１１１を嵌合させるための貫通孔１５４を形成する。地板１０３の貫通孔１５４ａは、アンテナ立設部１０１ｂと接しないよう反射板１０２に接続するために基板１０４の貫通孔１５４ｂより大きく形成され、さらに反射板１０２の下端部１０２ｂと接続容易となる形状に形成される。基板１０４の貫通孔１５４ｂは、アンテナ固定部１１０の凸部１１１とアンテナ立設部１０１ｂが挿入可能な形状に形成される。なお、貫通孔１５４を形成する工程は、アンテナ固定部１１０を勘合させる工程の前に行う必要があるが、必ずしもこの段階である必要はない。

つぎの工程の図４(ｄ)では、アンテナ固定部１１０を地板１０３上に載置し、凸部１１１を貫通孔１５４に挿入して勘合させる。これにより、アンテナ素子１０１の下端部１０１ｃを基板１０４側に貫通させる。さらにつぎの工程の図４（ｅ）では、ダミーパッド１１４と地板１０３との間をはんだ１２０で接続し、アンテナ素子１０１の下端部１０１ｃと給電線路１０５との間、および反射板１０２の下端部１０２ｂと地板１０２との間も、はんだ１２０で接続する。はんだ１２０による接続は、例えば接続対象の少なくとも一方にペースト状のはんだを塗布した後にリフロー炉を通過させるなどのプリント基板上の部品実装と同様の手法が適用できる。なお、はんだ１２０による接続の代わりに接着剤などを用いて行ってもよい。接着剤などを用いる場合、アンテナ素子１０１の下端部１０１ｃと給電線路１０５との間、および反射板１０２の下端部１０２ｂと地板１０２との間などのように、接続箇所における導電性が必要とされる場合は、導電性接着剤などを用いることが望ましい。また、はんだ１２０による接続と、接着剤などによる接続を併用することもできる。

上記の本実施形態の製造方法によれば、アンテナ素子１０１と反射板１０２との間隔を高精度に位置決めして製造することができ、かつこれを高精度に維持することができる。また、アンテナ放射部１０１ａと地板１０３との間隔がアンテナ固定部１１０で高精度に決定されて維持されることから、放射特性も高精度に維持される。さらに、金型１５１を用いることで、チップアンテナ１００の量産が容易となる。

本発明の第２の実施形態に係るチップアンテナを、図５を用いて説明する。図５は、本実施形態のチップアンテナ２００について、（ａ）斜視図、（ｂ）平面図、（ｃ）平面図におけるＡＡ線での断面図、および（ｄ）平面図におけるＢＢ線での断面図をそれぞれ示している。

本実施形態のチップアンテナ２００は、アンテナ固定部２１０にさらに地板切片２２０を内蔵している。地板切片２２０は、アンテナ放射部１０１ａから第２の距離Ｌだけ離れた位置に配置されており、一部が第１の窪み部２１２に露出している。アンテナ固定部２１０が地板１０３上に載置されて固定されたとき、地板切片２２０の露出した部分が地板１０３にはんだ接続されて地板１０３の一部としてアンテナ特性に寄与する。

本実施形態のチップアンテナ２００では、第１の窪み部２１２の左右両側にダミーパッド１１４を設けるために、地板切片２２０の幅をアンテナ固定部２１０の幅よりも小さくしている。

本実施形態のチップアンテナ２００では、アンテナ放射部１０１ａの下方に配置される地板が、地板切片２２０としてアンテナ固定部２１０に一体に固定されていることから、アンテナ放射部１０１ａと地板切片２２０との間隔を第２の距離に高精度に位置決めすることができ、これを維持することができる。

本実施形態のチップアンテナ２００は、図４を用いて説明した製造方法と同様の方法で作製することができる。チップアンテナ２００を製造する場合には、図４(ａ)において、アンテナ素子１０１を形成するための第１の導電体板１５２と反射板１０２を形成するための第２の導電体板１５３に加えて、地板切片２２０を形成するための第３の導電体板を高精度に位置決めして所定の金型に固定する。その後、金型に所定の樹脂を射出することで、アンテナ素子１０１と反射板１０２と地板切片２２０とを一体に固定したアンテナ固定部２１０が作製される。

本実施形態のアンテナ固定部２１０の下部にある凸部２１１は、第１の実施形態の凸部１１１とは形状および大きさが異なることから、地板１０３および基板１０４に形成される貫通孔も凸部２１１にあわせて形成する必要がある。アンテナ固定部２１０が地板１０３上に載置された後、ダミーパッド１１４と地板１０３との間、アンテナ素子１０１の下端部１０１ｃと給電線路１０５との間、反射板１０２の下端部１０２ｂと地板１０２との間、および地板切片２２０と地板１０３との間をはんだ１２０で接続する。

本発明の第３の実施形態に係るチップアンテナを、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態のチップアンテナ３００について、（ａ）平面図、（ｂ）平面図におけるＡＡ線での断面図、および（ｃ）平面図におけるＢＢ線での断面図をそれぞれ示している。

本実施形態のチップアンテナ３００は、第２の実施形態のチップアンテナ２００と同様に、アンテナ固定部３１０にさらに地板切片３２０を内蔵している。但し、本実施形態では地板切片３２０がアンテナ固定部３１０と同じ幅の大きさを有しており、第１の窪み部３１２の左右両側にダミーパッド１１４を配置するスペースが設けられていない。

本実施形態では、ダミーパッド１１４が第２の窪み部３１３のみに設けられており、第１の窪み部３１２側には設けられていない。第１の窪み部３１２側を地板１０３に固定する手段として、地板切片３２０のアンテナ固定部３１０から露出している部分の周囲を地板１０３にはんだ接続することで、強固に固定することができる。

実施形態のチップアンテナ３００でも、アンテナ放射部１０１ａの下方に配置される地板が、地板切片３２０としてアンテナ固定部３１０に一体に固定されていることから、アンテナ放射部１０１ａと地板切片３２０との間隔を第２の距離に高精度に位置決めすることができ、これを維持することができる。また、アンテナ放射部１０１ａの長手方向の大部分に地板切片３２０が配置されるようにすることができる。これにより、好適な放射特性が得られる。

第２の実施形態および第３の実施形態では、アンテナ固定部２１０および３１０にそれぞれ地板切片２２０および地板切片３２０を内蔵させているが、これを反射板１０２の下端部１０２ｂまで延伸させて電気的に接続させるようにしてもよい。すなわち、地板切片２２０または３２０と反射板１０３とを一体に形成した導電体板を用いることができる。

また、本発明の第１の実施形態から第３の実施形態までに示されるチップアンテナのアンテナ素子１０１や反射板１０２は、スルーホールを連続させた導通穴の群により代用させることができる。図７は、第４の実施形態のチップアンテナ４００の一例を示す斜視図である。本実施形態のチップアンテナ４００は、アンテナ素子１０１に代えて上部導電体片４０１ｂと下部導電体片４０１ｃとの間にスルーホール４０１ａを配置したアンテナ素子４０１を有し、反射板１０２に代えて上部導電体片４０２ｂと下部導電体片４０２ｃとの間にスルーホール４０２ａを複数配列した反射体４０２を有している。なお、図７において、凸部４１１、第１の窪み部４１２、第２の窪み部４１３、ダミーパッド４１４は、それぞれ図１の凸部１１１、第１の窪み部１１２、第２の窪み部１１３、ダミーパッド１１４に対応している。

第１の実施形態のチップアンテナ１００は、図４を用いて説明したように、第１の導電体板１５２と第２の導電体板１５３とを金型１５１に固定した後、インサート射出成形によりアンテナ素子１０１と反射板１０２とを形成している。アンテナ素子１０１のアンテナ立設部１０１ｂと反射板１０２は、アンテナ固定部１１０を上下に貫通するように配置されるが、このような上下方向のインサート射出成形が困難となる場合がある。第２の実施形態および第３の実施形態のチップアンテナ２００、３００でも、上下方向のインサート射出成形が同様に困難となる場合がある。

そこで、本実施形態のチップアンテナ４００のアンテナ素子４０１、反射体４０２のように、上下方向の導電体板に代えて、スルーホールを用いることができる。本実施形態では、アンテナ素子１０１に代えてスルーホール４０１ａを有するアンテナ素子４０１を備え、反射板１０２に代えてスルーホール４０２ａを有する反射体４０２を備える構造としている。さらにアンテナ立設部１０１ｂをスルーホールで形成することも可能である。

本実施形態で用いるアンテナ素子４０１および反射体４０２は、以下のようにして形成することができる。以下、反射体４０２の製造方法を中心に述べる。例えば図４に示したチップアンテナの製造方法において、アンテナ固定部４１０の形状に形成された金型１５１ａと１５１ｃの所定の位置に上部導電体片４０２ｂと下部導電体片４０２ｃに対応する銅箔を配置し、スルーホール４０２ａを形成する位置に精密ピンを所定の本数配列する。その後、金型１５１を密閉して内部に所定の誘電率の樹脂を射出する。これにより、上部導電体片４０２ｂと下部導電体片４０２ｃとの間に導通穴の群が形成される。

上記のように導通穴が成型された後、メッキ処理により導通穴の内壁に導電体層を形成する。これにより、導通穴内壁に形成された導電体層が上部導電体片４０２ｂおよび下部導電体片４０２ｃと電気的に接続されたスルーホール４０２ａが作製される。使用する周波数によるが、準ミリ波帯であれば、本実施形態に用いる反射体４０２として、例えばスルーホール４０２ａの径をφ０．３ｍｍとし、スルーホール４０２ａ間の間隔を０．６５ｍｍ以下とするのがよい。なお、アンテナ素子４０１のスルーホール４０１ａの径は、スルーホール４０２ａの径と同様にφ０．３ｍｍでもよいが、実際には要求されるアンテナ特性に基づいて決定されることが望ましい。

なお、上記説明の反射体４０２の製造方法では、所定本数の精密ピンを金型に固定したのちにインサート射出成形することで、複数の導通穴を有する固定部４１０を形成した。このような精密ピンを用いた射出成型により、スルーホール４０１ａ、４０２ａ用の導通穴を高い精度で形成することが可能となる。

なお、スルーホール４０１ａ、４０２ａを形成する別の方法として、精密ピンを配置しないで固定部４１０を射出成形し、その後穴あけおよびめっき処理を行う方法を用いることも可能である。例えば、穴あけ加工としては、上部導電体片４０２ｂと下部導電体片４０２ｃに対応する銅箔を配置して射出成形した後、スルーホール４０２ａをボール盤等の機械加工によって穴あけ加工することもできる。また、導電体板は射出成形されたアンテナ固定部４１０の所定箇所に後で貼り付けてもよい。

本発明のチップアンテナを用いてアレイアンテナを作製した一実施例を図８に示す。図８は、本実施例のアレイアンテナ５００の斜視図である。アレイアンテナ５００には、上記実施形態のチップアンテナ１００，２００，３００，４００のいずれを用いてもよい。以下では、第１の実施形態のチップアンテナ１００を用いるものとして説明する。

アレイアンテナ５００は、地板１０３上に複数のアンテナ固定部１１０を配置して構成されており、複数のチップアンテナ１００が形成されている。アンテナ固定部１１０はすべて同じ向きに配置されており、すべてのアンテナ素子１０１が同程度に広い測角覆域を有している。アレイアンテナ５００の反対面は、図３に示した給電線路１０５が配索されている。給電線路１０５のそれぞれの端部にアンテナ素子１０１の下端部１０１ｃが接続されるが、給電線路１０５の端部の向きに合わせてアンテナ素子１０１の下端部１０１ｃを直角に屈曲させる向きを決めることができる。

本実施例のアレイアンテナ５００では、２×４の配列で８個のチップアンテナ１００が配置されており、方位角を測定するレーダ装置用アンテナとして、広い測角覆域を有するアレイアンテナを提供することができる。

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係るチップアンテナおよびその製造方法の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態におけるチップアンテナおよびその製造方法の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１０ アレイアンテナ
１１ アンテナユニット
１００、２００、３００、４００ チップアンテナ
１０１、４０１ アンテナ素子
１０２ 反射板
１０３ 地板
１０４ 基板
１０５ 給電線路
１１０、２１０、３１０、４１０ アンテナ固定部
１１１、２１１、３１１、４１１ 凸部
１１２、２１２、３１２、４１２ 第１の窪み部
１１３、２１３、３１３、４１３ 第２の窪み部
１１４、４１４ ダミーパッド
１２０ はんだ
１５１ 金型
１５２、１５３ 導電体板
１５４ 貫通孔
２２０、３２０ 地板切片
４０１ａ、４０２ａ スルーホール
４０２ 反射体
５００ アレイアンテナ

Claims (15)

1. 平面状の基板と、
   前記基板の一方の面に設置された地板と、
   前記地板に垂直に立設された反射板と、
   前記反射板から第１の距離だけ離れた位置で前記地板に対し垂直となる方向に立設されたアンテナ立設部と前記地板から第２の距離の位置で前記反射板に対し垂直となる方向に屈曲されたアンテナ放射部とを有するアンテナ素子と、
   前記基板の他方の面に配設された給電線路と、
   上面に前記アンテナ放射部を配置して前記アンテナ立設部と前記反射板とを一体に固定するアンテナ固定部と、を備え、
   前記アンテナ固定部が前記地板に配置され、前記アンテナ立設部の下端および前記反射板の下端が前記アンテナ固定部の底面から露出され、前記アンテナ立設部は前記給電線路に電気的接続され、前記反射板は前記地板に電気的接続され、前記アンテナ固定部の底面に１以上のダミーパッドが設けられて前記地板に接続され、
   前記アンテナ固定部は、前記アンテナ放射部から前記地板の方向の前記第２の距離より短い位置に窪み部を有し、
   前記ダミーパッドが前記窪み部に配置されて前記地板に接続されていることを特徴とするチップアンテナ。
2. 断面が正方形、多角形、円形のいずれか１つの形状で長さが前記基板の厚さ以上となるように前記アンテナ固定部に形成された凸部が、前記地板及び前記基板に形成された貫通孔に前記地板側から嵌合されており、
   前記アンテナ立設部が前記地板に形成された貫通孔の中心に位置していることを特徴とする請求項１に記載のチップアンテナ。
3. 前記アンテナ素子は、使用する周波数に基づいて寸法が決定されていることを特徴とする請求項２に記載のチップアンテナ。
4. 前記使用する周波数は、準ミリ波帯であり、
   前記凸部の断面及び前記貫通孔の一辺または直径が、略１ｍｍ以下に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のチップアンテナ。
5. 前記アンテナ固定部は、前記アンテナ放射部から前記地板の方向に前記第２の距離だけ離れた位置に前記アンテナ立設部と非接触に地板切片を固設しており、
   前記地板切片が前記地板に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のチップアンテナ。
6. 前記地板切片は、前記反射板の下端まで延伸され、前記貫通孔と同じ位置に同じ寸法で穿たれた別の貫通孔を有し、前記反射板と電気的に接続されていることを特徴とする請求項５に記載のチップアンテナ。
7. 前記アンテナ立設部の下端は、前記アンテナ固定部の底面で直角に屈曲されて前記給電線路に電気的接続されている、または前記給電線路に形成されたスルーホールまで直線状に延伸されて前記給電線路に電気的に接続されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のチップアンテナ。
8. 前記反射板の下端は、前記アンテナ固定部の底面で直角に屈曲されて前記地板に電気的接続されている、または前記地板に穿たれた直線状の溝に挿通されて電気的に接続されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のチップアンテナ。
9. 前記アンテナ固定部で一体化された前記アンテナ素子および前記反射板が前記基板の一方の面側に複数配列されてアレイアンテナを形成していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のチップアンテナ。
10. 前記複数のアンテナ素子の前記アンテナ立設部の下端が、前記給電線路とそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする請求項９に記載のチップアンテナ。
11. 所定の平面に垂直に立設された反射板と、
    前記反射板から第１の距離だけ離れた位置で前記平面に対し垂直となる方向に立設されたアンテナ立設部と前記平面から第２の距離の位置で前記反射板に対し垂直となる方向に屈曲されたアンテナ放射部とを有するアンテナ素子と、
    上面に前記アンテナ放射部を配置して前記アンテナ立設部と前記反射板とを一体に固定するアンテナ固定部と、
    を備え、
    前記アンテナ立設部の下端および前記反射板の下端が前記アンテナ固定部の底面から露出され、前記アンテナ固定部の底面に１以上のダミーパッドが設けられ、
    前記アンテナ固定部は、前記アンテナ放射部から前記平面の方向の前記第２の距離より短い位置に窪み部を有し、
    前記ダミーパッドが前記窪み部に配置されていることを特徴とするチップアンテナ。
12. 平面状の基板と、前記基板の一方の面に設置された地板と、前記地板に垂直に立設された反射板と、前記反射板から第１の距離だけ離れた位置で前記地板に対し垂直となる方向に立設されたアンテナ立設部と前記地板から第２の距離の位置で前記反射板に対し垂直となる方向に屈曲されたアンテナ放射部とを有するアンテナ素子と、前記基板の他方の面に配設された給電線路と、上面に前記アンテナ放射部を配置して前記アンテナ立設部と前記反射板とを一体に固定するアンテナ固定部と、を備えたチップアンテナの製造方法であって、
    前記アンテナ素子用に形成された第１の導電体板と前記反射板用に形成された第２の導電体板とを前記第１の距離だけ離して所定の金型に固定し、前記金型に所定の誘電率の樹脂を射出して前記アンテナ固定部を形成し、
    前記アンテナ固定部の底面に所定の金属をメッキして１以上のダミーパッドを形成し、
    前記アンテナ固定部の下端を嵌合させる貫通孔を前記地板および前記基板に形成し、
    前記アンテナ固定部の下端を前記地板側から前記貫通孔に嵌合させて前記アンテナ立設部の下端を前記基板の他方の面側に貫通させ、
    前記アンテナ立設部の下端と前記給電線路との間、及び前記反射板の下端と前記地板との間をそれぞれ電気的接続し、前記ダミーパッドと前記地板との間を接続することを特徴とするチップアンテナの製造方法。
13. 前記金型を用いて前記アンテナ放射部から前記アンテナ立設部の下端方向の前記第２の距離より短い位置に窪み部を有する形状に前記アンテナ固定部を形成し、
    前記ダミーパッドを前記窪み部に形成することを特徴とする請求項１２に記載のチップアンテナの製造方法。
14. 前記アンテナ放射部から前記アンテナ立設部の下端の方向に前記第２の距離だけ離れた前記金型の所定の位置に、前記第１の導電体板と非接触に前記基板の貫通孔と同じ位置と寸法に貫通孔が穿たれた地板切片用の第３の導電体板をさらに固定した後に前記樹脂を射出して前記アンテナ固定部を形成することを特徴とする請求項１３に記載のチップアンテナの製造方法。
15. 前記第３の導電体板は、前記第２の導電体板の下端まで延伸されてこれに接続されていることを特徴とする請求項１４に記載のチップアンテナの製造方法。

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