JP5114535B2 - 多共振アレイアンテナの製造方法 - Google Patents

多共振アレイアンテナの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は多共振アレイアンテナの製造方法に関し、特に、狭い空間に搭載することができる多共振アレイアンテナの製造方法に関する。
移動体通信や無線LAN(Local Area Network)等の無線通信を利用した電子機器において、多共振アレイアンテナが用いられる場合がある。多共振アレイアンテナの一つの例として、互いに異なる共振周波数を有する複数のアンテナ素子を備える多共振アレイアンテナが知られている。
下記特許文献1には、このような多共振アレイアンテナが記載されている。この多共振アレイアンテナは、給電素子、及び、給電素子に容量結合する複数の無給電素子が、リジッド基板上に設けられている。そして、給電素子に所定の周波数で電力が給電されて、それぞれの無給電素子が、それぞれの無給電素子の有する共振周波数で共振することにより、広帯域なアンテナ特性を示す。
特許3006867号公報
近年、無線LANを搭載したモバイル機器や携帯電話等といった移動体通信機器が小型化しており、従ってアンテナを搭載するスペースも限られてきている。しかし、上記特許文献1に記載の多共振アレイアンテナにおいては、それぞれのアンテナ素子がリジッドの基板上に設けられているため、多共振アレイアンテナを搭載するための広いスペースが必要である。このため、狭い空間に搭載することができる多共振アレイアンテナが要望されている。
そこで、本発明は、狭い空間に搭載することができる多共振アレイアンテナの製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明の多共振アレイアンテナの製造方法は、可撓性を有する基板上に複数の直線状の導体を並設する導体並設工程と、それぞれの前記導体の一部が露出するように、それぞれの前記導体の前記基板と反対側を保護層により被覆する被覆工程と、前記導体が前記保護層から露出している部分において、前記導体の長手方向に垂直な方向に沿って、少なくとも前記基板及び前記導体を切断する第1切断工程と、少なくとも2本の前記導体が、互いに異なる長さになるように前記基板及び前記導体及び前記保護層を切断する第2切断工程と、を備えることを特徴とするものである。
このような多共振アレイアンテナの製造方法によれば、基板と保護層とにより挟まれた導体を、基板と保護層と共に切断することにより、アンテナ用導体素子とするため、可撓性を有し、狭い空間に搭載することのできる多共振アレイアンテナを容易に製造することができる。
また、上記の多共振アレイアンテナの製造方法において、前記導体は、導線から成り、かつ、前記保護層は、保護フィルムから成り、前記被覆工程においては、前記基板と、開口を有する前記保護フィルムとによって、前記開口からそれぞれの前記導線の一部が露出するように、前記導線をラミネートすることで、前記導線を前記保護フィルムで被覆し、前記第1切断工程においては、前記開口から前記導線が露出している部分において、前記基板及び前記導線及び前記開口の脇の前記保護フィルムを切断し、前記第2切断工程においては、前記導線が前記基板と前記保護フィルムとによりラミネートされている部分において、前記基板及び前記導線及び前記保護フィルムを切断することが好ましい。
このような多共振アレイアンテナの製造方法によれば、FFCの設備を用いて、多共振アレイアンテナを容易に製造することができる。
さらに、上記の多共振アレイアンテナの製造方法において、前記導体並設工程と前記被覆工程とが同時に行われることが好ましい。
このような多共振アレイアンテナの製造方法によれば、工程を簡素化することができ、FFCを用いた多共振アレイアンテナをより容易に製造することができる。
以上のように、本発明によれば、狭い空間に搭載することができる多共振アレイアンテナの製造方法が提供される。
本発明の第1実施形態に係る多共振アレイアンテナを示す平面図である。 図1のII−II線における断面の構造の様子を示す図である。 図1のIII−III線における断面の構造の様子を示す図である。 図1の多共振アレイアンテナの製造方法の工程を示すフローチャートである。 被覆工程後の様子を示す図である。 第1切断工程後の様子を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る多共振アレイアンテナの断面図である。 本発明の第3実施形態に係る多共振アレイアンテナの断面図である。
以下、本発明に係る多共振アレイアンテナ、及び、多共振アレイアンテナの製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る多共振アレイアンテナを示す平面図であり、図2は、図1のII−II線における断面の構造の様子を示す図であり、図3は、図1のIII−III線における断面の構造の様子を示す図である。
図1、図2に示すように、多共振アレイアンテナ1は、基板11と、基板11上に並設される複数のアンテナ用導体素子12a〜12eと、それぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eの基板11と反対側に設けられる保護層13とを主な構成として備える。
基板11は、可撓性を有する薄い板状の基板である。この基板11は、図1に示すように外縁の一部が直線状とされて、この直線状の外縁が、直線状のエッジ11aとされている。また、基板11においては、エッジ11aの両端から垂直に直線が伸びるように外縁が形成され、さらにエッジ11aと反対側の外縁が、複数の段部を有する階段状に形成されている。このそれぞれの段部は、エッジ11aと平行な直線と、エッジ11aに垂直な直線とから成る。
このような可撓性を有する基板11の材料としては、特に制限されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド(PI)等の樹脂を挙げることができる。
また、図1に示すように、それぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eは、互いに長さが異なっている。そして、それぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eは、互いに平行となるようにして、長手方向が基板11のエッジ11aに垂直な方向に並設されている。さらに、それぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eの一方の端部は、それぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eの長手方向に垂直な方向に並ぶように揃えられると共に、エッジ11aに合わされて配置されている。一方、それぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eの他方の端部は、エッジ11aと対向する階段状に形成された外縁に合わされている。つまり、それぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eの他方の端部は、それぞれの段部におけるエッジ11aと平行な直線に合わせて配置されている。
このアンテナ用導体素子12a〜12eは、例えば、金属めっきや、導電性ペースト、或いは、平角導線等の断面が多角形の導線や断面が円形の導線等から成り、屈曲性を有している。なお、図2、図3においては、アンテナ用導体素子12a〜12eの断面における形状が四角形の例を示している。アンテナ用導体素子12a〜12eが、金属めっきや導線から成る場合、金属めっきや導線の材料としては、特に制限されないが、例えば、銅(Cu)、ニッケル(Ni)や、アルミニウム(Al)等の金属を挙げることができる。またアンテナ用導体素子12a〜12eが導電性ペーストから成る場合、導電性ペーストとしては、例えば、銀ペーストなどの各種金属ペーストやカーボンペースト等を挙げることができる。
保護層13は、可撓性を有する薄い樹脂層から成る。そして、保護層13は、図1に示すように基板11のエッジ11a側を除き、基板11と同じ外形とされる。従って、保護層13におけるエッジ11aと反対側の外縁は、基板11と同様に複数の段部を有する階段状に形成されている。そのため、基板11、及び、保護層13におけるアンテナ用導体素子12a〜12eの他方の端部側の外縁は、それぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eの長さに合わせて成形されている。別言すれば、基板11、保護層13におけるアンテナ用導体素子12a〜12eの他方の端部側の外縁は、それぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eの他方の端部に合わせて成形されている。また、保護層13は、エッジ11a側においては、エッジ11aの両端においてエッジ11aと外縁が揃えられて、さらに、エッジ11aの両端を除いた部分において略四角形状の凹部13aが形成されている。そして、アンテナ用導体素子12a〜12eの基板と反対側の面は、図3に示すように、エッジ11a側の端部において、保護層13の凹部13aから露出している。また、保護層13は、アンテナ用導体素子12a〜12eの一方の端部を除き、図2に示すように、アンテナ用導体素子12a〜12eにおける基板11と反対側を被覆している。
この保護層13は、アンテナ用導体素子12a〜12eが金属めっきや導電性ペーストから成る場合、特に制限されないが、例えば、ポリイミド等の樹脂が塗布された樹脂層や、樹脂フィルムが貼着された樹脂層から成り、アンテナ用導体素子12a〜12eが導線から成る場合は、特に制限されないが、例えば、基板11と同様の樹脂から成る樹脂フィルムが貼着された樹脂層とされる。
この多共振アレイアンテナ1は、アンテナ用導体素子12a〜12eにおける保護層13の凹部から露出している部分が端子とされ、エッジ11a側が図示しないソケットに挿入されて使用される。そして、アンテナ用導体素子12a〜12eの少なくとも1つに所定の周波数で電力が給電される。このとき、電力が供給されたアンテナ用導体素子は、給電素子とされ、他のアンテナ用導体素子は、無給電素子とされる。アンテナ用導体素子12a〜12eの一部が給電素子とされる場合、通常、アンテナ用導体素子12a〜12eのうち1つが給電素子とされ、他のアンテナ用導体素子が無給電素子とされる。或いは、アンテナ用導体素子12a〜12eの全てに、それぞれ所定の周波数の電力が供給される。このとき、全てのアンテナ用導体素子12a〜12eは、給電素子とされる。このようにアンテナ用導体素子に所定の周波数の電力が供給されることで、それぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eは、それぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eが有する共振周波数に基づいて共振を起こす。こうして多共振アレイアンテナ1は、多共振を起こして、広帯域のアンテナとして、電波の送受信を行う。
以上説明したように、本実施形態の多共振アレイアンテナ1によれば、それぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eが設けられる基板11が可撓性であるため、狭い空間に這わせて配置することができる。また、それぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eは、保護層13により被覆されているため、アンテナ用導体素子12a〜12eを狭い空間に這わせて配置しても他の部品や筐体等と短絡することを防止することができる。さらに、基板11及び保護層13におけるアンテナ用導体素子12a〜12eの他方の端部側の外縁は、それぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eの長さに合わせて成形されているため、アンテナ用導体素子12a〜12eが互いに異なる長さであるにもかかわらず、基板11及び保護層13において、無駄な領域が形成されることが抑制されており、狭い空間に搭載され易くされている。このようにして、本実施形態の多共振アレイアンテナ1は、狭い空間に搭載することができる。
また、それぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eが、導線により形成されている場合においては、FFCを用いて、多共振アレイアンテナ1とすることができ、それぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eが金属めっきにより形成されている場合においては、フレキシブルプリント基板(FPC:Flexible printed circuits)を用いて、多共振アレイアンテナ1とすることができる。
次に、多共振アレイアンテナ1の製造方法について説明する。
図4は、図1の多共振アレイアンテナ1の製造方法の工程を示すフローチャートである。図4に示すように、多共振アレイアンテナ1の製造方法は、基板上に複数の並設する導体並設工程P1と、それぞれの導体の一部が露出するように、それぞれの導体を保護層により被覆する被覆工程P2と、導体が保護層から露出している部分において、基板及び導体を切断する第1切断工程P3と、少なくとも2本の前記導体が、互いに異なる長さになるように基板及び導体を切断する第2切断工程P4と、を備える。
(導体並設工程P1)
まず、基板11となるための、複数の基板11が繋がった長尺状の基板21を準備する。なお、基板21は、必要に応じて、エージング処理等を施しておく。そして、基板21の長手方向に沿って、直線状の複数の導体22a〜22eを併設する。それぞれの導体22a〜22eが金属めっきから成る場合、それぞれの導体22a〜22eを基板21上にめっきすることで複数の導体22a〜22eが並設される。また、それぞれの導体22a〜22eが、導電性ペーストから成る場合、基板21上に導電性ペーストを塗布して、必要に応じて、導電性ペーストを乾燥させることで複数の導体22a〜22eが並設される。また、導体22a〜22eが導線から成る場合は、複数の導線を基板21上に接着することにより、複数の導体22a〜22eが並設される。
(被覆工程P2)
次に、基板21上に設けられた複数の導体22a〜22eの一部が露出するように、それぞれの導体22a〜22eの基板21と反対側を保護層23により被覆する。具体的には、保護層23に開口23aを形成して、その開口23aから複数の導体22a〜22eの一部が露出するようにする。導体22a〜22eが金属めっきや導電性ペーストから成る場合、開口23aとなる部分を除いて、基板21上、及び、導体22a〜22e上に樹脂を塗布して固化することで保護層23を設ければ良い。或いは、基板21と同じ幅で、開口23aが予め設けられている樹脂フィルムを、導体22a〜22eを被覆するように、基板21上に貼着することで保護層23を設ければ良い。また、導体22a〜22eが導線から成る場合、基板21と同じ幅で、開口23aが予め設けられている樹脂フィルムを、導体22a〜22eを被覆するように、基板21上に貼着して、基板21と保護層23とによって、導体22a〜22eをラミネートすることで保護層23を設ければ良い。
こうして、図5に示す、複数の多共振アレイアンテナが繋がった、半製体を得る。
なお、導体22a〜22eが導線から成る場合、上記の導体並設工程P1と被覆工程P2とを同時に行うことが好ましい。この場合、導体22a〜22eを基板21上に配置するのと同時に、保護層23を基板21上に貼着して、基板21と保護層23とによって、導体22a〜22eをラミネートすることで保護層23を設ければ良い。この場合、基板21と保護層23とにより導線である導体22a〜22eが固定されるため、基板21上に複数の導線22a〜22eを基板21状に接着しなくても良く、また、導体並設工程P1から被覆工程P2の間に導体22a〜22eが、基板21から剥がれることを防止することができる。
(第1切断工程P3)
次に図5に示す第1切断線L1に沿って、複数の多共振アレイアンテナが繋がった、半製体を切断する。この第1切断線L1は、開口23aからそれぞれの導体22a〜22eが露出している部分において、導体22a〜22eの長手方向に垂直な方向に合わせられた仮想線である。従って、本工程においては、導体22a〜22eが保護層23から露出している部分において、導体22a〜22eの長手方向に垂直な方向に沿って、基板21及び導体22a〜22e及び開口23aの脇の保護層23を切断する。この切断においては、直線状の刃を有するカッターにより、基板21及び導体22a〜22e及び開口23aの脇の保護層23を同時に押し切れば良い。こうして、基板21が切断されることで、この切断部が多共振アレイアンテナ1における基板11のエッジ11aとされ、導体22a〜22eが切断されることで、この切断部が多共振アレイアンテナ1におけるアンテナ用導体素子12a〜12eの一方の端部とされ、保護層23の開口23aの両脇が切断されることで、開口23aの一部が多共振アレイアンテナ1における保護層13の凹部13aとされる。
こうして、図6に示されるように、第1切断線L1に沿って切断された、多共振アレイアンテナの半製体を得る。
(第2切断工程P4)
次に、図6に示す第2切断線L2に沿って、多共振アレイアンテナの半製体を切断する。この第2切断線L2は、図1に示す基板11のエッジ11aと対向する階段状に形成された外縁に合わせられた仮想線である。従って、本工程においては、それぞれの導体22a〜22eが、互いに異なる長さになるように基板11及び導体22a〜22e及び保護層23を切断する。この切断においては、第2切断線L2に合わせて階段状にされた刃を有するカッターにより、基板21及び導体22a〜22e及び保護層23を同時に押し切れば良い。こうして、基板21が階段状に切断されて、多共振アレイアンテナ1における基板11とされ、それぞれの導体22a〜22eが切断されることで、多共振アレイアンテナ1におけるそれぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eの他方の端部とされ、保護層23が基板21に合わせて切断されることで、多共振アレイアンテナ1における保護層13とされる。また、このように導体22a〜22eが、基板11に合わせて第2切断線L2において切断されることで、基板11、及び、保護層13の外縁の一部が、それぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eの他方の端部に合わせて成形される。
こうして、図1に示す多共振アレイアンテナ1を得る。
なお、第2切断工程P4の次には、第1切断工程P1を残りの半製体に対して行う。こうして、次の多共振アレイアンテナ1を得る。このとき、次に得られる多共振アレイアンテナにおいては、導体22eが、アンテナ用導体素子12aとなり、導体22dが、アンテナ用導体素子12bとなり、導体22cが、アンテナ用導体素子12cとなり、導体22bが、アンテナ用導体素子12dとなり、導体22aが、アンテナ用導体素子12eとなる。このように、第1切断工程P1、及び、第2切断工程P4は、どちらが先に行われても良い。
以上説明したように、本実施形態よる多共振アレイアンテナ1の製造方法によれば、基板21と保護層23とにより挟まれた導体22a〜22eを、基板21と保護層23と共に切断することにより、アンテナ用導体素子12a〜12eとするため、可撓性を有し、狭い空間に搭載することのできる多共振アレイアンテナ1を容易に製造することができる。
また、導体22a〜22eが、導線である場合には、FFCの設備を用いて、多共振アレイアンテナを容易に製造することができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図7を参照して詳細に説明する。なお、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。図7は、本発明の第2実施形態に係る多共振アレイアンテナの断面図であり、第1実施形態における図2に相当する図である。
図7に示すように、本実施形態の多共振アレイアンテナは、基板11のアンテナ用導体素子12a〜12e側と反対側に、それぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eと重なるようにグランド層31が設けられている点において、第1実施形態の多共振アレイアンテナ1と異なる。
このグランド層31は、アンテナ用導体素子12a〜12eと重なるように設けられていれば、特に制限されないが、例えば、アンテナ用導体素子12a〜12eの全てと完全に重なるように設けられていても良く、或いは、凹部13aと重なる領域を除いて、アンテナ用導体素子12a〜12eと重なるように設けられていても良く、また或いは、アンテナ用導体素子12a〜12eの他方の端部側を除いて、アンテナ用導体素子12a〜12eと重なるように設けられていても良い。このように、グランド層31がアンテナ用導体素子12a〜12eの一部と重ならないように設けられ、グランド層31とアンテナ用導体素子12a〜12eが重ならない領域の大きさを調整することにより、それぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eのインピーダンスを調整することができる。また、グランド層31をメッシュ形状にすること等により、グランド層31の一部に開口を設けても良い。この場合においても、それぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eのインピーダンスを調整することができる。
グランド層31の材料としては、導電性の材料であれば特に制限されないが、アンテナ用導体素子12a〜12eに用いることができる材料と同様の材料を挙げることができる。
また、グランド層31の基板11側と反対側には、グランド層31を保護する保護層32が設けられている。保護層32は、グランド層31の基板11と反対側全体と重なるように設けられており、グランド層31の全体を保護している。この保護層32は、特に制限されないが、例えば、基板11に用いることができる材料と同様の材料により、構成されている。なお、本実施形態において、保護層32は、省略することができる。
本実施形態による多共振アレイアンテナによれば、それぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eが、グランド層31を超えて、グランド層31側に電波を放出することを防止できるので、多共振アレイアンテナが配置される場所により、アンテナ特性の変動を抑制することができる。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図8を参照して詳細に説明する。なお、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。図8は、本発明の第3実施形態に係る多共振アレイアンテナの断面図であり、第1実施形態における図3に相当する図である。
図8に示すように、本実施形態の多共振アレイアンテナは、基板11のアンテナ用導体素子12a〜12e側と反対側における、アンテナ用導体素子12a〜12eの一方の端部と重なる位置に、補強板34が設けられている点において、第1実施形態の多共振アレイアンテナ1と異なる。
補強板34は、基板11よりも強度が強いことが好ましい。このような補強板34は、例えば、樹脂から構成されており、この補強板34を構成する樹脂としては、特に限定されないが、例えば、PET、PEN、PI、ガラスエポキシ等が挙げられる。
多共振アレイアンテナによれば、保護層13から露出している基板11のエッジ11aを図示しないソケット等に差し込む(アンテナ用導体素子12a〜12eの一方側の端部をソケット等に差し込む)ときに、補強板34により、基板11が折れ曲がることが防止できる。
以上、本発明について、第1〜第3実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、第1〜第3実施形態において、多共振アレイアンテナにおけるそれぞれのアンテナ用導体素子12a〜12eは互いに異なる長さとされたが、本発明はこれに限らない。例えば、一部のアンテナ用導体素子同士が同じ長さであっても良い。またアンテナ用導体素子の数は、2本以上であれば、第1〜第3実施形態の多共振アレイアンテナにおけるアンテナ用導体素子の数と異なる数であっても良い。
また、例えば、第1実施形態において、多共振アレイアンテナ1の保護層13には凹部13aが形成されていたが、本発明はこれに限らない。例えば、保護層13の凹部13aの脇に保護層が設けられておらず、基板11がエッジ11aの両端から露出していても良い。
また、第3実施形態の多共振アレイアンテナにおいて、第2実施形態の多共振アレイアンテナのようにグランド層を設けても良い。
本発明によれば、狭い空間に搭載することができる多共振アレイアンテナの製造方法が提供される。
1・・・多共振アレイアンテナ
11・・・基板
11a・・・エッジ
12a〜12e・・・アンテナ用導体素子
13・・・保護層
13a・・・凹部
21・・・基板
22a〜22e・・・導体
23・・・保護層
23a・・・開口
31・・・グランド層
32・・・保護層
34・・・補強板
L1・・・第1切断線
L2・・・第2切断線
P1・・・導体並設工程
P1・・・切断工程
P2・・・被覆工程
P3・・・第1切断工程
P4・・・第2切断工程

Claims (3)

  1. 可撓性を有する基板上に複数の直線状の導体を並設する導体並設工程と、
    それぞれの前記導体の一部が露出するように、それぞれの前記導体の前記基板と反対側を保護層により被覆する被覆工程と、
    前記導体が前記保護層から露出している部分において、前記導体の長手方向に垂直な方向に沿って、少なくとも前記基板及び前記導体を切断する第1切断工程と、
    少なくとも2本の前記導体が、互いに異なる長さになるように前記基板及び前記導体及び前記保護層を切断する第2切断工程と、
    を備えることを特徴とする多共振アレイアンテナの製造方法。
  2. 前記導体は、導線から成り、かつ、前記保護層は、保護フィルムから成り、
    前記被覆工程においては、前記基板と、開口を有する前記保護フィルムとによって、前記開口からそれぞれの前記導線の一部が露出するように、前記導線をラミネートすることで、前記導線を前記保護フィルムで被覆し、
    前記第1切断工程においては、前記開口から前記導線が露出している部分において、前記基板及び前記導線及び前記開口の脇の前記保護フィルムを切断し、
    前記第2切断工程においては、前記導線が前記基板と前記保護フィルムとによりラミネートされている部分において、前記基板及び前記導線及び前記保護フィルムを切断する
    ことを特徴とする請求項に記載の多共振アレイアンテナの製造方法。
  3. 前記導体並設工程と前記被覆工程とが同時に行われることを特徴とする請求項に記載の多共振アレイアンテナの製造方法。
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