JP5131703B2

JP5131703B2 - アンテナ製造方法

Info

Publication number: JP5131703B2
Application number: JP2009030797A
Authority: JP
Inventors: 博育田山; 寧官
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2029-02-13
Also published as: JP2010187257A

Description

本発明は、アンテナ製造方法に関連し、特に放射素子とグランド板が同一面上に配置されているアンテナの製造を容易にするアンテナ製造方法に関する。

超広帯域での大容量通信手段としてＵＷＢ（ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄ）を利用した無線通信が注目されている。ＵＷＢは、２００２年にアメリカのＦＣＣ（ＦｅｄｅｒａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）規格により３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚでの使用が認可された。

ＵＷＢ通信に用いられるアンテナには、超広帯域でかつ小型の構造が求められる。この要望を満たすため、放射素子とグランド板が同一面上に配置されたアンテナが提案されている。このようなアンテナの製造方法には、エッチングが用いられていた（例えば、特許文献１及び２参照。）。

特開２００５−２０３８４９号公報特開２００７−２１１１７８号公報

しかし、エッチングを用いると、製造装置が大掛かりになる。そのため、従来は、アンテナの製造にコストがかかっていた。

そこで、本発明は、エッチングを用いることなく、放射素子とグランド板が同一面上に配置されているアンテナを容易に製造することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るアンテナ製造方法は、１枚のシートから複数のアンテナを打ち抜くことで、アンテナを製造することを特徴とする。

具体的には、本発明に係るアンテナ製造方法は、放射素子とグランド板が同一面上に配置されている複数個のアンテナを製造するアンテナ製造方法であって、前記アンテナの基板材料からなる基材層、前記基材層を保持するセパレータ、及び前記セパレータを前記基材層に粘着する粘着剤層を含むシートを供給し、前記基材層の上に、前記放射素子及び前記グランド板の形状の導電体層を複数個形成する形成工程と、前記シートのうちの前記基材層を貫通するように、前記導電体層の側から前記アンテナの外形に打ち抜き、前記シートのうちの前記アンテナの外形の抜きカスを前記セパレータから剥がす打抜工程と、前記放射素子及び前記グランド板に給電ケーブルを接続するケーブル接続工程と、前記セパレータから前記基材層を分離する分離工程と、を順に有することを特徴とする。

共通のセパレータ上に基材層が粘着されているため、セパレータの位置を制御することで、放射素子及びグランド板の形状の導電体層を所望の位置に移動させることができる。また、放射素子及びグランド板の形状の導電体層同士の相対位置を一定に保つことができる。したがって、打ち抜きによる連続加工が可能となるので、エッチングを用いることなく、放射素子とグランド板が同一面上に配置されている複数個のアンテナを連続して容易に製造することができる。

本発明に係るアンテナ製造方法では、前記シートは、前記基材層の上に導電性材料からなる導電体層を含み、前記形成工程において、前記導電体層を貫通するように、前記導電体層の側から前記放射素子及び前記グランド板の形状に打ち抜くことで、前記基材層の上に、前記放射素子及び前記グランド板の形状の導電体層を形成することが好ましい。
本発明により、放射素子を簡単に形成することができる。これにより、製造コストを下げることができる。

本発明に係るアンテナ製造方法では、前記形成工程において、導電体インクを用いて前記放射素子及び前記グランド板の形状に印刷することで、前記基材層の上に、前記放射素子及び前記グランド板の形状の導電体層を形成し、前記打抜工程と前記ケーブル接続工程との間に、前記導電体インクを固着させる固着工程をさらに有することが好ましい。
本発明により、導電性材料を効率的に使用することができる。これにより、製造コストを下げることができる。

本発明によれば、エッチングを用いることなく、放射素子とグランド板が同一面上に配置されている複数のアンテナを連続して容易に製造することができる。

実施形態１に係るアンテナ製造方法の一例を示す構成概略図である。実施形態１に係るシートの構成例である。形成工程１０１を行った後のシートの一例である。打ち抜きを行う際の図３に示すＳ−Ｓ’断面の一例である。打抜工程１０２を行った後のシートの一例である。ケーブル接続工程１０４を行った後のシートの一例である。実施形態２に係るアンテナ製造方法の一例を示す構成概略図である。実施形態２に係るシートの構成例である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
図１は、実施形態に係るアンテナ製造方法の一例を示す構成概略図である。実施形態に係るアンテナ製造方法は、１枚のシート１０から放射素子とグランド板が同一面上に配置されている複数個のアンテナを製造するアンテナ製造方法であって、形成工程１０１と、打抜工程１０２と、ケーブル接続工程１０４と、分離工程１０５と、を順に有する。

図２は、本実施形態に係るシートの構成例である。本実施形態に係るシート１０は、セパレータ１１と、粘着剤層１２と、基材層１３と、導電体層１４とが順に積層されている。図２では、シート１０が４つの層のみからなる例を示したが、これに限らない。例えば、導電体層１４の保護膜を、導電体層１４の上にさらに設けてもよい。

セパレータ１１は、基材層１３を保持する。例えば、セパレータ１１は、紙又は樹脂を主成分とするフィルムである。分離工程１０５にて基材層１３と共に粘着剤層１２をセパレータ１１から分離する際、粘着剤層１２と接する表面に、粘着剤層１２が剥離しやすい処理が施されていることが好ましい。粘着剤層１２が剥離しやすい処理は、例えば、シリコーン加工処理である。

粘着剤１２は、セパレータ１１を基材層１３に粘着する。粘着剤層１２に使用される粘着材料は、例えば、ゴム、アクリル、ウレタン、シリコーン、親水性ポリマー及びこれらの組み合わせである。

導電体層１４は、導電性材料からなる。導電性材料は、例えば、銅などの金属である。本実施形態では、形成工程１０１において打ち抜きによって放射素子及びグランド板に形成される。このため、導電体層１４は、打ち抜きの容易な材質及び厚さを有していることが好ましい。

基材層１３は、アンテナの基板材料からなる。アンテナの基板材料は、例えば、ポリイミドなどの絶縁体、又は、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などの誘電体である。基材層１３が誘電体基板であれば、アンテナの小型化を図ることができる。

ここで、基材層１３は、打抜工程１０２における打ち抜きによってアンテナの基板の形状に形成される。本実施形態では、１枚のシート１０から複数のアンテナを形成するため、基材層１３の厚さを調節することで、アンテナの基板の実効誘電率を調整することができる。例えば、ポリプロピレンなどの樹脂を発泡させた発泡樹脂を用い、アンテナ基板の実効誘電率を大きくすることで、アンテナの形状を小さくすることができる。

シート１０は、ロールシートであることが好ましい。製造ライン上にシート１０を連続的に供給することができるので、複数のアンテナを連続して容易に製造することができる。この場合、基材層１３は、フレキシブル基板材料からなることが好ましい。フレキシブル基板材料は、例えば、ポリイミドなどの絶縁体、又は、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などの誘電体である。

以下、図１及び図２を参照して、各工程の詳細について説明する。
図１に示す形成工程１０１では、図２に示すシート１０を供給し、基材層１３の上に、放射素子及びグランド板の形状の導電体層１４を複数個形成する。例えば、導電体層１４を貫通するように、導電体層１４の側から放射素子及びグランド板の形状に打ち抜くことで、基材層１３の上に、放射素子及びグランド板の形状の導電体層を形成する。このとき、シート１０を連続的に供給することで、放射素子及びグランド板の形状の導電体層を連続的に形成することができる。

図３に、形成工程１０１を行った後のシートの一例を示す。シート１０のうちの導電体層１４に、放射素子３２及びグランド板３１の形状に打ち抜いた導電体層１４が形成されている。これにより、複数のアンテナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄのアンテナパターンを形成することができる。ここで、アンテナパターンを形成する数は、複数であることが好ましく、例えば、複数のアンテナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを一度の打ち抜きによって形成することが好ましい。この場合、セパレータ１を一定距離だけ移動させれば、複数のアンテナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを等間隔で形成することができる。なお、本実施形態では、導電体層１４に形成されるパターンは、放射素子３２及びグランド板３１に限られない。例えば、一端がグランド板３１に接続され、他端が開放された帯状導体３３をさらに形成してもよい。

図１に示す打抜工程１０２では、シート１０のうちの基材層１３を貫通するように、導電体層１４の側からアンテナの外形に打ち抜く。これにより、シート１０に形成されている複数のアンテナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを個々のアンテナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄに分離する。そして、シート１０のうちのアンテナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの外形の抜きカスをセパレータ１１から剥がす。これにより、セパレータ１１を残して、シート１０の不要な部分を除去することができる。このとき、基材層１３とセパレータ１１が粘着剤層１２によって粘着されているため、セパレータ１１から基材層１３を容易に剥がすことができる。また、シート１０がロールシートであれば、セパレータ１１から剥がした抜きカス２０をローラで巻き取ることができる。

図４に、打ち抜きを行う際の図３に示すＳ−Ｓ’断面の一例を示す。打抜歯２３が導電体層１４側から基材層１３まで貫通している。これにより、図３に示すアンテナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの外形を形成することができる。シート１０は基材層１３がセパレータ１１と粘着剤層１２によって粘着されているため、形成工程１０１で形成した各アンテナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの相対位置が固定されている。このため、図３に示すアンテナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの打抜歯２３を一体にして、複数のアンテナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを一度に打ち抜くことができる。さらに、セパレータ１１を一定距離だけ移動させれば、複数のアンテナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを連続的に打ち抜くことができる。

ここで、打抜歯２３は、粘着剤層１２を貫通するか否かは限定しない。例えば、打抜歯２３を粘着剤層１２まで貫通させれば、余分な粘着剤層１２を抜きカス２０として巻き取り、分離工程１０５にて分離された各アンテナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄに粘着剤層１２を残すことができる。こうすることで、製造したアンテナを装置に実装する際に、粘着剤層１２を用いて装置に固着することができる。一方、打抜歯２３を粘着剤層１２まで貫通させなければ、粘着剤層１２全体を、分離工程１０５にて分離されたセパレータ１１とともに巻き取ることができる。

図５に、打抜工程１０２を行った後のシートの一例を示す。セパレータ１１と基材層１３が粘着剤層１２で粘着されているため、各アンテナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの相対位置を維持したまま、製造ライン上を移動させることができる。また、製造ラインの一定位置に、同じ時間間隔で同じ位置にアンテナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを配置できるので、アンテナを連続して製造することができる。

図１に示すケーブル接続工程１０４では、放射素子及びグランド板に給電ケーブルを接続する。接続は、例えば、半田付け又は溶接によって行う。

図６に、ケーブル接続工程１０４を行った後のシートの一例を示す。打抜工程１０２で打ち抜いた各アンテナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの相対位置は固定されている。このため、各アンテナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの給電ケーブル３４とグランド板３１に接続する位置、給電ケーブル３４と放射素子３２に接続する位置が一定となる。そのため、製造ライン上の一定の位置に給電ケーブル３４を接続すればよいので、複数のアンテナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの給電ケーブル３４の接続を一度に行うことができる。

図１に示す分離工程１０５では、セパレータ１１から基材層１３を分離する。これにより、アンテナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄをシート１０から剥離させ、各アンテナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄに分離することができる。このとき、シート１０がロールシートであれば、基材層１３、すなわち各アンテナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを分離した後のセパレータ３０をローラで巻き取ることができる。

（実施形態２）
図７は、本実施形態に係るアンテナ製造方法の一例を示す構成概略図である。本実施形態に係るアンテナ製造方法は、形成工程１０１において、印刷することで導電体層１４を形成する点で実施形態１と異なる。具体的には、本実施形態に係るアンテナ製造方法は、形成工程１０１と、打抜工程１０２と、固着工程１０３と、ケーブル接続工程１０４と、分離工程１０５を順に有する。

図８は、本実施形態に係るシートの構成例である。本実施形態に係るシート１０は、図２に示す導電体層１４が積層されていない点で、図２に示すシート１０と異なる。

図７に示す形成工程１０１では、導電体インクを用いて放射素子及びグランド板の形状に印刷することで、基材層１３の上に、放射素子及びグランド板の形状の導電体層１４を形成する。固着工程１０３では、導電体インクを固着させる。

形成工程１０１では、例えば、複数のアンテナ（図３に示す符号２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）のパターンが表された凸版、凹版、平版、孔版などの版に導電体インクを塗布し、その版に塗布された導電体インクをシート１０に転写する。これにより、放射素子とグランド板が同一面上に配置されているアンテナを同時に印刷することができる。

製造ラインを動かすことで、複数のアンテナ（図３に示す符号２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）のパターンがシート１０のうちの同じ位置に印刷される。このため、複数のアンテナを連続的に形成したときに、それぞれのアンテナをシート１０のうちの同じ位置に配置することができる。

ここで、導電体インクは、導体パターンを形成するため、Ａｇパウダ、Ｃｕパウダ、Ｎｉパウダなどの金属パウダが混練されている。金属パウダは、ＲｕＯ_２などの合金であってもよい。合金パウダを用いることで、アンテナパターンの精度を向上するとともに、導電体インクのコストを下げることができる。

導電体インクのバインダや溶剤は、固着工程１０３の方法によって異なる。固着工程１０３の方法は、例えば、加熱、特定周波数範囲内の電磁波の照射、焼成である。

固着工程１０３において導電体インクを加熱する場合、導電体インクのバインダ又は溶剤は、熱によって蒸発する有機溶剤、熱によって重合するバインダを含む。この場合、バインダは、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化型の樹脂を用いることができる。

固着工程１０３において導電体インクに特定周波数範囲内の電磁波を照射する場合、導電体インクのバインダ又は溶剤は、当該特定周波数範囲内の電磁波を当てることで重合するバインダを含む。特定周波数範囲内の電磁波は、例えば、紫外線、電子線、γ線、赤外線、可視光線である。特定周波数範囲内の電磁波が紫外線の場合、バインダは、光重合性開始剤を含む。

以上、本実施形態に係るアンテナ製造方法を用いれば、導電体インクの印刷によってアンテナを製造することができる。なお、固着工程１０３は、形成工程１０１と打抜工程１０２の間であってもよい。また、本実施形態に係るアンテナ製造方法では、実施形態１で説明した形成工程１０１と実施形態２で説明した形成工程１０１を組み合わせてもよい。

本発明のアンテナ製造方法は、ノートパソコン、ＰＤＡ（携帯型情報機器）端末、携帯電話又はＶＩＣＳ（ＶｅｈｉｃｌｅＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）などの情報端末機器に内蔵するアンテナに利用することができる。

１０：シート
１１：セパレータ
１２：粘着剤層
１３：基材層
１４：導電体層
２０：抜きカス
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ：アンテナ
２３：打抜歯
３０：セパレータ
３１：グランド板
３２：放射素子
３３：帯状導体
３４：給電ケーブル
１０１：形成工程
１０２：打抜工程
１０３：固着工程
１０４：ケーブル接続工程
１０５：分離工程

Claims

放射素子とグランド板が同一面上に配置されている複数個のアンテナを製造するアンテナ製造方法であって、
前記アンテナの基板材料からなる基材層、前記基材層を保持するセパレータ、及び前記セパレータを前記基材層に粘着する粘着剤層を含むシートを供給し、前記基材層の上に、前記放射素子及び前記グランド板の形状の導電体層を複数個形成する形成工程と、
前記シートのうちの前記基材層を貫通するように、前記導電体層の側から前記アンテナの外形に打ち抜き、前記シートのうちの前記アンテナの外形の抜きカスを前記セパレータから剥がす打抜工程と、
前記放射素子及び前記グランド板に給電ケーブルを接続するケーブル接続工程と、
前記セパレータから前記基材層を分離する分離工程と、
を順に有することを特徴とするアンテナ製造方法。
前記シートは、前記基材層の上に導電性材料からなる導電体層を含み、
前記形成工程において、前記導電体層を貫通するように、前記導電体層の側から前記放射素子及び前記グランド板の形状に打ち抜くことで、前記基材層の上に、前記放射素子及び前記グランド板の形状の導電体層を形成することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ製造方法。
前記形成工程において、導電体インクを用いて前記放射素子及び前記グランド板の形状に印刷することで、前記基材層の上に、前記放射素子及び前記グランド板の形状の導電体層を形成し、
前記打抜工程と前記ケーブル接続工程との間に、前記導電体インクを固着させる固着工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ製造方法。