JP6136401B2

JP6136401B2 - パッチアンテナの実装方法

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Publication number: JP6136401B2
Application number: JP2013052700A
Authority: JP
Inventors: 藤原　宏之; 宏之藤原
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2033-03-15
Also published as: JP2014179824A

Description

本発明は、パッチアンテナの実装方法に関するものである。

ＧＰＳ（Global Positioning System）などで多く利用されている小型のパッチアンテナは、通常、セラミックス材料で形成された誘電体に放射電極及び接地電極が印刷され、給電ピンがアンテナ本体から上下に突出し、給電ピンのアンテナ本体から上方に突出した部分で、給電ピンが放射電極に半田により電気的に接続される構造を有していた。そして、このパッチアンテナを実装基板に実装するには、給電ピンのアンテナ本体から下方に突出する部分を実装基板の孔に貫通させ、接着剤又は両面テープでパッチアンテナを実装基板に固定した後に、実装基板の下面の給電パッドに給電ピンを手による半田によって電気的に接続していた。
ところで、近年、携帯端末の小型化及び低価格化の実現のために、携帯端末部品のＳＭＤ（Surface MountDevice）化及び自動マウント化（自動実装化）が進んでいる。しかしながら、給電ピンのアンテナ本体から下方に突出する部分を実装基板の孔に貫通させて給電ピンを給電パッドに電気的に接続する構造のパッチアンテナでは、ＳＭＤ化及び自動実装化が難しかった。
そこで、パッチアンテナとして、上下方向に貫通する貫通孔を有する誘電体の上面に放射電極が形成される一方、誘電体の下面に接地電極が形成され、前記貫通孔に挿入され且つ放射電極の上方に突出した給電ピンの上端部が半田を介して放射電極に電気的に接続され、給電ピンの下端部が接地電極の下面とほぼ面一又は当該下面よりも上方となるように仮止めされたパッチアンテナが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
このパッチアンテナを実装するにあたっては、パッチアンテナを実装基板の上に載置し、給電ピンの上端部と放射電極とを電気的に接続していた半田を加熱により溶融させることによって、給電ピンを貫通孔内で落下させ、給電ピンの上端部と放射電極との半田による電気的な接続を維持させつつ当該給電ピンの下端部を給電パッドに電気的に接続する（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１０９８２１号公報

ところで、パッチアンテナを実装した後には、給電ピンと放射電極との接合が簡単に破損しないように給電ピンと放射電極との接合強度を十分に確保する必要がある。この接合強度は、上記特許文献１の技術の場合、実装後における給電ピンの放射電極の上方からの突出量に依存している。つまり、実装後におけるその突出量が小さければ、半田による接合面積も小さくなるため、接合強度が弱まる。したがって、実装後におけるその突出量を十分に確保する必要がある。
一方で、実装後における給電ピンの放射電極の上方からの突出量が大き過ぎると、アンテナの機能としては無駄なスペースが増え、突出した給電ピンがアンテナ実装製品の他の部品の設置の妨げとなったりする虞がある。
そこで、上記特許文献１の技術の場合、給電ピンの落下量を考慮し、実装後に必要な接合強度が確保でき且つ給電ピンの放射電極の上方からの突出量が大き過ぎないように、給電ピンの長さを予め適切な値に設定しておく必要があった。
しかしながら、パッチアンテナを実装する実装基板の平面度や給電パッドに付着させる半田の量の違いにより、実装後における給電ピンの放射電極の上方からの突出量が変動する。そのため、実際上、給電ピンの突出量をコントロールすることは難しかった。

本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、給電ピンの接合強度を十分に確保でき、しかも、給電ピンの放射電極の上方からの突出量を低減させることができるパッチアンテナの実装方法を提供することを目的としている。

このような課題に鑑み、本発明は、
上下方向に貫く貫通孔を有する誘電体、前記誘電体の上面に形成された放射電極、前記誘電体の下面に形成された接地電極、及び、前記貫通孔に挿入された給電ピンを備えるパッチアンテナを、前記給電ピンの下端部を実装基板の上面に形成された給電パッドに電気的に接続させて、前記実装基板に実装する方法において、
前記パッチアンテナとして、前記貫通孔の内部に、前記放射電極に電気的に接続され且つ前記給電ピンを挿入させるための挿入孔と該挿入孔の内壁から内側に突出する突出部とが形成された導体が配設されたものを用意し、
前記給電ピンとして、その外周に前記突出部に接触する形状に半田を付着させたものを用意し、
前記半田を付着させた前記給電ピンを前記挿入孔に挿入して、前記給電ピンに付着している前記半田の部分と前記挿入孔内の前記突出部とが嵌合することによって前記給電ピンの下端が前記接地電極の下面より上方に位置するように前記給電ピンを仮止めする工程と、
前記パッチアンテナを前記実装基板の上に載置する工程と、
前記半田を加熱により溶融させることによって前記給電ピンを前記挿入孔内で自重で落下させ、当該給電ピンの下端部を前記給電パッドに電気的に接続すると共に、前記半田によって前記給電ピンの外周を前記導体に電気的に接続する工程と、
を備えることを特徴とするパッチアンテナの実装方法である。

本発明によれば、給電ピンがその外周の広い範囲で半田を介して導体に電気的に接続されるので、半田による接合面積を大きく確保できることから、半田による接続強度を十分に確保できる。
一方で、貫通孔内に形成した挿入孔内で給電ピンの外周と導体ひいては放射電極とが電気的に接続されることから、電気的な接続のために給電ピンを放射電極の上方から大きく突出させる必要がないことから、実装後における給電ピンの放射電極の上方からの突出量を低減させることが容易である。

本発明の第１の実施形態に係るパッチアンテナの実装方法の工程を示し、（Ａ）はパッチアンテナの断面図、（Ｂ）は実装直前のパッチアンテナ及び実装基板の断面図、（Ｃ）は実装後のパッチアンテナ及び実装基板の断面図である。図１（Ａ）のパッチアンテナの製造方法の工程を示し、（Ａ）はピンサポートを取り付ける直前の状態のアンテナ本体部品及びピンサポートを示す断面図、（Ｂ）はアンテナ本体を示す断面図、（Ｃ）はアンテナ本体を基台に載せる直前のアンテナ本体及び基台を示す図、（Ｄ）は給電ピンを取り付ける直前のアンテナ本体、給電ピン及び基台を示す図、（Ｅ）は製造後のパッチアンテナを示す断面図である。本発明の第２の実施形態に係るパッチアンテナの実装方法の工程を示し、（Ａ）はパッチアンテナの断面図、（Ｂ）は実装後のパッチアンテナ及び実装基板の断面図である。本発明の第３の実施形態に係るパッチアンテナの実装方法の工程を示し、（Ａ）はパッチアンテナの断面図、（Ｂ）は実装後のパッチアンテナ及び実装基板の断面図である。本発明の第４の実施形態に係るパッチアンテナの実装方法の工程を示し、（Ａ）はパッチアンテナの断面図、（Ｂ）は実装後のパッチアンテナ及び実装基板の断面図である。本発明の第５の実施形態に係るパッチアンテナの要部を説明するための図である。図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿ったピンサポートの断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

（第１の実施形態）
図１（Ａ）は、第１の実施形態に係るパッチアンテナ１を示している。
このパッチアンテナ１は、放射電極１０、誘電体１１、接地電極１２及び給電ピン１３を備えている。なお、完成品のパッチアンテナ１から給電ピン１３を除いた部分を「アンテナ本体１Ａ」とする（図２（Ｂ）参照）。
誘電体１１は、例えば、チタン酸バリウムや、チタン酸マグネシウム等の高誘電率を有するセラミックス材料から形成されている。高誘電率の材料としたのはパッチアンテナ１を小型化するためである。この誘電体１１には、上下方向に貫通する円形の貫通孔１４が形成されている。そして、この貫通孔１４には、給電ピン１３を支持するための導電性のピンサポート１５の円筒部１５ａが配置されている。この円筒部１５ａは導体を構成している。なお、この誘電体１１は、セラミックス材料に限らずガラス又はプラスチックその他の材質で形成されていてもよい。

放射電極１０は誘電体１１の上面に形成されている。この放射電極１０は、例えば、スクリーン印刷や転写などの方法によって電極用ペースト材を誘電体１１に付着した後に焼き付けを行うことによって形成されている。この放射電極１０は、電極用ペースト材の焼き付け以外、例えば、メッキや蒸着などによって形成される。なお、この放射電極１０の形状及び面積は所望の使用周波数やアンテナ特性との関係を考慮して決定されている。例えば、円偏波特性を有するアンテナとする場合には、放射電極１０の外周に切り欠き部が形成される。

また、接地電極１２は誘電体１１の下面に形成されている。この接地電極１２は、例えば、スクリーン印刷や転写などの方法によって電極用ペースト材を誘電体１１に付着した後に焼き付けを行うことによって形成されている。この接地電極１２も、電極用ペースト材の焼き付け以外、例えば、メッキや蒸着などによって形成される。なお、接地電極１２は、貫通孔１４よりも径の大きい円形の欠損部１２ａを有する形状となっている。なお、ここで「欠損部」とは接地電極１２が形成されていない部分をいう。

給電ピン１３は例えば真鍮製で全体が棒状に形成されている。この給電ピン１３の表面には、低融点の半田（第１の半田）からなる半田層１３ａが形成されている。この半田層１３ａは例えば半田メッキによって形成されている。この給電ピン１３は、ピンサポート１５によって所定高さ位置で支持されている。なお、半田層１３ａの形成は半田メッキによらず、他の方法で行ってもよい。要は、給電ピン１３の表面に半田が付着されることである。

ここで、ピンサポート１５は例えば銅などによって形成されている。このピンサポート１５の外側には、半田層１３ａの下層として、必要に応じて金メッキ等が施される。このピンサポート１５は、図２（Ａ）に示すように、誘電体１１の貫通孔１４に挿入される円筒部１５ａと、この円筒部１５ａの上端で当該円筒部１５ａの全周で半径方向外方に張り出すフランジ１５ｂとを備えている。このピンサポート１５の円筒部１５ａにはその中心に給電ピン１３を挿入するための挿入孔１５ｃが形成され、この挿入孔１５ｃはピンサポート１５を上下に貫通している。一方、ピンサポート１５のフランジ１５ｂは、円筒部１５ａを誘電体１１の貫通孔１４に上方から挿入した際に、その下面が放射電極１０の上面に当接するような大きさ及び形状を有している。そして、このピンサポート１５は、フランジ１５ｂの下面が放射電極１０の上面に当接した状態で、フランジ１５ｂの外周縁において高融点の半田（第２の半田）１６で放射電極１０に電気的に接続されている。なお、ここで、「低融点の半田」及び「高融点の半田」の語は相対的なもので、「高融点の半田」は低融点の半田が溶融する温度では溶融しないことを意味している。
このピンサポート１５が装着された状態では、ピンサポート１５の円筒部１５ａの下端は誘電体１１の下面よりも上方に位置している。なお、ピンサポート１５の円筒部１５ａの下端は誘電体１１の下面と同一の高さ位置にあってもよい。

一方、給電ピン１３は、半田層１３ａが形成された部分でピンサポート１５の挿入孔１５ｃに嵌合する。これによって、給電ピン１３は仮止め支持されている。ピンサポート１５に仮止めされた給電ピン１３の上端は、ピンサポート１５の上面より下方に位置し、給電ピン１３の下端はアンテナ本体１Ａの誘電体１１の下面と同一の高さ位置つまり接地電極１２の下面よりも上方に位置している。

ここで、給電ピン１３の径、半田層１３ａの厚さ及び挿入孔１５ｃの径は、給電ピン１３が半田層１３ａの部分でピンサポート１５の挿入孔１５ｃに嵌合し、この状態では、自重によっては落下不能で、且つ、半田層１３ａが溶融した状態では、自重により給電ピン１３がピンサポート１５の挿入孔１５ｃ内で落下可能となるように設定されている。
また、給電ピン１３における半田層１３ａの形成範囲は、この実施形態のように給電ピン１３の全表面であってもよいが、実装後に十分な接合強度が得られるのであれば、給電ピン１３の表面の一部だけに形成してもよい。

なお、この実施形態では、給電ピン１３がアンテナ本体１Ａに仮止めされた状態で、給電ピン１３の上端がアンテナ本体１Ａつまりピンサポート１５の上面から突出しない構成としたが、給電ピン１３がアンテナ本体１Ａに仮止めされた状態で、給電ピン１３の上端がピンサポート１５の上面から突出し、パッチアンテナ１の実装後には給電ピン１３の上端がピンサポート１５の上面と同一の高さ位置か或いは当該上面よりも下方に位置するように構成してもよい。

次に、このパッチアンテナ１の製造方法について図２を用いて説明する。
この製造方法においては、図２（Ａ）に示すように、貫通孔１４が形成された誘電体１１の上面に放射電極１０を、当該誘電体１１の下面に接地電極１２をそれぞれ備えたアンテナ本体部品１Ｂを準備する。このアンテナ本体部品１Ｂの製造は一般に行われている方法で容易に行うことができる。なお、ここで、「アンテナ本体部品１Ｂ」とは、アンテナ本体１Ａまでには至らない状態のアンテナ本体１Ａの構成部品である。

このアンテナ本体部品１Ｂを用いて、パッチアンテナ１を製造するにあたっては、まず、図２（Ａ）に示すように、接地電極１２を下側にした状態で、アンテナ本体部品１Ｂの上方にピンサポート１５を位置させて、当該ピンサポート１５の円筒部１５ａとアンテナ本体部品１Ｂの貫通孔１４の平面的位置を合致させる。
そして、ピンサポート１５の円筒部１５ａをアンテナ本体部品１Ｂの貫通孔１４に上方から挿入する。この円筒部１５ａの貫通孔１４への挿入は、ピンサポート１５のフランジ１５ｂの下面がアンテナ本体部品１Ｂの放射電極１０の上面に当接するまで行う。
次に、図２（Ｂ）に示すように、ピンサポート１５のフランジ１５ｂの外周縁と放射電極１０とを高融点の半田（第２の半田）１６によって電気的に接続する。この電気的接続はピンサポート１５のフランジ１５ｂの全周に亘って行う。これにより、パッチアンテナ１のアンテナ本体１Ａが製造される。

次に、図２（Ｃ）中の下側の図に示すような基台２０を準備する。
ここで、基台２０について説明すれば、基台２０の上面には突起２１が形成されている。この突起２１は、アンテナ本体１Ａの接地電極１２の欠損部分１２ａに対応して形成されており、基台２０の上面から僅かに突出している。この突出量は、ここでは接地電極１２の厚さと同じなっている。基台２０の上面のその他の部分は平面となっている。また、突起２１の上面も平面となっている。なお、ここでは基台２０に、接地電極１２と同じ厚さの突起２１を形成しているが、接地電極１２の厚さは小さいので、その代わりに、貫通孔１４の下部に挿入可能な程度の大きさ、形状及び突出量を持つ突起を設けてもよい。この場合には、パッチアンテナ１の給電ピン１３の仮止め高さ位置がより上方となる。

この基台２０を用い、図２（Ｃ）に示すように、アンテナ本体１Ａの接地電極１２の欠損部分１２ａと基台２０の突起２１との平面的な位置を合致させ、この状態で、基台２０の上にアンテナ本体１Ａを載せる。そして、図２（Ｄ）に示すように、アンテナ本体１Ａの上方に給電ピン１３を位置させて、当該給電ピン１３とピンサポート１５の挿入孔１５ｃの平面的な位置を合致させる。
その後、治具などを使用し、給電ピン１３をその下端が基台２０の突起２１に当接するまでピンサポート１５の挿入孔１５ｃに押し込む。
以上によって、図２（Ｅ）に示すパッチアンテナ１が製造される。

なお、給電ピン１３が全体として棒状のものでは、給電ピン１３は下方から挿入孔１５ｃに挿入することができる。他の実施形態の場合も同様である。
また、この製造方法によれば、上面に突起２１を形成した基台２０を使用しているが、上面に突起２１を設けずに、基台２０の上面を平面としてもよい。この場合には、挿入孔１５ｃに挿入した給電ピン１３の下端を基台２０の上面に当接させれば、給電ピン１３の下端は接地電極１２の下面と同一の高さ位置となる。
また、この製造方法によれば、ピンサポート１５をアンテナ本体部品１Ｂに装着した後に給電ピン１３をピンサポート１５の挿入孔１５ｃに挿入したが、ピンサポート１５をアンテナ本体部品１Ｂに装着する前に、ピンサポート１５の挿入孔１５ｃに給電ピン１３を挿入しておき、その後にピンサポート１５をアンテナ本体部品１Ｂに装着してもよい。ただし、この場合には、ピンサポート１５のフランジ１５ｂと放射電極１０とを半田１６で電気的接続する際に給電ピン１３の半田層１３ａが溶融しないように配慮すること、給電ピン１３の下端を接地電極１２の下面よりも突出させないことが必要となる。

続いて、パッチアンテナ１の実装方法を図１を用いて説明する。
この実装では、図１（Ａ）に示すパッチアンテナ１と、図１（Ｂ）中の下側の図に示すような実装基板２５とが使用される。この実装基板２５は、給電ピン１３に電気的に接続すべき給電パッド２６と、接地電極１２に電気的に接続すべき接地電極パッド２７とを上面に備えている。
そして、パッチアンテナ１を実装するにあたっては、図１（Ｂ）に示すように、この実装基板２５の給電パッド２６及び接地電極パッド２７の上にクリーム半田２８を塗布する。
次に、給電ピン１３の下端と実装基板２５の給電パッド２６とが対向するように平面的な位置決めして、実装基板２５の上にパッチアンテナ１を載置する。この時点では、給電ピン１３の下端はクリーム半田２８に当接されていなくてもよい。

次に、実装基板２５及びパッチアンテナ１をリフロー炉に挿入し、半田層１３ａ及びクリーム半田２８を溶融させることによって、図３（Ｂ）に示すように、パッチアンテナ１の実装が完了する。なお、ここでは半田１６は溶融しない。

このとき半田層１３ａは次のように作用する。
半田層１３ａは溶融すると、給電ピン１３の支持力を失う。その結果、給電ピン１３は挿入孔１５ｃ内を自重によって落下し、接地電極１２の下面から突出する。

このように給電ピン１３は、接地電極１２の下面から突出し、確実に、給電ピン１３の下端部が給電パッド２６に電気的に接続される。
また、パッチアンテナ１の接地電極１２もクリーム半田２８を介して実装基板２５の接地電極パッド２７に電気的に接続される。

なお、ここでは実装基板２５にパッチアンテナ１だけを実装する場合について説明したが、パッチアンテナ１が実装される実装基板２５の上面には抵抗やＩＣ等の電気部品が半田によって実装されるときがあり、このときには、その電気部品の実装のための半田もリフロー炉で同時に溶融し、パッチアンテナ１の実装と他の電気部品の実装とを同時に行うことができる。このようにすれば、全体として、実装の作業性が向上することになる。

以上説明した第１の実施形態によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、給電ピン１３がその外周の広い範囲で第１の半田を介してピンサポート１５に電気的に接続されるので、半田による接合面積を大きく確保することができることから、半田による接続強度が十分に確保できる。
一方で、貫通孔１４内に形成した挿入孔１５ｃ内で給電ピン１３の外周とピンサポート１５ひいては放射電極１０とを電気的に接続する際に給電ピン１３を放射電極１０の上方から突出させないので、アンテナ実装製品の他の部品の設置が妨げられることがなくなる。

（第２の実施形態）
図３（Ａ）は、第２の実施形態に係るパッチアンテナ２の断面図である。
このパッチアンテナ２は、上記パッチアンテナ１と構造が似通っているので、同一部材については同一の符号を用い、その説明については適宜省略する。
このパッチアンテナ２は、誘電体１１の下面に貫通孔１４よりも径の大きい円形の凹部１１ａを備えると共に、給電ピン１３の下端部に導電性で円板状の座部１３ｂを備えている。

このパッチアンテナ２は、貫通孔１４よりも径の大きい座部１３ｂを有するため、このパッチアンテナ２の製造にあたっては、給電ピン１３がピンサポート１５の挿入孔１５ｃに下方から挿入される。その際、座部１３ｂの上面が凹部１１ａの底面に突き当たるまで挿入される。この状態では、給電ピン１３の座部１３ｂは凹部１１ａ内に位置し、座部１３ｂの下面は接地電極１２の下面より上方に位置している。一方、給電ピン１３の上端はピンサポート１５の上面よりも下方に位置している。
なお、この実施形態では、給電ピン１３がアンテナ本体１Ａに仮止めされた状態で、給電ピン１３の上端がアンテナ本体１Ａつまりピンサポート１５の上面から突出しない構成としたが、給電ピン１３がアンテナ本体１Ａに仮止めされた状態で、給電ピン１３の上端がピンサポート１５の上面から突出し、パッチアンテナ２の実装後には給電ピン１３の上端がピンサポート１５の上面と同一の高さ位置か或いは当該上面よりも下方に位置するように構成してもよい。

このパッチアンテナ２を実装するにあたっては、図３（Ｂ）に示すように、実装基板２５を用い、この実装基板２５の給電パッド２６及び接地電極パッド２７の上にクリーム半田２８を塗布し、実装基板２５の上にパッチアンテナ２を載置し、実装基板２５及びパッチアンテナ２をリフロー炉に挿入し、半田層１３ａ及びクリーム半田２８を溶融させる。これにより、給電ピン１３が自重により落下して、接地電極１２の下面から突出し、パッチアンテナ２の給電ピン１３の座部１３ｂが給電パッド２６に電気的に接続され、実装が完了する。

この第２の実施形態によれば次のような効果が得られる。
すなわち、パッチアンテナ２を使用することにより、座部１３ｂを有しない給電ピン１３に比べて、座部１３ｂがある分、広い範囲で実装基板の給電パッド２６と電気的に接続されるので、接続状態を良好なものとすることができると共に、給電ピン１３は座部１３ｂがある分だけ重量が嵩むので、給電ピン１３の落下が円滑となる。

（第３の実施形態）
図４（Ａ）は、第３の実施形態に係るパッチアンテナ３の断面図である。
このパッチアンテナ３は、上記パッチアンテナ１と構造が似通っているので、同一部材については同一の符号を用い、その説明については適宜省略する。
このパッチアンテナ３では、第１の実施形態のパッチアンテナ１のピンサポート１５に代えて、貫通孔１４の壁面に放射電極１０に連なる導体３０が配置され、この導体３０によって挿入孔３０ａが形成されている。この導体３０は、例えばメッキ法その他によって放射電極１０と一緒に形成されている。勿論、導体３０は、放射電極１０とは別の材質で且つ同一の方法又は異なる方法で形成されていてもよい。例えば、放射電極１０は銀ペーストの印刷で形成され、導体３０は金メッキ等で形成されていてもよい。

このパッチアンテナ３は、貫通孔１４が形成された誘電体１１の上面に放射電極１０を、当該誘電体１１の下面に接地電極１２を、貫通孔１４の内壁に導体３０が形成されたアンテナ本体部品（図示せず）を準備し、導体３０の挿入孔３０ａに給電ピン１３を挿入することによって製造される。そして、製造されたパッチアンテナ３は、給電ピン１３の上端が放射電極１０と同一の高さ位置で、給電ピン１３の下端が誘電体１１の下面と同一の高さ位置つまり接地電極１２の下面よりも上方に位置している。
なお、この実施形態では、給電ピン１３がアンテナ本体１Ａに仮止めされた状態で、給電ピン１３の上端が放射電極１０の上面から突出しない構成としたが、給電ピン１３がアンテナ本体１Ａに仮止めされた状態で、給電ピン１３の上端が放射電極１０の上面から突出し、パッチアンテナ３の実装後には給電ピン１３の上端が放射電極１０の上面と同一の高さ位置か或いは当該上面よりも下方に位置するように構成してもよい。

このパッチアンテナ３を実装するにあたっては、図４（Ｂ）に示すような実装基板２５を用い、この実装基板２５の給電パッド２６及び接地電極パッド２７の上にクリーム半田２８を塗布し、実装基板２５の上にパッチアンテナ３を載置し、実装基板２５及びパッチアンテナ３をリフロー炉に挿入し、半田層１３ａ及びクリーム半田２８を溶融させる。これにより、給電ピン１３が自重により落下して、接地電極１２の下面から突出し、パッチアンテナ３の給電ピン１３の下端部が給電パッド２６に電気的に接続され、実装が完了する。

以上説明した第３の実施形態によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、上記第１の実施形態では、パッチアンテナ１がアンテナ本体部品１Ｂとは別体のピンサポート１５を備え、ピンサポート１５をアンテナ本体部品１Ｂに取り付ける手間が掛かる分、パッチアンテナ１自体の単価も嵩むことになるが、この第３の実施形態では、貫通孔１４内の導体３０はメッキ法その他によって簡単に形成できるため、パッチアンテナ３自体の単価を抑制することができる。

（第４の実施形態）
図５は、第４の実施形態に係るパッチアンテナ４の断面図である。
このパッチアンテナ４は、上記パッチアンテナ１及びパッチアンテナ２と構造が似通っているので、同一部材については同一の符号を用い、その説明については適宜省略する。
このパッチアンテナ４は、誘電体１１の下面に貫通孔１４よりも径の大きい円形の凹部１１ａを備えると共に、給電ピン１３の下端部に導電性で円板状の座部１３ｂを備えている。

このパッチアンテナ４は座部１３ｂを有するため、このパッチアンテナ４の製造にあたっては、給電ピン１３が挿入孔３０ａに下方から挿入される。その際、座部１３ｂの上面が凹部１１ａの底面に突き当たるまで挿入される。この状態では、給電ピン１３の座部１３ｂは凹部１１ａ内に位置し、座部１３ｂの下面は接地電極１２の下面より上方に位置している。一方、給電ピン１３の上端は放射電極１０の上面よりとほぼ同一高さ位置となっている。
なお、この実施形態では、給電ピン１３がアンテナ本体１Ａに仮止めされた状態で、給電ピン１３の上端が放射電極１０の上面から突出しない構成としたが、給電ピン１３がアンテナ本体１Ａに仮止めされた状態で、給電ピン１３の上端が放射電極１０の上面から突出し、パッチアンテナ４の実装後には給電ピン１３の上端が放射電極１０の上面と同一の高さ位置か或いは当該上面よりも下方に位置するように構成してもよい。

このパッチアンテナ４を実装するにあたっては、図５（Ｂ）に示すように、実装基板２５を用い、この実装基板２５の給電パッド２６及び接地電極パッド２７の上にクリーム半田２８を塗布し、実装基板２５の上にパッチアンテナ４を載置し、実装基板２５及びパッチアンテナ４をリフロー炉に挿入し、半田層１３ａ及びクリーム半田２８を溶融させる。これにより、給電ピン１３が自重により落下して、接地電極１２の下面から突出し、パッチアンテナ４の給電ピン１３の座部１３ｂが給電パッド２６に電気的に接続され、実装が完了する。

以上説明した第４の実施形態によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、パッチアンテナ４を使用することにより、座部１３ｂを有しない給電ピン１３に比べて、座部１３ｂがある分、広い範囲で実装基板の給電パッド２６と電気的に接続されるので、接続状態を良好なものとすることができると共に、給電ピン１３は座部１３ｂがある分だけ重量が嵩むので、給電ピン１３の落下が円滑となる。

（第５の実施形態）
図６は、第５の実施形態に係るパッチアンテナ５を説明するための図である。
このパッチアンテナ５は、基本的に、上記パッチアンテナ１と同様の構造を有している。したがって、同一部材については同一の符号を用い、その説明については適宜省略する。
このパッチアンテナ５はピンサポート１５を備えている。ただし、このピンサポート１５の内壁には、例えば４つのガイドリブ１５ｄが円周方向に等間隔に上下方向に延在して設けられている。このガイドリブ１５ｄは、挿入孔１５ｃの内壁からの突出量が下方に向かって徐々に増加するような形状となっている。一方、給電ピン１３には上下方向の一部に低融点の半田１３ｃが塊となって付設され、給電ピン１３を挿入孔１５ｃに上方から挿入することにより、この半田１３ｃにガイドリブ１５ｄが食い込む形で嵌合され、給電ピン１３が支持されている。このような食い込みを容易にするため、図7に示すように、ガイドリブ１５ｄの傾斜部は三角状の尖った形となっている。

以上説明した第５の実施形態によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、上記パッチアンテナ１〜４では、給電ピン１３の外側に半田層１３ａを形成し、挿入孔１５ｃ又は３０ａに嵌合するものであったので、給電ピン１３の径、半田層１３ａの厚さ、及び挿入孔１５ｃ又は３０ａの径をある程度厳格に管理する必要があるが、このパッチアンテナ５では、給電ピン１３に塊の半田１３ｃを付着させるものであり、当該半田１３ｃがガイドリブ１５ｄに食い込めば足りるので、給電ピン１３の径、半田１３ｃの厚さ及び挿入孔１５ｃの径の厳格な管理が不要となる。

なお、ここでは、ガイドリブ１５ｄは挿入孔１５ｃの内壁から当該挿入孔１５ｃ内方への突出量が下方に向かって徐々に増加するような形状となっているが、反対に、ガイドリブ１５ｄは挿入孔１５ｃの内壁から当該挿入孔１５ｃ内方への突出量が上方に向かって徐々に増加するような形状となっていてもよい。この場合には、給電ピン１３は下方から挿入孔１５ｃに挿入される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されず、その発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることは言うまでもない。

例えば、上記実施形態では、パッチアンテナ１〜５の接地電極１２と実装基板２５の接地電極パッド２７とをクリーム半田２８によって電気的に接続したが、接地電極１２と接地電極パッド２７とを、クリーム半田２８に代えて、熱硬化型接着剤で接着してもよい。

また、上記第１〜第４の実施形態では、給電ピン１３に半田層１３ａを形成したが、反対に、給電ピン１３を挿入する挿入孔１５ｃ又は３０ａの内壁に半田を付着させてもよい。或いは、給電ピン１３と挿入孔１５ｃ又は３０ａの内壁との双方に半田を付着させてもよい。

なお、上記第１、第２及び第５の実施形態では、低融点の半田（第１の半田）と高融点の半田（第２の半田）の、融点の異なる２種類の半田を使用したが、必ずしも２種類の半田を使用する必要はなく、低融点の半田（第１の半田）だけを使用してもよい。

また、上記実施形態では、給電ピン１３と給電パッド２６とをクリーム半田２８を使用して電気的に接続するようにしたが、給電パッド２６にフラックスだけを塗布しておき、給電ピン１３（座部１３ｂを備えるものでは座部１３ｂを含む）の表面に予め付着させておいた半田によって給電ピン１３と給電パッド２６とを電気的に接続するようにしてもよい。

以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。
付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。

［付記］
＜請求項１＞
上下方向に貫く貫通孔を有する誘電体、前記誘電体の上面に形成された放射電極、前記誘電体の下面に形成された接地電極、及び、前記貫通孔に挿入された給電ピンを備えるパッチアンテナを、前記給電ピンの下端部を実装基板の上面に形成された給電パッドに電気的に接続させて、前記実装基板に実装する方法において、
前記パッチアンテナとして、前記貫通孔の内部に、前記放射電極に電気的に接続され且つ前記給電ピンを挿入させるための挿入孔を形成する導体を配設する工程と、
前記給電ピンの外周又は前記挿入孔の内壁の少なくとも一方に半田を付着させる工程と、
この半田の付着部分で前記給電ピンと前記挿入孔とが嵌合することによって前記給電ピンの下端が前記接地電極の下面より上方に位置するように前記給電ピンを仮止めする工程と、
前記パッチアンテナを前記実装基板の上に載置する工程と、
前記半田を加熱により溶融させることによって前記給電ピンを前記挿入孔内で自重で落下させ、当該給電ピンの下端部を前記給電パッドに電気的に接続すると共に、前記半田によって前記給電ピンの外周を前記導体に電気的に接続する工程と、
を備えることを特徴とするパッチアンテナの実装方法。
＜請求項２＞
前記パッチアンテナは、前記挿入孔を有するピンサポートによって前記導体が構成され、このピンサポートが半田によって前記放射電極に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のパッチアンテナの実装方法。
＜請求項３＞
前記誘電体に、下面に開口し前記貫通孔の直径よりも大きい内周を有し当該貫通孔と連通された凹部を形成しておくとともに、前記給電ピンの下端に、当該給電ピンの全周囲に張り出した導電性の座部を形成しておき、前記仮止めの際に前記座部を前記凹部に位置させ当該座部の下端を前記接地電極の下面より上方に位置させておくことを特徴とする請求項１又は請求項２のパッチアンテナの実装方法。

１〜５パッチアンテナ
１Ａアンテナ本体
１Ｂアンテナ本体部品
１０放射電極
１１誘電体
１２接地電極
１３給電ピン
１３ａ半田層（第１の半田）
１４貫通孔
１５ピンサポート
１５ｃ挿入孔
１６第２の半田
２５実装基板
２６給電パッド
３０導体
３０ａ挿入孔

Claims

上下方向に貫く貫通孔を有する誘電体、前記誘電体の上面に形成された放射電極、前記誘電体の下面に形成された接地電極、及び、前記貫通孔に挿入された給電ピンを備えるパッチアンテナを、前記給電ピンの下端部を実装基板の上面に形成された給電パッドに電気的に接続させて、前記実装基板に実装する方法において、
前記パッチアンテナとして、前記貫通孔の内部に、前記放射電極に電気的に接続され且つ前記給電ピンを挿入させるための挿入孔と該挿入孔の内壁から内側に突出する突出部とが形成された導体が配設されたものを用意し、
前記給電ピンとして、その外周に前記突出部に接触する形状に半田を付着させたものを用意し、
前記半田を付着させた前記給電ピンを前記挿入孔に挿入して、前記給電ピンに付着している前記半田の部分と前記挿入孔内の前記突出部とが嵌合することによって前記給電ピンの下端が前記接地電極の下面より上方に位置するように前記給電ピンを仮止めする工程と、
前記パッチアンテナを前記実装基板の上に載置する工程と、
前記半田を加熱により溶融させることによって前記給電ピンを前記挿入孔内で自重で落下させ、当該給電ピンの下端部を前記給電パッドに電気的に接続すると共に、前記半田によって前記給電ピンの外周を前記導体に電気的に接続する工程と、
を備えることを特徴とするパッチアンテナの実装方法。
前記パッチアンテナは、前記挿入孔及び前記突出部を有するピンサポートによって前記導体が構成され、このピンサポートが半田によって前記放射電極に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のパッチアンテナの実装方法。
前記誘電体に、下面に開口し前記貫通孔の直径よりも大きい内周を有し当該貫通孔と連通された凹部を形成しておくとともに、前記給電ピンの下端に、当該給電ピンの全周囲に張り出した導電性の座部を形成しておき、前記仮止めの際に前記座部を前記凹部に位置させ当該座部の下端を前記接地電極の下面より上方に位置させておくことを特徴とする請求項１又は請求項２のパッチアンテナの実装方法。