JPH05315823A - 携帯型無線機用の平面アンテナ - Google Patents

携帯型無線機用の平面アンテナ

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JPH05315823A
JPH05315823A JP11387892A JP11387892A JPH05315823A JP H05315823 A JPH05315823 A JP H05315823A JP 11387892 A JP11387892 A JP 11387892A JP 11387892 A JP11387892 A JP 11387892A JP H05315823 A JPH05315823 A JP H05315823A
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JP
Japan
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substrate
antenna
tio
planar antenna
plane antenna
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JP11387892A
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English (en)
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Ryoji Ose
良治 小瀬
Kentaro Matsuyama
謙太郎 松山
Tadamitsu Nakayama
忠光 中山
Kenji Watanabe
健二 渡辺
Kozaburo Nakamura
孔三郎 中村
Mikio Takeshima
幹夫 竹島
Fumio Yamamoto
二三男 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 所望の誘電特性を有し、成形加工性に優れ、
小形携帯型無線機の筺体の一部に組み込むための占有ス
ペースの小さな平面アンテナを提供する。 【構成】 ポリオレフィン系ポリマーと誘電体セラミッ
クス粉末とを混合、成形した基板の片側にアンテナパタ
ーン及び他の面に接地導体層を形成し、更に給電線を取
付けてなる携帯型無線機用の平面アンテナ1。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は携帯型電話機等の携帯型
無線機用の平面アンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、高度情報化社会への移行による通
信情報量の急増に伴い、無線機において使用される周波
数帯域はますます高周波領域に移行している。一方、無
線機では携帯型無線機の代表例としての携帯型電話機
が、数年前には容量が400ml、重量が600gであっ
たのが、最近では150ml、230gへと急激に小形化
される傾向にある。このような機器に使用されるアンテ
ナは、従来は主に半波長ダイポールアンテナや逆F型ア
ンテナであった。半波長ダイポールアンテナは外付け型
であり、形状的に突起物として大きくなり、たとえ収納
型としても使用時には引出すことが必要であるなど取扱
上不便である。また、逆F型アンテナは無線機の筐体に
内蔵することが可能であるが、当該アンテナ自体及び周
辺にかなりの容積を必要とするため、小形機器にとって
不利である。これらに対してマイクロストリップアンテ
ナが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】マイクロストリップア
ンテナとして特開平2−298105号公報に開示されている
例は平面アンテナに近いものであるが、それでもかなり
の容積を必要とする欠点がある。また、このようなアン
テナを構成する誘電体基板(以下、基板と略す)はアル
ミナ等の誘電体セラミックス(以下、セラミックスと略
す)又はプラスチックスによる構造である。このような
基板がセラミックスの場合は高価な上に加工性が劣り、
かつ重いという欠点を持っている。更に基板製造時に分
散媒を含有するグリーンシートを焼成するために寸法収
縮が大きく、アンテナ給電点のためなどのスルーホール
の位置精度や厚さの均一性が悪くなると共に、焼成後の
孔開けや切削加工も極めて難しい。一方、基板をプラク
チックスで構成した場合は安価で軽く、成形加工性に優
れているが、誘電率(以下、εrと記載する)が2〜3
と小さいために小形アンテナへの対応が出来ず、小形筐
体にすることも難しいという欠点がある。
【0004】また、特開昭61−284102号公報に開示され
ている例は、筐体一体型マイクロストリップアンテナを
示したものであり、平面アンテナであり占有スペースが
小さくてすむが、アンテナが筐体そのものを利用して構
成しているために、成形加工性の点からプラクチックス
を用いざるを得ず、基板のεrを自由に制御することが
出来ないだけでなく、εrを大きくすることも出来ない
ためにこれもまた小形アンテナへの対応が出来ないとい
う欠点を有する。小形平面アンテナの概寸法として携帯
型電話機を例にとると、このような電話機筐体容積を8
0mlとすると、角型アンテナとして約45×45mm以下
の大きさにすることが必要である。このような場合の基
板の必要特性を次の(1)〜(3)式を用いて算出すると、
必要なεrは13〜17の範囲である。
【0005】
【数1】fr=C0/2aeff√εr…………(1)
【0006】
【数2】aeff=a+2△a …………………(2)
【0007】
【数3】△a=(2h/π)ln2…………(3) ただし fr:周波数帯域 ;800〜900MHz C0:光 速 ;3×1011mm a:アンテナパターンの一辺 ;45mm h:基板の厚さ ;1〜2mm
【0008】本発明はこのような従来の問題点を解決す
るためになされたものであり、εrなどが所望の特性を
有し、成形加工性に優れ、小形携帯型無線機の筺体の一
部に組み込むための占有スペースの小さな平面アンテナ
を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の事
情に鑑みて鋭意研究を進め、tanδの小さなポリオレフ
ィン系ポリマーとεrの大きなセラミックス粉末との混
合物を成形して基板とし、携帯型無線機の筺体に組み込
む平面アンテナの試作を重ねた結果、前記目的を達成し
得る平面アンテナを見い出し、本発明を完成するに到っ
た。即ち、本発明は、ポリオレフィン系ポリマーと誘電
体セラミックス粉末とを混合、成形した基板の片面にア
ンテナパターン及び他の面に接地導体層を形成し、更に
給電線を取付けてなる携帯型無線機用の平面アンテナに
関する。
【0010】本発明の基板を構成するポリオレフィン系
ポリマーとは、オレフィン系炭化水素を主体とするポリ
マーである。即ち、モノマーとしてエチレン、プロピレ
ン、1−ブテン、4−メチルペンテン等の単体からなる
か、又はこのようなモノマーを主体とするポリマーであ
る。このようなポリマーとしてはポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリ1−ブテン、ポリ4−メチルペンテン、
エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレン−プロピレ
ンコポリマー、エチレン−1−ブテンコポリマー、エチ
レン-アクリル酸コポリマー、エチレン-アクリル酸エチ
ルコポリマー、ポリエチレン系アイオノマー、他エチレ
ン−多元モノマー系(2元系以上)コポリマー等が挙げ
られる。このようなポリマーを1種又は2種以上混合し
て使用しても良い。このようなポリマーの特性はεr
2.2〜3.0/106Hzである。
【0011】このようなポリマーを用いる理由につい
て、他の材料と比較しながら特長を挙げて述べる。先
ず、このようなポリマーは熱可塑性樹脂であるために、
熱硬化性樹脂と異なり無溶剤でかつ加熱するだけで溶融
するために、作業性が良好でかつ加工性も優れ、硬化反
応という面倒な作業も不要である。熱可塑性樹脂の中で
みると低極性であるために耐湿性が優れていると共に、
このようなポリマーを他の材料と混合する場合にも、混
合相手材料への濡れ性、ひいては混練性が優れている。
また、他の低極性ポリマー例えばゴム等と比較してもク
リープによる変形が発生し難く、また他の所謂エンジニ
アリングプラスチックと比較しても一般に低価格である
という種々の利点がある。
【0012】ポリオレフィン系ポリマーと混合する誘電
体粉末を形成するセラミックス材料としては、次のよう
なものが挙げられる。 LiO-SrO-NbO2-TiO2系{例:SrTiO3-Sr(L
i1/4Nb3/4)O3}、MgO-CaO-La23-TiO2
{例:(MgCa)TiO3-La2Ti27}、MgO-BaO-N
bO2系{例:Ba(Mg1/3Nb2/3)O3}、MgO-SrO-N
bO2系{例:Sr(Mg1/3Nb2/3)O3}、CaO-TiO2
{例:CaTiO3}、CaO-SrO-TiO2系{例:CaT
iO3-SrTiO3}、CaO-La23-TiO2系{例:Ca
TiO3-La23-TiO2}、CaO-Bi23-La23-Ti
2系{例:CaTiO3-La23-Bi23-TiO2}、Mn
2-BaO-NbO2系{例:Ba(Mn1/3Nb2/3)O3}、Z
nO2-SrO-NbO2系{例:Sr(Zn1/3Nb2/3)O3}、
ZnO2-BaO-NbO2系{例:Ba(Zn1/3Nb2/3)
3}、SrO-TiO2系{例:SrTiO3}、SrO-Ba
O-La23-TiO2系{例:BaTiO3-SrTiO3-La2
3-TiO2}、SrO-SnO2系{例:SrSnO3}、Zr
2-TiO2系{例:ZrTiO4}、ZrO2-SnO2-TiO
2系{例:(ZrSn)TiO4}、SnO2-TiO2系{例:Sn
2-TiO2}、BaO-TiO2系{例:Ba2Ti920}、Ba
O-ZrO2-TiO2系{例:Ba(ZrTi)O3}、BaO-N
d23-TiO2系{例:BaTiO3-Nd23-TiO2}、B
aO-Nd23-PbO-TiO2系{例:BaO-PbO-Nd2
3-TiO2}、BaO-Sm23-TiO2系{例:BaO-Sm2
3-TiO2、BaO-Sm23-5TiO2}BaO-Nd23-B
i23-TiO2系、BaO-Nd23-Sm23-Bi23-Ti
2系、La23-TiO2系{例:La23-2TiO2}、
Nd23-TiO2系{例:Nd2Ti27}、Bi23-TiO
2系{例:Bi23-2TiO2}、TiO2更に、このよう
な材料は単独で又は2種以上を混合して用いることがで
きる。このような材料の特性はεr>30/106Hzで
ある。上記したセラミックス粉末の粒径は平均で100
μm以下が好ましく、特に好ましくは平均で0.5〜2
0μmである。平均粒径が大きいと基板にしたときに表
面が荒れてアンテナパターンの形成が困難になったり、
アンテナ特性が不充分になったり、また、切削性が低下
してスルーホール加工性が悪くなったりする。逆に小さ
いとポリオレフィン系ポリマーとの混練作業性が低下す
る。
【0013】基板を作成するときの前記ポリオレフィン
系ポリマーとセラミックス粉末との重量配合比は50:
50〜5:95が好ましい。セラミックス粉末の配合量
が少ないと、基板としての誘電体特性が発揮されないこ
とがある。逆に多いと成形加工性が低下する。基板の作
成方法としては、例えば加熱2本ロールを用いて溶融又
は軟化したポリオレフィン系ポリマーへセラミックス粉
末を少量ずつ投入しながら混練したのち、加熱プレスに
よりスペーサを用いて板状に成形する方法が採用され
る。混練は押出し混練機を用いてもよい。また作業性を
向上する目的で前記ポリオレフィン系ポリマーに、この
ようなポリマーと比較して分子量の小さな例えばアモル
ファス−ポリプロピレン、ポリプロピレンワックス、ポ
リエチレンワックスその他の各種ワックス類を適宜加え
てもよい。また基板の作成に際して、基板上でアンテナ
パターンや接地導体層を形成する金属によるポリオレフ
ィン系ポリマーの劣化を防ぐための金属不活性化剤(ア
ンテナパターンが銅の場合には銅害防止剤とも云う)を
必要に応じて混練の際に混合しても良い。このような金
属不活性化剤の配合量はポリオレフィン系ポリマー10
0重量部に対して5重量部以下とされる。また、混練の
際にセラミックス粉末の分散性を上げるために、チタネ
ート系やシランカップリング剤等の分散剤を配合しても
よい。このような分散剤の配合量はセラミックス粉末1
00重量部に対して5重量部以下とされる。
【0014】更に、基板の表面にアンテナパターンや裏
面に接地導体層を形成する方法としては、サブトラクテ
ィブ法でもアディティブ法でも良い。また、このような
アンテナパターンとなる金属層を基盤に付着させる方法
は無電解めっき又は無電解めっきと電解めっきを組合せ
てもよく、蒸着でも良く、金属箔をフェノール樹脂系接
着剤又はエポキシ樹脂系接着剤等で接着する方法でも良
く、導電性塗料を塗布する方法でも良い。更に本基板が
熱可塑性であるという特長を生かして、別の仮基板上に
形成した金属回路パターンを本基板に圧着、転写する所
謂転写法によって表面回路を形成することも可能であ
る。また、給電点は基板にスルーホール加工してとる
が、このようなスルーホール加工はアンテナパターンの
形成方法に従って作業し易い方法を採用できる。またア
ンテナパターンの上には破損防止や装飾性の目的で保護
カバーを設けたり、塗装をしても良い。
【0015】次に上記の方法により作成した平面アンテ
ナを組み込むための携帯型無線機の筺体を形成する材料
は、主に成形加工性、耐衝撃性を考慮すれば特に限定さ
れるものではない。例としてアクリロニトリル−ブタジ
エン−スチレン樹脂、ABS樹脂、アクリロニトリル−
アクリル酸−スチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱
可塑性ポリエステル樹脂、ポリブチレンフタレート樹
脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルファイ
ド樹脂、液晶ポリマー等を単独又は2種以上混合して使
用するか、このような材料にガラス繊維や炭素繊維を混
合しても良い。このような材料を用いて筐体を作成する
方法は、特に限定されるものではないが、例としてイン
ジェクション法、注型法等が採用される。
【0016】
【作用】本発明の特長は、平面アンテナ基板を構成する
誘電体材料とこのようなアンテナを組み込むための携帯
型無線機筺体を構成する材料とは異なるため、各々の材
料の特長を生かした材料を設定できることである。その
結果、従来のセラミックス基板のように重くなく、成形
加工性が良好で、プラスチックス基板よりも格段に小形
の平面アンテナを提供できる。
【0017】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。なお表示の
配合部数はすべて重量部を示す。 実施例1 ポリオレフィン系ポリマーとして市販のポリプロピレン
{MFR≒60、εr=2.3/800MHz、これを
(A)とする}10部を180℃に加熱した2本ロールに
かけて溶融させた状態としたところへセラミックス粉末
として焼成TiO2{平均粒径1μm、εr=100/8
00MHz、これを(B)とする}90部を少量ずつ添加
しながら混練し、(A)+(B)の混合物を作成した。更に
1mm厚さのスペーサ兼用枠内に(A)+(B)の混合物を入
れて2枚の鏡板で両面から挾み、50tプレスを使用し
て210℃でプレス成形し、1mm厚さの基板を作成し
た。
【0018】次いで厚さ35μmの電解銅箔をフェノー
ル樹脂系接着剤を用いてこの基板の両面へ接着し、接着
剤の硬化後この基板を45×45mmの寸法に切削した
後、給電点の位置に直径16mmの貫通する孔を開けた。
更にこの貫通孔を使って給電線を通してアンテナパター
ンと給電線とのハンダ接続を行い、平面アンテナを完成
した。また、(A)+(B)の混合物を別途成形加工し、特
性を測定したところεr=17.0/800MHzであっ
た。
【0019】実施例2 ポリオレフィン系ポリマーとして市販のポリエチレン系
アイオノマー{三井デュポン・ポリケミカル社製ハイミ
ラン1652、εr=2.4、tanδ=1.0×10-3
1MHz、これを(C)とする}20部、セラミックス誘
電体粉末として焼成したBaO-Nd23-Sm23-Bi2
3-TiO2系セラミックス{平均粒径1μm、εr=95/
800MHz、これを(D)とする}80部を実施例1と同
様の方法を用いて厚さ2mmの基板を作成した。次いで実
施例1と同じ方法により平面アンテナを完成した。ま
た、(C)+(D)の混合物を別途成形加工し、特性を測定
したところεr=13.0/800MHzであった。
【0020】実施例3 ポリオレフィン系ポリマーとして(A)の20部、セラミ
ックス粉末として焼成したBaO-Nd23-Bi23-Ti
2系セラミックス{平均粒径5μm、εr=100/8
00MHz、これを(E)とする}80部を実施例1と同
様の方法を用いて厚さ2mmの基板を作成した。次いで実
施例1と同じ方法により平面アンテナを完成した。ま
た、(A)+(E)の混合物を別途成形加工し、特性を測定
したところεr=13.5/800MHzであった。
【0021】比較例1 ABS樹脂(εr=2.8/800MHz)を溶融し、厚
さ2mmのスペーサ兼用枠内に流し入れ、以下実施例1と
同様にして厚さ2mmの基板を作成した。次いで実施例1
と同じ方法により平面アンテナを完成した。なお、本比
較例は基板材料と筐体材料が同質乃至一体の場合を想定
したものである。
【0022】平面アンテナを携帯型電話機筐体へ組み込
む方法は種々のものがあるが、その中の二三の例を次に
説明する。図1は実施例で得られた平面アンテナ1に保
護シート2を載せて抑えカバー3の枠内に組み込んだ
後、筐体(上)4へ組み込む。更に、筐体上下間の接合
は筐体(下)5の爪を利用して嵌合するものである。ま
た別の方法として、図2は実施例で得られた平面アンテ
ナ11に保護シート12を載せて、平面アンテナ11の
背後から抑えカバー13で押しながら筐体(上)4へ組
み込むものである。筐体(上)14と筐体(下)15との
接合は図1の場合と同じである。更に別の方法として、
実施例で得られた平面アンテナに保護シートを載せて二
色成形法により筐体部へ組み込んでも良い。また、上記
保護シートは粘着又は接着加工して平面アンテナへ貼付
しても良い。
【0023】以下は、図1の方法で平面アンテナを携帯
型電話機筐体へ組み込んだ場合である。即ち筐体材料を
ABS樹脂、筐体の肉厚を平均約1mm、接合後の外側概
寸法を60×100×10mm、内面を接地導体層として
銀系導電性塗料で塗装したのち、実施例1〜3、比較例
1で得られた平面アンテナを、表面に保護シートとして
厚さが10μmのアクリル樹脂シートと共に組み込み、
更に平面アンテナ裏面の接地導体層と筐体内面との導通
を採り、筐体上下を嵌合により接合した。この後このア
ンテナの特性を測定した。その結果を表1に示す。
【0024】表1から明らかなように、実施例のものは
比較例のものに比べて、基板の比誘電率が大きく、アン
テナ特性が優れている。
【0025】
【表1】
【0026】
【発明の効果】本発明の平面アンテナは、ポリオレフィ
ン系ポリマーと誘電体セラミックス粉末とを混合、成形
した基板を用いているので、成形加工性が良く、小形軽
量で、アンテナ特性が優れており、携帯型電話機等の携
帯型無線機の平面アンテナとしての適用が可能であり、
その社会的寄与は極めて大きいものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】平面アンテナを携帯型電話機の筐体へ組み込む
状態を説明する図である。
【図2】平面アンテナを携帯型電話機の筐体へ組み込む
状態を説明する図である。
【符号の説明】
1…平面アンテナ、 2…保護シート、 3…抑えカバ
ー、4…筐体(上)、 5…筐体(下)、11…平面
アンテナ、12…保護シート、13…抑えカバー、14
…筐体(上)、 15…筐体(下)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 忠光 東京都新宿区西新宿2丁目1番1号 日立 化成工業株式会社内 (72)発明者 渡辺 健二 茨城県下館市大字五所宮1150番地 日立化 成工業株式会社五所宮工場内 (72)発明者 中村 孔三郎 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 竹島 幹夫 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 山本 二三男 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリオレフィン系ポリマーと誘電体セラ
    ミックス粉末とを混合、成形した基板の片面にアンテナ
    パターン及び他の面に接地導体層を形成し、更に給電線
    を取付けてなる携帯型無線機用の平面アンテナ。
JP11387892A 1992-05-07 1992-05-07 携帯型無線機用の平面アンテナ Pending JPH05315823A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003037416A (ja) * 2001-07-26 2003-02-07 Toshiba Corp 電子機器及び電子機器のアンテナ実装方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003037416A (ja) * 2001-07-26 2003-02-07 Toshiba Corp 電子機器及び電子機器のアンテナ実装方法

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