WO2012157030A1 - アンテナおよび通信機器並びにアンテナの製造方法 - Google Patents

Abstract

　アンテナ１０は、被印刷体１の表面に所定のアンテナパターンに印刷された下地印刷層２と、下地印刷層２の表面に施された無電解メッキ層３とを有している。下地印刷層２は、インキ２ａと金属粉体２ｂとから形成され、インキ２ａが略均一厚さに印刷されたインキ層内に金属粉体２ｂのうち一部の粒子が取り込まれ、粒径の大きな粒子の一部がインキ層から突出すると共に、突出した部分を覆うインキ２ａの一部が除去されている。

Description

アンテナおよび通信機器並びにアンテナの製造方法

　本発明はアンテナおよび通信機器並びにアンテナの製造方法、特に、面材に設置されたアンテナおよび該アンテナが設置された面材を有する通信機器並びに該アンテナの製造方法に関する。

　従来、無線による送受信機能を有するパーソナルコンピュータや携帯電話等を含む各種通信機器において、広い周波数域に対応可能で、しかも、スペースを取らないアンテナが要請されていた。かかる要請に応えるため、本発明の発明者は、通信機器の筐体にアンテナを印刷する発明を開示している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８－２８３５８７号公報（第５－６頁、図４）

　特許文献１に開示された発明は、被印刷体（例えば、携帯電話機の外面等）に導電性インキによってアンテナパターンを印刷し、その上に無電解メッキおよび電解メッキを施し、さらにその上に化粧コートを被覆するものであるため、前記要請に応えることが可能であった。
　しかしながら、被印刷体に通電のための接点を設ける必要があることから、接点を設けたり、通電を確実にするための治具を用意したりすることにより作業の手間が増し、作業能率の低下によって製造コストを安価に抑えることが困難であった。また、通電のための接点となった範囲にはメッキが付着しないため、該メッキが付着しなかった部分から腐食（酸化）が進むおそれがあった。このため、さらなる製造コストの低減や長期的な品質の安定対策が要請されていた。
　また、導電性インキには多量の金属粉体が混合されるため、導電性インキ層と無電解メッキ層との間の密着性が必ずしも十分に堅固でなく、長期使用による外観の意匠性や耐久性に対する信頼性に若干の不安があった。このため、密着性を増して信頼性の向上を図りたいとする要請があった。

　本発明は上記要請に応えるものであって、簡素な作業でありながら、品質の信頼性が向上したアンテナ、および該アンテナを有する通信機器並びにアンテナの製造方法を得ることにある。

　（１）本発明に係るアンテナは、被印刷体に所定のアンテナパターンに印刷された下地印刷層と、該下地印刷層の表面に施された無電解メッキ層と、を有し、
　前記下地印刷層が、所定の粒径分布を具備する複数の金属粉体を含むインキによって形成され、
　前記金属粉体のうち一部の粒子が、前記下地印刷層を形成するインキ層内に取り込まれ、前記金属粉体のうち一部の粒子が、前記下地印刷層を形成するインキ層から突出すると共に、該突出した部分を覆うインキの一部が除去されていることを特徴とする。
　（２）前記（１）において、前記金属粉体は、前記インキに体積比で３０～７０％含まれることを特徴とする
　（３）前記（１）または（２）において、前記無電解メッキ層がＣｕによって形成され、該Ｃｕからなる無電解メッキ層の表面に、Ｎｉからなる無電解メッキ層が形成されることを特徴とする。
　（４）前記（３）において、前記Ｎｉからなる無電解メッキ層の表面に、Ａｕからなる無電解メッキ層が形成されることを特徴とする。
　（５）前記（１）乃至（４）の何れかにおいて、前記金属粉体は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｐｄ、Ａｇ、ＡｕまたはＣの何れか、またはＣｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｐｄ、ＡｇまたはＡｕの何れかの合金であって、
　前記金属粉体のうちの略９５％の金属粉体の粒径が０．０４～５０μｍの範囲に分布し、前記金属粉体のうちの略４０％の金属粉体の粒径が５～３０μｍの範囲に分布していることを特徴とする。

　（６）本発明に係る通信機器は、前記（１）乃至（５）の何れかに記載のアンテナを有することを特徴とする。
　（７）本発明に係るアンテナの製造方法は、被印刷体の表面に、所定の粒径分布を具備する複数の金属粉体を含むインキによって所定のアンテナパターンの下地印刷層を形成する印刷工程と、
　前記金属粉体のうち前記下地印刷層を形成するインキ層から突出した金属粉体について、前記インキ層から突出した部分を覆う前記インキの一部を除去するインキ除去工程と、
　前記下地印刷層の表面に無電解メッキ層を形成する無電解メッキ工程と、
を有することをを特徴とする。

　（ｉ）本発明に係るアンテナは、金属粉体を含むインキによって形成された下地印刷層の表面に無電解メッキ層が施されたものであるから、通電のための接点を設けたり、通電を確実にするための治具を用意したりする必要がなく、作業が簡素で迅速になるため、製造コストを安価に抑えることができる。また、接点が無いから、部分的にメッキが付着しない範囲がなく、局部的な腐食（酸化）が発生するおそれがない。
　さらに、金属粉体のうち一部の粒子がインキ層内に取り込まれ（小さな粒子の一部はインキ層の表面に露出している）、金属粉体のうち一部の粒子がインキ層から突出すると共に、該突出した部分を覆うインキの一部が除去されるから（大きな粒子の一部については、突出した部分を覆うインキが除去されないものもある）、無電解メッキ層との間の密着性が良好になり、長期使用による外観の意匠性や耐久性に対する信頼性の向上を図ることができる。
　なお、前記「インキ」や「下地印刷層」における絶縁とは、電気を全く通さない（電気抵抗値が略無限大である）ことを指すものではなく、金属粉体の電気抵抗値に比較して大きな電気抵抗を有することを意味しているから、難導電あるいは大電気抵抗と読み替えることができるものである。
　（ｉｉ）また、本発明に係る通信機器は、前記アンテナを有するから、製造コストを安価に抑えることができると共に、長期使用による外観の意匠性や耐久性に対する信頼性の向上を図ることができる。

本発明の実施の形態１に係るアンテナを説明する模式的に示す断面図および一部（下地印刷層）を模式的に示す拡大断面図。 金属粉体の積算形粒度分布（沈降法）および微分形粒度分布（沈降法）の一例を示す分布グラフ。 本発明の実施の形態２に係るアンテナを説明する模式的に示す断面図。 本発明の実施の形態３に係る通信機器を説明する携帯電話およびパーソナルコンピュータを模式的に示す斜視図。 本発明の実施の形態４に係るアンテナの製造方法を示すフローチャート。

　［実施の形態１：アンテナ］
　図１は本発明の実施の形態１に係るアンテナを説明するものであって、図１の（ａ）は模式的に示す断面図、図１の（ｂ）は一部（下地印刷層）を模式的に示す拡大断面図、図２の（ａ）は金属粉体の積算形粒度分布（沈降法）の一例を示す分布グラフ、図２の（ｂ）は金属粉体の微分形粒度分布（沈降法）の一例を示す分布グラフである。
　図１の（ａ）において、アンテナ１０は、被印刷体１の表面に所定のアンテナパターンに印刷された下地印刷層２と、下地印刷層２の表面に施された無電解メッキ層３とを有している。
　アンテナパターンは、アンテナに要求される性能や被印刷体の形状（大きさ等）によって様々であり、アンテナパターンの線幅（下地印刷層２の線幅、および無電解メッキ層３の線幅に同じ）は限定するものではない。
　なお、表面とは文字通りの表面に限定するものではなく、裏面、表側面、裏側面、あるいはこれらの面同士がつながる角面あるいは隅面を含むものである。

　図１の（ｂ）において、下地印刷層２は、インキ２ａと金属粉体２ｂとから形成され、インキ２ａが略均一厚さ（例えば、７μｍ程度）に印刷されたインキ層（斜線にて示す）内に金属粉体２ｂのうち一部の粒子（インキ層の厚さより粒径が小さい粒子）が取り込まれている。なお、インキ層の厚さより粒径が小さい粒子であっても、その一部がインキ層の表面に露出しているものもある（図１の（ｂ）参照）。
　また、金属粉体２ｂのうち一部の粒子（主に、インキ層の厚さより粒径が小さい粒子）がインキ層から突出すると共に、突出した部分を覆うインキ２ａの一部が除去されている。なお、突出した部分を覆うインキが除去されない金属粉体２ｂもある（図１の（ｂ）参照）。

　例えば、図２の（ａ）および（ｂ）において、金属粉体２ｂは、その略９５％の金属粉体の粒径が０．０４～５０μｍの範囲に分布し、さらに、そのうちの略４０％の金属粉体の粒径が５～３０μｍの範囲に分布している。なお、金属粉体２ｂには、２０μｍ以上の粒径の粗粒粉や０．４μｍ以下の微細粉も含まれている。
　また、金属粉体２ｂはインキ２ａに対して体積比で３０～７０％、好ましくは４０～６０％含まれている。そのため、下地印刷層２は、金属粉体２ｂの電気抵抗値に比較して大きな電気抵抗を有し、絶縁性であると言える。
　そして、前記のように、金属粉体２ｂのうち粒径の大きな粒子のインキ層から突出した部分を覆うインキ２ａの一部が除去されているから、無電解メッキが緩慢に進行することによって、下地印刷層２と無電解メッキ層３との密着性が良好になり、長期使用による外観の意匠性や耐久性に対する信頼性の向上を図ることができる。

　無電解メッキ層３は、ＣｕまたはＮｉにより厚さ７～１５μｍに形成されて、その線幅は下地印刷層２の線幅に略同一であるから、アンテナとしての機能を具備している。
　なお、無電解メッキ層３を形成する材料（金属）は、ＣｕまたはＮｉに限定されるものではなく、何れであってもよい。
　また、無電解メッキ層３の表面に、Ａｕ（金）による無電解メッキ層をさらに形成してもよい。
　なお、金属粉体２ｂである材料（金属）も限定されるものではなく、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｐｄ、Ａｇ、ＡｕまたはＣの何れか、またはＣｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｐｄ、ＡｇまたはＡｕの何れかの合金であってもよい。さらに、粒度（粒径）分布は図２に示された一例である分布に限定されるものではない。

　［実施の形態２：アンテナ］
　図３は本発明の実施の形態２に係るアンテナを説明する模式的に示す断面図である。なお、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
　図３において、アンテナ２０は、被印刷体１の表面に所定のアンテナパターンに印刷された下地印刷層２と、下地印刷層２の表面に施された無電解メッキ層３と、無電解メッキ層３の表面を覆う被覆面４と、被印刷体１の表面の下地印刷層２によって覆われた範囲を除く範囲を覆う予備コート層５と、被覆面４および予備コート層５を覆う化粧コート層６と、を有している。

　被覆面４は、シリコーンオイルを５～３０％（好ましくは１０％）含有したインキによる被膜であって、乾燥した状態で、予備コート層５を「はじく」いわゆる撥水性を有している。
　予備コート層５は、乾燥した状態の被覆面４によってはじかれ、被覆面４の表面に付着しないため、被印刷体１のアンテナパターン（被覆面４）を除く範囲にベタ印刷または塗布されたものである。予備コート層５の表面位置は被覆面４の表面位置と同一になるようにされ、化粧コート層６が施される面を均一な面（凹凸の無い面）にするものであるから、被印刷面１および化粧コート層６との密着性が良好なものであれば、その材質を限定するものではない。
　化粧コート層６は、極薄コート剤によって被覆面４および予備コート層５を覆うものであって、意匠的な要請等によって１層または複数層が重ねられる。なお、化粧コート層６を施す前に、被覆面４の表面に濡れ性を付与するため、化学的または物理的手段によって表面に微細凹凸を形成し、被覆面４の表面を活性化している。
　したがって、アンテナパターン（無電解メッキ層３に同じ）を視認不能にすることができるから、アンテナ２０を通信機器等の外表面に設けても、通信機器等の美観が損なわれることがない。また、化粧コート層６を適宜選定することができるから、意匠性を高めることが可能になる。

　［実施の形態３：通信機器］
　図４は本発明の実施の形態３に係る通信機器を説明するものであって、（ａ）は携帯電話を模式的に示す斜視図、（ｂ）はパーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」と称す）を模式的に示す一部を透過した斜視図である。
　図４の（ａ）において、携帯電話１００は、本体ケース１１０の内面（裏面に同じ）１１２にアンテナ１０ａ、１０ｂが設けられている。内面１１２は液晶画面またはキーボード（図示しない）等によって覆われるため、アンテナ１０ａ、１０ｂが外部から視認されることはない。
　また、アンテナ１０ａおよびアンテナ１０ｂは実施の形態１に示すアンテナ１０に同じであって、前記効果を有するから、携帯電話１００は長期使用による耐久性に対する信頼性が向上している。
　なお、アンテナ１０ａおよびアンテナ１０ｂは、それぞれ発信または受信する周波数に応じて、切り替えて使用される。また、携帯電話１００はアンテナ１０ａ、１０ｂを有するものに限定するものではなく、一方のみ有するものであっても、第３のアンテナ１０あるいは、本体ケース１１０の外面にアンテナ２０を有するものであってもよい。

　図４の（ｂ）において、パソコン２００は、蓋２１０の外面（表面に同じ）２１１にアンテナ２０が設けられている。アンテナ２０の化粧コート層６は、アンテナ２０の部分のみならず外面２１１の全域を覆っている。
　したがって、アンテナパターン（無電解メッキ層３に同じ）が視認不能であるから、アンテナ２０としての通信機能を確保した上で、パソコン２００の美観が損なわれることなく、意匠性を高めることが可能になっている。
　なお、パソコン２００はアンテナ２０を有するものに限定するものではなく、複数のアンテナ２０を有するものであっても、アンテナ２０と共に、あるいはアンテナ２０の代わりに内面（裏面に同じ）にアンテナ１０を有するものであってもよい。

　［実施の形態４：アンテナの製造方法］
　図５は本発明の実施の形態４に係るアンテナの製造方法を示すフローチャートである。なお、実施の形態１と同じ部分または相当する部位には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
　図５において、アンテナの製造方法４００は、被印刷体１の表面に、所定の粒径分布を具備する複数の金属粉体２ｂを含むインキ２ａによって所定のアンテナパターンの下地印刷層２を形成する印刷工程（Ｓ１）と、
　金属粉体２ｂのうち下地印刷層２を形成するインキ層（図１の（ｂ）において斜線にて示す）から突出した金属粉体２ｂについて、インキ層から突出した部分を覆うインキ２ａの一部を除去するインキ除去工程（Ｓ２）と、
　下地印刷層２の表面に無電解メッキ層３を形成する無電解メッキ工程（Ｓ３）と、を有する。

　したがって、アンテナの製造方法４００によって実施の形態１に示したアンテナ１０を、簡素な装置（通電機器や接点を保持するための治工具類を不要にする）による簡単な作業によって得ることができる。

　本発明によれば、アンテナパターンの形態（形状、広がり範囲）は限定されるものではないから、様々な周波数に対応したアンテナおよびアンテナの製造方法として、また無線によって信号を送信または受信する各種装置の通信部分として広く利用することができる。また、パソコンや携帯電話等を初めとする各種通信機器として広く利用することができる。

　　１ 被印刷体
　　２ 下地印刷層
　２ａ インキ
　２ｂ 金属粉体
　　３ 無電解メッキ層
　　４ 被覆面
　　５ 予備コート層
　　６ 化粧コート層
　１０ アンテナ（実施の形態１）
　２０ アンテナ（実施の形態２）
１００ 携帯電話（実施の形態３）
１１０ 本体ケース
１１２ 内面
２００ パソコン（実施の形態３）
２１０ 蓋
２１１ 外面
４００ アンテナの製造方法（実施の形態４）
　

Claims (7)

1. 　被印刷体に所定のアンテナパターンに印刷された下地印刷層と、
   　該下地印刷層の表面に施された無電解メッキ層と、
   を有し、
   　前記下地印刷層が、所定の粒径分布を具備する複数の金属粉体を含むインキによって形成され、
   　前記金属粉体のうち一部の粒子が、前記下地印刷層を形成するインキ層内に取り込まれ、前記金属粉体のうち一部の粒子が、前記下地印刷層を形成するインキ層から突出すると共に、該突出した部分を覆うインキの一部が除去されていることを特徴とするアンテナ。
2. 　前記金属粉体は、前記インキに体積比で３０～７０％含まれることを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
3. 　前記無電解メッキ層がＣｕによって形成され、該Ｃｕからなる無電解メッキ層の表面に、Ｎｉからなる無電解メッキ層が形成されることを特徴とする請求項１または２記載のアンテナ。
4. 　前記Ｎｉからなる無電解メッキ層の表面に、Ａｕからなる無電解メッキ層が形成されることを特徴とする請求項３記載のアンテナ。
5. 　前記金属粉体は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｐｄ、Ａｇ、ＡｕまたはＣの何れか、またはＣｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｐｄ、ＡｇまたはＡｕの何れかの合金であって、
   　前記金属粉体のうちの略９５％の金属粉体の粒径が０．０４～５０μｍの範囲に分布し、前記金属粉体のうちの略４０％の金属粉体の粒径が５～３０μｍの範囲に分布していることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のアンテナ。
6. 　請求項１乃至５の何れかに記載のアンテナを有することを特徴とする通信機器。
7. 　被印刷体に、所定の粒径分布を具備する複数の金属粉体を含むインキによって所定のアンテナパターンの下地印刷層を形成する印刷工程と、
   　前記金属粉体のうち前記下地印刷層を形成するインキ層から突出した金属粉体について、前記インキ層から突出した部分を覆う前記インキの一部を除去するインキ除去工程と、
   　前記下地印刷層の表面に無電解メッキ層を形成する無電解メッキ工程と、
   を有することを特徴とするアンテナの製造方法。

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