WO2023095495A1 - アンテナ装置及び通信装置 - Google Patents

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antenna element
antenna
antenna device
conductor
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PCT/JP2022/038890
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French (fr)
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俊輔 鈴木
文平 原
徳純 中田
貞晴 鬼澤
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Yokowo Co Ltd
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Yokowo Co Ltd
Yokowo Mfg Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/32—Vertical arrangement of element

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device and a communication device.
  • Patent Literature 1 describes an example of a V2X antenna device.
  • This antenna device has a dipole antenna.
  • a dipole antenna is composed of a conductor pattern provided on an antenna substrate.
  • the antenna board is erected substantially vertically with respect to a printed circuit board (PCB) by a holder.
  • the holder is fixed to the PCB by screws.
  • PCB printed circuit board
  • an antenna element may be formed by a conductor pattern provided on an antenna substrate.
  • the antenna element may be connected to a substrate such as a PCB by hand soldering.
  • the antenna element may be formed of a conductor such as sheet metal or a coil.
  • the antenna element may be connected to a substrate such as a PCB by hand soldering.
  • the quality of the connection between the substrate and the antenna element can be relatively unstable.
  • An example of the object of the present invention is to stabilize the quality of connection between the substrate and the antenna element. Other objects of the present invention will become clear from the description herein.
  • One aspect of the present invention is a substrate; an antenna element at least partially connected to the substrate by reflow solder; An antenna device comprising
  • One aspect of the present invention is the antenna device; an element, at least a portion of which is connected to the substrate, for processing signals transmitted and received by the antenna device;
  • a communication device comprising:
  • the quality of connection between the substrate and the antenna element can be stabilized.
  • FIG. 1 is a perspective view of an antenna device according to Embodiment 1;
  • FIG. 1 is a side view of the antenna device according to Embodiment 1;
  • FIG. 5 is a graph showing directivity of 5900 MHz and vertically polarized waves of the antenna device according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 3 is a perspective view of an antenna device according to a comparative example;
  • 5 is a graph showing the directivity of 5900 MHz and vertically polarized waves of an antenna device according to a comparative example;
  • FIG. 8 is a perspective view of an antenna device according to Embodiment 2;
  • FIG. 10 is a side view of the antenna device according to Embodiment 2;
  • FIG. 11 is a perspective view of an antenna device according to Embodiment 3;
  • FIG. 11 is a side view of an antenna device according to Embodiment 3;
  • FIG. 11 is a perspective view of an antenna device according to Embodiment 4;
  • FIG. 11 is a side view of an antenna device according to Embodiment 4;
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a portion of a vehicle according to Embodiment 5;
  • FIG. 12 is a perspective view of a communication device according to Embodiment 5;
  • FIG. 14 is a perspective view of a communication device according to a modification of FIG. 13;
  • FIG. 1 is a perspective view of an antenna device 10A according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a side view of the antenna device 10A according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a perspective view of an antenna device 10A according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a side view of the antenna device 10A according to Embodiment 1.
  • the arrows indicating the first direction X, the second direction Y, or the third direction Z indicate that the direction from the base end of the arrow to the tip is the positive direction of the direction indicated by the arrow, and the tip of the arrow to the proximal end is the negative direction of the direction indicated by the arrow.
  • the white circle with X indicating the second direction Y is the positive direction of the second direction Y from the front to the back of the paper
  • the negative direction of the second direction Y is the direction from the back to the front of the paper. It shows that
  • the first direction X and the second direction Y are directions parallel to the horizontal direction perpendicular to the vertical direction. Also, the first direction X and the second direction Y are orthogonal to each other.
  • the third direction Z is a direction parallel to the vertical direction. Specifically, the positive direction of the third direction Z is a direction from downward to upward in the vertical direction.
  • the negative direction of the third direction Z is a direction from above in the vertical direction toward the negative direction.
  • the relationship between the first direction X, the second direction Y, the third direction Z, the vertical direction, and the horizontal direction is not limited to the relationship described above.
  • the first direction X or the second direction Y may be parallel to the vertical direction.
  • the antenna device 10A includes a substrate 100A and an antenna element 200A.
  • Antenna element 200A has conductor 210A, flange 220A and projection 230A.
  • the board 100A is a printed circuit board (PCB). However, the substrate 100A may be a substrate different from a printed circuit board.
  • the substrate 100A has a thickness direction substantially parallel to the third direction Z. As shown in FIG.
  • the antenna element 200A is a 5.9 GHz band V2X (Vehicle to Everything) antenna element.
  • the frequency band used by the antenna element 200A is not limited to the 5.9 GHz band, and may be a frequency band higher than the 5.9 GHz band, such as the 7 GHz band.
  • the antenna element 200A may be an antenna element for applications other than V2X.
  • the conductor 210A has a substantially linear shape that stands substantially perpendicular to the substrate 100A.
  • conductor 210A is a monopole antenna.
  • the frequency band used by the antenna element 200A is a relatively high frequency band
  • the length of the conductor 210A in the third direction Z is relatively short.
  • the shape of the conductor 210A is not limited to the shape according to the first embodiment, and may be plate-like, for example.
  • the conductor 210A may be an antenna other than a monopole antenna.
  • conductor 210A may be a dipole antenna.
  • the flange 220A is provided at the end of the conductor 210A on the negative direction side in the third direction Z.
  • the flange 220A When viewed from the positive direction of the third direction Z, the flange 220A has a substantially annular shape surrounding the entire periphery of the end of the conductor 210A on the negative direction side of the third direction Z. As shown in FIG. However, the shape of the flange 220A is not limited to this example.
  • the surface of the flange 220A on the negative side in the third direction Z is substantially parallel to the surface on the positive side in the third direction Z of the substrate 100A.
  • the width of the flange 220A in the direction perpendicular to the third direction Z is wider than the width of the conductor 210A in the direction perpendicular to the third direction Z. Therefore, the flange 220A is at least part of a pedestal provided on the side of the antenna element 200A on which the substrate 100A is located. Therefore, compared to the case where the flange 220A is not provided, the conductor 210A can be stably erected substantially vertically with respect to the substrate 100A.
  • the flange 220A is at least part of a pedestal that supports the conductor 210A substantially vertically with respect to the substrate 100A.
  • a member different from the flange 220A may be at least part of the base.
  • a plurality of protrusions extending in a predetermined direction from the conductor 210A when viewed from the positive direction of the third direction Z may be provided.
  • the plurality of protrusions form at least part of the base.
  • the pedestal may not be provided.
  • flange 220A may not be provided.
  • the protrusion 230A extends in the negative direction of the third direction Z from the end of the conductor 210A on the negative side of the third direction Z.
  • the protrusion 230A is inserted in the third direction Z through a through hole 110A provided in the substrate 100A.
  • a portion of the antenna element 200A is inserted in the third direction Z through the through hole 110A. Therefore, compared to the case where the projection 230A is not inserted into the through hole 110A and the end of the conductor 210A on the negative side in the third direction Z is attached to the surface on the positive side in the third direction Z of the substrate 100A. Therefore, the antenna element 200A can be stably attached to the substrate 100A.
  • the negative end of the projection 230A in the third direction Z is positioned on the negative side in the third direction Z with respect to the surface of the substrate 100A on the negative side in the third direction Z.
  • the end of the projection 230A in the negative direction in the third direction Z may be substantially aligned with the surface of the substrate 100A in the negative direction in the third direction Z.
  • the end of the projection 230A in the negative direction in the third direction Z may be positioned on the positive side in the third direction Z with respect to the surface in the negative direction in the third direction Z of the substrate 100A.
  • At least part of the antenna element 200A is connected to the substrate 100A by reflow soldering. Specifically, the antenna element 200A is mounted on the substrate 100A by pin-in paste mounting.
  • pin-in paste for mounting the antenna element 200A on the substrate 100A An example of pin-in paste for mounting the antenna element 200A on the substrate 100A will be described.
  • through holes 110A are formed in the substrate 100A.
  • a solder paste is embedded inside the through holes 110A.
  • the projection 230A is passed through the through-hole 110A from the surface of the substrate 100A on the positive direction side in the third direction Z.
  • the solder paste is heated to a predetermined temperature to melt the solder paste.
  • the protrusion 230A is fixed to the through-hole 110A with the solder paste while the conductor 210A stands substantially perpendicular to the substrate 100A.
  • the antenna element 200A can be mounted on the substrate 100A by an automatic mounting device. Therefore, it is not necessary to manually solder the antenna element 200A to the substrate 100A. Therefore, the quality of the connection between the substrate 100A and the antenna element 200A can be stabilized as compared with the case where manual soldering is used. Also, the amount of solder used for connecting the substrate 100A and the antenna element 200A can be reduced compared to when manual soldering is used. Furthermore, when it is necessary to mount components on the substrate 100A, the components can be mounted together with the mounting of the antenna element 200A in the same process, so it is possible to reduce the number of processes in mass production.
  • a holder for holding the antenna element 200A is not required. Further, screws for fixing the holder to the substrate 100A are also unnecessary. Therefore, the number of assembly steps, the number of parts, and the cost of the antenna device 10A can be reduced compared to the case where the holder and the screws are used.
  • the screws for fixing the holder to the substrate 100A may affect the directivity of the antenna element 200A.
  • the influence of the screws on the directivity of the antenna element 200A can be suppressed as compared with the case where the screws are used.
  • FIG. 3 is a graph showing the directivity of 5900 MHz and vertically polarized waves of the antenna device 10A according to the first embodiment.
  • the numbers attached to the outer periphery of the graph indicate the direction (unit: °) in the plane perpendicular to the third direction Z.
  • the dashed circles concentrically shown with respect to the center of the graph indicate the sensitivity of the antenna (unit: dBi).
  • the white circle with a black dot indicating the third direction Z is the positive direction of the third direction Z from the back of the paper to the front, and the negative direction of the third direction Z is the direction from the front to the back of the paper. It shows that The same applies to FIG. 5, which will be described later.
  • the simulation conditions for the antenna device 10A according to Embodiment 1 when calculating the graph shown in FIG. 3 were as follows.
  • the substrate 100A is a ground plate extending infinitely in a direction perpendicular to the third direction Z.
  • the antenna element 200A was a monopole antenna.
  • the conductor 210A was set perpendicular to the substrate 100A.
  • the flange 220A is provided at the end of the conductor 210A on the negative direction side in the third direction Z.
  • the protrusion 230A was inserted in the third direction Z through the through hole 110A.
  • Protrusion 230A was electrically connected to the feed port via a microstripline.
  • the microstrip line is provided on the surface of the substrate 100A on the negative side of the third direction Z, and extends in the negative direction of the first direction X from the through hole 110A.
  • FIG. 4 is a perspective view of an antenna device 10K according to a comparative example.
  • FIG. 5 is a graph showing the directivity of 5900 MHz and vertically polarized waves of the antenna device 10K according to the comparative example. The simulation conditions for the antenna device 10K according to the comparative example when calculating the graph shown in FIG. Same.
  • the holder 900K is transparently illustrated for explanation.
  • the antenna element 200K is a collinear array antenna. Also, the antenna element 200K according to the comparative example was vertically erected with respect to the substrate 100K by the holder 900K. The holder 900K is fixed to the substrate 100K with a screw 902K provided on the face side of the substrate 100K in the positive direction in the third direction Z. As shown in FIG. The screw 902K was positioned on the positive side of the first direction X of the antenna element 200K.
  • the sensitivity at 0° was approximately 11 dBi and the sensitivity at 180° was approximately 7 dBi.
  • the sensitivity was about 5 dBi in all directions perpendicular to the third direction Z.
  • the antenna device 10A according to Embodiment 1 is almost omnidirectional. This result can be said to be due to the fact that the antenna device 10A according to the first embodiment does not include a holder for supporting the antenna element 200A and a screw for fixing the holder to the substrate 100A.
  • the sensitivity at 0° is slightly higher than the sensitivity at 180°. This is because the microstrip line according to the first embodiment extends from the through-hole 110A in the negative direction of the first direction X, and the power supply port according to the first embodiment extends from the through-hole 110A. The reason for this is that they are shifted to the negative direction side of the first direction X.
  • the sensitivity of the antenna device 10A according to Embodiment 1 is lower than the sensitivity of the antenna device 10K according to the comparative example.
  • the antenna element 200A according to the first embodiment is a monopole antenna
  • the antenna element 200K according to the comparative example is a collinear array antenna. That is, the antenna type differs between the antenna element 200A according to the first embodiment and the antenna element 200K according to the comparative example. Therefore, the results shown in FIGS. 3 and 5 do not indicate that the pin-in paste mounting according to Embodiment 1 reduces the directivity of the antenna element.
  • FIG. 6 is a perspective view of an antenna device 10B according to Embodiment 2.
  • FIG. 7 is a side view of the antenna device 10B according to Embodiment 2.
  • FIG. The antenna device 10B according to Embodiment 2 is the same as the antenna device 10A according to Embodiment 1 except for the following points.
  • the end of the antenna element 200B on the negative side in the third direction Z is attached to the surface on the positive side in the third direction Z of the substrate 100B.
  • the substrate 100B according to the second embodiment is not provided with through holes.
  • the antenna element 200B according to the second embodiment does not have a protrusion at the end of the conductor 210B on the negative direction side in the third direction Z.
  • the antenna element 200B according to the second embodiment has a flange 220B, like the antenna element 200A according to the first embodiment.
  • At least part of the antenna element 200B is connected to the substrate 100B by reflow soldering. Specifically, the antenna element 200B is mounted on the substrate 100B by surface mounting (SMT).
  • SMT surface mounting
  • solder paste is applied to a portion of the surface of the substrate 100B on the positive direction side in the third direction Z where the antenna element 200B is provided.
  • the end of the conductor 210B on the negative side in the third direction Z and the surface of the flange 220B on the negative side in the third direction Z are brought into contact with the solder paste, and the conductor 210B is connected through the solder paste. stand substantially perpendicular to the substrate 100B.
  • the solder paste is heated to a predetermined temperature to melt the solder paste.
  • the end portion of the conductor 210B on the negative side in the third direction Z and the surface of the flange 220B on the negative side in the third direction Z are aligned. , are fixed to the surface of the substrate 100B on the positive direction side in the third direction Z with solder paste.
  • solder paste does not have to be applied to both the end of the conductor 210B on the negative side in the third direction Z and the surface of the flange 220B on the negative side in the third direction Z.
  • the solder paste may be provided only on one of the end of the conductor 210B on the negative side in the third direction Z and the surface on the negative side in the third direction Z of the flange 220B.
  • the antenna element 200B can be mounted on the substrate 100B by an automatic mounting device. Therefore, as with the pin-in paste according to the first embodiment, the quality of connection between the substrate 100B and the antenna element 200B can be stabilized compared to when manual soldering is used. Also, the amount of solder used to connect the substrate 100B and the antenna element 200B can be reduced compared to when manual soldering is used. Furthermore, when it is necessary to mount components on the substrate 100B, the components can be mounted together with the mounting of the antenna element 200B in the same process, so it is possible to reduce the number of processes in mass production.
  • the holder for holding the antenna element 200B and the screw for fixing the holder to the substrate 100B are not required.
  • the SMT according to the second embodiment unlike the pin-in paste according to the first embodiment, it is not necessary to provide through holes in the substrate 100B. Therefore, in the SMT according to the second embodiment, the number of man-hours for connecting the antenna element 200B to the substrate 100B can be reduced compared to the pin-in paste according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a perspective view of an antenna device 10C according to Embodiment 3.
  • FIG. FIG. 9 is a side view of the antenna device 10C according to the third embodiment.
  • the antenna device 10C according to Embodiment 3 is the same as the antenna device 10A according to Embodiment 1 except for the following points.
  • An antenna element 200C according to the third embodiment has a flange 220C, like the antenna element 200A according to the first embodiment. Further, similarly to the antenna element 200A according to the first embodiment, the antenna element 200C according to the third embodiment has projections 230C inserted through the through holes 110C provided in the substrate 100C. Also, the projection 230C is fixed to the through hole 110C by reflow soldering.
  • a cap 240C is provided at the end of the antenna element 200C according to the third embodiment on the positive side in the third direction Z.
  • the cap 240C has a structure that is wider than the conductor 210C in the direction perpendicular to the third direction Z.
  • the cap 240C is, for example, detachable from the end of the conductor 210C on the positive side in the third direction Z.
  • the cap 240C is made of an elastic material such as rubber.
  • the cap 240C includes a first wide surface 242C on the positive side in the third direction Z of the cap 240C.
  • the first wide surface 242C is substantially parallel to the surface of the substrate 100C on the positive direction side in the third direction Z.
  • the width of the first wide surface 242C in the direction perpendicular to the third direction Z is wider than the width of the conductor 210C in the direction perpendicular to the third direction Z.
  • the antenna element 200C is mounted on the substrate 100C by pin-in paste mounting.
  • the antenna element 200C can be mounted on the positive side of the third direction Z of the substrate 100C by sucking a suction nozzle (not shown) onto the first wide surface 242C. Therefore, compared to the case where the first wide surface 242C is not provided, it is possible to make the antenna element 200C to be easily sucked by the suction nozzle.
  • the cap 240C according to the third embodiment is applicable not only to pin-in-paste mounting, but also to SMT described in the second embodiment.
  • the antenna element 200C can be more easily sucked by the suction nozzle than when the first wide surface 242C is not provided.
  • the third embodiment as compared with the fourth embodiment described later, it is not necessary to provide the antenna element 200C with a special shape such as a structure 240D described later using the fourth embodiment. Therefore, in the third embodiment, it becomes easier to manufacture the antenna element 200C than in the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view of an antenna device 10D according to Embodiment 4.
  • FIG. FIG. 11 is a side view of the antenna device 10D according to the fourth embodiment.
  • the antenna device 10D according to Embodiment 4 is the same as the antenna device 10A according to Embodiment 1 except for the following points.
  • An antenna element 200D according to the fourth embodiment has a flange 220D, like the antenna element 200A according to the first embodiment. Further, similarly to the antenna element 200A according to the first embodiment, the antenna element 200D according to the fourth embodiment has projections 230D inserted through the through holes 110D provided in the substrate 100D. Also, the protrusion 230D is fixed to the through hole 110D by reflow soldering.
  • a structure 240D is provided at the end of the antenna element 200D according to the fourth embodiment on the positive direction side in the third direction Z.
  • the structure 240D is wider in the third direction Z than the conductor 210D.
  • the structure 240D is integrated with, for example, the end of the conductor 210D on the positive direction side in the third direction Z.
  • the structure 240D includes a second wide surface 242D on the positive side in the third direction Z of the structure 240D.
  • the second wide surface 242D is substantially parallel to the surface of the substrate 100D on the positive direction side in the third direction Z.
  • the width of the second wide surface 242D in the direction perpendicular to the third direction Z is wider than the width of the conductor 210D perpendicular to the third direction Z.
  • the antenna element 200D can be easily sucked by the suction nozzle in pin-in-paste mounting, SMT mounting, or the like, compared to the case where the second wide surface 242D is not provided. can do.
  • the step of attaching the cap to the antenna element 200D is not required as compared with the third embodiment. Therefore, in the fourth embodiment, the number of man-hours for assembling the antenna device 10D can be reduced as compared with the third embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of a portion of an automobile 30E according to the fifth embodiment.
  • the white circle with a black dot indicating the second direction Y is the positive direction of the second direction Y from the back of the paper to the front, and the negative direction of the second direction Y is the direction from the front to the back of the paper. It shows that
  • the positive direction of the first direction X is the front direction of the automobile 30E
  • the negative direction of the first direction X is the rearward direction of the automobile 30E
  • the positive direction of the second direction Y is the left direction of the vehicle 30E as viewed from the rear of the vehicle 30E
  • the negative direction of the second direction Y is the right direction of the vehicle 30E as viewed from the rear of the vehicle 30E.
  • the positive direction of the third direction Z is the upward direction of the automobile 30E
  • the negative direction of the third direction Z is the downward direction of the automobile 30E.
  • the automobile 30E has a housing 32E, a roof 34E and a rear glass 36E.
  • the housing 32E accommodates communication devices such as a communication device 20E described later with reference to FIG. 13 and a communication device 20F described later with reference to FIG. Alternatively, the housing 32E may house the antenna device described in the first to fourth embodiments.
  • the housing 32E is provided below the mounting area 34aE of the roof 34E.
  • the roof 34E is made of metal except for the mounting area 34aE.
  • the attachment region 34aE is made of a dielectric such as resin or glass, for example. When the mounting region 34aE is made of dielectric, radio waves transmitted and received by the communication device housed in the housing 32E easily pass through the mounting region 34aE compared to when the mounting region 34aE is made of metal.
  • FIG. 13 is a perspective view of a communication device 20E according to the fifth embodiment.
  • the communication device 20E according to the fifth embodiment is the same as the antenna device 10A according to the first embodiment except for the following points.
  • the communication device 20E includes a substrate 100E, an antenna element 200E and an element 500E.
  • a conductor pattern 102E is provided on the entire surface of the substrate 100E on the positive direction side in the third direction Z. At least part of the antenna element 200E and at least part of the element 500E are provided on the positive surface side of the third direction Z of the substrate 100E. Antenna element 200E is electrically connected to element 500E via microstripline 120E.
  • the microstrip line 120E is provided, for example, on the negative surface side of the third direction Z of the substrate 100E.
  • the element 500E is, for example, a signal processing element such as an integrated circuit (IC).
  • the element 500E processes, for example, signals generated by radio waves transmitted and received by the antenna element 200E.
  • the element 500E may be an element different from the elements described above.
  • antenna element 200E is provided relatively close to element 500E.
  • the element 500E is located on the positive side in the first direction X of the antenna element 200E.
  • the element 500E shown in FIG. 13 is a schematic diagram. Therefore, the element 500E shown in FIG. 13 is not intended to suggest the actual size or shape of the element 500E.
  • the element 500E is connected to the substrate 100E by reflow soldering, for example.
  • the step of connecting the antenna element 200E to the substrate 100E by reflow soldering and the step of connecting the element 500E to the substrate 100E by reflow soldering can be performed in the same automatic mounting apparatus. Therefore, the number of man-hours for manufacturing the communication device 20E can be reduced compared to the case where the step of connecting the antenna element 200E to the substrate 100E and the step of connecting the element 500E to the substrate 100E are separate steps.
  • the communication device 20E is housed in a housing 32E shown in FIG.
  • the communication device 20E may be housed in the housing 32E in the same orientation as that shown in FIG. 13, or may be housed in the housing 32E in a different orientation than that shown in FIG.
  • the element 500E is located on the front side of the vehicle from the antenna element 200E.
  • the element 500E may be positioned perpendicular to the third direction Z and in a direction different from that shown in FIG. 13 with respect to the antenna element 200E.
  • element 500E may be on the rearward, leftward or rightward side of the vehicle relative to antenna element 200E.
  • at least a portion of the antenna element 200E and at least a portion of the element 500E may be positioned on the downward side of the vehicle with respect to the substrate 100E.
  • FIG. 14 is a perspective view of a communication device 20F according to a modification of FIG. 13.
  • FIG. A communication device 20F according to the modification is the same as the communication device 20E according to the fifth embodiment except for the following points.
  • a communication device 20F according to the modification includes a substrate 100F, an antenna element 200F and an element 500F.
  • the antenna element 200F and the element 500F according to the modification are electrically connected via a microstrip line 120F provided on the substrate 100F.
  • the element 500F according to the modification is provided at a position relatively distant from the element 500F.
  • the distance in the first direction X between the antenna element 200F and the element 500F in the example shown in FIG. 14 is longer than the distance in the first direction X between the antenna element 200E and the element 500E shown in FIG. there is Moreover, in the example shown in FIG. 14, the conductor pattern 102F is not provided on both sides of the antenna element 200F in the second direction Y. As shown in FIG.
  • 11 to 14 illustrate examples in which the communication device including the antenna device is housed in a housing provided under the roof of the automobile.
  • the positions where the antenna device and the communication device are installed in the automobile are not limited to this example.
  • the antenna device may be housed in an antenna case provided on the top surface of the roof of the automobile.
  • the applications of the antenna device and communication device are not limited to automobiles.
  • the antenna device and communication device may be mounted on a vending machine, a ticket vending machine, a drone, or the like.
  • Aspect 1 is a substrate; an antenna element at least partially connected to the substrate by reflow solder; An antenna device comprising according to aspect 1, there is no need to connect the antenna element to the substrate by hand soldering. Therefore, the quality of the connection between the substrate and the antenna element can be stabilized compared to when manual soldering is used. Also, the amount of solder used to connect the substrate and the antenna element can be reduced compared to when manual soldering is used. Furthermore, when it is necessary to mount components on the board, the components can be mounted together with the mounting of the antenna element in the same process, so it is possible to reduce the number of processes in mass production.
  • Aspect 2 is The antenna device according to aspect 1, wherein a part of the antenna element is inserted through a through hole provided in the substrate. According to aspect 2, the antenna element can be stably attached to the substrate, compared to the case where the antenna element is attached to the surface of the substrate without a part of the antenna element being inserted through the through hole.
  • Aspect 3 is 3.
  • the antenna element can be mounted on the substrate by causing the suction nozzle to be attracted to the structure. Therefore, compared to the case where no structure is provided, it is possible to make it easier for the suction nozzle to suck the antenna element.
  • Aspect 4 is 4.
  • Aspect 5 is An antenna device according to any one of aspects 1 to 4; an element, at least a portion of which is connected to the substrate, for processing signals transmitted and received by the antenna device;
  • a communication device comprising: According to aspect 5, the step of connecting the antenna element to the substrate and the step of connecting the element to the substrate can be performed in the same automatic mounting apparatus. Therefore, the number of man-hours for manufacturing the communication device can be reduced compared to the case where the step of connecting the antenna element to the substrate and the step of connecting the element to the substrate are separate steps.
  • Aspect 6 is The antenna device according to any one of modes 1 to 4, wherein the antenna element is attached to the surface of the substrate. According to aspect 6, there is no need to provide through holes in the substrate.
  • Aspect 7 is 7.

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Abstract

基板と、少なくとも一部分がリフローはんだによって前記基板に接続されたアンテナエレメントと、を備えるアンテナ装置。

Description

アンテナ装置及び通信装置
　本発明は、アンテナ装置及び通信装置に関する。
　近年、Ｖ２Ｘ（Ｖｅｈｉｃｌｅ　ｔｏ　Ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ）アンテナ装置として、様々なアンテナ装置が開発されている。特許文献１には、Ｖ２Ｘアンテナ装置の一例について記載されている。このアンテナ装置は、ダイポールアンテナを備えている。ダイポールアンテナは、アンテナ基板に設けられた導体パターンによって構成されている。アンテナ基板は、ホルダによってプリント回路板（ＰＣＢ）に対して略垂直に立てられている。ホルダは、ねじによってＰＣＢに固定されている。
特開２０２０－１９８５９３号公報
　例えば特許文献１に記載されているように、アンテナ基板に設けられた導体パターンによってアンテナエレメントが形成されている場合がある。この場合、アンテナエレメントを手はんだによってＰＣＢ等の基板に接続することがある。或いは、板金、コイル等の導体によってアンテナエレメントが形成されている場合がある。この場合、アンテナエレメントを手はんだによってＰＣＢ等の基板に接続することがある。しかしながら、アンテナエレメントが手はんだによって基板に接続される場合、基板とアンテナエレメントとの接続の品質が比較的不安定になるおそれがある。
　本発明の目的の一例は、基板とアンテナエレメントとの接続の品質を安定させることにある。本発明の他の目的は、本明細書の記載から明らかになるであろう。
　本発明の一態様は、
　基板と、
　少なくとも一部分がリフローはんだによって前記基板に接続されたアンテナエレメントと、
を備えるアンテナ装置である。
　本発明の一態様は、
　前記アンテナ装置と、
　少なくとも一部分が前記基板に接続され、前記アンテナ装置で送受信する信号を処理する素子と、
を備える通信装置である。
　本発明の上記態様によれば、基板とアンテナエレメントとの接続の品質を安定させることができる。
実施形態１に係るアンテナ装置の斜視図である。 実施形態１に係るアンテナ装置の側面図である。 実施形態１に係るアンテナ装置の５９００ＭＨｚ及び垂直偏波の指向性を示すグラフである。 比較例に係るアンテナ装置の斜視図である。 比較例に係るアンテナ装置の５９００ＭＨｚ及び垂直偏波の指向性を示すグラフである。 実施形態２に係るアンテナ装置の斜視図である。 実施形態２に係るアンテナ装置の側面図である。 実施形態３に係るアンテナ装置の斜視図である。 実施形態３に係るアンテナ装置の側面図である。 実施形態４に係るアンテナ装置の斜視図である。 実施形態４に係るアンテナ装置の側面図である。 実施形態５に係る自動車の一部分の模式図である。 実施形態５に係る通信装置の斜視図である。 図１３の変形例に係る通信装置の斜視図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
　本明細書において、「第１」、「第２」、「第３」等の序数詞は、特に断りのない限り、同様の名称が付された構成を単に区別するために付されたものであり、構成の特定の特徴（例えば、順番又は重要度）を意味するものではない。
（実施形態１）
　図１は、実施形態１に係るアンテナ装置１０Ａの斜視図である。図２は、実施形態１に係るアンテナ装置１０Ａの側面図である。
　図１において、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ又は第３方向Ｚを示す矢印は、当該矢印の基端から先端に向かう方向が当該矢印によって示される方向の正方向であり、当該矢印の先端から基端に向かう方向が当該矢印によって示される方向の負方向となっている。図２において、第２方向Ｙを示すＸ付き白丸は、紙面の手前から奥に向かう方向が第２方向Ｙの正方向であり、紙面の奥から手前に向かう方向が第２方向Ｙの負方向であることを示している。
　第１方向Ｘ及び第２方向Ｙは、鉛直方向に垂直な水平方向に平行な方向となっている。また、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙは、互いに直交している。第３方向Ｚは、鉛直方向に平行な方向となっている。具体的には、第３方向Ｚの正方向は、鉛直方向の下方から上方に向かう方向となっている。第３方向Ｚの負方向は、鉛直方向の上方から負方向に向かう方向となっている。ただし、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、第３方向Ｚ、鉛直方向及び水平方向の関係は、上述した関係に限定されない。例えば、第１方向Ｘ又は第２方向Ｙが鉛直方向に平行になっていてもよい。
　アンテナ装置１０Ａは、基板１００Ａ及びアンテナエレメント２００Ａを備えている。アンテナエレメント２００Ａは、導体２１０Ａ、フランジ２２０Ａ及び突起２３０Ａを有している。
　基板１００Ａは、プリント回路板（ＰＣＢ）である。ただし、基板１００Ａは、プリント回路板と異なる基板であってもよい。基板１００Ａは、第３方向Ｚに略平行な厚さ方向を有している。
　アンテナエレメント２００Ａは、５．９ＧＨｚ帯のＶ２Ｘ（Ｖｅｈｉｃｌｅ　ｔｏ　Ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ）アンテナエレメントである。ただし、アンテナエレメント２００Ａの使用周波数帯は、５．９ＧＨｚ帯に限定されず、７ＧＨｚ帯等の５．９ＧＨｚ帯より高い周波数帯であってもよい。また、アンテナエレメント２００Ａは、Ｖ２Ｘと異なる用途のアンテナエレメントであってもよい。
　導体２１０Ａは、基板１００Ａに対して略垂直に立てられた略線形状となっている。具体的には、導体２１０Ａは、モノポールアンテナとなっている。アンテナエレメント２００Ａの使用周波数帯が比較的高周波帯である場合、導体２１０Ａの第３方向Ｚの長さは比較的短くなる。ただし、導体２１０Ａの形状は、実施形態１に係る形状に限定されず、例えば板状であってもよい。また、導体２１０Ａは、モノポールアンテナと異なるアンテナであってもよい。例えば、導体２１０Ａは、ダイポールアンテナであってもよい。
　フランジ２２０Ａは、導体２１０Ａの第３方向Ｚの負方向側の端部に設けられている。第３方向Ｚの正方向から見て、フランジ２２０Ａは、導体２１０Ａの第３方向Ｚの負方向側の端部の全周を囲む略円環形状となっている。ただし、フランジ２２０Ａの形状はこの例に限定されない。フランジ２２０Ａの第３方向Ｚの負方向側の面は、基板１００Ａの第３方向Ｚの正方向側の面に略平行となっている。フランジ２２０Ａの第３方向Ｚに垂直な方向の幅は、導体２１０Ａの第３方向Ｚに垂直な方向の幅より広くなっている。このため、フランジ２２０Ａは、アンテナエレメント２００Ａの基板１００Ａが位置する側に設けられた台座の少なくとも一部分となっている。したがって、フランジ２２０Ａが設けられていない場合と比較して、導体２１０Ａを基板１００Ａに対して略垂直に安定して立てることができる。
　実施形態１では、フランジ２２０Ａが、導体２１０Ａを基板１００Ａに対して略垂直に支持する台座の少なくとも一部分となっている。しかしながら、フランジ２２０Ａと異なる部材が台座の少なくとも一部分となっていてもよい。例えば、第３方向Ｚの正方向から見て、導体２１０Ａから所定方向に延在する複数の突起が設けられていてもよい。この例においては、当該複数の突起が台座の少なくとも一部分となる。また、当該台座は設けられていなくてもよい。例えば、フランジ２２０Ａは設けられていなくてもよい。
　突起２３０Ａは、導体２１０Ａの第３方向Ｚの負方向側の端部から第３方向Ｚの負方向に向けて延在している。突起２３０Ａは、基板１００Ａに設けられたスルーホール１１０Ａに第３方向Ｚに挿通されている。これによって、アンテナエレメント２００Ａの一部分がスルーホール１１０Ａに第３方向Ｚに挿通されている。したがって、突起２３０Ａがスルーホール１１０Ａに挿通されずに導体２１０Ａの第３方向Ｚの負方向側の端部が基板１００Ａの第３方向Ｚの正方向側の面に取り付けられている場合と比較して、アンテナエレメント２００Ａを基板１００Ａに対して安定して取り付けることができる。図２に示す例において、突起２３０Ａの第３方向Ｚの負方向の端は、基板１００Ａの第３方向Ｚの負方向側の面に対して第３方向Ｚの負方向側に位置している。ただし、突起２３０Ａの第３方向Ｚの負方向の端は、基板１００Ａの第３方向Ｚの負方向側の面と略揃っていてもよい。或いは、突起２３０Ａの第３方向Ｚの負方向の端は、基板１００Ａの第３方向Ｚの負方向側の面に対して第３方向Ｚの正方向側に位置していてもよい。
　アンテナエレメント２００Ａの少なくとも一部分は、基板１００Ａにリフローはんだによって接続されている。具体的には、アンテナエレメント２００Ａは、ピンインペースト実装によって基板１００Ａに実装されている。
　アンテナエレメント２００Ａを基板１００Ａに実装するピンインペーストの一例について説明する。
　まず、基板１００Ａにスルーホール１１０Ａを形成する。次いで、スルーホール１１０Ａの内部にソルダーペーストを埋め込む。次いで、基板１００Ａの第３方向Ｚの正方向側の面からスルーホール１１０Ａに突起２３０Ａを貫通させる。次いで、ソルダーペーストを所定温度に加熱して、ソルダーペーストを溶融させる。これによって、導体２１０Ａが基板１００Ａに対して略垂直に立てられた状態で、突起２３０Ａがソルダーペーストによってスルーホール１１０Ａに固定される。
　実施形態１に係るピンインペーストにおいては、自動実装装置によってアンテナエレメント２００Ａを基板１００Ａに実装することができる。このため、アンテナエレメント２００Ａを基板１００Ａに手はんだによって接続する必要がない。したがって、手はんだが用いられる場合と比較して、基板１００Ａとアンテナエレメント２００Ａとの接続の品質を安定させることができる。また、手はんだが用いられる場合と比較して、基板１００Ａとアンテナエレメント２００Ａとの接続に用いられるはんだの量を低減することができる。さらに、基板１００Ａ上への部品の実装が必要な場合、同一の工程内でアンテナエレメント２００Ａの実装とともに部品の実装が行えるため、量産における工程を削減することが可能である。
　また、実施形態１においては、アンテナエレメント２００Ａを保持するホルダが不要となる。また、当該ホルダを基板１００Ａに固定するねじも不要となる。このため、当該ホルダ及び当該ねじが用いられる場合と比較して、アンテナ装置１０Ａの組立工数、部品点数及びコストを低減することができる。
　さらに、上記ホルダを基板１００Ａに固定する上記ねじが用いられる場合、ねじによってアンテナエレメント２００Ａの指向性が影響を受けることがある。これに対して、実施形態１においては、ねじが用いられる場合と比較して、ねじによるアンテナエレメント２００Ａの指向性への影響を抑制することができる。
　図３は、実施形態１に係るアンテナ装置１０Ａの５９００ＭＨｚ及び垂直偏波の指向性を示すグラフである。
　図３において、グラフの外周に付された数字は、第３方向Ｚに垂直な平面内の方向（単位：°）を示している。図３において、グラフの中心に関して同心円状に示された破線円は、アンテナの感度（単位：ｄＢｉ）を示している。図３において、第３方向Ｚを示す黒点付き白丸は、紙面の奥から手前に向かう方向が第３方向Ｚの正方向であり、紙面の手前から奥に向かう方向が第３方向Ｚの負方向であることを示している。後述する図５においても同様である。
　図３に示すグラフを算出するに際しての実施形態１に係るアンテナ装置１０Ａのシミュレーション条件は、以下のとおりとした。
　基板１００Ａは、第３方向Ｚに垂直な方向に無限遠に広がる地板とした。アンテナエレメント２００Ａは、モノポールアンテナとした。導体２１０Ａは、基板１００Ａに対して垂直に立てた。フランジ２２０Ａは、導体２１０Ａの第３方向Ｚの負方向側の端部に設けた。突起２３０Ａは、スルーホール１１０Ａに第３方向Ｚに挿通させた。突起２３０Ａは、マイクロストリップラインを介して給電ポートに電気的に接続させた。マイクロストリップラインは、基板１００Ａの第３方向Ｚの負方向側の面に設けられていて、スルーホール１１０Ａから第１方向Ｘの負方向に向けて延在している。
　図４は、比較例に係るアンテナ装置１０Ｋの斜視図である。図５は、比較例に係るアンテナ装置１０Ｋの５９００ＭＨｚ及び垂直偏波の指向性を示すグラフである。図５に示すグラフを算出するに際しての比較例に係るアンテナ装置１０Ｋのシミュレーション条件は、以下の点を除いて、図３に示すグラフを算出するに際しての実施形態１に係るアンテナ装置１０Ａのシミュレーションと同様とした。図３では、説明のため、ホルダ９００Ｋを透過させて図示している。
　比較例に係るアンテナ装置１０Ｋにおいて、アンテナエレメント２００Ｋは、コリニアアレイアンテナとした。また、比較例に係るアンテナエレメント２００Ｋは、ホルダ９００Ｋによって基板１００Ｋに対して垂直に立てた。ホルダ９００Ｋは、基板１００Ｋの第３方向Ｚの正方向の面側に設けられたねじ９０２Ｋによって基板１００Ｋに固定させた。ねじ９０２Ｋは、アンテナエレメント２００Ｋの第１方向Ｘの正方向側に位置させた。
　実施形態１に係る図３に示す指向性と、比較例に係る図５に示す指向性と、を比較する。
　図５に示すように、比較例に係るアンテナ装置１０Ｋでは、０°の感度が約１１ｄＢｉであり、１８０°の感度が約７ｄＢｉであった。これに対して、図３に示すように、実施形態１に係るアンテナ装置１０Ａでは、第３方向Ｚに垂直な全方向に亘って感度が約５ｄＢｉであった。つまり、実施形態１に係るアンテナ装置１０Ａは、ほぼ無指向性となった。この結果は、実施形態１に係るアンテナ装置１０Ａでは、アンテナエレメント２００Ａを支持するホルダと、ホルダを基板１００Ａに固定するねじと、が設けられていないことによるものといえる。
　なお、実施形態１に係るアンテナ装置１０Ａでは、０°の感度が１８０°の感度より僅かに高くなっている。これは、実施形態１に係る上記マイクロストリップラインがスルーホール１１０Ａから第１方向Ｘの負方向に向けて延在していることと、実施形態１に係る上記給電ポートがスルーホール１１０Ａに対して第１方向Ｘの負方向側にずれて位置していることと、によるものである。
　また、実施形態１に係るアンテナ装置１０Ａの感度は、比較例に係るアンテナ装置１０Ｋの感度より低くなっている。しかしながら、これは、単に、実施形態１に係るアンテナエレメント２００Ａがモノポールアンテナであるのに対して、比較例に係るアンテナエレメント２００Ｋがコリニアアレイアンテナであることによるものである。すなわち、実施形態１に係るアンテナエレメント２００Ａと、比較例に係るアンテナエレメント２００Ｋと、ではアンテナの形式が異なっている。したがって、図３及び図５に示す結果は、実施形態１に係るピンインペースト実装がアンテナエレメントの指向性を低下させることを示すものではない。
（実施形態２）
　図６は、実施形態２に係るアンテナ装置１０Ｂの斜視図である。図７は、実施形態２に係るアンテナ装置１０Ｂの側面図である。実施形態２に係るアンテナ装置１０Ｂは、以下の点を除いて、実施形態１に係るアンテナ装置１０Ａと同様である。
　実施形態２においては、アンテナエレメント２００Ｂの第３方向Ｚの負方向側の端部が基板１００Ｂの第３方向Ｚの正方向側の面に取り付けられている。具体的には、実施形態２に係る基板１００Ｂには、実施形態１に係る基板１００Ａと異なり、スルーホールが設けられていない。また、実施形態２に係るアンテナエレメント２００Ｂには、実施形態１に係るアンテナエレメント２００Ａと異なり、導体２１０Ｂの第３方向Ｚの負方向側の端部に突起が設けられていない。実施形態２に係るアンテナエレメント２００Ｂは、実施形態１に係るアンテナエレメント２００Ａと同様にして、フランジ２２０Ｂを有している。
　アンテナエレメント２００Ｂの少なくとも一部分は、リフローはんだによって基板１００Ｂに接続されている。具体的には、アンテナエレメント２００Ｂは、表面実装（ＳＭＴ）によって基板１００Ｂに実装されている。
　アンテナエレメント２００Ｂを基板１００Ｂに実装するＳＭＴの一例について説明する。
　まず、基板１００Ｂの第３方向Ｚの正方向側の面のアンテナエレメント２００Ｂが設けられる部分にソルダーペーストを塗布する。次いで、導体２１０Ｂの第３方向Ｚの負方向側の端部と、フランジ２２０Ｂの第３方向Ｚの負方向側の面と、を当該ソルダーペーストに接触させて、当該ソルダーペーストを介して導体２１０Ｂを基板１００Ｂに対して略垂直に立てる。次いで、ソルダーペーストを所定温度に加熱して、ソルダーペーストを溶融させる。これによって、導体２１０Ｂが基板１００Ｂに対して略垂直に立てられた状態で、導体２１０Ｂの第３方向Ｚの負方向側の端部と、フランジ２２０Ｂの第３方向Ｚの負方向側の面と、がソルダーペーストによって基板１００Ｂの第３方向Ｚの正方向側の面に固定される。
　なお、ソルダーペーストは、導体２１０Ｂの第３方向Ｚの負方向側の端部と、フランジ２２０Ｂの第３方向Ｚの負方向側の面と、の双方に設けなくてもよい。例えば、ソルダーペーストは、導体２１０Ｂの第３方向Ｚの負方向側の端部と、フランジ２２０Ｂの第３方向Ｚの負方向側の面と、の一方のみに設けられていてもよい。
　実施形態２に係るＳＭＴにおいても、自動実装装置によってアンテナエレメント２００Ｂを基板１００Ｂに実装することができる。したがって、実施形態１に係るピンインペーストと同様にして、手はんだが用いられる場合と比較して、基板１００Ｂとアンテナエレメント２００Ｂとの接続の品質を安定させることができる。また、手はんだが用いられる場合と比較して、基板１００Ｂとアンテナエレメント２００Ｂとの接続に用いられるはんだの量を低減することができる。さらに、基板１００Ｂ上への部品の実装が必要な場合、同一の工程内でアンテナエレメント２００Ｂの実装とともに部品の実装が行えるため、量産における工程を削減することが可能である。
　また、実施形態２に係るＳＭＴにおいても、実施形態１に係るピンインペーストと同様にして、アンテナエレメント２００Ｂを保持するホルダと、当該ホルダを基板１００Ｂに固定するねじと、が不要となる。
　さらに、実施形態２に係るＳＭＴにおいては、実施形態１に係るピンインペーストと比較して、基板１００Ｂにスルーホールを設ける必要がない。したがって、実施形態２に係るＳＭＴにおいては、実施形態１に係るピンインペーストと比較して、アンテナエレメント２００Ｂを基板１００Ｂに接続する工数を少なくすることができる。
（実施形態３）
　図８は、実施形態３に係るアンテナ装置１０Ｃの斜視図である。図９は、実施形態３に係るアンテナ装置１０Ｃの側面図である。実施形態３に係るアンテナ装置１０Ｃは、以下の点を除いて、実施形態１に係るアンテナ装置１０Ａと同様である。
　実施形態３に係るアンテナエレメント２００Ｃは、実施形態１に係るアンテナエレメント２００Ａと同様にして、フランジ２２０Ｃを有している。また、実施形態３に係るアンテナエレメント２００Ｃは、実施形態１に係るアンテナエレメント２００Ａと同様にして、基板１００Ｃに設けられたスルーホール１１０Ｃに挿通された突起２３０Ｃを有している。また、突起２３０Ｃは、リフローはんだによってスルーホール１１０Ｃに固定されている。
　実施形態３に係るアンテナエレメント２００Ｃの第３方向Ｚの正方向側の端部には、キャップ２４０Ｃが設けられている。キャップ２４０Ｃは、第３方向Ｚに垂直な方向において導体２１０Ｃより幅広な構造体となっている。キャップ２４０Ｃは、例えば、導体２１０Ｃの第３方向Ｚの正方向側の端部に対して着脱自在となっている。キャップ２４０Ｃは、例えばゴム等の弾性材からなっている。キャップ２４０Ｃは、キャップ２４０Ｃの第３方向Ｚの正方向側の第１幅広面２４２Ｃを含んでいる。第１幅広面２４２Ｃは、基板１００Ｃの第３方向Ｚの正方向側の面と略平行になっている。また、第１幅広面２４２Ｃの第３方向Ｚに垂直な方向の幅は、導体２１０Ｃの第３方向Ｚに垂直な方向の幅より広くなっている。
　実施形態３においては、実施形態１と同様にして、アンテナエレメント２００Ｃがピンインペースト実装によって基板１００Ｃに実装されている。実施形態３におけるピンインペースト実装では、不図示の吸着ノズルを第１幅広面２４２Ｃに吸着させて、アンテナエレメント２００Ｃを基板１００Ｃの第３方向Ｚの正方向の面側に実装させることができる。したがって、第１幅広面２４２Ｃが設けられていない場合と比較して、吸着ノズルにアンテナエレメント２００Ｃを吸着させやすくすることができる。
　実施形態３に係るキャップ２４０Ｃは、ピンインペースト実装だけでなく、実施形態２において説明したＳＭＴにおいても適用可能である。ＳＭＴにおいても、第１幅広面２４２Ｃが設けられていない場合と比較して、吸着ノズルにアンテナエレメント２００Ｃを吸着させやすくすることができる。
　また、実施形態３においては、後述する実施形態４と比較して、実施形態４を用いて後述する構造体２４０Ｄ等の特別な形状をアンテナエレメント２００Ｃに設ける必要がない。このため、実施形態３においては、実施形態４と比較して、アンテナエレメント２００Ｃの製造が容易となる。
（実施形態４）
　図１０は、実施形態４に係るアンテナ装置１０Ｄの斜視図である。図１１は、実施形態４に係るアンテナ装置１０Ｄの側面図である。実施形態４に係るアンテナ装置１０Ｄは、以下の点を除いて、実施形態１に係るアンテナ装置１０Ａと同様である。
　実施形態４に係るアンテナエレメント２００Ｄは、実施形態１に係るアンテナエレメント２００Ａと同様にして、フランジ２２０Ｄを有している。また、実施形態４に係るアンテナエレメント２００Ｄは、実施形態１に係るアンテナエレメント２００Ａと同様にして、基板１００Ｄに設けられたスルーホール１１０Ｄに挿通された突起２３０Ｄを有している。また、突起２３０Ｄは、リフローはんだによってスルーホール１１０Ｄに固定されている。
　実施形態４に係るアンテナエレメント２００Ｄの第３方向Ｚの正方向側の端部には、構造体２４０Ｄが設けられている。構造体２４０Ｄは、第３方向Ｚにおいて導体２１０Ｄより幅広となっている。構造体２４０Ｄは、例えば導体２１０Ｄの第３方向Ｚの正方向側の端部と一体となっている。構造体２４０Ｄは、構造体２４０Ｄの第３方向Ｚの正方向側の第２幅広面２４２Ｄを含んでいる。第２幅広面２４２Ｄは、基板１００Ｄの第３方向Ｚの正方向側の面と略平行になっている。また、第２幅広面２４２Ｄの第３方向Ｚに垂直な方向の幅は、導体２１０Ｄの第３方向Ｚに垂直な幅より広くなっている。
　実施形態４においては、実施形態３と同様にして、ピンインペースト実装、ＳＭＴ等の実装において、第２幅広面２４２Ｄが設けられていない場合と比較して、吸着ノズルにアンテナエレメント２００Ｄを吸着させやくすることができる。
　また、実施形態４においては、実施形態３と比較して、キャップをアンテナエレメント２００Ｄに取り付ける工程が不要となる。したがって、実施形態４においては、実施形態３と比較して、アンテナ装置１０Ｄの組立工数を低減することができる。
（実施形態５）
　図１２は、実施形態５に係る自動車３０Ｅの一部分の模式図である。
　図１２において、第２方向Ｙを示す黒点付き白丸は、紙面の奥から手前に向かう方向が第２方向Ｙの正方向であり、紙面の手前から奥に向かう方向が第２方向Ｙの負方向であることを示している。
　図１２において、第１方向Ｘの正方向は自動車３０Ｅの前方向であり、第１方向Ｘの負方向は自動車３０Ｅの後方向である。第２方向Ｙの正方向は、自動車３０Ｅの後方から見て自動車３０Ｅの左方向であり、第２方向Ｙの負方向は、自動車３０Ｅの後方から見て自動車３０Ｅの右方向である。第３方向Ｚの正方向は自動車３０Ｅの上方向であり、第３方向Ｚの負方向は自動車３０Ｅの下方向である。
　自動車３０Ｅは、筐体３２Ｅ、ルーフ３４Ｅ及びリアガラス３６Ｅを備えている。筐体３２Ｅには、図１３を用いて後述する通信装置２０Ｅ、図１４を用いて後述する通信装置２０Ｆ等の通信装置が収容されている。或いは、筐体３２Ｅには、実施形態１～実施形態４において説明したアンテナ装置が収容されていてもよい。筐体３２Ｅは、ルーフ３４Ｅの取付領域３４ａＥの下方に設けられている。ルーフ３４Ｅは、取付領域３４ａＥを除いて、金属からなっている。取付領域３４ａＥは、例えば、樹脂、ガラス等の誘電体からなっている。取付領域３４ａＥが誘電体からなる場合、取付領域３４ａＥが金属からなる場合と比較して、筐体３２Ｅに収容された通信装置によって送受信される電波が取付領域３４ａＥを通過しやすくなる。
　図１３は、実施形態５に係る通信装置２０Ｅの斜視図である。実施形態５に係る通信装置２０Ｅは、以下の点を除いて、実施形態１に係るアンテナ装置１０Ａと同様である。
　通信装置２０Ｅは、基板１００Ｅ、アンテナエレメント２００Ｅ及び素子５００Ｅを備えている。
　基板１００Ｅの第３方向Ｚの正方向側の全面には、導体パターン１０２Ｅが設けられている。アンテナエレメント２００Ｅの少なくとも一部分及び素子５００Ｅの少なくとも一部分は、基板１００Ｅの第３方向Ｚの正方向の面側に設けられている。アンテナエレメント２００Ｅは、マイクロストリップライン１２０Ｅを介して素子５００Ｅに電気的に接続されている。マイクロストリップライン１２０Ｅは、例えば、基板１００Ｅの第３方向Ｚの負方向の面側に設けられている。
　素子５００Ｅは、例えば、集積回路（ＩＣ）等の信号処理素子である。素子５００Ｅは、例えば、アンテナエレメント２００Ｅによって送受信される電波によって発生する信号を処理している。ただし、素子５００Ｅは、上述した素子と異なる素子であってもよい。図１３に示す例において、アンテナエレメント２００Ｅは、素子５００Ｅの比較的近くに設けられている。具体的には、素子５００Ｅは、アンテナエレメント２００Ｅの第１方向Ｘの正方向側に位置している。なお、図１３に示す素子５００Ｅは模式図である。したがって、図１３に示す素子５００Ｅは、素子５００Ｅの実際の大きさや形状を示唆するものではない。
　素子５００Ｅは、例えばリフローはんだによって、基板１００Ｅに接続されている。この場合、アンテナエレメント２００Ｅをリフローはんだによって基板１００Ｅに接続する工程と、素子５００Ｅをリフローはんだによって基板１００Ｅに接続する工程と、を同じ自動実装装置において実施することができる。したがって、アンテナエレメント２００Ｅを基板１００Ｅに接続する工程と、素子５００Ｅを基板１００Ｅに接続する工程と、が別々の工程となる場合と比較して、通信装置２０Ｅの製造工数を少なくすることができる。
　通信装置２０Ｅは、図１２に示す筐体３２Ｅに収容されている。この場合、通信装置２０Ｅは、図１３に示す向きと同じ向きで筐体３２Ｅに収容されてもよいし、図１３に示す向きと異なる向きで筐体３２Ｅに収容されてもよい。例えば、通信装置２０Ｅが図１３に示す向きと同じ向きで筐体３２Ｅに収容される場合、アンテナエレメント２００Ｅの少なくとも一部分及び素子５００Ｅの少なくとも一部分は、基板１００Ｅに対して自動車の上方向側に位置しており、素子５００Ｅがアンテナエレメント２００Ｅよりも自動車の前方向側に位置している。しかしながら、素子５００Ｅは、アンテナエレメント２００Ｅに対して、第３方向Ｚに垂直であって図１３に示す方向と異なる方向に位置していてもよい。例えば、素子５００Ｅは、アンテナエレメント２００Ｅに対して、自動車の後方向側、左方向側又は右方向側にあってもよい。また、アンテナエレメント２００Ｅの少なくとも一部分及び素子５００Ｅの少なくとも一部分は、基板１００Ｅに対して自動車の下方向側に位置していてもよい。
　図１４は、図１３の変形例に係る通信装置２０Ｆの斜視図である。変形例に係る通信装置２０Ｆは、以下の点を除いて、実施形態５に係る通信装置２０Ｅと同様である。
　変形例に係る通信装置２０Ｆは、基板１００Ｆ、アンテナエレメント２００Ｆ及び素子５００Ｆを備えている。変形例に係るアンテナエレメント２００Ｆ及び素子５００Ｆは、基板１００Ｆに設けられたマイクロストリップライン１２０Ｆを介して電気的に接続されている。
　変形例に係る素子５００Ｆは、素子５００Ｆから比較的離れた位置に設けられている。例えば、図１４に示す例におけるアンテナエレメント２００Ｆと素子５００Ｆとの間の第１方向Ｘの距離は、図１３に示すアンテナエレメント２００Ｅと素子５００Ｅとの間の第１方向Ｘの距離より長くなっている。また、図１４に示す例においては、アンテナエレメント２００Ｆの第２方向Ｙの両側には、導体パターン１０２Ｆが設けられていない。
　図１１～図１４では、アンテナ装置を備える通信装置が自動車のルーフの下方に設けられた筐体に収容されている例を説明した。しかしながら、自動車においてアンテナ装置及び通信装置が設けられる位置はこの例に限定されない。例えば、アンテナ装置は、自動車のルーフの上面に設けられたアンテナケースに収容されていてもよい。
　また、アンテナ装置及び通信装置の用途は、自動車に限定されない。例えば、アンテナ装置及び通信装置は、自動販売機、券売機、ドローン等に搭載されていてもよい。
　以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
　本明細書によれば、以下の態様が提供される。
（態様１）
　態様１は、
　基板と、
　少なくとも一部分がリフローはんだによって前記基板に接続されたアンテナエレメントと、
を備えるアンテナ装置である。
　態様１によれば、アンテナエレメントを基板に手はんだによって接続する必要がない。したがって、手はんだが用いられる場合と比較して、基板とアンテナエレメントとの接続の品質を安定させることができる。また、手はんだが用いられる場合と比較して、基板とアンテナエレメントとの接続に用いられるはんだの量を少なくすることができる。さらに、基板上への部品の実装が必要な場合、同一の工程内でアンテナエレメントの実装とともに部品の実装が行えるため、量産における工程を削減することが可能である。また、態様１によれば、アンテナエレメントを保持するホルダと、当該ホルダを基板に固定するねじと、が不要となる。このため、当該ホルダ及び当該ねじが用いられる場合と比較して、アンテナ装置の組立工数、部品点数及びコストを低減することができる。また、当該ねじが用いられる場合と比較して、ねじによるアンテナエレメントの指向性への影響を抑制することができる。
（態様２）
　態様２は、
　前記アンテナエレメントの一部分が前記基板に設けられたスルーホールに挿通されている、態様１に記載のアンテナ装置である。
　態様２によれば、アンテナエレメントの一部分がスルーホールに挿通されずにアンテナエレメントが基板の表面に取り付けられている場合と比較して、アンテナエレメントを基板に対して安定して取り付けることができる。
（態様３）
　態様３は、
　前記アンテナエレメントに、前記アンテナエレメントより幅広な構造体が設けられている、態様１又は２に記載のアンテナ装置である。
　態様３によれば、吸着ノズルを構造体に吸着させて、アンテナエレメントを基板に実装させることができる。したがって、構造体が設けられていない場合と比較して、吸着ノズルにアンテナエレメントを吸着させやすくすることができる。
（態様４）
　態様４は、
　前記アンテナエレメントが、前記基板が位置する側に設けられた台座を有する、態様１～３のいずれか一に記載のアンテナ装置である。
　態様４によれば、台座が設けられていない場合と比較して、アンテナエレメントを基板に対して安定して立てることができる。
（態様５）
　態様５は、
　態様１～４のいずれか一に記載のアンテナ装置と、
　少なくとも一部分が前記基板に接続され、前記アンテナ装置で送受信する信号を処理する素子と、
を備える通信装置である。
　態様５によれば、アンテナエレメントを基板に接続する工程と、素子を基板に接続する工程と、を同じ自動実装装置において実施することができる。したがって、アンテナエレメントを基板に接続する工程と、素子を基板に接続する工程と、が別々の工程となる場合と比較して、通信装置の製造工数を少なくすることができる。
（態様６）
　態様６は、
　前記アンテナエレメントが前記基板の表面に取り付けられている、態様１～４のいずれか一に記載のアンテナ装置である。
　態様６によれば、基板にスルーホールを設ける必要がない。したがって、基板にスルーホールが設けられる場合と比較して、アンテナエレメントを基板に接続する工数を少なくすることができる。
（態様７）
　態様７は、
　前記アンテナエレメントがＶ２Ｘアンテナエレメントである、態様１～４及び６のいずれか一に記載のアンテナ装置である。
　態様７によれば、Ｖ２Ｘアンテナエレメントを基板に手はんだによって接続する必要がない。また、Ｖ２Ｘアンテナエレメントを保持するホルダと、当該ホルダを基板に固定するねじと、が不要となる。
　この出願は、２０２１年１１月２５日に出願された日本出願特願２０２１－１９０８１１号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｋ　アンテナ装置、２０Ｅ，２０Ｆ　通信装置、３０Ｅ　自動車、３２Ｅ　筐体、３４Ｅ　ルーフ、３４ａＥ　取付領域、３６Ｅ　リアガラス、１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ，１００Ｋ　基板、１０２Ｅ，１０２Ｆ　導体パターン、１１０Ａ，１１０Ｃ，１１０Ｄ　スルーホール、１２０Ｅ，１２０Ｆ　マイクロストリップライン、２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ，２００Ｅ，２００Ｆ，２００Ｋ　アンテナエレメント、２１０Ａ，２１０Ｂ，２１０Ｃ，２１０Ｄ　導体、２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ，２２０Ｄ　フランジ、２３０Ａ，２３０Ｃ，２３０Ｄ　突起、２４０Ｃ　キャップ、２４０Ｄ　構造体、２４２Ｃ　第１幅広面、２４２Ｄ　第２幅広面、５００Ｅ，５００Ｆ　素子、９００Ｋ　ホルダ、９０２Ｋ　ねじ、Ｘ　第１方向、Ｙ　第２方向、Ｚ　第３方向

Claims (9)

  1. 　基板と、
    　少なくとも一部分がリフローはんだによって前記基板に接続されたアンテナエレメントと、
    を備えるアンテナ装置。
  2. 　前記アンテナエレメントの一部分が前記基板に設けられたスルーホールに挿通されている、請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 　前記アンテナエレメントに、前記アンテナエレメントより幅広な構造体が設けられている、請求項１に記載のアンテナ装置。
  4. 　前記アンテナエレメントに、前記アンテナエレメントより幅広な構造体が設けられている、請求項２に記載のアンテナ装置。
  5. 　前記アンテナエレメントが、前記基板が位置する側に設けられた台座を有する、請求項１に記載のアンテナ装置。
  6. 　前記アンテナエレメントが、前記基板が位置する側に設けられた台座を有する、請求項２に記載のアンテナ装置。
  7. 　前記アンテナエレメントが、前記基板が位置する側に設けられた台座を有する、請求項３に記載のアンテナ装置。
  8. 　前記アンテナエレメントが、前記基板が位置する側に設けられた台座を有する、請求項４に記載のアンテナ装置。
  9. 　請求項１～８のいずれか一項に記載のアンテナ装置と、
    　少なくとも一部分が前記基板に接続され、前記アンテナ装置で送受信する信号を処理する素子と、
    を備える通信装置。
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