JP6033560B2 - マルチバンドアンテナ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の周波数帯の電波を受信可能なマルチバンドアンテナ及びその製造方法に関する。

携帯電話等の無線通信機器に組み込まれる基板実装型アンテナ（チップアンテナ）は、通常、導電体からなるアンテナパターンと、アンテナパターンを保持し、樹脂やセラミックス等の誘電体からなる基体とで構成される（例えば、特許文献１参照）。

近年、携帯電話等の無線通信機器は、多機能化に伴い、通話用電波だけでなく、無線ＬＡＮ、ＧＰＳ、あるいはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）用電波など、周波数帯の異なる複数種の電波を受信するものが増えている。例えば特許文献２には、この種の無線通信器に組み込まれるアンテナとして、アンテナパターンの回路設計を工夫して複数の周波数帯の電波を受信可能としたマルチバンドアンテナが示されている。

特開２００５−８０２２９号公報 特開２００９−２７８３７６号公報

しかし、受信する電波の周波数帯が大きく異なる場合、特許文献２のようにアンテナパターンの回路設計を工夫するだけでは対応できないことがある。

また、無線通信機器に複数のチップアンテナを組み込み、各チップアンテナの基体の誘電率を異ならせれば、周波数帯が大きく異なる複数種の電波を受信することが可能となる。しかし、複数のチップアンテナを別個に製造することで製造コストが嵩む上、無線通信機器の内部に複数のチップアンテナを組み込むための設置スペースが必要となる。

本発明が解決すべき課題は、幅広い周波数帯の電波を受信可能であり、低コストに製造可能で且つ設置スペースの小さいマルチバンドアンテナを提供することにある。

前記課題を解決するためになされた本発明は、導電体からなる第１アンテナパターン、及び、第１アンテナパターンを保持し、誘電体からなる第１基体を有する第１アンテナ部と、導電体からなる第２アンテナパターン、及び、第２アンテナパターンを保持し、第１基体と誘電率の異なる誘電体からなる第２基体を有する第２アンテナ部とを備えたマルチバンドアンテナであって、第１アンテナ部及び第２アンテナパターンをインサート部品として第２基体を射出成形することにより、第１アンテナ部と第２アンテナ部とを一体化したマルチバンドアンテナを提供する。

また、本発明は、導電体からなる第１アンテナパターン、及び、第１アンテナパターンを保持した誘電体からなる第１基体を有する第１アンテナ部と、導電体からなる第２アンテナパターン、及び、第２アンテナパターンを保持し、第１基体と誘電率の異なる誘電体からなる第２基体を有する第２アンテナ部とを備えたマルチバンドアンテナを製造するための方法であって、第１アンテナ部を形成する工程と、第１アンテナ部及び第２アンテナパターンをインサート部品として第２基体を射出成形することにより、第１アンテナ部と第２アンテナ部とを一体化する工程とを有するマルチバンドアンテナの製造方法を提供する。

このように、マルチバンドアンテナに第１アンテナ部及び第２アンテナ部を設け、各アンテナ部の基体の誘電率を異ならせることで、幅広い周波数帯の電波を受信することが可能となる。また、第１アンテナ部及び第２アンテナパターンをインサート部品として第２基体を射出成形することにより、第２アンテナ部を形成すると同時に第１アンテナ部と第２アンテナ部とを一体化することができるため、工数が削減され、製造コストを低減できる。また、第１アンテナ部及び第２アンテナ部を一体化することで、別個に形成された複数のチップアンテナを無線通信機器に組み込む場合と比べて、設置スペースを縮小することができる。

第１アンテナ部は、例えば第１アンテナパターンをインサート部品として第１基体を射出成形することにより形成することができる。この場合、第１基体及び第２基体は、誘電率の異なる樹脂で二色成形することができる。具体的には、第１基体を射出成形した後、この第１基体（第１アンテナ部）をインサート部品として第２基体を射出成形することにより、異なる材料からなる第１基体及び第２基体を一体に成形することができる。

以上のように、本発明によれば、幅広い周波数帯の電波を受信可能であり、低コストに製造可能で且つ設置スペースの小さいマルチバンドアンテナを得ることができる。

本発明の一実施形態に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。 上記マルチバンドアンテナのＡ−Ａ線を含む平面における断面図である。 本発明の一実施形態に係る製造方法で用いられるフープ材であり、（ａ）は打ち抜き工程を施した状態、（ｂ）は折り曲げ工程を施した状態、（ｃ）は第１基体を射出成形した状態、（ｄ）は第２基体を射出成形した状態、（ｅ）は分離工程を施した状態を示す。 他の実施形態に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の一実施形態に係るマルチバンドアンテナ１は、図１に示すように、全体として略直方体をなし、第１アンテナ部１０と第２アンテナ部２０とを一体に有する。第１アンテナ部１０は、導電体からなる第１アンテナパターン１１と、誘電体からなる第１基体１２（高密度の散点で示す）とからなる。第２アンテナ部２０は、導電体からなる第２アンテナパターン２１と、誘電体からなる第２基体２２（低密度の散点で示す）とからなる。マルチバンドアンテナ１の長辺方向の長さは３〜１０ｍｍ程度である。尚、以下では、図１に示す上下方向を「上下方向」として説明を進めるが、これはマルチバンドアンテナ１の使用態様を限定する趣旨ではない。

第１アンテナパターン１１及び第２アンテナパターン２１は、導電板、例えば金属板、具体的には銅板や鋼板、ＳＵＳ板、真ちゅう板等で形成される。導電板には、必要に応じてメッキ（例えば金メッキ）を施しても良い。導電板の厚さは、０．２〜０．８ｍｍ程度である。第１アンテナパターン１１は第１基体１２の表面に設けられ、第２アンテナパターン２１は第２基体２２の表面に設けられる（図２参照）。基体１２，２２との密着力を保持するために、アンテナパターン１１，２１のうち、少なくとも基体１２，２２との接合面はある程度粗い方が好ましく、例えば面粗度（算術平均粗さ）Ｒａが１．６以上、好ましくは３．２以上に設定される。本実施形態では、図１に示すように、第１アンテナパターン１１がマルチバンドアンテナ１の上面にのみ設けられ、第２アンテナパターン２１がマルチバンドアンテナ１の手前側の側面にのみ設けられる。

アンテナパターン１１，２１の一部は、給電端子部として機能する。図示例では、第１アンテナパターン１１の端部が第１基体１２から下方に突出し、この突出部分が給電端子部１１ａとして機能する。第２アンテナパターン２１は、長手方向一方の端部に給電端子部２１ａが設けられる。給電端子部１１ａ，２１ａには図示しない給電線が接続される。

第１基体１２は、誘電体からなり、例えば樹脂やセラミックス等からなる。本実施形態の第１基体１２は、第１アンテナパターン１１をインサート部品とした樹脂の射出成形品である。図示例では、第１基体１２の表面と第１アンテナパターン１１の表面とが面一になっている。第１基体１２は、例えば誘電率４以上の樹脂で形成される。具体的には、ベース樹脂として例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）等を使用することができる。また、樹脂に配合する充填材は特に限定されず、例えばセラミック等を配合することができる。尚、誘電率４以上の樹脂とは、ベース樹脂の誘電率が４以上のものに限らず、充填材の配合により樹脂全体として誘電率が４以上となるものを含む。

第２基体２２は、第１基体１２と誘電率の異なる誘電体からなる。本実施形態の第２基体２２は、第１アンテナ部１０（第１アンテナパターン１１及び第１基体１２）及び第２アンテナパターン２１をインサート部品とした樹脂の射出成形品である。図示例では、第２基体２２の表面と第２アンテナパターン２１の表面とが面一になっている。尚、第２基体２２の材料の具体例は第１基体１２と同様であるため、重複説明を省略する。

次に、上記のマルチバンドアンテナ１の製造方法を、図３を用いて説明する。マルチバンドアンテナ１は、（ａ）打ち抜き工程、（ｂ）折り曲げ工程、（ｃ）第１射出成形工程、（ｄ）第２射出成形工程、及び（ｅ）分離工程を順に経て製造される。

まず、打ち抜き工程で、図示しない打ち抜きプレス金型により導電板を打ち抜いて所定形状に形成する。具体的には、図３（ａ）に示すように、第１アンテナパターン１１及び第２アンテナパターン２１を平面上に展開した平面展開形状３１を形成する。本実施形態では、長尺板状の導電板（フープ材３０）に、複数の平面展開形状３１を長手方向に並べて打ち抜く。平面展開形状３１は、ブリッジ３２を介してフープ材３０の枠３３に連結されている。

次に、フープ材３０が図３の矢印で示す方向に送られ、平面展開形状３１が折り曲げ工程に供給される。折り曲げ工程では、図示しない折り曲げプレス金型でフープ材３０の平面展開形状３１を折り曲げて、第１アンテナパターン１１及び第２アンテナパターン２１を所定形状に形成する（図３（ｂ）参照）。折り曲げ工程は、第１アンテナパターン１１及び第２アンテナパターン２１をフープ材３０の枠３３にブリッジ３２を介して取り付けた状態のまま行われる。尚、平面展開形状３１を折り曲げる際、一部のブリッジ３２はアンテナパターンから切り離されるが、各アンテナパターンはそれぞれ少なくとも１箇所のブリッジ３２を介して枠３３に連結される。図示例では、第１アンテナパターン１１は、１箇所のブリッジ３２を介してフープ材３０の枠３３に連結され、第２アンテナパターン２１は、長手方向両端に設けられた２箇所のブリッジ３２を介してフープ材３０の枠３３に連結される。これにより、第１アンテナパターン１１及び第２アンテナパターン２１をフープ材３０と一体化した状態のまま折り曲げることができる。尚、折り曲げ工程は、一回のプレスで行っても良いし、複数回に分けて行っても良い。

そして、フープ材３０がさらに送られ、第１アンテナパターン１１及び第２アンテナパターン２１が射出成形工程に供給される。本実施形態では、第１基体１２を成形する第１射出成形工程と、第２基体２２を成形する第２射出成形工程とを順に行うことにより、第１基体１２及び第２基体２２が二色成形される。具体的には、まず、図示しない第１射出成形金型のキャビティ内に第１アンテナパターン１１をインサート部品として配置した状態で、キャビティに樹脂を射出することで第１基体１２を成形し、これにより第１アンテナ部１０が形成される（第１射出成形工程、図３（ｃ）参照）。そして、フープ材３０をさらに送り、第１アンテナ部１０及び第２アンテナパターン２１を図示しない第２射出成形金型のキャビティ内に配置した状態で、キャビティに樹脂を射出して第２基体２２を成形する。これにより、第２アンテナ部２０が形成されると同時に、第１アンテナ部１０と第２アンテナ部２０とが一体化される（第２射出成形工程、図３（ｄ）参照）。

最後に、分離工程で、フープ材３０の枠３３から成形品（マルチバンドアンテナ１）を分離する（図３（ｅ）参照）。図示例では、第１アンテナパターン１１と枠３３とを連結するブリッジ３２が、第１アンテナパターン１１と一体化されるように根元側（枠３３側）で切断され、このブリッジ３２が給電端子部１１ａとして機能する。マルチバンドアンテナ１は、射出成形工程の後、すぐにフープ材３０から分離しても良いし、一旦、フープ材３０と共に成形品を巻き取ってもよい。マルチバンドアンテナ１をフープ材３０と共に巻き取っておけば、保管や運搬がしやすいと共に、マルチバンドアンテナ１の整列状態を維持し、マルチバンドアンテナ１同士の干渉を防止できる。

上記の製造工程において、折り曲げプレス金型のプレスと第１及び第２射出成形金型の型締めとを共通の駆動部（プレス機）で行うと、各金型に別個の駆動部を設ける必要がなく、装置を簡略化できる。また、折り曲げプレス金型の折り曲げ加工と、第１及び第２射出成形金型の型締めとを同時に行うことで、サイクルタイムを短縮することができる。

本発明は上記の実施形態に限られない。以下に、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付して重複説明を省略する。

例えば、上記の折り曲げ工程において、折り曲げ動作が２段階になる場合や、折り曲げプレス金型で導電板を折り曲げた後、導電板をさらに折り曲げたい場合には、第１及び第２射出成形金型の型締め力とは別個に設けたアクチュエータ（図示省略）で導電板を折り曲げることもできる。このアクチュエータは、折り曲げプレス金型の内部に設けることもできるし、外部に設けることもできる。アクチュエータとしては、例えば、エアシリンダや油圧シリンダ、あるいはモータ等を使用することができる。

また、上記の実施形態では、基体１２，２２の表面にアンテナパターン１１，２１が設けられているが、これに限らず、アンテナパターンの一部又は全部を基体の内部に埋め込んでも良い（図示省略）。

また、上記の実施形態では、マルチバンドアンテナを２つのアンテナ部（第１アンテナ部１０及び第２アンテナ部２０）で構成した場合を示したが、これに限らず、マルチバンドアンテナを３以上のアンテナ部で構成してもよい（図示省略）。

また、上記の実施形態では、第１アンテナパターン１１及び第２アンテナパターン２１がそれぞれマルチバンドアンテナ１の一つの側面に設けられた場合を示したが、これに限らず、各アンテナパターンを複数の側面に設けてもよい。また、上記の実施形態では、第１アンテナパターン１１及び第２アンテナパターン２１がそれぞれ連続した導電体からなる場合を示したが、分離した複数の導電体でアンテナパターンを構成してもよい。例えば、図４に示すマルチバンドアンテナ４０では、第１アンテナパターン１１が複数の側面に跨って連続した一つの導電板からなり、第２アンテナパターン２１が、複数の側面に跨って連続した導電板と、これと分離した複数の導電板からなる。このマルチバンドアンテナ１は、例えば、折り曲げ工程で導電板（平面展開形状３１）を折り曲げて立体形状の第１アンテナパターン１１及び第２アンテナパターン２１を形成した後、この立体形状のアンテナパターン１１，２１をインサート部品として第１射出成形工程及び第２射出成形工程を行うことで製造できる。

また、上記の実施形態では、アンテナパターン１１，２１をフープ材３０に連結した状態で基体１２，２２の射出成形を行う場合を示したが、これに限らず、例えば、第１アンテナ部１０を別途の工程で形成し、この第１アンテナ部１０をインサート部品として第２基体２２を射出成形することにより、第２アンテナ部２０を形成してもよい。この場合、第１アンテナ部１０の第１基体１２は、射出成形に適さない材料、例えばセラミックスでも形成することができる。

１ マルチバンドアンテナ
１０ 第１アンテナ部
１１ 第１アンテナパターン
１２ 第１基体
２０ 第２アンテナ部
２１ 第２アンテナパターン
２２ 第２基体
３０ フープ材

Claims (6)

1. 導電体からなる第１アンテナパターン、及び、前記第１アンテナパターンを保持し、誘電体からなる第１基体を有する第１アンテナ部と、導電体からなる第２アンテナパターン、及び、前記第２アンテナパターンを保持し、前記第１基体と誘電率の異なる誘電体からなる第２基体を有する第２アンテナ部とを一体に備えたマルチバンドアンテナであって、
   前記第２基体が、前記第１アンテナ部及び前記第２アンテナパターンが埋め込まれた射出成形品であり、
   全体として略直方体をなし、前記第１アンテナパターン及び前記第２アンテナパターンが互いに直交する面に設けられ、
   前記第１基体の隣接する複数の側面および前記第２基体の隣接する複数の側面がマルチバンドアンテナの表面に露出し、前記第１アンテナパターンが前記第１基体の前記隣接する複数の側面に設けられ、前記第２アンテナパターンが前記第２基体の前記隣接する複数の側面に設けられたマルチバンドアンテナ。
2. 前記第１基体が、前記第１アンテナパターンをインサート部品とした射出成形品である請求項１記載のマルチバンドアンテナ。
3. 前記第１基体及び前記第２基体が、ベース樹脂の異なる樹脂からなる請求項１又は２に記載のマルチバンドアンテナ。
4. 導電体からなる第１アンテナパターン、及び、前記第１アンテナパターンを保持し、誘電体からなる第１基体を有する第１アンテナ部と、導電体からなる第２アンテナパターン、及び、前記第２アンテナパターンを保持し、前記第１基体と誘電率の異なる誘電体からなる第２基体を有する第２アンテナ部とを備え、全体として略直方体をなし、前記第１アンテナパターン及び前記第２アンテナパターンが互いに直交する面に設けられ、前記第１基体の隣接する複数の側面および前記第２基体の隣接する複数の側面がマルチバンドアンテナの表面に露出し、前記第１アンテナパターンが前記第１基体の前記隣接する複数の側面に設けられ、前記第２アンテナパターンが前記第２基体の前記隣接する複数の側面に設けられたマルチバンドアンテナを製造するための方法であって、
   前記第１アンテナ部を形成する工程と、前記第１アンテナ部及び前記第２アンテナパターンをインサート部品として前記第２基体を射出成形することにより、前記第２基体に前記第１アンテナ部及び前記第２アンテナパターンを埋め込んだ状態で前記１アンテナ部と前記第２アンテナ部とを一体化する工程とを有するマルチバンドアンテナの製造方法。
5. 前記第１アンテナ部を、前記第１アンテナパターンをインサート部品として前記第１基体を射出成形することにより形成する請求項４記載のマルチバンドアンテナの製造方法。
6. 前記第１基体及び前記第２基体を、誘電率の異なる樹脂で二色成形する請求項５記載のマルチバンドアンテナの製造方法。

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