JP2011529319A - 無線機器における内蔵型アンテナおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

パターン印刷により形成可能な無線機器における内蔵型アンテナおよびその製造方法が開示される。本発明による無線機器における内蔵型アンテナは、無線機器に収容された基板と、無線機器のハウジングの内部面に印刷され、基板と連結されて電気信号を送受信する放射ユニットと、放射ユニットに印刷されて放射ユニットを絶縁させる絶縁ユニットと、を備える。ここで、放射ユニットは、ハウジングの内部面に順次にパターン印刷される第１および第２の放射体を備え、絶縁ユニットは、第１および第２の放射体を順次に覆うように印刷される第１および第２の絶縁体を備える。このような構成によれば、放射ユニットおよび絶縁ユニットがパターン印刷により最小厚さに形成される結果、無線機器に内蔵される内蔵型アンテナを最小化させることができる。

Description

本発明は内蔵型アンテナに係り、さらに詳しくは、無線機器にパターン印刷により内蔵される無線機器における内蔵型アンテナおよびその製造方法に関する。

一般に、無線機器とは、場所を問わずにどこでも無線通信を通じて情報を送受信することができる機器の総称であり、携帯電話や、パームトップパソコンまたは個人用の携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）またはハンドヘルドコンピュータ（ＨＰＣ：Ｈａｎｄ Ｈｅｌｄ ＰＣ）などを含む。この種の無線機器には無線で電子情報を送受信するアンテナが設置される。

現代の高度化社会における無線通信の発展には目を見張るものがあり、これに伴い、無線機器の普及が急増しつつある。これにより、無線機器の携行性（持ち運び性）が無線機器の主な特性として認識されている。

無線機器の携行性を高めるための方案の代表例としては、無線機器を構成する部品の体積を極力抑えることにより小型の無線機器を提供する方案が挙げられる。これにより、無線機器に設置されるアンテナの縮小化が進んでいる。特に、最近には、無線機器に内蔵型アンテナを組み込むことによりコンパクト化を図った無線機器が普及されている。

一方、内蔵型アンテナは、放射体と、絶縁体と、これら放射体および絶縁体を保持して電気信号を入出力する基板と、を備えて無線機器に組み込まれる。すなわち、内蔵型アンテナは無線機器の外部において製造されて無線機器に組み込まれる。このため、無線機器に内蔵型アンテナを組み込むための別途の工程が望まれる。

また、上述した内蔵型アンテナを構成する放射体、絶縁体および基板の厚さは内蔵型アンテナの小型化を阻害する要因であり、これらの厚さの減少は、製造コストの増大および放射性能の低下の原因となる。

この理由から、製造が簡単であり、製造コストが安価であるほか、放射能に優れた小型の内蔵型アンテナに関する持続的な研究が切望される。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、移動通信端末に直接的に内蔵型アンテナを組み込むことができる無線機器における内蔵型アンテナを提供するところにその目的がある。

本発明の他の目的は、製造コストが安価であり、しかも、放射能に優れた無線機器における内蔵型アンテナを提供するところにある。

本発明のさらに他の目的は、上述した目的が達成された無線機器における内蔵型アンテナの製造方法を提供するところにある。

上記の目的を達成するために、本発明による無線機器における内蔵型アンテナは、無線機器に収容された基板と、前記無線機器のハウジングの内部面に印刷され、前記基板と連結されて電気信号を送受信する放射ユニットと、前記放射ユニットに印刷されて前記放射ユニットを絶縁させる絶縁ユニットと、を備える。

本発明の好適な一実施の形態によれば、前記放射ユニットは、前記ハウジングの内部面にパターン印刷された第１の放射体と、前記第１の放射体を覆うように一部介装された前記絶縁ユニットの上に前記第１の放射体と通電されるようにパターン印刷された第２の放射体と、を備える。すなわち、前記第１および第２の放射体が前記絶縁ユニットの一部を挟んで印刷形成されることにより、両面アンテナが形成される。

前記絶縁ユニットは、前記第１の放射体を覆うように絶縁塗料の印刷により形成され、前記第１および第２の放射体が互いに通電される通電溝を有する第１の絶縁体と、前記第２の放射体を覆うように前記絶縁塗料の印刷により形成される第２の絶縁体と、を備える。

上述した構成を有する前記放射ユニットおよび前記絶縁ユニットは、順次に多層印刷される変形例も可能である。

本発明の他の無線機器における内蔵型アンテナは、無線で電気信号を送受信するように無線機器に内蔵される内蔵型アンテナにおいて、前記内蔵型アンテナは、前記無線機器に設けられる基板と、前記基板と連結されるように前記無線機器の内面にパターン印刷されて前記電気信号を送受信する放射部と、を備える。ここで、前記放射部は、前記無線機器の内面にパターン印刷される放射体と、前記放射体を覆うように印刷されて前記放射体を絶縁させる絶縁体と、を備える。

本発明の目的を達成するために、本発明による無線機器における内蔵型アンテナの製造方法は、無線機器に基板を設ける工程と、前記無線機器のハウジングの内部面に前記基板と連結されるとともに互いに通電される第１および第２の放射体を印刷する工程と、前記第１および第２の放射体をそれぞれ絶縁させる第１および第２の絶縁体を印刷する工程と、を含む。

具体的に、前記第１および第２の放射体の印刷工程は、前記ハウジングの内部面に金属性ペーストを用いてパターンを印刷する工程と、前記印刷されたパターンをめっきして金属化させる工程と、を含む。このとき、第１および第２の放射体は、前記第１の絶縁体を挟んで積層印刷されることにより両面アンテナを実現してもよい。このために、前記第１の絶縁体には、前記第１および第２の放射体が互いに通電されるように未印刷の通電孔が設けられる。

前記第１および第２の放射体の印刷工程と、前記第１および第２の絶縁体の印刷工程は順次に複数回繰り返し行われてもよい。

本発明の他の無線機器における内蔵型アンテナの製造方法は、無線機器に基板を設ける工程と、前記基板と連結されるように前記無線機器の内面に第１の放射体をパターン印刷する工程と、前記第１の放射体を覆うように第１の絶縁体を印刷する工程と、前記第１の絶縁体の上に前記第１の放射体と通電されるとともに前記基板と連結される第２の放射体をパターン印刷する工程と、前記第２の放射体を覆うように第２の絶縁体を印刷する工程と、を含む。このとき、前記第１の絶縁体には、前記第１および第２の放射体が互いに通電されるように通電溝が設けられる。

前記第１の放射体の印刷工程と、第１の絶縁体の印刷工程と、前記第２の放射体の印刷工程および第２の絶縁体の印刷工程は順次に複数回繰り返し行われて多層の両面アンテナを実現してもよい。

本発明によれば、第一に、無線機器の内面にアンテナを印刷して形成することにより、無線機器にアンテナを直接的に形成することが可能になる。これにより、別途のアンテナ組立体を無線機器に組み込む工程が不要になることから、製造工程が簡単になる。

第二に、無線機器の内面にアンテナを構成する放射ユニットおよび絶縁ユニットをパターン印刷により形成することにより、放射ユニットおよび絶縁ユニットの厚さを極力抑えることができる。これにより、無線機器の小型化が可能になるとともに、製造コストを削減することが可能になる。なお、放射ユニットが最小厚さに形成されても、印刷されたパターンにより放射能の信頼性を確保することができる。

第三に、放射ユニットおよび絶縁ユニットを無線機器の本体から取り外し可能なハウジングに形成し、無線機器の本体に設けられた基板と連結することにより、ハウジングを本体に取り付ける動作により容易に放射ユニットと基板を互いに連結することができる。

本発明の好適な一実施の形態による無線機器における内蔵型アンテナを説明するための概略分解斜視図である。 図１に示す無線機器における内蔵型アンテナの製造工程別の平面図である。 図１に示す無線機器における内蔵型アンテナの製造工程別の平面図である。 図１に示す無線機器における内蔵型アンテナの製造工程別の平面図である。 図１に示す無線機器における内蔵型アンテナの製造工程別の平面図である。 ハウジングの放射ユニットと本体の基板との連結状態を説明するための、図５におけるＶＩ−ＶＩ線を切り取った断面図である。

以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施の形態による無線機器における内蔵型アンテナおよびその製造方法を詳述する。

図１を参照すれば、本発明の好適な一実施の形態による無線機器１における内蔵型アンテナ３０は、基板４０と、放射ユニット５０および絶縁ユニット６０を備える。

基板４０は、図１に示すように、無線機器１の本体１０に設けられ、より具体的には、本体１０の内部に組み込まれる。ここで、基板４０は、後述する放射ユニット５０の電気的な動作を制御するものであり、放射ユニット５０と電気的に接続されるための連結ピン４１が突設される。このような基板４０は、所定の回路パターンが印刷されたプリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）を備える。

放射ユニット５０は、基板４０と電気的に接続されて電気信号を送受信する。ここで、放射ユニット５０は無線機器１の内面に印刷され、より具体的には、無線機器１のハウジング２０の内部面２１に印刷される第１および第２の放射体５１、５４を備える。

参考までに、ハウジング２０は、無線機器１の外観をなすものであり、外付けケースまたはカバー体を含む。この実施の形態においては、図１および図６に示すように、ハウジング２０が、本体１０に着脱自在であり、本体１０への取り付け時に放射ユニット５０と基板４０の連結ピン４１との間の接続が容易になされるカバー体である場合を例にとっている。このようなハウジング２０は、非導電性材質であるプラスチックから形成されることが好ましい。

第１の放射体５１は、図２に示すように、ハウジング２０の内部面２１にパターン印刷されて形成される。具体的に、第１の放射体５１は、ハウジング２０の内部面に金属性ペーストを用いて所定のパターンを印刷した後、印刷されたパターンをめっきして金属化させることにより最小厚さに形成される。このとき、第１の放射体５１を形成するためのパターン印刷方式としては、パッド印刷方式またはシルク印刷方式などの通常の印刷方式が挙げられる。

一方、第１の放射体５１は所定の長さを有するが、渦巻き状に複数回曲成されたパターンに形成される。ここで、第１の放射体５１の一端は基板４０と連結され、第１の放射体５１の他端は後述する第２の放射体５４と通電される。以下では、説明の便宜のために、第１の放射体５１の一端および他端をそれぞれ第１の連結端５２および第１の通電端５３と称する。

第２の放射体５４は、図４に示すように、第１の放射体５１の上に形成される。この第２の放射体５４は、第１の放射体５１と同様に、金属性ペーストによりパターン印刷された後にめっきされて金属化されることにより、最小厚さに形成される。このとき、第１および第２の放射体５１、５４の間に第１の絶縁体６１が介装されるが、この第１の絶縁体６１の技術構成は、絶縁ユニット６０の技術構成と一緒に後述する。

第２の放射体５４は、所定の長さを有する直線状に形成される。このとき、第２の放射体５４の一端は基板４０と連結される第２の連結端５５であり、第２の放射体５４の他端は第１の放射体５１と通電される第２の通電端５６である。ここで、第１および第２の連結端５２、５５は並設され、第１および第２の通電端５３、５６は重なり合うように、あるいは、互いに接触されるように形成される。

参考までに、この実施の形態においては、第１および第２の放射体５１、５４の放射パターンがそれぞれ複数回折れ曲がった形状および直線形状に形成されると図示および例示したが、本発明は何らこれに限定されるものではなく、放射特性によって様々なパターンに印刷可能であることはいうまでもない。

絶縁ユニット６０は放射ユニット５０を覆うように印刷されて放射ユニット５０を絶縁させる。この絶縁ユニット６０は、第１および第２の放射体５１、５４にそれぞれ対応する第１および第２の絶縁体６１、６３を備える。

第１の絶縁体６１は、上述したように、第１および第２の放射体５１、５４の間に介装されて、第１および第２の放射体５１、５４を絶縁させる。具体的に、図３に示すように、第１の絶縁体６１は第１の放射体５１を覆うように絶縁塗料の印刷により形成されることにより、最小厚さに形成される。なお、第１の絶縁体６１の上に第２の放射体５４がパターン印刷されて形成される。

このとき、第１の絶縁体６１は、複数回曲成された第１の放射体５１の全領域を覆うように所定の面積をもって印刷されるが、第１の連結端５２および第１の通電端５３は露出させるように形成される。このために、第１の絶縁体６１は、第１の連結端５２を除く第１の放射体５１を覆うように略矩形の面積を有するが、一部が開放されて第１および第２の絶縁体６１、６３を互いに通電させる通電孔６２が設けられる。

通電孔６２は、第１の絶縁体６１の印刷時に所定の領域が印刷されないことにより形成される。ここで、通電孔６２は、図４に示すように、第１および第２の放射体５１、５４の第１および第２の通電端５３、５６を露出させるように、第１および第２の通電端５３、５６と対応する個所に形成される。

第２の絶縁体６３は、図５に示すように、第１の絶縁体６１と同様に、第２の放射体５４を覆うように絶縁塗料の印刷により形成されることにより、最小厚さに形成される。この第２の絶縁体６３は、第２の放射体５４を絶縁させる。

ここで、第２の絶縁体６３は、第２の放射体５４を覆うように形成されるとともに、第１の絶縁体６１も覆えるような面積を有することにより、第１および第２の放射体５１、５４の絶縁効率を高めることが好ましい。このとき、第２の絶縁体６３には、第１および第２の放射体５１、５４の第１および第２の連結端５２、５５を露出させるための連結溝６４が設けられる。この連結溝６４は、第１の絶縁体６１に設けられる通電孔６２と同様に、絶縁塗料の未印刷により形成される。この連結溝６４により、図６に示すように、第１および第２の放射体５１、５４の第１および第２の連結端５２、５５が露出されて、無線機器１の本体１０に設けられた基板４０の連結ピン４１との電気的な接続が可能になる。

上記のような構成により、第１および第２の放射体５１、５４が第１の絶縁体６１を挟んで両面に形成される両面アンテナを実現することが可能になる。ここで、第１および第２の放射体５１、５４、第１および第２の絶縁体６１、６３の総厚さは略０．１ｍｍ以内であることが好ましい。このような放射ユニット５０と絶縁ユニット６０は、基板４０との電気的な接続により電気信号を送受信する放射部により画成される。

以下、図１から図６に基づき、上記のような構成を有する本発明による無線機器１における内蔵型アンテナ３０の製造方法を説明する。

まず、図２に示すように、ハウジング２０の内部面２１に第１の放射体５１をパターン印刷した後にめっきして形成する。このとき、第１の放射体５１は第１の連結端５２および第１の通電端５３を有し、複数回折れ曲がったパターンに印刷される。この後、図３に示すように、第１の放射体５１の第１の連結端５２を除く領域を覆うように絶縁塗料の印刷により第１の絶縁体６１を印刷する。ここで、第１の絶縁体６１には第１の通電端５３を露出させる通電孔６２が設けられる。

図４に示すように、印刷形成された第１の絶縁体６１の上に第２の放射体５４がパターン印刷された後にめっきされて形成される。ここで、第２の放射体５４は略直線状に印刷形成され、一端である第２の連結端５５は第１の連結端５２と並ぶように形成され、他端である第２の通電端５６は通電孔６２を介して第１の通電端５３と連結されるように形成される。

このように第２の放射体５４まで印刷し終われば、第２の放射体５４を覆うように第２の絶縁体６３を絶縁塗料の印刷により形成する。このとき、第２の絶縁体６３は、第１および第２の放射体５１、５４の第１および第２の連結端５２、５５を露出させる連結溝６４を備えたままで形成される。

第１および第２の放射体５１、５４を有する放射ユニット５０と、第１および第２の絶縁体６１、６３を有する絶縁ユニット６０が、ハウジング２０の内部面２１の上にいずれも印刷し終われば、ハウジング２０は、図１に示すように、無線機器１の本体１０に取着される。これにより、無線機器１の本体１０に設けられた基板４０の連結ピン４１と、第１および第２の放射体５１、５４とが、図６に示すように、互いに電気的に接続される。

一方、この実施の形態においては、第１の放射体５１、第１の絶縁体６１、第２の放射体５４および第２の絶縁体６３が順次に１回積層印刷されると図示および例示したが、本発明は何らこれに限定されるものではない。すなわち、上記の一連の工程が複数回繰り返し行われて多層の内蔵型アンテナ３０として実現可能であることはいうまでもない。

また、この実施の形態においては、第１の絶縁体６１を挟んで第１および第２の放射体５１、５４が両面に形成されると例示および図示したが、第１および第２の放射体５１、５４がハウジング２０の同一面に印刷される変形例も採用可能であることはいうまでもない。

以上、本発明の好適な実施の形態による無線機器における内蔵型アンテナおよびその製造方法を添付図面に基づいて説明したが、当該技術分野における当業者であれば、特許請求の範囲に記載の本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内において本発明を様々に修正および変更させることができるということが理解できるであろう。

Claims (14)

1. 無線機器に収容された基板と、
   前記無線機器のハウジングの内部面に印刷され、前記基板と連結されて電気信号を送受信する放射ユニットと、
   前記放射ユニットに印刷されて前記放射ユニットを絶縁させる絶縁ユニットと、
   を備える、無線機器における内蔵型アンテナ。
2. 前記放射ユニットは、
   前記ハウジングの内部面にパターン印刷された第１の放射体と、
   前記第１の放射体を覆うように一部介装された前記絶縁ユニットの上に前記第１の放射体と通電されるようにパターン印刷された第２の放射体と、
   を備える、請求項１に記載の無線機器における内蔵型アンテナ。
3. 前記絶縁ユニットは、
   前記第１の放射体を覆うように絶縁塗料の印刷により形成され、前記第１および第２の放射体が互いに通電される通電溝を有する第１の絶縁体と、
   前記第２の放射体を覆うように前記絶縁塗料の印刷により形成される第２の絶縁体と、
   を備える、請求項２に記載の無線機器における内蔵型アンテナ。
4. 前記放射ユニットおよび前記絶縁ユニットは、順次に多層印刷される、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の無線機器における内蔵型アンテナ。
5. 無線で電気信号を送受信するように無線機器に内蔵される内蔵型アンテナにおいて、
   前記無線機器に設けられる基板と、
   前記基板と連結されるように前記無線機器の内面にパターン印刷されて前記電気信号を送受信する放射部と、
   を備える、無線機器における内蔵型アンテナ。
6. 前記放射部は、
   前記無線機器の内面にパターン印刷される放射体と、
   前記放射体を覆うように印刷されて前記放射体を絶縁させる絶縁体と、
   を備える、請求項５に記載の無線機器における内蔵型アンテナ。
7. 無線機器に基板を設ける工程と、
   前記無線機器のハウジングの内部面に前記基板と連結されるとともに互いに通電される第１および第２の放射体を印刷する工程と、
   前記第１および第２の放射体をそれぞれ絶縁させる第１および第２の絶縁体を印刷する工程と、
   を含む、無線機器における内蔵型アンテナの製造方法。
8. 前記第１および第２の放射体の印刷工程は、
   前記ハウジングの内部面に金属性ペーストを用いてパターンを印刷する工程と、
   前記印刷されたパターンをめっきして金属化させる工程と、
   をそれぞれ含む、請求項７に記載の無線機器における内蔵型アンテナの製造方法。
9. 第１および第２の放射体は、前記第１の絶縁体を挟んで積層印刷される、請求項８に記載の無線機器における内蔵型アンテナの製造方法。
10. 前記第１の絶縁体には、前記第１および第２の放射体が互いに通電されるように未印刷の通電孔が設けられる、請求項９に記載の無線機器における内蔵型アンテナの製造方法。
11. 前記第１および第２の放射体の印刷工程と、前記第１および第２の絶縁体の印刷工程は順次に複数回繰り返し行われる、請求項７〜請求項１０のいずれか一項に記載の無線機器における内蔵型アンテナの製造方法。
12. 無線機器に基板を設ける工程と、
    前記基板と連結されるように前記無線機器の内面に第１の放射体をパターン印刷する工程と、
    前記第１の放射体を覆うように第１の絶縁体を印刷する工程と、
    前記第１の絶縁体の上に前記第１の放射体と通電されるとともに前記基板と連結される第２の放射体をパターン印刷する工程と、
    前記第２の放射体を覆うように第２の絶縁体を印刷する工程と、
    を含む、無線機器における内蔵型アンテナの製造方法。
13. 前記第１の絶縁体には、前記第１および第２の放射体が互いに通電されるように通電溝が設けられる、請求項１２に記載の無線機器における内蔵型アンテナの製造方法。
14. 前記第１の放射体の印刷工程と、第１の絶縁体の印刷工程と、前記第２の放射体の印刷工程および第２の絶縁体の印刷工程は順次に複数回繰り返し行われる、請求項１２または請求項１３に記載の無線機器における内蔵型アンテナの製造方法。

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