JP2012109821A - Mounting method of patch antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パッチアンテナの実装方法に関するものである。 The present invention relates to a patch antenna mounting method.
従来、パッチアンテナとして、上下方向に貫通する貫通孔を有する誘電体の上面に放射電極が形成される一方、誘電体の下面に接地電極が形成され、前記貫通孔に挿入された給電ピンの上端部が半田を介して放射電極に電気的に接続され、給電ピンの下端部が、誘電体の下面に形成され貫通孔の直径よりも大きい内周を有する凹部内に臨み、給電ピンの下端が接地電極の下面とほぼ面一に形成された表面実装可能なパッチアンテナが知られている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, as a patch antenna, a radiation electrode is formed on the upper surface of a dielectric having a through-hole penetrating in the vertical direction, while a ground electrode is formed on the lower surface of the dielectric, and the upper end of a feed pin inserted into the through-hole Is electrically connected to the radiation electrode through solder, the lower end of the power supply pin faces a recess formed on the lower surface of the dielectric and having an inner circumference larger than the diameter of the through hole, and the lower end of the power supply pin is A surface-mountable patch antenna formed substantially flush with the lower surface of the ground electrode is known (for example, Patent Document 1).
上記特許文献1に記載のパッチアンテナでは、当該パッチアンテナを実装基板に表面実装する場合、パッチアンテナの給電ピンの下端を実装基板の給電パッドに当接させるか、実装基板の給電パッドにクリーム半田を予め塗布しておき、このクリーム半田を加熱によって溶融させ、この溶融した半田を給電ピンに沿って上らせることで、パッチアンテナの給電ピンの下端部と実装基板の給電パッドを電気的に接続させている。後者のクリーム半田を使用する実装方法の場合、誘電体の下面に形成した凹部は、半田などの導電性部材が給電ピンにしっかりと固着するスペースを確保するとともに、半田が接地電極に接触するのを防止する働きをしている。
In the patch antenna described in
しかしながら、上記特許文献1に記載のパッチアンテナでは、給電ピンの下端が接地電極の下面とほぼ面一となっているので、前者の実装方法の場合、実装基板にパッチアンテナを載置した際の給電ピンと給電パッドとの接触が不完全になる虞がある。すなわち、パッチアンテナの誘電体及び接地電極の平坦性や、実装基板の上面の給電パッドの平坦性が悪かったりすると、給電ピンの下端と給電パッドとが当接不良となる虞がある。
また、後者の実装方法の場合も、同様の理由によって、給電ピンの下端とクリーム半田とが適切に当接せず、溶融した半田が給電ピンに沿ってうまく上らず、好適な半田フィレットが形成されない虞がある。
一方、このような問題を避けるため、給電ピンの下端を接地電極の下面から少し突出させるとパッチアンテナの搬送の際などに、給電ピンの突出部分が外部物体に衝突したりして、給電ピンが損傷する虞がある。さらには、給電ピンの下端を接地電極の下面から突出させると、パッチアンテナを実装基板に載置したとき、給電ピンの下端がパッチアンテナの他の部分よりも先に給電パッドに強く当接し、給電パッドが損傷したり、或いは、給電ピンと給電パッドとの当接点を支点としてパッチアンテナが傾き、傾いたままでパッチアンテナが実装されてしまう虞もある。
However, in the patch antenna described in
Also, in the case of the latter mounting method, for the same reason, the lower end of the power supply pin and the cream solder do not come into contact with each other properly, and the molten solder does not rise well along the power supply pin. There is a risk that it will not be formed.
On the other hand, in order to avoid such a problem, if the lower end of the feed pin is slightly projected from the lower surface of the ground electrode, the projecting portion of the feed pin may collide with an external object when the patch antenna is transported. May be damaged. Furthermore, when the lower end of the power supply pin protrudes from the lower surface of the ground electrode, when the patch antenna is placed on the mounting substrate, the lower end of the power supply pin strongly contacts the power supply pad before the other part of the patch antenna, There is a possibility that the power supply pad is damaged, or the patch antenna is tilted with the contact point between the power supply pin and the power supply pad as a fulcrum, and the patch antenna is mounted in a tilted state.
本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、給電パッドの損傷が極力防止でき、且つ、信頼性の高い表面実装が可能なパッチアンテナの実装方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a patch antenna mounting method capable of preventing damage to a power feeding pad as much as possible and capable of highly reliable surface mounting.
請求項1の発明は、
上下方向に貫く貫通孔を有する誘電体、前記誘電体の上面に形成された放射電極、前記誘電体の下面に形成された接地電極、及び、前記貫通孔に挿入された給電ピンを備えるパッチアンテナを、前記誘電ピンの下端部を実装基板の上面に形成された給電パッドに電気的に接続させて、前記実装基板に実装するにあたり、
前記給電ピンの長さを、下端が前記給電パッドに当接した際に上端が前記放射電極の上面から突出する程度の長さに設定し、当該給電ピンを前記貫通孔に遊嵌させ、前記給電ピンの上端部から前記放射電極に亘って付着された第1の半田によって当該給電ピンの下端が前記接地電極の下面と面一又は当該下面より上方に位置する状態で当該給電ピンの仮止めをしておき、
前記パッチアンテナを前記実装基板の上に載置し、前記第1の半田を加熱により溶融させることによって、前記給電ピンを前記貫通孔内で落下させ、当該給電ピンの下端を前記給電パッドに当接させるようにしたことを特徴とするパッチアンテナの実装方法である。
ここで、「遊嵌」とは、給電ピンが貫通孔内を重力によって円滑に落下できる程度の間隙をもって、給電ピンが貫通孔に挿入された状態をいう。
The invention of
A patch antenna comprising a dielectric having a through-hole penetrating in the vertical direction, a radiation electrode formed on the upper surface of the dielectric, a ground electrode formed on the lower surface of the dielectric, and a feed pin inserted into the through-hole When the lower end portion of the dielectric pin is electrically connected to the power supply pad formed on the upper surface of the mounting substrate, and mounted on the mounting substrate,
The length of the power supply pin is set to such a length that the upper end protrudes from the upper surface of the radiation electrode when the lower end comes into contact with the power supply pad, and the power supply pin is loosely fitted into the through hole, Temporarily fixing the power supply pin in a state where the lower end of the power supply pin is flush with the lower surface of the ground electrode or above the lower surface by the first solder attached from the upper end of the power supply pin to the radiation electrode And
The patch antenna is placed on the mounting substrate, and the first solder is melted by heating, whereby the power supply pin is dropped in the through hole, and the lower end of the power supply pin is applied to the power supply pad. The patch antenna mounting method is characterized in that the contact is made.
Here, “free fitting” refers to a state in which the power feed pin is inserted into the through hole with a gap that allows the power feed pin to smoothly fall through the through hole due to gravity.
請求項2の発明は、請求項1に記載のパッチアンテナの実装方法において、前記給電パッドの上に第2の半田を付着させておき、前記半田と前記第2の半田とを加熱により同時に溶融させ、前記第2の半田によって前記給電ピンの下端部を前記給電パッドに電気的に接続させることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the method for mounting a patch antenna according to the first aspect, a second solder is adhered on the power supply pad, and the solder and the second solder are simultaneously melted by heating. The lower end portion of the power supply pin is electrically connected to the power supply pad by the second solder.
請求項3の発明は、請求項1又は2のパッチアンテナの実装方法において、前記誘電体に、下面に開口し前記貫通孔の直径よりも大きい内周を有し当該貫通孔と連通された凹部を形成しておくとともに、前記給電ピンの下端に、当該給電ピンの全周囲に張り出した座部を形成しておき、前記仮止めの際に前記座部の下端を前記接地電極の下面と面一又は当該下面より上方に位置させておくことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the patch antenna mounting method according to the first or second aspect, the dielectric has an inner periphery larger than a diameter of the through hole that is open on the lower surface and communicated with the through hole. In addition, a seat portion is formed at the lower end of the power supply pin so as to protrude all around the power supply pin, and the lower end of the seat portion is faced to the lower surface of the ground electrode during the temporary fixing. It is characterized by being positioned above or below the lower surface.
請求項4の発明は、請求項1又は2のパッチアンテナの実装方法において、前記給電ピンの上端に全周囲に張り出した頭部を形成しておき、前記頭部の下面から前記放射電極に亘って付着させた前記第1の半田によって前記仮止めをしておくことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the patch antenna mounting method according to the first or second aspect, a head that protrudes all around is formed at the upper end of the power feed pin, and extends from the lower surface of the head to the radiation electrode. The temporary fixing is performed by the first solder adhered in this manner.
本願発明によれば、給電ピン及び半田の下端は、接地電極の下面と面一、又は当該下面よりも上方に位置しているので、給電ピンの下端部がそれを取り囲む周壁によって保護され、パッチアンテナの搬送の際などに、給電ピンの下端部が外部の物体と衝突したりすることがなくなる。その結果、給電ピンの下端部が損傷する虞がなくなる。
また、同様の理由により、パッチアンテナを実装基板の上に載置する場合でも、給電ピンの下端がパッチアンテナの他の部分よりも先に給電パッドに当接することがないので、給電パッドの損傷が防止できるとともに、パッチアンテナが傾くことも防止される。
一方、実装の際の半田の溶融によって、給電ピンが落下するので、給電ピンの下端部と給電パッドとの電気的接続が確実に行えることになる。
According to the present invention, since the lower end of the power supply pin and the solder is positioned flush with the lower surface of the ground electrode or above the lower surface, the lower end portion of the power supply pin is protected by the surrounding wall surrounding it, and the patch When the antenna is transported, the lower end portion of the power feed pin does not collide with an external object. As a result, there is no possibility that the lower end portion of the power supply pin is damaged.
For the same reason, even when the patch antenna is mounted on the mounting substrate, the lower end of the power supply pin does not contact the power supply pad before the other part of the patch antenna. In addition to preventing the patch antenna from tilting.
On the other hand, since the power supply pin falls due to melting of the solder at the time of mounting, the electrical connection between the lower end portion of the power supply pin and the power supply pad can be reliably performed.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、第1の実施形態の実装方法に使用されるパッチアンテナ1の断面図である。
このパッチアンテナ1は、放射電極10、誘電体11及び接地電極12を備えている。 このうち誘電体11は例えばセラミックスによって形成されている。この誘電体11には上下方向に貫通する貫通孔20が形成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
The
また、放射導体10は誘電体11の上面に形成されている。この放射電極10の形成は、例えば、スクリーン印刷や転写などの方法によって電極用ペースト材を誘電体11に付着した後に焼き付けを行うことによってなされている。なお、この放射電極10の形状及び面積は所望の使用周波数やアンテナ特性との関係を考慮して決定されている。例えば、円偏波特性を有するアンテナとする場合には、放射電極10の外周に切り欠き部が形成される。
The
また、接地電極12は誘電体11の下面に形成されている。この接地電極12の形成も、例えば、スクリーン印刷や転写などの方法によって電極用ペースト材を誘電体11に付着した後に焼き付けを行うことによってなされている。
The
また、給電ピン13は例えば真鍮製で全体が棒状に形成されている。この給電ピン13は貫通孔20に挿入されている。この給電ピン13の上端は、放射電極11の上面から突出している。そして、給電ピン13は、その上端部が半田30を介して放射電極10と電気的に接続された状態で、仮止めされている。
この仮止め状態では、給電ピン13の下端は、接地電極12の下面と面一、又は、当該下面よりも上方に位置している。そのため、給電ピン13の下端部は、パッチアンテナ1の搬送の際などに、それを取り囲む壁によって保護され、外部の物体との衝突が防止される。
The
In this temporarily fixed state, the lower end of the
次に、パッチアンテナ1の製造方法について図3を用いて説明する。
この製造方法では、図2(A)に示すように、始発材料としてアンテナ本体1Aが使用される。ここで、アンテナ本体1Aとは、放射電極10、誘電体11及び接地電極12を備え、誘電体11に貫通孔20及び凹部21が形成されたものを言う。
また、この製造方法では、図2(A)に示すように、アンテナ本体1Aを載置するための基台50が使用される。基台50の上面には突起51が形成されている。この突起51は、アンテナ本体1Aの貫通孔20近くの接地電極12の欠損部分21aに対向して形成されており、基台50の上面から僅かに突出している。基台50の上面のその他の部分は平面となっている。また、突起51の上面も平面となっている。この突起51は、給電ピン13の下端を接地電極12の下面よりも上方に位置させるためのものである。
パッチアンテナ1を製造するにあたっては、まず、図2(A)に示すように接地電極12を下方に向けた状態で、アンテナ本体1Aを基台50の上に載置する。載置した状態では、図2(B)に示すように、基台50の突起51と接地電極21の欠損部分21aとの平面的な位置を合致させるようにする。
次に、図2(C)に示すように、アンテナ本体1Aの貫通孔20に上方から給電ピン13を挿入する。そして、給電ピン13の下端を突起51の上面に当接させる。給電ピン13の下端を突起51の上面に当接させた状態では、給電ピン13の上端は、放射電極10の上面から突出している。一方、給電ピン13の下端は、接地電極12の下面よりも上方に位置している。
この状態で、アンテナ本体1Aの上面に半田30を付着させ、半田30を加熱によって溶融させ、第2(D)に示すように、給電ピン13を、その上端部が半田30を介して放射電極10の上面と電気的に接続された状態で、仮止めする。
これによって、図1に示すパッチアンテナ1が得られる。
Next, a method for manufacturing the
In this manufacturing method, as shown in FIG. 2A, the
In this manufacturing method, as shown in FIG. 2A, a
In manufacturing the
Next, as shown in FIG. 2C, the
In this state, the
Thereby, the
なお、上記製造方法によれば、上面に突起51を形成した基台50を使用しているが、上面に突起51を設けずに、基台50の上面を平面としてもよい。この場合には、誘電体11の貫通孔20に挿入した給電ピン13の下端を基台50の上面に当接させれば、給電ピン13の下端は接地電極12の下面と面一となる。
また、上記製造方法によれば、アンテナ本体1Aを基台50に載置した後に給電ピン13を貫通孔20に挿入したが、基台50に載置する前に、給電ピン13を上又は下からアンテナ本体1Aの貫通孔20に挿入しておき、その後にアンテナ本体1Aを基台50に載置し、給電ピン13の下端を突起51に当接させてもよい。
In addition, according to the said manufacturing method, although the base 50 which formed the
Further, according to the above manufacturing method, the
続いて、パッチアンテナ1の実装方法を説明する。
この実装では、図3(A)に示すような実装基板60が使用される。この実装基板60は、給電ピン13に電気的に接続すべき給電パッド61と、接地電極11に電気的に接続すべき接地電極62とを上面に備えている。
パッチアンテナ1を実装するにあたっては、まず、図3(B)に示すように、この実装基板60の給電パッド61及び接地電極62の上にクリーム半田70を塗布する。
次に、給電ピン13の下端と実装基板60の給電パッド61とが対向するように位置決めして、図3(C)に示すように、実装基板60の上にパッチアンテナ1を載置する。この時点では、給電ピン13の下端はクリーム半田70に当接されていなくてもよい。
Next, a method for mounting the
In this mounting, a mounting
In mounting the
Next, the
次に、図3(C)の状態を保ったまま、実装基板50及びパッチアンテナ10をリフロー炉に挿入し、半田30及びクリーム半田70を溶融させる。
Next, with the state of FIG. 3C maintained, the mounting
このとき半田30は次のように作用する。
半田30は溶融されると、給電ピン13の保持力を失う。その結果、給電ピン13は貫通孔20内を自重によって落下し、接地電極12の下面から突出する。
At this time, the
When the
このように給電ピン13は、接地電極12の下面から突出し、確実に、給電パッド61と当接するため、溶融した半田が給電ピン13に沿って上り、好適な半田フィレットが形成されることになる。
これによって、パッチアンテナ1の給電ピン13の下端部が第2の給電パッド61に電気的に接続される。
また、パッチアンテナ1の接地電極12もクリーム半田70を介して実装基板60の接地電極62に電気的に接続される。
Thus, since the
As a result, the lower end portion of the
The
なお、ここでは実装基板60にパッチアンテナ1だけを実装する場合について説明したが、パッチアンテナ1が実装される実装基板60の上面には抵抗やIC等の電気部品が半田によって実装されるときがあり、このときには、その電気部品の実装のための半田もリフロー炉で同時に溶融し、パッチアンテナ1の実装と他の電気部品の実装とを同時に行うことができる。このようにすれば、全体として、実装の作業性が向上することになる。
Here, the case where only the
以上説明した、上記パッチアンテナ1及びその製造方法によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、本実施形態によれば、給電ピン13の下端は、接地電極12の下面と面一か当該下面よりも上方に位置しているので、給電ピン13の下端部はそれを取り囲む壁に保護され、パッチアンテナ1の搬送の際などに、給電ピン13の下端部が外部の物体と衝突するのが防止される。その結果、給電ピン13の下端部が損傷する虞がなくなる。
また、同様の理由により、パッチアンテナ1を実装基板60の上に載置する場合でも、給電ピン13の下端がパッチアンテナ1の他の部分よりも先に給電パッド61に当接することがないので、給電パッド13の損傷が防止できるとともに、パッチアンテナ1が傾くことも防止される。
一方、実装の際の半田30の溶融によって、給電ピン13が落下するので、給電ピン13の下端部と給電パッド61との電気的接続が確実に行えることになる。
According to the
That is, according to the present embodiment, the lower end of the
For the same reason, even when the
On the other hand, since the
図4は、第2の実施形態の実装方法に使用されるパッチアンテナ2の断面図である。
なお、このパッチアンテナ2において、上記パッチアンテナ1と同じ要素には、同じ符号を付している。
このパッチアンテナ2の誘電体11には、下面に開口し貫通孔20の直径よりも大きい内周を有し当該貫通孔と連通された凹部21が形成されている。
また、このパッチアンテナ2の給電ピン13の下端には、全周囲に張り出す座部13aが形成されている。この給電ピン13の座部13aの下端は、給電ピン13の仮止め状態では、接地電極12の下面と面一又は当該下面よりも上方に位置している。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
In the
The dielectric 11 of the
In addition, a
このパッチアンテナ2の製造は、上記パッチアンテナ1の製造方法と同様な方法でなされる。ただし、給電ピン13に座部13aが形成されているので、アンテナ本体1Aを基台50に載置する前に、給電ピン13を貫通孔20に下から挿入しておく必要がある。
The
また、このパッチアンテナ2の実装も、上記パッチアンテナ1の実装方法と同様な方法でなされる。図5にはパッチアンテナ2を実装基板60に載置した状態が示され、図6にはパッチアンテナ2を実装基板60に実装した状態が示されている。なお、図5及び図6では、上記実装基板60と同じ要素には同じ符号を付している。
The
この実装方法によれば、上記パッチアンテナ1の実装方法と同様な効果が得られることは勿論のこと、給電ピン13に座部13aが形成されているため、図6に示すように広い範囲で、給電ピン13の下端部と給電パッド61とが当接することになる。
また、座部13aは重りとしても機能し、給電ピン13が落下し易くなる。
According to this mounting method, the same effect as the mounting method of the
Further, the
図7は、第3の実施形態の実装方法に使用されるパッチアンテナ3の断面図である。なお、このパッチアンテナ3において、上記パッチアンテナ1と同じ要素には、同じ符号を付している。
このパッチアンテナ3の給電ピン13の上端には、全周囲に張り出す頭部13bが形成されている。この頭部13bの下面はテーパ面となっている。そして、この頭部13bから放射電極10の上面に亘って半田30が付着され、誘電ピン13が仮止めされている。この仮止め状態では、給電ピン13の下端は、接地電極12の下面と面一又は当該下面よりも上方に位置している。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the patch antenna 3 used in the mounting method of the third embodiment. In the patch antenna 3, the same elements as those of the
At the upper end of the
このパッチアンテナ3の製造は、上記パッチアンテナ1の製造方法と同様な方法でなされる。ただし、給電ピン13に頭部13bが形成されているので、給電ピン13は貫通孔20に上から挿入する必要がある。
The patch antenna 3 is manufactured in the same manner as the
また、このパッチアンテナ3の実装も、上記パッチアンテナ1の実装方法と同様な方法でなされる。図8にはパッチアンテナ3を実装基板60に載置した状態が示され、図9にはパッチアンテナ3を実装基板60に実装した状態が示されている。なお、図5及び図6では、上記実装基板60と同じ要素には同じ符号を付している。
The patch antenna 3 is mounted in the same manner as the
この実装方法によれば、上記パッチアンテナ1の実装方法と同様な効果が得られることは勿論のこと、給電ピン13は重力に加え半田30の表面張力によって貫通孔20内に引き込まれるので、給電ピン13が落下し易くなる。
According to this mounting method, the effect similar to that of the mounting method of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されず、その発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることは言うまでもない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention can be variously deformed in the range which is not limited to this embodiment and does not deviate from the summary of the invention.
また、上記実施形態では、パッチアンテナ1の接地電極12と実装基板60の接地電極62とをクリーム半田70によって電気的に接続したが、電気的に接続しなくてもよく、また、クリーム半田70に代えて、熱硬化型接着剤で接着してもよい。
In the above-described embodiment, the
1 パッチアンテナ
1A アンテナ本体
10 放射電極
11 誘電体
12 接地電極
13 給電ピン
20 貫通孔
21 凹部
30 半田
50 基台
60 実装基板
61 給電パッド
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記給電ピンの長さを、下端が前記給電パッドに当接した際に上端が前記放射電極の上面から突出する程度の長さに設定し、当該給電ピンを前記貫通孔に遊嵌させ、前記給電ピンの上端部から前記放射電極に亘って付着された第1の半田によって当該給電ピンの下端が前記接地電極の下面と面一又は当該下面より上方に位置する状態で当該給電ピンの仮止めをしておき、
前記パッチアンテナを前記実装基板の上に載置し、前記第1の半田を加熱により溶融させることによって、前記給電ピンを前記貫通孔内で落下させ、当該給電ピンの下端を前記給電パッドに当接させるようにしたことを特徴とするパッチアンテナの実装方法。 A patch antenna comprising a dielectric having a through-hole penetrating in the vertical direction, a radiation electrode formed on the upper surface of the dielectric, a ground electrode formed on the lower surface of the dielectric, and a feed pin inserted into the through-hole When the lower end portion of the dielectric pin is electrically connected to the power supply pad formed on the upper surface of the mounting substrate, and mounted on the mounting substrate,
The length of the power supply pin is set to such a length that the upper end protrudes from the upper surface of the radiation electrode when the lower end comes into contact with the power supply pad, and the power supply pin is loosely fitted into the through hole, Temporarily fixing the power supply pin in a state where the lower end of the power supply pin is flush with the lower surface of the ground electrode or above the lower surface by the first solder attached from the upper end of the power supply pin to the radiation electrode And
The patch antenna is placed on the mounting substrate, and the first solder is melted by heating, whereby the power supply pin is dropped in the through hole, and the lower end of the power supply pin is applied to the power supply pad. A method for mounting a patch antenna, characterized in that the contact is made.
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