JP4183218B2

JP4183218B2 - チップアンテナの製造方法

Info

Publication number: JP4183218B2
Application number: JP29463099A
Authority: JP
Inventors: 敏一遠藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1999-10-18
Filing date: 1999-10-18
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2019-10-18
Also published as: JP2001119224A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信およびローカル・エリア・ネットワークに使用するチップアンテナの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来のチップアンテナＣＡ１１の製造方法の説明図である。
【０００３】
従来のチップアンテナＣＡ１１において、シート層１１ａ〜１１ｈに、内部導体が設けられ、これら内部導体が、第１のビアホール１３によって接続されている。また、シート層１１ｂ〜１１ｇには、上記内部導体とは別に、内部導体１４ａ〜１４ｆが設けられ、これら内部導体１４ａ〜１４ｆが第２のビアホール１５ａ〜１５ｅによって接続されている。
【０００４】
つまり、上記内部導体と第１のビアホール１３とによって、第１のチップアンテナが構成され、これとは別に、内部導体１４ａ〜１４ｆと第２のビアホール１５ａ〜１５ｅとによって、第２のチップアンテナが構成されている。
【０００５】
そして、チップアンテナＣＡ１が完成したときに、上記第１のチップアンテナと第２のチップアンテナとの境界部分から切断する。
【０００６】
図６は、従来のチップアンテナＣＡ１２の製造方法の説明図である。
【０００７】
従来のチップアンテナＣＡ１２も、シート層１１ｉ〜１１ｌに２つの内部導体１４が設けられ、これらがビアホール１３によって接続され、２つのチップアンテナが構成され、２つのチップアンテナの境界部分から切断する。
【０００８】
図７は、従来のチップアンテナＣＡ１３の製造方法の説明図である。
【０００９】
従来のチップアンテナＣＡ１３は、誘電体層２１、２４、２６、２９に、導体パターン２３、２５、２７が設けられ、その一端に引き出し電極２２と給電用端子３０とが設けられ、他端に開放端子２８が設けられ、インダクタンスを変更したい場合に、開放端子２８を所定量削除する。
【００１０】
上記従来例は、ヘリカルおよびミアンダタイプの積層チップアンテナの製造方法を示す図であり、特開平９−５１１４８号公報、特開平９−６９７１６号公報、特開平９−２４６８３９号公報に開示されている。
【００１１】
これらは、一般的に多層構造でチップアンテナを構成する方法であり、基本的には従来から存在しているチップインダクタを構成する方法と同じである。これら従来の製造方法においては、製品仕様に対して設計を行い、製品仕様に変更が生じれば、導体パターンや積層仕様を、その都度変更する必要がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の製造方法においては、上記のように、製品仕様毎に設計を行う必要があるので、製版費用、設計費用等の負担が大きく、また、設計に時間がかかるので、製品の早期開発が難しい。
【００１３】
特に、チップアンテナの特性は、基板や周辺部品の影響を大きく受けるので、セット側の仕様が変わる度に、チップアンテナの設計変更が必要になる。
【００１４】
また、従来の方法では、設計が一旦終了した後に、インダクタンス値を上げたり下げたりして設計すると、パターン変更、積層構造変更等が必要になるので、設計変更する場合も、コストや時間が非常に多くかかるという問題がある。
【００１５】
本発明は、セット側の基板パターン変更や部品配置変更等によってチップアンテナの仕様を変更する場合に、パターンを書き直さずに、容易に仕様を変更することができるチップアンテナの製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、チップアンテナの製造方法において、誘電体材料または磁性体材料によって構成されている基体の内部または表面に、ミアンダ状の導体またはヘリカル状の導体を設ける工程と、上記ミアンダ状の導体またはヘリカル状の導体における所望のインダクタンス値に応じて、上記導体の切断位置をずらして、上記導体を、上記基体とともに切断し、チップを複数個形成する工程と、上記切断されたチップの端部に上記導体と接続する給電端子を設ける工程とを有することを特徴とするチップアンテナの製造方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態および実施例】
図１は、本発明の第１の実施例に使用するチップアンテナＣＡ１を示す構造斜透視図である。
【００１８】
図１（１）は、チップアンテナＣＡ１の完成状態を示し、図１（２）は、図１（１）における部分拡大図であり、図１（３）は、チップアンテナＣＡ１を展開した状態を示す斜視図である。
【００１９】
チップアンテナＣＡ１は、基体４１と、第１の導体４２ａと、第２の導体４２ｂと、部品固着用端子４５と、給電用端子４６とを有するチップアンテナである。
【００２０】
基体４１は、誘電体材料または磁性体材料によって構成され、絶縁性を有する基体であり、シート４１ａ〜４１ｆで構成され、シート４１ｂに第１の導体４２ａが印刷され、シート４１ｆに第２の導体４２ｂが印刷されている。なお、上記誘電体材料または磁性体材料の誘電率または透磁率は、高いものである必要はない。
【００２１】
第１の導体４２ａと、第２の導体４２ｂとは、基体４１の内部に構成されているミアンダ状の導体であるが、上記ミアンダ状の導体を、基体４１の表面に構成するようにしてもよい。
【００２２】
また、第１の導体４２ａ、第２導体４２ｂの一端、他端に、それぞれ、実装用端子４５、給電用端子４６が電気的に接続されている。
【００２３】
図２は、本発明の第２の実施例に使用するチップアンテナＣＡ２を示す構造斜透視図である。
【００２４】
図２（１）は、チップアンテナＣＡ２の完成状態を示し、図２（２）は、図２（１）における部分拡大図であり、図２（３）は、チップアンテナＣＡ２を展開した状態を示す斜視図である。
【００２５】
チップアンテナＣＡ２は、基体４１と、第１の導体４２ｃと、第２の導体４２ｄと、ビアホール４３と、部品固着用端子４５と、給電用端子４６とを有するチップアンテナである。
【００２６】
基体４１は、誘電体材料または磁性体材料によって構成され、絶縁性を有する基体であり、シート４１ｇ〜４１ｌで構成され、シート４１ｈに第１の導体４２ｃが印刷され、シート４１ｌに第２の導体４２ｄが印刷され、第１の導体４２ｃと第２の導体４２ｄとの間は、ビアホール４３に設けられた導電体で接続されている。なお、上記誘電体材料または磁性体材料の誘電率または透磁率は、高いものである必要はない。
【００２７】
第１の導体４２ｃと、第２の導体４２ｄとは、基体４１の内部に構成されているヘリカル状の導体であるが、上記ヘリカル状の導体を、基体４１の表面に構成するようにしてもよい。
【００２８】
また、第１の導体４２ｃ、第２導体４２ｄの一端、他端に、それぞれ、実装用端子４５、給電用端子４６が電気的に接続されている。
【００２９】
なお、上記各実施例において、使用される誘電体材料は、セラミック（コーディライト、フォルステライト、アルミナ、ガラス系セラミック、酸化チタン系セラミック、またはこれらの混合物）、樹脂（ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、ビスマレイミド、トリアジン、液晶ポリマー等）、セラミックと樹脂とのコンポジット材料等が挙げられ、絶縁性を有するものである。また、上記実施例において、基体４１として、誘電体の代わりに磁性体材料を使用するようにしてもよい。誘電率、透磁率、コンポジット材料の混合比等は、適宜選択される。さらに、上記実施例における導体は、金、銀、銅、パラジウムである。
【００３０】
基体４１は、シート工法、印刷工法、金型成形工法によって形成されたセラミック基板、樹脂基板、セラミックと樹脂とのコンポジット材とからなる基板等であり、上記基板内部のミアンダ状またはヘリカル状の導体４２ａ〜４２ｄは、印刷、スパッタ、エッチング等の手法によって形成されているものである。
【００３１】
また、ビアホール４３を設ける場合、レーザ、メカパンチ、ドリル等によって開けられたシートを貫通する穴に、印刷等によって導体ペーストを埋め込む手法や、無電解メッキ等によってビア内面を導体で覆う手法によって、シートの上下面を電気的に接続されたものを複数重ねることによって形成されたもの、または、シート層を重ねた後に上下面を貫通するようにドリルやレーザであけた穴の内壁面に、無電界メッキ等によって導体を構成する。
【００３２】
また、実装用端子４５、給電用端子４６は、導体４２ａ〜４２ｄと接続するように、印刷、ターミネート、スパッタ、エッチング等の手法によって形成されている。
【００３３】
図１（３）に示すように、セラミックグリーンシートまたは樹脂シート等のシート４１ａ〜４１ｆに、導体４２ａ、４２ｂを、印刷、スパッタ、蒸着、エッチング等の手法によって形成し、これらのグリーンシートを、４１ｆ〜４１ａの順に積み重ね、スタックし、プレスする
セラミックの場合、基体４１を焼成し、基体４１表面に、ミアンダ状の第１の導体４２ａ、第２の導体４２ｂと接続するように、実装用端子４５、給電端子４６をターミネート、印刷によって構成する。また、焼成前のグリーンシート上に印刷等の手法によって、実装用端子４５、給電用端子４６を構成するようにしてもよい。
【００３４】
図２（３）に示すように、チップアンテナＣＡ２は、チップアンテナＣＡ１のミアンダ状導体を、ヘリカル状導体に置き換えたものである。材料、電極等は、チップアンテナＣＡ１と同じものを使用し、基体や電極の構成方法も、チップアンテナＣＡ１の場合と同じである。
【００３５】
図２（３）において、セラミックグリーンシートまたは樹脂シート等のシート４１ｇ〜４１ｌに、内部導体４２ｃ、４２ｄを、印刷、スパッタ、蒸着、エッチング等の手法によって形成し、これらのグリーンシートを、４１ｌ〜４１ｇの順に積み重ね、スタックし、プレスする。
【００３６】
図３は、上記チップアンテナＣＡ１を製造する場合における切断方法の一例を示す斜視図である。
【００３７】
図３において、チップアンテナＣＡ１が９個並列に載置された状態で製造される。この場合、チップアンテナＣＡ１を１つずつ製造し、この製造されたチップアンテナＣＡ１を並列に配列するようにしてもよい。
【００３８】
チップアンテナＣＡ１は、誘電体または磁性体の基体４１に導体４２ａ、４２ｂが設けられている一種の基板５０であり、上記のように、シート層を重ねることによって構成されているものである。そして、この基板５０を切断する切断用ナイフ６０が設けられている。なお、ナイフ切断の他に、ダイシング等を使用して切断するようにしてもよい。
【００３９】
図３において、切断前の状態では、第１の導体４２ａと第２の導体４２ｂとは、切断線５２ａから５２ｄに至るまで、途切れることなく電気的に接続され、１本の長いミアンダ状導体になっている。この１本の長いミアンダ状導体は、Ｙ軸方向に９個並列に配置されている。なお、９個以外のミアンダ状導体を並列に配置するようにしてもよい。
【００４０】
次に、図３に示す状態から、チップアンテナＣＡ１を切断する動作について説明する。
【００４１】
まず、Ｘ軸方向と平行に切断する場合、上記配列された複数の長いミアンダ状導体の間を、導体４２ａ、４２ｂに接触しないように、切断線５１ａ〜５１ｊに沿って、切断ナイフ６０によって切断する。
【００４２】
また、Ｙ軸方向と平行に切断する場合、導体４２ａと４２ｂとによって構成されているミアンダ状導体を複数個に切断するように、切断線５２ａ〜５２ｄに沿って切断ナイフ６０によって切断する。
【００４３】
このときに、切断されたチップアンテナＣＡ１ａ、ＣＡ１ｂ、ＣＡ１ｃのそれぞれにおけるミアンダ状導体４２ａ、４２ｂは、切断位置によって長さが変わり、この長さが変わることによって、インダクタンス値も変わる。
【００４４】
つまり、切断位置を、Ｘ軸方向にずらすだけで、個々のチップアンテナにおけるインダクタンス値を所望の値に設定することができる。すなわち、所望のインダクタンス値のチップアンテナを取得したい場合、新たに設計するという煩雑な作業をしなくても、容易に取得することができる。
【００４５】
図３においては、上記切断によって、チップアンテナＣＡ１ａ、ＣＡ１ｂ、ＣＡ１ｃ、がそれぞれ９個づつ作ることができる（長さを均等にすれば、ＣＡ１を２７個取得できる）。
【００４６】
図４は、上記実施例において、チップアンテナＣＡ１を上から見た導体４２ａ、４２ｂの投影図である。
【００４７】
チップアンテナＣＡ１を切断する場合、ミアンダの進行方向と平行な導体部分が切断適切領域４７であり、ミアンダの進行方向と直交する導体部分およびその近傍部分が、切断不適切領域４８である。つまり、切断位置が、ミアンダの進行方向と直交する導体部分であると、その切断部分を境に、インダクタンスが大きく変わるので、ミアンダの進行方向と直交する導体部分およびその近傍部分は、切断不適切領域４８である。
【００４８】
したがって、ミアンダ導体４２ａ、４２ｂのピッチによって、切断可能な領域が定まる。
【００４９】
図３で説明したように、Ｘ軸方向の切断位置をずらすだけで、切断後の各チップアンテナのインダクタンス値を調整することができるので、セット側の基板パターン変更や部品配置変更等によって生じるチップアンテナの設計変更の際に、パターンを書き直す必要がなく、Ｘ軸方向の切断位置をずらすだけで調整が可能となる。
【００５０】
つまり、通常、基板のパターン変更や部品配置変更程度のものであれば、上記切断位置を微調整するだけで対応することができる。なお、切断位置の微調整とはいっても部品形状が変わるので、チップアンテナを実装する実装パターンを多少広めに取る等の考慮を行なうことが好ましい。
【００５１】
また、仕様が大きく変わる複数の製品（チップアンテナ）に対しても、上記製造方法を採用すれば、１つのパターンのみで対応が可能になる。
【００５２】
たとえば、受信周波数が９００ＭＨＺと１８ＧＨＺとのように、仕様が大きく違う製品に対しても、Ｘ軸方向の切断位置を変えるだけでインダクタンス値を大きく変えることができるので、同一の基板を使用して、仕様が大きく違う製品に対応することができる。
【００５３】
これらのことによって、パターンマスクの作製回数を減らすことができ、設計段階でのサンプル試作スピードを飛躍的に上げることができ、パターンマスク作製費用が少なくなり、また、複数の仕様に対して、１つのパターンで対応できるので、大幅なコストダウンが可能になる。
【００５４】
上記説明は、チップアンテナＣＡ１のみについてのものであるが、チップアンテナＣＡ２についても、チップアンテナＣＡ１の場合についての説明と同様である.
なお、上記実施例において、ミアンダ状またはヘリカル状の導体の進行方向の長さが、上記導体の幅よりも長くなっている。これによって、携帯電話等の基板へ上記チップアンテナを実装する場合、その実装密度を向上させることができ、また、幅が小さくなり広帯域化が可能になる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、セット側の基板パターン変更や部品配置変更等によってチップアンテナの仕様を変更する場合に、パターンを書き直さずに、切断位置をずらすだけで、容易に仕様を変更することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に使用するチップアンテナＣＡ１を示す構造斜透視図である。
【図２】本発明の第２の実施例に使用するチップアンテナＣＡ２を示す構造斜透視図である。
【図３】上記チップアンテナＣＡ１を製造する場合における切断方法の一例を示す斜視図である。
【図４】上記実施例において、チップアンテナＣＡ１を上から見た導体４２ａ、４２ｂの投影図である。
【図５】従来のチップアンテナＣＡ１１の製造方法の説明図である。
【図６】従来のチップアンテナＣＡ１２の製造方法の説明図である。
【図７】従来のチップアンテナＣＡ１３の製造方法の説明図である。
【符号の説明】
４１…基体、
４１ａ〜４１ｌ…シート、
４２ａ〜４２ｄ…表面または内部導体、
４３…ビアホール、
４４ａ〜４４ｄ…ビア用パッチ導体、
４５…部品固着用端子、
４６…給電用端子、
５０…基板、
５１ａ〜５１ｉ…Ｘ軸方向切断線、
５２ａ〜５２ｄ…Ｙ軸方向切断線、
６０…切断用ナイフ。

Claims

チップアンテナの製造方法において、
誘電体材料または磁性体材料によって構成されている基体の内部または表面に、ミアンダ状の導体またはヘリカル状の導体を設ける工程と；
上記ミアンダ状の導体またはヘリカル状の導体における所望のインダクタンス値に応じて、上記導体の切断位置をずらして、上記導体を、上記基体とともに切断し、チップを複数個形成する工程と；
上記切断されたチップの端部に上記導体と接続する給電端子を設ける工程と；
を有することを特徴とするチップアンテナの製造方法。
請求項１において、
上記ミアンダ状の導体またはヘリカル状の導体の進行方向と略同方向の導体部分を切断することを特徴とするチップアンテナの製造方法。