JP2001211020A - 車載用対数周期ダイポールアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車載用ガラスの車内側に形成された高性能の
対数周期ダイポールアンテナを提供する。 【解決手段】 転写フィルム上に順に積層された第一層
目の導体パターン１８、第二層目の絶縁体パターン２
０、第三層目の導体パターン２２が、車載用ガラス板の
車内側に転写式印刷法により形成され、本発明の対数周
期ダイポールアンテナが構成される。絶縁体パターン２
０を間に挟み込む第一層目と第三層目の導体パターン１
８、２２は、絶縁体パターン２０の一方の端部側で導通
され、他方の端部側で給電される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転写式印刷法によ
り車載用ガラス上に形成される対数周期ダイポールアン
テナに関する。

【０００２】

【従来の技術】対数周期ダイポールアンテナは、広帯域
に渡り一定の特性が得られるアンテナ方式として広く用
いられている。この対数周期ダイポールアンテナは、２
本の互いに平行な給電線上にダイポール素子が対数周期
的に配列されているアンテナである。上記ダイポール素
子は、この平行給電線上に交互に形成されるが、平面上
に対数周期ダイポールアンテナを形成する場合には、絶
縁体層を平行給電線の間に形成する必要がある。このた
め、特開平８−８６３７号公報に開示されているよう
に、プリント基板の両面にエッチングあるいはスクリー
ン印刷によりダイポール素子である導体を形成すること
になる。

【０００３】しかし、車載用ガラスにおいては、ガラス
の片面が車外に位置することになるので、ガラスの両面
に上記ダイポール素子である導体が形成されると、車外
側に形成された導体の腐食等により信頼性が著しく低下
する。従って、対数周期ダイポールアンテナは、車内側
のガラス片面に形成する必要がある。

【０００４】このように、車載用ガラスの片面に対数周
期ダイポールアンテナを形成するためには、スクリーン
印刷法により２層の導体層とこの２層の導体層に挟まれ
た絶縁体層とを多層印刷により形成する必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のス
クリーン印刷法においては、大面積の基板上に小面積の
導体層とこれに挟まれた絶縁体層とを形成する場合、基
板の位置精度を高く確保しつつ位置決めし、多層印刷を
実施する必要がある。このため、大規模な乾燥設備や高
精度な位置決め装置が必要となって、コストが高くなる
という問題があった。

【０００６】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、車載用ガラスの片面に転写式
印刷法により形成され、広帯域に渡って一定の特性が得
られる車載用対数周期ダイポールアンテナを提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、車載用対数周期ダイポールアンテナであ
って、２層の導体層と、この２層の導体層に挟まれた絶
縁体層とが転写式印刷法により車載用ガラス板上に形成
されたことを特徴とする。

【０００８】また、上記車載用対数周期ダイポールアン
テナは、ＦＭ帯、ＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯のうちのいずれか
一種以上の周波数帯域を受信できることを特徴とする。

【０００９】また、前記車載用対数周期ダイポールアン
テナの複数個が車載用ガラス板上に配置されることを特
徴とする車載用アンテナを提供する。

【００１０】上記構成によれば、車載用ガラス板の車内
側に形成された高性能の対数周期ダイポールアンテナお
よび該対数周期ダイポールアンテナが車内側に複数個配
置された車載用アンテナを得ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。

【００１２】図１（ａ）、（ｂ）には、本発明にかかる
車載用対数周期ダイポールアンテナを形成するために、
転写フィルム１０に所望の印刷パターンを形成する場合
の説明図が示される。図１（ａ）において、転写フィル
ム１０には、スクリーン印刷法により対数周期ダイポー
ルアンテナパターンが形成される。このスクリーン印刷
に使用されるスクリーン版１２には、転写フィルム１０
に形成すべき対数周期ダイポールアンテナパターンが形
成されている。この対数周期ダイポールアンテナパター
ンは、スクリーン版１２上に乗せられたペースト１４
（銀ペーストもしくは絶縁体ペースト）をスキージ１６
によりスクリーン版１２に形成された対数周期ダイポー
ルアンテナパターンにそって押し出すことにより、転写
フィルム１０上にスクリーン印刷される。転写フィルム
１０の上には、このようなスクリーン印刷を１層目であ
る導体パターン１８、２層目である絶縁体パターン２
０、３層目である導体パターン２２の順序で行うことに
より、対数周期ダイポールアンテナパターンが形成され
る。なお、絶縁体パターン２０に用いられる材料に誘電
率の高い材料を用いることにより、波長短縮効果によっ
て対数周期ダイポールアンテナパターンの形状を小さく
することも可能である。

【００１３】以上のようにして対数周期ダイポールアン
テナパターンがスクリーン印刷された転写フィルム１０
の断面図が図１（ｂ）に示される。図１（ｂ）におい
て、転写フィルム１０は、基材フィルム２４の上に易剥
離層２６が形成された２層構造となっている。また、図
１（ｂ）に示された例では、１層目と３層目が導体層で
あり、２層目が絶縁体層であるので、３層構造からなる
対数周期ダイポールアンテナパターンとなっている。

【００１４】このように、基材フィルム２４の上に易剥
離層２６を形成することにより、転写フィルム１０の上
に形成された対数周期ダイポールアンテナパターンが剥
離しやすくなる。これにより、転写フィルム１０から車
載用ガラス板への対数周期ダイポールアンテナパターン
の転写が容易となる。以下、車載用ガラス板を単にガラ
ス板と言う。

【００１５】転写フィルム１０としては、シリコーン層
等の易剥離層２６が形成されたフィルムであれば紙に限
られるものではなく、有機系フィルムや高分子フィルム
等も使用することができる。このような転写フィルム１
０は、パターンの転写先であるガラス板と比べて厚さが
薄いので、スクリーン印刷を行う際のペースト１４（銀
ペーストもしくは絶縁体ペースト）の加熱乾燥時の冷却
時間が短時間でよく、対数周期ダイポールアンテナパタ
ーンを多層印刷する際の効率が高い。このため、生産性
を高くすることができる。

【００１６】上述したスクリーン印刷において、対数周
期ダイポールアンテナパターンを形成する際に使用する
ペースト１４は、銀ペーストもしくは絶縁体ペーストで
ある。銀ペーストは粉末状の銀を、絶縁体ペーストは絶
縁性の高いフィラーを、ガラスフリットすなわち低融点
ガラス粉末とバインダとしての熱可塑性樹脂と揮発性溶
剤と共に混練し、スクリーン印刷可能な粘度に調整す
る。ここで、ガラスフリットは、後述の熱転写式印刷法
により前記パターンが転写されたガラス板を焼成する温
度域で軟化流動するものであり、ガラス板と対数周期ダ
イポールアンテナパターンの電子材料成分との接着を目
的として添加される。ここで言う電子材料成分は、銀も
しくは絶縁性の高いフィラーである。

【００１７】また、熱可塑性樹脂は、電子材料成分とガ
ラスフリット等をペースト状態にする機能を有するが、
スクリーン印刷を行う際の加熱乾燥時及び熱転写時にお
いて対数周期ダイポールアンテナパターンをガラス板に
接着させる作用も有する。図１（ｂ）に示された転写フ
ィルム１０上の対数周期ダイポールアンテナパターンを
ガラス板に熱転写する際に、ガラス板と３層目である導
体パターン２２との密着性が十分でない場合には、その
後の焼成工程において密着不十分な部分から剥離が発生
する。この密着性確保のために上述した熱可塑性樹脂を
使用する。この熱可塑性樹脂がホットメルト接着機能を
有するものであれば、さらに密着性を向上させることが
可能である。

【００１８】以上のことから、バインダとしては熱可塑
性樹脂を使用することが好適である。また、熱可塑性樹
脂は、焼成時において該樹脂が分解揮散する際に発生す
る気泡を脱気しやすいので、この点でも好適である。そ
の理由は、前記気泡は焼成後の対数周期ダイポールアン
テナパターンの特性及び品質に悪影響を及ぼすことがあ
るからである。

【００１９】なお、ペースト１４を作製する際に添加さ
れる揮発性溶剤は、ペースト１４の粘度をスクリーン印
刷可能な粘度に調整するために使用される。この揮発性
溶剤に要求される特性としては、熱可塑性樹脂と相溶性
があり、粘度特性の時間変化が少ないように適度に高沸
点であることがあげられる。

【００２０】図２には、図１（ｂ）に示された対数周期
ダイポールアンテナパターンが印刷された転写フィルム
１０からガラス板２８にその対数周期ダイポールアンテ
ナパターンを熱転写する転写式印刷法の工程（熱転写工
程）が示される。

【００２１】図２（ａ）において、転写フィルム１０の
易剥離層２６上に形成された対数周期ダイポールアンテ
ナパターンがガラス板２８に対向するように配置され、
図２（ｂ）に示されるように、プレス板３０により転写
フィルム１０が所定の圧力で加圧される。この際、同時
に加熱も行う。加熱温度は、対数周期ダイポールアンテ
ナパターンを構成するペースト１４の中に含まれる熱可
塑性樹脂により接着性が発現する温度とする。また、プ
レス板３０によって加える圧力は、対数周期ダイポール
アンテナパターンを転写するときにこの対数周期ダイポ
ールアンテナパターンが変形しない程度に制御する。

【００２２】なお、図３に示されるように、転写フィル
ム１０の上に形成された対数周期ダイポールアンテナパ
ターンに、接着作用のある接着性樹脂、例えば燃焼性に
優れたアクリル系樹脂等を粘着助剤３２として塗布する
と、ガラス板２８上への対数周期ダイポールアンテナパ
ターンの転写を行う際の加熱温度を低くすることがで
き、あるいはこの際の加圧圧力を低くすることができ
る。

【００２３】以上の工程により、図２（ｃ）に示される
ように、ガラス基板２８の上に、熱可塑性樹脂によって
対数周期ダイポールアンテナパターンが接着され、熱転
写される。この状態では、対数周期ダイポールアンテナ
パターンは十分なアンテナとしての回路機能を持たな
い。これは、対数周期ダイポールアンテナパターンの中
に熱可塑性樹脂が含まれているからである。そこで、図
２（ｄ）に示されるように、ガラス板２８を焼成し、熱
可塑性樹脂を分解揮散させてこれを除去し、アンテナと
しての回路機能を発現させる。

【００２４】ガラス板２８と対数周期ダイポールアンテ
ナパターンとの間に密着性が不十分な部分があると、こ
こに空気を含むことがある。また、対数周期ダイポール
アンテナパターン中に含まれる熱可塑性樹脂が前記焼成
時に分解し揮散する際にも気泡が発生する。しかし、こ
れらによって発生する気泡は前記焼成が終了するまでに
充分除去され、回路特性に悪影響を及ぼすことはない。
なお、この熱可塑性樹脂として例えば熱可塑性ポリエス
テルを使用することにより、この気泡の除去をより効率
的に行うことができる。また、焼成工程として６００〜
７００℃程度まで加熱することにより、対数周期ダイポ
ールアンテナパターンに含まれるガラスフリットが溶融
し、ガラス板２８と接着して一体化させることができ
る。

【００２５】以上に説明した本発明にかかる対数周期ダ
イポールアンテナパターン形成方法の具体例を実施例と
して説明する。

【００２６】

【実施例】上述した対数周期ダイポールアンテナパター
ンを形成するために使用する銀ペーストの成分として
は、数μｍ程度の粒径のフレーク状銀粉末を用いた。ガ
ラスフリットは、ガラス板を構成するソーダライムシリ
カガラスの軟化点以下の軟化点を持つ低融点Ｂ₂Ｏ₃−Ｓ
ｉＯ₂−ＰｂＯ系ガラスフリットを使用した。銀をペー
スト化するための熱可塑性樹脂として熱可塑性ポリエス
テル樹脂で、分子量が１６０００、Ｔｇ（ガラス転移
点）が−２５℃のものを使用した。揮発性溶剤としてシ
クロヘキサノンとＢＣＡ（ブチルカルビトールアセテー
ト：沸点約１５０℃）を使用した。上記銀粉末、ガラス
フリット、熱可塑性樹脂及び溶剤を、表１に示される割
合で混合し、乳鉢及び３本ロールで混練してペースト化
し、銀ペーストとした。

【００２７】

【表１】 絶縁体ペーストはＢ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−ＰｂＯ系ガラスフ
リットに絶縁性を向上させる目的で、Ａｌ₂Ｏ₃，ＺｒＯ
₂等のフィラーを添加したものを使用した。銀ペースト
と同様にペースト化するための熱可塑性樹脂として熱可
塑性ポリエステル樹脂を使用した。この分子量は１４０
００であり、Ｔｇが−２５℃のものを使用した。揮発性
溶剤としてシクロヘキサノンとＢＣＡを使用した。上記
ガラスフリット、フィラー、熱可塑性樹脂及び溶剤を、
表２に示される割合で混合し、乳鉢及び３本ロールで混
練してペースト化し、絶縁体ペーストとした。

【００２８】

【表２】 スクリーン版１２には２５０メッシュ、乳剤厚１０μｍ
のポリエステルメッシュを使用した。このスクリーン版
１２上に形成された対数周期ダイポールアンテナの印刷
パターンが図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示される。す
なわち、一層目の導体パターン１８が図４（ａ）に示さ
れ、二層目の絶縁体パタ−ン２０が図４（ｂ）に示さ
れ、三層目の導体パターン２２が図４（ｃ）に示され
る。これら図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示された三つ
のパターンをそれぞれ別のスクリーン版１２に形成して
おき、転写フィルム１０上に第一層目から第三層目まで
が積層されるように印刷する。

【００２９】なお、対数周期ダイポールアンテナパター
ンがスクリーン印刷される転写フィルム１０は、前述し
たように基材フィルム２４の表面に易剥離層２６が形成
されているが、この易剥離層２６としてシリコーン層を
有するものを使用した。易剥離層２６としてのシリコー
ン層上へ、上述の通り作成した銀ペーストをスクリーン
印刷し、１２０℃で乾燥させ、第一層目の導体パターン
１８とした。その上に上述の絶縁体ペーストをスクリー
ン印刷し、これを乾燥して第二層目の絶縁体パターン２
０とした。さらにその上に再度銀ペーストをスクリーン
印刷し、乾燥して第三層目の導体パターン２２とした。

【００３０】第一層目の導体パターン１８から第三層目
の導体パターン２２までのそれぞれの位置関係が図５
（ａ）に示される。図５（ａ）において、第一層目の導
体パターン１８は実線で示され、第三層目の導体パター
ン２２は破線で示される。また、第二層目の絶縁体パタ
ーン２０は斜線で示された領域である。図５（ａ）に示
されるように、第一層目の導体パターン１８と第三層目
の導体パターン２２とは、ダイポールアンテナの素子
が、左右方向に交互に形成されている。

【００３１】図５（ｂ）には、図５（ａ）のＢの部分の
拡大図が示される。図５（ｂ）に示されるように、第一
層目の導体パターン１８は、絶縁体パターン２０の上に
形成されている。また、図５（ｃ）には、図５（ｂ）の
中央断面を矢印Ｃ方向から見た図が示される。なお前記
「中央断面」は第一層目の導体パターン１８の中心線上
における断面である。図５（ｃ）に示されるように、一
層目の導体パターン１８と三層目の導体パターン２２と
により二層目の絶縁体パターン２０が挟まれた構造とな
っている。また、第一層目の導体パターン１８と第三層
目の導体パターン２２とは、第二層目の絶縁体パターン
２０の端部（図５（ａ）においては上端部、図５（ｃ）
においては右端部）で導通されている。

【００３２】図５（ｄ）には、図５（ａ）のＤの部分の
拡大図が示される。図５（ｄ）に示されるように、第一
層目の導体パターン１８と第三層目の導体パターン２２
とで給電する構成となっている。図５（ｅ）には、図５
（ｄ）を矢印Ｅ方向から見た図が示される。図５（ｅ）
に示されるように、絶縁体パターン２０は二層の導体パ
ターン１８，２２とに挟まれた構造となっている。

【００３３】以上のようにして、転写フィルム１０上に
形成された対数周期ダイポールアンテナパターンを、図
２に示される工程によりガラス板２８上に１８０℃で転
写し、６７０℃で焼成した。これにより、ガラス板２８
上に本発明の対数周期ダイポールアンテナが形成され
た。

【００３４】図６には、上記対数周期ダイポールアンテ
ナパターンを設計する際の設計値が例示される。対数周
期ダイポールアンテナパターンの動作最高周波数は、最
短素子の長さｌ₁の２倍が波長となる周波数であり、動
作最低周波数は、最長素子の長さｌ₅の２倍が波長とな
る周波数である。また、各素子の長さｌ_n相互の関係
と、各素子の間の距離ｄ_n相互の関係は、それぞれｌ_n／
ｌ_n+1＝０．７、ｄ_n／ｄ_{n+ 1}＝０．７の関係とされてい
る。

【００３５】本発明の、対数周期ダイポールアンテナは
自動車等の車両のどの部分に設置しても良いが、比較的
面積の大きなリアガラスや、全方位で受信するために前
方を向いた設置が可能なサイドガラスへの形成が好適で
ある。対数周期ダイポールアンテナは、単独で設置する
こともできるが、これに限られず、複数個配置すること
により受信包囲を広げ、受信性能を向上することも可能
である。この場合には、その複数個の対数周期ダイポー
ルアンテナが車載用ガラス板上に配置される（車載用ア
ンテナ）。この場合、対数周期ダイポールアンテナ間の
角度は、車載用ガラス板の大きさや、傾斜角度（車載用
ガラス板の取付け角度）等に応じて適宜決定される。図
７には、図５に示された対数周期ダイポールアンテナを
自動車に搭載した場合の例が示される。１は、２個の対
数周期ダイポールアンテナがリアガラスに角度０⁰で配
置されている車載用アンテナである。２は、左後部サイ
ドガラスに形成されている対数周期ダイポールアンテナ
である。３は、右後部サイドガラスに形成されている対
数周期ダイポールアンテナである。

【００３６】以上のようにして形成された対数周期ダイ
ポールアンテナまたは車載用アンテナによれば、ＦＭ
帯、ＶＨＦ帯、ＵＨＦ等のうちのいずれか一種以上の二
周波数帯域の受信が可能となる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
対数周期ダイポールアンテナパターンを車載用ガラス板
の車内側に形成することができ、広帯域に渡り一定の特
性が得られる受信用アンテナを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るガラス対数周期ダイポールアン
テナを形成するために、転写フィルムに所望のパターン
を形成する場合の説明図である。

【図２】 図１に示された転写フィルムから車載用ガラ
ス板に所望のパターンを熱転写する際の工程図である。

【図３】 本発明に係る対数周期ダイポールアンテナを
車載用ガラス板上に形成するために、転写フィルムに所
望のパターンを形成し、粘着助剤を形成する場合の説明
図である。

【図４】 本発明に係る対数周期ダイポールアンテナを
スクリーン印刷する際のパターンを示す図である。

【図５】 本発明に係る対数周期ダイポールアンテナを
スクリーン印刷する際の位置関係の説明図である。

【図６】 本発明に係る対数周期ダイポールアンテナを
設計する際の説明図である。

【図７】 本発明に係る対数周期ダイポールアンテナま
たは車載用アンテナを自動車に搭載する場合の例を示す
図である。

【符号の説明】

１０ 転写フィルム、１２ スクリーン版、１４ ペー
スト、１６ スキージ、１８ 導体パターン、２０ 絶
縁体パターン、２２ 導体パターン、２４ 基材フィル
ム、２６ 易剥離層、２８ 車載用ガラス板、３０ プ
レス板、３２粘着助剤。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２層の導体層と、この２層の導体層に挟
   まれた絶縁体層とが転写式印刷法により車載用ガラス板
   上に形成されたことを特徴とする車載用対数周期ダイポ
   ールアンテナ。
2. 【請求項２】 ＦＭ帯、ＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯のうちのい
   ずれか一種以上の周波数帯域を受信できることを特徴と
   する請求項１記載の車載用対数周期ダイポールアンテ
   ナ。
3. 【請求項３】 請求項１記載の車載用対数周期ダイポー
   ルアンテナの複数個が車載用ガラス板上に配置されるこ
   とを特徴とする車載用アンテナ。