JP2004297374A

JP2004297374A - Small antenna

Info

Publication number: JP2004297374A
Application number: JP2003085948A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Furuno; 剛古野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2023-03-26
Also published as: JP3744914B2

Abstract

【課題】周波数測定時の周波数ずれを防止し、且つカケの発生と断線不良を削減し安定して製造できる小型アンテナを提供する。
【解決手段】誘電体セラミックスからなり、直方体状の基体１の少なくとも２つの隣り合う少なくとも平面８、９にわたって導体２を形成し、その一端に電圧を印加するための給電端子を接続してなり、上記導体２を形成した２つの平面８、９の角部に傾斜部６および長さ０．０８ｍｍ以下の平坦部５とからなる段部１２を形成するとともに、少なくとも平坦部５と平面９との境界部７が曲率半径Ｒ０．０３〜０．２ｍｍの曲面状とする。
【選択図】図１Provided is a small antenna capable of preventing a frequency deviation at the time of frequency measurement, reducing generation of chips and disconnection defects, and stably manufacturing.
A conductor 2 is formed over at least two adjacent planes 8 and 9 of a rectangular parallelepiped base 1 made of a dielectric ceramic, and a power supply terminal for applying a voltage is connected to one end of the conductor 2. At the corners of the two planes 8 and 9 on which the conductor 2 is formed, a step 12 comprising an inclined part 6 and a flat part 5 having a length of 0.08 mm or less is formed. The boundary 7 has a curved surface with a radius of curvature R of 0.03 to 0.2 mm.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信分野、特に携帯電話機などの移動体通信機器などに内蔵して用いられる表面実装型の小形アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機などの移動体通信機器は、小型化が飛躍的に進んでいる。このような通信機器の小形化に伴って、通信機器に内蔵されるアンテナにも小型化が要求されており、直方体状の基体の表面に導体を形成し、通信機器の内部ボードに表面実装される小型アンテナが実用化されている。
【０００３】
図４は、従来の小型アンテナの概略を示す斜視図であり、図５は、図４のＢ−Ｂ’線における断面図である。図４に示すように、従来の小型アンテナ１５は、直方体状の基体１３の表面に導体２が形成され、通信機器内のボード４に半田３により表面実装され、図示していないがボード４の配線と電気的に接続されている。一般に導体２は基体１３の２面以上にわたり形成され、例えば、図５に示すように導体２は平面８〜１１の４面にわたり形成され、それぞれ電気的に接続している。導体２は平面８に導体ペーストを用いてスクリーン印刷した後、平面９に同様に導体ペーストを用いてスクリーン印刷し、順に各面をスクリーン印刷することで得ることができる。
【０００４】
隣り合う２つの平面に導体２を電気的に接続させる方法として、一般に導体２のパターンより大きいパターンのスクリーンを使用することにより次の平面にたれが発生し電気的に接続することができる。図６は平面８に導体２のパターンより大きいパターンのスクリーンを用いてスクリーン印刷したときの従来の小型アンテナの拡大断面図である。図６に示すように平面８に印刷した導体２は平面９にたれ１８が発生する。このたれ１８により平面９にスクリーン印刷した時に平面９の導体２と接触し電気的に接続することになる。
【０００５】
また、一般にアンテナとして正常に機能しているかを検査するためネットワークアナライザーを使用し周波数測定を行が、携帯電話等に実装される時は図４に示すようにボード４に半田３にて固着して表面実装されるが、実装する前に小型アンテナ１５の周波数測定を行う場合は、ボード４に半田３にて固着してしまうと破壊検査となり、周波数不良が発生した場合ボード４も廃棄する必要があり経済的に不利となってしまう。そのため、半田３で固着せずボード４上に小型アンテナ１５を設置しそのままの状態で周波数測定を行うか、または、小型アンテナ１５の上部からの加圧や下部からの吸引により小型アンテナ１５をボード４上に固定して周波数測定を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、段部を設けていない直方体状の基体１３を使用した場合、図６に示すように導体２のパターンより大きいパターンのスクリーンを用いて印刷するためたれ１８の形成と同時に突起２３も形成してしまう。これは導体２のパターンより大きいパターンのスクリーンを使用するため導体２のパターンより大きくしたスクリーンの部分に導体ペーストが溜まるために発生すると考えられる。
【０００７】
ここで、突起２３が形成された小型アンテナ１５の周波数を測定する場合、半田３を用いてボード４上に固着して行う場合は図８（ａ）に示すように、突起２３が存在しても半田３が導体２とボード４の間を埋めるため問題は発生しないが、半田３を使用せずに測定する場合は図８（ｂ）に示すように、突起２３によりボード４と導体２の間に空間が存在し、半田３を用いて固着して測定した場合と周波数のずれが発生してしまうという第１の課題があった。周波数のずれが発生すると、半田３を使用せずに周波数測定が出来なくなり、周波数検査が破壊検査となってしまう。
【０００８】
これは、突起２３により発生するボード４と導体２の間の空間に導体２である半田の代わりに、誘電体である空気が存在するために電気的ずれが発生し周波数がずれると考えられる。
【０００９】
また、直方体状の基体１３を使用した場合、直方体状の基体１３の製造工程中や導体２を形成する工程中において、基体１３同士が衝突したり製造工程で使用されるジグ等に衝突することでカケが発生するという問題があった。カケが発生した場合、外観上不良となると同時に、導体２部にカケが発生した場合、断線不良となりアンテナとして機能しなくなってしまう。
【００１０】
この問題を回避するために、セラミックのカケ防止方法として、一般に外周部にＣ面や段部を設ける方法がある。図７は粉末プレス成形により金型を用いて成形する場合に、基体１３の角部に段部２１を形成した場合の従来の小型アンテナの概略を示す拡大断面図である。
【００１１】
図７に示すように、基体３の角部に傾斜部１９及び平坦部２０とからなる段部２１を設けることで基体１３のカケの発生を防止することが用いられている。しかし、小型アンテナの場合、平面８と平面９の導体２を電気的に接続する必要があるが、金型によって基体１３の角部に段部２１を形成する場合には平坦部２０の長さｇは金型強度の問題により０．０８ｍｍ以上必要であり、導体２のたれ２２以上の寸法となるため電気的に接続できないものが発生し、断線不良となりアンテナとして機能しなくなるという第２の課題があった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の小型アンテナは、誘電体セラミックスからなり、直方体状の基体の少なくとも２つの隣り合う平面にわたって導体を形成してなり、上記導体を形成した２つの平面の角部に傾斜部および長さ０．０８ｍｍ以下の平坦部からなる段部を形成するとともに、少なくとも上記平坦部とこれに連続する平面との境界部が曲率半径Ｒ０．０３〜０．２ｍｍの曲面状としたことを特徴とする。
【００１３】
また、上記段部の深さが０．１５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
さらに、上記傾斜部の角度が１００〜１６０°であることを特徴とする。
【００１５】
またさらに、上記段部に形成された導体の厚みと平面に形成された導体の厚みの差が０．０２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
さらにまた、上記段部に形成された導体の欠損部が導体の幅に対して５０％以下であることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の小型アンテナの一実施形態を示す斜視図、図２（ａ）はそのＡ−Ａ’線における断面図、図２（ｂ）は同図（ａ）の主要部を示す部分拡大断面図である。
【００１９】
図１、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の小型アンテナ１４は、誘電体セラミックスからなり、直方体状の基体１の少なくとも２つの隣り合う平面にわたって導体２を形成してなり、その一端に電圧を印加するための給電端子を半田３によって接続する。
【００２０】
上記基体１は、Ｂａ−Ｎｄ−Ｃａ−Ｔｉ系の誘電体セラミックス（比誘電率８０〜１２０）、Ｎｄ−Ａｌ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（比誘電率４３〜４６）、Ｌａ−Ａｌ−Ｓｒ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（比誘電率３８〜４１）、Ｂａ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（比誘電率３４〜３６）、Ｂａ−Ｍｇ−Ｗ系誘電体セラミックス（比誘電率２０〜２２）、Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（比誘電率１９〜２１）、アルミナセラミックス（比誘電率９〜１０）、コージライトセラミックス（比誘電率４〜６）等からなり、金型を用いて粉末プレス成形等によって成形し、これを焼成することにより得られるものである。
【００２１】
また、基体１の表面に形成された導体２は、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ等の導電性材料から成り、ペースト状の上記導電性材料を基体１の表面に形成される導体２の寸法より大きい寸法としたスクリーンを用いてスクリーン印刷によって所定の温度で焼き付けることにより種々のパターンに形成される。スクリーン印刷は、順に各平面に行われ、隣り合う平面に印刷された導体２を電気的に接続させる方法として、導体２のパターンより大きいパターンのスクリーンを使用することにより次の面にたれが発生し電気的に接続することができる。
【００２２】
ここで、本発明では図２に示すように、上記導体２を形成した２つの平面８、９の角部に傾斜部６および長さａが０．０８ｍｍ以下の平坦部５とからなる段部１２を形成するとともに、少なくとも平坦部５と該平坦部５と連続する平面９との境界部７が曲率半径Ｒ０．０３〜０．２ｍｍの曲面状とすることが重要である。
【００２３】
２つの平面の角部に傾斜部６と平坦部５とからなる段部１２を形成することにより、基体１の製造工程中や導体２を形成する工程中において、基体１同士が衝突したり製造工程で使用されるジグ等に衝突してもカケが発生するのを防止し、導体２が断線することを防止することができる。また、平坦部５の長さａを０．０８ｍｍ以下とすることで、平坦部５と連続する平面９に印刷した導体２のたれ１７と、傾斜部６に連続する平面８に印刷した導体２のたれ１６とが十分に接続して電気的な断線を防止することができる。
【００２４】
また、上記境界部７が曲率半径Ｒ０．０３〜０．２ｍｍの曲面状とすることによって、平坦部５と連続する平面９に導体２の印刷を行った際、スクリーンが境界部７の曲面形状に沿って密着して一定の厚みで形成することができるとともに、たれ１７の寸法も大きくなり断線不良が発生しない。
【００２５】
なお、上記曲率半径Ｒが０．０３ｍｍ未満となると、図６に示すような突起２３が大きくなり、小型アンテナ１４を半田３を使用してボード４に固着して周波数測定を行った場合と半田３を使用せずにボード４に固着した場合の周波数ずれが大きくなり周波数測定が困難となってしまう。また、０．２ｍｍを越えると詳細を後述するように境界部７を曲面状に形成する際に施すバレル研磨の時間が長くなり経済的に不利になる。
【００２６】
また上記曲率半径Ｒは、より好ましくは０．０３〜０．０５ｍｍとしておけば断線不良や周波数ずれの発生率が小さくなるとともに、バレル研磨の時間も５時間程度となり経済的にも有利となる。
【００２７】
また、上記平坦部５から傾斜部６と連続する平面８までの距離である段部１２の深さｂが０．１５ｍｍ以下であることが好ましく、図３（ａ）に示すように、傾斜部６と連続する平面８に導体２を印刷した際、スクリーンが傾斜部６に沿って密着することにより、たれ１６は平坦部５まで達し平坦部５に形成された導体２と十分に接続して電気的な断線を防止することができる。
【００２８】
さらに、上記傾斜部６の角度ｈが１００〜１６０°であることが好ましく、上記同様に平面８に導体２を印刷した際、傾斜部６に沿って密着することにより、たれ１６は平坦部５まで達し平坦部５に形成された導体２と十分に接続して電気的な断線を防止することができる。なお、上記角度ｈが１６０°を越えると傾斜部６が水平に近くなり段部１２によるカケ防止効果が小さくなりカケ不良が増加し、断線不良の増加につながってしまう。また、上記傾斜部６の角度ｈは、１２０〜１４０°することがより好ましく、導体により確実にたれ１６を発生させることができる。
【００２９】
このように基体１に曲面状の境界部７を有する段部１２を形成した小型アンテナは、図３（ｂ）に示すように上記段部１２に形成された導体２の最大の厚みｔ１と平面に形成された導体２の最大の厚みｔ２との差が０．０２ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００３０】
この厚みの差が０．０２ｍｍ以下であれば、段部１２の導体２に部分的に厚みの大きな箇所が生じても、周波数を測定する際にボード４と導体２の間に発生する空間が小さくなるため半田３により導体２を形成した基体１をボード４に固着して測定した周波数と、半田３を使用せずに導体２を形成した基体１をボードに周波数を測定した時の周波数のずれが発生することはなく高精度な周波数測定を行うことができる。
【００３１】
また、図３（ｃ）に示すように上記段部１２に形成された導体２の欠損部２ａが導体２の幅ｃに対して５０％以下とすることができ、周波数のばらつきが小さくなり歩留まり低下が発生しない。これは、導体２の欠損部２ａが発生し、導体２の幅が小さくなると電気抵抗が変化し周波数が変化するためである。
【００３２】
なお、上記導体２の厚みは表面粗さ計を用いて測定でき、基体１と導体２の断面形状を測定した後、基体１の段部１２に形成された導体２のうち最大の厚みをｔ１、平面を基準とし導体２のうち最大の厚みをｔ２とした。
【００３３】
また、導体２の幅ｃと欠損部２ａの寸法は投影機により測定し、導体２の幅ｃを１００％としたときの欠損部２ａの割合を算出したものである。
【００３４】
このように平坦部５、傾斜部６および曲面状の境界部７を有する基体１を得るには、先ず誘電体セラミックスを金型を用いて粉末プレス成形により成形し、これを焼成することにより得られるが、上記金型の上パンチと下パンチを段部１２の形状としておくことによって、プレス成形時に成形体の角部に段部１２を形成することができる。但し、上記金型では金型強度の問題により境界部７の形状をＲ形状とすることができないため、焼成した基体１にバレル研磨を施すことによって平坦部５と平面との境界部７を曲面形状とする。このバレル研磨は基体１の寸法や材質により異なるが、バレル機の３０容量％程度の数の基体１と５０〜７０容量％の水を入れ６時間程度回転させることで境界部７を形成するとともに、平坦部５の長さａを０．０８ｍｍ以下とすることができる。
【００３５】
ここで、本発明の小型アンテナとは、基体１の体積が約５００ｍｍ^３以下のものであり、ボード４上に半田３により表面実装され、携帯電話等の小型通信機器に内蔵されて使用されるものである。
【００３６】
なお、上述の実施形態では平面８、９の角部に形成した段部１２について説明したが、この段部１２は導体２が形成される全ての角部に形成されるものである。
【００３７】
また、上述の実施形態ではバレル研磨によって境界部７のみを曲面状としたが、平坦部５と傾斜部６の境界、傾斜部６と平面８との境界が曲面形状を成していてもよい。
【００３８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００３９】
図１に示すような小型アンテナ１４を作製した。
【００４０】
先ず、アルミナセラミックス（比誘電率：９〜１０）を使用して外辺寸法ｘ１０ｍｍ、外辺寸法ｙ４ｍｍ、厚みｚ４ｍｍの直方体状の基体１を作成した。なお、段部１２の平坦部５の長さａ、段部の深さｂ、境界部７の曲率半径Ｒ、傾斜部６の角度ｈは金型寸法及びバレル研磨時間を変更して各寸法を表１に示す如く変化させたものを作製した。
【００４１】
そして、これらの基体１の４つの平面にそれぞれＡｇを厚膜印刷した後、所定の温度にて大気中で乾燥させ、焼成を行って、厚さ０．０２ｍｍの導体２を形成した。ここで、導体２の寸法は周波数が１．５７５ＧＨｚになるように寸法を決定した。
【００４２】
得られた各１０００個の小型アンテナ１４を用いてボード４に設置する導体２の平面１０と境界部７の各厚みと共振周波数、および境界部７の導体２の幅と欠損部の寸法を測定した。
【００４３】
導体２の厚みは表面粗さ計を使用して基体１と導体２の断面形状を測定した後、基体１の段部１２に形成された導体２の厚みの最大値を厚みｔ１、基体１の平面に形成された導体２の厚みの最大値を厚みｔ２としてその差を求めた。
【００４４】
また、導体２の幅ｃと欠損部２ａの寸法は、投影機により測定し、導体２の幅ｃを１００％としたときの欠損部２ａの割合を算出した。
【００４５】
さらに、周波数は測定用の電極を設けたボード４上に小型アンテナ１４を半田３を使用せずに設置し、同軸ケーブルを通じてネットワークアナライザーに接続して測定し、共振周波数が測定できなかったものを顕微鏡にて確認し断線の有無を確認した。その後半田３を使用してボード４に固着して同様に周波数を測定し、半田３を使用したときと使用していないときの周波数の差の最大値を周波数ずれ量とした。また、半田３を使用しないで測定した周波数の最大値と最小値の差を周波数ばらつきとした。
【００４６】
カケについても顕微鏡で確認し０．５ｍｍ以上をカケ不良とした。
【００４７】
なお、導体２の厚み測定、導体２の欠損部２ａの割合、および半田３を使用した周波数の測定は各２０個とした。
【００４８】
その結果を表１に示す。
【００４９】
なお、表１中の＊印は本発明範囲外である。
【００５０】
【表１】

【００５１】
表１から、基体１の段部１２において、平坦部５の長さａが０．０８ｍｍ以下、境界部７の曲率半径Ｒが０．０３ｍｍ以上の試料（Ｎｏ．５〜１０、１３〜１６）は、導体の厚みの差が０．０１３ｍｍ以下、導体の欠損部の比率は６８％以下、周波数のバラツキは１６ＭＨｚ以下、周波数の測定値のずれ量は０．７ＭＨｚ以下、カケ不良率は３．２％以下、断線不良率は４．７％以下であった。
【００５２】
特に、段部１２の深さａが０．１５ｍｍ以下、傾斜部６の角度ｈが１００〜１６０°
の試料（Ｎｏ．６〜１０、１３〜１５）は、導体の厚みの差が０．０１３ｍｍ以下、導体の欠損部の比率は２３％以下、周波数のバラツキは７ＭＨｚ以下、周波数の測定値のずれ量は０．７ＭＨｚ以下、カケ不良率は０．２％以下、断線不良率は３．３％以下と非常に優れた値であった。
【００５３】
但し、境界部７の曲率半径Ｒが０．２ｍｍより大きくするとバレル時間が１６時間以上必要であり経済的に不利となるため、寸法ｃはＲ０．０３〜０．２ｍｍが望ましい。
【００５４】
これに対し、段部を有しない試料（Ｎｏ．１）、段部を有するものの境界部が曲面状になっていない試料（Ｎｏ．２〜４）及び段部の境界部の曲率半径が０．０３未満、０．２ｍｍを越える試料（Ｎｏ．１１、１２）は、導体の厚みの差が０．０２６ｍｍ、導体の欠損部の比率は７３％、周波数のバラツキは１８ＭＨｚ以下、周波数の測定値のずれ量は５．１ＭＨｚ以下、カケ不良率は１８％以下、断線不良率は３５．２％以下と非常に大きな値となり、段部において導体が断線し、正確な周波数を測定できないことが判る。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の小型アンテナによれば、基体の導体を形成した２つの平面の角部に傾斜部および長さ０．０８ｍｍ以下の平坦部からなる段部を形成するとともに、少なくとも平坦部とこれに連続する平面との境界部が曲率半径Ｒ０．０３〜０．２ｍｍの曲面状としたことから、角部において導体を確実に接続でき、カケ不良率、断線不良率、周波数ばらつきともに削減することができる。
【００５６】
また、上記段部の深さが０．１５ｍｍ以下であることから、角部において導体をより確実に接続でき、カケ不良率、断線不良率、周波数ばらつきともに削減することができる。
【００５７】
さらに、上記傾斜部の角度が１００〜１６０°であることから、傾斜部と連続する平面に形成された導体が傾斜部の端部まで密着性高く形成され、カケ不良率、断線不良率、周波数ばらつきともに削減することができる。
【００５８】
またさらに、上記段部に形成された導体の厚みと平面に形成された導体の厚みの差が０．０２ｍｍ以下、導体の欠損部が導体の幅に対して５０％以下であることから、小型アンテナをボードに固着して測定した周波数と、半田を使用せずにボードに配置して周波数を測定した時の周波数のずれが発生することはなく高精度な周波数測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の小型アンテナの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ’線における断面図、（ｂ）は同図（ａ）の主要部を示す部分拡大断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の小型アンテナを示す拡大断面図、（ｂ）は主要部を示す部分拡大断面図、（ｃ）は同図（ｂ）の上面図。
【図４】従来の小型アンテナを示す斜視図である。
【図５】従来の小型アンテナを示す断面図である。
【図６】従来の小型アンテナを示す拡大断面図である。
【図７】従来の小型アンテナを示す拡大断面図である。
【図８】（ａ）は従来の小型アンテナの半田を使用した場合のボードへの接続状態を示した拡大断面図であり、（ｂ）は同じく半田を使用しない場合のボードへの接続状態を示した拡大断面図である。
【符号の説明】
１：基体
２：導体
２ａ：欠損部
３：半田
４：ボード
５：平坦部
６：傾斜部
７：境界部
８：平面
９：平面
１０：平面
１１：平面
１２：段部
１３：基体
１４：小型アンテナ
１５：小型アンテナ
１６：たれ
１７：たれ
１８：たれ
１９：斜面
２０：平坦部
２１：段部
２２：たれ
２３：突起
２４：最大厚み位置
ａ：平坦部の長さ
ｂ：段部の深さ
ｃ：導体の幅
ｔ１：段部の導体厚み
ｔ２：平面の導体厚み[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a small surface-mounted antenna used in a communication field, in particular, a mobile communication device such as a mobile phone.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, miniaturization of mobile communication devices such as mobile phones has been dramatically advanced. With the downsizing of such communication devices, the antennas built into the communication devices are also required to be reduced in size.A conductor is formed on the surface of a rectangular parallelepiped base, and the antenna is mounted on an internal board of the communication device. Small antennas have been put to practical use.
[0003]
FIG. 4 is a perspective view schematically showing a conventional small antenna, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB 'in FIG. As shown in FIG. 4, a conventional small antenna 15 has a conductor 2 formed on a surface of a rectangular parallelepiped base 13, and is surface-mounted on a board 4 in a communication device by soldering 3. It is electrically connected to the wiring. In general, the conductor 2 is formed over two or more surfaces of the base body 13. For example, as shown in FIG. 5, the conductor 2 is formed over four surfaces 8 to 11 and is electrically connected to each other. The conductor 2 can be obtained by screen-printing the plane 8 with a conductor paste after using a conductor paste, and then screen-printing the plane 9 with the conductor paste in the same manner, and screen-printing each surface in turn.
[0004]
As a method of electrically connecting the conductors 2 to two adjacent planes, generally, by using a screen having a pattern larger than the pattern of the conductors 2, sagging occurs on the next plane and electrical connection can be made. FIG. 6 is an enlarged sectional view of a conventional small antenna when screen printing is performed on a plane 8 using a screen having a pattern larger than the pattern of the conductor 2. As shown in FIG. 6, the conductor 2 printed on the plane 8 is sagged 18 on the plane 9. When the screen 18 is screen-printed on the plane 9 by the sag 18, the conductor 2 on the plane 9 contacts and is electrically connected.
[0005]
In general, a frequency measurement is performed using a network analyzer to check whether the antenna is functioning normally. When the antenna is mounted on a mobile phone or the like, it is fixed to a board 4 with solder 3 as shown in FIG. When the frequency of the small antenna 15 is measured before mounting, if it is fixed to the board 4 with the solder 3, a destructive inspection is performed. If a frequency defect occurs, the board 4 also needs to be discarded. There is an economic disadvantage. Therefore, the small antenna 15 is mounted on the board 4 without being fixed by the solder 3 and the frequency is measured as it is, or the small antenna 15 is mounted on the board 4 by pressing the small antenna 15 from above or sucking it from below. 4 and the frequency is measured.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a rectangular parallelepiped base 13 having no step is used, the projections 23 are formed simultaneously with the formation of the sagging 18 for printing using a screen having a pattern larger than the pattern of the conductor 2 as shown in FIG. Would. This is considered to be caused by the fact that the conductor paste is accumulated on the portion of the screen which is larger than the conductor 2 pattern because a screen having a pattern larger than the conductor 2 pattern is used.
[0007]
Here, when measuring the frequency of the small antenna 15 on which the projections 23 are formed, when the measurement is performed by fixing the antennas on the board 4 using the solder 3, as shown in FIG. Also, no problem occurs because the solder 3 fills the space between the conductor 2 and the board 4. However, when measurement is performed without using the solder 3, as shown in FIG. There is a first problem that there is a space between them, and a frequency shift occurs in a case where measurement is performed by fixing using the solder 3. When the frequency shift occurs, the frequency cannot be measured without using the solder 3, and the frequency inspection becomes a destructive inspection.
[0008]
This is considered to be due to the presence of air, which is a dielectric, in place of the solder, which is the conductor 2, in the space between the board 4 and the conductor 2, which is generated by the projections 23.
[0009]
When the rectangular parallelepiped base 13 is used, the bases 13 may collide with each other or collide with a jig used in the manufacturing process during the manufacturing process of the rectangular parallelepiped base 13 or the process of forming the conductor 2. There is a problem that chipping occurs. If chipping occurs, the appearance becomes poor, and if chipping occurs in the conductor 2, disconnection failure occurs and the antenna does not function as an antenna.
[0010]
In order to avoid this problem, as a method of preventing chipping of the ceramic, there is generally a method of providing a C surface or a step on the outer peripheral portion. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a conventional small antenna in the case where a step 21 is formed at a corner of a base 13 when molding is performed using a mold by powder press molding.
[0011]
As shown in FIG. 7, it is used that a step portion 21 including an inclined portion 19 and a flat portion 20 is provided at a corner portion of the base 3 to prevent the base 13 from being chipped. However, in the case of a small antenna, it is necessary to electrically connect the conductor 2 on the plane 8 and the conductor 2 on the plane 9, but when the step 21 is formed at the corner of the base 13 by a mold, the length of the flat g is required to be 0.08 mm or more due to the problem of mold strength, and the size of the conductor 2 is 22 or more, which may cause electrical disconnection, resulting in disconnection failure and failure to function as an antenna. was there.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The small antenna according to the present invention is made of dielectric ceramics, has conductors formed on at least two adjacent planes of a rectangular parallelepiped base, and has an inclined portion and a length of 0 at corners of the two planes on which the conductors are formed. It is characterized in that a step portion consisting of a flat portion of 0.08 mm or less is formed, and at least a boundary portion between the flat portion and a plane continuous with the flat portion has a curved surface with a curvature radius R of 0.03 to 0.2 mm.
[0013]
Further, the depth of the step is 0.15 mm or less.
[0014]
Further, the angle of the inclined portion is 100 to 160 °.
[0015]
Further, the difference between the thickness of the conductor formed on the step and the thickness of the conductor formed on the plane is 0.02 mm or less.
[0016]
Furthermore, the conductor is characterized in that the defective portion of the conductor formed in the step portion is 50% or less with respect to the width of the conductor.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0018]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the small antenna of the present invention, FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line AA ′, and FIG. 2B is a portion showing a main part of FIG. It is an expanded sectional view.
[0019]
As shown in FIGS. 1, 2 (a) and 2 (b), a small antenna 14 of the present invention is made of dielectric ceramics and has a conductor 2 formed over at least two adjacent planes of a rectangular parallelepiped base 1. Then, a power supply terminal for applying a voltage to one end thereof is connected by solder 3.
[0020]
The base 1 is made of Ba-Nd-Ca-Ti based dielectric ceramics (relative dielectric constant of 80 to 120), Nd-Al-Ca-Ti based dielectric ceramics (relative dielectric constant of 43 to 46), La-Al- Sr-Ti based dielectric ceramics (relative permittivity 38 to 41), Ba-Ti based dielectric ceramics (relative permittivity 34 to 36), Ba-Mg-W based dielectric ceramics (relative permittivity 20 to 22), It is composed of Mg-Ca-Ti dielectric ceramics (relative permittivity 19 to 21), alumina ceramics (relative permittivity 9 to 10), cordierite ceramics (relative permittivity 4 to 6), and the like. It is obtained by molding by press molding or the like and firing it.
[0021]
The conductor 2 formed on the surface of the base 1 is made of a conductive material such as Ag, Ag-Pd, or Ag-Pt. It is formed into various patterns by baking at a predetermined temperature by screen printing using a screen having a size larger than the size. Screen printing is performed on each plane in order, and as a method of electrically connecting the conductors 2 printed on adjacent planes, dripping occurs on the next surface by using a screen having a pattern larger than the pattern of the conductors 2. And can be electrically connected.
[0022]
Here, in the present invention, as shown in FIG. 2, a stepped portion comprising an inclined portion 6 and a flat portion 5 having a length a of 0.08 mm or less is provided at a corner of two planes 8 and 9 on which the conductor 2 is formed. It is important that at least a boundary portion 7 between the flat portion 5 and the flat surface 9 continuous with the flat portion 5 be formed into a curved surface having a curvature radius R of 0.03 to 0.2 mm.
[0023]
By forming the step portion 12 composed of the inclined portion 6 and the flat portion 5 at the corners of the two planes, the bases 1 may collide with each other during the manufacturing process of the base 1 or the process of forming the conductor 2. Even if it collides with a jig or the like used in the process, generation of chipping can be prevented, and disconnection of the conductor 2 can be prevented. By setting the length a of the flat portion 5 to 0.08 mm or less, the sag 17 of the conductor 2 printed on the flat surface 9 continuous with the flat portion 5 and the conductor 2 printed on the flat surface 8 continuous with the inclined portion 6 are formed. The drop 16 is sufficiently connected to prevent electrical disconnection.
[0024]
When the conductor 7 is printed on the flat surface 9 continuous with the flat portion 5 by forming the boundary portion 7 into a curved surface having a radius of curvature R of 0.03 to 0.2 mm, the screen has a curved surface shape of the boundary portion 7. Can be formed to have a constant thickness, and the size of the sag 17 can be increased, so that a disconnection failure does not occur.
[0025]
When the radius of curvature R is less than 0.03 mm, the protrusion 23 as shown in FIG. 6 becomes large, and the small antenna 14 is fixed to the board 4 using the solder 3 and the frequency is measured. The frequency shift when the device 3 is fixed to the board 4 without using the device 3 becomes large, and the frequency measurement becomes difficult. On the other hand, if the thickness exceeds 0.2 mm, as will be described in detail later, the time for barrel polishing performed when the boundary portion 7 is formed into a curved surface becomes longer, which is economically disadvantageous.
[0026]
Further, if the radius of curvature R is more preferably set to 0.03 to 0.05 mm, the occurrence rate of disconnection failure and frequency shift becomes small, and the barrel polishing time becomes about 5 hours, which is economically advantageous.
[0027]
The depth b of the step portion 12, which is a distance from the flat portion 5 to the plane 8 continuous with the inclined portion 6, is preferably 0.15 mm or less, and as shown in FIG. When the conductor 2 is printed on the flat surface 8 continuous with 6, the screen 16 comes into close contact with the inclined portion 6, so that the sag 16 reaches the flat portion 5 and is sufficiently connected to the conductor 2 formed on the flat portion 5. Electrical disconnection can be prevented.
[0028]
Further, it is preferable that the angle h of the inclined portion 6 is 100 to 160 °, and when the conductor 2 is printed on the plane 8 in the same manner as described above, the conductor 16 adheres along the inclined portion 6 so that the sag 16 becomes flat. Thus, the conductor 2 is sufficiently connected to the conductor 2 formed on the flat portion 5 to prevent electrical disconnection. If the angle h exceeds 160 °, the inclined portion 6 becomes nearly horizontal, the effect of preventing chipping by the step portion 12 becomes small, and chipping defects increase, leading to an increase in disconnection defects. Further, the angle h of the inclined portion 6 is more preferably 120 to 140 °, and the conductor 16 can reliably generate the sag 16.
[0029]
As described above, the small antenna in which the step 12 having the curved boundary 7 is formed on the base 1 has a maximum thickness t1 of the conductor 2 formed on the step 12 and a flat surface as shown in FIG. It is preferable that the difference from the maximum thickness t2 of the conductor 2 formed at 0.02 mm or less is 0.02 mm or less.
[0030]
If the difference in the thickness is 0.02 mm or less, even if a portion having a large thickness occurs in the conductor 2 of the step portion 12, the space generated between the board 4 and the conductor 2 when measuring the frequency is reduced. The frequency measured when the base 1 on which the conductor 2 was formed by the solder 3 was fixed to the board 4 and the frequency when the frequency was measured on the base 1 on which the conductor 2 was formed without using the solder 3 were measured. A high-accuracy frequency measurement can be performed without any deviation.
[0031]
Further, as shown in FIG. 3 (c), the defective portion 2a of the conductor 2 formed in the step portion 12 can be made 50% or less with respect to the width c of the conductor 2, and the variation in frequency is reduced, and the yield is reduced. No drop occurs. This is because the electric resistance changes and the frequency changes when the width of the conductor 2 is reduced due to the occurrence of the defective portion 2a of the conductor 2.
[0032]
The thickness of the conductor 2 can be measured using a surface roughness meter. After measuring the cross-sectional shapes of the base 1 and the conductor 2, the maximum thickness of the conductor 2 formed on the step 12 of the base 1 is set to t1. , The maximum thickness of the conductor 2 with respect to the plane was defined as t2.
[0033]
The width c of the conductor 2 and the dimension of the defective portion 2a are measured by a projector, and the ratio of the defective portion 2a when the width c of the conductor 2 is set to 100% is calculated.
[0034]
In order to obtain the substrate 1 having the flat portion 5, the inclined portion 6, and the curved boundary portion 7 as described above, first, dielectric ceramics are formed by powder press molding using a mold, and are fired. However, by forming the upper punch and the lower punch of the mold in the shape of the step 12, the step 12 can be formed at the corner of the molded body during press molding. However, in the above-mentioned mold, the shape of the boundary 7 cannot be rounded due to the problem of mold strength, so that the baked substrate 1 is subjected to barrel polishing so that the boundary 7 between the flat portion 5 and the plane is curved. Shape. This barrel polishing differs depending on the size and material of the base 1, but the boundary 7 is formed by adding about 30% by volume of the base 1 and 50 to 70% by volume of water and rotating the barrel for about 6 hours. The length a of the flat portion 5 can be set to 0.08 mm or less.
[0035]
Here, the small antenna according to the present invention has a base body 1 having a volume of about 500 mm ³ or less, is surface-mounted on a board 4 by solder 3, and is used by being built in a small communication device such as a mobile phone. Things.
[0036]
In the above embodiment, the steps 12 formed at the corners of the planes 8 and 9 have been described. However, the steps 12 are formed at all the corners where the conductor 2 is formed.
[0037]
Further, in the above-described embodiment, only the boundary portion 7 is formed into a curved surface by barrel polishing, but the boundary between the flat portion 5 and the inclined portion 6 and the boundary between the inclined portion 6 and the flat surface 8 may form a curved surface shape. .
[0038]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described.
[0039]
A small antenna 14 as shown in FIG. 1 was manufactured.
[0040]
First, a rectangular parallelepiped base 1 having an outer dimension x10 mm, an outer dimension y4 mm, and a thickness z4 mm was prepared using alumina ceramics (relative permittivity: 9 to 10). The length a of the flat portion 5 of the step portion 12, the depth b of the step portion, the radius of curvature R of the boundary portion 7, and the angle h of the inclined portion 6 are changed by changing the mold size and barrel polishing time. The ones changed as shown in Table 1 were produced.
[0041]
Then, a thick film of Ag was printed on each of the four planes of the base 1, dried in the air at a predetermined temperature, and baked to form a conductor 2 having a thickness of 0.02 mm. Here, the dimensions of the conductor 2 were determined such that the frequency became 1.575 GHz.
[0042]
The thickness and resonance frequency of the plane 10 and the boundary 7 of the conductor 2 installed on the board 4 and the width of the conductor 2 at the boundary 7 and the dimensions of the deficient part are measured using the obtained 1000 small antennas 14 each. did.
[0043]
After measuring the cross-sectional shapes of the base 1 and the conductor 2 using a surface roughness meter, the maximum thickness of the conductor 2 formed on the step 12 of the base 1 is determined by the thickness t1 and the thickness of the base 1. The difference was determined by setting the maximum value of the thickness of the conductor 2 formed on the plane as the thickness t2.
[0044]
The width c of the conductor 2 and the dimensions of the defective portion 2a were measured by a projector, and the ratio of the defective portion 2a when the width c of the conductor 2 was set to 100% was calculated.
[0045]
Further, the frequency is measured by installing a small antenna 14 on the board 4 provided with electrodes for measurement without using the solder 3 and connecting the antenna to a network analyzer through a coaxial cable to measure the frequency. It was confirmed under a microscope to confirm the presence or absence of disconnection. Thereafter, the solder 3 was fixed to the board 4 using the solder 3 and the frequency was measured in the same manner. The maximum value of the difference between the frequency when the solder 3 was used and the frequency when the solder 3 was not used was defined as the frequency shift amount. The difference between the maximum value and the minimum value of the frequency measured without using the solder 3 was defined as the frequency variation.
[0046]
The chip was also checked with a microscope, and a chip of 0.5 mm or more was judged to be defective.
[0047]
The thickness measurement of the conductor 2, the ratio of the defective portion 2 a of the conductor 2, and the measurement of the frequency using the solder 3 were each 20 pieces.
[0048]
Table 1 shows the results.
[0049]
In addition, * mark in Table 1 is out of the range of the present invention.
[0050]
[Table 1]

[0051]
From Table 1, in the step portion 12 of the base 1, the length a of the flat portion 5 is 0.08 mm or less, and the radius of curvature R of the boundary portion 7 is 0.03 mm or more (Nos. 5 to 10, 13 to 16). Means that the difference in conductor thickness is 0.013 mm or less, the ratio of defective portions of the conductor is 68% or less, the variation in frequency is 16 MHz or less, the deviation of the measured frequency value is 0.7 MHz or less, and the chipping defect rate is 3. The disconnection defect rate was 2% or less, and the disconnection failure rate was 4.7% or less.
[0052]
In particular, the depth a of the step portion 12 is 0.15 mm or less, and the angle h of the inclined portion 6 is 100 to 160 °.
In the samples (Nos. 6 to 10 and 13 to 15), the difference in the thickness of the conductor was 0.013 mm or less, the ratio of the defective portion of the conductor was 23% or less, the variation in the frequency was 7 MHz or less, and the deviation of the measured value of the frequency. The amount was 0.7 MHz or less, the chipping defect rate was 0.2% or less, and the disconnection defect rate was 3.3% or less, which were very excellent values.
[0053]
However, if the radius of curvature R of the boundary portion 7 is larger than 0.2 mm, the barrel time is required to be 16 hours or more, which is economically disadvantageous. Therefore, the dimension c is preferably R 0.03 to 0.2 mm.
[0054]
On the other hand, the sample having no step (No. 1), the sample having the step but the boundary portion was not curved (Nos. 2 to 4), and the radius of curvature of the boundary portion of the step was 0. In the samples (Nos. 11 and 12) having a thickness of less than 0.3 and exceeding 0.2 mm, the difference in conductor thickness was 0.026 mm, the proportion of defective portions in the conductor was 73%, the variation in frequency was 18 MHz or less, and the measured frequency was The deviation amount is 5.1 MHz or less, the chipping failure rate is 18% or less, and the disconnection failure rate is a very large value of 35.2% or less. It can be seen that the conductor is disconnected at the stepped portion and accurate frequency cannot be measured.
[0055]
【The invention's effect】
According to the small antenna of the present invention, the inclined portion and the step portion consisting of the flat portion having a length of 0.08 mm or less are formed at the corners of the two planes on which the base conductor is formed, and at least the flat portion and the continuous Since the boundary with the plane to be formed has a curved surface with a radius of curvature R of 0.03 to 0.2 mm, conductors can be reliably connected at the corners, and the chip failure rate, disconnection failure rate, and frequency variation can be reduced. .
[0056]
Further, since the depth of the step portion is 0.15 mm or less, the conductor can be more reliably connected at the corner portion, and the chip failure rate, disconnection failure rate, and frequency variation can be reduced.
[0057]
Further, since the angle of the inclined portion is 100 to 160 °, the conductor formed on the plane continuous with the inclined portion is formed with high adhesion to the end of the inclined portion, and the chip defect rate, disconnection defect rate, frequency Both variations can be reduced.
[0058]
Furthermore, since the difference between the thickness of the conductor formed on the step portion and the thickness of the conductor formed on the flat surface is 0.02 mm or less and the defective portion of the conductor is 50% or less with respect to the width of the conductor, the size is small. A high-accuracy frequency measurement can be performed without causing a difference between the frequency measured by fixing the antenna to the board and the frequency measured by disposing the antenna on the board without using solder.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a small antenna of the present invention.
FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1, and FIG. 2B is a partially enlarged cross-sectional view showing a main part of FIG.
3A is an enlarged sectional view showing a small antenna of the present invention, FIG. 3B is a partially enlarged sectional view showing a main part, and FIG. 3C is a top view of FIG.
FIG. 4 is a perspective view showing a conventional small antenna.
FIG. 5 is a sectional view showing a conventional small antenna.
FIG. 6 is an enlarged sectional view showing a conventional small antenna.
FIG. 7 is an enlarged sectional view showing a conventional small antenna.
FIG. 8A is an enlarged cross-sectional view showing a connection state to a board when soldering of a conventional small antenna is used, and FIG. 8B is a connection state to a board when soldering is not used. It is the enlarged sectional view shown.
[Explanation of symbols]
1: Base 2: Conductor 2a: Defect 3: Solder 4: Board 5: Flat 6: Incline 7: Boundary 8: Plane 9: Plane 10: Plane 11: Plane 12: Step 13: Base 14: Small size Antenna 15: Small antenna 16: Sagging 17: Sagging 18: Sagging 19: Slope 20: Flat portion 21: Step portion 22: Sagging 23: Projection 24: Maximum thickness position a: Length of flat portion b: Depth of step portion c: conductor width t1: conductor thickness of the step portion t2: conductor thickness of a plane

Claims

What is claimed is: 1. A small antenna made of dielectric ceramics and having a conductor formed on at least two adjacent planes of a rectangular parallelepiped base, wherein an inclined portion and a length of 0.08 mm are formed at corners of the two planes on which the conductor is formed. A small antenna comprising: a step portion formed of the following flat portion; and at least a boundary portion between the flat portion and a plane continuous with the flat portion has a curved surface with a curvature radius R of 0.03 to 0.2 mm.

The small antenna according to claim 1, wherein the depth of the step is 0.15 mm or less.

The small antenna according to claim 1, wherein an angle of the inclined portion is 100 to 160 °.

4. The small antenna according to claim 1, wherein a difference between a thickness of the conductor formed on the step portion and a thickness of the conductor formed on the plane is 0.02 mm or less.

The small antenna according to any one of claims 1 to 4, wherein a defective portion of the conductor formed in the step portion is 50% or less of a width of the conductor.