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WO2007099926A1 - チップアンテナ - Google Patents

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WO2007099926A1
WO2007099926A1 PCT/JP2007/053569 JP2007053569W WO2007099926A1 WO 2007099926 A1 WO2007099926 A1 WO 2007099926A1 JP 2007053569 W JP2007053569 W JP 2007053569W WO 2007099926 A1 WO2007099926 A1 WO 2007099926A1
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WO
WIPO (PCT)
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electrode
chip antenna
substrate
hole
main surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2007/053569
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English (en)
French (fr)
Inventor
Yasumasa Harihara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to US12/280,233 priority Critical patent/US20100214173A1/en
Publication of WO2007099926A1 publication Critical patent/WO2007099926A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0421—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with a shorting wall or a shorting pin at one end of the element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

Definitions

  • the present invention relates to a chip antenna, and more particularly to a chip antenna electrode structure that is small and excellent in high frequency characteristics.
  • this chip antenna includes a rectangular base body (dielectric block) 1 made of a dielectric, and a radiation electrode 2 approximating a stripline length ⁇ ⁇ 4 is formed on the surface thereof. ing .
  • One end of the radiation electrode 2 extends to the vicinity of one side of the dielectric block 1 to form an open end, and the other end is a ground formed on the back surface via an end face la facing the one side.
  • an excitation electrode (feeding electrode) 4 is formed through the open end of the radiation electrode 2 and the gap g.
  • the excitation electrode 4 extends from the end surface lb facing the end surface la to the back surface of the substrate 1. On the back surface of the substrate 1, a clearance is provided between the excitation electrode 4 and the ground electrode 3, so that both are electrically insulated.
  • the excitation electrode 4 and the radiation electrode 2 are electromagnetically coupled by the capacitance formed in the gap g.
  • the electrical equivalent circuit of the chip antenna having the above-described configuration is connected in series via the capacitance C formed by the gap g, the inductance L by the radiation electrode 2, and the radiation resistance R force ground. It becomes a shape. Then, the high-frequency signal f applied to the excitation electrode 4 is electromagnetically coupled to the radiation electrode 2 from the capacitive strap formed by the gap g and is emitted as a radio wave. Therefore, excitation can be performed in a non-contact manner, and alignment can be easily achieved even when the size is reduced.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 9-98015
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-37421
  • an object of the present invention is to provide a chip antenna that can reduce the chip size and reduce the mounting area by increasing the effective relative dielectric constant.
  • the object of the present invention is to provide a substrate made of a dielectric, a radiation electrode formed on one main surface of the substrate, and the inside of the substrate so as to penetrate from the one main surface to the other main surface. At least two through-hole electrodes formed on the substrate, and a fixed electrode formed on the other main surface of the base and connected to at least the radiation electrode through the through-hole electrode. This is achieved with a chip antenna.
  • one main surface force is provided with a dielectric substrate provided with first and second through holes penetrating the other main surface, and a power supply formed on the one main surface of the substrate.
  • the radiation electrode is formed so as to face the feeding electrode via a gap.
  • the first fixed electrode is connected to a power supply line on the circuit board, and the second fixed electrode is connected to a ground line on the circuit board. It is preferable that the first and second fixed electrodes are soldered on the circuit board.
  • three or more through-hole electrodes are formed! According to this, various types of chip antennas can be manufactured by adopting through holes necessary according to the type of antenna and forming an electrode pattern on the surface of the substrate. In other words, it is not necessary to prepare a dedicated mold for each chip antenna, so that the manufacturing cost can be reduced. In addition, the range of adjustment of characteristics is widened, and the weight of the chip antenna can be reduced.
  • a third through hole penetrating from the one main surface of the base to the other main surface, a third fixed electrode formed on the other main surface of the base It is preferable to further include a third through-hole electrode that is formed in the third through-hole and connects the radiation electrode and the third fixed electrode.
  • the substrate further includes third and fourth through holes penetrating from the one main surface of the base to the other main surface, and the first to fourth through holes are formed. It is also preferable that the shape of the base body including a symmetric shape is symmetrical.
  • the radiation electrode may be formed in a meander shape! According to this, since the radiation electrode can be lengthened, the dimensions of the substrate can be reduced when the length of the radiation electrode is constant, and the chip size can be reduced. In particular, when a chip antenna is formed by only the inductance component of the radiation electrode without forming a gap, it is easy to adjust the impedance even when the capacitance between the radiation electrode and the ground is relatively large.
  • the present invention by forming a through hole in the substrate, the wavelength shortening effect of the substrate can be enhanced, and the chip size can be reduced. Further, by adopting a through-hole and eliminating the side electrode, it is possible to mount with only the bottom terminal, so that the mounting area of the chip antenna can be reduced.
  • the shape of the substrate including the position where the through hole is formed is symmetric, it is possible to form an electrode without distinguishing the direction of the substrate.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing the configuration of a chip antenna according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the chip antenna along the line AA in FIG.
  • the chip antenna 10 includes a rectangular base body 11 made of a dielectric, a power supply electrode 12 formed on one main surface 11a of the base body 11, a power supply electrode 12, A stripline-shaped radiation electrode 13 having a length of approximately ⁇ 4 formed on the main surface 1 la of the base 11 so as to face each other through the gap g and formed on the other main surface l ib of the base 11
  • the fixed electrode 14 (14a, 14b) and the through hole 15 (15a, 15b) penetrating the inside of the base 11 are provided.
  • One through hole 15a penetrates from one main surface 11a of the base 11 to the other main surface l ib, and the feed electrode 12 and the fixed electrode are formed by the through hole electrode 16a formed on the inner wall surface thereof. 14a is electrically connected. That is, the feeding electrode 12 is not connected to the fixed electrode 14a via the side surface of the base 11.
  • the fixed electrode 14a is solder-connected to the power supply line, and a high frequency signal is supplied from the fixed electrode 14a to the power supply electrode 12 via the through-hole electrode 16a.
  • the other through-hole 15b penetrates from one main surface 11a of the base 11 to the other main surface l ib, and the radiation electrode 13 and the fixed electrode are formed by the through-hole electrode 16b formed on the inner wall surface thereof. 14b is electrically connected. That is, the radiation electrode 13 is not connected to the fixed electrode 14b via the side surface of the base 11. When mounted on the circuit board, the fixed electrode 14a is soldered to the ground line.
  • the through holes 15a and 15b not only serve to ensure electrical continuity between the upper and lower surfaces of the substrate, but also serve to enhance the wavelength shortening effect of the substrate 11.
  • the effective relative dielectric constant of the substrate 11 can be improved. In other words, when the effective relative dielectric constant is constant, the dimensions of the substrate 11 can be reduced, and the chip size can be reduced.
  • the shape of the base body 11 including the positions where the through holes 15a and 15b are formed is symmetrical, for example, bilaterally symmetric. More specifically, as shown in Fig. 1, the through hole arrangement direction is the X direction, the direction orthogonal to the X direction is the Y direction, and the X direction. If the direction perpendicular to the direction and the Y direction is the z direction, the center lines Y and Z in the Y direction
  • At least one of the center lines Z in the 0 direction is rotationally symmetric with respect to the rotation axis.
  • the feeding electrode 12 and the radiation electrode 13 can be formed without worrying about the exact orientation of the substrate 11. That is, if the base body 11 is rotationally symmetric in the Y direction or the Z direction, the same shape is obtained even if the positions of the through holes are switched by rotating the base body 11 180 degrees in the Y direction or the Z direction.
  • the same shape is obtained even if the position of the through hole is changed, and the same shape is obtained even if the position of the through hole is changed by rotating 180 ° in the Z direction.
  • Power is also. Since the chip antenna 10 shown in FIG. 1 is rotationally symmetric with the center line in the X direction as a rotation axis, the same shape can be obtained even if the substrate 11 is rotated 180 ° in any direction.
  • FIG. 3 is an electrical equivalent circuit diagram of the chip antenna 10.
  • the electrical equivalent circuit of the chip antenna 10 includes a capacitance C formed by the gap g, an inductance L by the radiation electrode 13, and a radiation resistance R force in series between the feed line and the ground.
  • a capacitor Cg is inserted between the radiation electrode 13 and the ground.
  • the high-frequency signal f applied to the feeding electrode 12 is electromagnetically coupled to the radiation electrode 13 by the capacitance C formed by the gap g, and is radiated as radio waves.
  • a plurality of through holes 15 are formed in the base 11, the power supply electrode 12 and the radiation electrode 13 formed on the surface of the base 11, and the back surface of the base 11 Since the through-hole electrode 16 is electrically connected to the fixed electrode 14 formed on the substrate, the effective relative dielectric constant of the substrate can be improved, and thus the chip size can be reduced.
  • the side electrodes can be eliminated, and only the bottom terminals are used for mounting. Therefore, it is not necessary to form solder on the side during mounting, and the mounting area can be reduced.
  • the substrate 11 is rotated with at least one of the center line Y and the center line Z as a rotation axis.
  • the same shape will be obtained even if the substrate 11 is rotated 180 °.
  • An electrode can be formed without distinction. As a result, the working efficiency is improved, and the manufacturing cost can be suppressed.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view showing the configuration of the chip antenna 20 according to the second embodiment of the present invention.
  • the chip antenna 20 is configured as an inverted F antenna, and is characterized by having three through holes 15 (15c, 15d, 15e) and these through holes.
  • 3 is provided with three fixed electrodes 14 (14c, 14d, 14e).
  • the through hole 15c is used to connect the feeding electrode 12 and the fixed electrode 14c
  • the through hole 15d is used to connect the radiation electrode 13 and the fixed electrode 14d
  • the through hole 15e is used to connect the radiation electrode 13 to the fixed electrode. Used for connection with 14e.
  • the fixed electrode 14c is connected to the ground line
  • the fixed electrode 14d is connected to the feed line
  • the fixed electrode 14e is connected to the open line. Since other configurations are substantially the same as those of the first embodiment, detailed description thereof is omitted here.
  • the chip antenna can be configured as an inverted F antenna, and the same effect as in the first embodiment can be obtained in the inverted F antenna. That is, the wavelength shortening effect of the substrate 11 can be enhanced, and thereby the chip size can be reduced. Further, the side electrode can be eliminated, and only the bottom terminal is used for mounting, so that it is not necessary to form solder on the side surface during mounting, and the mounting area can be reduced.
  • the shape of the base 11 including the formation positions of the through holes 15c, 15d, 15e can be rotationally symmetric. Work efficiency is improved. However, if it is difficult to place the through hole 15d in the central portion of the base 11 due to the required antenna characteristics, four (or 5) as in the third embodiment to be described later. If more than one) through-holes are provided in the base 11
  • FIGS. 5 (a) and 5 (b) are schematic perspective views showing configurations of chip antennas 30 and 40 according to the third embodiment of the present invention, respectively.
  • the features of these chip antennas 30, 40 are The number of through holes 15 to be formed is further increased. Although the outer shapes of these substrates 11 are the same, the shapes of the electrodes are different.
  • the chip antenna 30 shown in FIG. 5 (a) has four through holes 15f, 15g, 15h, and 15i, and through holes 15f and 15i at both ends are provided with fixed electrodes 14f and 14i.
  • the electrodes on the upper and lower surfaces are electrically connected via the electrodes 16f and 16i.
  • the corresponding fixed electrodes are not provided in the intermediate through holes 15g and 15h, and only the through holes are formed.
  • the chip antenna 40 shown in FIG. 5 (b) has a fixed electrode provided in three through holes 15f, 15g, 15i out of four through holes 15f, 15g, 15h, 15i.
  • the upper and lower electrodes are electrically connected to each other through the cathode electrodes 16f, 16g, and 16i.
  • the corresponding through-holes 15c are not provided with corresponding electrodes, and only through-holes are formed.
  • the base bodies 11 of these chip antennas 30 and 40 are common. That is, a common substrate 11 having a plurality of through holes 15 is prepared in advance, and the necessary through holes are selectively used according to the type of antenna to form an electrode pattern on the main surface of the substrate 11.
  • various types of chip antennas can be manufactured. In this case, there is no need to prepare a dedicated mold for each chip antenna, so that the manufacturing cost can be reduced.
  • the antenna characteristics can be adjusted more widely, and the chip antenna can be reduced in weight.
  • the shape of the base body 11 including the position where the through hole is formed is symmetrical, for example, bilaterally symmetric. That is, also in this embodiment, at least one of the center line Y and the center line Z is set to the rotation axis.
  • the substrate 11 is rotationally symmetric.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view showing the configuration of a chip antenna 50 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • this chip antenna 50 is characterized in that a substantially meandering radiation electrode 13 is formed on one main surface 11a of the base 11.
  • the “substantially meander shape” is intended to include the case where the electrode pattern is bent in a U shape. Since other configurations are substantially the same as those in the first embodiment, a detailed description thereof is omitted here.
  • the radiation electrode 13 can be lengthened, when the length of the radiation electrode 13 is constant, the size of the substrate 11 can be reduced, and the chip size can be reduced. .
  • the capacitance Cg generated between the antenna and the ground on the substrate may increase depending on the arrangement of the chip antenna. In this case, it is very difficult to adjust the impedance with the gap g, but the impedance can be adjusted with the chip antenna shown below.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing the configuration of a chip antenna 60 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the chip antenna 60 has a rectangular base 11 made of a dielectric, and a length of approximately ⁇ Z4 formed on the entire one main surface 1 la of the base 11.
  • a stripline-shaped radiation electrode 13, a fixed electrode 14 (14a, 14b) formed on the other main surface l ib of the base 11, and a through hole 15 (15a, 15b) penetrating the inside of the base 11 It has. That is, the feature of this chip antenna 60 is that the gap g is eliminated and the antenna is mainly constituted by the inductance component of the radiation electrode 13.
  • the radiation electrode 13 is electrically connected to the fixed electrode 14a by the through-hole electrode 16a, and when mounted on the circuit board, the fixed electrode 14a is soldered to the power supply line, whereby the fixed electrode 14a A high frequency signal is directly supplied to the radiation electrode 13 from the through hole 16a.
  • the radiation electrode 13 is electrically connected to the fixed electrode 14b by the through-hole electrode 16b, and the fixed electrode 14a is solder-connected to the dust line when mounted on the circuit board.
  • FIG. 8 is an electrical equivalent circuit diagram of the chip antenna 60.
  • the electrical equivalent circuit of the chip antenna 60 is configured such that the inductances Ll and L2 due to the radiation electrode 13 and the radiation resistance R force are connected in series between the feed line and ground, Capacitance Cg between 13 and ground is inserted. And the feeding electrode The high-frequency signal f applied to 12 is radiated as a radio wave due to resonance by the inductances Ll and L2 and the radiation resistance R.
  • the impedance is adjusted by adjusting the shape of the radiation electrode 13. Can be adjusted easily. If it is desired to sufficiently increase the inductance component of the radiation electrode 13, the radiation electrode 13 may be formed in a meander shape as shown in FIG. As a result, the inductance component of the radiation electrode 13 is increased, and the antenna impedance can be easily adjusted.
  • the force fixed electrode described in the case where the radiation electrode 13 is connected to the ground line via the through-hole electrode 16b and the fixed electrode 15b.
  • 15b may be an open end.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing a configuration of a chip antenna according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the chip antenna along the line AA in FIG.
  • FIG. 3 is an electrical equivalent circuit diagram of the chip antenna 10.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view showing the configuration of a chip antenna 20 according to a second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 5 (a) and 5 (b) are schematic perspective views showing configurations of chip antennas 30 and 40 according to a third embodiment of the present invention, respectively.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view showing a configuration of a chip antenna 50 according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a chip antenna 60 according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an electrical equivalent circuit diagram of the chip antenna 60.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view showing a modification of the chip antenna 60.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view showing a configuration of a conventional chip antenna. Explanation of symbols

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Abstract

　本発明は、実効的な比誘電率を上げることでチップサイズを小型化でき、実装面積の縮小も可能なチップアンテナを提供することを目的とする。本発明によるチップアンテナ１０は、誘電体からなる矩形状の基体１１と、基体１１の一方の主面１１ａに形成された給電電極１２と、給電電極１２とギャップｇを介して対峙するように基体１１の主面１１ａに形成された略λ／４の長さを有するストリップライン状の放射電極１３と、基体１１の他方の主面１１ｂに形成された固定電極１４ａ、１４ｂと、基体１１の内部を貫通するスルーホール１５ａ、１５ｂとを備えている。給電電極１２、１３は、基体１１の側面を経由して固定電極１４ａ，１４ｂに接続されているわけではなく、基体１１の一方の主面１１ａから他方の主面１１ｂまでを貫通するスルーホール電極によって上下面の電極間が電気的に接続されている。

Description

明 細 書
チップアンテナ
技術分野
[0001] 本発明は、チップアンテナに関し、特に、小型で高周波特性に優れたチップアンテ ナの電極構造に関するものである。
背景技術
[0002] 従来のチップアンテナとしては例えば特許文献 1に示すものがある。このチップアン テナは、図 10に示すように、誘電体からなる矩形状の基体 (誘電体ブロック） 1を備え 、その表面には、ストリップライン状の長さ λ Ζ4近似の放射電極 2が形成されている 。この放射電極 2の一端は、誘電体ブロック 1の一つの辺の近傍まで延びて開放端を 構成し、その他端は前記一つの辺に対向する端面 laを経由して裏面に形成されて いるグランド電極 3に接続されている。前記一つの辺の近傍においては、放射電極 2 の開放端とギャップ gを介して励振用電極 (給電電極) 4が形成されて ヽる。この励振 用電極 4は端面 laに対向する端面 lbから基体 1の裏面まで延びている。基体 1の裏 面においては、励振用電極 4とグランド電極 3との間にクリアランスが設けられており、 これによつて、両者は電気的に絶縁されている。そして、前記ギャップ gに形成される 容量により前記励振用電極 4と前記放射電極 2とが電磁界結合することになる。
[0003] 上述のような構成を有するチップアンテナの電気的等価回路は、ギャップ gにより形 成される容量 C、放射電極 2によるインダクタンス Lおよび放射抵抗 R力 グランドを介 して直列に接続された形となる。そして、励振用電極 4に印加された高周波信号 fは、 ギャップ gにより形成される容量ひこより、放射電極 2と電磁界結合し、電波となって放 射されること〖こなる。したがって、非接触にて励振ができ、かつ、小型にした場合でも 容易に整合を取ることができる。
特許文献 1：特開平 9 - 98015号公報
特許文献 2：特開 2003 - 37421号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題 [0004] し力しながら、上述した従来のチップアンテナは、放射電極 2や励振用電極 4が基 体 1の表面のみに形成されているため、基体の実効的な比誘電率が十分でなぐチ ップサイズのさらなる小型化を図ることができないという問題があった。また、放射電 極 2や励振用電極 4が基体 1の側面 (端面）にもあるために、実装時に半田を側面に も形成する必要があり、その結果チップアンテナの実装面積が広くなるという欠点が めつに。
[0005] したがって、本発明の目的は、実効的な比誘電率を上げることでチップサイズを小 型化でき、実装面積の縮小も可能なチップアンテナを提供することにある。
課題を解決するための手段
[0006] 本発明の上記目的は、誘電体からなる基体と、前記基体の一方の主面に形成され た放射電極と、前記一方の主面から他方の主面に貫通するように前記基体内部に形 成された少なくとも 2つのスルーホール電極と、前記基体の前記他方の主面に形成さ れ、前記スルーホール電極を介して少なくとも前記放射電極と接続された固定電極 を備えることを特徴とするチップアンテナによって達成される。
[0007] 特に、一方の主面力 他方の主面に貫通する第 1及び第 2のスルーホールが設け られた、誘電体からなる基体と、前記基体の前記一方の主面に形成された給電電極 及び放射電極と、前記基体の前記他方の主面に形成された第 1及び第 2の固定電 極と、前記第 1のスルーホール内に形成され、前記給電電極と前記第 1の固定電極と を接続する第 1のスルーホール電極と、前記第 2のスルーホール内に形成され、前記 放射電極と前記第 2の固定電極とを接続する第 2のスルーホール電極とを備え、前 記第 1及び第 2のスルーホールの形成位置を含めた前記基体の形状が対称形であ ることが好ましい。
[0008] 本発明のチップアンテナにおいては、前記放射電極は、前記給電電極とギャップを 介して対畤するように形成されて!、ることが好ま U、。
[0009] また、本発明において、前記第 1の固定電極は、回路基板上の給電ラインに接続さ れ、前記第 2の固定電極は、前記回路基板上のグランドラインに接続されることが好 ましぐ前記第 1及び前記第 2の固定電極は、前記回路基板上に半田接続されること が好ましい。 [0010] 本発明にお!/、ては、前記スルーホール電極が 3つ以上形成されて!、てもよ!/、。これ によれば、アンテナの種類に応じて必要なスルーホールを採用すると共に、基体の 表面に電極パターンを形成することにより、種々のタイプのチップアンテナを作製す ることができる。つまり、チップアンテナごとに専用の金型を用意する必要がなくなる ので、製造コストの低減を図ることができる。また、特性の調整の幅が広がり、チップ アンテナの軽量化も実現できる。
[0011] 一例として、前記基体の前記一方の主面から前記他方の主面に貫通する第 3のス ルーホールと、前記基体の前記他方の主面に形成された第 3の固定電極と、前記第 3のスルーホール内に形成され、前記放射電極と前記第 3の固定電極とを接続する 第 3のスルーホール電極とをさらに備えることが好ましい。
[0012] 他の例として、前記基体の前記一方の主面から前記他方の主面に貫通する第 3及 び第 4のスルーホールをさらに備え、前記第 1乃至第 4のスルーホールの形成位置を 含めた前記基体の形状が対称形であることもまた好ましい。
[0013] 本発明にお 、ては、前記放射電極がミアンダ状に形成されて!、てもよ 、。これによ れば、放射電極を長くすることできるので、放射電極の長さを一定とした場合には基 体の寸法を小さくすることができ、チップサイズを小型化することができる。また特に、 ギャップを形成せず、放射電極のインダクタンス成分だけでチップアンテナを構成す る場合には、放射電極とグランド間の容量が比較的大きな場合でもインピーダンスの 調整が容易となる。
発明の効果
[0014] 本発明によれば、基体の内部にスルーホールを形成することにより、基体の波長短 縮効果を高めることができ、チップサイズを小型化することができる。また、スルーホ ールを採用し、側面電極をなくすことにより、底面端子だけで実装することできるので 、チップアンテナの実装面積を縮小することができる。
[0015] また、スルーホールの形成位置を含めた基体の形状を対称形とすれば、基体の方 向を区別することなく電極を形成することが可能となる。
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説 明する。
[0017] 図 1は、本発明の好ましい実施形態に係るチップアンテナの構成を示す略斜視図 である。また、図 2は、図 1の A— A線に沿ったチップアンテナの略断面図である。
[0018] 図 1及び図 2に示すように、チップアンテナ 10は、誘電体からなる矩形状の基体 11 と、基体 11の一方の主面 11aに形成された給電電極 12と、給電電極 12とギャップ g を介して対畤するように基体 11の主面 1 laに形成された略 λ Ζ4の長さを有するスト リップライン状の放射電極 13と、基体 11の他方の主面 l ibに形成された固定電極 1 4 (14a、 14b)と、基体 11の内部を貫通するスルーホール 15 (15a、 15b)とを備えて いる。
[0019] 一方のスルーホール 15aは、基体 11の一方の主面 11aから他方の主面 l ibまでを 貫通しており、その内壁面に形成されたスルーホール電極 16aによって給電電極 12 と固定電極 14aとが電気的に接続されている。つまり、給電電極 12は、基体 11の側 面を経由して固定電極 14aに接続されているわけではない。回路基板上への実装時 には、固定電極 14aが給電ラインに半田接続され、固定電極 14aからスルーホール 電極 16aを経由して給電電極 12に高周波信号が供給される。
[0020] 他方のスルーホール 15bは、基体 11の一方の主面 11aから他方の主面 l ibまでを 貫通しており、その内壁面に形成されたスルーホール電極 16bによって放射電極 13 と固定電極 14bとが電気的に接続されている。つまり、放射電極 13は、基体 11の側 面を経由して固定電極 14bに接続されているわけではない。回路基板上への実装時 には、固定電極 14aがグランドラインに半田接続される。
[0021] スルーホール 15a、 15bは、基体の上下面での電気的導通を確保する役割を果た すだけでなぐ基体 11の波長短縮効果を高める役割も果たす。スルーホールの形成 によって基体 11の波長短縮効果を高めることにより、基体 11の実効的な比誘電率を 向上させることができる。換言すれば、実効的な比誘電率を一定とした場合には、基 体 11の寸法を小さくすることができ、チップサイズを小型化することができる。
[0022] なお、本実施形態においては、スルーホール 15a、 15bの形成位置を含めた基体 1 1の形状が対称形、例えば左右対称であることが好ましい。より具体的には、図 1に示 すように、スルーホールの配列方向を X方向、 X方向と直交する方向を Y方向、 X方 向及び Y方向と直交する方向を z方向とした場合、 Y方向における中心線 Y及び Z
0 方向における中心線 Zの少なくとも一方を回転軸として、回転対称であることが好ま
0
しい。これによれば、基体 11の厳密な向きを気にせずに給電電極 12や放射電極 13 を形成することができる。つまり、基体 11が Y方向又は Z方向に回転対称であれば、 基体 11を Y方向又は Z方向に 180° 回転させることによってスルーホールの位置を 入れ替えても、同じ形状となるからである。
[0023] 特に、図 1に示すチップアンテナ 10のように、中心線 Yを回転軸として回転対称で
0
あり、且つ、中心線 zを回転軸として回転対称であることがより好ましい。これによれ
0
ば、基体 11を Y方向に 180° 回転させることによってスルーホールの位置を入れ替 えても同じ形状となるだけでなぐ Z方向に 180° 回転させることによってスルーホー ルの位置を入れ替えても同じ形状となる力もである。尚、図 1に示すチップアンテナ 1 0は、 X方向における中心線を回転軸としても回転対称であることから、基体 11をど の方向に 180° 回転させても同じ形状となる。
[0024] 図 3は、チップアンテナ 10の電気的等価回路図である。
[0025] 図 3に示すように、チップアンテナ 10の電気的等価回路は、ギャップ gにより形成さ れる容量 C、放射電極 13によるインダクタンス Lおよび放射抵抗 R力 給電ラインとグ ランドとの間に直列接続されると共に、放射電極 13とグランド間に容量 Cgが挿入され た形となる。そして、給電電極 12に印加された高周波信号 fは、ギャップ gにより形成 される容量 Cにより、放射電極 13と電磁界結合し、電波となって放射される。
[0026] 以上説明したように、本実施形態によれば、基体 11に複数のスルーホール 15を形 成し、基体 11の表面に形成された給電電極 12及び放射電極 13と、基体 11の裏面 に形成された固定電極 14との間をスルーホール電極 16で電気的に接続したので、 基体の実効的な比誘電率を向上させることができ、これによりチップサイズの小型化 を図ることできる。また、側面の電極をなくすことができ、実装の際に底面端子のみを 用いることから、実装時に半田を側面に形成する必要がなくなり、実装面積を縮小す ることがでさる。
[0027] しかも、中心線 Y及び中心線 Zの少なくとも一方を回転軸として基体 11を回転対
0 0
称とすれば、基体 11を 180° 回転させても同じ形状となることから、基体 11の方向を 区別することなく電極を形成することができる。これにより作業効率が向上することか ら、製造コストを抑制することも可能となる。
[0028] 図 4は、本発明の第 2の実施形態に係るチップアンテナ 20の構成を示す略斜視図 である。
[0029] 図 4に示すように、このチップアンテナ 20は逆 Fアンテナとして構成したものであり、 その特徴は、 3つのスルーホール 15 (15c、 15d、 15e)を備えると共に、これらのスル 一ホールに対応した 3つの固定電極 14 (14c、 14d、 14e)を備えている点にある。ス ルーホール 15cは、給電電極 12と固定電極 14cとの接続に用いられ、スルーホール 15dは、放射電極 13と固定電極 14dとの接続に用いられ、スルーホール 15eは、放 射電極 13と固定電極 14eとの接続に用いられている。回路基板上への実装時には、 固定電極 14cがグランドラインに接続され、固定電極 14dが給電ラインに接続され、 固定電極 14eがオープンラインに接続される。尚、その他の構成については第 1の実 施形態と略同様であることから、ここでの詳細な説明は省略する。
[0030] 本実施形態によれば、チップアンテナを逆 Fアンテナとして構成することができ、こ の逆 Fアンテナにおいて第 1の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、 基体 11の波長短縮効果を高めることができ、これによりチップサイズの小型化を図る ことできる。また、側面の電極をなくすことができ、実装の際に底面端子のみを用いる ことから、実装時に半田を側面に形成する必要がなくなり、実装面積を縮小すること ができる。
[0031] 本実施形態においても、スルーホール 15dを基体 11の中心部分に配置すれば、ス ルーホール 15c、 15d、 15eの形成位置を含めた基体 11の形状を回転対称とするこ とができ、作業効率が向上する。し力しながら、要求されるアンテナ特性上、スルーホ ール 15dを基体 11の中心部分に配置することが困難である場合には、後述する第 3 の実施形態のように、 4つ（又は 5個以上）のスルーホールを基体 11に設ければょ ヽ
[0032] 図 5 (a)及び (b)は、本発明の第 3の実施形態に係るチップアンテナ 30、 40の構成 をそれぞれ示す略斜視図である。
[0033] 図 5 (a)及び (b)に示すように、これらチップアンテナ 30、 40の特徴は、基体 11に 形成するスルーホール 15の数をさらに増やした点にある。これらの基体 11の外形形 状は同一であるが、電極の形状はそれぞれ異なっている。
[0034] 図 5 (a)に示すチップアンテナ 30は、 4つのスルーホール 15f、 15g、 15h、 15iのう ち、両端のスルーホール 15f、 15iには固定電極 14f、 14iが設けられ、スルーホール 電極 16f、 16iを介して上下面の電極間が電気的に接続されている。しかし、中間の スルーホール 15g、 15hには対応する固定電極が設けられておらず、単にスルーホ ールが形成されて 、るだけである。
[0035] 一方、図 5 (b)に示すチップアンテナ 40は、 4つのスルーホール 15f、 15g、 15h、 1 5iのうち、 3つのスルーホール 15f、 15g、 15iには固定電極が設けられ、スルーホー ル電極 16f、 16g、 16iを介して上下面の電極間が電気的に接続されている。しかし、 残りのスルーホール 15cには対応する電極が設けられておらず、単にスルーホール が形成されて ヽるだけである。
[0036] これらのチップアンテナ 30、 40の基体 11は共通である。すなわち、複数のスルー ホール 15が形成された共通の基体 11を予め用意しておき、アンテナの種類に応じ て必要なスルーホールを選択的に使用し、基体 11の主面に電極パターンを形成す ることにより、種々のタイプのチップアンテナを作製することができる。この場合、チッ プアンテナごとに専用の金型を用意する必要がなくなるので、製造コストの低減を図 ることができる。また、アンテナ特性の調整の幅が広がり、チップアンテナの軽量化も 実現できる。なお、第 1の実施形態と同様、本実施形態においても、スルーホールの 形成位置を含めた基体 11の形状は対称形、例えば左右対称であることが好ま ヽ。 つまり、本実施形態においても、中心線 Y及び中心線 Zの少なくとも一方を回転軸
0 0
として基体 11が回転対称であることが好ま U、。
[0037] したがって、図 4に示したチップアンテナ 30において、要求されるアンテナ特性上、 スルーホール 15dを基体 11の中心部分に配置することが困難である場合であっても
、図 5 (b)に示したように 4つのスルーホールを用いれば、要求される特性を獲得しつ つ、基体 11を対称形とすることが可能となる。
[0038] 図 6は、本発明の第 4の実施形態に係るチップアンテナ 50の構成を示す略斜視図 である。 [0039] 図 6に示すように、このチップアンテナ 50の特徴は、基体 11の一方の主面 11aに略 ミアンダ状の放射電極 13が形成されている点にある。「略ミアンダ状」とは、電極パタ 一ンがコの字状に屈曲する場合も含む趣旨である。その他の構成については、第 1 の実施形態と略同様であることから、ここでの詳細な説明は省略する。本実施形態に よれば、放射電極 13を長くすることできるので、放射電極 13の長さを一定とした場合 には基体 11の寸法を小さくすることができ、チップサイズを小型化することができる。
[0040] 上述した各実施形態においては、チップアンテナの配置によってアンテナと基板上 のグランドとの間に発生する容量 Cgが大きくなる場合がある。この場合、ギャップ gに よる容量でのインピーダンス調整は非常に困難であるが、以下に示すチップアンテナ であればインピーダンス調整が可能である。
[0041] 図 7は、本発明の第 5の実施形態に係るチップアンテナ 60の構成を示す略斜視図 である。
[0042] 図 7に示すように、このチップアンテナ 60は、誘電体からなる矩形状の基体 11と、 基体 11の一方の主面 1 laの全体に形成された略 λ Z4の長さを有するストリップライ ン状の放射電極 13と、基体 11の他方の主面 l ibに形成された固定電極 14 (14a、 1 4b)と、基体 11の内部を貫通するスルーホール 15 (15a、 15b)とを備えている。つま り、このチップアンテナ 60の特徴は、ギャップ gをなくし、主として放射電極 13のイン ダクタンス成分によりアンテナを構成している点にある。
[0043] そのため、放射電極 13はスルーホール電極 16aによって固定電極 14aと電気的に 接続されており、回路基板上への実装時には固定電極 14aが給電ラインに半田接続 されることにより、固定電極 14aからスルーホール 16a経由で放射電極 13に高周波 信号が直接供給される。また、放射電極 13はスルーホール電極 16bによって固定電 極 14bと電気的に接続されており、回路基板上への実装時には固定電極 14aがダラ ンドラインに半田接続される。
[0044] 図 8は、チップアンテナ 60の電気的等価回路図である。
[0045] 図 8に示すように、チップアンテナ 60の電気的等価回路は、放射電極 13によるイン ダクタンス Ll、 L2および放射抵抗 R力 給電ラインとグランドとの間に直列接続される と共に、放射電極 13とグランド間の容量 Cgが挿入された形となる。そして、給電電極 12に印加された高周波信号 fは、インダクタンス Ll、 L2及び放射抵抗 Rによる共振 により、電波となって放射される。
[0046] 以上説明したように、本実施形態によれば、アンテナと基板のグランドとの間に発生 する容量が大きい場合であっても、放射電極 13の形状を調整することにより、インピ 一ダンスを容易に調整することができる。なお、放射電極 13のインダクタンス成分を 十分に大きくしたい場合には、図 9に示すように、放射電極 13をミアンダ状に形成す ればよい。こうすること〖こより、放射電極 13のインダクタンス成分が大きくなり、アンテ ナインピーダンスの調整も容易となる。
[0047] 本発明は、以上の実施形態に限定されることなぐ本発明の趣旨を逸脱しない範囲 内で種々の変更をカ卩えることが可能であり、これらも本発明の範囲に包含されるもの であることは言うまでもな ヽ。
[0048] 例えば、第 1の実施形態においては、放射電極 13がスルーホール電極 16b及び固 定電極 15bを介してグランドラインに接続される場合について説明した力 固定電極
15bを開放端としてもよい。
図面の簡単な説明
[0049] [図 1]図 1は、本発明の好ましい実施形態に係るチップアンテナの構成を示す略斜視 図である。
[図 2]図 2は、図 1の A— A線に沿ったチップアンテナの略断面図である。
[図 3]図 3は、チップアンテナ 10の電気的等価回路図である。
[図 4]図 4は、本発明の第 2の実施形態に係るチップアンテナ 20の構成を示す略斜 視図である。
[図 5]図 5 (a)及び (b)は、本発明の第 3の実施形態に係るチップアンテナ 30、 40の 構成をそれぞれ示す略斜視図である。
[図 6]図 6は、本発明の第 4の実施形態に係るチップアンテナ 50の構成を示す略斜 視図である。
[図 7]図 7は、本発明の第 5の実施形態に係るチップアンテナ 60の構成を示す略断 面図である。
[図 8]図 8は、チップアンテナ 60の電気的等価回路図である。 [図 9]図 9は、チップアンテナ 60の変形例を示す略斜視図である。
[図 10]図 10は、従来のチップアンテナの構成を示す略斜視図である。 符号の説明
1 基体
la 基体の一方の端面 (側面）
lb 基体の他方の端面 (側面）
2 放射電極
3 グランド電極
4 励振用電極 (放射電極）
10 チップアンテナ
11 基体
11a 基体の一方の主面（上面）
l ib 基体の他方の主面 (底面）
12 給電電極
13 放射電極
14、 14a〜14i 固定電極
15、 15a〜15i スノレーホ一ノレ
16、 16a〜16i スルーホール電極
20 チップアンテナ
30 チップアンテナ
40 チップアンテナ
50 チップアンテナ
g ギャップ

Claims

請求の範囲
[1] 一方の主面力 他方の主面に貫通する第 1及び第 2のスルーホールが設けられた
、誘電体からなる基体と、
前記基体の前記一方の主面に形成された給電電極及び放射電極と、
前記基体の前記他方の主面に形成された第 1及び第 2の固定電極と、 前記第 1のスルーホール内に形成され、前記給電電極と前記第 1の固定電極とを 接続する第 1のスルーホール電極と、
前記第 2のスルーホール内に形成され、前記放射電極と前記第 2の固定電極とを 接続する第 2のスルーホール電極とを備え、
前記第 1及び第 2のスルーホールの形成位置を含めた前記基体の形状が対称形 であることを特徴とするチップアンテナ。
[2] 前記放射電極は、前記給電電極とギャップを介して対畤するように形成されて ヽる ことを特徴とする請求項 1に記載のチップアンテナ。
[3] 前記第 1の固定電極は、回路基板上の給電ラインに接続され、前記第 2の固定電 極は、前記回路基板上のグランドラインに接続されることを特徴とする請求項 1に記 載のチップアンテナ。
[4] 前記第 1及び前記第 2の固定電極は、前記回路基板上に半田接続されることを特 徴とする請求項 1に記載のチップアンテナ。
[5] 前記基体の前記一方の主面から前記他方の主面に貫通する第 3のスルーホールと 前記基体の前記他方の主面に形成された第 3の固定電極と、
前記第 3のスルーホール内に形成され、前記放射電極と前記第 3の固定電極とを 接続する第 3のスルーホール電極とをさらに備えることを特徴とする請求項 1に記載 のチップアンテナ。
[6] 前記基体の前記一方の主面から前記他方の主面に貫通する第 3及び第 4のスルー ホールをさらに備え、
前記第 1乃至第 4のスルーホールの形成位置を含めた前記基体の形状が対称形 であることを特徴とする請求項 1に記載のチップアンテナ。
[7] 前記放射電極が略ミアンダ状に形成されて！ヽることを特徴とする請求項 1に記載の チップアンテナ。
[8] 前記第 1及び第 2のスルーホールの配列方向を X方向、前記 X方向と直交する方向 を Y方向、前記 X方向及び前記 Y方向と直交する方向を Z方向とした場合、前記 Y方 向における中心線及び前記 Z方向における中心線の少なくとも一方を回転軸として、 前記基体が回転対称であることを特徴とする請求項 1に記載のチップアンテナ。
[9] 前記基体は、前記 Y方向における中心線を回転軸として回転対称であり、且つ、前 記 Z方向における中心線を回転軸として回転対称であることを特徴とする請求項 8に 記載のチップアンテナ。
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