片状天线的制作方法

本发明涉及安装于例如智能电表(数字式的电度表)、便携式电话(包括智能手机)、笔记本型或者平板型的PC等具备无线通信功能的电气设备(信息通信设备)用的电路基板中的片状天线。

背景技术：

近年来，具备无线通信功能的电气设备/信息通信设备增大，与此相伴，片状天线的需求也在不断增加，因此产生了提高片状天线的生产性的需要。因而，如下述的专利文献1所记载的那样，本申请人提出了由天线图案和六面体状(长方体状)的基体构成的片状天线，其中，该天线图案将金属板等导电板折弯为立体形状而成，该六面体状的基体将该天线图案作为镶嵌部件以树脂来注射成型，且将天线图案保持于表面。如果是这种片状天线，则能够仅经由对导电板施加折弯加工等来得到规定形状的天线图案的工序、以及将天线图案作为镶嵌部件以树脂对基体进行注射成型的工序这样两个工序进行制造，因此能够提高片状天线的生产性。

在由上述天线图案以及保持上述天线图案的基体构成的片状天线中，为了稳定发挥期望的天线性能，需要以使天线图案之中特别是进行电波的发送接收的天线部相对基体无间隙地紧贴的状态来进行保持。因而，在专利文献1的片状天线中，采取加大在天线图案的缘部设置埋入到基体内部的舌片状的突起部的天线图案之中至少与基体接合的接合面的表面粗糙度等对策。

此外，片状天线通常通过所谓的回流处理而安装到电路基板。所谓回流处理是指以下这样的处理：在涂敷于电路基板的表面的膏状的焊料(焊糊)上载置片状天线，此后，在将它们集中并以规定温度(至少是焊料的熔点以上的温度)加热规定时间之后，在常温气氛下进行冷却，从而将片状天线焊接到电路基板，该处理具有能够同时且自动地执行片状天线相对于多个电路基板安装的安装作业这样的优点。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2012-74835号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

然而，天线图案的天线尺寸(天线部的大小)主要考虑进行发送接收的电波的频率(波长)、增益而决定，例如在发送接收低频带的电波的用途中，与发送接收高频带的电波的用途相比，需要将天线部长尺寸化(大型化)。如果将天线部长尺寸化，则保持天线部的基体也必然需要进行长尺寸化，但是越将基体长尺寸化，伴随成型收缩的变形量、进而伴随回流处理的实施的基体在长边方向上的热收缩量越大。另一方面，在天线图案由线膨胀系数相比树脂特别小的金属等导电板形成的关系上，天线部的大小不会伴随基体的注射成型、回流处理而发生变化。因此，在特别是如低频带的电波的发送接收用的片状天线那样，在确保所需要的天线特性方面不得不大型化的片状天线中，尤其是伴随回流处理的实施，基体与天线图案相比在长边方向上收缩较大。在该情况下，发现即使采取专利文献1所公开的那样的对策，在防止天线部从基体剥离这一点上也是不充分的。

鉴于以上的实际情况，本发明的目的在于，提供一种片状天线，提高天线图案(尤其是天线部)相对于基体的保持力，由此即使在通过回流处理相对于电路基板对片状天线的端子部进行焊接的情况下，也能有效防止天线图案的天线部从基体剥离。

用于解决课题的手段

为了达成上述目的而首创的本发明是一种片状天线，该片状天线具备：天线图案，将导电板折弯为立体形状而成；和六面体状的基体，镶嵌该天线图案并以树脂来注射成型，且将天线图案保持于表面，该天线图案具有：大致长方形状的天线部，保持于基体的上表面；和多个端子部，保持于基体的下表面，且沿着天线部的长边来配置，端子部分别被焊接到电路基板，该片状天线的特征在于，天线图案还具有带状的突起部，该带状的突起部沿着天线部的长边方向延伸并被埋入到基体的内部，至少沿着天线部的两个长边之中、除配置上述端子部的范围以外的范围来设置该带状的突起部。此外，这里所说的“天线部”是进行电波的发送以及接收中的至少一者的部位。此外，所谓“基体的上表面”指的是在从电路基板分离的位置与电路基板平行的面，所谓“基体的下表面”指的是与电路基板对置的对置面(接触面)。

一般，伴随着回流处理的实施而在基体中产生的热收缩主要沿着将基体缩短的方向、即沿着天线部的长边方向产生。因此，如本发明那样，如果至少沿着天线部的两个长边(严格来说，长边之中除配置端子部的范围以外的范围)来设置埋入到基体内部的突起部，则即使在通过回流处理相对于电路基板对片状天线的端子部进行焊接的情况下，也能抑制伴随回流处理的实施而在基体中产生的热收缩。此外，如果将埋入到基体的内部的突起部设为带状，则由于能在根本上使突起部(天线图案)与基体的接触面积比现有技术结构增大，因此基体作用下的天线图案的保持力提高。进一步地，通过沿着天线部的两个长边来形成带状的突起部，从而天线部在长边方向上的弯曲刚度提高。通过以上的协同效果，能提高天线图案的天线部相对于基体的保持力，有效减小天线部部分地从基体剥离(天线部部分地从基体离开)的可能性。

带状的突起部也可以进一步设置于天线部的两个长边间(天线部的宽度方向的范围内)。如果这样，则能够更加有效地享有在采用了本发明的情况下所取得的上述作用效果。

带状的突起部优选形成为其与天线部所成的角度为钝角。如果这样，则能够对带状的突起部作用防止天线部从基体表面剥离的方向的力(将天线部向基体表面推压的方向的力)。由此，能够更加有效地减小天线部从基体剥离的可能性。

在基体中能够设置以下贯通孔，该贯通孔设置在天线部的正下方位置且沿着天线部的厚度方向延伸，内壁面成为以基体的成型模具成型的成型面。这就是指在通过设置于成型模具的销状的推压构件(推压销)将天线图案的天线部推压到成型模具的内壁面的状态下对基体进行注射成型。由此，由于基体的成型精度、进而天线部相对于基体的位置精度提高，因此能有效地减少不合格品的发生概率，稳定地批量生产能发挥期望的天线特性的片状天线。

为了进一步提高天线图案和基体的紧贴力，优选天线图案(导电板)之中、至少与基体接合的接合面的面粗糙度为Ra1.6以上。

作为基体的成型用树脂，从确保期望的天线特性的观点来看优选具备高的介电常数，具体来说，优选介电常数4以上的树脂。此外，所谓介电常数4以上的树脂并不一定限定于基底树脂的介电常数为4以上的树脂，而是包括通过填充材料的调配而使作为树脂整体介电常数成为4以上的树脂。

本发明例如能优选应用于基体被成型为至少在上述下表面(与保持有天线部的面相反的一侧的面)具有开口部的六面体状的片状天线、基体被成型为实心的六面体状的片状天线。前者的情况与后者的情况相比，具有能够抑制树脂的使用量、以及基体伴随着成型收缩等的变形量等优点。

发明效果

如以上所示那样，根据本发明，能够有效提高天线图案相对于基体的保持力。由此，特别是，即使在通过回流处理相对于电路基板对片状天线的端子部进行焊接的情况下，也能有效防止天线图案的天线部从基体剥离，进而能稳定地发挥期望的天线性能的片状天线。

附图说明

图1为将与本发明的实施方式相关的片状天线安装于表面的电路基板的示意立体图。

图2为从图1中所示的A方向观察图1所示的片状天线时的俯视图(顶视图)。

图3为从图1中所示的B方向观察图1所示的片状天线时的俯视图(左侧视图)。

图4为从图1中所示的C方向观察图1所示的片状天线时的俯视图(顶视图)。

图5为片状天线的剖视图，为图2中所示的D-D线处的向视剖视图。

图6为片状天线的剖视图，为图2中所示的E-E线处的向视剖视图。

图7为用于制造图1～6所示的片状天线的工序说明图。

图8A为用于对片状天线的基体进行注射成型的成型模具的主要部分剖视图，为示意性地表示该成型模具的合模状态的图。

图8B为用于对片状天线的基体进行注射成型的成型模具的主要部分剖视图，为示意性地表示对该成型模具注射树脂的状态的图。

图9A为与本发明的其他实施方式相关的片状天线的俯视图(顶视图)。

图9B为图9A中所示的D-D线处的向视剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

图1表示将与本发明的实施方式相关的片状天线1安装于表面的电路基板10的部分简要立体图。该图所示的片状天线1包括：由导电板构成的天线图案3、和将天线图案3作为镶嵌部件以树脂来注射成型的基体2。片状天线1的全长尺寸(例如在图2中，其纸面左右方向上的尺寸)按照片状天线1发送接收的电波的频率(波长)来设定。例如在920MHz段的电波的发送接收用途(作为一例可举出智能电表)中使用片状天线1的情况下，天线图案3的天线部31的全长尺寸例如被设定为40mm左右。对天线图案3进行保持的基体2的全长尺寸被设定为至少比天线部31的全长尺寸大，在如上述那样将天线部31的全长尺寸设定为40mm左右的情况下，基体2的全长尺寸例如被设定为50mm左右。此外，基体2的全长尺寸根据电路基板10的天线安装空间的大小等而适当变更。

本实施方式的基体2形成下表面的中央区域开口的六面体状。如果更具体地叙述，则本实施方式的基体2如图2～图5所示那样，具备：与电路基板10大致平行的长方形板状的顶壁21；沿着顶壁21的两个长边竖立设置的一对侧壁22、22；以及沿着顶壁21的两个短边竖立设置的一对终端壁23、23。即，本实施方式的基体2除了设置有一对终端壁23、23的长边方向的两端部以外，其长边方向的各部分处的剖面形状形成在下方开口的凹字状。顶壁21、侧壁22以及终端壁23的壁厚例如在0.5mm～2.5mm的范围内成为大致相等。

在构成基体2的顶壁21，如图6所示那样设置在天线图案3的天线部31的厚度方向上延伸的多个贯通孔25。各贯通孔25在天线部31的正下方位置处在顶壁21的表面背面两个面上开口，并且其内壁面成为利用基体2的成型模具50(参照图8)成型的成型面。

如上述那样，基体2将天线图案3作为镶嵌部件以树脂来注射成型。作为基体2的成型用树脂，选择使用介电常数4以上的树脂，例如能够使用将从聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物(LCP)、聚酰胺(PA)等的组中选择的一种或者两种以上的热可塑性树脂作为基底树脂，并在其中调配了陶瓷等填充材料而得到的树脂。

天线图案3通过将导电板折弯为立体形状而形成为立体形状，如图2～图6所示那样，其一体地具有：具有一对长边以及一对短边的大致长方形状的天线部31；沿着天线部31的长边配置的多个(本实施方式中共6个)端子部32；以及用于将天线部31和各端子部32连接的连接部33。天线部31在使其表面露出到外部的状态下被保持于基体2的上表面(顶壁21的表面)，各端子部32在使其表面露出到外部的状态下被保持于基体2的下表面(侧壁22的下端面)。此外，各连接部33在使其表面露出到外部的状态下被保持于基体2的侧面(侧壁22的表面)。此外，实际上，虽然也由连接部33来发送接收电波，但由连接部33发送接收的电波量与由天线部31发送接收的电波量相比小到能够忽略的程度。

通过相对于图1所示的电路基板10对设置于天线图案3的共计6个端子部32进行焊接，从而将片状天线1安装(固定)于电路基板10，这一点省略了详细的图示。该焊接大多通过所谓回流处理来进行。此外，共计6个端子部32之中的至少一个端子部作为与电路基板10的供电线电连接的供电端子起作用，剩余的端子部32之中的至少一个端子部作为用于经由电路基板10将天线图案3连接到地的接地端子来起作用。此外，作为供电端子、接地端子起作用以外的端子部32作为用于将片状天线1固定于电路基板10的固定部起作用。

作为成为天线图案3的基材的导电板，使用例如铜板、钢板、SUS板等金属板、或者对这些金属板实施了镀敷处理的板，并且其板厚在能够维持期望的立体形状的范围内被设定得尽可能薄(例如1mm以下，更优选0.5mm以下)。为了提高天线图案3与基体2的紧贴性，天线图案3之中、至少与基体2接合的接合面(背面)的面粗糙度被设定为Ra1.6以上，优选3.2以上。

将导电板折弯为立体形状而成的天线图案3还一体地具有在天线部31的长边方向上延伸且被埋入到基体2的内部的带状的突起部34(参照图5)。该带状的突起部34如图2中虚线所示那样，至少沿着天线部31的两个长边之中、除配置有端子部32的范围(设置有连接部33的范围)以外的范围(在本实施方式中是图2中由符号X示出的范围)来设置。此外，如图5所示那样，带状的突起部34形成为其与天线部31所成的角度θ₁为钝角(90°＜θ₁＜180°)。

接下来，基于图7以及图8对具有以上说明的结构的片状天线1的制造方法进行说明。简单来说，本实施方式的片状天线1通过依次提供以下的工序而被制造：在长条的导电板(环带件40)形成展开图案3’的第一工序S1；将展开图案3’折弯来形成天线图案3的第二工序S2；将天线图案3作为镶嵌部件以树脂对基体2进行注射成型的第三工序S3；以及将片状天线1从环带件40拆卸下的第四工序S4。

在第一工序S1中，通过采用未图示的加压模具对环带件40的一部分进行冲压，从而形成将立体形状的天线图案3在平面上展开的展开图案3’。展开图案3’经由桥部42与环带件40的框41相连结。图7中所示的符号43为环带件40相对于未图示的传输装置的定位孔。

在环带件40形成展开图案3’后，在图7中朝向下方传输环带件40，将环带件40的形成了展开图案3’的部位提供给第二工序S2。在图示例子的第二工序S2中，通过实施以下的加工从而在环带件40形成一体地具有天线部31、端子部32、连接部33以及带状部34的立体形状的天线图案3：形成用于适当且容易地执行展开图案3’的折弯的折弯线(图中虚线所示)的加工、以及以折弯线为支点来折弯展开图案3’的折弯加工。形成于环带件40的天线图案3经由桥部42与框41相连结。此外，折弯线的形成加工例如使用加压模具来执行，折弯加工使用加压模具或者气缸、油压缸等致动器来执行，这一点省略了详细的图示。

而且，将环带件40进一步向下游侧输送，将形成了天线图案3的部位提供给第三工序S3。在第三工序S3中，首先如图8A所示那样，使成型模具50的上模51以及下模52相对地接近移动而将成型模具50合模，将天线图案3作为镶嵌部件配置于在上模51以及下模52间被划分的腔54内。在成型模具50之中、对基体2的顶壁21进行成型的部分设置能相对下模52进行升降移动的多个推压销53，将天线图案3作为镶嵌部件配置于腔54内后，推压销53进行上升移动，将天线图案3的天线部31的上表面(表面)推压到上模51的下表面(天线部31由上模51和推压销53夹持固定)。在该状态下，在腔54内注射/填充熔融状态的树脂P(将从PPS、LCP、PA等的组中选择的至少一种作为基底树脂，在其中调配陶瓷等填充材料)(参照图8B)。如果在树脂P硬化后，对成型模具50进行开模，则得到由天线图案3以及基体2构成且经由桥部42与环带件40的框41相连结的片状天线1。

此外，推压销53也能与下模52一体地设置。在该情况下，伴随着成型模具50的合模，天线图案3的天线部31被推压到上模51的下表面。

在将基体2和与环带件40的框41相连结的天线图案3一体地以树脂来注射成型，而得到由基体2和天线图案3构成的片状天线1后，将与环带件40的框41相连结的片状天线1提供给第四工序S4。在第四工序S4中，使成型品(片状天线1)从环带件40的框41分离。

此外，用于使片状天线1从环带件40分离的第四工序S4并不一定需要连续设置在第三工序S3的下游侧。即，也可以在第三工序S3的下游侧，取代用于使片状天线1从环带件40分离的第四工序S4，而设置将保持片状天线1(的天线图案3)经由桥部42与框41相连结的状态不变的环带件40卷绕成圆筒状的卷绕工序。这样，如果在不使片状天线1从框41分离的情况下卷绕环带件40，则容易保管、搬运，还能维持片状天线1的排列状态，因此能够尽可能地防止片状天线1彼此之间的接触(干扰)。

如以上所说明的那样，在与本发明相关的片状天线1中，在天线图案3一体地设置沿着天线部31的两个长边延伸且埋入到基体2的内部的带状的突起部34。如果这样，则即使在通过回流处理相对于对电路基板10对片状天线1的端子部32进行焊接的情况下，也能抑制伴随回流处理的实施而在基体2之中特别是在保持了天线部31的部分中产生的热收缩。此外，如果将埋入到基体2的内部的突起部34设为带状，则由于能够在根本上使突起部34(天线图案3)与基体2的接触面积比现有技术的结构显著增大，因此基体2作用下的天线图案3的保持力就得到提高。

此外，由于带状的突起部34沿着天线部31的两个长边形成，因此天线部31在长边方向上的弯曲刚度得到提高，进而，在将埋入到基体2内部的带状的突起部34与天线部31所成的角度θ1设定成钝角的关系上，对突起部34作用防止天线部31从基体2表面剥离的方向(将天线部31向基体2表面推压的方向)的力。

根据以上的协同效果，天线图案3之中、特别是天线部31相对于基体2的保持力得到提高，能够有效减少天线部31部分地从基体2剥离(天线部31成为部分地松动的状态)的可能性。由此，能够实现可稳定地发挥期望的天线特性的片状天线1。

此外，在本实施方式相关的片状天线1中，基体2形成为使一个面(下表面)开口的六面体状。如果这样，则与将基体2形成为实心的六面体状(长方体状)的情况相比，能抑制伴随成型收缩的基体2的变形量。从这一点来看，也能将天线图案1的天线部3稳定地保持于基体2表面。此外，如果将基体2形成为使一面开口的六面体状，则与将基体2形成为实心的六面体状的情况相比，能够抑制树脂的使用量而实现片状天线1的成本降低。

进一步地，基体2具有贯通孔25，该贯通孔25设置在天线图案3的天线部31的正下方位置且在天线部31的厚度方向上延伸，内壁面成为由基体2的成型模具50成型的成型面。这就是指在通过设置于成型模具50的推压销53而将天线图案3的天线部31推压到成型模具50(本实施方式中为上模51)的内壁面的状态下对基体2进行注射成型。由此，由于基体2(顶壁21)的成型精度、进而天线部31相对于基体2的顶壁21的位置精度提高，因此能有效减少不合格品的发生概率，稳定地批量生产能发挥期望的天线特性的片状天线1。

以上，对与本发明的一实施方式相关的片状天线1进行了说明，但能够在不脱离本发明的要旨的范围内对片状天线1实施适当变更。

例如，如果埋入到基体2内部的带状的突起部34不对片状天线1的天线特性带来特别的不良影响，则也可以如图9A、图9B所示那样，进一步地设置在天线部31的两个长边之间(即天线部31的宽度方向范围内)。在图示例子中，设置共计4条突起部34。如果这样，则能够更加有效地减小天线部31从基体2剥离的可能性。此外，设置于天线部31的两个长边间的2条突起部34例如能够通过以下方式来形成：在天线部31的宽度方向中央部设置与天线部31的长边平行的狭缝后，将在狭缝的两侧设置的部分折弯，这一点省略了详细的图示。即使在采用这种结构的情况下，根据上述相同的理由，也优选将沿着天线部31的长边设置的带状的突起部34与天线部31所成的角度θ1、以及设置在天线部31的两个长边间的带状的突起部34与天线部31所成的角度θ2全都设定成钝角。角度θ1、θ2可以为同一值，也可以彼此不同。

此外，如果能够通过对导电板(环带件40)实施折弯加工从而与天线图案3一体地设置，则也能够在连接部33设置埋入到基体2的内部的突起部(在该情况下，是舌片状的突起部)，这一点省略了图示。同样地，在例如图2所示的例子中，也能在天线部31的长边之中、片状天线1的长边方向上相邻配置的两个端子部32、32(图2中配置于右端的端子部32、和在其左侧相邻配置的端子部32)间的范围内，设置埋入到基体2内部的突起部，这一点省略了图示。

此外，如果能够确保片状天线1中所必需的刚性，则当然也可以省略在基体2中设置的终端壁23、23。在该情况下，能够进一步减少树脂的使用量，因此具有能使片状天线1更加低成本化的优点。

此外，在以上的说明中，在将基体2成型为至少使与保持天线图案3的天线部31的面相反的一侧的面(下表面)开口的六面体状的片状天线1中应用了本发明，但如果伴随着基体2的成型收缩量、回流处理的实施而在基体2中产生的热收缩的量是天线部31不从基体2剥离的程度的微小的量，则本发明也能够没有问题地应用到将基体2成型为实心的六面体状(长方体状)的片状天线1。

此外，在以上所说明的天线图案3的形状只不过是例示，按照成为需要的天线特性等适当变更天线部31的形状。此外，应设置于天线图案3的端子部32的数目、配置方式也按照所安装的电路基板10的形态/电路结构等被任意地变更，例如端子部32也有时设置7个以上。在天线图案3中设置了总计7个端子部32的情况下，例如4个端子部32沿着天线部31的一个长边配置，剩余的3个端子部32沿着天线部31的另一个长边配置。在该情况下，沿着天线部31的两个长边分别设置的带状的突起部34，其长边方向尺寸彼此不同。

符号说明

1 片状天线

2 基体

3 天线图案

10 电路基板

21 顶壁

22 侧壁

23 终端壁

25 贯通孔

31 天线部

32 端子部

33 连接部

34 带状的突起部

40 环带件(导电板)

50 成型模具

53 推压销

S1 第一工序

S2 第二工序

S3 第三工序

S4 第四工序