芯片天线的制作方法
【专利摘要】一种芯片天线(1)，具备：天线图案(3)，其通过将导电板折弯成立体形状而成，且具有天线部(31)以及与电路基板(10)电连接的端子部(32)；和基体(2)，其通过将天线图案(3)作为镶嵌部件而由树脂注射成形得到，基体(2)具备：长方形板状的顶壁(21)，其在表面保持天线部(31)；和长方形板状的纵壁(22)，其沿着顶壁(21)的长边方向立起设置，短边方向的一端(上端)与顶壁(21)连接，并且在短边方向的另一端(下端)保持端子部(32)。
【专利说明】
芯片天线
技术领域
[0001]本发明涉及一种例如移动电话(包括智能手机)、平板型的PC、智能电表(数字式的电表)等具备无线通信功能的无线通信设备中组装的芯片天线。【背景技术】
[0002]智能手机、平板型的PC等近年来迅速普及的移动型的无线通信设备的进一步的小型化、薄型化正在不断地发展。对此，作为这种无线通信设备中组装的天线，适宜使用能够安装在电路基板的表面的片状的天线(芯片天线)。
[0003]下述的专利文献1中公开了芯片天线的一例。该芯片天线具备:由高介电常数的树脂构成的片状的基体、和形成在基体表面的由导电体构成的天线图案，该芯片天线例如可以经由如下的工序制造:在树脂制的基体表面形成导体膜的工序、在导体膜上形成与天线图案形状对应的掩膜图案的工序、以及在通过蚀刻去除从掩膜图案露出的导体膜区域后去除掩膜图案从而在基体上形成所期望的天线图案的工序等。
[0004]近年来，为了实现芯片天线的进一步的小型化，探讨了沿着基体的多个表面形成天线图案(使天线图案立体形状化)的课题。然而，专利文献1中公开的技术方案由于需要花费劳力和工时的多个工序，从而不仅在成本方面存在困难，还存在难以高精度地形成立体形状的天线图案的问题。对此，本
【申请人】提出了一种芯片天线，包括:通过将导电板折弯成立体形状而成的天线图案；以及通过将该立体形状的天线图案作为镶嵌部件而由树脂注射成形得到的基体(参照专利文献2)。
[0005]然而，为了稳定地发挥具备立体形状的天线图案的芯片天线的天线特性，需要在基体表面保持天线图案中的、特别是作为进行电波的发送接收的天线部而发挥功能的部分。然而，在将导电板折弯成立体形状而成的天线图案中，例如折弯部的角度因弹力而扩大，其结果是，存在天线图案局部地从基体剥离的可能性。对此，在专利文献2的芯片天线中，通过实施在天线图案的边缘部设置埋设于基体内部的突起部、以及增加天线图案中的至少与基体接合的接合面的表面粗糙度等对策，从而在基体表面保持天线图案。
[0006]在先技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2005-80229号公报 [〇〇〇9] 专利文献2:日本特开2012-74835号公报
【发明内容】
[0010]发明所要解决的课题
[0011]然而，在像专利文献2的芯片天线那样将树脂制的基体形成为厚壁的长方体状时， 伴随着成形收缩会在基体上产生较大的翘曲、缩痕。特别是，在发送接收低频带的电波的用途中，基于与波长的关系而需要增大天线尺寸(使芯片天线加长)，因此伴随着成形收缩的基体的翘曲量(沿着基体的长边方向的方向上的翘曲量)容易增大。因此，即使实施了上述那样的对策，天线图案的一部分也容易成为从基体表面浮起的状态等，从而难以发挥所期望的天线特性。
[0012]从抑制与成形收缩相伴的缩痕量的角度出发，也可以考虑使长方体状的基体薄板化。然而，仅使基体薄板化会导致基体的刚性大幅度降低，因此例如伴随着温度变化等可能会导致基体大幅度变形。在这种情况下，在表面保持天线图案变得更加困难。
[0013]鉴于以上的实际情况，本发明的目的在于以低成本提供一种尽可能防止与成形收缩、温度变化相伴的基体的变形从而能够稳定地发挥所期望的天线特性的芯片天线。
[0014]用于解决课题的方案
[0015]为了实现上述的目的而完成的本发明涉及一种芯片天线，具备:天线图案，其通过将导电板折弯成立体形状而成，且具有天线部以及与电路基板电连接的端子部;和基体，其由将天线图案作为镶嵌部件而由树脂注射成形得到，所述芯片天线的特征在于，基体具备: 长方形板状的顶壁，其在表面保持上述天线部;和长方形板状的纵壁，其沿着顶壁的长边方向立起设置，短边方向的一端与顶壁连接，并且在短边方向的另一端保持上述端子部。需要说明的是，天线部是进行电波的发送以及接收的至少一方的部位。
[0016]像这样，基体具备:长方形板状的顶壁、和沿着顶壁的长边方向起立设置且短边方向的一端与顶壁连接的长方形板状的纵壁，从而能够使基体的各部分薄壁化(薄板化)，抑制与成形收缩相伴而产生的缩痕的量，除此以外，还能够提高顶壁的刚性(弯曲刚性)，尽可能防止基体在沿着顶壁的长边的方向上产生翘曲、弯曲等。因此，能够将天线图案的天线部稳定地保持在基体(顶壁)表面，从而能够发挥所期望的天线特性。另外，根据上述结构，能够抑制树脂的使用量从而降低成本。
[0017]基体只要能够将立体形状的天线图案作为镶嵌部件而注射成形，便可以采取任意形状，例如，也可以沿着顶壁的两个长边设置纵壁。在这种情况下，基体(芯片天线)在与其长边方向正交的方向的任意剖面上呈凹字状(倒凹字状)，因此能够有效地提高芯片天线的刚性。
[0018]在天线图案上设置埋入基体的内部的突起部，能够提高天线图案相对于基体的保持力。特别是，在天线图案的天线部设置上述突起部，能够有效地防止天线部从基体剥离等，因此从能够稳定地发挥所期望的天线特性这一点上是优选的。
[0019]可以在具有以上的结构的芯片天线中设置贯通孔，所述贯通孔在天线图案的天线部的正下方的位置且在顶壁的表面以及背面开口，并且所述贯通孔的内壁面通过基体的成形模具成形得到。这是指在将天线图案的天线部适当地配置在顶壁的表面侧的状态下注射成形基体。因此，能够提高顶壁(基体)的形状精度，而且还能够提高天线部相对于顶壁的位置精度，因此能够发挥所期望的天线特性。
[0020]为了进一步提高天线图案与基体的密接力，优选构成天线图案的导电板中的至少与基体接合的接合面的面粗糙度Ra是1.6以上。
[0021]作为基体的成形用树脂，从确保所期望的天线特性的观点出发，优选具备较高的介电常数的树脂，具体而言，优选介电常数为4以上的树脂。需要说明的是，介电常数为4以上的树脂不限定于基础树脂的介电常数为4以上的树脂，也包含通过填充材料的配合使得树脂整体的介电常数达到4以上的树脂。[〇〇22]发明效果
[0023]如上所述，根据本发明，能够以低成本提供一种尽可能防止与成形收缩、温度变化相伴的基体的变形从而能够稳定地发挥所期望的天线特性的芯片天线。【附图说明】
[0024]图1是在表面安装有本发明的实施方式所涉及的芯片天线的电路基板的简要立体图。
[0025]图2是从A方向观察图1所示的芯片天线时的平面图(俯视图)。
[0026]图3是从B方向观察图1所示的芯片天线时的平面图(左侧视图)。
[0027]图4是从C方向观察图1所示的芯片天线时的平面图(右侧视图)。
[0028]图5是从D方向观察图1所示的芯片天线时的平面图(仰视图)。
[0029]图6是芯片天线的剖视图，且是图2中示出的E-E线上的向视剖视图。
[0030]图7是芯片天线的剖视图，且是图2中示出的F-F线上的向视剖视图。
[0031]图8是芯片天线的剖视图，且是图2中示出的G-G线上的向视剖视图。[0〇32]图9是用于制造图1?6所不的芯片天线的工序说明图。
[0033]图10A是示意性地示出用于注射成形芯片天线的基体的成形模具的合模状态的图。
[0034]图10B是示意性地示出向用于注射成形芯片天线的基体的成形模具注射树脂的状态的图。【具体实施方式】
[0035]以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0036]图1表示在表面安装有本发明的实施方式所涉及的芯片天线1的电路基板10的简要立体图。该图所示的芯片天线1包括:由导电板构成的天线图案3、和将天线图案3作为镶嵌部件而由树脂注射成形得到的基体2。芯片天线1的全长尺寸(图2的纸面左右方向上的尺寸)根据芯片天线1发送接收的电波的频率(波长)而变化，例如设为10?50mm左右。需要说明的是，在以下的说明中，为了便于体现方向性，将图1的纸面上方向、下方向、左方向以及右方向也分别称为“上”、“下”、“左”、“右”，但这并非对芯片天线1的使用方式进行限定的内容。
[0037]天线图案3通过将导电板折弯成立体形状而形成，如也在图2?图7中示出的那样， 该天线图案3—体地具有:用于发送接收电波的天线部31、多个端子部32(在本实施方式中为七个)、用于对天线部31与各端子部32进行连接的多个连接部33。需要说明的是，实际上连接部33也会发送接收电波，然而由连接部33发送接收的电波的量与由天线部31发送接收的电波的量相比小到可以忽略的程度。作为导电板，例如使用铜板、钢板、SUS板等金属板或者对这些金属板实施了镀敷处理的材料，且在能够维持所期望的立体形状的范围内将其板厚设定得尽可能薄(例如1mm以下，更优选〇.5mm以下)。为了提高天线图案3与基体2的密接性，将天线图案3(导电板)中的与基体2接合的接合面的面粗糙度Ra设定为1.6以上，优选 3.2以上。
[0038]天线图案3所具有的多个(七个)端子部32中的至少一个作为与电路基板10的供电线电连接的供电端子而发挥功能，剩余的端子部32中的至少一个作为用于使天线图案3经由电路基板10而接地的接地端子而发挥功能。另外，作为供电端子及接地端子而发挥功能以外的端子部32作为用于将芯片天线1固定在电路基板10上的固定部而发挥功能。
[0039]如上述那样，基体2将天线图案3作为镶嵌部件而由树脂注射成形得到。作为基体2 的成形用树脂，选择使用介电常数为4以上的材料，例如，可以使用将从聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物(LCP)、聚酰胺(PA)等的组中选出的一种或者二种以上的热塑性树脂作为基础树脂并在其中配合有陶瓷等填充材料的材料。
[0040]基体2具备:长方形板状的顶壁21，其在表面(上表面)保持天线图案3的天线部31; 和长方形板状的纵壁22、22,其沿着顶壁21的两个长边立起设置，短边方向的一端(上端)与顶壁21连接，并且在短边方向的另一端(下端面)保持天线图案3的端子部32,本实施方式的基体2还具备在顶壁21的长边方向的两端部立起设置的终端壁23、23。即，本实施方式的基体2除了其长边方向的两端部以外，其长边方向的各部分的剖面形状呈凹字状(倒凹字状)。 顶壁21、一对纵壁22以及一对终端壁23、23的壁厚例如在0.5_?2.0mm的范围内设定为大致相等。如图3以及图4所示，天线图案3所具有的七个连接部33中的三个连接部33保持在左侦啲纵壁22的表面(左侧面)，四个连接部33保持在右侧的纵壁22的表面(右侧面)。因此，天线图案3所具有的七个端子部32中的三个端子部32保持在左侧的纵壁22的下端面，四个端子部32保持在右侧的纵壁22的下端面(参照图5)。
[0041]天线图案3具有埋设于基体2的内部的突起部34。在本实施方式中，如图2?图4所示，在天线部31设有五个突起部34,并且在各连接部33分别设有一个突起部34。这样一来， 能够提高天线图案3相对于基体2的保持力。特别是，若在天线部31上设置突起部34,则能够有效地防止天线部31从基体2(顶壁21)剥离(浮起)，因此在能够稳定地发挥所期望的天线特性这一点上是有利的。[〇〇42]需要说明的是，天线部31上设置的突起部34通过将舌片状的部分以其基端为支点向背面侧折弯而形成(参照图8)，该舌片状的部分通过形成贯通天线部31(更详细而言，是作为导电板的环箍件40上形成的展开图案3’中的成为天线部31的部分。参照图9。)的表背面的狭缝而形成。在本实施方式中，将上述的狭缝形成为口字状，然而也可以形成为半圆状等其他的形状。另外，在本实施方式中，如图8所示，将上述的舌片状部向背面侧折弯90°而形成突起部34,然而舌片状部的折弯角度能够任意设定。另一方面，在各连接部33上分别设有一个的突起部34通过折弯舌片状的部分而形成，该舌片状的部分通过落料冲压加工而形成在作为导电板的环箍件40(展开图案3’)上(参照图9)。
[0043]如图5、6所示，构成基体2的顶壁21具有在其表背两面开口的多个贯通孔25。各贯通孔25在天线部31的正下方的位置且在顶壁21的表背两面开口，并且其内壁面设为通过基体2的成形模具50(参照图10)成形得到的成形面。
[0044]接下来，根据图9以及图10对具有如以上说明那样的结构的芯片天线1的制造方法进行说明。简言之，本实施方式的芯片天线1通过将长条的导电板(环箍件40)依次向形成展开图案3’的第一工序S1、形成天线图案3的第二工序S2、注射成形基体2的第三工序S3、以及取出芯片天线1的第四工序S4供给来制造。需要说明的是，在本实施方式中，第二工序S2分多次(四次)执行。
[0045]在第一工序S1中，通过利用未图示的冲压模具冲裁环箍件40的一部分，从而形成使立体形状的天线图案3在平面上展开而成的展开图案3’。展开图案3’经由桥接部42而与环箍件40的框41连结。图9中示出的附图标记43是环箍件40相对于未图示的输送装置的定位孔。[〇〇46]环箍件40在形成展开图案3’之后，在图9中向下输送，环箍件40的形成有展开图案 3’的部位依次向第二工序S2的第一至第四阶段供给。在第二工序S2中，在其第一阶段，在展开图案3’中的成为天线图案3的天线部31的部分形成狭缝，然后，在第二至第四阶段依次对展开图案3’实施折弯加工。由此，在环箍件40上形成立体形状的天线图案3,该天线图案3— 体地具有天线部31、端子部32、连接部33,且在天线部31以及连接部33上形成有突起部34。 环箍件40上形成的天线图案3经由桥接部42与框41连结。需要说明的是，在第二工序S2的第一阶段实施的狭缝的形成加工例如利用落料冲压模具来执行，在第二至第四阶段分别实施的折弯加工利用折弯冲压模具、或者气缸、液压缸等致动器来执行。[〇〇47]然后，环箍件40进一步向下游侧输送，形成有天线图案3的部位向第三工序S3供给。在第三工序S3，首先，如图10A所示，使成形模具50的上模51以及下模52相对地接近移动 (使成形模具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间划分出的型腔54内。在成形模具50中的、成形基体2的顶壁21的部分设有能够相对于下模52进行升降移动的多个销53,当天线图案3作为镶嵌部件配置在型腔54内时，销53进行上升移动，以将天线图案3的天线部31的上表面压向上模51的下表面(天线部31被上模51与销53夹持固定)。在该状态下，向型腔54内注射、填充熔融状态的树脂P(以PPS、LCP、PA等作为基础树脂， 其中配合有陶瓷等填充材料的材料)，与天线图案3—体地成形基体2(参照图10B)。在树脂P 固化后，使成形模具50开模，得到经由桥接部42与环箍件40的框41连结的芯片天线1。需要说明的是，销53也可以与下模52—体地设置。在这种情况下，与成形模具50的合模相伴，天线图案3的天线部31被上模51与销53夹持固定。[〇〇48]在与连结于环箍件40的框41的天线图案3—体地由树脂注射成形基体2,而得到由基体2与天线图案3构成的芯片天线1后，与环箍件40的框41连结的芯片天线1向第四工序S4 供给。由此，使成形品(芯片天线1)从环箍件40的框41分离。[〇〇49]需要说明的是，用于从环箍件40分离芯片天线1的第四工序S4不需要一定在第三工序S3的下游侧连续设置。即，在第三工序S3的下游侧，也可以取代用于从环箍件40分离芯片天线1的第四工序S4,而设置将保持芯片天线1(的天线图案3)经由桥接部42与框41连结的状态下的环箍件40卷取成辊状的卷取工序。像这样不从框41分离芯片天线1地卷取环箍件40,能够便于保管、搬运，并且能够维持芯片天线1的排列状态，因此能够防止芯片天线1 彼此的接触(干涉)。
[0050]如以上说明那样，在本发明所涉及的芯片天线1中，基体2具备:长方形板状的顶壁 21、和沿着顶壁21的长边方向立起设置且短边方向的一端(上端)与顶壁21连接的长方形板状的纵壁22,从而能够使基体2的各部分薄壁化(薄板化)，抑制与成形收缩相伴而产生的缩痕的量，除此以外，还能够提高顶壁21的刚性(弯曲刚性)，尽可能防止基体2在沿着顶壁21 的长边的方向上产生翘曲、弯曲等。因此，能够将天线图案1的天线部3稳定地保持在基体2 (顶壁21)表面，能够发挥所期望的天线特性。另外，根据上述结构，能够抑制树脂的使用量从而降低成本。特别是本实施方式的基体2呈沿着顶壁21的两个长边立起设置有纵壁22的剖面凹字状(倒凹字状)，因此能够有效地提高芯片天线1的刚性。
[0051]另外，在天线图案3上设有埋入基体2的内部的突起部34,因此能够提高天线图案3相对于基体2的保持力。特别是，在天线图案3的天线部31上设有突起部34,因此能够有效地防止天线部31从基体2剥离等(天线部31的一部分从基体2浮起)。[〇〇52]并且，构成芯片天线1的基体2具有贯通孔25,该贯通孔25在天线图案3的天线部31 的正下方的位置且在顶壁21的表背两面开口，并且内壁面通过基体2的成形模具50成形得至IJ。这是指在将天线图案3的天线部31适当地定位配置在顶壁21的表面侧的状态下注射成形基体2。因此，能够提高顶壁21(基体2)的形状精度，而且还能够提高天线部31相对于顶壁 21的位置精度，因此能够发挥所期望的天线特性。
[0053]以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，然而本发明并不限定应用于上述的实施方式。即，在本发明所涉及的芯片天线1中，基体2只要能够通过将立体形状的天线图案 3作为镶嵌部件而由树脂注射成形，便可以采取任意形状。例如，虽然省略了图示，然而也可以以使与长边方向正交的剖面成为L字状(倒L字状)的方式，由在表面(上表面)保持天线部 31的长方形板状的顶壁21与沿着该顶壁21的一个长边立起设置的长方形板状的纵壁22构成基体2。在这种情况下，也可以在顶壁21的长边方向两端部设置终端壁23。[〇〇54]另外，以上说明的天线图案3的形状仅为一例，也可以根据所需的天线特性等而进行适当地变更。
[0055] 附图标记说明 [〇〇56]1芯片天线
[0057]2 基体[〇〇58]3天线图案
[0059]10电路基板
[0060] 21 顶壁 [0061 ] 22 纵壁
[0062]23终端壁
[0063]25贯通孔[〇〇64]31天线部
[0065]32端子部
[0066]33连接部
[0067]34突起部[〇〇68]40环箍件(导电板)[〇〇69]50成形模具
[0070]54 销
[0071]S1第一工序
[0072]S2第二工序
[0073]S3第三工序
[0074]S4第四工序
【主权项】
1.一种芯片天线，具备:天线图案，其通过将导电板折弯成立体形状而成，且具有天线部以及与电路基板电连 接的端子部;和基体，其通过将天线图案作为镶嵌部件而由树脂注射成形得到，所述芯片天线的特征在于，所述基体具备:长方形板状的顶壁，其在表面保持所述天线部;和长方形板状的纵壁，其沿着顶壁的长边方向立起设置，短边方向的一端与顶壁连接，并 且在短边方向的另一端保持所述端子部。2.根据权利要求1所述的芯片天线，其中，沿着顶壁的两个长边设有纵壁。3.根据权利要求1或2所述的芯片天线，其中，天线图案具有埋设于基体的内部的突起部。4.根据权利要求3所述的芯片天线，其中，所述突起部设于所述天线部。5.根据权利要求1至4中任一项所述的芯片天线，其中，所述芯片天线具有贯通孔，所述贯通孔在所述天线部的正下方的位置且在顶壁的表面 以及背面开口，并且所述贯通孔的内壁面通过基体的成形模具成形得到。6.根据权利要求1至5中任一项所述的芯片天线，其中，天线图案中的至少与基体接合的接合面的面粗糙度Ra为1.6以上。7.根据权利要求1至6中任一项所述的芯片天线，其中，基体由介电常数为4以上的树脂注射成形得到。
【文档编号】H01Q1/38GK105993097SQ201580008509
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年3月6日
【发明人】园嵜智和, 野田浩行, 森夏比古
【申请人】Ntn株式会社