特開 2023-7325 平面印刷アンテナおよびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023007325

(43)【公開日】2023-01-18

(54)【発明の名称】平面印刷アンテナおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01P 11/00 20060101AFI20230111BHJP

   H05K 3/00 20060101ALI20230111BHJP

   H05K 3/12 20060101ALI20230111BHJP

   H05K 1/03 20060101ALI20230111BHJP

   H01Q 1/38 20060101ALI20230111BHJP

【ＦＩ】

H01P11/00

H05K3/00 N

H05K3/12 610P

H05K1/03 610H

H01Q1/38

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021187704

(22)【出願日】2021-11-18

(31)【優先権主張番号】202110726740.3

(32)【優先日】2021-06-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】520480382

【氏名又は名称】富佳生技股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110002848

【氏名又は名称】弁理士法人ＳＢＰＪ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】楊 凱

(72)【発明者】

【氏名】古 健佑

(72)【発明者】

【氏名】王 裕民

【テーマコード（参考）】

5E343

5J046

【Ｆターム（参考）】

5E343AA02

5E343AA16

5E343AA18

5E343AA33

5E343BB24

5E343BB25

5E343BB58

5E343BB62

5E343BB71

5E343DD01

5E343FF01

5E343GG02

5E343GG20

5J046AA19

5J046AB06

5J046PA07

5J046PA09

(57)【要約】      （修正有）

【課題】放射面積を大きくでき、マザ一ボードのスペースを必要以上に占用することがなく、パッケージ製品全体の軽薄短小化に有利な平面印刷アンテナの製造方法を提供する。
【解決手段】アンテナの製造方法は、基板１における第１金属領域２１と第２金属領域２２との間の領域に折り曲げ領域２３を形成し、印刷パターンが設けられたスクリーンと、フレームと、複合ヘテロメッシュを用意し、基板に複合ヘテロメッシュを設け、第１金属領域２１、第２金属領域２２及びフィードイン端子２４を含む放射金属層２を形成し、折り曲げ領域２３において折れ線４を形成する複数の折線穴を形成し、フィードイン端子２４に固定され、且つ、電気的に接続される給電線５を用意し、第１金属領域２１に対して第２金属領域２２を折れ線４に沿って折り曲げて平面印刷アンテナを得る。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対向配置された第１表面および第２表面を有する基板を用意するステップと、
フレームと、前記フレームの内側に設けられた連結枠と、前記連結枠の前記フレームから遠い側に設けられ且つ印刷パターンが設けられたスクリーンとを含む複合ヘテロメッシュを用意するステップと、
前記第１表面に前記複合ヘテロメッシュを設けて、平面印刷の方法によって前記第１表面に前記印刷パターンを印刷して、第１金属領域と、前記第１金属領域と電気的に接続された少なくとも１つの第２金属領域と、前記第１金属領域と電気的に接続されたフィードイン端子とを含む放射金属層を形成し、前記基板における前記第１金属領域と前記第２金属領域との間の領域に折り曲げ領域を形成するステップと、
前記折り曲げ領域において折れ線を形成する複数の折線穴を形成するステップと、
給電線を用意して、前記給電線を１つの固定部を介して前記フィードイン端子に固定して電気的に接続するステップと、
前記折れ線に沿って前記第１金属領域に対して前記第２金属領域を折り曲げることにより、前記平面印刷アンテナを得るステップと、を備え、
前記連結枠の硬度は、前記スクリーンの硬度よりも小さいことを特徴とする平面印刷アンテナの製造方法。

【請求項2】

前記連結枠の材質は高分子ポリマーであり、前記スクリーンの材質は金属であることを特徴とする請求項１に記載の平面印刷アンテナの製造方法。

【請求項3】

前記折線穴の孔径は、０．０５～０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の平面印刷アンテナの製造方法。

【請求項4】

前記折線穴は、レーザー穴あけの方法により形成されることを特徴とする請求項１に記載の平面印刷アンテナの製造方法。

【請求項5】

前記固定部は、導電性接着剤又は半田であることを特徴とする請求項１に記載の平面印刷アンテナの製造方法。

【請求項6】

前記基板の材質は、ポリイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート、およびポリエチレンナフタレートのうちの１つであることを特徴とする請求項１に記載の平面印刷アンテナの製造方法。

【請求項7】

基板と、放射金属層と、複数の折線穴と、給電線とを備え、
前記基板は、対向して配置された第１表面と第２表面とを含み、
前記放射金属層は、前記第１表面に設けられており、且つ第１金属領域と、前記第１金属領域に電気的に接続された少なくとも１つの第２金属領域と、前記第１金属領域に電気的に接続されたフィードイン端子とを含み、
前記基板における前記第１金属領域と前記第２金属領域との間の領域には、折り曲げ領域が形成され、
前記複数の折線穴は、前記折り曲げ領域に設けられて、折れ線を形成し、
前記第２金属領域は、前記折れ線に沿って前記第１金属領域に対して折り曲げ可能であり、
前記給電線と前記フィードイン端子は、１つの固定部により固定され且つ電気的に接続されていることを特徴とする平面印刷アンテナ。

【請求項8】

前記折線穴の孔径は、０．０５～０．５ｍｍであることを特徴とする請求項７に記載の平面印刷アンテナ。

【請求項9】

前記基板の材質は、ポリイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート、およびポリエチレンナフタレートのうちの１つであることを特徴とする請求項７に記載の平面印刷アンテナ。

【請求項10】

前記固定部は、導電性接着剤又は半田であることを特徴とする請求項７に記載の平面印刷アンテナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、平面印刷アンテナおよびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のアンテナは、主にＰＣＢやＦＰＣプロセスを用いてアンテナの金属放射面を作り、さらに金属放射面のフィードイン端子に給電線を半田付けして、給電線の他端に通信モジュールを接続して、信号を伝送するという目的を達成している。

【0003】

しかし、従来のＦＰＣやＰＣＢプロセスは、金属のエッチング、めっき、水洗い等のステップを含み、プロセスが複雑であり、コストが高い。また、従来のＦＰＣやＰＣＢプロセスで作製したアンテナは、可撓性が悪く、折り曲げ時に折り曲げ領域の反りや金属と基板との分離などの不良があった。また、従来のアンテナは、放射面積を大きくするために、金属放射面の面積が比較的大きく作製され、パッケージ金属板において大きなスペースを占用してしまい、パッケージ金属板の軽薄短小化に不利であった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

そこで、上記少なくとも１つの欠点を解決するために、平面印刷アンテナを提案する必要がある。

【0005】

また、本発明は、平面印刷アンテナの製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る平面印刷アンテナの製造方法は、対向配置された第１表面および第２表面を有する基板を用意するステップと、
フレームと、前記フレームの内側に設けられた連結枠と、前記連結枠の前記フレームから遠い側に設けられ且つ印刷パターンが設けられたスクリーンとを含む複合ヘテロメッシュを用意するステップと、
前記第１表面に前記複合ヘテロメッシュを設けて、平面印刷の方法によって前記第１表面に前記印刷パターンを印刷して、第１金属領域と、前記第１金属領域と電気的に接続された少なくとも１つの第２金属領域と、前記第１金属領域と電気的に接続されたフィードイン端子とを含む放射金属層を形成し、前記基板における前記第１金属領域と前記第２金属領域との間の領域に折り曲げ領域を形成するステップと、
前記折り曲げ領域において折れ線を形成する複数の折線穴を形成するステップと、
給電線を用意して、前記給電線を１つの固定部を介して前記フィードイン端子に固定して電気的に接続するステップと、
前記折れ線に沿って前記第１金属領域に対して前記第２金属領域を折り曲げることにより、前記平面印刷アンテナを得るステップと、を備え、
前記連結枠の硬度は、前記スクリーンの硬度よりも小さい。

【0007】

本願の実施形態では、前記連結枠の材質は高分子ポリマーであり、前記スクリーンの材質は金属である。

【0008】

本願の実施形態では、前記折線穴の孔径は０．０５～０．５ｍｍである。

【0009】

本願の実施形態では、前記折線穴は、レーザー穴あけにより形成される。

【0010】

本願の実施形態では、前記固定部は、導電性接着剤又は半田である。

【0011】

本願の実施形態では、前記基板の材質は、ポリイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート、およびポリエチレンナフタレートのうちの１つである。

【0012】

また、本発明に係る平面印刷アンテナは、基板と、放射金属層と、複数の折線穴と、給電線とを備える。基板は、対向する第１表面と第２表面とを含み、前記第１表面には放射金属層が設けられる。前記放射金属層は、第１金属領域と、前記第１金属領域に電気的に接続された少なくとも１つの第２金属領域と、前記第１金属領域に電気的に接続されたフィードイン端子とを含み、前記基板における前記第１金属領域と前記第２金属領域との間の領域には、折り曲げ領域が形成され、複数の前記折線穴は、前記折り曲げ領域に設けられて、折れ線を形成し、前記第２金属領域は、前記折れ線に沿って前記第１金属領域に対して折り曲げ可能であり、前記給電線と前記フィードイン端子は、１つの固定部により固定され、且つ電気的に接続されている。

【0013】

本願の実施形態では、前記折線穴の孔径は０．０５～０．５ｍｍである。

【0014】

本願の実施形態では、前記基板の材質は、ポリイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート、およびポリエチレンナフタレートのうちの１つである。

【発明の効果】

【0015】

本願の実施形態では、固定部は、導電性接着剤又は半田である。従来の技術と比較して、本発明の平面印刷アンテナは、フレキシブルな基板上に複合ヘテロメッシュ（Composite heterogeneous screen）を用いて平面印刷により放射金属層を形成し、プロセスが簡単で、成形サイクルが短く、効率が高く、コストが低く、エネルギー消費が低く、環境に優しく、かつ平面印刷の幅に制限がなく、複数の放射金属層を同時に印刷して複数の平面印刷アンテナを作製でき、効率が高い。複合ヘテロメッシュは、印刷精度が高い。折線穴の設計は、平面印刷アンテナの折り曲げに有利であり、かつ放射金属層の信号伝送に影響せず、折り曲げエリアの金属層の反り、放射金属層と基板との分離などの不良を低減できる。上記の設計は、平面印刷アンテナの放射面積を大きくでき、またマザ一ボードのスペースを必要以上に占用することがなく、パッケージ製品全体の軽薄短小化に有利である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態による基板及び複合ヘテロメッシュの模式図である。

【図2】本発明の一実施形態による複合ヘテロメッシュの概略構成図である。

【図3】本発明の一実施形態による複合ヘテロメッシュの断面図である。

【図4】図１の基板上に放射金属層を形成した構造の模式図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る折り曲げ領域の断面構造を示す図である。

【図6】図４に示された放射金属層に給電線を接続して平面印刷アンテナを形成した構成を示す図である。

【図7】本発明の他の実施形態で提供される平面印刷アンテナの構成を示す図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る平面印刷アンテナのゲイン試験結果を示す図である。

【図9】本発明の一実施形態に係る平面印刷アンテナのゲイン試験結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態における発明を、本発明の図面に合せて明確にかつ完全に記載する。説明した実施形態は、全ての実施形態ではなく、本発明の一部の実施形態にすぎないことは明らかである。

【0018】

本明細書において用いられる技術および科学的用語は、特に定義されない限り、本発明の技術分野に属する当業者が通常理解する意味合いと同じである。本明細書において用いられる用語は、具体的な実施例を記述する目的のみであり、本発明を制限することを意図していない。

【0019】

本発明の一実施例は、具体的には以下のステップを含む平面印刷アンテナ１００の製造方法を提供する。

【0020】

ステップＳ１１では、図１に示すように、対向して配置された第１表面１１および第２表面１２を有する基板１が用意される。

【0021】

本実施形態では、基板１の材質は絶縁樹脂である。具体的には、基板１の材質は、ポリフェニレンエーテル（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｏｘｉｄｅ，ＰＰＯ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ， ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ， ＰＥＴ）、及びポリエチレンナフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ， ＰＥＮ）等の樹脂から選ばれる１種であってよい。

【0022】

本実施形態では、基板１の材質は、ＰＩ又はＰＥＴであることが好ましい。ＰＩ又はＰＥＴを基材として採用することで、アンテナの製造コストを低減できる。

【0023】

ステップＳ１２では、図２及び図３に示すように、フレーム７１と、フレーム７１の内側に設けられた中空の連結枠７２と、連結枠７２のフレーム７１から遠い側に設けられたスクリーン７３とを含む複合ヘテロメッシュ７を用意する。スクリーン７３には、印刷パターン７４が設けられている。連結枠７２の硬度は、スクリーン７３の硬度よりも小さい。

【0024】

本実施形態では、連結枠７２の材質は高分子ポリマーであってもよい。スクリーン７３の材質は金属であってもよい。

【0025】

ステップＳ１３では、図４に示すように、第１表面１１に複合ヘテロメッシュ７をセットし、第１表面１１に印刷パターン７４を平面印刷により印刷して、放射金属層２を形成する。放射金属層２は、第１金属領域２１と、第１金属領域２１と電気的に接続された第２金属領域２２と、第１金属領域２１と電気的に接続されたフィードイン端子２４と、を含む。基板１における第１金属領域２１と第２金属領域２２との間の領域には、折り曲げ領域２３が形成されている。平面印刷の方法で放射線金属層２を形成することは、従来のＦＰＣやＰＣＢプロセスと比較して、プロセスを簡略化し、材料を節約し、より環境にやさしい。そして、平面印刷は、低温プロセスであるので、全体の製造コストがより安い。

【0026】

上記の複合ヘテロメッシュ７によれば、放射金属層２を速やかに印刷することができる。しかも、複合ヘテロメッシュ７における連結枠７２とスクリーン７３が異質材であり、連結枠７２の硬度がスクリーン７３の硬度より小さく、連結枠７２が一定の反発性を有する高分子ポリマーを用いることにより、印刷時にスクリーン７３と基板１の第１表面１１との精密な貼り合わせを保つことができる。また、複合ヘテロメッシュ７の間接的な印刷抵抗力が低く、印刷の精細度および精準度を向上させるとともに、複合ヘテロメッシュ７の耐久性を向上させることができる。また、一部のスクリーン７３に代えて連結枠７２を採用することにより、コストダウンを図ることができる。複合ヘテロメッシュ７を用いて平面印刷により放射金属層２を印刷することは、プロセスを簡略化でき、製造コストを低減できる。

【0027】

本実施形態では、放射金属層２は、導電ペーストを平面印刷した後、硬化させることにより得られる。

【0028】

本実施形態では、放射金属層２は、基板１の第１表面１１に、銀ペースト、銅ペースト、カーボンペースト等の導電ペーストを用いて平面印刷により形成される。

【0029】

本実施形態では、放射金属層２の厚さは、異なるニーズに応じて、異なる層数の導電ペーストを印刷することにより調整されることができる。

【0030】

本実施形態では、基板１および印刷導電ペーストの材料特性に応じて、印刷された導電ペーストを焼付硬化により硬化する。

【0031】

本実施形態では、硬化温度は７０℃～２５０℃である。

【0032】

本実施形態では、フィードイン端子２４の一部又は全部が第２金属領域２２に位置している。

【0033】

ステップＳ１４では、図４及び図５に示すように、折り曲げ領域２３に、折れ線４を形成する複数の折線穴３を形成する。

【0034】

本実施形態では、折線穴３をレーザー穴あけの方法によって形成する。

【0035】

本実施形態では、折線穴３を形成する前に、硬化した製品を先にカット成型して余分な部分を切除し、その後、レーザー穴あけによって折り曲げ領域２３に複数の折線穴３を打ち出すことができる。ここで、折線穴３は、基板１を貫通するように、折り曲げ領域２３（つまり非金属領域）に位置している。

【0036】

本実施形態では、折線穴３は、丸孔、矩形孔、またはその他の形状の孔であってもよい。本実施形態は、丸孔であることが好ましい。

【0037】

本実施形態では、折線穴３の孔径は０．０５～０．５ｍｍである。折線穴３の孔径はあまり大きくならず、孔径があまり大きいと、最終的に形成される平面印刷アンテナ１００の全体強度に影響するが、孔径もあまり小さくできず、孔径があまり小さいと、折り曲げ易さの要求に到達せず、折り曲げ領域２３の折り曲げ性に影響する。

【0038】

ステップＳ１５では、図６に示すように、給電線５を設け、この給電線５を、固定部６を介してフィードイン端子２４に固定して電気的に接続する。

【0039】

本実施形態では、給電線５は高周波給電線である。給電線５の一端は、放射金属層２のフィードイン端子２４に接続され、給電線５の他端には無線周波コネクタ５１が設けられ、無線周波コネクタ５１を介して無線通信モジュールに接続され、無線周波数信号の伝送の目的を実現している。

【0040】

本実施形態では、固定部６の材質は導電性接着剤又は半田であってよい。給電線５の無線周波コネクタ５１から遠ざけた一端を、導電性接着剤又は低温半田によりフィードイン端子２４に固定してもよい。低温プロセスによって放射金属層２に給電線５を固定することは、プロセスの難しさが低く、エネルギー消費が低く、コストダウンに有利であり、従来の高温溶接プロセスによって給電線５の性能に影響を与えることはない。

【0041】

本実施形態では、給電線５を溶接した後に放射金属層２の縁を切り抜き、余分な部分を除去してもよい。

【0042】

ステップＳ１６では、図６に示すように、第２金属領域２２を折り曲げ領域２３に沿って折り曲げて、平面印刷アンテナ１００を得る。

【0043】

図５に合せて、図６と図７を参照して、パッケージ過程を説明する。パッケージングする場合、平面印刷アンテナ１００は、第１金属領域２１と第２金属領域２２を実際の必要に応じてマザーボード（図示せず）の異なる搭載面に貼り付けることができる。例えば、図６に示すように、平面印刷アンテナ１００は、１つの第１金属領域２１と２つの第２金属領域２２を備え、平面印刷アンテナ１００をマザーボードの縁に設けている。マザーボードは、上面、下面および側面を含む。この場合、第１金属領域２１をマザーボードの側面に貼り付け、２つの第２金属領域２２をマザーボードの上面および下面にそれぞれ貼り付けることができる。具体的には、第１金属領域２１と第２金属領域２２は、マザーボードと貼り合わせる際に、絶縁された乾式または湿式コロイド（例えば、ＰＥＴ両面テープ、ＰＩ両面テープ、ＵＶゴムまたは粘着剤など）を用いることができ、貼り合わせが簡単であり、効率が高い。放射金属層２における第１金属領域２１および第２金属領域２２は、主として信号を放射する役目を果たし、複数の第２金属領域２２を設けることで放射面積を大きくでき、さらに、本実施形態の折り畳み方式によってアンテナをパッケージングすることにより、放射面積を大きくしつつ、多すぎるパッケージ空間を占用しなく、パッケージ構造全体の小型化に有利である。

【0044】

本実施形態は、フレキシブルな基板１上に平面印刷により放射金属層２を形成するもので、プロセスが簡単であり、成形期間が短く、効率が良く、コストが低く、低温プロセスの消費エネルギーが低く、環境に優しい。また、平面印刷の幅に制限がなく、複数の放射金属層２を同時に印刷して複数の平面印刷アンテナ１００を製作でき、効率が良い。折線穴３の設計は、平面印刷アンテナ１００の折り曲げに有利であり、かつ放射金属層２の信号伝送に影響せず、折り曲げ領域２３の金属層の反り、放射金属層２と基板１との分離などの不良を低減できる。上記の設計は、平面印刷アンテナ１００の放射面積を増大させることができ、しかもマザ一ボード８のスペースを過剰に占用することがなく、パッケージ製品全体の軽薄短小化に寄与する。

【0045】

図５、図６および図７に示すように、本実施形態に係る平面印刷アンテナ１００は、基板１と、放射金属層２と、複数の折線穴３と、給電線５とを備える。基板１は、対向して配置された第１表面１１および第２表面１２を有する。放射金属層２は、第１表面１１に設けられ、且つ第１金属領域２１と、第１金属領域２１と電気的に接続された少なくとも１つの第２金属領域２２と、を含む。一方の第２金属領域２２には、フィードイン端子２４が設けられている。基板１における第１金属領域２１と第２金属領域２２の間の領域には、折り曲げ領域２３が形成されている。折り曲げ領域２３には、折れ線４を形成する複数の折線穴３が設けられている。第１金属領域２１は、折れ線４に沿って第１金属領域２１に対して折り曲げ可能である。給電線５とフィードイン端子２４とは、固定部６により固定されて電気的に接続されている。

【0046】

本願の実施形態では、折線穴３の孔径は、０．０５～０．５ｍｍである。

【0047】

本願の実施形態では、基板１の材質は、ポリイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレートのうちの１つである。

【0048】

本願の実施形態では、固定部６の材質は、導電性接着剤又は半田ボールを含む。

【0049】

図８および図９は、平面印刷アンテナ１００の信号検出の結果を示している。本実施形態の平面印刷アンテナ１００を用いて得られる電圧定在波比（ＶＳＷＲ）は、帯域幅が狭く、アンテナゲインと中心周波数とがともによく、アンテナの使用ニーズに応えることができる。

【0050】

以上のように、本発明は、フレキシブルな基板において複合へテロメッシュを用いて平面印刷により放射金属層を形成し、プロセスが簡単で、成形サイクルが短く、効率が高く、コストが低く、環境に優しく、かつ平面印刷の幅に制限がなく、複数の放射金属層を同時に印刷して複数の平面印刷アンテナを製造することができ、効率の高い平面印刷アンテナを提供する。複合ヘテロメッシュは、印刷精度が高い。折線穴を作製することは、平面印刷アンテナの折り曲げに有利であるとともに、放射金属層の信号伝送に影響せず、折り曲げ領域の金属層の反り、放射金属層と基板との分離などの不良を低減できる。上記の設計は、平面印刷アンテナの放射面積を大きくでき、マザ一ボードのスペースをあまり多く占用することもなく、パッケージ製品全体の軽薄短小化に有利である。

【符号の説明】

【0051】

１００ 平面印刷アンテナ
１ 基板
１１ 第１表面
１２ 第２表面
２ 放射金属層
２１ 第１金属領域
２２ 第２金属領域
２３ 折り曲げ領域
２４ フィードイン端子
３ 折線穴
４ 折れ線
５ 給電線
５１ 無線周波コネクタ
６ 固定部
７ 複合ヘテロメッシュ
７１ フレーム
７２ 連結枠
７３ スクリーン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】