特許 7579442 無線端末

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-29

(45)【発行日】2024-11-07

(54)【発明の名称】無線端末

(51)【国際特許分類】

   H01Q 1/40 20060101AFI20241030BHJP

   H04M 1/02 20060101ALI20241030BHJP

【ＦＩ】

H01Q1/40

H04M1/02 C

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2023520724

(86)(22)【出願日】2021-05-14

(86)【国際出願番号】 JP2021018439

(87)【国際公開番号】W WO2022239238

(87)【国際公開日】2022-11-17

【審査請求日】2024-03-18

(73)【特許権者】

【識別番号】524066085

【氏名又は名称】ＦＣＮＴ合同会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】金 杰

(72)【発明者】

【氏名】篠島 貴裕

【審査官】赤穂 美香

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１７９９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２０６３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０９０４１７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ １／４０

Ｈ０４Ｍ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の誘電率の第１樹脂で形成された筐体と、
前記第１樹脂内に埋め込まれた、前記第１の誘電率よりも低い第２の誘電率の第２樹脂と、
前記第２樹脂内に埋め込まれることで、前記第１樹脂とは非接触に配置されるアンテナと、を備える、
無線端末。

【請求項2】

前記第１樹脂は、前記第２樹脂よりもガラス含有率が高い、
請求項１に記載の無線端末。

【請求項3】

前記第２樹脂の表面にはプライマーが塗布される、
請求項１または２に記載の無線端末。

【請求項4】

前記第１樹脂はポリブチレンテレフタレートであり、
前記第２樹脂はポリカーボネートである、
請求項１から３のいずれか一項に記載の無線端末。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線端末に関する。

【背景技術】

【0002】

無線通信が広く利用されている。このような無線通信を行うスマートフォン等の無線端末では、アンテナについて工夫されたものがある。

【0003】

例えば、特許文献１では、射出形成によって製造される携帯電話用内臓アンテナに関し、プリント基板等との電気的接続が高い信頼度となる携帯電話用アンテナが記載されている。例えば、特許文献２では、金属製成型品に対して比較的簡便に樹脂板を接合することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００２－１５１９３１号公報

【文献】特開２００８－１０５３２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

金属製のアンテナを樹脂で形成された筐体の一部に露出させる無線端末が利用されている。筐体の一部にアンテナを露出させると、金属製のアンテナが無線端末の外観上目立つことで無線端末の美観が損なわれる虞がある。そこで、無線端末の筐体に対して何層にも重ねて塗装が行われることで美観を保つことが行われる。このような塗装にかかる手間とコストは増大していた。

【0006】

無線端末の外観においてアンテナが目立つことを抑制するため、樹脂内にアンテナを埋め込むことが考えられる。しかしながら、強度の高い樹脂は誘電率が高くなることから、強度の高い樹脂内にアンテナを埋め込むとアンテナの電波放射特性が低下する恐れがある。一方で、誘電率の低い樹脂は強度が低くなることから、誘電率の低い樹脂内にアンテナを埋め込むと、アンテナの電波放射特性の低下は抑制される一方で、無線端末の強度が低下する恐れがある。

【0007】

開示の技術の１つの側面は、アンテナの性能向上を図り、筐体の強度低下を抑制するとともに、筐体の外面にアンテナが目立たない様にすることができる無線端末を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

開示の技術の１つの側面は、次のような無線端末によって例示される。本無線端末は、第１の誘電率の第１樹脂で形成された筐体と、上記第１樹脂内に埋め込まれた、上記第１の誘電率よりも低い第２の誘電率の第２樹脂と、上記第２樹脂内に埋め込まれたアンテナと、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本無線端末は、アンテナの性能向上を図り、筐体の強度低下を抑制するとともに、筐体の外面にアンテナが目立たない様にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施形態に係るスマートフォンの構成を例示する図である。

【図2】図２は、図１のＡ－Ａ線断面図が例示される。

【図3】図３は、シミュレーションで用いた構造を模式的に示す図である。

【図4】図４は、第１シミュレーションの結果を示す図である。

【図5】図５は、第２シミュレーション結果を示す図である。

【図6】図６は、スマートフォンの筐体の製造方法の一例を示す第１の図である。

【図7】図７は、スマートフォンの筐体の製造方法の一例を示す第２の図である。

【図8】図８は、スマートフォンの筐体の製造方法の一例を示す第３の図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

＜実施形態＞
以下に示す実施形態の構成は例示であり、開示の技術は実施形態の構成に限定されない。実施形態に係る無線端末は、例えば、以下の構成を備える。本実施形態に係る無線端末は、本無線端末は、第１の誘電率の第１樹脂で形成された筐体と、上記第１樹脂内に埋め込まれた、上記第１の誘電率よりも低い第２の誘電率の第２樹脂と、上記第２樹脂内に埋め込まれたアンテナと、を備える。

【0012】

上記無線端末であれば、上記第２樹脂内にアンテナが埋め込まれていることにより、無線端末の外観においてアンテナが目立つことがない。そのため、アンテナが目立たないように塗装を何層も重ねる手間やコストが低減される。また、上記無線端末では、誘電率の高い第１樹脂とアンテナとの間に誘電率の低い第２樹脂が配置されることになる。このような配置により、誘電率の高い第１樹脂とアンテナとの距離を遠ざけることができるため、アンテナの電波放射特性の低下が抑制される。また、第１樹脂と第２樹脂とが積層されることで、無線端末の筐体の強度低下を抑制することができる。

【0013】

以下、図面を参照して上記無線端末をスマートフォンに適用した実施形態についてさらに説明する。図１及び図２は、実施形態に係るスマートフォン１００の構成を例示する図である。図１は、スマートフォン１００の厚さ方向における断面図が例示される。また、図２は、図１のＡ－Ａ線断面図が例示される。スマートフォン１００は、基板１１０、アンテナ１３０、第１樹脂層１４０及び第２樹脂層１５０を備える。

【0014】

第１樹脂層１４０は、スマートフォン１００の筐体を形成する。第１樹脂層１４０は、例えば、ガラス含有率が４０％程の樹脂（ＧＦ４０）である。第１樹脂層１４０としては、例えば、ポリブチレンテレフタレートを挙げることができる。

【0015】

第２樹脂層１５０は、第１樹脂層１４０内に埋め込まれるように配置される。第２樹脂層１５０は、例えば、ガラス含有率が１０％程度の樹脂（ＧＦ１０）である。第２樹脂層１５０としては、例えば、ポリカーボネートを使用することができる。

【0016】

第１樹脂層１４０は、第２樹脂層１５０よりもガラス含有率が高い。そのため、第１樹脂層１４０は、第２樹脂層１５０よりも剛性が高くなる。また、樹脂におけるガラス含有率は、誘電率と相関関係がある。そのため、ガラス含有率が第２樹脂層１５０よりも高い第１樹脂層１４０は、第２樹脂層１５０よりも高い誘電率を有する。また、ガラス含有率が第１樹脂層１４０よりも低い第２樹脂層１５０は、第１樹脂層１４０よりも低い誘電率を有する。

【0017】

基板１１０は、第１樹脂層１４０によって形成される筐体内に配置される。基板１１０上には、各種電子部品が搭載される。基板１１０には給電点が設けられる。アンテナ１３０は、給電点から給電を受けて電波を出射する金属製のアンテナである。スマートフォン１００は、アンテナ１３０を用いて無線通信を行うことができる。

【0018】

アンテナ１３０は、第２樹脂層１５０内に埋め込まれる。例えば、アンテナ１３０は、金型のリブにアンテナ１３０を固定して配置した上でのインサート成型によって、第２樹脂層１５０内に埋め込まれる。なお、図１では、スマートフォン１００の左右夫々に１つのアンテナ１３０が配置されているが、アンテナ１３０の数はこれに限定されない。

【0019】

図１及び図２を参照すると理解できるように、アンテナ１３０は、第２樹脂層１５０の外面に露出する部分はない。そのため、第２樹脂層１５０の外面を覆う第１樹脂層１４０はアンテナ１３０と接触することはない。そして、金属と樹脂とを密着させる場合よりも、樹脂同士を密着させる方が密着性がよい。そのため、スマートフォン１００では、第２樹脂層１５０の外面にアンテナ１３０を露出させる場合よりも、第１樹脂層１４０と第２樹脂層１５０とを強固に密着させることができる。

【0020】

ここで、図２に示すように、第２樹脂層１５０の外面を第１樹脂層１４０で覆う際には、第２樹脂層１５０の表面にプライマー２１０を塗布してもよい。プライマー２１０が第２樹脂層１５０の表面に塗布されることで、第１樹脂層１４０と第２樹脂層１５０とをより強固に密着させることができる。

【0021】

（シミュレーション）
ここで、本実施形態に係るスマートフォン１００による電波放射特性を検証するためシミュレーションを行ったので、本シミュレーションについて説明する。図３は、シミュレーションで用いた構造を模式的に示す図である。図３（Ａ）は、本実施形態と比較するために用意した比較例に係る構造である。図３（Ａ）では、アンテナ１３０の周囲を囲むように厚さ２ｍｍの第１樹脂層１４０が設けられる。図３（Ｂ）では、本実施形態のシミュレーションのために用意した構造である。図３（Ｂ）では、アンテナ１３０の周囲を囲むように厚さ１ｍｍの第２樹脂層１５０が配置され、第２樹脂層１５０を囲むように厚さ１ｍｍの第１樹脂層１４０が配置される。すなわち、図３（Ｂ）では、アンテナ１３０と第１樹脂層１４０との間に第２樹脂層１５０が介在する。

【0022】

図４は、第１シミュレーションの結果を示す図である。第１シミュレーションでは、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示した夫々の構造について電波放射特性の調査を行った。図４において、「比較例（ＧＦ４０）」は、図３（Ａ）の構造に対応し、「本実施形態（ＧＦ４０／ＧＦ１０）」は図３（Ｂ）の構造に対応する。また、図４において、「比較例（ＧＦ１０）は、図３（Ａ）の構造において、第１樹脂層１４０としてガラス含有率１０％のＧＦ１０を採用した場合を例示する。図４において、伝送損失係数は、例えば、以下の式（１）によって算出することができる。

【数1】

【0023】

上記式（１）において、αは誘電体（第１樹脂層１４０、第２樹脂層１５０）の伝送損失、Κは比例定数、ｆはアンテナ１３０が送出する電波の周波数、ε_ｒは比誘電率、ｔａｎδは誘電正接である。図４を参照すると理解できるように、本実施形態に係るスマートフォン１００では、比較例よりもアンテナ１３０の電波放射特性を１ｄＢ程度改善できていることが理解できる。

【0024】

続いて、図３に例示した構造において、第１樹脂層１４０及び第２樹脂層１５０の厚さを変動させたときの電波放射特性の減衰量（ｄＢ）についてシミュレーションを行った（第２シミュレーション）。図５は、第２シミュレーション結果を示す図である。図５を参照すると理解できるように、誘電率の高い第１樹脂層１４０の厚さの方が誘電率の低い第２樹脂層１５０よりも相対的に薄いほど、アンテナ１３０の電波放射特性の減衰量が低くなることが理解できる。また、第１樹脂層１４０及び第２樹脂層１５０全体におけるガラス含有率が低いほど、第１樹脂層１４０及び第２樹脂層１５０全体の誘電率が低くなることが理解できる。

【0025】

続いて、このようなスマートフォン１００の筐体を製造する製造方法について説明する。図６から図８は、スマートフォン１００の筐体の製造方法の一例を示す図である。以下、図６から図８を参照して、スマートフォン１００の筐体の製造方法について説明する。

【0026】

第１工程では、基板１１０とアンテナ１３０とが用意される（図６）。図６（Ａ）は第１工程の状態を平面視した図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。第２工程では、アンテナ１３０を埋め込むように第２樹脂層１５０が配置される（図７）。図７（Ａ）は第２工程を終えた状態を平面視した図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＣ－Ｃ線断面図である。第２工程によって、アンテナ１３０は、第２樹脂層１５０内に埋め込まれる。第３工程では、第２樹脂層１５０の表面にプライマー２１０が塗布されてから、第２樹脂層１５０を埋め込むように第１樹脂層１４０が配置される（図８）。図８（Ａ）は第３工程の状態を平面視した図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＤ－Ｄ線断面図である。第３工程によって、第２樹脂層１５０は、第１樹脂層１４０内に埋め込まれる。

【0027】

＜実施形態の作用効果＞
本実施形態では、アンテナ１３０が第２樹脂層１５０の外面に露出しないため、第１樹脂層１４０を第２樹脂層１５０の外面に設ける場合に、樹脂同士で密着させることができる。そのため、本実施形態によれば、アンテナ１３０を露出させた状態で第２樹脂層１５０を設ける場合と比較して、より強固に第１樹脂層１４０と第２樹脂層１５０とを密着させることができる。さらに、本実施形態では、第２樹脂層１５０の表面にプライマー２１０が塗布されることで、第１樹脂層１４０と第２樹脂層１５０とを密着をさらに強固なものとすることができる。

【0028】

また、物体の強度を示すヤング率は厚さの二乗に比例する。本実施形態では、このような密着性の高い第１樹脂層１４０と第２樹脂層１５０とを積層することでスマートフォン１００の筐体を厚く形成し、スマートフォン１００の筐体をより強固なものとすることができる。

【0029】

本実施形態では、誘電率の高い第１樹脂層１４０とアンテナ１３０との間に、第１樹脂層１４０よりも誘電率の低い第２樹脂層１５０が介在する。そのため、誘電率の高い第１樹脂層１４０をアンテナ１３０から離して配置することができる。このように第１樹脂層１４０が配置されることで、本実施形態に係るスマートフォン１００では、アンテナ１３０の電波放射特性の低下が抑制される。

【0030】

スマートフォン１００の筐体の外面にアンテナ１３０が露出する場合、アンテナ１３０を目立たなくするために、塗装を何層も重ねて施すことになり、その手間とコストは高いものとなる。本実施形態では、アンテナ１３０が第２樹脂層１５０内に埋め込まれる。そのため、スマートフォン１００の外見においてアンテナ１３０が目立つことはない。そのため、このような塗装にかかる手間やコストを低減することができる。例えば、樹脂製の筐体の一部に金属製のアンテナを露出させた場合、アンテナと樹脂との接合部分が目立たないように１０層程度の塗装が行われた。しかしながら、本実施形態によれば、例えば、３層程度の塗装で十分となる。

【0031】

＜変形例＞
本実施形態では、第１樹脂層１４０としてガラス含有率が４０％程のポリブチレンテレフタレートが採用され、第２樹脂層１５０としてガラス含有率が１０％程度のポリカーボネートが採用された。しかしながら、第１樹脂層１４０及び第２樹脂層１５０は、このような組み合わせに限定されるわけではない。例えば、第１樹脂層１４０としてガラス含有率が４０％程度のポリカーボネートが採用され、第２樹脂層１５０としてガラス含有率が１０％程度のポリカーボネートが採用されてもよい。また、例えば、第１樹脂層１４０としてガラス含有率が４０％程度のポリブチレンテレフタレートが採用され、第２樹脂層１５０としてガラス含有率が１０％程度のポリブチレンテレフタレートが採用されてもよい。また、第１樹脂層１４０及び第２樹脂層１５０として、ポリカーボネート及びポリブチレンテレフタレート以外の樹脂が採用されてもよい。

【0032】

以上で開示した実施形態や変形例はそれぞれ組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0033】

１００・・スマートフォン
１１０・・基板
１３０・・アンテナ
１４０・・第１樹脂層
１５０・・第２樹脂層
２１０・・プライマー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】