JP2006041986A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、耐久性を向上させた上で、周囲の金属の影響を排除して通信距離を拡張するのに必要となる磁界強度を向上させる磁性部材の表面もしくは内部に直接アンテナや整合回路を形成することで、薄型、小型を実現する無線通信媒体もしくは無線通信媒体処理装置に用いられるアンテナ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、無線通信媒体もしくは無線通信媒体処理装置に用いられるアンテナ装置であって、セラミクス系磁性粉体が主成分として用いられた磁性部材と、磁性部材３の表面もしくは内部に形成されたアンテナ４と、磁性部材３の表面もしくは内部に形成された、アンテナ４の整合回路を有する構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦ−ＩＤ、即ちＩＣカードやＩＣタグなどの無線通信媒体との通信を行う無線通信媒体処理装置に用いるアンテナ、あるいは無線通信媒体そのものに搭載されるアンテナなどにおいて、磁界の閉回路を形成して磁界強度を向上させた磁性部材に形成されたアンテナ装置に関するものである。

従来、電磁誘導方式による無線通信媒体との通信を行う無線通信処理装置や、無線通信媒体そのものに用いられるアンテナは、周囲にある金属の影響を受け、磁界が弱くなり、通信に必要な相互インダクタンスが不十分となって、通信距離が短くなったり、通信ができなくなるという障害があった。そこで、金属の影響を受けないように、アンテナと金属とをスペーサー等により離隔させたり、あるいは、フェライトなどによる磁性部材をアンテナに近接、あるいは当接させて設置し、アンテナの発する磁界を強化するなどの工夫がなされていた。

また、無線通信媒体であるＩＣカードやＩＣタグ、ＩＤカードやＩＤタグなどは、携帯性を容易にするため、あるいは携帯電話や情報端末に組み込むために、極限までの薄型化が求められている。これは無線通信媒体とのデータ通信を行うリーダーやリーダー／ライターなどの無線通信媒体処理装置であっても同様である。

ここで、スペーサー等を使用する場合は、設置時の調整や、その調整にまつわる作業性等が煩雑になる上、形状、特にアンテナ全体の厚さが大きくなり薄型化が困難になるなど問題があった。また、磁性部材は焼結された硬度のあるフェライトのバルク材料などが用いられていたが、落下時の割れや加工性が劣る問題があった。

このように、磁界を強化することを実現しつつ、破損への耐久性を持たせるために、たとえば、フレキシブル状の磁性体をアンテナの底面や、側面に設置するものが提案されている。このようなフレキシブル状の磁性体を用いることで、スペーサーなどを用いる場合と異なり余分な厚みを必要とせず、また破損に強いことで、使用耐久性の高いアンテナ装置、および無線通信媒体および無線通信媒体処理装置を実現することができる（例えば特許文献１参照）。
特開２００２−２９８０９５号公報

しかしながら、（特許文献１）に示されるフレキシブル状の磁性体は、金属系磁性粉末のセンダストや、パーマロイ等を使用するために、十分な形状とできる加工性を確保するためには、十分な量の有機材料を混合させる必要があり、このような有機材料が多く含まれたフレキシブル磁性体では、アンテナ近傍に配置しても、磁界強化が不十分であり、近年求められている無線通信媒体処理装置の通信距離拡張には不十分である問題があった。

また、金属系磁性粉末と有機材料とから構成されるフレキシブル磁性体では、焼結させたフェライトほどではないが、加工性が悪く、コスト高になり、また破損への耐久性も未だ不十分である問題があった。

更に、金属系磁性粉体と有機材料から構成される磁性体では、絶縁抵抗が低いために、磁性体上、あるいは磁性体内部に導電部材を形成することができないため、アンテナを形
成する放射導体や端子電極、更にはアンテナに接続される整合回路などの種々の回路を形成することができなかった。このため、従来の焼結されたフェライトなどの硬度の高い磁性部材を用いる場合と同様に、金属などの導電体などでアンテナとこれに接続される整合回路、あるいは処理回路などを別途形成し、磁性部材に近接または当接させて配置する必要があり、薄型化に限界があるという問題があった。

このため、磁性部材の耐久性が弱いために、実使用での耐久性が弱いという問題に加えて、アンテナ装置の薄型化が困難で、これを組み込む無線通信媒体や無線通信媒体処理装置の小型化、薄型化に限界がある問題があった。

本発明は、上記の問題を解決し、柔軟性を有して損傷や破損に強い耐久性を向上させた上で、周囲の金属の影響を排除して通信距離を拡張するのに必要となる磁界強度を向上させる磁性部材の表面もしくは内部に直接アンテナや整合回路を形成することで、薄型、小型を実現する無線通信媒体もしくは無線通信媒体処理装置に用いられるアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、無線通信媒体もしくは無線通信媒体処理装置に用いられるアンテナ装置であって、セラミクス系磁性粉体が主成分として用いられ柔軟性を有する磁性部材と、磁性部材表面もしくは内部に形成されたアンテナと、磁性部材表面もしくは内部に形成された、アンテナの整合回路を有する構成とする。

本発明は、セラミックス系磁性粉体から成る柔軟性の高い磁性部材を用い、これらの磁性部材の表面及び、その内部にアンテナの放射導体、端子電極、及び整合回路をメッキ転写方法または、スクリーン印刷法により形成し、ビアホールによって各部を接続することができるので薄型で低コストのアンテナ装置を実現することができる。更に、セラミックス系磁性粉体から形成されることで、磁性部材は柔軟性が非常に高くなり、破損や損傷に強い耐久性を向上させたアンテナ装置とすることができる。

また、磁性部材の存在により、磁界の閉回路を形成でき、磁界強度を向上させて、このアンテナ装置が組み込まれた無線通信媒体と無線通信媒体処理装置との間での通信距離の拡張を実現でき、小型、薄型でありながら、読み取り距離が長い使い勝手のよい無線通信媒体のシステムを構成することが可能となる。

また、磁性部材を多層構造にして、多層構造を利用した立体回路の形成によりアンテナの端子電極の取り出し方法が、柔軟性に優れ、アンテナ装置を様々な機器に容易に組み込むことができるようになるという効果がある。

また、整合回路の形成においては、静電容量素子の対向電極の一方の電極パターンが他方の電極パターンの中に配置される構成とすることで、電極パターンの位置ずれに影響され難く、ばらつきの少ない整合回路を実現することができる。

また、静電容量素子の対向電極を同一平面上の櫛形電極とすることによって電極パターンの位置ずれだけでなく、磁性部材の厚みのばらつきの影響を受ける事も無く、さらに、ばらつきの少ない整合回路を実現することができる。

そして、これらの整合回路は磁性部材の内部に形成されるため、周囲の環境、例えば、金属体が近づく、誘電率の高い樹脂材の有無などの影響を受けにくくなり、安定で、信頼性の高いアンテナ装置を実現することができる。

本発明の請求項１に記載の発明は、無線通信媒体もしくは無線通信媒体処理装置に用いられるアンテナ装置であって、セラミクス系磁性粉体が主成分として用いられ柔軟性を有する磁性部材と、磁性部材表面もしくは内部に形成されたアンテナと、磁性部材表面もしくは内部に形成された、アンテナの整合回路を有することを特徴とするアンテナ装置であって、耐久性に優れ、磁界強度が向上して通信距離が拡張され、磁性部材と一体でアンテナなどの回路が形成されることで、非常に薄型のアンテナ装置を実現することができる。

本発明の請求項２に記載の発明は、磁性部材が、シート状、もしくは板状、もしくは膜状であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置であって、磁性部材に回路を直接形成することが容易となる。

本発明の請求項３に記載の発明は、磁性部材が、多層構造であることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載のアンテナ装置であって、回路形成のバリエーションが広がるものである。

本発明の請求項４に記載の発明は、アンテナと整合回路が、多層構造の磁性部材において異なる層に形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のアンテナ装置であって、整合回路に必要な容量成分を容易に実現することができる。

本発明の請求項５に記載の発明は、多層構造の磁性部材において、異なる層に形成されたアンテナと、整合回路が、磁性部材に設けられたビアホールにより層間接続されたことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置であって、整合回路に必要な容量成分を容易に実現することができる。

本発明の請求項６に記載の発明は、磁性部材表面もしくは内部に形成されたアンテナが、導電体ペースト、めっき転写、もしくはスクリーン印刷により形成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載のアンテナ装置であって、磁性部材にアンテナを形成することを容易に実現し、精度の高いアンテナを実現できるものである。

本発明の請求項７に記載の発明は、アンテナがループアンテナであって、ループが少なくとも１以上の周回を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載のアンテナ装置であって、仕様に応じた磁界強度を実現することが可能となる。

本発明の請求項８に記載の発明は、整合回路が、多層形状の異なる層に形成された導電体であって異なる層に形成された導電体が対向することで発生する容量成分を含み、異なる層に形成された導電体のいずれか一つがビアホールを介してアンテナと導通していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載のアンテナ装置であって、整合回路に必要な容量成分を容易に実現することができる。

本発明の請求項８に記載の発明は、セラミクス系磁性粉体は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトまたは、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１に記載のアンテナ装置であって、柔軟性の高い磁性部材を実現することができる。

本発明の請求項１０に記載の発明は、セラミクス系磁性粉体はＦｅ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、または、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＭｎＯ、ＣｕＯからなることを特徴とする請求項１〜８いずれか１に記載のアンテナ装置であって、柔軟性の高い磁性部材を実現することができる。

本発明の請求項１１に記載の発明は、セラミクス系磁性粉体は、平均粒径が、０．１μｍ以上８．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１に記載のアンテナ装置であって、柔軟性の高い磁性部材を実現することができる。

本発明の請求項１２に記載の発明は、磁性部材は、セラミクス系磁性粉体とブチラール樹脂とフタル酸系可塑材を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１に記載のアンテナ装置であって、柔軟性の高い磁性部材を実現することができる。

本発明の請求項１３に記載の発明は、磁性部材は、セラミクス系磁性粉体に対して４〜１５重量％のブチラール樹脂が含有されていることを特徴とする請求項１２に記載のアンテナ装置であって、柔軟性の高い磁性部材を実現することができる。

本発明の請求項１４に記載の発明は、磁性部材は、セラミクス系磁性粉体に対して３〜１２重量％のフタル酸系可塑材が含有されていることを特徴とする請求項１２乃至１３のいずれかに記載のアンテナ装置であって、柔軟性の高く、表面抵抗の低い磁性部材を実現することができる。

本発明の請求項１５に記載の発明は、磁性部材の表面抵抗率が１×１０⁸Ω以上であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１に記載のアンテナ装置であって、柔軟性の高く、表面抵抗の低い磁性部材を実現することができる。

本発明の請求項１６に記載の発明は、磁性部材のかさ密度が、２．３ｇ／ｃｍ³以上であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１に記載のアンテナ装置であって、柔軟性の高く、表面抵抗の低い磁性部材を実現することができる。

本発明の請求項１７に記載の発明は、磁性部材は、表面粗さが１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１に記載のアンテナ装置であって、柔軟性の高く、表面抵抗の低い磁性部材を実現することができる。

本発明の請求項１８に記載の発明は、磁性部材は、加工成形時の圧縮率が１０〜４０％であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１に記載のアンテナ装置であって、柔軟性の高く、表面抵抗の低い磁性部材を実現することができる。

本発明の請求項１９に記載の発明は、磁性部材に金属部材が当接もしくは近接されて配置されていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１に記載のアンテナ装置であって、他の金属の影響を受けず、予め性能を確保したアンテナ装置を実現することができる。

本発明の請求項２０に記載の発明は、金属部材が、シート状、もしくは板状、もしくは膜状であることを特徴とする請求項１９に記載のアンテナ装置であって、薄型化を実現することができる。

本発明の請求項２１に記載の発明は、金属部材が磁性部材の主面に張り合わされていることを特徴とする請求項１９乃至２０のいずれかに記載のアンテナ装置であって、薄型化を実現することができる。

本発明の請求項２２に記載の発明は、金属部材と磁性部材との間に絶縁部材が配置されたことを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか１に記載のアンテナ装置であって、性能のばらつきを抑えることができる。

本発明の請求項２３に記載の発明は、保護部材が、磁性部材表面もしくは磁性部材内部に形成されたアンテナと外部回路との接続部を除いて、磁性部材に張り合わされていることを特徴とする請求項２２に記載のアンテナ装置であって、アンテナの保護を実現できる。

本発明の請求項２４に記載の発明は、請求項１〜２３のいずれか１に記載のアンテナ装置と、アンテナ装置に接続された処理回路と、アンテナ装置と処理回路を格納する筐体を有することを特徴とする無線通信媒体であって、耐久性に優れ、磁性強度の向上による通信距離の拡張を実現しつつ、薄型の無線通信媒体を実現することができる。

本発明の請求項２５に記載の発明は、筐体にアンテナ装置が複数格納されることを特徴とする無線通信媒体であって、仕様に応じた無線通信媒体を実現できる。

本発明の請求項２６に記載の発明は、無線通信媒体が無電源である非アクティブ媒体であることを特徴とする請求項２４乃至２５のいずれかに記載の無線通信媒体であって、仕様に応じた無線通信媒体処理のシステムを実現できる。

本発明の請求項２７に記載の発明は、請求項１〜２３のいずれか１に記載のアンテナ装置と、アンテナ装置に接続され、アンテナ装置を介して無線通信媒体との間で、データの書き、もしくは読み、もしくは読み書きを行う読み書き部を有することを特徴とする無線通信媒体処理装置であって、耐久性に優れ、磁性強度の向上による通信距離の拡張を実現しつつ、薄型の無線通信媒体処理装置を実現することができる。

本発明の請求項２８に記載の発明は、無線通信媒体処理装置にアンテナ装置が複数接続されたことを特徴とする請求項２７に記載の無線通信媒体処理装置であって、種々の仕様に応じた無線通信媒体処理装置を実現することができる。

本発明の請求項２９に記載の発明は、磁性部材が柔軟性を有するとは、磁性部材がシート状、もしくは板状、若しくは膜状に整形される際、もしくは整形された後で焼成もしくは焼結されないことであることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置であって、破損や損傷に強い耐久性の高い磁性部材とすることができるものである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

なお、本発明での磁性部材は、フェライト系磁性粉体について、必要な材料について所定の焼成を行ってから、粉体とし、その後有機溶剤などを混合させてシート状、あるいは板状、あるいは膜状に整形されるものであり、最終的にアンテナ装置に組み込まれる磁性部材となる形状に整形される際、あるいは整形後には焼成や焼結などの熱処理がなされず、柔らかさである柔軟性を保ったものである。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の斜視図であり、図２は本発明の実施の形態１におけるアンテナ端部の取り出し部の平面図であり、図３は本発明の実施の形態１におけるアンテナ端部の取り出し部の平面図である。

図１に表されたアンテナ装置は、フェライト系磁性粉体を主成分とした柔軟性がある磁性部材表面、もしくは内部にアンテナや整合回路などが形成されたアンテナ装置であり、このアンテナ装置は、ＩＣカードやＩＣタグなどの無線通信媒体に格納されてもよく、リーダーやリーダーライターなどの無線通信媒体処理装置に格納されてもよい。

１は金属部材、２は絶縁部材、３は磁性部材、３ａ〜３ｅは磁性部材３を形成する磁性部材層であり、４はアンテナ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは導電部材であって整合回路を形成し、５ａ、５ｂはビアホール、６は保護部材で、６ａは切り欠き部である。

最初に各部の詳細について説明する。

まず、金属部材１について説明する。

金属部材１は対環境性の良いアルミニウムや防錆処理の施された銅や銀、ニッケル、金などの良導体から形成される。金属部材は後で述べる絶縁部材２を介して磁性部材３に近接もしくは当接されてもよく、張り合わされてもよい。あるいは絶縁部材２を介さずに直接磁性部材３に近接あるいは当接されて配置されてもよく、張り合わされてもよい。

金属部材１はシート状、もしくは板状、もしくは膜状など種々の形態でよく、好ましくは厚さ０．５ｍｍ程度、更に好ましくは０．２ｍｍ以下の薄いシートで、アンテナ４の背面に配置される。これにより、アンテナ４が金属もしくは、高周波電流に対して導電性の良い物体に近接して配置された場合であっても安定して動作させることができ、様々な機器へ、通信距離の劣化を引き起こすことなく組み込むことができる、
次に絶縁部材２について説明する。

絶縁部材２は後述するセラミックス系磁性粉体から成る磁性部材３に近接もしくは当接されて配置される、あるいは張り合わされる、表面抵抗率が１×１０⁸Ω以上の低誘電率の絶縁部材２、例えばＰＥＴなどの高分子樹脂から形成される。シート状、もしくは板状、もしくは膜状など種々の形態であってもよく、好ましくは厚さ０．５ｍｍさらに好ましくは０．２ｍｍ以下の薄いシートが好適である。絶縁部材２は、後述するセラミックス系磁性粉体から成る磁性部材３の表面抵抗率が１×１０⁸Ω以下の場合、特に有効である。

これは、磁性部材３の抵抗値が低くても、アンテナ４を流れる高周波電流の漏れを抑えることができるからである。一般に、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトに比べ、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトの方が磁気特性（透磁率）には優れているが、抵抗値が低く、絶縁性に乏しいという特徴がある。このような、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを磁性部材３に使用しようとする場合、絶縁部材２は極めて有効である。

なお、磁性部材３が表面抵抗率１×１０⁸Ω以上の優れた絶縁性を有する場合には、絶縁部材２は省いても良い。

次に磁性部材３について説明する。

磁性部材３はセラミックス系磁性粉体を主成分とし、有機溶剤などにより形成されたものであり、仮焼成の部材であって、本焼成された従来の技術におけるフェライトのバルク材に比べて柔軟性や耐久性に優れ、更に、金属系磁性粉体を主成分とする磁性部材３に比較して、磁性成分密度が高く、アンテナ４の磁界強度の向上が極めて大きく図れるものである。

磁性部材３は単層であってもよいが、磁性部材層３ａ〜３ｅからなる多層構造を有してもよく、多層構造にすることで、各層に回路や導電部材を形成することが可能となり、例えば整合回路としての容量などを簡単に実現することができるメリットがある。特に整合回路として必要となる容量成分を形成する場合に、アンテナ４が形成される磁性部材層と異なる磁性部材層に導電部材を形成して（特にアンテナ４の給電部となる端部と対向する部分に）導電部材同士を対向させることで、間に誘電体が挟まれることになるので、容量
成分を容易に発生させることができる。即ち、整合回路として必要となるコンデンサを磁性部材３の中に組み込むことが可能となる。

これは、従来のような金属系磁性粉体を用いた磁性部材３では表面抵抗が低すぎて回路を形成することができなかったのに対して、本発明のフェライト系磁性粉体では表面抵抗を高くできるために、アンテナ４を始め、整合回路などを直接磁性部材３の表面や内部に形成することができるためである。

磁性部材３は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトまたは、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトなどの磁性粉体とブチラール樹脂、及びフタル酸系可塑材などから成る結合剤とで形成される。また磁性部材層は０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍ程度で形成される薄いシート状（あるいは板状、膜状）のものである。

ここで、この磁性部材３を構成する磁性粉体の平均粒径は、０．１から８．０μｍ程度で構成されている。

０．１μｍ以下では、微粉砕するのに時間がかかり、また、磁性部材を形成するシート状などの磁性部材層を作製するときに使用する有機溶剤が大量に必要になり、不経済となる。一方、８．０μ以上では、磁性部材３の表面粗さが粗くなり、アンテナ４を構成する導電部材の表面抵抗値が高くなり、アンテナ４の放射効率の損失を招くので好ましくない。さらに、ブチラール樹脂とフタル酸系可塑材は、取り扱いが容易で、環境負荷物質等が含まれておらず環境汚染防止として有効な素材である。

磁性部材３は、単層または、必要に応じて磁性部材層３ａ〜３ｅの多層構造から成り、柔軟性が高くて耐久性に優れる上、表面抵抗が高く、表面にパターン印刷やめっきなどによる回路形成を行うことが容易であり、層間にまたがる回路を接続するためのビアホール５ａ、５ｂを形成するのも容易である。このため、アンテナ４の端子電極を任意の場所に形成することができる。

また、磁性部材３を構成するプチラール樹脂は４〜１５重量％であることが好ましく、フタル酸系可塑材は３〜１２重量％であることが好ましい。これにより、柔軟性と磁界強度のバランスが最適化され、回路形成を実現する表面抵抗を表面抵抗率が１×１０⁸Ω以上とすることが可能となるからである。

また、かさ密度を２．３ｇ／ｃｍ³以上とし、表面粗さが１０μｍ以下とすることで、表面低効率を１×１０⁸Ω以上とすることができる。

更に、加工成形時の圧縮率を１０〜４０％とすることで、柔軟性と強度の最適なバランスをとることが可能となる。

また、磁性部材３は、適度な柔軟性を有しているので、パンチング等により、容易に打ち抜き成形加工ができるので、複雑な形状の加工も低コストで、しかも大量に成形できるという特徴も有する。

さらに、磁性部材３は、容易に有機溶剤に溶解分散し、溶解分散部に接着性を有する。したように、この磁性部材３は、水には不溶であるが、有機溶剤には溶解しやすく、溶解面は、接着性を有するようになるので、磁性部材３を貼り付ける、貼り付け用のテープ等が不要になるので、低コストかつ、厚みを薄くできるという効果もある。

次にアンテナ４と整合回路を形成する導電部材４ａ〜４ｅについて説明する。

アンテナ４は図１に示されるようにループアンテナとすることが好ましく、ループアンテナ形状とすることで、十分な磁界を発生させて、誘導電力の発生と相互インダクタンスによる無線通信媒体と無線通信媒体処理装置との通信を可能とするものである。

また、アンテナ４は開口部を有するループアンテナとすることが好ましく、回路形成が容易である磁性部材３であることにより、例えば１周回のループアンテナだけでなく、２以上の周回を有するループアンテナとすることにも、好適なものである。

更に、上記のように磁性部材３の表面抵抗が大きいことにより、磁性部材３表面もしくは内部に直接回路を形成できるので、アンテナ４や導電部材４ａ〜４ｅは、磁性部材３に直接形成することが可能である。例えば、金、銀、銅、アルミ、ニッケルなどの金属を始めとした良導体をペーストしてもよく、めっき転写してもよく、パターン印刷してもよい。これにより、従来は磁性部材３とは別体で形成する必要があったのに対して、磁性部材３と一体でアンテナ４や整合回路を形成する導電部材４ａ〜４ｅを形成することができるので、当然ながら非常に薄型のアンテナ装置を形成することができるものである。

なお、アンテナ４や整合回路を形成する導電部材４ａ〜４ｅは、以下に述べるような、転写法によっても形成することができる。

まず、ステンレス板に所定のループアンテナや各電極の形状をしめすレジスト被膜をフォトリソグラフィーにより形成する。これにメッキ法を用いて、銀、銅、ニッケル、金、錫などの導電パターンを析出させ、これを磁性部材３に圧着、転写するというものである。この方法によれば、スクリーン印刷に比べ、非常に微細なパターンを精度良く、形成することができる。これが、後述する整合回路をアンテナ内に設ける際に非常に有用である。

なお、アンテナ４の端部、即ち端子電極としての導電部材４ａ〜４ｅは、図２や図３に表されるようにループの両側に形成されてもよく、ループの端部で対向するように形成されてもよい。

次にビアホール５ａ、５ｂについて説明する。

ビアホール５ａ、５ｂは、多層構造の磁性部材３の異なる層に設けられた導電部材を導通接続するために用いられる。例えば、整合回路として形成された内部の磁性部材層に形成された導電部材同士を接続する場合に用いられる。あるいはアンテナ４が内部の磁性部材層に形成された場合に、無線通信媒体に含まれるＩＣなどの処理回路との接続のための引き出しとして用いられたり、無線通信媒体処理装置に含まれる読み書き部との接続のための引き出しとして用いられたりする。

次に、アンテナ保護部材６と切り欠き部６ａについて説明する。

アンテナ保護部材６は切り欠き部６ａを有しており、図１に表されるようにアンテナ４の引き出し部をのぞき、アンテナ４全体を覆って、これを保護する。これにより、アンテナ４の耐環境性の向上や機械的損傷の防止などが実現できる。

以上のように、フェライト系磁性粉体を主成分とする磁性部材３により、表面抵抗の高い磁性部材３が実現され、従来とは異なり、アンテナ４や整合回路が磁性部材３表面や内部に直接形成されることが可能となる。これにより、当然ながら従来以上の薄型が実現され、更に磁性部材３がアンテナ４に近接もしくは当接している状態であるため、磁性部材
３により磁界の閉回路が形成されて、磁界強度が向上して、このアンテナ装置が組み込まれた無線通信媒体、もしくは無線通信媒体処理装置により、無線通信媒体と無線通信媒体処理装置との通信距離を大きく伸ばすことが可能となる。これにより非常に使い勝手のよいシステムを実現することができるものである。

更に、磁性部材３が柔軟性を有しているため、破損や損傷に対する耐久性が高まり、製造時、運搬時、使用時における耐久性を高めることができるものである。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。

実施の形態２では、主にリーダーやリーダーライターを始めとした無線通信媒体処理装置、あるいはＩＣカードなどの無線通信媒体にアンテナ装置を実装する場合について説明する。

図４は本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置の平面図、図５〜図７は本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置の一部の平面図、図８は本発明の実施の形態２における無線通信媒体処理装置の構成図である。図９、図１０は本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置の平面図である。図１１、図１２は本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置の断面図である。

図４〜図８には実施の形態１で説明したアンテナ装置が２つ使用されている場合が表されており、いずれもループアンテナである。無線通信媒体処理装置において、ＩＣカードなどの無線通信媒体に電力を供給するためのアンテナ装置と、無線通信媒体とのデータ通信を行うためのアンテナ装置の２つを備えていることもあるからである。もちろん、一つのアンテナ装置で処理することも可能であるので、アンテナ装置がひとつであってもよいものである。

図４〜図７には、アンテナ装置が二つ含まれている場合が表されている。いずれも実施の形態１で説明したように、磁性部材３にループ形状のアンテナ４と整合回路が直接形成され、薄型と耐久性と通信距離を拡張する磁界強度向上が実現されている。

図４には、アンテナ装置４が左右に配置されている場合が示されている。

一方、図５にはアンテナ装置４が上下に配置されている場合が示されている。図４に示されるように左右に配置された場合には、アンテナ装置４から取り出される端部（電極）が左右に配置され、図５に示されるように上下に配置される場合には、アンテナ４の端部が一方の側に配置されるので、無線通信媒体処理装置の構造や仕様により使い分けられることが好ましい。これにより、機器の仕様に適宜応じることが可能となる。

あるいは、無線通信媒体処理装置の内部回路配置に余裕がある場合には、図６、図７に示されるように磁性部材３の表面にアンテナ４の端部を形成し、ビアホール５を用いないで設計することも好適である。

次に、図９〜図１２を用いて、整合回路について説明する。

実施の形態１で説明したように、アンテナ４には整合回路が必要である。特に整合回路として、容量成分が必要となる。図９〜図１２には、この容量成分を発生させる具体的な構造が表されている。

まず、容量成分を発生させる構造の一例として、図９および図１１を用いて説明する。図９は整合回路部分の平面状態が表されており、図１１にはこれの断面状態が表されている。

４ａ〜４ｅは導電部材であり、５ｂ、５ｃはビアホールでありそれぞれ多層構造の磁性部材３の異なる層に形成されている。この導電部材が対向することにより容量成分が発生する。図１１に示されるように、その容量成分は挟まれる磁性部材３が誘電体であることにより、容量成分を得ることができる。容量値は間に挟まれる誘電体の誘電率と対向面積、ならびに対向距離によって決まるので、これらを変えることで所望の容量値を得ることができる。

また、上面図から明らかなように、一方の対向電極４ｃは、もう一方の対向電極４ｅの内側に配設されており、対向電極４ｃと対向電極４ｅとの相対位置が製造ばらつきの中で多少ずれるようなことがあっても、対向電極４ｃの外側に対向電極４ｅがはみ出してしまわない限り、安定して所望の静電容量を得ることができる。

次に別の構造を図１０及び図１２を用いて説明する。

容量は一対の対向電極によって形成されるが、必ずしも面積を持って対向する必要はない。図１０及び図１２に示すように、同一平面上に形成された櫛形電極４ｃ，４ｅにより静電容量素子を得ることもできる。この場合、所望の静電容量を得るためには櫛形電極４ｃ，４ｅ間の距離が十分に近接していること、櫛歯の太さが非常に細く対向線長を十分に稼ぐことができることが必要である。パターン精度の高い転写法を用いて櫛形電極４ｃ，４ｅを構成することにより、このような櫛形電極４ｃ，４ｅを実現することができる。

これらは、磁性部材３の中に構成されているため、外部の影響を受けにくく、浮遊容量の変化などを受けることも少ないため、安定で、信頼性の高い整合回路を構成することができるメリットがある。

最後に、無線通信媒体処理装置１０と無線通信媒体２０の構造と両者の通信動作に関して、図８を用いて説明する。

図８には無線通信媒体処理装置１０と無線通信媒体２０とが表されており、無線通信媒体２０と無線通信媒体処理装置１０との通信が行われることが表されている。

１０は無線通信媒体処理装置であり、リーダーやリーダーライターなどである。１０１は制御部であり、装置全体の同期処理や動作処理を行う。１０５、１０６はアンテナ装置であり、１０４は電源部、１０３は変調部、１０２は復調部である。

２０は無線通信媒体であり、２０１は制御部、２０２は復調部、２０３は変調部、２０４は電源部、２０５はアンテナ、２０６は整合回路、２０７はスイッチである。

無線通信媒体処理装置１０においては変調部１０３、復調部１０２、制御部１０１が読み書き部であり、アンテナ装置１０５、１０６を介して無線通信媒体２０との間でデータの読み、書き、読み書きを実行する。

なお、図８においては特に示されていないが、無線通信媒体２０においてはアンテナ装置とＩＣなどの処理回路を格納する筐体が存在し、無線通信媒体処理装置１０においても筐体が存在する。

なお、図８においては、アンテナ装置１０５を介して無線通信媒体２０に電力を供給し、データを送信し、アンテナ装置１０６を介して無線通信媒体２０からのデータを受信して、復調部１０２において受信データを復調して、無線通信媒体２０の有するＩＤコードなどを判別するものである。

なお、アンテナ装置１０５、１０６は実施の形態１で説明したように磁性部材に直接アンテナ４と整合回路２０６が形成されており、薄型、小型化が実現されており、加えて、柔軟性のある磁性部材により磁界強度の向上が図られて通信距離が拡張されている上に、破損や損傷に対する耐久性も高いものである。

よって、図８に示される無線通信媒体処理装置１０と無線通信媒体２０は非常に小型で薄型にすることができ、しかも両者の通信距離も伸ばすことができ、製造時、運搬時、使用時における耐久性を高めることができるものである。

以上のように、実施の形態１で説明したアンテナ装置が組み込まれた無線通信媒体２０と無線通信媒体処理装置１０により、相互に通信が実現されるものである。

以上のように、実施の形態１で説明された磁性部材に直接アンテナ４と整合回路２０６を形成したアンテナ装置を、無線通信媒体や無線通信媒体処理装置に適用した場合には、薄型化、小型化が実現できると共に、磁界強度の向上による通信距離の拡張が実現された上で、しかも磁性部材が柔軟性を有することで、破損や損傷に対して耐久性の高い無線通信媒体や無線通信媒体処理装置を実現することが可能となる。

本発明は、無線通信媒体もしくは無線通信媒体処理装置に用いられるアンテナ装置であって、セラミクス系磁性粉体が主成分として用いられた磁性部材と、磁性部材表面もしくは内部に形成されたアンテナと、磁性部材表面もしくは内部に形成された、アンテナの整合回路を有する構成により、柔軟性の高い磁性部材を用い、これらの磁性部材の表面及び、その内部にアンテナの放射導体、端子電極、及び整合回路をメッキ転写方法または、スクリーン印刷法により形成し、ビアホールによって各部を接続することができるので薄型で低コストのアンテナ装置の実現が必要な分野にも適用することができる。

本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の斜視図 本発明の実施の形態１におけるアンテナ端部の取り出し部平面図 本発明の実施の形態１におけるアンテナ端部の取り出し部平面図 本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置の平面図 本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置の一部の平面図 本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置の一部の平面図 本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置の一部の平面図 本発明の実施の形態２における無線通信媒体処理装置の構造図 本発明の実施の形態２におけるアンテナの平面図 本発明の実施の形態２におけるアンテナの平面図 本発明の実施の形態２におけるアンテナの断面図 本発明の実施の形態２におけるアンテナの断面図

符号の説明

１ 金属部材
２ 絶縁部材
３ 磁性部材
４ アンテナ
５ ビアホール
６ 保護部材
１０ 無線通信媒体処理装置
２０ 無線通信媒体
１０１ 制御部
１０２ 復調部
１０３ 変調部
１０４ 電源部
１０５ アンテナ装置
１０６ アンテナ装置
２０１ 制御部
２０２ 復調部
２０３ 変調部
２０４ 電源部
２０５ アンテナ
２０６ 整合回路
２０７ スイッチ

Claims (30)

1. 無線通信媒体もしくは無線通信媒体処理装置に用いられるアンテナ装置であって、
   セラミクス系磁性粉体が主成分として用いられ柔軟性を有する磁性部材と、
   前記磁性部材表面もしくは内部に形成されたアンテナと、
   前記磁性部材表面もしくは内部に形成された、前記アンテナの整合回路を有することを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記磁性部材が、シート状、もしくは板状、もしくは膜状であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記磁性部材が、多層構造であることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載のアンテナ装置。
4. 前記アンテナと前記整合回路が、前記多層構造の磁性部材において異なる層に形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のアンテナ装置。
5. 前記多層構造の磁性部材において、異なる層に形成された前記アンテナと、前記整合回路が、前記磁性部材に設けられたビアホールにより層間接続されたことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
6. 前記磁性部材表面もしくは内部に形成された前記アンテナが、導電体ペースト、めっき転写、もしくはスクリーン印刷により形成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載のアンテナ装置。
7. 前記アンテナがループアンテナであって、前記ループが少なくとも１以上の周回を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載のアンテナ装置。
8. 前記整合回路が、前記多層形状の異なる層に形成された導電体であって前記異なる層に形成された導電体が対向することで発生する容量成分を含み、前記異なる層に形成された導電体のいずれか一つが前記ビアホールを介して前記アンテナと導通していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載のアンテナ装置。
9. 前記セラミクス系磁性粉体は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトまたは、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１に記載のアンテナ装置。
10. 前記セラミクス系磁性粉体はＦｅ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、または、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＭｎＯ、ＣｕＯからなることを特徴とする請求項１〜８いずれか１に記載のアンテナ装置。
11. 前記セラミクス系磁性粉体は、平均粒径が、０．１μｍ以上８．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１に記載のアンテナ装置。
12. 前記磁性部材は、前記セラミクス系磁性粉体とブチラール樹脂とフタル酸系可塑材を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１に記載のアンテナ装置。
13. 前記磁性部材は、前記セラミクス系磁性粉体に対して４〜１５重量％のブチラール樹脂が含有されていることを特徴とする請求項１２に記載のアンテナ装置。
14. 前記磁性部材は、前記セラミクス系磁性粉体に対して３〜１２重量％のフタル酸系可塑材
    が含有されていることを特徴とする請求項１２乃至１３のいずれかに記載のアンテナ装置。
15. 前記磁性部材の表面抵抗率が１×１０⁸Ω以上であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１に記載のアンテナ装置。
16. 前記磁性部材のかさ密度が、２．３ｇ／ｃｍ³以上であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１に記載のアンテナ装置。
17. 前記磁性部材は、表面粗さが１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１に記載のアンテナ装置。
18. 前記磁性部材は、加工成形時の圧縮率が１０〜４０％であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１に記載の磁性部材。
19. 前記磁性部材に金属部材が当接もしくは近接されて配置されていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１に記載のアンテナ装置。
20. 前記金属部材が、シート状、もしくは板状、もしくは膜状であることを特徴とする請求項１９に記載のアンテナ装置。
21. 前記金属部材が前記磁性部材の主面に張り合わされていることを特徴とする請求項１９乃至２０のいずれかに記載のアンテナ装置。
22. 前記金属部材と前記磁性部材との間に絶縁部材が配置されたことを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか１に記載のアンテナ装置。
23. 前記磁性部材に近接もしくは当接して保護部材が配置されていることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１に記載のアンテナ装置。
24. 前記保護部材が、前記磁性部材表面もしくは前記磁性部材内部に形成されたアンテナと外部回路との接続部を除いて、前記磁性部材に張り合わされていることを特徴とする請求項２２に記載のアンテナ装置。
25. 請求項１〜２３のいずれか１に記載のアンテナ装置と、
    前記アンテナ装置に接続された処理回路と、
    前記アンテナ装置と前記処理回路を格納する筐体を有することを特徴とする無線通信媒体。
26. 前記筐体に前記アンテナ装置が複数格納されることを特徴とする無線通信媒体。
27. 前記無線通信媒体が無電源である非アクティブ媒体であることを特徴とする請求項２４乃至２５のいずれかに記載の無線通信媒体。
28. 請求項１〜２３のいずれか１に記載のアンテナ装置と、
    前記アンテナ装置に接続され、前記アンテナ装置を介して無線通信媒体との間で、データの書き、もしくは読み、もしくは読み書きを行う読み書き部を有することを特徴とする無線通信媒体処理装置。
29. 前記無線通信媒体処理装置に前記アンテナ装置が複数接続されたことを特徴とする請求項
    ２７に記載の無線通信媒体処理装置。
30. 前記磁性部材が柔軟性を有するとは、前記磁性部材がシート状、もしくは板状、若しくは膜状に整形される際、もしくは整形された後で焼成もしくは焼結されないことであることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。

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