JP2007165968A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電磁誘導方式やマイクロ波方式を用いて通信を行うアンテナにおいて、通信距離を出来るだけ高くすることが出来る、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、アンテナ３と、アンテナ３に接続された整合回路４と、アンテナ３の一部を覆う磁性シート２と備え、整合回路４は、容量成分を有するコンデンサ１３と、インダクタ成分を有するスタブ１１とを備えたものである。この構成により、スタブ１１の形状を変更することで共振周波数を設定することが出来るので、コンデンサ１３の容量成分を所定範囲内に設定する必要がなくなり、通信距離を出来るだけ高くすることが出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦ−ＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、即ち、非接触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、電磁誘導方式、マイクロ波方式での通信性を向上させると共に、薄くて低コストのアンテナ装置に関するものである。

従来、電磁誘導方式等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装置１００は、図１６に示すように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、通信が出来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１０２と金属とを樹脂スペーサー１０５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材料１０４をアンテナ１０２に近接、あるいは当接させて設置し、アンテナ１０２の発する磁界を強化するなどの工夫がなされていた。

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（例えば特許文献１参照）。
特開２００２−２９８０９５号公報

しかしながら、共振周波数は、アンテナの形状、磁性材の大きさ、磁性材の透磁率等によって変化するため、通信距離を出来るだけ高くするためには、共振回路を構成するコンデンサの容量成分の設定範囲を狭くする必要があった。これに対しての対策として、例えばチップコンデンサを選別して容量成分を高い精度で所定の設定範囲に合わせ込む方法もあるが、余計な工程数が増えるばかり、生産コストの増大を招く不都合があった。

本発明は、上記の問題に鑑み、電磁誘導方式やマイクロ波方式を用いて通信を行うアンテナにおいて、アンテナの形状、磁性材の大きさ、磁性材の透磁率等のバラツキがあっても、通信距離を出来るだけ高くすることが出来る、アンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、アンテナと、アンテナに接続された整合回路と、アンテナの少なくとも一部を覆う磁性シートと備え、整合回路は、容量成分を有するコンデンサと、インダクタ成分を有するスタブとを備えたことを特徴とする。

本発明は、スタブの形状を変更することで共振周波数を設定することが出来るので、コンデンサの容量成分を所定範囲内に設定する必要がなくなり、通信距離を出来るだけ高くすることが出来る。

上記課題を解決するための第１の発明は、アンテナと、アンテナに接続された整合回路と、アンテナの少なくとも一部を覆う磁性シートと備え、整合回路は、容量成分を有するコンデンサと、インダクタ成分を有するスタブとを備えたものである。

この構成によれば、スタブの形状を変更することで共振周波数を設定することが出来るので、コンデンサの容量成分を所定範囲内に設定する必要がなくなり、通信距離を出来るだけ高くすることが出来る。

上記課題を解決するための第２の発明は、上記第１の発明であって、スタブはトリミングされているものである。

この構成によれば、スタブにトリミングによる切り込み部を形成することで、スタブを構成する線路長を適宜変更することが出来るので、共振周波数を微調整することが出来る。

上記課題を解決するための第３の発明は、上記第１又は第２の発明であって、スタブは梯子形状に形成されているものである。

この構成によれば、梯子の一部を切り込むことで、共振周波数をステップ状に変化させることが出来、トリミングのような微妙な調整が必要なくなり、共振周波数を容易に設定することが出来る。

上記課題を解決するための第４の発明は、上記第１ないし第３いずれかの発明であって、スタブは複数からなるものである。

この構成によれば、スタブの形状を変更することで共振周波数を設定することが出来るので、コンデンサの容量成分を所定範囲内に設定する必要がなくなり、通信距離を出来るだけ高くすることが出来る。

上記課題を解決するための第５の発明は、上記第１ないし第４いずれかの発明であって、アンテナは、ループ形状に形成されたループアンテナであり、磁性シートは、ループアンテナの一方の面を覆い、整合回路は、前記ループアンテナの内側に設けているものである。

この構成によれば、ループアンテナの内側のデッドスペースを利用して整合回路を配置させるので、整合回路によるアンテナ装置の高さ寸法の増大を抑制することが出来る。

上記課題を解決するための第６の発明は、上記第５の発明であって、磁性シートには凹部が設けられており、整合回路は、前記磁性シートの凹部に挿入されているものである。

この構成によれば、整合回路が磁性シートの凹部に挿入される分、高さ寸法が小さくなるので、整合回路によるアンテナ装置の高さ寸法の増大を更に抑制することが出来る。

上記課題を解決するための第７の発明は、上記第５の発明であって、磁性シートには開口部が設けられており、整合回路は、磁性シートの凹部に挿入されているものである。

この構成によれば、整合回路が磁性シートの開口部に挿入される分、高さ寸法が小さくなるので、整合回路によるアンテナ装置の高さ寸法の増大を更に抑制することが出来る。

上記課題を解決するための第８の発明は、上記第１ないし第７いずれかの発明であって、磁性シートは、複数の磁性個片で構成されているものである。

この構成によれば、通信距離を出来るだけ低下させることなく、磁性シートの柔軟性を高めることが出来る。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

（実施の形態）
本発明のアンテナ装置の形状、構造について説明する。

図１は、本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置１、（ａ）斜視図、（ｂ）分解斜視図、図２は、本発明の実施の形態における、磁性シート２に開口部２ａを設けた場合のアンテナ装置１の構造断面図、図３は、本発明の実施の形態における、磁性シート２に凹部を設けた場合のアンテナ装置１の構造断面図である。

本実施の形態で説明するアンテナ装置は、１３．５６ＭＨｚなどのＨＦ帯（３〜３０ＭＨｚ）の電磁誘導方式を用いて無線通信媒体と近接通信を行うものである。無線通信媒体とは、アンテナを備えたＩＣチップで構成され、例えば、ＲＦ−ＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、即ち、非接触ＩＣカードやＩＣタグなどがある。なお、以下の説明では、本発明を磁性材に適用した場合について説明するが、磁性材の代わりに誘電体を用いることで、ＵＨＦ帯（例えば９００ＭＨｚ）を用いたＲＦＩＤに適用することも可能である。

図１に表されたアンテナ装置１は、フェライト系磁性体を主成分とした磁性シート２、及びアンテナ部３や整合回路４や端子接続部５やスルーホール６などが形成されたアンテナ装置１であり、このアンテナ装置１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はアンテナ装置、２は磁性シート、３はアンテナ部、４は整合回路、５は端子接続部、６はスルーホール、７、８は保護部材である。

図１を用いてアンテナ装置１を構成する各部の詳細について説明する。

まず、磁性シート２について説明する。磁性シート２はアンテナ装置１の素子を構成する形態を有するものであり、フェライトやパーマロイ、センダスト、珪素合板等の金属材料で構成される。磁性シート２としては、軟磁性フェライトが好ましく、フェライト粉体を乾式プレス成形し、焼成することにより焼成体、高密度のフェライト焼成体とすることが出来、軟磁性フェライトの密度が３．５ｇ／ｃｍ³以上であることが好ましい。更に軟磁性フェライトの磁性体の大きさが、結晶粒界以上であることが好ましい。また磁性シート２は、０．０５ｍｍ〜３ｍｍ程度で形成されるシート状（あるいは板状、膜状、層状）のものである。

軟磁性フェライトとしては、Ｎｉ―ＺｎＯ₃、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、または、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＭｎＯ、ＣｕＯからなっていてもよい。更に、アモルファス合金、パーマロイ、電磁鋼、珪素鉄、Ｆｅ―Ａｌ合金、センダスト合金のいずれかの磁性体の単層であってもよく、フェライト、アモルファス箔、パーマロイ、電磁鋼、センダストの積層体であってもよく、また、様々な磁性体を組み合わせた積層体であってもよい。

図４は、本発明の実施の形態における単層磁性シートの断面図、図５は、本発明の実施の形態における積層磁性シートの断面図、図６は、本発明の実施の形態における分割磁性シートの断面図である。

図４に示されているようにフェライト、アモルファス合金、パーマロイ、電磁鋼、珪素鉄、Ｆｅ―Ａｌ合金、センダスト合金の単体、または図５に示されているように積層体を樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルムの少なくとも１つの手段によりコーティングをおこなったものでもよい。また、フェライト、アモルファス箔、パーマロイ、電磁鋼、センダスト単体及び積層体が、図６に示されているように磁性体個片９の集合体であってもよく、整合配置することにより、磁性シート２の総厚に対して磁性体を効率よく形成出来る。更には、全ての磁性体個片９がその上下面を略同一面となるように配置することで、磁性シート２に要求される厚み寸法や、機械的強度、その他の物理的性能の範囲において磁性体の最大限の体積を利用することが出来、高い磁気性能を得ることが出来る。

本発明の磁性シート２は、図４〜６に示されているように単層、多層構造、または個片からなり、樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルムの少なくとも１つの手段によりコーティングを行うことで、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、層間にまたがるスルーホール６を形成するのも容易である。このため、整合回路４や整合回路４の端子接続部５やスルーホール６を任意の場所に形成することが出来る。

また、保護部材７、８によりコーティングされた磁性シート２は、非常に優れた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出来るので、複雑な形状の加工も低コストで、しかも大量に成形出来るという特徴も有する。磁性シート２を打ち抜き加工することで、図２、図３に示されているように、磁性シート２の開口部２ａ及び凹部２ｂに整合回路４、端子接続部５、スルーホール６等を設けることが出来る。

打ち抜き成形加工にて形成されて開口部２ａは、図２に示されているように、アンテナ装置１の上下方向に貫通する貫通穴を有している。また、凹部２ｂは、図３に示されているように凹形状の磁性シート２を成形し、その後焼成することで凹部形状を形成する。

開口部２ａ及び凹部２ｂの形状は、図１に示されているように、略五角形であり、開口部２ａ及び凹部２ｂに、ガラエポ基板上に形成された共振回路４、端子接続部５が挿入されている。なお、開口部２ａの形状は、特に略五角形である必要はなく、任意である。

開口部２ａ及び凹部２ｂは、ポリイミド基板に形成されたループアンテナの内部に形成されるものであり、このことにより、共振回路４、端子接続部５をループアンテナの内部に形成することが出来、従来ループアンテナとは別のスペースに共振回路を形成していたものが、ループアンテナ内部に共振回路を形成することが出来ることから、アンテナ装置を小型化することが出来る。

また、磁性シート２に開口部２ａ及び凹部２ｂを形成することでループアンテナの中央側のデッドスペースを利用して、共振回路４を開口部２ａ及び凹部２ｂに挿入することで、共振回路によるアンテナ装置１の高さ寸法の増大を防止することが出来る。

また、通常、磁性シート２の焼成体は非常に脆い為、焼成体上にアンテナ部３や整合回路４や端子接続部５を形成することが出来ないのであるが、あらかじめ磁性シート２を樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルムによりコーティングすることで、磁性シート２の上にアンテナ部３や整合回路４や端子接続部５を形成することが出来、アンテナ装置１の小型化及び薄型化を可能とする。

図７は、本発明の実施の形態におけるローラ１０を使用したときの断面図である。磁性シート２の形状としては、略三角柱、略四角柱、略円柱、略球等の形状で構成されていてもよい。

本発明の磁性シート２は、図７に示されているように、両面テープまたは微粘着テープ等に固定されローラ１０にて粉砕されることにより、磁性シート２に柔軟性を与えることが出来る。また、ローラ１０にて粉砕されることで磁性シート２の加工性がよくなり、加工時の負荷も少なくなるので、製品の低コスト化も実現出来る。更に、磁性シート２がローラ１０により粉砕されることで、磁性シート２に隙間が出来、磁性シート２の上に樹脂を印刷した際に、樹脂が磁性シート２に滲みこみ、樹脂がバインダーの役割を果たし磁性シート２に更に柔軟性をもたせることが可能となる。

また、本発明の磁性シート２は、磁性シート２にスリットを設けることにより、磁性シート２を容易に分割することが出来、柔軟性及び加工性に優れた磁性シート２を実現出来る。

図８は、本発明の実施の形態におけるアンテナ装置の断面図である。本発明の磁性シート２は、図８に示されているように、ループアンテナに接する部分にしか磁性シート２を形成しないことで、磁性シート２にかかるコストを低減することが出来、低コストのアンテナ装置１を供給することが出来る。

次に、アンテナ部３について説明する。

３はアンテナであり、スパイラル状のアンテナでもよく、またループアンテナ構造でもよい。ループアンテナの構造としては、中央に開口部を備えたループ形状であればよく、その形状は円形または略矩形または多角形のいずれであってもよい。ループアンテナ構造とすることで、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、磁性シート２の表面抵抗が大きいことから、磁性シート２の表面もしくは内部に直接回路を形成出来るので、アンテナ部３や整合回路４や端子接続部５を直接磁性シート２に形成することが可能である。

さらに、ループアンテナの材質としては、金、銀、銅、アルミ、ニッケル等の導電性の金属製線材、金属製板材、金属製箔材、または金属製筒材等から適宜選択することが出来、金属線、金属箔、導電性ペースト、めっき転写、スパッタ、蒸着、もしくは、スクリーン印刷により形成することが出来る。これにより、従来は、磁性シート２とは別体で形成する必要があったのに対して、磁性シート２と一体でアンテナ部３や整合回路４や端子接続部５を形成することが出来るので、非常に薄型のアンテナ装置１を形成することが出来る。

また、アンテナ部３は、ポリイミド１２、ＰＥＴ、ガラエポ基板等に形成することが可能であり、ポリイミド１２、ＰＥＴ等に形成することで薄くて柔軟性を有するアンテナ部３を形成することが出来る。また、ポリイミド１２、ＰＥＴ等のフィルムはコストが安いことから、低価格のアンテナ装置１を作製することが可能となる。

次に、整合回路４について説明する。

４は整合回路を示したものであり、整合回路４を接続することにより、設置場所の周囲の金属等によるアンテナ特性への影響を受けにくくするともに不整合による定在波の発生を抑えることで動作の安定した損失の少ないアンテナ装置１となる。

図９〜図１２は、整合回路４に形成された様々なスタブ１１を示したものである。図９は、本発明の実施の形態における整合回路のスタブの上面図、（ａ）単一のスタブ、（ｂ）トリミングされた単一のスタブである。図１０は、本発明の実施の形態における整合回路のスタブの上面図、（ａ）複数のスタブ、（ｂ）トリミングされた複数のスタブ、図１１は、本発明の実施の形態における整合回路のスタブの上面図（ａ）梯子形状のスタブ、（ｂ）特性インピーダンス成分を増加させるようにトリミングされた梯子形状のスタブ、（ｃ）特性インピーダンス成分を低減させるようにトリミングされた梯子形状のスタブ、図１２は、本発明の実施の形態における整合回路のスタブの上面図（ａ）梯子形状のスタブ、（ｂ）特性インピーダンス成分を増加させるようにトリミングされた梯子形状のスタブ、（ｃ）特性インピーダンス成分を低減させるようにトリミングされた梯子形状のスタブである。

図９〜図１２に示すスタブ１１は、インダクタンス成分を有する「オープンスタブ」であり、図９に示すスタブ１１は、幅（図中横方向）３ｍｍ、高さ（図中縦方向）１０ｍｍの矩形状に形成されている。使用周波数帯域が１３．５６ＭＨｚの場合では、インダクタンス成分を有するために、幅及び高さが、１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲で適切な寸法が選択自在である。図９〜図１２に示すスタブ１１を、レーザやルータ等の機械加工によるトリミングを行い、切り込み部１４を形成するスタブ１１によるインダクタンス値を変え、アンテナ装置１の共振周波数を調整する。

図９について説明する。図９（ａ）に示されたスタブ１１は矩形状であり、このスタブ１１を図９（ｂ）に示されるようにトリミングを行うことで、ループアンテナの全長が長くなり特性インピーダンスを作り出すことが出来ることから、共振周波数を調整することが出来る。また、トリミングを行う長さ及び幅により微妙な周波数調整が出来る。

図１０について説明する。図１０（ａ）に示されたスタブを図１０（ｂ）に示されるようにトリミングを行うことで、任意の特性インピーダンス成分を作りだすことが出来る。図１０に示されるスタブの構成にすれば、スタブの面積が小さくなり、共振回路の小型化にも有効である。

図１１について説明する。図１１では、スタブ１１が梯子形状に形成されている。図１１（ａ）に示されたスタブの梯子の一部を、図１１（ｂ）、（ｃ）に示すように、トリミングによって切り込むことで、共振周波数をステップ状に変化させることが出来、トリミングのような微妙な調整が必要なくなり、共振周波数を容易に設定することが出来る。例えば、図１１では、任意の箇所を切断することにより、インダクタンス成分を自由に制御して特性インピーダンス成分を増やす方向にも減らす方向にも調整することが出来る。図１１（ｂ）、（ｃ）に示すように、あるいは、図１１（ｂ）、（ｃ）に示すようにループアンテナの共振周波数の調整範囲が拡大する。

図１２について説明する。図１２では、スタブ１１が図１１と同様に梯子形状に形成されている。図１２に示されたスタブを図１２に示されるようにトリミングを行うことで、スタブを小型化出来るとともにトリミングの切り込み部１４により任意の特性インピーダンス成分を生成することが可能である。

従来チップコンデンサまたはチップインダクタを共振回路に搭載するによりコントロール出来なかった共振周波数を、これらのスタブの形状及びトリミングの方法により、ループアンテナの共振周波数を従来よりも精度よくかつ低コストで調整出来るものである。

また、整合回路４は、ポリイミド１２、ＰＥＴ等のフィルムやガラエポ基板等に形成してもよく、ポリイミド１２やＰＥＴ等のフィルムに整合回路４を形成した場合、整合回路４の厚みを薄くすることが出来、また、柔軟性を有することが出来ることから薄くて柔軟性を有するアンテナ装置１を作製することが可能となる。更には、ポリイミド１２やＰＥＴ等のフィルムを使用した場合、ガラエポ基板等と比較して、製造コストが低減出来ることから低コストのアンテナ装置１を作製することが出来る。

次に、端子接続部５について説明する。

５は端子接続部を示したものであり、磁性シート２の表面抵抗が大きいことから、磁性シート２の表面に直接形成出来る。端子接続部５は、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。

また、端子接続部５の材質としては、金、銀、銅、アルミ、ニッケル等の導電性の金属製線材、金属製板材、金属製箔材、または金属製筒材等から適宜選択することが出来、金属線、金属箔、導電性ペースト、めっき転写、スパッタ、蒸着、もしくは、スクリーン印刷により形成することが出来る。

次に、スルーホール６について説明する。

６はスルーホールを示したものであり、磁性シート２の表面に形成されたアンテナ部３と整合回路４と端子接続部５を導通接続するために用いられる。

また、スルーホール６の材質としては、金、銀、銅、アルミ、ニッケル等の導電性の金属製線材、金属製板材、金属製箔材、または金属製筒材等から適宜選択することが出来、金属線、金属箔、導電性ペースト、めっき転写、スパッタ、蒸着、もしくは、スクリーン印刷により形成することが出来る。

次に、保護部材７、８について説明する。

７、８は保護部材を示したものであり、保護部材７、８は、樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルムの少なくとも１つの手段が用いられ、アンテナ装置１及びアンテナ装置１を構成する各部品の曲げやたわみ等に対する柔軟性だけではなく、耐熱性、耐湿性等の耐候性を考慮して選定をおこなってもよい。また、アンテナ装置１及びアンテナ装置１を構成する各部品の片面、両面、片側面、両側面または全面が、保護部材７、８によりコーティングされていてもよい。

特に磁性シート２の焼成体は、通常、曲げやたわみ等に対して破壊されてしまうのに対して、焼成体の磁性シート２の片面、両面、片側面、両側面または全面が、樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルム等の保護部材７、８によりコーティングをすると優れた柔軟性を有するようになり、しかも表面抵抗が高く、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になる。

また、保護部材７、８によりコーティングされた磁性シート２は、適度な柔軟性を有しているので、パンチング等により、容易に打抜き成形加工が出来るので、複雑な形状の加工も低コストで、しかも大量に成形出来るという特徴も有する。

次に、本発明の効果について説明する。

磁性シート２の焼成体はＮｉ−Ｚｎ系フェライトまたは、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトからなるものであり、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトでは、具体的には、Ｆｅ₂Ｏ₃を４８．５ｍｏｌ％、ＺｎＯを２０．５５ｍｏｌ％、ＮｉＯを２０．５５ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．４０ｍｏｌ％の組成比率で配合し、７５０℃から９００℃の範囲にて４時間焼成したものである。

以上の構成からなる磁性シート２は、次のようにして作製される。

まず、上記組成の磁性仮焼粉体３０００ｇと、水溶性結合材としてメトローズ６０ＳＨ４０００（信越化学工業製）１３５ｇと、油性可塑材としてセラミゾールＣ−０８（日本油脂製）２７０ｇと、蒸留水３４０ｇをミキサーにて２０分混合し、さらに３本ロールを３回パスさせて、はい土とした。このはい土を５℃にて９６時間保存、熟成した後、真空押し出し成型装置にて約３ｍｍの厚みのシートを作製する。

次に、このシートを９５℃のドラム式乾燥機の表面をパスさせることにより、乾燥させ、所定の寸法に切断して、厚さ０．９ｍｍのシートを作製し、９００℃にて３時間焼成して、厚み０．８ｍｍの焼成体を作製した。

この焼成体を両面テープに貼り付け、その後、焼成体の上に保護テープを貼り合わせてローラ１０を通過させて焼成体を粉砕する。焼成体を粉砕することで磁性シート２に柔軟性を持たせると同時に磁性シート２が柔らかくなるので加工性がよくなり、加工時の負荷も少なくなる。

この粉砕した磁性シート２をプレス加工機等により打ち抜き加工を行う。打ち抜き加工を行うことにより、磁性シート２に開口部２ａが形成される。

次に、磁性シート２の両面テープ側のシートを剥がし、ポリイミド１２上に形成されたループアンテナとガラエポ基板上に形成された整合回路４、スタブ１１、端子接続部５、及びスルーホール６とを鉛フリーの半田にて一体化したアンテナ部品を磁性シート２の両面テープ側に貼り付ける。この時、整合回路４、スタブ１１、端子接続部５は、図１（ｂ）に示されているように、磁性シート２の開口部２ａによりアンテナ部３とは反対側の面に現れる。

最後に、ガラエポ基板上に形成された整合回路４にチップコンデンサ１３を搭載し、整合回路４の一部であるスタブ１１をレーザトリミングにより切り込み部１４を形成することにより、アンテナ装置１の共振周波数の調整を行う。

このような工程を経てアンテナ装置１が完成する。

また、アンテナ装置１を携帯電話等の小型端末に搭載する際には、ループアンテナが形成されたポリイミド１２に両面テープ、接着剤、粘着層、または樹脂等を塗布することで小型携帯端末の必要な箇所に貼り付ける。

次に本実施の形態のアンテナ装置１と、従来のアンテナ装置１との厚みの比較を行った。（表１）に比較結果を示す。

この表から、本実施の形態のアンテナ装置１は、アンテナ装置１の厚みが従来の技術に比べて０．１３ｍｍと非常に薄いことがわかる。これは、磁性シート２の開口部２ａに整合回路４を形成することで整合回路４の厚みの分だけ、従来のアンテナ装置１よりも薄いアンテナ装置１を作製することが可能になるためである。

さらに、無線通信媒体処理用アンテナ装置１を用いて、本実施の形態のアンテナ装置１と、従来のアンテナ装置１との通信距離の特性比較を行った。

図１３は、本発明の実施の形態における無線通信媒体処理用アンテナ装置１のアンテナユニット５１の断面図、図１４は、本発明の実施の形態における無線通信媒体処理用アンテナ装置１のアンテナユニット５１の斜視図である。５１はアンテナユニット、５２はケーブル、５３はリーダーライター装置、５４はＲＦユニットである。

ここでアンテナユニット５１からの実際の磁束の発生、さらにアンテナユニット５１の底部に金属が存在する場合の磁性シート２の効果について説明する。

図１５は、本発明の実施の形態における無線通信媒体処理用アンテナ装置の磁性シートの有無での磁束の発生図であり、アンテナユニット５１における磁性シート２の有無での磁束の発生具合を示している。

５５は磁束、５６は金属材である。アンテナユニット５１に信号を入力するとアンテナ近傍に磁束５５が発生する。この場合、ユニット内に磁性シート２が設置されていると金属材５６の影響を受けることなく磁束５５が拡張し、通信距離が伸びる。しかし、ユニット内に磁性シート２が無いと、金属内を通過する磁束５５の周りに渦電流が発生し、熱に変換されるので、磁束が縮小して、通信距離が伸びなくなる。よって、アンテナユニット５１内に磁性シート２を設置することは、非常に重要となり、磁性シート２の磁気特性が通信距離の拡張を左右する。

そこで、このアンテナユニット５１の出力２．５Ｗとして、無線通信媒体の例としてのＩＣタグを用いて、上記アンテナ装置１での通信距離を測定した。測定結果を（表２）に示す。

この表から、本実施の形態のアンテナ装置１では、１３０ｍｍまで通信距離が拡張しており、従来の技術に比べ優れていることがわかる。これは本発明のアンテナ装置１が従来のアンテナ装置１よりもアンテナ部３と磁性シート２が一体化しており、磁束５５が拡張し、通信距離が伸びるからである。

以上より、本発明によるアンテナ装置１を用いれば、無線通信媒体処理用アンテナ装置１を、商品棚や、商品籠として利用した場合に、適切に商品管理を行うことが可能となる。

例えば、商品が医薬品などの場合には、これらの商品に付するＩＣタグなどに、予めその名称、有効期限、納入日などを設定しておき、箱状体を医薬品収納棚として利用する場合には、医薬品の在庫管理が容易になり、例えば有効期限直前の薬をあらかじめ廃棄し、どの薬がどの程度残っているかを収納しているだけで確認出来るようになる。同様に、商品を書籍や食料品などとした場合であっても同じである。このため、棚卸などの効率が非常に向上するメリットがある。

このように、本発明のアンテナ装置１により従来のアンテナ装置１よりも、周囲の金属の影響を回避して、その磁界強度を強めることが出来、通信距離を伸ばすことが可能となる。

更にその上、従来のアンテナ装置１の場合に比べて、柔軟性の高いアンテナ装置１とすることが出来るため、製造時や運搬時、あるいは使用時に損傷などが生じにくく、耐久性の高いアンテナ装置１を形成することが出来る。これにより、無線通信媒体、及び無線通信媒体処理装置の性能と耐久性の同時向上を実現することが可能となるものである。

なお、アンテナ装置１の外側（アンテナと共に磁性シート２を挟む位置）に金属部材を設けることで、シールドの役割を有し、外側にアンテナから発せられる磁界の漏洩を防止出来るメリットがある。これにより。例えばアンテナの内側のみに存在する無線通信媒体のみとのやり取りを行いたい場合に好適である。

本発明は、商品棚などに収納される非接触ＩＣカードやＩＣタグなどの無線通信媒体に電力と送信データを供給し、無線通信媒体から受信データを負荷変動により取得するアンテナ装置であって、特に自動で商品管理、書籍管理等が可能となる収納棚、展示棚以外の医薬品管理、危険物管理、貴重品管理システム等々などの、通信範囲を拡大させることが必要な用途にも適用出来る。

本発明の実施の形態におけるアンテナ装置の斜視図 本発明の実施の形態における、磁性シートに開口部を設けた場合のアンテナ装置の構造断面図 本発明の実施の形態における、磁性シートに凹部を設けた場合のアンテナ装置の構造断面図 本発明の実施の形態における単層磁性シートの断面図 本発明の実施の形態における積層磁性シートの断面図 本発明の実施の形態における分割磁性シートの断面図 本発明の実施の形態におけるローラを使用したときの断面図 本発明の実施の形態におけるアンテナ装置の断面図 本発明の実施の形態における整合回路のスタブの上面図 本発明の実施の形態における整合回路のスタブの上面図 本発明の実施の形態における整合回路のスタブの上面図 本発明の実施の形態における整合回路のスタブの上面図 本発明の実施の形態における無線通信媒体処理用アンテナ装置のアンテナユニットの断面図 本発明の実施の形態における無線通信媒体処理用アンテナ装置のアンテナユニットの斜視図 本発明の実施の形態における無線通信媒体処理用アンテナ装置の磁性シートの有無での磁束の発生図 従来の技術におけるアンテナ装置の分解状態での斜視図

符号の説明

１ アンテナ装置
２ 磁性シート
３ アンテナ部
４ 整合回路
５ 端子接続部
６ スルーホール
７ 保護部材
８ 保護部材
９ 磁性体個片
１０ ローラ
１１ スタブ
１２ ポリイミド
１３ チップコンデンサ
１４ 切り込み部
５１ アンテナユニット
５２ ケーブル
５３ リーダーライター装置
５４ ＲＦユニット
５５ 磁束
５６ 金属材
５７ アンテナ基板

Claims (8)

1. アンテナと、
   前記アンテナに接続された整合回路と、
   前記アンテナの少なくとも一部を覆う磁性シートと備え、
   前記整合回路は、容量成分を有するコンデンサと、インダクタ成分を有するスタブとを備えた、
   ことを特徴とするアンテナ装置。
2. 請求項１のアンテナ装置であって、
   前記スタブはトリミングされていることを特徴とするアンテナ装置。
3. 請求項１又は２のアンテナ装置であって、
   前記スタブは梯子形状に形成されていることを特徴とするアンテナ装置。
4. 請求項１ないし３いずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
   前記スタブは複数からなることを特徴とするアンテナ装置。
5. 請求項１ないし４いずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
   前記アンテナは、ループ形状に形成されたループアンテナであり、
   前記磁性シートは、前記ループアンテナの一方の面を覆い、
   前記整合回路は、前記ループアンテナの内側に設けていることを特徴とするアンテナ装置。
6. 請求項５記載のアンテナ装置であって、
   前記磁性シートには凹部が設けられており、
   前記整合回路は、前記磁性シートの凹部に挿入されていることを特徴とするアンテナ装置。
7. 請求項５記載のアンテナ装置であって、
   前記磁性シートには開口部が設けられており、
   前記整合回路は、前記磁性シートの凹部に挿入されていることを特徴とするアンテナ装置。
8. 請求項１ないし７いずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
   前記磁性シートは、複数の磁性個片で構成されていることを特徴とするアンテナ装置。

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