JP2007214754A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、薄型で軽量化を図り、低コストで生産性の優れた高性能のアンテナ一体型磁性シートを搭載した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、非接触でデータの通信を行うＲＦＩＤシステムにおけるアンテナ装置１であって、磁性シート２と磁性シート２に近接して配置された基材６と基材６に設けられたアンテナ３と基材６に設けられた整合回路４から構成されており、整合回路４を構成するチップコンデンサがアンテナ３の導体を橋渡しする形で実装することにより生産性を向上させ更に基材６のコストを抑え薄型で軽量化のアンテナ装置１を実現する。
【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、あるいは無線通信媒体そのものに用いられるアンテナ装置であり、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、通信ができなくなったりという障害があった。そこで、金属の影響を受けにくくするために、アンテナと金属とを樹脂スペーサ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したり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）。

また、アンテナに整合回路を組み合わせたものも考えられている。図１３は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、図１４は従来の技術における整合回路の拡大図、図１５は従来の技術におけるアンテナ装置の等価回路図である。図１３及び図１４に示すようにフェライトなどによる磁性シート１０２をアンテナ１０３に近接、あるいは当接させて設置し、アンテナ１０３の発する磁界を強化したりするなどの工夫がなされ、整合回路１０４のチップコンデンサ１１０を実装するためにスルーホール１０９を形成するなどして整合回路１０４を構成していた。しかし、その構成によっては磁性シート１０２を大きくくりぬいた構造になり磁界を十分に強化することができない場合があった。４ターンのコイルを使用し、磁性シート１０２を用いた場合、図１５に示す等価回路のＬ値としておおよそ１．６μＨとなるのでＣ１〜Ｃ４までの合成容量は１００ｐＦ程度となっていた。ここで共振周波数を所望の範囲内に調整するためには、コンデンサの合成容量を所定の精度に調整する必要があった。例えば、共振周波数の範囲を、１３．５６±５０ｋＨｚとすると、合成容量の精度は±０．５ｐＦ程度が必要になっていた。これを実現するために容量公差の小さいものを使いコストが高くなったり、チップコンデンサを選別し生産性を上げられなかったりする状況があった。
特開２００２−２９８０９５号公報

様々な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おいて通信の安定性を確保するには、アンテナ装置の共振周波数を所望の周波数（１３．５６ＭＨｚ）に合わせこむ必要がある。アンテナ装置は、アンテナの形状、磁性材の大きさ、磁性材の透磁率等により容易に共振周波数がずれてしまうため、整合回路のチップコンデンサを厳選して、精密に共振周波数を合わせこむ必要がある。しかしながら、従来のアンテナ装置では通信距離の向上を目的にアンテナのコイルを増やしたり、磁性シートの厚みを厚くしたりしたため、アンテナの共振周波数を調整するコンデンサが低容量化し、より高精度の容量を整合回路に搭載しなければならず、高精度容量や容量の選別が必要となった。チップコンデンサを選別する工程は非常に煩雑でアンテナ装置の低コスト化に対して高精度容量とともに非常に大きな問題となっている。

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、低コストで、アンテナ装置の構造を簡素化して生産性が高く、アンテナ装置の共振周波数の調整も容易にできるアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、磁性シートと、磁性シートに設けられ、スパイラル状の導体と導体の両端に配置された端子電極部とを有するアンテナと、磁性シートに設けられ、一対の電極をそれぞれ有する第１のコンデンサ及び第２のコンデンサを含み、アンテナと第１及び第２のコンデンサとで共振周波数を設定する整合回路とを備え、第１のコンデンサの一対の電極のうち一方の電極は、一方の端子電極部に接続され、第１のコンデンサの一対の電極のうち他方の電極は、スパイラル状の導体に接続され、第２のコンデンサの一対の電極のうち他方の電極は、他方の端子電極部に接続され、第２のコンデンサの一対の電極のうち他方の電極は、スパイラル状の導体に接続された構成とする。

本発明は、第１及び第２のコンデンサそれぞれで共振回路を構成することが出来るので、端子電極間にコンデンサを接続して共振回路を構成する場合に比べて、コンデンサ１つあたりの容量を大きく設定することが出来る。例えば共振周波数の設定に高い精度が要求される場合であっても、コンデンサ１つあたり容量の許容範囲が広げられることで生産性の向上が実現できる。

本発明の請求項１に記載の発明は、磁性シートと、磁性シートに設けられ、スパイラル状の導体と導体の両端に配置された端子電極部とを有するアンテナと、磁性シートに設けられ、一対の電極をそれぞれ有する第１のコンデンサ及び第２のコンデンサを含み、アンテナと第１及び第２のコンデンサとで共振周波数を設定する整合回路とを備え、第１のコンデンサの一対の電極のうち一方の電極は、一方の端子電極部に接続され、第１のコンデンサの一対の電極のうち他方の電極は、スパイラル状の導体に接続され、第２のコンデンサの一対の電極のうち他方の電極は、他方の端子電極部に接続され、第２のコンデンサの一対の電極のうち他方の電極は、スパイラル状の導体に接続されたことを特徴とするアンテナ装置であって、第１及び第２のコンデンサそれぞれで共振回路を構成することが出来るので、端子電極間にコンデンサを接続して共振回路を構成する場合に比べて、コンデンサ１つあたりの容量を大きく設定することが出来る。例えば共振周波数の設定に高い精度が要求される場合であっても、コンデンサ１つのあたり容量の許容範囲が広げられることで生産性の向上が実現できる。

本発明の請求項２に記載の発明は、整合回路は、更に、一対の電極を有する第３のコンデンサを含み、アンテナと第１及び第２及び第３のコンデンサとで共振周波数を設定し、第３のコンデンサの一対の電極のうち一方の電極は、スパイラル状の導体に接続され、第３のコンデンサの一対の電極のうち他方の電極は、第３のコンデンサの一方の電極が接続された導体に対して内周側または外周側におけるスパイラル状の導体に接続されたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置であって、端子電極間にコンデンサを接続して共振回路を構成する場合に比べて、コンデンサ１つあたりの容量を、更に大きく設定することが出来る。

本発明の請求項３に記載の発明は、第３のコンデンサは複数であることを特徴とする請求項１または２記載のアンテナ装置であって、端子電極間にコンデンサを接続して共振回路を構成する場合に比べて、コンデンサ１つあたりの容量を、更に大きく設定することが出来る。

本発明の請求項４に記載の発明は、整合回路は、磁性シートの一方の面に設けられていることを特徴とする請求項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、端子電極間を線路で接続する必要がないので、回路構成を簡単にすることが出来る。また、同一面に整合回路が構成されるので、磁性シートの薄型を図ることが出来る。

本発明の請求項５に記載の発明は、整合回路がチップコンデンサまたはチップインダクタだけでなく分布定数回路を含んでいることを特徴とする請求項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、分布定数回路部分で微小容量、インダクタンスを構成することによりアンテナ装置の共振周波数を精度良く設定することができることから、アンテナ装置の通信の安定性を向上することができる。

本発明の請求項６に記載の発明は、整合回路の分布定数回路部分に調整用のパターンを設けたことを特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置であって、従来チップコンデンサを選別して指定の共振周波数に合わせこんでいたのに対して、トリミングなどにより周波数の調整が可能となることから、アンテナ装置の生産性を格段に向上することができる。

本発明の請求項７に記載の発明は、アンテナ装置の共振周波数を調整できるスタブを有していることを特徴とする請求項１ないし６いずれか１項に記載のアンテナ装置であって、スタブをトリミングすることで共振周波数を調整することができ、精度よく指定された共振周波数に合わせこむことができる。

本発明の請求項８に記載の発明は、磁性シートが、保護テープ、磁性体、両面テープまたは粘着層から構成されていることを特徴とする請求項１ないし７いずれか１項に記載のアンテナ装置であり、低コストで磁気特性に優れたアンテナ装置を作製することができる。

本発明の請求項９に記載の発明は、磁性シートが、保護テープ、磁性体、誘電体、両面テープまたは粘着層から構成されていることを特徴とする請求項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、低コストで磁気特性に優れたアンテナ装置を作製することができる。

本発明の請求項１０に記載の発明は、磁性シートが、保護テープ、磁性体、誘電体、両面テープまたは粘着層により接着され多層構造となっていることを特徴とする請求項１ないし７いずれか１項に記載のアンテナ装置であり、磁性材を積層させることにより、磁気特性を向上させ、十分な通信距離を確保することができる。

本発明の請求項１１に記載の発明は、磁性シートを構成する磁性体、誘電体がローラにより粉砕されたことを特徴とする請求項１ないし１０いずれか１項に記載のアンテナ装置であって、磁性体および誘電体をローラにて粉砕することにより、柔軟性の高いアンテナ装置を実現できるとともに、落下、衝撃に対して優れた耐久性を有するアンテナ装置を提供することができる。

本発明の請求項１２に記載の発明は、磁性シートを構成する磁性体、誘電体が複数の固片で構成されていることを特徴とする請求項１ないし１１いずれか１項に記載のアンテナ装置であって、磁性体および誘電体を複数の個片の集合体で構成することにより柔軟性のあるアンテナ装置を実現できるとともに生産性の向上を図り、特性ばらつきの少ない磁性シートを作製することができる。

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）
まず、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におけるアンテナ装置の斜視図、図２は本発明の実施の形態におけるアンテナ装置の構造断面図、図３（ａ）、（ｂ）は本発明の実施の形態における整合回路の拡大図、図４は本発明の実施の形態における等価回路図である。

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、磁性シート２を挟み込むように配置された保護部材７，８およびアンテナ３や整合回路４や端子接続部５、基材６、整合用のチップコンデンサ１０ａ，１０ｂで構成されており、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、リーダやリーダライタなどの無線通信媒体処理装置に格納されてもよい。

まず、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。

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でき、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。更には、図９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１０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、センダスト単体および積層体が、図１１に示されているように磁性体固片１８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総厚に対して磁性体を効率よく形成できる。更には、全ての磁性体固片１８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でき、高い磁気性能を得ることができる。

図９は本発明の実施の形態における磁性シート断面図、図１０は本発明の実施の形態における磁性シート断面図、図１１は本発明の実施の形態における磁性シート断面図である。本発明の磁性シート２は、図９〜図１１に示されているように単層、多層構造、または固片からなり、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おこなうことで、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おこなうことが容易である。

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。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７ａに整合回路４、端子接続部５を設けることができる。

整合回路４は、基材６に形成されたスパイラル状のアンテナ３の導体を橋渡しするように実装されたチップコンデンサ１０ａ，１０ｂで構成されるものであり、このことにより整合回路４をアンテナ３上に形成することができる。従来、アンテナ３とは別のスペースに整合回路４を形成していたものが、アンテナ３上に整合回路４を形成することができることから、アンテナ装置１を小型化することができ、磁性シート２の開口部７ａを最小限にでき磁性特性に優れたアンテナ装置１を実現できる。

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３や整合回路４や端子接続部５を形成することができないのであるが、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３や整合回路４や端子接続部５を形成することができ、アンテナ装置１の小型化および薄型化を可能とする。なお、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。

図１２は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である。本発明の磁性シート２は、図１２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１９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できる。また、ローラ１９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できる。更に、磁性シート２がローラ１９により粉砕されることで、磁性シート２に隙間ができ、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。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でき、柔軟性及び加工性に優れた磁性シート２を実現できる。チップコンデンサ１０ａは第１及び第２のコンデンサに対応し、端子接続部５とアンテナ３の導体とを接続する。チップコンデンサ３ｂは、第３のコンデンサに対応し、アンテナ３の隣り合う導体同士を接続する。以下の説明では、チップコンデンサ１０ａ，１０ｂを区別しない場合は、これを単に「チップコンデンサ１０」と称す。

次に、アンテナ３について説明する。

アンテナ３はアンテナパターンであり、スパイラル状の導体で形成される。スパイラルの構造としては、中央に開口部を備えたスパイラル形状であればよく、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。スパイラル構造とすることで、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できるので、アンテナ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、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でき、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できる。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３や整合回路４や端子接続部５を形成することができるので、非常に薄型のアンテナ装置１を形成することもできる。

また、アンテナ３を設けた基材６は、ポリイミド、ＰＥＴ、ガラエポ基板等で形成することが可能であり、ポリイミド、ＰＥＴ等に形成することで薄くて柔軟性を有するアンテナ３を形成することができる。また、ポリイミド、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。

整合回路４はアンテナ３に接続することで、アンテナの共振周波数を所望の周波数に調整し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。整合素子として使用するチップコンデンサ１０ａ，１０ｂはスパイラル状のアンテナの導体を橋渡しするように実装されており、チップコンデンサ１０の実装位置の例を図３（ａ）、図３（ｂ）に示している。チップコンデンサ１０ａ，１０ｂの実装位置は端子接続部５間を一直線上もしくは千鳥状で直線的に配置することにより磁性シート２の開口部を最小限に抑えることができ、アンテナ装置１としての磁性特性を向上させることができる。チップコンデンサ１０ａ，１０ｂの配置についてはアンテナ３のほかの箇所に実装してもよいが、磁性シート２の開口部の形成を考えると図３（ａ）、図３（ｂ）にした配置が好適である。スパイラルが４ターンとした場合を例に説明する。図３（ａ）の等価回路は図４（ａ）に示すような形になり、従来のコンデンサ容量の約４倍の容量で調整できるようになる。Ｌ１〜Ｌ４までの値はスパイラルの１周ごとのインダクタンス値であり、実験的に求めた値として０．４μＨ程度の値となっている。Ｃ１〜Ｃ４については同じ容量値のチップコンデンサを実装するとした場合４００ｐＦ程度で所望の周波数に調整できる。図３（ｂ）の等価回路は図４（ｂ）に示すような形になり、従来のコンデンサ容量の約２倍の容量で調整できるようになる。Ｌ５およびＬ６はスパイラルの２周分のインダクタンス値であり、おおよそＬ１〜Ｌ４の２倍の値で０．８μＨ程度の値となっている。Ｃ５〜Ｃ６については同じ容量値のチップコンデンサを実装するとした場合２００ｐＦ程度で所望の周波数に調整できる。従来の技術のようにスパイラルの両端をコンデンサで結んだ場合、その容量は１００ｐＦ程度であり、Ｃ１〜Ｃ４もしくはＣ５〜Ｃ６の合成容量とほぼ一致する。この際、コンデンサの合成容量を所定の精度に調整する場合、例えば、共振周波数の範囲を、１３．５６±５０ｋＨｚとすると、合成容量の精度は±２ｐＦ（４×±０．５ｐＦ）程度で十分である。

このことからこの４つのチップコンデンサは同一容量だけでなく異なる容量のコンデンサを実装することで合成容量を調整することができ共振周波数を調整することができるので、Ｃ１〜Ｃ４もしくはＣ５〜Ｃ６の容量の組み合わせを変えることにより周波数の微調整が可能となり生産性が向上する。図５は本発明の実施の形態における整合回路の拡大図、図６は本発明の実施の形態における整合回路の拡大図、図７は本発明の実施の形態における整合回路の拡大図、図８は本発明の実施の形態における整合回路の拡大図であり、分布定数回路を調整することでチップコンデンサ１０ａ、１０ｂの実装後の微調整を可能にする。図５は端子接続部５と隣接するアンテナとの間でコンデンサ１２を構成した例である。等価回路としてはＣ１およびＣ４にコンデンサが並列に接続された形となり、Ｃ１およびＣ４の調整が可能となる。図５では端子接続部５の両方にコンデンサ１２を形成しているが、片方だけの構成でもよいことは言うまでもない。図６は端子接続部５にインダクタを調整できるパターン１３を配置したものであり、分布定数回路としてのパターン１３の一部をトリミングすることでインダクタンス値を微調整できる構成とした例である。等価回路としてはＬ１およびＬ４が調整可能な形となる。図６では端子接続部５の両方にインダクタを調整できるパターン１３を形成しているが、片方だけの構成でもよいことは言うまでもない。図７は図６の片方のパターンを周波数調整用チップコンデンサに置き換えた例である。等価回路としてはＬ１が調整可能なＬとなり、微調整用コンデンサ１５がＣ４に並列に接続される構成となる。微調整用コンデンサ１５は図７中では例として３個実装されているが、１個もしくは複数個実装されていればよく、微調整用コンデンサ１５はトリミング１４を行うことにより微調整が可能となる。図８は端子接続部５にスタブ１６を接続した構成であり、等価回路としては端子部から接地にコンデンサを付加したような形になる。このスタブ１６をトリミングすることで接地容量を調整でき、共振周波数を微調整できる。図５〜図８で示した調整方法についてはその組み合わせなど混合した構成で微調整を行ってもよい。

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の表面に直接形成できる。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でき、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できる。

次に、基材６について説明する。

６は基材を示したものであり、ポリイミド、ＰＥＴ、ガラエポ基板等で形成することが可能であり、ポリイミド、ＰＥＴ等に形成することで薄くて柔軟性を有するアンテナ３を形成することができる。また、ポリイミド、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。

また、整合回路４のようにアンテナの導体間にコンデンサを実装することで基材６の片面だけでの配線が可能になり、スルーホールなど必要がなくなるため安価な基材を使用することができ低コストを実現できる。

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つの手段がもちいられ、アンテナ装置１およびアンテナ装置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およびアンテナ装置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おこな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。

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１９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おこなう。打ち抜き加工をおこなうことにより、磁性シート２に開口部が形成される。

次に、磁性シート２の両面テープ側のシートを剥がし、基材６上に形成されたアンテナ３とチップコンデンサ１０を半田にて一体化したアンテナ品を磁性シート２の両面テープ側に貼り付ける。

最後に、整合回路４の一部である分布定数回路を必要に応じてレーザ加工装置にてトリミング１４をおこなうことにより、アンテナ装置１の共振周波数の調整をおこなう。

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基材６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１０１との通信性の比較を行った結果について説明する。実施には従来アンテナ装置の基板を使用し、アンテナのスパイラルパターンは４ターンコイルで一定とし、通信距離はＲＦＩＤのリーダを使用してリーダ側からの認識できる距離を測定するものとした。

この結果、本発明のアンテナ装置１は従来のアンテナ装置１と同様にその磁界強度を強めることができ、通信距離を伸ばすことが可能となり十分な通信性能を確保できている。

これに加え、本発明のアンテナ装置１は従来のアンテナ装置１０１の場合に比べて、チップコンデンサの容量が高くなっているため一つ一つのコンデンサに係る周波数への影響度が下がり高精度コンデンサや選別工程などが不要となるため生産性が高く低コストのアンテナ装置１を形成することができる。更にアンテナ３と整合回路４が同一平面状で構成できるため基材の製作にあたり片面基板が使用できるので安価な基材を使用できるため低コストのアンテナ装置を実現できる。

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できるメリットがある。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無線通信媒体処理装置であって、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できる。

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整合回路の拡大図 本発明の実施の形態における等価回路図 本発明の実施の形態における整合回路の拡大図 本発明の実施の形態における整合回路の拡大図 本発明の実施の形態における整合回路の拡大図 本発明の実施の形態における整合回路の拡大図 本発明の実施の形態における磁性シート断面図 本発明の実施の形態における磁性シート断面図 本発明の実施の形態における磁性シート断面図 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 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 従来の技術における整合回路の拡大図 従来の技術におけるアンテナ装置の等価回路図

符号の説明

１ アンテナ装置
２ 磁性シート
３ アンテナ
４ 整合回路
５ 端子接続部
６ 基材
７ 保護部材
８ 保護部材
１０ａ チップコンデンサ
１０ｂ チップコンデンサ
１２ コンデンサ
１３ パターン
１４ トリミング
１５ 微調整用コンデンサ
１６ スタブ
１７ 接着層
１８ 磁性体個片
１９ ローラ
１０１ アンテナ装置
１０２ 磁性シート
１０３ アンテナ
１０４ 整合回路
１０５ 端子接続部
１０６ 基材
１０７ 保護部材
１０８ 保護部材
１０９ スルーホール
１１０ チップコンデンサ

Claims (12)

1. 磁性シートと、
   前記磁性シートに設けられ、スパイラル状の導体と前記導体の両端に配置された端子電極部とを有するアンテナと、
   前記磁性シートに設けられ、一対の電極をそれぞれ有する第１のコンデンサ及び第２のコンデンサを含み、前記アンテナと前記第１及び第２のコンデンサとで共振周波数を設定する整合回路とを備え、
   前記第１のコンデンサの一対の電極のうち一方の電極は、一方の前記端子電極部に接続され、前記第１のコンデンサの一対の電極のうち他方の電極は、前記スパイラル状の導体に接続され、
   前記第２のコンデンサの一対の電極のうち他方の電極は、他方の前記端子電極部に接続され、前記第２のコンデンサの一対の電極のうち他方の電極は、前記スパイラル状の導体に接続されたことを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記整合回路は、更に、前記一対の電極を有する第３のコンデンサを含み、前記アンテナと前記第１及び第２及び第３のコンデンサとで共振周波数を設定し、
   前記第３のコンデンサの一対の電極のうち一方の電極は、前記スパイラル状の導体に接続され、前記第３のコンデンサの一対の電極のうち他方の電極は、前記第３のコンデンサの一方の電極が接続された導体に対して内周側または外周側における前記スパイラル状の導体に接続されたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 前記第３のコンデンサは複数であることを特徴とする請求項１または２記載のアンテナ装置。
4. 前記整合回路は、前記磁性シートの一方の面に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項に記載のアンテナ装置。
5. 前記整合回路が分布定数回路およびチップコンデンサまたはチップインダクタで構成されたことを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項に記載のアンテナ装置。
6. 前記整合回路の分布定数回路または前記アンテナに共振周波数を調整するためのパターンが構成されていることを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
7. 前記整合回路が、前記アンテナにおける共振周波数を調整するスタブを有することを特徴とする請求項１ないし６いずれか１項に記載のアンテナ装置。
8. 前記磁性シートが保護テープ、磁性体、両面テープまたは粘着層から構成されていることを特徴とする請求項１ないし７いずれか１項に記載のアンテナ装置。
9. 前記磁性シートが保護テープ、磁性体、誘電体、両面テープまたは粘着層から構成されていることを特徴とする請求項１ないし７いずれか１項に記載のアンテナ装置。
10. 前記磁性シートが保護テープおよび磁性体、誘電体、両面テープまたは粘着層により複数接着された多層構造で構成されたことを特徴とする請求項１ないし７いずれか１項に記載のアンテナ装置。
11. 前記磁性シートを構成する磁性体、誘電体がローラにより粉砕されていることを特徴とする請求項１ないし１０いずれか１項に記載のアンテナ装置。
12. 前記磁性シートを構成する磁性体、誘電体が複数の固片で構成されていることを特徴とする請求項１ないし１１いずれか１項に記載のアンテナ装置。

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