JP2009152714A - Ｒｆｉｄ用アンテナおよびアンテナコイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナコイル部のＱ値、インダクタンスＬ値等の特性を向上させたＲＦＩＤ用アンテナを提供する。
【解決手段】ＲＦＩＤ機器と信号の授受を行うＲＦＩＤ用アンテナであって、当該アンテナが設置される携帯端末１００のスピーカ部５０上に配設された磁性材１と、前記磁性材１上に、１本の導線２を、前記磁性材１の板面に沿って所定間隔で環状に複数回巻回し、例えば樹脂３により固定されたアンテナコイル部２ａとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、リーダー／ライターと信号の授受を行う携帯端末に使われるＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ；無線周波数識別）用アンテナおよびアンテナコイルの製造方法に関する。

従来、携帯端末に採用されるＲＦＩＤ用アンテナのアンテナコイル部の一例としては、導体部に３５μｍ圧延銅を使用し、エッチング処理によりコイルを形成した、いわゆるＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ；可とう性印刷配線版）タイプのものが用いられていた。

尚、従来、ＩＣ用アンテナコイルを備えた携帯端末として、例えば下記特許文献１に記載のものが提案され、また渦巻き状のコイルを有したトランスポンダ用アンテナとして、例えば下記特許文献２に記載のものが提案されていた。
特開２００６−７４５３４号公報 特開２００２−２９０１３１号公報

前記従来のＦＰＣタイプのアンテナコイル部の構成では、ｆ＝１３．５６ＭＨ_Zでの高周波損失が大きく、コイル部抵抗（Ｒ）が増大する。このため、導体部の表皮効果による損失が大となって通信特性が悪くなる（通信距離が短くなる）、材料費が高い等の問題があった。

また、性能の良いアンテナコイルを複数個製造するには、多くの時間を要していた。

本発明は上記課題を解決するものであり、アンテナコイル部のＱ値、インダクタンスＬ値等の特性を向上させたＲＦＩＤ用アンテナおよびアンテナコイルの製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための請求項１に記載のＲＦＩＤ用アンテナは、ＲＦＩＤ機器と信号の授受を行うＲＦＩＤ用アンテナであって、当該アンテナが設置される機器側に配設された板状の磁性材と、前記磁性材の、前記設置面と反対側の面に、１本の導線を、前記磁性材の板面に沿って所定間隔で環状に複数回巻回して固定されたアンテナコイル部とを備えたことを特徴としている。

上記構成により、従来のＦＰＣタイプのアンテナ等と比較して、アンテナコイル部のＱ値、インダクタンスＬ値等の特性が向上し、それにともなって通信可能範囲も広がる。

また、板状の磁性材とその面上に配設したアンテナコイル部とから成るため、薄型であり、省スペース化を図ることができる。

また請求項２に記載のＲＦＩＤ用アンテナは、請求項１において、前記１本の導線の巻回間隔は均一であることを特徴としている。

上記構成によれば、アンテナコイル部のＱ特性がさらに向上する。

また請求項３，４に記載のＲＦＩＤ用アンテナは、請求項１，２において、前記１本の導線は、長軸径と短軸径を有した断面形状に形成され、該長軸径が前記磁性材の板面に直交する方向に沿って配設されていることを特徴としている。

上記構成によれば、アンテナコイル部のＱ値がより高くなるとともに、設置面に対向する方向への磁界強度が強くなり性能が向上する。

また請求項５〜８に記載のＲＦＩＤ用アンテナは、請求項１〜４において、前記アンテナコイル部は携帯端末に配設されていることを特徴としている。

上記構成によれば、携帯端末における通信特性が向上する。

また請求項９に記載のアンテナコイルの製造方法は、１本の導線を所定間隔で環状に、中心軸に直交する方向に複数回巻回して第１のアンテナコイル部を作成する第１の巻回工程と、前記１本の導線の第１のアンテナコイル部の巻回終端を、該第１のアンテナコイル部の巻回面上に積層し該巻回面に沿って環状に複数回巻回して第２のアンテナコイル部を作成する第２の巻回工程と、前記１本の導線の前記第１のアンテナコイル部の巻回終端を切断して２個のアンテナコイルを得る工程とを備えたことを特徴としている。

また請求項１０に記載のアンテナコイルの製造方法は、１本の導線を所定間隔で環状に、中心軸に直交する方向に複数回巻回して第１のアンテナコイル部を作成する第１の巻回工程と、前記１本の導線の第１のアンテナコイル部の巻回終端を、該第１のアンテナコイル部の巻回面上に積層し該巻回面に沿って環状に複数回巻回して第２のアンテナコイル部を作成する第２の巻回工程と、前記第２の巻回工程の後に、該第２の巻回工程を繰り返し実行してｎ個（ｎは３以上の正数）のアンテナコイル部を形成する工程と、前記１本の導線の、前記ｎ個のアンテナコイル部の各巻回終端を各々切断してｎ個のアンテナコイルを得る工程とを備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、簡単な工程により複数のアンテナコイルを容易に製造することができる。

（１）請求項１〜８に記載の発明によれば、従来のＦＰＣタイプのアンテナ等と比較して、アンテナコイル部のＱ値、インダクタンスＬ値等の特性が向上し、それにともなって通信可能範囲も広がる。また、板状の磁性材とその面上に配設したアンテナコイル部とから成るため、薄型であり、省スペース化を図ることができる。
（２）また請求項２に記載の発明によれば、アンテナコイル部のＱ特性がさらに向上する。
（３）また請求項３，４に記載の発明によれば、アンテナコイル部のＱ値がより高くなるとともに、設置面に対向する方向への磁界強度が強くなり性能が向上する。
（４）また請求項５〜８に記載の発明によれば、携帯端末における通信特性が向上する。
（５）また請求項９、１０に記載の発明によれば、簡単な工程により複数のアンテナコイルを容易に製造することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。

図１、図２は、リーダー／ライター（読み取り・書き込み装置）に本体をかざすと電磁結合によりリーダー／ライターとの通信がなされる携帯端末に、本発明を適用した実施例を表し、図１（ａ）は本発明のアンテナが設置された携帯端末１００の平面を、図１（ｂ）は本発明のアンテナの断面を、図２はアンテナコイル部の平面を各々示している。

図１において携帯端末１００のスピーカ部５０における、スピーカ５０ａ，５０ｂを除く部位には磁性材１が配設されている。この磁性材１上のスピーカ５０ａ，５０ｂの外周には１本の導線２を環状に数回巻回しそれらを例えば樹脂３で固定したアンテナコイル部２ａが配設されている。

アンテナコイル部２ａと磁性材１は接着材等で固定されている。また樹脂３は、例えばＰＥＴ、熱硬化樹脂、接着材等で構成される。尚、６０はバッテリーパックである。

アンテナコイル部２ａの１本の導線２は、所定の均一な間隔を隔てて巻回されており、これによってアンテナのＱ特性を向上させている。

本発明のアンテナは、携帯端末１００の、限られたスペースであるスピーカ部５０上に設けることができるため、幅方向へ無駄なスペースをとることなくコンパクトに配設することができる。

前記アンテナコイル部２ａは、例えば図２（ａ）のように環状に形成した内枠体７０ａの外周に１本の導線２を複数回所定間隔で巻回した後、内枠体７０ａを除去して製造する。

また複数個のアンテナコイル部を製造する場合は、例えば図３に示すように、１本の導線２を内枠体７０ａの外周に所定間隔で環状に複数回巻回して第１のアンテナコイル部２ａを形成し、導線２の、前記アンテナコイル部２ａの巻回終端を、第１のアンテナコイル部２ａの巻回面上に積層し環状に複数回巻回して第２のアンテナコイル部２ｂを形成し、それら工程を繰り返してｎ個のアンテナコイル部（２ａ〜２ｎ）を形成し、その後各アンテナコイル部の各巻回終端を各々切断すれば、容易にｎ個のアンテナコイル部を得ることができる。

図３において７０ｂは各アンテナコイル部２ａ〜２ｎの形状に合わせた収納用の外枠体である。

また前記切断後の各アンテナコイル部の導線２の端部は補強板８０により固定するものである。尚図２、図３において磁性材１および樹脂３は図示省略している。 上記のように構成された本発明のアンテナコイル部２ａと、従来のＦＦＣケーブル（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｌａｔ Ｃａｂｌｅ；可とう性平板電線）タイプと、ワイヤー（ｗｉｒｅ）タイプのアンテナコイル部の、ｆ＝１３．５６ＭＨ_Zにおける静特性（アンテナコイルＬ値、アンテナコイルＱ値）を、インピーダンスアナライザーにより測定した結果を図４に示す。

図４によれば、本発明のアンテナコイル部２ａは従来のＦＦＣタイプやワイヤータイプのものよりＬ値、Ｑ値が高くなっていることがわかる。

また、リーダー／ライターとしてＲＣ−４６０Ｃを用意し、携帯端末として、本発明のアンテナコイル部２ａ、従来のＦＦＣタイプ、ワイヤー（ｗｉｒｅ）タイプのアンテナコイル部を各々用いたモバイルＦｅｌｉｃａ 端末を用意し、それらの間で通信を行って通信可能範囲（距離）を測定した結果を図５に示す。

図５によれば、本発明のアンテナコイル部２ａは、従来のＦＦＣタイプやワイヤータイプのものより通信可能範囲（距離）が広がっていることがわかる。

尚図４、図５の各測定サンプルは、４回巻きのアンテナコイル部を使用している。

前記アンテナコイル部の１本の導線２の断面形状は例えば図６のとおりである。図６において（ａ）は平面図、（ｂ）〜（ｄ）は（ａ）のＡ−Ａ´断面拡大図であり、樹脂３は図示省略している。

図６（ｂ）は断面円形状の導線２０Ａの例（タイプＡ）を示している。図６（ｃ）は長軸径と短軸径を有した導線２０Ｂを、長軸径が磁性材１の板面に直交する方向に沿うように配設した例（タイプＢ）を示している。図６（ｄ）は長軸径と短軸径を有した導線２０Ｃを、長軸径が磁性材１の板面に平行となるように配設した例（タイプＣ）を示している。

図６のタイプＡ〜タイプＣのアンテナコイル部について、ｆ＝１３．５６ＭＨ_Zにおける静特性をインピーダンスアナライザーにより測定した結果を図７に示す。図７によれば、タイプＢのＬ値、Ｑ値が特に高いことがわかる。

これは、図８の磁界分布図に示すように、アンテナコイル部を構成する導線２０Ｂの長軸径を磁性材１の板面に直交する方向に沿うように配設したタイプＢ（図８（ａ））の方が、導線２０Ｃの長軸径を磁性材１の板面と平行に配設したタイプＣ（図８（ｂ））よりも、Ｑ値が高く磁界強度が強くなるためである。

尚、アンテナコイル部の１本の導線２の巻回回数は、リーダー／ライター側のインダクタンスＬの値に応じて適宜決定するものである。

また、本発明のアンテナコイル部は携帯端末に適用するに限らず、テレビ用リモコン、デジタルカメラや、非接触型ＩＣカード、ＩＣタグ等に適用することができ、その場合も前記と同様の作用、効果が得られる。

本発明のアンテナの一実施形態例を表し、（ａ）は携帯端末の平面図、（ｂ）は要部断面図。 本発明のアンテナの一実施形態例の要部平面図。 本発明のアンテナコイルの製造方法を示す説明図。 本発明の実施形態例におけるアンテナコイルと従来のアンテナコイルの静特性比較を表すグラフ。 本発明の実施形態例におけるアンテナコイルと従来のアンテナコイルの通信可能範囲の比較を表すグラフ。 本発明の実施形態におけるアンテナコイル部の実施例を示す説明図。 図６の実施例の各タイプの静特性を示すグラフ。 図６の実施例の各タイプの磁界分布を表す説明図。

符号の説明

１…磁性材、２、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…導線、２ａ〜２ｎ…アンテナコイル部、３…樹脂、５０…スピーカ部、５０ａ，５０ｂ…スピーカ、７０ａ…内枠体、７０ｂ…外枠体、８０…補強板、１００…携帯端末。

Claims (10)

1. ＲＦＩＤ機器と信号の授受を行うＲＦＩＤ用アンテナであって、
   当該アンテナが設置される機器側に配設された板状の磁性材と、
   前記磁性材の、前記設置面と反対側の面に、１本の導線を、前記磁性材の板面に沿って所定間隔で環状に複数回巻回して固定されたアンテナコイル部と
   を備えたことを特徴とするＲＦＩＤ用アンテナ。
2. 前記１本の導線の巻回間隔は均一であることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
3. 前記１本の導線は、長軸径と短軸径を有した断面形状に形成され、該長軸径が前記磁性材の板面に直交する方向に沿って配設されていることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
4. 前記１本の導線は、長軸径と短軸径を有した断面形状に形成され、該長軸径が前記磁性材の板面に直交する方向に沿って配設されていることを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
5. 前記アンテナコイル部は携帯端末に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
6. 前記アンテナコイル部は携帯端末に配設されていることを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
7. 前記アンテナコイル部は携帯端末に配設されていることを特徴とする請求項３に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
8. 前記アンテナコイル部は携帯端末に配設されていることを特徴とする請求項４に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
9. １本の導線を所定間隔で環状に、中心軸に直交する方向に複数回巻回して第１のアンテナコイル部を作成する第１の巻回工程と、
   前記１本の導線の第１のアンテナコイル部の巻回終端を、該第１のアンテナコイル部の巻回面上に積層し該巻回面に沿って環状に複数回巻回して第２のアンテナコイル部を作成する第２の巻回工程と、
   前記１本の導線の前記第１のアンテナコイル部の巻回終端を切断して２個のアンテナコイルを得る工程とを備えたことを特徴とするアンテナコイルの製造方法。
10. １本の導線を所定間隔で環状に、中心軸に直交する方向に複数回巻回して第１のアンテナコイル部を作成する第１の巻回工程と、
    前記１本の導線の第１のアンテナコイル部の巻回終端を、該第１のアンテナコイル部の巻回面上に積層し該巻回面に沿って環状に複数回巻回して第２のアンテナコイル部を作成する第２の巻回工程と、
    前記第２の巻回工程の後に、該第２の巻回工程を繰り返し実行してｎ個（ｎは３以上の正数）のアンテナコイル部を形成する工程と、
    前記１本の導線の、前記ｎ個のアンテナコイル部の各巻回終端を各々切断してｎ個のアンテナコイルを得る工程と
    を備えたことを特徴とするアンテナコイルの製造方法。