JP2011217014A - アンテナモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 片面基板を用いた安価な構成であっても共振周波数のばらつきを抑制することで、通信機器の通信特性を安定化することができるアンテナモジュールを提供すること。
【解決手段】 絶縁体の基板１がループアンテナ５によって区画される内側と外側の回路領域を備え、ループアンテナ５の端子部９の少なくとも一方はループアンテナ５を跨いで端子部９の他方と同じ回路領域に揃えて引き出すジャンパ配線部８を線路の途中に備え、ジャンパ配線部８はループアンテナ５との間に５０μｍ以上６００μｍ以下の厚さを有する絶縁フィルムを介して導電性ペーストの印刷により形成し、基板１のループアンテナ５を配した一面に、端子部９を除いて絶縁保護層を設けるよう構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナモジュールに係り、たとえばＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）などの無線通信機能を有する携帯通信機器に用いられるアンテナモジュールに関する。

従来、ＲＦＩＤなどの無線通信機能を有する携帯通信機器に用いられるアンテナモジュールは、別に設置されるリーダライタ装置との間で電力やデータの伝送を行うものであり、樹脂等を含む絶縁体の基板と、基板上に設けた扁平状コイルによるループアンテナを備えて構成される。

このような情報処理装置では、リーダライタ装置の入出力に用いる共振周波数に同調させて電力やデータの伝送効率を高める整合回路や、装置の動作を制御するＩＣチップ等の電子部品と、ループアンテナとの接続を容易にする目的で、ループアンテナの両端子を扁平状コイルの内側または外側のいずれかの領域に揃えて配置することが一般的である。

そのような構成の例として、特許文献１には基板の両面に導体パターンによるコイルを形成すると共に、これらのコイルをスルーホールを介して直列に接続することにより、アンテナコイルを形成する構成が開示されている。

図５は、特許文献１記載の非接触通信用アンテナのスルーホール部の構成を説明する概略断面図であり、本発明と対比させるために構成を簡略化して記載したものである。

図５において、基板４は両面基板を用い、それぞれの面にループアンテナ５の一部と絶縁保護層６を形成し、基板４を貫通するスルーホール７を介して接続することでループアンテナ５を得る。なお、図中ではアンテナモジュールの一方の面に、軟磁性材料層３を設けた構成を示している。

また、特許文献２には、第１と第２の基材シートで構成され、第１の基材シート面に渦巻き状のコイルからなるアンテナ部を導電インクで印刷し、この渦巻き状のコイルからなるアンテナ部の一部を絶縁層を介して跨ぎ、一対のコイル端とＩＣ回路のアンテナ端子を接続するようにＩＣ回路を第１の基材シート面に接着する一方、第２の基材シート面を第１の基材シートのアンテナ部とＩＣ回路形成面に接着剤層を介して接合してなる非接触式ＩＣシートが開示されている。

図４は、特許文献２記載のＩＣシートのジャンパ配線部の構成を説明する概略断面図であり、本発明と対比させるために構成を簡略化して記載したものである。

図４において、基板４は片面基板を用い、一方の面にループアンテナ５と絶縁保護層６を形成し、ジャンパ配線部８を形成した後、ジャンパ配線部８上に絶縁保護層６を形成してアンテナモジュールを得る。なお、図中ではアンテナモジュールの一方の面に、軟磁性材料層３を設けた構成を示している。

特開２００７−２１４６４６号公報 特開平１１−３４５３０１号公報

近年、携帯通信機器の薄型化、低コスト化が進められており、これにともない、薄くて安価なアンテナモジュールが求められている。種々の携帯通信機器に用いられるアンテナモジュールの多くは、基板上に形成されたループアンテナの端子部分に、整合回路やＩＣチップ等の部品を接続して構成される。

アンテナモジュールの基板は、平面的に見てループアンテナの内側と外側の領域に分けられ、前記の整合回路やＩＣチップ等の部品とループアンテナとの接続を容易にするため、ループアンテナの両端子を前記の内側または外側のいずれかの領域に揃えて配置する必要がある。

特許文献１に開示された構成では、基板の両面に分割したコイルパターンを形成し、スルーホールを介して接続することにより所望のターン数を備えるループアンテナを形成することから、比較的高価な両面基板を用いる必要があり、コストの低減が困難であるという課題がある。

一方、特許文献２に開示された構成では、基板上に形成したループアンテナの配線パターンの一部がレジスト等の絶縁層を介して跨ぐ所謂ジャンパ配線部を有し、安価な片面基板を用いても複数ターンのループアンテナの両端子を同じ領域に揃えて配置することが容易であることから、コスト的に特許文献１の構成よりも安価に製造することが可能である。しかしながら、このような構成では、ループアンテナの配線パターンが交差するジャンパ配線部において線間容量が生じ、製造上のばらつき等に起因する共振周波数のばらつきが大きくなる場合がある。共振周波数のばらつきが大きいと、電力やデータの伝送効率が低下し、携帯通信機器における通信可能距離が短くなる場合があるという課題がある。

本発明は上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、片面基板を用いた安価な構成であっても共振周波数のばらつきを抑制することで、通信機器の通信特性を安定化することができるアンテナモジュールを提供することである。

本発明によれば、絶縁体の基板と、前記基板の一面に扁平状コイルによるループアンテナを配するアンテナモジュールであって、前記基板は前記ループアンテナによって区画される内側と外側の回路領域を備え、前記ループアンテナの端子部の少なくとも一方は、前記ループアンテナを跨いで前記端子部の他方と同じ前記回路領域に揃えて引き出すジャンパ配線を線路の途中に備え、前記ジャンパ配線は前記ループアンテナとの間に５０μｍ以上６００μｍ以下の厚さを有する絶縁フィルムを介して導電性ペーストの印刷により形成し、前記基板の前記ループアンテナを配した一面に、前記端子部を除いて絶縁保護層を設けるよう構成することを特徴とするアンテナモジュールが得られる。

本発明では、ジャンパ配線とループアンテナとの間に絶縁フィルムを介する構成とし、絶縁フィルムの厚さを５０μｍ以上とすることにより、当該部位に発生する線間容量の影響を低減し、線間容量と製造上のばらつき等に起因する共振周波数のばらつきを抑制することができる。また、絶縁フィルムの厚さを６００μｍ以下とすることにより、ループアンテナのジャンパ配線部分における断線や接続不良の発生を抑制することができると共に、薄型のアンテナモジュールへの適用性を高めることができる。

絶縁フィルムの厚さは、線間容量の影響を低減する程度であれば良いが、厚くなってジャンパ配線部の印刷による形成時に配線パターンが途切れて断線することを防ぐため、絶縁フィルムの側面の導電性ペースト印刷量を多くするか、予め絶縁フィルムの側面に接着剤等の樹脂を塗布して段差を低減しておくことが望ましい。

本発明によれば、前記アンテナモジュールのいずれか一方の面に、軟磁性材料層を配するよう構成することができる。

本発明によれば、前記軟磁性材料層は、軟磁性体を含んで構成しても良い。

本発明によれば、前記軟磁性材料層は、軟磁性体粉末と有機結合材から構成しても良い。

本発明では、基板の一面に配するループアンテナは空芯コイルであり、アンテナモジュールのいずれか一方の面に配する軟磁性材料層は磁芯として作用するため、アンテナモジュールを組み合わせる通信機器の通信特性を安定化させると共に、通信機器側への電磁ノイズの影響を抑制することができる。軟磁性材料層の材質は、アンテナモジュールが用いられる機器で電力やデータの伝送に使用する周波数や設計要件に応じて適宜選定すれば良い。

本発明によれば、ジャンパ配線とループアンテナとの間に発生する線間容量の影響を低減することができることから、片面基板を用いた安価な構成であっても、線間容量と製造上のばらつき等に起因する共振周波数のばらつきを抑制することで、通信機器の通信特性を安定化させることができるアンテナモジュールの提供が可能となる。

本発明のアンテナモジュールの構成を説明する概略正面図である。 本発明のアンテナモジュールのジャンパ配線部の構成を説明する概略正面図である。 本発明の軟磁性材料層を設けたアンテナモジュールの構成を説明する概略断面図である。 特許文献２記載のＩＣシートのジャンパ配線部の構成を説明する概略断面図である。 特許文献１記載の非接触通信用アンテナのスルーホール部の構成を説明する概略断面図である。 本発明のアンテナモジュールのジャンパ配線部の構成を説明する概略断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明のアンテナモジュールの構成を説明する概略正面図、図２は本発明のアンテナモジュールのジャンパ配線部の構成を説明する概略正面図である。

図１において、ＰＥＴフィルム等の絶縁性を有する樹脂による基板１の一方の面に、銅箔貼付けやメッキとエッチングを併用したり、銀ペースト等の導電性ペーストを印刷したりすることによりループアンテナ５を形成し、ジャンパ配線部８の接続部分と端子部９を除いた全面に絶縁レジストやカバーレイ等により絶縁保護層（図示せず）を形成する。

次いで、ループアンテナ５を跨いでジャンパ配線部８を形成する部分にポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の樹脂フィルムを用いた絶縁フィルム（図示せず）を配置し、導電性ペーストを用いた印刷によりジャンパ配線部８を形成し、ジャンパ配線部８の周囲に図２に示すような絶縁保護層６を形成してアンテナモジュールを得る。

なお、端子部９の表面に導電めっき処理を行うことにより、回路抵抗の低減および高い耐久性が得られるため好ましい。

図６は本発明のアンテナモジュールのジャンパ配線部の構成を説明する概略断面図である。

図６に示すように、基板４の片面にループアンテナ５、絶縁保護層６、絶縁フィルム１０を形成した後、ジャンパ配線部８、絶縁保護層６を順に形成する。なお、図中ではアンテナモジュールの伝送効率を高めて通信特性を更に向上させるため、ループアンテナ５を形成する面の裏面に軟磁性材料層３を設けた構成を示している。

図３は本発明の軟磁性材料層を設けたアンテナモジュールの構成を説明する概略断面図である

図３の構成は、基板１の片面に、接着剤や粘着テープによる粘着層２を介して軟磁性材料層３を配するものである。軟磁性材料層３は、軟磁性フェライトのシートや、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末を樹脂バインダー等の有機結合材に混合して成形したもの、軟磁性フェライトのタイルを砕き加工したもの、フェライトめっき膜、軟磁性粉末を含む磁性塗料等、アンテナモジュールが用いられる機器で電力やデータの伝送に使用する周波数や設計要件に応じて適宜選定することができる。

軟磁性材料層３はアンテナモジュールの何れか一方の面に配置すれば良く、ループアンテナを形成した側の面に設けることもできる。

（実施例１）
本発明の実施形態に基づき、図１、図２および図６に示す構成で、外形３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの片面フレキシブルプリント基板の片面に３ターン巻のループアンテナ５と端子部９を形成した。ループアンテナ５のジャンパ配線部８の接続部分と端子部９を除いた全面に厚さ１５μｍの絶縁レジストで絶縁保護層６を形成した後、絶縁フィルム１０として厚さ７５μｍの片面粘着層付きＰＥＴフィルムをループアンテナ５のパターンを跨ぐ所定部位に配し、導電性ペースト（銀ペースト）を印刷して厚さ３０μｍのジャンパ配線部８を形成した。

絶縁フィルム１０は、配線パターンが途切れて断線することを防ぐため、絶縁フィルム１０の側面の導電性ペースト印刷量を多くした。また、ジャンパ配線部８は、図２のように厚さ１５μｍの絶縁レジストで覆った。同様の特性を示すアンテナモジュールを、特許文献１のようなスルーホールを有する両面基板を用いて作成する場合に比べ、製造原価を約４０％低減することができた。

厚さ２００μｍのフェライトシートを、厚さ３０μｍの両面粘着テープと厚さ３０μｍのＰＥＴフィルムを用いて両面をラミネートした後、砕き加工を行ってフェライトシートに屈曲性を付与してから製品形状に打ち抜き、フレキシブルプリント基板のループアンテナ５を形成した他方の面に治具を用いて貼り合わせることにより、アンテナモジュールを作製した。

共振周波数の中心値が１３．５６ＭＨｚとなるよう、同一仕様の整合回路とＩＣチップを取り付けたアンテナモジュールを５０個作製し、微調整を行うことなく共振周波数を測定したところ、測定値のばらつきの範囲が１００ｋＨｚであった。

（比較例）
絶縁フィルム１０を設けずに、絶縁レジストの絶縁保護層６上にジャンパ配線部８を直接形成した試料を比較例とした。そのほかの構成は実施例１と同様であった。

実施例１と同様に、共振周波数の中心値が１３．５６ＭＨｚとなるよう、同一仕様の整合回路とＩＣチップを取り付けたアンテナモジュールを５０個作製し、微調整を行うことなく共振周波数を測定したところ、測定値のばらつきの範囲が３００ｋＨｚであった。

実施例１の共振周波数のばらつきは、比較例の共振周波数のばらつきよりも１／３程度に小さくなっており、ジャンパ配線部における絶縁フィルム１０の効果を確認することができた。

以上、本発明の詳細を実施例を用いて説明したが、本発明は実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、当業者であれば当然なしえるであろう各種変形や部材の変更等もまた、本発明に含まれるものである。

１、４ 基板
２ 粘着層
３ 軟磁性材料層
５ ループアンテナ
６ 絶縁保護層
７ スルーホール
８ ジャンパ配線部
９ 端子部
１０ 絶縁フィルム

Claims (4)

1. 絶縁体の基板と、前記基板の一面に扁平状コイルによるループアンテナを配するアンテナモジュールであって、前記基板は前記ループアンテナによって区画される内側と外側の回路領域を備え、前記ループアンテナの端子部の少なくとも一方は、前記ループアンテナを跨いで前記端子部の他方と同じ前記回路領域に揃えて引き出すジャンパ配線部を線路の途中に備え、前記ジャンパ配線部は前記ループアンテナとの間に５０μｍ以上６００μｍ以下の厚さを有する絶縁フィルムを介して導電性ペーストの印刷により形成し、前記基板の前記ループアンテナを配した一面に、前記端子部を除いて絶縁保護層を設けるよう構成することを特徴とするアンテナモジュール。
2. 前記アンテナモジュールのいずれか一方の面に、軟磁性材料層を配するよう構成することを特徴とする、請求項１記載のアンテナモジュール。
3. 前記軟磁性材料層は、軟磁性体を含んで構成することを特徴とする、請求項２記載のアンテナモジュール。
4. 前記軟磁性材料層は、軟磁性体粉末と有機結合材から構成することを特徴とする、請求項２記載のアンテナモジュール。

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