JP2014116921A - アンテナモジュール、アンテナモジュール前駆体及び該アンテナモジュールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アンテナ基材に対して断面が方形をなす導電線からなるアンテナコイルが渦巻状に配置されたアンテナパターンを有するアンテナアセンブリを、両面接着材層を介して、格子状に分割された多数個の小片が面状に集合している磁性シートと接合するとき、アンテナコイルを磁性シート側に向けてアンテナアセンブリと磁性シート積層体とを合体させる。次いで、合体したアンテナモジュール前駆体を、緩衝材を介して、その厚さ方向にプレスして目的物のアンテナモジュールにする。
【選択図】図8
Description
磁束を集束するための磁性シートと、
当該磁性シートの上面に接着された両面接着材層と、
前記両面接着材層上に積層された、所定のコイルパターンの導線部及び隙間部を有するアンテナコイルと、
前記アンテナコイル上に積層されたアンテナ基材と、を備え、
前記アンテナコイルと前記磁性シートとの間で前記両面接着材層が圧潰されて変形し、少なくとも前記アンテナコイルの前記隙間部で前記両面接着材層の一部が膨出していることを特徴とする。
磁束を集束するための磁性シートを準備するステップと、
前記磁性シート上に両面接着材層を堆積するステップと、
所定のコイルパターンの導線部及び隙間部を有するアンテナコイル、及び、当該アンテナコイルに結合されたアンテナ基材を含むアンテナアセンブリを前記両面接着材層上に積層し、アンテナモジュール前駆体を形成するステップと、
前記アンテナモジュール前駆体を積層方向に緩衝材を介して押圧するステップと、を含むことを特徴とする。
図1は、当該アンテナモジュール(アンテナ装置)10の分解斜視図である。本発明の一実施形態のアンテナモジュール10の構造について詳細に説明する。
図2に示すとおり、磁性シート積層体11は、磁性シート110上に両面接着材層120を形成した積層体である。両面接着材層120の上面には、剥離用保護フィルム125が選択的に貼り付けられる(図2(a)参照)。
本実施形態に係るアンテナモジュール10の磁性シート110について説明する。磁性シート110は、焼結磁性体層111と、当該焼結磁性体層111の下面に形成された接着材層112と、当該接着材層112に貼着された(選択的に剥離可能な)剥離用フェライト保護フィルム113とからなる。焼結磁性体層111は、グリーンフェライトシートを焼成して得た所定形状の焼結フェライトシート、好ましくは、縦横に並列した複数のフェライト焼結体の小片111aの面状集合体からなる。これら隣接する小片111a同士は、密接に突き合わされており、その結果、実質的に隙間が存在していない。そして、焼結磁性体層111(又は磁性シート110)は、その上面及び下面において、実質的に段差がない平坦面を有している。これら小片111aの縦横幅は、好ましくは、約0.3〜3.0mm(本実施形態では2.0mm)で形成され、これにより、磁性シート110を変形させたとき、小片111a間で屈曲して全体として曲面状になる。また、好ましくは、当該焼結磁性体層111はNi−Zn−Cu系材料から選択され、焼結磁性体層111の透磁率の実数部μr’が70以上であり、且つ、透磁率の虚数部μr”が15以下である。上記材質を選択することで、アンテナモジュール10における磁束を効果的に集束し、通信特性を改善することができる。
本実施形態に係るアンテナモジュール10の両面接着材層120について説明する(図1参照)。両面接着材層120は、磁性シート110とアンテナコイル130とを接合して、後述するアンテナモジュール前駆体13を形成する。当該両面接着材層120は、ポリアクリル酸エステル、ポリ塩化ビニール等の合成樹脂や合成ゴム等に軟化剤、接着材や粘着性付与剤等が添加されている半ばゲル状の感圧接着剤からなる。好ましくは、この両面接着材層120の厚みは5μm〜30μmである。当該両面接着材層120の厚みは、後述する押圧手段で圧潰されたときに、十分な接着力を有しつつ、且つ、なるべくアンテナコイル130及び磁性シート110間の距離t2を減少させることができるように、最適化されることが好ましい。なお、本実施例では、ポリアクリル酸エステルを主成分とし、軟化剤、粘着剤、粘性剤等を副成分とする10μm厚の感圧性の両面接着材層120を準備した。
図3に示すとおり、アンテナアセンブリ(又はアンテナ積層体)12は、アンテナ基材140の一面にアンテナコイル130を形成したアンテナ積層体である。アンテナアセンブリ12の上面には、剥離シート143が選択的に貼り付けられる。
本実施形態に係るアンテナモジュール10のアンテナコイル130について説明する。図4に示すとおり、アンテナコイル130は、渦巻き状のコイルパターンの導線部131と、当該導線部131の隣接する線間に形成された隙間部132と、該導線部131の両端に設けられた一対のアンテナ接続パッド133a、133bと、を備える。アンテナアセンブリ12において、アンテナコイル130の最内周ループc1の内方の導線部131が存在しない領域を非アンテナパターン領域Aと定める。また、アンテナコイル130の導線部131及び隙間部132が配置された領域をアンテナパターン領域Bと定める。そして、アンテナコイル130の最外周ループc2の外方の導線部131が存在しない領域をマージン領域Cと定める。つまり、アンテナコイル130の内方から外方に向かって非アンテナパターン領域A、アンテナパターン領域B及びマージン領域Cが隣接して配置されている。
アンテナ基材140は、図3に示すようにアンテナコイル130が下面に形成されると共に接着材層142が上面に形成される基材層141を備える。当該基材層141(又はアンテナ基材140)は、平面形状がほぼ正方形又は長方形をなす耐熱性を有する合成樹脂、例えば、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド等からなる5〜50μm厚、好ましくは5〜15μm厚のシート又はフィルムである。また、アンテナアセンブリ12のアンテナ基材140の上面に、接着材層142を介して剥離シート(又はフィルム)143が選択的に貼り付けられている。この剥離シート143を剥離させることにより、アンテナモジュール10の上面を、当該接着材層142を介して所望の対象に貼り付け可能である。
図6及び図7は、アンテナモジュール前駆体13の斜視図及び断面図である。アンテナモジュール前駆体13は、上述した磁性シート110、両面接着材層120、アンテナコイル130及びアンテナ基材140を順に積み重ねたものである。このアンテナ前駆体13では、両面接着材層120とアンテナ基材140との間において、アンテナコイル130の隙間部132、非アンテナパターン領域A及びマージン領域Cに空洞Sが形成されている。そして、アンテナコイル130の導線部131の下面のみが両面接着材層120の上面に接着している。つまり、このような状態では、アンテナアセンブリ12と磁性シート積層体11とは、アンテナコイル130と焼結磁性体層111との間に介在する両面接着材層120の一部分によってのみ、接合している。したがって、磁性シート積層体11とアンテナアセンブリ12との接合力は十分とは言えない。また、アンテナコイル130の導線部131下面と焼結磁性体層111上面とは、距離t1で離隔している。当該距離t1は、両面接着材層120の幅とほぼ同じである。つまり、本実施形態では、t1は約10μmである。
アンテナモジュール10はアンテナモジュール前駆体13を所定の荷重でプレスすることにより形成される。図8に示すとおり、アンテナモジュール10は、磁束を集束するための磁性シート110と、当該磁性シート110の上面に接着された両面接着材層120と、当該両面接着材層120上に積層されたアンテナコイル130と、当該アンテナコイル130上に積層されたアンテナ基材140と、を備える。そして、アンテナコイル130と磁性シート110との間で両面接着材層120が圧潰されて変形し、少なくともアンテナコイル130の隙間部132で両面接着材層120の一部が膨出している。つまり、両面接着材層120には、導線部131に圧延された圧潰部121、及び、隙間部132内に隆起した膨出部122が形成されている。そして、当該両面接着材層120の膨出部122の上面とアンテナ基材140(基材層141)の下面とが結合している。また、アンテナコイル130の導線部131の側部と、両面接着材層120の膨出部122の側部とが部分的に結合している。
本実施形態のアンテナモジュール10の製造方法は、磁束を集束するための磁性シート110を準備するステップS1と、磁性シート110上に両面接着材層120を堆積して、磁性シート積層体11を形成するステップS2と、所定のコイルパターンの導線部131及び隙間部132を有するアンテナコイル130をアンテナ基材140上に形成してアンテナアセンブリ12を形成するステップS3と、アンテナアセンブリ12を磁性体シート積層体11の両面接着材層120上に積層(接着)し、アンテナモジュール前駆体13を形成するステップS4と、アンテナモジュール前駆体13を積層方向に緩衝材Tを介して押圧するステップS5と、を含む。以下各工程について、詳細に説明する。
次に、本発明の一実施例のアンテナモジュールの電磁気的性能の実験結果を示す。実施例のサンプルを以下のように製造し、比較例のサンプルと比較検証した。
まず、片面格子状の断面がV字形の分割溝が40μmの深さで刻設された厚みが100μmの焼結フェライトシート111”を準備した。該焼結フェライトシート111”の一面(図11に示す焼結フェライトシートの下面)に厚みが10μmの接着材層112を形成した。該接着材層112を介して、厚みが10μmのポリエチレンテレフタレートからなるフェライト保護フィルム113を積層させて感圧接着した。
他方、本発明に係るアンテナモジュールの相対的効果を把握するために、実施例と同様の製法で、従来式のアンテナモジュール10Rを作製して比較した。相違点として、アンテナモジュール10Rでは、上記実施例において使用したものと同じアンテナアセンブリ12Rのアンテナコイル130Rに30μmの絶縁性樹脂保護被膜135Rを形成した。そして、図14のSEM画像で示されたアンテナモジュール10Rを比較例として作製した。このアンテナモジュール10Rは、従来のごとく、10μm厚の両面接着材層120Rと、30μm厚の絶縁性樹脂保護被膜135Rと、12.5μmの基材層141Rの合計52.5μmの厚みを少なくとも介して、アンテナコイル130が磁性シート110に相対峙するように配置された構造を有している。つまり、アンテナモジュール10Rでは、下層から、フェライト保護フィルム113R、接着材層112R、焼結磁性体層111R、両面接着材層120R、絶縁性樹脂保護被膜135R、基材層141R、接着材層142R、アンテナコイル130R、接着材層144R、及び、剥離シート143Rが積層されている。
すなわち、本実施形態のアンテナモジュール10では、図8に示したように、両面接着材層120はアンテナコイル130により磁性シート110側に相対的に押圧されたことで、両者は限りなく近づいている。特にアンテナコイル120の先端が有する合計面積は、アンテナ基材140全体の面積より狭いので、プレス時の荷重が、先端に集中して両面接着材層120に深く食い込んでいる。その結果、本実施形態におけるアンテナコイル130を磁性シート110に対して、いわゆる「直付け」する構造に限りなく近付いた。よって、本発明に係るアンテナモジュール10では、アンテナ特性の良否を決定するL値及びQ値がアンテナコイルの相当直径が比較的小さいにもかかわらず、周波数13.56MHz帯域において、相対的に大きなL値及び値が提供される。
以上説明した第1の実施形態のアンテナモジュール前駆体13では、アンテナコイル130の導線部131が広域に亘って存在しない領域、すなわち、非アンテナパターン領域A及びマージン領域Cにおいて空洞Sが形成される(図7参照)。それ故、アンテナモジュール前駆体13をプレスしたときに、空洞領域においてアンテナ基材140と磁性シート110とが互いに近接するように陥没することが避けられない。つまり、アンテナモジュール10の上面(アンテナ基材140の上面)又は下面(磁性シート110下面)は湾曲部を含んでいる。なお、本実施形態では、磁性シート110の方がアンテナ基材140よりも硬質であるため、図8に示したとおり、アンテナ基材140が下方に撓み変形している。
11 磁性シート積層体
12 アンテナアセンブリ
13 アンテナモジュール前駆体
110 磁性シート
111 焼結磁性体層
111a 小片
111b 分割溝
111’ グリーンフェライトシート
111” 焼結フェライトシート
112 接着材層
113 フェライト保護フィルム
114 可撓性導電金属箔
120 両面接着材層
121 圧潰部
122 膨出部
125 剥離用保護フィルム
130 アンテナコイル
131 導線部
132 隙間部
133 接続パッド
140 アンテナ基材
141 基材層
142 接着材層
143 剥離シート
150 スペーサ材
A 非アンテナパターン領域
B アンテナパターン領域
C マージン領域
D 短幅
b1〜b4 区画パターン領域
c1 最内周ループ
c2 最外周ループ
d1 コイルパターンの相当幅
d2 非アンテナパターン領域の短幅
d3 厚み
d4 導線幅
P1 基台
P2 押圧部
T 緩衝材
すなわち、本実施形態のアンテナモジュール10では、図8に示したように、両面接着材層120はアンテナコイル130により磁性シート110側に相対的に押圧されたことで、両者は限りなく近づいている。特にアンテナコイル130の先端が有する合計面積は、アンテナ基材140全体の面積より狭いので、プレス時の荷重が、先端に集中して両面接着材層120に深く食い込んでいる。その結果、本実施形態におけるアンテナコイル130を磁性シート110に対して、いわゆる「直付け」する構造に限りなく近付いた。よって、本発明に係るアンテナモジュール10は、アンテナ基材140のうちアンテナコイル130のない部位と磁性シート110との間の空間厚み(すなわち、膨出した両面接着剤層120の厚み)に比べて、アンテナコイル130と磁性シート110との間の空間厚み(すなわち、圧潰された両面接着剤層120の厚み)が著しく小さくなるように、アンテナコイル130及び磁性シート110が可及的に互いに接近した、いわゆる「可及的な直付け構造」を有している。すなわち、本実施形態では、アンテナ特性の良否を決定するL値及びQ値がアンテナコイルの相当直径が比較的小さいにもかかわらず、周波数13.56MHz帯域において、相対的に大きなL値及びQ値が提供される。
Claims (23)
- 磁束を集束するための磁性シートと、
当該磁性シートの上面に接着された両面接着材層と、
前記両面接着材層上に積層された、所定のコイルパターンの導線部及び隙間部を有するアンテナコイルと、
前記アンテナコイル上に積層されたアンテナ基材と、を備え、
前記アンテナコイルと前記磁性シートとの間で前記両面接着材層が圧潰されて変形し、少なくとも前記アンテナコイルの前記隙間部で前記両面接着材層の一部が膨出していることを特徴とするアンテナモジュール。 - 下面に可撓性導電金属箔が接着された、磁束を集束するための磁性シートと、
当該磁性シートの上面に接着された両面接着材層と、
前記両面接着材層上に積層された、所定のコイルパターンの導線部及び隙間部を有するアンテナコイルと、
前記アンテナコイル上に積層されたアンテナ基材と、を備え、
前記アンテナコイルと前記磁性シートとの間で前記両面接着材層が圧潰されて変形し、少なくとも前記アンテナコイルの前記隙間部で前記両面接着材層の一部が膨出していることを特徴とするアンテナモジュール。 - 磁束を集束するための磁性シートと、
当該磁性シートの上面に接着された両面接着材層と、
前記両面接着材層上に積層された、所定のコイルパターンの導線部及び隙間部を有するアンテナコイルと、
前記アンテナコイル上に積層されたアンテナ基材と、を備えることを特徴とするアンテナモジュール。 - 前記アンテナコイルの最内周ループの内方の非アンテナパターン領域(A)に所定厚のスペーサ材が配置されており、前記非アンテナパターン領域(A)で前記両面接着材層の一部と前記スペーサ材とが結合していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。
- 前記アンテナコイルの最外周ループの外方のマージン領域(C)に所定厚のスペーサ材が配置されており、前記マージン領域(C)で前記両面接着材層の一部と前記スペーサ材とが結合していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。
- 前記アンテナコイルの最内周ループの内方の非アンテナパターン領域(A)に所定厚の第1のスペーサ材が配置されていると共に、前記アンテナコイルの最外周ループの外方のマージン領域(C)に所定厚の第2のスペーサ材が配置されており、前記非アンテナパターン領域(A)及び前記マージン領域(C)の両方で前記両面接着材層の一部と前記第1及び第2のスペーサ材とが結合していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。
- 前記コイルパターンは最外周ループ及び最内周ループを有しており、前記最外周ループ外縁と前記最内周ループ内縁との距離(d1)と、前記最内周ループの短幅(d2)との比率(d1/d2)が0.2〜1.5の範囲にあることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。
- 前記スペーサ材は、前記アンテナコイルの厚みと前記両面接着材層との和に相当する厚みを有していることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。
- 前記磁性シートは、フェライト保護フィルムと、当該フェライト保護フィルム上に配置された接着材層と、当該接着材層の上面に接着された複数の小片が集合した焼結磁性体層と、を備えることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。
- 前記フェライト保護フィルムは、剥離用保護フィルムであることを特徴とする請求項9に記載のアンテナモジュール。
- 前記磁性シートは、可撓性導電金属箔と、当該可撓性導電金属箔上に配置された接着材層と、当該接着材層の上面に接着された複数の小片が集合した焼結磁性体層と、を備えることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。
- 前記アンテナ基材は、前記アンテナコイルが下面に形成される基材層と、当該基材層の上面に形成された接着材層とからなり、前記接着材層の上面に剥離シートが貼着されていることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項にアンテナモジュール。
- 前記アンテナ基材が、実質的に平面状態に保持されていることを特徴とする請求項1、2、3、12のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。
- 前記磁性シートは、透磁率の実数部μr’が70以上且つ透磁率の虚数部μr”が15以下のNi−Zn−Cu系である請求項1乃至13のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。
- 磁束を集束するための磁性シートを準備するステップと、
前記磁性シート上に両面接着材層を堆積するステップと、
所定のコイルパターンの導線部及び隙間部を有するアンテナコイル、及び、当該アンテナコイルに結合されたアンテナ基材を含むアンテナアセンブリを前記両面接着材層上に積層し、アンテナモジュール前駆体を形成するステップと、
前記アンテナモジュール前駆体を積層方向に緩衝材を介して押圧するステップと、を含むことを特徴とするアンテナモジュールの製造方法。 - 前記アンテナコイルの最内周ループの内方の非アンテナパターン領域に所定厚のスペーサ材を配置するステップをさらに含み、前記アンテナモジュール前駆体を押圧すると、前記両面接着材層の一部が前記非アンテナパターン領域で膨出して前記スペーサ材に結合することを特徴とする請求項15に記載の製造方法。
- 前記アンテナコイルの最外周ループの外方のマージン領域に所定厚のスペーサ材を配置するステップをさらに含み、前記アンテナモジュール前駆体を押圧すると、前記両面接着材層の一部が前記マージン領域で膨出して前記スペーサ材に結合することを特徴とする請求項15に記載の製造方法。
- 前記アンテナコイルの最内周ループの内方の非アンテナパターン領域及び前記アンテナコイルの最外周ループの外方のマージン領域に第1及び第2のスペーサ材を配置するステップをさらに含み、前記アンテナモジュール前駆体を押圧すると、前記両面接着材層の一部が前記非アンテナパターン領域及び前記マージン領域で膨出して前記第1及び第2のスペーサ材に結合することを特徴とする請求項15に記載の製造方法。
- 前記両面接着材層は、少なくとも片面に剥離用保護フィルムが貼り付けられており、前記アンテナコイルを前記両面接着材層上に積層する前、及び/又は、前記磁性シート上に両面接着材層を堆積する前に、前記当該剥離用保護フィルムを剥離するステップをさらに含むことを特徴とする請求項15乃至18のいずれか一項に記載のアンテナモジュールの製造方法。
- 前記磁性シートは、フェライト保護フィルムと、当該フェライト保護フィルム上に配置された接着材層と、当該接着材層の上面に接着された複数の小片が集合した焼結磁性体層と、を備えることを特徴とする請求項15乃至19のいずれか一項に記載のアンテナモジュールの製造方法。
- 前記磁性シートは、可撓性導電金属箔と、当該可撓性導電金属箔上に配置された接着材層と、当該接着材層の上面に接着された複数の小片が集合した焼結磁性体層と、を備えることを特徴とする請求項15乃至20のいずれか一項に記載のアンテナモジュールの製造方法。
- 前記コイルパターンは最外周ループ及び最内周ループを有しており、前記最外周ループ外縁と前記最内周ループ内縁との距離(d1)と、前記最内周ループの短幅(d2)との比率(d1/d2)が0.2〜1.5の範囲にあることを特徴とする請求項15乃至21のいずれか一項に記載のアンテナモジュールの製造方法。
- 磁束を集束するための磁性シートと、
当該磁性シートの上面に接着された両面接着材層と、
前記両面接着材層上に積層された、所定のコイルパターンの導線部及び隙間部を有するアンテナコイルと、
前記アンテナコイル上に積層されたアンテナ基材と、を備えるアンテナモジュール前駆体であって、
緩衝材を介して積層方向に所定荷重で押圧されて、前記アンテナコイルと前記磁性シートとの間で前記両面接着材層が圧潰されて変形し、少なくとも前記アンテナコイルの前記隙間部で前記両面接着材層の一部が膨出することで、当該アンテナモジュール前駆体からアンテナモジュールを作製可能であることを特徴とするアンテナモジュール前駆体。
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