JP2024042403A - アンテナ装置及びこれを備えるｉｃカード - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを抑制しつつ、より大きなキャパシタンスを得ることが可能なアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ装置１は、基材２０と、基材２０の一方の表面２１に設けられたコイルパターンＣＰ及びコイルパターンＣＰの最内周ターンに接続されるキャパシタ電極パターン４００と、基材２０の他方の表面２２を覆う磁性体３０とを備える。キャパシタ電極パターン４００は、基材２０と磁性体３０との間において他の導体パターンを介することなく基材２０を介して磁性体３０と重なり、且つ、互いに平行に延在する複数の線状パターン４０２を含む。これによれば、製造コストを抑制しつつ、より大きなキャパシタンスを得ることが可能なアンテナ装置を提供することが可能となる。
【選択図】図２

Description

本開示は、アンテナ装置及びこれを備えるＩＣカードに関する。

特許文献１には、基材に設けられたコイルパターンと、基材の両面に設けられたキャパシタ電極パターンを備えたＩＣカードが開示されている。しかしながら、基材の両面を用いてキャパシタを形成すると、基材にビア導体を形成する必要があるなど、製造コストが高くなってしまう。これに対し、特許文献２においては、並行に延在する複数の線状パターンを基材の片面に設けることによってキャパシタを形成している。

特開平１１－３５３４４０号公報 特開２００１－３０７０５３号公報

しかしながら、特許文献２の構成では、十分なキャパシタンスを得ることが困難である。

したがって、本開示は、製造コストを抑制しつつ、より大きなキャパシタンスを得ることが可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。

本開示の一実施態様によるアンテナ装置は、基材と、基材の一方の表面に設けられたコイルパターン及びコイルパターンの最内周ターンに接続されるキャパシタ電極パターンと、コイルパターンの少なくとも一部及びキャパシタ電極パターンと重なる磁性体とを備え、キャパシタ電極パターンは、互いに平行に延在する複数の線状パターンを含み、キャパシタ電極パターンと磁性体との間には、絶縁材を介してキャパシタ電極パターンと対向する他の導体パターンが設けられておらず、且つ、基材の他方の表面のうちキャパシタ電極パターンと重なる位置には、他の導体パターンが設けられていない。

本開示によれば、製造コストを抑制しつつ、より大きなキャパシタンスを得ることが可能なアンテナ装置を提供することが可能となる。

図１は、本開示の一実施形態によるアンテナ装置を備えるＩＣカード３の外観を示す略斜視図である。 図２は、本開示の第１の実施形態によるアンテナ装置１を備えるＩＣカード３の構造を説明するための略分解斜視図である。 図３は、本開示の第１の実施形態によるアンテナ装置１を備えるＩＣカード３の構造を説明するための略断面図である。 図４は、第１の実施形態において、基材２０の一方の表面２１に形成された導体パターンの略平面図である。 図５は、キャパシタ電極パターン４００によってキャパシタンスが得られるメカニズムを説明するための模式的な断面図である。 図６は、ＩＣモジュール５０を裏面側から見た略斜視図である。 図７は、ＩＣカード３とカードリーダー６が通信を行う状態を示す模式図である。 図８は、第１の実施形態の第１の変形例によるアンテナ装置１Ａの構成を説明するための図である。 図９は、第１の実施形態の第２の変形例によるアンテナ装置１Ｂの構成を説明するための図である。 図１０は、第１の実施形態の第３の変形例によるアンテナ装置１Ｃの構成を説明するための図である。 図１１は、第１の実施形態の第４の変形例によるアンテナ装置１Ｄの構成を説明するための図である。 図１２は、第１の実施形態の第５の変形例によるアンテナ装置１Ｅの構成を説明するための図である。 図１３は、第１の実施形態の第６の変形例によるアンテナ装置１Ｆの構成を説明するための図である。 図１４は、本開示の第２の実施形態によるアンテナ装置２の構成を説明するための図である。 図１５は、第２の実施形態の第１の変形例によるアンテナ装置２Ａの構成を説明するための図である。 図１６は、第２の実施形態の第２の変形例によるアンテナ装置２Ｂの構成を説明するための図である。 図１７は、第２の実施形態の第３の変形例によるアンテナ装置２Ｃの構成を説明するための図である。 図１８は、第２の実施形態の第４の変形例によるアンテナ装置２Ｄの構成を説明するための図である。 図１９は、第２の実施形態の第５の変形例によるアンテナ装置２Ｅの構成を説明するための図である。 図２０は、本開示の第３の実施形態によるＩＣカード３Ａの構造を説明するための略断面図である。 図２１は、第３の実施形態の変形例によるＩＣカード３Ｂの構造を説明するための略断面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本開示の好ましい実施形態について詳細に説明する。

図１は、本開示の一実施形態によるアンテナ装置を備えるＩＣカード３の外観を示す略斜視図である。

図１に示すように、本実施形態によるＩＣカード３は、Ｙ方向を長手方向、Ｘ方向を短手方向、Ｚ方向を厚み方向とする板状体であり、ＸＹ面を構成する上面３ａと裏面３ｂを有している。ＩＣカード３には後述するＩＣモジュールが内蔵されており、ＩＣモジュールの端子電極ＥがＩＣカード３の上面３ａに露出している。

図２及び図３は、それぞれ本開示の第１の実施形態によるアンテナ装置１を備えるＩＣカード３の構造を説明するための略分解斜視図及び略断面図である。

図２及び図３に示すＩＣカード３は、裏面３ｂ側から上面３ａ側に向かって、プラスチックプレート１０、基材２０、磁性体３０及びメタルプレート４０がこの順に積層された構造を有している。プラスチックプレート１０は、磁束を妨げない樹脂材料からなる。プラスチックプレート１０の表面は、ＩＣカード３の裏面３ｂを構成する。メタルプレート４０は、ステンレスやチタンなどの金属材料からなる。メタルプレート４０の表面はＩＣカード３の上面３ａを構成する。メタルプレート４０には貫通孔４１が設けられており、貫通孔４１の内部にＩＣモジュール５０が配置されている。このように、ＩＣカード３は、本体にメタルプレートが用いられたカードである。

基材２０は、絶縁性樹脂材料からなるフィルムであり、その一方の表面２１にコイルパターンＣＰ及びキャパシタ電極パターン４００が設けられている。フィルム状の基材２０を構成する絶縁性樹脂材料の例としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＩ（ポリイミド）などが挙げられる。基材２０の一方の表面２１はプラスチックプレート１０と向かい合い、基材２０の他方の表面２２は、磁性体３０を介してメタルプレート４０と向かい合う。プラスチックプレート１０と基材２０は、接着層６１を介して接着される。

基材２０の他方の表面２２は、磁性体３０で覆われる。磁性体３０は、シート状部材であっても構わないし、基材２０の他方の表面２２に塗布されたものであっても構わない。磁性体３０がシート状部材である場合、磁性体３０と基材２０は、図３に示すように接着層６２を介して互いに接着される。磁性体３０が基材２０の他方の表面２２に塗布されたものである場合、磁性体３０と基材２０は、接着層を介することなく直接接触する。

磁性体３０及び接着層６２には、ＩＣモジュール５０と重なる位置に、それぞれ貫通孔３１，６４が設けられている。本実施形態によるアンテナ装置１は、基材２０及びその一方の表面２１に形成された導体パターンと、基材２０の他方の表面２２を覆う磁性体３０によって構成される。基材２０の他方の表面２２には、導体パターンが形成されていない。このように、基材２０には、一方の表面２１側にのみ導体パターンが形成されていることから、基材２０を貫通するスルーホール導体を設ける必要がない。このため、磁性体３０を基材２０の他方の表面２２に塗布する場合であっても、磁性体３０がスルーホールを介して基材２０の一方の表面２１側に漏れ出すことがない。メタルプレート４０に設けられた貫通孔４１は、Ｚ方向から見た平面視で、磁性体３０の貫通孔３１と重なりを有している。磁性体３０とメタルプレート４０は、接着層６３を介して接着される。

図４は、第１の実施形態において、基材２０の一方の表面２１に形成された導体パターンの略平面図である。尚、図４に示すＡ－Ａ線は、図３の断面位置を示している。図４においては、基材２０の他方の表面２２側に位置する磁性体３０の貫通孔３１が破線で示されている。

図４に示すように、基材２０の一方の表面２１には、コイルパターンＣＰを構成する第１コイルパターン１００及び第２コイルパターン２００と、キャパシタ電極パターン４００が設けられている。これらのパターンは導電材料から構成されており、例えば、銅、アルミニウム、又はこれらの合金などが挙げられる。

第１コイルパターン１００は、磁性体３０と重なるよう基材２０の外縁に沿って周回する第１周回部１１０と、第１周回部１１０の各ターンに接続され、磁性体３０の貫通孔３１の内縁に沿って第２周回部１２０とを含んでいる。第２周回部１２０は、第１コイルパターン１００の開口１００ａに向かって突出するように周回する部分である。つまり、第１コイルパターン１００の各ターンは、１ターン未満の第１周回部１１０と、１ターン未満の第２周回部１２０によって構成されている。

第１周回部１１０は、実使用時に外部のカードリーダーと結合するアンテナコイルとして機能する。第２周回部１２０は、ＩＣモジュール５０と結合するカップリングコイルとして機能する。第２コイルパターン２００についてもアンテナコイルの一部として機能するものの、主にインダクタンスなどの特性を調整する役割を果たす。図４に示す例では、第１コイルパターン１００のターン数が約３ターンであり、第２コイルパターン２００のターン数が約１ターンである。図４に示す境界Ｂは、第１コイルパターン１００と第２コイルパターン２００の境界であり、コイルパターンＣＰの外周端から１ターン周回した位置と定義する。また、第１コイルパターン１００のパターン幅と第２コイルパターン２００のパターン幅に差がある場合、パターン幅が変化する位置を境界Ｂと定義しても構わない。コイルパターンＣＰの外周端は、いずれの外部回路にも接続されておらず、開放されている。

第１コイルパターン１００は、外周端（つまり境界Ｂ）を始点とした場合、第１周回部１１０については左回り（反時計回り）に周回するのに対し、第２周回部１２０については右回り（時計回り）に周回する。つまり、第１周回部１１０と第２周回部１２０は、互いに逆方向に周回する。第２コイルパターン２００については、第１コイルパターン１００の第１周回部１１０と同方向に周回する。また、第１コイルパターン１００の第１周回部１１０のパターン幅をＷ１１、第２周回部１２０のパターン幅をＷ１２、第２コイルパターン２００のパターン幅をＷ２とした場合、図４に示す例では、Ｗ１１＝Ｗ２＞Ｗ１２である。これによれば、第１コイルパターン１００の第１周回部１１０及び第２コイルパターン２００の抵抗値を低減しつつ、限られたスペースに第１コイルパターン１００の第２周回部１２０を配置することが可能となる。また、第１コイルパターン１００の第１周回部１１０のパターン幅Ｗ１１が十分に確保されることから、パターンの厚みを薄くしても低抵抗を確保することができる。パターン幅Ｗ１１は、後述する線状パターン４０２のパターン幅Ｗ４よりも大きくても構わない。

第１コイルパターン１００の第１周回部１１０及び第２コイルパターン２００は、全区間が磁性体３０と重なるのに対し、第１コイルパターン１００の第２周回部１２０は、磁性体３０の貫通孔３１と重なるよう、貫通孔３１の内縁の３辺の内側に沿って周回する。このため、第１コイルパターン１００の第２周回部１２０は、少なくとも一部が磁性体３０と重なりを有していない。そして、第１コイルパターン１００の第２周回部１２０は、磁性体３０の貫通孔３１を介して、メタルプレート４０の貫通孔４１に配置されたＩＣモジュール５０とＺ方向に重なる。

キャパシタ電極パターン４００は、第１コイルパターン１００の開口１００ａ内に配置され、第１コイルパターン１００の内周端に接続されている。キャパシタ電極パターン４００は、Ｙ方向に延在する線状パターン４０１と、線状パターン４０１から分岐してＸ方向に平行に延在する複数の線状パターン４０２とを有している。線状パターン４０２の延在方向は、厳密にＸ方向である必要はない。また、線状パターン４０２の延在方向が直線的である必要はなく、途中で折れ曲がっていても構わないし、延在方向が周期的に変化する蛇行形状であっても構わない。さらに、複数の線状パターン４０２同士は、厳密に平行である必要はない。上述の通り、基材２０の他方の表面２２には導体パターンが設けられていないことから、キャパシタ電極パターン４００は、基材２０と磁性体３０との間において、他の導体パターンを介することなく基材２０を介して磁性体３０と重なることになる。言い換えれば、キャパシタ電極パターン４００と磁性体３０との間には、絶縁材を介してキャパシタ電極パターン４００と対向する導体パターンが設けられておらず、且つ、基材２０の他方の表面２２のうちキャパシタ電極パターン４００と重なる位置には、導体パターンが設けられていない。キャパシタ電極パターン４００は終端された導体パターンであり、したがって、コイルパターンＣＰは両端が開放された構造を有している。

図５は、キャパシタ電極パターン４００によってキャパシタンスが得られるメカニズムを説明するための模式的な断面図である。

図５に示すように、キャパシタ電極パターン４００の線状パターン４０２は、Ｚ方向に向かい合う対向電極を持たないものの、Ｙ方向に隣接する線状パターン４０２間においてキャパシタンスが生じる。このようなキャパシタンスとしては、Ｙ方向の隣接によって直接的に生じる成分Ｃ１だけでなく、磁性体３０を介して生じる成分Ｃ２が含まれる。ここで、線状パターン４０２のＸ方向におけるパターン幅をＷ４とし、Ｘ方向に隣接する線状パターン４０２の距離をＷ５とした場合、Ｗ４＞Ｗ５であり、磁性体３０との対向面積が十分に確保されている。線状パターン４０２のＺ方向における厚みＨについては、パターン間の距離Ｗ５よりも十分に小さく、これにより、直接的に生じる成分Ｃ１については僅かである。

しかしながら、線状パターン４０２は、基材２０を介して磁性体３０と重なっていることから、磁性体３０を介して生じる成分Ｃ２によってキャパシタンスが高められる。キャパシタンスの成分Ｃ２は、基材２０の厚みＴ２０が薄いほど大きくなり、且つ、基材２０の誘電率が磁性体３０の誘電率よりも低い状態において、基材２０の誘電率が高いほど大きくなる。このため、基材２０の厚みＴ２０は、磁性体３０の厚みＴ３０よりも薄くても構わない。また、磁性体３０の誘電率としては、基材２０の誘電率の数十倍から数百倍であっても構わない。一例として、基材２０がＰＥＴ（誘電率ε＝約３）からなる場合、磁性体３０の誘電率εは１０００程度であっても構わない。上述の通り、磁性体３０は、シート状部材であっても構わないし、基材２０の他方の表面２２に塗布されたものであっても構わない。いずれの場合であっても、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金磁性体、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ－Ｃｒ系合金磁性体、又は、Ｆｅ－Ａｌ－Ｃｒ系合金磁性体などからなる磁性金属粉末とバインダー樹脂を混合した材料を用いることができる。ここで、成分Ｃ２をより高めるためには、磁性体３０に含まれる磁性金属粉末がＸＹ平面方向に扁平し、Ｚ方向における厚みが薄い扁平形状を有していることが望ましい。

さらに、本実施形態においては、磁性体３０から見て基材２０の反対側にメタルプレート４０が存在していることから、メタルプレート４０を介した成分Ｃ３が生じる。この成分Ｃ３によって、成分Ｃ２を形成する誘電体として機能する基材２０にかかる電界が高められ、且つ、電界が線状パターン４０２の面内に広がることから、成分Ｃ２が大きくなる。

このようなメカニズムにより、線状パターン４０２は、Ｚ方向に向かい合う対向電極を持たないものの、基材２０を介して磁性体３０、接着層６３及びメタルプレート４０によって覆われることから、成分Ｃ２によって大きなキャパシタンスを得ることが可能となる。

図６は、ＩＣモジュール５０を裏面側から見た略斜視図である。

図６に示すように、ＩＣモジュール５０は、モジュール基板５１と、モジュール基板５１に搭載又は内蔵されたＩＣチップ５２と、カップリングコイル５３とを備えている。ＩＣチップ５２は、ドーム状の保護樹脂５４で覆われることにより保護されている。保護樹脂５４は絶縁部材からなる。モジュール基板５１の表面側には、図１に示す端子電極Ｅが設けられる。このような構成を有するＩＣモジュール５０は、メタルプレート４０に設けられた貫通孔４１に収容される。ＩＣモジュール５０が貫通孔４１に収容されると、カップリングコイル５３と基材２０に設けられた第１コイルパターン１００の第２周回部１２０が電磁界結合する。そして、第２周回部１２０は、アンテナコイルとして機能する第１周回部１１０に接続されていることから、コイルパターンＣＰを介して、ＩＣモジュール５０が外部と通信可能となる。

これにより、図７に示すように、ＩＣカード３の裏面３ｂをカードリーダー６と向かい合わせれば、カードリーダー６とＩＣチップ５２との間で通信を行うことができる。つまり、カードリーダー６は、コイルパターンＣＰを経由して、ＩＣモジュール５０のカップリングコイル５３と結合し、これによりＩＣチップ５２との通信が実現される。

以上説明したように、本実施形態によるアンテナ装置１は、第１コイルパターン１００の内周端に接続されたキャパシタ電極パターン４００が複数の線状パターン４０２を含むとともに、基材２０を介して線状パターン４０２が磁性体３０及びメタルプレート４０で覆われていることから、基材２０の他方の表面２２に対向電極を設けることなく、大きなキャパシタンスを得ることが可能となる。そのため、コイルパターンのターン数を増やさずともアンテナ装置１の共振周波数を容易に調整できることから、コイルパターンのターン数を増やした場合における抵抗の増加、インダクタンスの過剰増加による特性劣化を抑制することができる。また、本実施形態においては、基材２０の他方の表面２２に導体パターンが形成されないことから、基材２０にビア導体を形成する必要がなく、製造コストを削減することが可能となる。

図８は、第１の実施形態の第１の変形例によるアンテナ装置１Ａの構成を説明するための図であり、基材２０の一方の表面２１に形成された導体パターンを示している。

図８に示す第１の変形例は、キャパシタ電極パターン４００がミアンダパターン４０３によって構成されている点において、第１の実施形態によるアンテナ装置１と相違している。その他の基本的な構成については、第１の実施形態によるアンテナ装置１と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。第１の変形例が例示するように、キャパシタ電極パターン４００が櫛歯状である必要はなく、ミアンダ状であっても構わない。

図９は、第１の実施形態の第２の変形例によるアンテナ装置１Ｂの構成を説明するための図であり、基材２０の一方の表面２１に形成された導体パターンを示している。

図９に示す第２の変形例においては、キャパシタ電極パターン４００がＸ方向に延在する複数の線状パターン４１２，４２２を有し、これらがＹ方向に交互に配列された構成を有している。複数の線状パターン４１２は、Ｙ方向に延在する線状パターン４１１を介して第１コイルパターン１００の内周端に接続されている。複数の線状パターン４２２は、Ｙ方向に延在する線状パターン４２１を介して第１コイルパターン１００の最内周ターンであって、内周端よりも外周側に位置する接続点に接続されている。その他の基本的な構成については、第１の実施形態によるアンテナ装置１と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。第２の変形例が例示するように、キャパシタ電極パターン４００は、櫛歯状である線状パターン４１１，４１２と櫛歯状である線状パターン４２１，４２２が噛み合う形状であっても構わない。

図１０は、第１の実施形態の第３の変形例によるアンテナ装置１Ｃの構成を説明するための図であり、基材２０の一方の表面２１に形成された導体パターンを示している。

図１０に示す第３の変形例は、キャパシタ電極パターン４００がＹ方向に延在する線状パターン４３１と、線状パターン４３１からＸ方向における両側に分岐する複数の線状パターン４３２によって構成されている点において、第１の実施形態によるアンテナ装置１と相違している。その他の基本的な構成については、第１の実施形態によるアンテナ装置１と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。第３の変形例が例示するように、幹線となる線状パターンと幹線から分岐する線状パターンの形状については特に限定されない。

図１１は、第１の実施形態の第４の変形例によるアンテナ装置１Ｄの構成を説明するための図であり、基材２０の一方の表面２１に形成された導体パターンを示している。

図１１に示す第４の変形例は、キャパシタ電極パターン４００がＹ方向に延在する線状パターン４４１と、線状パターン４４１からＸ方向に分岐する複数の線状パターン４４２，４４３によって構成されている点において、第１の実施形態によるアンテナ装置１と相違している。その他の基本的な構成については、第１の実施形態によるアンテナ装置１と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。線状パターン４４２は、Ｙ方向における位置が第２周回部１２０と重ならない位置に設けられている。これに対し、線状パターン４４３は、第１周回部１１０と第２周回部１２０によってＸ方向から挟まれる位置に設けられている。線状パターン４４２のＸ方向における長さは、線状パターン４４３のＸ方向における長さよりも長い。これにより、第１コイルパターン１００の開口１００ａの開口面積の５０％以上がキャパシタ電極パターン４００によって占有される。このような構成によれば、より大きなキャパシタンスを得ることが可能となる。

図１２は、第１の実施形態の第５の変形例によるアンテナ装置１Ｅの構成を説明するための図であり、基材２０の一方の表面２１に形成された導体パターンを示している。

図１２に示す第５の変形例においては、第２コイルパターン２００が省略される代わりに第１コイルパターン１００のターン数が４ターンに増大しているとともに、第２周回部１２０におけるパターン幅がより縮小されている。第２周回部１２０の開口１２０ａの開口幅Ｗ６は、第２周回部１２０の巻き幅Ｗ７より大きい。巻き幅とは、最外周ターンの外周エッジから最内周ターンの内周エッジまでの距離を指す。その他の基本的な構成については、第１の実施形態の第４の変形例によるアンテナ装置１Ｄと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。このような構成によれば、第１コイルパターン１００のターン数が多い場合であっても、限られたスペースに第２周回部１２０を配置することが可能となる。

図１３は、第１の実施形態の第６の変形例によるアンテナ装置１Ｆの構成を説明するための図であり、基材２０の一方の表面２１に形成された導体パターンを示している。

図１３に示す第６の変形例においては、Ｘ方向に延在する線状パターン４０２のＹ方向におけるパターン幅が縮小されているとともに、Ｙ方向に延在する線状パターン４０１との接続部分において、パターン幅がさらに縮小されている。また、図１３に示す第６の変形例においては、第２周回部１２０が貫通孔３１の内縁の４辺の内側に沿って周回している部分と貫通孔３１の内縁の３辺の内側に沿って周回している部分を含む。図１３に示す第６の変形例では、第１周回部１１０の最内周ターンに接続される第２周回部１２０が貫通孔３１の内縁の３辺の内側に沿って周回し、第１周回部１１０の最内周ターン以外のターンに接続される第２周回部１２０が貫通孔３１の内縁の４辺の内側に沿って周回している。その他の基本的な構成については、第１の実施形態によるアンテナ装置１と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。このような形状を有するキャパシタ電極パターン４００を用いれば、トリミングによって任意の本数の線状パターン４０２を線状パターン４０１から切り離すことによって、キャパシタンスの微調整が可能となる。また、第２周回部１２０が貫通孔３１の内縁の４辺の内側に沿って周回する部分を含むことから、第２周回部１２０とＩＣモジュール５０の結合がより高められる。

図１４は、本開示の第２の実施形態によるアンテナ装置２の構成を説明するための図であり、基材２０の一方の表面２１に形成された導体パターンを示している。

図１４に示すように、第２の実施形態によるアンテナ装置２は、コイルパターンＣＰが第３コイルパターン３００をさらに含んでいる点において、第１の実施形態によるアンテナ装置１と相違する。その他の基本的な構成については、第１の実施形態によるアンテナ装置１と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

第３コイルパターン３００は、第１コイルパターン１００の内周端に接続され、キャパシタ電極パターン４００の外周に沿って第１周回部１１０と同方向に周回する。第３コイルパターン３００はアンテナコイルの一部として機能するものの、主にインダクタンスなどの特性を調整する役割を果たす。第１コイルパターン１００のパターン幅と第３コイルパターン３００のパターン幅に差がある場合、パターン幅が変化する位置が第１コイルパターン１００と第３コイルパターン３００の境界と定義しても構わない。

図１４に示す例では、第３コイルパターン３００のターン数が約２ターンであるのに対し、第２コイルパターン２００のターン数は約１ターンである。つまり、第３コイルパターン３００のターン数は、第２コイルパターン２００のターン数よりも多い。しかしながら、第３コイルパターン３００は、第２コイルパターン２００よりも１ターン当たりの線路長が長いことから、第３コイルパターン３００の線路長は、第２コイルパターン２００の線路長はほぼ等しくなる。これにより、コイルパターンＣＰの線路長のより中心に第１コイルパターン１００が位置することから、第２周回部１２０に流れる電流の電流密度が高められる。

図１４に示す例では、第３コイルパターン３００のパターン幅Ｗ３が第２コイルパターン２００のパターン幅Ｗ２とほぼ同じであり、且つ、第１コイルパターン１００の第１周回部１１０におけるパターン幅Ｗ１１よりも小さい。これにより、主にインダクタンス調整用として機能する第２コイルパターン２００及び第３コイルパターン３００の占有面積が縮小されることから、その分、アンテナコイルとして機能する第１コイルパターン１００の第１周回部１１０におけるパターン幅を十分に確保することが可能となる。

図１５は、第２の実施形態の第１の変形例によるアンテナ装置２Ａの構成を説明するための図であり、基材２０の一方の表面２１に形成された導体パターンを示している。

図１５に示す第１の変形例においては、第１コイルパターン１００のターン数が４ターンに増大し、第２コイルパターン２００のターン数が１ターンに減少しているとともに、第２周回部１２０におけるパターン幅がより縮小されている。第２周回部１２０の開口１２０ａの開口幅Ｗ６は、第２周回部１２０の巻き幅Ｗ７より大きい。その他の基本的な構成については、第２の実施形態によるアンテナ装置２と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。このような構成によれば、第１コイルパターン１００のターン数が多い場合であっても、限られたスペースに第２周回部１２０を配置することが可能となる。また本変形例が例示するように、第２コイルパターン２００のターン数と第３コイルパターン３００のターン数が同じであっても構わない。

図１６は、第２の実施形態の第２の変形例によるアンテナ装置２Ｂの構成を説明するための図であり、基材２０の一方の表面２１に形成された導体パターンを示している。

図１６に示す第２の変形例においては、Ｘ方向に延在する線状パターン４５１と、線状パターン４５１から分岐してＹ方向に平行に延在する複数の線状パターン４５２によってキャパシタ電極パターン４００が構成されている。また、第３コイルパターン３００のターン数は、約１．２５ターンである。その他の基本的な構成については、第２の実施形態の第１の変形例によるアンテナ装置２Ａと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。第２の変形例においては、第３コイルパターン３００のターン数を増やすことによって、第２コイルパターン２００と第３コイルパターン３００の線路長の差が短縮されている。これにより、第２周回部１２０が線路長のほぼ中間位置となることから、第２周回部１２０に流れる電流の電流密度を高めることができる。つまり、第２の変形例においては、第３コイルパターン３００と第２コイルパターン２００の線路長の差分は、第３コイルパターン３００と第２コイルパターン２００のターン数が同じ場合における線路長の差分より小さい。また、第２の変形例が例示するように、キャパシタ電極パターン４００を構成する線状パターンの延在方向については特に限定されない。

図１７は、第２の実施形態の第３の変形例によるアンテナ装置２Ｃの構成を説明するための図であり、基材２０の一方の表面２１に形成された導体パターンを示している。

図１７に示す第３の変形例は、Ｘ方向に延在する線状パターン４０２のＹ方向におけるパターン幅が縮小されているとともに、Ｙ方向に延在する線状パターン４０１との接続部分において、パターン幅がさらに縮小されている。その他の基本的な構成については、第２の実施形態の第１の変形例によるアンテナ装置２Ａと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。このような形状を有するキャパシタ電極パターン４００を用いれば、トリミングによって任意の本数の線状パターン４０２を線状パターン４０１から切り離すことによって、キャパシタンスの微調整が可能となる。

図１８は、第２の実施形態の第４の変形例によるアンテナ装置２Ｄの構成を説明するための図であり、基材２０の一方の表面２１に形成された導体パターンを示している。

図１８に示す第４の変形例においては、第１コイルパターン１００の第２周回部１２０が磁性体３０と重なるよう、貫通孔３１の内縁の外側に沿って周回する。このため、第１コイルパターン１００の第２周回部１２０は、磁性体３０を介して、メタルプレート４０の貫通孔４１に配置されたＩＣモジュール５０とＺ方向に重なることになる。その他の基本的な構成については、第２の実施形態の第３の変形例によるアンテナ装置２Ｃと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本変形例が例示するように、第１コイルパターン１００の第２周回部１２０が磁性体３０の貫通孔３１と重なっている点は必須でなく、第２周回部１２０の少なくとも一部が磁性体３０と重なっていても構わない。

図１９は、第２の実施形態の第５の変形例によるアンテナ装置２Ｅの構成を説明するための図であり、基材２０の一方の表面２１に形成された導体パターンを示している。

図１９に示す第５の変形例においては、第２周回部１２０が貫通孔３１の内縁の４辺の内側に沿って周回している。その他の基本的な構成については、第２の実施形態の第３の変形例によるアンテナ装置２Ｃと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。このように、貫通孔３１の内縁の４辺の内側に沿って第２周回部１２０を周回させれば、第２周回部１２０とＩＣモジュール５０の結合がより高められる。

図２０は、本開示の第３の実施形態によるＩＣカード３Ａの構造を説明するための略断面図である。

図２０に示すように、第３の実施形態によるＩＣカード３Ａは、図３に示したＩＣカード３とは基材２０の表裏が逆向きに配置されている。つまり、導体パターンが形成された基材２０の一方の表面２１が磁性体３０側を向き、基材２０の他方の表面２２がプラスチックプレート１０側を向いている。この場合であっても、基材２０の他方の表面２２側には導体パターンが形成されておらず、且つ、キャパシタ電極パターン４００と磁性体３０の間には接着層６２が存在するのみであり、絶縁材を介してキャパシタ電極パターン４００と対向する他の導体パターンは設けられていない。これにより、基材２０が接着層６２に入れ替わった他は、図５を用いて説明したメカニズムによって、十分なキャパシタンスを得ることができる。しかも、キャパシタ電極パターン４００と磁性体３０及びメタルプレート４０との距離がより短縮されるため、より大きなキャパシタンスを得ることが可能となる。

また、図２０に示す例では、接着層６２のＩＣモジュール５０と重なる位置に貫通孔６４が設けられており、これによって接着層６２の露出が防止されている。これに対し、図２１に示す第１の変形例によるＩＣカード３Ａにおいては、接着層６２に貫通孔が設けられておらず、第２周回部１２０についても接着層６２で覆われている。これによれば、導体パターンの保護特性をより高めることが可能となる。

以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は、上記の実施形態に限定されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本開示の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、基材２０の表面２１に設けられる導体パターンは、間に樹脂を含む他の材料層を介して基材２０の表面２１に設けられていても構わない。

本開示に係る技術には、以下の構成例が含まれるが、これに限定されるものではない。

本開示によるアンテナ装置は、基材と、基材の一方の表面に設けられたコイルパターン及びコイルパターンの最内周ターンに接続されるキャパシタ電極パターンと、コイルパターンの少なくとも一部及びキャパシタ電極パターンと重なる磁性体とを備え、キャパシタ電極パターンは、互いに平行に延在する複数の線状パターンを含み、キャパシタ電極パターンと磁性体との間には、絶縁材を介してキャパシタ電極パターンと対向する他の導体パターンが設けられておらず、且つ、基材の他方の表面のうちキャパシタ電極パターンと重なる位置には、他の導体パターンが設けられていない。これによれば、製造コストを抑制しつつ、より大きなキャパシタンスを得ることが可能なアンテナ装置を提供することが可能となる。

上記アンテナ装置において、磁性体が扁平形状を有する磁性粉末を含んでいても構わない。これによれば、キャパシタ電極パターンのキャパシタンスがより高められる。

上記アンテナ装置において、磁性体は、接着層を介して基材の他方の表面に接着されたシート状部材からなるものであっても構わない。これによれば、磁性体の形成が容易となる。

上記アンテナ装置において、磁性体は、接着層を介することなく、基材の他方の表面に直接接触するものであっても構わない。これによれば、キャパシタ電極パターンのキャパシタンスがより高められるとともに、基材の他方の表面に磁性材料を塗布することによって磁性体を形成することが可能となる。

上記アンテナ装置において、基材の厚みは磁性体の厚みより薄くても構わない。これによれば、より大きなキャパシタンスを得ることが可能となる。

上記アンテナ装置において、キャパシタ電極パターンは、コイルパターンの開口面積の５０％以上を覆っても構わない。これによれば、より大きなキャパシタンスを得ることが可能となる。

上記アンテナ装置において、複数の線状パターン間の距離は、線状パターンのパターン幅より小さくても構わない。これによれば、より大きなキャパシタンスを得ることが可能となる。

上記アンテナ装置において、磁性体は貫通孔を有し、コイルパターンは第１コイルパターンを含み、第１コイルパターンは、磁性体と重なるよう基材の外縁に沿って周回する第１周回部と、第１周回部の各ターンに接続され、貫通孔の内縁に沿って第１周回部とは逆方向に周回する第２周回部とを含んでいても構わない。これによれば、第２周回部をカップリングコイルとして機能させることが可能となる。

上記アンテナ装置において、第２周回部の少なくとも一部は、貫通孔と重なるよう、貫通孔の内縁の内側に沿って周回しても構わない。これによれば、磁性体を介することなくカップリングを行うことが可能となる。

上記アンテナ装置において、第２周回部の少なくとも一部は、磁性体と重なるよう、貫通孔の内縁の外側に沿って周回しても構わない。これによれば、磁性体を介してカップリングを行うことが可能となる。

上記アンテナ装置において、第２周回部のパターン幅は、第１周回部のパターン幅より小さくても構わない。これによれば、第１コイルパターンのターン数が多い場合であっても、限られたスペースに第２周回部を配置することが可能となる。

上記アンテナ装置において、コイルパターンは、第１コイルパターンの外周端に接続され、磁性体と重なるよう、第１周回部の外周に沿って第１周回部と同方向に周回する第２コイルパターンをさらに含んでいても構わない。これによれば、インダクタンスなどの特性を第２コイルパターンによって微調整することが可能となる。

上記アンテナ装置において、コイルパターンは、第１コイルパターンの内周端に接続され、キャパシタ電極パターンの外周に沿って第１周回部と同方向に周回する第３コイルパターンをさらに含んでいても構わない。これによれば、インダクタンスなどの特性を第３コイルパターンによって微調整することが可能となる。

上記アンテナ装置において、第２及び第３コイルパターンのパターン幅は、第１コイルパターンの第１周回部のパターン幅よりも小さくても構わない。これによれば、第１コイルパターンの第１周回部のパターン幅を十分に確保することが可能となる。

上記アンテナ装置において、第３コイルパターンと第２コイルパターンの線路長の差分は、第３コイルパターンと第２コイルパターンのターン数が同じ場合における線路長の差分より小さくても構わない。これによれば、第１コイルパターンの第２周回部の電流密度を高めることが可能となる。

上記アンテナ装置において、複数の線状パターンのパターン幅は、第１コイルパターンの第１周回部のパターン幅よりも小さくても構わない。これによれば、第１コイルパターンの第１周回部のパターン幅を十分に確保することが可能となる。

上記アンテナ装置において、第２周回部の開口幅は、第２周回部の巻き幅より大きくても構わない。これによれば、第１コイルパターンのターン数が多い場合であっても、限られたスペースに第２周回部を配置することが可能となる。

本開示によるアンテナ装置は、基材とは反対側から磁性体を覆うメタルプレートをさらに備えていても構わない。これによれば、キャパシタンスをよりいっそう高めることが可能となる。

本開示によるＩＣカードは、上記のアンテナ装置と、ＩＣモジュールとを備え、メタルプレートは、ＩＣモジュールが配置される貫通孔を有し、メタルプレートの貫通孔は、磁性体の貫通孔と重なる。これによれば、第１コイルパターンの第２周回部とＩＣモジュールを結合させることが可能となる。

１，１Ａ～１Ｆ，２，２Ａ～２Ｅ アンテナ装置
３，３Ａ，３Ｂ ＩＣカード
３ａ ＩＣカードの上面
３ｂ ＩＣカードの裏面
６ カードリーダー
１０ プラスチックプレート
２０ 基材
２１ 基材の一方の表面
２２ 基材の他方の表面
３０ 磁性体
３１ 貫通孔
３１，４１，６４ 貫通孔
４０ メタルプレート
５０ ＩＣモジュール
５１ モジュール基板
５２ ＩＣチップ
５３ カップリングコイル
５４ 保護樹脂
６１～６３ 接着層
１００ 第１コイルパターン
１００ａ，１２０ａ 開口
１１０ 第１周回部
１２０ 第２周回部
２００ 第２コイルパターン
３００ 第３コイルパターン
４００ キャパシタ電極パターン
４０１，４０２，４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１～４４３，４５１，４５２ 線状パターン
４０３ ミアンダパターン
Ｂ 境界
Ｃ１～Ｃ３ キャパシタンスの成分
ＣＰ コイルパターン
Ｅ 端子電極

Claims (19)

1. 基材と、
   前記基材の一方の表面に設けられたコイルパターン及び前記コイルパターンの最内周ターンに接続されるキャパシタ電極パターンと、
   前記コイルパターンの少なくとも一部及びキャパシタ電極パターンと重なる磁性体と、を備え、
   前記キャパシタ電極パターンは、互いに平行に延在する複数の線状パターンを含み、
   前記キャパシタ電極パターンと前記磁性体との間には、絶縁材を介して前記キャパシタ電極パターンと対向する他の導体パターンが設けられておらず、且つ、前記基材の他方の表面のうち前記キャパシタ電極パターンと重なる位置には、他の導体パターンが設けられていない、アンテナ装置。
2. 前記磁性体は、扁平形状を有する磁性粉末を含んでいる、請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記磁性体は、接着層を介して前記基材の前記他方の表面に接着されたシート状部材からなる、請求項１に記載のアンテナ装置。
4. 前記磁性体は、接着層を介することなく、前記基材の前記他方の表面に直接接触する、請求項１に記載のアンテナ装置。
5. 前記基材の厚みは、前記磁性体の厚みより薄い、請求項１に記載のアンテナ装置。
6. 前記キャパシタ電極パターンは、前記コイルパターンの開口面積の５０％以上を覆う、請求項１に記載のアンテナ装置。
7. 前記複数の線状パターン間の距離は、複数の線状パターンのパターン幅より小さい、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
8. 前記磁性体は、貫通孔を有し、
   前記コイルパターンは、第１コイルパターンを含み、
   前記第１コイルパターンは、前記磁性体と重なるよう前記基材の外縁に沿って周回する第１周回部と、前記第１周回部の各ターンに接続され、前記貫通孔の内縁に沿って前記第１周回部とは逆方向に周回する第２周回部とを含む、請求項１に記載のアンテナ装置。
9. 前記第２周回部の少なくとも一部は、前記貫通孔と重なるよう、前記貫通孔の前記内縁の内側に沿って周回する、請求項８に記載のアンテナ装置。
10. 前記第２周回部の少なくとも一部は、前記磁性体と重なるよう、前記貫通孔の前記内縁の外側に沿って周回する、請求項８に記載のアンテナ装置。
11. 前記第２周回部のパターン幅は、前記第１周回部のパターン幅より小さい、請求項８に記載のアンテナ装置。
12. 前記コイルパターンは、前記第１コイルパターンの外周端に接続され、前記磁性体と重なるよう、前記第１周回部の外周に沿って前記第１周回部と同方向に周回する第２コイルパターンをさらに含む、請求項８に記載のアンテナ装置。
13. 前記コイルパターンは、前記第１コイルパターンの内周端に接続され、前記キャパシタ電極パターンの外周に沿って前記第１周回部と同方向に周回する第３コイルパターンをさらに含む、請求項１２に記載のアンテナ装置。
14. 前記第２及び第３コイルパターンのパターン幅は、前記第１コイルパターンの前記第１周回部のパターン幅よりも小さい、請求項１３に記載のアンテナ装置。
15. 前記第３コイルパターンと前記第２コイルパターンの線路長の差分は、前記第３コイルパターンと前記第２コイルパターンのターン数が同じ場合における線路長の差分より小さい、請求項１３に記載のアンテナ装置。
16. 前記複数の線状パターンのパターン幅は、前記第１コイルパターンの前記第１周回部のパターン幅よりも小さい、請求項８に記載のアンテナ装置。
17. 前記第２周回部の開口幅は、前記第２周回部の巻き幅より大きい、請求項８に記載のアンテナ装置。
18. 前記基材とは反対側から前記磁性体を覆うメタルプレートをさらに備える、請求項８乃至１７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
19. 請求項１８に記載のアンテナ装置と、
    ＩＣモジュールと、を備え、
    前記メタルプレートは、前記ＩＣモジュールが配置される貫通孔を有し、
    前記メタルプレートの貫通孔は、前記磁性体の貫通孔と重なる、ＩＣカード。

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