JP4793584B2 - 磁性体アンテナを実装した基板 - Google Patents
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Description
本発明は、通信を目的に磁界成分を利用した磁性体アンテナを実装した基板に関するものであり、該磁性体アンテナは、アンテナを添付する対象物が金属であっても、感度よく信号を送受信することができる磁性体アンテナである。
磁性体を使用し電磁波を送受信するアンテナ（以下、磁性体アンテナと称する）は、磁性体に導線を巻き線してコイルを作り、外部から飛来する磁界成分を磁性体に貫通させコイルに誘導させて電圧（または電流）に変換するアンテナであり、小型ラジオやＴＶには広く利用されてきた。また、近年普及してきたＲＦＩＤタグと呼ばれる非接触型の物体識別装置に利用されている。
周波数がより高くなると、ＲＦＩＤタグにおいては、磁性体を使用せず識別対象物と平面が平行になるループコイルがアンテナとして使用され、さらに周波数が高くなると（ＵＨＦ帯やマイクロ波帯）、ＲＦＩＤタグを含めて磁界成分を検出するよりも、電界成分を検出する電界アンテナ（ダイポールアンテナや誘電体アンテナ）が広く使用されている。
この様なループアンテナや電界アンテナは、金属物が接近すると、金属物にイメージ（ミラー効果）ができて、アンテナと逆位相になるために、アンテナの感度が失われるという問題が生じる。
この欠点を回避するため、角型あるいは長方形状のコイルを、コイル断面が垂直になるように直接金属対象物に貼付するアンテナが開発されている（特許文献１）。
また、磁性体アンテナを貼付する金属面を積極的に生かして、コイルを対にして磁界を打ち消す方向に対向させ、金属面に垂直な方向に磁界を発生させる非接触式センサコイルが知られている（特許文献２）。
しかし、この種の磁性体アンテナは、巻線したコイルが金属物に接触する場合、巻線と金属板の接触面が不安定になり、その結果バラツキが発生する欠点がある。
またＲＦＩＤタグに使用する場合、金属プレートに貼り付けて一々周波数調整する必要がある。さらに巻線するアンテナは量産性に欠けるという問題があった。また、磁性体アンテナが金属物に近づくと、磁性体アンテナの特性が変化し、共振周波数が変化するという問題も発生する。
そこで、本発明は、磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナの巻線したコイルが金属物に接触した場合に、巻線と金属板の接触が不安定になることによって、アンテナとしての特性がばらつくのを防止することを課題とする。同時に、磁性体アンテナが金属物に近づくと、特性が変化して共振周波数が変化するのを防ぐことを課題とする。
前記技術的課題は、次の通りの本発明によって達成できる。
即ち、本発明は、磁界成分を送受信するための磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、磁性層を中心として電極材料がコイル状となるように形成され、コイル状の電極材料を形成した一方又は両方の外側面に絶縁層を形成し、前記絶縁層の一方又は両方の外側面に導電層を設けることを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板である（本発明１）。
また、本発明は、磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、磁界成分を送受信するための磁性体アンテナであって、磁性粉末とバインダー樹脂との混合物をシート状に成形した単層の磁性層又は複数の層を積層した磁性層に、該磁性層を中心として電極材料を電気回路としてコイル状となるように形成し、コイル状の電極材料を形成した両方の外側面に絶縁層を形成し、該絶縁層の一方又は両方の外側面に導電層を形成して、各個片に切断して一体焼成する、又は一体焼成後に各個片に切断することを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板である（本発明２）。
また、本発明は、磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは磁界成分を送受信するための磁性体アンテナであって、磁性粉末をバインダーと混合してシート状にした単層あるいは複数の層を積層した磁性層にスルーホールを開け、そのスルーホールに電極材料を流し込むとともに、スルーホールと直角になる両面に電極材料で電極層を形成し、該電極層とスルーホールとを接続して磁性層が角型あるいは長方形のコイルを作り、コイルを形成する磁性層の両端が磁性回路上開放となる構成で、電極層を形成したコイルの上下面に絶縁層を形成し、該絶縁層の一方あるいは両方の外側面に導電層を配置し、スルーホールとコイル開放端面で切断し一体焼成する、又は一体焼成後にスルーホールとコイル開放端面で切断することを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板である（本発明３）。
また、本発明は、磁界成分を送受信するための磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、磁性層の形状が角型あるいは長方形のコイルが、コイルの軸方向にほぼ均等な間隔でほぼ平面に放射状に複数個配置され、かつ向かいあった全てのコイルの内側の一端が放射状に配置された中心において磁性層で接続され、外側に向かう他端は開放となり、各々の向かい合ったコイルの一端の極性が同一となるよう直列又は並列に接続されていることを特徴とし、且つ、平面に配置したコイルの上下面の一方あるいは両方に絶縁層を設け、さらに一方の絶縁層の外側面に導電層を設けたことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板である（本発明４）。
また、本発明は、磁界成分を送受信するための磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、磁性層の形状が角型あるいは長方形のコイルが、コイルの軸方向に放射状にほぼ均等な間隔でほぼ平面に放射状に複数個配置され、且つ、向かいあった全てのコイルの一端が放射状に配置された周囲において磁性層で接続され、内側に向かいあった他端は開放となり、各々の向かい合ったコイルの一端の極性が同一となるよう直列又は並列に接続されていることを特徴とし、且つ、平面に配置したコイルの上下面の一方あるいは両方に絶縁層を設け、さらに一方の絶縁層の外側面に導電層を設けたことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板である（本発明５）。
また、本発明は、磁界成分を送受信するための磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、磁性粉末をバインダーと混合してシート状にした単層あるいは複数層の磁性層にスルーホールを開け、そのスルーホールに電極材料を流し込み、且つスルーホールと直角になる両面に電極材料で電極層を形成し、スルーホールの中心を通る線の延長線上を含みコイル部分を残すようにシートを打ち抜いて形成されたコイルで、該コイルの電極層を印刷した上面を覆う形状に打ち抜いた絶縁層で、下面を絶縁層で挟み込み、下面の絶縁層の下面に電極材料と同じ導電層を設け、個片に切断して焼成するか、または一体焼成後に個片に切断することを特徴とし、前記磁性層の形状が角型あるいは長方形のコイルがほぼ均等な間隔でほぼ平面に放射状に複数個配置され、且つ、向かいあった全てのコイルの内側の一端が放射状に配置された中心において磁性層で接続され、外側に向かう他端は開放となり、各々の向かい合ったコイルの一端の極性が同一となるよう直列または並列に接続されたことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板である（本発明６）。
また、本発明は、磁界成分を送受信するための磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、磁性粉末をバインダーと混合してシート状にした単層あるいは複数層の磁性層にスルーホールを開け、そのスルーホールに電極材料を流し込み、且つ、スルーホールと直角になる両面に電極材料で電極層を形成し、スルーホールの中心を通る線の延長線上を含みコイル部分を残すようシートを打ち抜いて形成されたコイルで、該コイルの電極層を印刷した上面を覆う形状に打ち抜いた絶縁層で、下面を絶縁層で挟み込み、下面の絶縁層の下面に電極材料と同じ導電層を設け、個片に切断し一体焼成する、又は一体焼成後に個片に切断することを特徴とし、前記磁性層の形状が角型あるいは長方形のコイルがほぼ均等な間隔でほぼ平面に放射状に複数個配置され、且つ、向かいあった全てのコイルの外側の一端が放射状に配置された周囲において磁性層で接続され、内側で向かいあった他端は開放となり、各々の向かいあったコイルの一端の極性が同一となるよう直列または並列に接続されたことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板である（本発明７）。
また、本発明は、前記いずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、磁性体アンテナの絶縁層のいずれか一方又は両方にスルーホールを設け、該スルーホールに電極材料を流し込みコイルの巻始めと巻終わりの両端と接続し、前記絶縁層の表面に電極材料でコイルリード端子を印刷したことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板である（本発明８）。
また、本発明は、前記いずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、磁性体アンテナの絶縁層のいずれか一方又は両方にスルーホールを設け、該スルーホールに電極材料を流し込みコイル両端と接続し、前記絶縁層の表面に電極材料でコイルリード端子とＩＣチップ接続端子を形成したことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板である（本発明９）。
また、本発明は、前記いずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、絶縁層の外側面に形成した導電層のさらに外側面に絶縁層又は磁性層を設けたことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板である（本発明１０）。
また、本発明は、前記いずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、絶縁層の外側面に形成した導電層のさらに外側面に絶縁層を設け、さらに該絶縁層の外側面に磁性層を設けたことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板である（本発明１１）。
また、本発明は、前記いずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、絶縁層の外側面に形成した導電層のさらに外側面に磁性層を設け、さらにその外側面に絶縁層を設けたことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板である（本発明１２）。
また、本発明は、前記いずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、絶縁層の外側面に形成した導電層のさらに外側面に絶縁層を設け、さらにその外側面に磁性層を設け、さらにその外側面に絶縁層を設けたことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板である（本発明１３）。
また、本発明は、前記いずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、コイルの上下面を挟み込んだ絶縁層の一方あるいは両方の外側面にコンデンサー電極を配置し、コンデンサー電極を配置した外側面にさらに絶縁層を設け、該絶縁層の外側面に電極を印刷して該絶縁層を挟みこむようにコンデンサーを形成し、ＩＣチップ接続端子と並列もしくは直列に接続したことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板である（本発明１４）。
また、本発明は、前記いずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、絶縁層の面に平行電極、もしくはくし型電極を印刷してコンデンサーを形成し、コイルリード端子と並列もしくは直列に接続したことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板である（本発明１５）。
また、本発明は、前記いずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、磁性層にＮｉ−Ｚｎ系フェライトを用いことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板である（本発明１６）。
また、本発明は、前記いずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、絶縁層にＺｎ系フェライトを用いたことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板である（本発明１７）。
また、本発明は、前記いずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、絶縁層にガラス系セラミックを用いたことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板である（本発明１８）。
また、本発明は、前記のいずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、絶縁層上面にＩＣチップが接続できる端子構造を有し、コイルリード端子と並列もしくは直列に接続したことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板である（本発明１９）。
また、本発明は、前記いずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、絶縁層上面に可変コンデンサーを設ける端子をコイルリード端子と並列もしくは直列に接続したことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板である（本発明２０）。
本発明における磁性体アンテナは、金属層が付加されているため、磁性体アンテナが金属物に接近しても特性が変動するという欠点が解消でき、金属面貼付前後の共振周波数の変化が１ＭＨｚ以下と少なく、１３．５６ＭＨｚのＲＦＩＤ用途では金属面に貼り付けても通信距離が３ｃｍ以上取れる。
本発明における磁性体アンテナは、導電層がＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ、低温共焼成セラミックス）技術によって形成されるため、積層された各層の密着性が良く、巻線と付加された金属層が安定して結合できる。
また、一つのシートから複数個の素子が安定して製作できることで、各素子のバラツキが押さえられ、素子単独で周波数調整ができるので、使用環境下で調整する必要がない。
また、グリーンシートの積層構造を中心から面に対して平行方向に対称のようにすることにより、焼成後の反りを焼成物の長辺１ｃｍ当たり０．５ｍｍ以下に抑制することが可能で実用的なアンテナを製造可能である。
また、一つのシートから複数個の素子が安定して製作できることで、各素子のバラツキが押さえられ、素子単独で周波数調整ができるので、使用環境下で調整する必要がない。
また、グリーンシートの積層構造を中心から面に対して平行方向に対称のようにすることにより、焼成後の反りを焼成物の長辺１ｃｍ当たり０．５ｍｍ以下に抑制することが可能で実用的なアンテナを製造可能である。
本発明に係る磁性体アンテナを実装した基板は、磁性体アンテナが前述したような構造であるため金属の影響を受けることがなく、多層配線基板などの内部又は表面に導体で構成された配線が形成された基板であってもその影響を受けることがなく、共振周波数の変化が少なく、しかも、１３．５６ＭＨｚのＲＦＩＤ用途では通信距離を３ｃｍ以上確保することができる。
本発明に係る磁性体アンテナを実装した基板について述べる。
本発明に係る磁性体アンテナを実装した基板は、磁性層に巻線したコイルに絶縁層を介して導電層を積層した構造の磁性体アンテナを基板に実装したものである。
本発明における磁性アンテナは、磁性層（コア）を中心として電極材料がコイル状（巻き線状）となるように形成され、コイル状の電極材料を形成した一方又は両方の外側面に絶縁層を形成し、前記絶縁層の一方又は両方の外側面に導電層を設けることを基本構造とする（本発明１）。
本発明における磁性体アンテナは、図１に示すように磁性粉末をバインダーと混合した混合物をシート状にした単層あるいは複数の層を積層した磁性層５を形成し、該磁性層５にスルーホール１を開ける。前記スルーホール１のそれぞれに電極材料を流し込み、且つ、スルーホール１と直角になる両面に、スルーホール１と接続してコイル状（巻き線状）となるように電極層２を形成し、磁性層５が角型あるいは長方形のコアとなるようにコイルを形成する。このとき、コイル４を形成する磁性層５の両端が磁性回路上開放となる構成となる。
次いで、図２に示すように電極層を形成したコイル４の上下面に絶縁層６−１、６−２を形成する。
さらに、前記絶縁層６の一方あるいは両方の上面（外側面）に導電層７を形成する。
得られたシートを、所望の形状となるように、スルーホール１とコイル開放端面３で切断して一体焼成する、又は一体焼成後にスルーホール１とコイル開放端面３で切断することによって製造することができる（ＬＴＣＣ技術）。
次いで、図２に示すように電極層を形成したコイル４の上下面に絶縁層６−１、６−２を形成する。
さらに、前記絶縁層６の一方あるいは両方の上面（外側面）に導電層７を形成する。
得られたシートを、所望の形状となるように、スルーホール１とコイル開放端面３で切断して一体焼成する、又は一体焼成後にスルーホール１とコイル開放端面３で切断することによって製造することができる（ＬＴＣＣ技術）。
また、本発明における磁性体アンテナは、図３に示すように電極層を形成したコイル４の少なくとも一方の面の絶縁層６−１にスルーホール１を設け、このスルーホール１に電極材料を流し込み、コイル４の両端と接続し、該絶縁層の表面に電極材料でコイルリード端子９とＩＣチップ接続端子８を形成して一体焼成したことを特徴とするものである（本発明８、９）。
また、本発明における磁性体アンテナは、図３に示すように導電層７の外側面に絶縁層６−３を設けるか、又は絶縁層６−３に替えて磁性層５−２を設けて、一体焼成することを特徴とするものである。これによって、磁性体アンテナに金属物が近づいても磁性体アンテナの特性変化がより小さくなり、共振周波数の変化をより小さくすることができる（本発明１０）。
また、本発明における磁性体アンテナは、図４に示すように導電層７を持つ絶縁層６−３の下面に磁性層５−２を設け一体焼成したことを特徴とするものである。これによって、磁性体アンテナに金属物が近づいても磁性体アンテナの特性変化がより小さくなり、共振周波数の変化をより小さくすることができる（本発明１１）。
また、本発明における磁性体アンテナは、絶縁層の外側面に形成した導電層のさらに外側面に磁性層を設け、さらにその外側面に絶縁層を設けたことを特徴とする磁性体アンテナである。これによって、磁性体アンテナに金属物が近づいても磁性体アンテナの特性変化がより小さくなり、共振周波数の変化をより小さくすることができる（本発明１２）。
また、本発明における磁性体アンテナは、図５に示すように絶縁層６−３の上面に導電層７を形成するとともに、その下面に磁性層５−２を形成し、さらに該磁性層５−２の下面に絶縁層６−４を設け一体焼成したことを特徴とするものである。これによって、磁性体アンテナの層間に生じる応力をバランスさせ、反りを低減することができる（本発明１３）。
また、本発明における磁性体アンテナは、図６に示すようにコイル４の上下面を挟み込んだ絶縁層の一方あるいは両方の外側面にコンデンサー電極１１を配置し（図６では、絶縁層６−１の外側面に配置）、コンデンサー電極１１を配置した外側面にさらに絶縁層６−４を設け、該絶縁層６−４の外側面にＩＣチップ接続端子８を兼ねる電極を形成して該絶縁層６−４を挟みこむようにコンデンサーを形成し、ＩＣチップ接続端子８と並列もしくは直列に接続したことを特徴とするものである（本発明１４）。
また、本発明における磁性体アンテナは、図５に示すように絶縁層６−１の上面に平行電極若しくはくし型電極を印刷してコンデンサーを形成し、コイルリード端子と並列もしくは直列に接続したことを特徴とするものである（本発明１５）。
また、本発明における磁性体アンテナは、図３に示すように絶縁層６−１上面にＩＣチップが接続できる端子構造を有し、ＩＣチップ接続端子８とコイルリード端子とを並列若しくは直列に接続し一体焼成したことを特徴とするものである（本発明１９）。
また、本発明における磁性体アンテナは、絶縁層上面に可変コンデンサーを設ける端子を形成し、コイルリード端子とコイルリード端子とを並列若しくは直列に接続したことを特徴とするものである（本発明２０）。
また、本発明における磁性体アンテナは、磁性層５にＮｉ−Ｚｎ系フェライト磁性体を用い一体焼成したことを特徴とするものである。使用するフェライト粉末は、Ｆｅ２Ｏ３ ４５〜４９．５モル％、ＮｉＯ ９．０〜４５．０モル％、ＺｎＯ ０．５〜３５．０モル％、ＣｕＯ ４．５〜１５．０モル％であるような組成が好ましく、使用する周波数帯で透磁率が高く、磁性損失が低くなるようなフェライト組成を選択すると良い。透磁率が低すぎると、ＬＴＣＣ技術で形成するのに必要なコイルの巻き数が大きくなりすぎ、製造が困難になる。透磁率が高すぎると損失が増えるのでアンテナに適さなくなる。
例えば、ＲＦＩＤタグ用途では１３．５６ＭＨｚでの透磁率が７０〜１２０、民生ＦＭ放送受信用途では１００ＭＨｚでの透磁率が１０〜３０になるようなフェライト組成を選択すると良い。
フェライトの焼結温度は８００〜１０００℃であり、好ましくは８５０〜９２０℃である。
なお、本発明においては、コイルのコアとなる磁性層５−１のフェライト組成と絶縁層の外側に形成する磁性層５−２のフェライト組成とは、同一でも異なるものであってもどちらでも良い。
例えば、ＲＦＩＤタグ用途では１３．５６ＭＨｚでの透磁率が７０〜１２０、民生ＦＭ放送受信用途では１００ＭＨｚでの透磁率が１０〜３０になるようなフェライト組成を選択すると良い。
フェライトの焼結温度は８００〜１０００℃であり、好ましくは８５０〜９２０℃である。
なお、本発明においては、コイルのコアとなる磁性層５−１のフェライト組成と絶縁層の外側に形成する磁性層５−２のフェライト組成とは、同一でも異なるものであってもどちらでも良い。
また、本発明における磁性体アンテナは、絶縁層６にＺｎ系フェライトを用い一体焼成したことを特徴とするものである。使用するフェライト粉末には、焼結体の体積固有抵抗が１０８Ωｃｍ以上になるようなＺｎ系フェライト組成を選択するとよい。Ｆｅ２Ｏ３ ４５〜４９．５モル％、ＺｎＯ １７．０〜２２．０モル％、ＣｕＯ ４．５〜１５．０モル％である組成が好ましい。
また、本発明における磁性体アンテナは、絶縁層６にガラス系セラミックを用い一体焼成したことを特徴とするものである。ガラス系セラミックには、ホウケイ酸系ガラス、亜鉛系ガラス、鉛系ガラス等を用いることができる。
本発明の磁性体アンテナにおいては、コイルのコアとなる磁性層５−１の全体の厚みは０．１〜３．０ｍｍであることが好ましく、絶縁層６−１、６−２の一方の膜厚は０．０１〜０．２ｍｍであることが好ましい。また、本発明の磁性体アンテナにおいては、コイルのコアとなる磁性層５−１と絶縁層６−１、６−２との膜厚の比（磁性層／絶縁層の一方）が０．５〜３００であることが好ましい。
なお、本発明における磁性体アンテナでは、磁性層と電極層で形成されたコイルの外側に形成される磁性層５−２、絶縁層６−３の膜厚は、それぞれ、０．０５〜０．５ｍｍとすることが好ましい。
導電層はどのような手段で形成されても良いが、例えば、印刷、刷毛塗り等の通常の方法で形成することが好ましい。
導電層を形成する材料、また、スルーホールに流し込む電極材料としては、Ａｇペーストが適しており、その他のＡｇ系合金ペースト等、金属系導電性ペーストを使用することができる。
導電層を形成する材料、また、スルーホールに流し込む電極材料としては、Ａｇペーストが適しており、その他のＡｇ系合金ペースト等、金属系導電性ペーストを使用することができる。
絶縁層の外側に形成する導電層７の膜厚は０．００１〜０．１ｍｍが好ましい。
また、本発明に係る磁性体アンテナを実装した基板は、磁性体アンテナを本発明４乃至７のいずれかの形状にすることができる。
本発明における磁性体アンテナは、磁性層の形状が角型あるいは長方形のコイルが、コイルの軸方向にほぼ均等な間隔でほぼ平面に放射状に複数個配置され、且つ、向かい合った全てのコイルの内側の一端が放射状に配置された中心において磁性層で接続され、外側に向かう他端は開放となり、各々の向かい合ったコイルの一端の極性が同一となるよう直列または並列に接続されたことを特徴とする磁界成分を送受信するための磁性体アンテナであって、平面に配置したコイルの上下面の一方あるいは両方に絶縁層を設け、かつ一方の絶縁層の外側面に導電層を設けたことを特徴とするものである（本発明４）。
本発明における磁性体アンテナは、磁性層の形状が角型あるいは長方形のコイルが、コイルの軸方向に放射状にほぼ均等な間隔でほぼ平面に放射状に複数個配置され、且つ、向かい合った全てのコイルの一端が放射状に配置された周囲において磁性層で接続され、内側に向かい合った他端は開放となり、各々の向かい合ったコイルの一端の極性が同一となるよう直列または並列に接続されたことを特徴とする磁界成分を送受信するための磁性体アンテナであって、平面に配置したコイルの上下面の一方あるいは両方に絶縁層を設け、かつ一方の絶縁層の外側面に導電層を設けたことを特徴とするものである（本発明５）。
本発明における磁性体アンテナは、磁性粉末をバインダーと混合してシート状にした単層あるいは複数層の磁性層にスルーホールを開け、そのスルーホールに電極材料を流し込み、且つスルーホールと直角になる両面に電極材料で電極層を形成し、スルーホールの中心を通る線の延長線上を含みコイル部分を残すようにシートを打ち抜いて形成されたコイルで、該コイルの電極層を印刷した上面を覆う形状に打ち抜いた絶縁層で、下面を絶縁層で挟み込み、下面の絶縁層の下面に電極材料と同じ導電層を設け、個片に切断して焼成するか、または一体焼成後に個片に切断することを特徴とし、前記磁性層の形状が角型あるいは長方形のコイルがほぼ均等な間隔でほぼ平面に放射状に複数個配置され、且つ、向かいあった全てのコイルの内側の一端が放射状に配置された中心において磁性層で接続され、外側に向かう他端は開放となり、各々の向かい合ったコイルの一端の極性が同一となるよう直列または並列に接続されたことを特徴とする磁性体アンテナである（本発明６）。
本発明における磁性体アンテナは、磁性粉末をバインダーと混合してシート状にした単層あるいは複数層の磁性層にスルーホールを開け、そのスルーホールに電極材料を流し込み、且つ、スルーホールと直角になる両面に電極材料で電極層を形成し、スルーホールの中心を通る線の延長線上を含みコイル部分を残すようシートを打ち抜いて形成されたコイルで、該コイルの電極層を印刷した上面を覆う形状に打ち抜いた絶縁層で、下面を絶縁層で挟み込み、下面の絶縁層の下面に電極材料と同じ導電層を設け、個片に切断して一体焼成する、又は一体焼成後に個片に切断することを特徴とし、前記磁性層の形状が角型あるいは長方形のコイルがほぼ均等な間隔でほぼ平面に放射状に複数個配置され、且つ、向かいあった全てのコイルの外側の一端が放射状に配置された周囲において磁性層で接続され、内側で向かいあった他端は開放となり、各々の向かいあったコイルの一端の極性が同一となるよう直列または並列に接続されたことを特徴とする磁性体アンテナである（本発明７）。
本発明における磁性体アンテナは、図１４に示すように、コイル４の下面の絶縁層６−２、６−３と磁性層５−２にスルーホール１を設け、そのスルーホール１に電極材料を流し込み、コイル４両端と接続し、その下表面に電極材料で基板接続端子１２を形成して一体焼成したことを特徴とするものである。
本発明おいては、セラミック、樹脂等の基板を用いることができる。なお、前記各種材料を複合化したもの、金属を含有するもの等を用いることができる。
また、本発明に係る磁性体アンテナを実装した基板は、接着剤、粘着剤、又ははんだ付け等の手段で基板１４の表面に磁性体アンテナが固定されることを特徴とするものである。本発明では、多層配線基板へ部品を実装する際に一般に使用される手段で、磁性体アンテナを他の部品と同時に実装することができ、量産性が高い。
多層配線基板では導体で構成された配線が内蔵されており、アンテナに対して金属と同じ影響を与える。本発明に係る磁性体アンテナを実装した基板では、磁性体アンテナが前述したような構造であるため金属の影響を受けることがなく、多層配線基板などの内部又は表面に導体で構成された配線が形成された基板であっても、その影響を受けることがない。
ＩＣは、図１４の上面のＩＣチップ接続端子８に接続しても良いし、図１５に示すように、磁性体アンテナ１５の下面の基板接続端子１４に接続された基板内配線１５を介して接続しても良い。また、下面の基板接続端子１４に接続された基板内配線１５を介して、リーダライタと接続しても良く、リーダライタとして使用できる。
以下に添付図面を参照しながら、発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
［磁性体アンテナ１］
磁性層５用として、９００℃焼結後に１３．５６ＭＨｚでの透磁率が１００になるＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライト仮焼粉（Ｆｅ２Ｏ３ ４８．５モル％、ＮｉＯ ２５モル％、ＺｎＯ １６モル％、ＣｕＯ １０．５モル％）１００重量部、ブチラール樹脂８重量部、可塑剤５重量部、溶剤８０重量部をボールミルで混合しスラリーを製造した。出来たスラリーをドクターブレードでＰＥＴフィルム上に１５０ｍｍ角で、焼結時の厚みが０．１ｍｍになるようにシート成型した。
また、絶縁層６用として同様に、Ｚｎ−Ｃｕフェライト仮焼粉（Ｆｅ２Ｏ３ ４８．５モル％、ＺｎＯ ４１モル％、ＣｕＯ １０．５モル％）１００重量部、ブチラール樹脂８重量部、可塑剤５重量部、溶剤８０重量部をボールミルで混合しスラリーを製造した。出来たスラリーをドクターブレードでＰＥＴフィルム上に磁性層と同様のサイズと厚みでシート成型した。
次に、図１に示すように、磁性層５用グリーンシートにスルーホール１を開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる両面にＡｇペーストを印刷して５枚積層し、コイル４を形成した。
次に、図２に示すように、絶縁層６−１、６−２用グリーンシートをコイル４の上下面に積層し、一方の面にはＡｇペーストで導電層７を印刷した絶縁層６−３用グリーンシートを積層した。
積層したグリーンシートをまとめて加圧接着させ、スルーホールとコイル開放端面３で切断し、９００℃で２時間、一体焼成して、横１８ｍｍ×縦４ｍｍのサイズのコイル巻き数３２ターンの磁性体アンテナサンプル１を作成した。以上がＬＴＣＣ技術を用いた磁性体アンテナのプロセスである。（図１及び図２ではコイル巻き数は図の簡略化のため、７ターンで表示している。また、磁性層の積層枚数は図の簡略化のため３層で表している。以下の他の図についても同様である。）
磁性層５用として、９００℃焼結後に１３．５６ＭＨｚでの透磁率が１００になるＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライト仮焼粉（Ｆｅ２Ｏ３ ４８．５モル％、ＮｉＯ ２５モル％、ＺｎＯ １６モル％、ＣｕＯ １０．５モル％）１００重量部、ブチラール樹脂８重量部、可塑剤５重量部、溶剤８０重量部をボールミルで混合しスラリーを製造した。出来たスラリーをドクターブレードでＰＥＴフィルム上に１５０ｍｍ角で、焼結時の厚みが０．１ｍｍになるようにシート成型した。
また、絶縁層６用として同様に、Ｚｎ−Ｃｕフェライト仮焼粉（Ｆｅ２Ｏ３ ４８．５モル％、ＺｎＯ ４１モル％、ＣｕＯ １０．５モル％）１００重量部、ブチラール樹脂８重量部、可塑剤５重量部、溶剤８０重量部をボールミルで混合しスラリーを製造した。出来たスラリーをドクターブレードでＰＥＴフィルム上に磁性層と同様のサイズと厚みでシート成型した。
次に、図１に示すように、磁性層５用グリーンシートにスルーホール１を開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる両面にＡｇペーストを印刷して５枚積層し、コイル４を形成した。
次に、図２に示すように、絶縁層６−１、６−２用グリーンシートをコイル４の上下面に積層し、一方の面にはＡｇペーストで導電層７を印刷した絶縁層６−３用グリーンシートを積層した。
積層したグリーンシートをまとめて加圧接着させ、スルーホールとコイル開放端面３で切断し、９００℃で２時間、一体焼成して、横１８ｍｍ×縦４ｍｍのサイズのコイル巻き数３２ターンの磁性体アンテナサンプル１を作成した。以上がＬＴＣＣ技術を用いた磁性体アンテナのプロセスである。（図１及び図２ではコイル巻き数は図の簡略化のため、７ターンで表示している。また、磁性層の積層枚数は図の簡略化のため３層で表している。以下の他の図についても同様である。）
該磁性体アンテナのコイル両端にＲＦＩＤタグ用ＩＣを接続してさらにＩＣと並列にコンデンサーを接続して共振周波数を１３．１ＭＨｚに調整してＲＦＩＤタグを作成し、金属板に貼り付けて出力１０ｍＷのリーダ／ライタで通信する距離を測定した。また、磁性体アンテナの反りを測定した。各測定方法を以下にまとめる。
［共振周波数の測定と調整方法］
共振周波数は、ヒューレットパッカード社製インピーダンスアナライザー４２９１Ａに１ターンコイルを接続し、これとＲＦＩＤタグを結合させ、測定されるインピーダンスのピーク周波数をもって共振周波数とした。またその調整は、該磁性体アンテナの端面に露出するコイル電極の位置を選択することでインダクタンスを調整して行った。ＩＣと並列に接続するコンデンサーの容量を変更することで共振周波数が調節できる。
共振周波数は、ヒューレットパッカード社製インピーダンスアナライザー４２９１Ａに１ターンコイルを接続し、これとＲＦＩＤタグを結合させ、測定されるインピーダンスのピーク周波数をもって共振周波数とした。またその調整は、該磁性体アンテナの端面に露出するコイル電極の位置を選択することでインダクタンスを調整して行った。ＩＣと並列に接続するコンデンサーの容量を変更することで共振周波数が調節できる。
［通信距離の測定方法］
通信距離は、出力１０ｍＷのリーダ／ライタ（株式会社エフイーシー製、製品名ＵＲＷＩ−２０１）のアンテナを水平に固定し、その上方に金属板に貼り付けたＲＦＩＤタグを水平に位置させて、１３．５６ＭＨｚで通信が可能な限り高い位置の時のアンテナとＲＦＩＤタグの垂直方向の距離を通信距離とした。
通信距離は、出力１０ｍＷのリーダ／ライタ（株式会社エフイーシー製、製品名ＵＲＷＩ−２０１）のアンテナを水平に固定し、その上方に金属板に貼り付けたＲＦＩＤタグを水平に位置させて、１３．５６ＭＨｚで通信が可能な限り高い位置の時のアンテナとＲＦＩＤタグの垂直方向の距離を通信距離とした。
［反りの測定方法］
平板状測定子を持つダイヤルゲージ（ミツトヨダイヤルゲージＩＤ−Ｃ１１２）をスタンド（ミツトヨスタンドＢＳＧ−２０）に取り付け、ダイヤルゲージを定盤上で０点調整し、該磁性体アンテナを定盤と平板状測定子の間に挟むことによりダイヤルゲージで最高点を測定し、その高さからノギス（ミツトヨノギスＣＤ−Ｃ）で測定した磁性体アンテナの厚みを引くことにより、反りの値を算出する。
平板状測定子を持つダイヤルゲージ（ミツトヨダイヤルゲージＩＤ−Ｃ１１２）をスタンド（ミツトヨスタンドＢＳＧ−２０）に取り付け、ダイヤルゲージを定盤上で０点調整し、該磁性体アンテナを定盤と平板状測定子の間に挟むことによりダイヤルゲージで最高点を測定し、その高さからノギス（ミツトヨノギスＣＤ−Ｃ）で測定した磁性体アンテナの厚みを引くことにより、反りの値を算出する。
その結果、磁性体アンテナの反りは０．６ｍｍで実用範囲だった。磁性体アンテナを用いた該ＲＦＩＤタグは金属板貼り付け前後の共振周波数変動が＋１ＭＨｚと小さく、かつ金属面に貼り付けた状態で３ｃｍの通信距離が得られた。
［磁性体アンテナ２］
実施例１と同様に製造した磁性層５用グリーンシートと、実施例１のＺｎ−Ｃｕフェライトに替えてガラスセラミックを用いた絶縁層６−１、６−２用グリーンシートを用いる。
図３に示すように、磁性層５−１用グリーンシートにスルーホール１を開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる両面にＡｇペーストを印刷して５枚積層し、コイル４を形成した。
次に、コイル４の一方の面に、Ａｇペーストで導電層７を印刷し構成した絶縁層６−３用グリーンシートを積層した。もう一方の面にはコイルの両端に接続するようスルーホールを開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる表層にコイルリード端子９とＩＣを接続するＩＣチップ接続端子８となる形状をＡｇペーストで印刷し絶縁層６−１用グリーンシートを積層した。以上のグリーンシートをまとめて加圧接着させ、スルーホール１とコイル開放端面３で切断し、９００℃で２時間、一体焼成して横１８ｍｍ×縦４ｍｍのサイズのコイル巻き数３２ターンの磁性体アンテナサンプル２を作成した。磁性体アンテナの反りは１．０ｍｍで実用範囲だった。
実施例１と同様に製造した磁性層５用グリーンシートと、実施例１のＺｎ−Ｃｕフェライトに替えてガラスセラミックを用いた絶縁層６−１、６−２用グリーンシートを用いる。
図３に示すように、磁性層５−１用グリーンシートにスルーホール１を開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる両面にＡｇペーストを印刷して５枚積層し、コイル４を形成した。
次に、コイル４の一方の面に、Ａｇペーストで導電層７を印刷し構成した絶縁層６−３用グリーンシートを積層した。もう一方の面にはコイルの両端に接続するようスルーホールを開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる表層にコイルリード端子９とＩＣを接続するＩＣチップ接続端子８となる形状をＡｇペーストで印刷し絶縁層６−１用グリーンシートを積層した。以上のグリーンシートをまとめて加圧接着させ、スルーホール１とコイル開放端面３で切断し、９００℃で２時間、一体焼成して横１８ｍｍ×縦４ｍｍのサイズのコイル巻き数３２ターンの磁性体アンテナサンプル２を作成した。磁性体アンテナの反りは１．０ｍｍで実用範囲だった。
該磁性体アンテナのコイル両端にＲＦＩＤタグ用ＩＣを接続してさらにＩＣと並列にコンデンサーを接続して共振周波数を１３．１ＭＨｚに調整してＲＦＩＤタグを作成し、金属板に貼り付けて出力１０ｍＷのリーダ／ライタで通信する距離と共振周波数を測定した。
その結果該ＲＦＩＤタグは金属板貼付時に３．１ｃｍの通信距離だった。金属板貼付時の共振周波数は１４．１ＭＨｚで、共振周波数の変動は＋１ＭＨｚだった。
［磁性体アンテナ３］
実施例１と同様にして製造した磁性層５−１用グリーンシートと絶縁層６用グリーンシートを用いる。
図４に示すように、磁性層５−１用グリーンシートにスルーホール１を開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる両面にＡｇペーストを印刷して５枚積層し、コイル４を形成した。
次に、コイル４の下面に、絶縁層６−２用グリーンシートとＡｇペーストで導電層７を印刷し構成した絶縁層６−３用グリーンシートを積層し、かつその下面に磁性層５−２用グリーンシートを積層した。
コイル４の上面にはコイルの両端に接続するようスルーホール１を開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる表層にコイルリード端子９とＩＣを接続するＩＣチップ接続端子８となる形状をＡｇペーストで印刷し絶縁層６−１用グリーンシートを積層した。以上のグリーンシートをまとめて加圧接着させ、スルーホール１とコイル開放端面３で切断し、９００℃で２時間、一体焼成して、横１８ｍｍ×縦４ｍｍのサイズのコイル巻き数３２ターンの磁性体アンテナサンプル３を作成した。
磁性体アンテナの反りは０．８ｍｍで実用範囲だった。該磁性体アンテナのＩＣチップ接続端子８にＲＦＩＤタグ用ＩＣを接続してさらにＩＣと並列にコンデンサーを接続して共振周波数を１３．１ＭＨｚに調整してＲＦＩＤタグを作成し、金属板に貼り付けて出力１０ｍＷのリーダ／ライタで通信する距離を測定した。
実施例１と同様にして製造した磁性層５−１用グリーンシートと絶縁層６用グリーンシートを用いる。
図４に示すように、磁性層５−１用グリーンシートにスルーホール１を開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる両面にＡｇペーストを印刷して５枚積層し、コイル４を形成した。
次に、コイル４の下面に、絶縁層６−２用グリーンシートとＡｇペーストで導電層７を印刷し構成した絶縁層６−３用グリーンシートを積層し、かつその下面に磁性層５−２用グリーンシートを積層した。
コイル４の上面にはコイルの両端に接続するようスルーホール１を開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる表層にコイルリード端子９とＩＣを接続するＩＣチップ接続端子８となる形状をＡｇペーストで印刷し絶縁層６−１用グリーンシートを積層した。以上のグリーンシートをまとめて加圧接着させ、スルーホール１とコイル開放端面３で切断し、９００℃で２時間、一体焼成して、横１８ｍｍ×縦４ｍｍのサイズのコイル巻き数３２ターンの磁性体アンテナサンプル３を作成した。
磁性体アンテナの反りは０．８ｍｍで実用範囲だった。該磁性体アンテナのＩＣチップ接続端子８にＲＦＩＤタグ用ＩＣを接続してさらにＩＣと並列にコンデンサーを接続して共振周波数を１３．１ＭＨｚに調整してＲＦＩＤタグを作成し、金属板に貼り付けて出力１０ｍＷのリーダ／ライタで通信する距離を測定した。
その結果該ＲＦＩＤタグは金属板貼り付け前後の共振周波数変動が＋０．５ＭＨｚとより小さく、かつ金属板貼付時に３．３ｃｍの通信距離が得られた。
［磁性体アンテナ４］
実施例１と同様にして製造した磁性層５−１用グリーンシートと絶縁層６用グリーンシートを用いる。
図５に示すように、磁性層５−１用グリーンシートにスルーホール１を開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる両面にＡｇペーストを印刷して５枚積層し、コイル４を形成した。
次に、コイル４の下面に、絶縁層６−２用グリーンシートとＡｇペーストで導電層７を印刷し構成した絶縁層６−３用グリーンシートを積層し、更にその下面に、磁性層５−２用グリーンシートを積層し、更にその下面に絶縁層６−４用グリーンシートを積層した。
コイル４の上面にはコイル４の一端に接続するようスルーホール１を開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる表層にコイルリード端子９とＩＣを接続するＩＣチップ接続端子８の一方となる形状をＡｇペーストで絶縁層６−１用グリーンシートに印刷した。更に、コイル４のもう一端及び中間の数箇所に接続するようスルーホール１を開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる表層にコイルリード端子９を引き出し、コイルリード端子９の端面に向かい合うような形でコイルリード端子９とＩＣを接続するＩＣチップ接続端子８の一方となる形状をＡｇペーストで絶縁層６用グリーンシートに印刷し積層した。
以上のグリーンシートをまとめて加圧接着させ、スルーホール１とコイル開放端面で切断し、９００℃で２時間、一体焼成して横１８ｍｍ×縦４ｍｍのサイズのコイル巻き数３２ターンの磁性体アンテナサンプル４を作成した。磁性体アンテナの反りは０．１ｍｍと極めて小さかった。
実施例１と同様にして製造した磁性層５−１用グリーンシートと絶縁層６用グリーンシートを用いる。
図５に示すように、磁性層５−１用グリーンシートにスルーホール１を開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる両面にＡｇペーストを印刷して５枚積層し、コイル４を形成した。
次に、コイル４の下面に、絶縁層６−２用グリーンシートとＡｇペーストで導電層７を印刷し構成した絶縁層６−３用グリーンシートを積層し、更にその下面に、磁性層５−２用グリーンシートを積層し、更にその下面に絶縁層６−４用グリーンシートを積層した。
コイル４の上面にはコイル４の一端に接続するようスルーホール１を開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる表層にコイルリード端子９とＩＣを接続するＩＣチップ接続端子８の一方となる形状をＡｇペーストで絶縁層６−１用グリーンシートに印刷した。更に、コイル４のもう一端及び中間の数箇所に接続するようスルーホール１を開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる表層にコイルリード端子９を引き出し、コイルリード端子９の端面に向かい合うような形でコイルリード端子９とＩＣを接続するＩＣチップ接続端子８の一方となる形状をＡｇペーストで絶縁層６用グリーンシートに印刷し積層した。
以上のグリーンシートをまとめて加圧接着させ、スルーホール１とコイル開放端面で切断し、９００℃で２時間、一体焼成して横１８ｍｍ×縦４ｍｍのサイズのコイル巻き数３２ターンの磁性体アンテナサンプル４を作成した。磁性体アンテナの反りは０．１ｍｍと極めて小さかった。
上記磁性体アンテナのＩＣチップ接続端子８にＲＦＩＤタグ用ＩＣを接続してさらに表層に向かい合わせになったコイルリード端子９の任意の端面同士を導電性塗料などで短絡させ、インダクタンスを調節して共振周波数を１３．１ＭＨｚに調整してＲＦＩＤタグを作成し、金属板に貼り付けて出力１０ｍＷのリーダ／ライタで通信する距離を測定した。
その結果、該ＲＦＩＤタグは金属板貼付時に３．４ｃｍの通信距離を示した。金属板貼り付け前後の共振周波数の変化は＋０．５ＭＨｚと小さかった。
［磁性体アンテナ５］
実施例１と同様にして製造した磁性層５−１用グリーンシートと絶縁層６用グリーンシートを用いる。
図６に示すように、磁性層５−１用グリーンシートにスルーホール１を開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる両面にＡｇペーストを印刷して５枚積層し、コイル４を形成した。
次に、コイル４の下面に絶縁層６−２用グリーンシートとＡｇペーストで導電層７を印刷し構成した絶縁層６−３用グリーンシートを積層し、更にその下面に磁性層５−２用グリーンシートを積層した。
コイル４の上面の絶縁層６−１用グリーンシートにはコイル４の両端に接続するようにスルーホール１を開け、その中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる面にＡｇペーストでコンデンサー電極１１となる形状を印刷し、さらにその上に積層する絶縁層６−４用グリーンシート上のＩＣチップ接続端子８との間でコンデンサーを形成するようにした。
以上のグリーンシートをまとめて加圧接着させ、スルーホール１とコイル開放端面で切断し、９００℃で２時間、一体焼成して横１８ｍｍ×縦４ｍｍのサイズのコイル巻き数３２ターンの磁性体アンテナサンプル５を作成した。磁性体アンテナの反りは０．３ｍｍと極めて小さかった。
実施例１と同様にして製造した磁性層５−１用グリーンシートと絶縁層６用グリーンシートを用いる。
図６に示すように、磁性層５−１用グリーンシートにスルーホール１を開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる両面にＡｇペーストを印刷して５枚積層し、コイル４を形成した。
次に、コイル４の下面に絶縁層６−２用グリーンシートとＡｇペーストで導電層７を印刷し構成した絶縁層６−３用グリーンシートを積層し、更にその下面に磁性層５−２用グリーンシートを積層した。
コイル４の上面の絶縁層６−１用グリーンシートにはコイル４の両端に接続するようにスルーホール１を開け、その中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる面にＡｇペーストでコンデンサー電極１１となる形状を印刷し、さらにその上に積層する絶縁層６−４用グリーンシート上のＩＣチップ接続端子８との間でコンデンサーを形成するようにした。
以上のグリーンシートをまとめて加圧接着させ、スルーホール１とコイル開放端面で切断し、９００℃で２時間、一体焼成して横１８ｍｍ×縦４ｍｍのサイズのコイル巻き数３２ターンの磁性体アンテナサンプル５を作成した。磁性体アンテナの反りは０．３ｍｍと極めて小さかった。
上記磁性体アンテナのＩＣチップ接続端子８にＲＦＩＤタグ用ＩＣを接続し、さらにＩＣチップ接続端子８の一部を削り落として静電容量を調整して共振周波数を１３．１ＭＨｚに調整してＲＦＩＤタグを作成し、金属板に貼り付けて出力１０ｍＷのリーダ／ライタで通信する距離を測定した。
その結果、該ＲＦＩＤタグは金属板貼付時に３．３ｃｍの通信距離を示した。金属板貼り付け前後の共振周波数の変化は＋０．５ＭＨｚと小さかった。
［磁性体アンテナ６］
磁性層５−１用として、９００℃焼結後に１００ＭＨｚでの透磁率が２０になるＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライト仮焼粉（Ｆｅ２Ｏ３ ４８．５モル％、ＮｉＯ ３９モル％、ＺｎＯ ２モル％、ＣｕＯ １０．５モル％）１００重量部、ブチラール樹脂７重量部、可塑剤３重量部、溶剤１００重量部をボールミルで混合しスラリーを製造した。出来たスラリーをドクターブレードでＰＥＴフィルム上にシート成型した。
また、絶縁層６用として同様に、Ｚｎ−Ｃｕフェライト仮焼粉（Ｆｅ２Ｏ３ ４８．５モル％、ＺｎＯ ４０モル％、ＣｕＯ １１．５モル％）１００重量部、ブチラール樹脂７重量部、可塑剤３重量部、溶剤１００重量部をボールミルで混合しスラリーを製造した。出来たスラリーをドクターブレードでＰＥＴフィルム上にシート成型した。
次に、図７に示すように、磁性層５−１用グリーンシートにスルーホール１を開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる両面にＡｇペーストを印刷して５枚積層し、コイル４を形成した。
次に、絶縁層６−１、６−２用グリーンシートをコイル４の上下面に積層し、下面側にはさらにＡｇペーストで導電層７を印刷した絶縁層６−３を積層した。
以上のグリーンシートをまとめて加圧接着させ、スルーホール１とコイル開放端面３で切断し、９００℃で２時間一体焼成して横１８ｍｍ×縦４ｍｍのサイズのコイル巻き数５０ターンの磁性体アンテナサンプル６を作成した。磁性体アンテナの反りは０．６ｍｍと小さかった。
磁性層５−１用として、９００℃焼結後に１００ＭＨｚでの透磁率が２０になるＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライト仮焼粉（Ｆｅ２Ｏ３ ４８．５モル％、ＮｉＯ ３９モル％、ＺｎＯ ２モル％、ＣｕＯ １０．５モル％）１００重量部、ブチラール樹脂７重量部、可塑剤３重量部、溶剤１００重量部をボールミルで混合しスラリーを製造した。出来たスラリーをドクターブレードでＰＥＴフィルム上にシート成型した。
また、絶縁層６用として同様に、Ｚｎ−Ｃｕフェライト仮焼粉（Ｆｅ２Ｏ３ ４８．５モル％、ＺｎＯ ４０モル％、ＣｕＯ １１．５モル％）１００重量部、ブチラール樹脂７重量部、可塑剤３重量部、溶剤１００重量部をボールミルで混合しスラリーを製造した。出来たスラリーをドクターブレードでＰＥＴフィルム上にシート成型した。
次に、図７に示すように、磁性層５−１用グリーンシートにスルーホール１を開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる両面にＡｇペーストを印刷して５枚積層し、コイル４を形成した。
次に、絶縁層６−１、６−２用グリーンシートをコイル４の上下面に積層し、下面側にはさらにＡｇペーストで導電層７を印刷した絶縁層６−３を積層した。
以上のグリーンシートをまとめて加圧接着させ、スルーホール１とコイル開放端面３で切断し、９００℃で２時間一体焼成して横１８ｍｍ×縦４ｍｍのサイズのコイル巻き数５０ターンの磁性体アンテナサンプル６を作成した。磁性体アンテナの反りは０．６ｍｍと小さかった。
該磁性体アンテナのコイル両端にＦＭラジオ１０を接続してさらにコイル４と並列にコンデンサーを接続して共振周波数を８２ＭＨｚに調整してＦＭ放送受信用アンテナを作成し、携帯電話等の金属筐体の外側にアンテナを設置することを想定して、金属板に貼り付けてＦＭ放送（８２ＭＨｚ）の受信を試みたところ、良好な受信状態が得られた。
［磁性体アンテナ７］
磁性体アンテナ１で製造した磁性体アンテナ１に対して、図８に示すように、導電層７を構成しない磁性体アンテナサンプル７を作成した。磁性体アンテナの反りは０．１ｍｍであった。
磁性体アンテナ１で製造した磁性体アンテナ１に対して、図８に示すように、導電層７を構成しない磁性体アンテナサンプル７を作成した。磁性体アンテナの反りは０．１ｍｍであった。
該磁性体アンテナのコイル両端にＲＦＩＤタグ用ＩＣを接続してさらにＩＣと並列にコンデンサーを接続して共振周波数を１３．１ＭＨｚに調整してＲＦＩＤタグを作成し、金属板に貼り付けて出力１０ｍＷのリーダ／ライタで通信する距離を測定した。
その結果該ＲＦＩＤタグは金属板貼り付け前後の共振周波数の変化が大きく、＋１．５ＭＨｚであり、金属板貼付時には１．４ｃｍの通信距離しか得られなかった。
その結果該ＲＦＩＤタグは金属板貼り付け前後の共振周波数の変化が大きく、＋１．５ＭＨｚであり、金属板貼付時には１．４ｃｍの通信距離しか得られなかった。
［磁性体アンテナ８］
また、比較対照として、フィルム状の樹脂表面に渦巻き状に配線したアンテナコイルの両端にＩＣを接続した一般的な市販のＩＣカード型タグ（テキサスインスツルメンツ社製、製品名Ｔａｇ−ｉｔＴＭＨＦ）に、金属板に貼り付けて出力１０ｍＷのリーダ／ライタで通信する距離を測定した。
その結果、金属板貼付時の通信距離は０．１ｃｍで、金属板貼付後の共振周波数は観測されなかった。
また、比較対照として、フィルム状の樹脂表面に渦巻き状に配線したアンテナコイルの両端にＩＣを接続した一般的な市販のＩＣカード型タグ（テキサスインスツルメンツ社製、製品名Ｔａｇ−ｉｔＴＭＨＦ）に、金属板に貼り付けて出力１０ｍＷのリーダ／ライタで通信する距離を測定した。
その結果、金属板貼付時の通信距離は０．１ｃｍで、金属板貼付後の共振周波数は観測されなかった。
［実施例１］
得られた磁性体アンテナ１を多層配線基板表面に接着剤で貼り付けた場合、貼り付け前後の共振周波数変動が＋０．９ＭＨｚと小さく、かつ多層配線基板に貼り付けた状態で３．２ｃｍの通信距離が得られた。
得られた磁性体アンテナ１を多層配線基板表面に接着剤で貼り付けた場合、貼り付け前後の共振周波数変動が＋０．９ＭＨｚと小さく、かつ多層配線基板に貼り付けた状態で３．２ｃｍの通信距離が得られた。
［比較例１］
磁性体アンテナ７を用いた以外は、前記実施例１と同様にして磁性体アンテナを実装した基板を得た。基板貼り付け前後の共振周波数変動が＋１．４ＭＨｚと大きく、かつ多層配線基板に貼り付けた状態では通信距離が１．７ｃｍとなった。
磁性体アンテナ７を用いた以外は、前記実施例１と同様にして磁性体アンテナを実装した基板を得た。基板貼り付け前後の共振周波数変動が＋１．４ＭＨｚと大きく、かつ多層配線基板に貼り付けた状態では通信距離が１．７ｃｍとなった。
［実施例２］
磁性体アンテナ１と同様にして、磁性層５−１用グリーンシートと絶縁層６用グリーンシートを製造する。図１４に示すように、磁性層５−１用グリーンシートにスルーホール１を開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる両面にＡｇペーストを印刷して５枚積層し、コイル４を形成した。
次に、コイル４の下面の絶縁層６−２用グリーンシートにコイル４の両端に接続するようにスルーホール１を設け、そのスルーホール１に電極材料を流し込む。更にその下面に、スルーホール１を設けて電極材料を流し込み、導電層７を印刷し構成した絶縁層６−３用グリーンシートを積層する。更にその下面に、スルーホール１を設けて電極材料を流し込み、下面に基板接続端子１４を印刷し構成した磁性層５−２用グリーンシートを積層した。
コイル４の上面の絶縁層６−１用グリーンシートにはコイル４の両端に接続するようにスルーホール１を開け、その中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる表層にコイルリード端子９とＩＣを接続するＩＣチップ接続端子８を印刷し構成した。
以上のグリーンシートをまとめて加圧接着させ、スルーホール１とコイル開放端面で切断し、９００℃で２時間、一体焼成して横１８ｍｍ×縦４ｍｍのサイズのコイル巻き数３２ターンの磁性体アンテナを作成した。
磁性体アンテナ１と同様にして、磁性層５−１用グリーンシートと絶縁層６用グリーンシートを製造する。図１４に示すように、磁性層５−１用グリーンシートにスルーホール１を開けその中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる両面にＡｇペーストを印刷して５枚積層し、コイル４を形成した。
次に、コイル４の下面の絶縁層６−２用グリーンシートにコイル４の両端に接続するようにスルーホール１を設け、そのスルーホール１に電極材料を流し込む。更にその下面に、スルーホール１を設けて電極材料を流し込み、導電層７を印刷し構成した絶縁層６−３用グリーンシートを積層する。更にその下面に、スルーホール１を設けて電極材料を流し込み、下面に基板接続端子１４を印刷し構成した磁性層５−２用グリーンシートを積層した。
コイル４の上面の絶縁層６−１用グリーンシートにはコイル４の両端に接続するようにスルーホール１を開け、その中にＡｇペーストを充填して、かつスルーホール１と直角になる表層にコイルリード端子９とＩＣを接続するＩＣチップ接続端子８を印刷し構成した。
以上のグリーンシートをまとめて加圧接着させ、スルーホール１とコイル開放端面で切断し、９００℃で２時間、一体焼成して横１８ｍｍ×縦４ｍｍのサイズのコイル巻き数３２ターンの磁性体アンテナを作成した。
得られた磁性体アンテナの基板接続端子１４を樹脂製多層配線基板１６にリフローではんだ付けし、多層配線基板１６内の基板内配線１５を介してＩＣと接続しＩＣタグを作成し、出力１０ｍＷのリーダ／ライタで通信する距離を測定した。
その結果、該ＲＦＩＣタグは多層配線基板１６貼り付け前後の共振周波数変動が＋０．５ＭＨｚと小さく、かつ多層配線基板１６に貼り付けた状態で３．５ｃｍの通信距離が得られた。
１ スルーホール
１−２ スルーホール断面で形成されたコイル電極
２ 電極層（コイル電極）
３ コイル開放端面
４ コイル
５、５−１、５−２ 磁性層（５−１はコイル部磁性層）
６−１、６−２、６−３ 絶縁層
７ 導電層
８ ＩＣチップ接続端子
９ コイルリード端子
１０ ＦＭラジオ
１１ コンデンサー電極
１２ コンデンサー
１３ 磁力線の方向
１４ 基板接続端子
１５ 基板内配線
１６ 基板
１７ 磁性体アンテナ
１−２ スルーホール断面で形成されたコイル電極
２ 電極層（コイル電極）
３ コイル開放端面
４ コイル
５、５−１、５−２ 磁性層（５−１はコイル部磁性層）
６−１、６−２、６−３ 絶縁層
７ 導電層
８ ＩＣチップ接続端子
９ コイルリード端子
１０ ＦＭラジオ
１１ コンデンサー電極
１２ コンデンサー
１３ 磁力線の方向
１４ 基板接続端子
１５ 基板内配線
１６ 基板
１７ 磁性体アンテナ
Claims (18)
- 磁界成分を送受信するための磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、磁性層を中心として電極材料がコイル状となるように形成され、コイル状の電極材料を形成した一方又は両方の外側面に絶縁層を形成し、前記絶縁層の一方又は両方の外側面に導電層を設け、絶縁層上面にＩＣチップが接続できる端子構造を有し、コイルリード端子と並列もしくは直列に接続したことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板。
- 磁界成分を送受信するための磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、磁性層を中心として電極材料がコイル状となるように形成され、コイル状の電極材料を形成した一方又は両方の外側面に絶縁層を形成し、前記絶縁層の一方又は両方の外側面に導電層を設け、絶縁層上面に可変コンデンサーを設ける端子をコイルリード端子と並列もしくは直列に接続したことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板。
- 請求項１記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは磁界成分を送受信するための磁性体アンテナであって、磁性粉末をバインダーと混合してシート状にした単層あるいは複数の層を積層した磁性層にスルーホールを開け、そのスルーホールに電極材料を流し込むとともに、スルーホールと直角になる両面に電極材料で電極層を形成し、該電極層とスルーホールとを接続して磁性層が角型あるいは長方形のコイルを作り、コイルを形成する磁性層の両端が磁性回路上開放となる構成で、電極層を形成したコイルの上下面に絶縁層を形成し、該絶縁層の一方あるいは両方の外側面に導電層を配置し、前記絶縁層のいずれか一方又は両方にスルーホールを設け、該スルーホールに電極材料を流し込みコイル両端と接続し、前記絶縁層の表面に電極材料でコイルリード端子とＩＣチップ接続端子を形成し、次いで、スルーホールとコイル開放端面で切断し一体焼成する、又は一体焼成後にスルーホールとコイル開放端面で切断することを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板。
- 磁界成分を送受信するための磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、磁性粉末をバインダーと混合してシート状にした単層あるいは複数層の磁性層にスルーホールを開け、そのスルーホールに電極材料を流し込み、且つスルーホールと直角になる両面に電極材料で電極層を形成し、スルーホールの中心を通る線の延長線上を含みコイル部分を残すようにシートを打ち抜いて形成されたコイルで、該コイルの電極層を印刷した上面を覆う形状に打ち抜いた絶縁層で、下面を絶縁層で挟み込み、下面の絶縁層の下面に電極材料と同じ導電層を設け、個片に切断して焼成するか、または一体焼成後に個片に切断することを特徴とし、前記磁性層の形状が角型あるいは長方形のコイルが均等な間隔で平面に放射状に複数個配置され、且つ、向かいあった全てのコイルの内側の一端が放射状に配置された中心において磁性層で接続され、外側に向かう他端は開放となり、各々の向かい合ったコイルの一端の極性が同一となるよう直列または並列に接続されたことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板。
- 磁界成分を送受信するための磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、磁性粉末をバインダーと混合してシート状にした単層あるいは複数層の磁性層にスルーホールを開け、そのスルーホールに電極材料を流し込み、且つ、スルーホールと直角になる両面に電極材料で電極層を形成し、スルーホールの中心を通る線の延長線上を含みコイル部分を残すようシートを打ち抜いて形成されたコイルで、該コイルの電極層を印刷した上面を覆う形状に打ち抜いた絶縁層で、下面を絶縁層で挟み込み、下面の絶縁層の下面に電極材料と同じ導電層を設け、個片に切断して一体焼成する、又は一体焼成後に個片に切断することを特徴とし、前記磁性層の形状が角型あるいは長方形のコイルが均等な間隔で平面に放射状に複数個配置され、且つ、向かいあった全てのコイルの外側の一端が放射状に配置された周囲において磁性層で接続され、内側で向かいあった他端は開放となり、各々の向かいあったコイルの一端の極性が同一となるよう直列または並列に接続されたことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板。
- 請求項４又は５に記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、磁性体アンテナの絶縁層のいずれか一方又は両方にスルーホールを設け、該スルーホールに電極材料を流し込みコイルの巻始めと巻終わりの両端と接続し、前記絶縁層の表面に電極材料でコイルリード端子を印刷したことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板。
- 請求項４又は５に記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、磁性体アンテナの絶縁層のいずれか一方又は両方にスルーホールを設け、該スルーホールに電極材料を流し込みコイル両端と接続し、前記絶縁層の表面に電極材料でコイルリード端子とＩＣチップ接続端子を形成したことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、絶縁層の外側面に形成した導電層のさらに外側面に絶縁層又は磁性層を設けたことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、絶縁層の外側面に形成した導電層のさらに外側面に絶縁層を設け、さらに該絶縁層の外側面に磁性層を設けたことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、絶縁層の外側面に形成した導電層のさらに外側面に磁性層を設け、さらにその外側面に絶縁層を設けたことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、絶縁層の外側面に形成した導電層のさらに外側面に絶縁層を設け、さらにその外側面に磁性層を設け、さらにその外側面に絶縁層を設けたことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板。
- 請求項１〜１１のいずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、コイルの上下面を挟み込んだ絶縁層の一方あるいは両方の外側面にコンデンサー電極を配置し、コンデンサー電極を配置した外側面にさらに絶縁層を設け、該絶縁層の外側面に電極を印刷して該絶縁層を挟みこむようにコンデンサーを形成し、ＩＣチップ接続端子と並列もしくは直列に接続したことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板。
- 請求項１〜１２のいずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、絶縁層の面に平行電極、もしくはくし型電極を印刷してコンデンサーを形成し、コイルリード端子と並列もしくは直列に接続したことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板。
- 請求項１〜１３のいずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、磁性層にＮｉ−Ｚｎ系フェライトを用いことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板。
- 請求項１〜１４のいずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、絶縁層にＺｎ系フェライトを用いたことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板。
- 請求項１〜１５のいずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、絶縁層にガラス系セラミックを用いたことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板。
- 請求項４〜１６のいずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、絶縁層上面にＩＣチップが接続できる端子構造を有し、コイルリード端子と並列もしくは直列に接続したことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板。
- 請求項４〜１７のいずれかに記載の磁性体アンテナを実装した基板であって、前記磁性体アンテナは、絶縁層上面に可変コンデンサーを設ける端子をコイルリード端子と並列もしくは直列に接続したことを特徴とする磁性体アンテナを実装した基板。
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