JP5965000B2 - アンテナ装置および電子機器 - Google Patents
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Description
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、必要な特性を確保したままアンテナ装置を小型化することを目的とする。
本発明のアンテナ装置は、データの送信および受信の少なくとも何れかを行うアンテナ装置であって、上面に一方向に延びる凸条と、前記凸条と同方向に延びる凹条とが平行に隣り合って形成される基材と、前記凸条の頂部および前記凹条の底部に沿って、前記一方向に対して直交する方向に蛇行しながら連続して形成されるアンテナ導体と、を有することを特徴とする。
本発明の電子機器は、上述したアンテナ装置と、前記アンテナ装置で受信したデータの変換および前記アンテナ装置から送信されるデータへの変換の少なくとも何れかを行う通信回路と、を備えることを特徴とする電子機器を有することを特徴とする。
(第1の実施形態)
本実施形態は、外部装置との間でデータの送信または受信の少なくとも何れかを行うことができる放射型のアンテナ装置、および、該アンテナ装置を適用した電子機器1である。本実施形態では、電子機器1として、例えばデジタルカメラ、プリンタ、携帯電話などに適用することができる。
図2は、電子機器1に内蔵される無線通信モジュール10の内部構成の一例を示す図である。図3は、無線通信モジュール10の概観構成の一例を示す斜視図である。
無線通信モジュール10は、実装部11と、アンテナ装置として機能するアンテナ部20とを有している。図2に示すように、実装部11には、インターフェイス12、通信回路13、スイッチ16を有している。インターフェイス12は、機器本体18との間でのデータ信号の入出力を行う。機器本体18は制御基板を有し、無線通信モジュール10全体を制御する。
スイッチ16は、アンテナ部20と接続する回路の切り替えを行う。具体的には、スイッチ16は、高周波信号を送信する場合には送信回路15とアンテナ部20とを接続し、高周波信号を受信する場合には受信回路14とアンテナ部20とを接続する。
換言すると、アンテナ導体22は、幅方向に平行して形成される隣り合う蛇行幅部23同士の端部を蛇行延伸部24により接続することで形成される。このとき、蛇行延伸部24は、蛇行幅部23同士を幅方向の一端側と他端側とで交互に接続する。
まず、凹凸条30が形成された樹脂基板21を製造する。具体的には、溶融樹脂を押し出すことで溶融樹脂シートを成形し、成形した溶融樹脂シートが硬化する前に、鏡面ロールと、周面が樹脂で被覆された樹脂ロールとで挟圧することで樹脂シートを形成する。形成した樹脂シートのうち樹脂ロールに押圧された面の上面に光硬化樹脂組成物層を形成し、形成した光硬化樹脂組成物層に凹凸条30を形成する。なお、溶融樹脂として熱可塑性ポリイミド樹脂を用い、光硬化樹脂組成物として光硬化性ポリイミド樹脂を用いる。また、樹脂シートの厚みは1.5mmである。
なお、本実施形態では、凹凸条30の境界部33に蛇行延伸部24を形成する場合、平面視で見たときに境界部33の表面が露出しているので、境界部33の表面に容易に銅箔を形成することができる。
実施例のアンテナ部40の各種寸法などについて図7Aおよび図7Bを参照して説明する。図7Aは、実施例のアンテナ部40の平面図である。図7Bは、図7Aに示すII−II線の拡大断面図である。なお、ソルダーレジストは省略して図示している。
なお、実装部11の回路などをモデル化することが困難であるために、実装部11を接地導体にして解析した。接地導体の大きさは、25mm×10mmとした。
比較例では、樹脂基板51にはポリイミド樹脂を用いた。また、アンテナ導体52は銅箔を用い、蛇行幅部53と蛇行延伸部54によりミアンダ状に形成した。ここで、平面視における寸法で表すと、アンテナ導体52の線幅WLを0.2mmとし、蛇行幅部53の間隔R1を0.3mmとした。一方、蛇行幅部53の長さL1を4.4mmとし、アンテナ導体52の延伸方向の長さL2を6.6mmとした。したがって、アンテナ導体52の基板占有面積は、6.6mm×4.4mm=29.04mm2である。すなわち、比較例のアンテナ導体52の基板占有面積は、実施例のアンテナ導体42の基板占有面積よりも大きい。
なお、実装部11の回路などをモデル化することが困難であるために、実装部11を接地導体にして解析した。接地導体の大きさは、25mm×10mmとした。
一方、比較例のアンテナ部50では、共振周波数が2.43[GHz]であり、通信帯域幅BW2が80[MHz]であり、放射効率は63.2%であった。
したがって、凹凸条30を有する樹脂基板21を用いてアンテナ導体22の蛇行幅部23の長さを短くすることで共振周波数、通信帯域幅および放射効率を維持したままアンテナ導体22の基板占有面積を小さくでき、アンテナ部20を小型化することができる。
第1の実施形態では、凹凸条30を正弦波状に形成する場合について説明したが、本実施形態では樹脂基板61の凹凸条30を矩形状に形成する場合について説明する。
図10Aは、本実施形態のアンテナ部60を示す平面図である。図10Bは、図10Aに示すIV−IV線を切断した断面図である。なお、第1の実施形態と同様の構成は、同一符号を付してその説明を省略する。また、ソルダーレジストは省略して図示している。
なお、蛇行幅部63は、平坦面のみに形成する場合に限られず、平坦面から鉛直面の一部に跨って形成されていてもよい。
(第3の実施形態)
図12Aは、第3の実施形態に係るアンテナ部80の断面図である。樹脂基板81の凸条31および凹条32は、それぞれ半円状である。本実施形態のアンテナ導体の蛇行幅部82は、凸条31の最上部34から両側の傾斜面に亘って形成されると共に、凹条32の最下部36から両側の傾斜面に亘って形成される。
図12Bは、第4の実施形態に係るアンテナ部85の断面図である。樹脂基板86の凸条31および凹条32は、それぞれ三角形状である。本実施形態でもアンテナ導体の蛇行幅部87は、凸条31の最上部34から両側の傾斜面に亘って形成されると共に、凹条32の最下部36から両側の傾斜面に亘って形成される。
図12Cは、第5の実施形態に係るアンテナ部90の断面図である。樹脂基板91の凸条31および凹条32は、それぞれ台形状である。本実施形態のアンテナ導体の蛇行幅部92は、凸条31の平坦面に形成されると共に、凹条32の平坦面に形成される。このように台形状であっても、蛇行幅部92同士を樹脂基板91の厚み方向に離間させた分、蛇行幅部92同士の間隔を広くすることができる。
なお、蛇行幅部92は、平坦面のみに形成する場合に限られず、平坦面から傾斜面の一部に跨って形成されていてもよい。
図12Dは、第6の実施形態に係るアンテナ部95の断面図である。樹脂基板96の凸条31および凹条32は、それぞれ台形状であり、境界部33が平坦である。本実施形態のアンテナ導体の蛇行幅部97は、凸条31の平坦面に形成されると共に、凹条32の平坦面に形成される。
なお、蛇行幅部97は、平坦面のみに形成する場合に限られず、平坦面から傾斜面の一部に跨って形成されていてもよい。
図12Eは、第7の実施形態に係るアンテナ部105の断面図である。樹脂基板106の凸条31および凹条32は、それぞれ基本形状が矩形状である。凸条31は中央が半円状に突出し、凹条32は中央が半円状に凹んでいる。本実施形態のアンテナ導体の蛇行幅部107は、凸条31の最上部34から両側の傾斜面を超えて平坦面の一部にまで形成されると共に、凹条32の最下部36から両側の傾斜面を超えて平坦面の一部にまで形成される。
図12Fは、第8の実施形態に係るアンテナ部110の断面図である。樹脂基板111の凸条31は頂部が全体的に下側に向かって湾曲状に凹み、凹条32は底部が全体的に上側に向かって湾曲状に突出している。本実施形態のアンテナ導体の蛇行幅部112は、凸条31の傾斜面に亘って形成されると共に、凹条32の傾斜面に亘って形成される。
図12Gは、第9の実施形態に係るアンテナ部115の断面図である。樹脂基板116の凸条31および凹条32は、それぞれ基本形状が矩形状である。凸条31は中央が更に矩形状に突出した矩形部118を有し、凹条32は中央が更に矩形状に凹んだ矩形部119を有する。本実施形態のアンテナ導体の蛇行幅部117は、凸条31の矩形部118を覆うように形成されると共に、凹条32の矩形部119を覆うように形成される。
第1から第9の実施形態では、樹脂基板の凹凸条30を一組のみ形成する場合について説明したが、本実施形態では樹脂基板101に複数組の凹凸条を形成する場合について説明する。なお、第1の実施形態と同様の構成は、同一符号を付してその説明を省略する。また、ソルダーレジストは省略して図示している。また、実装部11に実装される回路などは省略して図示している。
図13Aに示すように、本実施形態の樹脂基板101は、異なる条方向および異なる断面形状の第1凹凸条30aと第2凹凸条30bとが形成される。具体的には、第1凹凸条30aの凸条31および凹条32は、条方向が樹脂基板101の幅方向であり、断面形状が正弦波状である(図13Bを参照)。一方、第2凹凸条30bの凸条31および凹条32は、条方向が樹脂基板101の長さ方向であり、断面形状が台形状である(図13Cを参照)。
本実施形態の第1アンテナ導体102aは、蛇行幅部103aが第1凹凸条30aの凸条31および凹条32に沿って交互に形成され、蛇行延伸部104aが隣り合う蛇行幅部103a同士を接続する。したがって、第1アンテナ導体102aは、蛇行幅部103aから蛇行延伸部104aを介して折り返されることで蛇行しながら樹脂基板101の長さ方向に延伸する。
一方、本実施形態の第2アンテナ導体102bは、蛇行幅部103bが第2凹凸条30bの凸条31および凹条32に沿って交互に形成され、蛇行延伸部104bが隣り合う蛇行幅部103b同士を接続する。したがって、第2アンテナ導体102bは、蛇行幅部103bから蛇行延伸部104bを介して折り返されることで蛇行しながら樹脂基板101の幅方向に延伸する。
本実施形態は、データの送信または受信の少なくとも何れかを行うことができる電磁誘導型のアンテナ装置、および、該アンテナ装置を適用した通信システムとしてのRFIDシステム201である。
図14は、RFIDシステム201の構成の一例を示す図である。
RFIDシステム201は、電子機器としての無線通信装置であるリーダライタ装置210と、電子機器としての無線通信媒体であるICカード220とを備えている。
リーダライタ装置210は、非接触によるICカード220に記憶されたデータの読み出し、ICカード220へのデータの書き込みを行う。リーダライタ装置210は、制御部211、アンテナ装置として機能するアンテナ部230を有している。制御部211は、インターフェイス212、制御回路213、データ送受信回路214(通信回路)を有している。インターフェイス212は、リーダライタ装置210と通信可能に接続されたホストコンピュータ215との間でのデータ信号の入出力を行う。制御回路213は、ホストコンピュータ215の指示に応じてリーダライタ装置210全体を制御する。データ送受信回路214は、インターフェイス212を介してホストコンピュータ215により入力されたデータ信号に変調などをし、送信信号に変換する。また、データ送受信回路214は、アンテナ部230で受信した受信信号に復調などをし、データ信号に変換する。アンテナ部230は、後述するようにコイル状に形成され、ICカード220のアンテナ部240に向かう磁束を発生させる。
ホストコンピュータ215は、情報処理装置であって、リーダライタ装置210に対してデータ信号を送受信する。
図15は、ICカード220の平面図である。図16は、ICカード220の一部断面図である。図17は、図16に示す樹脂基板242を拡大した断面図である。
具体的には、図16に示すように、樹脂基板242の上面に凹凸条250を形成している。凹凸条250は、凸条251と、凹条252とが樹脂基板242の厚み方向と直交する実装面242aの方向に交互に形成されている。
図15に示すように、アンテナ導体243は、凸条251の頂部および凹条252の底部に沿って渦状に形成される。ここで、渦状とは、図15の平面視で示すように、徐々に一巻き分の大きさを小さくしながら連続する一巻き以上の形状をいうものとする。図15では、アンテナ導体243の外側の一端245から渦状に内側の他端246まで到っている。
なお、アンテナ導体243の他端246と、制御部221から延びる導体の一端247とは、樹脂基板242の裏側に配線された配線パターンを介して導通される。
移行部258は、平面視において一回りごとにアンテナ導体243の外側の巻き目が開始される位置に向かって傾斜している。したがって、例えば、一巻き目のアンテナ導体243aと二巻き目のアンテナ導体243bとに注目すると、アンテナ導体243は凹条252aの底部から移行部258の境界部253を経由することで凸条251aの頂部に入れ替わる。同様に、二巻き目のアンテナ導体243bから三巻き目のアンテナ導体243cに注目すると、アンテナ導体243は凸条251aの頂部から境界部253を経由することで凹条252bの底部に入れ替わる。
また、移行部258は平面視においてアンテナ導体243の外側の巻き目が開始される位置に向かって傾斜しているので、アンテナ導体243を単に直線状に形成するだけで移行部258の位置でアンテナ導体243が凸条251の頂部と凹条252の底部との間で入れ替わる。
なお、移行部258は外側の巻き目が開始される位置に向かって傾斜させる場合に限られず、内側の巻き目が開始される位置に向かって傾斜させてもよい。
また、凹凸条250には移行部258を形成することなく単に直線状であってもよい。この場合にはアンテナ導体243は平面視で境界部253を斜めに経由させることで、凹条252の底部から凸条251の頂部あるいは凸条251の頂部から凹条252の底部に入れ替えることができる。
まず、凹凸条250が形成された樹脂基板242を製造する。具体的には、溶融樹脂を押し出すことで溶融樹脂シートを成形し、成形した溶融樹脂シートが硬化する前に、鏡面ロールと、周面が樹脂で被覆された樹脂ロールとで挟圧することで樹脂シートを形成する。形成した樹脂シートのうち樹脂ロールに押圧された面の上面に光硬化樹脂組成物層を形成し、形成した光硬化樹脂組成物層に凹凸条250を形成する。なお、溶融樹脂として熱可塑性ポリイミド樹脂を用い、光硬化樹脂組成物として光硬化性ポリイミド樹脂を用いる。また、樹脂シートの厚みは1mmである。
なお、本実施形態では、移行部258の境界部253にアンテナ導体243を形成する場合、境界部253が傾斜し、平面視において表面が露出しているので、容易に銅箔を形成することができる。
実施例のアンテナ部260の各種寸法などについて図20Aおよび図20Bを参照して説明する。図20Aは、実施例のアンテナ部260の平面図である。図20Bは、図20Aに示すIX−IX線の断面図である。
比較例では、樹脂基板272には、ポリイミド樹脂を用いた。また、平面視における寸法で表すと、アンテナ導体273の線幅WLを0.2mmとし、アンテナ導体273間の間隔R1を0.05mmとした。アンテナ導体273は厚さ25μmの銅箔とした。また、アンテナ導体273の巻き数を10巻きとし、最も内側に位置する一巻き分のアンテナ導体273の長手方向の長さL3を20mmとし、短手方向の長さL4を10mmとした。なお、制御部221に代えてポート274を設置した。また、図21Bでは、便宜上ソルダーレジストの図示を省略している。
図22Aに示すように、例えば周波数13.56[MHz]では、比較例のアンテナ部270の抵抗が5.3[Ω]であるのに対して、実施例のアンテナ部260では抵抗が4.1[Ω]であった。すなわち、実施例のアンテナ部260は、比較例のアンテナ部270に比べて抵抗を約23%低減できることを確認できた。したがって、アンテナ部260で得られる誘起電圧が増加するため、その分アンテナ部を小型化することができる。
図22Bに示すように、深さ0[mm]、すなわち比較例の抵抗5.3[Ω]から深さDが深くなるにつれて、抵抗低減効果が大きくなることがわかる。深さDが0.5[mm]の場合は3.3[Ω]まで低下する。したがって、深さDが深くなるにつれて、小型化効果が大きくなる。
図23Aに示すように、例えば周波数13.56[MHz]では、比較例のアンテナ部270のインダクタンスが3.6[μH]であり、実施例のアンテナ部260のインダクタンスが3.5[μH]であった。すなわち、実施例のアンテナ部260と、比較例のアンテナ部270とは略同一のインダクタンスであった。
図23Bに示すように、深さDが深くなってもインダクタンスはほとんど変化しないことがわかる。上述したように、比較例に相当する深さDが0[mm]の場合はインダクタンスが3.6[μH]であるのに対し、深さDが0.2[mm]の場合はインダクタンスが3.5[μH]である。
したがって、本解析によって、実施例のアンテナ部260では、比較例のアンテナ部270に対してインダクタンスを略同一にしたまま、小型化できることを確認できた。
第11の実施形態では、アンテナ導体243の外側の巻き目が開始される位置に向かって傾斜する移行部258について説明したが、本実施形態では異なる移行部について説明する。なお、アンテナ導体243を凸条251の頂部および凹条252の底部に形成する構成は、図16および図17と同様であり、その説明を省略する。
図24は、本実施形態の樹脂基板310を示す平面図である。樹脂基板310には、凹凸条250が上面に形成されている。ここでは、凸条251の最上部254を実線で示し、凹条252の最下部256を一点鎖線で示している。
図24に示すように、凸条251および凹条252は一回りごと交互に渦状に巻回形成される。具体的には、最外側の凹条252aが一回りすると、二回り目で凸条251aに移行する移行部311が形成されている。以降も同様に、移行部311を経由して、一回りごとに凹条252と凸条251とが交互に移行される。ここで、アンテナ導体243が凸条251と凹条252との間で入れ替わる状態を図25を参照して説明する。図25は、図24に示すB部の斜視図である。
したがって、本実施形態でも第11の実施形態と同様に、樹脂基板310のサイズを大きくすることなくアンテナ導体243の実質的な線幅を大きくし、アンテナ導体243の抵抗を低減することができる。これによりアンテナ部で得られる誘電電圧が増加するため、その分アンテナ部を小型化することができる。
(第13の実施形態)
図26Aは、第13の実施形態に係るアンテナ部350の断面図である。樹脂基板351の凸条251および凹条252は、それぞれ半円状である。本実施形態のアンテナ導体352は、凸条251の最上部254から両側の傾斜面に亘って形成されると共に、凹条252の最下部256から両側の傾斜面に亘って形成される。
図26Bは、第14の実施形態に係る樹脂基板355の断面図である。樹脂基板356の凸条251および凹条252は、それぞれ三角形状である。本実施形態でもアンテナ導体357は、凸条251の最上部254から両側の傾斜面に亘って形成されると共に、凹条252の最下部256から両側の傾斜面に亘って形成される。
図26Cは、第15の実施形態に係るアンテナ部360の断面図である。樹脂基板361の凸条251および凹条252は、それぞれ台形状である。本実施形態のアンテナ導体362は、凸条251の平坦面に形成されると共に、凹条252の平坦面に形成される。このように台形状であっても、凸条251および凹条252の平坦面を広くすることでアンテナ導体362の抵抗を低減させることができる。一方、平面視においてアンテナ導体362の線間を狭くできるので、樹脂基板361のサイズが大きくなることを防止できる。なお、アンテナ導体362は、平坦面のみに形成する場合に限られず、平坦面から傾斜面の一部に跨って形成されていてもよい。
図26Dは、第16の実施形態に係るアンテナ部365の断面図である。樹脂基板366の凸条251および凹条252は、それぞれ台形状であり、境界部253が平坦である。本実施形態のアンテナ導体367は、凸条251の平坦面に形成されると共に、凹条252の平坦面に形成される。なお、アンテナ導体367は、平坦面のみに形成する場合に限られず、平坦面から傾斜面の一部に跨って形成されていてもよい。
図26Eは、第17の実施形態に係るアンテナ部370の断面図である。樹脂基板371の凸条251および凹条252は、それぞれ基本形状が矩形状である。凸条251は中央が半円状に突出し、凹条252は中央が半円状に凹んでいる。本実施形態のアンテナ導体372は、凸条251の最上部254から両側の傾斜面を超えて平坦面の一部にまで形成されると共に、凹条252の最下部256から両側の傾斜面を超えて平坦面の一部にまで形成される。
図26Fは、第18の実施形態に係るアンテナ部375の断面図である。樹脂基板376の凸条251は頂部が全体的に下側に向かって湾曲状に凹み、凹条252は底部が全体的に上側に向かって湾曲状に突出している。本実施形態のアンテナ導体377は、凸条251の傾斜面に亘って形成されると共に、凹条252の傾斜面に亘って形成される。
図26Gは、第19の実施形態に係るアンテナ部380の断面図である。樹脂基板381の凸条251および凹条252は、それぞれ基本形状が矩形状である。凸条251は中央が更に矩形状に突出した矩形部383を有し、凹条252は中央が更に矩形状に凹んだ矩形部384を有する。本実施形態のアンテナ導体352は、凸条251の矩形部383を覆うように形成されると共に、凹条252の矩形部384を覆うように形成される。
図26Hは、第20の実施形態に係るアンテナ部385の断面図である。樹脂基板386の凸条251および凹条252は、それぞれ矩形状である。本実施形態のアンテナ導体387は、凸条251の平坦面に形成されると共に、凹条252の平坦面に形成される。このように矩形状であっても、凸条251および凹条252の平坦面を広くすることでアンテナ導体387の抵抗を低減させることができる。一方、平面視においてアンテナ導体387の線間を狭くできるので、樹脂基板386のサイズが大きくなることを防止できる。なお、アンテナ導体387は、平坦面に限られず鉛直面の一部に跨って形成されていてもよい。
図27は、第21の実施形態に係るアンテナ部390の断面図である。樹脂基板391の凸条251および凹条252は、それぞれ矩形状である。本実施形態のアンテナ導体392は、凸条251の平坦面に形成されると共に、凹条252の平坦面に形成される。本実施形態は、第20の実施形態とは異なり、アンテナ導体392は線幅を広くしていない。すなわち、アンテナ導体392は、線幅を変えることなく、凸条251の頂部と凹条252の底部に交互に形成したものである。
実施例では、樹脂基板391にポリイミド樹脂を用い、図27に示すように凸条251から凹条252までの深さDを0.2mmとした。また、アンテナ導体392の線幅WLを0.2mmとし、平面視における寸法で表したアンテナ導体間の間隔R1を0.05mmとした。アンテナ導体392は厚さ25μmの銅箔とした。また、アンテナ導体392の巻き数、最も内側に位置する一巻き分のアンテナ導体392の長手方向の長さL3、短手方向の長さL4などは、上述した図21Aと同様とした。
一方、比較例のアンテナ部の各種寸法などについては、上述した図21Aおよび図21Bと同様とした。
図28Aに示すように、例えば周波数13.56[MHz]では、比較例のアンテナ部の抵抗が5.3[Ω]であるのに対して、実施例のアンテナ部390の抵抗が4.7[Ω]であった。すなわち、実施例のアンテナ部390は、比較例のアンテナ部に比べて抵抗を約11%低減できることを確認できた。
図28Bに示すように、深さ0[mm]、すなわち比較例の抵抗5.3[Ω]から深さDが深くなるにつれて、抵抗低減効果が大きくなることがわかる。深さDが0.75[mm]の場合は4.3[Ω]まで低下する。
図29Aに示すように、例えば周波数13.56[MHz]では、比較例のアンテナ部のインダクタンスが3.6[μH]であり、実施例のアンテナ部390のインダクタンスが3.5[μH]であった。すなわち、実施例のアンテナ部390と、比較例のアンテナ部とは略同一のインダクタンスであった。
図29Bに示すように、深さDが深くなってもインダクタンスはほとんど変化しないことがわかる。上述したように、比較例に相当する深さDが0[mm]の場合はインダクタンスが3.6[μH]であるのに対し、深さDが0.2[mm]の場合はインダクタンスが3.5[μH]である。
なお、第11の実施形態のように、アンテナ導体が凸条の頂部および凹条の底部に形成され、かつ頂部と底部が傾斜している場合に比べると、抵抗低減効果は小さくなっている。これは本実施形態の場合は実質的な線幅が大きくなっていないためである。それにもかかわらず抵抗低減効果があるのは、図27に示すように実質的な間隔R2が大きくなっており、寄生容量が低減して自己共振周波数が高域シフトしているためと考えられる。したがって、大きな抵抗低減効果を得るためには凸条の頂部および凹条の底部が傾斜しているような樹脂基板を用いることが望ましい。
図30は、第22の実施形態に係るアンテナ部320の断面図である。
本実施形態では、樹脂基板321に凸条251のみが形成される場合について説明する。図30に示すように、凸条251の頂部は湾曲して形成され、最上部254から傾斜する傾斜面255が形成される。なお、平面視では、凸条251は、一回りのみ巻回形成される。
また、図30に示すように、アンテナ導体322は、凸条251の頂部、すなわち凸条251の最上部254から両側の傾斜面255に亘って形成される。なお、アンテナ導体322は、両側の傾斜面255から更に樹脂基板321の平坦面323に亘って形成してもよい。アンテナ導体322は、凸条251の頂部に沿って形成されることで、一巻きのみ形成される。
図31は、第23の実施形態に係るアンテナ部330の断面図である。
本実施形態では、樹脂基板331に凹条252のみが形成される場合について説明する。図31に示すように、凹条252の底部は湾曲して形成され、最下部256から傾斜する傾斜面257が形成される。なお、平面視では、凹条252は、一回りのみ巻回形成される。
また、図31に示すように、アンテナ導体332は、凹条252の底部、すなわち凹条252の最下部256から両側の傾斜面257に亘って形成される。なお、アンテナ導体332は、両側の傾斜面257から更に樹脂基板331の平坦面333に亘って形成してもよい。アンテナ導体332は、凹条252の底部に沿って形成されることで、一巻きのみ形成される。
図32は、第24の実施形態に係るアンテナ部410の断面図である。
本実施形態では、樹脂基板411に凸条251と凹条252が形成され、アンテナ導体412を凸条251の頂部に形成し、凹条252の最下部256には形成しない場合について説明する。なお、凸条251および凹条252の形状は、第11の実施形態と同様である。
図32に示すように、アンテナ導体412は、凸条251の最上部254から両側の傾斜面255、境界部253および凹条252の傾斜面257に亘って形成されている。すなわち、本実施形態では、アンテナ導体412が凸条251のみを中心にして形成されている。
したがって、アンテナ導体412を単に凸条251が連続する方向に沿って形成すればよいため、アンテナ導体412を凸条251の頂部および凹条252の底部に交互に形成したり、移行部258を形成したりする必要がないため、アンテナ部410を容易に製造することができる。
なお、アンテナ導体412は境界部253に亘るまで形成しなくてもよい。また、アンテナ導体412が一巻きであると、第22の実施形態と同様の形態になるため、二巻き以上の渦状に形成することが好ましい。
実施例では、樹脂基板411の凹凸条を正弦波形状になるように形成した。樹脂基板411には、ポリイミド樹脂を用い、図32に示すように、凸条251から凹条252までの深さDを0.2mmとした。また、平面視における寸法で表すと、アンテナ導体412の線幅WLを0.2mmとし、アンテナ導体412間の間隔R1を0.05mmとした。アンテナ導体412は厚さ25μmの銅箔とした。また、アンテナ導体412の巻き数、最も内側に位置する一巻き分のアンテナ導体412の長手方向の長さL3、短手方向の長さL4などは、上述した図20Aと同様とした。
比較例も、上述した図21Aおよび図21Bと同様とした。
図33Aに示すように、例えば周波数13.56[MHz]では、比較例のアンテナ部の抵抗が5.3[Ω]であるのに対して、実施例のアンテナ部410の抵抗が4.6[Ω]であった。すなわち、実施例のアンテナ部410は、比較例のアンテナ部に比べて抵抗を約13%低減できることを確認できた。これによりアンテナ部410で得られる誘起電圧が増加するため、その分アンテナ部410を小型化することができる。
図33Bに示すように、深さ0[mm]、すなわち比較例の抵抗5.3Ωから深さD=0.11[mm]が最も抵抗低減効果が大きくなり、深さD=0.05[mm]以上、好ましく0.05[mm]以上0.25[mm]以下で抵抗低減効果があり、すなわちこの範囲でアンテナの小型化効果がある。
図34Aに示すように、例えば周波数13.56[MHz]では、比較例のアンテナのインダクタンスが3.6[μH]であり、実施例のアンテナ部410のインダクタンスが3.5[μH]であった。すなわち、実施例のアンテナ部410と、比較例のアンテナ部とは略同一のインダクタンスであった。
図34Bに示すように、深さDが深くなってもインダクタンスはほとんど変化しないことがわかる。上述したように、比較例に相当する深さDが0[mm]の場合はインダクタンスが3.6[μH]であるのに対し、深さDが0.25[mm]の場合はインダクタンスが3.5[μH]である。
図35は、第25の実施形態に係るアンテナ部415の断面図である。
本実施形態では、樹脂基板416に凸条251と凹条252が形成され、アンテナ導体417を凹条252の底部に形成し、凸条251の最上部254には形成しない場合について説明する。なお、凸条251および凹条252の形状は、第11の実施形態と同様である。
図35に示すように、アンテナ導体417は、凹条252の最下部256から両側の傾斜面257、境界部253および凸条251の傾斜面255に亘って形成されている。すなわち、本実施形態では、アンテナ導体417が凹条252のみを中心にして形成されている。
したがって、アンテナ導体417を単に凹条252が連続する方向に沿って形成すればよいため、アンテナ導体417を凸条251の頂部および凹条252の底部に交互に形成したり、移行部258を形成したりする必要がないため、アンテナ部415を容易に製造することができる。
なお、アンテナ導体417は境界部253に亘るまで形成しなくてもよい。また、アンテナ導体417が一巻きであると、第23の実施形態と同様の形態になるため、二巻き以上の渦状に形成することが好ましい。
実施例では、樹脂基板416の凹凸条を正弦波形状になるように形成した。樹脂基板416には、ポリイミド樹脂を用い、図35に示すように、凸条251から凹条252までの深さDを0.2mmとした。また、平面視における寸法で表すと、アンテナ導体417の線幅WLを0.2mmとし、アンテナ導体417間の間隔R1を0.05mmとした。アンテナ導体417は厚さ25μmの銅箔とした。また、アンテナ導体417の巻き数、最も内側に位置する一巻き分のアンテナ導体417の長手方向の長さL3、短手方向の長さL4などは、上述した図20Aと同様とした。
比較例も、上述した図21Aおよび図21Bと同様とした。
図36Aに示すように、例えば周波数13.56[MHz]では、比較例のアンテナ部の抵抗が5.3[Ω]であるのに対して、実施例のアンテナ部415では抵抗が4.2[Ω]であった。すなわち、実施例のアンテナ部415は、比較例のアンテナ部に比べて抵抗を約21%低減できることを確認できた。これによりアンテナ部415で得られる誘起電圧が増加するため、その分アンテナ部415を小型化することができる。
図36Bに示すように、深さ0[mm]、すなわち比較例の抵抗5.2Ωから深さD=0.2[mm]が最も抵抗低減効果が大きくなり、深さD=0.1[mm]以上で抵抗低減効果がある。この深さDの条件においては、アンテナ部415で得られる誘起電圧が増加するため、その分アンテナ部415を小型化することができる。
図37Aに示すように、例えば周波数13.56[MHz]では、比較例のアンテナのインダクタンスが3.6[μH]であり、実施例のアンテナ部415のインダクタンスが3.6[μH]であった。すなわち、実施例のアンテナ部415と、比較例のアンテナ部とは略同一のインダクタンスであった。
図37Bに示すように、深さDが深くなってもインダクタンスはほとんど変化しないことがわかる。上述したように、比較例に相当する深さDが0[mm]の場合はインダクタンスが3.6[μH]であるのに対し、深さDが0.2[mm]の場合はインダクタンスが3.6[μH]である。
図38に示すように、凹条252(および凸条251)は渦状に巻回形成されているが、移行部が形成されておらず、凸条251と凹条252との間の移行が行われない。
第1〜第7の実施形態では、蛇行幅部を凸条31の頂部および凹条32の底部に交互に形成する場合について説明したが、この場合に限られない。例えば、一つの蛇行幅部23を凸条31の頂部に形成し、隣り合う蛇行幅部23の何れかの蛇行幅部23も凸条31の頂部に形成してもよい。図39は、第26の実施形態に係るアンテナ部420を示す斜視図である。本実施形態のアンテナ部420は、蛇行幅部23を凸条31の頂部のみに形成している。
同様に、一つの蛇行幅部23を凹条32の底部に形成し、隣り合う蛇行幅部23の何れかの蛇行幅部23も凹条32の底部に形成してもよい。すなわち、蛇行幅部23は、凸条31の頂部および凹条32の底部に交互に形成しなくてもよい。
第11〜第25の実施形態では、電磁誘導方式によるRFIDシステムについて説明したが、この場合に限られず、電波方式、電磁界共振結合方式(電磁共鳴方式)などによるRFIDシステムにも用いることができる。
同様に、アンテナ導体の一つの巻き目を凹条の底部に形成し、前後の何れかの巻き目も凹条の底部に形成してもよい。すなわち、アンテナ導体を凸条の頂部および凹条の底部に交互に形成しなくてもよい。
Claims (7)
- データの送信および受信の少なくとも何れかを行うアンテナ装置であって、
上面に一方向に延びる凸条と、前記凸条と同方向に延びる凹条とが平行に隣り合って形成される基材と、
前記凸条の頂部または前記凹条の底部に沿って、前記一方向に対して直交する方向に蛇行しながら連続して形成されるアンテナ導体と、を有することを特徴とするアンテナ装置。 - データの送信および受信の少なくとも何れかを行うアンテナ装置であって、
上面に一方向に延びる凸条と、前記凸条と同方向に延びる凹条とが平行に隣り合って形成される基材と、
前記凸条の頂部および前記凹条の底部に沿って、前記一方向に対して直交する方向に蛇行しながら連続して形成されるアンテナ導体と、を有することを特徴とするアンテナ装置。 - 前記アンテナ導体は、前記基材上で平行して形成される蛇行幅部、および、前記蛇行幅部同士を接続して形成される蛇行延伸部を有し、
前記蛇行幅部は、前記凸条の頂部および前記凹条の底部に沿って形成されることを特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ装置。 - 前記蛇行幅部は、前記凸条の頂部および前記凹条の底部に沿って交互に形成されることを特徴とする請求項3に記載のアンテナ装置。
- 前記蛇行延伸部は、前記凸条と前記凹条との間の境界部を経由することで、前記蛇行幅部同士を接続して形成され、
前記境界部は、前記基材の実装面に対して厚み方向に傾斜し、平面視で表面が露出されていることを特徴とする請求項3または4に記載のアンテナ装置。 - 前記凸条の頂部および前記凹条の底部の少なくとも何れかは、湾曲して形成され、
前記アンテナ導体は、前記凸条の頂部、および、前記凹条の底部の少なくとも何れかの湾曲した傾斜面に亘って形成されることを特徴とする請求項1ないし5の何れか1項に記載のアンテナ装置。 - 請求項1ないし6の何れか1項に記載のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置で受信したデータの変換および前記アンテナ装置から送信されるデータへの変換の少なくとも何れかを行う通信回路と、を備えることを特徴とする電子機器。
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