JP6075511B2

JP6075511B2 - アンテナ装置および電子機器

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Publication number: JP6075511B2
Application number: JP2016523523A
Authority: JP
Inventors: 信一中野
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2035-05-27
Also published as: CN206516763U; WO2015182638A1; CN207250728U; US20170194711A1; JPWO2015182638A1; US10164336B2

Description

本発明は、例えばＨＦ帯の通信で用いられるアンテナ装置およびそれを備える電子機器に関する。

RFID（Radio Frequency Identifier）タグ用や、NFC（Near Field Communication）用のアンテナ装置として、従来、面状コイルアンテナが用いられている。一般に、面状コイルアンテナは、基材と、この基材に形成された矩形スパイラル状の導体パターンとで構成されている。

また、このような面状コイルアンテナのインダクタンスを所定値に調整・設定できるようにしたアンテナ装置が特許文献１に示されている。この特許文献１のアンテナ装置は、基材の両面に導体パターンが形成されたものであり、基材の表面に複数ターンのアンテナコイルが形成されていて、基材の裏面に、アンテナコイルの最外周と最内周が作る領域と略等しい形状の、一部を開放した１ターンコイルが形成されている。

特開平１１−３４１１号公報

携帯通信端末等の電子機器にアンテナ装置が構成される場合に、近年の電子機器の小型化・薄型化に伴い、より小型のアンテナ装置で所定の利得が要求される。

特許文献１に示されているアンテナ装置では、アンテナコイルと１ターンコイルとの間に生じる容量によって、アンテナコイルの等価的インダクタンスがある範囲で定められるが、１ターンコイルは、それ自体では放射素子としては作用しない。すなわち、１ターンコイルに発生する電流は表面側のアンテナコイルとの磁界結合によって発生する誘導電流のみであり、この誘導電流は大きなものではない。そのため、誘導電流によって発生する磁界も大きくなく、１ターンコイルを放射素子として利用することは難しい。

また、特許文献１のアンテナ装置のように、基材の裏面に何らかの導体パターンが形成されている場合、基材に形成された矩形スパイラル状の導体パターンの内周端および外周端にＲＦＩＣ等の給電回路を接続する際、内周端と給電回路とを接続するための線路を、矩形スパイラル状の導体パターンの形成面側で且つ矩形スパイラル状の導体パターンとは絶縁状態で形成する必要がある。そのため、導体パターンの構成および形成方法が複雑化し、さらに、上記矩形スパイラル状の導体パターンの内周端と給電回路とを接続するための線路（ジャンパー線）はアンテナ特性を劣化させる要因となる。

本発明の目的は、小型でありながら高利得を得られるようにしたアンテナ装置を提供することにある。また、本発明の目的は、面状コイルと給電端子との接続構造を簡素化して製造コストを低減できるようにしたアンテナ装置および電子機器を提供することにある。

（１）本発明のアンテナ装置は、コイル開口の周囲に面状に導体が巻回された形状の面状コイルと、前記面状コイルと対向配置され、前記コイル開口に少なくとも一部が重なる切欠きが形成された面状導体と、平面視で前記面状コイルの形成領域の外側または前記コイル開口の内側に配置された第１給電端子および第２給電端子とを備え、
前記面状コイルは、第１導体パターン部と、第１導体パターン部の外周もしくは内周に沿った形状または平面視で重なる形状の第２導体パターン部とを含み、
前記第１給電端子は前記第１導体パターン部の第１端に導通し、前記第２給電端子は前記第１導体パターン部の第１端に近い側の、前記第２導体パターン部の第１端に導通し、
前記第１導体パターン部および前記第２導体パターン部のそれぞれの第２端が前記面状導体に接続されたことを特徴とする。

上記の構成により、面状コイルを構成する導体パターンを飛び越すジャンパー線が不要であり、構造が簡素化される。また、ジャンパー線を設けることによるアンテナ特性の劣化が回避できる。

（２）上記（１）において、前記切欠きは、導体開口および、前記導体開口の一部を前記面状導体の外縁に連接させるスリットから構成され、前記導体開口が前記コイル開口に重なるように前記面状コイルと前記面状導体とが配置されることが好ましい。この構造により、コイル開口と導体開口とを長い周長にわたって近接させることができる。そのことで、面状導体に効率よく電流が誘導される。

（３）上記（２）において、前記第１導体パターン部および前記第２導体パターン部のそれぞれの第２端は、前記スリットを跨がないように前記面状導体に接続されていることが好ましい。これにより、面状導体に流れる電流は、スリットを介して面状導体に流れる電流と、層間接続導体を介して面状コイルに流れる電流と、に分岐されることが無く、面状コイルと対向していない面状導体の面に流れる電流が大きいと考えられる。したがって、面状導体のアンテナとしての効果が高い。

（４）上記（２）において、前記第１導体パターン部および前記第２導体パターン部のそれぞれの第２端は、前記スリットを跨ぐように前記面状導体に接続されていてもよい。

（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記面状コイルは、前記コイル開口の周囲に複数回巻回された形状であることが好ましい。これにより、面状コイルと面状導体との結合が高まり、面状導体の放射体としての機能が向上する。

（６）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、前記面状コイルの少なくとも一部を覆う位置に磁性体シートが配置されていることが好ましい。これにより、必要なインダクタンスの面状コイルが、少ないターン数の導体パターンで構成されるので、コイル開口を相対的に大きくでき、その結果、通信相手側アンテナとの結合度を高めることができる。

（７）本発明の電子機器は、アンテナ装置と、筺体とを備え、
前記アンテナ装置は、
コイル開口の周囲に面状に導体が巻回された形状の面状コイルと、前記面状コイルと対向配置され、前記コイル開口に少なくとも一部が重なる切欠きが形成された面状導体と、平面視で前記面状コイルの形成領域の外側または前記コイル開口の内側に配置された第１給電端子および第２給電端子とを備え、
前記面状コイルは、第１導体パターン部と、第１導体パターン部の外周もしくは内周に沿った形状または平面視で重なる形状の第２導体パターン部とを含み、
前記第１給電端子は前記第１導体パターン部の第１端に導通し、前記第２給電端子は前記第１導体パターン部の第１端に近い側の、前記第２導体パターン部の第１端に導通し、
前記第１導体パターン部および前記第２導体パターン部のそれぞれの第２端が前記面状導体に接続されたことを特徴とする。

（８）上記（７）において、前記筺体は導体部を有し、前記導体部が前記面状導体を構成していることが好ましい。これにより、筐体の導体部を面状導体に兼ねることができ、特別な専用の面状導体が不要となり、小型化、低コスト化に有利となる。また、電子機器の外面または外面に近い位置に面状導体が配置されるので、通信相手側アンテナに対しより近接させ易くなり、通性性能が高めやすい。

本発明によれば、面状コイルを構成する導体パターンを飛び越すジャンパー線が不要であり、構造が簡素化される。また、ジャンパー線を設けることによるアンテナ特性の劣化が回避できる。

図１は第１の実施形態に係るアンテナ装置１０１の斜視図である。図２はアンテナ装置１０１の分解斜視図である。図３は、第１の実施形態に係るアンテナ装置とその比較例に係るアンテナ装置について、それらの特性をシミュレーションするモデルの構成を示す平面図である。図４は、図３に示した各アンテナ装置と通信相手であるリーダライタ側アンテナコイルとの配置関係を示す図である。図５はModel１〜４のアンテナ装置周囲の磁界強度を示す図である。図６はModel１〜４のアンテナ装置とリーダライタ側のアンテナコイル１２０との結合係数を示す図である。図７はＮＦＣの各規格への対応について示す図である。図８は第２の実施形態に係るアンテナ装置１０２の分解斜視図である。図９は本実施形態のアンテナ装置１０２に相当するModel３−２および第１の実施形態のアンテナ装置１０１に相当するModel３について、リーダライタ側アンテナコイルとの結合係数を示す図である。図１０は第３の実施形態に係るアンテナ装置１０３の分解斜視図である。図１１（Ａ）（Ｂ）は第４の実施形態に係るアンテナ装置の分解斜視図である。図１２（Ａ）（Ｂ）は第４の実施形態に係るアンテナ装置の分解斜視図である。図１３は第５の実施形態に係るアンテナ装置１０５の斜視図である。図１４はアンテナ装置１０５の分解斜視図である。図１５は第６の実施形態に係るアンテナ装置１０６の平面図である。図１６は第７の実施形態に係るアンテナ装置１０７の平面図である。図１７は第８の実施形態に係るアンテナ装置１０８の平面図である。図１８は第９の実施形態に係る電子機器２０９の分解平面図である。図１９は第１０の実施形態に係る電子機器２１０の分解平面図である。

《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態に係るアンテナ装置１０１の斜視図、図２はアンテナ装置１０１の分解斜視図である。

アンテナ装置１０１は、面状コイル１０と、面状コイル１０に絶縁層３０を介して対向配置された面状導体２０と、第１給電端子１５と、第２給電端子１６とを備える。面状コイル１０は、面に沿ってコイル開口１０Ａの周囲に巻回された形状の、第１導体パターン部１１および第２導体パターン部１２で構成されている。面状導体２０には、コイル開口１０Ａに重なる導体開口２０Ａおよび、導体開口２０Ａの一部を外縁に連接させるスリット２０Ｓによる切欠きが形成されている。面状導体２０は、平面視で略Ｃ字形状を有する。第１給電端子１５および第２給電端子１６は、平面視で導体パターン１１，１２の形成領域の外側に配置されている。

面状導体２０と面状コイル１０の外形サイズは略等しい。また、絶縁層３０の主要部のサイズも面状導体２０および面状コイル１０の外形サイズと略等しい。このことにより、面状導体２０を備えながらも全体に小型のアンテナ装置が構成できる。

第１導体パターン部１１は矩形の渦巻状であり、第２導体パターン部１２は第１導体パターン部１１の外周に沿った形状である。第１給電端子１５は第１導体パターン部１１の第１端１１１に導通していて、第２給電端子１６は、第２導体パターン部１２の第１端１２１（第１導体パターン部１１の第１端１１１に近い側の端）に導通している。

第１導体パターン部１１の第２端１１２は第１層間接続導体１３を介して面状導体２０に接続されている。また、第２導体パターン部１２の第２端１２２は第２層間接続導体１４を介して面状導体２０に接続されている。第１導体パターン部１１および第２導体パターン部１２のそれぞれの第２端はスリット２０Ｓを跨ぐように面状導体２０に接続されている。すなわち、第１導体パターン部１１および第２導体パターン部１２の第２端１１２，１２２は、それぞれ、略Ｃ字形状の面状導体２０のスリット２０Ｓを挟んだ両端部に接続されている。より詳細には、第１導体パターン部１１の第２端１１２は、面状導体２０のスリット２０Ｓを挟む両端部のうち、該第２端１１２を基準とする第１導体パターン部１１の延伸方向側に位置する端部に接続されている。第２導体パターン部１２の第２端１２２は、面状導体２０のスリット２０Ｓを挟む両端部のうち、該第２端１２２を基準とする第２導体パターン部１２の延伸方向側に位置する端部に接続されている。

アンテナ装置１０１の製造方法は次のとおりである。先ず、例えばＰＥＴフィルムの片面に銅箔をラミネートしたフレキシブル基板を基にし、層間接続導体を形成する位置を穿孔し、銅箔をパターンニングし、孔に導電性ペーストを埋設することで、面状導体１０、給電端子１５，１６、層間接続導体１３，１４を形成する。また、銅箔をパンチングすることによって面状導体２０を形成する。そして、面状コイル１０を形成した上記フレキシブル基板に面状導体２０を貼り付けることによりアンテナ装置１０１を構成する。このように、基材シートの片面に導体パターンを形成するだけでよいので、低コスト化できる。

なお、両面に銅箔を備えるフレキシブル基板を基にして、第１面の銅箔をパターンニングすることにより面状コイル１０、給電端子１５，１６を形成し、第２面の銅箔をパターンニングすることにより面状導体２０を形成し、ビアホールによって層間接続導体１３，１４を形成してもよい。

上述のとおり、本実施形態によれば、面状コイルを構成する導体パターンを飛び越すジャンパー線が不要であり、製造が容易である。

アンテナ装置１０１の動作は次のとおりであると考えられる。例えば送信アンテナとして作用する場合、面状コイル１０に電流が流れると、面状導体２０の第１面（面状コイルに対向している面）に、面状コイル１０の電流方向とは逆方向の電流が誘導される。面状コイル１０を流れる電流は途中、層間接続導体１３，１４および面状導体２０を経由して流れると考えられる。この電流は面状導体を１ターンのコイルのように流れる。すなわち、面状コイル１０を流れる方向とは逆方向に流れる。面状導体２０に誘導される電流はスリット２０Ｓ付近で面状導体２０の第２面へ折り返すように流れると考えられる。面状導体２０の第２面に流れる電流の方向は面状コイルに流れる電流の方向と同じであるため、面状導体２０が面状コイル１０とともにアンテナとして作用する。アンテナ装置１０１はアンテナの相反定理にしたがって受信アンテナとしても同様に作用する。

図３は、本実施形態に係るアンテナ装置とその比較例に係るアンテナ装置について、それらの特性をシミュレーションするためのモデルの構成を示す平面図である。Model１〜４のいずれも、絶縁層の上面に形成された第１導体パターン部１１および第２導体パターン部１２の平面図、および絶縁層の下面に形成された面状導体２０の平面図である。但し、面状導体２０を表す図は上面から（第１導体パターン部１１および第２導体パターン部１２の形成面側から）見た平面図である。

図３において、Model１に示すアンテナ装置は、面状導体を備えないで、第１導体パターン部１１、第２導体パターン部１２および接続用導体パターン１７で、単なる矩形渦巻状の面状コイルを形成したものである。Model２に示すアンテナ装置は、面状導体２０を備え、且つ、第１導体パターン部１１、第２導体パターン部１２および接続用導体パターン１７で矩形渦巻状の面状コイルを形成したものである。Model３に示すアンテナ装置は本実施形態に係るアンテナ装置１０１に相当する。Model４に示すアンテナ装置は、面状導体２０を備え、第１導体パターン部１１、第２導体パターン部１２および面状導体２０の一部で矩形渦巻状の面状コイルを形成したものである。本実施形態に係るアンテナ装置１０１と異なり、スリット２０Ｓを備えていない。Model１〜４のいずれも、面状コイルの外形寸法は30×30mm、コイル開口の寸法は22×22mmである。

図４は、図３に示した各アンテナ装置と通信相手であるリーダライタ側アンテナコイルとの配置関係を示す図である。図４に示すように、評価対象のアンテナ装置（例えば本実施形態のアンテナ装置１０１）は回路基板１３０の下面に配置されていている。リーダライタ側アンテナコイル１２０の外径は150mm、内径は100mmである。

図５は上記Model１〜４のアンテナ装置周囲の磁界強度を示す図である。アンテナ装置周囲の磁界強度はModel３＞Model２＞Model１＞Model４の順に大きいことが分かる。これは、面状導体２０が面状コイル１０と磁界結合することで、面状導体２０に誘導電流が発生するが、面状導体２０に、導体開口２０Ａの一部を外縁に連接させるスリット２０Ｓが形成されていることで渦電流が抑制され、面状導体２０に流れる誘導電流が面状コイル１０の電流とともにアンテナとして寄与するためであると考えられる。

図６は上記Model１〜４のアンテナ装置とリーダライタ側のアンテナコイル１２０との結合係数を示す図である。横軸は、Model１〜４のアンテナ装置の中心とリーダライタ側アンテナコイル１２０の中心とのずれ量、縦軸は結合係数である。図６から明らかなように、Model４はアンテナコイル１２０と全く結合しないが、Model１，２，３は結合する。このうち、本実施形態の係るアンテナ装置１０１に相当するModel３の結合係数が最も高い。

図７はＮＦＣの各規格への対応について示す図である。例えばカードモードの規格ACRでは最短通信距離が25mmであり、リーダライタモードの１つの規格Type4A（DESFire）では最短通信距離が15mmである。本実施形態に係るアンテナ装置１０１に相当するModel３では図７から明らかなように、いずれの規格も満足している。

《第２の実施形態》
図８は第２の実施形態に係るアンテナ装置１０２の分解斜視図である。アンテナ装置１０２は、面状コイル１０と、面状コイル１０に絶縁層３０を介して対向配置された面状導体２０と、第１給電端子１５と、第２給電端子１６とを備える。面状コイル１０は、面に沿ってコイル開口１０Ａの周囲に巻回された形状の、第１導体パターン部１１および第２導体パターン部１２で構成されている。面状導体２０には、コイル開口１０Ａに重なる導体開口２０Ａおよび、導体開口２０Ａの一部を外縁に連接させるスリット２０Ｓが形成されている。第１給電端子１５および第２給電端子１６は、平面視で導体パターン１１，１２の形成領域の外側に配置されている。

本実施形態のアンテナ装置１０２と、図２に示した第１の実施形態のアンテナ装置１０１とは、面状コイル１０と面状導体２０との位置関係の点で異なる。第２の実施形態では、第１導体パターン部１１および第２導体パターン部１２のそれぞれの第２端は、スリット２０Ｓを跨がないように面状導体２０に接続されている。

アンテナ装置１０１の動作は次のとおりであると考えられる。先ず、面状コイル１０に電流が流れると、面状導体２０の第１面（面状コイルに対向している面）に面状コイル１０の電流方向とは逆方向の電流が誘導される。面状コイル１０を流れる電流は途中、層間接続導体１３，１４および面状導体２０を経由して流れる。面状導体２０に誘導される電流はスリット２０Ｓを経由して面状導体２０の第２面へ折り返すように流れる。面状導体２０の第２面に流れる電流の方向は面状コイルに流れる電流の方向と同じであるため、面状導体２０が面状コイル１０とともにアンテナとして作用する。

第１の実施形態で示したアンテナ装置１０１では、面状導体２０に流れる電流はスリット２０Ｓを介して面状導体２０に（面状コイル１０と対向していない面に）流れる電流と層間接続導体１３，１４を介して面状コイル１０に流れる電流とに分岐されると考えられる。しかし、本実施形態のアンテナ装置１０２では、上記分岐がないので、面状コイル１０と対向していない面状導体２０の面に流れる電流が大きいと考えられる。そのため、面状導体のアンテナとしての効果が高いと考えられる。

また、第１の実施形態で示したアンテナ装置１０１では、スリット２０Ｓ部で電流が集中するので、その部分での導体損失が大きいが、本実施形態のアンテナ装置１０２では、スリット２０Ｓ部での電流集中が抑えられるので、低損失化できる。

図９は本実施形態のアンテナ装置１０２に相当するModel３−２および第１の実施形態のアンテナ装置１０１に相当するModel３について、リーダライタ側アンテナコイルとの結合係数を示す図である。シミュレーション条件は第１の実施形態で示した条件と同じである。

図９から明らかなように、Model３−２の方がModel３より結合係数が更に向上している。この原因は上述のとおりである。

なお、図８に示した例では、面状導体のスリット２０Ｓを、層間接続導体１３，１４が接続される辺とは反対の（対向する）辺に形成したが、層間接続導体１３，１４がスリット２０Ｓを跨がない位置関係であれば、上述と同様の作用効果を奏する。

《第３の実施形態》
図１０は第３の実施形態に係るアンテナ装置１０３の分解斜視図である。アンテナ装置１０３は、面状コイル１０と、面状コイル１０に絶縁層３０を介して対向配置された面状導体２０と、第１給電端子１５と、第２給電端子１６とを備える。面状コイル１０は、面に沿ってコイル開口１０Ａの周囲に巻回された形状の、第１導体パターン部１１および第２導体パターン部１２で構成されている。

本実施形態のアンテナ装置１０３は、その面状コイル１０の構成が第１の実施形態のアンテナ装置１０１や第２の実施形態のアンテナ装置１０２とは異なる。本実施形態のアンテナ装置１０３においては、第２導体パターン部１２が第１導体パターン部１１に対して平面視で重なる。

このように、第１導体パターン部１１と第２導体パターン部１２とが異なる層に形成されていることで、面状コイル１０の外形を小さくでき、アンテナ装置を小型化できる。

《第４の実施形態》
図１１（Ａ）（Ｂ）、図１２（Ａ）（Ｂ）は第４の実施形態に係るアンテナ装置の分解斜視図である。これらの例は、第１の実施形態で示したアンテナ装置１０１に対して磁性体シート４０，４１，４２を付加したものである。但し、図１２（Ａ）（Ｂ）においては、絶縁層３０の図示を省略している。

図１１（Ａ）に示すアンテナ装置では、面状コイル１０の導体パターンの全体に重なる形状の磁性体シート４０を貼付している。図１１（Ｂ）に示すアンテナ装置では、面状コイル１０の導体パターンの一部に重なる形状の磁性体シート４０を貼付している。このように、面状コイル１０を覆うように磁性体を配置することによって、少ない巻回数の導体パターンで所定の大きなインダクタンスを得ることができる。換言すると、必要なインダクタンスの面状コイルが、少ないターン数の導体パターンで構成されるので、コイル開口を相対的に大きくでき、その結果、通信相手側アンテナとの結合度を高めることができる。

図１１（Ｂ）に示すように、磁性体シート４０を部分的に貼付すれば、磁性体シート４０の集磁効果で、コイル開口１０Ａを抜ける磁束の向きを磁性体シート４０側に偏らせることができ、そのことで指向性を制御することができる。

図１２（Ａ）に示すアンテナ装置では、面状コイル１０の対向する第１辺と第２辺のうち第１辺の上面に磁性体シート４０が位置し、面状コイル１０の第２辺の下面に磁性体シート４０が位置する。図１２（Ｂ）に示すアンテナ装置では、面状コイル１０の対向する第１辺と第２辺のうち第１辺の上面に磁性体シート４１が位置し、面状コイル１０の第２辺の下面に磁性体シート４２が位置する。このように、面状コイルのコイル開口を磁性体シートが斜めに通るように、磁性体シート４０，４１，４２を配置すれば、磁性体シート４０の集磁効果で、コイル開口１０Ａを抜ける磁束の向きを磁性体シート４０側に偏らせることができ、そのことで指向性を制御することができる。

以上に述べた作用効果以外に、本実施形態によれば、周囲部品との不要結合によるアンテナ特性の劣化が軽減される。また、例えば回路基板のグランド導体や筺体の面に形成されているような電磁シールド用導体、電池パックなど、大きな面積を有する導体の端部付近にアンテナ装置を近接配置すると、それら導体とアンテナ装置とが結合して、導体が放射体として機能するため、良好なアンテナ特性を得ることができる。特に、アンテナ装置に上記磁性体シートを有する場合に、磁性体によって指向性制御がなされるので、アンテナ装置と導体との結合を高めることができる。

《第５の実施形態》
図１３は第５の実施形態に係るアンテナ装置１０５の斜視図、図１４はアンテナ装置１０５の分解斜視図である。

アンテナ装置１０５は、面状コイル１０と、面状コイル１０に絶縁層３０を介して対向配置された面状導体２０と、第１給電端子１５と、第２給電端子１６とを備える。面状コイル１０は、面に沿ってコイル開口１０Ａの周囲に巻回された形状の、第１導体パターン部１１および第２導体パターン部１２で構成されている。面状導体２０には、コイル開口１０Ａに重なる導体開口２０Ａおよび、導体開口２０Ａの一部を外縁に連接させるスリット２０Ｓが形成されている。

第１導体パターン部１１は矩形の渦巻状であり、第２導体パターン部１２は第１導体パターン部１１の内周に沿った形状である。第１給電端子１５は第１導体パターン部１１の第１端に導通していて、第２給電端子１６は第２導体パターン部１２の第１端に導通している。

第１給電端子１５および第２給電端子１６は、平面視で導体パターン１１，１２の形成領域の内側に配置されている。

このように、第１給電端子１５および第２給電端子１６は、平面視で導体パターン１１，１２の形成領域の内側に配置されていてもよい。これにより、アンテナ装置の外形を小型化できる。

なお、以上に示した各実施形態では、導体開口２０Ａがコイル開口１０Ａに平面視で重なるように、面状コイル１０におけるコイル開口１０Ａの位置と、面状導体２０における導体開口２０Ａの位置関係を定め、また、面状コイル１０と面状導体２０との配置位置を定めたが、導体開口２０Ａはコイル開口１０Ａに少なくとも一部が重なっている関係であってもよい。

《第６の実施形態》
第６の実施形態では、既に示した実施形態とは面状導体の切欠き形状が異なる例を示す。

図１５は第６の実施形態に係るアンテナ装置１０６の平面図である。アンテナ装置１０６は、面状コイル１０と、面状コイル１０に絶縁層を介して対向配置された面状導体２０と、第１給電端子１５と、第２給電端子１６とを備える。面状コイル１０は、面に沿ってコイル開口の周囲に巻回された形状の、第１導体パターン部１１および第２導体パターン部１２で構成されている。面状導体２０には、コイル開口に重なるスリット２０Ｓが形成されている。第１給電端子１５および第２給電端子１６は、平面視で導体パターン１１，１２の形成領域の外側に配置されている。

面状導体１０の構成は第１の実施形態で示したものと同じである。第１の実施形態で図１、図２に示したアンテナ装置１０１では、スリット２０Ｓおよび導体開口２０Ａを備えたが、本実施形態のように、面状導体２０にスリット２０Ｓだけで切欠き部が形成されてもよい。面状導体２０の裏面に流れる電流の方向は面状コイル１０を流れる電流の方向と同じであるため、面状導体２０が面状コイル１０とともにアンテナとして作用する。

《第７の実施形態》
第７の実施形態では、既に示した実施形態とは面状導体の切欠き形状が異なる例を示す。

図１６は第７の実施形態に係るアンテナ装置１０７の平面図である。アンテナ装置１０７は、面状コイル１０と、面状コイル１０に絶縁層を介して対向配置された面状導体２０と、第１給電端子１５と、第２給電端子１６とを備える。面状コイル１０は、面に沿ってコイル開口の周囲に巻回された形状の、第１導体パターン部１１および第２導体パターン部１２で構成されている。面状導体２０には、コイル開口に重なる導体開口２０Ａが形成されている。第１給電端子１５および第２給電端子１６は、平面視で導体パターン１１，１２の形成領域の外側に配置されている。

面状導体１０の構成は第１の実施形態で示したものと同じである。第１の実施形態で図１、図２に示したアンテナ装置１０１では、スリット２０Ｓおよび導体開口２０Ａを備えたが、本実施形態のように、面状導体２０に導体開口２０Ａだけで切欠き部が形成されてもよい。面状導体２０の裏面に流れる電流の方向は面状コイル１０を流れる電流の方向と同じであるため、面状導体２０が面状コイル１０とともにアンテナとして作用する。

《第８の実施形態》
第８の実施形態では、既に示した実施形態とは面状導体の大きさが異なる例を示す。

図１７は第８の実施形態に係るアンテナ装置１０８の平面図である。アンテナ装置１０８は、面状コイル１０、および面状コイル１０に絶縁層を介して対向配置された面状導体２０を備える。面状コイル１０は、第１導体パターン部１１および第２導体パターン部１２で構成されている。面状導体２０には、スリット２０Ｓと、コイル開口に重なる導体開口２０Ａとが形成されている。

本実施形態のように、面状導体２０の大きさは面状コイル１０の大きさに合っている必要はない。本実施形態のように、面状導体２０の外形は面状コイル１０の外形より大きくてもよい。この場合でも、面状導体２０の裏面に流れる電流の方向は面状コイル１０を流れる電流の方向と同じであるため、面状導体２０が面状コイル１０とともにアンテナとして作用する。また、面状導体２０の外縁に電流が流れて磁束が広がるという効果も奏する。

《第９の実施形態》
第９の実施形態では、アンテナ装置１０９が設けられた電子機器２０９の例を示す。

図１８は、いわゆるスマートフォン等の電子機器２０９の分解平面図である。この電子機器２０９の上部筐体９１の内部には、回路基板６１，６２、バッテリーパック９０、カメラモジュール７６等が収められている。回路基板６１には通信回路を備えたＲＦＩＣ５０、共振用のキャパシタ５１等が実装されている。回路基板６１にはスプリングピンによる接続導体５５，５６が設けられている。また、回路基板６１，６２には、いずれも定在波型のＵＨＦ帯またはＳＨＦ帯のアンテナ８１，８２等が設けられている。アンテナ装置８１，８２は例えばセルラー通信用、無線LAN用、Bluetooth（登録商標）用、GPS用等のアンテナである。アンテナ装置８１は例えばメインアンテナ、アンテナ装置８２はサブアンテナとして機能する。

下部筐体９２にはカメラ用穴７７が形成されている。下部筐体９２は絶縁性樹脂の成型体であり、その内面にはアンテナ装置１０９が貼付されている。このアンテナ装置１０９は、第１の実施形態で示したアンテナ装置１０１の線対称形である。アンテナ装置１０９は、上記線対称形であることを除けば第１の実施形態で示したアンテナ装置１０１と同一の構造である。

上部筐体９１と下部筐体９２とが組み立てられた状態で、接続導体５５，５６はアンテナ装置１０９の給電端子１５，１６に当接して電気的に導通する。

《第１０の実施形態》
第１０の実施形態では、アンテナ装置１１０が設けられた電子機器２１０の例を示す。

図１９はいわゆるスマートフォン等の電子機器２１０の分解平面図である。この電子機器２１０の上部筐体９１の内部には回路基板６０、バッテリーパック９０、カメラモジュール７６等が収められている。回路基板６０には通信回路を備えたＲＦＩＣ５０、共振用のキャパシタ５１等が実装されている。回路基板６０にはスプリングピンによる接続導体５５，５６が設けられている。

上部筐体９１は金属部８３，８４を備える。上部筐体９１の金属部８３，８４はいずれもＵＨＦ帯またはＳＨＦ帯のアンテナとして設けられている。金属部８３の給電点には給電用ケーブル７８の第１端が接続されている。ケーブル７８の第２端は給電回路に接続されている。金属部８４についても同様に、その給電点に給電用ケーブルの第１端が接続され、その第２端は給電回路に接続されている。金属部８３，８４によるアンテナ装置は例えばセルラー通信用、無線LAN用、Bluetooth（登録商標）用、GPS用等のアンテナである。金属部８３は例えばメインアンテナ、金属部８４はサブアンテナとして機能する。

下部筐体９２は金属部８６，８７，８８を備える。下部筐体９２の金属部８７には、カメラ用穴を兼ねる導体開口２０Ａ、およびスリット２０Ｓが形成されている。また、金属部８７の内面にはアンテナ装置１１０が貼付されている。アンテナ装置１１０は、面状コイルの導体パターンがスパイラル状であることを除けば、第１の実施形態で示したアンテナ装置１０１と同一の構造である。アンテナ装置１１０は、そのコイル開口が導体開口２０Ａに少なくとも一部が重なるように配置されている。

上部筐体９１と下部筐体９２とが組み立てられた状態で、接続導体５５，５６はアンテナ装置１１０の給電端子１５，１６に当接して電気的に導通する。

金属部８７は、第８の実施形態で図１７に示した面状導体２０と同様に作用する。したがって、アンテナ装置１１０および金属部８７によってＨＦ帯のアンテナが構成される。このように、筐体の金属部が面状導体を構成すれば、特別な専用の面状導体が不要となり、小型化、低コスト化に有利である。また、電子機器の外面または外面に近い位置に面状導体が配置されるので、通信相手側アンテナに対しより近接させ易くなり、通性性能が高めやすい。

なお、本実施形態では筐体の金属部を面状導体とした例を示したが、「金属部」以外に、カーボンやグラファイト等の「導体部」であってもよい。

上記金属部８３，８４，８６，８７，８８は、例えば樹脂成型体の表面に対する導体箔の貼付や金属メッキ等で構成されるか、金属板の成形や削りだした金属体により構成される。また、上記金属部８３，８６および金属部８４，８８は一体として構成されていてもよい。さらに、上記面状導体として作用する部分は、筐体の金属部以外に回路基板のグランドパターンやシールド導体等であってもよい。

導体開口２０Ａはカメラ用穴以外に、ボタン、フラッシュ、スピーカー等のデバイス用に形成された穴であってもよい。

第９、第１０の実施形態では、いわゆるスマートフォンを例示したが、その他に、携帯電話端末、タブレットＰＣ、ノートＰＣ、腕時計を含むウェアラブル端末等に、同様に適用できる。

また、以上に示した各実施形態では、面状導体と面状コイルの外形状が同じ矩形である例を示したが、面状導体と面状コイルの外形状は異なっていてもよい。すなわち非相似形であってもよい。また、面状コイル１０は角または全体に丸みをもった渦巻状の導体パターンで構成されていてもよい。

また、以上に示した各実施形態では、面状コイルおよび面状導体が平面に沿って形成された形態を例示したが、本発明はこれに限定されず、面状コイルおよび面状導体の一部が折れ曲がっていてもよいし、全体として曲面形状であってもよい。

また、以上に示した各実施形態では、面状コイル１０と面状導体２０とが絶縁層３０によって絶縁された例を示したが、本発明はこれに限定されず、面状コイル１０と面状導体２０とが単に離間配置された形態であってもよい。

１０…面状コイル
１０Ａ…コイル開口
１１…第１導体パターン部
１２…第２導体パターン部
１３…第１層間接続導体
１４…第２層間接続導体
１５…第１給電端子
１６…第２給電端子
１７…接続用導体パターン
２０…面状導体
２０Ａ…導体開口
２０Ｓ…スリット
３０…絶縁層
４０，４１，４２…磁性体シート
５０…ＲＦＩＣ
５１…キャパシタ
５５，５６…接続導体
６０，６１，６２…回路基板
７６…カメラモジュール
７７…カメラ用穴
７８…ケーブル
８１…ＵＨＦ帯用アンテナ
８２…ＵＨＦ帯用アンテナ
８３，８４，８６，８７，８８…金属部
９０…バッテリーパック
９１…上部筐体
９２…下部筐体
１０１〜１０３，１０５〜１１０…アンテナ装置
１１１…第１導体パターン部の第１端
１１２…第１導体パターン部の第２端
１２１…第２導体パターン部の第１端
１２２…第２導体パターン部の第２端
１２０…リーダライタ側アンテナコイル
１３０…回路基板

Claims

コイル開口の周囲に面状に導体が巻回された形状の面状コイルと、前記面状コイルと対向配置され、前記コイル開口に少なくとも一部が重なる切欠きが形成された面状導体と、平面視で前記面状コイルの形成領域の外側または前記コイル開口の内側に配置された第１給電端子および第２給電端子とを備え、
前記面状コイルは、第１導体パターン部と、第１導体パターン部の外周もしくは内周に沿った形状または平面視で重なる形状の第２導体パターン部とを含み、
前記第１給電端子は前記第１導体パターン部の第１端に導通し、前記第２給電端子は前記第１導体パターン部の第１端に近い側の、前記第２導体パターン部の第１端に導通し、
前記第１導体パターン部および前記第２導体パターン部のそれぞれの第２端が前記面状導体に接続されたことを特徴とするアンテナ装置。
前記切欠きは、導体開口および、前記導体開口の一部を前記面状導体の外縁に連接させるスリットから構成され、前記導体開口が前記コイル開口に重なるように前記面状コイルと前記面状導体とが配置される、請求項１に記載のアンテナ装置。
前記第１導体パターン部および前記第２導体パターン部のそれぞれの第２端は、前記スリットを跨がないように前記面状導体に接続された、請求項２に記載のアンテナ装置。
前記第１導体パターン部および前記第２導体パターン部のそれぞれの第２端は、前記スリットを跨ぐように前記面状導体に接続された、請求項２に記載のアンテナ装置。
前記面状コイルは、前記コイル開口の周囲に複数回巻回された形状である、請求項１から４のいずれかに記載のアンテナ装置。
前記面状コイルの少なくとも一部を覆う位置に磁性体シートを配置した、請求項１から５のいずれかに記載のアンテナ装置。
アンテナ装置と、筺体とを備えた電子機器であって、
前記アンテナ装置は、
コイル開口の周囲に面状に導体が巻回された形状の面状コイルと、前記面状コイルと対向配置され、前記コイル開口に少なくとも一部が重なる切欠きが形成された面状導体と、平面視で前記面状コイルの形成領域の外側または前記コイル開口の内側に配置された第１給電端子および第２給電端子とを備え、
前記面状コイルは、第１導体パターン部と、第１導体パターン部の外周もしくは内周に沿った形状または平面視で重なる形状の第２導体パターン部とを含み、
前記第１給電端子は前記第１導体パターン部の第１端に導通し、前記第２給電端子は前記第１導体パターン部の第１端に近い側の、前記第２導体パターン部の第１端に導通し、
前記第１導体パターン部および前記第２導体パターン部のそれぞれの第２端が前記面状導体に接続されたことを特徴とする、電子機器。
前記筺体は導体部を有し、前記導体部が前記面状導体を構成している、請求項７に記載の電子機器。