JP6392967B1

JP6392967B1 - 近接場型無線通信用アンテナ素子

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Publication number: JP6392967B1
Application number: JP2017250601A
Authority: JP
Inventors: 卓関田; 善一上野
Original assignee: SMK Logomotion Corp
Current assignee: SMK Logomotion Corp
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2018-09-19
Anticipated expiration: 2037-12-27
Also published as: JP2019118002A; KR20190079498A; CN110011052A; TW201929316A

Abstract

【課題】アンテナコアと電極との磁界結合を有効に抑止して一定の磁気特性を保つと共に、電極などをアンテナコアに確実に設置でき、強度も向上する近接場型無線通信用アンテナ素子を提供すること。
【解決手段】略平板状の磁性材料から成るアンテナコアと、そのアンテナコアの少なくとも両端部に塗布された絶縁性ペースト材の被覆層と、その被覆層に設置された電極とを備え、被覆層によりアンテナコアと電極との磁界結合を抑止する。被覆層をアンテナコアの外面全体に設けて、電極の設置位置がずれてもアンテナコアと電極との磁界結合が確実に抑止できるようにしてもよい。絶縁性ペースト材を、２００℃以上、好ましくは２６０℃以上の熱に耐える耐熱性とし、電極の印刷設置時の熱に影響されないようにしてもよい。アンテナコアをフェライト製とし、被覆層により強度を高めてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムなどのように、近接場型の無線通信（Near Field Communication）に用いるアンテナ素子に関する。

携帯通信端末に搭載された非接触通信など、近接場型の無線通信が普及している。
そのアンテナには、小型化や薄型化や通信品質や堅牢性などが要求される。

略平板状の磁性材料から成るアンテナコアを用いたアンテナ素子の従来技術として、特許文献１〜３がある。
特許文献１では、アンテナコアの全体を有機系フィルムで覆って固定して、耐湿性、耐水性、柔軟性をもたせている。
特許文献２〜３では、アンテナコアを熱収縮チューブに挿入して加熱処理することで、アンテナコアを覆っている。

しかし、アンテナコアをフィルム類で覆う方式では、溝などの凹凸が設けられているアンテナコアに適用すると、凹部とフィルム類との間に隙間が生じやすい難点がある。また、アンテナコアに粗い部分があると、フィルム類の表面にも粗さが生じ、電極などの設置が困難になる。
また、熱収縮性のフィルム類でアンテナコアを覆うと、収縮時の力によってアンテナコアが変形したり破損する危惧がある。僅かな湾曲であっても、電極などの設置が困難になる。

特開２００８−４２３８７特開２００５−３３２７８特開２０１２−１５６７３８

そこで、本発明は、アンテナコアと電極との磁界結合を有効に抑止して一定の磁気特性を保つと共に、電極などをアンテナコアに確実に設置でき、強度も向上する近接場型無線通信用アンテナ素子を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の近接場型無線通信用アンテナ素子は、次の構成を備える。すなわち、略平板状の磁性材料から成るアンテナコアと、そのアンテナコアの少なくとも両端部に塗布された絶縁性ペースト材の被覆層と、その被覆層に設置された電極とを備え、被覆層によりアンテナコアと電極との磁界結合を抑止することを特徴とする。

ここで、被覆層を、アンテナコアの外面全体に設けて、電極の設置位置がずれても、アンテナコアと電極との磁界結合が確実に抑止できるようにしてもよい。

絶縁性ペースト材を、２００℃以上、好ましくは２６０℃以上の熱に耐える耐熱性とし、電極の印刷設置時の熱に影響されないようにしてもよい。

アンテナコアを、フェライト製とし、被覆層により強度を高めてもよい。

本発明によると、被覆層を絶縁性ペースト材の塗布で設けるので、被覆層の設置や厚み調整が容易である。そのため、アンテナコアに溝などの凹凸があっても、凹部まで確実に被覆層を設けられる。また、アンテナコアに粗い部分があっても、精度高く平らに被覆層を設けられる。これに伴い、被覆層に確実に電極などを設置できる。
更に、被覆層によってアンテナコアの強度を向上することができる。そのため、薄型化や小型化に寄与したり、衝撃を受ける装置に実装しやすくもなる。

本発明の実施例のアンテナ素子の斜視説明図（ａ）（ｂ）アンテナコアの別実施例の平面図アンテナコアの別実施例の平面図及び正面図被覆層によるアンテナコアと電極との磁界結合の抑止効果を示す実験結果の表被覆層による強度向上を示す実験結果の表別実施例のアンテナ素子の斜視説明図

以下に、本発明の実施形態を、図面に示す実施例を基に説明する。なお、実施形態は下記の例示に限らず、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、前記特許文献など従来公知の技術を援用して適宜設計変更可能である。

図１は、本発明の実施例のアンテナ素子の斜視説明図である。
略平板状の磁性材料から成るアンテナコア（１０）と、そのアンテナコア（１０）の上面に塗布された絶縁性ペースト材の被覆層（２０）と、その被覆層（２０）に設置された電極（３０）とを備え、被覆層（２０）によってアンテナコア（１０）と電極（３０）との磁界結合が抑止されている。

アンテナコア（１０）は、図示の例では細長い平板状であるが、略平板状の任意の形状のものが使用できる。
図２（ａ）（ｂ）は、アンテナコア（１０）の別実施例の平面図である。図２（ａ）のアンテナコア（１０）は、円環状であり、図２（ｂ）のアンテナコア（１０）は、波状であり、どちらも平らである。
図３は、アンテナコア（１０）の別実施例の平面図及び正面図である。細長い平板状であるが、中央部が屈曲しているため、全体としては平らではない。
このような形状であると、アンテナ素子を筐体等に設置する際、狭い空間で周囲の部品を避けて配置できる利点がある。

また、図示の例ではアンテナコア（１０）の表面は平坦であるが、粗かったり、ドットや格子状の溝などの凹凸があってもよい。

アンテナコア（１０）の材質としては、Ni-ZnやMn-Znのフェライトなど、従来公知の磁性材料が使用できる。

被覆層（２０）を形成する絶縁性ペースト材としては、ガラスなど従来公知の絶縁性ペースト材が使用できる。特には、２００℃以上、好ましくは２６０℃以上の熱に耐える耐熱性の絶縁性ペースト材が好適である。絶縁性ペースト材が耐熱性であると、電極（３０）を加熱が伴う印刷で容易に設置でき、さらにアンテナ素子を印刷配線基板へ実装する際に表面実装技術（ＳＭＴ）などの加熱を伴う処理を容易に行える。

被覆層（２０）を絶縁性ペースト材の塗布で設ける構成であると、被覆層（２０）を容易に設けることや、被覆層（２０）の厚みを容易にの調整できる。そのため、アンテナコア（１０）が複雑な形状であっても、確実に被覆層（２０）を設けられ、また、アンテナコア（１０）の表面に粗い部分があっても、精度高く平らに被覆層（２０）を設けられる。
被覆層（２０）の平坦度が高いと、電極（３０）が剥がれることを予防できる。

電極（３０）としては、従来公知のものが使用でき、その設置には、スクリーン印刷など従来公知の手法が使用できる。

図４は、被覆層（２０）によるアンテナコア（１０）と電極（３０）との磁界結合の抑止効果を示す実験結果の表である。
実施例１では、図１に示した構成のアンテナ素子を用いた。長さ９ｍｍ幅０．８ｍｍ厚さ０．６ｍｍのNi-Znフェライトアンテナコア（１０）の上面の全体に、２０μｍのガラスの被覆層（２０）を設け、その両端部に、１ｍｍ四方の電極（３０）を設けた。
比較例１は、被覆層（２０）が無い点が実施例１と異なる。

アンテナコア（１０）と電極（３０）との磁界結合が生じると、複数の電極（３０）（３０）間のインピーダンスが高くなるが、実施例１の方が比較例１より抵抗が低かったため、被覆層（２０）によるアンテナコア（１０）と電極（３０）との磁界結合の抑止が確認された。

図５は、被覆層（２０）による強度向上を示す実験結果の表である。
前記と同様の実施例１及び比較例１のアンテナ素子を用い、アンテナコア（１０）の両端を支持し、その中央の厚み方向に荷重をかけて、破壊強度を測定した。
その結果、比較例１に比べ、実施例１の強度約２０％上昇が確認された。
強度が向上すると、更に薄型化や小型化することが可能になり、用途が広がる。また、衝撃を受ける装置に実装することも可能になり、実用性が高まる。

被覆層（２０）は、電極（３０）の設置部位、すなわちアンテナコア（１０）の両端部のみに設けてもよいが、図６のように、アンテナコア（１０）の外面全体に設けてもよい。この場合、強度の一層の向上の他、電極（３０）の設置位置がずれても、アンテナコア（１０）と電極（３０）との磁界結合を確実に抑止できる利点がある。

本発明によると、安定して有用な磁気特性、電極の安定設置、薄型化、小型化、堅牢化に寄与するため、近接場型無線通信装置の普及につながり、産業上利用価値が高い。

１０アンテナコア
２０被覆層
３０電極

Claims

近接場型無線通信用のアンテナ素子であって、
細長い略平板状の磁性材料から成るアンテナコアと、
そのアンテナコアの少なくとも長手方向の両端部に塗布された絶縁性ペースト材の被覆層と、
その被覆層に設置された略平板状の電極とを備え、
被覆層によりアンテナコアと電極との磁界結合を抑止すると共に、
アンテナコアの略平板状の面と電極の略平板状の面とを略平行に配置することで、電極がアンテナコアに施される巻線により発生する磁界の妨げになることを抑止する
ことを特徴とする近接場型無線通信用アンテナ素子。
被覆層が、アンテナコアの外面全体に設けられる
請求項１に記載の近接場型無線通信用アンテナ素子。
絶縁性ペースト材が、２００℃以上、好ましくは２６０℃以上の熱に耐える耐熱性であり、
電極が印刷による設置である
請求項１または２に記載の近接場型無線通信用アンテナ素子。
アンテナコアが、フェライト製である
請求項１ないし３のいずれかに記載の近接場型無線通信用アンテナ素子。