JPWO2014112243A1 - アンテナコイル内蔵モジュール、アンテナ装置および通信機器 - Google Patents

アンテナコイル内蔵モジュール、アンテナ装置および通信機器 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2014112243A1
JPWO2014112243A1 JP2014531441A JP2014531441A JPWO2014112243A1 JP WO2014112243 A1 JPWO2014112243 A1 JP WO2014112243A1 JP 2014531441 A JP2014531441 A JP 2014531441A JP 2014531441 A JP2014531441 A JP 2014531441A JP WO2014112243 A1 JPWO2014112243 A1 JP WO2014112243A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antenna coil
antenna
built
wiring
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014531441A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5633662B1 (ja
Inventor
直樹 郷地
直樹 郷地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2014531441A priority Critical patent/JP5633662B1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5633662B1 publication Critical patent/JP5633662B1/ja
Publication of JPWO2014112243A1 publication Critical patent/JPWO2014112243A1/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H01Q1/2225—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in active tags, i.e. provided with its own power source or in passive tags, i.e. deriving power from RF signal
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10237—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves the reader and the record carrier being capable of selectively switching between reader and record carrier appearance, e.g. in near field communication [NFC] devices where the NFC device may function as an RFID reader or as an RFID tag
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10316—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves using at least one antenna particularly designed for interrogating the wireless record carriers
    • G06K7/10336—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves using at least one antenna particularly designed for interrogating the wireless record carriers the antenna being of the near field type, inductive coil
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M2250/00—Details of telephonic subscriber devices
    • H04M2250/04—Details of telephonic subscriber devices including near field communication means, e.g. RFID

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

基材層（１２ｂ〜１２ｆ）には、基材層（１２ｂ）に形成されている第２配線と基材層（１２ｆ）に形成されている第１配線（１４ａ〜１４ｆ）とを接続する層間接続導体（１３ａ〜１３ｆ）が形成されている。基材層（１２ｇ）には、第１配線（１４ａ〜１４ｆ）と、基材層（１２ｇ）に形成されている端子電極（Ｐ１〜Ｐ６）と、を接続する層間接続導体（１５ａ〜１５ｆ）が形成されている。第１配線（１４ａ〜１４ｆ）は、中間点から端子電極（Ｐ１〜Ｐ６）に繋がる点までの第１部分と、中間点から第２配線に繋がる点までの第２部分とについて、それらの経路に沿った方向成分を比較すると、第１部分は第２部分に比べて前記巻回軸方向の成分が多い。

Description

本発明は例えばRFID（Radio Frequency Identification）システムや近距離無線通信（NFC：Near Field Communication）システム等に用いられるアンテナコイル内蔵モジュール、それを備えたアンテナ装置および通信機器に関するものである。
最近の携帯電話端末をはじめとする無線通信機器には、通話機能だけでなくＧＰＳや無線ＬＡＮ、ＲＦＩＤ、近距離無線通信等の様々な通信機能が搭載されるようになってきている。一方、無線通信機器は高機能化だけでなく小型化も同時に進められており、上記通信回路を実装するための十分なスペースを確保することが困難になってきている。
この問題を解決する一つの手段として、例えば特許文献１に示されているように、アンテナコイルを積層基体に内蔵させることによって小型化することは有効である。
特開２００３−２１８６２６号公報
しかし、アンテナコイルと他の回路とを含んだモジュールを構成すると、アンテナコイルとその周囲の電極とが近接して不要結合するため、その不要結合によりアンテナ特性が劣化する、という新たな問題が生じる。
そこで本発明は、アンテナコイルを内蔵するモジュールにおいて、小型化を維持しつつアンテナ特性の劣化を軽減させた、アンテナコイル内蔵モジュール、それを備えたアンテナ装置および通信機器を提供することを目的としている。
本発明のアンテナコイル内蔵モジュールは次のように構成される。
（１）導体パターンが形成された複数の基材層が積層されて構成される積層基体を備え、前記導体パターンによってアンテナコイルが構成され、前記積層基体の底面に複数の端子電極が形成され、前記積層基体にチップ部品が実装されたアンテナコイル内蔵モジュールにおいて、
前記アンテナコイルの巻回軸は前記基材層の面方向であり、
前記端子電極は、前記アンテナコイルの開口部付近に配置されていて、
前記導体パターンは、前記端子電極に繋がる複数の第１配線と、前記チップ部品が実装されるチップ部品実装端子電極に繋がる複数の第２配線と、前記第１配線と前記第２配線とを層間で導通させる層間接続導体とを備え、
前記第１配線のうち少なくとも１つは、中間点（例えば中央などの任意の１点）から前記端子電極に繋がる点までの第１部分と、前記中間点から前記第２配線に繋がる点までの第２部分とについて、それらの経路に沿った方向成分を比較すると、第１部分は第２部分に比べて前記巻回軸方向の成分が多い、という配線パターンの形状条件を満たすことを特徴とする。
アンテナコイル内に生じる磁界はアンテナコイルの中央が高いが、アンテナコイル外に生じる磁界はアンテナコイルの開口部近傍で高い。そのため、上記配線パターンの形状条件を満たす第１配線は、アンテナコイルの開口部に近いほど、経路が巻回軸方向を向くパターンであるので、第１配線とアンテナコイルとの不要結合が抑制され、アンテナ特性の劣化が抑制される。
（２）前記第１配線のうち複数の配線が前記形状条件を満足することが好ましい。
（３）前記第１配線のうち全ての配線が前記形状条件を満足することがさらに好ましい。
（４）前記第２配線が形成される領域は、平面視で前記アンテナコイルの開口部と重ならない、または重なる領域が少ない、糸巻き型であることが好ましい。この構成により、アンテナコイルから放射される磁界が、モジュールに搭載するチップ部品やモジュール内の導体パターンなどと結合し難く、その結果、アンテナ特性の劣化がさらに抑制される。
（５）前記積層基体の底面のうち、平面視で前記アンテナコイルの開口部と重ならない領域に実装用電極が形成されていることが好ましい。この構成により、アンテナコイルから放射される磁界が、積層基体底面の実装用電極と結合し難く、その結果、アンテナ特性の劣化がさらに抑制される。
（６）前記基材層のうち、前記アンテナコイルが形成されている層は磁性体であることが好ましい。この構成により、小型のアンテナコイルで所定のインダクタンスを得ることができる。
（７）前記基材層のうち、前記アンテナコイルが形成されている層のうち一部にキャビティが形成されていて、このキャビティ内に（焼結）磁性体が挿入されていることが好ましい。この構成により、小型のアンテナコイルで所定のインダクタンスを得ることができ、且つ磁性体による磁気シールドが無く、磁界放射効率を高めることができる。
（８）前記チップ部品、前記第１配線および前記第２配線でＲＦ通信回路を構成すれば、ＲＦ通信回路およびアンテナコイルを備えたモジュールとなる。
（９）例えば前記ＲＦ通信回路はＲＦＩＤタグとして動作する回路である。
（１０）例えば、前記ＲＦ通信回路はＲＦリーダ／ライタとして動作する回路である。
（１１）本発明のアンテナ装置は、上記いずれかのアンテナ内蔵モジュールと、そのアンテナ内蔵モジュールが有するアンテナコイルに対して磁界結合するブースターアンテナとを備える。この構成により、通信可能距離を拡張できる。
（１２）本発明の通信機器は、上記いずれかのアンテナコイル内蔵モジュールまたは上記アンテナ装置とともに無線通信回路を備える。
本発明によれば、第１配線とアンテナコイルとの不要結合が抑制され、アンテナ特性の劣化が抑制される。
図１は第１の実施形態に係るアンテナコイル内蔵モジュールの積層前の各層の平面図である。 図２は、基材層１２ｅ，１２ｆの平面図であり、アンテナコイルの開口部と第１配線のパターンとの関係を示す図である。 図３はアンテナコイルと、その近傍の磁界強度について示す図（断面図）である。 図４は、基材層１２ｂ，１２ｃ，１２ｇの平面図であり、アンテナコイルの開口部と第２配線のパターンとの関係、およびアンテナコイルの開口部と実装用電極との関係を示す図である。 図５はアンテナコイル内蔵モジュールの回路図である。 図６は第２の実施形態に係るアンテナコイル内蔵モジュールの積層前の各層の平面図である。 図７は第３の実施形態に係るアンテナコイル内蔵モジュールの基材層１２ｆの平面図であり、アンテナコイルの開口部と第１配線のパターンとの関係を示す図である。 図８は第３の実施形態に係る別のアンテナコイル内蔵モジュールの基材層１２ｆの平面図であり、アンテナコイルの開口部と第１配線のパターンとの関係を示す図である。 図９は、ブースターアンテナとして作用するブースターコイル３０１の分解斜視図である。 図１０はアンテナコイル内蔵モジュール２０１と図９に示したブースターコイル３０１とで構成されるアンテナ装置の等価回路図である。 図１１は第５の実施形態に係る通信機器４０１の筐体内部の構造を示す図であり、下部筐体９１と上部筐体９２とを分離して内部を露出させた状態での平面図である。
《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態に係るアンテナコイル内蔵モジュールの積層前の各層の平面図である。
第１の実施形態に係るアンテナコイル内蔵モジュールは、導体パターンが形成された複数の基材層が積層されて構成される積層基体（多層基板）を備え、導体パターンによってアンテナコイルが構成され、積層基体の底面に複数の端子電極が形成され、積層基体にチップ部品が実装されている。
図１において、（ａ）は積層基体の１層目（最上層）の平面図、（ｇ）は１０層目（最下層）の平面図、（ｂ）〜（ｆ）はその間の各層の平面図である。なお、（ｄ）は４層目から７層目について表す図である。４層目から７層目は平面図で表すと同じである。
積層基体を構成する複数の基材層は絶縁層である。これらの基材層１２ａ〜１２ｇはそれぞれ誘電体（非磁性体）層である。基材層１２ｄには開口が形成されていて、４層目から７層目の基材層１２ｄの積層によってキャビティが構成されている。このキャビティ内に磁性体材３１が収められている。磁性体材３１は例えば焼結磁性体フェライト板である。基材層１２ａ〜１２ｇは例えば低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）の層である。
図１に示すように、基材層１２ｇには端子電極Ｐ１〜Ｐ６および実装用電極１６が形成されている。基材層１２ａにはチップ部品搭載用の複数の電極および複数の配線パターンが形成されている。但し、この図１の（ａ）では搭載されたチップ部品のみを表している。具体的には、ＲＦＩＣ、セキュアエレメントＳＥ、水晶発振子Ｘ１、チップインダクタＬ１，Ｌ２、チップキャパシタＣ４，Ｃ９，Ｃ１４，Ｃ１５，Ｃ１７，Ｃ１８，Ｃ１９，Ｃ２０，Ｃ２３，Ｃ２４、およびチップ抵抗Ｒ１が搭載されている。
基材層１２ｃには線状導体２１が形成されていて、基材層１２ｅには線状導体２２が形成されていている。基材層１２ｃ，１２ｄには、線状導体２１−２２間を接続する２列のアンテナコイル用層間接続導体（ビア導体）２３が形成されている。これらの線状導体２１，２２およびアンテナコイル用層間接続導体２３によって、基材層の面方向に巻回軸が向くようにヘリカル状に巻回されたアンテナコイルが構成されている。前記端子電極Ｐ１〜Ｐ６はアンテナコイルの開口部付近に配列されている。この例では、線状導体２１，２２はｘ軸方向に延び、アンテナコイルの巻回軸はｙ軸方向を向く。
基材層１２ｆには第１配線１４ａ〜１４ｆが形成されている。基材層１２ｂには第２配線が形成されている。但し、図１においては、第２配線の形成領域１７を包括的に示している。
基材層１２ｂ〜１２ｆには、基材層１２ｂに形成されている第２配線と基材層１２ｆに形成されている第１配線１４ａ〜１４ｆとを接続する層間接続導体（ビア導体）１３ａ〜１３ｆが形成されている。基材層１２ａには、基材層１２ａに形成されている配線パターンと基材層１２ｂに形成されている第２配線とを接続する層間接続導体が形成されている。
基材層１２ｇには、基材層１２ｆに形成されている第１配線１４ａ〜１４ｆと、基材層１２ｇに形成されている端子電極Ｐ１〜Ｐ６と、を接続する層間接続導体（ビア導体）１５ａ〜１５ｆが形成されている。
第１配線１４ａ〜１４ｆは層間接続導体１３ａ〜１３ｆと層間接続導体１５ａ〜１５ｆとを接続する。したがって、端子電極Ｐ１〜Ｐ６は第１配線１４ａ〜１４ｆ、層間接続導体１５ａ〜１５ｆ，１３ａ〜１３ｆを介して、第２配線に導通する。
図２は、前記基材層１２ｅ，１２ｆの平面図であり、アンテナコイルの開口部と第１配線のパターンとの関係を示す図である。一点鎖線は巻回軸を示している。
第１配線１４ａ〜１４ｆは、中間点（この例では折れ点）から端子電極に繋がる点（層間接続導体１５ａ〜１５ｆ）までの第１部分Ｚ１と、前記中間点から第２配線に繋がる点（層間接続導体１３ａ〜１３ｆ）までの第２部分Ｚ２とを備えている。この第１部分Ｚ１と第２部分Ｚ２とで、経路に沿った方向成分を比較すると、第１部分Ｚ１は第２部分Ｚ２に比べてアンテナコイルの巻回軸方向の成分が多い。この例では、第１配線１４ａ〜１４ｆのそれぞれは、第１部分Ｚ１がｙ軸方向を向いていて、第２部分Ｚ２がｘ軸方向を向いている。言い換えると、第１配線１４ａ〜１４ｆは、アンテナコイルの開口部付近においてはアンテナコイルの巻回軸方向に延び、アンテナコイルの開口部より奥まった位置では巻回軸に直交する方向に延びている。
図３はアンテナコイルと、その近傍の磁界強度について示す図（断面図）である。線状導体２１，２２はアンテナコイルの一部であり、破線はアンテナコイルにより生じる磁力線であり、磁界の強度分布をこの磁力線の粗密で表している。
アンテナコイル内に生じる磁界はアンテナコイルの中央で高いが、アンテナコイル外に生じる磁界はアンテナコイルの開口部近傍で高い。そのため、アンテナコイルの開口部の近傍に巻回軸に対して直交方向に延びる導体パターンがあれば、アンテナコイルはその導体パターンと強く磁界結合してしまう。図３において、第１配線１４ｅ，１４ｂの一部はコイル開口部の近傍に位置するが、第１配線１４ｅ，１４ｂはコイル開口部の近傍では巻回軸方向に延びている。そのため、アンテナコイルと第１配線との結合は弱い。
図４は、前記基材層１２ｂ，１２ｃ，１２ｇの平面図であり、アンテナコイルの開口部と第２配線のパターンとの関係、およびアンテナコイルの開口部と実装用電極との関係を示す図である。基材層１２ｃに示すアンテナコイルの開口部ＣＡの平面視での位置を基材層１２ｂ，１２ｇにおいても示している。
基材層１２ｂに示すように、第２配線の形成領域１７は、平面視でアンテナコイルの開口部ＣＡと重ならない、または重なる領域が少ない、糸巻き型である。アンテナコイルの開口部ＣＡと重なる領域が少なくなるように、コイル開口からオフセットＯＦだけオフセットさせている。例えば、基材層の寸法は６ｍｍ×５ｍｍであり、オフセットＯＦはコイル開口位置から約０．６ｍｍとしている。このオフセット量は、アンテナコイルの巻回軸の軸長（図４におけるｙ軸方向の長さ）の１／１０程度（１／５から１／２０の範囲）であることが好ましい。
図３に示したように、アンテナコイル外の磁界強度はコイル開口部の近傍で高いが、第２配線を上記領域に形成したことにより、アンテナコイルから放射される磁界が、モジュールに搭載するチップ部品やモジュール内の導体パターンなどと結合し難く、その結果、アンテナ特性の劣化がさらに抑制される。
また、基材層１２ｇに示すように、平面視でアンテナコイルの開口部ＣＡと重ならない領域に実装用電極１６が形成されている。例えば、クリアランスＣＬをコイル開口位置から約０．７ｍｍとしている。このクリアランスは、アンテナコイルの巻回軸の軸長（図４におけるｙ軸方向の長さ）の１／１０程度（１／５から１／２０の範囲）であることが好ましい。この構成により、アンテナコイルから放射される磁界が、実装用電極１６と結合し難く、その結果、アンテナ特性の劣化がさらに抑制される。
図５は前記アンテナコイル内蔵モジュールの回路図である。ここで、アンテナコイルＡＮＴは前記線状導体２１，２２およびアンテナコイル用層間接続導体２３によって構成されたアンテナコイルである。このアンテナコイルＡＮＴとキャパシタＣ２０とでＬＣ並列共振回路が構成されていて、その共振周波数が通信信号のキャリア周波数帯（例えば１３．５６ＭＨｚ帯等のＨＦ帯）に調整されている。キャパシタＣ１９は共振周波数微調整用のキャパシタである。インダクタＬ１，Ｌ２、キャパシタＣ１４，Ｃ１５，Ｃ１７，Ｃ１８はインピーダンス整合回路を構成している。水晶発振子Ｘ１、キャパシタＣ２３，Ｃ２４および抵抗Ｒ１は水晶発振回路を構成している。キャパシタＣ４，Ｃ９はバイパスコンデンサである。
端子電極Ｐ１〜Ｐ６のうちＰ１，Ｐ６は電源端子、端子電極Ｐ４はグランド端子である。
前記ＲＦＩＣはＲＦ通信回路である。このＲＦＩＣがタグモードに設定されている場合は、アンテナコイルで受けた近接電磁界を電力に変換するとともに、通信相手側からのコマンドを復調し、負荷変調により所定の情報を送信（応答）する。これにより、このアンテナコイル内蔵モジュールはＲＦＩＤタグとして作用する。
また、ＲＦＩＣがリーダ／ライタモードに設定されている場合は、アンテナコイルで受けた近接電磁界を電力に変換するとともに、通信相手側からの送信信号を受信し、負荷変調により所定の情報を送信する。これによりこのアンテナコイル内蔵モジュールはＲＦリーダ／ライタとして作用する。
《第２の実施形態》
図６は第２の実施形態に係るアンテナコイル内蔵モジュールの積層前の各層の平面図である。
第２の実施形態に係るアンテナコイル内蔵モジュールは、第１の実施形態で示したものと同様に、導体パターンが形成された複数の基材層が積層されて構成される積層基体を備え、導体パターンによってアンテナコイルが構成され、積層基体の底面に複数の端子電極が形成され、積層基体にチップ部品が実装されている。
図６において、基材層１２ａ〜１２ｇはいずれも絶縁層であるが、基材層１２ｃ，１２ｄ，１２ｅは磁性体層であり、その他の基材層は誘電体層である。基材層１２ｃ，１２ｄ，１２ｅは磁性体層である点が第１の実施形態と異なる。また、基材層１２ｄには開口がなく、従ってキャビティは構成されておらず、図１に示した磁性体材３１は存在しない。
上記誘電体層は例えば低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）の誘電体セラミック層、上記磁性体層は例えば低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）のフェライト層である。
このように、アンテナコイルの線状導体２１，２２で挟まれる基材層を磁性体層とすることにより、焼結磁性体フェライト板を埋設することなく、小型のアンテナコイルで所定のインダクタンスを得ることができる。
なお、所定のインダクタンスを得るためのアンテナコイルのサイズは多少大きくなるが、図６に示した基材層１２ａ〜１２ｇのすべてを誘電体層としてもよい。
《第３の実施形態》
図７は第３の実施形態に係るアンテナコイル内蔵モジュールの基材層１２ｆの平面図であり、アンテナコイルの開口部と第１配線のパターンとの関係を示す図である。また、図８は第３の実施形態に係る別のアンテナコイル内蔵モジュールの基材層１２ｆの平面図であり、アンテナコイルの開口部と第１配線のパターンとの関係を示す図である。図７、図８において、基材層１２ｆ以外の構成は第１の実施形態で図１、図２に示したものと同じである。
図１、図２に示した例では、第１配線１４ａ〜１４ｆはほぼＬ字状のパターンであったが、第１配線は直線のみで構成されていなくてもよく、図７に示すように、第１配線のパターンの一部または全部が曲線であってもよい。また、図８に示すように、第１配線のパターンの一部が斜めであってもよい。いずれの場合でも、中間点から端子電極に繋がる点（層間接続導体１５ａ〜１５ｆ）までの第１部分Ｚ１と、中間点から第２配線に繋がる点（層間接続導体１３ａ〜１３ｆ）までの第２部分Ｚ２とを備えている。この第１部分Ｚ１と第２部分Ｚ２とで、経路に沿った方向成分を比較すると、第１部分Ｚ１は第２部分Ｚ２に比べてアンテナコイルの巻回軸方向の成分が多い、という形状条件を満たす。
前記中間点は、第１配線１４ａ〜１４ｆの中央点の意味ではなく、端子電極に繋がる点（層間接続導体１５ａ〜１５ｆ）と第２配線に繋がる点（層間接続導体１３ａ〜１３ｆ）との間の任意の点である。
上記配線パターンの形状条件を満たすことは、配線パターンがアンテナコイルの開口部付近でコイル巻回軸方向に沿った形状となり、アンテナコイルの開口部より奥まった位置でコイル巻回軸方向に直交する方向に沿った形状となる。そのため、第１配線はアンテナコイルの開口部付近では巻回軸方向を向くパターンであるので、第１配線とアンテナコイルとの不要な結合が抑制され、アンテナ特性の劣化が抑制される。
なお、図７、図８に示した第１配線のパターンであれば、図２に示したようなＬ字状のパターンである場合に比べて、配線パターンの経路長が短くなるので、配線抵抗が小さくなって低損失化が図れる。
《第４の実施形態》
第４の実施形態では、以上に示したアンテナコイル内蔵モジュールのアンテナコイルを給電用コイルとして用い、この給電用コイルと結合するブースターアンテナを備えたアンテナ装置について示す。
図９は、ブースターアンテナとして作用するブースターコイル３０１の分解斜視図である。ブースターコイル３０１は、絶縁体基材３、その第１面に形成された第１コイル１、第２面に形成された第２コイル２、および磁性体シート４を備えている。第１コイル１と第２コイル２はそれぞれ矩形渦巻状にパターン化された導体であり、平面視で同方向に電流が流れる状態で容量結合するようにパターン化されている。同一方向からの平面視で、一方のコイル導体に時計回りの電流が流れるとき、他方のコイル導体にも時計回りに電流が流れるように、二つのコイル導体はパターン化されている。
図１０はアンテナコイル内蔵モジュール２０１と図９に示したブースターコイル３０１とで構成されるアンテナ装置の等価回路図である。アンテナコイル内蔵モジュール２０１の構成は、先に幾つかの実施形態で示したとおりである。詳細には図５に示されるような回路を構成するが、ここでは簡略化して表している。アンテナコイル内蔵モジュール２０１はアンテナコイルのインダクタンス成分Ｌ１、キャパシタＣ１およびＲＦＩＣ等で構成される。キャパシタＣ１はアンテナコイルの共振周波数を調整するための容量（図５におけるＣ１９，Ｃ２０）である。ブースターコイル３０１は、第１コイル１および第２コイル２のインダクタンス成分Ｌ２，Ｌ３、第１コイル１と第２コイル２との間に生じるキャパシタンス成分Ｃ２，Ｃ３等で構成される。
このようにして、アンテナコイル内蔵モジュールとは別体のブースターコイル３０１をブースターアンテナとして用いることによって、通信可能最長距離を拡張できる。
《第５の実施形態》
図１１は第５の実施形態に係る通信機器４０１の筐体内部の構造を示す図であり、下部筐体９１と上部筐体９２とを分離して内部を露出させた状態での平面図である。この通信機器４０１は、以上に示したアンテナコイル内蔵モジュールのアンテナコイルを給電用コイルとして用い、この給電用コイルと結合するブースターコイルを備えたものである。
下部筐体９１の内部にはプリント配線板７１，８１、バッテリーパック８３等が収められている。プリント配線板７１にはアンテナコイル内蔵モジュール２０１が実装されている。このプリント配線板７１にはＵＨＦ帯アンテナ７２、カメラモジュール７６等も搭載されている。また、プリント配線板８１にはＵＨＦ帯アンテナ８２等が搭載されている。プリント配線板７１とプリント配線板８１とは同軸ケーブル８４を介して接続されている。
上部筐体９２の内面にはブースターコイル３０１が形成されている。このブースターコイル３０１はアンテナコイル内蔵モジュール２０１のアンテナコイル（給電コイル）と磁界結合する。
なお、以上の各実施形態においてはセラミックの積層基体を備えた例を示したが、誘電体（非磁性体）の樹脂シートを基材層とし、樹脂シートの積層によって積層基体を構成してもよい。例えば液晶ポリマー、ポリイミド等の熱可塑性樹脂シートを用いることができる。また、誘電体フィラーを分散させた樹脂シートを誘電体層として用いることができる。さらに、磁性体フィラーを分散させた、またはそれとともに誘電体フィラーを分散させた樹脂シートを磁性体層として用いることができる。
以上に示した各実施形態では、第１配線のすべてが、前述の配線パターンの形状条件を満たす例を示したが、複数の第１配線のうち、少なくとも１つでも配線パターンの形状条件を満足すれば、アンテナ特性の劣化は抑制できる。
また、以上に示した例では、１３．５６ＭＨｚ帯等のＨＦ帯のＲＦＩＤについて示したが、本発明はＨＦ帯だけではなく、無線ＬＡＮ等で利用されるＵＨＦ帯のシステムなどについても同様に適用できる。
ＡＮＴ…アンテナコイル
ＣＡ…アンテナコイルの開口部
Ｐ１〜Ｐ６…端子電極
ＳＥ…セキュアエレメント
Ｘ１…水晶発振子
Ｚ１…第１部分
Ｚ２…第２部分
１…第１コイル
２…第２コイル
３…絶縁体基材
４…磁性体シート
１２ａ〜１２ｇ…基材層
１３ａ…層間接続導体
１４ａ〜１４ｆ…第１配線
１５ａ〜１５ｆ…層間接続導体
１６…実装用電極
１７…第２配線の形成領域
２１，２２…線状導体
２３…アンテナコイル用層間接続導体
３１…磁性体材
７１，８１…プリント配線板
７２，８２…ＵＨＦ帯アンテナ
７６…カメラモジュール
８３…バッテリーパック
８４…同軸ケーブル
９１…下部筐体
９２…上部筐体
２０１…アンテナコイル内蔵モジュール
３０１…ブースターコイル
４０１…通信機器
図１は第１の実施形態に係るアンテナコイル内蔵モジュールの積層前の各層の平面図である。 図２は、基材層１２ｅ，１２ｆの平面図であり、アンテナコイルの開口部と第１配線のパターンとの関係を示す図である。 図３はアンテナコイルと、その近傍の磁界強度について示す図（断面図）である。 図４は、基材層１２ｂ，１２ｅ，１２ｇの平面図であり、アンテナコイルの開口部と第２配線のパターンとの関係、およびアンテナコイルの開口部と実装用電極との関係を示す図である。 図５はアンテナコイル内蔵モジュールの回路図である。 図６は第２の実施形態に係るアンテナコイル内蔵モジュールの積層前の各層の平面図である。 図７は第３の実施形態に係るアンテナコイル内蔵モジュールの基材層１２ｆの平面図であり、アンテナコイルの開口部と第１配線のパターンとの関係を示す図である。 図８は第３の実施形態に係る別のアンテナコイル内蔵モジュールの基材層１２ｆの平面図であり、アンテナコイルの開口部と第１配線のパターンとの関係を示す図である。 図９は、ブースターアンテナとして作用するブースターコイル３０１の分解斜視図である。 図１０はアンテナコイル内蔵モジュール２０１と図９に示したブースターコイル３０１とで構成されるアンテナ装置の等価回路図である。 図１１は第５の実施形態に係る通信機器４０１の筐体内部の構造を示す図であり、下部筐体９１と上部筐体９２とを分離して内部を露出させた状態での平面図である。
図４は、前記基材層１２ｂ，１２ｅ，１２ｇの平面図であり、アンテナコイルの開口部と第２配線のパターンとの関係、およびアンテナコイルの開口部と実装用電極との関係を示す図である。基材層１２ｃに示すアンテナコイルの開口部ＣＡの平面視での位置を基材層１２ｂ，１２ｇにおいても示している。

Claims (12)

  1. 導体パターンが形成された複数の基材層が積層されて構成される積層基体を備え、前記導体パターンによってアンテナコイルが構成され、前記積層基体の底面に複数の端子電極が形成され、前記積層基体にチップ部品が実装されたアンテナコイル内蔵モジュールにおいて、
    前記アンテナコイルの巻回軸は前記基材層の面方向であり、
    前記端子電極は、前記アンテナコイルの開口部付近に配置されていて、
    前記導体パターンは、前記端子電極に繋がる複数の第１配線と、前記チップ部品が実装されるチップ部品実装端子電極に繋がる複数の第２配線と、前記第１配線と前記第２配線とを層間で導通させる層間接続導体とを備え、
    前記第１配線のうち少なくとも１つは、中間点から前記端子電極に繋がる点までの第１部分と、前記中間点から前記第２配線に繋がる点までの第２部分とについて、それらの経路に沿った方向成分を比較すると、第１部分は第２部分に比べて前記巻回軸方向の成分が多い、という配線パターンの形状条件を満たすことを特徴とする、アンテナコイル内蔵モジュール。
  2. 前記第１配線のうち複数の配線が前記形状条件を満足する、請求項１に記載のアンテナコイル内蔵モジュール。
  3. 前記第１配線の全ての配線が前記形状条件を満足する、請求項１に記載のアンテナコイル内蔵モジュール。
  4. 前記第２配線が形成される領域は、平面視で前記アンテナコイルの開口部と重ならない、または重なる領域が少ない、糸巻き型である、請求項１〜３のいずれかに記載のアンテナコイル内蔵モジュール。
  5. 前記積層基体の底面のうち、平面視で前記アンテナコイルの開口部と重ならない領域に実装用電極が形成されている、請求項１〜４のいずれかに記載のアンテナコイル内蔵モジュール。
  6. 前記基材層のうち、前記アンテナコイルが形成されている層は磁性体である、請求項１〜５のいずれかに記載のアンテナコイル内蔵モジュール。
  7. 前記基材層のうち、前記アンテナコイルが形成されている層のうち一部にキャビティが形成されていて、このキャビティ内に磁性体が挿入されている、請求項１〜５のいずれかに記載のアンテナコイル内蔵モジュール。
  8. 前記チップ部品、前記第１配線および前記第２配線でＲＦ通信回路が構成された、請求項１〜７のいずれかに記載のアンテナコイル内蔵モジュール。
  9. 前記ＲＦ通信回路はＲＦＩＤタグとして動作する回路である、請求項８に記載のアンテナコイル内蔵モジュール。
  10. 前記ＲＦ通信回路はＲＦリーダ／ライタとして動作する回路である、請求項８に記載のアンテナコイル内蔵モジュール。
  11. 請求項１〜１０のいずれかに記載のアンテナ内蔵モジュールと、そのアンテナ内蔵モジュールが有する前記アンテナコイルに対して磁界結合するブースターアンテナとを備えたアンテナ装置。
  12. 請求項１〜１０のいずれかに記載のアンテナコイル内蔵モジュールまたは請求項１１に記載のアンテナ装置とともに無線通信回路を備えた通信機器。
JP2014531441A 2013-01-15 2013-12-10 アンテナコイル内蔵モジュール、アンテナ装置および通信機器 Expired - Fee Related JP5633662B1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014531441A JP5633662B1 (ja) 2013-01-15 2013-12-10 アンテナコイル内蔵モジュール、アンテナ装置および通信機器

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013004386 2013-01-15
JP2013004386 2013-01-15
PCT/JP2013/083019 WO2014112243A1 (ja) 2013-01-15 2013-12-10 アンテナコイル内蔵モジュール、アンテナ装置および通信機器
JP2014531441A JP5633662B1 (ja) 2013-01-15 2013-12-10 アンテナコイル内蔵モジュール、アンテナ装置および通信機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5633662B1 JP5633662B1 (ja) 2014-12-03
JPWO2014112243A1 true JPWO2014112243A1 (ja) 2017-01-19

Family

ID=51209353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014531441A Expired - Fee Related JP5633662B1 (ja) 2013-01-15 2013-12-10 アンテナコイル内蔵モジュール、アンテナ装置および通信機器

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5633662B1 (ja)
CN (1) CN204497378U (ja)
WO (1) WO2014112243A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6408540B2 (ja) 2016-12-01 2018-10-17 太陽誘電株式会社 無線モジュール及び無線モジュールの製造方法
JP6469632B2 (ja) * 2016-12-09 2019-02-13 太陽誘電株式会社 無線モジュール及び無線モジュールの製造方法
US10698455B2 (en) * 2018-03-23 2020-06-30 Wits Co., Ltd. Antenna module and electronic device including the same
CN111068179B (zh) * 2020-01-06 2021-10-22 浙江大学 一种柔性无源无线电刺激贴片及方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008090745A1 (ja) * 2007-01-25 2008-07-31 Nidec Sankyo Corporation ループアンテナ
JP5170087B2 (ja) * 2007-04-13 2013-03-27 株式会社村田製作所 携帯電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
CN204497378U (zh) 2015-07-22
WO2014112243A1 (ja) 2014-07-24
JP5633662B1 (ja) 2014-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9865924B2 (en) Antenna device and communication terminal apparatus
JP6260729B2 (ja) 給電素子
US9705192B2 (en) Antenna device and communication terminal apparatus
US9705193B2 (en) Antenna device and wireless communication apparatus
TWI545841B (zh) Antenna devices and wireless communication devices
JP6311833B2 (ja) アンテナ装置
US10181637B2 (en) Antenna device and communication apparatus
JPWO2012111430A1 (ja) アンテナ装置および通信端末装置
JPWO2014123052A1 (ja) コイル装置およびアンテナ装置
JP5633662B1 (ja) アンテナコイル内蔵モジュール、アンテナ装置および通信機器
JP2014107573A (ja) アンテナモジュール、ｒｆモジュールおよび通信機器
JPWO2015166835A1 (ja) アンテナ装置および通信端末装置
JP6108016B2 (ja) アンテナ装置およびこれを備えた通信端末装置

Legal Events

Date Code Title Description
A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20140827

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140916

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140929

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5633662

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees