JPWO2016114180A1 - アンテナ装置およびその製造方法 - Google Patents

アンテナ装置およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2016114180A1
JPWO2016114180A1 JP2016569313A JP2016569313A JPWO2016114180A1 JP WO2016114180 A1 JPWO2016114180 A1 JP WO2016114180A1 JP 2016569313 A JP2016569313 A JP 2016569313A JP 2016569313 A JP2016569313 A JP 2016569313A JP WO2016114180 A1 JPWO2016114180 A1 JP WO2016114180A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductor
diameter loop
coil
small
loop conductor
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
JP2016569313A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6319464B2 (ja
Inventor
加藤 登
登 加藤
誠 安武
誠 安武
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
Publication of JPWO2016114180A1 publication Critical patent/JPWO2016114180A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6319464B2 publication Critical patent/JP6319464B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • G06K19/07773Antenna details
    • G06K19/07794Antenna details the record carrier comprising a booster or auxiliary antenna in addition to the antenna connected directly to the integrated circuit
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/22Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using ferroelectric elements
    • G11C11/225Auxiliary circuits
    • G11C11/2273Reading or sensing circuits or methods
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208Supports; 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
    • H01Q1/2225Supports; 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/40Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
    • H01Q5/48Combinations of two or more dipole type antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00Loop 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00Loop 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
    • H01Q7/005Loop 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 with variable reactance for tuning the antenna

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

アンテナ装置(101)は、RFIC素子(40)と、それに接続される給電コイル(30)と、第1大径ループ状導体(L1a)および第1小径ループ状導体(L1b)を有する第1コイル導体(L1)とを備える。この第1コイル導体(L1)は、ブースターアンテナとして機能し、アンテナ共振回路を構成する。給電コイル(30)は、第1小径ループ状導体(L1b)で囲まれた凹部内に収容されている。そのため、給電コイル(30)は、その巻回方向が第1小径ループ状導体(L1b)の巻回軸方向に沿うように、かつ、平面視でその外径寸法が第1小径ループ状導体(L1b)のコイル開口の内側となるように配置される。給電コイル(30)は、第1小径ループ状導体(L1b)と磁界を介して結合する。

Description

本発明は、RFID通信等に用いるアンテナ装置およびその製造方法に関する。
現在、各種の非接触ICを用いた近接型の通信システムが、各分野で利用されている。このような通信システムでは、例えば非接触ICカードや非接触ICタグ等とカードリーダとを所定距離内に近づけることで近距離無線通信が行われる。そして、データキャリアである無線通信用ICとアンテナとを一体化したモジュールを備える構造の非接触ICカードや非接触ICタグ等が考案されている。
例えば、特許文献1および特許文献2には、無線通信用ICと、それに接続された給電コイルとを有する電磁結合モジュールと、絶縁性基材の第1主面に沿って巻回する第1コイル電極および第1主面に対向する第2主面に沿って巻回する第2コイル電極を有するアンテナを備えるアンテナモジュールが記載されている。上記アンテナは、第1コイル電極と第2コイル電極のコイル開口を電磁結合モジュールの給電コイルのコイル開口より大きく形成することができ、そのことで、通信相手側のアンテナコイルと鎖交する磁束を多くできる。すなわち上記アンテナはアンテナ共振回路として機能するとともに、電磁結合モジュールに対するブースターアンテナとして機能する。
ブースターアンテナと電磁結合モジュール(RFICモジュール)の給電コイルとの結合度は、ブースターアンテナを介して無線通信用ICが受け取ることのできる磁界エネルギーの量に関わるため、できる限り高くすることが好ましい。この結合度を高くすることにより、通信システムにおける通信距離を大きくすることができる。上記結合度を高くするため、特許文献1および特許文献2のアンテナモジュールでは、電磁結合モジュールの給電コイルと電磁界結合するブースターアンテナの結合部の巻回数をそれぞれ多くしている。また、電磁結合モジュールの給電コイルが上記結合部に重なるように、電磁結合モジュールがブースターアンテナに搭載されている。
特許第4788850号公報 国際公開第2010/087429号
上記ブースターアンテナおよびRFICモジュール(RFIC素子、およびそれに接続された給電コイル)の各共振周波数は、それぞれ通信周波数に定められる。しかし、特許文献1および特許文献2に示されるような構成では、ブースターアンテナの結合部に対する電磁結合モジュール(RFICモジュール)の搭載位置がずれると、ブースターアンテナの結合部と給電コイルとの間に発生する容量や上記結合度が変化してしまう。上記共振周波数は回路に存在するインダクタンス(誘導性リアクタンス)と容量(容量性リアクタンス)によって定まる。そのため、ブースターアンテナの結合部と給電コイルとの間に発生する容量や上記結合度が変化することにより、ブースターアンテナおよびRFICモジュールの共振周波数は変動してしまう。したがって、これらの共振周波数が通信に使用する通信周波数からずれて、通信相手側のアンテナコイルとの結合度が低下するため、通信システムにおける通信距離が低下する。
また、特許文献1および特許文献2に示されるような構成では、絶縁性基材上に電磁結合モジュール(RFICモジュール)を搭載するため、厚みが大きくなる。絶縁性基材にキャビティを形成し、そのキャビティ内に電磁結合モジュールを収納する構造も考えられる。しかし、その場合には、アンテナモジュールの構造が複雑化するだけでなく、絶縁性基材にキャビティを形成するための工程が必要となり、製造プロセスも複雑になってしまう。
本発明の目的は、アンテナコイルと給電コイルとの位置ずれにともなうアンテナコイルと給電コイルとの結合度の変動を抑制して、通信可能距離を安定化させることができ、かつ薄型化したアンテナ装置およびその製造方法を提供することにある。
(1)本発明のアンテナ装置は、
RFIC素子と、
前記RFIC素子に接続される給電コイルと、
第1大径ループ状導体と、前記第1大径ループ状導体の第1端に接続される第1小径ループ状導体とを有する第1コイル導体と、
を備え、
前記給電コイルは、その巻回方向が前記第1小径ループ状導体の巻回軸方向に沿うように、かつ、平面視でその外径寸法が前記第1小径ループ状導体のコイル開口の内側となるように配置され、前記第1小径ループ状導体と磁界を介して結合することを特徴とする。
この構成では、給電コイルが、その巻回方向が第1小径ループ状導体の巻回軸方向に沿うように、かつ、その外径寸法が第1小径ループ状導体のコイル開口の内側となるように配置される。つまり、給電コイルは第1小径ループ状導体で囲まれた凹部内に収容されている。そのため、給電コイルの搭載位置が多少ずれたとしても、結合度の急激な変化は抑制され、結合度の急激な変化による相互インダクタンスの変動を小さくできる。したがって、第1コイル導体、すなわちアンテナコイルに対する給電コイルの搭載位置による結合度の変化は小さい。結果的に、ブースターアンテナとして機能する第1コイル導体の共振周波数の変動、および給電コイルの共振周波数の変動が抑制でき、通信可能距離を安定化させることができる。
また、上記構成では、給電コイルは第1小径ループ状導体で囲まれた凹部内に収容されているため、ブースターアンテナの表面に給電コイルを搭載する場合と比べて、薄型化したアンテナ装置を実現できる。
(2)上記(1)において、前記第1大径ループ状導体に対向して配置される第2大径ループ状導体と、前記第1小径ループ状導体に対向して配置され、前記第2大径ループ状導体の第1端に接続される第2小径ループ状導体とを有する第2コイル導体をさらに備え、前記第1コイル導体および前記第2コイル導体は、前記第1コイル導体および前記第2コイル導体のインダクタンス成分と前記第1コイル導体および前記第2コイル導体の間に形成される容量成分とを含むアンテナ共振回路を構成することが好ましい。この構成では、第1コイル導体および第2コイル導体が給電コイルに対するブースターアンテナとして機能する。この第1コイル導体および第2コイル導体は、第1コイル導体および第2コイル導体のインダクタンス成分と、第1コイル導体および第2コイル導体の間に形成される容量成分とでアンテナ共振回路を構成する。そのため、共振回路構成用のキャパシタンス素子が不要となり、製造が容易で低コスト化が図れる。
(3)上記(2)において、本発明のアンテナ装置では、基材層をさらに備え、前記第1コイル導体は、前記基材層に貼付される金属薄板であり、前記第2コイル導体は、前記第1コイル導体に重ねて絶縁性の接着層を介して貼付される金属薄板であることが好ましい。この構成により、第1コイル導体および第2コイル導体をAl箔のエッチング等によりパターニングする場合と比べて、ブースターアンテナ(アンテナ共振回路)を容易に構成できる。また、基材層の両側の主面にそれぞれ第1コイル導体および第2コイル導体を形成してブースターアンテナ(アンテナ共振回路)を構成する場合と比べて、薄型化したアンテナ装置を実現できる。
(4)上記(2)または(3)において、前記第1小径ループ状導体は、巻回数が実質的に1であり、かつ、平面視で前記第1大径ループ状導体の形成領域内に配置され、前記第2小径ループ状導体は、巻回数が実質的に1であり、かつ、平面視で前記第2大径ループ状導体の形成領域内に配置されることが好ましい。この構成により、第1小径ループ状導体および第2小径ループ状導体と給電コイルとの間に発生する相互インダクタンスMを小さくできる。そのため、第1小径ループ状導体および第2小径ループ状導体に対して給電コイルの搭載位置が多少ずれたとしても、相互インダクタンスMの変動は小さくできる。したがって、結果的にブースターアンテナ(アンテナ共振回路)およびRFICモジュールの共振周波数の変動が抑制できる。また、この構成では、基材層に対するブースターアンテナ(アンテナ共振回路)のコイル開口を大きく形成することができ、通信相手側のアンテナコイルと鎖交する磁束を多くできる。すなわち、通信相手側のアンテナコイルとの結合度を高めることができる。
(5)上記(2)から(4)のいずれかにおいて、前記第1大径ループ状導体および前記第2大径ループ状導体は、巻回数がそれぞれ実質的に1であることが好ましい。この構成では、第1大径ループ状導体および第2大径ループ状導体の巻回数が少ないため、ブースターアンテナの実効的なコイル開口を広く確保しつつ、第1大径ループ状導体および第2大径ループ状導体の線幅を広く形成することができる。そのため、互いに対向して配置される第1大径ループ状導体と第2大径ループ状導体との形成位置にばらつきがあったとしても、第1大径ループ状導体と第2大径ループ状導体との間に発生する容量(キャパシタンス)の変動は抑制される。したがって、第1コイル導体と第2コイル導体とで構成されるブースターアンテナ(アンテナ共振回路)の共振周波数の変動が抑制される。また、第1大径ループ状導体および第2大径ループ状導体の抵抗成分は低いので、Q値の高いブースターアンテナが得られる。
(6)上記(2)から(5)のいずれかにおいて、前記第1小径ループ状導体は、平面視で、前記第1大径ループ状導体の巻回方向と同方向に巻回され、前記第2小径ループ状導体は、平面視で、前記第2大径ループ状導体の巻回方向と同方向に巻回されることが好ましい。この構成により、第1小径ループ状導体に流れる電流の方向および第2小径ループ状導体に流れる電流の方向は、第1大径ループ状導体に流れる電流の方向および第2大径ループ状導体に流れる電流の方向と同じになる。したがって、第1小径ループ状導体および第2小径ループ状導体に発生する磁界によって、第1大径ループ状導体および第2大径ループ状導体に発生する磁界は打ち消されない。そのため、ブースターアンテナの実効的なコイル開口の面積を広く確保することができ、通信相手側のアンテナコイルとの結合度を高めることができ、通信距離を大きくすることができる。
(7)上記(1)から(6)のいずれかにおいて、前記RFIC素子および前記給電コイルは、これらがワンチップ化されたRFICモジュールとして構成されることが好ましい。この構成により、第1小径ループ状導体のコイル開口および第2小径ループ状導体のコイル開口の内側にRFICモジュールを配置するだけで、アンテナ装置を容易に構成することができる。
(8)上記(7)において、前記RFICモジュールは、複数の基材層を積層してなる積層体を備え、前記給電コイルは、前記積層体の内部に形成され、前記RFIC素子は前記積層体の表面または内部に搭載される構造とすることが好ましい。この構造により、給電コイルの巻回数を容易に変更できるため、所望のインダクタンス値を得ることができる。
(9)上記(1)から(8)のいずれかにおいて、前記第1コイル導体は、第1中間コイル導体をさらに備え、前記第1小径ループ状導体は、前記第1中間コイル導体を介して前記第1大径ループ状導体の前記第1端に接続されることが好ましい。本発明では、第1大径ループ状導体の巻回数が少ないため、アンテナ共振回路を構成するための第1コイル導体のインダクタンス成分は不足しやすい。しかし、この構成により、アンテナ共振回路を構成するために必要なインダクタンス成分の確保が容易となる。
(10)上記(9)において、前記第1中間コイル導体の線幅は、前記第1大径ループ状導体の線幅および前記第1小径ループ状導体の線幅よりも細いことが好ましい。この構成によって、所望のインダクタンス成分を確保するために必要な巻回数を有する第1中間コイル導体を、限られたスペース内に容易に形成できる。
(11)上記(1)から(8)のいずれかにおいて、前記第2コイル導体は、第2中間コイル導体をさらに備え、前記第2小径ループ状導体は、前記第2中間コイル導体を介して前記第2大径ループ状導体の前記第1端に接続されることが好ましい。本発明では、第2大径ループ状導体の巻回数が少ないため、アンテナ共振回路を構成するための第2コイル導体のインダクタンス成分は不足しやすい。しかし、この構成により、アンテナ共振回路を構成するために必要なインダクタンス成分の確保が容易となる。
(12)上記(11)において、前記第2中間コイル導体の線幅は、前記第2大径ループ状導体の線幅および前記第2小径ループ状導体の線幅よりも細いことが好ましい。この構成によって、所望のインダクタンス成分を確保するために必要な巻回数を有する第2中間コイル導体を、限られたスペース内に容易に形成できる。
(13)本発明のアンテナ装置の製造方法は、
第1大径ループ状導体と、前記第1大径ループ状導体の第1端に接続される第1小径ループ状導体とを有する第1コイル導体を、基材層上に形成する工程と、
第2大径ループ状導体と、前記第2大径ループ状導体の第1端に接続される第2小径ループ状導体とを有する第2コイル導体を、金属薄板の打ち抜き加工により形成する工程と、
前記第1大径ループ状導体と前記第2大径ループ状導体とが対向し、前記第1小径ループ状導体と前記第2小径ループ状導体とが対向するように、前記第2コイル導体を前記第1コイル導体に絶縁性の接着層を介して貼付する工程と、
RFIC素子に接続される給電コイルを、前記基材層に、かつ前記第1小径ループ状導体の開口および前記第2小径ループ状導体のコイル開口の内側に配置する工程と、
を備えることを特徴とする。
上記製造方法によれば、給電コイルの搭載位置が多少ずれたとしても、結果的にブースターアンテナの共振周波数の変動、およびRFIC素子と給電コイルによる共振回路の共振周波数の変動を抑制でき、かつ薄型化したアンテナ装置を容易に製造できる。
本発明によれば、アンテナコイルと給電コイルとの位置ずれにともなうアンテナコイルと給電コイルとの結合度の変動を抑制して、通信可能距離を安定化させることができ、かつ薄型化したアンテナ装置を実現できる。
図1は、第1の実施形態に係るアンテナ装置101の外観斜視図である。 図2は、アンテナ装置101の分解斜視図である。 図3(A)はアンテナ装置101から保護層2、接着層61,62、封止層63を除いた外観斜視図であり、図3(B)はアンテナ装置101のコイル導体およびRFICモジュールを示す分解斜視図である。 図4(A)は第1の実施形態に係るアンテナ装置101の平面図である。 図5(A)は第1大径ループ状導体および第2大径ループ状導体の形成領域を示す平面図であり、図5(B)は第1小径ループ状導体および第2小径ループ状導体のコイル開口を示す図である。 図6(A)は第1の実施形態に係るアンテナ装置101の断面図であり、図6(B)はアンテナ装置101におけるRFICモジュールの実装部分を示した断面詳細図である。 図7(A)はアンテナ装置101におけるRFICモジュールの実装部分を示した平面詳細図であり、図7(B)は参考例のアンテナ装置におけるRFICモジュールの実装部分を示した平面詳細図である。 図8は、第1の実施形態に係るアンテナ装置101の動作原理を示す分解斜視図である。 図9(A)は、第1の実施形態に係るアンテナ装置101の等価回路図であり、図9(B)は、第1の実施形態の変形例であるアンテナ装置100の等価回路図である。 図10は、アンテナ装置101の製造工程を順に示す断面図である。 図11(A)は第2の実施形態に係るアンテナ装置102の断面図であり、図11(B)はアンテナ装置102におけるRFICモジュールの実装部分を示した断面詳細図である。 図12は、第3の実施形態に係るアンテナ装置103の外観斜視図である。 図13(A)は、図12(A)におけるA−A断面図であり、図13(B)はアンテナ装置103におけるRFICモジュールの実装部分を示した断面詳細図である。 図14(A)は第4の実施形態に係るアンテナ装置104の外観斜視図であり、図14(B)はアンテナ装置104の分解斜視図である。 図15は、アンテナ装置104の平面図である。 図16(A)はRFICモジュール10bの平面図であり、図16(B)は図16(A)におけるB−B断面図である。 図17は、RFICモジュール10bが備える給電コイル30Aの導体パターンを示す斜視図である。 図18は、アンテナ装置104の等価回路図である。
以降、図を参照していくつかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。
《第1の実施形態》
第1の実施形態に係るアンテナ装置について、各図を参照して説明する。図1は、第1の実施形態に係るアンテナ装置101の外観斜視図である。図2は、アンテナ装置101の分解斜視図である。図2では、封止層(後に示す)の図示が省略されている。図3(A)はアンテナ装置101から保護層2、接着層61,62、封止層を除いた外観斜視図であり、図3(B)はアンテナ装置101のコイル導体およびRFICモジュールを示す分解斜視図である。図4は、第1の実施形態に係るアンテナ装置101の平面図である。図4では、保護層2、封止層の図示が省略されている。
アンテナ装置101は、基材層1、RFICモジュール10、保護層2、第1コイル導体L1、第2コイル導体L2、接着層61,62、封止層を備える。このアンテナ装置101は、HF帯をキャリア周波数帯とするカードサイズのRFIDタグ(ICカード)として構成されている。
基材層1は、樹脂等の絶縁性材料からなる矩形状の平板である。基材層1は、例えばPET(polyethylene-terephthalate)シートであるが、コーティングされた紙であってもよい。接着層61は絶縁性と粘着性を有し、基材層1の実質的に全面に形成される。接着層61は、例えば両面粘着シートであるが、接着剤による層等であってもよい。なお、本実施形態では、接着層61が基材層1の実質的に全面に形成される例を示すが、この構成に限るものではない。接着層61の形状は適宜変更可能である。
RFICモジュール10は、RFIC素子40と、複数の基材層を積層してなる積層体20と、給電コイル30とを有する。給電コイル30は、積層体20の内部に形成され、RFIC素子40に接続される。RFICモジュール10は、積層体20側が基材層1の主面に接着層61を介して配置(貼付)され、RFIC素子40と給電コイル30による共振回路を構成している。なお、本実施形態においてRFICモジュール10は、RFIC素子40および給電コイル30がワンチップ化された構成である。
第1コイル導体L1は、基材層1の主面に接着層61を介して配置(貼付)される金属薄板であり、第1大径ループ状導体L1aと第1小径ループ状導体L1bとを有する。第2コイル導体L2は、第1コイル導体L1に重ねて絶縁性の接着層62を介して配置(貼付)される金属薄板であり、第2大径ループ状導体L2aと第2小径ループ状導体L2bを有する。第1コイル導体L1および第2コイル導体L2は、例えばAl箔である。接着層62は絶縁性と粘着性を有し、第1コイル導体L1および第2コイル導体L2と実質的に同じ形状に形成される。接着層62は、例えば両面粘着シートであるが、接着剤による層等であってもよい。なお、本実施形態では、接着層62が第1コイル導体L1および第2コイル導体L2と実質的に同じ形状に形成される例を示すが、この構成に限るものではない。接着層62の形状は適宜変更可能である。
保護層2は、矩形状の平板である。保護層2は、基材層1と実質的に同じ形状であり、RFICモジュール10、第1コイル導体L1、第2コイル導体L2、接着層61,62、封止層を挟んで基材層1に重ねられる。なお、本実施形態では、保護層2が基材層1と実質的に同じ形状である例を示すが、この構成に限るものではない。保護層2の形状は適宜変更可能である。
保護層2は、例えばPETシートであるが、コーティングされた紙等であってもよい。保護層2は、封止層、RFICモジュール10、第1コイル導体L1および第2コイル導体L2等を外部から加わる衝撃や外力等から保護する。
図5(A)は第1大径ループ状導体および第2大径ループ状導体の形成領域を示す平面図であり、図5(B)は第1小径ループ状導体および第2小径ループ状導体のコイル開口を示す図である。
図5(A)における大径ループ状導体形成領域Lleは、平面視で第1大径ループ状導体および第2大径ループ状導体の形成領域を示している。図5(B)における小径ループ状導体コイル開口の内側Lcpは、本発明の「第1小径ループ状導体のコイル開口の内側」を示している。
第1大径ループ状導体L1aは基材層1の縁周端に沿ってループ状に形成される金属薄板であり、第1大径ループ状導体L1aの第1端E11は第1小径ループ状導体L1bに接続されている。また、第1大径ループ状導体L1aは、図3(B)に示すように、第1大径ループ状導体L1aの第2端E12から第1端E11に向かって左回り(反時計回り)に巻回しており、基材層1の外周に沿って略一周しているため、実質的な巻回数は1である。
第1小径ループ状導体L1bは、第1大径ループ状導体L1aのループ状の金属薄板よりも小さな内外径のループ状に形成される金属薄板であり、第1大径ループ状導体L1aから延伸するように形成される。第1小径ループ状導体L1bは、矩形状の基材層1の角部(図4における右下の角部)に配置されている。言い換えると、第1小径ループ状導体L1bは、基材層1の外周に沿って略一周される第1大径ループ状導体L1aの形成領域Lle内に配置される。また、第1小径ループ状導体L1bは、図3(B)に示すように、第1大径ループ状導体L1aの第1端E11から左回り(反時計回り)に巻回して略一周している。したがって、第1小径ループ状導体L1bは、平面視で、第1大径ループ状導体L1aの巻回方向と同方向に巻回されており、実質的な巻回数は1である。
第2大径ループ状導体L2aは基材層1の縁周端に沿ってループ状に形成される金属薄板であり、第2大径ループ状導体L2aの第1端E21は第2小径ループ状導体L2bに接続されている。また、第2大径ループ状導体L2aは、図3(B)に示すように、第2大径ループ状導体L2aの第2端E22から第1端E21に向かって右回り(時計回り)に巻回している。したがって、第2大径ループ状導体L2aは、平面視で、第1大径ループ状導体L1aの巻回方向とは逆方向に巻回している。また、第2大径ループ状導体L2aは、基材層1の外周に沿って略一周しているため、実質的な巻回数は1である。
第2小径ループ状導体L2bは、第2大径ループ状導体L2aのループ状の金属薄板よりも小さな内外径のループ状に形成される金属薄板であり、第2大径ループ状導体L2aから延伸するように形成される。第2小径ループ状導体L2bは、矩形状の基材層1の角部(図4における右下の角部)に配置されている。言い換えると、第2小径ループ状導体L2bは、基材層1の外周に沿って略一周される第2大径ループ状導体L2aの形成領域Lle内に配置される。また、第2小径ループ状導体L2bは、図3(B)に示すように、第2大径ループ状導体L2aの第1端E21から右回り(時計回り)に巻回して略一周している。したがって、第2小径ループ状導体L2bは、平面視で、第2大径ループ状導体L2aの巻回方向と同方向に巻回されており、実質的な巻回数は1である。
これら、第1大径ループ状導体L1aおよび第2大径ループ状導体L2aが、後に詳述するように、ブースターアンテナ(アンテナ共振回路)のアンテナ部として通信相手側のアンテナコイルと主に磁界を介する通信に寄与する。
給電コイル30は、第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bと磁界を介して結合する。第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bは、図3(B)等に示すように、給電コイル30と磁界を介して結合し、RFICモジュール10の給電コイル30と主に磁界を介する結合に寄与するブースターアンテナ(アンテナ共振回路)の結合部CPを構成する。
図6(A)は第1の実施形態に係るアンテナ装置101の断面図であり、図6(B)はアンテナ装置101におけるRFICモジュールの実装部分を示した断面詳細図である。図6では、図および原理を分かりやすくするために、アンテナ装置101の構造を簡略化して図示している。
封止層63は絶縁性を有し、基材層1の実質的に全面に形成される。封止層63は、RFICモジュール10、第1コイル導体L1および第2コイル導体L2等を外部から加わる衝撃や外力等から保護する。封止層63は、例えば樹脂であるが、両面粘着シートまたは粘着性を有する接着剤による層等であってもよい。また、封止層63が両面粘着シートまたは粘着性を有する接着剤である場合には、保護層2は剥離紙であってもよい。その場合において、保護層2を剥離して粘着性を有する封止層63を露出させることにより、アンテナ装置101を他の部材に貼付することができる。なお、本実施形態では、封止層63が基材層1の実質的に全面に形成される例を示すが、この構成に限るものではない。封止層63の形状は適宜変更可能である。
図6に示すように、第2大径ループ状導体L2aは、絶縁性の接着層62を挟んで第1大径ループ状導体L1aに対向して配置され、平面視で第1大径ループ状導体L1aと実質的に重なる。そのため、第1大径ループ状導体L1aと第2大径ループ状導体L2aとの間には、容量成分が発生する。第2小径ループ状導体L2bは、絶縁性の接着層62を挟んで第1小径ループ状導体L1bに対向して配置され、平面視で第1小径ループ状導体L1bと実質的に重なる。そのため、第1小径ループ状導体L1bと第2小径ループ状導体L2bとの間には、容量成分が発生する。
第1小径ループ状導体L1b、接着層62および第2小径ループ状導体L2bは、重ね合わせて貼付することにより凹部(キャビティ部)を形成する。本実施形態において、この凹部(キャビティ部)が小径ループ状導体コイル開口の内側Lcpに相当する。RFICモジュール10は、図5および図6等に示すように、小径ループ状導体コイル開口の内側Lcpに配置されている。つまり、RFICモジュール10の給電コイル30は、その巻回軸が第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bの巻回軸方向に沿うように配置されている。
また、RFICモジュール10の給電コイル30のコイル外径は、第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bのコイル内径よりも小さい。つまり、RFICモジュール10の給電コイル30は、平面視でその外径寸法が第1小径ループ状導体L1bのコイル開口および第2小径ループ状導体L2bのコイル開口の内側となるように配置されている。
また、アンテナ装置101では、第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bが給電コイル30を周回し、給電コイル30の全方位が第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bに囲まれる構成である。そのため、給電コイル30全体が第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bと高い結合度で磁界結合する。したがって、ブースターアンテナの結合部CPを介してRFICモジュール10は、通信相手側のアンテナコイルから高効率で磁界エネルギーを受け取ることができる。
次に、第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bと給電コイル30との結合度と、給電コイル30の搭載位置との関係について、図を参照して説明する。図7(A)はアンテナ装置101におけるRFICモジュールの実装部分を示した平面詳細図であり、図7(B)は参考例のアンテナ装置におけるRFICモジュールの実装部分を示した平面詳細図である。図7において、X1,X2,Y1,Y2各部の大きさは誇張して図示している。
アンテナ装置101では、第1小径ループ状導体L1b、第2小径ループ状導体L2bおよびRFICモジュール10の給電コイル30が、図7(A)に示すように、巻回軸が同一軸上になるように配置されている。そのため、第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bの一方の端面と給電コイル30との間の距離(図7(A)中の「X1」または「Y1」)は、一方の端面に対向する他方の端面と給電コイル30との間の距離(図7(A)中の「X2」または「Y2」)と、略同じとなる(X1≒X2またはY1≒Y2)。したがって、給電コイル30全体が、第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bと高い結合度で、安定して磁界結合する。
これに対し、参考例のアンテナ装置では、RFICモジュール10の給電コイル30が、第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bの巻回軸上には配置されていない。参考例のアンテナ装置では、給電コイル30が一方の端面に対向する他方の端面(図7(B)における右上)側に近接して配置されている。そのため、第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bの一方の端面と給電コイル30との間の距離(図7(A)中の「X1」または「Y1」)は、長くなる。また、これに伴って、一方の端面に対向する他方の端面と給電コイル30との間の距離(図7(A)中の「X2」または「Y2」)は、短くなる。
ここで、第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bと給電コイル30との間の距離が短いほど、磁界結合の結合度は高くなる。そして、参考例のアンテナ装置では、第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bの一方の端面と給電コイル30との間の距離(図7(A)中の「X1」または「Y1」)は、長くなるため、結合度は低くなる。しかし、一方の端面に対向する他方の端面と給電コイル30との間の距離(図7(A)中の「X2」または「Y2」)は、短くなるため、結合度は相対的に高くなる。
このように、給電コイル30の搭載位置が第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bの巻回軸から多少ずれたとしても、第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bと給電コイル30との結合度の急激な変化は抑制される。したがって、第1小径ループ状導体L1bのコイル開口および第2小径ループ状導体L2bのコイル開口の内側に給電コイル30が配置されるアンテナ装置101では、給電コイル30の搭載位置による結合度の変化は小さい。
なお、給電コイル30は、全方位が第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bに囲まれた構成とするために、第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bと相似形であることが好ましい。
次に、アンテナ装置101の動作原理について、図を参照して説明する。図8は、第1の実施形態に係るアンテナ装置101の動作原理を示す分解斜視図であり、RFICモジュール10の給電コイルと第1コイル導体L1および第2コイル導体L2との結合の仕方を示している。図9(A)は、第1の実施形態に係るアンテナ装置101の等価回路図であり、図9(B)は、第1の実施形態の変形例であるアンテナ装置100の等価回路図である。
図8に示すように、RFICモジュール10の給電コイルに流れる電流i0によって第1小径ループ状導体L1bに電流i1bが誘起される。すなわち、給電コイルと第1小径ループ状導体L1bとが近接する部分で、電流i0によって第1小径ループ状導体L1bに電流i0を打ち消す方向(図8における反時計回り)の電流i1bが流れる。第1小径ループ状導体L1bは第1大径ループ状導体L1aの一端に接続されるため、この電流i1bは第1大径ループ状導体L1aにも流れる(図8中の電流i1a)。電流i1aと電流i1bの値は等しい。
また、RFICモジュール10の給電コイルに流れる電流i0によって第2小径ループ状導体L2bに電流i2bが誘起される。すなわち、給電コイルと第2小径ループ状導体L2bとが近接する部分で、電流i0によって第2小径ループ状導体L2bに電流i0を打ち消す方向(図8における反時計回り)の電流i2bが流れる。第2小径ループ状導体L2bは第2大径ループ状導体L2aの一端に接続されるため、この電流i2bは第2大径ループ状導体L2aにも流れる(図8中の電流i2a)。なお、電流i2aと電流i2bの値は等しい。
本実施形態において、これら第1コイル導体L1および第2コイル導体L2が、給電コイルに対するブースターアンテナとして機能する。アンテナ装置101では、これらのブースターアンテナを備えることにより、給電コイルのみの場合と比べ、アンテナとして機能するコイルの開口が大きくなる。そのため、通信相手側のアンテナコイルとの結合度を高めることができる。
図8に示すように、RFICモジュール10の給電コイルに流れる電流i0によって誘起された電流(i1a,i1b)と電流(i2a,i2b)とは、同方向(図8における反時計回り)である。ただし、第1小径ループ状導体L1bは、第2小径ループ状導体L2bの巻回方向と逆方向に巻回されており、第1大径ループ状導体L1aは、第2大径ループ状導体L2aと巻回方向が逆方向に巻回されている。そのため、第1小径ループ状導体L1bと第2小径ループ状導体L2bとの間に容量成分が発生し(図8における容量Cb)、第1大径ループ状導体L1aと第2大径ループ状導体L2aとの間に容量成分が発生する(図8における容量Ca)。
なお、第1コイル導体L1と第2コイル導体L2との間に発生する容量Ca,Cb(キャパシタンス)は、接着層62の材料や厚みを変更することにより、所望の値になるよう設計できる。
第1コイル導体L1および第2コイル導体L2は、図9(A)に示すように、第1コイル導体L1および第2コイル導体L2のインダクタンス成分(L1a,L1b,L2a,L2b)と、第1コイル導体L1および第2コイル導体L2との間に発生する容量成分(第1大径ループ状導体L1aと第2大径ループ状導体L2aとの間に発生する容量Ca、および第1小径ループ状導体L1bと第2小径ループ状導体L2bとの間に発生する容量Cb)とで、アンテナ共振回路を構成する。アンテナ共振回路(ブースターアンテナ50)の共振周波数は、RFIDシステムの通信周波数と実質的に等しい周波数(例えば13.56MHz)となるように設定される。
本実施形態に係るアンテナ装置101では、給電コイル30の全方位が第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bに囲まれる構成となるため、結合部CPと給電コイル30との間の結合度KCPは高い。結合度KCPが高いと、結果的に給電コイル30は通信相手側のアンテナコイルから高効率で磁界エネルギーを受け取ることができるが、同時に結合部CPと給電コイル30との間の相互インダクタンスMは大きくなる。この相互インダクタンスMが大きくなることで、ブースターアンテナ50全体のインダクタンス成分(L1a+L1b+L2a+L2b)が変化するため、ブースターアンテナ50の共振周波数は変化してしまう。また、給電コイル30のインダクタンス成分が変化するため、RFICモジュール10の共振周波数も変化してしまう。
しかし、本実施形態に係るアンテナ装置101では、第1小径ループ状導体L1b、第2小径ループ状導体L2bのインダクタンス成分は小さい(第1コイル導体L1および第2コイル導体L2に必要なインダクタンスに対して相対的に小さい)。例えば、結合部CPのインダクタンス成分(L1b+L2b)をブースターアンテナ50全体のインダクタンス成分(L1a+L1b+L2a+L2b)の1/5以下とする。そのため、第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bと給電コイル30とで生じる相互インダクタンスMは、第1コイル導体L1と第2コイル導体L2とで生じる全体の相互インダクタンスに対して相対的に小さい。
したがって、第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bに対して、RFICモジュール10の搭載位置が多少ずれたとしても、結合度KCPの変化による上記の相互インダクタンスMの変動は小さい。その結果、ブースターアンテナ50(アンテナ共振回路)およびRFICモジュール10の共振周波数の変動は抑制できる。すなわち、RFICモジュール10の搭載位置によるブースターアンテナ50(アンテナ共振回路)およびRFICモジュール10の共振周波数の変化率は小さい。
本発明のアンテナ装置の具体的なパラメータは下記のとおりである。ここで、各部のインダクタンス成分は、各部の符号に対応させて表している。
・結合部CPと給電コイル30との間の結合度:KCP=0.1以上0.6以下
・(結合部CPのインダクタンス成分:L1b+L2b)≦(ブースターアンテナ50全体のインダクタンス成分:L1a+L1b+L2a+L2b)×1/5
・ブースターアンテナ50と給電コイル30との間の結合度:KAL=0.02以上0.1以下
本実施形態によれば、上記パラメータを有するアンテナ装置を容易に構成できる。なお、上記パラメータは実施例の一つであり、この数値に限定されるものではない。
なお、図9(B)に示すように、第1コイル導体L1(第1大径ループ状導体L1aおよび第2小径ループ状導体L1b)の一端と他端との間に容量成分Crを接続することにより、第1コイル導体L1のみでブースターアンテナ50(アンテナ共振回路)を構成することもできる。この容量成分Crは、例えばチップコンデンサである。このように、ブースターアンテナ50は、第1コイル導体L1のみの構成であってもよい。
本実施形態によれば次のような効果を奏する。
(a)本実施形態に係るアンテナ装置101では、給電コイル30が、その巻回方向が第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bの巻回軸方向に沿うように、かつ、その外径寸法が第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bのコイル開口の内側となるように配置される。つまり、給電コイル30は第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bで囲まれた凹部(小径ループ状導体コイル開口の内側Lcp)内に収容される。そのため、給電コイル30の搭載位置が多少ずれたとしても、結合度の急激な変化は抑制され、結合度の急激な変化による相互インダクタンスの変動を小さくできる。したがって、第1コイル導体L1および第2コイル導体L2、すなわちアンテナコイルに対する給電コイル30の搭載位置による結合度の変化は小さい。結果的に、ブースターアンテナ50(アンテナ共振回路)として機能する第1コイル導体L1および第2コイル導体L2の共振周波数の変動が抑制でき、RFICモジュール10(RFIC素子40と給電コイル30による共振回路)の共振周波数の変動が抑制できる。そのため、通信可能距離を安定化させることができる。
(b)本実施形態に係るアンテナ装置101では、給電コイル30が第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bで囲まれた凹部内に収容されているため、ブースターアンテナ50の表面にRFICモジュール10の給電コイル30を搭載する場合と比べて、薄型化したアンテナ装置を実現できる。
(c)本実施形態に係るアンテナ装置101では、第1コイル導体L1および第2コイル導体L2が給電コイル30に対するブースターアンテナ50として機能する。この第1コイル導体L1および第2コイル導体L2は、第1コイル導体L1および第2コイル導体L2のインダクタンス成分と、第1コイル導体L1および第2コイル導体L2の間に形成される容量成分とでアンテナ共振回路を構成する。そのため、アンテナ装置101では、共振回路構成用のキャパシタンス素子が不要となり、製造が容易で低コスト化が図れる。
(d)本実施形態に係るアンテナ装置101では、給電コイル30が、平面視で、第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bとは重ならない。つまり、給電コイル30の導体面と、第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bの導体面とが対向しない。また、アンテナ装置101は、少なくとも給電コイル30と、金属薄板である第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bの端面でしか対向しない。そのため、第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bと給電コイル30との間に発生する容量成分を抑制でき、ブースターアンテナ50の共振周波数、およびRFIC素子40と給電コイル30による共振回路の共振周波数の変動を抑制できる。したがって、通信相手側のアンテナコイルとの結合度を高めることができる。
(e)本実施形態に係るアンテナ装置101は、基材層1に金属薄板である第2コイル導体L2を貼付し、第1コイル導体は、第2コイル導体L2に重ねて絶縁性の接着層62を介して金属薄板である第1コイル導体L1を貼付する構成である。そのため、第1コイル導体L1および第2コイル導体L2をAl箔のエッチング等によりパターニングする場合と比べて、ブースターアンテナ50(アンテナ共振回路)を容易に構成できる。また、基材層1の両側の主面にそれぞれ第1コイル導体L1および第2コイル導体L2を備えてブースターアンテナ50(アンテナ共振回路)を構成する場合と比べて、薄型化したアンテナ装置を実現できる。
(f)本実施形態に係るアンテナ装置101は、第1小径ループ状導体の巻回数が実質的に1であり、第2小径ループ状導体の巻回数が実質的に1である。したがって、第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bとRFICモジュール10の給電コイル30との間に発生する相互インダクタンスMを小さくできる。そのため、第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bに対して給電コイル30の搭載位置が多少ずれたとしても、相互インダクタンスMの変動は小さくできる。したがって、結果的にブースターアンテナ50(アンテナ共振回路)およびRFICモジュール10の共振周波数の変動が抑制できる。
(g)本実施形態では、給電コイル30と磁界を介して結合する第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bが、平面視で大径ループ状導体形成領域Lle内に配置される。そのため、基材層1に対するブースターアンテナ50(アンテナ共振回路)のコイル開口を大きく形成することができ、通信相手側のアンテナコイルと鎖交する磁束を多くできる。すなわち、通信相手側のアンテナコイルとの結合度を高めることができる。
(h)本実施形態のアンテナ装置101では、巻回数がそれぞれ実質的に1である。したがって、第1大径ループ状導体L1aおよび第2大径ループ状導体L2aの巻回数が少ないため、ブースターアンテナ50(アンテナ部AP)の実効的なコイル開口を広く確保しつつ、第1大径ループ状導体L1aおよび第2大径ループ状導体L2aの線幅を広く形成することができる。そのため、互いに対向して配置される第1大径ループ状導体L1aと第2大径ループ状導体L2aとの形成位置にばらつきがあったとしても、第1大径ループ状導体L1aと第2大径ループ状導体L2aとの間に発生する容量Ca(キャパシタンス)の変動は抑制される。したがって、第1コイル導体L1と第2コイル導体L2とで構成されるブースターアンテナ50(アンテナ共振回路)の共振周波数の変動が抑制される。また、第1大径ループ状導体L1aおよび第2大径ループ状導体L2aの抵抗成分は低いので、Q値の高いブースターアンテナ50が得られる。
(i)本実施形態では、第1コイル導体L1(第1大径ループ状導体L1a、第1小径ループ状導体L1b)および第2コイル導体L2(第2大径ループ状導体L2a、第2小径ループ状導体L2b)の巻回数はそれぞれ実質的に1である。そのため、同じ導体同士が隣り合うことなく、線間容量の発生が実質的にない。したがって、ブースターアンテナ50(アンテナ共振回路)に水滴等が付着することによって発生する容量成分(キャパシタンス)の変化を抑制できる。そのため、水滴等が付着する可能性の高い、または水分の多い生鮮食料品のパックに付着されるタグ等に本発明のアンテナ装置を使用できる。
(j)第1小径ループ状導体L1bが、平面視で、第1大径ループ状導体L1aの巻回方向と同方向に巻回され、第2小径ループ状導体L2bは、平面視で、第2大径ループ状導体L2aの巻回方向と同方向に巻回されている。この構成により、第1小径ループ状導体L1bに流れる電流i1bの方向および第2小径ループ状導体L2bに流れる電流i2bの方向は、第1大径ループ状導体L1aに流れる電流i1aの方向および第2大径ループ状導体L2aに流れる電流i2aの方向と同じになる。したがって、第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bに発生する磁界によって、第1大径ループ状導体L1aおよび第2大径ループ状導体L2aに発生する磁界は打ち消されない。そのため、ブースターアンテナ50(アンテナ部AP)の実効的なコイル開口の面積を広く確保することができ、通信相手側のアンテナコイルとの結合度を高めることができ、通信距離を大きくすることができる。
(k)本実施形態においてRFICモジュール10は、RFIC素子40および給電コイル30がワンチップ化された構成である。そのため、第1小径ループ状導体L1bのコイル開口および第2小径ループ状導体L2bのコイル開口の内側にRFICモジュール10を配置するだけで、アンテナ装置を容易に構成することができる。
(l)本実施形態のRFICモジュール10は、複数の基材層を積層してなる積層体20を備え、給電コイル30は、積層体20の内部に形成され、RFIC素子40は積層体20の表面に搭載される構造である。この構造により、給電コイル30の巻回数を容易に変更できるため、所望のインダクタンス値を得ることができる。なお、RFIC素子40は積層体20の内部に搭載(実装)される構成でもよい。
(m)本実施形態に係るアンテナ装置101では、第1小径ループ状導体L1b、第2小径ループ状導体L2bおよび給電コイル30が、巻回軸が同一軸上に配置される。そのため、第1コイル導体L1および第2コイル導体L2とRFICモジュール10との間の結合度を高めることができ、通信相手側のアンテナコイルとの結合度を高めることができる。
本実施形態に係るアンテナ装置101は、例えば次の工程で製造される。図10は、アンテナ装置101の製造工程を順に示す断面図である。
まず、図10中の(1)に示すように、金属箔貼りの基材層1を準備する。具体的に説明すると、基材層1の一方の主面には、実質的に全面に接着層61を介して金属箔L1sが配置(貼付)されている。金属箔L1sは、例えばAl箔である。上述のとおり、基材層1は絶縁性を有し、例えばPETシートであるが、コーティングされた紙等であってもよい。また、上述のとおり、接着層61は絶縁性と粘着性を有し、例えば両面粘着シートであるが、粘着性を有する接着剤による層等であってもよい。
次に、図10中の(2)に示すように、基材層1の一方の主面に貼付された金属箔L1sをエッチング等によりパターニングして、第1コイル導体L1(第1大径ループ状導体L1aおよび第1小径ループ状導体L1b)を形成する。第1コイル導体L1は、第2大径ループ状導体L1aと、第1大径ループ状導体L1aの第1端(図5中のE11)に接続される第1小径ループ状導体L1bとを有する。
次に、第2コイル導体L2を金属薄板の打ち抜き加工により形成する。第2コイル導体L2は、第2大径ループ状導体L2aと、第2大径ループ状導体L2aの第1端(図5中のE21)に接続される第2小径ループ状導体L2bとを有する。上述のとおり、第2コイル導体L2は、例えばAl箔である。
次に、図10中の(3)に示すように、第1コイル導体L1(第1大径ループ状導体L1aおよび第1小径ループ状導体L1b)上に接着層62を形成する。具体的には、スクリーン印刷等によって第1コイル導体L1上に接着層62を形成する。接着層62は絶縁性と粘着性を有し、例えば印刷によりパターン化された接着剤等である。
その後、第2コイル導体L2を第1コイル導体L1に絶縁性の接着層62を介して対向するように、重ね合わせて貼付する。具体的には、第1大径ループ状導体L1aと第2大径ループ状導体L2aとが接着層62を挟んで対向して配置し、第1小径ループ状導体L1bと第2小径ループ状導体L2bとが接着層62を挟んで対向して配置するように貼付する。なお、第1小径ループ状導体L1b、接着層62および第2小径ループ状導体L2bを重ね合わせて貼付することにより、図10中の(3)に示すように、凹部(キャビティ部)が形成される。上述のとおり、この凹部(キャビティ部)が小径ループ状導体コイル開口の内側Lcpに相当する。
次に、図10中の(4)に示すように、基材層1にRFICモジュール10を配置する。具体的にいうと、RFICモジュール10を、基材層1の接着層61に実装(貼付)し、かつ小径ループ状導体コイル開口の内側Lcpに配置する。言い換えると、RFICモジュール10が第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bで囲まれた凹部(小径ループ状導体コイル開口の内側Lcp)内に収容される。
なお、本実施形態では、RFICモジュール10を基材層1の接着層61に実装(貼付)し、かつ小径ループ状導体コイル開口の内側Lcpに配置する例を示したが、この構成に限るものではない。後に詳述するように、RFIC素子に接続される給電コイルが、基材層1の接着層61に実装(貼付)され、かつ小径ループ状導体コイル開口の内側Lcpに配置されていればよい。
次に、必要に応じて図10中の(5)に示すように、RFICモジュール10、第1コイル導体L1および第2コイル導体L2等を外部から加わる衝撃や外力等から保護するために、封止層63を設ける。封止層63は絶縁性を有し、例えば樹脂であるが、両面粘着シートまたは粘着性を有する接着剤等であってもよい。
次に、必要に応じて図10中の(6)に示すように、封止層63上に保護層2を設ける。保護層2は、例えばPETシートであるが、コーティングされた紙または剥離紙等であってもよい。封止層63が両面粘着シートまたは粘着性を有する接着剤等であり、かつ保護層2が剥離紙である場合には、保護層2を剥離して粘着性を有する封止層63を露出させることにより、アンテナ装置101を他の部材に貼付することができる。
なお、上記の工程は、マザー基板状態のまま処理される。最後に、マザー基板を個々のアンテナ装置単位(個片)に分離する。
上記製造方法によれば、給電コイル30の搭載位置が多少ずれたとしても、結果的にブースターアンテナ50の共振周波数の変動、およびRFIC素子40と給電コイル30による共振回路の共振周波数の変動を抑制でき、かつ薄型化したアンテナ装置101を容易に製造できる。
《第2の実施形態》
第2の実施形態に係るアンテナ装置について、各図を参照して説明する。図11(A)は第2の実施形態に係るアンテナ装置102の断面図であり、図11(B)はアンテナ装置102におけるRFICモジュールの実装部分を示した断面詳細図である。図11では、図および原理を分かりやすくするために、アンテナ装置102の構造を簡略化して図示している。
第2の実施形態に係るアンテナ装置102は、第1コイル導体L1および第2コイル導体L2の形状が第1の実施形態に係るアンテナ装置101と異なる。その他の構成は、第1の実施形態に係るアンテナ装置101と同じである。
以下、第1の実施形態に係るアンテナ装置101と異なる部分について説明する。
図11(A)および図11(B)に示すように、第1大径ループ状導体L1aは、第2大径ループ状導体L2aに比べて、線幅が広く形成されている。また、第1小径ループ状導体L1bは、第2小径ループ状導体L2bに比べて、線幅が広く形成されている。つまり、第1コイル導体L1は、第2コイル導体L2に比べて、線幅が広く形成されている。
このような構成であっても、アンテナ装置102は第1の実施形態に係るアンテナ装置101と基本的な構成は同じであり、アンテナ装置101と同様の作用・効果を奏することができる。
また、本実施形態に係るアンテナ装置102では、第1コイル導体L1が第2コイル導体L2に比べて、線幅が広く形成されている。この構成により、第1コイル導体L1と第2コイル導体L2との形成位置にばらつきがあったとしても、第1コイル導体L1と第2コイル導体L2との間に発生する容量成分(第1大径ループ状導体L1aと第2大径ループ状導体L2aとの間に発生する容量、および第1小径ループ状導体L1bと第2小径ループ状導体L2bとの間に発生する容量)は一定に保たれ、共振周波数のばらつきを小さくすることができる。
《第3の実施形態》
第3の実施形態に係るアンテナ装置について、各図を参照して説明する。図12は、第3の実施形態に係るアンテナ装置103の外観斜視図である。図13(A)は、図12(A)におけるA−A断面図であり、図13(B)はアンテナ装置103におけるRFICモジュールの実装部分を示した断面詳細図である。図13では、図および原理を分かりやすくするために、アンテナ装置103の構造を簡略化して図示している。
第3の実施形態に係るアンテナ装置103は、第1コイル導体L1および第2コイル導体L2の形状が第1の実施形態に係るアンテナ装置101と異なる。また、アンテナ装置103は、アンテナ装置101に対して、RFICモジュール10aを備える点が異なり、基材層1に対するRFICモジュールの搭載位置が異なる。さらに、アンテナ装置103は、アンテナ装置101,102に対して、RFICモジュールの上下を逆にした状態で基材層1の主面に配置(貼付)されている点で異なる。その他の構成は、第1の実施形態に係るアンテナ装置101と同じである。
以下、第1の実施形態に係るアンテナ装置101と異なる部分について説明する。
図12に示すように、アンテナ装置103では、第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bが、基材層1の外周端の一辺(図12における基材層1の下側の一辺)の中間付近に形成されている。
また、RFICモジュール10aは、RFIC素子40、積層体20、積層体20の内部に形成される給電コイル30、接触通信用の外部電極70a,70b,70c,70d,70e,70f,70g,70h、および封止樹脂5を備える。
接触通信用の外部電極70a〜70hは、平板状の金属薄板であり、図示しない接着層を介してRFIC素子40が実装された積層体20の面とは異なる面に配置(貼付)される。接触通信用の外部電極70a〜70hは、例えば表面をNi/Au等でめっきしたCu箔である。接触通信用の外部電極70a〜70hは、図示しない積層体20内の層間接続導体、またはワイヤボンディング等によってRFIC素子40に接続され、電気的に導通する。
封止樹脂5は、外部から加わる衝撃や外力等からRFIC素子40を保護する。封止樹脂5を備えることにより、RFIC素子40の電気的接続の信頼性やRFICモジュール10aの機械的強度を高めることができる。なお、本実施形態では、封止樹脂5がRFIC素子40を実装した積層体20の面(図13における積層体20の下側の面)を全て覆う構成を示したが、この構成に限るものではない。
図13(A)および図13(B)に示すように、RFICモジュール10aは、封止樹脂5(RFIC素子40)側が基材層1の主面に接着層61を介して配置(貼付)される。この場合においても、アンテナ装置101と同様に、給電コイル30が第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bで囲まれた凹部(小径ループ状導体コイル開口の内側Lcp)内に収容される。したがって、給電コイル30は、その巻回方向が第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bの巻回軸方向に沿うように、かつ、その外径寸法が第1小径ループ状導体L1bおよび第2小径ループ状導体L2bのコイル開口の内側となるように配置される。
本実施形態において保護層2には、平面視でRFICモジュール10aと重なる位置に孔が設けられている。この孔は、接触通信用の外部電極70a〜70hと実質的に同じ形状に形成されている。そのため、本実施形態に係るアンテナ装置103は、図12および図13に示すように、接触通信用の外部電極70a〜70hがアンテナ装置103の一方の主面(図13における上側の主面)に埋設され、保護層2から露出する構成である。
このような構成であっても、アンテナ装置103は第1の実施形態に係るアンテナ装置101と基本的な構成は同じであり、アンテナ装置101と同様の作用・効果を奏することができる。また、本実施形態に係るアンテナ装置103では、非接触の近距離無線通信だけでなく、接触通信用の外部電極70a〜70hが通信相手側(カードリーダ/ライタ側)の電極と物理的に接触することにより通信を行うこともできる。
なお、本実施形態に示すように、RFICモジュール10aとブースターアンテナ50(アンテナ共振回路)との結合部の位置は、第1コイル導体L1および第2コイル導体L2の角部に限らず適宜変更可能である。
また、本実施形態では、RFICモジュール10aの封止樹脂5(RFIC素子40)を基材層1に配置(貼付)する例を示したが、この構成に限るものではない。上述の実施形態に係るアンテナ装置101やアンテナ装置102のように、RFICモジュール10の積層体20を基材層1に配置(貼付)してもよい。
また、本実施形態では、RFICモジュール10aの接触通信用の外部電極70a〜70hを積層体20上に備える例を示したが、この構成に限るものではない。接触通信用の外部電極は、封止樹脂5上に備える構成であってもよい。さらに、本実施形態では、RFICモジュール10aの接触通信用の外部電極が8つである例を示したが、この構成に限るものではない。RFICモジュール10aの接触通信用の外部電極の数量および形状等は、適宜変更可能である。
《第4の実施形態》
第4の実施形態に係るアンテナ装置について、各図を参照して説明する。図14(A)は第4の実施形態に係るアンテナ装置104の外観斜視図であり、図14(B)はアンテナ装置104の分解斜視図である。図15は、アンテナ装置104の平面図である。なお、図15において、図の煩雑化を避けるため、基材層1およびRFICモジュール10bの図示を省略している。
第4の実施形態に係るアンテナ装置104は、第2コイル導体L2が第2中間コイル導体を備えている点で第1の実施形態に係るアンテナ装置101と異なる。また、RFICモジュール10bは封止樹脂層5を備える点でRFICモジュール10と異なる。その他の構成は、アンテナ装置101と実質的に同じである。
アンテナ装置104は、基材層1、第1コイル導体L1、第2コイル導体L2、RFICモジュール10bを備える。
第1コイル導体L1は、基材層1の裏面に配置(貼付)される金属薄板であり、第1大径ループ状導体L1aおよび第1小径ループ状導体L1bを有する。第1大径ループ状導体L1aは基材層1の縁周端に沿ってループ状に巻回された金属薄板である。第1小径ループ状導体L1bは、第1大径ループ状導体L1aよりも小さな内外径のループ状に巻回された金属薄板であり、第1大径ループ状導体L1aのコイル開口の内側に配置されている。
本実施形態では、第1小径ループ状導体L1bが第1大径ループ状導体L1aのコイル開口の内側中央に位置するため、第1大径ループ状導体L1aの巻回軸は第1小径ループ状導体L1bの巻回軸と一致する。第1大径ループ状導体L1aの第1端L11は、第1大径ループ状導体L1aおよび第1小径ループ状導体L1bよりも線幅が細い第1接続導体L1cを介して、第1小径ループ状導体L1bに接続される。
第2コイル導体L2は、基材層1の表面に配置(貼付)される金属薄板であり、第2大径ループ状導体L2a、第2小径ループ状導体L2bおよび第2中間コイル導体L2cを有する。第2大径ループ状導体L2aは基材層1の縁周端に沿ってループ状に巻回された金属薄板である。第2中間コイル導体L2cは、巻回数が約3であるスパイラル状の金属薄板であり、第2大径ループ状導体L2aのコイル開口の内側に配置されている。第2小径ループ状導体L2bは、第2大径ループ状導体L2aおよび第2中間コイル導体L2cよりも小さな内外径のループ状に巻回した金属薄板であり、第2中間コイル導体L2cのコイル開口の内側に配置されている。
本実施形態では、第2小径ループ状導体L2bが第2中間コイル導体L2cのコイル開口の内側中央に位置し、且つ、第2中間コイル導体L2cが第1大径ループ状導体L1aのコイル開口の内側中央に位置する。そのため、第2大径ループ状導体L2aの巻回軸、第2中間コイル導体L2cの巻回軸および第2小径ループ状導体L2bの巻回軸は一致する。第2中間コイル導体L2cは、第2大径ループ状導体L2aおよび第2小径ループ状導体L2bよりも線幅が細い。第2大径ループ状導体L2aの第1端L21は、第2中間コイル導体L2cを介して第2小径ループ状導体L2bに接続される。また、本実施形態おいて、基材層1をRFICモジュール10bが搭載されるエリアに刳り貫きを設けておくことにより、RFICモジュール10bの厚みによる凸部が無くなる。特に基材層1がRFICモジュール10bより厚みがある場合に、RFICモジュール10bの厚みによる凸部が無くなり、図14のアンテナ装置の上下面に平板のシートを貼り付けるだけで平坦なRFICモジュール付きカードができる。
ここで、本実施形態に係るRFICモジュール10bの構造について、各図を参照して説明する。図16(A)はRFICモジュール10bの平面図であり、図16(B)は図16(A)におけるB−B断面図である。図17は、RFICモジュール10bが備える給電コイル30Aの導体パターンを示す斜視図である。
RFICモジュール10bは、RFIC素子40、積層体20、積層体20に形成される給電コイル30Aおよび封止樹脂5を備える。
積層体20は4つの誘電体シートを積層してなる多層基板である。給電コイル30Aは、4つの誘電体シートにそれぞれ形成されたスパイラル状の給電コイル導体30a,30b,30c,30d、第1接続電極31、第2接続電極32および層間接続導体V31,V32,V33,V34で構成される。
具体的には、第1接続電極31は給電コイル導体30aの第1端に接続され、給電コイル導体30aの第2端は層間接続導体V31を介して給電コイル導体30bの第1端に接続される。給電コイル導体30bの第2端は層間接続導体V32を介して給電コイル導体30cの第1端に接続され、給電コイル導体30cの第2端は層間接続導体V33を介して給電コイル導体30dの第1端に接続され、給電コイル導体30dの第2端は層間接続導体V34を介して第2接続電極32に接続される。
第1接続電極31および第2接続電極32は、図16(B)に示すように、導電性接合材64を介してRFIC素子40にそれぞれ接続される。封止樹脂5は、RFIC素子40が実装される積層体20の面(図16(B)における積層体20の上面)に形成される。図16(B)に示すように、RFIC素子40は、封止樹脂5に埋設されている。
上記RFICモジュール10bは、図14(A)に示すように、給電コイル30Aの外形寸法が、平面視で第1小径ループ状導体L1bのコイル開口および第2小径ループ状導体L2bのコイル開口の内側になるように配置されている。
図18は、アンテナ装置104の等価回路図である。
第1コイル導体L1および第2コイル導体L2は、図18に示すように、第1コイル導体L1および第2コイル導体L2のインダクタンス成分(L1a,L1b,L2a,L2b,L2c)と、第1コイル導体L1および第2コイル導体L2との間に発生する容量成分(容量Ca,Cb)とで、アンテナ共振回路を構成する。なお、第2中間コイル導体L2cのインダクタンス成分は、第2大径ループ状導体L2aや第2小径ループ状導体L2bのインダクタンス成分よりも大きい。
本実施形態によれば、上述の実施形態で示した作用・効果に加え、次のような効果をさらに奏する。
本実施形態に係るアンテナ装置104は、第2大径ループ状導体と第2小径ループ状導体との間に接続される第2中間コイル導体L2cを備える。第1大径ループ状導体L1aおよび第2大径ループ状導体L2aの巻回数は少なく、アンテナ共振回路を構成するための第1コイル導体L1および第2コイル導体L2のインダクタンス成分は不足する場合がある。しかし、本実施形態では、この構成によって、アンテナ共振回路を構成するために必要なインダクタンス成分の確保が容易となる。
本実施形態では、第2中間コイル導体L2cの線幅が、第2大径ループ状導体L2aおよび第2小径ループ状導体L2bの線幅よりも細い。この構成によって、所望のインダクタンス成分を確保するために必要な巻回数を有する中間コイル導体を、限られたスペース内に容易に形成できる。
アンテナ装置104では、第2大径ループ状導体L2aの線幅が、第2大径ループ状導体L2aに対向して配置される第1大径ループ状導体L1aの線幅よりも太い。この構成により、互いに対向して配置される第1大径ループ状導体L1aと第2大径ループ状導体L2aとの形成位置にばらつきがあっても、第1大径ループ状導体L1aと第2大径ループ状導体L2aとの間に発生する容量Ca(キャパシタンス)の変動は抑制される。すなわち、第1大径ループ状導体L1aと第2大径ループ状導体L2aとの形成位置に多少ずれが生じたとしても、容量Caの変動は抑制される。したがって、第1コイル導体L1と第2コイル導体L2とで構成されるブースターアンテナ50(アンテナ共振回路)の共振周波数の変動が抑制される。
また、アンテナ装置104では、第2小径ループ状導体L2bの線幅が、第2小径ループ状導体L2bに対向して配置される第1小径ループ状導体L1bの線幅よりも太い。この構成により、互いに対向して配置される第1小径ループ状導体L1bと第2小径ループ状導体L2bとの形成位置にばらつきがあっても、第1小径ループ状導体L1bと第2小径ループ状導体L2bとの間に発生する容量Cb(キャパシタンス)の変動は抑制される。すなわち、第1小径ループ状導体L1bと第2小径ループ状導体L2bとの形成位置に多少ずれが生じたとしても、容量Cbの変動は抑制される。したがって、第1コイル導体L1と第2コイル導体L2とで構成されるブースターアンテナ50(アンテナ共振回路)の共振周波数の変動が抑制される。
また、本実施形態では、第1コイル導体L1が中間コイル導体を備えていない。すなわち、アンテナ装置104では、第1コイル導体L1が備える中間コイル導体の導体面と、第2中間コイル導体L2cの導体面とが対向していない。この構成では、大径ループ状導体および小径ループ状導体よりも線幅の細い中間コイル導体同士が対向しないため、対向して配置される第1コイル導体L1と第2コイル導体L2との形成位置のずれに起因した容量(キャパシタンス)の変動は抑制される。
なお、本実施形態では、第2コイル導体L2が中間コイル導体(第2中間コイル導体L2c)を備える構成例を示したが、これに限定されるものではない。第1コイル導体L1が第1中間コイル導体を備え、第1大径ループ状導体L1aの第1端が、第1中間コイル導体を介して第1小径ループ状導体に接続される構成であってもよい。また、第1コイル導体L1および第2コイル導体L2の両方が中間コイル導体を備える構成であってもよい。その場合には、大径ループ状導体および小径ループ状導体よりも線幅の細い中間コイル導体同士が対向していないことが好ましい。
《その他の実施形態》
上述の実施形態では、ブースターアンテナ50を構成する第1コイル導体および第2コイル導体の形状が平面視で矩形状である例を示したが、この構成に限るものではない。ブースターアンテナ50を構成する第1コイル導体および第2コイル導体の形状は、平面視で多角形状・円形状・楕円形状等、適宜変更可能である。
同様に、上述の実施形態では、基材層1の形状が平面視で矩形状である例を示したが、この構成に限るものではない。基材層1の形状は、平面視で多角形状・円形状・楕円形状等、適宜変更可能である。
また、上述の実施形態では、第1大径ループ状導体L1aおよび第2大径ループ状導体L2aは、基材層1の外周に沿って略一周される例を示したが、この構成に限るものではない。基材層1に対する第1大径ループ状導体L1aおよび第2大径ループ状導体L2aの形状および大きさ等は、適宜変更可能である。
また、本発明のアンテナ装置において保護層2は必須の構成ではない。保護層2を除いた構成とすることにより、フレキシブルで薄型化したアンテナ装置を実現できる。さらに、本発明のアンテナ装置において封止層63は、必須の構成ではない。封止層63を除いた構成とすることにより、フレキシブルで薄型化したアンテナ装置を実現できる。
なお、上述の実施形態では、RFIC素子40および給電コイル30がワンチップ化されたRFICモジュール10の例を示したが、この構成に限るものではない。RFIC素子40が、給電コイル30を有する積層体20の上部に実装して一体型とする構成ではなく、RFIC素子40と給電コイル30とが異なる位置に配置される構成でもよい。例えば、給電コイル30が小径ループ状導体コイル開口の内側Lcpに配置され、RFIC素子40が小径ループ状導体コイル開口の内側Lcp外に配置される構成でもよい。
また、本発明のアンテナ装置として、カード型デバイスを例示したが、このアンテナ装置は、携帯通信端末等の電子機器への組込みアンテナとして利用してもよい。
AP…アンテナ部
CP…結合部
Ca,Cb…容量
E11…第1大径ループ状導体の第1端
E12…第1大径ループ状導体の第2端
E21…第2大径ループ状導体の第1端
E22…第2大径ループ状導体の第2端
i0,i1a,i1b,i2a,i2b…電流
CP…結合度
L1…第1コイル導体
L2…第2コイル導体
L1a…第1大径ループ状導体
L1b…第1小径ループ状導体
L2a…第2大径ループ状導体
L2b…第2小径ループ状導体
L2c…第2中間コイル導体
Lcp…小径ループ状導体コイル開口の内側
Lle…大径ループ状導体形成領域
M,Ma,Mb…相互インダクタンス
1…基材層
2…保護層
5…封止樹脂
10,10a,10b…RFICモジュール
20…積層体
30,30A…給電コイル
30a,30b,30c,30d…給電コイル導体
V31,V32,V33,V34…層間接続導体
40…RFIC素子
50…ブースターアンテナ
61,62…接着層
63…封止層
70a,70b,70c,70d,70e,70f,70g,70h…外部電極
101,102,103,104…アンテナ装置

Claims (13)

  1. RFIC素子と、
    前記RFIC素子に接続される給電コイルと、
    第1大径ループ状導体と、前記第1大径ループ状導体の第1端に接続される第1小径ループ状導体とを有する第1コイル導体と、
    を備え、
    前記給電コイルは、その巻回方向が前記第1小径ループ状導体の巻回軸方向に沿うように、かつ、平面視でその外径寸法が前記第1小径ループ状導体のコイル開口の内側となるように配置され、前記第1小径ループ状導体と磁界を介して結合することを特徴とするアンテナ装置。
  2. 前記第1大径ループ状導体に対向して配置される第2大径ループ状導体と、前記第1小径ループ状導体に対向して配置され、前記第2大径ループ状導体の第1端に接続される第2小径ループ状導体とを有する第2コイル導体をさらに備え、
    前記第1コイル導体および前記第2コイル導体は、前記第1コイル導体および前記第2コイル導体のインダクタンス成分と前記第1コイル導体および前記第2コイル導体の間に形成される容量成分とを含むアンテナ共振回路を構成する、請求項1に記載のアンテナ装置。
  3. 基材層をさらに備え、
    前記第1コイル導体は、前記基材層に貼付される金属薄板であり、
    前記第2コイル導体は、前記第1コイル導体に重ねて絶縁性の接着層を介して貼付される金属薄板である、請求項2に記載のアンテナ装置。
  4. 前記第1小径ループ状導体は、巻回数が実質的に1であり、かつ、平面視で前記第1大径ループ状導体の形成領域内に配置され、
    前記第2小径ループ状導体は、巻回数が実質的に1であり、かつ、平面視で前記第2大径ループ状導体の形成領域内に配置される、請求項2または3に記載のアンテナ装置。
  5. 前記第1大径ループ状導体および前記第2大径ループ状導体は、巻回数がそれぞれ実質的に1である、請求項2から4のいずれかに記載のアンテナ装置。
  6. 前記第1小径ループ状導体は、平面視で、前記第1大径ループ状導体の巻回方向と同方向に巻回され、
    前記第2小径ループ状導体は、平面視で、前記第2大径ループ状導体の巻回方向と同方向に巻回される、請求項2から5のいずれかに記載のアンテナ装置。
  7. 前記RFIC素子および前記給電コイルは、これらがワンチップ化されたRFICモジュールとして構成される、請求項1から6のいずれかに記載のアンテナ装置。
  8. 前記RFICモジュールは、複数の基材層を積層してなる積層体を備え、
    前記給電コイルは、前記積層体の内部に形成され、前記RFIC素子は前記積層体の表面または内部に搭載される、請求項7に記載のアンテナ装置。
  9. 前記第1コイル導体は、第1中間コイル導体をさらに備え、
    前記第1小径ループ状導体は、前記第1中間コイル導体を介して前記第1大径ループ状導体の前記第1端に接続される、請求項1から8のいずれかに記載のアンテナ装置。
  10. 前記第1中間コイル導体の線幅は、前記第1大径ループ状導体の線幅および前記第1小径ループ状導体の線幅よりも細い、請求項9に記載のアンテナ装置。
  11. 前記第2コイル導体は、第2中間コイル導体をさらに備え、
    前記第2小径ループ状導体は、前記第2中間コイル導体を介して前記第2大径ループ状導体の前記第1端に接続される、請求項1から8のいずれかに記載のアンテナ装置。
  12. 前記第2中間コイル導体の線幅は、前記第2大径ループ状導体の線幅および前記第2小径ループ状導体の線幅よりも細い、請求項11に記載のアンテナ装置。
  13. 第1大径ループ状導体と、前記第1大径ループ状導体の第1端に接続される第1小径ループ状導体とを有する第1コイル導体を、基材層上に形成する工程と、
    第2大径ループ状導体と、前記第2大径ループ状導体の第1端に接続される第2小径ループ状導体とを有する第2コイル導体を、金属薄板の打ち抜き加工により形成する工程と、
    前記第1大径ループ状導体と前記第2大径ループ状導体とが対向し、前記第1小径ループ状導体と前記第2小径ループ状導体とが対向するように、前記第2コイル導体を前記第1コイル導体に絶縁性の接着層を介して貼付する工程と、
    RFIC素子に接続される給電コイルを、前記基材層に、かつ前記第1小径ループ状導体の開口および前記第2小径ループ状導体のコイル開口の内側に配置する工程と、
    を備えるアンテナ装置の製造方法。
JP2016569313A 2015-01-15 2016-01-06 アンテナ装置およびその製造方法 Active JP6319464B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015006007 2015-01-15
JP2015006007 2015-01-15
PCT/JP2016/050179 WO2016114180A1 (ja) 2015-01-15 2016-01-06 アンテナ装置およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2016114180A1 true JPWO2016114180A1 (ja) 2017-06-15
JP6319464B2 JP6319464B2 (ja) 2018-05-09

Family

ID=56405727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016569313A Active JP6319464B2 (ja) 2015-01-15 2016-01-06 アンテナ装置およびその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10476147B2 (ja)
JP (1) JP6319464B2 (ja)
CN (1) CN207459190U (ja)
WO (1) WO2016114180A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2491447B (en) * 2010-03-24 2014-10-22 Murata Manufacturing Co RFID system
EP3098761A1 (fr) * 2015-05-25 2016-11-30 Gemalto Sa Circuit d'antenne radiofréquence à mutuelles inductances imbriquées
GB201615108D0 (en) * 2016-09-06 2016-10-19 Antenova Ltd De-tuning resistant antenna device
CN110059790B (zh) * 2019-04-22 2023-03-03 深圳名彩智能卡有限公司 一种rfid芯片的保护方法及装置
US11437851B2 (en) * 2020-02-11 2022-09-06 Dupont Electronics, Inc. Plated copper conductor structures for wireless charging system and manufacture thereof
JP2022099098A (ja) * 2020-12-22 2022-07-04 富士フイルム株式会社 非接触式通信媒体

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003332820A (ja) * 2002-05-10 2003-11-21 Fec Inc Icカード用のブースタアンテナ
WO2010087429A1 (ja) * 2009-01-30 2010-08-05 株式会社村田製作所 アンテナ及び無線icデバイス
JP2012161062A (ja) * 2011-02-03 2012-08-23 Murata Mfg Co Ltd アンテナおよびrfidデバイス

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7421245B2 (en) * 2004-02-20 2008-09-02 3M Innovative Properties Company Field-shaping shielding for radio frequency identification (RFID) system
US7417599B2 (en) * 2004-02-20 2008-08-26 3M Innovative Properties Company Multi-loop antenna for radio frequency identification (RFID) communication
CN102474009B (zh) 2009-07-03 2015-01-07 株式会社村田制作所 天线及天线模块
CN103026551B (zh) * 2010-09-14 2015-03-25 株式会社村田制作所 读写用天线模块以及天线装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003332820A (ja) * 2002-05-10 2003-11-21 Fec Inc Icカード用のブースタアンテナ
WO2010087429A1 (ja) * 2009-01-30 2010-08-05 株式会社村田製作所 アンテナ及び無線icデバイス
JP2012161062A (ja) * 2011-02-03 2012-08-23 Murata Mfg Co Ltd アンテナおよびrfidデバイス

Also Published As

Publication number Publication date
US10476147B2 (en) 2019-11-12
WO2016114180A1 (ja) 2016-07-21
CN207459190U (zh) 2018-06-05
US20170271757A1 (en) 2017-09-21
JP6319464B2 (ja) 2018-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6319464B2 (ja) アンテナ装置およびその製造方法
JP6414614B2 (ja) 物品
US10013650B2 (en) Wireless communication module and wireless communication device
JP5403146B2 (ja) 無線通信デバイス及び無線通信端末
JP5267463B2 (ja) 無線icデバイス及び無線通信システム
JP5737448B2 (ja) 無線通信デバイス
US9627759B2 (en) Antenna device antenna module
KR20140117614A (ko) 금속증착 스마트 카드의 차폐현상 보상 및 커플링 개선
JP6172137B2 (ja) アンテナ装置
JP5660188B2 (ja) 無線通信モジュール
WO2013011856A1 (ja) 無線通信デバイス
JP5884888B2 (ja) Hf帯無線通信デバイス
JP5655602B2 (ja) アンテナおよびrfidデバイス
JP5637004B2 (ja) 半導体集積回路モジュール、無線通信モジュール及び無線通信デバイス
JP2019008596A (ja) 配線基板およびrfidタグ
JP5884538B2 (ja) 表面実装型アンテナ
JP5746543B2 (ja) 非接触通信媒体
JP5162988B2 (ja) 無線icデバイス及びその製造方法
JP2017156929A (ja) アンテナシートの製造方法、アンテナシート及び非接触情報媒体

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170309

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170309

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20170309

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20170406

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170606

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170803

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20171017

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180112

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20180119

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: 20180306

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180319

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6319464

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150