WO2011002049A1 - アンテナおよびアンテナモジュール - Google Patents

Abstract

　アンテナ（１）はフレキシブルシート（１０）を有し、フレキシブルシート（１０）の第１主面（１２）には第１コイル電極（２１）が形成され、第２主面（１３）には第２コイル電極（３１）が形成される。第１コイル電極（２１）の他方端部（２２Ｂ）と第２コイル電極（３１）の他方端部３２Ｂは、フレキシブルシート（１０）を介して対向している。第１コイル電極（２１）の一方端部（２２Ａ）は搭載基板（１５）を介して一方端部（２２Ａ）より小面積の電極パッド（１５１Ａ）に対向している。第２コイル電極（３１）の一方端部（３２Ａ）と中間電極（２２Ｃ）とはフレキシブルシート（１０）を介して対向し、中間電極（２２Ｃ）は搭載基板（１５）を介して中間電極（２２Ｃ）より小面積の電極パッド（１５１Ｂ）に対向している。

Description

アンテナおよびアンテナモジュール

　この発明は、ＲＦＩＤ通信等の電磁界結合を利用した通信に用いるアンテナおよびアンテナモジュールに関するものである。

　現在、各種の非接触ＩＣを用いた近接型の通信システムが、各種分野で広く利用されている。このような通信システムでは、例えば無線通信用ＩＣを備える非接触ＩＣカードとカードリーダとで構成され、非接触ＩＣカードとカードリーダとを所定距離内に近づけることで通信が実行される。そして、通信を行うためにはアンテナが必要であり、このアンテナは、通信信号の周波数に基づいて共振周波数が設定されている。このようなアンテナは、特許文献１や特許文献２等に記載されており、基本的には平面的に巻回されたコイル電極と、該コイル電極のインダクタンスとともに共振周波数を設定するためのキャパシタンスを発生させる構造とを有する。

　例えば、特許文献１では、絶縁シートの表面側および裏面側にそれぞれ所定に巻回されたコイル電極を備える。そして、これらコイル電極を対向させて配置することで所望のキャパシタンスを発生させている。この際、コイル電極の幅を広くすることで、大きなキャパシタンスを得ている。

　また、特許文献１の従来例では、絶縁シートの表面側にコイル電極とキャパシタの一方の対向電極を形成し、裏面側にキャパシタの他方の対向電極を形成する構造が記載されている。この構造では、裏面側の対向電極と表面側の回路パターンとを接続するために、絶縁シートに機械的に導電性貫通孔を形成している。

　また、特許文献２では、絶縁シートの表面側にコイル電極を形成し、裏面側にコイル電極とキャパシタンスを発生させるための静電容量調整パターンを形成している。そして、静電容量調整パターンの形状（線路長）を調整することで、キャパシタンスを調整している。

特開２００１－８４４６３号公報 特開平１０－３３４２０３号公報

　しかしながら、上述の特許文献１の構造では、コイル電極の巻回数を少なくし、幅を広く形成しているため、キャパシタンスが大きくなる反面、インダクタンスが非常に小さくなってしまう。このため、アンテナで輻射可能な磁界が弱くなり、通信可能距離が短くなったり、所定の信号レベルが必要となるデータ通信には適さない。

　また、上述の特許文献１の従来技術の構造では、絶縁シートの機械的な打ち抜きを行って、物理的に表面側の電極パターンと裏面側の電極パターンとを導通させるため、製造工程が煩雑になる。

　また、上述の特許文献２の構造では、裏面側の静電容量調整パターンが、平面視すなわちアンテナ表面での磁界の方向に沿って見て、表面側のコイル電極と同じ巻回方向で形成されている。したがって、裏面側の静電容量調整パターンは、アンテナのインダクタンスに寄与せず、当該インダクタンスは、表面側のコイル電極のパターンのみに依存する。このため、輻射磁界を強くするためにインダクタンスを増加させるには、表面側のコイル電極の巻回数を増加させる等の大型化を招くような構造にしなければならない。

　また、このようなコイル電極を用いたアンテナの場合、当該コイル電極の形成パターンにより決まるインダクタンスおよびキャパシタンスによって、アンテナの特性が決定される。しかしながら、インダクタンスおよびキャパシタンスが所定値になるようにアンテナの設計を行うことは容易ではない。

　このような各種の課題を鑑みて、本発明の目的は、所定の磁界強度が得られる簡素且つ小型で、特性の設計が容易なアンテナを実現することにある。さらに、当該アンテナを用いて通信特性に優れるアンテナモジュールを実現することにある。

　この発明は、所定間隔で対向して配置される第１コイル電極と第２コイル電極とを備えるアンテナに関する。第１コイル電極は、平面状で且つ巻回状に形成され、第１端部および第２端部を有する。第２コイル電極は、第１コイル電極に対して所定間隔離間し、平面状で且つ巻回状に形成され、第３端部および第４端部を有する。

　また、このアンテナは、第１コイル電極の第２端部および第２コイル電極の第４端部とを外部素子に接続させるための第１接続用電極および第２接続用電極を備える。このアンテナは、第４端部と第２接続用電極との間に配設された中間電極を備える。

　そして、このアンテナは、第１端部と第３端部とが容量結合し、第２端部と第１接続用電極とが容量結合し、第４端部と中間電極とが容量結合し、中間電極と第２接続用電極とが容量結合するように、第１コイル電極、第２コイル電極、第１接続用電極、第２接続用電極および中間電極が所定形状で形成されている。また、このアンテナは、第１端部と第３端部との結合容量が、第２端部と第１接続用電極との結合容量よりも大きい。また、このアンテナは、第４端部と前記中間電極との結合容量が、中間電極と第２接続用電極との結合容量よりも大きい。

　この構成では、アンテナのキャパシタンスが、第１端部と第３端部との結合容量および第４端部と前記中間電極との結合容量よりも、第２端部と第１接続用電極との結合容量、および中間電極と第２接続用電極との結合容量に影響される。したがって、外部素子に接続するための構造である、第１接続用電極と第２端部との容量結合部、および第２接続用電極と中間電極との容量結合部を高精度に形成すれば、アンテナの他の部分の構造に自由度を与えることが可能になる。これにより、容易な設計で、安定した特性のアンテナを形成できる。

　また、この発明のアンテナは、第１コイル電極と第２コイル電極は、端部を除く巻回状に形成された電極が、平面に直交する方向に沿って略重なり合わない形状からなるようにしても良い。

　この構成では、第１コイル電極と第２コイル電極とを、それぞれの端部を主として容量結合させることができる。

　また、この発明のアンテナでは、第１コイル電極は、所定厚みからなる絶縁性基板の第１主面に形成することができる。第２コイル電極は、絶縁性基板の第１主面に対向する第２主面に形成することができる。

　この構成では、第１コイル電極と第２コイル電極との具体的構造を示している。このように、絶縁性基板の両主面に対向して第１コイル電極と第２コイル電極とを形成することで、上述の構造を容易に実現できる。

　また、この発明のアンテナでは、中間電極は第１主面に形成することができる。

　この構成では、中間電極の具体的構造を示している。このように、第１コイル電極と同じ第１主面に中間電極を形成すれば、構造が単純化するとともに、第１コイル電極および第２コイル電極と第１接続用電極および第２接続用電極との間の結合容量の設定が容易になる。

　また、この発明のアンテナでは、第１接続用電極および第２接続用電極と、第２端部および中間電極とは、絶縁性の外部素子搭載用基板を介して対向するように配設されていても良い。

　この構成では、第１接続用電極および第２接続用電極と第２端部および中間電極との位置関係を与える具体的構造を示している。

　また、この発明のアンテナでは、外部素子搭載用基板の第２端部および中間電極側の面には、第１接続用電極および第２端部と対向する結合用電極、第２接続用電極および中間電極と対向する結合用電極の少なくとも一方が形成されていても良い。

　この構成では、結合用電極を用いることで、絶縁性基板へ外部素子を直接実装するよりも確実に、第１接続用電極および第２接続用電極を構成要素とする結合容量を実現することができる。

　また、この発明のアンテナでは、第１接続用電極および第２接続用電極は、第１コイル電極と同一平面上に形成されていても良い。このアンテナでは、第１接続用電極と第２端部とが同一平面における電磁界結合による所定の結合容量となるように所定間隔で配設されていても良い。このアンテナでは、第２接続用電極と中間電極とが同一平面における電磁界結合による所定の結合容量となるように所定間隔で配設されていても良い。

　この構成では、第１接続用電極および第２接続用電極とを、第１コイル電極と同じ平面上に形成する場合を示している。この構成でも、上述の外部素子搭載用基板を用いた場合と同様の作用効果が得られる。さらに、この構成とすれば、外部素子搭載用基板を用いる必要が無く、より簡素な構成を実現できる。

　また、この発明のアンテナでは、第１接続用電極が第２端部よりも面積が小さいこと、および、第２接続用電極が中間電極よりも面積が小さいこと、の少なくともいずれか一方を満たす形状に、第１接続用電極、第２接続用電極、第１コイル電極の第２端部、および中間電極が形成されていても良い。

　この構成では、上述の結合容量の関係を、より具体的に実現するための構造を示している。このように、第１接続用電極および第２接続用電極の面積を小さくすることで、これら第１接続用電極および第２接続用電極を構成要素とする結合容量を、容易に小さくできる。

　また、この発明は、無線通信用ＩＣ素子を備えるアンテナモジュールに関する。アンテナモジュールは、第１コイル電極と第２コイル電極とを備える。第１コイル電極は、平面状で且つ巻回状に形成され、第１端部および第２端部を有する。第２コイル電極は、第１コイル電極に対して所定間隔離間し、平面状で且つ巻回状に形成され、第３端部および第４端部を有する。また、このアンテナモジュールは、第１コイル電極の第２端部および第２コイル電極の第４端部とを無線通信用ＩＣ素子に接続させるための第１接続用電極および第２接続用電極を備える。このアンテナモジュールは、第４端部と第２接続用電極との間に配設された中間電極を備える。そして、このアンテナモジュールでは、第１端部と第３端部とが容量結合し、第２端部と第１接続用電極とが容量結合し、第４端部と中間電極とが容量結合し、中間電極と第２接続用電極とが容量結合するように、第１コイル電極、第２コイル電極、第１接続用電極、第２接続用電極および中間電極が所定形状で形成されている。このアンテナモジュールでは、第１端部と第３端部との結合容量が、第２端部と第１接続用電極との結合容量よりも大きい。また、このアンテナモジュールでは、第４端部と中間電極との結合容量が、中間電極と第２接続用電極との結合容量よりも大きい。

　この構成では、上述のアンテナの構造を備えるとともに、無線通信用ＩＣが実装されたアンテナモジュールについて示している。

　また、この発明は、無線通信用ＩＣ素子を備えるアンテナモジュールに関する。無線通信用ＩＣ素子は、第１実装用ランド電極および第２実装用ランド電極を備え。また、アンテナモジュールは、第１コイル電極と第２コイル電極とを備える。第１コイル電極は、平面状で且つ巻回状に形成され、第１端部および第２端部を有する。第２コイル電極は、該第１コイル電極に対して所定間隔離間し、平面状で且つ巻回状に形成され、第３端部および第４端部を有する。また、このアンテナモジュールは、第４端部と第２実装用ランド電極との間に配設された中間電極を備える。そして、このアンテナモジュールは、第１端部と第３端部とが容量結合し、第２端部と第１実装用ランド電極とが容量結合し、第４端部と中間電極とが容量結合し、中間電極と第２実装用ランド電極とが容量結合するように、第１コイル電極、第２コイル電極、および中間電極が所定形状で形成されるとともに、無線通信用ＩＣ素子が第１コイル電極および第２コイル電極に対して配設されている。このアンテナモジュールは、第１端部と第３端部との結合容量が、第２端部と第１実装用ランド電極との結合容量よりも大きい。このアンテナモジュールは、第４端部と中間電極との結合容量が、前記中間電極と前記第２実装用ランド電極との結合容量よりも大きい。

　この構成では、上述の第１接続用電極および第２接続用電極を用いず、これら第１接続用電極および第２接続用電極に換えて、無線通信用ＩＣの第１実装用ランド電極および第２実装用ランド電極を用いた場合の構成について示している。このような構成であっても、安定した特性のアンテナモジュールを実現できる。

　この発明によれば、従来よりも強い磁界を発生させる簡素且つ小型で、特性の設計が容易なアンテナを実現することができる。さらに、当該アンテナを用いて通信特性に優れるアンテナモジュールを実現することができる。

第１の実施形態に係るアンテナモジュール１００の構成を示す分解斜視図である。 第１の実施形態に係るアンテナモジュール１００の平面図および側面図である。 第１の実施形態に係るアンテナモジュール１００を側面から見て等価回路に模した図である。 第２の実施形態に係るアンテナモジュール１００Ａの側面図である。 第２の実施形態に係るアンテナモジュール１００Ａを側面から見て等価回路に模した図である。 第３の実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｂの側面図である。 第４の実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｃの構成を示す分解斜視図である。 第４の実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｃの平面図および側面図である。 第５の実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｄの構成を示す分解斜視図である。 第１１の実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｄの側面図である。 第１コイル電極および第２コイル電極の他の形成例を示す平面図である。 電磁結合モジュール９０の構成を示す図である。

　本発明の第１実施形態に係るアンテナおよびアンテナモジュールについて、図を参照して説明する。
　図１は本実施形態のアンテナモジュール１００の構成を示す分解斜視図である。図２（Ａ）はアンテナモジュール１００の第１主面１２側から見た平面図であり、図２（Ｂ）はその側面図である。

　アンテナモジュール１００は、アンテナ１、無線通信用ＩＣ８０を備える。アンテナ１は、樹脂等の絶縁性材料からなる平板で薄膜のフレキシブルシート１０と、無線通信用ＩＣ８０のための搭載基板１５とを有する。

　フレキシブルシート１０の第１主面１２には第１コイル電極２１が形成されており、第１主面１２に対向する第２主面１３には第２コイル電極３１が形成されている。第１コイル電極２１および第２コイル電極３１は、巻回形に形成された金属薄膜等からなる線状電極であり、フレキシブルシート１０へ接着剤等により貼り付けられている。

　第１コイル電極２１は、最外周に一方端部２２Ａ（本発明の「第２端部」に相当する。）を有し、最内周に他方端部２２Ｂ（本発明の「第１端部」に相当する。）を有する。第１コイル電極２１は、第１主面１２側からフレキシブルシート１０を見て、最外周の一方端部２２Ａから反時計回りで順次内周側へ巻くように最内周の他方端部２２Ｂまで連続的に線状電極が形成された構造を有する。

　第２コイル電極３１は、最外周に一方端部３２Ａ（本発明の「第４端部」に相当する。）を有し、最内周に他方端部３２Ｂ（本発明の「第３端部」に相当する。）を有する。第２コイル電極３１は、第２主面１３側からフレキシブルシート１０を見て、最内周の他方端部３２Ｂから時計回りで順次外周側へ巻くように最外周の一方端部３２Ａまで連続的に線状電極が形成された構造を有する。すなわち、第２コイル電極３１は、第１コイル電極２１に対して逆の巻回方向で巻く形状となっている。

　そして、このように構成することで、同じ方向、例えば第１主面１２から第２主面１３を見て、第１コイル電極２１と第２コイル電極３１とが連続的に同一方向に巻回する形状となる。これにより、第１コイル電極１２と第２コイル電極１３との電流方向が一致し、第１コイル電極２１の発生する磁界の向きと第２コイル電極３１の発生する磁界の向きとが一致する。この結果、これらの磁界同士が加算するように作用し、アンテナとしての磁界（主面に直交する方向を軸とする磁界）が強くなる。言い換えれば、第１コイル電極２１と第２コイル電極３１とが、巻回方向が途中変化しない連続的な、より巻数の多い１本のコイルとして機能する。

　この際、フレキシブルシート１０に孔空け等の機械的な導通加工を行わずとも、第１コイル電極２１と第２コイル電極３１との端部を対向させて形成するだけで、第１コイル電極２１と第２コイル電極３１とを交流的に接続することができるので、簡素な工程で且つ簡素な構造で共振型のアンテナを形成することができる。

　なお、第１コイル電極２１の巻回数および第１コイル電極２１の平面的中心位置から電極群までの長さは、第１コイル電極２１で実現するインダクタンスＬ２１（図３参照）に基づいて設定される。また、第２コイル電極３１の巻回数および第２コイル電極３１の平面的中心位置から電極群までの長さは、第２コイル電極３１で実現するインダクタンスＬ３１（図３参照）に基づいて設定される。

　第１コイル電極２１の最外周端部２２Ａと最内周端部２２Ｂは、巻回する線状電極部分よりも幅が広い略方形状からなる。第２コイル電極３１の最外周端部３２Ａと最内周端３２Ｂも、巻回する線状電極部分よりも幅が広い略方形状からなる。

　第１コイル電極２１と第２コイル電極３１は、平面視して、最内周端部２２Ｂ，３２Ｂ同士が重なり合う形状からなる。これにより、第１コイル電極２１と第２コイル電極３１とが交流的に接続される。また、対向面積が広く、他方端部２２Ｂ、３２Ｂの対向面積、フレキシブルシート１０の厚みおよび誘電率に応じた比較的大きな値のキャパシタンスＣ２３Ｂ（図３参照）を有するキャパシタを形成することができる。

　第１コイル電極２１と第２コイル電極３１は、図２（Ａ）に示すように、これらの最内周端部を除く線状電極の部分では殆ど重なり合わない形状に形成されている。

　フレキシブルシート１０の第１主面には、第１コイル電極２１の最外周端部２２Ａから所定距離離間した位置に、略方形状の中間電極２２Ｃが配設されている。具体的には、中間電極２２Ｃは、平面視して第２コイル電極３１の最外周端部３２Ａと重なるように配設されている。中間電極２２Ｃも、最外周端部２２Ａ，３２Ａおよび最内周端部２２Ｂ，３２Ｂと同じ程度の面積で形成されている。これにより、第２コイル電極３１の最外周端部３２Ａと中間電極２２Ｃとフレキシブルシート１０で、対向面積が広く、比較的大きなキャパシタンスＣ２３Ａを有するキャパシタが形成される。

　搭載基板１５は、平面視して略方形状の絶縁体層からなり、第１コイル電極２１の最外周端部２２Ａおよび中間電極２２Ｃを含み、無線通信用ＩＣ８０が実装可能な面積に形成されている。

　搭載基板１５の一方面には、電極パッド１５１Ａ（本発明の「第１接続用電極」に相当する。），１５１Ｂ（本発明の「第２接続用電極」に相当する。）を含む複数の電極パッド（図１，図２では四つ）が形成されている。この電極パッドを用いて無線通信用ＩＣ８０が実装されている。電極パッド１５１Ａ，１５１Ｂは、無線通信用ＩＣ８０に形成されている実装用ランドと略同じ程度の面積からなる。電極パッド１５１Ａ，１５１Ｂの配置間隔は、外周端部２２Ａおよび中間電極２２Ｃの配置間隔と略同じである。

　搭載基板１５は、平面視して、電極パッド１５１Ａが最外周端部２２Ａに重なり、電極パッド１５１Ｂが中間電極２２Ｃに重なるように、フレキシブルシート１０の第１主面１２側に配設される。この際、搭載基板１５は、例えば絶縁性の接着剤や接着シートにより、フレキシブルシート１０に固着される。このような構成により、電極パッド１５１Ａと最外周端部２２Ａと搭載基板１５で、対向面積が狭く、小さなキャパシタンスＣ２５Ａを有するキャパシタが形成される。また、電極パッド１５１Ｂと中間電極２２Ｃと搭載基板１５で、対向面積が狭く、小さなキャパシタンスＣ２５Ｂを有するキャパシタが形成される。

　このような構成とすることで、本実施形態のアンテナモジュール１００は、図３に示すような回路構成となる。図３は、本実施形態のアンテナモジュール１００を側面から見て等価回路に模した図である。

　図３に示すように、無線通信用ＩＣ８０の電極パッド１５１Ａ側の一方端と、第２コイル電極３１によるインダクタ（インダクタンスＬ３１）との間には、電極パッド１５１Ａおよび最外周端部２２Ａによるキャパシタ（キャパシタンスＣ２５Ａ）、第１コイル電極２１によるインダクタ（インダクタンスＬ２１）、最内周端部２２Ｂ，３２Ｂによるキャパシタ(キャパシタンスＣ２３Ｂ）が直列接続されている。

　ここで、電極パッド１５１Ａおよび最外周端部２２ＡによるキャパシタンスＣ２５Ａは、最内周端部２２Ｂ，３２Ｂ同士によるキャパシタンスＣ２３Ｂよりも小さい。したがって、キャパシタンスの直列接続による合成キャパシタンスの公式から、これらの合成キャパシタンスは、小さなキャパシタンスＣ２５Ａの影響を大きく受け、大きなキャパシタンスＣ２３Ｂの影響を受け難い。したがって、キャパシタンスＣ２５Ａが安定すれば、キャパシタンスＣ２３Ｂがばらついても、合成キャパシタンスは安定する。

　また、無線通信用ＩＣ８０の電極パッド１５１Ｂ側の他方端と、第２コイル電極３１によるインダクタ（インダクタンスＬ３１）との間には、電極パッド１５１Ｂおよび中間電極２２Ｃによるキャパシタ（キャパシタンスＣ２５Ｂ）、中間電極２２Ｃと最外周端部３２Ａによるキャパシタ(キャパシタンスＣ２３Ａ）が直列接続されている。

　ここで、電極パッド１５１Ｂおよび中間電極２２ＣによるキャパシタンスＣ２５Ｂは、中間電極２２Ｃおよび最外周端部３２ＡによるキャパシタンスＣ２３Ａよりも小さい。したがって、キャパシタンスの直列接続による合成キャパシタンスの公式から、これらの合成キャパシタンスは、小さなキャパシタンスＣ２５Ｂの影響を大きく受け、大きなキャパシタンスＣ２３Ａの影響を受け難い。したがって、キャパシタンスＣ２５Ｂが安定すれば、キャパシタンスＣ２３Ａがばらついても、合成キャパシタンスは安定する。

　このように、本実施形態の構成を用いれば、搭載基板１５の両面に配置される電極パッド１５１Ａと最外周端部２２ＡによるキャパシタンスＣ２５Ａ、および電極パッド１５１Ｂと中間電極２２ＣとによるキャパシタンスＣ２５Ｂによって、共振回路のキャパシタンスが略決定される。

　ここで、電極パッド１５１Ａ，１５１Ｂは最外周端部２２Ａおよび中間電極２２Ｃと比較して面積が小さい、言い換えれば最外周端部２２Ａおよび中間電極２２Ｃは電極パッド１５１Ａ，１５１Ｂと比較して面積が広いので、搭載基板１５をフレキシブルシート１０上に配設する際に、多少のバラツキがあっても、ほぼ確実に電極パッド１５１Ａ，１５１Ｂと最外周端部２２Ａおよび中間電極２２Ｃとを対向するように、配設することができる。これにより、電極パッド１５１Ａ，１５１Ｂに依存するキャパシタンスＣ２５Ａ、Ｃ２５Ｂはばらつかない。

　したがって、アンテナ１の形成バラツキがあったとしても、キャパシタンスＣ２５Ａ、Ｃ２５Ｂはばらつかないので、アンテナ１としての共振回路の共振周波数に殆ど影響を与えない。これにより、当該アンテナの構造を用いれば、安定した通信特性のアンテナモジュールを形成することができる。

　さらに、本実施形態の構成では、無線通信用ＩＣ８０を、面積の小さい搭載基板１５の電極パッド１５１Ａ，１５１Ｂに実装するので、無線通信用ＩＣ８０の実装精度および実装速度を向上できる。これにより、アンテナモジュール１００の製造歩留まりや製造速度も向上できる。

　なお、上述の説明では、キャパシタンスＣ２５Ａ，Ｃ２５ＢがキャパシタンスＣ２３Ａ，Ｃ２３Ｂよりも小さいとだけ示したが、具体的には、キャパシタンスＣ２３Ａ，Ｃ２３Ｂが１００ｐＦ程度にして、キャパシタンスＣ２５Ａ，Ｃ２５Ｂを２０ｐＦ程度にする。

　そして、このようなキャパシタンス設定であれば、上述のような構成および製造方法を用いれば、比較的容易に高精度を実現でき、キャパシタンスＣ２５Ａ，Ｃ２５Ｂは、２０ｐＦ±１．０～２．０％の範囲内で実現できる。

　そして、このようなキャパシタンスに設定できることにより、アンテナとしては、例えば、１３．５６ＭＨｚ±２００ｋＨｚのばらつき範囲内で特性を設定することができる。

　このように、本実施形態の構成を用いれば、所望とする高精度な特性を有するアンテナを容易に実現することができる。

　なお、このような各キャパシタンスの設定値は一例であり、所望とするアンテナの特性に基づいて、キャパシタンスＣ２５Ａ，Ｃ２５ＢとキャパシタンスＣ２３Ａ，Ｃ２３Ｂとの差が、より大きくなるようにすると、さらによい。

　また、上述の説明では、電極パッド１５１Ａ，１５１Ｂの面積を狭くすることで、キャパシタンスＣ２５Ａ，Ｃ２５Ｂを小さくする例を示したが、搭載基板１５の材質を変えたり、搭載基板１５の厚みを厚くすることで、キャパシタンスＣ２５Ａ，Ｃ２５Ｂを小さくしてもよい。

　次に、第２の実施形態に係るアンテナおよびアンテナモジュールについて、図を参照して説明する。図４は、第２の実施形態に係るアンテナモジュール１００Ａの側面図である。

　アンテナモジュール１００Ａ（アンテナ１Ａ）は、第１の実施形態に示したアンテナモジュール１００（アンテナ１）に対して、搭載基板１５におけるフレキシブルシート１０側の面に、実装用電極１５２Ａ，１５２Ｂを配設した構成を備える。

　実装用電極１５２Ａは、平面視して電極パッド１５１Ａと重なるように形成されており、最外周端部２２Ａと略同じ形状で形成されている。実装用電極１５２Ｂは、平面視して電極パッド１５１Ｂと重なるように形成されており、中間電極２２Ｃと略同じ形状で形成されている。

　搭載基板１５は、実装用電極１５２Ａと最外周端部２２Ａとが重なり、且つ実装用電極１５２Ｂと中間電極２２Ｃとが重なるように、フレキシブルシート１０上に設置される。搭載基板１５とフレキシブルシート１０とは、絶縁性接着シート１６等により固着される。

　このような構成とすることで、本実施形態のアンテナモジュール１００Ａは、図５に示すような回路構成となる。図５は、本実施形態のアンテナモジュール１００Ａを側面から見て等価回路に模した図である。

　図５に示すように、無線通信用ＩＣ８０の電極パッド１５１Ａ側の一方端と、第２コイル電極３１によるインダクタ（インダクタンスＬ３１）との間には、電極パッド１５１Ａおよび実装用電極１５２Ａによるキャパシタ（キャパシタンスＣ２５Ａ）、実装用電極１５２Ａおよび最外周端部２２Ａによるキャパシタ（キャパシタンスＣ５５Ａ）、第１コイル電極２１によるインダクタ（インダクタンスＬ２１）、最内周端部２２Ｂ，３２Ｂによるキャパシタ(キャパシタンスＣ２３Ｂ）が直列接続されている。

　ここで、電極パッド１５１Ａおよび実装用電極１５２ＡによるキャパシタンスＣ２５Ａは、最内周端部２２Ｂ，３２Ｂ同士によるキャパシタンスＣ２３Ｂよりも小さい。また、実装用電極１５２Ａおよび最外周端部２２ＡによるキャパシタンスＣ５５Ａは、キャパシタンスＣ２３Ｂと、同程度のキャパシタンスである。したがって、キャパシタンスの直列接続による合成キャパシタンスの公式から、これらの合成キャパシタンスは、小さなキャパシタンスＣ２５Ａの影響を大きく受け、大きなキャパシタンスＣ５５Ａ，Ｃ２３Ｂの影響を受け難い。したがって、キャパシタンスＣ２５Ａが安定すれば、キャパシタンスＣ５５Ａ，Ｃ２３Ｂがばらついても、合成キャパシタンスは安定する。

　また、無線通信用ＩＣ８０の電極パッド１５１Ｂ側の他方端と、第２コイル電極３１によるインダクタ（インダクタンスＬ３１）との間には、電極パッド１５１Ｂおよび実装用電極１５２Ｂによるキャパシタ（キャパシタンスＣ２５Ｂ）、実装用電極１５２Ｂおよび中間電極２２Ｃによるキャパシタ（キャパシタンスＣ５５Ｂ）、中間電極２２Ｃと最外周端部３２Ａによるキャパシタ(キャパシタンスＣ２３Ａ）が直列接続されている。

　ここで、電極パッド１５１Ｂおよび実装用電極１５２ＢによるキャパシタンスＣ２５Ｂは、中間電極２２Ｃおよび最外周端部３２ＡによるキャパシタンスＣ２３Ａよりも小さい。また、実装用電極１５２Ｂおよび中間電極２２ＣによるキャパシタンスＣ５５Ｂは、キャパシタンスＣ２３Ａと、同程度のキャパシタンスである。したがって、キャパシタンスの直列接続による合成キャパシタンスの公式から、これらの合成キャパシタンスは、小さなキャパシタンスＣ２５Ｂの影響を大きく受け、大きなキャパシタンスＣ５５Ｂ，Ｃ２３Ａの影響を受け難い。したがって、キャパシタンスＣ２５Ｂが安定すれば、キャパシタンスＣ５５Ｂ，Ｃ２３Ａがばらついても、合成キャパシタンスは安定する。

　このように、本実施形態の構成を用いれば、搭載基板１５の両面に配置される電極パッド１５１Ａと実装用電極１５２ＡによるキャパシタンスＣ２５Ａ、および電極パッド１５１Ｂと実装用電極１５２ＢとによるキャパシタンスＣ２５Ｂによって、共振回路のキャパシタンスが略決定される。

　したがって、第１の実施形態と同様に、アンテナ１Ａの形成バラツキがあったとしても、キャパシタンスＣ２５Ａ、Ｃ２５Ｂはばらつかないので、アンテナ１Ａおよびアンテナモジュール１００Ａとしての共振回路の共振周波数に殆ど影響を与えることなく、安定した通信特性のアンテナモジュールを形成することができる。

　さらに、本実施形態の構成を用いれば、搭載基板１５の形成時に、電極パッド１５１Ａ，１５１Ｂおよび実装用電極１５２Ａ，１５２Ｂを形成するため、これらの電極を高精度に対向させて配置することができる。これにより、キャパシタンスＣ２５Ａ，Ｃ２５Ｂを高精度に設定することができ、より安定してアンテナおよびアンテナモジュールを形成することができる。なお、本実施形態では、実装用電極１５２Ａ，１５２Ｂを、中間電極２２Ｃと最外周端部２２Ａと同程度の面積にする例を示したが、電極パッド１５１Ａ，１５１Ｂよりも広い面積であれば、本実施形態の構成に利用することができる。また、本実施形態では実装用電極を二個の電極パッドのそれぞれに対向して二個形成する例を示したが、一方の電極パッドに対向する実装用電極のみを形成してもよい。

　次に、第３の実施形態に係るアンテナモジュールについて、図を参照して説明する。図６は本実施形態に係るアンテナ１Ｂおよびアンテナモジュール１００Ｂの側面図である。図６に示すように、本実施形態のアンテナ１Ｂおよびアンテナモジュール１００Ｂは、第１の実施形態に示したアンテナ１およびアンテナモジュール１００に対して、搭載基板１５を省略したものである。

　アンテナモジュール１００Ｂでは、無線通信用ＩＣ８０に形成されている実装用ランド８１Ａ，８１Ｂを、絶縁性接着層１７を介して、最外周端部２２Ａおよび中間電極２２Ｃへ対向して配置している。

　このような構成であっても、第１の実施形態と同様に、アンテナ１Ｂの形成バラツキの影響を受けない、安定した通信特性のアンテナモジュールを形成することができる。

　次に、第４の実施形態に係るアンテナモジュールについて、図を参照して説明する。図７は本実施形態のアンテナモジュール１００Ｃの構成を示す分解斜視図である。図８（Ａ）は本実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｃの平面図であり、図８（Ｂ）はその側面図である。

　アンテナモジュール１００Ｃは、アンテナ１Ｃおよび無線通信用ＩＣ８０を備える。

　アンテナ１Ｃは、第１の実施形態に示したアンテナ１と基本的構造は同じであり、絶縁性のフレキシブルシート１０Ｃの第１主面に第１コイル電極２１Ｃが巻回形で配設され、第２主面に第２コイル電極３１Ｃが巻回形で配設されている。第１コイル電極２１Ｃは、第１主面側から見て、最外周端部２２Ａから最内周端部２２Ｂへ、反時計回りで内側へ順次巻回する形状である。第２コイル電極３１Ｃは、第２主面側から見て、最内周端部３２Ｂから最外周端部３２Ａへ、時計回りで外側へ順次巻回する形状である。

　第１コイル電極２１Ｃの最外周端部２２Ａと最内周端部２２Ｂは、巻回する線状電極部分よりも幅が広い形状からなる。第２コイル電極３１Ｃの最外周端部３２Ａと最内周端３２Ｂも、巻回する線状電極部分よりも幅が広い形状からなる。

　第１コイル電極２１Ｃと第２コイル電極３１Ｃは、平面視して、最内周端部２２Ｂ，３２Ｂ同士が重なり合う形状からなる。これにより、第１コイル電極２１Ｃと第２コイル電極３１Ｃとの最内周端部２２Ｂ，３２Ｂとフレキシブルシート１０Ｃで、対向面積が広く、比較的大きなキャパシタンスを有するキャパシタが形成される。

　第１コイル電極２１Ｃと第２コイル電極３１Ｃは、図８（Ａ）に示すように、これら最外周端部と最内周端部を除く線状電極の部分では殆ど重なり合わない形状に形成されている。

　フレキシブルシート１０Ｃの第１主面には、第１コイル電極２１Ｃの最外周端部２２Ａから所定距離離間した位置に、最外周端部２２Ａと同程度の面積からなる中間電極２２Ｃが配設されている。具体的には、中間電極２２Ｃは、平面視して第２コイル電極３１Ｃの最外周端部３２Ａと重なるように配設されている。これにより、第２コイル電極３１Ｃの最外周端部３２Ａと中間電極２２Ｃとフレキシブルシート１０Ｃで、対向面積が広く、比較的大きなキャパシタンスを有するキャパシタが形成される。

　フレキシブルシート１０Ｃの第１主面には、最外周端部２２Ａに対して、容量結合可能な程度間隔をあけて配置された電極パッド１５１Ａが形成されている。また、フレキシブルシート１０Ｃの第１主面には、中間電極２２Ｃに対して、容量結合可能な程度間隔をあけて配置された電極パッド１５１Ｂが形成されている。これにより、同一面上に形成された最外周端部２２Ａと電極パッド１５１Ａとで、小さいキャパシタンスのキャパシタが形成される。また、同一面上に形成された中間電極２２Ｃと電極パッド１５１Ｂとでも、小さいキャパシタンスのキャパシタが形成される。

　無線通信用ＩＣ８０は、これら電極パッド１５１Ａ，１５１Ｂを含む所定パターンに配列形成された電極パッド群を介して、フレキシブルシート１０Ｃ上に実装される。

　このような構成のように、同一面上で得られる容量結合は、対向する電極同士による容量結合よりも大幅に低くなる。したがって、同一面上で容量結合して得られる最外周端部２２Ａと電極パッド１５１Ａによるキャパシタンス、および中間電極２２Ｃと電極パッド１５１Ｂによるキャパシタンスが、最内周端部２２Ｂ，３２Ｂ同士によるキャパシタおよび最外周端部３２Ａと中間電極２２Ｃによるキャパシタンスよりも、極小さくなる。

　したがって、最外周端部２２Ａと電極パッド１５１Ａによるキャパシタンス、および中間電極２２Ｃと電極パッド１５１Ｂによるキャパシタンスによって、共振回路としての合成キャパシタンスが決定される。この結果、上述の第１、第２、第３の実施形態と同様に、アンテナ１Ｃの形成バラツキの影響を受けない、安定した通信特性のアンテナモジュールを形成することができる。

　次に、第５の実施形態に係るアンテナおよびアンテナモジュールについて、図を参照して説明する。図９は本実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｄの構成を示す分解斜視図である。図１０は本実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｄの側面図である。本実施形態のアンテナモジュール１００Ｄは、第１の実施形態に示したアンテナモジュール１００のフレキシブルシート１０および搭載基板１５を用いず、絶縁層１０ＤＡ，１０ＤＢを積層化した構成の絶縁体基板１０Ｄを用いる。

　アンテナモジュール１００Ｄの絶縁体層１０ＤＡがアンテナモジュール１００のフレキシブルシート１０に相当し、アンテナモジュール１００Ｄの絶縁体層１０ＤＢがアンテナモジュール１００の搭載基板１５をフレキシブルシート１０と同程度の面積で形成したものに相当する。このような構成であっても、安定した通信特性のアンテナモジュールを形成することができる。

　なお、上述の説明では、搭載基板１５および絶縁体層１０ＤＢに形成した電極パッド１５１Ａ，１５１Ｂは、無線通信用ＩＣ８０を実装するための電極としても利用したが、電極パッド１５１Ａ，１５１Ｂとは別に、無線通信用ＩＣ８０を実装するための電極を形成し、これらを配線電極パターンで接続するような構造であってもよい。

　なお、上述の実施形態では、フレキシブルシートや絶縁体層を介して形成される第１コイル電極と第２コイル電極との巻回する線状電極部分が殆ど対向せず、第１コイル電極および第２コイル電極の両端がそれぞれ線状電極部分よりも幅の広い平板状で且つほぼ全面で対向する場合を示した。しかしながら、上述のような所定のインダクタンスおよびキャパシタンスを得られるのであれば、図１１に示すような構造であってもよい。図１１は第１コイル電極および第２コイル電極の他の形成例を示す平面図である。図１１（Ａ）は、第１コイル電極２１および第２コイル電極３１の内周端が幅広の平板状でなく、線状電極のまま対向する場合を示す。図１１（Ｂ）は第１コイル電極２１および第２コイル電極３１の内周端が、所定量ずれて対向する場合を示す。これらのような構造であっても、上述の各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、図示しないが、第１コイル電極と第２コイル電極の両端が幅広の平板状でなくても、本願発明の各実施形態に適用することができる。

　また、上述の説明では、無線通信用ＩＣチップをそのまま用いた例を示したが、図１２に示すような電磁結合モジュールを用いてもよい。図１２は電磁結合モジュール９０の構成を示す図であり、図１２（Ａ）は外観斜視図を示し、図１２（Ｂ）は分解積層図を示す。

　電磁結合モジュール９０は、図１２に示すように給電基板９１と、当該給電基板９１上に実装された無線通信用ＩＣ８０とからなる。給電基板９１は、表面に電極パターンが形成された誘電体層を積層してなる積層回路基板により形成される。例えば図１２（Ｂ）に示すように９層の誘電体層９１１～９１９が積層された構造からなる。最上層の誘電体層９１１には、無線通信用ＩＣ８０の実装用ランド９４１Ａ，９４１Ｂが形成されており、当該実装用ランド９４１Ａ，９４１Ｂには、それぞれ表面電極パターン９５１Ａ，９５１Ｂが形成されている。第２層から第８層の誘電体層９２２～９２８には、それぞれ第１のＣ環状パターン電極９２２～９２８、および第２のＣ環状パターン電極９３２～９３８が形成されている。

　第１のＣ環状パターン電極９２２～９２８は、ビアホールにより電気的に接続され、積層方向を軸方向とする第１のコイルを形成する。この第１のコイルの両端は、ビアホールにより最上層の誘電体層９１１に設けられた実装用ランド９４１Ａ，９４１Ｂのそれぞれに接続される。また、第２のＣ環状パターン電極９３２～９３８は、ビアホールにより電気的に接続され、積層方向を軸方向とする第２のコイルを形成する。この第２のコイルの両端は、ビアホールにより最上層の誘電体層９１１に設けられた表面電極パターン９５１Ａ，９５１Ｂの端部のそれぞれに接続される。

　最下層である誘電体層９１９には、二つの外部接続用電極９６１，９６２が形成されている。これら二つの外部接続用電極９６１，９６２は、それぞれに第１のＣ環状パターン電極９２２～９２８および第２のＣ環状パターン電極９３２～９３８へスルーホールを介して接続している。この二つの外部接続用電極が、上述の各実施形態に示した無線通信用ＩＣの外部接続用の実装用ランドと同じ役割を果たす。

１，１Ａ～１Ｄ－アンテナ、１０，１０Ｃ－フレキシブルシート、１０Ｄ－絶縁体基板、１０ＤＡ，１０ＤＢ－絶縁体層、１２－第１主面、１３－第２主面、１５－搭載基板、１５１Ａ，１５１Ｂ－電極パッド、１５２Ａ，１５２Ｂ－実装用電極、１６－絶縁性接着シート、２１－第１コイル電極、２２Ａ－第１コイル電極２１の一方端部、２２Ｂ，２２Ｂ’－第１コイル電極２１の他方端部、２２Ｃ－中間電極、３１－第２コイル電極、３２Ａ－第２コイル電極３１の一方端部、３２Ｂ，３２Ｂ’－第２コイル電極３１の他方端部、１００，１００Ａ～１００Ｄ－アンテナモジュール、８０－無線通信用ＩＣ、９０－電磁結合モジュール、９１－給電基板、９１１～９１９－誘電体層、９２２～９２８－第１Ｃ環状パターン電極、９３２～９３８－第２Ｃ環状パターン電極、９４１Ａ，９４１Ｂ－実装用ランド、９５１Ａ，９５１Ｂ－表面電極パターン、９６１，９６２－外部接続用電極

Claims (10)

1. 　平面状で且つ巻回状に形成され、第１端部および第２端部を有する第１コイル電極と、
   　該第１コイル電極に対して所定間隔離間し、平面状で且つ巻回状に形成され、第３端部および第４端部を有する第２コイル電極と、
   　前記第１コイル電極の第２端部および前記第２コイル電極の第４端部とを外部素子に接続させるための第１接続用電極および第２接続用電極と、
   　前記第４端部と前記第２接続用電極との間に配設された中間電極と、を備え、
   　前記第１端部と前記第３端部とが容量結合し、前記第２端部と前記第１接続用電極とが容量結合し、前記第４端部と前記中間電極とが容量結合し、前記中間電極と前記第２接続用電極とが容量結合するように、前記第１コイル電極、前記第２コイル電極、前記第１接続用電極、前記第２接続用電極および前記中間電極が所定形状で形成されており、
   　前記第１端部と前記第３端部との結合容量が、前記第２端部と前記第１接続用電極との結合容量よりも大きく、
   　前記第４端部と前記中間電極との結合容量が、前記中間電極と前記第２接続用電極との結合容量よりも大きい、ことを特徴とするアンテナ。
2. 　請求項１に記載のアンテナであって、
   　前記第１コイル電極と前記第２コイル電極は、端部を除く巻回状に形成された電極が、前記平面に直交する方向に沿って略重なり合わない形状からなる、アンテナ。
3. 　請求項１または請求項２に記載のアンテナであって、
   　前記第１コイル電極は、所定厚みからなる絶縁性基板の第１主面に形成され、
   　前記第２コイル電極は、前記絶縁性基板の前記第１主面に対向する第２主面に形成されている、アンテナ。
4. 　請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のアンテナであって、
   　前記中間電極は前記第１主面に形成されている、アンテナ。
5. 　請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のアンテナであって、
   　前記第１接続用電極および前記第２接続用電極と、前記第２端部および前記中間電極とは、絶縁性の外部素子搭載用基板を介して対向するように配設されている、アンテナ。
6. 　請求項５に記載のアンテナであって、
   　前記外部素子搭載用基板の前記第２端部および前記中間電極側の面には、前記第１接続用電極および前記第２端部と対向する結合用電極、前記第２接続用電極および前記中間電極と対向する結合用電極の少なくとも一方が形成されている、アンテナ。
7. 　請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のアンテナであって、
   　前記第１接続用電極および前記第２接続用電極は、前記第１コイル電極と同一平面上に形成されており、
   　前記第１接続用電極と前記第２端部とが同一平面における電磁界結合による所定の結合容量となるように所定間隔で配設され、
   　前記第２接続用電極と前記中間電極とが同一平面における電磁界結合による所定の結合容量となるように所定間隔で配設されている、アンテナ。
8. 　請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のアンテナであって、
   　前記第１接続用電極が前記第２端部よりも面積が小さいこと、および、第２接続用電極が前記中間電極よりも面積が小さいこと、の少なくともいずれか一方を満たす形状に、前記第１接続用電極、前記第２接続用電極、前記第１コイル電極の第２端部、および前記中間電極が形成されている、アンテナ。
9. 　無線通信用ＩＣ素子と、
   　平面状で且つ巻回状に形成され、第１端部および第２端部を有する第１コイル電極と、
   　該第１コイル電極に対して所定間隔離間し、平面状で且つ巻回状に形成され、第３端部および第４端部を有する第２コイル電極と、
   　前記第１コイル電極の第２端部および前記第２コイル電極の第４端部とを前記無線通信用ＩＣ素子に接続させるための第１接続用電極および第２接続用電極と、
   　前記第４端部と前記第２接続用電極との間に配設された中間電極と、を備え、
   　前記第１端部と前記第３端部とが容量結合し、前記第２端部と前記第１接続用電極とが容量結合し、前記第４端部と前記中間電極とが容量結合し、前記中間電極と前記第２接続用電極とが容量結合するように、前記第１コイル電極、前記第２コイル電極、前記第１接続用電極、前記第２接続用電極および前記中間電極が所定形状で形成されており、
   　前記第１端部と前記第３端部との結合容量が、前記第２端部と前記第１接続用電極との結合容量よりも大きく、
   　前記第４端部と前記中間電極との結合容量が、前記中間電極と前記第２接続用電極との結合容量よりも大きい、ことを特徴とするアンテナモジュール。
10. 　第１実装用ランド電極および第２実装用ランド電極を備えた無線通信用ＩＣ素子と、
    　平面状で且つ巻回状に形成され、第１端部および第２端部を有する第１コイル電極と、
    　該第１コイル電極に対して所定間隔離間し、平面状で且つ巻回状に形成され、第３端部および第４端部を有する第２コイル電極と、
    　前記第４端部と前記第２実装用ランド電極との間に配設された中間電極と、を備え、
    　前記第１端部と前記第３端部とが容量結合し、前記第２端部と前記第１実装用ランド電極とが容量結合し、前記第４端部と前記中間電極とが容量結合し、前記中間電極と前記第２実装用ランド電極とが容量結合するように、前記第１コイル電極、前記第２コイル電極、および前記中間電極が所定形状で形成されるとともに、前記無線通信用ＩＣ素子が前記第１コイル電極および前記第２コイル電極に対して配設されており、
    　前記第１端部と前記第３端部との結合容量が、前記第２端部と前記第１実装用ランド電極との結合容量よりも大きく、
    　前記第４端部と前記中間電極との結合容量が、前記中間電極と前記第２実装用ランド電極との結合容量よりも大きい、ことを特徴とするアンテナモジュール。

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