WO2019088252A1 - Ｌｃ共振アンテナ - Google Patents

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WO2019088252A1
WO2019088252A1 PCT/JP2018/040840 JP2018040840W WO2019088252A1 WO 2019088252 A1 WO2019088252 A1 WO 2019088252A1 JP 2018040840 W JP2018040840 W JP 2018040840W WO 2019088252 A1 WO2019088252 A1 WO 2019088252A1
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WO
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inductor
layer
electrode plate
stacking direction
distance
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Application number
PCT/JP2018/040840
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English (en)
French (fr)
Inventor
小林　英樹
清志 大島
山下　浩二
長谷川　健
Original Assignee
株式会社エスケーエレクトロニクス
京セラ株式会社
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Publication date
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    • 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
    • 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
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q1/40—Radiating elements coated with or embedded in protective material
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    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/104—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces using a substantially flat reflector for deflecting the radiated beam, e.g. periscopic antennas

Definitions

  • the present invention relates to an LC resonant antenna for transmitting and receiving radio waves.
  • the feeding circuit substrate includes a substrate in which a plurality of sheets are stacked, an inductance element (inductor) which is built in the substrate and formed in a spiral shape as an axial center extending in the stacking direction of the sheets, and is incorporated in the substrate And, a capacitance element (capacitor) connected to the inductance element is provided, and the inductance element and the capacitance element are arranged side by side in a direction orthogonal to the stacking direction (hereinafter referred to as a plane direction).
  • the capacitance element is configured by arranging a plurality of capacitance electrodes formed on the surface of separate sheets in the stacking direction.
  • the inductance element and the capacitance element are arranged side by side in the plane direction, the area in which the capacitance element can be installed is limited. By arranging several elements at narrow intervals, the capacitance element can be contained in a limited area, and the capacitance of the capacitance element can be secured.
  • the conventional LC resonant antenna has a structure in which a plurality of capacitance electrodes are arranged at an extremely narrow interval in the stacking direction as described above, the variation in the distance between the electrode plates at the time of manufacturing is a capacitance element The impact on capacity is very large.
  • the capacitance of the capacitance element changes largely due to a minute change in the distance between the electrode plates, and as a result, the variation of the capacitance of the capacitance element for each LC resonant antenna becomes large.
  • the problem is that individual differences also increase.
  • this indication makes it a subject to provide LC resonant antenna which can control variation in capacity of a capacitor by change of distance between electrode plates in view of this situation.
  • An LC resonant antenna is An inductor layer provided with a coiled inductor; A capacitor layer stacked on the inductor layer in an axial direction of a coil center of the inductor; The capacitor layer is provided with a capacitor connected to the inductor, The capacitor includes a pair of electrode plates arranged in parallel in a state of being separated from each other in the stacking direction.
  • the distance between the inductor and the electrode plate disposed on the side of the inductor in the stacking direction of the pair of electrode plates may be equal to or greater than the distance between the pair of electrode plates in the stacking direction.
  • an LC resonant antenna is A dielectric layer including the inductor layer and the capacitor layer;
  • the outer surface of the dielectric layer is A reference surface located opposite to the capacitor layer with respect to the inductor layer in the stacking direction and being a plane closest to the inductor in the stacking direction;
  • the distance between the reference plane and the inductor in the stacking direction is smaller than the distance between the inductor and the electrode plate disposed on the inductor side in the stacking direction, and on the inductor and the inductor side in the stacking direction
  • the distance to the disposed electrode plate may be greater than the distance between the pair of electrode plates.
  • the overlapping area of the pair of electrode plates in the stacking direction is larger than the opening area of the inductor and smaller than the area of the dielectric layer including the inductor layer and the capacitor layer in the plane direction orthogonal to the stacking direction. It may be done.
  • FIG. 1 is a plan view of an LC resonant antenna according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG.
  • FIG. 3A is a plan view of a peripheral wall layer (fifth sheet) in the LC resonant antenna according to the embodiment.
  • FIG. 3B is a plan view of another peripheral wall layer (fifth sheet) included in the packaging layer in the LC resonant antenna according to the same embodiment.
  • FIG. 3C is a plan view of a cover layer (fourth sheet) in the LC resonant antenna according to the embodiment.
  • FIG. 3D is a plan view of an inductor forming layer (third sheet) in the LC resonant antenna according to the embodiment.
  • FIG. 3E is a plan view of the intermediate layer (second sheet) in the LC resonant antenna according to the same embodiment.
  • FIG. 3F is a plan view of a base layer (first sheet) in the LC resonant antenna according to the embodiment.
  • FIG. 3G is a bottom view of the base layer (first sheet) in the LC resonant antenna according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a plan view of an inductor of the LC resonant antenna according to the embodiment.
  • FIG. 5A is a plan view of a peripheral wall layer (fifth sheet) in an LC resonant circuit according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5B is a plan view of another peripheral wall layer (fifth sheet) included in the packaging layer in the LC resonant antenna according to the same embodiment.
  • FIG. 5C is a plan view of a cover layer (fourth sheet) in the LC resonant antenna according to the embodiment.
  • FIG. 5D is a plan view of an inductor forming layer (third sheet) in the LC resonant antenna according to the embodiment.
  • FIG. 5E is a plan view of the intermediate layer (second sheet) in the LC resonant antenna according to the embodiment.
  • FIG. 5F is a plan view of a base layer (first sheet) in the LC resonant antenna according to the embodiment.
  • FIG. 5G is a bottom view of the base layer (first sheet) in the LC resonant antenna according to the embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of an LC resonant antenna according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is an explanatory view of an LC resonant antenna according to a comparative example.
  • FIG. 8 is a measurement result of the resonant frequency of the LC resonant antenna according to the second embodiment.
  • FIG. 9 shows the measurement results of the resonant frequency of the LC resonant antenna according to the comparative example.
  • FIG. 10 shows the measurement results of the communication distance of the LC resonant antenna according to Examples 3 to 22.
  • the LC resonant antenna according to the present embodiment is, for example, a small antenna incorporated in an article such as an RFID tag or a communication device.
  • the LC resonant antenna is a booster antenna of an on-chip antenna integrally formed on an IC chip itself or a booster coil of a feeding coil consisting of an IC chip and a coil. I will do it.
  • the LC resonant antenna 1 has a dielectric layer 2 in which sheets are stacked, and a resonant circuit (not numbered) provided on the dielectric layer 2.
  • the dielectric layer 2 is a first sheet on one side of which an electrode plate 400 for forming the capacitor 40 is formed and on the other side of which a rectangular metal layer 8 is formed.
  • SH1 a second sheet SH2 on one surface of which another electrode plate 400 for forming the capacitor 40 is formed, a third sheet SH3 on one surface of which the inductor 30 is formed, and an inductor
  • a fourth sheet SH4 for covering 30 and an annular (in this embodiment, a square annular in this embodiment) fifth sheet SH5 are laminated, and they are produced by thermocompression bonding and sintering each other.
  • the electrode plate 400 formed on the second sheet SH2 is referred to as a first electrode plate 401
  • the electrode plate 400 formed on the first sheet SH1 is referred to as a second electrode plate 402.
  • the dielectric layer 2 is formed of the second sheet SH2 and the third sheet SH3 with respect to the one surface of the first sheet SH1.
  • the fourth sheet SH4 and the fifth sheet SH5 are sequentially stacked in the thickness direction, and the second electrode plate 402 has the other surface opposite to the one surface of the second sheet SH2 superimposed thereon.
  • the other surface opposite to the one surface of the third sheet SH3 is superimposed on the first electrode plate 401 of the second sheet SH2.
  • the first sheet SH1 is the base layer 6, the second electrode plate 402, the second sheet SH2, and the first electrode plate 401 are the capacitor layer 4, the third sheet SH3 and the inductor 30.
  • a direction in which the inductor layer 3 and the capacitor layer 4 overlap is referred to as a lamination direction
  • a direction orthogonal to the lamination direction is referred to as a plane direction, and the following description will be made.
  • Each of the first to fifth sheets SH1 to SH5 may be composed of a single sheet or may be composed by laminating a plurality of sheets.
  • the inductor layer 3 is configured of a coiled (in the present embodiment, a spiral) inductor 30 and an inductor forming layer 31 in which the inductor 30 is formed.
  • the inductor forming layer 31 is a third sheet SH3.
  • An inductor 30 is formed on one layer surface of the inductor forming layer 31 in the stacking direction.
  • the other layer surface of the inductor forming layer 31 in the stacking direction faces the capacitor layer 4.
  • the one layer surface in the inductor forming layer 31 is referred to as an inductor forming surface and denoted by the reference numeral “310”, and the other layer surface is referred to as an opposing surface and the following description will be made.
  • the inductor forming layer 31 is formed with a pair of vias (hereinafter referred to as first vias) 310a and 310b penetrating in the stacking direction.
  • the pair of first vias 310a and 310b have different distances from their formation positions to the coil center of the inductor 30 (the winding center of the inductor 30).
  • the first via away from the coil center is referred to as the outer peripheral first via 310a
  • the first via closer to the coil center is referred to as the inner first via 310b.
  • the inductor 30 is formed of, for example, a pattern formed in a thin film on the inductor forming surface 310 using a conductive material (in the present embodiment, a conductive paste) mainly composed of gold, silver, copper, or an alloy of these. It is done.
  • the inductor 30 may be printed on the inductor forming surface 310 by screen printing, for example. Further, it may be formed by another printing method (intaglio, letterpress, ink jet), or may be formed by any means as long as a predetermined pattern shape can be obtained by means other than printing.
  • the inductor 30 is formed of a conductor line formed in a spiral shape in an annular region along the outer peripheral edge of the installation space of the inductor 30 set on the inductor forming surface 310. Therefore, an opening is formed in the inductor 30, and the central portion side (inside of the annular region) of the installation space is a non-formed region S (see FIG. 4) in which the inductor 30 (conductor pattern) is not formed. ing.
  • one end (peripheral connection end) 300 on the outer peripheral side of the inductor 30 is formed at a position corresponding to the first peripheral via 310 a, and one end (inner peripheral end) on the inner peripheral side of the inductor 30.
  • the connection end portion 301 is formed at a position corresponding to the inner peripheral first via 310b.
  • the conductor line constituting the inductor 30 linearly extends from the position corresponding to the outer peripheral first via 310a (in the present embodiment, it linearly extends along one side of the outer peripheral end of the inductor forming layer 31)
  • An outer peripheral line portion 302 an intermediate line portion 303 extending from the outer peripheral line portion 302 and spiraling inwardly, and extending linearly from the tip of the intermediate line portion 303 toward the inner peripheral first via 310b
  • An inner circumferential line portion 304 is included.
  • the conductor line according to the present embodiment further includes an inner contact portion 305 formed to be continuous with the tip of the inner peripheral line portion 304, and the inner contact portion 305 is an inner first via. It is formed at a position corresponding to 310b. Therefore, in the present embodiment, the outer peripheral connection end 300 is formed by one end in the longitudinal direction of the outer peripheral line portion 302, and the inner peripheral connection end 301 is formed by the inner contact portion 305.
  • the non-forming region S is a virtual straight line VL, which is a virtual line extending in the same direction as the inner side of the inner circumferential line portion 304 (the inner side in the line width direction). If the point at which the virtual straight line VL and the inner edge of the middle line portion 303 first intersect is the intersection point P, the inner edge of the inner circumferential line portion 304, the inner edge of the inner circumferential line portion 304. The region from the intersection of the end of the frame and the inner edge of the middle line portion 303 to the point of intersection P, and the region defined by the virtual straight line VL. The inner contact portion 305 partially enters the non-formation region S, but this portion is referred to as the non-formation region S.
  • the cover layer 5 covering the inductor forming surface 310 is stacked.
  • the cover layer 5 includes a cover surface which is a layer surface facing the inductor forming surface 310, and a reference surface 50 which is a layer surface opposite to the cover surface in the laminating direction as shown in FIG. 3C.
  • a portion of the outer surface of the dielectric layer 2 is constituted by the reference surface 50.
  • the reference plane 50 is a plane closest to the inductor 3 in the stacking direction among the planes located on the opposite side in the stacking direction to the capacitor layer 4 with respect to the inductor layer 3, and in the present embodiment, Of the outer surface (upper surface) of the cover layer 5 is a plane surrounded by the peripheral wall layer 70 described later.
  • the capacitor layer 4 is laminated on one surface (opposite surface) of the inductor forming layer 31 opposite to the inductor forming surface 310 in the laminating direction. Further, the capacitor layer 4 according to the present embodiment has a pair of electrode plates 400 and an intermediate layer 410 interposed between the pair of electrode plates 400. Therefore, in the present embodiment, the distance between the pair of electrode plates 400 is determined by the thickness of the intermediate layer 410 (the thickness in the stacking direction).
  • the intermediate layer 410 is configured of the second sheet SH2.
  • an electrode plate 400 (hereinafter referred to as a first electrode plate 401) disposed on the inductor layer 3 side is formed in a flat thin plate shape, and the inductor layer 3 is formed in the stacking direction. And the middle layer 410.
  • the first electrode plate 401 is configured of a first electrode plate portion 401a having a rectangular shape in a plan view.
  • the first electrode plate portion 401a is provided at a position overlapping with the installation space in plan view. More specifically, the first electrode plate portion 401a is provided at a position overlapping with the entire non-formation region and a part or all of the annular region in a plan view.
  • first electrode plate portion 401a is disposed at a position overlapping the inner peripheral side first via 310b in plan view (at a position corresponding to the inner peripheral side first via 310b in the stacking direction), and The inner peripheral connection end portion 301 and the first electrode plate portion 401a are electrically connected via the one via 310b.
  • An electrode plate 400 (hereinafter, referred to as a second electrode plate 402) disposed so as to line up with the first electrode plate 401 in the stacking direction via the intermediate layer 410 is formed in a flat thin plate shape. Further, as shown in FIG. 2, the second electrode plate 402 is sandwiched between the intermediate layer 410 and the base layer 6 described later in the stacking direction.
  • the second electrode plate 402 extends outward from the outer edge of the second electrode plate portion 402a having a rectangular shape in plan view, and the second electrode plate portion 402a. And a connection extension part 402b.
  • the area of the second electrode plate portion 402a in the surface direction is larger than the area of the first electrode plate portion 401a, and the outer peripheral end of the first electrode plate portion 401a covers the entire periphery in plan view. It is located inside the outer peripheral end of the two-pole plate portion 402a.
  • the outer peripheral end of the second electrode plate portion 402a may be located inside the outer peripheral end of the first electrode plate portion 401a along the entire circumference.
  • connection extension part 402b is disposed at a position overlapping the outer peripheral first via 310a in plan view (at a position corresponding to the outer peripheral first via 310a in the stacking direction).
  • a via (hereinafter, referred to as a second via) 410a is formed at a position corresponding to the outer peripheral first via 310a and the connecting extension 402b in the stacking direction (see FIG. 3E). Therefore, in the present embodiment, the outer peripheral connection end portion 300 of the inductor 30 and the connecting extension portion 402b of the second electrode plate 402 are electrically connected through the outer peripheral first via 310a and the second via 410a. ing.
  • the inner peripheral connection end 301 and the first electrode plate 401 are electrically connected, and the outer peripheral connection end 300 and the second electrode plate 402 are electrically connected.
  • a resonant circuit in which the inductor 30 and the capacitor 40 are electrically connected is configured.
  • the overlapping area of the first electrode plate 401 and the second electrode plate 402 in plan view is larger than the opening area of the inductor 30, that is, the area of the non-formation region, and dielectric in the plane direction It is smaller than the area of the body layer 2.
  • the base layer 6 is stacked on the other layer surface of the intermediate layer 410 in the capacitor layer 4 (the layer surface of the intermediate layer 410 opposite to the inductor layer 3 side).
  • the dielectric layer 2 is configured by laminating the inductor layer 3 as a sheet, the capacitor layer 4, the cover layer 5, and the base layer 6.
  • the thicknesses of the inductor forming layer 31 of the inductor layer 3, the intermediate layer 410 of the capacitor layer 4 and the cover layer 5 are different from each other.
  • the distance D1 between the capacitor 40 (specifically, the first electrode plate 401 of the capacitor 40), the distance D2 between the pair of electrode plates 400, and the distance D3 between the inductor 30 and the reference surface 50 are also different. It is a distance.
  • the distance D3 between the reference surface 50 and the inductor 30 in the stacking direction is the distance between the inductor 30 and the first electrode plate 401 (in the stacking direction of the pair of electrode plates 400 in the stacking direction).
  • the distance D1 between the inductor 30 and the first electrode plate 401 in the stacking direction is smaller than the distance D1 between the electrode plate 400 disposed on the 30 side and the first electrode plate 401 and the second electrode plate 402. And the distance between electrode plates of the capacitor 40).
  • the LC resonant antenna 1 further includes, in addition to the dielectric layer 2, a packaging layer 7 stacked on the reference surface 50 of the inductor layer 3 and a metal layer 8 stacked on the base layer 6. ing.
  • the packaging layer 7 has an annular peripheral wall layer 70 stacked on the reference surface 50 of the cover layer 5 as shown in FIGS. 2 and 3A to 3C.
  • one installation recess 701 is formed by the inner peripheral surface 700 of the peripheral wall layer 70 and the region corresponding to the opening of the peripheral wall layer 70 in the reference surface 50 of the cover layer 5.
  • peripheral wall layers 70 are stacked on the reference surface 50.
  • one peripheral wall layer 70 may be stacked on the reference surface 50, or three or more peripheral wall layers 70. May be stacked.
  • the installation recess 701 is a space for installing the IC chip C.
  • the installation recess 701 is filled with a resin, whereby the IC chip C and LC are mounted.
  • the resonant antenna 1 can be integrated.
  • the IC chip C may be a feeding coil composed of an IC chip and a coil.
  • the metal layer 8 is superimposed on the base layer 6 in the stacking direction, as shown in FIGS. 2 and 3G.
  • the metal layer 8 has a rectangular shape in a bottom view, and is formed so that the area in the plane direction is larger than the area of the second electrode plate portion 402a or the first electrode plate portion 401a.
  • the LC resonant antenna 1 is configured such that the outer peripheral end of the second electrode plate portion 402a is located inside the outer peripheral end of the metal layer 8 over the entire periphery in plan view.
  • the configuration of the LC resonant antenna 1 according to the present embodiment is as described above. Subsequently, a method of manufacturing the LC resonant antenna 1 according to the present embodiment will be described.
  • the sheet material which becomes a sheet which constitutes dielectric layer 2 is produced by applying slurry to tape and drying it.
  • the slurry is prepared by stirring ceramic powder, glass powder (low melting point glass frit), an organic binder, and an organic solvent.
  • each sheet material is produced for every thickness of the sheet which comprises the dielectric material layer 2. As shown in FIG.
  • a sheet cut out of a sheet material is referred to as a green sheet.
  • a pattern in accordance with the shape of the inductor 30 is formed by screen printing using a conductive paste.
  • the conductive paste is filled in the outer peripheral first via 310a and the inner peripheral first via 310b.
  • the conductive paste constituting the pattern and the conductive paste filled in the outer peripheral first via 310 a and the inner peripheral first via 310 b are dried.
  • the first electrode plate 401 is printed with a conductive paste on the green sheet for the intermediate layer 410, and the second via 410a is filled with the conductive paste. Then, the conductive paste constituting the first electrode plate 401 and the conductive paste filled in the second via 410 a are dried.
  • the second electrode plate 402 is printed with a conductive paste on one side of the green sheet for the base layer 6, and the metal layer 8 is printed on the other side.
  • inductor patterns for a plurality of LC resonant antennas, an outer peripheral first via 310a, and an inner peripheral first via 310b are formed.
  • the first electrode plate 401 and the second via 410a for the plurality of LC resonant antennas are formed.
  • the second electrode plate 402 and the metal layer 8 corresponding to a plurality of LC resonant antennas are printed.
  • each sheet After producing each sheet which constitutes dielectric layer 2, each sheet is laminated in a predetermined order, and one sheet is fabricated by thermocompression bonding of each sheet in this state, and further, the laminate is sintered.
  • a sintered body is produced by
  • an organic substance contained in the laminate is removed at a temperature below the softening point of the glass component, for example, around 500 ° C., and then a temperature determined by the melting point of the conductive material used in the glass component or wiring Baking at 800 to 1050 ° C.
  • the conductive portion (metal layer 8 in this embodiment) exposed on the surface of the sintered body is subjected to electroless plating of Ni (nickel) and subsequently to electroless plating of Au (gold).
  • LC resonant antennas 1 formed for one sintered body are cut out one by one by a dicer.
  • the LC resonant antenna 1 is manufactured.
  • the thickness of the sheet changes, the distance D2 between the electrode plates for which the variation is to be suppressed and the distances D1 and D3 also change, so the thickness of the sheet after each manufacturing process Control is important to achieve the desired thickness.
  • the thickness of the sheet changes due to the influence of shrinkage or the like, and the inductor 30 or the first electrode
  • the thickness of the sheet changes due to the influence of the shape, the dimension, the position of the via, etc.
  • the process of producing the sheet material that is, the process of applying the slurry to the tape (application process)
  • the change in the thickness of the sheet in the thermocompression bonding process, the sintering process, and the printing process is considered.
  • the thickness of the slurry applied to the tape the thickness of each sheet of the manufactured LC resonant antenna 1 (that is, the distances D1, D2, and D3) is made to have desired dimensions. More specifically, the slurry is applied to the tape by a doctor blade method, and the thickness of the sheet can be adjusted by adjusting the height of the blade edge at that time.
  • the post-process it is preferable to control the manufacturing conditions of each post-process so that the change in thickness is stable and always the same value.
  • the capacitor layer 4 is stacked on the inductor layer 3 in the stacking direction. It is possible to secure in the region aligned in the stacking direction. Therefore, in the area where the electrode plate 400 (the first electrode plate 401, the second electrode plate 402) is installed, the size of the electrode plate 400 can be set large, and it is assumed that the capacitance of the capacitor 40 is not changed. Since the overlapping area of the pair of electrode plates 400 can be expanded with respect to the small-sized electrode plate 400, the distance D2 (distance between the electrode plates) between the pair of electrode plates 400 can be made large.
  • the capacitor 40 can be configured with only a pair (two pieces) of electrode plates 400.
  • the LC resonant antenna 1 has a structure in which the number of the electrode plates 400 is reduced to two, thereby reducing the influence of the variation in the distance between the electrode plates 400 on the variation in the capacitance of the capacitor 40. Can.
  • the LC resonant antenna 1 can exhibit an excellent effect of suppressing the variation of the capacitance of the capacitor 40 due to the variation of the distance between the electrode plates 400. Thereby, since the individual difference of the resonant frequency of LC resonant antenna 1 can be made small, it becomes possible to manufacture LC resonant antenna with uniform communication characteristics.
  • the distance D1 between the inductor 30 and the electrode plate 400 disposed on the inductor 30 side in the stacking direction of the pair of electrode plates 400 is the stacking direction Because the distance D2 between the pair of electrode plates 400 in the pair is larger than the distance D2, the capacitor 40 is disposed at a position away from the inductor 30 in the stacking direction.
  • the magnetic flux generated from the inductor 30 is less likely to be blocked by the capacitor 40, and the flow of the magnetic flux is improved.
  • the distance D3 between the reference surface 50 and the inductor 30 in the stacking direction is the electrode plate 400 disposed on the inductor 30 and the inductor 30 side in the stacking direction.
  • the distance D1 between the inductor 30 and the electrode plate 400 disposed on the inductor 30 side in the stacking direction is larger than the distance D2 between the pair of electrode plates 400.
  • the position of the inductor 30 is closer to the reference surface 50 side (in the direction in which the magnetic flux passing through the non-forming region travels the inductor 30 on the outer surface side of the dielectric layer 2) included in the outer surface of the dielectric layer 2;
  • the capacitor 40 is separated from the first electrode plate 401, the area outside the dielectric layer 2 capable of radiating a magnetic flux with high strength is expanded, and the magnetic flux generated from the inductor 30 is hardly interrupted by the first electrode plate 401 of the capacitor 40.
  • the position of the inductor 30 is brought closer to the reference surface 50 within the limited range between the reference surface 50 and the first electrode plate 401, so that the LC resonant antenna 1 is formed outside the dielectric layer 2. Since the strength of the magnetic flux in the area can be increased and the reduction in strength of the magnetic flux generated from the inductor 30 can be suppressed, the stability of communication can be enhanced.
  • the LC resonant antenna 1 When the LC resonant antenna 1 is used as a booster antenna as in the present embodiment, when the feeding coil coupled to the LC resonant antenna 1 is disposed in an area with high magnetic flux strength, the LC resonant antenna 1 and the feeding coil As a result, the energy loss during communication can be suppressed, and as a result, the effect of extending the communication distance can be obtained.
  • the overlapping area of the pair of electrode plates 400 is larger than the opening area of the inductor 30, and the dielectric layer 2 in the plane direction orthogonal to the axial direction. Since it is smaller than the area, assuming that the capacitance of the capacitor 40 is not changed, the distance D2 between the pair of electrode plates 400 is increased as the overlapping area of the pair of electrode plates 400 is expanded. it can.
  • the LC resonant antenna of the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the present disclosure.
  • the LC resonant antenna has been described on the premise that it is a booster antenna of an on-chip antenna or a booster coil of a feeding coil including an IC chip and a coil, but the present invention is not limited thereto.
  • the antenna may be, for example, a main antenna of an IC chip in which the antenna is not integrally formed. In this case, the IC chip is directly connected to the capacitor 40.
  • the inductor 30 is formed in a spiral shape in the above embodiment, the present invention is not limited to this configuration.
  • the inductor 30 may be helical.
  • what is necessary is just to mutually connect several patterns formed in the layer surface of a separate layer with a conductive material, for example, when comprising the spiral-shaped inductor 30.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation of the inductor 30 in the above embodiment.
  • the sizes of the inductor 30, the first electrode plate 401 of the capacitor 40, and the second electrode plate 402 in the plane direction can be appropriately changed.
  • the size of the inductor 30 is increased, and the sizes of the first electrode plate 401 and the second electrode plate 402 of the capacitor 40 are reduced.
  • the overlapping area of the first electrode plate 401 and the second electrode plate 402 in plan view is larger than the opening area of the inductor 30, that is, the area of the non-formation region.
  • the area may be equal to or less than the opening area of the inductor 30.
  • the larger the overlapping area the larger the distance between the first electrode plate 401 and the second electrode plate 402 (the distance between the electrode plates).
  • the packaging layer 7 is stacked on the cover layer 5, but the packaging layer 7 may not be stacked on the cover layer 5. In addition, it is easier to integrally form the IC chip C and the LC resonant antenna 1 by laminating the packaging layer 7 on the cover layer 5.
  • the metal layer 8 is laminated on the dielectric layer 2 (base layer 6) in the above embodiment, the metal layer 8 may not be laminated on the base layer 6.
  • the LC resonant antenna 1 has a structure in which the metal layer 8 is included, the resonant circuit can be designed in advance in consideration of the influence of the metal on the resonant frequency. Even if the resonant antenna 1 is attached, the resonant frequency can be prevented from changing.
  • Example 1 An LC resonant antenna 1 having a structure similar to that of the LC resonant antenna 1 shown in FIGS. 5A to 5G was prepared as Example 1.
  • the resin was filled and configured as a booster antenna.
  • the material of the inductor 30 and the electrode plate 400 of the capacitor 40 is copper, and the dielectric constant of the dielectric layer 2 and the packaging layer 7 is 7.7.
  • Example 2 In addition, as shown in FIG. 6, one obtained by bonding the metal layer 8 of Example 1 to the metal M was prepared as Example 2.
  • the capacitor layer 4 of the comparative example four electrode plates 400 are arranged in the stacking direction, and a part of the packaging layer 7 is configured as the capacitor layer 4. Furthermore, in the comparative example, the base layer 6 is configured to double as the inductor formation layer 31.
  • the thicknesses of the inductor forming layer 31, the base layer 6, the cover layer 5, and the packaging layer 7 in Examples 1 and 2 and Comparative Example are as shown in Table 2 below.
  • Examples 3 to 22 were prepared. Examples 3 to 22 are obtained by removing the metal layer 8 from the LC resonant antenna 1 having the structure shown in FIGS. 5A to 5G.
  • the distance D2 between the pair of electrode plates 400 in the stacking direction is set to 0.06 mm.
  • the distance D1 between the inductor 30 and the first electrode plate 401 in the stacking direction is individually different, and the distance D1 in Example 3 is the smallest, and the distance D1 in Example 9 is the smallest. Is the largest.
  • one electrode plate 400 (first electrode plate 401) and the other electrode plate 400 (second electrode plate 402) have the same size.
  • the vertical width Cy of the electrode plate 400 is adjusted so that the communication frequency is 920 MHz. Therefore, the vertical width Cy of the electrode plate 400 is different for each of the embodiments.
  • the distance D2 between the pair of electrode plates 400 in the stacking direction is set to 0.05 mm.
  • the distance D1 between the inductor 30 and the first electrode plate 401 in the stacking direction is individually different, and the distance D1 in Example 10 is the smallest, and the distance D1 in Example 17 is the smallest. Is the largest.
  • one electrode plate 400 (first electrode plate 401) and the other electrode plate 400 (second electrode plate 402) are formed to have the same size. ing. Further, in Examples 10 to 17, since the vertical width Cy of each electrode plate 400 is adjusted so that the communication frequency is 920 MHz, the vertical width Cy of the electrode plate 400 is different for each example.
  • the distance D2 between the pair of electrode plates 400 in the stacking direction is set to 0.04 mm.
  • the distance D1 between the inductor 30 and the first electrode plate 401 in the stacking direction is individually different, and the distance D1 in Example 18 is the smallest, and the distance D1 in Example 22 is the smallest. Is the largest.
  • one electrode plate 400 (first electrode plate 401) and the other electrode plate 400 (second electrode plate 402) are formed to have the same size. ing. Further, in Examples 18 to 22, since the vertical width Cy of each electrode plate 400 is adjusted so that the communication frequency is 920 MHz, the vertical width Cy of the electrode plate 400 is different for each example.

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Abstract

コイル状のインダクタが設けられたインダクタ層と、該インダクタのコイル中心の軸線方向において該インダクタ層に積層されるキャパシタ層とを備え、前記キャパシタ層には、前記インダクタに接続されるキャパシタが設けられ、該キャパシタは、前記積層方向において互いに間隔をあけた状態で平行に並ぶ一対の電極板を備える、ＬＣ共振アンテナ。

Description

ＬＣ共振アンテナ 関連出願の相互参照
　本願は、日本国特願２０１７－２１２８７５号に基づく優先権を主張し、引用によって本願明細書の記載に組み込まれる。
　本発明は、電波を送受信するためのＬＣ共振アンテナに関する。
　従来から、電子機器や物品等に設けられる小型のアンテナが種々提供されている。かかるアンテナの一種として、例えば、特許文献１に開示されているような、共振回路が内蔵された給電回路基板を有するＬＣ共振アンテナがある。
　給電回路基板は、複数枚のシートが積層された基板と、該基板に内蔵され且つ該シートの積層方向に延びる軸線中心として螺旋状に形成されたインダクタンス素子（インダクタ）と、前記基板に内蔵され且つ該インダクタンス素子に接続されたキャパシタンス素子（キャパシタ）とを備えており、インダクタンス素子とキャパシタンス素子とは、前記積層方向に直交する方向（以下、面方向と称する）で横並びに配置されている。
　キャパシタンス素子は、別々のシートの表面に形成された複数のキャパシタンス電極を前記積層方向に並べることによって構成されている。
　また、従来のＬＣ共振アンテナでは、前記面方向でインダクタンス素子とキャパシタンス素子とが横並びに配置されているため、キャパシタンス素子を設置できる領域が制限されているが、キャパシタンス電極を前記積層方向において非常に狭い間隔でいくつも並べることによって、キャパシタンス素子を限られた領域内に収めることができ、且つキャパシタンス素子の容量を確保できるようにしている。
　ところで、従来のＬＣ共振アンテナは、上述のように、複数のキャパシタンス電極を前記積層方向において極めて狭い間隔で並べた構造となっているため、製造時における電極板間の距離のばらつきがキャパシタンス素子の容量に与える影響が非常に大きくなる。
　また、従来のＬＣ共振アンテナの構造では、電極板間の距離の微細な変化でキャパシタンス素子の容量が大きく変化するため、ＬＣ共振アンテナ毎のキャパシタンス素子の容量のばらつきが大きくなる結果、共振周波数の個体差も大きくなることが問題となっている。
日本国特許第５７３３４３５号公報
　そこで、本開示は、かかる実情に鑑み、電極板間の距離の変化によるキャパシタの容量のばらつきを抑えることができるＬＣ共振アンテナを提供することを課題とする。
　本開示の一実施形態のＬＣ共振アンテナは、
　コイル状のインダクタが設けられたインダクタ層と、
　該インダクタのコイル中心の軸線方向において該インダクタ層に積層されるキャパシタ層とを備え、
　前記キャパシタ層には、前記インダクタに接続されるキャパシタが設けられ、
　該キャパシタは、積層方向において互いに間隔をあけた状態で平行に並ぶ一対の電極板を備える。
　本開示の一実施形態のＬＣ共振アンテナにおいて、
　前記インダクタと、前記一対の電極板のうちの前記積層方向において前記インダクタ側に配置される電極板との距離が、前記積層方向における前記一対の電極板間の距離以上になっていてもよい。
　また、本開示の一実施形態のＬＣ共振アンテナは、
　前記インダクタ層及び前記キャパシタ層を含む誘電体層を有し、
　該誘電体層の外面には、
　前記インダクタ層に対して前記キャパシタ層と前記積層方向における反対側に位置し且つ前記積層方向において前記インダクタに最も近い平面である基準面が含まれ、
　前記積層方向における前記基準面と前記インダクタとの距離が、前記積層方向における前記インダクタと前記インダクタ側に配置される電極板との距離よりも小さく、且つ前記積層方向における前記インダクタと前記インダクタ側に配置される電極板との距離が、前記一対の電極板の間の距離よりも大きくなっていてもよい。
　本開示の一実施形態のＬＣ共振アンテナにおいて、
　前記一対の電極板における前記積層方向で重なり合う面積が、前記インダクタの開口面積よりも大きく、且つ前記積層方向に直交する面方向における前記インダクタ層及び前記キャパシタ層を含む誘電体層の面積よりも小さくなっていてもよい。
図１は、本開示の一実施形態に係るＬＣ共振アンテナの平面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線における断面図である。 図３Ａは、同実施形態に係るＬＣ共振アンテナにおける周壁層（第五のシート）の平面図である。 図３Ｂは、同実施形態に係るＬＣ共振アンテナにおけるパッケージング層に含まれる別の周壁層（第五のシート）の平面図である。 図３Ｃは、同実施形態に係るＬＣ共振アンテナにおけるカバー層（第四のシート）の平面図である。 図３Ｄは、同実施形態に係るＬＣ共振アンテナにおけるインダクタ形成層（第三のシート）の平面図である。 図３Ｅは、同実施形態に係るＬＣ共振アンテナにおける中間層（第二のシート）の平面図である。 図３Ｆは、同実施形態に係るＬＣ共振アンテナにおけるベース層（第一のシート）の平面図である。 図３Ｇは、同実施形態に係るＬＣ共振アンテナにおけるベース層（第一のシート）の底面図である。 図４は、同実施形態に係るＬＣ共振アンテナのインダクタの平面図である。 図５Ａは、本開示の他実施形態に係るＬＣ共振回路における周壁層（第五のシート）の平面図である。 図５Ｂは、同実施形態に係るＬＣ共振アンテナにおけるパッケージング層に含まれる別の周壁層（第五のシート）の平面図である。 図５Ｃは、同実施形態に係るＬＣ共振アンテナにおけるカバー層（第四のシート）の平面図である。 図５Ｄは、同実施形態に係るＬＣ共振アンテナにおけるインダクタ形成層（第三のシート）の平面図である。 図５Ｅは、同実施形態に係るＬＣ共振アンテナにおける中間層（第二のシート）の平面図である。 図５Ｆは、同実施形態に係るＬＣ共振アンテナにおけるベース層（第一のシート）の平面図である。 図５Ｇは、同実施形態に係るＬＣ共振アンテナにおけるベース層（第一のシート）の底面図である。 図６は、実施例２に係るＬＣ共振アンテナの説明図である。 図７は、比較例に係るＬＣ共振アンテナの説明図である。 図８は、実施例２に係るＬＣ共振アンテナの共振周波数の測定結果である。 図９は、比較例に係るＬＣ共振アンテナの共振周波数の測定結果である。 図１０は、実施例３～２２に係るＬＣ共振アンテナの通信距離の測定結果である。
　以下、本開示の一実施形態にかかるＬＣ共振アンテナについて、添付図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係るＬＣ共振アンテナは、例えば、ＲＦＩＤタグや、通信機器等の物品に組み込まれる小型のアンテナである。
　なお、本実施形態では、ＬＣ共振アンテナが、ＩＣチップ自体に一体形成されているオンチップアンテナのブースターアンテナ或いはＩＣチップとコイルから成る給電コイルのブースターアンテナであることを前提に、以下の説明を行うこととする。
　ＬＣ共振アンテナ１は、図１、及び図２に示すように、シートを積層した誘電体層２と、該誘電体層２に設けられた共振回路（採番しない）とを有する。
　誘電体層２は、図２に示すように、一方の面にキャパシタ４０を構成するための電極板４００が形成され且つ他方の面に矩形状の金属層８が形成されている第一のシートＳＨ１と、一方の面にキャパシタ４０を構成するための別の電極板４００が形成されている第二のシートＳＨ２と、一方の面にインダクタ３０が形成されている第三のシートＳＨ３と、インダクタ３０を覆うための第四のシートＳＨ４と、環状（本実施形態では角環状）の第五のシートＳＨ５とを積層し、相互に熱圧着し、焼結させることによって作製されている。本実施形態では、第二のシートＳＨ２に形成した電極板４００を第一電極板４０１と称し、第一のシートＳＨ１に形成した電極板４００を第二電極板４０２と称する。
　また、第一のシートＳＨ１の厚み方向を基準にして説明を行うと、誘電体層２は、第一のシートＳＨ１の前記一方の面に対して、第二のシートＳＨ２、第三のシートＳＨ３、第四のシートＳＨ４、第五のシートＳＨ５、を順に前記厚み方向で積層しており、第二電極板４０２には第二シートＳＨ２の前記一方の面とは反対側の他方の面を重ね、該第二シートＳＨ２の第一電極板４０１には第三のシートＳＨ３の前記一方の面とは反対側の他方の面を重ねている。
　なお、本実施形態においては、第一のシートＳＨ１をベース層６、第二電極板４０２と第二のシートＳＨ２と第一電極板４０１とをキャパシタ層４、第三のシートＳＨ３とインダクタ３０とをインダクタ層３、第四のシートＳＨ４をカバー層５、第五のシートＳＨ５をパッケージング層７と称して以下の説明を行うこととする。また、本実施形態では、インダクタ層３とキャパシタ層４とが重なり合う方向を積層方向と称し、該積層方向に対して直交する方向を面方向と称して以下の説明を行うこととする。
　第一から第五のシートＳＨ１～ＳＨ５のそれぞれは、単一のシートで構成されていてもよいし、複数のシートを積層することにより構成されていてもよい。
　図２に示すように、インダクタ層３は、コイル状（本実施形態では渦状）のインダクタ３０と、インダクタ３０が形成されるインダクタ形成層３１とで構成されている。インダクタ形成層３１は、第三のシートＳＨ３である。
　前記積層方向におけるインダクタ形成層３１の一方の層面には、インダクタ３０が形成されている。前記積層方向におけるインダクタ形成層３１の他方の層面は、キャパシタ層４に対向している。なお、本実施形態では、インダクタ形成層３１における前記一方の層面をインダクタ形成面と称して符号「３１０」を付し、前記他方の層面を対向面と称して以下の説明を行うこととする。
　また、インダクタ形成層３１には、図３Ｄに示すように、前記積層方向において貫通する一対のビア（以下、第一ビアと称する）３１０ａ，３１０ｂが形成されている。一対の第一ビア３１０ａ，３１０ｂは、それぞれの形成位置からインダクタ３０のコイル中心（インダクタ３０の巻回中心）までの距離が異なっている。なお、本実施形態では、コイル中心から離れている方の第一ビアを外周側第一ビア３１０ａと称し、コイル中心に近い方の第一ビアを内周側第一ビア３１０ｂと称する。
　インダクタ３０は、例えば、金、銀、銅、又はこれらの合金の何れかを主成分とする導電材料（本実施形態では導電ペースト）を用いてインダクタ形成面３１０に薄膜状に形成したパターンによって構成されている。なお、インダクタ３０は、例えば、スクリーン印刷でインダクタ形成面３１０に印刷されていればよい。また、他の印刷方法（凹版、凸版、インクジェット）で形成しても良いし、印刷以外の手段で所定のパターン形状が得られるならどのような手段でパターン形成しても良い。
　インダクタ３０は、インダクタ形成面３１０に設定される当該インダクタ３０の設置スペースのうち、外周縁に沿う環状領域内で渦状に形成された導体ラインによって構成されている。そのため、インダクタ３０には開口が形成されており、設置スペースの中央部側（環状領域よりも内側）は、インダクタ３０（導体パターン）が形成されていない非形成領域Ｓ（図４参照）となっている。
　本実施形態において、インダクタ３０の外周側の一端部（外周接続端部）３００は、外周側第一ビア３１０ａに対応する位置に形成されており、インダクタ３０の内周側の一端部（内周接続端部）３０１は、内周側第一ビア３１０ｂに対応する位置に形成されている。
　また、インダクタ３０を構成する導体ラインには、外周側第一ビア３１０ａに対応する位置から直線状に延びる（本実施形態では、インダクタ形成層３１の外周端の一辺に沿って直線状に延びる）外周ライン部３０２と、該外周ライン部３０２から延び且つ内側に向かうように渦を巻く中間ライン部３０３と、該中間ライン部３０３の先端から内周側第一ビア３１０ｂに向かって直線状に延びる内周ライン部３０４とが含まれている。
　なお、本実施形態に係る導体ラインには、内周ライン部３０４の先端に連続するように形成された内側接点部３０５がさらに含まれており、該内側接点部３０５が内周側第一ビア３１０ｂと対応する位置に形成されている。そのため、本実施形態においては、外周接続端部３００が外周ライン部３０２の長手方向における一端部で構成されており、内周接続端部３０１が内側接点部３０５で構成されている。
　非形成領域Ｓについてイメージ図を挙げて説明する。非形成領域Ｓは、図４に示すように、内周ライン部３０４の内側の端辺（線幅方向における内側の端辺）を基準として該端辺と同方向に延びる仮想線を仮想直線ＶＬとし、該仮想直線ＶＬと中間ライン部３０３の内側の端辺とが最初に交差する点を交点Ｐとした場合に、内周ライン部３０４の内側の端辺、該内周ライン部３０４の内側の端辺と中間ライン部３０３の内側の端辺との交点から前記交点Ｐまでの部分、そして、前記仮想直線ＶＬによって区画される領域のことである。なお、非形成領域Ｓには、内側接点部３０５が部分的に入り込んでいるが、この部分は非形成領域Ｓとしている。
　ここで、本実施形態に係るインダクタ層３には、インダクタ形成面３１０を覆うカバー層５が積層されている。カバー層５には、インダクタ形成面３１０に対向する層面であるカバー面と、図３Ｃに示すように、前記積層方向において該カバー面とは反対側の層面である基準面５０とが含まれており、誘電体層２の外面の一部が基準面５０で構成されている。なお、基準面５０とは、インダクタ層３に対してキャパシタ層４と前記積層方向における反対側に位置する平面のうち、前記積層方向においてインダクタ３に最も近い平面のことであり、本実施形態においては、カバー層５の外面（上面）のうち、後述する周壁層７０に取り囲まれている平面のことである。
　キャパシタ層４は、図２に示すように、前記積層方向においてインダクタ形成層３１のインダクタ形成面３１０の反対側の一面（対向面）に積層されている。また、本実施形態に係るキャパシタ層４は、一対の電極板４００と、該一対の電極板４００の間に介在する中間層４１０とを有する。そのため、本実施形態では、一対の電極板４００間の距離が中間層４１０の厚み（前記積層方向における厚み）によって決定されている。なお、中間層４１０は、第二のシートＳＨ２で構成されている。
　一対の電極板４００のうち、インダクタ層３側に配置される電極板４００（以下、第一電極板４０１と称する）は、平らな薄板状に形成されており、前記積層方向において、インダクタ層３と中間層４１０とに挟み込まれている。
　また、第一電極板４０１は、図３Ｅに示すように、平面視形状が矩形状の第一極板部４０１ａで構成されている。
　さらに、第一極板部４０１ａは、平面視において、前記設置スペースと重なる位置に設けられている。より具体的に説明すると、第一極板部４０１ａは、平面視において、非形成領域の全域と、環状領域の一部又は全部とに重なる位置に設けられている。
　また、第一極板部４０１ａは、平面視において内周側第一ビア３１０ｂと重なる位置に（積層方向において内周側第一ビア３１０ｂと対応する位置に）配置されており、内周側第一ビア３１０ｂを介して内周接続端部３０１と第一極板部４０１ａとが電気的に接続されている。
　中間層４１０を介して第一電極板４０１と前記積層方向で並ぶように配置される電極板４００（以下、第二電極板４０２と称する）は、平らな薄板状に形成されている。また、第二電極板４０２は、図２に示すように、前記積層方向において中間層４１０と後述するベース層６とに挟み込まれている。
　本実施形態に係る第二電極板４０２は、図３Ｆに示すように、平面視形状が矩形状の第二極板部４０２ａと、該第二極板部４０２ａの外縁から外方に向けて延出する接続用延出部４０２ｂとを有する。
　第二極板部４０２ａは、前記面方向における面積が第一極板部４０１ａの面積よりも広くなっており、平面視においては、第一極板部４０１ａの外周端が全周に亘って第二極板部４０２ａの外周端よりも内側に位置している。なお、第二極板部４０２ａの外周端は、全周に亘って第一極板部４０１ａの外周端よりも内側に位置していてもよい。
　接続用延出部４０２ｂは、平面視において外周側第一ビア３１０ａと重なる位置に（積層方向において外周側第一ビア３１０ａと対応する位置に）配置されている。
　中間層４１０には、前記積層方向において外周側第一ビア３１０ａ及び接続用延出部４０２ｂと対応する位置にビア（以下、第二ビアと称する）４１０ａが形成されている（図３Ｅ参照）。そのため、本実施形態では、外周側第一ビア３１０ａと第二ビア４１０ａとを介してインダクタ３０の外周接続端部３００と第二電極板４０２の接続用延出部４０２ｂとが電気的に接続されている。
　これにより、本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１では、内周接続端部３０１と第一電極板４０１とを電気的に接続し、且つ外周接続端部３００と第二電極板４０２とを電気的に接続することによって、インダクタ３０とキャパシタ４０とを電気的に接続した共振回路を構成している。
　また、本実施形態では、平面視における第一電極板４０１と第二電極板４０２との重なり面積が、インダクタ３０の開口面積、すなわち、非形成領域の面積よりも大きく、且つ前記面方向における誘電体層２の面積よりも小さくなっている。
　さらに、本実施形態では、キャパシタ層４における中間層４１０の他方の層面（中間層４１０のインダクタ層３側とは反対側の層面）に対してベース層６が積層されている。
　このように、誘電体層２は、シートとしてのインダクタ層３、キャパシタ層４、カバー層５、ベース層６を積層することで構成されている。
　また、図２に示すように、インダクタ層３のインダクタ形成層３１や、キャパシタ層４の中間層４１０、カバー層５の厚みは、それぞれ異なっており、これに伴い、前記積層方向におけるインダクタ３０とキャパシタ４０（具体的には、キャパシタ４０の第一電極板４０１）との間の距離Ｄ１、一対の電極板４００の間の距離Ｄ２、インダクタ３０と基準面５０との間の距離Ｄ３もそれぞれ異なる距離となっている。
　さらに、本実施形態においては、前記積層方向における基準面５０とインダクタ３０との距離Ｄ３が、前記積層方向におけるインダクタ３０と第一電極板４０１（一対の電極板４００のうちの前記積層方向においてインダクタ３０側に配置される電極板４００）との距離Ｄ１よりも小さく、さらに、前記積層方向におけるインダクタ３０と第一電極板４０１との距離Ｄ１が、第一電極板４０１と第二電極板４０２との間の距離Ｄ２（すなわち、キャパシタ４０の電極板間距離）よりも大きくなっている。
　本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１は、誘電体層２に加えて、インダクタ層３の基準面５０に積層されたパッケージング層７と、ベース層６に積層された金属層８とをさらに備えている。
　パッケージング層７は、図２及び図３Ａから図３Ｃに示すようにカバー層５の基準面５０上に積層される環状の周壁層７０を有する。
　本実施形態では、周壁層７０の内周面７００と、カバー層５の基準面５０のうちの周壁層７０の開口に対応する領域により、一つの設置用凹部７０１が形成されている。
　なお、本実施形態では、基準面５０に二つの周壁層７０が積層されているが、基準面５０には、一つの周壁層７０が積層されていてもよいし、三つ以上の周壁層７０が積層されていてもよい。
　設置用凹部７０１は、ＩＣチップＣを設置するための空間であり、例えば、基準面５０にＩＣチップＣを載置した後に、設置用凹部７０１に樹脂を充填することで、ＩＣチップＣとＬＣ共振アンテナ１とを一体にすることができる。なお、ＩＣチップＣは、ＩＣチップとコイルから成る給電コイルであっても良い。
　金属層８は、図２及び図３Ｇに示すように、前記積層方向においてベース層６に重ねられている。また、金属層８は、底面視形状が矩形状であり、前記面方向における面積が第二極板部４０２ａ又は第一極板部４０１ａの面積よりも広くなるように形成されている。
　本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１は、平面視において、第二極板部４０２ａの外周端が全周に亘って金属層８の外周端よりも内側に位置するように構成されている。
　本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１の構成は、以上の通りである。続いて、本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１の製造方法を説明する。
　誘電体層２を構成するシートとなるシート材は、テープにスラリーを塗布して乾燥させることによって作製される。
　スラリーは、セラミック粉末、ガラス粉末（低融点ガラスフリット）、有機バインダー、有機溶剤を撹拌して作製されるものである。
　なお、シート材は、全体に亘って厚みが一定となるように作製されるため、誘電体層２を構成するシートの厚みごとに個々のシート材を作製する。
　シート材は乾燥させた後、テープを剥離して除去し、そして、シート材から所定の大きさのシートを切り出す。なお、本実施形態では、シート材から切り出したシートをグリーンシートと称する。
　続いて、インダクタ層３用のグリーンシートには、外周側第一ビア３１０ａ、内周側第一ビア３１０ｂとする貫通孔をパンチングまたはレーザーによって形成する。そして、中間層４１０とするグリーンシートには、第二ビア４１０ａとする貫通孔をパンチングまたはレーザーによって形成する。
　さらに、インダクタ層３用のグリーンシートには、導電ペーストを用いたスクリーン印刷によって、インダクタ３０の形状に合わせたパターンが形成される。このとき、外周側第一ビア３１０ａ、内周側第一ビア３１０ｂに導電ペーストを充填する。そして、パターンを構成する導電ペースト、及び外周側第一ビア３１０ａ、内周側第一ビア３１０ｂに充填した導電ペーストを乾燥させる。
　中間層４１０用のグリーンシートには、導電ペーストで第一電極板４０１を印刷し、第二ビア４１０ａには導電ペーストを充填する。そして、第一電極板４０１を構成する導電ペースト、及び第二ビア４１０ａに充填した導電ペーストを乾燥させる。
　そして、ベース層６用のグリーンシートの一方の面には、導電ペーストで第二電極板４０２を印刷し、他方の面には、金属層８を印刷する。
　なお、インダクタ層３用のグリーンシートには、ＬＣ共振アンテナ１複数個分のインダクタパターンと、外周側第一ビア３１０ａ、内周側第一ビア３１０ｂとが形成される。
　また、中間層４１０用のグリーンシートには、ＬＣ共振アンテナ１複数個分の第一電極板４０１と、第二ビア４１０ａとが形成される。同様に、ベース層６用のグリーンシートには、ＬＣ共振アンテナ１複数個分の第二電極板４０２、金属層８が印刷される。
　誘電体層２を構成する各シートを作製した後、各シートを所定の順に積層し、この状態で各シートを熱圧着することによって一つの積層体を作製し、さらに、該積層体を焼結させることで焼結体を作製する。
　焼結におけるプロセスは、まず積層体に含まれる有機物をガラス成分の軟化点以下の温度、例えば５００℃前後で除去した後、ガラス成分や配線部で使用した導電材料の融点によって決定した温度、例えば８００～１０５０℃で焼成する。
　焼結体の表面で剥き出しになった導電部（本実施形態では金属層８）には、Ｎｉ（ニッケル）の無電解メッキを施し、続いてＡｕ（金）の無電解メッキを施す。
　そして、一つの焼結体に対して形成されている複数のＬＣ共振アンテナ１をダイサーにより一つずつ切り出す。このようにして、ＬＣ共振アンテナ１が製造される。
　なお、ＬＣ共振アンテナ１の製造時においては、シートの厚みが変化すると、ばらつきを抑制したい電極板間距離Ｄ２や、前記距離Ｄ１、Ｄ３も変化するため、各製造工程を経た後のシートの厚みを所望の厚みにするための制御が重要である。
　例えば、シート同士を熱圧着する工程（熱圧着工程）や、シートを焼結する工程（焼結工程）では、収縮等の影響でシートの厚みが変化し、また、インダクタ３０や、第一電極板４０１、第二電極板４０２、金属層８を印刷する工程（印刷工程）では、導体パターンの形状や、寸法、ビアの位置等の影響によりシートの厚みが変化する。
　そのため、本実施形態では、シート材を作製する工程、すなわち、テープにスラリーを塗布する工程（塗布工程）において、熱圧着工程、焼結工程、印刷工程でのシートの厚みの変化を考慮してテープに塗布するスラリーの厚みを調整することにより、製造したＬＣ共振アンテナ１の各シートの厚み（すなわち、前記距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）が所望する寸法となるようにしている。より具体的には、スラリーはドクターブレード法によりテープに塗布され、その際のブレードの刃先の高さを調整することによりシートの厚みを調整することができる。
　なお、後工程においても、厚みの変化が安定して常に同じ値の変化になるように、各後工程の製造条件を制御することが好ましい。
　以上のように、本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１によれば、キャパシタ層４が前記積層方向においてインダクタ層３に対して積層されるため、電極板４００を設置する領域をインダクタ３０に対して積層方向で並ぶ領域に確保することができる。そのため、電極板４００（第一電極板４０１、第二電極板４０２）を設置する領域では、電極板４００のサイズを大きく設定することができ、キャパシタ４０の容量を変えないことを前提とすれば、小さいサイズの電極板４００に対して一対の電極板４００の重なり面積を広げることができる分、一対の電極板４００間の距離Ｄ２（電極板間距離）を大きくとることができる。
　また、本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１では、電極板４００のサイズを大きく設定できるため、キャパシタ４０を一対（２枚）の電極板４００のみで構成することが可能となる。
　このように、前記ＬＣ共振アンテナ１は、電極板４００の枚数を２枚に減らした構造とすることにより、電極板４００間の距離のばらつきがキャパシタ４０の容量のばらつきに与える影響を小さくすることができる。
　従って、ＬＣ共振アンテナ１は、電極板４００間の距離のばらつきによるキャパシタ４０の容量のばらつきを抑えることができるという優れた効果を奏し得る。これにより、ＬＣ共振アンテナ１の共振周波数の個体差を小さくすることができるため、通信特性の揃ったＬＣ共振アンテナを製造することが可能になる。
　また、本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１では、前記インダクタ３０と前記一対の電極板４００のうちの前記積層方向において前記インダクタ３０側に配置される電極板４００との距離Ｄ１が、前記積層方向における前記一対の電極板４００間の距離Ｄ２よりも大きくなっているため、キャパシタ４０が前記積層方向においてインダクタ３０から離れた位置に配置される。
　そのため、インダクタ３０から発生する磁束がキャパシタ４０によって遮られ難くなり、磁束の通りが良くなる。
　さらに、本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１では、前記積層方向における前記基準面５０と前記インダクタ３０との距離Ｄ３が、前記積層方向における前記インダクタ３０と前記インダクタ３０側に配置される電極板４００との距離Ｄ１よりも小さく、且つ前記積層方向における前記インダクタ３０と前記インダクタ３０側に配置される電極板４００との距離Ｄ１が、前記一対の電極板４００の間の距離Ｄ２よりも大きくなっている。
　すなわち、インダクタ３０の位置が、誘電体層２の外面に含まれる基準面５０側（非形成領域を通過する磁束が進む方向に沿ってインダクタ３０を誘電体層２の外面側）に寄り、且つキャパシタ４０の第一電極板４０１から離れるため、誘電体層２の外部における強度が高い磁束を放射できるエリアが拡がるとともに、インダクタ３０から発生した磁束がキャパシタ４０の第一電極板４０１によって遮られ難くなる。
　このように、前記ＬＣ共振アンテナ１は、基準面５０と第一電極板４０１の間の限られた範囲内においてインダクタ３０の位置を基準面５０側に寄せることで、誘電体層２の外部のエリアにおける磁束の強度を高めるとともに、インダクタ３０から発生した磁束の強度低下を抑えることができるため、通信の安定性を高めることができる。
　なお、本実施形態のように、ＬＣ共振アンテナ１をブースターアンテナとして用いる場合は、該ＬＣ共振アンテナ１と結合する給電コイルを磁束強度の高いエリアに配置すると、ＬＣ共振アンテナ１と該給電コイルとの結合が強まるため、通信時のエネルギーロスを抑制でき、その結果、通信距離が伸びるという効果が得られる。
　そして、本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１では、前記一対の電極板４００の重なり面積が、前記インダクタ３０の開口面積よりも大きく、且つ前記軸線方向に直交する面方向における前記誘電体層２の面積よりも小さくなっているため、キャパシタ４０の容量を変えないことを前提とすれば、一対の電極板４００の重なり面積を広げた分、一対の電極板４００間の距離Ｄ２を大きくとることができる。
　従って、一対の電極板４００の間隔のばらつきに伴うキャパシタ４０の容量のばらつきを抑え易くすることができる。
　なお、本開示のＬＣ共振アンテナは、上記一実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々変更を行うことは勿論である。
　上記実施形態では、オンチップアンテナのブースターアンテナ或いはＩＣチップとコイルから成る給電コイルのブースターアンテナであることを前提としてＬＣ共振アンテナの説明を行ったが、これに限定されるものではなく、ＬＣ共振アンテナは、例えば、アンテナが一体形成されていないＩＣチップのメインアンテナとしてもよい。この場合、キャパシタ４０にはＩＣチップが直接的に接続される。
　上記実施形態では、インダクタ３０が渦状に形成されていたが、この構成に限定されない。例えば、インダクタ３０は、螺旋状であってもよい。なお、螺旋状のインダクタ３０を構成する場合は、例えば、導電材料により別々の層の層面に形成した複数のパターンを互いに接続すればよい。
　上記実施形態において、特に言及しなかったが、インダクタ３０や、キャパシタ４０の第一電極板４０１、第二電極板４０２の前記面方向におけるサイズは、適宜変更可能である。なお、図５Ａ～図５Ｇに示すＬＣ共振アンテナ１では、インダクタ３０のサイズを大きくし、キャパシタ４０の第一電極板４０１、第二電極板４０２のサイズを小さくしている。
　上記実施形態では、平面視における第一電極板４０１と第二電極板４０２との重なり面積が、インダクタ３０の開口面積、すなわち、非形成領域の面積よりも大きくなっていたが、例えば、前記重なり面積をインダクタ３０の開口面積以下としてもよい。但し、前記重なり面積が大きい方が、第一電極板４０１と第二電極板４０２との距離（電極板間距離）を大きくとることができる。
　上記実施形態において、カバー層５にはパッケージング層７が積層されていたが、カバー層５にはパッケージング層７が積層されていなくてもよい。なお、カバー層５にパッケージング層７を積層している方がＩＣチップＣとＬＣ共振アンテナ１とを一体形成し易くなる。
　上記実施形態において、誘電体層２（ベース層６）には金属層８が積層されていたが、ベース層６には金属層８が積層されていなくてもよい。なお、ＬＣ共振アンテナ１を金属層８が含まれている構造とする場合、予め金属による共振周波数への影響を考慮して共振回路を設計することができるため、金属製の構造物等にＬＣ共振アンテナ１を取り付けても共振周波数が変化してしまうことを防止することができる。
　以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではない。
　（実施例１）
　図５Ａ～図５Ｇに示すＬＣ共振アンテナ１と同様の構造のＬＣ共振アンテナ１を実施例１として用意した。また、実施例１は、設置用凹部７０１にオンチップアンテナを備えたＩＣチップＣを設置した後に樹脂を充填し、ブースターアンテナとして構成した。なお、インダクタ３０と、キャパシタ４０の電極板４００の材質は銅であり、誘電体層２、パッケージング層７の誘電率は、７．７である。
　（実施例２）
　また、図６に示すように、上記実施例１の金属層８を金属Ｍに貼り付けたものを実施例２として用意した。
　（比較例）
　図７に示すように、インダクタ３０とキャパシタ４０とを前記面方向において完全にずれた位置に設けたＬＣ共振アンテナ１において、設置用凹部７０１に、オンチップアンテナを備えたＩＣチップＣを設置し樹脂を充填したものを比較例とした。なお、比較例のＬＣ共振アンテナ１は、金属Ｍには貼り付けていない。
　また、比較例のキャパシタ層４では、４枚の電極板４００を前記積層方向で並べて配置されており、パッケージング層７の一部をキャパシタ層４として構成している。さらに、比較例では、ベース層６がインダクタ形成層３１を兼ねるように構成されている。
　実施例１，２及び比較例のインダクタ３０、キャパシタ４０の詳細な寸法は、下表１の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　なお、実施例１，２及び比較例におけるインダクタ形成層３１、ベース層６、カバー層５、パッケージング層７の厚みは下表２の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　（共振周波数のばらつき測定試験）
　実施例１に係るＬＣ共振アンテナ１を４０個、比較例に係るＬＣ共振アンテナ１を８０個用意し、各ＬＣ共振アンテナ１の共振周波数を測定し、共振周波数のばらつき度合いを確認した。４０個の実施例１に係るＬＣ共振アンテナ１の測定結果を図８に示し、８０個の比較例に係るＬＣ共振アンテナ１の測定結果を図９に示す。
　（試験結果）
　図８、図９に示すように、実施例１に係るＬＣ共振アンテナ１よりも、比較例に係るＬＣ共振アンテナ１の方が共振周波数に大きな個体差が生じていることから、電極板４００の極板間隔を広くとって、電極板４００の枚数を少なくすると、共振周波数に生じる個体差、すなわち、キャパシタ４０の容量のばらつきを抑えることができることが分かる。
　（設置対象物の違いによる共振周波数への影響測定試験）
　実施例１，２に係るＬＣ共振アンテナ１をそれぞれ４０個ずつ用意し、各ＬＣ共振アンテナ１の共振周波数を測定した。そして、４０個分の実施例１のＬＣ共振アンテナ１の共振周波数の平均値と、４０個分の実施例２のＬＣ共振アンテナ１の共振周波数の平均値とを求めた。
　（試験結果）
　実施例１のＬＣ共振アンテナ１の共振周波数の平均値は９２１．０ＭＨｚであり、実施例２のＬＣ共振アンテナ１の共振周波数の平均値は９１９．０ＭＨｚであった。この試験結果から、実施例１，２のＬＣ共振アンテナ１のように、金属層８を備えていれば、取付対象物が金属であっても共振周波数に影響（変化）が少なく、取付対象物が金属である場合と非金属である場合とで共振周波数が変わってしまうことを抑制できることが分かる。
　（実施例３～２２）
　続いて、インダクタ３０とキャパシタ４０の距離Ｄ１と磁束の通り易さとの関係性を確認すべく、実施例３～２２を用意した。実施例３～２２は、図５Ａ～図５Ｇに示す構造のＬＣ共振アンテナ１から金属層８を除いたものである。
　実施例３～９は、何れも前記積層方向における一対の電極板４００間の距離Ｄ２が０．０６ｍｍとなるように構成されている。また、実施例３～９は、前記積層方向におけるインダクタ３０と第一電極板４０１との距離Ｄ１が個々に異なっており、実施例３の前記距離Ｄ１が最も小さく、実施例９の前記距離Ｄ１が最も大きくなっている。
　なお、実施例３～９の各実施例において、一方の電極板４００（第一電極板４０１）と他方の電極板４００（第二電極板４０２）とは、互いに同じサイズとなっている。また、実施例３～９では、通信周波数が９２０ＭＨｚとなるように電極板４００の縦幅Ｃｙを調整しているため、実施例毎に電極板４００の縦幅Ｃｙが異なっている。
　実施例３～９の前記距離Ｄ１、Ｄ２及び電極板４００の横幅Ｃｘ，縦幅Ｃｙの一覧を下表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　実施例１０～１７は、何れも前記積層方向における一対の電極板４００間の距離Ｄ２が０．０５ｍｍとなるように構成されている。また、実施例１０～１７は、前記積層方向におけるインダクタ３０と第一電極板４０１との距離Ｄ１が個々に異なっており、実施例１０の前記距離Ｄ１が最も小さく、実施例１７の前記距離Ｄ１が最も大きくなっている。
　なお、実施例１０～１７の各実施例においても、一方の電極板４００（第一電極板４０１）と他方の電極板４００（第二電極板４０２）とは互いに同じサイズとなるように形成されている。また、実施例１０～１７では、通信周波数が９２０ＭＨｚとなるように各電極板４００の縦幅Ｃｙを調整しているため、実施例毎に電極板４００の縦幅Ｃｙが異なっている。
　実施例１０～１７の前記距離Ｄ１、Ｄ２及び電極板４００の横幅Ｃｘ，縦幅Ｃｙの一覧を下表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　実施例１８～２２は、何れも前記積層方向における一対の電極板４００間の距離Ｄ２が０．０４ｍｍとなるように構成されている。また、実施例１８～２２は、前記積層方向におけるインダクタ３０と第一電極板４０１との距離Ｄ１が個々に異なっており、実施例１８の前記距離Ｄ１が最も小さく、実施例２２の前記距離Ｄ１が最も大きくなっている。
　なお、実施例１８～２２の各実施例においても、一方の電極板４００（第一電極板４０１）と他方の電極板４００（第二電極板４０２）とは互いに同じサイズとなるように形成されている。また、実施例１８～２２では、通信周波数が９２０ＭＨｚとなるように各電極板４００の縦幅Ｃｙを調整しているため、実施例毎に電極板４００の縦幅Ｃｙが異なっている。
　実施例１８～２２の前記距離Ｄ１、Ｄ２及び電極板４００の横幅Ｃｘ，縦幅Ｃｙの一覧を下表５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
（電磁界シミュレーションに基づく通信距離の評価）
　実施例３～２２のＬＣ共振アンテナ１について、電磁界シミュレーションにより磁場分布を算出し、この磁場分布を基にして通信距離を算出した。図１０に示すように、前記電極板間距離Ｄ２が０．０６ｍｍの場合（実施例３～９の場合）、０．０５ｍｍの場合（実施例１０～１７の場合）、０．０４ｍｍの場合（実施例１８～２２の場合）、何れの場合においても、前記距離Ｄ１が広がるにつれて通信距離も伸びていることから、前記距離Ｄ１が広がるとインダクタ３０から発生する磁束がキャパシタ４０によって遮られ難くなるため、磁束の通りが良くなる分、通信距離も伸びることが分かる。
　１…共振アンテナ、２…誘電体層、３…インダクタ層、４…キャパシタ層、５…カバー層、６…ベース層、７…パッケージング層、８…金属層、３０…インダクタ、３１…インダクタ形成層、４０…キャパシタ、５０…基準面、７０…周壁層、３００…外周接続端部、３０１…内周接続端部、３０２…外周ライン部、３０３…中間ライン部、３０４…内周ライン部、３０５…内側接点部、３１０…インダクタ形成面、３１０ａ…外周側第一ビア、３１０ｂ…内周側第一ビア、４００…電極板、４０１…第一電極板、４０１ａ…第一極板部、４０２…第二電極板、４０２ａ…第二極板部、４０２ｂ…接続用延出部、４１０…中間層、４１０ａ…第二ビア、７００…内周面、７０１…設置用凹部、Ｃ…チップ、Ｄ１…距離、Ｄ２…距離、Ｄ３…距離、Ｍ…金属、Ｐ…交点、Ｓ…非形成領域、ＶＬ…仮想直線

Claims (4)

  1. 　コイル状のインダクタが設けられたインダクタ層と、
    　該インダクタのコイル中心の軸線方向において該インダクタ層に積層されるキャパシタ層とを備え、
    　前記キャパシタ層には、前記インダクタに接続されるキャパシタが設けられ、
    　該キャパシタは、積層方向において互いに間隔をあけた状態で平行に並ぶ一対の電極板を備える、
    　ＬＣ共振アンテナ。
  2. 　前記インダクタと、前記一対の電極板のうちの前記積層方向において前記インダクタ側に配置される電極板との距離が、前記積層方向における前記一対の電極板間の距離以上になっている、
    　請求項１に記載のＬＣ共振アンテナ。
  3. 　前記インダクタ層及び前記キャパシタ層を含む誘電体層を有し、
    　該誘電体層の外面には、
    　前記インダクタ層に対して前記キャパシタ層と前記積層方向における反対側に位置し且つ前記積層方向において前記インダクタに最も近い平面である基準面が含まれ、
    　前記積層方向における前記基準面と前記インダクタとの距離が、前記積層方向における前記インダクタと前記インダクタ側に配置される電極板との距離よりも小さく、且つ前記積層方向における前記インダクタと前記インダクタ側に配置される電極板との距離が、前記一対の電極板の間の距離よりも大きくなっている、
    　請求項２に記載のＬＣ共振アンテナ。
  4. 　前記一対の電極板における前記積層方向で重なり合う面積が、前記インダクタの開口面積よりも大きく、且つ前記積層方向に直交する面方向における前記インダクタ層及び前記キャパシタ層を含む誘電体層の面積よりも小さくなっている、
    　請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のＬＣ共振アンテナ。
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