アンテナ装置
【課題】非接触で通信を行うＲＦＩＤシステムで使用するアンテナ装置において、共振周波数の変動を抑制して生産性の向上を図るとともに、通信距離の確保ないしは通信範囲の拡大を可能にするアンテナ装置を得ることを目的とする。
【解決手段】ＲＦＩＤシステムで使用されるアンテナ装置１は、磁性シート２と、磁性シート２に近接して配置される基材６に設けられるスパイラル状アンテナ素子で構成されたアンテナ部３とを備え、磁性シート２の外形寸法は、アンテナ部３の外形寸法よりも大きい寸法である。
【解決手段】ＲＦＩＤシステムで使用されるアンテナ装置１は、磁性シート２と、磁性シート２に近接して配置される基材６に設けられるスパイラル状アンテナ素子で構成されたアンテナ部３とを備え、磁性シート２の外形寸法は、アンテナ部３の外形寸法よりも大きい寸法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、非接触で通信を行うＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ：無線周波数識別）システムで使用するアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦＩＤシステムでは、ＩＣカードやＩＣタグなどの無線通信媒体とリーダーやリーダー・ライターなどの無線通信媒体処理装置とが電磁誘導方式やマイクロ波方式による通信を行うが、無線通信媒体や無線通信媒体処理装置に用いられるアンテナ装置は、例えば図１に示すように、周囲にある金属の影響を受け易い構造であるので、磁界が弱くなり、通信に必要な相互インダクタンスが不十分となって、通信距離が短くなる、あるいは、通信ができなくなるということが起こる。
【０００３】
図１２は、無線通信媒体や無線通信媒体処理装置に用いられる従来のアンテナ装置を説明する分解斜視図である。図１２に示すように、無線通信媒体や無線通信媒体処理装置に用いられる従来のアンテナ装置１０１は、基材１０６の上に、保護部材１０７、フェライトなどによる磁性シート１０２、保護部材１０８をこの順に積層した構成である。つまりアンテナ装置１０１は、両面を保護部材１０７，１０８でコーティングした磁性シート１０２を基材１０６の上面に配置した構成である。
【０００４】
基材１０６の上面には、所定形状のループアンテナ素子からなるアンテナ部１０３が設けられる。また、基材１０６の上面には、端子接続部１０５がこのアンテナ部１０３の一側辺に交差して設けられる。なお、符号１０９はスルーホールである。この端子接続部１０５が形成される領域が整合回路１０４であり、図示してないが整合素子としてチップコンデンサが設けられている。保護部材１０７、磁性シート１０２、保護部材１０８にそれぞれ設けてある切り欠き部は、この整合回路１０４に対応する領域部分である。この図１２に示す従来のアンテナ装置のアンテナ部の等価回路は、図１３に示すように、インダクタンスＬとコンデンサＣとの並列回路で表される。
【０００５】
この種のアンテナ装置における上記した問題を解決するため、従来では、磁性シート１０２をアンテナ部１０３に近接させて設置する、あるいは当接させて設置することで周囲にある金属の影響を受け難くし、アンテナ部１０３の発する磁界を強化するなどの工夫がなされている（例えば特許文献１等）。
【０００６】
一方、無線通信媒体や無線通信媒体処理装置に用いられるアンテナ装置では、通信の安定性を確保するため、共振周波数を所望の周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）に合わせ込む必要がある。
【特許文献１】特開２００６−４１９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１２に示した構成のアンテナ装置では、アンテナ部１０３のコイル近傍では非常に強い磁界強度が生ずるので、磁性シート１０２のアンテナ部１０３に対する配置位置関係が僅かでもずれると、アンテナ装置１０１の共振周波数が大きく変化してしまうので、上記したように、周囲にある金属の影響を受け難くするために、磁性シート１０２をアンテナ部１０３に近接させ、あるいは当接させて設置する措置を採る場合、その配置位置の位置合わせが面倒であり、整合回路１０４のチップコンデンサを厳選して精密に共振周波数を合わせ込むことを行っているが、共振周波数ずれによる不良品が多く発生し、生産性の向上が図れないという問題がある。
【０００８】
また、図１２に示した構成のアンテナ装置では、アンテナ部１０３や磁性シート１０２の大きさ、磁性シート１０２の透磁率などによって共振周波数が容易にずれてしまうので、通信距離の向上を目的にアンテナ部１０３のコイルターン数を増やしたり、磁性シート１０２の厚みを厚くしたりすると、同様にアンテナ装置１０１の共振周波数の調整が困難となり、同様に生産性の向上が図れないという問題がある。
【０００９】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、非接触で通信を行うＲＦＩＤシステムで使用するアンテナ装置において、共振周波数の変動を抑制して生産性の向上を図るとともに、通信距離の確保ないしは通信範囲の拡大を可能にするアンテナ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成するために、この発明は、ＲＦＩＤシステムで使用されるアンテナ装置であって、磁性シートと、前記磁性シートに近接して配置される基材に設けられるスパイラル状アンテナ素子で構成されたアンテナ部とを備え、前記磁性シートの外形寸法は、前記アンテナ部の外形寸法よりも大きい寸法であることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、磁性シートの外形寸法をアンテナ部の外形寸法よりも大きくするという簡単な構成で、共振周波数の変動を抑制することができる。したがって、製造工程において共振周波数のずれによる不良品の発生を減らすことができ、生産性の向上が図れ、コストの低減効果が期待できる。そして、アンテナ部に対する磁性シートの位置合わせに高精度を要さず、また基材は片面のみ使用の安価なものでよいなどの措置が採れるのでこの点からもコストの低減が図れる。加えて、通信の安定性が向上するので、通信距離の確保ないしは通信範囲の拡大が可能になる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、非接触で通信を行うＲＦＩＤシステムで使用するアンテナ装置を、高い生産性の下で、しかも低コストで得ることができ、所定の通信距離を確保することや通信範囲を拡大することが可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に図面を参照して、この発明にかかるアンテナ装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるアンテナ装置を説明する分解斜視図である。図２は、図１に示す整合回路部分のＡ−Ａ線断面図である。
【００１５】
図１に示すように、無線通信媒体や無線通信媒体処理装置に用いられるこの実施の形態１によるアンテナ装置１は、基材６の上に、保護部材７、フェライトなどによる磁性シート２、保護部材８をこの順に積層した構成である。つまり、アンテナ装置１は、両面を保護部材７，８でコーティングした磁性シート２を基材６の上面に配置した構成である。
【００１６】
基材６の上面には、所定形状のアンテナパターンからなるアンテナ部３が設けられる。また、基材６の上面には、端子接続部５がこのアンテナ部３の一側辺に交差して設けられる。この端子接続部５が形成される領域が整合回路４であり、図２に示す態様でチップコンデンサ１２が設けられている。保護部材７、磁性シート２、保護部材８のこの整合回路４に対応する領域部分には、切り欠き部が設けられている。
【００１７】
ここで、図１に示すアンテナ装置１の構成要素は、図１２に示した従来のアンテナ装置１０１と同様であるが、この実施の形態１では、磁性シート２の外形寸法を、アンテナ部３のそれよりも大きくしてある。具体的には、磁性シート２の外形寸法は、アンテナ部３のそれよりも１ｍｍ以上大きくなっている。これによって、磁性シート２のアンテナ部３に対する貼り合わせ位置が磁性シート２の面内で多少ずれても、アンテナ装置１の共振周波数を安定化させることができる（図５参照）。つまり、磁性シート２のアンテナ部３に対する貼り合わせ作業が容易になるので、生産性の高いアンテナ装置を実現することができる。
【００１８】
以下では、まず各構成要素の素性について説明し、その後、製造手順ついて説明する。磁性シート２は、フェライトやパーマロイ、センダスト、珪素合板等の金属材料をアンテナ装置１の素子を構成する形態に形成したもので、０．０５ｍｍ〜３ｍｍ程度の厚さに形成されるシート状（あるいは板状、膜状、層状）のものである。
【００１９】
この磁性シート２としては、軟磁性フェライトが好ましい。フェライト粉体は、乾式プレス成形し焼成することによって焼成体、高密度のフェライト焼成体とすることができるが、その密度は３．５ｇ／ｃｍ3以上とし、その大きさは結晶粒界以上が好ましい。
【００２０】
軟磁性フェライトは、Ｎｉ−ＺｎＯ3、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、または、Ｆｅ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＭｎＯ、ＣｕＯで構成されていてもよい。また、軟磁性フェライトは、アモルファス合金、パーマロイ、電磁鋼、珪素鉄、Ｆｅ−Ａｌ合金、センダスト合金のいずれかの磁性体の単層であってもよく、フェライト、アモルファス箔、パーマロイ、電磁鋼、センダストの積層体であってもよく、また、様々な磁性体を組み合わせた積層体であってもよい。
【００２１】
更には、軟磁性フェライトは、フェライト、アモルファス合金、パーマロイ、電磁鋼、珪素鉄、Ｆｅ−Ａｌ合金、センダスト合金の単体、または積層体を樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルムの少なくとも１つの手段によりコーティングをおこなったものでもよい。加えて、軟磁性フェライトは、フェライト、アモルファス箔、パーマロイ、電磁鋼、センダスト単体および積層体が、磁性体固片の集合体であってもよい。
【００２２】
それらを整合配置することにより、磁性シート２の総厚に対して磁性体を効率よく形成できる。また、全ての磁性体固片がその上下面を略同一面となるように配置することで、磁性シート２に要求される厚み寸法や、機械的強度、その他の物理的性能の範囲において磁性体の最大限の体積を利用することができ、高い磁気性能を得ることができる。
【００２３】
このように、磁性シート２は、単層、多層構造、または磁性体固片からなるが、それらを両面テープまたは微粘着テープ等に固定し、ローラーによって粉砕することにより、磁性シート２に柔軟性を与えることができる。そして、磁性シート２の加工性がよくなり、加工時の負荷も少なくなるので、製品の低コスト化も実現できる。また、ローラーによって粉砕することで、磁性シート２に隙間ができるので、磁性シート２の上に樹脂を印刷する場合に、樹脂が磁性シート２に滲み込んでバインダーの役割を果たし、磁性シート２に更に柔軟性をもたせることが可能となる。
【００２４】
また、磁性シート２は、樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルムの少なくとも１つの手段によってコーティングを行うことで、柔軟性が高くて優れた耐久性を確保することができるのに加えて、表面抵抗が高く、表面にパターン印刷やめっきなどによる回路形成を行うことが容易となる。
【００２５】
また、磁性シート２は、保護部材７、８によってコーティングされるが、上記のように非常に優れた柔軟性を有しているので、パンチング等により、容易に打ち抜き成形加工ができる。したがって、複雑な形状の加工も低コストで、しかも大量に成形できる。磁性シート２を打ち抜き加工することで、図１に示されているように、磁性シート２の開口部に整合回路４、端子接続部５を設けることができる。
【００２６】
そして、通常磁性シート２の焼成体は、非常に脆いので、焼成体上にアンテナ部３や整合回路４、端子接続部５を形成することはできないが、上記のように予め磁性シート２を樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルム等の手段（保護部材７、８）によってコーティングすることにより磁性シート２に密着する形でアンテナ部３や整合回路４、端子接続部５を形成することができるので、アンテナ装置１の小型化および薄型化を可能にしている。なお、磁性シート２は、スリットを設けることにより、磁性シート２を容易に分割することができるので、一層柔軟性及び加工性に優れた磁性シート２が実現できる。
【００２７】
次に、アンテナ部３を構成するアンテナ素子は、導体をスパイラル状に形成したものである。スパイラルの構造としては、中央に開口部を備えていればよく、そのスパイラル形状は、円形または略矩形または多角形のいずれであってもよい。スパイラル構造とすることで、十分な磁界を発生させ得るので、誘導電力の発生と、相互インダクタンスによる無線通信媒体と無線通信媒体処理装置との通信とを可能にする。
【００２８】
アンテナ素子の材質としては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル等の導電性の金属製線材、金属製板材、金属製箔材、または金属製筒材等から適宜選択することができ、金属線、金属箔、導電性ペースト、めっき転写、スパッタ、蒸着、もしくは、スクリーン印刷により形成することができる。
【００２９】
ここで、整合回路４は、基材６に形成されたアンテナ部３のスパイラル状アンテナ素子の導体間を橋渡しするように実装されたチップコンデンサ１２とインピーダンス整合を採る分布定数線路とで構成されるので、整合回路４をスパイラル状アンテナ素子上に形成することができ、アンテナ装置１を小型化することができる。このことから、磁性シート２では、切り欠き部を整合回路４に対応する最小限の大きさとすることで、磁性特性に優れたアンテナ装置１を実現するようにしている。
【００３０】
なお、磁性シート２の表面抵抗が大きいことから、磁性シート２の表面もしくは磁性シート２の内部に直接回路を形成できるので、従来は別体で形成する必要があったアンテナ部３や整合回路４、端子接続部５を磁性シート２と一体で形成することが可能である。これによって、非常に薄型のアンテナ装置１を形成することが可能となる。
【００３１】
次に、基材６は、ポリイミド、ＰＥＴ、ガラエポ基板等で形成することが可能であり、ポリイミド、ＰＥＴ等に形成することで薄くて柔軟性を有するアンテナ部３を形成することができる。また、ポリイミド、ＰＥＴ等のフィルムはコストが安いことから、低価格のアンテナ装置１を作製することが可能となる。
【００３２】
この基材６は、アンテナ部３を形成し整合回路を設けるとしても、片面だけでの配線で済むので、スルーホールの必要がなくなり、安価に構成することができ、低コスト化を実現できる。
【００３３】
次に、整合回路４は、整合素子として使用するチップコンデンサ１２をスパイラル状アンテナ素子の導体間を橋渡しするように実装し、図３に示すように実装するチップコンデンサ１２の数に応じてインピーダンスの整合が図れるように構成できるので、不整合による定在波の発生を抑制して動作の安定した損失の少ないアンテナ装置１を実現する。
【００３４】
図３は、図１に示すアンテナ部を構成するスパイラル状アンテナ素子が４ターンである場合の整合回路の構成例を示す拡大図である。図３に示すように、整合回路４は、分布定数線路として構成され、スパイラル状アンテナ素子が４ターンであるので、インピーダンスの整合を図るスタブ１３が４個設けられている。各分布定数線路をレーザーやルーター等の機械加工によりトリミングを行うことで、アンテナ装置１の共振周波数を調整することができる。また、整合回路４上に形成された端子上にチップコンデンサ１２やチップインダクタを搭載することによってもアンテナ装置１の共振周波数を調整することも可能である。
【００３５】
図４は、図１に示すアンテナ部を構成するスパイラル状アンテナ素子が４ターンである場合のアンテナ部の等価回路図である。スパイラル状アンテナ素子が４ターンである場合には、４つのチップコンデンサを実装するので、アンテナ部３の等価回路は、図４に示すように、従来例（図１３）で示したインダクタンスＬとコンデンサＣとの並列回路の４個を直列に接続した構成となる。直列に接続された４個のコンデンサＣは、それぞれチップコンデンサ１２に対応し、整合回路４において、４個のチップコンデンサ１２の容量を個別に調整することで、共振周波数の微調整が可能となり、生産性が向上する。
【００３６】
次に、端子接続部５は、金、銀、銅、アルミ、ニッケル等の導電性の金属製線材、金属製板材、金属製箔材、または金属製筒材等から適宜選択することができ、金属線、金属箔、導電性ペースト、めっき転写、スパッタ、蒸着、もしくは、スクリーン印刷により形成することができる。
【００３７】
この端子接続部５は、スパイラル状アンテナ素子のパターンを跨ぐように形成してもよく、スパイラル状アンテナ素子のパターンを跨がずに端部で対向するように形成してもよい。なお、前記したように、磁性シート２の表面抵抗が大きいことから、この端子接続部５は、磁性シート２の表面に直接形成できる。
【００３８】
最後に、保護部材７，８は、樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルムの少なくとも１つの手段が用いられる。アンテナ装置１およびアンテナ装置１を構成する各部品の曲げや撓み等に対する柔軟性だけではなく、耐熱性、耐湿性等の耐候性を考慮して選定を行う。また、アンテナ装置１およびアンテナ装置１を構成する各部品の片面、両面、片側面、両側面または全面を、保護部材７，８によってコーティングしてもよい。
【００３９】
特に磁性シート２の焼成体は、そのままでは、通常、曲げや撓み等に対して破壊されてしまうのに対して、焼成体の磁性シート２の片面、両面、片側面、両側面または全面が、樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルム等の手段（保護部材７，８）によってコーティングされていると、優れた柔軟性を有するようになる。しかも、表面抵抗が高くなるので、表面にパターン印刷やめっきなどによる回路形成を行うことが容易になる。
【００４０】
次に、アンテナ装置１の製造手順について説明する。まず、磁性シート２の焼成体は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトまたはＭｎ−Ｚｎ系フェライトのいずれかである。ここでは、磁性シート２の焼成体は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトであるとするが、このＮｉ−Ｚｎ系フェライトは、Ｆｅ2Ｏ3を４８．５ｍｏｌ％、ＺｎＯを２０．５５ｍｏｌ％、ＮｉＯを２０．５５ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．４０ｍｏｌ％の組成比率で配合し、７５０℃から９００℃の範囲にて４時間焼成したものである。
【００４１】
このような組成の磁性仮焼粉体３０００ｇと、水溶性結合材としてメトローズ６０ＳＨ４０００（信越化学工業製）１３５ｇと、油性可塑材としてセラミゾールＣ−０８（日本油脂製）２７０ｇと、蒸留水３４０ｇとをミキサーにて２０分混合し、さらに３本ロールを３回パスさせて、はい土とし、このはい土を５℃にて９６時間保存、熟成した後、真空押し出し成型装置にて厚さ約３ｍｍのシートを作製する。
【００４２】
そして、このシートを９５℃のドラム式乾燥機の表面をパスさせることで乾燥させ、所定の寸法に切断し、厚さ０．９ｍｍのシートを作製し、９００℃にて３時間焼成して厚み０．８ｍｍの焼成体を作製する。
【００４３】
その後、この焼成体を両面テープに貼り付け、焼成体の上に保護テープを貼り合わせてローラーを通過させ焼成体を粉砕する。焼成体を粉砕することで磁性シート２に柔軟性を持たせると同時に磁性シート２が柔らかくなるので加工性がよくなり、加工時の負荷も少なくなる。
【００４４】
この粉砕した磁性シート２にプレス加工機等により打ち抜き加工を行って、磁性シート２の外形寸法をアンテナ部３の外形寸法よりも１ｍｍ以上大きな寸法にすると同時に、切り欠き部を形成する。そして、磁性シート２の両面テープ側の保護シート（保護部材７）を剥がし、基材６上に予め形成して置いたアンテナ部３のスパイラル状アンテナ素子とチップコンデンサ１２とを半田にて一体化したアンテナ部品を磁性シート２の両面テープ側に貼り付ける。磁性シート２の外形寸法が大き目になっているので、この貼り付け作業では、高精度の位置合わせが要求されず、所望の共振周波数を安定的に得ることでき（図５参照）、共振周波数ずれの不良品が減るので生産性が向上する。
【００４５】
最後に、整合回路４の一部である分布定数線路を必要に応じてレーザー加工装置にてトリミングを行ってアンテナ装置１の共振周波数の調整を行う。このような工程を経てアンテナ装置１が完成する。このアンテナ装置１を携帯電話機等の小型端末に搭載する場合には、スパイラル状アンテナ素子が形成された基材６に両面テープ、接着剤、粘着層、または樹脂等を塗布することで、小型携帯端末の必要な箇所に貼り付ける。
【００４６】
ここで、図５を参照して、この実施の形態１によるアンテナ装置１にて実現している共振周波数の特性について説明する。図５は、図１に示す磁性シートの外形寸法をアンテナ部の外形寸法の前後に変化させたときの共振周波数の変化特性を示す図である。図５では、横軸がアンテナ部３の外形寸法に対する差分で表した磁性シート２の寸法（ｍｍ）であり、縦軸が共振周波数変動係数（ｋＨｚ／μｍ）である。
【００４７】
図５に示す測定結果から、アンテナ部３に対して磁性シート２の外形寸法を１ｍｍ以上大きくすると、アンテナ装置１の共振周波数の変動係数が小さくなり、共振周波数が安定することが解る。これによって、共振周波数のずれによる不良品の発生を減らすことができ、また、上記のように作業性が向上するので、アンテナ装置の生産性を向上させることができ、コストの低減効果が期待できる。加えて、通信の安定性が向上する。
【００４８】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２によるアンテナ装置の構成を示す断面図である。なお図６では、図２（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。
【００４９】
図６に示すように、この実施の形態２によるアンテナ装置では、図２（実施の形態１）に示した構成において、基材６と保護部材７を介した磁性シート２との間に、低透磁率層９が設けられている。
【００５０】
低透磁率層９は、樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルムの少なくとも１つの手段で構成される。
【００５１】
この低透磁率層９は、次のような手順で設けてある。即ち、実施の形態１にて説明した製造手順において、磁性シート２の寸法と切り欠き部とを定めた磁性シート２の両面テープ側の保護シート（保護部材７）を剥がした後、基材６上に予め形成して置いたアンテナ部３のスパイラル状アンテナ素子とチップコンデンサ１２とを半田にて一体化したアンテナ部品上に３０μｍの両面テープを貼り付けて低透磁率層９を形成し、この上に磁性シート２の両面テープ側の剥がしておいたシートを貼り付けることで、低透磁率層９をアンテナ部３と磁性シート２との間に介在させてある。
【００５２】
このように、アンテナ部３と磁性シート２との間を低透磁率にすることで、アンテナ装置の共振周波数の変動を低く抑えることができる（図７参照）。図７では、アンテナ部３と磁性シート２との間に低透磁率層９を設けた場合とアンテナ部３と磁性シート２とを密着させた場合とにおいて、磁性シート２の外形寸法をアンテナ部３の外形寸法の前後に変化させたときの共振周波数の変化特性を比較して示されている。
【００５３】
図７において、横軸は、アンテナ部３の外形寸法に対する差分で表した磁性シート２の寸法（ｍｍ）であり、縦軸が共振周波数（ＭＨｚ）である。符号２０は、アンテナ部３と磁性シート２とを密着させた場合の特性曲線であり、符号２１は、アンテナ部３と磁性シート２との間に低透磁率層９を設けた場合の特性曲線である。図７に示す測定結果から、アンテナ部３と磁性シート２とを密着させるよりもアンテナ部３と磁性シート２との間に低透磁率層９を設けた方が、共振周波数の変動が小さくなることが解る。
【００５４】
したがって、この実施の形態２によるアンテナ装置では、アンテナ部と磁性シートとの間を低透磁率にして実施の形態１によるアンテナ装置よりも共振周波数の安定性を向上させるので、実施の形態１と同様に共振周波数ずれによる不良品の発生を減らすことができるので、アンテナ装置の生産性を向上させることができる。また、実施の形態１によるアンテナ装置よりも、一層通信距離の安定性を高めることができる。
【００５５】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３によるアンテナ装置の構成を示す断面図である。なお図８では、図２（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。
【００５６】
図８に示すように、この実施の形態３によるアンテナ装置では、図２（実施の形態１）に示した構成において、磁性シート２の図中上面を被覆する保護部材８の上に、低透磁率層１０と金属部材１１とがこの順に積層されている。
【００５７】
低透磁率層１０は、低透磁率層９と同様に、樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルムの少なくとも１つの手段で構成される。
【００５８】
この低透磁率層１０と金属部材１１は、次のような手順で設けてある。即ち、実施の形態１にて説明した製造手順において、磁性シート２の寸法と切り欠き部とを定めた磁性シート２の両面テープ側の保護シート（保護部材７）を剥がし、基材６上に予め形成して置いたアンテナ部３のスパイラル状アンテナ素子とチップコンデンサ１２とを半田にて一体化したアンテナ部品上に磁性シート２の両面テープ側の剥がしておいたシートを貼り付けた後、その磁性シート２の上（具体的には保護部材８の上）に３０μｍの両面テープを貼り付けて低透磁率層１０を形成し、その上に金属部材１１を貼り付けることで、低透磁率層１０と金属部材１１とをこの順に積層してある。
【００５９】
このような構成とすることで、金属部材１１がシールドの役割を有するので、アンテナ部３から発せられる磁界の外部に向けての漏洩を防止できる。そして、磁性シート２と金属部材１１との間を低透磁率に維持するので、アンテナ装置の共振周波数の変動を低く抑えることができる（図９参照）。
【００６０】
図９では、図８に示す磁性シート２と金属部材１１との間に低透磁率層１０を設けた場合と磁性シート２と金属部材１１とを密着させた場合とにおいて、磁性シート２の外形寸法をアンテナ部３の外形寸法の前後に変化させたときの共振周波数の変化特性を比較して示す図が示されている。
【００６１】
図９において、横軸は、アンテナ部３の外形寸法に対する差分で表した磁性シート２の寸法（ｍｍ）であり、縦軸が共振周波数（ＭＨｚ）である。符号２３は、磁性シート２と金属部材１１とを密着させた場合の特性曲線であり、符号２４は、磁性シート２と金属部材１１との間に低透磁率層１０を設けた場合の特性曲線である。図９に示す測定結果から磁性シート２と金属部材１１とを密着させるよりも磁性シート２と金属部材１１との間に低透磁率層１０を設けた方が、共振周波数の変動が小さくなることが解る。
【００６２】
したがって、この実施の形態３によるアンテナ装置では、磁性シートのアンテナ部と反対側にシールド効果を持つ金属部材を配置する場合に、磁性シートと金属部材との間を低透磁率にして共振周波数の安定性を確保するので、実施の形態１と同様に共振周波数ずれによる不良品の発生を減らすことができ、アンテナ装置の生産性を向上させることができる。また、通信距離の安定性を高めることができる。
【００６３】
そして、金属部材を設けることで、アンテナ部から発せられる磁界の外部に向けての漏洩を防止できるので、例えば当該アンテナ装置の内側のみに存在する無線通信媒体のみとのやり取りを行いたい場合に好適なアンテナ装置が実現できる。
【００６４】
（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４によるアンテナ装置の構成を示す断面図である。なお、図１０では、図２（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態４に関わる部分を中心に説明する。
【００６５】
図１０に示すように、この実施の形態４によるアンテナ装置では、図２（実施の形態１）に示した構成において、基材６と保護部材７を介した磁性シート２との間に、低透磁率層９が設けられている。また、磁性シート２の図中上面を被覆する保護部材８の上に、低透磁率層１０と金属部材１１とがこの順に積層されている。
【００６６】
低透磁率層９，１０の素性については、実施の形態２，３に説明した通りである。製造手順も「実施の形態２＋実施の形態３」である。即ち、実施の形態１にて説明した製造手順において、磁性シート２の寸法と切り欠き部とを定めた磁性シート２の両面テープ側の保護シート（保護部材７）を剥がした後、基材６上に予め形成して置いたアンテナ部３のスパイラル状アンテナ素子とチップコンデンサ１２とを半田にて一体化したアンテナ部品上に３０μｍの両面テープを貼り付けて低透磁率層９を形成し、この上に磁性シート２の両面テープ側の剥がしておいたシートを貼り付けることで、低透磁率層９をアンテナ部３磁性シート２との間に介在させる。
【００６７】
そして、この磁性シート２の上（具体的には保護部材８の上）に３０μｍの両面テープを貼り付けて低透磁率層１０を形成し、その上に金属部材１１を貼り付けることで、低透磁率層１０と金属部材１１とをこの順に積層する。
【００６８】
このような構成とすることで、金属部材１１がシールドの役割を有するので、アンテナ部３から発せられる磁界の外部に向けての漏洩を防止できる。そして、アンテナ部３と磁性シート２との間及び磁性シート２と金属部材１１との間を、それぞれ低透磁率に維持するので、アンテナ装置の共振周波数の変動を低く抑えることができる（図１１参照）。
【００６９】
図１１では、図８に示すアンテナ部と磁気シートとの間及び磁性シートと金属部材との間にそれぞれ低透磁率層を設けた場合とそれぞれの間に低透磁率層を設けずに密着させた場合とにおいて、磁性シートの外形寸法をアンテナ部の外形寸法の前後に変化させたときの共振周波数の変化特性を比較して示す図が示されている。
【００７０】
図１１において、横軸は、アンテナ部３の外形寸法に対する差分で表した磁性シート２の寸法（ｍｍ）であり、縦軸が共振周波数（ＭＨｚ）である。符号２５は、アンテナ部３と磁性シート２との間及び磁性シート２と金属部材１１との間をそれぞれ密着させた場合の特性曲線であり、符号２６は、アンテナ部３と磁性シート２との間及び磁性シート２と金属部材１１との間に低透磁率層９，１０をそれぞれ設けた場合の特性曲線である。図１１に示す測定結果から、アンテナ部３と磁性シート２との間及び磁性シート２と金属部材１１との間をそれぞれ密着させるよりも、アンテナ部３と磁性シート２との間及び磁性シート２と金属部材１１との間を、それぞれ低透磁率に維持する方が、共振周波数の変動が小さくなることが解る。
【００７１】
したがって、この実施の形態４によるアンテナ装置では、磁性シートのアンテナ部と反対側にシールド効果を持つ金属部材を配置する場合に、アンテナ部と磁性シートとの間及び磁性シートと金属部材との間をそれぞれ低透磁率にして共振周波数の安定性を確保するので、実施の形態１と同様に共振周波数ずれによる不良品の発生を減らすことができ、アンテナ装置の生産性を向上させることができる。また、通信距離の安定性を高めることができる。
【００７２】
そして、シールド効果を有する金属部材を設けることで、アンテナ部から発せられる磁界の外部に向けての漏洩を防止できるので、例えば当該アンテナ装置の内側のみに存在する無線通信媒体のみとのやり取りを行いたい場合に好適なアンテナ装置が実現できる。
【００７３】
また、以上説明した実施の形態１〜４では、複数の整合用チップコンデンサを設けることで、個々のチップコンデンサが与える周波数への影響度が下がるので、高精度コンデンサや選別工程などが不要となり、生産性の向上と低コスト化が図れる。加えて、アンテナ部と整合回路とを同一面上で構成できるので、基材には安価な片面基板が使用でき、この点からも低コストのアンテナ装置が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上のように、この発明にかかるアンテナ装置は、非接触で通信を行うＲＦＩＤシステムで使用する場合に、共振周波数の変動を抑制して生産性の向上を図り、低コスト化を可能にするのに有用であり、特に、所定の通信距離を確保することや通信範囲を拡大するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態１によるアンテナ装置を説明する分解斜視図
【図２】図１に示す整合回路部分のＡ−Ａ線断面図
【図３】図１に示すアンテナ部を構成するスパイラル状アンテナ素子が４ターンである場合の整合回路の構成例を示す拡大図
【図４】図１に示すアンテナ部を構成するスパイラル状アンテナ素子が４ターンである場合のアンテナ部の等価回路図
【図５】図１に示す磁性シートの外形寸法をアンテナ部の外形寸法の前後に変化させたときの共振周波数の変化特性を示す図
【図６】本発明の実施の形態２によるアンテナ装置の構成を示す断面図
【図７】図６に示すアンテナ部と磁性シートとの間に低透磁率層を設けた場合とアンテナ部と磁性シートとを密着させ場合とにおいて、磁性シートの外形寸法をアンテナ部の外形寸法の前後に変化させたときの共振周波数の変化特性を比較して示す図
【図８】本発明の実施の形態３によるアンテナ装置の構成を示す断面図
【図９】図８に示す磁性シートと金属部材との間に低透磁率層を設けた場合と磁性シートと金属部材とを密着させた場合とにおいて、磁性シートの外形寸法をアンテナ部の外形寸法の前後に変化させたときの共振周波数の変化特性を比較して示す図
【図１０】本発明の実施の形態４によるアンテナ装置の構成を示す断面図
【図１１】図８に示すアンテナ部と磁気シートとの間及び磁性シートと金属部材との間にそれぞれ低透磁率層を設けた場合とそれぞれの間に低透磁率層を設けずに密着させた場合とにおいて、磁性シートの外形寸法をアンテナ部の外形寸法の前後に変化させたときの共振周波数の変化特性を比較して示す図
【図１２】無線通信媒体や無線通信媒体処理装置に用いられる従来のアンテナ装置を説明する分解斜視図
【図１３】図１２に示す従来のアンテナ装置のアンテナ部の等価回路を示す図
【符号の説明】
【００７６】
１ アンテナ装置
２ 磁性シート
３ アンテナ部
４ 整合回路
５ 端子接続部
６ 基材
７，８ 保護部材
９，１０ 低透磁率層
１１ 金属部材
１２ チップコンデンサ
１３ スタブ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、非接触で通信を行うＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ：無線周波数識別）システムで使用するアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦＩＤシステムでは、ＩＣカードやＩＣタグなどの無線通信媒体とリーダーやリーダー・ライターなどの無線通信媒体処理装置とが電磁誘導方式やマイクロ波方式による通信を行うが、無線通信媒体や無線通信媒体処理装置に用いられるアンテナ装置は、例えば図１に示すように、周囲にある金属の影響を受け易い構造であるので、磁界が弱くなり、通信に必要な相互インダクタンスが不十分となって、通信距離が短くなる、あるいは、通信ができなくなるということが起こる。
【０００３】
図１２は、無線通信媒体や無線通信媒体処理装置に用いられる従来のアンテナ装置を説明する分解斜視図である。図１２に示すように、無線通信媒体や無線通信媒体処理装置に用いられる従来のアンテナ装置１０１は、基材１０６の上に、保護部材１０７、フェライトなどによる磁性シート１０２、保護部材１０８をこの順に積層した構成である。つまりアンテナ装置１０１は、両面を保護部材１０７，１０８でコーティングした磁性シート１０２を基材１０６の上面に配置した構成である。
【０００４】
基材１０６の上面には、所定形状のループアンテナ素子からなるアンテナ部１０３が設けられる。また、基材１０６の上面には、端子接続部１０５がこのアンテナ部１０３の一側辺に交差して設けられる。なお、符号１０９はスルーホールである。この端子接続部１０５が形成される領域が整合回路１０４であり、図示してないが整合素子としてチップコンデンサが設けられている。保護部材１０７、磁性シート１０２、保護部材１０８にそれぞれ設けてある切り欠き部は、この整合回路１０４に対応する領域部分である。この図１２に示す従来のアンテナ装置のアンテナ部の等価回路は、図１３に示すように、インダクタンスＬとコンデンサＣとの並列回路で表される。
【０００５】
この種のアンテナ装置における上記した問題を解決するため、従来では、磁性シート１０２をアンテナ部１０３に近接させて設置する、あるいは当接させて設置することで周囲にある金属の影響を受け難くし、アンテナ部１０３の発する磁界を強化するなどの工夫がなされている（例えば特許文献１等）。
【０００６】
一方、無線通信媒体や無線通信媒体処理装置に用いられるアンテナ装置では、通信の安定性を確保するため、共振周波数を所望の周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）に合わせ込む必要がある。
【特許文献１】特開２００６−４１９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１２に示した構成のアンテナ装置では、アンテナ部１０３のコイル近傍では非常に強い磁界強度が生ずるので、磁性シート１０２のアンテナ部１０３に対する配置位置関係が僅かでもずれると、アンテナ装置１０１の共振周波数が大きく変化してしまうので、上記したように、周囲にある金属の影響を受け難くするために、磁性シート１０２をアンテナ部１０３に近接させ、あるいは当接させて設置する措置を採る場合、その配置位置の位置合わせが面倒であり、整合回路１０４のチップコンデンサを厳選して精密に共振周波数を合わせ込むことを行っているが、共振周波数ずれによる不良品が多く発生し、生産性の向上が図れないという問題がある。
【０００８】
また、図１２に示した構成のアンテナ装置では、アンテナ部１０３や磁性シート１０２の大きさ、磁性シート１０２の透磁率などによって共振周波数が容易にずれてしまうので、通信距離の向上を目的にアンテナ部１０３のコイルターン数を増やしたり、磁性シート１０２の厚みを厚くしたりすると、同様にアンテナ装置１０１の共振周波数の調整が困難となり、同様に生産性の向上が図れないという問題がある。
【０００９】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、非接触で通信を行うＲＦＩＤシステムで使用するアンテナ装置において、共振周波数の変動を抑制して生産性の向上を図るとともに、通信距離の確保ないしは通信範囲の拡大を可能にするアンテナ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成するために、この発明は、ＲＦＩＤシステムで使用されるアンテナ装置であって、磁性シートと、前記磁性シートに近接して配置される基材に設けられるスパイラル状アンテナ素子で構成されたアンテナ部とを備え、前記磁性シートの外形寸法は、前記アンテナ部の外形寸法よりも大きい寸法であることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、磁性シートの外形寸法をアンテナ部の外形寸法よりも大きくするという簡単な構成で、共振周波数の変動を抑制することができる。したがって、製造工程において共振周波数のずれによる不良品の発生を減らすことができ、生産性の向上が図れ、コストの低減効果が期待できる。そして、アンテナ部に対する磁性シートの位置合わせに高精度を要さず、また基材は片面のみ使用の安価なものでよいなどの措置が採れるのでこの点からもコストの低減が図れる。加えて、通信の安定性が向上するので、通信距離の確保ないしは通信範囲の拡大が可能になる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、非接触で通信を行うＲＦＩＤシステムで使用するアンテナ装置を、高い生産性の下で、しかも低コストで得ることができ、所定の通信距離を確保することや通信範囲を拡大することが可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に図面を参照して、この発明にかかるアンテナ装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるアンテナ装置を説明する分解斜視図である。図２は、図１に示す整合回路部分のＡ−Ａ線断面図である。
【００１５】
図１に示すように、無線通信媒体や無線通信媒体処理装置に用いられるこの実施の形態１によるアンテナ装置１は、基材６の上に、保護部材７、フェライトなどによる磁性シート２、保護部材８をこの順に積層した構成である。つまり、アンテナ装置１は、両面を保護部材７，８でコーティングした磁性シート２を基材６の上面に配置した構成である。
【００１６】
基材６の上面には、所定形状のアンテナパターンからなるアンテナ部３が設けられる。また、基材６の上面には、端子接続部５がこのアンテナ部３の一側辺に交差して設けられる。この端子接続部５が形成される領域が整合回路４であり、図２に示す態様でチップコンデンサ１２が設けられている。保護部材７、磁性シート２、保護部材８のこの整合回路４に対応する領域部分には、切り欠き部が設けられている。
【００１７】
ここで、図１に示すアンテナ装置１の構成要素は、図１２に示した従来のアンテナ装置１０１と同様であるが、この実施の形態１では、磁性シート２の外形寸法を、アンテナ部３のそれよりも大きくしてある。具体的には、磁性シート２の外形寸法は、アンテナ部３のそれよりも１ｍｍ以上大きくなっている。これによって、磁性シート２のアンテナ部３に対する貼り合わせ位置が磁性シート２の面内で多少ずれても、アンテナ装置１の共振周波数を安定化させることができる（図５参照）。つまり、磁性シート２のアンテナ部３に対する貼り合わせ作業が容易になるので、生産性の高いアンテナ装置を実現することができる。
【００１８】
以下では、まず各構成要素の素性について説明し、その後、製造手順ついて説明する。磁性シート２は、フェライトやパーマロイ、センダスト、珪素合板等の金属材料をアンテナ装置１の素子を構成する形態に形成したもので、０．０５ｍｍ〜３ｍｍ程度の厚さに形成されるシート状（あるいは板状、膜状、層状）のものである。
【００１９】
この磁性シート２としては、軟磁性フェライトが好ましい。フェライト粉体は、乾式プレス成形し焼成することによって焼成体、高密度のフェライト焼成体とすることができるが、その密度は３．５ｇ／ｃｍ3以上とし、その大きさは結晶粒界以上が好ましい。
【００２０】
軟磁性フェライトは、Ｎｉ−ＺｎＯ3、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、または、Ｆｅ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＭｎＯ、ＣｕＯで構成されていてもよい。また、軟磁性フェライトは、アモルファス合金、パーマロイ、電磁鋼、珪素鉄、Ｆｅ−Ａｌ合金、センダスト合金のいずれかの磁性体の単層であってもよく、フェライト、アモルファス箔、パーマロイ、電磁鋼、センダストの積層体であってもよく、また、様々な磁性体を組み合わせた積層体であってもよい。
【００２１】
更には、軟磁性フェライトは、フェライト、アモルファス合金、パーマロイ、電磁鋼、珪素鉄、Ｆｅ−Ａｌ合金、センダスト合金の単体、または積層体を樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルムの少なくとも１つの手段によりコーティングをおこなったものでもよい。加えて、軟磁性フェライトは、フェライト、アモルファス箔、パーマロイ、電磁鋼、センダスト単体および積層体が、磁性体固片の集合体であってもよい。
【００２２】
それらを整合配置することにより、磁性シート２の総厚に対して磁性体を効率よく形成できる。また、全ての磁性体固片がその上下面を略同一面となるように配置することで、磁性シート２に要求される厚み寸法や、機械的強度、その他の物理的性能の範囲において磁性体の最大限の体積を利用することができ、高い磁気性能を得ることができる。
【００２３】
このように、磁性シート２は、単層、多層構造、または磁性体固片からなるが、それらを両面テープまたは微粘着テープ等に固定し、ローラーによって粉砕することにより、磁性シート２に柔軟性を与えることができる。そして、磁性シート２の加工性がよくなり、加工時の負荷も少なくなるので、製品の低コスト化も実現できる。また、ローラーによって粉砕することで、磁性シート２に隙間ができるので、磁性シート２の上に樹脂を印刷する場合に、樹脂が磁性シート２に滲み込んでバインダーの役割を果たし、磁性シート２に更に柔軟性をもたせることが可能となる。
【００２４】
また、磁性シート２は、樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルムの少なくとも１つの手段によってコーティングを行うことで、柔軟性が高くて優れた耐久性を確保することができるのに加えて、表面抵抗が高く、表面にパターン印刷やめっきなどによる回路形成を行うことが容易となる。
【００２５】
また、磁性シート２は、保護部材７、８によってコーティングされるが、上記のように非常に優れた柔軟性を有しているので、パンチング等により、容易に打ち抜き成形加工ができる。したがって、複雑な形状の加工も低コストで、しかも大量に成形できる。磁性シート２を打ち抜き加工することで、図１に示されているように、磁性シート２の開口部に整合回路４、端子接続部５を設けることができる。
【００２６】
そして、通常磁性シート２の焼成体は、非常に脆いので、焼成体上にアンテナ部３や整合回路４、端子接続部５を形成することはできないが、上記のように予め磁性シート２を樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルム等の手段（保護部材７、８）によってコーティングすることにより磁性シート２に密着する形でアンテナ部３や整合回路４、端子接続部５を形成することができるので、アンテナ装置１の小型化および薄型化を可能にしている。なお、磁性シート２は、スリットを設けることにより、磁性シート２を容易に分割することができるので、一層柔軟性及び加工性に優れた磁性シート２が実現できる。
【００２７】
次に、アンテナ部３を構成するアンテナ素子は、導体をスパイラル状に形成したものである。スパイラルの構造としては、中央に開口部を備えていればよく、そのスパイラル形状は、円形または略矩形または多角形のいずれであってもよい。スパイラル構造とすることで、十分な磁界を発生させ得るので、誘導電力の発生と、相互インダクタンスによる無線通信媒体と無線通信媒体処理装置との通信とを可能にする。
【００２８】
アンテナ素子の材質としては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル等の導電性の金属製線材、金属製板材、金属製箔材、または金属製筒材等から適宜選択することができ、金属線、金属箔、導電性ペースト、めっき転写、スパッタ、蒸着、もしくは、スクリーン印刷により形成することができる。
【００２９】
ここで、整合回路４は、基材６に形成されたアンテナ部３のスパイラル状アンテナ素子の導体間を橋渡しするように実装されたチップコンデンサ１２とインピーダンス整合を採る分布定数線路とで構成されるので、整合回路４をスパイラル状アンテナ素子上に形成することができ、アンテナ装置１を小型化することができる。このことから、磁性シート２では、切り欠き部を整合回路４に対応する最小限の大きさとすることで、磁性特性に優れたアンテナ装置１を実現するようにしている。
【００３０】
なお、磁性シート２の表面抵抗が大きいことから、磁性シート２の表面もしくは磁性シート２の内部に直接回路を形成できるので、従来は別体で形成する必要があったアンテナ部３や整合回路４、端子接続部５を磁性シート２と一体で形成することが可能である。これによって、非常に薄型のアンテナ装置１を形成することが可能となる。
【００３１】
次に、基材６は、ポリイミド、ＰＥＴ、ガラエポ基板等で形成することが可能であり、ポリイミド、ＰＥＴ等に形成することで薄くて柔軟性を有するアンテナ部３を形成することができる。また、ポリイミド、ＰＥＴ等のフィルムはコストが安いことから、低価格のアンテナ装置１を作製することが可能となる。
【００３２】
この基材６は、アンテナ部３を形成し整合回路を設けるとしても、片面だけでの配線で済むので、スルーホールの必要がなくなり、安価に構成することができ、低コスト化を実現できる。
【００３３】
次に、整合回路４は、整合素子として使用するチップコンデンサ１２をスパイラル状アンテナ素子の導体間を橋渡しするように実装し、図３に示すように実装するチップコンデンサ１２の数に応じてインピーダンスの整合が図れるように構成できるので、不整合による定在波の発生を抑制して動作の安定した損失の少ないアンテナ装置１を実現する。
【００３４】
図３は、図１に示すアンテナ部を構成するスパイラル状アンテナ素子が４ターンである場合の整合回路の構成例を示す拡大図である。図３に示すように、整合回路４は、分布定数線路として構成され、スパイラル状アンテナ素子が４ターンであるので、インピーダンスの整合を図るスタブ１３が４個設けられている。各分布定数線路をレーザーやルーター等の機械加工によりトリミングを行うことで、アンテナ装置１の共振周波数を調整することができる。また、整合回路４上に形成された端子上にチップコンデンサ１２やチップインダクタを搭載することによってもアンテナ装置１の共振周波数を調整することも可能である。
【００３５】
図４は、図１に示すアンテナ部を構成するスパイラル状アンテナ素子が４ターンである場合のアンテナ部の等価回路図である。スパイラル状アンテナ素子が４ターンである場合には、４つのチップコンデンサを実装するので、アンテナ部３の等価回路は、図４に示すように、従来例（図１３）で示したインダクタンスＬとコンデンサＣとの並列回路の４個を直列に接続した構成となる。直列に接続された４個のコンデンサＣは、それぞれチップコンデンサ１２に対応し、整合回路４において、４個のチップコンデンサ１２の容量を個別に調整することで、共振周波数の微調整が可能となり、生産性が向上する。
【００３６】
次に、端子接続部５は、金、銀、銅、アルミ、ニッケル等の導電性の金属製線材、金属製板材、金属製箔材、または金属製筒材等から適宜選択することができ、金属線、金属箔、導電性ペースト、めっき転写、スパッタ、蒸着、もしくは、スクリーン印刷により形成することができる。
【００３７】
この端子接続部５は、スパイラル状アンテナ素子のパターンを跨ぐように形成してもよく、スパイラル状アンテナ素子のパターンを跨がずに端部で対向するように形成してもよい。なお、前記したように、磁性シート２の表面抵抗が大きいことから、この端子接続部５は、磁性シート２の表面に直接形成できる。
【００３８】
最後に、保護部材７，８は、樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルムの少なくとも１つの手段が用いられる。アンテナ装置１およびアンテナ装置１を構成する各部品の曲げや撓み等に対する柔軟性だけではなく、耐熱性、耐湿性等の耐候性を考慮して選定を行う。また、アンテナ装置１およびアンテナ装置１を構成する各部品の片面、両面、片側面、両側面または全面を、保護部材７，８によってコーティングしてもよい。
【００３９】
特に磁性シート２の焼成体は、そのままでは、通常、曲げや撓み等に対して破壊されてしまうのに対して、焼成体の磁性シート２の片面、両面、片側面、両側面または全面が、樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルム等の手段（保護部材７，８）によってコーティングされていると、優れた柔軟性を有するようになる。しかも、表面抵抗が高くなるので、表面にパターン印刷やめっきなどによる回路形成を行うことが容易になる。
【００４０】
次に、アンテナ装置１の製造手順について説明する。まず、磁性シート２の焼成体は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトまたはＭｎ−Ｚｎ系フェライトのいずれかである。ここでは、磁性シート２の焼成体は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトであるとするが、このＮｉ−Ｚｎ系フェライトは、Ｆｅ2Ｏ3を４８．５ｍｏｌ％、ＺｎＯを２０．５５ｍｏｌ％、ＮｉＯを２０．５５ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．４０ｍｏｌ％の組成比率で配合し、７５０℃から９００℃の範囲にて４時間焼成したものである。
【００４１】
このような組成の磁性仮焼粉体３０００ｇと、水溶性結合材としてメトローズ６０ＳＨ４０００（信越化学工業製）１３５ｇと、油性可塑材としてセラミゾールＣ−０８（日本油脂製）２７０ｇと、蒸留水３４０ｇとをミキサーにて２０分混合し、さらに３本ロールを３回パスさせて、はい土とし、このはい土を５℃にて９６時間保存、熟成した後、真空押し出し成型装置にて厚さ約３ｍｍのシートを作製する。
【００４２】
そして、このシートを９５℃のドラム式乾燥機の表面をパスさせることで乾燥させ、所定の寸法に切断し、厚さ０．９ｍｍのシートを作製し、９００℃にて３時間焼成して厚み０．８ｍｍの焼成体を作製する。
【００４３】
その後、この焼成体を両面テープに貼り付け、焼成体の上に保護テープを貼り合わせてローラーを通過させ焼成体を粉砕する。焼成体を粉砕することで磁性シート２に柔軟性を持たせると同時に磁性シート２が柔らかくなるので加工性がよくなり、加工時の負荷も少なくなる。
【００４４】
この粉砕した磁性シート２にプレス加工機等により打ち抜き加工を行って、磁性シート２の外形寸法をアンテナ部３の外形寸法よりも１ｍｍ以上大きな寸法にすると同時に、切り欠き部を形成する。そして、磁性シート２の両面テープ側の保護シート（保護部材７）を剥がし、基材６上に予め形成して置いたアンテナ部３のスパイラル状アンテナ素子とチップコンデンサ１２とを半田にて一体化したアンテナ部品を磁性シート２の両面テープ側に貼り付ける。磁性シート２の外形寸法が大き目になっているので、この貼り付け作業では、高精度の位置合わせが要求されず、所望の共振周波数を安定的に得ることでき（図５参照）、共振周波数ずれの不良品が減るので生産性が向上する。
【００４５】
最後に、整合回路４の一部である分布定数線路を必要に応じてレーザー加工装置にてトリミングを行ってアンテナ装置１の共振周波数の調整を行う。このような工程を経てアンテナ装置１が完成する。このアンテナ装置１を携帯電話機等の小型端末に搭載する場合には、スパイラル状アンテナ素子が形成された基材６に両面テープ、接着剤、粘着層、または樹脂等を塗布することで、小型携帯端末の必要な箇所に貼り付ける。
【００４６】
ここで、図５を参照して、この実施の形態１によるアンテナ装置１にて実現している共振周波数の特性について説明する。図５は、図１に示す磁性シートの外形寸法をアンテナ部の外形寸法の前後に変化させたときの共振周波数の変化特性を示す図である。図５では、横軸がアンテナ部３の外形寸法に対する差分で表した磁性シート２の寸法（ｍｍ）であり、縦軸が共振周波数変動係数（ｋＨｚ／μｍ）である。
【００４７】
図５に示す測定結果から、アンテナ部３に対して磁性シート２の外形寸法を１ｍｍ以上大きくすると、アンテナ装置１の共振周波数の変動係数が小さくなり、共振周波数が安定することが解る。これによって、共振周波数のずれによる不良品の発生を減らすことができ、また、上記のように作業性が向上するので、アンテナ装置の生産性を向上させることができ、コストの低減効果が期待できる。加えて、通信の安定性が向上する。
【００４８】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２によるアンテナ装置の構成を示す断面図である。なお図６では、図２（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。
【００４９】
図６に示すように、この実施の形態２によるアンテナ装置では、図２（実施の形態１）に示した構成において、基材６と保護部材７を介した磁性シート２との間に、低透磁率層９が設けられている。
【００５０】
低透磁率層９は、樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルムの少なくとも１つの手段で構成される。
【００５１】
この低透磁率層９は、次のような手順で設けてある。即ち、実施の形態１にて説明した製造手順において、磁性シート２の寸法と切り欠き部とを定めた磁性シート２の両面テープ側の保護シート（保護部材７）を剥がした後、基材６上に予め形成して置いたアンテナ部３のスパイラル状アンテナ素子とチップコンデンサ１２とを半田にて一体化したアンテナ部品上に３０μｍの両面テープを貼り付けて低透磁率層９を形成し、この上に磁性シート２の両面テープ側の剥がしておいたシートを貼り付けることで、低透磁率層９をアンテナ部３と磁性シート２との間に介在させてある。
【００５２】
このように、アンテナ部３と磁性シート２との間を低透磁率にすることで、アンテナ装置の共振周波数の変動を低く抑えることができる（図７参照）。図７では、アンテナ部３と磁性シート２との間に低透磁率層９を設けた場合とアンテナ部３と磁性シート２とを密着させた場合とにおいて、磁性シート２の外形寸法をアンテナ部３の外形寸法の前後に変化させたときの共振周波数の変化特性を比較して示されている。
【００５３】
図７において、横軸は、アンテナ部３の外形寸法に対する差分で表した磁性シート２の寸法（ｍｍ）であり、縦軸が共振周波数（ＭＨｚ）である。符号２０は、アンテナ部３と磁性シート２とを密着させた場合の特性曲線であり、符号２１は、アンテナ部３と磁性シート２との間に低透磁率層９を設けた場合の特性曲線である。図７に示す測定結果から、アンテナ部３と磁性シート２とを密着させるよりもアンテナ部３と磁性シート２との間に低透磁率層９を設けた方が、共振周波数の変動が小さくなることが解る。
【００５４】
したがって、この実施の形態２によるアンテナ装置では、アンテナ部と磁性シートとの間を低透磁率にして実施の形態１によるアンテナ装置よりも共振周波数の安定性を向上させるので、実施の形態１と同様に共振周波数ずれによる不良品の発生を減らすことができるので、アンテナ装置の生産性を向上させることができる。また、実施の形態１によるアンテナ装置よりも、一層通信距離の安定性を高めることができる。
【００５５】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３によるアンテナ装置の構成を示す断面図である。なお図８では、図２（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。
【００５６】
図８に示すように、この実施の形態３によるアンテナ装置では、図２（実施の形態１）に示した構成において、磁性シート２の図中上面を被覆する保護部材８の上に、低透磁率層１０と金属部材１１とがこの順に積層されている。
【００５７】
低透磁率層１０は、低透磁率層９と同様に、樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルムの少なくとも１つの手段で構成される。
【００５８】
この低透磁率層１０と金属部材１１は、次のような手順で設けてある。即ち、実施の形態１にて説明した製造手順において、磁性シート２の寸法と切り欠き部とを定めた磁性シート２の両面テープ側の保護シート（保護部材７）を剥がし、基材６上に予め形成して置いたアンテナ部３のスパイラル状アンテナ素子とチップコンデンサ１２とを半田にて一体化したアンテナ部品上に磁性シート２の両面テープ側の剥がしておいたシートを貼り付けた後、その磁性シート２の上（具体的には保護部材８の上）に３０μｍの両面テープを貼り付けて低透磁率層１０を形成し、その上に金属部材１１を貼り付けることで、低透磁率層１０と金属部材１１とをこの順に積層してある。
【００５９】
このような構成とすることで、金属部材１１がシールドの役割を有するので、アンテナ部３から発せられる磁界の外部に向けての漏洩を防止できる。そして、磁性シート２と金属部材１１との間を低透磁率に維持するので、アンテナ装置の共振周波数の変動を低く抑えることができる（図９参照）。
【００６０】
図９では、図８に示す磁性シート２と金属部材１１との間に低透磁率層１０を設けた場合と磁性シート２と金属部材１１とを密着させた場合とにおいて、磁性シート２の外形寸法をアンテナ部３の外形寸法の前後に変化させたときの共振周波数の変化特性を比較して示す図が示されている。
【００６１】
図９において、横軸は、アンテナ部３の外形寸法に対する差分で表した磁性シート２の寸法（ｍｍ）であり、縦軸が共振周波数（ＭＨｚ）である。符号２３は、磁性シート２と金属部材１１とを密着させた場合の特性曲線であり、符号２４は、磁性シート２と金属部材１１との間に低透磁率層１０を設けた場合の特性曲線である。図９に示す測定結果から磁性シート２と金属部材１１とを密着させるよりも磁性シート２と金属部材１１との間に低透磁率層１０を設けた方が、共振周波数の変動が小さくなることが解る。
【００６２】
したがって、この実施の形態３によるアンテナ装置では、磁性シートのアンテナ部と反対側にシールド効果を持つ金属部材を配置する場合に、磁性シートと金属部材との間を低透磁率にして共振周波数の安定性を確保するので、実施の形態１と同様に共振周波数ずれによる不良品の発生を減らすことができ、アンテナ装置の生産性を向上させることができる。また、通信距離の安定性を高めることができる。
【００６３】
そして、金属部材を設けることで、アンテナ部から発せられる磁界の外部に向けての漏洩を防止できるので、例えば当該アンテナ装置の内側のみに存在する無線通信媒体のみとのやり取りを行いたい場合に好適なアンテナ装置が実現できる。
【００６４】
（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４によるアンテナ装置の構成を示す断面図である。なお、図１０では、図２（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態４に関わる部分を中心に説明する。
【００６５】
図１０に示すように、この実施の形態４によるアンテナ装置では、図２（実施の形態１）に示した構成において、基材６と保護部材７を介した磁性シート２との間に、低透磁率層９が設けられている。また、磁性シート２の図中上面を被覆する保護部材８の上に、低透磁率層１０と金属部材１１とがこの順に積層されている。
【００６６】
低透磁率層９，１０の素性については、実施の形態２，３に説明した通りである。製造手順も「実施の形態２＋実施の形態３」である。即ち、実施の形態１にて説明した製造手順において、磁性シート２の寸法と切り欠き部とを定めた磁性シート２の両面テープ側の保護シート（保護部材７）を剥がした後、基材６上に予め形成して置いたアンテナ部３のスパイラル状アンテナ素子とチップコンデンサ１２とを半田にて一体化したアンテナ部品上に３０μｍの両面テープを貼り付けて低透磁率層９を形成し、この上に磁性シート２の両面テープ側の剥がしておいたシートを貼り付けることで、低透磁率層９をアンテナ部３磁性シート２との間に介在させる。
【００６７】
そして、この磁性シート２の上（具体的には保護部材８の上）に３０μｍの両面テープを貼り付けて低透磁率層１０を形成し、その上に金属部材１１を貼り付けることで、低透磁率層１０と金属部材１１とをこの順に積層する。
【００６８】
このような構成とすることで、金属部材１１がシールドの役割を有するので、アンテナ部３から発せられる磁界の外部に向けての漏洩を防止できる。そして、アンテナ部３と磁性シート２との間及び磁性シート２と金属部材１１との間を、それぞれ低透磁率に維持するので、アンテナ装置の共振周波数の変動を低く抑えることができる（図１１参照）。
【００６９】
図１１では、図８に示すアンテナ部と磁気シートとの間及び磁性シートと金属部材との間にそれぞれ低透磁率層を設けた場合とそれぞれの間に低透磁率層を設けずに密着させた場合とにおいて、磁性シートの外形寸法をアンテナ部の外形寸法の前後に変化させたときの共振周波数の変化特性を比較して示す図が示されている。
【００７０】
図１１において、横軸は、アンテナ部３の外形寸法に対する差分で表した磁性シート２の寸法（ｍｍ）であり、縦軸が共振周波数（ＭＨｚ）である。符号２５は、アンテナ部３と磁性シート２との間及び磁性シート２と金属部材１１との間をそれぞれ密着させた場合の特性曲線であり、符号２６は、アンテナ部３と磁性シート２との間及び磁性シート２と金属部材１１との間に低透磁率層９，１０をそれぞれ設けた場合の特性曲線である。図１１に示す測定結果から、アンテナ部３と磁性シート２との間及び磁性シート２と金属部材１１との間をそれぞれ密着させるよりも、アンテナ部３と磁性シート２との間及び磁性シート２と金属部材１１との間を、それぞれ低透磁率に維持する方が、共振周波数の変動が小さくなることが解る。
【００７１】
したがって、この実施の形態４によるアンテナ装置では、磁性シートのアンテナ部と反対側にシールド効果を持つ金属部材を配置する場合に、アンテナ部と磁性シートとの間及び磁性シートと金属部材との間をそれぞれ低透磁率にして共振周波数の安定性を確保するので、実施の形態１と同様に共振周波数ずれによる不良品の発生を減らすことができ、アンテナ装置の生産性を向上させることができる。また、通信距離の安定性を高めることができる。
【００７２】
そして、シールド効果を有する金属部材を設けることで、アンテナ部から発せられる磁界の外部に向けての漏洩を防止できるので、例えば当該アンテナ装置の内側のみに存在する無線通信媒体のみとのやり取りを行いたい場合に好適なアンテナ装置が実現できる。
【００７３】
また、以上説明した実施の形態１〜４では、複数の整合用チップコンデンサを設けることで、個々のチップコンデンサが与える周波数への影響度が下がるので、高精度コンデンサや選別工程などが不要となり、生産性の向上と低コスト化が図れる。加えて、アンテナ部と整合回路とを同一面上で構成できるので、基材には安価な片面基板が使用でき、この点からも低コストのアンテナ装置が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上のように、この発明にかかるアンテナ装置は、非接触で通信を行うＲＦＩＤシステムで使用する場合に、共振周波数の変動を抑制して生産性の向上を図り、低コスト化を可能にするのに有用であり、特に、所定の通信距離を確保することや通信範囲を拡大するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態１によるアンテナ装置を説明する分解斜視図
【図２】図１に示す整合回路部分のＡ−Ａ線断面図
【図３】図１に示すアンテナ部を構成するスパイラル状アンテナ素子が４ターンである場合の整合回路の構成例を示す拡大図
【図４】図１に示すアンテナ部を構成するスパイラル状アンテナ素子が４ターンである場合のアンテナ部の等価回路図
【図５】図１に示す磁性シートの外形寸法をアンテナ部の外形寸法の前後に変化させたときの共振周波数の変化特性を示す図
【図６】本発明の実施の形態２によるアンテナ装置の構成を示す断面図
【図７】図６に示すアンテナ部と磁性シートとの間に低透磁率層を設けた場合とアンテナ部と磁性シートとを密着させ場合とにおいて、磁性シートの外形寸法をアンテナ部の外形寸法の前後に変化させたときの共振周波数の変化特性を比較して示す図
【図８】本発明の実施の形態３によるアンテナ装置の構成を示す断面図
【図９】図８に示す磁性シートと金属部材との間に低透磁率層を設けた場合と磁性シートと金属部材とを密着させた場合とにおいて、磁性シートの外形寸法をアンテナ部の外形寸法の前後に変化させたときの共振周波数の変化特性を比較して示す図
【図１０】本発明の実施の形態４によるアンテナ装置の構成を示す断面図
【図１１】図８に示すアンテナ部と磁気シートとの間及び磁性シートと金属部材との間にそれぞれ低透磁率層を設けた場合とそれぞれの間に低透磁率層を設けずに密着させた場合とにおいて、磁性シートの外形寸法をアンテナ部の外形寸法の前後に変化させたときの共振周波数の変化特性を比較して示す図
【図１２】無線通信媒体や無線通信媒体処理装置に用いられる従来のアンテナ装置を説明する分解斜視図
【図１３】図１２に示す従来のアンテナ装置のアンテナ部の等価回路を示す図
【符号の説明】
【００７６】
１ アンテナ装置
２ 磁性シート
３ アンテナ部
４ 整合回路
５ 端子接続部
６ 基材
７，８ 保護部材
９，１０ 低透磁率層
１１ 金属部材
１２ チップコンデンサ
１３ スタブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦＩＤシステムで使用されるアンテナ装置であって、磁性シートと、前記磁性シートに近接して配置される基材に設けられるスパイラル状アンテナ素子で構成されたアンテナ部とを備え、
前記磁性シートの外形寸法は、前記アンテナ部の外形寸法よりも大きい寸法であることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記アンテナ部と前記磁気シートとの間に低透磁率層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記磁性シートの前記アンテナ部の反対側に金属部材が設けられ、
前記磁性シートと前記金属部材との間に低透磁率層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記磁性シートの前記アンテナ部の反対側に金属部材が設けられ、
前記磁性シートと前記アンテナ部との間、及び、前記磁性シートと前記金属部材との間に、それぞれ低透磁率層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記磁性シートの外形寸法は、前記アンテナ部の外形寸法よりも１ｍｍ以上大きい寸法であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
【請求項１】
ＲＦＩＤシステムで使用されるアンテナ装置であって、磁性シートと、前記磁性シートに近接して配置される基材に設けられるスパイラル状アンテナ素子で構成されたアンテナ部とを備え、
前記磁性シートの外形寸法は、前記アンテナ部の外形寸法よりも大きい寸法であることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記アンテナ部と前記磁気シートとの間に低透磁率層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記磁性シートの前記アンテナ部の反対側に金属部材が設けられ、
前記磁性シートと前記金属部材との間に低透磁率層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記磁性シートの前記アンテナ部の反対側に金属部材が設けられ、
前記磁性シートと前記アンテナ部との間、及び、前記磁性シートと前記金属部材との間に、それぞれ低透磁率層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記磁性シートの外形寸法は、前記アンテナ部の外形寸法よりも１ｍｍ以上大きい寸法であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−３２５０５４（Ｐ２００７−３２５０５４Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５４２７９（Ｐ２００６−１５４２７９）
【出願日】平成１８年６月２日（２００６．６．２）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２日（２００６．６．２）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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