平面型アンテナ素子及びその製造方法
【課題】周波数調整用の素子を省略又は削減可能な平面型アンテナ素子を提供する。
【解決手段】スパイラル状の平面的なアンテナパターン１１０と、アンテナパターン１１０の上層に設けられ、アンテナパターン１１０の相対的に内周側に位置する部分と相対的に外周側に位置部分とを容量結合させる並列共振パターン１２１〜１２４とを備える。これにより、並列共振パターン１２１〜１２４によってアンテナ素子自体に周波数調整機能が与えられることから、周波数調整用の素子を省略又は削減することが可能となる。しかも、並列共振パターンは、アンテナパターンの内周側に位置部分と外周側に位置部分とを容量結合させるものであることから、アンテナ素子の外形を大型化させることもない。
【解決手段】スパイラル状の平面的なアンテナパターン１１０と、アンテナパターン１１０の上層に設けられ、アンテナパターン１１０の相対的に内周側に位置する部分と相対的に外周側に位置部分とを容量結合させる並列共振パターン１２１〜１２４とを備える。これにより、並列共振パターン１２１〜１２４によってアンテナ素子自体に周波数調整機能が与えられることから、周波数調整用の素子を省略又は削減することが可能となる。しかも、並列共振パターンは、アンテナパターンの内周側に位置部分と外周側に位置部分とを容量結合させるものであることから、アンテナ素子の外形を大型化させることもない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は平面型アンテナ素子及びその製造方法に関し、特に、スパイラル状の平面的なアンテナパターンを備えるアンテナ素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触ＩＣタグを用いた電子マネーが普及している（特許文献１参照）。このような非接触ＩＣタグは、薄型のカードに内蔵したり、携帯電話機の筐体に貼り付けたりして使用されることから、これに用いられるアンテナ素子としては、スパイラル状の平面的なアンテナパターンを有する平面型アンテナ素子が用いられる。
【０００３】
平面型アンテナ素子の製造方法としては、絶縁フィルム上に導電性インクを印刷する方法、絶縁フィルム上に積層された金属箔をエッチングする方法、絶縁フィルム上に金属箔を熱転写する方法などが主に用いられている。中でも、金属箔を熱転写する方法は、プリンターなどを用いることができることから、設計時間が極めて短く且つ安価に製造できるという特徴を有している（特許文献２参照）。
【０００４】
現在、非接触ＩＣタグに利用される周波数は約１３．５６ＭＨｚであり、比較的低周波領域である。このため、スパイラル状のアンテナパターンだけでこの周波数帯の共振を実現しようとすると、アンテナパターンが非常に大きくなるため、カードや携帯電話機に内蔵することができなくなってしまう。このため、より小型のアンテナパターンによって上記の共振周波数を実現するためには、周波数調整用のチップコンデンサなどを接続することが必要である。
【特許文献１】特許第３１５０５７５号公報
【特許文献２】特開２００７−３２４６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、従来の平面型アンテナ素子においては、チップコンデンサなどを用いて周波数調整を行っていたことから、部品点数が増大するという問題があった。また、周波数調整用のチップコンデンサは、送受信回路が形成される回路基板側に搭載されることから、平面型アンテナ素子の特性を考慮して回路基板を設計する必要があり、設計が煩雑になるという問題もあった。
【０００６】
また、送受信回路が形成される回路基板を多層基板とし、基板内部に形成されるコンデンサパターンを用いて周波数調整を行うという方法も考えられる。しかしながら、この方法では、一旦回路基板を設計するとキャパシタンスの変更ができなくなることから、設計の自由度が大幅に低下してしまう。また、チップコンデンサを用いる場合と同様、平面型アンテナ素子の特性を考慮して回路基板を設計する必要が生じる。
【０００７】
さらに、アンテナパターンの一部に分岐パターンを設け、これをあらかじめ複数の容量パターンに接続しておく方法も考えられる。この場合、調整時において、分岐パターンの一部を切断することによって共振周波数を変化させることができる。しかしながら、この方法では、分岐パターンの切断という、複雑且つ効率の悪い作業が必要となることから、量産性が低いという問題がある。また、容量パターンはあらかじめ形成されているため、その数や形状によって調整可能な範囲が制限され、微調整などができないという問題もある。さらに、分岐パターンの切断により使用されなくなった容量パターンが放射の妨げとなるおそれもある。しかも、分岐パターンがアンテナパターンに直接接続されていることから、アンテナ特性自体が分岐パターンの影響を強く受けてしまい、結果として、良好な特性を得ることが困難であった。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、スパイラル状の平面的なアンテナパターンを有する改良された平面型アンテナ素子及びその製造方法を提供することである。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、周波数調整用の素子を省略又は削減可能な平面型アンテナ素子及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による平面型アンテナ素子は、スパイラル状の平面的なアンテナパターンと、アンテナパターンとは異なる層に設けられることによって前記アンテナパターンと直流的に分離され、アンテナパターンの相対的に内周側に位置する部分と相対的に外周側に位置部分とを容量結合させる並列共振パターンとを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、並列共振パターンによってアンテナ素子自体に周波数調整機能が与えられていることから、より小型のアンテナパターンによって所望の共振周波数を実現することが可能となる。しかも、並列共振パターンは、アンテナパターンの内周側に位置部分と外周側に位置部分とを容量結合させるものであることから、アンテナ素子の外形を大型化させることもない。また、並列共振パターンとアンテナパターンとが直流的に分離された構成を有していることから、分岐パターンのようにアンテナパターンに接続された部分を用いる必要がなくなり、アンテナ特性への悪影響を及ぼすこともない。
【００１２】
本発明において、アンテナパターンは、第１の部分と、第１の部分に隣接し第１の部分からみて内周側に位置する第２の部分と、第２の部分に隣接し第２の部分からみて内周側に位置する第３の部分とを少なくとも含み、並列共振パターンは、第１乃至第３の部分のいずれか一つと容量結合することなく、他の２つを容量結合させても構わない。これによれば、例えば外周側に位置する第１及び第２の部分を容量結合させることにより、共振周波数の微調整を行うことが可能となり、内周側に位置する第２及び第３の部分を容量結合させることにより、共振周波数の大きな低減効果を得ることが可能となる。
【００１３】
並列共振パターンは、アンテナパターンの放射方向とは反対側に設けられていることが好ましい。これによれば、並列共振パターンに起因した放射方向への損失を低減することが可能となる。
【００１４】
アンテナパターンは、複数の直線部と直線部の両端に位置する複数の角部とを有し、並列共振パターンは直線部の略中央に配置されていることが好ましい。アンテナパターンの角部は磁界が最も強くなる部分であることから、角部から遠い部分に並列共振パターンを配置することにより、損失を低減することが可能となる。
【００１５】
本発明においては、並列共振パターンとアンテナパターンとが交差する部分において、並列共振パターン及びアンテナパターンの少なくとも一方に容量電極パターンが設けられていることが好ましい。これによれば、より大きなキャパシタンスを得ることが可能となる。
【００１６】
本発明による平面型アンテナ素子は、並列共振パターンを複数備え、複数の並列共振パターンがアンテナパターンの周方向に略均等に分散配置されていることが好ましい。これによれば、アンテナパターンから放射される電磁波の偏りを低減することができるとともに、並列共振パターンによる電磁波の放射の妨げが抑制される。
【００１７】
本発明による平面型アンテナ素子は、一端がアンテナパターンの内周端又は外周端と電磁界結合し、他端がアンテナパターンの外部又は内部に引き出された引き出し配線パターンをさらに備えることが好ましい。これによれば、熱転写法のように、導体膜と絶縁膜との積層体を用いてアンテナパターンを形成する場合であっても、アンテナパターンの内周端から電極を容易に引き出したり、アンテナパターンの外周端から電極を容易に引き込んだりすることが可能となる。しかも、アンテナパターンと引き出し配線パターンが直流的に分離されることから、アンテナ素子と送受信回路とのインピーダンスマッチング機能を電磁界結合する部分に持たせることができ、インピーダンスマッチング用の素子が不要となる。
【００１８】
この場合、アンテナパターンの内周端及び引き出し配線パターンの一端が容量電極パターンを構成しており、これにより両者が容量結合していても構わないし、アンテナパターンの内周端及び引き出し配線パターンの一端がコイルパターンを構成しており、これにより両者が誘導結合していても構わない。これらは、求められる特性に応じて適宜選択することが可能である。
【００１９】
本発明においては、引き出し配線パターンと並列共振パターンとは同じ層に形成されていることが好ましい。これによれば、引き出し配線パターンと並列共振パターンを同時に形成することができることから、製造コストを削減することが可能となる。
【００２０】
本発明においては、引き出し配線パターンとアンテナパターンとが交差する部分において、引き出し配線パターン及びアンテナパターンの少なくとも一方に容量電極パターンが設けられていることが好ましい。これによれば、引き出し配線パターンとアンテナパターンとの交差部分が並列共振パターンと同様の機能を発揮することから、より大きなキャパシタンスを得ることが可能となる。
【００２１】
並列共振パターンと引き出し配線パターンは、アンテナパターンの周方向に略均等に分散配置されていることが好ましい。これによれば、アンテナパターンから放射される電磁波の偏りを低減することができるとともに、並列共振パターンによる電磁波の放射の妨げが抑制される。
【００２２】
本発明による平面型アンテナ素子は、支持体をさらに備え、アンテナパターン及び並列共振パターンは粘着層を介して支持体に貼り付けられていることが好ましい。このような構造は、熱転写法のように設計時間が極めて短く且つ安価に製造可能な方法によって得ることが可能である。
【００２３】
本発明による平面型アンテナ素子の製造方法は、目標となる共振周波数よりも高い共振周波数を有するスパイラル状の平面的なアンテナパターンを形成する工程と、アンテナパターンの共振周波数を測定する工程と、測定された共振周波数及び目標となる共振周波数に基づいて、調整に必要な容量値を取得する工程と、前記容量値に基づいて、アンテナパターンの相対的に内周側に位置する部分と相対的に外周側に位置する部分とを容量結合させる並列共振パターンを形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、並列共振パターンによって事後的に共振周波数を調整できることから、目標となる共振周波数よりも高い共振周波数を有するアンテナパターンを用いることができる。また、調整に必要な分だけ並列共振パターンを形成すればよいことから、不要な容量パターンが残存することもない。
【発明の効果】
【００２５】
このように、本発明によれば、並列共振パターンによってアンテナ素子自体に周波数調整機能が与えられていることから、より小型のアンテナパターンによって所望の共振周波数を実現することが可能となる。これにより、送受信回路が形成される回路基板側に周波数調整用の素子を用いる必要がなくなるか、少なくとも、そのような素子を削減することが可能となる。
【００２６】
特に、周波数調整用の素子を不要とした場合、送受信回路が形成される回路基板とアンテナ素子とを独立して設計できることから、設計の自由度を大幅に増大させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の好ましい第１の実施形態による平面型アンテナ素子１００の構造を示す略平面図である。図２は、図１に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
【００２９】
図１及び図２に示すように、本実施形態による平面型アンテナ素子１００は、支持体となる絶縁フィルム１０１と、絶縁フィルム１０１に貼り付けられたスパイラル状の平面的なアンテナパターン１１０と、アンテナパターン１１０の上層に貼り付けられた並列共振パターン１２１〜１２４及び引き出し配線パターン１３０とを備えている。本実施形態による平面型アンテナ素子１００においては、アンテナパターン１１０の外周端１１０ｂが一方の給電端子Ｐ１として用いられ、引き出し配線パターン１３０の外周側の端部１３０ｂが他方の給電端子Ｐ２として用いられる。
【００３０】
特に限定されるものではないが、本実施形態による平面型アンテナ素子１００は、非接触ＩＣタグ用のアンテナ素子として用いることができる。この場合、図３に示すように、２つの給電端子Ｐ１，Ｐ２が送受信回路５０に接続され、これによってアンテナ装置が構成される。送受信回路５０は、平面型アンテナ素子１００とは別の回路基板（図示せず）に形成される。
【００３１】
アンテナパターン１１０、並列共振パターン１２１〜１２４及び引き出し配線パターン１３０の底面（絶縁フィルム１０１側の面）には粘着層１９０が設けられており、この粘着層１９０によって絶縁フィルム１０１に貼り付けられている。このような構成を持つアンテナパターン１１０、並列共振パターン１２１〜１２４及び引き出し配線パターン１３０は、プリンターなどを用いた熱転写法により形成することが可能である。
【００３２】
図１に示すように、アンテナパターン１１０はスパイラル状であり、その内周端１１０ａは、面積が拡大された容量電極パターンを構成している。外周端１１０ｂは上述の通り、一方の給電端子Ｐ１として用いられる。アンテナパターン１１０の形状をより詳細に説明すると、その外形は略長方形であり、複数の直線部１１０ｓ１〜１１０ｓ１２と、その両端に位置する複数の角部１１０ｃとを有している。ここで、直線部１１０ｓ１、１１０ｓ５、１１０ｓ９は短辺Ｓ１側に位置し、直線部１１０ｓ２、１１０ｓ６、１１０ｓ１０は長辺Ｌ１側に位置し、直線部１１０ｓ３、１１０ｓ７、１１０ｓ１１は短辺Ｓ２側に位置し、直線部１１０ｓ４、１１０ｓ８、１１０ｓ１２は長辺Ｌ２側に位置している。図１に示す例では、アンテナパターン１１０の巻回数は３ターンであるが、ターン数がこれに限定されるものではない。
【００３３】
また、アンテナパターン１１０はスパイラル状であることから、相対的に内周側に位置する部分と、相対的に外周側に位置する部分とが径方向に隣接することになる。例えば、短辺Ｓ１側に位置する直線部のうち、相対的に内周側に位置する直線部１１０ｓ５と、相対的に外周側に位置する直線部１１０ｓ１は互いに隣接する。同様に、相対的に内周側に位置する直線部１１０ｓ９と、相対的に外周側に位置する直線部１１０ｓ５は互いに隣接する。他の辺Ｓ２，Ｌ１，Ｌ２に対応する直線部についても同様である。
【００３４】
本実施形態においては、このように隣接する直線部の略中央部が並列共振パターン１２１〜１２４によって覆われている。このうち、並列共振パターン１２１は短辺Ｓ１側に位置する直線部１１０ｓ１、１１０ｓ５、１１０ｓ９を覆うように配置されており、並列共振パターン１２２は長辺Ｌ１側に位置する直線部１１０ｓ２、１１０ｓ６、１１０ｓ１０を覆うように配置されており、並列共振パターン１２３は短辺Ｓ２側に位置する直線部１１０ｓ３、１１０ｓ７、１１０ｓ１１を覆うように配置されており、並列共振パターン１２４は長辺Ｌ２側に位置する直線部１１０ｓ４、１１０ｓ８、１１０ｓ１２を覆うように配置されている。並列共振パターン１２１〜１２４は、アンテナパターン１１０と接触しておらず、したがって、アンテナパターン１１０とは直流的に分離されている。
【００３５】
特に限定されるものではないが、本実施形態においては並列共振パターン１２１〜１２４の幅Ｗ４（周方向における長さ）は互いに等しく設定されている。幅Ｗ４は、必要とするキャパシタンスに基づいて定めればよい。
【００３６】
図２に示すように、これら並列共振パターン１２１〜１２４とアンテナパターン１１０とは、並列共振パターン１２１〜１２４の底面に設けられた粘着層１９０によって絶縁されている。このため、アンテナパターン１１０のうち、並列共振パターン１２１〜１２４によって覆われている部分は、並列共振パターン１２１〜１２４を介して容量結合することになる。尚、並列共振パターン１２１〜１２４の幅Ｗ４をより細くするためには、粘着層１９０の材料としてより高誘電率のものを選択すればよい。
【００３７】
図４は、本実施形態による平面型アンテナ素子１００の等価回路図である。
【００３８】
図４に示すように、並列共振パターン１２１〜１２４は、同じ辺側に位置する３本の直線部間にキャパシタンスを与える。例えば、短辺Ｓ１に配置された並列共振パターン１２１は、直線部１１０ｓ１との間にキャパシタンスＣ１１を与え、直線部１１０ｓ５との間にキャパシタンスＣ１２を与え、直線部１１０ｓ９との間にキャパシタンスＣ１３を与える。これにより、直線部１１０ｓ１，１１０ｓ５，１１０ｓ９は、並列共振パターン１２１を介して互いに容量結合することになる。他の辺Ｓ２，Ｌ１，Ｌ２に配置された並列共振パターン１２２〜１２４についても同様である。
【００３９】
これにより、アンテナパターン１１０はそれ自体大きなキャパシタンスを持つことになり、その結果、より低い共振周波数を得ることが可能となる。しかも、本実施形態では、並列共振パターン１２１〜１２４を各辺Ｓ１，Ｌ１，Ｓ２，Ｌ２に配置していることから、並列共振パターン１２１〜１２４がアンテナパターン１１０の周方向に略均等に分散配置されることになる。その結果、アンテナパターン１１０から放射される電磁波の偏りが低減されるとともに、並列共振パターン１２１〜１２４による電磁波の放射の妨げが抑制される。
【００４０】
また、本実施形態においては、並列共振パターン１２１〜１２４が直線部の略中央に配置されていることから、並列共振パターン１２１〜１２４に起因する損失を低減することが可能となる。つまり、アンテナパターン１１０の角部１１０ｃは磁界が最も強くなる部分であることから、その近傍に並列共振パターンを配置すると、電磁波の放射が妨げられてしまう。これに対し、本実施形態のように、並列共振パターン１２１〜１２４を直線部の略中央に配置すれば、このような問題を最小限に抑えることが可能となる。
【００４１】
さらに、本実施形態においては、アンテナパターン１１０の外形が略長方形であることから、平面型アンテナ素子１００を多数個取りする場合、１枚の絶縁フィルム１０１にほぼ隙間なくアンテナパターン１１０を形成することができる。このため、１枚の絶縁フィルム１０１に多くのアンテナパターン１１０を形成できることから、製造コストを低減することが可能となる。
【００４２】
図１に戻って、引き出し配線パターン１３０の内周側の端部１３０ａは、面積が拡大された容量電極パターンを構成している。引き出し配線パターン１３０の端部１３０ａは、アンテナパターン１１０の内周端１１０ａの上部を覆っており、これにより両者は容量結合している。かかる容量は、図４に示すキャパシタンスＣ２０に相当する。これにより、熱転写法などによって転写される金属箔同士を正しく接続することが可能となる。
【００４３】
つまり、熱転写法などによって転写される金属箔には、粘着層が積層されていることから、２つの金属箔同士を接続することが困難であるという問題が存在する。このため、スパイラル状の平面的なアンテナパターン１１０を熱転写法により形成した場合、アンテナパターン１１０の内周端１１０ａをどのようにして送受信回路５０に接続するかが問題となる。
【００４４】
このような問題を解決する方法としては、送受信回路５０が形成される回路基板側に、アンテナパターン１１０の内周端１１０ａに接続される端子を形成しておくという方法が挙げられる。しかしながら、この方法では、回路基板とアンテナ素子１００との相対的な位置関係を厳密に規定する必要があることから、設計が煩雑となるばかりでなく、汎用性を持たせることができないという問題が生じる。
【００４５】
或いは、接続すべき２つの金属箔の側面を半田接続する方法も知られている。しかしながら、この方法では、半田を供給する工程が必要となることから、製造コストが上昇するとともに、生産性が低下してしまう。また、２つの金属箔の接続が半田による側面接続となることから、接続が不安定であり、信頼性も低下してしまう。
【００４６】
さらには、特許文献２に記載されているように、転写した金属箔に付着している絶縁膜を部分的に除去することによって金属箔同士の接続を図る方法も提案されている。しかしながら、この方法では、絶縁膜を除去する工程を追加する必要が生じることから、やはり製造コストが上昇するとともに、生産性が低下してしまう。
【００４７】
これに対し、本実施形態のように接続すべき２つの金属箔、すなわち、引き出し配線パターン１３０の端部１３０ａと、アンテナパターン１１０の内周端１１０ａとを直流的に接続するのではなく、容量電極パターンを用いた容量結合（キャパシタンスＣ２０）によって両者を接続していることから、上記の問題を解消することが可能となる。しかも、アンテナパターン１１０と引き出し配線パターン１３０が直流的に分離されることから、キャパシタンスＣ２０をインピーダンスマッチング用の素子としても利用することができる。この場合、回路基板側にインピーダンスマッチング用の素子を用いる必要がなくなり、部品点数を削減することができる。
【００４８】
しかも、本実施形態においては、引き出し配線パターン１３０と並列共振パターン１２１〜１２４がいずれもアンテナパターン１１０の上層に形成されていることから、これらを同時に形成することができ、製造コストを削減することが可能となる。また、並列共振パターン１２１〜１２４をアンテナパターン１１０の上層に形成していることから、他の並列共振パターンを追加形成することによって、共振周波数の微調整又は変更を容易に行うことが可能となる。
【００４９】
尚、本実施形態においては、アンテナパターン１１０を下層に形成し、並列共振パターン１２１〜１２４及び引き出し配線パターン１３０を上層に形成しているが、これが逆であっても構わない。いずれを上層としいずれを下層とするかは、電磁波の放射方向に基づいて定めればよい。つまり、本実施形態のように並列共振パターン１２１〜１２４及び引き出し配線パターン１３０を上層に形成した場合、図２に示すＢ方向への放射は妨げられない一方、Ｃ方向への放射は並列共振パターン１２１〜１２４及び引き出し配線パターン１３０によって若干妨げられてしまう。したがって、本実施形態は、意図する放射方向がＢ方向である場合において好適である。
【００５０】
これに対し、本実施形態とは逆に、並列共振パターン１２１〜１２４及び引き出し配線パターン１３０を下層に形成し、アンテナパターン１１０を上層に形成した場合、Ｂ方向への放射は並列共振パターン１２１〜１２４及び引き出し配線パターン１３０によって若干妨げられてしまう。したがって、このレイアウトは、意図する放射方向がＣ方向である場合において好適である。
【００５１】
また、本実施形態においては、４つの並列共振パターン１２１〜１２４を用いているが、使用する並列共振パターンの数、位置及び形状については、要求される特性に応じて適宜調整することが可能である。
【００５２】
ここで、並列共振パターンの数や位置が与える影響について説明する。
【００５３】
図５は並列共振パターンの数を変えた例であり、（ａ）〜（ｃ）は並列共振パターンをそれぞれ１個〜３個とした例を示している。
【００５４】
図５（ａ）に示す例では並列共振パターン１２２のみを用いており、その幅Ｗ１を図１に示す幅Ｗ４の４倍に設定している。図５（ｂ）に示す例では並列共振パターン１２１，１２３を用いており、その幅Ｗ２を図１に示す幅Ｗ４の２倍に設定している。図５（ｃ）に示す例では並列共振パターン１２１〜１２３を用い、その幅Ｗ３を図１に示す幅Ｗ４の４／３倍に設定している。これにより、並列共振パターンによって得られるキャパシタンスは、図５（ａ）〜（ｃ）に示す例とも、図１に示した実施形態と同一となる。
【００５５】
しかしながら、得られる特性は図５（ａ）に示す例、図５（ｂ）に示す例、図５（ｃ）に示す例の順に特性が向上し、図１に示した実施形態が最も良好となる。これは、１個の並列共振パターンが太いと電磁波の放射が妨げられ易くなること、さらには、並列共振パターンの配置に不均一な部分が存在すると電磁波の偏りが増大することが原因である。但し、このことは図５（ａ）〜（ｃ）に示す例が本発明の範囲外であることを意味するものではない。
【００５６】
図５（ａ）に示すように、並列共振パターンを１個だけ使用する場合には、長辺Ｌ１又はＬ２（図５（ａ）に示す例では長辺Ｌ１）に配置することが好ましい。これは、アンテナパターン１１０の角部１１０ｃは磁界が最も強くなる部分であることから、損失を低減するためには、角部１１０ｃから遠い部分に並列共振パターン１２２を配置することが望ましいからである。これに対し、図６に示すように、並列共振パターン１２２をアンテナパターン１１０の角部１１０ｃに配置すると、この部分においてアンテナパターン１１０からの放射が妨げられ、放射パターンの均一性や放射効率が低下する。また、図５（ａ）に示す例では、並列共振パターン１２２と引き出し配線パターン１３０をアンテナパターン１１０の周方向に略均等に分散配置している。このため、アンテナパターン１１０から放射される電磁波の偏りが低減される。
【００５７】
一方、図５（ｂ）に示すように、並列共振パターンを２個使用する場合には、短辺Ｓ１及びＳ２にそれぞれ配置することが好ましい。これは、並列共振パターン同士の直線距離が近いと、電磁波の偏りが増大するからである。但し、短辺Ｓ１及びＳ２に並列共振パターンを配置すると、並列共振パターンと角部１１０ｃとの距離が近くなり、損失が増加する。したがって、並列共振パターンを２個使用する場合、これらを短辺に配置するか、長辺に配置するかは、放射パターンの均一性と放射効率とのバランスを考慮して定めればよい。いずれにしても、これら２個の並列共振パターンは、アンテナパターン１１０の周方向に略均等に分散配置することが好ましい。
【００５８】
さらに、図５（ｃ）に示すように、並列共振パターンを３個使用する場合には、２つの短辺Ｓ１，Ｓ２と１つの長辺Ｌ１にそれぞれ配置することが好ましい。これにより、並列共振パターン同士の直線距離を確保しつつ、並列共振パターンを角部１１０ｃから遠ざけることができる。但し、放射パターンの均一性と放射効率とのバランスを考慮して、これら３個の並列共振パターンを２つの長辺Ｌ１，Ｌ２と１つの短辺Ｓ１にそれぞれ配置しても構わない。いずれにしても、これら３個の並列共振パターンは、アンテナパターン１１０の周方向に略均等に分散配置することが好ましい。
【００５９】
尚、本実施形態においては、隣接する３本の直線部を覆うように並列共振パターン１２１〜１２４が設けられているが、アンテナパターン１１０のうち少なくとも２箇所を覆うように配置すれば、アンテナパターン１１０にキャパシタンスを与えることができる。
【００６０】
図７は、隣接する２本の直線部を覆うように並列共振パターンを配置した例であり、（ａ）は直線部１１０ｓ２を覆うことなく直線部１１０ｓ６，１１０ｓ１０を覆うように並列共振パターン１２５を配置した例を示し、（ｂ）は直線部１１０ｓ１０を覆うことなく直線部１１０ｓ２，１１０ｓ６を覆うように並列共振パターン１２５を配置した例を示している。つまり、図７（ａ）に示す例では内周側に並列共振パターン１２５を配置しているのに対し、図７（ｂ）に示す例では外周側に並列共振パターン１２５を配置している。これにより、図７（ａ）に示す例では、並列共振パターン１２５は直線部１１０ｓ２と容量結合することなく、直線部１１０ｓ６と直線部１１０ｓ１０を容量結合させる。同様に、図７（ｂ）に示す例では、並列共振パターン１２５は直線部１１０ｓ１０と容量結合することなく、直線部１１０ｓ２と直線部１１０ｓ６を容量結合させる。
【００６１】
並列共振パターン１２５によって得られるキャパシタンスは、図７（ａ），（ｂ）間で同一である。しかしながら、もたらされる共振周波数の低減効果は、図７（ａ）に示す例の方が大きく、図７（ｂ）に示す例の方が小さくなる。したがって、共振周波数をより低減させたい場合には、図７（ａ）に示すように、内周側に並列共振パターン１２５を配置すればよい。一方、共振周波数を微調整したい場合には、図７（ｂ）に示すように、外周側に並列共振パターン１２５を配置すればよい。
【００６２】
次に、平面型アンテナ素子１００の製造方法について説明する。
【００６３】
まず、共振周波数があらかじめ目標の共振周波数より高くなるように設計されたアンテナパターンを形成する。次に、インピーダンスアナライザを用いてアンテナパターンの特性を測定し、インピーダンスの実数部のピーク値の周波数を得る。そして、得られた周波数に基づいて、並列共振パターンに必要な容量値を算出する。この際、容量値と周波数の変化量との関係を示すテーブルをあらかじめ作成しておけば、必要となる容量値を速やかに決定することができる。調整に必要な容量値が決まったら、この容量値が得られる並列共振パターンをアンテナパターンの上に形成する。そして、インピーダンスアナライザを用いてアンテナパターンの特性を再び測定し、調整された周波数を確認する。調整が足りなければ、追加すべき容量値を算出し、並列共振パターンを追加する。
【００６４】
以上により、平面型アンテナ素子１００の設計が完了する。設計が完了したら、設計されたとおりにアンテナパターン及び並列共振パターンを形成すれば、量産が可能である。
【００６５】
次に、本発明の好ましい第２の実施形態について説明する。
【００６６】
図８は、本発明の好ましい第２の実施形態による平面型アンテナ素子２００の構造を示す略平面図である。
【００６７】
図８に示すように、本実施形態による平面型アンテナ素子２００は、アンテナパターン２１０の内周端２１０ａと、引き出し配線パターン２３０の内周側の端部２３０ａがスパイラル状であり、コイルパターンを構成している。図８においては、図面の見やすさを考慮して、引き出し配線パターン２３０を分離した状態を示しているが、実際には、引き出し配線パターン２３０は破線で示す領域Ｄに配置される。アンテナパターン２１０の外周端２１０ｂ及び引き出し配線パターン２３０の外周側の端部２３０ｂは、それぞれ給電端子Ｐ１，Ｐ２として用いられる。その他の点については、図１に示した平面型アンテナ素子１００と同様であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６８】
引き出し配線パターン２３０の端部２３０ａによって構成されるコイルパターンは、アンテナパターン２１０の内周端２１０ａによって構成されるコイルパターンを覆っており、これにより両者は誘導結合する。したがって、両者を直流的に接続することなく、正しく結合させることが可能となる。かかる誘導結合により得られるインダクタンスは、アンテナ素子と送受信回路とのインピーダンスマッチングに利用することが可能である。したがって、インピーダンスマッチングに必要な定数に応じて、図１に示したように容量電極パターンを用いるか、図８に示したようにコイルパターンを用いるかを選択すればよい。
【００６９】
次に、本発明の好ましい第３の実施形態について説明する。
【００７０】
図９は、本発明の好ましい第３の実施形態による平面型アンテナ素子３００の構造を示す略平面図である。
【００７１】
図９に示すように、本実施形態による平面型アンテナ素子３００は、アンテナパターン３１０と引き出し配線パターン３３０とが交差する部分において、アンテナパターン３１０の幅が径方向に拡大されており、この部分が容量電極パターンを構成している。その他の点については、図１に示した平面型アンテナ素子１００と同様であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７２】
本実施形態においては、アンテナパターン３１０と引き出し配線パターン３３０との交差部分が並列共振パターン１２１〜１２４と同様の機能を発揮することから、より大きなキャパシタンスを得ることが可能となる。
【００７３】
次に、本発明の好ましい第４の実施形態について説明する。
【００７４】
図１０は、本発明の好ましい第４の実施形態による平面型アンテナ素子４００の構造を示す略平面図である。
【００７５】
図１０に示すように、本実施形態による平面型アンテナ素子４００は、アンテナパターン４１０と引き出し配線パターン４３０とが交差する部分において、引き出し配線パターン４３０の幅が周方向に拡大されており、この部分が容量電極パターンを構成している。その他の点については、図１に示した平面型アンテナ素子１００と同様であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７６】
本実施形態においても、上述した第３の実施形態と同様、アンテナパターン４１０と引き出し配線パターン４３０との交差部分が並列共振パターン１２１〜１２４と同様の機能を発揮することから、より大きなキャパシタンスを得ることが可能となる。
【００７７】
尚、第３及び第４の実施形態においては、アンテナパターンと引き出し配線パターンとが交差する部分において、アンテナパターン及び引き出し配線パターンのいずれか一方の幅を拡大しているが、アンテナパターン及び引き出し配線パターンの両方の幅を拡大しても構わない。さらには、交差部分において、アンテナパターン及び引き出し配線パターンの一方又は両方の幅を縮小することによって、キャパシタンスを調整しても構わない。
【００７８】
また、第３の実施形態においては、引き出し配線パターンとの交差部分においてアンテナパターンの幅を拡大しているが、図１１に示すように、並列共振パターンとの交差部分においてアンテナパターンの幅を拡大することも可能である。同様に、第４の実施形態においては、アンテナパターンとの交差部分において引き出し配線パターンの幅を拡大しているが、図１２に示すように、アンテナパターンとの交差部分において並列共振パターンの幅を拡大することも可能である。これらによれば、より大きなキャパシタンスを得ることが可能となる。
【００７９】
次に、本発明の好ましい第５の実施形態について説明する。
【００８０】
図１３は、本発明の好ましい第５の実施形態による平面型アンテナ素子５００の構造を示す略平面図である。
【００８１】
図１３に示すように、本実施形態による平面型アンテナ素子５００は、スパイラル状のアンテナパターン５１０の外形が円形であり、ほぼ全体が曲線部によって構成されている。本実施形態においても、アンテナパターン５１０の外周端５１０ｂは給電端子Ｐ１を構成し、内周端５１０ａは引き出し配線パターン５３０の内周側の端部５３０ａと容量結合している。引き出し配線パターン５３０の外周側の端部５３０ｂは、給電端子Ｐ２を構成する。
【００８２】
本実施形態においては、アンテナパターン５１０の上層に３つの並列共振パターン５２１〜５２３が設けられている。図５（ｃ）に示したように、アンテナパターンの外形が四角形である場合、角部１１０ｃを避けつつ、３つの並列共振パターンを周方向に完全に均等配置することは困難である。これに対し、本実施形態のように、アンテナパターン５１０の外形が円形であれば、角部が存在しないことから、任意の数の並列共振パターンを周方向にほぼ完全に均等配置することができる。すなわち、ｎ個の並列共振パターンを用いる場合、アンテナパターン５１０を周方向にｎ＋１等分する位置に並列共振パターン及び引き出し配線パターンを配置することにより、ほぼ完全な均等配置を実現することが可能となる。
【００８３】
以上、本発明の好ましいいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００８４】
例えば、アンテナパターンの一つの直線部に配置可能な並列共振パターンの数は１個に限定されず、目的とする特性に応じて複数配置しても構わない。図１４は、様々なバリエーションの並列共振パターンを配置した例を示す図であり、アンテナパターン１１０及び引き出し配線パターン１３０の形状については図１と同様である。図１４に示す例は、例えば、主となる並列共振パターン６２１〜６２４を形成した後、共振周波数の微調整又は変更を目的として、並列共振パターン６２５〜６２９を追加形成した場合になどにおいて得られるレイアウトの一例である。このように、並列共振パターンを複数回に亘って形成すれば、共振周波数の微調整や変更を行うことが可能となる。
【００８５】
また、引き出し配線パターンは、アンテナパターンの内周端をアンテナパターンの外部に引き出すものに限定されず、図１５に示すように、アンテナパターン７１０の外周端７１０ｂをアンテナパターンの内周に囲まれた領域７００に引き込ものであっても構わない。この場合、送受信回路を構成するＩＣチップ７４０は、アンテナパターン７１０の内周に囲まれた領域７００に配置され、引き出し電極７３０を介してアンテナパターン７１０の外周端７１０ｂに接続されることになる。
【００８６】
また、アンテナパターンや並列共振パターンの形成方法としては熱転写法を用いることが好ましいが、本発明がこれに限定されるものではなく、他の方法、例えば、絶縁フィルム上に導電性インクを印刷する方法、絶縁フィルム上に積層された金属箔をエッチングする方法、金型などを用いて金属箔テープを打ち抜く方法などを用いることが可能である。また、アンテナパターンや並列共振パターンを単一の方法で形成する必要はなく、例えば、支持体となる絶縁フィルム上にアンテナパターンをエッチング法により形成し、その上部に並列共振パターンを熱転写法によって形成しても構わない。
【００８７】
また、本発明による平面型アンテナ素子の用途が非接触ＩＣタグに限定されるものではなく、種々アンテナ装置に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の好ましい第１の実施形態による平面型アンテナ素子１００の構造を示す略平面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
【図３】平面型アンテナ素子１００を用いたアンテナ装置のブロック図である。
【図４】平面型アンテナ素子１００の等価回路図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は並列共振パターンをそれぞれ１個〜３個とした例を示す略平面図である。
【図６】並列共振パターン１２２を角部１１０ｃに配置した例を示す略平面図である。
【図７】隣接する２本の直線部を覆うように並列共振パターンを配置した例であり、（ａ）は直線部１１０ｓ６，１１０ｓ１０を覆うように並列共振パターン１２５を配置した例を示し、（ｂ）は直線部１１０ｓ２，１１０ｓ６を覆うように並列共振パターン１２５を配置した例を示している。
【図８】本発明の好ましい第２の実施形態による平面型アンテナ素子２００の構造を示す略平面図である。
【図９】本発明の好ましい第３の実施形態による平面型アンテナ素子３００の構造を示す略平面図である。
【図１０】本発明の好ましい第４の実施形態による平面型アンテナ素子４００の構造を示す略平面図である。
【図１１】平面型アンテナ素子３００の変形例を示す略平面図である。
【図１２】平面型アンテナ素子４００の変形例を示す略平面図である。
【図１３】本発明の好ましい第５の実施形態による平面型アンテナ素子５００の構造を示す略平面図である。
【図１４】様々なバリエーションの並列共振パターンを配置した例を示す略平面図である。
【図１５】ＩＣチップ７１０をアンテナパターンの内周に囲まれた領域７００に配置した例を示す略平面図である。
【符号の説明】
【００８９】
５０ 送受信回路
１００，２００，３００，４００，５００ 平面型アンテナ素子
１０１ 絶縁フィルム
１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，７１０ アンテナパターン
１１０ａ，２１０ａ，５１０ａ アンテナパターンの内周端
１１０ｂ，２１０ｂ，５１０ｂ，７１０ｂ アンテナパターンの外周端
１１０ｓ１〜１１０ｓ１２ アンテナパターンの直線部
１１０ｃ アンテナパターンの角部
１２１〜１２５，５２１〜５２３，６２１〜６２９ 並列共振パターン
１３０，２３０，３３０，４３０，５３０，７３０ 引き出し配線パターン
１３０ａ，２３０ａ，５３０ａ 引き出し配線パターンの内周側の端部
１３０ｂ，２３０ｂ，５３０ｂ 引き出し配線パターンの外周側の端部
１９０ 粘着層
７００ アンテナパターンの内周に囲まれた領域
７４０ ＩＣチップ
Ｌ１，Ｌ２ アンテナパターンの長辺
Ｓ１，Ｓ２ アンテナパターンの短辺
Ｐ１，Ｐ２ 給電端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は平面型アンテナ素子及びその製造方法に関し、特に、スパイラル状の平面的なアンテナパターンを備えるアンテナ素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触ＩＣタグを用いた電子マネーが普及している（特許文献１参照）。このような非接触ＩＣタグは、薄型のカードに内蔵したり、携帯電話機の筐体に貼り付けたりして使用されることから、これに用いられるアンテナ素子としては、スパイラル状の平面的なアンテナパターンを有する平面型アンテナ素子が用いられる。
【０００３】
平面型アンテナ素子の製造方法としては、絶縁フィルム上に導電性インクを印刷する方法、絶縁フィルム上に積層された金属箔をエッチングする方法、絶縁フィルム上に金属箔を熱転写する方法などが主に用いられている。中でも、金属箔を熱転写する方法は、プリンターなどを用いることができることから、設計時間が極めて短く且つ安価に製造できるという特徴を有している（特許文献２参照）。
【０００４】
現在、非接触ＩＣタグに利用される周波数は約１３．５６ＭＨｚであり、比較的低周波領域である。このため、スパイラル状のアンテナパターンだけでこの周波数帯の共振を実現しようとすると、アンテナパターンが非常に大きくなるため、カードや携帯電話機に内蔵することができなくなってしまう。このため、より小型のアンテナパターンによって上記の共振周波数を実現するためには、周波数調整用のチップコンデンサなどを接続することが必要である。
【特許文献１】特許第３１５０５７５号公報
【特許文献２】特開２００７−３２４６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、従来の平面型アンテナ素子においては、チップコンデンサなどを用いて周波数調整を行っていたことから、部品点数が増大するという問題があった。また、周波数調整用のチップコンデンサは、送受信回路が形成される回路基板側に搭載されることから、平面型アンテナ素子の特性を考慮して回路基板を設計する必要があり、設計が煩雑になるという問題もあった。
【０００６】
また、送受信回路が形成される回路基板を多層基板とし、基板内部に形成されるコンデンサパターンを用いて周波数調整を行うという方法も考えられる。しかしながら、この方法では、一旦回路基板を設計するとキャパシタンスの変更ができなくなることから、設計の自由度が大幅に低下してしまう。また、チップコンデンサを用いる場合と同様、平面型アンテナ素子の特性を考慮して回路基板を設計する必要が生じる。
【０００７】
さらに、アンテナパターンの一部に分岐パターンを設け、これをあらかじめ複数の容量パターンに接続しておく方法も考えられる。この場合、調整時において、分岐パターンの一部を切断することによって共振周波数を変化させることができる。しかしながら、この方法では、分岐パターンの切断という、複雑且つ効率の悪い作業が必要となることから、量産性が低いという問題がある。また、容量パターンはあらかじめ形成されているため、その数や形状によって調整可能な範囲が制限され、微調整などができないという問題もある。さらに、分岐パターンの切断により使用されなくなった容量パターンが放射の妨げとなるおそれもある。しかも、分岐パターンがアンテナパターンに直接接続されていることから、アンテナ特性自体が分岐パターンの影響を強く受けてしまい、結果として、良好な特性を得ることが困難であった。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、スパイラル状の平面的なアンテナパターンを有する改良された平面型アンテナ素子及びその製造方法を提供することである。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、周波数調整用の素子を省略又は削減可能な平面型アンテナ素子及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による平面型アンテナ素子は、スパイラル状の平面的なアンテナパターンと、アンテナパターンとは異なる層に設けられることによって前記アンテナパターンと直流的に分離され、アンテナパターンの相対的に内周側に位置する部分と相対的に外周側に位置部分とを容量結合させる並列共振パターンとを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、並列共振パターンによってアンテナ素子自体に周波数調整機能が与えられていることから、より小型のアンテナパターンによって所望の共振周波数を実現することが可能となる。しかも、並列共振パターンは、アンテナパターンの内周側に位置部分と外周側に位置部分とを容量結合させるものであることから、アンテナ素子の外形を大型化させることもない。また、並列共振パターンとアンテナパターンとが直流的に分離された構成を有していることから、分岐パターンのようにアンテナパターンに接続された部分を用いる必要がなくなり、アンテナ特性への悪影響を及ぼすこともない。
【００１２】
本発明において、アンテナパターンは、第１の部分と、第１の部分に隣接し第１の部分からみて内周側に位置する第２の部分と、第２の部分に隣接し第２の部分からみて内周側に位置する第３の部分とを少なくとも含み、並列共振パターンは、第１乃至第３の部分のいずれか一つと容量結合することなく、他の２つを容量結合させても構わない。これによれば、例えば外周側に位置する第１及び第２の部分を容量結合させることにより、共振周波数の微調整を行うことが可能となり、内周側に位置する第２及び第３の部分を容量結合させることにより、共振周波数の大きな低減効果を得ることが可能となる。
【００１３】
並列共振パターンは、アンテナパターンの放射方向とは反対側に設けられていることが好ましい。これによれば、並列共振パターンに起因した放射方向への損失を低減することが可能となる。
【００１４】
アンテナパターンは、複数の直線部と直線部の両端に位置する複数の角部とを有し、並列共振パターンは直線部の略中央に配置されていることが好ましい。アンテナパターンの角部は磁界が最も強くなる部分であることから、角部から遠い部分に並列共振パターンを配置することにより、損失を低減することが可能となる。
【００１５】
本発明においては、並列共振パターンとアンテナパターンとが交差する部分において、並列共振パターン及びアンテナパターンの少なくとも一方に容量電極パターンが設けられていることが好ましい。これによれば、より大きなキャパシタンスを得ることが可能となる。
【００１６】
本発明による平面型アンテナ素子は、並列共振パターンを複数備え、複数の並列共振パターンがアンテナパターンの周方向に略均等に分散配置されていることが好ましい。これによれば、アンテナパターンから放射される電磁波の偏りを低減することができるとともに、並列共振パターンによる電磁波の放射の妨げが抑制される。
【００１７】
本発明による平面型アンテナ素子は、一端がアンテナパターンの内周端又は外周端と電磁界結合し、他端がアンテナパターンの外部又は内部に引き出された引き出し配線パターンをさらに備えることが好ましい。これによれば、熱転写法のように、導体膜と絶縁膜との積層体を用いてアンテナパターンを形成する場合であっても、アンテナパターンの内周端から電極を容易に引き出したり、アンテナパターンの外周端から電極を容易に引き込んだりすることが可能となる。しかも、アンテナパターンと引き出し配線パターンが直流的に分離されることから、アンテナ素子と送受信回路とのインピーダンスマッチング機能を電磁界結合する部分に持たせることができ、インピーダンスマッチング用の素子が不要となる。
【００１８】
この場合、アンテナパターンの内周端及び引き出し配線パターンの一端が容量電極パターンを構成しており、これにより両者が容量結合していても構わないし、アンテナパターンの内周端及び引き出し配線パターンの一端がコイルパターンを構成しており、これにより両者が誘導結合していても構わない。これらは、求められる特性に応じて適宜選択することが可能である。
【００１９】
本発明においては、引き出し配線パターンと並列共振パターンとは同じ層に形成されていることが好ましい。これによれば、引き出し配線パターンと並列共振パターンを同時に形成することができることから、製造コストを削減することが可能となる。
【００２０】
本発明においては、引き出し配線パターンとアンテナパターンとが交差する部分において、引き出し配線パターン及びアンテナパターンの少なくとも一方に容量電極パターンが設けられていることが好ましい。これによれば、引き出し配線パターンとアンテナパターンとの交差部分が並列共振パターンと同様の機能を発揮することから、より大きなキャパシタンスを得ることが可能となる。
【００２１】
並列共振パターンと引き出し配線パターンは、アンテナパターンの周方向に略均等に分散配置されていることが好ましい。これによれば、アンテナパターンから放射される電磁波の偏りを低減することができるとともに、並列共振パターンによる電磁波の放射の妨げが抑制される。
【００２２】
本発明による平面型アンテナ素子は、支持体をさらに備え、アンテナパターン及び並列共振パターンは粘着層を介して支持体に貼り付けられていることが好ましい。このような構造は、熱転写法のように設計時間が極めて短く且つ安価に製造可能な方法によって得ることが可能である。
【００２３】
本発明による平面型アンテナ素子の製造方法は、目標となる共振周波数よりも高い共振周波数を有するスパイラル状の平面的なアンテナパターンを形成する工程と、アンテナパターンの共振周波数を測定する工程と、測定された共振周波数及び目標となる共振周波数に基づいて、調整に必要な容量値を取得する工程と、前記容量値に基づいて、アンテナパターンの相対的に内周側に位置する部分と相対的に外周側に位置する部分とを容量結合させる並列共振パターンを形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、並列共振パターンによって事後的に共振周波数を調整できることから、目標となる共振周波数よりも高い共振周波数を有するアンテナパターンを用いることができる。また、調整に必要な分だけ並列共振パターンを形成すればよいことから、不要な容量パターンが残存することもない。
【発明の効果】
【００２５】
このように、本発明によれば、並列共振パターンによってアンテナ素子自体に周波数調整機能が与えられていることから、より小型のアンテナパターンによって所望の共振周波数を実現することが可能となる。これにより、送受信回路が形成される回路基板側に周波数調整用の素子を用いる必要がなくなるか、少なくとも、そのような素子を削減することが可能となる。
【００２６】
特に、周波数調整用の素子を不要とした場合、送受信回路が形成される回路基板とアンテナ素子とを独立して設計できることから、設計の自由度を大幅に増大させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の好ましい第１の実施形態による平面型アンテナ素子１００の構造を示す略平面図である。図２は、図１に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
【００２９】
図１及び図２に示すように、本実施形態による平面型アンテナ素子１００は、支持体となる絶縁フィルム１０１と、絶縁フィルム１０１に貼り付けられたスパイラル状の平面的なアンテナパターン１１０と、アンテナパターン１１０の上層に貼り付けられた並列共振パターン１２１〜１２４及び引き出し配線パターン１３０とを備えている。本実施形態による平面型アンテナ素子１００においては、アンテナパターン１１０の外周端１１０ｂが一方の給電端子Ｐ１として用いられ、引き出し配線パターン１３０の外周側の端部１３０ｂが他方の給電端子Ｐ２として用いられる。
【００３０】
特に限定されるものではないが、本実施形態による平面型アンテナ素子１００は、非接触ＩＣタグ用のアンテナ素子として用いることができる。この場合、図３に示すように、２つの給電端子Ｐ１，Ｐ２が送受信回路５０に接続され、これによってアンテナ装置が構成される。送受信回路５０は、平面型アンテナ素子１００とは別の回路基板（図示せず）に形成される。
【００３１】
アンテナパターン１１０、並列共振パターン１２１〜１２４及び引き出し配線パターン１３０の底面（絶縁フィルム１０１側の面）には粘着層１９０が設けられており、この粘着層１９０によって絶縁フィルム１０１に貼り付けられている。このような構成を持つアンテナパターン１１０、並列共振パターン１２１〜１２４及び引き出し配線パターン１３０は、プリンターなどを用いた熱転写法により形成することが可能である。
【００３２】
図１に示すように、アンテナパターン１１０はスパイラル状であり、その内周端１１０ａは、面積が拡大された容量電極パターンを構成している。外周端１１０ｂは上述の通り、一方の給電端子Ｐ１として用いられる。アンテナパターン１１０の形状をより詳細に説明すると、その外形は略長方形であり、複数の直線部１１０ｓ１〜１１０ｓ１２と、その両端に位置する複数の角部１１０ｃとを有している。ここで、直線部１１０ｓ１、１１０ｓ５、１１０ｓ９は短辺Ｓ１側に位置し、直線部１１０ｓ２、１１０ｓ６、１１０ｓ１０は長辺Ｌ１側に位置し、直線部１１０ｓ３、１１０ｓ７、１１０ｓ１１は短辺Ｓ２側に位置し、直線部１１０ｓ４、１１０ｓ８、１１０ｓ１２は長辺Ｌ２側に位置している。図１に示す例では、アンテナパターン１１０の巻回数は３ターンであるが、ターン数がこれに限定されるものではない。
【００３３】
また、アンテナパターン１１０はスパイラル状であることから、相対的に内周側に位置する部分と、相対的に外周側に位置する部分とが径方向に隣接することになる。例えば、短辺Ｓ１側に位置する直線部のうち、相対的に内周側に位置する直線部１１０ｓ５と、相対的に外周側に位置する直線部１１０ｓ１は互いに隣接する。同様に、相対的に内周側に位置する直線部１１０ｓ９と、相対的に外周側に位置する直線部１１０ｓ５は互いに隣接する。他の辺Ｓ２，Ｌ１，Ｌ２に対応する直線部についても同様である。
【００３４】
本実施形態においては、このように隣接する直線部の略中央部が並列共振パターン１２１〜１２４によって覆われている。このうち、並列共振パターン１２１は短辺Ｓ１側に位置する直線部１１０ｓ１、１１０ｓ５、１１０ｓ９を覆うように配置されており、並列共振パターン１２２は長辺Ｌ１側に位置する直線部１１０ｓ２、１１０ｓ６、１１０ｓ１０を覆うように配置されており、並列共振パターン１２３は短辺Ｓ２側に位置する直線部１１０ｓ３、１１０ｓ７、１１０ｓ１１を覆うように配置されており、並列共振パターン１２４は長辺Ｌ２側に位置する直線部１１０ｓ４、１１０ｓ８、１１０ｓ１２を覆うように配置されている。並列共振パターン１２１〜１２４は、アンテナパターン１１０と接触しておらず、したがって、アンテナパターン１１０とは直流的に分離されている。
【００３５】
特に限定されるものではないが、本実施形態においては並列共振パターン１２１〜１２４の幅Ｗ４（周方向における長さ）は互いに等しく設定されている。幅Ｗ４は、必要とするキャパシタンスに基づいて定めればよい。
【００３６】
図２に示すように、これら並列共振パターン１２１〜１２４とアンテナパターン１１０とは、並列共振パターン１２１〜１２４の底面に設けられた粘着層１９０によって絶縁されている。このため、アンテナパターン１１０のうち、並列共振パターン１２１〜１２４によって覆われている部分は、並列共振パターン１２１〜１２４を介して容量結合することになる。尚、並列共振パターン１２１〜１２４の幅Ｗ４をより細くするためには、粘着層１９０の材料としてより高誘電率のものを選択すればよい。
【００３７】
図４は、本実施形態による平面型アンテナ素子１００の等価回路図である。
【００３８】
図４に示すように、並列共振パターン１２１〜１２４は、同じ辺側に位置する３本の直線部間にキャパシタンスを与える。例えば、短辺Ｓ１に配置された並列共振パターン１２１は、直線部１１０ｓ１との間にキャパシタンスＣ１１を与え、直線部１１０ｓ５との間にキャパシタンスＣ１２を与え、直線部１１０ｓ９との間にキャパシタンスＣ１３を与える。これにより、直線部１１０ｓ１，１１０ｓ５，１１０ｓ９は、並列共振パターン１２１を介して互いに容量結合することになる。他の辺Ｓ２，Ｌ１，Ｌ２に配置された並列共振パターン１２２〜１２４についても同様である。
【００３９】
これにより、アンテナパターン１１０はそれ自体大きなキャパシタンスを持つことになり、その結果、より低い共振周波数を得ることが可能となる。しかも、本実施形態では、並列共振パターン１２１〜１２４を各辺Ｓ１，Ｌ１，Ｓ２，Ｌ２に配置していることから、並列共振パターン１２１〜１２４がアンテナパターン１１０の周方向に略均等に分散配置されることになる。その結果、アンテナパターン１１０から放射される電磁波の偏りが低減されるとともに、並列共振パターン１２１〜１２４による電磁波の放射の妨げが抑制される。
【００４０】
また、本実施形態においては、並列共振パターン１２１〜１２４が直線部の略中央に配置されていることから、並列共振パターン１２１〜１２４に起因する損失を低減することが可能となる。つまり、アンテナパターン１１０の角部１１０ｃは磁界が最も強くなる部分であることから、その近傍に並列共振パターンを配置すると、電磁波の放射が妨げられてしまう。これに対し、本実施形態のように、並列共振パターン１２１〜１２４を直線部の略中央に配置すれば、このような問題を最小限に抑えることが可能となる。
【００４１】
さらに、本実施形態においては、アンテナパターン１１０の外形が略長方形であることから、平面型アンテナ素子１００を多数個取りする場合、１枚の絶縁フィルム１０１にほぼ隙間なくアンテナパターン１１０を形成することができる。このため、１枚の絶縁フィルム１０１に多くのアンテナパターン１１０を形成できることから、製造コストを低減することが可能となる。
【００４２】
図１に戻って、引き出し配線パターン１３０の内周側の端部１３０ａは、面積が拡大された容量電極パターンを構成している。引き出し配線パターン１３０の端部１３０ａは、アンテナパターン１１０の内周端１１０ａの上部を覆っており、これにより両者は容量結合している。かかる容量は、図４に示すキャパシタンスＣ２０に相当する。これにより、熱転写法などによって転写される金属箔同士を正しく接続することが可能となる。
【００４３】
つまり、熱転写法などによって転写される金属箔には、粘着層が積層されていることから、２つの金属箔同士を接続することが困難であるという問題が存在する。このため、スパイラル状の平面的なアンテナパターン１１０を熱転写法により形成した場合、アンテナパターン１１０の内周端１１０ａをどのようにして送受信回路５０に接続するかが問題となる。
【００４４】
このような問題を解決する方法としては、送受信回路５０が形成される回路基板側に、アンテナパターン１１０の内周端１１０ａに接続される端子を形成しておくという方法が挙げられる。しかしながら、この方法では、回路基板とアンテナ素子１００との相対的な位置関係を厳密に規定する必要があることから、設計が煩雑となるばかりでなく、汎用性を持たせることができないという問題が生じる。
【００４５】
或いは、接続すべき２つの金属箔の側面を半田接続する方法も知られている。しかしながら、この方法では、半田を供給する工程が必要となることから、製造コストが上昇するとともに、生産性が低下してしまう。また、２つの金属箔の接続が半田による側面接続となることから、接続が不安定であり、信頼性も低下してしまう。
【００４６】
さらには、特許文献２に記載されているように、転写した金属箔に付着している絶縁膜を部分的に除去することによって金属箔同士の接続を図る方法も提案されている。しかしながら、この方法では、絶縁膜を除去する工程を追加する必要が生じることから、やはり製造コストが上昇するとともに、生産性が低下してしまう。
【００４７】
これに対し、本実施形態のように接続すべき２つの金属箔、すなわち、引き出し配線パターン１３０の端部１３０ａと、アンテナパターン１１０の内周端１１０ａとを直流的に接続するのではなく、容量電極パターンを用いた容量結合（キャパシタンスＣ２０）によって両者を接続していることから、上記の問題を解消することが可能となる。しかも、アンテナパターン１１０と引き出し配線パターン１３０が直流的に分離されることから、キャパシタンスＣ２０をインピーダンスマッチング用の素子としても利用することができる。この場合、回路基板側にインピーダンスマッチング用の素子を用いる必要がなくなり、部品点数を削減することができる。
【００４８】
しかも、本実施形態においては、引き出し配線パターン１３０と並列共振パターン１２１〜１２４がいずれもアンテナパターン１１０の上層に形成されていることから、これらを同時に形成することができ、製造コストを削減することが可能となる。また、並列共振パターン１２１〜１２４をアンテナパターン１１０の上層に形成していることから、他の並列共振パターンを追加形成することによって、共振周波数の微調整又は変更を容易に行うことが可能となる。
【００４９】
尚、本実施形態においては、アンテナパターン１１０を下層に形成し、並列共振パターン１２１〜１２４及び引き出し配線パターン１３０を上層に形成しているが、これが逆であっても構わない。いずれを上層としいずれを下層とするかは、電磁波の放射方向に基づいて定めればよい。つまり、本実施形態のように並列共振パターン１２１〜１２４及び引き出し配線パターン１３０を上層に形成した場合、図２に示すＢ方向への放射は妨げられない一方、Ｃ方向への放射は並列共振パターン１２１〜１２４及び引き出し配線パターン１３０によって若干妨げられてしまう。したがって、本実施形態は、意図する放射方向がＢ方向である場合において好適である。
【００５０】
これに対し、本実施形態とは逆に、並列共振パターン１２１〜１２４及び引き出し配線パターン１３０を下層に形成し、アンテナパターン１１０を上層に形成した場合、Ｂ方向への放射は並列共振パターン１２１〜１２４及び引き出し配線パターン１３０によって若干妨げられてしまう。したがって、このレイアウトは、意図する放射方向がＣ方向である場合において好適である。
【００５１】
また、本実施形態においては、４つの並列共振パターン１２１〜１２４を用いているが、使用する並列共振パターンの数、位置及び形状については、要求される特性に応じて適宜調整することが可能である。
【００５２】
ここで、並列共振パターンの数や位置が与える影響について説明する。
【００５３】
図５は並列共振パターンの数を変えた例であり、（ａ）〜（ｃ）は並列共振パターンをそれぞれ１個〜３個とした例を示している。
【００５４】
図５（ａ）に示す例では並列共振パターン１２２のみを用いており、その幅Ｗ１を図１に示す幅Ｗ４の４倍に設定している。図５（ｂ）に示す例では並列共振パターン１２１，１２３を用いており、その幅Ｗ２を図１に示す幅Ｗ４の２倍に設定している。図５（ｃ）に示す例では並列共振パターン１２１〜１２３を用い、その幅Ｗ３を図１に示す幅Ｗ４の４／３倍に設定している。これにより、並列共振パターンによって得られるキャパシタンスは、図５（ａ）〜（ｃ）に示す例とも、図１に示した実施形態と同一となる。
【００５５】
しかしながら、得られる特性は図５（ａ）に示す例、図５（ｂ）に示す例、図５（ｃ）に示す例の順に特性が向上し、図１に示した実施形態が最も良好となる。これは、１個の並列共振パターンが太いと電磁波の放射が妨げられ易くなること、さらには、並列共振パターンの配置に不均一な部分が存在すると電磁波の偏りが増大することが原因である。但し、このことは図５（ａ）〜（ｃ）に示す例が本発明の範囲外であることを意味するものではない。
【００５６】
図５（ａ）に示すように、並列共振パターンを１個だけ使用する場合には、長辺Ｌ１又はＬ２（図５（ａ）に示す例では長辺Ｌ１）に配置することが好ましい。これは、アンテナパターン１１０の角部１１０ｃは磁界が最も強くなる部分であることから、損失を低減するためには、角部１１０ｃから遠い部分に並列共振パターン１２２を配置することが望ましいからである。これに対し、図６に示すように、並列共振パターン１２２をアンテナパターン１１０の角部１１０ｃに配置すると、この部分においてアンテナパターン１１０からの放射が妨げられ、放射パターンの均一性や放射効率が低下する。また、図５（ａ）に示す例では、並列共振パターン１２２と引き出し配線パターン１３０をアンテナパターン１１０の周方向に略均等に分散配置している。このため、アンテナパターン１１０から放射される電磁波の偏りが低減される。
【００５７】
一方、図５（ｂ）に示すように、並列共振パターンを２個使用する場合には、短辺Ｓ１及びＳ２にそれぞれ配置することが好ましい。これは、並列共振パターン同士の直線距離が近いと、電磁波の偏りが増大するからである。但し、短辺Ｓ１及びＳ２に並列共振パターンを配置すると、並列共振パターンと角部１１０ｃとの距離が近くなり、損失が増加する。したがって、並列共振パターンを２個使用する場合、これらを短辺に配置するか、長辺に配置するかは、放射パターンの均一性と放射効率とのバランスを考慮して定めればよい。いずれにしても、これら２個の並列共振パターンは、アンテナパターン１１０の周方向に略均等に分散配置することが好ましい。
【００５８】
さらに、図５（ｃ）に示すように、並列共振パターンを３個使用する場合には、２つの短辺Ｓ１，Ｓ２と１つの長辺Ｌ１にそれぞれ配置することが好ましい。これにより、並列共振パターン同士の直線距離を確保しつつ、並列共振パターンを角部１１０ｃから遠ざけることができる。但し、放射パターンの均一性と放射効率とのバランスを考慮して、これら３個の並列共振パターンを２つの長辺Ｌ１，Ｌ２と１つの短辺Ｓ１にそれぞれ配置しても構わない。いずれにしても、これら３個の並列共振パターンは、アンテナパターン１１０の周方向に略均等に分散配置することが好ましい。
【００５９】
尚、本実施形態においては、隣接する３本の直線部を覆うように並列共振パターン１２１〜１２４が設けられているが、アンテナパターン１１０のうち少なくとも２箇所を覆うように配置すれば、アンテナパターン１１０にキャパシタンスを与えることができる。
【００６０】
図７は、隣接する２本の直線部を覆うように並列共振パターンを配置した例であり、（ａ）は直線部１１０ｓ２を覆うことなく直線部１１０ｓ６，１１０ｓ１０を覆うように並列共振パターン１２５を配置した例を示し、（ｂ）は直線部１１０ｓ１０を覆うことなく直線部１１０ｓ２，１１０ｓ６を覆うように並列共振パターン１２５を配置した例を示している。つまり、図７（ａ）に示す例では内周側に並列共振パターン１２５を配置しているのに対し、図７（ｂ）に示す例では外周側に並列共振パターン１２５を配置している。これにより、図７（ａ）に示す例では、並列共振パターン１２５は直線部１１０ｓ２と容量結合することなく、直線部１１０ｓ６と直線部１１０ｓ１０を容量結合させる。同様に、図７（ｂ）に示す例では、並列共振パターン１２５は直線部１１０ｓ１０と容量結合することなく、直線部１１０ｓ２と直線部１１０ｓ６を容量結合させる。
【００６１】
並列共振パターン１２５によって得られるキャパシタンスは、図７（ａ），（ｂ）間で同一である。しかしながら、もたらされる共振周波数の低減効果は、図７（ａ）に示す例の方が大きく、図７（ｂ）に示す例の方が小さくなる。したがって、共振周波数をより低減させたい場合には、図７（ａ）に示すように、内周側に並列共振パターン１２５を配置すればよい。一方、共振周波数を微調整したい場合には、図７（ｂ）に示すように、外周側に並列共振パターン１２５を配置すればよい。
【００６２】
次に、平面型アンテナ素子１００の製造方法について説明する。
【００６３】
まず、共振周波数があらかじめ目標の共振周波数より高くなるように設計されたアンテナパターンを形成する。次に、インピーダンスアナライザを用いてアンテナパターンの特性を測定し、インピーダンスの実数部のピーク値の周波数を得る。そして、得られた周波数に基づいて、並列共振パターンに必要な容量値を算出する。この際、容量値と周波数の変化量との関係を示すテーブルをあらかじめ作成しておけば、必要となる容量値を速やかに決定することができる。調整に必要な容量値が決まったら、この容量値が得られる並列共振パターンをアンテナパターンの上に形成する。そして、インピーダンスアナライザを用いてアンテナパターンの特性を再び測定し、調整された周波数を確認する。調整が足りなければ、追加すべき容量値を算出し、並列共振パターンを追加する。
【００６４】
以上により、平面型アンテナ素子１００の設計が完了する。設計が完了したら、設計されたとおりにアンテナパターン及び並列共振パターンを形成すれば、量産が可能である。
【００６５】
次に、本発明の好ましい第２の実施形態について説明する。
【００６６】
図８は、本発明の好ましい第２の実施形態による平面型アンテナ素子２００の構造を示す略平面図である。
【００６７】
図８に示すように、本実施形態による平面型アンテナ素子２００は、アンテナパターン２１０の内周端２１０ａと、引き出し配線パターン２３０の内周側の端部２３０ａがスパイラル状であり、コイルパターンを構成している。図８においては、図面の見やすさを考慮して、引き出し配線パターン２３０を分離した状態を示しているが、実際には、引き出し配線パターン２３０は破線で示す領域Ｄに配置される。アンテナパターン２１０の外周端２１０ｂ及び引き出し配線パターン２３０の外周側の端部２３０ｂは、それぞれ給電端子Ｐ１，Ｐ２として用いられる。その他の点については、図１に示した平面型アンテナ素子１００と同様であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６８】
引き出し配線パターン２３０の端部２３０ａによって構成されるコイルパターンは、アンテナパターン２１０の内周端２１０ａによって構成されるコイルパターンを覆っており、これにより両者は誘導結合する。したがって、両者を直流的に接続することなく、正しく結合させることが可能となる。かかる誘導結合により得られるインダクタンスは、アンテナ素子と送受信回路とのインピーダンスマッチングに利用することが可能である。したがって、インピーダンスマッチングに必要な定数に応じて、図１に示したように容量電極パターンを用いるか、図８に示したようにコイルパターンを用いるかを選択すればよい。
【００６９】
次に、本発明の好ましい第３の実施形態について説明する。
【００７０】
図９は、本発明の好ましい第３の実施形態による平面型アンテナ素子３００の構造を示す略平面図である。
【００７１】
図９に示すように、本実施形態による平面型アンテナ素子３００は、アンテナパターン３１０と引き出し配線パターン３３０とが交差する部分において、アンテナパターン３１０の幅が径方向に拡大されており、この部分が容量電極パターンを構成している。その他の点については、図１に示した平面型アンテナ素子１００と同様であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７２】
本実施形態においては、アンテナパターン３１０と引き出し配線パターン３３０との交差部分が並列共振パターン１２１〜１２４と同様の機能を発揮することから、より大きなキャパシタンスを得ることが可能となる。
【００７３】
次に、本発明の好ましい第４の実施形態について説明する。
【００７４】
図１０は、本発明の好ましい第４の実施形態による平面型アンテナ素子４００の構造を示す略平面図である。
【００７５】
図１０に示すように、本実施形態による平面型アンテナ素子４００は、アンテナパターン４１０と引き出し配線パターン４３０とが交差する部分において、引き出し配線パターン４３０の幅が周方向に拡大されており、この部分が容量電極パターンを構成している。その他の点については、図１に示した平面型アンテナ素子１００と同様であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７６】
本実施形態においても、上述した第３の実施形態と同様、アンテナパターン４１０と引き出し配線パターン４３０との交差部分が並列共振パターン１２１〜１２４と同様の機能を発揮することから、より大きなキャパシタンスを得ることが可能となる。
【００７７】
尚、第３及び第４の実施形態においては、アンテナパターンと引き出し配線パターンとが交差する部分において、アンテナパターン及び引き出し配線パターンのいずれか一方の幅を拡大しているが、アンテナパターン及び引き出し配線パターンの両方の幅を拡大しても構わない。さらには、交差部分において、アンテナパターン及び引き出し配線パターンの一方又は両方の幅を縮小することによって、キャパシタンスを調整しても構わない。
【００７８】
また、第３の実施形態においては、引き出し配線パターンとの交差部分においてアンテナパターンの幅を拡大しているが、図１１に示すように、並列共振パターンとの交差部分においてアンテナパターンの幅を拡大することも可能である。同様に、第４の実施形態においては、アンテナパターンとの交差部分において引き出し配線パターンの幅を拡大しているが、図１２に示すように、アンテナパターンとの交差部分において並列共振パターンの幅を拡大することも可能である。これらによれば、より大きなキャパシタンスを得ることが可能となる。
【００７９】
次に、本発明の好ましい第５の実施形態について説明する。
【００８０】
図１３は、本発明の好ましい第５の実施形態による平面型アンテナ素子５００の構造を示す略平面図である。
【００８１】
図１３に示すように、本実施形態による平面型アンテナ素子５００は、スパイラル状のアンテナパターン５１０の外形が円形であり、ほぼ全体が曲線部によって構成されている。本実施形態においても、アンテナパターン５１０の外周端５１０ｂは給電端子Ｐ１を構成し、内周端５１０ａは引き出し配線パターン５３０の内周側の端部５３０ａと容量結合している。引き出し配線パターン５３０の外周側の端部５３０ｂは、給電端子Ｐ２を構成する。
【００８２】
本実施形態においては、アンテナパターン５１０の上層に３つの並列共振パターン５２１〜５２３が設けられている。図５（ｃ）に示したように、アンテナパターンの外形が四角形である場合、角部１１０ｃを避けつつ、３つの並列共振パターンを周方向に完全に均等配置することは困難である。これに対し、本実施形態のように、アンテナパターン５１０の外形が円形であれば、角部が存在しないことから、任意の数の並列共振パターンを周方向にほぼ完全に均等配置することができる。すなわち、ｎ個の並列共振パターンを用いる場合、アンテナパターン５１０を周方向にｎ＋１等分する位置に並列共振パターン及び引き出し配線パターンを配置することにより、ほぼ完全な均等配置を実現することが可能となる。
【００８３】
以上、本発明の好ましいいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００８４】
例えば、アンテナパターンの一つの直線部に配置可能な並列共振パターンの数は１個に限定されず、目的とする特性に応じて複数配置しても構わない。図１４は、様々なバリエーションの並列共振パターンを配置した例を示す図であり、アンテナパターン１１０及び引き出し配線パターン１３０の形状については図１と同様である。図１４に示す例は、例えば、主となる並列共振パターン６２１〜６２４を形成した後、共振周波数の微調整又は変更を目的として、並列共振パターン６２５〜６２９を追加形成した場合になどにおいて得られるレイアウトの一例である。このように、並列共振パターンを複数回に亘って形成すれば、共振周波数の微調整や変更を行うことが可能となる。
【００８５】
また、引き出し配線パターンは、アンテナパターンの内周端をアンテナパターンの外部に引き出すものに限定されず、図１５に示すように、アンテナパターン７１０の外周端７１０ｂをアンテナパターンの内周に囲まれた領域７００に引き込ものであっても構わない。この場合、送受信回路を構成するＩＣチップ７４０は、アンテナパターン７１０の内周に囲まれた領域７００に配置され、引き出し電極７３０を介してアンテナパターン７１０の外周端７１０ｂに接続されることになる。
【００８６】
また、アンテナパターンや並列共振パターンの形成方法としては熱転写法を用いることが好ましいが、本発明がこれに限定されるものではなく、他の方法、例えば、絶縁フィルム上に導電性インクを印刷する方法、絶縁フィルム上に積層された金属箔をエッチングする方法、金型などを用いて金属箔テープを打ち抜く方法などを用いることが可能である。また、アンテナパターンや並列共振パターンを単一の方法で形成する必要はなく、例えば、支持体となる絶縁フィルム上にアンテナパターンをエッチング法により形成し、その上部に並列共振パターンを熱転写法によって形成しても構わない。
【００８７】
また、本発明による平面型アンテナ素子の用途が非接触ＩＣタグに限定されるものではなく、種々アンテナ装置に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の好ましい第１の実施形態による平面型アンテナ素子１００の構造を示す略平面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
【図３】平面型アンテナ素子１００を用いたアンテナ装置のブロック図である。
【図４】平面型アンテナ素子１００の等価回路図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は並列共振パターンをそれぞれ１個〜３個とした例を示す略平面図である。
【図６】並列共振パターン１２２を角部１１０ｃに配置した例を示す略平面図である。
【図７】隣接する２本の直線部を覆うように並列共振パターンを配置した例であり、（ａ）は直線部１１０ｓ６，１１０ｓ１０を覆うように並列共振パターン１２５を配置した例を示し、（ｂ）は直線部１１０ｓ２，１１０ｓ６を覆うように並列共振パターン１２５を配置した例を示している。
【図８】本発明の好ましい第２の実施形態による平面型アンテナ素子２００の構造を示す略平面図である。
【図９】本発明の好ましい第３の実施形態による平面型アンテナ素子３００の構造を示す略平面図である。
【図１０】本発明の好ましい第４の実施形態による平面型アンテナ素子４００の構造を示す略平面図である。
【図１１】平面型アンテナ素子３００の変形例を示す略平面図である。
【図１２】平面型アンテナ素子４００の変形例を示す略平面図である。
【図１３】本発明の好ましい第５の実施形態による平面型アンテナ素子５００の構造を示す略平面図である。
【図１４】様々なバリエーションの並列共振パターンを配置した例を示す略平面図である。
【図１５】ＩＣチップ７１０をアンテナパターンの内周に囲まれた領域７００に配置した例を示す略平面図である。
【符号の説明】
【００８９】
５０ 送受信回路
１００，２００，３００，４００，５００ 平面型アンテナ素子
１０１ 絶縁フィルム
１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，７１０ アンテナパターン
１１０ａ，２１０ａ，５１０ａ アンテナパターンの内周端
１１０ｂ，２１０ｂ，５１０ｂ，７１０ｂ アンテナパターンの外周端
１１０ｓ１〜１１０ｓ１２ アンテナパターンの直線部
１１０ｃ アンテナパターンの角部
１２１〜１２５，５２１〜５２３，６２１〜６２９ 並列共振パターン
１３０，２３０，３３０，４３０，５３０，７３０ 引き出し配線パターン
１３０ａ，２３０ａ，５３０ａ 引き出し配線パターンの内周側の端部
１３０ｂ，２３０ｂ，５３０ｂ 引き出し配線パターンの外周側の端部
１９０ 粘着層
７００ アンテナパターンの内周に囲まれた領域
７４０ ＩＣチップ
Ｌ１，Ｌ２ アンテナパターンの長辺
Ｓ１，Ｓ２ アンテナパターンの短辺
Ｐ１，Ｐ２ 給電端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパイラル状の平面的なアンテナパターンと、前記アンテナパターンとは異なる層に設けられることによって前記アンテナパターンと直流的に分離され、前記アンテナパターンの相対的に内周側に位置する部分と相対的に外周側に位置する部分とを容量結合させる並列共振パターンとを備えることを特徴とする平面型アンテナ素子。
【請求項２】
前記アンテナパターンは、第１の部分と、前記第１の部分に隣接し、前記第１の部分からみて内周側に位置する第２の部分と、前記第２の部分に隣接し、前記第２の部分からみて内周側に位置する第３の部分とを少なくとも含み、
前記並列共振パターンは、前記第１乃至第３の部分のいずれか一つと容量結合することなく、他の２つを容量結合させることを特徴とする請求項１に記載の平面型アンテナ素子。
【請求項３】
前記並列共振パターンは、前記アンテナパターンの放射方向とは反対側に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の平面型アンテナ素子。
【請求項４】
前記アンテナパターンは、複数の直線部と前記直線部の両端に位置する複数の角部とを有しており、前記並列共振パターンは前記直線部の略中央に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の平面型アンテナ素子。
【請求項５】
前記並列共振パターンと前記アンテナパターンとが交差する部分において、前記並列共振パターン及び前記アンテナパターンの少なくとも一方に容量電極パターンが設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の平面型アンテナ素子。
【請求項６】
前記並列共振パターンを複数備え、前記複数の並列共振パターンは前記アンテナパターンの周方向に略均等に分散配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の平面型アンテナ素子。
【請求項７】
一端が前記アンテナパターンの内周端又は外周端と電磁界結合し、他端が前記アンテナパターンの外部又は内部に引き出された引き出し配線パターンをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の平面型アンテナ素子。
【請求項８】
前記引き出し配線パターンと前記並列共振パターンとが同じ層に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の平面型アンテナ素子。
【請求項９】
前記引き出し配線パターンと前記アンテナパターンとが交差する部分において、前記引き出し配線パターン及び前記アンテナパターンの少なくとも一方に容量電極パターンが設けられていることを特徴とする請求項７又は８に記載の平面型アンテナ素子。
【請求項１０】
前記並列共振パターンと前記引き出し配線パターンは前記アンテナパターンの周方向に略均等に分散配置されていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の平面型アンテナ素子。
【請求項１１】
支持体をさらに備え、前記アンテナパターン及び前記並列共振パターンは、粘着層を介して前記支持体に貼り付けられていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の平面型アンテナ素子。
【請求項１２】
目標となる共振周波数よりも高い共振周波数を有するスパイラル状の平面的なアンテナパターンを形成する工程と、
前記アンテナパターンの共振周波数を測定する工程と、
測定された前記共振周波数及び目標となる前記共振周波数に基づいて、調整に必要な容量値を取得する工程と、
前記容量値に基づいて、前記アンテナパターンの相対的に内周側に位置する部分と相対的に外周側に位置する部分とを容量結合させる並列共振パターンを形成する工程と、
を備えることを特徴とする平面型アンテナ素子の製造方法。
【請求項１】
スパイラル状の平面的なアンテナパターンと、前記アンテナパターンとは異なる層に設けられることによって前記アンテナパターンと直流的に分離され、前記アンテナパターンの相対的に内周側に位置する部分と相対的に外周側に位置する部分とを容量結合させる並列共振パターンとを備えることを特徴とする平面型アンテナ素子。
【請求項２】
前記アンテナパターンは、第１の部分と、前記第１の部分に隣接し、前記第１の部分からみて内周側に位置する第２の部分と、前記第２の部分に隣接し、前記第２の部分からみて内周側に位置する第３の部分とを少なくとも含み、
前記並列共振パターンは、前記第１乃至第３の部分のいずれか一つと容量結合することなく、他の２つを容量結合させることを特徴とする請求項１に記載の平面型アンテナ素子。
【請求項３】
前記並列共振パターンは、前記アンテナパターンの放射方向とは反対側に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の平面型アンテナ素子。
【請求項４】
前記アンテナパターンは、複数の直線部と前記直線部の両端に位置する複数の角部とを有しており、前記並列共振パターンは前記直線部の略中央に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の平面型アンテナ素子。
【請求項５】
前記並列共振パターンと前記アンテナパターンとが交差する部分において、前記並列共振パターン及び前記アンテナパターンの少なくとも一方に容量電極パターンが設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の平面型アンテナ素子。
【請求項６】
前記並列共振パターンを複数備え、前記複数の並列共振パターンは前記アンテナパターンの周方向に略均等に分散配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の平面型アンテナ素子。
【請求項７】
一端が前記アンテナパターンの内周端又は外周端と電磁界結合し、他端が前記アンテナパターンの外部又は内部に引き出された引き出し配線パターンをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の平面型アンテナ素子。
【請求項８】
前記引き出し配線パターンと前記並列共振パターンとが同じ層に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の平面型アンテナ素子。
【請求項９】
前記引き出し配線パターンと前記アンテナパターンとが交差する部分において、前記引き出し配線パターン及び前記アンテナパターンの少なくとも一方に容量電極パターンが設けられていることを特徴とする請求項７又は８に記載の平面型アンテナ素子。
【請求項１０】
前記並列共振パターンと前記引き出し配線パターンは前記アンテナパターンの周方向に略均等に分散配置されていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の平面型アンテナ素子。
【請求項１１】
支持体をさらに備え、前記アンテナパターン及び前記並列共振パターンは、粘着層を介して前記支持体に貼り付けられていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の平面型アンテナ素子。
【請求項１２】
目標となる共振周波数よりも高い共振周波数を有するスパイラル状の平面的なアンテナパターンを形成する工程と、
前記アンテナパターンの共振周波数を測定する工程と、
測定された前記共振周波数及び目標となる前記共振周波数に基づいて、調整に必要な容量値を取得する工程と、
前記容量値に基づいて、前記アンテナパターンの相対的に内周側に位置する部分と相対的に外周側に位置する部分とを容量結合させる並列共振パターンを形成する工程と、
を備えることを特徴とする平面型アンテナ素子の製造方法。
【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１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００９−２３９４８７（Ｐ２００９−２３９４８７Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８１１１２（Ｐ２００８−８１１１２）
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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