(57)【要約】  磁性体コア（４）とフレキシブル基板（５）とを備えるアンテナコイル（２０２）を回路基板（９）に実装してアンテナ装置を構成する。磁性体コア（４）の主面と平行なコイル軸を有する第１のコイル部（２ａ）は第１のコイル（２１）と第３のコイル（２３）とで構成し、第２のコイル部（２ｂ）は第２のコイル（２２）と第４のコイル（２４）とで構成し、第１・第２のコイル部（２ａ，２ｂ）の間に導体非形成部（８）を設ける。フレキシブル基板（５）には突出部（６）に設けるとともに、この突出部（６）に第１〜第４のコイル接続部を引き出す。このフレキシブル基板（５）の突出部（６）で回路基板（９）上の導体パターンに接続することによって各コイル同士の結線を回路基板上で行い、アンテナ装置を構成する。
2008111330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の磁性体コアと、
前記磁性体コアの周囲に巻装され、表面に導体が形成されたフレキシブル基板と、
前記導体によって形成され、前記磁性体コアの主面と平行なコイル軸を有する第１のコイル部と、
前記導体によって形成され、前記磁性体コアの主面と平行なコイル軸を有し、前記第１のコイル部と対を成す第２のコイル部と、
前記導体によって形成され、前記第１のコイル部の一部をなす前記第１のコイル接続部と、
前記導体によって形成され、前記第２のコイル部の一部をなす前記第２のコイル接続部と、
を備えるとともに、前記フレキシブル基板には前記第１のコイル部と前記第２のコイル部との間に前記導体が形成されない導体非形成部を設けた基板実装用アンテナコイル。
【請求項２】
前記第１のコイル部は第１のコイルと第３のコイルとからなり、前記第２のコイル部は前記第１のコイルと対を成す第２のコイルと、前記第３のコイルと対を成す第４のコイルとからなる請求項１に記載の基板実装用アンテナコイル。
【請求項３】
前記導体によって前記第１・第２のコイルの内側の端部同士または前記第３・第４のコイルの内側の端部同士を接続する接続導体を形成した請求項２に記載の基板実装用アンテナコイル。
【請求項４】
前記第１のコイル部は前記第１のコイルと第３のコイルとを交互に配置してなり、前記第２のコイル部は前記第２のコイルと第４のコイルとを交互に配置してなる請求項２または３に記載の基板実装用アンテナコイル。
【請求項５】
前記フレキシブル基板は突出部を有し、前記第１・第２の各コイル接続部が前記突出部に形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の基板実装用アンテナコイル。
【請求項６】
前記磁性体コアは第１のコア片と第２のコア片とからなり、前記第１のコイル部は前記第１のコア片の周囲に配置され、前記第２のコイル部は前記第２のコア片の周囲に配置されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板実装用アンテナコイル。
【請求項７】
前記磁性体コアは前記第１のコイル部と前記第２のコイル部とが並ぶ方向の端部で屈曲している請求項１〜６のいずれか１項に記載の基板実装用アンテナコイル。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の基板実装用アンテナコイルと、前記第１のコイル部および前記第２のコイル部の各コイル接続部が接続される配線パターンが形成された回路基板とを備え、前記アンテナコイルの主面と前記回路基板の主面とが平行になるように前記回路基板に前記アンテナコイルが配置されてなるアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、外部機器と電磁界信号を介して通信するＲＦＩＤ（RadioFrequency Identification）システムに用いられる基板実装用アンテナコイルおよびそのアンテナコイルを備えるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、利用が拡大しているＲＦＩＤシステムにおいては、携帯電話等の携帯電子機器とリーダ・ライタの各々に情報通信用のアンテナを搭載し、互いにデータを交信している。【０００３】
ＲＦＩＤ技術を利用したタグに用いられるアンテナコイルとして特許文献１が開示されている。図１は特許文献１に記載のアンテナコイルの構成例を示す図である。このアンテナコイル１１は、表面に導体１４，１６を形成した電気絶縁フィルム１３を、平板状の磁芯部材１２を間に挟んだ状態で折り曲げ、端部を接続することによってコイルを形成している。このように電気絶縁フィルムを用いることによって、導体を磁芯部材に巻線する構造よりも薄型化可能としている。
【特許文献１】特開２００２−２５２５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載のアンテナコイルを携帯電話に組み込む際、アンテナコイルの主面が携帯電話の主面と平行になるように配置すると、コイルのコイル軸が携帯電話の主面と平行であり、且つアンテナコイルの主面に磁束が侵入する箇所が形成されていないため、アンテナコイルの側面側からの磁束しかアンテナコイルのコイル軸を通過することができない。そのため現実には通信できない。特許文献１に記載のアンテナコイルを携帯電話で利用するには、そのアンテナコイルを携帯電話の主面に対して垂直方向に配置する必要があり、そのような構造では回路基板へ実装するアンテナコイルとして用いることができず、組み込み構造およびその作業が煩雑となる。【０００５】
そこで、この発明の目的は、アンテナコイルの主面に対して磁束が垂直方向から侵入する状態で通信を行えるようにし、電子機器への組み込みが容易な基板実装用アンテナコイルおよびそれを備えた高感度なアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）この発明の基板実装用アンテナコイルは、
平板状の磁性体コアと、
前記磁性体コアの周囲に巻装され、表面に導体が形成されたフレキシブル基板と、
前記導体によって形成され、前記磁性体コアの主面と平行なコイル軸を有する第１のコイル部と、
前記導体によって形成され、前記磁性体コアの主面と平行なコイル軸を有し、前記第１のコイル部と対を成す第２のコイル部と、
前記導体によって形成され、前記第１のコイル部の一部をなす前記第１のコイル接続部と、
前記導体によって形成され、前記第２のコイル部の一部をなす前記第２のコイル接続部と、
を備えるとともに、前記フレキシブル基板には前記第１のコイル部と前記第２のコイル部との間に前記導体が形成されない導体非形成部を設ける。【０００７】
（２）前記第１のコイル部は第１のコイルと第３のコイルとで構成し、前記第２のコイル部は前記第１のコイルと対を成す第２のコイルと、前記第３のコイルと対を成す第４のコイルとで構成することによって、２組のコイルを設けてもよい。【０００８】
（３）前記フレキシブル基板には前記導体によって前記第１・第２のコイルの内側の端部同士または前記第３・第４のコイルの内側の端部同士を予め接続する接続導体を形成してもよい。【０００９】
（４）前記第１・第３のコイルを構成する導体と、前記第２・第４のコイルを構成する導体とはそれぞれが交互に配置されるよう前記フレキシブル基板上に形成されたものとすることが好ましい。【００１０】
（５）前記フレキシブル基板は突出部を有し、前記第１・第２の各コイル接続部が前記突出部に形成されたものとすることが好ましい。【００１１】
（６）前記磁性体コアは第１のコア片と第２のコア片とからなり、前記第１のコイル部は前記第１のコア片の周囲に配置され、前記第２のコイル部は前記第２のコア片の周囲に配置されていてもよい。【００１２】
（７）前記磁性体コアは前記第１のコイル部と前記第２のコイル部とが並ぶ方向の端部で屈曲していてもよい。【００１３】
（８）また、この発明のアンテナ装置は、前記基板実装用アンテナコイルと、前記第１のコイル部および前記第２のコイル部の各コイル接続部が接続される配線パターンが形成された回路基板とを備え、前記アンテナコイルの主面と前記回路基板の主面とが平行になるように前記回路基板に前記アンテナコイルが配置されたものとする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば次のような効果を奏する。
（１）フレキシブル基板を用いてコイルを形成することによって、薄型のアンテナコイルを構成できる。また、第１のコイル部と第２のコイル部との間の導体非形成部に磁束を侵入させる構造とすることによって、アンテナコイルの主面に対して磁束が垂直方向から侵入する状態で通信を行えるようになる。【００１５】
また、第１のコイル部と第２のコイル部とをフレキシブル基板上では接続せずに、第１・第２のコイル部の接続部が接続される回路基板上の配線によって、例えば第１のコイル部と第２のコイル部とを並列接続することも直列接続することも可能となり、回路設計に応じてアンテナコイルの特性を変更できるようになる。仮に、フレキシブル基板上の導体配線によって第１・第２のコイルを並列接続しようとすれば、パターンが非常に複雑になるが、実装先である回路基板上で接続すれば単純なパターンを形成することで足りる。【００１６】
（２）第１のコイル部を第１のコイルと第３のコイルとで構成し、第２のコイル部を第１のコイルと対を成す第２のコイルと、第３のコイルと対を成す第４のコイルとで構成して２組のコイルを設けることにより、１組のコイルを受信用コイルと送信用コイルとに切り替える必要がなく、また、送信用と受信用とにそれぞれ最適なアンテナコイルを構成でき、高感度化を図ることができる。【００１７】
（３）フレキシブル基板に第１・第２のコイルの内側の端部同士または第３・第４のコイルの内側の端部同士を接続する接続導体を形成することにより、第１・第２のコイルまたは第３・第４のコイルを直列接続できるとともに、実装先の回路基板への接続端子数を削減できる。また、上記接続導体をトリミング調整することによって、第１・第２のコイルまたは第３・第４のコイルによるアンテナコイルのインダクタンス調整が可能となる。【００１８】
（４）第１・第２のコイルと第３・第４のコイルを構成するそれぞれの導体を交互に配置することにより、第１・第２のコイルと第３・第４のコイルの一方を受信用コイル、他方を送信用コイルとして用いたときに、リーダ・ライタへかざした際の最も高い感度が得られる位置を送受共に一致させることができる。【００１９】
（５）フレキシブル基板に突出部を形成することによって、第１・第２のコイル部の各コイルを回路基板上に形成された配線パターンに容易に接続できるようになる。【００２０】
（６）発明者らの実験によると、第１のコイル部と第２のコイル部との間の導体非形成部に磁性体コアが存在しなくてもアンテナ感度（通信距離）に影響を与えないことが明らかとなっている。そのため、磁性体コアを第１のコア片と第２のコア片に分割することによってアンテナコイルの体積が減り、アンテナ感度を維持したままアンテナコイルの小型・軽量化を実現することができる。【００２１】
（７）磁性体コアは第１のコイル部と第２のコイル部とが並ぶ方向の端部で屈曲した構造とすることによってアンテナコイルのコイル軸方向にある端部の断面積が大きくなり、磁束が放射する際の磁気抵抗が小さくなるため、アンテナ感度が向上する。【００２２】
（８）回路基板へ基板実装用アンテナコイルを実装するだけで、アンテナコイルと回路基板上の回路との接続および各コイル間の接続が容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】特許文献１に示されているアンテナコイルの構成例を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る基板実装用アンテナコイルの構成を示す図である。
【図３】第２の実施形態に係るアンテナ装置の構造を示す斜視図である。
【図４】第２の実施形態に係る別の基板実装用アンテナコイルの構成を示す図である。
【図５】第３の実施形態に係るアンテナ装置の構造を示す図である。
【図６】第４の実施形態に係る基板実装用アンテナコイルの構成を示す図である。
【図７】第５の実施形態に係る基板実装用アンテナコイルの構成を示す図である。
【図８】アンテナコイルのインダクタンス値Ｌの±１％に対応する磁性体コアの比透磁率μのレンジを表した図である。
【符号の説明】
【００２４】
２ａ−第１のコイル部
２ｂ−第２のコイル部
４−磁性体コア
４ａ−第１のコア片
４ｂ−第２のコア片
４ａｃ，４ｂｃ−屈曲部
５−フレキシブル基板
６−突出部
８−導通非形成部
９−回路基板
１０，１０１−アンテナ装置
２０，２０２，２０３，２０４，２０５−基板実装用アンテナコイル
２１−第１のコイル
２１ａ，２１ｂ−第１のコイル接続部
２２−第２のコイル
２２ａ，２２ｂ−第２のコイル接続部
２３−第３のコイル
２４−第４のコイル
２５−接続導体
２６，２７−インダクタンス調整用導体
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
《第１の実施形態》
第１の実施形態に係る基板実装用アンテナコイル（以下、単にアンテナコイルという。）の構造を、図２および図８を参照して説明する。
図２は第１の実施形態に係るアンテナコイル２０の構造を示す図であり、図２（Ａ）は斜視図、図２（Ｂ）は磁性体コアへの巻装前のフレキシブル基板の構造を示す展開平面図である。【００２６】
図２に示すように、第１の実施形態に係るアンテナコイル２０は、磁性体コア４と、磁性体コア４の周囲に巻装する１枚のフレキシブル基板５を備える。【００２７】
磁性体コア４には、例えば主面の横方向が３０ｍｍ、縦方向が１０ｍｍの矩形で厚さが１．５ｍｍのフェライトを用いる。【００２８】
フレキシブル基板５としてはポリイミドフィルムが好適である。その他にガラスエポキシフィルムといった樹脂フィルムなどの折り曲げ可能な電気絶縁フィルムを用いることもできる。このフレキシブル基板５の表面には導体を形成していて、この導体によって磁性体コア４の周囲に第１のコイル部２ａと第２のコイル部２ｂを構成している。具体的には第１のコイル部２ａは、磁性体コア４の左端部に磁性体コアの左端より１ｍｍ内側の位置から１ｍｍピッチで６ターンの第１のコイル２１を巻回して構成している。第２のコイル部２ｂについても同様に、磁性体コア４の右端部に磁性体コアの右端より１ｍｍ内側の位置から１ｍｍピッチで６ターンの第２のコイル２２を巻回して構成している。第１のコイル２１と第２のコイル２２とはコイル軸に対するコイルの巻回方向が逆である。【００２９】
フレキシブル基板５の一方の長辺の中間位置には突出部６を形成していて、この突出部６に、第１のコイル２１の両端を第１のコイル接続部２１ａ，２１ｂとして、同様に第２のコイル２２の両端を第２のコイル接続部２２ａ，２２ｂとしてそれぞれ引き出している。【００３０】
フレキシブル基板５の第１のコイル部２ａと第２のコイル部２ｂとの間には導体非形成部８を設けている。【００３１】
図２（Ｂ）において、フレキシブル基板５の表面には、左右両端に６本ずつ導体を形成している。ここでは導体を単線で描いているが、実際には幅０．５ｍｍ〜１ｍｍであり、厚みは０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍである。各導体は、図２（Ｂ）において、フレキシブル基板５の下端とは接するが上端とは接しない。これらの導体はスクリーン印刷法などにより形成する。【００３２】
図２（Ｂ）に示したフレキシブル基板５は、導体の上端部と導体の下端部とが重なり合うように、磁性体コア４を挟み、導体を形成した面が外側になるように折り曲げ、重なり合った点同士、例えば図２（Ｂ）中に丸印で示す点Ｐ１と点Ｐ２とを半田付け等によって電気的に接続する。これによって導体を一連のコイルとして構成する。なお、フレキシブル基板５は非常に薄い構造であるため、重なり合った点同士が直接接着されていなくても、フレキシブル基板５を介して、これらを電気的に接続することができる。【００３３】
図２に示したアンテナコイル２０を回路基板に実装するとともに、フレキシブル基板５の突出部６の第１・第２のコイル接続部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂを回路基板上の配線パターンに接続する。回路基板では、その配線パターンによって第１のコイル２１と第２のコイル２２とを、誘起電圧が加算される方向に直列接続または並列接続する。本実施形態においては、第１のコイル２１と第２のコイル２２のコイル軸に対する巻回方向が逆であるから、直列接続する場合には第１のコイル２１と第２のコイル２２の内側端部同士、すなわち第１のコイル接続部２１ｂと第２のコイル接続部２２ｂを接続する。並列接続する場合には第１のコイル２１の内側端部と第２のコイル２２の外側端部および第１のコイル２１の外側端部と第２のコイル２２の内側端部、すなわち第１のコイル接続部２１ｂと第２のコイル接続部２２ａ、および第１のコイル接続部２１ａと第２のコイル接続部２２ｂとを接続する。このように接続することによって、第１のコイル２１と第２のコイル２２に生じる誘起電圧を加算させることができる。【００３４】
以上のように構成したアンテナコイル２０を用いてＲＦＩＤシステム用のリーダ・ライタと通信する場合、アンテナコイル２０の導体非形成部８にリーダ・ライタからの磁束が侵入する。したがって、この導体非形成部８は十分な大きさに設けておく。しかしながら、導体非形成部８に侵入した磁束は磁性体コア４の両端方向へ通過しなければならないため、導体非形成部８が大きすぎることにより磁性体コア４の両端部へ磁束が導かれにくい構造であってもならない。この実施形態においては、磁束が集中する磁性体コア４の両端部を第１・第２のコイル部２ａ，２ｂとすることによって、導体非形成部８から磁性体コア４に侵入した磁束によって、第１・第２のコイル２１，２２により電圧が誘起されやすい構造となる。【００３５】
また、第１のコイル２１と第２のコイル２２とはフレキシブル基板５上で接続されていないので、アンテナコイル２０製作後でも接続方法によって特性を変化させることが可能である。特に、第１のコイル２１と第２のコイル２２を並列接続した場合には、直列接続の場合よりも直列抵抗が減り、Ｑ値が上がる。フレキシブル基板５上で第１のコイル２１と第２のコイル２２を並列接続しようとすれば、パターンが複雑になるが、回路基板上で接続することによって、このような問題も生じない。【００３６】
第１の実施形態では磁性体コア４に対して第１のコイル２１と第２のコイル２２を対称形に配置しているため、それぞれに侵入する磁束を等しくすることができる。また、第１のコイル２１と第２のコイル２２のコイルの巻き数とコイル軸が一致しているため、第１・第２のコイル２１，２２に誘起される電圧を等しくすることができる。【００３７】
なお、第１の実施形態においては、磁性体コア４を直方体としたが、本発明はこの実施形態に限るものではなく、多角柱や円柱等であっても良い。【００３８】
第１のコイル２１と第２のコイル２２とは大きさや巻回数が異なっていてもよい。第２のコイル２２の巻回数が第１のコイル２１の巻回数よりも多い場合、第２のコイル２２に誘起される電圧は第１のコイル２１に誘起される電圧よりも大きくなる。このように構成することにより、アンテナコイルのコイル軸方向と直交する方向の磁束だけではなく、アンテナコイルのコイル軸方向と平行方向の磁束とも鎖交することができる。すなわち、アンテナコイルに対してコイル軸方向と平行方向の磁束が通る場合、第１のコイル２１と第２のコイル２２には逆方向の電圧が誘起されるが、各々の誘起電圧は大きさが異なるので完全にはキャンセルされない。そのため、アンテナコイルのコイル軸方向と平行方向の磁束が侵入したとしても、それによって通信することが可能となる。【００３９】
また、この実施形態においては、第１のコイル２１と第２のコイル２２のコイル軸を一致させたが、コイル軸が完全に一致していなくてもアンテナコイルのコイル軸方向と直交する磁束を各コイル部に導くことができる。【００４０】
また、この実施形態においてはアンテナコイル２０を形成する際、フレキシブル基板５は導体が形成されている面を内側にして折り曲げられることも可能である。この場合、アンテナコイル２０の表面には導体が露出せず、導体が剥離しにくい構造となる。【００４１】
また、この実施形態においては、フレキシブル基板５に第１・第２のコイル接続部を引き出すための突出部６を設けたが、コイル接続部から回路基板の配線パターンへの接続はこの実施形態に限られるものではない。さらに、この実施形態においては、第１のコイル２１と第２のコイル２２のコイル軸に対する巻回方向を逆としたが、巻回方向が同じであっても、アンテナコイル２０が実装される回路基板の配線パターンによって、誘起電圧が加算されるように接続されていればよい。【００４２】
また、前記アンテナコイルを通信用のアンテナ装置に用いる場合、アンテナコイルのインダクタンス値と、別部品としてのコンデンサのキャパシタンス値とにより定まる共振回路の共振周波数を、通信信号の周波数に合せることが好ましい。しかし、磁性体コアの透磁率のばらつきに応じて共振周波数がばらつくので、一般的にはアンテナコイルのインダクタンス値の調整（トリミング）が必要となる。しかし、以下に述べるように透磁率が１００以上である磁性体コアを用いることによって、調整せずとも良好な通信特性を得ることができる。  磁性体コアの透磁率は高ければ高いほどアンテナコイルのＬ値は高くなるが、１００を超えるとＬ値の変化率が低下し、飽和状態となる。そのため、１００を超える透磁率を目標値として製造し、実際に製造された磁性体コアの透磁率が１００から広い範囲でばらついても、Ｌ値は一定の範囲内に収まる。具体的には、アンテナコイルの通信特性を安定させるためにはＬ値のばらつきを±１％程度に抑える必要があるが、透磁率１００を目標値として製造された磁性体コアの透磁率が±１０％の範囲でばらつきを有していても、Ｌ値ばらつきを±１％の範囲に抑えることができる。【００４３】
ここで、４０×１０×１[mm]の磁性体コアの両端にそれぞれ５ターンの第１・第２のコイルを配置したアンテナコイルの、磁性体コアの比透磁率μに対するアンテナコイルのインダクタンス値Ｌとそのばらつきの関係を調べた結果を次の表に示す。【００４４】
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
μ      Ｌの中央値    Ｌ値-1%に対応するμ    L値+1%に対応するμ
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
60        1.166        56.5(-3.5)            64.0(+4.0)
80        1.215        74.2(-5.8)            86.5(+6.5)
100        1.246        90.7(-9.3)            111.8(+11.8)
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
図８は上記インダクタンス値Ｌの±１％に対応する比透磁率μのレンジを図示したものである。このように磁性体コアの比透磁率が１００以上であれば、μは２１．１のレンジを持つことになり、透磁率のばらつきがレンジ２０％程度の磁性体コアを用いるだけで、インダクタンス値のばらつきを±１％以下の変動に抑えることが可能となり、インダクタンス値のトリミングが不要となる。【００４５】
《第２の実施形態》
第２の実施形態に係るアンテナ装置の構造を、図３・図４を参照して説明する。
図３は第２の実施形態に係るアンテナ装置１０の構造を示す斜視図であり、図４は、そのアンテナ装置の一部であるアンテナコイルの磁性体コアへの巻装前のフレキシブル基板の構造を示す展開平面図である。【００４６】
図３に示すアンテナ装置１０は、回路基板９にアンテナコイル２０２を実装してなる。
アンテナコイル２０２は、磁性体コア４と、磁性体コア４の周囲に巻装する１枚のフレキシブル基板５を備える。【００４７】
フレキシブル基板５の表面には導体を形成していて、この導体によって磁性体コア４の周囲に第１のコイル部２ａと第２のコイル部２ｂを構成している。具体的には第１のコイル部２ａは、磁性体コア４の左端より１ｍｍ内側の位置から２ｍｍピッチで４ターンの第３のコイル２３、および３ターンの第１のコイル２１を巻回して構成している。第２のコイル部２ｂについても同様に、磁性体コア４の右端より１ｍｍ内側の位置から２ｍｍピッチで４ターンの第４のコイル２４、および３ターンの第２のコイル２２を巻回して構成している。【００４８】
第１のコイル２１と第２のコイル２２とはコイル軸に対するコイルの巻回方向が逆であり、第３のコイル２３と第４のコイル２４とはコイル軸に対するコイルの巻回方向が逆である。【００４９】
フレキシブル基板５の一方の長辺の中間位置には突出部６を形成していて、この突出部６に、第１のコイル２１の両端を第１のコイル接続部２１ａ，２１ｂとして、同様に第２のコイル２２の両端を第２のコイル接続部２２ａ，２２ｂとしてそれぞれ引き出している。また、第３のコイル２３の両端を第３のコイル接続部２３ａ，２３ｂとして、同様に第４のコイル２４の両端を第４のコイル接続部２４ａ，２４ｂとしてそれぞれ引き出している。【００５０】
フレキシブル基板５の第１のコイル部２ａと第２のコイル部２ｂとの間には導体非形成部８を設けている。【００５１】
図４に示したフレキシブル基板５は、導体の上端部と導体の下端部とが重なり合うように、磁性体コア４を挟み、導体を形成した面が外側になるように折り曲げ、重なり合った点同士を半田付け等によって電気的に接続する。これによって導体を一連のコイルとして構成する。
その他の各部の構成は第１の実施形態の場合と同様である。【００５２】
図３に示したアンテナコイル２０２を回路基板９に実装するとともに、フレキシブル基板５の突出部６の第１のコイル接続部２１ａ，２１ｂ、第２のコイル接続部２２ａ，２２ｂ、第３のコイル接続部２３ａ，２３ｂ、第４のコイル接続部２４ａ，２４ｂを回路基板上の配線パターンにそれぞれ接続する。この第１・第２のコイルによる組を受信アンテナ、第３・第４のコイルによる組を送信アンテナとしてそれぞれ用いる。【００５３】
以上のように構成したアンテナ装置１０を用いてＲＦＩＤシステム用のリーダ・ライタと通信する場合、アンテナコイル２０２の導体非形成部８にリーダ・ライタからの磁束が侵入し、磁性体コア４に沿って磁束が通るだけでなく回路基板上の導体に遮られて進路を変え、第１〜第４のコイル２１〜２４のコイル軸を通過する。【００５４】
上記突出部６の各接続部を回路基板に接続することによって、回路基板上の配線パターンで第１のコイル２１と第２のコイル２２とを誘起電圧が加算される方向に直列接続または並列接続する。同様に、第３のコイル２３と第４のコイル２４とを誘起電圧が加算される方向に直列接続または並列接続する。この第１・第２のコイルによる組を受信アンテナ、第３・第４のコイルによる組を送信アンテナとしてそれぞれ用いる。【００５５】
受信アンテナおよび送信アンテナを別個に設けることによって、アンテナコイルを受信用として機能させる場合と送信用として機能させる場合とで制御回路によって切り替える必要がなくなる。【００５６】
この実施形態では、第１のコイル部２ａは第１のコイル２１と第３のコイル２３とを交互に配置して構成し、第２のコイル部２ｂは第２のコイル２２と第４のコイル２４とを交互に配置して構成したので、送受それぞれ２つのコイル、計４つのコイル全てをフレキシブル基板の片面に形成できる。そのためフレキシブル基板５を低コスト化できる。また、交互に形成することによって送信用のコイルと受信用のコイルをほぼ同領域に構成することができるので、リーダ・ライタへかざした際の最も高い感度が得られる位置を送受で一致させることができる。勿論、送信用の２つのコイルと受信用の２つのコイルをフレキシブル基板の別々の面に形成してもよい。その場合、フレキシブル基板５の製造コストが嵩むが第１・第２のコイル部２ａ，２ｂの領域を小さく形成できる。【００５７】
《第３の実施形態》
第３の実施形態に係るアンテナ装置の構造を、図５を参照して説明する。
図５は第３の実施形態に係るアンテナ装置１０１の構造を示す斜視図である。【００５８】
図５に示すように、第３の実施形態に係るアンテナ装置１０１は、回路基板９にアンテナコイル２０３を実装してなる。
アンテナコイル２０３は、第１のコア片４ａと、第２のコア片４ｂと、第１のコア片４ａと第２のコア片４ｂの周囲に巻装される１枚のフレキシブル基板５を備える。【００５９】
第１のコア片４ａと第２のコア片４ｂにはそれぞれ、例えば主面の横方向が８ｍｍ、縦方向が１０ｍｍの矩形で厚さが１．５ｍｍのフェライト板を用いる。第１・第２のコア片４ａ，４ｂにおける主面の横方向の辺は同一直線上にあり、第１のコア片４ａと第２のコア片４ｂとの間の距離は２４ｍｍとした。このように配置することによって形成した第１のコア片４ａと第２のコア片４ｂとの間に導体非形成部８を設けている。【００６０】
フレキシブル基板５の表面には導体によって第１のコア片４ａと第２のコア片４ｂの周囲にそれぞれ第１のコイル部２ａと第２のコイル部２ｂを構成している。具体的には第１のコイル部２ａは、第１のコア片４ａにその左端より１ｍｍ内側の位置から２ｍｍピッチで４ターンの第３のコイル２３、および３ターンの第１のコイル２１を巻回して構成している。第２のコイル部２ｂについても同様に、第２のコア片４ｂにその右端より１ｍｍ内側の位置から２ｍｍピッチで４ターンの第４のコイル２４、および３ターンの第２のコイル２２を巻回して構成している。【００６１】
第１のコイル２１と第２のコイル２２とはコイル軸に対するコイルの巻回方向が逆である。同様に、第１のコイル２１と第２のコイル２２とはコイル軸に対するコイルの巻回方向が逆である。【００６２】
第１のコイル部２ａと第２のコイル部２ｂの各コイルのコイル軸は、第１のコア片４ａと第２のコア片４ｂの横方向と平行である。【００６３】
また、フレキシブル基板５の表面には、第３のコイル２３の内側の端部と第４のコイル２４の内側の端部とを接続導体２５で接続している。さらに、この接続導体２５には２つのインダクタンス調整用導体２６，２７を形成している。【００６４】
フレキシブル基板５の一方の長辺の中間位置には突出部６を形成していて、この突出部６に、第１のコイル２１の両端を第１のコイル接続部２１ａ，２１ｂとして、同様に第２のコイル２２の両端を第２のコイル接続部２２ａ，２２ｂとしてそれぞれ引き出している。また、第３のコイル２３の片端を第３のコイル接続部２３ａとして、同様に第４のコイル２４の片端を第４のコイル接続部２４ａとしてそれぞれ引き出している。
その他の各部の構成は第１・第２の実施形態の場合と同様である。【００６５】
前記インダクタンス調整用導体２６は、３つの電流経路２６ａ，２６ｂ，２６ｃを備えていて、このうち１つの経路を残し、他の２つの経路をトリミング（切断）することによって３通りの電流経路を選択可能としている。同様にインダクタンス調整用導体２７は、３つの電流経路２７ａ，２７ｂ，２７ｃを備えていて、このうち１つの経路を残し、他の２つの経路をトリミング（切断）することによって３通りの電流経路を選択可能としている。これらの電流経路の組み合わせの選択によって第３・第４のコイルを組とするアンテナコイルのインダクタンスを調整可能としている。【００６６】
第１のコア片４ａの外側の端部にはコイルの軸方向に直交する方向に延びる、磁性体コアの屈曲部４ａｃを備えている。同様に、第２のコア片４ｂの外側の端部に屈曲部４ｂｃを備えている。これらの屈曲部４ａｃ，４ｂｃは第１、第２のコア片４ａ，４ｂと同じくフェライトからなり、第１、第２のコア片４ａ，４ｂの端部に接着している。屈曲部４ａｃ，４ｂｃを設けることによって、第１、第２のコア片の端部において、回路基板９と垂直な方向の断面積が大きくなり、アンテナコイル２０３のコイル軸方向の端部における磁気抵抗を小さくすることができる。【００６７】
アンテナコイル２０３を回路基板９に実装する際、磁性体コアの屈曲部４ａｃ，４ｂｃは回路基板９の両側部より外側に配置する。このように構成することによって、磁性体コアの屈曲部４ａｃ，４ｂｃは回路基板９に形成されている導体の影響を受けることがなく、アンテナコイル２０３のコイル軸方向の端部における磁気抵抗をさらに小さくすることができるため、アンテナコイルの集磁力が向上し、高い通信感度を有するアンテナ装置とすることができる。また、回路基板９の形状に沿ってアンテナコイル２０３を形成することができるため、アンテナコイル２０３と回路基板９とからなるアンテナ装置１０１を小型化することができる。【００６８】
なお、この効果は、本実施形態のように端部に屈曲部４ａｃ，４ｂｃを接着した場合だけではなく、屈曲部４ａｃ，４ｂｃを第１、第２の磁性体コア片４ａ，４ｂと一体成型した場合にも得ることができる。また、屈曲部４ａｃ，４ｂｃの形状は直方体に限られない。【００６９】
また、この実施形態においては磁性体コアを第１のコア片４ａと第２のコア片４ｂに分割して用いた。発明者らの知見によると、磁束が侵入する導体非形成部８に磁性体コアが存在しなくてもアンテナ感度が低下しない。そのため磁性体コアを分割することによって、アンテナコイルの体積が減り、アンテナ感度を維持したままアンテナコイルの小型・軽量化を実現することができる。【００７０】
《第４の実施形態》
第４の実施形態に係るアンテナ装置の構造を、図６を参照して説明する。
図６は第４の実施形態に係るアンテナコイル２０４の構造を示す図であり、磁性体コアへの巻装前のフレキシブル基板の構造を示す展開平面図および実装先の回路基板上の導体パターンの一部を示す図である。但し、磁性体コアについては第１・第２の実施形態の場合と同様であり、ここでは図示を省略している。【００７１】
図６に示すように、第４の実施形態に係るアンテナコイル２０４は、磁性体コアの周囲に巻装される１枚のフレキシブル基板５を備える。フレキシブル基板５の表面には導体を形成していて、この導体によって磁性体コアの周囲に第１のコイル部２ａと第２のコイル部２ｂを構成している。具体的には、第１のコイル部２ａは２ターンの第１のコイル２１および８ターンの第３のコイル２３を巻回して構成している。第２のコイル部２ｂについても同様に、２ターンの第２のコイル２２、および８ターンの第４のコイル２４を巻回して構成している。【００７２】
第１のコイル２１と第２のコイル２２とはコイル軸に対するコイルの巻回方向が逆であり、第３のコイル２３と第４のコイル２４とはコイル軸に対するコイルの巻回方向が逆である。【００７３】
また、フレキシブル基板５の表面には、第３のコイル２３の内側の端部と第４のコイル２４の内側の端部とにそれぞれ導通するインダクタンス調整用導体２６，２７を形成している。【００７４】
フレキシブル基板５の一方の長辺の中間位置には突出部６を形成していて、この突出部６に、第１のコイル２１の両端および第２のコイル２２の両端をそれぞれ引き出している。また、第３のコイル２３および第４のコイル２４の外側の片端、インダクタンス調整用導体２６，２７の内側の片端をそれぞれ引き出している。【００７５】
前記インダクタンス調整用導体２６、２７はそれぞれ３つの電流経路を備えていて、これらのトリミングにより電流経路の組み合わせが生じ、その選択によって第３・第４のコイル２３，２４を組とするアンテナコイルのインダクタンスを調整可能としている。
その他の各部の構成は第１〜第３の実施形態の場合と同様である。【００７６】
図６において、フレキシブル基板５の外部に表している配線パターンは、アンテナコイル２０４を実装する回路基板に形成した配線パターンである。この回路基板上の配線パターンによって、第１のコイル２１と第２のコイル２２のそれぞれの内側の端部同士を接続している。すなわち第１・第２のコイル同士を直列接続している。また、インダクタンス調整用導体２７の内側の端部を第３のコイル２３の外側の端部に接続し、インダクタンス調整用導体２６の内側の端部を第４のコイル２４の外側の端部に接続している。すなわち第３・第４のコイル同士を並列接続している。このようにして、アンテナコイル２０４のコイル接続部の端子数８端子を回路基板上で４端子に変換する。例えば、第１・第２のコイルによる組は送信アンテナ、第３・第４のコイルによる組は受信アンテナとしてそれぞれ用いる。【００７７】
このようにして実装先の回路基板上の配線パターンによって、受信用のアンテナコイルと送信用のアンテナコイルを任意に構成できる。なお、回路基板には多層配線基板が用いられることが一般的であり、回路基板上の配線パターンによって第３のコイルと第４のコイルとを接続することは非常に容易である。【００７８】
《第５の実施形態》
第５の実施形態に係るアンテナ装置の構造を、図７を参照して説明する。
図７は第５の実施形態に係るアンテナコイル２０５の構造を示す図であり、磁性体コアへの巻装前のフレキシブル基板の構造を示す展開平面図および実装先の回路基板上の導体パターンの一部を示す図である。但し、磁性体コアについては第１・第２・第４の実施形態の場合と同様であり、ここでは図示を省略している。【００７９】
図７に示すように、第５の実施形態に係るアンテナコイル２０５は、磁性体コアの周囲に巻装される１枚のフレキシブル基板５を備える。フレキシブル基板５の表面には導体を形成していて、この導体によって磁性体コアの周囲に第１のコイル部２ａと第２のコイル部２ｂを構成している。具体的には、第１のコイル部２ａは２．５ターンの第１のコイル２１および８ターンの第３のコイル２３を巻回して構成している。第２のコイル部２ｂについても同様に、２．５ターンの第２のコイル２２および８ターンの第４のコイル２４を巻回して構成している。【００８０】
第１のコイル２１と第２のコイル２２とはコイル軸に対するコイルの巻回方向が逆であり、第３のコイル２３と第４のコイル２４とはコイル軸に対するコイルの巻回方向が逆である。
第１のコイル２１と第２のコイル２２のそれぞれの内側の端部同士は接続導体２５によって導通させている。【００８１】
また、フレキシブル基板５の表面には、第３のコイル２３の内側の端部と第４のコイル２４の内側の端部とにそれぞれ導通するインダクタンス調整用導体２６，２７を形成している。【００８２】
フレキシブル基板５の一方の長辺の中間位置には突出部６を形成していて、この突出部６に、第１のコイル２１の外側の片端および第２のコイル２２の外側の片端をそれぞれ引き出している。また、第３のコイル２３および第４のコイル２４の外側の片端、インダクタンス調整用導体２６，２７の内側の片端をそれぞれ引き出している。
その他の各部の構成は第１〜第４の実施形態の場合と同様である。【００８３】
図７において、フレキシブル基板５の外部に表している配線パターンは、アンテナコイル２０５を実装する回路基板に形成した配線パターンである。この回路基板上の配線パターンによって、インダクタンス調整用導体２７の内側の端部を第３のコイル２３の外側の端部に接続し、インダクタンス調整用導体２６の内側の端部を第４のコイル２４の外側の端部に接続している。すなわち第３・第４のコイル同士を並列接続している。このようにして、アンテナコイル２０５のコイル接続部の端子数６端子を回路基板上で４端子に変換する。例えば、第１・第２のコイルによる組は送信アンテナ、第３・第４のコイルによる組は受信アンテナとしてそれぞれ用いる。【００８４】
このようにして実装先の回路基板上の配線パターンによって、受信用のアンテナコイルと送信用のアンテナコイルを任意に構成できる。
【図１】
2008111330.tif 000003
【図２】
2008111330.tif 000004
【図３】
2008111330.tif 000005
【図４】
2008111330.tif 000006
【図５】
2008111330.tif 000007
【図６】
2008111330.tif 000008
【図７】
2008111330.tif 000009
【図８】
2008111330.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成21年7月29日(2009.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
（１）この発明の基板実装用アンテナコイルは、
平板状の磁性体コアと、
前記磁性体コアの周囲に巻装され、表面に導体が形成されたフレキシブル基板と、
前記導体によって形成され、前記磁性体コアの主面と平行なコイル軸を有する第１のコイル部と、
前記導体によって形成され、前記磁性体コアの主面と平行なコイル軸を有し、前記第１のコイル部と対を成す第２のコイル部と、
前記導体によって形成され、前記第１のコイル部の一部をなす第１のコイル接続部と、
前記導体によって形成され、前記第２のコイル部の一部をなす第２のコイル接続部と、
を備えるとともに、前記フレキシブル基板には前記第１のコイル部と前記第２のコイル部との間に前記導体が形成されない導体非形成部を設ける。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
また、前記アンテナコイルを通信用のアンテナ装置に用いる場合、アンテナコイルのインダクタンス値と、別部品としてのコンデンサのキャパシタンス値とにより定まる共振回路の共振周波数を、通信信号の周波数に合せることが好ましい。しかし、磁性体コアの透磁率のばらつきに応じて共振周波数がばらつくので、一般的にはアンテナコイルのインダクタンス値の調整（トリミング）が必要となる。しかし、以下に述べるように比透磁率が１００以上である磁性体コアを用いることによって、調整せずとも良好な通信特性を得ることができる。
磁性体コアの透磁率は高ければ高いほどアンテナコイルのＬ値は高くなるが、１００を超えるとＬ値の変化率が低下し、飽和状態となる。そのため、１００を超える比透磁率を目標値として製造し、実際に製造された磁性体コアの比透磁率が１００から広い範囲でばらついても、Ｌ値は一定の範囲内に収まる。具体的には、アンテナコイルの通信特性を安定させるためにはＬ値のばらつきを±１％程度に抑える必要があるが、比透磁率１００を目標値として製造された磁性体コアの比透磁率が±１０％の範囲でばらつきを有していても、Ｌ値ばらつきを±１％の範囲に抑えることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
第１のコイル２１と第２のコイル２２とはコイル軸に対するコイルの巻回方向が逆である。同様に、第３のコイル２３と第４のコイル２４とはコイル軸に対するコイルの巻回方向が逆である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の磁性体コアと、
前記磁性体コアの周囲に巻装され、表面に導体が形成されたフレキシブル基板と、
前記導体によって形成され、前記磁性体コアの主面と平行なコイル軸を有する第１のコイル部と、
前記導体によって形成され、前記磁性体コアの主面と平行なコイル軸を有し、前記第１のコイル部と対を成す第２のコイル部と、
前記導体によって形成され、前記第１のコイル部の一部をなす第１のコイル接続部と、
前記導体によって形成され、前記第２のコイル部の一部をなす第２のコイル接続部と、
を備えるとともに、前記フレキシブル基板には前記第１のコイル部と前記第２のコイル部との間に前記導体が形成されない導体非形成部を設けた基板実装用アンテナコイル。
【請求項２】
前記第１のコイル部は第１のコイルと第３のコイルとからなり、前記第２のコイル部は前記第１のコイルと対を成す第２のコイルと、前記第３のコイルと対を成す第４のコイルとからなる請求項１に記載の基板実装用アンテナコイル。
【請求項３】
前記導体によって前記第１・第２のコイルの内側の端部同士または前記第３・第４のコイルの内側の端部同士を接続する接続導体を形成した請求項２に記載の基板実装用アンテナコイル。
【請求項４】
前記第１のコイル部は前記第１のコイルと第３のコイルとを交互に配置してなり、前記第２のコイル部は前記第２のコイルと第４のコイルとを交互に配置してなる請求項２または３に記載の基板実装用アンテナコイル。
【請求項５】
前記フレキシブル基板は突出部を有し、前記第１・第２の各コイル接続部が前記突出部に形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の基板実装用アンテナコイル。
【請求項６】
前記磁性体コアは第１のコア片と第２のコア片とからなり、前記第１のコイル部は前記第１のコア片の周囲に配置され、前記第２のコイル部は前記第２のコア片の周囲に配置されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板実装用アンテナコイル。
【請求項７】
前記磁性体コアは前記第１のコイル部と前記第２のコイル部とが並ぶ方向の端部で屈曲している請求項１〜６のいずれか１項に記載の基板実装用アンテナコイル。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の基板実装用アンテナコイルと、前記第１のコイル部および前記第２のコイル部の各コイル接続部が接続される配線パターンが形成された回路基板とを備え、前記アンテナコイルの主面と前記回路基板の主面とが平行になるように前記回路基板に前記アンテナコイルが配置されてなるアンテナ装置。
【国際調査報告】
2008111330.tif 000011
2008111330.tif 000012
2008111330.tif 000013
2008111330.tif 000014