(57)【要約】【課題】  アンテナモジュールの小型化を行うこと。【解決手段】  導体経路を渦巻状に巻き回したアンテナコイル１と平面導体３１、３２を備え、平面導体３１、３２の間には隙間を持たせ、スリット２としている。通信先リーダライタのコイル４と近接する側より平面導体３１、３２、アンテナコイル１の順に配置する。【選択図】図１
2014049873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体経路を渦巻状に巻き回したアンテナコイルと、
スリットを有する平面導体を備え、
通信先と近接する側より前記平面導体、前記アンテナコイルの順に配置され、
前記スリットの少なくとも一部が前記アンテナコイルの最内周より内側に配置されていることを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項２】
前記アンテナコイルの最内周より内側において、前記スリットは曲折部を少なくとも１箇所有することを特徴とする請求項１記載のアンテナモジュール。
【請求項３】
前記曲折部のうち、少なくとも１箇所において、前記曲折部に沿って前記導体経路の少なくとも一部が曲がっていることを特徴とする請求項２に記載のアンテナモジュール。
【請求項４】
全ての前記曲折部に沿って前記導体経路の少なくとも一部が曲がっていることを特徴とする請求項３に記載のアンテナモジュール。
【請求項５】
前記スリットは連続した１本のスリットであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれに記載のアンテナモジュール。
【請求項６】
前記スリットを挟んで隣り合う、前記平面導体における一方の隣接部と他方の隣接部は互いに絶縁され、
前記アンテナコイル最外周より外側の少なくとも一部では前記一方の隣接部の主面上に他方の隣接部が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項５に記載のアンテナモジュール。
【請求項７】
軟磁性シートをさらに備え、前記アンテナコイルの一方の主面には平面導体、他方の主面には前記軟磁性シートが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のアンテナモジュール。
【請求項８】
前記スリットの少なくとも一部は前記アンテナコイルの最内周によって囲われる領域の端部に経路を有し、
前記アンテナコイルの最内周にある導体経路の少なくとも一部は、前記経路にある前記スリットの外周に沿って曲がる部分を有していることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のアンテナモジュール。
【請求項９】
前記アンテナコイルは最内周端部に第１の電極、最外周端部に第２の電極が接続され、
前記経路とは、前記第１の電極の外周に沿って曲がる経路であることを特徴とする請求項８に記載のアンテナモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導効果を利用して通信を行うアンテナモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
コイルによって信号を送受信するアンテナモジュールとリーダライタの間に導体層を設けることにより、通信機能を向上させる試みがなされている。
【０００３】
例えば特許文献１の図４及び段落００２３から００３０には、導体層によって磁束を大きく周回させることで通信可能最大距離を向上させる構成が開示されている。
【０００４】
また、特許文献１の構成では、導体層がコイル導体の外側に配置されているため、コイル導体と導体層の隙間から磁束が漏洩してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１０３７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明者が特許文献１の構成における導体開口部の磁束分布を確認したところ、磁束は縁部に集中しており、一方の中央部は磁束が弱く、受信感度にあまり寄与していないことが判明した。従って特許文献１の構成では小型化の面で課題を残している。
【０００７】
従って本発明の目的は、小型化されたアンテナモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、導体経路を渦巻状に巻き回したアンテナコイルと、スリットを有する平面導体を備え、通信先と近接する側より平面導体、アンテナコイルの順に配置され、スリットの少なくとも一部がアンテナコイルの最内周より内側に配置されているアンテナモジュールにより上記課題を解決する。ここでスリットとは、平面導体を絶縁する隙間のことであり、隙間が樹脂等の絶縁性非磁性体で充填されているものも含まれる。
【０００９】
さらに、アンテナコイルの最内周より内側において、スリットは曲折部を少なくとも１箇所有していてもよい。
【００１０】
さらに、上記曲折部のうち、少なくとも１箇所において、曲折部に沿って導体経路の少なくとも一部が曲がっていてもよい。
【００１１】
さらに、全ての上記曲折部に沿って導体経路の少なくとも一部が曲がっていてもよい。
【００１２】
さらに、上記スリットは連続した１本のスリットであってもよい。
【００１３】
さらに、スリットを挟んで隣り合う、平面導体における一方の隣接部と他方の隣接部は互いに絶縁され、アンテナコイル最外周より外側の少なくとも一部では一方の隣接部の主面上に他方の隣接部が配置されていてもよい。
【００１４】
さらに軟磁性シートを備え、アンテナコイルの一方の主面には平面導体、他方の主面には軟磁性シートが設けられていてもよい。
【００１５】
さらに、スリットの少なくとも一部はアンテナコイルの最内周によって囲われる領域の端部に経路を有し、アンテナコイルの最内周にある導体経路の少なくとも一部は、上記経路にあるスリットの外周に沿って曲がる部分を有していてもよい。
【００１６】
さらに、前記アンテナコイルは最内周端部に第１の電極、最外周端部に第２の電極が接続され、上記経路が第１の電極の外周に沿って曲がる経路であってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によって、小型化されたアンテナモジュールを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明における第１実施形態を示す断面図。
【図２】本発明における第１実施形態を示す透視図。図１における通信先リーダライタから見た平面導体及びアンテナモジュールを示している。
【図３】本発明における第２実施形態を示す透視図であり、図２の変形例を示している。
【図４】本発明における第２実施形態のアンテナモジュール集合基板を示す平面図。
【図５】本発明における第３実施形態を示す図。図５（ａ）は、平面導体の配置を示す透視図。図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＢＢ断面図。図５（ｃ）は、図５（ａ）へアンテナモジュールを追加した透視図であり、図２の変形例を示している。
【図６】本発明における実施例を示す平面図。実施例１〜６の構成が図６（ａ）〜図６（ｆ）と対応する。
【図７】第１実施形態の構成を取った場合の平面導体３１、３２からアンテナモジュール側に漏洩する磁束密度分布を示す図。
【図８】第３実施形態の構成を取った場合の平面導体３１、３２からアンテナモジュール側に漏洩する磁束密度分布を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明における実施形態の一例について、図と共に説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本発明における第１実施形態を示す断面図である。
【００２１】
導体経路を渦巻状に巻き回したアンテナコイル１と平面導体３１、３２を備え、平面導体３１、３２の間には隙間を持たせ、スリット２としている。通信先リーダライタのコイル４と近接する側より平面導体３１、３２、アンテナコイル１の順に配置されている。
【００２２】
なお、アンテナコイル１は、基板１１の上に形成されている。
【００２３】
ここで、基板１１上の通信先リーダライタと対面しない主面に磁性シート１２を設けてもよい。磁性シート１２を設けることにより交流磁場Ｂを磁性シート１２主面と平行な方向へ向けさせることで、アンテナモジュールの取り付けられた機器内部の回路基板５及び回路部品５１への交流磁場Ｂの侵入を防ぐことができる。
【００２４】
さらに平面導体１３を設けることで、機器内部への交流磁場Ｂの侵入を、より確実に防ぐことができる。
【００２５】
交流磁場Ｂは通信先リーダライタのコイル４の内側からスリット２、アンテナコイル１の内側、磁性シート１２内部を通り、通信先リーダライタのコイル４の内側へ戻る経路となる。
【００２６】
図２は、本発明における第１実施形態を示す透視図である。さらに図２は、図１における通信先リーダライタから見た平面導体及びアンテナモジュールを示している。
【００２７】
基板１１のアンテナコイル１は、両端が電極１０１、１０２であり、平面導体３１、３２の間に設けられたスリット２は、アンテナコイル１内側の電極１０１の周囲に沿って直角に曲がるよう配置されている。
【００２８】
ここで、図２のＡＡ面の断面が図１に対応している。
【００２９】
平面導体３１、３２が交流磁場の周波数により定まる表皮深さより充分厚ければ、通信先リーダライタのコイル４からの交流磁場は平面導体３１、３２を通過できず、平面導体３１、３２の端部近傍及びスリット２に集束される。
【００３０】
従って、アンテナコイル１によって検出されるのは、アンテナコイル１内側のスリット２からの交流磁場であり、スリット２が電極１０１の周囲に沿って曲がっているため、アンテナコイル１内側でのスリット２をより長くすることができるため、アンテナコイル１により送受信される交流磁場を増やし、送受信感度を向上させることに繋がる。
【００３１】
同時に、スリット２より離れた部分には交流磁場が入りこまないため、スリット２とアンテナコイル１の間の空き領域に電極１０１を配置したり、スリット２とアンテナコイル１最内周の間隔を狭めたりすることで省面積化することができ、基板１１使用量の削減となり、省資源化にも繋がる。
【００３２】
すなわち、導体経路を渦巻状に巻き回したアンテナコイル１と、スリット２を有する平面導体３１、３２を備え、通信先と近接する側より平面導体３１、３２、アンテナコイル１の順に配置され、スリット２の少なくとも一部がアンテナコイル１の内側に配置されているアンテナモジュールとすることにより、通信感度を維持しつつ小型化したアンテナモジュールとすることができる。
【００３３】
さらに、アンテナコイル１の内側において、スリット２は曲折部を少なくとも一部有することで通信感度が向上するため、望ましい。
【００３４】
さらに、スリット２の少なくとも一部がアンテナコイル１によって囲われる領域の端部に沿う経路を有しているアンテナモジュールとすることで送受信感度を維持しつつ、アンテナコイル１内側の領域を削減できるため、望ましい。
【００３５】
また、アンテナコイル１は内周端部に電極１０１、外周端部に電極１０２が接続され、上記経路は、スリット２の少なくとも一部が電極１０１外周に沿って曲がる経路であることで、送受信感度を維持しつつ、アンテナコイル１内側の領域をさらに削減できるため、望ましい。
【００３６】
（第２実施形態）
図３は、本発明における第２実施形態を示す透視図である。さらに図３は、図２の変形例を示している。
【００３７】
第１実施形態における図２とは異なり、スリット２が直角ではなく曲がることにより、基板１１の外形がほぼ三角形の形状となっている。
【００３８】
図４は、本発明における第２実施形態のアンテナモジュール集合基板を示す平面図である。
【００３９】
アンテナコイル１、電極１０１、１０２を備えた基板１１は、図４に示される集合基板から切り出すことで得られる。
【００４０】
ここで、基板１１の外形が本実施形態のようなほぼ三角形の形状であっても、集合基板上で無駄な隙間無く配置させることができるため、本実施形態の構成によっても基板１１の使用量を削減することができる。
【００４１】
すなわち、第１実施形態の構成に加え、スリット２の曲折部のうち、少なくとも１箇所において、スリット２に沿ってアンテナコイル１を構成する導体経路の少なくとも一部が曲がっていることにより、アンテナモジュールの送受信感度を維持しつつ、アンテナモジュールの面積を削減することが可能となる。
【００４２】
さらに、スリット２の曲折部の全てにおいて、スリット２に沿ってアンテナコイル１を構成する導体経路の少なくとも一部が曲がっていることにより、アンテナモジュールの送受信感度がより向上し、より一層の省面積化を行うことができる。  ここでスリット２近傍に沿った細長い形状にアンテナコイル１を構成すると、スリット２からの磁束をより強く受けることができ、送受信感度が向上するため、望ましい。
【００４３】
なお、スリット２は１本のみで構成され、１本のスリット２が一筆書きされるよう構成すれば、平面導体３１、３２にスリット２を切削などで形成する際、既に空けられたスリット２を通過することによる切削工程の中断や作業条件の不安定化を防ぐことができる。
【００４４】
さらに、スリット２を一筆書き構成とすることで、スリットを２枚の平面導体３１、３２の隙間により簡単に構成することができる。すなわち、２枚の平面導体３１、３２をそれぞれ型抜きや切削等により作成することができ、比較的簡単な構成でスリット２が実現できる。
【００４５】
（第３実施形態）
図５は、本発明における第３実施形態を示す図である。図５（ａ）は、平面導体の配置を示す透視図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＢＢ断面図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）へアンテナモジュールを追加した透視図であり、図２の変形例を示している。
【００４６】
図５（ａ）には、平面導体３１の一部である隣接部３１１を、平面導体３２の一部である隣接部３２１の主面上に設けた構成が示されている。
【００４７】
図５（ｂ）に示されるように、平面導体３１及び隣接部３１１は、平面導体３２及び隣接部３２１と導電接続されず、電気的に絶縁されている。
【００４８】
さらに、図５（ｃ）に示されるように、隣接部３１１によって覆われていないスリット２に対応するようアンテナコイル１、電極１０１、１０２を備えた基板１１が配置されている。
【００４９】
上記構成を取ることにより、スリット２からの交流磁場はアンテナコイル１により通信信号として検出され、さらにアンテナコイル１外側の通信信号として検出されず、機器内部に侵入する交流磁場は隣接部３１１によって抑制される。さらに、侵入の抑制された交流磁場の一部はアンテナコイル１内周にあるスリット２に流れ込み、送受信感度を向上させる。
【００５０】
すなわち、平面導体３１、３２の厚み方向に対して、アンテナコイル１の外側にあるスリット２の少なくとも一部を覆う隣接部３１１をさらに備えることで、アンテナコイル１外側からの不要な漏洩磁場を抑制することができる。
【実施例】
【００５１】
図６は、本発明における実施例を示す平面図である。
【００５２】
実施例１の構成を図６（ａ）に示す。アンテナコイル１は外径１０ｍｍ×１０ｍｍ、パターン幅０．５ｍｍ、パターン間隔０．５ｍｍ、３回巻きの銅箔パターンとして形成した。
【００５３】
平面導体３１、３２は、厚さ０．２ｍｍの銅板である。
【００５４】
実施例２の構成を図６（ｂ）に示す。実施例１とはスリット２の配置が異なるだけである。同様にして、実施例３の構成を図６（ｃ）、実施例４の構成を図６（ｄ）、実施例５の構成を図６（ｅ）、実施例６の構成を図６（ｆ）に示す。
【００５５】
平面導体３１、３２のないアンテナコイル１のみで構成した比較例における通信先リーダライタのコイルとの間の結合係数を基準とすると、実施例１は比較例の１．７倍、実施例２は比較例の２．５倍、実施例３は比較例の２．６倍、実施例４は比較例の２．８倍、実施例５は比較例の２．８倍、実施例６は比較例の２．９倍の結合係数となった。
【００５６】
実施例１から実施例６の結果は、アンテナコイル１に近接するスリット２の長さにより結合係数が向上することを示している。
【００５７】
図７は、第１実施形態の構成を取った場合の平面導体３１、３２からアンテナモジュール側に漏洩する磁束密度分布を示す図である。
【００５８】
実線で囲われた範囲が通信先リーダライタからの交流磁場漏洩領域Ａであり、平面導体３１、３２の端部にまで達している。
【００５９】
図８は、第３実施形態の構成を取った場合の平面導体３１、３２からアンテナモジュール側に漏洩する磁束密度分布を示す図である。
【００６０】
隣接部３１１を設けたことにより、実線で囲われた交流磁場漏洩領域Ａはアンテナモジュール近傍に留まっている。
【符号の説明】
【００６１】
アンテナコイル  １
スリット  ２
コイル  ４
回路基板  ５
基板  １１
磁性シート  １２
平面導体  １３、３１、３２
回路部品  ５１
電極  １０１、１０２
隣接部  ３１１、３２１
交流磁場漏洩領域  Ａ
交流磁場  Ｂ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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