(57)【要約】【課題】複数のアンテナを効率よく省スペースに配置しつつ、アンテナ間の相互の干渉を抑制したアンテナ装置を提供することを目的とする。【解決手段】アンテナ装置１０は、スパイラルコイル状のループアンテナ素子２と、ループアンテナ素子２を載置する磁性シート４ｂと、磁性樹脂層４ａとを有するループアンテナ部３を備える。そして、ループアンテナ部３の内径７に配置されるアンテナ部１３は、スパイラルコイル状のアンテナ素子１２と、アンテナ素子１２を載置する磁性シート１４ｂと、磁性樹脂層１４ａとを有する。ループアンテナ部３の磁性シート４ｂは、内径７が空いた円環状に形成されており、ループアンテナ部３の磁性シート４ｂとアンテナ部１３の磁性シート１４ｂとは、物理的に分離される。ループアンテナ部３とアンテナ部１３の磁性樹脂層４ａ，１４ａ同士も物理的に分離される。【選択図】  図１
2014027464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ループアンテナと、
上記ループアンテナの内径に配置された１つ以上の他のアンテナとを備え、
上記ループアンテナは、磁性材料を含む磁気シールド層を有し、
上記他のアンテナは、磁性材料を含む他の磁気シールド層をそれぞれ有し、
上記磁気シールド層又は上記他の磁気シールド層のうちの少なくとも１つは、磁性粒子を含有する樹脂からなる磁性樹脂層を有しており、上記磁気シールド層及び他の磁気シールド層のそれぞれは、物理的に分離されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
上記ループアンテナ又は１つ以上の上記他のアンテナのうちの少なくとも１つは、少なくともその一部が上記磁性樹脂層に埋設されることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
上記ループアンテナ又は１つ以上の上記他のアンテナのうちの少なくとも１つは、その全部が該磁性樹脂層に埋設されることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項４】
上記ループアンテナの磁気シールド層は、磁性シートを含み、
１つ以上の上記他のアンテナの磁気シールド層は、磁性シートを含むことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のアンテナ装置。
【請求項５】
上記他のアンテナは、２つ以上のアンテナであることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項６】
２つ以上の上記アンテナは、上記ループアンテナの内径に、互いに重複することなく配列されることを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
２つ以上の上記アンテナは、いずれもループ状であり、
２つ以上の上記アンテナのうちの１つのアンテナは、残りのアンテナの内径に配置されることを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項８】
２つ以上の上記アンテナは、上記残りのアンテナの内径にそれぞれ同心円状に配置されることを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナを有するアンテナ装置に関し、特にループアンテナの内径に他のアンテナを配置したアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の無線通信機器においては、電話通信用アンテナ、ＧＰＳ用アンテナ、無線ＬＡＮ／ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）用アンテナ、さらにはＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）といった複数のＲＦアンテナが搭載されている。これらに加えて、非接触充電の導入に伴って、電力伝送用のアンテナコイルも搭載されるようになってきた。非接触充電方式で用いられる電力伝送方式には、電磁誘導方式、電波受信方式、磁気共鳴方式等が挙げられる。これらは、いずれも一次側コイルと二次側コイル間の電磁誘導や磁気共鳴を利用したものであり、上述したＲＦＩＤも電磁誘導を利用している。
【０００３】
これらのアンテナは、アンテナ単体で目的の周波数において最大の特性が得られるように設計されていても、実際に電子機器に実装されると、目的の特性を得ることは困難である。これは、アンテナ周辺の磁界成分が周辺に位置する金属等と干渉（結合）し、アンテナコイルのインダクタンスが実質的に減少するために、共振周波数がシフトしてしまうことによる。また、インダクタンスの実質的減少によって、受信感度が低下してしまう。これらの対策として、アンテナコイルとその周辺に存在する金属との間に磁気シールド材を挿入することによって、アンテナコイルから発生した磁束を磁気シールド材に集めることによって、金属による干渉を低減させることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電子機器の小型化、高機能化の動向に伴い、携帯端末機器等の電子機器に上述のような複数のアンテナを搭載するのに割り当てられるスペースは極めて小さい。一般的なアンテナは、図１０に示すように、スパイラルコイル状のループアンテナ素子２に磁束集束用の防磁シート４２を、接着剤を塗布した接着剤層４１によって貼付した構成となっている。しかしながら、このようなループアンテナでは、アンテナごとに、アンテナが搭載される電子機器内の実装スペースを占有してしまうので、搭載するアンテナの種類・数量の増大とともに実装面積も増大してしまう。このため、これらのアンテナの小型化、薄型化、さらには、複合化、集積化の要求が強まっている。
【０００５】
また、図１０に示したスパイラルコイルを用いたループアンテナの防磁シート４２は、ループアンテナの周辺との干渉、特に金属部分との干渉を防ぎ、さらに磁束集束作用による伝送効率の高効率化をはかる目的を有する。しかしながら、省スペース化のために複数のアンテナを近接して設置する場合には、防磁シートの透磁率を上げる等により、それぞれのアンテナを高性能化するとアンテナ間の干渉が大きくなるという問題が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、複数のアンテナを効率よく省スペースに配置しつつ、アンテナ間の相互の干渉を抑制したアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するための手段として、本発明に係るアンテナ装置は、ループアンテナと、ループアンテナの内径に配置された１つ以上のアンテナとを備える。そして、ループアンテナは、磁気シールド層を有し、１つ以上のアンテナは、他の磁気シールド層を有している。磁気シールド層又は他の磁気シールド層のうちの少なくとも１つは、磁性粒子を含有する樹脂からなる磁性樹脂層を有しており、磁気シールド層及び他の磁気シールド層のそれぞれは、物理的に分離されている
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るアンテナ装置は、ループアンテナの内径に他のアンテナが１つ以上配置されるので、アンテナ装置の実装面積は、ループアンテナの占有面積となり、実装スペースの低減が可能になる。また、ループアンテナ、他のアンテナは、それぞれ物理的に分離された磁気シールド層を有しているので、アンテナ同士の干渉が少ないながら高い電気的特性を有するアンテナを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（Ａ）は、本発明が適用されたアンテナ装置の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。
【図２】（Ａ）は、本発明が適用されたアンテナ装置の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。
【図３】（Ａ）は、本発明が適用されたアンテナ装置の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。
【図４】（Ａ）は、本発明の変形例のアンテナ装置の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。
【図５】（Ａ）は、本発明の変形例のアンテナ装置の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。
【図６】（Ａ）は、本発明の変形例のアンテナ装置の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。
【図７】（Ａ）は、本発明の変形例のアンテナ装置の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。
【図８】（Ａ）は、本発明の変形例のアンテナ装置の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。
【図９】（Ａ）は、本発明のアンテナ装置の特性を比較するためのアンテナ装置の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。
【図１０】（Ａ）は、従来の単一のアンテナ装置の平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることはもちろんである。
【００１１】
［アンテナ装置の構成］
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、本発明に係るアンテナ装置１０は、導線１を渦巻状に巻回して形成されたスパイラルコイル状のループアンテナ素子２と、ループアンテナ素子２を載置する磁性シート４ｂと、ループアンテナ素子２の全体を埋設するように形成された磁性樹脂層４ａとを有するループアンテナ部３を備える。そして、ループアンテナ部３の内径７にアンテナ部１３が配置される。アンテナ部１３は、導線１１を渦巻状に巻回して形成されたスパイラルコイル状のアンテナ素子１２と、アンテナ素子１２を載置する磁性シート１４ｂと、アンテナ素子１２の全体を埋設するように形成された磁性樹脂層１４ａとを有する。ループアンテナ部３の磁性シート４ｂは、内径７が空いた環状に形成されており、ループアンテナ部３の磁性シート４ｂとアンテナ部１３の磁性シート１４ｂとは、物理的に分離される。ループアンテナ部３とアンテナ部１３の磁性樹脂層４ａ，１４ａ同士も物理的に分離される。したがって、ループアンテナ部３とアンテナ部１３とは、透磁率の低い（磁気抵抗の高い）空気を介して配置されるので、磁気結合は弱くなる。ループアンテナ部３とアンテナ部１３とは、同一平面上に載置されるのが好ましいが、搭載される電子機器の実装箇所に応じて異なる平面上であってもよい。同一平面上に載置する場合には、高磁気抵抗を有する絶縁材料、たとえばエポキシやフェノール等のサブ基板やポリイミド等によるフレキシブル基板等にループアンテナ部３及びアンテナ部１３を固定するようにしてもよい。
【００１２】
アンテナ素子１２は、図１のようなループアンテナに限らず、他のアンテナ素子であってもよい。アンテナへの給電、アンテナからの出力は、ループアンテナ素子２、アンテナ素子１２の導線１，１１の端部に形成された引出部５，１５により外部回路に接続する。
【００１３】
磁性樹脂層４ａ，１４ａは、軟磁性粉末からなる磁性粒子と結合剤としての樹脂とを含んでいる。磁性粒子は、フェライト等の酸化物磁性体、Ｆｅ系、Ｃｏ系、Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｃｏ系、Ｆｅ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ａｌ系等の結晶系、微結晶系金属磁性体、あるいはＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃ系、Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｃｏ−Ｚｒ系、Ｃｏ−Ｎｂ系、Ｃｏ−Ｔａ系等のアモルファス金属磁性体の粒子である。磁性粒子は、粒径が数μｍ〜数１０μｍの球形又は扁平粉を用いるが、破砕粉を混合させてもよい。上述した金属磁性体の場合には、複素透磁率が周波数特性を有しており、動作周波数が高くなると表皮効果により損失が生じるので、使用する周波数の帯域に応じて粒径及び形状を調整する。また、アンテナ装置１０のインダクタンス値は、磁性体の実部透磁率（以下、単に透磁率という。）によって決定されるが、透磁率は、磁性粒子と樹脂との混合比率により調整することができる。磁性樹脂層４ａ，１４ａの平均透磁率と、配合する磁性粒子の透磁率の関係は、配合量に対して一般的に対数混合則に従うので、粒子間の相互作用が増していく体積充填率４０ｖｏｌ％以上とすることが好ましい。なお、磁性樹脂層４ａ，１４ａの熱伝導特性も磁性粒子の充填率の増大とともに向上する。
【００１４】
磁性樹脂層４ａ，１４ａは、単一の磁性材料で構成する場合のみに限らない。２種類以上の磁性材料を混合して用いてもよく、多層に積層して磁性樹脂層を形成してもよい。また、同一の磁性材料であっても、磁性粒子の粒径及び／又は形状を複数選択して混合してもよく、多層に積層してもよい。また、アンテナごとに磁性材料あるいは組成を変えてもよい。これらのバリエーションが可能であるため、所望の磁気特性を実現することが可能になる。
【００１５】
結合剤は、熱、紫外線照射等により硬化する樹脂等を用いる。結合剤としては、たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル等の樹脂、あるいはシリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、ブチルゴム、エチレンブロピレンゴム等のゴム等周知の材料を用いることができるが、これらに限られず周知の材質を用いることができる。なお、上述の樹脂又はゴムに、難燃剤、反応調整材、架橋剤又はシランカップリング剤等の表面処理剤を適量加えてもよい。
【００１６】
磁性シート４ｂ，１４ｂは、一般的には、電気抵抗率の高いフェライトを用いるが、磁性粒子と同様の磁性材料、たとえばＦｅ系あるいはＣｏ系等のアモルファス金属磁性体を用いてもよく、センダスト、パーマロイ等のＦｅ系の結晶金属磁性体、微結晶磁性体等を用いることができるのはもちろんである。また、磁性シート４ｂ，１４ｂは、磁性樹脂層４ａ、１４ａのように上記磁性体から選ばれる一つ以上の材料と樹脂を混合して作製したシートでもよい。磁性樹脂層４ａ，１４ａと同様に、アンテナごとに磁性材料あるいは組成を変えてもよいのは言うまでもない。
【００１７】
ループアンテナ素子２を形成する導線１は、ループアンテナ部３を、５Ｗ程度の充電出力容量を有する非接触充電用の二次側充電コイルとして用いる場合であって、１２０ｋＨｚ程度の周波数で用いられるときには、０．２０ｍｍ〜０．４５ｍｍの径のＣｕ又はＣｕを主成分とする合金からなる単線を用いることが好ましい。あるいは、導線１の表皮効果を低減させるために、上述の単線よりも細い細線を複数本束ねた並行線、編線を用いてもよく、厚みの薄い平角線又は扁平線を用いて１層、又は２層のα巻としてもよい。アンテナ部１３についても、用いられる周波数、電流容量を考慮して任意に決定することができる。なお、電流容量に応じて、所定の基板上にパターン形成されたＣｕ箔等を用いてもよい。
【００１８】
このようにして構成された本発明のアンテナ装置１０は、ループアンテナ部３の内径７にアンテナ部１３が配置されているので、ループアンテナ部３の内径７がデッドスペースにならずに、省スペース化されたアンテナ装置が実現できる。ループアンテナ部３とアンテナ部１３を、このように近接させて配置しても、磁性樹脂層４ａ，１４ａ及び磁性シート４ｂ，１４ｂがそれぞれ物理的に分離しているので、磁気抵抗が高くなり、それぞれのアンテナ同士の相互干渉は少なくなる。
【００１９】
さらに、本発明のアンテナ装置１０は、ループアンテナ素子２及びアンテナ素子１２がそれぞれ磁性樹脂層４ａ，１４ａに埋設されているので、コイル近傍の磁束密度を高くすることができ、少ないターン数であっても所望のインダクタンス値を得ることができる。所望のインダクタンス値を得るためにターン数を減らすことができるので、導線１，１１の直流抵抗を減らすことができ、低損失化が可能になる。また、磁性樹脂層４ａ，１４ａの高熱伝導特性により、より効率よく放熱することができ、発熱の低下による電子機器内の放熱スペースを削減することも可能になる。
【００２０】
［アンテナ装置の製造方法］
次にこのアンテナ装置１０の作製方法の一例について説明する。まず磁性シート４ｂ、１４ｂを用意するが、ここでは磁性シート４ｂ、１４ｂとしてフェライトを用いた例で説明する。
【００２１】
フェライト原料の混合物を型枠に押し込んで成型し、焼成してバルク状のフェライトとし、その後スライシングによってシート状に成型する。
【００２２】
このようにして成型された磁性シート４ｂ、１４ｂを、さらに型枠に配設して、磁性シート４ｂ、１４ｂ上にそれぞれ、ループアンテナ素子２、アンテナ素子１２を載置した後、磁性樹脂層４ａ、１４ａを型枠に注入する。その後、加熱し、又は紫外線照射等して磁性樹脂を硬化させて型枠からアンテナ装置１０を抜く。また、磁性樹脂を注入した後に、ループアンテナ素子２、アンテナ素子１２を埋め込むようにしてもよい。あるいは、型枠に磁性樹脂を注入したところに、ループアンテナ素子２、アンテナ素子１２を埋設し、更に焼結された磁性シート４ｂ、１４ｂで磁性樹脂層４ａ、１４ａを覆うように載置して、その後、磁性樹脂を硬化させるようにしてもよい。
【００２３】
磁性シート４ｂ、１４ｂを形成する場合に、スライシングによらず他の方法を使うこともできる。たとえば、フェライト原料粉末とバインダを混合して作製したフェライトスラリーをドクターブレード法等により薄いシート状に成型し（グリーンシート）、その後、抜き型等で所定の形状に成型したグリーンシートを焼結してフェライトシートとする方法を用いても良い。焼結されたフェライトの磁性シート４ｂ、１４ｂ上に上述と同様の加工を施すことによって本発明のアンテナ装置１０を形成することができる。
【００２４】
なお、磁性シート４ｂ、１４ｂに導線１、１１の引出部５、１５を収納するための切欠部を形成してもよい。この場合には、バルク状のフェライトの焼結後に、バルク状態で切欠部を形成してもよく、磁性シート４ｂ、１４ｂにスライシング後に切欠部を溝加工により形成してもよい。また、グリーンシートから磁性シート４ｂ、１４ｂを形成する場合には、あらかじめ切欠部を考慮した抜き型を用意することによって、切欠部の形成された磁性シート４ｂ、１４ｂを形成することが可能である。
【００２５】
樹脂等の量は、図１のようにループアンテナ素子２及びアンテナ素子１２を完全に埋設させる量であってもよく、ループアンテナ素子２及びアンテナ素子１２の一部が露出する量であってもよい。また、後述するように、樹脂等の位置は、ループアンテナ素子２及び／又はアンテナ素子１２の外径部分又は内径部分の全部あるいは一部を充填するように埋設する位置であってもよい。
【００２６】
形成されたループアンテナ部３の内径７に、形成されたアンテナ部１３を配置して、アンテナ装置１０を構成する。電子機器内に搭載する際に、それぞれ別個に配置してもよく、フェノール基板等によるサブ基板やポリイミド等によるフレキシブル基板等に、ループアンテナ部３と、その内径７にアンテナ部１３とを配置してもよい。
【００２７】
上述したような製造方法によって、ループアンテナ素子２及びアンテナ素子１２と磁性樹脂層４ａ，１４ａとを固定する場合に、接着剤を用いる必要がない。したがって、接着剤を塗布する工程が削減され、さらに接着剤塗布により形成される接着剤層がない分だけアンテナ装置１０の薄型化が可能になる。
【００２８】
なお、アンテナの特性上、高透磁率の磁性シート４ｂ，１４ｂを接続するのが好ましいが、高透磁率の磁性シート４ｂ，１４ｂを接続せずにアンテナ装置１０を構成してもよい。その場合には、磁性樹脂層４ａ，１４ａは、上述のような樹脂が混錬されているために、外部からの衝撃に対して、割れ等の破損を生じることがないので、表面に保護シートを貼付する必要がない。したがって、保護シート貼付工程を削減でき、保護シートにかかるアンテナ装置の厚さの増大を抑えることができる。
【００２９】
［変形例１］
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、本発明に係るアンテナ装置１０は、導線１を渦巻状に巻回して形成されたスパイラルコイル状のループアンテナ素子２と、ループアンテナ素子２を載置する磁性シート４ｂと、ループアンテナ素子２を磁性シート４ｂ上に固定するための接着剤層４１とを有するループアンテナ部３を備える。そして、アンテナ部１３は、ループアンテナ部３の内径７に配置される。アンテナ部１３は、導線１１を渦巻状に巻回して形成されたスパイラルコイル状のアンテナ素子１２と、アンテナ素子１２を載置する磁性シート１４ｂと、アンテナ素子１２の全体を埋設するように形成された磁性樹脂層１４ａとを有する。ループアンテナ部３の磁性シート４ｂとアンテナ部１３の磁性シート１４ｂとは、物理的に分離されている。したがって、ループアンテナ部３とアンテナ部１３とは、磁気回路的により高い磁気抵抗を有する空気を介して弱い磁気結合をしている。ループアンテナ部３とアンテナ部１３とは、同一平面上に載置される。同一平面上に載置するのに、高磁気抵抗を有する絶縁材料、たとえばエポキシやフェノール等のサブ基板に固定するようにしてもよい。
【００３０】
この変形例では、ループアンテナ部３の内径側に配置されるアンテナ部１３のみについて、磁性樹脂層１４ａがアンテナ素子１２の全体を埋設するように形成される。ループアンテナ部３においては、磁性シート４ｂ上に接着剤を塗布して、接着剤層４１を介してループアンテナ素子２を固定する。
【００３１】
この変形例においては、アンテナ部１３のみの磁性樹脂層１４ａがアンテナ素子１２の全体を埋設するように形成されている。図１の場合と比べて、ループアンテナ素子２及びアンテナ素子１２の全体を磁性樹脂層１４ａに埋設していないので、磁性樹脂の量を少なくすることができ、アンテナ装置１０の軽量化、低コスト化に貢献する。さらにループアンテナ素子２及びアンテナ素子１２の全体を埋設しなくても、磁性樹脂層１４ａが磁気回路上に形成されているので、インダクタンスの向上等の電気的特性の向上が可能である。また、磁性樹脂の高熱伝導特性により、導線１１で発生したジュール熱（銅損）を効率よく放熱することが可能となるので、電子機器内の放熱スペースの削減にも貢献する。
【００３２】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、本発明に係るアンテナ装置１０は、導線１を渦巻状に巻回して形成されたスパイラルコイル状のループアンテナ素子２と、ループアンテナ素子２を載置する磁性シート４ｂと、ループアンテナ素子２の全体を埋設するように形成された磁性樹脂層４ａとを有するループアンテナ部３を備える。そして、アンテナ部１３は、ループアンテナ部３の内径７に配置される。アンテナ部１３は、導線１１を渦巻状に巻回して形成されたスパイラルコイル状のアンテナ素子１２と、アンテナ素子１２を載置する磁性シート１４ｂと、アンテナ素子１２を磁性シート１４ｂ上に固定するための接着剤層４１とを有する。ループアンテナ部３の磁性シート４ｂとアンテナ部１３の磁性シート１４ｂとは、物理的に分離されている。したがって、ループアンテナ部３とアンテナ部１３とは、磁気回路的により高い磁気抵抗を有する空気を介して弱い磁気結合となる。ループアンテナ部３とアンテナ部１３とは、同一平面上に載置されるのが好ましいが、搭載される電子機器の実装箇所に応じて異なる平面上に載置されてもよい。同一平面上に載置するのに、高磁気抵抗を有する絶縁材料、たとえばエポキシやフェノール等のサブ基板に固定するようにしてもよい。
【００３３】
この変形例では、ループアンテナ素子２のみについて、磁性樹脂層４ａがループアンテナ素子２の全体を埋設するように形成される。アンテナ部１３は、磁性シート１４ｂ上に接着剤を塗布して、接着剤層４１を介してアンテナ素子１２を固定して構成する。
【００３４】
この変形例においては、図２の場合と同様に、ループアンテナ素子２及びアンテナ素子１２の全体を磁性樹脂層４ａに埋設していないので、磁性樹脂の量が少なくなり、アンテナ装置１０の軽量化、低コスト化に貢献する。さらにループアンテナ素子２及びアンテナ素子１２の全体を埋設しなくても、磁性樹脂層４ａが磁気回路上に形成されているので、インダクタンスの向上等の電気的特性の向上が可能である。また、磁性樹脂の高熱伝導特性により、効率よく放熱することが可能となるので、電子機器内の放熱スペースの削減にも貢献する。
【００３５】
［変形例２］
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、本発明に係るアンテナ装置１０は、導線１を渦巻状に巻回して形成されたスパイラルコイル状のループアンテナ素子２と、ループアンテナ素子２を載置する磁性シート４ｂと、ループアンテナ素子２を磁性シート４ｂ上に固定するための接着剤層４１とを有するループアンテナ部３を備える。そして、ループアンテナ部３の内径７にアンテナ部１３が配置される。アンテナ部１３は、導線１１を渦巻状に巻回して形成されたスパイラルコイル状のアンテナ素子１２と、アンテナ素子１２を載置する磁性シート１４ｂと、アンテナ素子１２の内径部分を充填するように埋設して形成された磁性樹脂層１４ａとを有する。ループアンテナ部３の磁性シート４ｂとアンテナ部１３の磁性シート１４ｂとは、物理的に分離されている。したがって、ループアンテナ部３とアンテナ部１３とは、磁気回路的により高い磁気抵抗を有する空気を介して弱く磁気結合している。
【００３６】
この変形例では、ループアンテナ部３の内径７に配置されるアンテナ部１３のうちの一部、すなわちアンテナ部１３の内径部分を充填するように、磁性樹脂層１４ａが形成される。
【００３７】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、図４のアンテナ部１３の内径部分に磁性樹脂を充填するのに代えて、内径部分を除いた部分で、アンテナ素子１２を埋設するように磁性樹脂層１４ａを形成してもよい。
【００３８】
図４及び図５の場合においても、磁性樹脂層１４ａの存在によりインダクタンス値等の電気的特性の向上がはかられ、磁性樹脂の量が少ないことによるアンテナ装置の軽量化、低コスト化が可能となる。
【００３９】
図６に示すように、ループアンテナ素子２及びアンテナ素子１２をそれぞれ埋設した磁性樹脂層４ａ及び磁性樹脂層１４ａが、接着剤層４１により磁性シート４ｂ及び磁性シート１４ｂにそれぞれ取り付けられるようにしてもよい。上述のように磁性樹脂層４ａ、１４ａを予めシート状に形成し、そのシートの上にループアンテナ素子２及びアンテナ素子１２を載置し、加圧あるいは加圧熱処理することで、ループアンテナ素子２及びアンテナ素子１２が埋設されたシートとし、これを接着剤層４１により、磁性シート４ｂ、１４ｂに貼り付けることでループアンテナ部３及びアンテナ部１３を形成することもできる。
【００４０】
［変形例３］
本発明のアンテナ装置１０では、３つのアンテナを複合的に配置することもできる。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、本発明のアンテナ装置１０は、ループアンテナ部３と、ループアンテナ部３の内径７に配置された第１のアンテナ部１３と、さらに第１のアンテナ部１３の内径７に配置された第２のアンテナ部２３とを備える。ループアンテナ部３、第１のアンテナ部１３及び第２のアンテナ部２３（以下、ループアンテナ部３等という。）ともに、導線１，１１，２１を渦巻状に巻回して形成されたスパイラルコイル状のループアンテナ素子２、第１のアンテナ素子１２及び第２のアンテナ素子２２（以下、ループアンテナ素子２等という。）と、ループアンテナ素子２等を載置する磁性シート４ｂ，１４ｂ，２４ｂと、ループアンテナ素子２等の全体をそれぞれ埋設するように形成された磁性樹脂層４ａ，１４ａ，２４ａとを有する。ループアンテナ部３等の磁性シート４ｂ，１４ｂ，２４ｂのそれぞれは、物理的に分離されており、磁性樹脂層４ａ，１４ａ，２４ａもそれぞれ物理的に分離されている。したがって、ループアンテナ部３等は、磁気回路的には高い磁気抵抗を有する空気で結合されることになるので、アンテナ同士の干渉が低減される。なお、図４及び図５のように、ループアンテナ素子２等の全体を埋設させずに、一部を埋設させるようにしてもよいのは言うまでもない。
【００４１】
このように、本発明のアンテナ装置１０では、ループ状のアンテナを入れ子のように配置することによって、３つのアンテナであっても、より少ないスペースで配置することができる。磁性シート４ｂ，１４ｂ，２４ｂ及び磁性樹脂層４ａ，１４ａ，２４ａは、それぞれ物理的に分離しているので、それぞれのアンテナの相互の干渉を少なくすることができる。
【００４２】
また、ループアンテナ素子２等の少なくとも一部を磁性樹脂層４ａ，１４ａ，２４ａに埋設させることによって、インダクタンス等の電気的特性を向上させ、放熱特性を増大させることができるので、より一層の小型化を実現することができる。
【００４３】
アンテナの形状や大きさは、送受信する電波の周波数等によりある程度制約される。そのため、上述の図７のように、すべてのアンテナを入れ子状態で配置することができない場合も生じる。
【００４４】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、本発明のアンテナ装置１０では、第１及び第２のアンテナ部１３，２３を入れ子としないで、第１及び第２のアンテナ部１３，２３が互いに重複することがないように、ループアンテナ部３の内径７に並べて配列するように構成してもよい。
【００４５】
ループアンテナ部３の内径におけるアンテナ部の配置については、さまざまなバリエーションをとることができる。ループアンテナ部３の内径に配置するアンテナ部を、互いに重複することなく配列させ、あるいは他のアンテナの内径に配置し、さらにはこれらを組み合わせることによって、複合化できるアンテナの数は、上述した２つ、３つに限らず、４つ以上とすることもできる。
【００４６】
［従来のアンテナ装置との特性比較］
シミュレーションプログラムを用いることによって、本発明に係るアンテナ装置１０の特性の評価を行った。
【００４７】
以下、説明する実施例１、実施例２、比較例については、いずれも、磁性樹脂層、接着剤層の有無以外は、まったく同一のアンテナ形状、大きさを有するアンテナ装置モデルである。
【００４８】
＜実施例１＞
実施例１には、アンテナ装置１０として、図２の構成を用いた。すなわち、アンテナ装置１０は、ループアンテナ部３の内径７側のアンテナ素子１２のみが磁性樹脂層１４ａに埋設されている。
【００４９】
ループアンテナ部３のコイルは、線幅２．４ｍｍ×線厚０．２５ｍｍの平角導線を外径４４．８ｍｍの１Ｔ扁平コイルとした。磁性シート４ｂとして、外径４８ｍｍ、内径３６ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの環状形状のＮｉ−Ｚｎフェライト（透磁率＝１００）とした。ループアンテナ素子２と磁性シート４ｂとの間には０．１ｍｍ厚の接着剤層４１を挿入している。
【００５０】
ループアンテナ部３の内径７に配置されるアンテナ部１３のコイルは、線幅５．６ｍｍ×線厚０．２５ｍｍの平角導線を外径２９．２ｍｍの１Ｔ扁平コイルとした。磁性シート１４ｂとして、３４ｍｍ×３４ｍｍ×０．４ｍｍのＮｉ−Ｚｎフェライト（透磁率＝１００）とし、磁性樹脂層１４ａとして、透磁率＝１５に設定した。
【００５１】
磁性樹脂層１４ａは、アンテナ素子１２全体が埋没するように形成する。
【００５２】
＜実施例２＞
実施例２には、アンテナ装置の構成としては、図１の構造を用いた。すなわち、アンテナ装置は、ループアンテナ素子２及びアンテナ素子１２の両方が磁性樹脂層４ａ，１４ａに埋設されている。
【００５３】
ループアンテナ部３のコイルは、線幅２．４ｍｍ×線厚０．２５ｍｍの平角導線を外径４４．８ｍｍの１Ｔ扁平コイルとした。磁性シート４ｂとして、外径４８ｍｍ、内径３６ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの環状形状のＮｉ−Ｚｎフェライト（透磁率＝１００）とし、磁性樹脂層４ａとして、透磁率＝１５に設定した。
【００５４】
ループアンテナ部３の内径７に配置されるアンテナ部１３のコイルは、線幅５．６ｍｍ×線厚０．２５ｍｍの平角導線を外径２９．２ｍｍの１Ｔ扁平コイルとした。磁性シート１４ｂとして、３４ｍｍ×３４ｍｍ×０．４ｍｍのＮｉ−Ｚｎフェライト（透磁率＝１００）とし、磁性樹脂層１４ａとして、透磁率＝１５に設定した。
【００５５】
磁性樹脂層１４ａは、アンテナ素子１２全体が埋没するように形成する。
【００５６】
＜比較例＞
比較例には、アンテナ装置の構成としては、図９の構造を用いた。すなわち、アンテナ装置１０は、磁性樹脂層を用いずに、ループアンテナ素子２及びアンテナ素子１２が接着剤層４１によって磁性シート４ｂ，１４ｂに貼着されている。
【００５７】
ループアンテナ部３のコイルは、線幅２．４ｍｍ×線厚０．２５ｍｍの平角導線を外径４４．８ｍｍの１Ｔ扁平コイルとした。磁性シート４ｂとして、外径４８ｍｍ、内径３６ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの環状形状のＮｉ−Ｚｎフェライト（透磁率＝１００）とした。ループアンテナ素子２と磁性シート４ｂとの間には０．１ｍｍ厚の接着剤層４１を挿入した。
【００５８】
ループアンテナ部３の内径７に配置されるアンテナ部１３のコイルは、線幅５．６ｍｍ×線厚０．２５ｍｍの平角導線を外径２９．２ｍｍの１Ｔ扁平コイルとした。磁性シート１４ｂとして、３４ｍｍ×３４ｍｍ×０．４ｍｍのＮｉ−Ｚｎフェライト（透磁率＝１００）とした。ループアンテナ素子２と磁性シート４ｂとの間には０．１ｍｍ厚の接着剤層４１を挿入した。
【００５９】
＜結果＞
結果を表１に示す。インダクタンス及びＱ値についての結果は、比較例を基準に正規化した値で示す。
【００６０】
【表１】
2014027464.tif 000003
【００６１】
ループアンテナ部３の内径７に配置されたアンテナ部１３の電気的特性に関して、インダクタンスについては、実施例１〜２が比較例よりも１０％程度大きな値を示した。アンテナ部１３には、アンテナ素子１２の全体を磁性樹脂層１４ａに埋設させているため磁性体の体積が大きくなり、アンテナ素子１２周辺の磁束密度が増大したためである。Ｑは、実施例１〜２が比較例よりも４０％以上と大幅に上昇した。
【００６２】
ループアンテナ部３の電気的特性に関して、インダクタンスは、実施例２が比較例よりも２０％程度大きな値を示した。ループアンテナ部３には、ループアンテナ素子２の全体を埋設させて、磁性体の体積が大きくなり、アンテナ素子１２周辺の磁束密度が増大したためである。一方、実施例１においては、ループアンテナ素子２には、磁性樹脂層を追加していないため、比較例と同等の値を示した。Ｑは、実施例２が比較例よりも４０％と大幅に上昇した。
【００６３】
コイル間の電磁結合の度合いを表す指標として結合係数ｋが使われるが、この結合係数ｋに関しては、実施例２において、インダクタンス値及びＱ値がループアンテナ部３及びアンテナ部１３ともに比較例に対して大幅に向上している一方で、比較例と同等以下の数値を示している。したがって、本発明のアンテナ装置の構成をとることによって、インダクタンス、Ｑ値等電気的特性を向上させつつ、アンテナ間の相互干渉を悪化させることなく、むしろ改善することができる。
【００６４】
本発明のアンテナ装置では、アンテナ間の干渉を悪化させることなく、インダクタンス及びＱ値を大きくすることができ各アンテナの性能を向上させることができる。また、このインダクタンスの増大は、所望のインダクタンス値に調整する場合、アンテナ素子の巻き数を減らすことができるので、アンテナ素子の直流抵抗値を小さくすることができ、結果として低消費電力化に寄与することができる。低消費電力化に伴って、アンテナ装置から発生する熱も少なくなり、アンテナ装置を搭載する電子機器内の放熱スペースを削減することができ、実質的機器の小型化・薄型化に貢献することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１，１１，２１  導線、２  ループアンテナ素子、１２，２２  アンテナ素子、３  ループアンテナ部、１３，２３  アンテナ部、４ａ，１４ａ，２４ａ  磁性樹脂層、４ｂ，１４ｂ，２４ｂ  磁性シート、５，１５  引出部、７，１７  内径、１０  アンテナ装置、４１  接着剤層、４２  防磁シート
【図１】
2014027464.tif 000004
【図２】
2014027464.tif 000005
【図３】
2014027464.tif 000006
【図４】
2014027464.tif 000007
【図５】
2014027464.tif 000008
【図６】
2014027464.tif 000009
【図７】
2014027464.tif 000010
【図８】
2014027464.tif 000011
【図９】
2014027464.tif 000012
【図１０】
2014027464.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成24年9月13日(2012.9.13)
【手続補正１】
【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】
ループアンテナと、
上記ループアンテナの内径に配置された１つ以上の他のアンテナとを備え、
上記ループアンテナは、磁性材料を含む磁気シールド層を有し、
上記他のアンテナは、磁性材料を含む他の磁気シールド層をそれぞれ有し、
上記磁気シールド層又は上記他の磁気シールド層のうちの少なくとも１つは、磁性粒子を含有する樹脂からなる磁性樹脂層を有しており、上記磁気シールド層及び他の磁気シールド層のそれぞれは、物理的に分離されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
上記ループアンテナ又は１つ以上の上記他のアンテナのうちの少なくとも１つは、少なくともその一部が上記磁性樹脂層に埋設されることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
上記ループアンテナ又は１つ以上の上記他のアンテナのうちの少なくとも１つは、その全部が該磁性樹脂層に埋設されることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項４】
上記ループアンテナの磁気シールド層は、磁性シートを含み、
１つ以上の上記他のアンテナの磁気シールド層は、磁性シートを含むことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のアンテナ装置。
【請求項５】
上記他のアンテナは、２つ以上のアンテナであることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項６】
２つ以上の上記アンテナは、上記ループアンテナの内径に、互いに重複することなく配列されることを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
２つ以上の上記アンテナは、いずれもループ状であり、
２つ以上の上記アンテナのうちの１つのアンテナは、残りのアンテナの内径に配置されることを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項８】
２つ以上の上記アンテナは、上記残りのアンテナの内径にそれぞれ同心円状に配置されることを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。
【請求項９】
ループアンテナと該ループアンテナの内径に配置された１つ以上の他のアンテナとを有するアンテナ装置と、
上記ループアンテナ及び上記１つ以上の他のアンテナのそれぞれの受電入力を整流する整流回路とを備え、
上記ループアンテナは、磁性材料を含む磁気シールド層を有し、
上記他のアンテナは、磁性材料を含む他の磁気シールド層をそれぞれ有し、
上記磁気シールド層又は上記他の磁気シールド層のうちの少なくとも１つは、磁性粒子を含有する樹脂からなる磁性樹脂層を有しており、上記磁気シールド層及び他の磁気シールド層のそれぞれは、物理的に分離されていることを特徴とする通信装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナを有するアンテナ装置に関し、特にループアンテナの内径に他のアンテナを配置したアンテナ装置及びそのアンテナ装置を用いた通信装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上述した課題を解決するための手段として、本発明に係るアンテナ装置は、ループアンテナと、ループアンテナの内径に配置された１つ以上のアンテナとを備える。そして、ループアンテナは、磁気シールド層を有し、１つ以上のアンテナは、他の磁気シールド層を有している。磁気シールド層又は他の磁気シールド層のうちの少なくとも１つは、磁性粒子を含有する樹脂からなる磁性樹脂層を有しており、磁気シールド層及び他の磁気シールド層のそれぞれは、物理的に分離されている。また、本発明に係る通信装置は、ループアンテナとループアンテナの内径に配置された１つ以上の他のアンテナとを有するアンテナ装置と、ループアンテナ及び上記１つ以上の他のアンテナのそれぞれの受電入力を整流する整流回路とを備え、ループアンテナは、磁性材料を含む磁気シールド層を有し、他のアンテナは、磁性材料を含む他の磁気シールド層をそれぞれ有し、磁気シールド層又は他の磁気シールド層のうちの少なくとも１つは、磁性粒子を含有する樹脂からなる磁性樹脂層を有しており、磁気シールド層及び他の磁気シールド層のそれぞれは、物理的に分離されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係るアンテナ装置及び通信装置によれば、ループアンテナの内径に他のアンテナが１つ以上配置されるので、アンテナ装置の実装面積は、ループアンテナの占有面積となり、実装スペースの低減が可能になる。また、ループアンテナ、他のアンテナは、それぞれ物理的に分離された磁気シールド層を有しているので、アンテナ同士の干渉が少ないながら高い電気的特性を有するアンテナを実現することができる。