(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器に組み込まれ、外部機器と電磁界信号を介して通信するアンテナ装置であって、
導線が２次元状に巻回して設けられ、前記外部機器と誘導結合されるアンテナコイルと、
前記アンテナコイルの前記外部機器との対向面に該アンテナコイルと重畳するように設けられる熱拡散シートと、を備え、
前記熱拡散シートには、前記アンテナコイルの開口部と重畳する領域から該熱拡散シートの端部にかけて形成されるスリット部と、該スリット部と接続され、前記アンテナコイルの開口部と重畳する領域に形成される熱拡散シート側開口部又は熱拡散シート側スリット部が設けられ、
前記スリット部と接続される前記熱拡散シート側スリット部は、前記アンテナコイルの前記開口部の内形に沿って形成されるアンテナ装置。
【請求項２】
前記熱拡散シートの一方の面には、前記スリット部及び前記熱拡散シート側スリット部の少なくとも一部が貫通して形成される金属シートが更に設けられる請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記アンテナコイルの前記開口部は、矩形状であり、前記熱拡散シート側スリット部は、該開口部の内形のうち３辺に沿って形成される請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記アンテナコイルの前記開口部は、矩形状であり、前記熱拡散シート側スリット部は、該開口部の内形のうち４辺に沿って形成される請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記熱拡散シートは、グラファイトから形成される請求項１乃至４の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載のアンテナ装置が組み込まれ、外部機器と電磁界信号を介して通信可能な電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に組み込まれ、発信器等の外部機器と電磁界信号を介して通信するアンテナ装置、及びこのアンテナ装置が組み込まれた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機等の電子機器において、近距離非接触通信の機能を搭載するため、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）用のアンテナモジュールが用いられている。このアンテナモジュールは、リーダライタ等の発信器に搭載されたアンテナコイルと誘導結合を利用して通信を行っている。すなわち、このアンテナモジュールは、リーダライタからの磁界をアンテナコイルが受けることによって、それを電力に変換して通信処理部として機能するＩＣを駆動させることができる。
【０００３】
アンテナモジュールは、確実に通信を行うため、リーダライタからのある値以上の磁束をアンテナコイルで受ける必要がある。そのために、従来例に係るアンテナモジュールでは、携帯電話機の筐体にループコイルを設け、このコイルでリーダライタからの磁束を受けている。携帯電話機等の電子機器に組み込まれたアンテナモジュールは、機器内部の基板やバッテリパック等の金属がリーダライタからの磁界を受けることによって発生する渦電流のために、リーダライタからの磁束が跳ね返されてしまう。例えば、携帯電話機の筐体表面で考えると、リーダライタから来る磁界は、筐体表面の外周部分が強くなり、筐体表面の中央付近が弱くなる傾向にある。
【０００４】
通常のループコイルを用いるアンテナの場合では、ループコイルは、その開口部が上述した筐体表面の外周部分を通過する磁界をあまり受けられない携帯電話機の中央部分に位置している。このため、通常のループコイルを用いるアンテナでは、磁界を受ける効率が悪くなっている。そこで、電子機器に内蔵するＲＦＩＤアンテナモジュールにおいて、基板等の金属板を利用して通信特性を高める方法や、磁性シートを用いて磁束を増やして性能を高めるようにしたアンテナ装置が提案されている（例えば、特許文献１乃至４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４５７７６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５２４０２号公報
【特許文献３】特開２０１１−２２９１３３号公報
【特許文献４】特開２０１２−２１７１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
いわゆるスマートフォン等の電子機器では、局所的な発熱を分散させてユーザの体感温度を下げる工夫がされ、外装カバーの内面に熱拡散シートとしてグラファイトシートを貼ることが多くなった。スマートフォン等の携帯機器に近距離無線通信用のＮＦＣ（ Near Field Communication ）アンテナを内蔵する場合に、グラファイトシートの下にＮＦＣアンテナを設けると、半導体であるグラファイトシートによって磁界が遮蔽されて、アンテナの通信性能が阻害される問題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、アンテナコイルを熱拡散シートの下側に設置した場合でも良好な通信性能を確保することの可能な、新規かつ改良されたアンテナ装置、及び電子機器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】
【０００８】
本発明の一態様は、電子機器に組み込まれ、外部機器と電磁界信号を介して通信するアンテナ装置であって、導線が環状に巻回して設けられ、前記外部機器と誘導結合されるアンテナコイルと、前記アンテナコイルの前記外部機器との対向面に該アンテナコイルと重畳するように設けられる熱拡散シートと、を備え、前記熱拡散シートには、前記アンテナコイルの開口部と重畳する領域から該熱拡散シートの端部にかけて形成されるスリット部と、該スリット部と接続され、前記アンテナコイルの開口部と重畳する領域に形成される熱拡散シート側開口部又は熱拡散シート側スリット部が設けられ、前記スリット部と接続される前記熱拡散シート側スリット部は、前記アンテナコイルの前記開口部の内形に沿って形成される。
【０００９】
本発明の一態様によれば、熱拡散シートのアンテナコイルの開口部と重畳する領域に熱拡散シート側開口部又は熱拡散シート側スリット部を設けることによって、当該熱拡散シート側開口部又は熱拡散シート側スリット部内を磁束が通過するようになる。このため、アンテナコイルを熱拡散シートの下側に設置した場合でも、良好なＮＦＣアンテナの通信性能を確保することができる。
【００１１】
このようにすれば、熱拡散シート側スリット部内を磁束が通過するようになるので、アンテナコイルを熱拡散シートの下側に設置した場合でも、良好なＮＦＣアンテナの通信性能を確保することができる。
【００１２】
また、本発明の一態様では、前記熱拡散シートの一方の面には、前記スリット部及び前記熱拡散シート側スリット部の少なくとも一部が貫通して形成される金属シートが更に設けられることとしてもよい。
【００１３】
このようにすれば、アンテナコイルのＱ値の低下が抑制されるので、アンテナコイルを熱拡散シートの下側に設置した場合でも、良好なＮＦＣアンテナの通信性能を確保することができる。
【００１４】
また、本発明の一態様では、前記アンテナコイルの前記開口部は、矩形状であり、前記熱拡散シート側スリット部は、該開口部の内形のうち３辺に沿って形成されることとしてもよい。
【００１５】
このようにすれば、熱拡散シート側スリット部内を磁束が通過するようになるので、アンテナコイルを熱拡散シートの下側に設置した場合でも、良好なＮＦＣアンテナの通信性能を確保することができる。
【００１６】
また、本発明の一態様では、前記アンテナコイルの前記開口部は、矩形状であり、前記熱拡散シート側スリット部は、該開口部の内形のうち４辺に沿って形成されることとしてもよい。
【００１７】
このようにすれば、熱拡散シート側スリット部内を磁束が通過するようになるので、アンテナコイルを熱拡散シートの下側に設置した場合でも、良好なＮＦＣアンテナの通信性能を確保することができる。
【００１８】
また、本発明の一態様では、前記熱拡散シートは、グラファイトから形成されることとしてもよい。
【００１９】
このようにすれば、グラファイトに形成される熱拡散シート側スリット部内を磁束が通過するようになるので、アンテナコイルを熱拡散シートの下側に設置した場合でも、良好なＮＦＣアンテナの通信性能を確保することができる。
【００２０】
また、本発明の他の態様は、前述した何れかのアンテナ装置が組み込まれ、外部機器と電磁界信号を介して通信可能な電子機器である。
【００２１】
本発明の他の態様によれば、アンテナ装置の設計自由度の向上を図りつつ、外部機器に対する電子機器の良好なアンテナ通信特性を確保することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば、アンテナコイルを熱拡散シートの下側に設置した場合でも、良好なＮＦＣアンテナの通信性能を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るアンテナ装置が適用される無線通信システムの概略構成を示す斜視図である。
【図２】（Ａ）は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の概略構成の一例を示す斜視図であり、（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の概略構成の一例を示す平面図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）に示すアンテナ装置の熱拡散シートを除いた状態を示す平面図である。
【図３】（Ａ）は、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置の概略構成の一例を示す斜視図であり、（Ｂ）は、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置の概略構成の一例を示す平面図である。
【図４】（Ａ）は、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置の概略構成の一例を示す斜視図であり、（Ｂ）は、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置の概略構成の一例を示す平面図であり、（Ｃ）は、図４（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置の概略構成の一例を示す平面図である。
【図６】（Ａ）乃至（Ｄ）は、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置の概略構成の一例を示す平面図である。
【図７】（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための評価方法の説明図である。
【図８】（Ａ）は、比較例となるアンテナ装置の概略構成の一例を示す斜視図であり、（Ｂ）は、比較例となるアンテナ装置の概略構成の一例を示す平面図である。
【図９】（Ａ）は、他の比較例となるアンテナ装置の概略構成の一例を示す斜視図であり、（Ｂ）は、他の比較例となるアンテナ装置の概略構成の一例を示す平面図であり、（Ｃ）は、図９（Ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための通信性能の評価結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２５】
（第１の実施形態）
まず、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置が適用される無線通信システムの概略構成を示す斜視図であり、図２（Ａ）は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の概略構成の一例を示す斜視図であり、（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の概略構成の一例を示す平面図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）に示すアンテナ装置の熱拡散シートを除いた状態を示す平面図である。
【００２６】
本実施形態に係るアンテナ装置１は、電子機器３０に組み込まれ、外部機器と電磁界信号を介して通信する装置であって、例えば、図１に示すようなＲＦＩＤ用の無線通信システム１００に組み込まれて使用される。
【００２７】
無線通信システム１００は、図１に示すように、電子機器３０に備わるアンテナ装置１と、アンテナ装置１に対するアクセスを行う外部機器となるリーダライタ４０とを含む。ここで、アンテナ装置１とリーダライタ４０とは、図１に示す三次元直交座標系ＸＹＺのＸＹ平面において互いに対向するように配置されているものとする。
【００２８】
リーダライタ４０は、ＸＹ平面において互いに対向するアンテナ装置１に対して、Ｚ軸方向に磁界を発信する発信器として機能し、具体的には、アンテナ装置１に向けて磁界を発信するアンテナ４１と、アンテナ４１を介して誘導結合されたアンテナ装置１と通信を行う制御基板４２とを備える。
【００２９】
すなわち、リーダライタ４０は、アンテナ４１と電気的に接続された制御基板４２が配設されている。この制御基板４２には、一又は複数の集積回路チップ等の電子部品からなる制御回路４３が実装されている。この制御回路４３は、アンテナ装置１から受信されたデータに基づいて、各種の処理を実行する。
【００３０】
例えば、制御回路４３は、アンテナ装置１に対してデータを送信する場合、データを符号化し、符号化したデータに基づいて、所定の周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）の搬送波を変調し、変調した変調信号を増幅し、増幅した変調信号でアンテナ４１を駆動する。また、制御回路４３は、アンテナ装置１からデータを読み出す場合、アンテナ４１で受信されたデータの変調信号を増幅し、増幅したデータの変調信号を復調し、復調したデータを復号する。
【００３１】
なお、制御回路４３では、一般的なリーダライタで用いられる符号化方式及び変調方式が用いられ、例えば、マンチェスタ符号化方式やＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調方式が用いられている。また、以下では、非接触通信システムにおけるアンテナ装置等について説明をするが、Ｑｉ（チー）等の非接触充電システムについても同様に適用することができるものとする。
【００３２】
アンテナ装置１は、図２（Ａ）に示すように、例えば、リーダライタ４０とＸＹ平面において対向するように配置される携帯電話機等の電子機器３０の筐体３２の内部に組み込まれる。本実施形態では、アンテナ装置１は、誘導結合されたリーダライタ４０との間で通信可能となるアンテナコイル１２が実装されたアンテナ基板３を有するアンテナモジュール２と、アンテナコイル１２に流れる電流により駆動し、リーダライタ４０との間で通信を行う通信処理部１３とを備える。
【００３３】
アンテナ装置１は、電子機器３０の筐体（導電体）の内部に設けられ、誘導結合されたリーダライタ４０との間で通信を行う。本実施形態では、図２（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、アンテナ装置１は、アンテナコイル１２と、バッテリパック１５と、プリント基板１６と、ＳＩＭスロット１７を有するような携帯端末等で用いられる。
【００３４】
アンテナ基板３には、例えば、フレキシブルプリンテッドサーキット等の可撓性の導線１２ａがパターンニング処理等をすることによって形成されるアンテナコイル１２と、アンテナコイル１２と通信処理部１３とを電気的に接続する端子部１４とが実装されている。
【００３５】
アンテナコイル１２は、リーダライタ４０から発信される磁界を受けると、リーダライタ４０と誘導結合によって磁気的に結合され、変調された電磁波を受信して、端子部１４を介して受信信号を通信処理部１３に供給する機能を有する。アンテナコイル１２は、図２（Ａ）に示すように略矩形状をなし、外形に沿ってアンテナコイル１２の１本の導線１２ａが周回されており、その中心側が開口部１２ｂとなっている。また、アンテナコイル１２は、導線１２ａが周回する主面が通信時にリーダライタ４０と図１に示すＸＹ平面において対向するように配置される。
【００３６】
通信処理部１３は、アンテナコイル１２に流れる電流により駆動し、リーダライタ４０との間で通信を行う。具体的に、通信処理部１３は、受信された変調信号を復調し、復調したデータを復号して、復号したデータを、当該通信処理部１３が有する内部メモリに書き込む。また、通信処理部１３は、リーダライタ４０に送信するデータを内部メモリから読み出し、読み出したデータを符号化し、符号化したデータに基づいて搬送波を変調し、誘導結合によって磁気的に結合されたアンテナコイル１２を介して変調された電波をリーダライタ４０に送信する。なお、通信処理部１３は、アンテナコイル１２に流れる電力ではなく、電子機器内に組み込まれたバッテリパックや外部電源等の電力供給手段から供給された電力によって駆動してもよい。
【００３７】
熱拡散シート２０は、電子機器３０の駆動時に発熱するプリント基板１６を始めとする電子部品と対向する部分における筐体３２に、電子機器３０の内部の熱を拡散させるために、外部機器４０と対向するように電子機器３０の筐体３２の内部に設けられる。具体的には、熱拡散シート２０は、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、アンテナコイル１２の外部機器４０との対向面に当該アンテナコイル１２と重畳するように、発熱源となる電子部品（プリント基板）１６に対向する部位に設けられている。熱拡散シート２０として、グラファイトシートや、炭素繊維シート、銅等からなる金属箔をメッシュ状にエッチングしたシールド材等が使用される。熱拡散性や難燃性、耐熱性、発火防止等の機能に優れる点から、熱拡散シート２０としてグラファイトシートを使用することが好ましい。
【００３８】
バッテリパック１５は、図２（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、電子機器３０（図１参照）の筐体３２内に設けられ、外部機器となるリーダライタ４０（図１参照）に対向する第１の導電体となる。すなわち、バッテリパック１５は、アンテナモジュール２の通信時にリーダライタ４０に対向する第１の導電体を構成するものである。
【００３９】
バッテリパック１５は、電気を比較的よく流すので、外部から交流磁界が加わると渦電流が発生し、磁界を跳ね返してしまう。このような外部から交流磁界が加わるときの磁界分布を調べると、リーダライタ４０と対向した第１の導電体となるバッテリパック１５の端部側の磁界が強いという特性を有する。このため、従来では、携帯電話機等の電子機器３０に組み込んだ際に当該電子機器３０の小型化を図りつつ、リーダライタ４０との間で良好な通信特性を確保するために、アンテナモジュール２のアンテナコイル１２を携帯電話機３０の筐体３２内部に設けられたバッテリパック１５の外縁側に設けることが行われていた。
【００４０】
また、電子機器３０の小型化や多機能化に伴い、電子部品等が設けられる局所的な発熱を分散させる目的でグラファイト等の熱拡散シート２０が設けられるものが多くなった。しかしながら、半導体からなるグラファイトシート等の熱拡散シート２０の下側にアンテナコイル１２を設置すると、外部機器４０からの磁束が熱拡散シート２０に遮断されるために、第１の導電体となるバッテリパック１５の外縁側にアンテナコイル１２を設置しても、アンテナとしての十分な通信性能を確保できない場合がある。すなわち、熱拡散シート２０の下側にアンテナコイル１２を設置することによって、バッテリパック１５による磁気シールド効果を利用したアンテナの通信特性を十分に高められないことが懸念される。
【００４１】
そこで、本実施形態に係るアンテナ装置１は、上記課題を解決するために、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、熱拡散シート２０には、スリット部１８及び熱拡散シート側開口部１９が設けられることを特徴とする。
【００４２】
スリット部１８は、幅方向に対して長さ方向が大きい細隙であり、アンテナコイル１２の開口部１２ｂと重畳する領域から熱拡散シート２０の端部２０ａにかけて形成される。スリット部１８を設けることで、通信時に熱拡散シート２０に流れる渦電流のループを遮断するので、渦電流が生じるのを防止して、通過する磁束の損失を抑制することができる。なお、熱拡散シート２０に渦電流の発生を防止できればよいため、スリット部１８の幅は、特に限定されない。
【００４３】
熱拡散シート側開口部１９は、スリット部１８と接続され、アンテナコイル１２の開口部１２ｂと重畳する領域に形成される。これにより、アンテナコイル１２を熱拡散シート２０の下側に設置した場合でも、熱拡散シート側開口部１９内を外部機器４０からの磁束が通過するようになるので、熱拡散シート側開口部１９に当該外部機器４０との通信が可能となる。このため、アンテナコイル１２を熱拡散シート２０の下側に設置した場合でも、良好なＮＦＣアンテナの通信性能を確保することができるようになる。
【００４４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図３（Ａ）は、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置の概略構成の一例を示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置の概略構成の一例を示す平面図である。
【００４５】
本実施形態に係るアンテナ装置１０１は、前述した課題を解決するために、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、熱拡散シート１２０には、スリット部１１８及び熱拡散シート側スリット部１１９が設けられることを特徴とする。
【００４６】
スリット部１１８は、幅方向に対して長さ方向が大きい細隙であり、アンテナコイル１１２の開口部１１２ｂと重畳する領域から熱拡散シート１２０の端部１２０ａにかけて形成される。スリット部１１８を設けることで、通信時に熱拡散シート１２０に流れる渦電流のループを遮断するので、渦電流が生じるのを防止して、通過する磁束の損失を抑制することができる。なお、熱拡散シート１２０に渦電流の発生を防止できればよいため、スリット部１１８の幅は、特に限定されない。
【００４７】
本実施形態のアンテナ装置１０１は、第１の実施形態のアンテナ装置１と熱拡散シート１２０に形成されるスリット部１１８と接続される空隙部の形状が異なる。すなわち、本実施形態では、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、熱拡散シート１２０に形成されるスリット部１１８と接続される空隙部として、幅方向に対して長さ方向が大きい細隙であり、アンテナコイル１１２の開口部１１２ｂの内形に沿って形成される熱拡散シート側スリット部１１９が設けられている。
【００４８】
熱拡散シート側スリット部１１９は、スリット部１１８との接続箇所から枝分かれして、矩形状のアンテナコイル１１２の開口部１１２ｂの内形のうち、３辺に沿って形成されている。ここで、内形とは、アンテナコイル１１２と、アンテナコイル１１２の開口部１１２ｂとの境界部分のことを言う。また、熱拡散シート側スリット部１１９の幅についても外部機器４０との通信が可能な幅であれば、特に限定されない。
【００４９】
このように、熱拡散シート１２０に形成されるスリット部１１８と接続される空隙部として、アンテナコイル１１２の開口部１１２ｂの内形に沿って形成される熱拡散シート側スリット部１１９を設けることによって、熱拡散シート側スリット部１１９内を外部機器４０（図１参照）から発信された磁束が通過するようになる。このため、アンテナコイル１１２を熱拡散シート１２０の下側に設置した場合でも、良好なＮＦＣアンテナの通信性能を確保することができるようになる。また、第１の実施形態と比べて、熱拡散シート１２０に形成されるスリット部１１８と接続される空隙部の面積が小さくなるので、熱拡散シート１２０の熱拡散性の低減を抑制できるようになる。
【００５０】
（第３の実施形態）
次に、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図４（Ａ）は、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置の概略構成の一例を示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置の概略構成の一例を示す平面図であり、図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【００５１】
本実施形態に係るアンテナ装置２０１は、前述した課題を解決するために、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、熱拡散シート２２０には、スリット部２１８及び熱拡散シート側スリット部２１９が設けられ、かつ、熱拡散シート２２０の一方の面には、スリット部２１８及び熱拡散シート側スリット部２１９の少なくとも一部が貫通して形成される金属シート２２２が更に設けられることを特徴とする。本実施形態では、図４（Ｃ）に示すように、アンテナコイル２１２と熱拡散シート２２０との間に、スリット部２１８及び熱拡散シート側スリット部２１９が貫通して形成される金属シート２２２が設けられる。
【００５２】
スリット部２１８は、幅方向に対して長さ方向が大きい細隙であり、アンテナコイル２１２の開口部２１２ｂと重畳する領域から熱拡散シート２２０の端部２２０ａにかけて形成される。スリット部２１８を設けることで、通信時に熱拡散シート２２０に流れる渦電流のループを遮断するので、渦電流が生じるのを防止して、通過する磁束の損失を抑制することができる。なお、熱拡散シート２２０に渦電流の発生を防止できればよいため、スリット部２１８の幅は、特に限定されない。
【００５３】
本実施形態のアンテナ装置２０１は、第２の実施形態のアンテナ装置１０１に対して、アンテナコイル２１２と熱拡散シート２２０との間に、スリット部２１８及び熱拡散シート側スリット部２１９が貫通して形成されるアルミニウム等からなる金属シート２２２が更に設けられることを特徴とする。本実施形態では、第２の実施形態のアンテナ装置１０１と同様に、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、熱拡散シート２２０に形成されるスリット部２１８と接続される空隙部として、アンテナコイル２１２の開口部２１２ｂの内形に沿って形成されるスリットである熱拡散シート側スリット部２１９が設けられている。
【００５４】
熱拡散シート側スリット部２１９は、スリット部２１８との接続箇所から枝分かれして、矩形状のアンテナコイル２１２の開口部２１２ｂの内形のうち、３辺に沿って形成されている。ここで、内形とは、アンテナコイル２１２と、アンテナコイル２１２の開口部２１２ｂとの境界部分のことを言う。
【００５５】
熱拡散シート２２０が半導体であるグラファイトで形成されると、外部機器４０から交流の磁束が加わることによって発生する渦電流が円滑に流れないので、熱として損失して、アンテナコイル２１２のＱ値を低下させることがある。このため、本実施形態では、アンテナコイル２１２と熱拡散シート２２０との間に、スリット部２１８及び熱拡散シート側スリット部２１９が貫通して形成される金属シート２２２が更に設けられることによって、アンテナコイル２１２から直接、熱拡散シート２２０に電流が流れないようにして、アンテナコイル２１２のＱ値の低下が抑制される。
【００５６】
従って、アンテナコイル２１２を熱拡散シート２２０の下側に設置した場合でも、更に良好なＮＦＣアンテナの通信性能を確保することができる。なお、グラファイトからなる熱拡散シート２２０に電流が流れると熱損失になるので、熱拡散シート２２０の方が金属シート２２２よりもスリット部２１８及び熱拡散シート側スリット部２１９のスリット幅を大きくした方が好ましい。
【００５７】
なお、本実施形態では、アンテナコイル２１２と熱拡散シート２２０との間に、スリット部２１８及び熱拡散シート側スリット部２１９が貫通して形成される金属シート２２２が更に設けられるが、電子機器３０（図１参照）の筐体２３２が金属製の場合には、本実施形態における金属シート２２２としてアンテナコイル２１２のＱ値低下を抑制する機能を有する。このため、熱拡散シート２２０のアンテナコイル２１２に対向する面と反対の面に有する金属筐体２３２にスリット部２１８及び熱拡散シート側スリット部２１９を設けてもよい。
【００５８】
また、第２の実施形態と同様に、熱拡散シート２２０に形成されるスリット部２１８と接続される空隙部として、アンテナコイル２１２の開口部２１２ｂの内形に沿って形成される熱拡散シート側スリット部２１９を設けることによって、熱拡散シート側スリット部２１９内を外部機器４０（図１参照）から発信された磁束が通過するようになる。このため、アンテナコイル２１２を熱拡散シート２２０の下側に設置した場合でも、良好なＮＦＣアンテナの通信性能を確保することができるようになる。また、第１の実施形態と比べて、熱拡散シート２２０に形成されるスリット部２１８と接続される空隙部の面積が小さくなるので、熱拡散シート２２０の熱拡散性の低減を抑制できるようになる。
【００５９】
なお、前述した他の一実施形態に係る熱拡散シート１２０、２２０に形成されるスリット部１１８、２１８と接続される空隙部として、アンテナコイル１１２、２１２の開口部１１２ｂ、２１２ｂの内形に沿って形成される熱拡散シート側スリット部１１９、２１９の形成態様は、前述した態様に限定されない。熱拡散シート側スリット部１１９、２１９の変形例について、以下、図面を使用しながら説明する。
【００６０】
図５（Ａ）及び（Ｂ）、図６（Ａ）乃至（Ｄ）は、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置の概略構成の一例を示す平面図である。
【００６１】
図５（Ａ）に示すように、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置３０１では、熱拡散シート３２０の端部３２０ａから形成されるスリット部３１８と接続される熱拡散シート側スリット部３１９は、矩形状のアンテナコイル３１２の開口部３１２ｂの内形のうち、４辺に沿って形成される。すなわち、熱拡散シート側スリット部３１９は、図５（Ａ）に示すように、矩形状のアンテナコイル３１２の開口部３１２ｂの各辺に沿って形成される。なお、このとき、４辺にスリットを入れるとアンテナコイル３１２の開口部３１２ｂに重畳する熱拡散シート３２０の部分が分離してしまう虞があるので、４辺のスリットのうち、１辺（図５（Ａ）では、アンテナコイル３１２の開口部３１２ｂと重畳する領域から熱拡散シート３２０の端部３２０ａにかけて形成されるスリット部３１８との接続部と対向する辺に沿ったスリット）において、スリットのない領域３１９ａを設けておく。
【００６２】
しかしながら、図５（Ｂ）に示すアンテナ装置３０２のように、熱拡散シート３２１を樹脂等でコーティングする場合には、アンテナコイル３１２内部の熱拡散シート３２１が分離する虞がないため、熱拡散シート側スリット部３１９ｂとして、アンテナコイル３１２の４辺全てにスリットを入れても良い。このように、熱拡散シート３２１の端部３２１ａから形成されるスリット部３１８と接続される熱拡散シート側スリット部３１９ｂが略矩形状のアンテナコイル３１２の開口部３１２ａの内形に沿って形成されることによって、熱拡散シート側スリット部３１９ｂ内を磁束が通過するようになるので、アンテナコイル３１２を熱拡散シート３２１の下側に設置した場合でも、良好なＮＦＣアンテナの通信性能を確保することができる。
【００６３】
また、図６（Ａ）に示すアンテナ装置４０１では、熱拡散シート４２０の端部４２０ａから形成されるスリット部４１８と接続される拡散シート側スリット部４１９は、アンテナコイル４１２の上辺側の内形に沿って形成される。一方、図６（Ｂ）に示すアンテナ装置５０１では、熱拡散シート５２０の端部５２０ａから形成されるスリット部５１８と接続される熱拡散シート側スリット部５１９は、アンテナコイル５１２の開口部５１２ｂの中間領域を縦断するように形成される。また、図６（Ｃ）に示すアンテナ装置６０１では、熱拡散シート６２０の端部６２０ａから形成されるスリット部６１８と接続される熱拡散シート側スリット部６１９は、アンテナコイル６１２の下辺側の内形に沿って形成される。さらに、図６（Ｄ）に示すアンテナ装置７０１では、熱拡散シート７２０の端部７２０ａから形成されるスリット部７１８と接続される熱拡散シート側スリット部７１９は、アンテナコイル７１２の開口部７１２ｂの中間領域の縦方向と横方向のそれぞれを縦断する十字状に形成される。
【００６４】
このように、アンテナコイル４１２、５１２、６１２、７１２の開口部４１２ｂ、５１２ｂ、６１２ｂ、７１２ｂと重畳する領域に形成されていれば、熱拡散シート側スリット部内を磁束が通過するようになる。すなわち、スリット部４１８、５１８，６１８、７１８と接続される熱拡散シート側スリット部４１９、５１９、６１９、７１９が略矩形状のアンテナコイル４１２、５１２、６１２、７１２の開口部４１２ｂ、５１２ｂ、６１２ｂ、７１２ｂの内形に沿って形成されていなくても、アンテナコイル４１２、５１２、６１２、７１２の開口部４１２ｂ、５１２ｂ、６１２ｂ、７１２ｂと重畳する領域に形成されていれば、熱拡散シート側スリット部内を磁束が通過するようになる。
【００６５】
このため、アンテナコイル４１２、５１２、６１２、７１２を熱拡散シート４２０、５２０、６２０、７２０の下側に設置した場合でも、良好なＮＦＣアンテナの通信性能を確保することができる。また、拡散シート側スリット部４１９、５１９、６１９、７１９の形成位置により、磁束が通過する位置が異なってくるため、例えば、外部機器４０との通信位置によって、拡散シート側スリット部４１９、５１９、６１９、７１９の形成位置を調整することができる。
【００６６】
なお、前述した各実施形態のアンテナ装置では、アンテナコイルの形状が矩形状となっているが、アンテナコイルの形状は、矩形状に限定されず、例えば、六角形、八角形等の多角形や、円形、楕円形等の曲線状のアンテナコイルであっても、適用可能である。すなわち、導線が２次元状に巻回して設けられるアンテナコイルであれば、外部機器と誘導結合されるアンテナコイルとして機能するので、本発明の各実施形態に係るアンテナ装置に適用可能である。
【００６７】
このように、本発明の各実施形態におけるアンテナ装置では、熱拡散シートのアンテナコイルの開口部と重畳する領域に熱拡散シート側開口部又は熱拡散シート側スリット部の何れかを設けることによって、当該熱拡散シート側開口部又は熱拡散シート側スリット部内を磁束が通過するようになる。このため、アンテナコイルを熱拡散シートの下側に設置した場合でも、良好なＮＦＣアンテナの通信性能を確保することができる。また、かかるアンテナ装置を外部機器と電磁界信号を介して通信可能な電子機器に取り付けることによって、アンテナ装置の設計自由度の向上を図りつつ、外部機器に対する電子機器の良好なアンテナ通信特性を確保できるようになる。
【実施例】
【００６８】
次に、本発明の各実施形態に係るアンテナ装置の検討評価の実施例について、図面を使用しながら説明する。本発明の各実施形態に係るアンテナ装置における作用・効果を以下の実施例１乃至３及び比較例１乃至３を用いて検証した。なお、本発明は、本実施例に限定されるものではない。
【００６９】
まず、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置を創作する際における熱拡散シートに設ける空隙部の形状等についての基礎検討評価について、図面を使用しながら説明する。図７（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための評価方法の説明図であり、図７（Ａ）は、グラファイトシートが無い場合のアンテナ装置８０１を示す比較例１の斜視図であり、（Ｂ）は、比較例１の断面図であり、（Ｃ）は、比較例１の平面図である。また、図８（Ａ）は、比較例２となるアンテナ装置８０２の概略構成の一例を示す斜視図であり、（Ｂ）は、比較例２となるアンテナ装置８０２の概略構成の一例を示す平面図である。さらに、図９（Ａ）は、比較例３となるアンテナ装置８０３の概略構成の一例を示す斜視図であり、（Ｂ）は、比較例３となるアンテナ装置８０３の概略構成の一例を示す平面図であり、（Ｃ）は、図９（Ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００７０】
評価試験では、図７（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、比較例１のアンテナ装置８０１として、１４０ｍｍ×７０ｍｍの筐体基板８３２の上に、７０ｍｍ×６４ｍｍ×４ｍｍのバッテリパック８１５と、プリント基板８１６の上にＳＩＭスロット８１７と４０ｍｍ×３０ｍｍ×０．３ｍｍのアンテナコイル８１２が設けられ、かつ、アンテナコイル８１２の上側にグラファイトシートが無いものを使用した。そして、直径７０ｍｍで２巻きのアンテナコイル８４１を備えるリーダーアンテナ８４０を４５ｍｍの距離でアンテナコイル８１２の直上に置いて、２つのアンテナの中心が一致した位置を原点として、リーダーアンテナ８４０をＸ軸方向に移動させて磁気的結合係数の分布を評価した。
【００７１】
また、評価試験では、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、比較例２のアンテナ装置８０２として、１４０ｍｍ×７０ｍｍの筐体基板８３２の上に、７０ｍｍ×６４ｍｍ×４ｍｍのバッテリパック８１５と、プリント基板８１６の上にＳＩＭスロット８１７と４０ｍｍ×３０ｍｍ×０．３ｍｍのアンテナコイル８１２が設けられ、かつ、アンテナコイル８１２の上側に０．０６ｍｍ厚で開口部のないグラファイトシート８２０を配置したものを使用した。そして、同様にしてリーダーアンテナ８４０をＸ軸方向に移動させて磁気的結合係数の分布を評価した。
【００７２】
さらに、評価試験では、図９（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、比較例３のアンテナ装置８０３として、１４０ｍｍ×７０ｍｍの筐体基板８３２の上に、７０ｍｍ×６４ｍｍ×４ｍｍのバッテリパック８１５と、プリント基板８１６の上にＳＩＭスロット８１７と４０ｍｍ×３０ｍｍ×０．３ｍｍのアンテナコイル８１２が設けられ、かつ、アンテナコイル８１２の上側に０．０６ｍｍ厚でアンテナコイル８１２の外形と同じ大きさの開口部８２２が形成されたグラファイトシート８２１を配置したものを使用した。そして、同様にしてリーダーアンテナ８４０をＸ軸方向に移動させて磁気的結合係数の分布を評価した。
【００７３】
また、評価試験では、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置１を実施例１として、同様にしてリーダーアンテナ８４０をＸ軸方向に移動させて磁気的結合係数の分布を評価した。実施例１のアンテナ装置１として、１４０ｍｍ×７０ｍｍの筐体基板３２の上に、７０ｍｍ×６４ｍｍ×４ｍｍのバッテリパック１５と、プリント基板１６の上にＳＩＭスロット１７と４０ｍｍ×３０ｍｍ×０．３ｍｍのアンテナコイル１２が設けられ、かつ、アンテナコイル１２の上側に０．０６ｍｍ厚でアンテナ開口部１２ｂの中心側に１０ｍｍ角の開口部１９が形成され、その端部２０ａまで０．５ｍｍのスリット部１８で接続したグラファイトシート２０を配置したものを使用した。
【００７４】
さらに、評価試験では、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置１０１を実施例２として、同様にしてリーダーアンテナ８４０をＸ軸方向に移動させて磁気的結合係数の分布を評価した。実施例２のアンテナ装置１０１として、１４０ｍｍ×７０ｍｍの筐体基板１３２の上に、７０ｍｍ×６４ｍｍ×４ｍｍのバッテリパック１１５と、プリント基板１１６の上にＳＩＭスロット１１７と４０ｍｍ×３０ｍｍ×０．３ｍｍのアンテナコイル１１２が設けられ、かつ、アンテナコイル１１２の上側に０．０６ｍｍ厚でアンテナコイル１１２の開口部１１２ｂの内形に添って０．５ｍｍ幅の熱拡散シート側スリット部１１９が形成され、その端部１２０ａまで０．５ｍｍのスリット部１１８で接続したグラファイトシート１２０を配置したものを使用した。
【００７５】
また、評価試験では、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置２０１を実施例３として、同様にしてリーダーアンテナ８４０をＸ軸方向に移動させて磁気的結合係数の分布を評価した。実施例３のアンテナ装置２０１として、１４０ｍｍ×７０ｍｍの筐体基板２３２の上に、７０ｍｍ×６４ｍｍ×４ｍｍのバッテリパック２１５と、プリント基板２１６の上にＳＩＭスロット２１７と４０ｍｍ×３０ｍｍ×０．３ｍｍのアンテナコイル２１２が設けられ、アンテナコイル２１２の上側に０．０６ｍｍ厚でアンテナコイル２１２の開口部２１２ｂの内形に添って０．５ｍｍ幅の熱拡散シート側スリット部２１９が形成され、その端部２２０ａまで０．５ｍｍのスリット部２１８で接続したグラファイトシート２２０を配置して、かつ、グラファイトシート２２０の下側（ＮＦＣアンテナ側）に同じサイズの５０μのアルミ箔からなり、グラファイトシート２２０と同じスリットが施されている金属シート２２２を貼り付けたものを使用した。
【００７６】
図１０は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための通信性能の評価結果を示すグラフである。Benchmarkとしての比較例１では、結合係数ｋが０．０１０〜０．０１４の間で推移している。これに対して、比較例２では、アンテナコイル８１２の全面がグラファイトシート８２０で覆われているため、リーダーアンテナ８４０からの磁束の多くが遮断されるため、結合係数ｋが０．００２〜０．００３の間で推移するように大幅に低減している。一方、比較例３では、グラファイトシート８２１に開口部８２２が形成されているものの、グラファイトシート８２１の端部と接続するスリット部が形成されていないため、結合係数ｋが０．００８〜０．０１１の間で推移し、比較例１よりも通信特性が悪い。
【００７７】
これに対して、実施例１では、結合係数ｋが０．０１１〜０．０１６の間で推移しており、Benchmarkとしての比較例１より良好な値となっている。このことから、グラファイトシート２０にスリット部１８と熱拡散シート側開口部１９を設けることによって、熱拡散シート２０に渦電流の発生を防止した上でリーダーアンテナ８４０からの磁束をアンテナコイル１２の開口部１２ｂを通過させられるので、通信特性を良好にできることが分かる。
【００７８】
また、実施例２では、実施例１と同様に、結合係数ｋが０．０１１〜０．０１６の間で推移しており、Benchmarkとしての比較例１より良好な値となっている。このことから、グラファイトシート１２０にスリット部１１８と熱拡散シート側スリット部１１９を設けることによって、熱拡散シート１２０に渦電流の発生を防止した上で、リーダーアンテナ８４０からの磁束をアンテナコイル１１２の開口部１１２ｂを通過させられるので、実施例１と同様に、通信特性を良好にできることが分かる。
【００７９】
さらに、実施例３では、結合係数ｋが０．０１７〜０．０２２の間で推移しており、実施例１及び実施例２よりも良好な値となっている。このことから、グラファイトシート２２０にスリット部２１８と熱拡散シート側スリット部２１９を設け、かつ、グラファイトシート２２０の下側に同じサイズで同じスリットが施されている金属シート２２２を貼り付けることによって、通信特性が大幅に向上することが分かる。このことから、熱拡散シート２２０に渦電流の発生を防止した上で、リーダーアンテナ８４０からの磁束をアンテナコイル２１２の開口部２１２ｂを通過させて、かつ、アンテナコイル２１２のＱ値の低下が抑制されるので、通信特性が大幅に向上することが分かる。
【００８０】
なお、上記のように本発明の各実施形態及び各実施例について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。
【００８１】
例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、アンテナ装置及び電子機器の構成、動作も本発明の各実施形態及び各実施例で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１  アンテナ装置、２  アンテナモジュール、３  アンテナ基板、１２、１１２、２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７１２  アンテナコイル、１２ａ  導線、１２ｂ、１１２ｂ、２１２ｂ、３１２ｂ、４１２ｂ、５１２ｂ、６１２ｂ、７１２ｂ  開口部、１３  通信処理部、１４  端子部、１５  バッテリパック、１６  プリント基板、１７  ＳＩＭスロット、１８、１１８、２１８、３１８、４１８、５１８、６１８、７１８  スリット部、１９  熱拡散シート側開口部、２０、１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０  熱拡散シート、３０  電子機器、３２  筐体、４０  リーダライタ（外部機器）、４１  アンテナ、４２  制御基板、４３  制御回路、１１９、２１９、３１９、４１９、５１９、６１９、７１９  熱拡散シート側スリット部、２２２  金属シート
【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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【図９】
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【図１０】
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