特許 6473210 ＬＣ共振アンテナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6473210

(24)【登録日】2019年2月1日

(45)【発行日】2019年2月20日

(54)【発明の名称】ＬＣ共振アンテナ

(51)【国際特許分類】

   H01Q 7/00 20060101AFI20190207BHJP

   H01Q 1/38 20060101ALI20190207BHJP

   H01Q 1/40 20060101ALI20190207BHJP

   H01Q 19/02 20060101ALI20190207BHJP

【ＦＩ】

   H01Q7/00

   H01Q1/38

   H01Q1/40

   H01Q19/02

【請求項の数】2

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-212896(P2017-212896)

(22)【出願日】2017年11月2日

【審査請求日】2018年12月20日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】302003244

【氏名又は名称】株式会社エスケーエレクトロニクス

(74)【代理人】

【識別番号】100074332

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 昇

(74)【代理人】

【識別番号】100114432

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 寛昭

(74)【代理人】

【識別番号】100138416

【弁理士】

【氏名又は名称】北田 明

(72)【発明者】

【氏名】小林 英樹

(72)【発明者】

【氏名】大島 清志

【審査官】 西村 純

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−３１９２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０５６９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／０８３５７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１９３２４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ １／００−２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コイル状のインダクタが設けられたインダクタ層と、
キャパシタが設けられ且つ該インダクタ層に積層されるキャパシタ層とを備え、
前記キャパシタは、前記インダクタ層と前記キャパシタ層の積層方向で前記インダクタと並び且つ該積層方向に直交する面方向に広がる複数の電極板を有し、
前記インダクタは、コイル中心の軸線方向が前記積層方向に対応するように形成され、
前記電極板には、前記インダクタに取り囲まれている内側領域と前記積層方向で対応する領域であり且つ磁束が通過可能な通過領域が形成されている
ＬＣ共振アンテナ。

【請求項2】

前記電極板には、磁束が通過可能であり且つ前記通過領域に連続する拡張領域が形成され、
該拡張領域は、前記通過領域から前記面方向における前記電極板の外周端まで延びるように形成される
請求項１に記載のＬＣ共振アンテナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電波を送受信するためのＬＣ共振アンテナに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、電子機器や物品等に設けられる小型のアンテナが種々提供されており、かかるアンテナには、例えば、特許文献１に開示されているような、リーダライタと非接触で通信する情報担体に組み込まれたＬＣ共振アンテナがある。

【0003】

前記ＬＣ共振アンテナは、薄板状の絶縁基板と、該絶縁基板の表面（以下、基板表面と称する）に形成されたブースターコイル（いわゆる、インダクタ）と、該ブースターコイルに接続されたキャパシタとを備えている。

【0004】

ブースターコイルは、絶縁基板の外周周りの領域において外周部から内周部へ向けて渦を巻くように形成されており、その中央部は、ブースターコイルが形成されていない非形成領域となっている。

【0005】

キャパシタは、基板表面に形成された表側導体膜と、基板の裏面（以下、基板裏面と称する）に形成された裏側導体膜とを有する。

【0006】

表側導体膜は、基板表面の非形成領域内に形成されており、ブースターコイルの内周側の一端に接続されている。そして、裏側導体膜は、基板裏面における前記非形成領域と対応する領域に配置されている。

【0007】

このように、前記ＬＣ共振アンテナでは、キャパシタがブースターコイルの内周側である非形成領域に設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００４−２８７７６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

従来のＬＣ共振アンテナでは、情報担体とリーダライタとが通信を行う際、ブースターコイルに電流が流れると、該ブースターコイルに取り囲まれている領域、すなわち、非形成領域を通り抜けようとする磁束が発生する。

【0010】

しかしながら、従来のＬＣ共振アンテナでは、非形成領域が該領域内に設けられているキャパシタによって部分的に塞がれているため、非形成領域内を通り抜けようとする磁束がキャパシタによって遮られてしまう。

【0011】

従って、従来のＬＣ共振アンテナでは、ブースターコイルに取り囲まれている領域内を通過する磁束が減少する分、磁場強度が減衰するため、通信距離が制限されることが問題となっていた。なお、このような問題は、ブースターコイルを有するアンテナに限らず、インダクタとキャパシタとを備えるＬＣ共振アンテナ全般にあてはまる問題である。

【0012】

そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、インダクタの内側を通る磁束の減少を抑えて通信距離を伸ばすことができるＬＣ共振アンテナを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明のＬＣ共振アンテナは、
コイル状のインダクタが設けられたインダクタ層と、
キャパシタが設けられ且つ該インダクタ層に積層されるキャパシタ層とを備え、
前記キャパシタは、前記インダクタ層と前記キャパシタ層の積層方向で前記インダクタと並び且つ該積層方向に直交する面方向に広がる複数の電極板を有し、
前記インダクタは、コイル中心の軸線方向が前記積層方向に対応するように形成され、
前記電極板には、前記インダクタに取り囲まれている内側領域と前記積層方向で対応する領域であり且つ磁束が通過可能な通過領域が形成されている。

【0014】

上記構成のＬＣ共振アンテナでは、インダクタから発生した磁束は、該インダクタに取り囲まれている内側領域を通過するように流れる。

【0015】

また、前記ＬＣ共振アンテナでは、前記積層方向でインダクタとキャパシタ（電極板）とが並ぶように配置されているが、電極板にはインダクタに取り囲まれている内側領域と前記積層方向で対応する領域であり且つ磁束が通過可能な通過領域が形成されているため、インダクタによって取り囲まれている内側領域を通過しようとする磁束の流れが電極板によって遮られないようにすることができる。

【0016】

また、本発明のＬＣ共振アンテナにおいて、
前記電極板には、磁束が通過可能であり且つ前記通過領域に連続する拡張領域が形成され、
該拡張領域は、前記通過領域から前記面方向における前記電極板の外周端まで延びるように形成されていてもよい。

【0017】

かかる構成によれば、通過領域に加え、拡張領域内においても、内側領域を通過しようとする磁束の流れを遮らないようにすることができる。

【0018】

また、電極板には、通過領域から面方向における外周端まで延びる拡張領域が形成されているため、電極板の通過領域周りの部分が周方向において不連続となっている。

【0019】

そのため、前記ＬＣ共振アンテナでは、インダクタから発生する磁束が通過領域を通過する際に電極板の通過領域周りを周回する渦電流が発生しないようになっている。

【0020】

従って、前記ＬＣ共振アンテナは、通過領域を通過する磁束が弱まる原因となる渦電流を発生させないようにすることにより、インダクタの内側を通る磁束が弱まることを抑えることができる。

【発明の効果】

【0021】

以上のように、本発明のＬＣ共振アンテナによれば、インダクタの内側を通る磁束の減少を抑えて通信距離を伸ばすことができるという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係るＬＣ共振アンテナの平面図である。

【図2】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。

【図3】図３は、同実施形態に係るＬＣ共振アンテナのインダクタ層の平面図である。

【図4】図４は、同実施形態に係るＬＣ共振アンテナのインダクタの平面図である。

【図5】図５は、同実施形態に係るＬＣ共振アンテナのキャパシタ層の平面図である。

【図6】図６は、同実施形態に係るＬＣ共振アンテナの電極板及びベース層の平面図である。

【図7】図７は、実施例１に係るＬＣ共振アンテナの平面図である。

【図8】図８は、実施例２に係るＬＣ共振アンテナの平面図である。

【図9】図９は、実施例３に係るＬＣ共振アンテナの平面図である。

【図10】図１０は、実施例４に係るＬＣ共振アンテナの平面図である。

【図11】図１１は、実施例５に係るＬＣ共振アンテナの平面図である。

【図12】図１２は、比較例に係るＬＣ共振アンテナの平面図である。

【図13】図１３は、実施例１〜５及び比較例の通信距離の通信距離のシミュレーション試験の結果のグラフである。

【図14】図１４は、実施例６，７に係るＬＣ共振アンテナ及び比較例２に係るＬＣ共振アンテナの通信距離のシミュレーション試験の結果のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の一実施形態にかかるＬＣ共振アンテナについて、添付図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係るＬＣ共振アンテナは、例えば、ＲＦＩＤタグや、通信機器等の物品に組み込まれる小型のアンテナである。

【0024】

なお、本実施形態では、ＬＣ共振アンテナが、ＩＣチップ自体に一体形成されているオンチップアンテナのブースターアンテナ、或いはＩＣチップとコイルから成る給電コイルのブースターアンテナであることを前提に、以下の説明を行うこととする。

【0025】

ＬＣ共振アンテナは、図１、及び図２に示すように、シートを積層した誘電体層２と、該誘電体層２に設けられた共振回路（採番しない）とを有する。

【0026】

誘電体層２は、図２に示すように、一方の面にキャパシタ４０を構成する電極板４００を形成且つ他方の面に矩形状の金属層５０を形成した第一のシートＳＨ１と、一方の面にキャパシタ４０を構成する別の電極板４００を形成した第二のシートＳＨ２と、一方の面にインダクタ３０を形成した第三のシートＳＨ３と、インダクタ３０を覆うための第四のシートＳＨ４と、環状の（本実施形態では角環状）の第五のシートＳＨ５とを積層し、熱圧着し、焼結させることによって作製されている。本実施形態では、第二のシートＳＨ２に形成した電極板４００を第一電極板４０１と称し、第一のシートＳＨ１に形成した電極板４００を第二電極板４０２と称する。

【0027】

また、第一のシートＳＨ１の厚み方向を基準にして説明を行うと、誘電体層２は、第一のシートＳＨ１の前記一方の面に対して、第二のシートＳＨ２、第三のシートＳＨ３、第四のシートＳＨ４、第五のシートＳＨ５、を順に前記厚み方向で積層しており、第二電極板４０２には第二シートＳＨ２の前記一方の面とは反対側の他方の面を重ね、該第二シートＳＨ２の第一電極板４０１には第三のシートＳＨ３の前記一方の面とは反対側の他方の面を重ねている。

【0028】

なお、本実施形態においては、第一のシートＳＨ１と該第一のシートＳＨ１に形成された金属層５０とをベース層５、第二電極板４０２と第二のシートＳＨ２と第一電極板４０１とをキャパシタ層４、第三のシートＳＨ３とインダクタ３０とをインダクタ層３、第四のシートＳＨ４をカバー層６、第五のシートＳＨ５をパッケージング層７と称して以下の説明を行うこととする。また、本実施形態では、インダクタ層３とキャパシタ層４とが重なり合う方向を積層方向と称し、該積層方向に対して直交する方向を面方向と称して以下の説明を行うこととする。

【0029】

なお、第一から第五のシート材ＳＨ１〜ＳＨ５のそれぞれは、単一のシートで構成されていてもよいし、複数のシートを積層することにより構成されていてもよい。

【0030】

インダクタ層３には、図３に示すように、コイル状（本実施形態では渦状）のインダクタ３０が設けられている。

【0031】

本実施形態に係るインダクタ層３は、インダクタ３０と、該インダクタ３０を形成するためのインダクタ形成層３１とで構成されている。インダクタ形成層３１は、第三のシートＳＨ３である。

【0032】

前記積層方向におけるインダクタ形成層３１の一方の層面には、インダクタ３０が形成されている。そして、前記積層方向におけるインダクタ形成層３１の他方の層面は、キャパシタ層４に対向している。本実施形態では、図３に示すように、インダクタ層３における前記一方の層面をインダクタ形成面と称して符号「３１０」を付し、前記他方の層面を対向面と称して以下の説明を行うこととする。

【0033】

また、インダクタ形成層３１には、前記積層方向において貫通する一対のビア（以下、第一ビアと称する）３１０ａ，３１０ｂが形成されている。

【0034】

一対の第一ビア３１０ａ，３１０ｂは、それぞれの形成位置からインダクタ３０のコイル中心までの距離が異なっている。なお、本実施形態では、コイル中心から離れている方の第一ビア３１０ａを外周側第一ビア３１０ａと称し、コイル中心に近い方の第一ビア３１０ｂを内周側第一ビア３１０ｂと称する。

【0035】

インダクタ３０は、例えば、金、銀、銅、又はこれらの合金の何れかを主成分とする導電材料（本実施形態では導電ペースト）を用いてインダクタ形成面３１０に薄膜状に形成した導体パターンによって構成されている。なお、インダクタ３０は、例えば、スクリーン印刷でインダクタ形成面３１０に印刷されていればよい。また、インダクタ３０は、他の印刷方法（凹版、凸版、インクジェット）で形成しても良いし、印刷以外の手段で所定のパターン形状が得られるならどのような手段でパターン形成しても良い。

【0036】

本実施形態に係るインダクタ３０は、インダクタ形成面３１０に設定される当該インダクタ３０の設置スペースのうち、外周縁に沿う環状領域内で渦状に形成された導体ラインによって構成されている。そのため、設置スペースの中央部側（環状領域よりも内側）は、インダクタ３０（導体パターン）が形成されていない非形成領域Ｓ１となっている。非形成領域Ｓ１については後述する。

【0037】

本実施形態において、インダクタ３０の外周側の一端部（外周接続端部）３００は、外周側第一ビア３１０ａに対応する位置に形成され、インダクタ３０の内周側の一端部（内周接続端部）３０１は、内周側第一ビア３１０ｂに対応する位置に形成されている。

【0038】

また、導体ラインには、外周側第一ビア３１０ａに対応する位置から直線状に延びる（本実施形態では、インダクタ形成層３１の外周端の一辺に沿って直線状に延びる）外周ライン部３０２と、該外周ライン部３０２から延び且つ内側に向かうように渦を巻く中間ライン部３０３と、該中間ライン部３０３の先端から内周側第一ビア３１０ｂに向かって直線状に延びる内周ライン部３０４とが含まれている。

【0039】

なお、本実施形態に係る導体ラインには、内周ライン部３０４の先端に連続するように形成された内側接点部３０５がさらに含まれており、該内側接点部３０５が内周側第一ビア３１０ｂと対応する位置に形成されている。そのため、本実施形態においては、外周接続端部３００が外周ライン部３０２の長手方向における一端部で構成されており、内周接続端部３０１が内側接点部３０５で構成されている。

【0040】

非形成領域Ｓ１についてイメージ図を挙げて説明する。非形成領域Ｓ１は、図４に示すように、内周ライン部３０４の内側の端辺（線幅方向における内側の端辺）を基準として該端辺と同方向に延びる仮想線を仮想直線ＶＬとし、該仮想直線ＶＬと中間ライン部３０３の内側の端辺とが最初に交差する点を交点Ｐとした場合に、内周ライン部３０４の内側の端辺、該内周ライン部３０４の内側の端辺と中間ライン部３０３の内側の端辺との交点から前記交点Ｐまでの部分、そして、前記仮想直線ＶＬによって区画される領域のことである。なお、非形成領域Ｓ１には、内側接点部３０５が部分的に入り込んでいるが、この部分は非形成領域Ｓ１としている。

【0041】

キャパシタ層４は、図２に示すように、前記積層方向（換言すると、インダクタ３０のコイル中心の軸線方向）においてインダクタ層３に積層されており、キャパシタ４０が設けられている。

【0042】

本実施形態に係るキャパシタ層４は、一対の電極板４００と、該一対の電極板４００の間に介在する中間層４１０とを有する。そのため、本実施形態では、一対の電極板４００間の距離が中間層４１０の厚み（前記積層方向における厚み）によって決定されている。なお、中間層４１０は、第二のシートＳＨ２で構成されている。

【0043】

一対の電極板４００のうち、インダクタ層３側に配置される電極板４００（以下、第一電極板４０１と称する）は、平らな薄板状に形成されており、前記積層方向において、インダクタ層３と中間層４１０とに挟み込まれている。

【0044】

第一電極板４０１は、図５に示すように、平面視において、前記設置スペースと重なる位置に設けられている。より具体的に説明すると、第一電極板４０１は、平面視において、環状領域の一部又は全部とに重なる位置に設けられている。

【0045】

また、第一電極板４０１は、平面視において外周側第一ビア３１０ａと重なる位置に（積層方向において外周側第一ビア３１０ａと対応する位置に）配置されており、外周側第一ビア３１０ａを介して外周接続端部３００に対して電気的に接続されている。

【0046】

さらに、本実施形態に係る第一電極板４０１には、図５に示すように、外周縁部よりも内側に形成される内部領域（第一内部領域）Ｓ２ａと、該第一内部領域Ｓ２ａに対して前記面方向で連続（隣接）する隣接領域（第一隣接領域）Ｓ２ｂとが形成されている。

【0047】

第一内部領域Ｓ２ａは、前記積層方向で開放するように形成された領域である。また、平面視において、第一内部領域Ｓ２ａは、矩形状の領域となっており、前記非形成領域Ｓ１内に収まる位置に形成されている。そのため、第一電極板４０１の内周端（以下、第一内周端と称する）４０１ａも、平面視においては、非形成領域Ｓ１内に収まる位置に形成されている。

【0048】

第一隣接領域Ｓ２ｂは、第一内部領域Ｓ２ａから前記面方向に沿って外方に向かって延びるように形成されており、また、第一電極板４０１の外周端で前記面方向に向けて開放するように形成されている。

【0049】

本実施形態に係る第一電極板４０１では、外周縁部の一部が非連続となるように切り欠かれることによって第一隣接領域Ｓ２ｂが形成されている。これに伴い、第一電極板４０１の外周縁部には、互いの間に間隔をあけて対向する一対の対向端（以下、第一対向端と称する）４０１ｂが形成されている。

【0050】

中間層４１０を介して第一電極板４０１と前記積層方向で並ぶように配置される電極板（以下、第二電極板と称する）４０２は、平らな薄板状に形成されている。また、第二電極板４０２は、図２に示すように、前記積層方向において中間層４１０の前記積層方向における他方側の層面と後述するベース層とに挟み込まれている。

【0051】

第二電極板４０２は、平面視において内周側第一ビア３１０ｂと重なる位置（積層方向において内周側第一ビア３１０ｂと対応する位置）に配置されており、内周側第一ビア３１０ｂを介して内周接続端部３０１に対して電気的に接続されている。

【0052】

さらに、本実施形態に係る第二電極板４０２には、外周縁部よりも内側に形成される内部領域（第二内部領域）Ｓ３ａと、該第二内部領域Ｓ３ａに対して前記面方向で連続（隣接）する隣接領域（第二隣接領域）Ｓ３ｂとが形成されている。

【0053】

第二内部領域Ｓ３ａは、前記積層方向で開放するように形成された領域である。また、平面視において、第二内部領域Ｓ３ａは、平面視においては矩形状の領域となっており、第一内部領域Ｓ２ａ内に収まる位置に形成されている。そのため、第二内部領域Ｓ３ａは、平面視において非形成領域Ｓ１内にも収まる位置に形成されている。これに伴い、本実施形態では、第二電極板４０２の内周端（以下、第二内周端と称する）４０２ａも、第一内部領域Ｓ２ａ及び非形成領域Ｓ１内に収まる位置に形成されている。

【0054】

このように、第二内部領域Ｓ３ａは、平面視において第一内部領域Ｓ２ａと重なる位置（第一内部領域Ｓ２ａ内に収まる位置）に形成されており、平面視において第一内部領域Ｓ２ａと第二内部領域Ｓ３ａとが重なっている領域によって、インダクタ３０から発生した磁束が通過可能な通過領域が構成されている。なお、第一内部領域Ｓ２ａ、第二内部領域Ｓ３ａは、磁束が通過可能な領域であればよく、例えば、内部に磁束が通過可能な材料が存在していてもよい。

【0055】

第二隣接領域Ｓ３ｂは、第二内部領域Ｓ３ａから前記面方向に沿って外方に向かって延びるように形成されており、また、第二電極板４０２の外周端で前記面方向に向けて開放するように形成されている。

【0056】

本実施形態に係る第二電極板４０２では、外周縁部の一部が非連続となるように切り欠かれることによって第二隣接領域Ｓ３ｂが形成されている。これに伴い、第二電極板４０２の外周縁部には、互いの間に間隔をあけて対向する一対の対向端（以下、第二対向端と称する）４０２ｂが形成されている。

【0057】

また、第二隣接領域Ｓ３ｂは、平面視において第一内部領域Ｓ２ａ、及び第一隣接領域Ｓ２ｂと重なる位置（第一隣接領域Ｓ２ｂ内に収まる位置）に形成されている。そのため、平面視において第一内部領域Ｓ２ａ、及び第一隣接領域Ｓ２ｂと第二隣接領域Ｓ３ｂとが重なっている領域によって、通過領域から前記面方向（前記面方向における外側）に向かって延び且つ磁束が通過可能な拡張領域が構成されている。なお、本実施形態では、平面視において、第二隣接領域Ｓ３ｂと第一隣接領域Ｓ２ｂとが重なる領域があったが、第二隣接領域Ｓ３ｂと第一隣接領域Ｓ２ｂとは必ずしも重なっていなくてもよい。また、本実施形態では、平面視において、第一隣接領域Ｓ２ｂが第二隣接領域Ｓ３ｂを含むように形成されているが、例えば、第二隣接領域Ｓ３ｂが第一隣接領域Ｓ２ｂを含むように形成されていてもよい。さらに、第一隣接領域Ｓ２ｂ、第二隣接領域Ｓ３ｂは、磁束が通過可能な領域であればよく、例えば、内部に磁束が通過可能な材料が存在していてもよい。

【0058】

また、ＬＣ共振アンテナ１では、平面視において通過領域及び拡張領域と非形成領域Ｓ１とが重なる領域においては、インダクタ３０から発生した磁束が妨げられることなく流れる。そのため、本実施形態では、通過領域及び拡張領域のうち、平面視において非形成領域Ｓ１内に位置している領域を通過許容領域と総称する。

【0059】

中間層４１０には、前記積層方向において内周側第一ビア３１０ｂ及び第二電極板４０２に対応する位置にビア（以下、第二ビアと称する）４１０ａが形成されている。そのため、本実施形態では、内周側第一ビア３１０ｂと第二ビア４１０ａとを介してインダクタ３０の内周接続端部３０１と第二電極板４０２とが電気的に接続されている。

【0060】

このように、本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１では、外周接続端部３００と第一電極板４０１とを電気的に接続し、且つ内周接続端部３０１と第二電極板４０２とを電気的に接続することによって、インダクタ３０とキャパシタ４０とを電気的に接続した共振回路が構成されている。

【0061】

本実施形態に係る誘電体層２には、インダクタ層３と、キャパシタ層４とに加えて、キャパシタ層４における中間層４１０の他方の層面（中間層４１０のインダクタ層３側とは反対側の層面）に積層されているベース層５と、インダクタ層３上に積層されているカバー層６と、該カバー層６上に積層されているパッケージング層７とがさらに含まれている。

【0062】

ベース層５では、前記積層方向における一方側の層面が中間層４１０の前記他方側の層面に対向している。また、ベース層５の前記積層方向における他方側の層面には、底面視形状が矩形状の金属層５０が設けられている。

【0063】

カバー層６には、インダクタ形成面３１０に対向する層面であるカバー面と、前記積層方向において該カバー面とは反対側の層面である基準面６０とが含まれており、誘電体層２の外面の一部が基準面６０で構成されている。なお、基準面６０とは、インダクタ層３に対してキャパシタ層４と前記積層方向における反対側に位置する平面のうち、前記積層方向においてインダクタ３０に最も近い平面のことであり、本実施形態においては、カバー層６の外面（上面）のうち、後述する周壁層７０に取り囲まれている平面のことである。

【0064】

パッケージング層７は、カバー層６の基準面６０上に積層される環状の周壁層７０を有する。

【0065】

本実施形態では、周壁層７０の内周面７００と、カバー層６の基準面６０のうちの周壁層７０の開口に対応する領域により、一つの設置用凹部７０１が形成されている。

【0066】

なお、基準面６０には、一つの周壁層７０が積層されていてもよいし、二つ以上の周壁層７０が積層されていてもよい。

【0067】

設置用凹部７０１は、ＩＣチップＣを設置するための空間であり、例えば、基準面６０にＩＣチップＣを載置した後に、設置用凹部７０１に樹脂を充填することで、ＩＣチップＣとＬＣ共振アンテナ１とを一体にすることができる。なお、ＩＣチップＣは、ＩＣチップとコイルからなる給電コイルであっても良い。

【0068】

本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１の構成は、以上のとおりである。続いて、本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１の製造方法を説明する。

【0069】

誘電体層２を構成するシートとなるシート材は、テープにスラリーを塗布して乾燥させることによって作製される。スラリーは、セラミック粉末、ガラス粉末（低融点ガラスフリット）、有機バインダー、有機溶剤を撹拌して作製されるものである。

【0070】

なお、シート材は、全体に亘って厚みが一定となるように作製されるため、誘電体層２の各層を構成するシートの厚みごとに個々のシート材を作製する。

【0071】

シート材は乾燥させた後、テープを剥離して除去し、そして、シート材から所定の大きさのシートを切り出す。なお、本実施形態では、シート材から切り出したシートをグリーンシートと称する。

【0072】

続いて、インダクタ層３用のグリーンシートには、外周側第一ビア３１０ａ、内周側第一ビア３１０ｂとする貫通孔をパンチングまたはレーザーによって形成する。そして、中間層４１０とするグリーンシートには、第二ビア４１０ａとする貫通孔をパンチングまたはレーザーによって形成する。

【0073】

さらに、インダクタ層３用のグリーンシートには、導電ペーストを用いたスクリーン印刷によって、インダクタ３０の形状に合わせたパターンが形成される。このとき、外周側第一ビア３１０ａ、内周側第一ビア３１０ｂに導電ペーストを充填する。そして、パターンを構成する導電ペースト、及び外周側第一ビア３１０ａ、内周側第一ビア３１０ｂに充填した導電ペーストを乾燥させる。

【0074】

中間層４１０用のグリーンシートには、導電ペーストで第一電極板４０１を印刷し、第二ビア４１０ａには導電ペーストを充填する。そして、第一電極板４０１を構成する導電ペースト、及び第二ビア４１０ａに充填した導電ペーストを乾燥させる。

【0075】

ベース層５用のグリーンシートの一方の面には、導電ペーストで第二電極板４０２を印刷し、他方の面には、金属層５０を印刷する。

【0076】

なお、インダクタ層３用のグリーンシートには、ＬＣ共振アンテナ１複数個分のインダクタ３０パターンと、外周側第一ビア３１０ａ、内周側第一ビア３１０ｂとが形成される。

【0077】

また、中間層４１０用のグリーンシートには、ＬＣ共振アンテナ１複数個分の第一電極板４０１と、第二ビア４１０ａとが形成される。同様に、ベース層５用のグリーンシートには、ＬＣ共振アンテナ１複数個分の第二電極板４０２、金属層５０が印刷される。

【0078】

誘電体層２を構成する各シートを作製した後、各シートを所定の順に積層し、この状態で各シートを熱圧着することによって一つの積層体を作製し、さらに、該積層体を焼結させることで焼結体を作製する。

【0079】

焼結におけるプロセスは、まず積層体に含まれる有機物をガラス成分の軟化点以下の温度、例えば５００℃前後で除去した後、ガラス成分や配線部で使用した導電材料の融点によって決定した温度、例えば８００〜１０５０℃で焼成する。

【0080】

なお、焼結体の表面で剥き出しになった導電部（本実施形態では金属層５０）には、まず、Ｎｉ（ニッケル）の無電解メッキを施し、続いてＡｕ（金）の無電解メッキを施す。

【0081】

そして、一つの焼結体に対して形成されている複数のＬＣ共振アンテナ１をダイサーにより一つずつ切り出す。このようにして、ＬＣ共振アンテナ１が製造される。

【0082】

なお、ＬＣ共振アンテナ１の製造時においては、シートの厚みが変化すると、ばらつきを抑制したい第一電極板４０１と第二電極板４０２の距離（電極板間距離）や、前記積層方向におけるインダクタ３０とキャパシタ４０（具体的には、キャパシタ４０の第一電極板４０１）との間の距離、インダクタ３０と基準面６０との間の距離も変化するため、各製造工程を経た後のシートの厚みを所望の厚みにするための制御が重要である。

【0083】

例えば、シート同士を熱圧着する工程（熱圧着工程）や、シートを焼結する工程（焼結工程）では、収縮等の影響でシートの厚みが変化し、また、インダクタ３０や、第一電極板４０１、第二電極板４０２、金属層５０を印刷する工程（印刷工程）では、導体パターンの形状や、寸法、ビアの位置等の影響によりシートの厚みが変化する。

【0084】

そのため、本実施形態では、シート材を作製する工程、すなわち、テープにスラリーを塗布する工程（塗布工程）において、熱圧着工程、焼結工程、印刷工程でのシートの厚みの変化を考慮してテープに塗布するスラリーの厚みを調整することにより、製造したＬＣ共振アンテナ１の各シートの厚みが所望する寸法となるようにしている。より具体的には、スラリーはドクターブレード法によりテープに塗布され、その際のブレードの刃先の高さを調整することによりシートの厚みを調整することができる。

【0085】

なお、後工程においても、厚みの変化が安定して常に同じ値の変化になるように、各後工程の製造条件を制御することが好ましい。

【0086】

以上のように、本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１によれば、インダクタ３０から発生した磁束は、該インダクタ３０に取り囲まれている内側領域を通過するように流れる。

【0087】

また、前記ＬＣ共振アンテナ１では、前記積層方向でインダクタ３０とキャパシタ４０（電極板４００）とが並ぶように配置されているが、電極板４００にはインダクタ３０に取り囲まれている内側領域と前記積層方向で対応する領域であり且つ磁束が通過可能な通過領域が形成されているため、インダクタ３０によって取り囲まれている内側領域を通過しようとする磁束の流れが電極板４００によって遮られないようにすることができる。

【0088】

従って、本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１は、インダクタ３０の内側を通る磁束の減少を抑えて通信距離を伸ばすことができるという優れた効果を奏し得る。

【0089】

また、電極板４００には、通過領域から前記面方向における外周端まで延びる拡張領域が形成されているため、電極板４００の通過領域周りの部分が周方向において不連続となっている。

【0090】

そのため、ＬＣ共振アンテナ１では、インダクタ３０から発生する磁束が通過領域を通過する際に電極板４００の通過領域周りを周回する渦電流が発生しないようになっている。

【0091】

従って、ＬＣ共振アンテナ１は、通過領域を通過する磁束を弱めてしまう渦電流を発生させないことにより、インダクタの内側を通る磁束が弱まってしまうことを抑えることができる。

【0092】

なお、本発明のＬＣ共振アンテナは、上記一実施形態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において種々変更を行うことは勿論である。

【0093】

上記実施形態では、オンチップアンテナのブースターアンテナ或いはＩＣチップとコイルからなる給電コイルのブースターアンテナであることを前提としてＬＣ共振アンテナ１の説明を行ったが、これに限定されるものではなく、ＬＣ共振アンテナ１は、例えば、アンテナが一体形成されていないＩＣチップのメインアンテナとしてもよい。

【0094】

上記実施形態では、インダクタ３０が渦状に形成されていたが、この構成に限定されない。例えば、インダクタ３０は、螺旋状であってもよい。なお、螺旋状のインダクタ３０を構成する場合は、例えば、導電材料により別々の層の層面に形成した複数のパターンを互いに接続すればよい。

【0095】

上記実施形態において、特に言及しなかったが、インダクタ３０や、キャパシタ４０の第一電極板４０１、第二電極板４０２の前記面方向におけるサイズは、適宜変更可能である。

【0096】

上記実施形態において、カバー層６にはパッケージング層７が積層されていたが、カバー層６にはパッケージング層７が積層されていなくてもよい。なお、カバー層６にパッケージング層７を積層している方がＩＣチップＣとＬＣ共振アンテナ１とを一体形成し易くなる。

【0097】

上記実施形態において、誘電体層２（ベース層５）には金属層５０が積層されていたが、ベース層５には金属層５０が積層されていなくてもよい。なお、ＬＣ共振アンテナ１を金属層５０が含まれている構造とする場合、予め金属による共振周波数への影響を考慮して共振回路を設計することができるため、金属製の構造物等にＬＣ共振アンテナ１を取り付けても共振周波数が変化してしまうことを防止することができる。

【実施例】

【0098】

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではない。

【0099】

（実施例１）
図７に示すように、上記実施形態と同様の構造のＬＣ共振アンテナ１を実施例１として用意した。また、実施例１では、非形成領域Ｓ１の面積をＨ_ａｃ、通過許容領域の面積をＨ_ａｉとした場合に下記の式１で求められる開口比率Ａが６６．８３％となるように構成されている。

【数1】

【0100】

（実施例２）
図８に示すように、上記実施形態と同様の構造であり、式１で求められる開口比率Ａが９３．３５％となるように構成したＬＣ共振アンテナ１を実施例２として用意した。

【0101】

（実施例３）
図９に示すように、上記実施形態と同様の構造であり、式１で求められる開口比率Ａが４０．３１％となるように構成したＬＣ共振アンテナ１を実施例３として用意した。

【0102】

（実施例４）
図１０に示すように、上記実施形態と同様の構造であり、式１で求められる開口比率Ａが１４．５１％となるように構成したＬＣ共振アンテナ１を実施例４として用意した。

【0103】

（実施例５）
図１１に示すように、上記実施形態と同様の構造であり、式１で求められる開口比率Ａが２．７４％となるように構成したＬＣ共振アンテナ１を実施例５として用意した。

【0104】

（比較例）
図１２に示すように、上記実施形態と同様の層構造であり、式１で求められる開口比率Ａが０％となるように構成したＬＣ共振アンテナ１を比較例として用意した。比較例のＬＣ共振アンテナは、電極板４００でキャパシタ４０を構成したものであり、該電極板４００は図１２に示す第一電極板４０１と第二電極板４０２とで構成されており、第一電極板４０１には、上記実施形態で説明した第一内部領域Ｓ２ａと第一隣接領域Ｓ２ｂとが無く、第二電極４０２には、上記実施形態で説明した第二内部領域Ｓ３ａと第二隣接領域Ｓ３ｂとがなく、通過領域も拡張領域も形成されてない電極板である。

【0105】

（通信距離のシミュレーション試験）
実施例１〜５、及び比較例のＬＣ共振アンテナ１の通信距離をシミュレーション計算した。シミュレーション計算では、実施例１〜５、及び比較例のＬＣ共振アンテナ１について、同じ磁場強度での通信距離を算出した。なお、磁場強度は、通信するうえで最低限必要であると考えられる０．０２００Ａ／ｍに設定している。また、通信距離の基準はＬＣ共振アンテナ１の表面としている。

【0106】

（通信距離のシミュレーション試験の評価）
通信距離のシミュレーション試験の結果を図１３に示す。なお、図１３においては、実施例１〜５のＬＣ共振アンテナ１の試験の結果（通信距離）には符号「Ｐ１〜Ｐ５」を付し、比較例のＬＣ共振アンテナ１の試験の結果（通信距離）には符号「Ｐ６」を付している。

【0107】

図１３に示されているように、比較例のＬＣ共振アンテナ１の通信距離Ｐ６と、実施例１〜５のＬＣ共振アンテナ１の通信距離Ｐ１〜５とを比較すると、キャパシタ４０を構成する電極板４００に通過領域及び拡張領域を形成している方が通信距離が長くなることが分かる。

【0108】

また、実施例１〜５のＬＣ共振アンテナ１の通信距離Ｐ１〜Ｐ５を比較すると、開口比率Ａが大きくなるにつれて通信距離も長くなるが、開口比率Ａが６６．８３％となるように構成されたＬＣ共振アンテナ１と、開口比率Ａが６６．８３％よりも大きくなるように構成されたＬＣ共振アンテナ１との間では、通信距離が変化しないことが分かる。また、図１３に示した通信距離のシミュレーション試験の結果より、開口比率は、２％以上であることが好ましいが、より好ましくは３０％以上であり、６０％以上であることが最も好ましいことが分かる。

【0109】

（キャパシタの電極板に開口を設けたことによる通信距離の改善性のシミュレーション試験）
次に、通信距離の改善性についてのシミュレーション試験について説明を行う。

【0110】

かかる試験では、上記実施例２，３及び比較例のそれぞれについて前記積層方向におけるインダクタ３０とキャパシタ４０（具体的には、キャパシタ４０の第一電極板４０１）との間の距離（間隔）を変化させながら、電磁界をシミュレーション計算することにより通信距離を求めた。実施例２，３、及び比較例について通信距離を求めた際のインダクタ３０とキャパシタ４０の間隔を下表１に示す。

【0111】

【表1】

【0112】

（キャパシタの電極板に開口を設けたことによる通信距離の改善性のシミュレーション試験の評価）
図１４に示すように、比較例のＬＣ共振アンテナでは、インダクタ３０と、開口が形成されていないキャパシタ４０との間隔が狭まると、通信距離が減衰していることから、インダクタ３０とキャパシタ４０との間隔が狭まると、インダクタ３０から発生した磁束がキャパシタ４０により遮られていることが分かる。なお、図１４における横軸Ｄ１は、インダクタ３０とキャパシタの第一電極板４０１との距離を示す。

【0113】

また、インダクタ３０とキャパシタ４０との間隔が狭まるにつれて、比較例のＬＣ共振アンテナの通信距離が実施例２，３のＬＣ共振アンテナの通信距離に対して大きく減衰していることから、キャパシタ４０がインダクタ３０から発生した磁束が通る範囲内に位置している場合は、キャパシタ４０に開口を形成することで該磁束の流れが良くなることが分かり、さらに、インダクタ３０とキャパシタ４０との間隔が狭い場合であるほど、開口を形成することによる磁束の流れの改善効果が高まることが分かる。

【0114】

そして、インダクタ３０とキャパシタ４０との間隔が狭まると、実施例２のＬＣ共振アンテナの通信距離よりも実施例３のＬＣ共振アンテナの通信距離が減衰していることから、開口比率Ａが高くすることで磁束の流れの改善効果が高まることが分かる。

【符号の説明】

【0115】

１…共振アンテナ、２…誘電体層、３…インダクタ層、４…キャパシタ層、５…ベース層、６…カバー層、７…パッケージング層、３０…インダクタ、３１…インダクタ形成層、４０…キャパシタ、５０…金属層、６０…基準面、７０…周壁層、３００…外周接続端部、３０１…内周接続端部、３０２…外周ライン部、３０３…中間ライン部、３０４…内周ライン部、３０５…内側接点部、３１０…インダクタ形成面、３１０ａ…第一ビア（外周側第一ビア）、３１０ｂ…第一ビア（内周側第一ビア）、４００…電極板、４０１…第一電極板、４０２…第二電極板、４１０…中間層、４１０ａ…第二ビア、７００…内周面、７０１…設置用凹部、Ａ…開口比率、Ｃ…チップ、Ｐ…交点、Ｓ１…非形成領域、Ｓ２ａ…第一内部領域、Ｓ２ｂ…第一隣接領域、Ｓ３ａ…第二内部領域、Ｓ３ｂ…第二隣接領域、ＶＬ…仮想直線

【要約】

【課題】 インダクタの内側を通る磁束の減少を抑えて通信距離を伸ばすことができるＬＣ共振アンテナを提供することを課題とする。
【解決手段】 コイル状のインダクタが設けられたインダクタ層と、キャパシタが設けられ且つ該インダクタ層に積層されるキャパシタ層とを備え、前記キャパシタは、前記インダクタ層と前記キャパシタ層の積層方向で前記インダクタと並び且つ該積層方向に直交する面方向に広がる複数の電極板を有し、前記インダクタは、コイル中心の軸線方向が前記積層方向に対応するように形成され、前記電極板には、前記インダクタに取り囲まれている内側領域と前記積層方向で対応する領域であり且つ磁束が通過可能な通過領域が形成されているＬＣ共振アンテナ。
【選択図】図７

【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】