特開 2022-177405 アンテナモジュール及びコイルパターン付き磁性シート

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022177405

(43)【公開日】2022-12-01

(54)【発明の名称】アンテナモジュール及びコイルパターン付き磁性シート

(51)【国際特許分類】

   H01Q 7/00 20060101AFI20221124BHJP

   H01Q 19/02 20060101ALI20221124BHJP

【ＦＩ】

H01Q7/00

H01Q19/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021083624

(22)【出願日】2021-05-18

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115738

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲頭 光宏

(74)【代理人】

【識別番号】100121681

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 和文

(72)【発明者】

【氏名】梶木屋 翔磨

【テーマコード（参考）】

5J020

【Ｆターム（参考）】

5J020AA03

5J020BA03

5J020BC10

5J020BD03

5J020CA03

5J020CA05

(57)【要約】

【課題】アンテナモジュールを構成する一部のコイルを事後的に変更可能なアンテナモジュールを提供する。
【解決手段】本開示の一実施態様によるアンテナモジュール１は、アンテナコイル１３が設けられた基板１０と、ブースターコイル２３及びブースターコイル２３と重なる磁性シート２７が設けられた基材２０と、アンテナコイル１３と磁性シート２７が重なるよう、基板１０と基材２０を接着する接着層３０とを備える。これにより、ブースターコイル２３を事後的に変更することが可能となる。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１コイルが設けられた基板と、
第２コイル及び前記第２コイルと重なる磁性シートが設けられた基材と、
前記第１コイルと前記磁性シートが重なるよう、前記基板と前記基材を接着する接着層と、を備えるアンテナモジュール。

【請求項2】

前記基材及び前記磁性シートがフレキシブル性を有する、請求項１に記載のアンテナモジュール。

【請求項3】

前記第１コイルは前記基板の一方の表面に設けられ、
前記第２コイルは前記基材の一方の表面に設けられ、
前記磁性シートは前記基材の他方の表面に設けられ、
前記接着層は、前記基板の他方の表面と前記基材の前記一方の表面を接着し、
前記磁性シートと前記基板の前記他方の表面の距離は、前記第２コイルが設けられている領域における距離よりも前記第２コイルが設けられていない領域における距離の方が近い、請求項２に記載のアンテナモジュール。

【請求項4】

前記基材は前記基板よりも薄く、前記第２コイルと前記第１コイルの距離は、前記第２コイルと前記磁性シートの距離よりも大きい、請求項３に記載のアンテナモジュール。

【請求項5】

前記基材は前記第２コイルよりも薄く、前記第２コイルの一部は前記磁性シートによって径方向から覆われる、請求項４に記載のアンテナモジュール。

【請求項6】

前記基材の前記一方及び他方の表面にそれぞれ設けられ、前記基材を介して対向する一対のキャパシタ電極パターンをさらに備え、
前記第２コイルの内周端及び外周端は、前記一対のキャパシタ電極パターンに接続される、請求項３乃至５のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。

【請求項7】

前記第１コイルは、前記基板の前記一方の表面から離れるにつれてパターン幅が太くなる断面形状を有し、
前記第２コイルは、前記基材の前記一方の表面から離れるにつれてパターン幅が細くなる断面形状を有する、請求項３乃至６のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。

【請求項8】

フレキシブル性を有する基材と、
前記基材の表面に設けられた閉回路を構成するコイルパターンと、
前記コイルパターンと重なるよう、前記基材の表面に設けられたフレキシブル性を有する磁性シートと、を備え、
前記基材は、前記磁性シート及び前記コイルパターンの導体厚よりも薄い、コイルパターン付き磁性シート。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示はアンテナモジュール及びコイルパターン付き磁性シートに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載されたアンテナモジュールは、基板の表裏にアンテナコイルとブースターコイルが形成された構造を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－６６７５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載されたアンテナモジュールのように、アンテナコイルが形成された基板の裏面にブースターコイルを形成すると、ブースターコイルを事後的に変更することができなかった。このように、複数のコイルを有する従来のアンテナモジュールにおいては、一部のコイルを事後的に設計変更することが困難であった。

【0005】

したがって、本開示は、一部のコイルの事後的な設計変更が変更可能なアンテナモジュール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】

【0006】

本開示の一実施態様によるアンテナモジュールは、第１コイルが設けられた基板と、第２コイル及び第２コイルと重なる磁性シートが設けられた基材と、第１コイルと磁性シートが重なるよう、基板と基材を接着する接着層とを備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、アンテナモジュールを構成する一部のコイルを事後的に変更することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、一実施形態によるアンテナモジュール１の外観を示す略分解斜視図である。

【図2】図２は、基材２０の一方の表面２１から見たパターン形状を示す略平面図であり、（ａ）は基材２０の一方の表面２１に形成されたパターンを示し、（ｂ）は基材２０の他方の表面２２に形成されたパターンを示している。

【図3】図３は、図２（ａ）に示すＡ－Ａ線に沿った略断面図である。

【図4】図４は、アンテナコイル１３とブースターコイル２３の位置関係を説明するための略平面図である。

【図5】図５は、アンテナモジュール１の部分的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照しながら、本開示の好ましい実施形態について詳細に説明する。

【0010】

図１は、一実施形態によるアンテナモジュール１の外観を示す略分解斜視図である。

【0011】

図１に示すように、本実施形態によるアンテナモジュール１は、エポキシ樹脂などからなるリジッドな基板１０と、ＰＥＴ樹脂などからなるフレキシブルな基材２０と、基板１０と基材２０を接着する接着層３０とを備えている。基板１０の一方の表面１１には、ＮＦＣ（近距離無線通信）に用いる第１コイルの一例であるアンテナコイル１３が形成されている。また、基材２０の一方の表面２１には、通信距離を拡大するためのコイルパターンであって第２コイルの一例であるブースターコイル２３が形成されている。

【0012】

図２は、基材２０の一方の表面２１から見たパターン形状を示す略平面図であり、（ａ）は基材２０の一方の表面２１に形成されたパターンを示し、（ｂ）は基材２０の他方の表面２２に形成されたパターンを示している。図３は、図２（ａ）に示すＡ－Ａ線に沿った略断面図である。

【0013】

図２（ａ）に示すように、基材２０の一方の表面２１には、複数ターンに亘って周回するブースターコイル２３が形成されている。図２（ａ）に示す例では、ブースターコイル２３のターン数が５ターンであり、その外形が矩形であるが、ブースターコイル２３のターン数や形状がこれに限定されるものではない。また、図２（ａ）に示す例では、基材２０の一方の表面２１にブースターコイル２３を設けているが、基材２０の他方の表面２２にブースターコイル２３を設けても構わないし、基材２０の一方の表面２１及び他方の表面２２の両方にブースターコイル２３を設けても構わない。ブースターコイル２３の内周端は、キャパシタ電極パターン２４に接続されている。ブースターコイル２３の外周端は、基材２０を貫通して設けられたビア導体２５を介して、図２（ｂ）に示すキャパシタ電極パターン２６に接続されている。図３に示すように、キャパシタ電極パターン２４とキャパシタ電極パターン２６は基材２０を介して対向しており、これによりキャパシタが構成される。このように、ブースターコイル２３は、両端がキャパシタのキャパシタ電極パターン２４，２６に接続されることにより、外部回路に接続されない閉回路を構成する。

【0014】

図３に示すように、基材２０の他方の表面２２には磁性シート２７が形成されており、これによりコイルパターン付き磁性シートＳが構成される。磁性シート２７は、パーマロイなどの金属磁性粉と樹脂を混合した複合磁性材料からなり、フレキシブル性を有している。上述の通り、基材２０自体もフレキシブル性を有していることから、コイルパターン付き磁性シートＳの全体がフレキシブル性を有する。磁性シート２７は、平面視でブースターコイル２３と重なるよう、基材２０の他方の表面２２の全面に設けられているとともに、キャパシタ電極パターン２６を埋め込むよう、キャパシタ電極パターン２６の上面及び側面を覆っている。キャパシタ電極パターン２６と磁性シート２７の間には、絶縁性を確保するための絶縁フィルムを設けても構わない。或いは、複合磁性材料からなる磁性シート２７の代わりに、フレキシブル性を有するフィルム状の磁性シート２７を用い、両面テープなどによって基材２０の他方の表面２２に貼り付けても構わない。

【0015】

このような構成を有するコイルパターン付き磁性シートＳの表面２１は、接着層３０を介して基板１０の他方の表面１２に接着される。コイルパターン付き磁性シートＳを基板１０に接着すると、平面視でアンテナコイル１３と磁性シート２７が重なるとともに、図４に示すように、平面視でアンテナコイル１３の開口領域とブースターコイル２３が重なる。アンテナコイル１３の内周端１４及び外周端１５は、図示しないＮＦＣ回路に接続される。ＮＦＣ回路は、基板１０自体に実装されていても構わないし、基板１０とは別の基板に実装されていても構わない。

【0016】

このように、本実施形態によるアンテナモジュール１は、アンテナコイル１３が形成された基板１０とブースターコイル２３が形成された基材２０が別部材であることから、ブースターコイル２３をアンテナコイル１３とは別に設計及び製造することができる。このため、アンテナコイル１３を作製した後、ブースターコイル２３の設計を事後的に変更することが可能となる。しかも、コイルパターン付き磁性シートＳの全体がフレキシブル性を有していることから、基板１０の他方の表面１２に凹凸が存在する場合であっても、コイルパターン付き磁性シートＳを基板１０に密着させることが可能となる。

【0017】

図５は、本実施形態によるアンテナモジュール１の部分的な断面図である。

【0018】

図５に示すように、コイルパターン付き磁性シートＳを基板１０に接着すると、基材２０及び磁性シート２７のフレキシブル性により、ブースターコイル２３が形成されている部分において基材２０及び磁性シート２７が変形する。つまり、ブースターコイル２３が形成されていない領域においては、基材２０の一方の表面２１が接着層３０と直接接する一方、ブースターコイル２３が形成されている領域においては、基材２０と接着層３０の間にブースターコイル２３が介在する。これにより、磁性シート２７と基板１０の他方の表面１２の距離は、ブースターコイル２３が形成されている領域における距離よりもブースターコイル２３が形成されていない領域における距離の方が近くなる。その結果、アンテナコイル１３と磁性シート２７の距離が近くなることから、通信距離を拡大することができる。

【0019】

また、本実施形態においては、基板１０の厚さＴ１よりも基材２０の厚さＴ２の方が薄く、例えば基板１０の厚さＴ１が約０．８ｍｍであるのに対し、基材２０の厚さＴ２は約２３μｍ程度である。これにより、ブースターコイル２３とアンテナコイル１３の距離は、ブースターコイル２３と磁性シート２７の距離よりも大きくなることから、磁性シート２７と向かい合うように配置されるバッテリーなどの金属部材４０がアンテナコイル１３に与える影響を低減することができる。しかも、基材２０の厚さＴ２は、ブースターコイル２３の厚さＴ３よりも薄く、これによりブースターコイル２３の一部は磁性シート２７によって径方向から覆われる。これにより、ブースターコイル２３による通信距離の拡大効果をより高めることが可能となる。ブースターコイル２３の厚さＴ３は例えば３５μｍ程度である。磁性シート２７の厚さＴ４については、十分な磁気特性とフレキシブル性が確保される厚さである必要があり、例えば１００μｍ程度である。このように、基材２０の厚さＴ２をブースターコイル２３の厚さＴ３及び磁性シート２７の厚さＴ４よりも薄くすることにより、十分なフレキシブル性を確保することが可能となる。

【0020】

さらに、基板１０の一方の表面１１に設けられたアンテナコイル１３は、基板１０の一方の表面１１から離れるにつれてパターン幅が太くなる断面形状を有するのに対し、基材２０の一方の表面２１に設けられたブースターコイル２３は、基材２０の一方の表面２１から離れるにつれてパターン幅が細くなる断面形状を有している。これにより、アンテナコイル１３とブースターコイル２３の間に生じる浮遊容量が低減することから、浮遊容量に起因する特性の変化を低減することが可能となる。

【0021】

以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は、上記の実施形態に限定されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本開示の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

【0022】

本開示に係る技術には、以下の構成例が含まれるが、これに限定されるものではない。

【0023】

本開示の一実施態様によるアンテナモジュールは、第１コイルが設けられた基板と、第２コイル及び第２コイルと重なる磁性シートが設けられた基材と、第１コイルと磁性シートが重なるよう、基板と基材を接着する接着層とを備える。これによれば、第２コイルを事後的に変更することが可能となる。

【0024】

また、基材及び磁性シートはフレキシブル性を有していても構わない。これによれば、基板が凹凸を有している場合であっても、基材を基板に密着させることが可能となる。

【0025】

また、第１コイルは基板の一方の表面に設けられ、第２コイルは基材の一方の表面に設けられ、磁性シートは基材の他方の表面に設けられ、接着層は基板の他方の表面と基材の一方の表面を接着し、磁性シートと基板の他方の表面の距離は、第２コイルが設けられている領域における距離よりも第２コイルが設けられていない領域における距離の方が近くても構わない。これによれば、第１コイルと磁性シートの距離を近づけることができる。

【0026】

また、基材は基板よりも薄く、これにより第２コイルと第１コイルの距離は、第２コイルと磁性シートの距離よりも大きくても構わない。これによれば、磁性シートと向かい合うように配置される金属部材の影響を低減することができる。

【0027】

また、基材は第２コイルよりも薄く、第２コイルの一部は磁性シートによって径方向から覆われても構わない。これによれば、第２コイルによる通信距離の拡大効果をより高めることが可能となる。

【0028】

また、アンテナモジュールは、基材の一方及び他方の表面にそれぞれ設けられ、基材を介して対向する一対のキャパシタ電極パターンをさらに備え、第２コイルの内周端及び外周端は、一対のキャパシタ電極パターンに接続されていても構わない。これによれば、チップコンデンサなどを用いることなく、共振周波数を調整することが可能となる。

【0029】

また、第１コイルは、基板の一方の表面から離れるにつれてパターン幅が太くなる断面形状を有し、第２コイルは、基材の一方の表面から離れるにつれてパターン幅が細くなる断面形状を有していても構わない。これによれば、浮遊容量に起因する特性の変化を低減することが可能となる。

【0030】

本開示の一実施態様によるコイルパターン付き磁性シートは、フレキシブル性を有する基材と、基材の表面に設けられた閉回路を構成するコイルパターンと、コイルパターンと重なるよう、基材の表面に設けられたフレキシブル性を有する磁性シートとを備え、基材は、磁性シート及びコイルパターンの導体厚よりも薄い。これによれば、アンテナコイルが設けられた基板に接着することによって、通信距離を拡大することが可能となる。

【符号の説明】

【0031】

１ アンテナモジュール
１０ 基板
１１ 基板の一方の表面
１２ 基板の他方の表面
１３ アンテナコイル
１４ アンテナコイルの内周端
１５ アンテナコイルの外周端
２０ 基材
２１ 基材の一方の表面
２２ 基材の他方の表面
２３ ブースターコイル
２４，２６ キャパシタ電極パターン
２５ ビア導体
２７ 磁性シート
３０ 接着層
４０ 金属部材
Ｓ コイルパターン付き磁性シート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】