JP6586447B2 - Ｌｃ共振アンテナ - Google Patents

Description

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。

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いる。かかるアンテナの一種として、例えば、特許文献１に開示されているような、共振回路が内蔵された給電回路基板を有するＬＣ共振アンテナがある。

給電回路基板は、複数枚のシートを積層することで形成した基板と、該基板に内蔵され且つ該シートの積層方向を中心として螺旋状に形成されたインダクタンス素子（インダクタ）と、前記基板に内蔵され且つ該インダクタンス素子に接続されたキャパシタンス素子（キャパシタ）とを備えており、インダクタンス素子とキャパシタンス素子とは、前記積層方向に直交する方向（以下、面方向と称する）で横並びに配置されている。

キャパシタンス素子は、別々のシートの表面に形成された複数のキャパシタンス電極を前記積層方向に並べることによって構成されている。

また、従来のＬＣ共振アンテナでは、前記面方向でインダクタンス素子とキャパシタンス素子とが横並びに配置されているため、キャパシタンス素子を設置できる領域が制限されているが、キャパシタンス電極を前記積層方向において非常に狭い間隔でいくつも並べることによって、キャパシタンス素子を限られた領域内に収めたうえで、キャパシタンス素子の容量を確保できるようにしている。

特許第５７３３４３５号公報

ところで、従来のＬＣ共振アンテナは、上述のように、複数のキャパシタンス電極を前記積層方向において極めて狭い間隔で並べた構造となっているため、製造時のばらつきによる電極板間の距離のばらつきがキャパシタンス素子の容量に与える影響が非常に大きくなる。

従って、従来のＬＣ共振アンテナの構造では、電極板間の距離の微細な変化でキャパシタンス素子の容量が大きく変化するため、ＬＣ共振アンテナ毎のキャパシタンス素子の容量のばらつきが大きくなる結果、共振周波数の個体差も大きくなることが問題となっている。

そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、電極板間の距離の変化によるキャパシタの容量のばらつきを抑えることができるＬＣ共振アンテナを提供することを課題とする。

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、該インダクタのコイル中心の軸線方向において該インダクタ層に積層されるキャパシタ層と、前記インダクタ層及び前記キャパシタ層を含む誘電体層とを備え、前記キャパシタ層には、前記インダクタに接続されるキャパシタが設けられ、該キャパシタは、積層方向において互いに間隔をあけた状態で平行に並ぶ一対の電極板によって構成され、該誘電体層の外面には、前記インダクタ層に対して前記キャパシタ層と前記積層方向における反対側に位置し且つ前記積層方向において前記インダクタに最も近い平面である基準面が含まれ、前記積層方向における前記基準面と前記インダクタとの距離が、前記積層方向における前記インダクタと前記一対の電極板のうちの前記積層方向において前記インダクタ側に配置される電極板との距離よりも小さく、前記基準面は、ＩＣチップが載置される面であり、前記基準面に載置されたＩＣチップのオンチップアンテナ、若しくは給電コイルと前記インダクタとが磁界結合するように構成されている。

かかる構成によれば、キャパシタ層が前記積層方向においてインダクタ層に対して積層されるため、電極板を設置する領域をインダクタに対して積層方向で並ぶ領域に確保することができる。

そのため、前記電極板を設置する領域では、電極板のサイズを大きく設定することができ、キャパシタの容量を変えないことを前提とすれば、小さいサイズの電極板に対して一対の電極板の重なり面積を広げられる分、一対の電極板間の距離（電極板間距離）を大きくとることができる。

また、インダクタに対して積層方向で並ぶ領域においては、電極板のサイズを大きく設定できるため、一対の電極板で構成したキャパシタを設けることが可能となる。従って、インダクタに対して積層方向で並ぶ領域に対して、電極板間距離の変化（誤差）による容量のばらつきが生じ難いキャパシタを構成することができる。
さらに、上記構成のＬＣ共振アンテナによれば、インダクタの位置が、誘電体層の外面に含まれる基準面側に寄り、且つキャパシタから離れるため、誘電体層の外部における強度が高い磁束を放射できるエリアが拡がるとともに、インダクタから発生した磁束がキャパシタによって遮られ難くなる。
このように、前記ＬＣ共振アンテナは、基準面とキャパシタの間の限られた範囲内においてインダクタの位置を基準面側に寄せることで、誘電体層の外部のエリアにおける磁束の強度を高めるとともに、インダクタから発生した磁束の強度低下を抑えることができるため、通信の安定性を高めることができる。

本発明のＬＣ共振アンテナにおいて、
前記インダクタと、前記インダクタ側に配置される電極板との距離が、前記積層方向における前記一対の電極板間の距離以上になっていてもよい。

かかる構成によれば、キャパシタが前記積層方向においてインダクタから離れた位置に配置されるため、インダクタから発生する磁束がキャパシタによって遮られ難くなる。従って、前記ＬＣ共振アンテナでは、磁束の通りが良くなる。

本発明のＬＣ共振アンテナにおいて、
前記一対の電極板の重なり面積が、前記インダクタの開口面積よりも大きく、且つ前記積層方向に直交する面方向における面積が前記インダクタ層及び前記キャパシタ層を含む誘電体層よりも小さくなっていてもよい。

かかる構成によれば、キャパシタの容量を変えないことを前提とすれば、一対の電極板の重なり面積を広げた分、一対の電極板間距離を大きくとることができるため、一対の電極板の間隔のばらつきに伴うキャパシタの容量のばらつきを抑え易くすることができる。

以上のように、本発明のＬＣ共振アンテナによれば、電極板間の距離の変化によるキャパシタの容量のばらつきを抑えることができるという優れた効果を奏し得る。

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は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 図３において、（ａ）及び（ｂ）はパッケージング層に含まれる各層の平面図であり、（ｃ）から（ｆ）は誘電体層に含まれる各層の平面図であり、（ｇ）はベース層の底面図である。 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は、本発明の他実施形態に係るＬＣ共振回路の説明図であって、（ａ）及び（ｂ）はパッケージング層に含まれる各層の平面図であり、（ｃ）から（ｆ）は誘電体層に含まれる各層の平面図であり、（ｇ）はベース層の底面図である。 図６は、実施例２に係るＬＣ共振アンテナの説明図である。 図７は、比較例に係るＬＣ共振アンテナの説明図である。 図８は、実施例２に係るＬＣ共振アンテナの共振周波数の測定結果である。 図９は、比較例に係るＬＣ共振アンテナの共振周波数の測定結果である。 図１０は、実施例３〜２２に係るＬＣ共振アンテナの通信距離の測定結果である。

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。

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。

ＬＣ共振アンテナ１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。

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を形成し且つ他方の面に矩形状の金属層８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。

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。

なお、本実施形態においては、第一のシートＳＨ１をベース層６、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５、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。

なお、第一から第五のシート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。

図２に示すように、インダクタ層３は、コイル状（本実施形態では渦状）の前記インダクタ３０と、前記インダクタ３０が形成されるインダクタ形成層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。

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。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。なお、本実施形態では、インダクタ形成層３１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。

また、インダクタ形成層３１には、図３（ｄ）に示すように、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。
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を内周側第一ビア３１０ｂと称する。

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、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。

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Ｓ（図４参照）となっている。

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ており、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。

また、インダクタ３０を構成する導体ラインには、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。

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。

非形成領域Ｓについてイメージ図を挙げて説明する。非形成領域Ｓ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Ｓ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Ｓとしている。

ここで、本実施形態に係るインダクタ層３には、インダクタ形成面３１０を覆うカバー層５が積層されている。カバー層５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、図３（ｃ）に示すように、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５０とが含まれており、誘電体層２の外面の一部が基準面５０で構成されている。なお、基準面５０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３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５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。

キャパシタ層４は、図２に示すように、前記積層方向においてインダクタ形成層３１のインダクタ形成面３１０の反対側の一面（対向面）に積層されている。また、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。

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。

また、第一電極板４０１は、図３（ｅ）に示すように、平面視形状が矩形状の第一極板部４０１ａで構成されている。

さらに、第一極板部４０１ａは、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、第一極板部４０１ａは、平面視において、非形成領域の全域と、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。

また、第一極板部４０１ａは、平面視において内周側第一ビア３１０ｂと重なる位置に（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と第一極板部４０１ａとが電気的に接続されている。

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４００（以下、第二電極板４０２と称する）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と後述するベース層６とに挟み込まれている。

本実施形態に係る第二電極板４０２は、図３（ｆ）に示すように、平面視形状が矩形状の第二極板部４０２ａと、該第二極板部４０２ａの外縁から外方に向けて延出する接続用延出部４０２ｂとを有する。

第二極板部４０２ａは、前記面方向における面積が第一極板部４０１ａの面積よりも広くなっており、平面視においては、第一極板部４０１ａの外周端が全周に亘って第二極板部４０２ａの外周端よりも内側に位置している。なお、第二極板部４０２ａの外周端は、全周に亘って第一極板部４０１ａの外周端よりも内側に位置していてもよい。

接続用延出部４０２ｂ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）配置されている。

中間層４１０には、前記積層方向において外周側第一ビア３１０ａ及び接続用延出部４０２ｂと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（図３（ｅ）参照）。そのため、本実施形態では、外周側第一ビア３１０ａと第二ビア４１０ａとを介してインダクタ３０の外周接続端部３００と第二電極板４０２の接続用延出部４０２ｂとが電気的に接続されている。

これにより、本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１では、内周接続端部３０１と第一電極板４０１とを電気的に接続し、且つ外周接続端部３００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を構成している。

また、本実施形態では、平面視における第一電極板４０１と第二電極板４０２との重なり面積が、インダクタ３０の開口面積、すなわち、非形成領域の面積よりも大きく、且つ前記面方向における誘電体層２の面積よりも小さくなっている。

さらに、本実施形態では、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）に対してベース層６が積層されている。

このように、誘電体層２は、シートとしてのインダクタ層３、キャパシタ層４、カバー層５、ベース層６を積層することで構成されている。

また、図２に示すように、インダクタ層３のインダクタ形成層３１や、キャパシタ層４の中間層４１０、カバー層５の厚みは、それぞれ異なっており、これに伴い、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Ｄ１、一対の電極板４００の間の距離Ｄ２、インダクタ３０と基準面５０との間の距離Ｄ３もそれぞれ異なる距離となっている。

さらに、本実施形態においては、前記積層方向における基準面５０とインダクタ３０との距離Ｄ３が、前記積層方向におけるインダクタ３０と第一電極板４０１（一対の電極板４００のうちの前記積層方向においてインダクタ３０側に配置される電極板４００）との距離Ｄ１よりも小さく、さらに、前記積層方向におけるインダクタ３０と第一電極板４０１との距離Ｄ１が、第一電極板４０１と第二電極板４０２との間の距離Ｄ２（すなわち、キャパシタ４０の電極板間距離）よりも大きくなっている。

本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１は、誘電体層２に加えて、インダクタ層３の基準面５０に積層されたパッケージング層７と、ベース層６に積層された金属層８とをさらに備えている。

パッケージング層７は、図２及び図３（ａ)から図３（ｃ）に示すようにカバー層５の基準面５０上に積層される環状の周壁層７０を有する。

本実施形態では、周壁層７０の内周面７００と、カバー層５の基準面５０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。

なお、本実施形態では、基準面５０に二つの周壁層７０が積層されているが、基準面５０には、一つの周壁層７０が積層されていてもよいし、三つ以上の周壁層７０が積層されていてもよい。

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５０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成る給電コイルであっても良い。

金属層８は、図２及び図３（ｇ)に示すように、前記積層方向においてベース層６に重ねられている。また、金属層８は、底面視形状が矩形状であり、前記面方向における面積が第二極板部４０２ａ又は第一極板部４０１ａの面積よりも広くなるように形成されている。

本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１は、平面視において、第二極板部４０２ａの外周端が全周に亘って金属層８の外周端よりも内側に位置するように構成されている。

本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１の構成は、以上の通りである。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

そして、ベース層６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８を印刷する。

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。

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６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８が印刷される。

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。

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。

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８）には、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。

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。

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電極板間距離Ｄ２や、前記距離Ｄ１、Ｄ３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。

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８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。

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（すなわち、前記距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）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。

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。

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、キャパシタ層４が前記積層方向においてインダクタ層３に対して積層されるため、電極板４００を設置する領域をインダクタ３０に対して積層方向で並ぶ領域に確保することができる。そのため、電極板４００（第一電極板４０１、第二電極板４０２）を設置する領域では、電極板４００のサイズを大きく設定することができ、キャパシタ４０の容量を変えないことを前提とすれば、小さいサイズの電極板４００に対して一対の電極板４００の重なり面積を広げることができる分、一対の電極板４００間の距離Ｄ２（電極板間距離）を大きくとることができる。

また、本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１では、電極板４００のサイズを大きく設定できるため、キャパシタ４０を一対（２枚）の電極板４００のみで構成することが可能となる。

このように、前記ＬＣ共振アンテナ１は、電極板４００の枚数を２枚に減らした構造とすることにより、電極板４００間の距離のばらつきがキャパシタ４０の容量のばらつきに与える影響を小さくすることができる。

従って、ＬＣ共振アンテナ１は、電極板４００間の距離のばらつきによるキャパシタ４０の容量のばらつきを抑えることができるという優れた効果を奏し得る。これにより、ＬＣ共振アンテナ１の共振周波数の個体差を小さくすることができるため、通信特性の揃ったＬＣ共振アンテナを製造することが可能になる。

また、本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１では、前記インダクタ３０と前記一対の電極板４００のうちの前記積層方向において前記インダクタ３０側に配置される電極板４００との距離Ｄ１が、前記積層方向における前記一対の電極板４００間の距離Ｄ２よりも大きくなっているため、キャパシタ４０が前記積層方向においてインダクタ３０から離れた位置に配置される。

そのため、インダクタ３０から発生する磁束がキャパシタ４０によって遮られ難くなり、磁束の通りが良くなる。

さらに、本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１では、前記積層方向における前記基準面５０と前記インダクタ３０との距離Ｄ３が、前記積層方向における前記インダクタ３０と前記インダクタ３０側に配置される電極板４００との距離Ｄ１よりも小さく、且つ前記積層方向における前記インダクタ３０と前記インダクタ３０側に配置される電極板４００との距離Ｄ１が、前記一対の電極板４００の間の距離Ｄ２よりも大きくなっている。

すなわち、インダクタ３０の位置が、誘電体層２の外面に含まれる基準面５０側（非形成領域を通過する磁束が進む方向に沿ってインダクタ３０を誘電体層２の外面側）に寄り、且つキャパシタ４０の第一電極板４０１から離れるため、誘電体層２の外部における強度が高い磁束を放射できるエリアが拡がるとともに、インダクタ３０から発生した磁束がキャパシタ４０の第一電極板４０１によって遮られ難くなる。

このように、前記ＬＣ共振アンテナ１は、基準面５０と第一電極板４０１の間の限られた範囲内においてインダクタ３０の位置を基準面５０側に寄せることで、誘電体層２の外部のエリアにおける磁束の強度を高めるとともに、インダクタ３０から発生した磁束の強度低下を抑えることができるため、通信の安定性を高めることができる。

なお、本実施形態のように、ＬＣ共振アンテナ１をブースターアンテナとして用いる場合は、該ＬＣ共振アンテナ１と結合する給電コイルを磁束強度の高いエリアに配置すると、ＬＣ共振アンテナ１と該給電コイルとの結合が強まるため、通信時のエネルギーロスを抑制でき、その結果、通信距離が伸びるという効果が得られる。

そして、本実施形態に係るＬＣ共振アンテナ１では、前記一対の電極板４００の重なり面積が、前記インダクタ３０の開口面積よりも大きく、且つ前記軸線方向に直交する面方向における前記誘電体層２の面積よりも小さくなっているため、キャパシタ４０の容量を変えないことを前提とすれば、一対の電極板４００の重なり面積を広げた分、一対の電極板４００間の距離Ｄ２を大きくとることができる。

従って、一対の電極板４００の間隔のばらつきに伴うキャパシタ４０の容量のばらつきを抑え易くすることができる。

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。

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としてＬＣ共振アンテナの説明を行ったが、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。この場合、キャパシタ４０にはＩＣチップが直接的に接続される。

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。

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。なお、図５に示すＬＣ共振アンテナ１では、インダクタ３０のサイズを大きくし、キャパシタ４０の第一電極板４０１、第二電極板４０２のサイズを小さくしている。

上記実施形態では、平面視における第一電極板４０１と第二電極板４０２との重なり面積が、インダクタ３０の開口面積、すなわち、非形成領域の面積よりも大きくなっていたが、例えば、前記重なり面積をインダクタ３０の開口面積以下としてもよい。但し、前記重なり面積が大きい方が、第一電極板４０１と第二電極板４０２との距離（電極板間距離）を大きくとることができる。

上記実施形態において、カバー層５にはパッケージング層７が積層されていたが、カバー層５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５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。

上記実施形態において、誘電体層２（ベース層６）には金属層８が積層されていたが、ベース層６には金属層８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８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。

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。

（実施例１）
図５に示すＬＣ共振アンテナ１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は、設置用凹部７０１にオンチップアンテナを備えたＩＣチップＣを設置した後に樹脂を充填し、ブースターアンテナとして構成した。なお、インダクタ３０と、キャパシタ４０の電極板４００の材質は銅であり、誘電体層２、パッケージング層７の誘電率は、７．７である。

（実施例２）
また、図６に示すように、上記実施例１の金属層８を金属Ｍに貼り付けたものを実施例２として用意した。

（比較例）
図７に示すように、インダクタ３０とキャパシタ４０とを前記面方向において完全にずれた位置に設けたＬＣ共振アンテナ１において、設置用凹部７０１に、オンチップアンテナを備えたＩＣチップＣを設置し樹脂を充填したものを比較例とした。なお、比較例のＬＣ共振アンテナ１は、金属Ｍには貼り付けていない。

また、比較例のキャパシタ層４では、４枚の電極板４００を前記積層方向で並べて配置されており、パッケージング層７の一部をキャパシタ層４として構成している。さらに、比較例では、ベース層６がインダクタ形成層３１を兼ねるように構成されている。

実施例１，２及び比較例のインダクタ３０、キャパシタ４０の詳細な寸法は、下表１の通りである。

なお、実施例１，２及び比較例におけるインダクタ形成層３１、ベース層６、カバー層５、パッケージング層７の厚みは下表２の通りである。

（共振周波数のばらつき測定試験）
実施例１に係るＬＣ共振アンテナ１を４０個、比較例に係るＬＣ共振アンテナ１を８０個用意し、各ＬＣ共振アンテナ１の共振周波数を測定し、共振周波数のばらつき度合いを確認した。４０個の実施例１に係るＬＣ共振アンテナ１の測定結果を図８に示し、８０個の比較例に係るＬＣ共振アンテナ１の測定結果を図９に示す。

（試験結果）
図８、図９に示すように、実施例１に係るＬＣ共振アンテナ１よりも、比較例に係るＬＣ共振アンテナ１の方が共振周波数に大きな個体差が生じていることから、電極板４００の極板間隔を広くとって、電極板４００の枚数を少なくすると、共振周波数に生じる個体差、すなわち、キャパシタ４０の容量のばらつきを抑えることができることが分かる。

（設置対象物の違いによる共振周波数への影響測定試験）
実施例１，２に係るＬＣ共振アンテナ１をそれぞれ４０個ずつ用意し、各ＬＣ共振アンテナ１の共振周波数を測定した。そして、４０個分の実施例１のＬＣ共振アンテナ１の共振周波数の平均値と、４０個分の実施例２のＬＣ共振アンテナ１の共振周波数の平均値とを求めた。

（試験結果）
実施例１のＬＣ共振アンテナ１の共振周波数の平均値は９２１．０ＭＨｚであり、実施例２のＬＣ共振アンテナ１の共振周波数の平均値は９１９．０ＭＨｚであった。この試験結果から、実施例１，２のＬＣ共振アンテナ１のように、金属層８を備えていれば、取付対象物が金属であっても共振周波数に影響（変化）が少なく、取付対象物が金属である場合と非金属である場合とで共振周波数が変わってしまうことを抑制できることが分かる。

（実施例３〜２２）
続いて、インダクタ３０とキャパシタ４０の距離Ｄ１と磁束の通り易さとの関係性を確認すべく、実施例３〜２２を用意した。実施例３〜２２は、図５に示す構造のＬＣ共振アンテナ１から金属層８を除いたものである。

実施例３〜９は、何れも前記積層方向における一対の電極板４００間の距離Ｄ２が０．０６ｍｍとなるように構成されている。また、実施例３〜９は、前記積層方向におけるインダクタ３０と第一電極板４０１との距離Ｄ１が個々に異なっており、実施例３の前記距離Ｄ１が最も小さく、実施例９の前記距離Ｄ１が最も大きくなっている。

なお、実施例３〜９の各実施例において、一方の電極板４００（第一電極板４０１）と他方の電極板４００（第二電極板４０２）とは、互いに同じサイズとなっている。また、実施例３〜９では、通信周波数が９２０ＭＨｚとなるように電極板４００の縦幅Ｃｙを調整しているため、実施例毎に電極板４００の縦幅Ｃｙが異なっている。

実施例３〜９の前記距離Ｄ１、Ｄ２及び電極板４００の横幅Ｃｘ，縦幅Ｃｙの一覧を下表３に示す。

実施例１０〜１７は、何れも前記積層方向における一対の電極板４００間の距離Ｄ２が０．０５ｍｍとなるように構成されている。また、実施例１０〜１７は、前記積層方向におけるインダクタ３０と第一電極板４０１との距離Ｄ１が個々に異なっており、実施例１０の前記距離Ｄ１が最も小さく、実施例１７の前記距離Ｄ１が最も大きくなっている。

なお、実施例１０〜１７の各実施例においても、一方の電極板４００（第一電極板４０１）と他方の電極板４００（第二電極板４０２）とは互いに同じサイズとなるように形成されている。また、実施例１０〜１７では、通信周波数が９２０ＭＨｚとなるように各電極板４００の縦幅Ｃｙを調整しているため、実施例毎に電極板４００の縦幅Ｃｙが異なっている。

実施例１０〜１７の前記距離Ｄ１、Ｄ２及び電極板４００の横幅Ｃｘ，縦幅Ｃｙの一覧を下表４に示す。

実施例１８〜２２は、何れも前記積層方向における一対の電極板４００間の距離Ｄ２が０．０４ｍｍとなるように構成されている。また、実施例１８〜２２は、前記積層方向におけるインダクタ３０と第一電極板４０１との距離Ｄ１が個々に異なっており、実施例１８の前記距離Ｄ１が最も小さく、実施例２２の前記距離Ｄ１が最も大きくなっている。

なお、実施例１８〜２２の各実施例においても、一方の電極板４００（第一電極板４０１）と他方の電極板４００（第二電極板４０２）とは互いに同じサイズとなるように形成されている。また、実施例１８〜２２では、通信周波数が９２０ＭＨｚとなるように各電極板４００の縦幅Ｃｙを調整しているため、実施例毎に電極板４００の縦幅Ｃｙが異なっている。

実施例１８〜２２の前記距離Ｄ１、Ｄ２及び電極板４００の横幅Ｃｘ，縦幅Ｃｙの一覧を下表５に示す。

（電磁界シミュレーションに基づく通信距離の評価）
実施例３〜２２のＬＣ共振アンテナ１について、電磁界シミュレーションにより磁場分布を算出し、この磁場分布を基にして通信距離を算出した。図１０に示すように、前記電極板間距離Ｄ２が０．０６ｍｍの場合（実施例３〜９の場合）、０．０５ｍｍの場合（実施例１０〜１７の場合）、０．０４ｍｍの場合（実施例１８〜２２の場合）、何れの場合においても、前記距離Ｄ１が広がるにつれて通信距離も伸びていることから、前記距離Ｄ１が広がるとインダクタ３０から発生する磁束がキャパシタ４０によって遮られ難くなるため、磁束の通りが良くなる分、通信距離も伸びることが分かる。

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…カバー層、６…ベース層、７…パッケージング層、８…金属層、３０…インダクタ、３１…インダクタ形成層、４０…キャパシタ、５０…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…外周側第一ビア、３１０ｂ…内周側第一ビア、４００…電極板、４０１…第一電極板、４０１ａ…第一極板部、４０２…第二電極板、４０２ａ…第二極板部、４０２ｂ…接続用延出部、４１０…中間層、４１０ａ…第二ビア、７００…内周面、７０１…設置用凹部、Ｃ…チップ、Ｄ１…距離、Ｄ２…距離、Ｄ３…距離、Ｍ…金属、Ｐ…交点、Ｓ…非形成領域、ＶＬ…仮想直線

Claims (3)

1. コイル状のインダクタが設けられたインダクタ層と、
   該インダクタのコイル中心の軸線方向において該インダクタ層に積層されるキャパシタ層と、
   前記インダクタ層及び前記キャパシタ層を含む誘電体層とを備え、
   前記キャパシタ層には、前記インダクタに接続されるキャパシタが設けられ、
   該キャパシタは、積層方向において互いに間隔をあけた状態で平行に並ぶ一対の電極板によって構成され、
   該誘電体層の外面には、前記インダクタ層に対して前記キャパシタ層と前記積層方向における反対側に位置し且つ前記積層方向において前記インダクタに最も近い平面である基準面が含まれ、
   前記積層方向における前記基準面と前記インダクタとの距離が、前記積層方向における前記インダクタと前記一対の電極板のうちの前記積層方向において前記インダクタ側に配置される電極板との距離よりも小さく、
   前記基準面は、ＩＣチップが載置される面であり、
   前記基準面に載置されたＩＣチップのオンチップアンテナ、若しくは給電コイルと前記インダクタとが磁界結合するように構成される、
   ＬＣ共振アンテナ。
2. 前記インダクタと、前記インダクタ側に配置される電極板との距離が、前記積層方向に
   おける前記一対の電極板間の距離以上になっている
   請求項１に記載のＬＣ共振アンテナ。
3. 前記一対の電極板の重なり面積が、前記インダクタの開口面積よりも大きく、且つ前記
   積層方向に直交する面方向における面積が前記インダクタ層及び前記キャパシタ層を含む
   誘電体層よりも小さくなっている
   請求項１又は請求項２に記載のＬＣ共振アンテナ。

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