JP2014183193A - アンテナ装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【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、アンテナ性能を向上させたアンテナ装置を提供する。
【解決手段】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の内径に配置されたアンテナ部１３とを備える。そして、ループアンテナ部３及びアンテナ部１３は、磁性粒子を含有する磁性樹脂層４ａ，４ｂを有する。ループアンテナ部３又はアンテナ部１３のうちの少なくとも１つは、少なくともその一部が磁性樹脂層４ａ，４ｂに埋設される。
【選択図】図１

Description

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、及びこのアンテナ装置を用いた電子機器に関する。

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１次側コイルと２次側コイル間の電磁誘導や磁気共鳴によって電力を伝送する。

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、インダクタンスを増加させることができるので受信感度が向上する。

伊志嶺、渡辺、上野、前田、徳岡、「高周波対応低ロス圧粉磁心材料の開発」、ＳＥＩテクニカルレビュー、２０１１年１月、第１７８号、Ｐ１２１〜１２７ Wireless Power Consortium， 「System Description Wireless Power Transfer」， Volume I: Low Power, Part 1: Interface definition， Version 1.1.1，July 2012.

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１６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。

ところで、非接触通信や非接触充電に用いられる磁気シールド材は、一般に透磁率が高いとシールド性能が良好となることから、高透磁率のフェライトや金属磁性箔が主に用いられている。しかしながら強い直流磁場の印加された環境下で、これらの磁気シールド材を使用する場合には、磁性体が磁気飽和を起こし実効的な透磁率が低下する。たとえば、非特許文献１には、フェライトコアでは磁気飽和による直流重畳特性の低下が著しいことが報告されている。また、高飽和磁束密度の金属磁性箔においては、一般的に厚みが数１０ミクロンと薄いため数１０枚重ねて用いるようにしないと同様に磁気飽和の問題が生じてしまう。

電磁誘導型の非接触充電について、ワイヤレスパワーコンソーシアム（Wireless Power Consortium、ＷＰＣ）において、マグネット装着送信コイルユニットが規定されており（非特許文献２記載のデザインＡ１）、すでに市販されている。薄型のコイルユニットを作製しようとする場合には、磁気シールドの厚みを薄くする必要があり、上述した磁気飽和が顕著となりコイルのインダクタンスが大きく低下する。このため受電コイル側の共振周波数が大きくずれることとなり、１次側から２次側への伝送電力の伝送効率が低下し、また受電コイルの発熱が増加するとの問題を生ずる。さらに共振周波数のずれが著しい場合には伝送自体ができなくなるとの問題がある。

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、アンテナ性能を向上させたアンテナ装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための手段として、本発明の一実施の形態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つ以上の他のアンテナとを備える。そして、ループアンテナ及び他のアンテナは、磁性粒子を含有する１つ以上の磁性樹脂層を有する。ループアンテナ又は１つ以上の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磁性樹脂層に埋設される。

上述した課題を解決するための手段として、本発明に係る電子機器は、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を備える。そして、ループアンテナ及び他のアンテナは、磁性粒子を含有する１つ以上の磁性樹脂層を有する。ループアンテナ又は１つ以上の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磁性樹脂層に埋設される。

好ましくは、アンテナ装置及びこれを用いた電子機器では、１つ以上の磁性樹脂層のうち、少なくとも１つの磁性樹脂層は、球状、又は長径と短径との比で表される寸法比６以下の回転楕円体状の磁性粒子を含む。

本発明に係るアンテナ装置及び電子機器では、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、磁気シールド層の全部あるいは一部に磁気飽和による磁気特性の劣化が少ない磁性樹脂層を有しているので、強い磁場が印加されている環境下においてもコイルインダクタンスの変化が少なく安定した通信ができる。

（Ａ）は、本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置の構成例を示す平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。 （Ａ）は、本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置の変形例を示す平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。 （Ａ）は、本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置の変形例を示す平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。 （Ａ）は、本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置の変形例を示す平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。 （Ａ）は、本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置の変形例を示す平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。 （Ａ）は、本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置の変形例を示す平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。 （Ａ）は、本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置の変形例を示す平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。 アンテナ装置を用いた非接触通信システムの構成例を示すブロック図である。 共振回路の主要部を示すブロック図である。 アンテナ装置を用いた非接触充電システムの構成例を示すブロック図である。 磁性樹脂層及び磁性層が磁気特性に与える影響を測定するための測定用のアンテナ装置の構成を示す図である。（Ａ）は、平面図であり、（Ｂ）は、Ａ図のＡＡ’線における断面図であって、磁性シールド層が磁性樹脂層のみの場合の断面図であり、（Ｃ）は、Ａ図のＡＡ’線における断面図であって、磁性シールド層が磁性樹脂層と磁性層からなる場合の断面図である。 本発明の特性評価のためのコイルモジュールの構成を示す側面図である。（Ａ）は、単一のコイルモジュールの構成を示す側面図であり、（Ｂ）は、直流磁場を発生するマグネットを備えた送信コイルユニットとともに示すコイルモジュールの側面図である。 直流磁場印加のない場合のコイルのインダクタンス値に対する、直流磁場印加の場合のインダクタンスの変化値をインダクタンスの相対値ΔＬとして、ΔＬを磁気シールド層の厚さを変化させてプロットしたグラフである。（Ａ）は、球状アモルファス合金を磁性樹脂層に用いて比透磁率を２０程度とした場合、（Ｂ）は、球状センダストを磁性樹脂層に用いて比透磁率を１５程度とした場合のΔＬを示す。 インダクタンスの相対値ΔＬを、磁気シールド層の厚さを変化させてプロットした比較例のグラフである。（Ａ）は、長径／短径が約５０のセンダストを用いた磁気シールド層に用いて比透磁率を１００程度とした場合、（Ｂ）は、ＭｎＺｎフェライトを磁気シールド層に用いて比透磁率を１５００程度とした場合のΔＬを示す。 磁性樹脂層に磁性層を加えた場合のインダクタンス値の差異を測定したグラフである。（Ａ）は、直流磁場がない場合、（Ｂ）は直流磁場がある場合のインダクタンスの測定値を磁気シールド層の厚さに対してプロットした図である。 （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。

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、以下の実施の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。

［アンテナ装置の構成］
まず、ループアンテナ素子２として通信用のアンテナ、他のアンテナ素子１２として非接触充電用アンテナを適用したアンテナ装置１０について説明する。

図１に示すように、本発明の一実施の形態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４ｄ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、磁性樹脂層４ａの下面に配置された磁性樹脂層４ｂ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の内径側にアンテナ部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を載置する磁性樹脂層４ｂ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４ａとを有する。ループアンテナ部３の内径にアンテナ部１３を配置する場合には、それぞれのアンテナの中心軸がほぼ一致するように配置するのが好ましい。

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、平面アンテナや誘電体アンテナといった携帯電話の通信用等の他のアンテナ素子であってもよい。アンテナへの給電、及びアンテナからの出力は、磁性樹脂層４ａ，４ｂに埋設された導線１，１１からの引出線を介して外部回路に接続することによって行うことができる。磁性樹脂層４ａ，４ｂは、未硬化の状態では変形させることができるので後で述べる作製時のプレス工程にて、上記引出線を磁性樹脂層４ａ，４ｂの中に埋設させることができる。なお、ループアンテナ素子２やアンテナ素子１２は、図１（Ａ）等に示すように、長方形状を呈するように形成されているが、円形や楕円形、その他任意の形状に形成されるのは言うまでもなく、磁性樹脂層４ａ等からなる磁気シールド層４の平面形状も任意のものとすることができる。

磁性樹脂層４ａに用いる磁性粒子には、粒径が数μｍ〜数１０μｍの球形、扁平、あるいは粉砕された粉末を用いることができ、単体の磁性粉のみならず粉径、材質、形状の異なる粉末を混合して用いてもよい。上述した磁性粒子のうち、特に金属磁性粒子を用いる場合には、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。

磁性樹脂層４ｂに用いる磁性粒子には、粒径が数μｍ〜１００μｍの球状、あるいは細長（葉巻型）、あるいは扁平（円盤型）な回転楕円体形状で、その寸法比（長径／短径）が６以下の粉末を用いる。この場合も単体の磁性粉のみならず粉径、材質、寸法比の異なる粉末を混合して用いてもよい。

磁性樹脂層４ａは、導線１，１１が埋め込まれる層であるため、未硬化状態で流動性、変形性を確保するために磁性粉の充填率を少なくしているのに対し、磁性樹脂層４ｂは、磁気シールド特性が高くなるように、磁性粉の充填率を磁性樹脂層４ａよりも大きく設定している。特に充填性を上げて磁気特性を改善する目的で、磁性樹脂層４ｂとして、金属磁性粉、樹脂及び潤滑剤等を混合し圧縮成型した圧粉磁心を用いることもできる。また、磁性樹脂層４ｂの粒子形状は、球形から寸法比の小さい回転楕円体としており、反磁界係数が大きく外部からの磁場に対して飽和しにくい形状としている。反磁界係数の大きい粒子が樹脂を介して磁性樹脂層４ｂを形成しているので、大きな直流磁場環境下においても磁気飽和の影響が少ない磁気特性を示す。

磁性樹脂層４ａ，４ｂ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。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，４ｂ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したがうので、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，４ｂ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。

磁性樹脂層４ａ，４ｂ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。また、磁性樹脂層４ａ，４ｂには上記磁性粒子の他に、熱伝導性や粒子充填性等を向上させるためのフィラーを含むことができる。

磁性シート４ｄは、ループアンテナ素子２の磁気シールドのために用いるもので、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系等の結晶系又は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を用いることができる。また、これらの磁性体の粒子を結合剤で圧縮成型あるいは焼成して作製したシートを使うこともできる。アンテナの性能が十分な場合や、後述する直流磁場の影響を受けるような場合には磁性シート４ｄを省略してもよい。

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、これらに限られず他の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。

アンテナ素子１２を形成する導線１１は、アンテナ部１３を、５Ｗ程度の充電出力容量を有する非接触充電用の２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１１の表皮効果を低減するために、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。ループアンテナ部３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。

ループアンテナ素子２及びアンテナ素子１２には、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の片面あるいは両面に導電体をパターニングしてコイルを形成した基板を用いることもできる。このような基材の片面あるいは両面に導電体をパターニングして作製したコイルを使った構成では、アンテナ素子の厚みを薄くできるので、アンテナ装置１０の厚みをさらに薄くすることができる。非接触充電用途では比較的大きな電流が流れるので、アンテナ素子１２は、たとえば単線あるいは複線を使ったコイルで構成し、通信用途のループアンテナ素子２を、基材の片面あるいは両面に金属をパターニングして作製したコイル、いわゆるＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）コイルで構成する等が可能である。基板の両面に導線１をパターン形成して、それぞれのパターンをスルーホールを介して直列に接続することにより、巻数を増やすことができる。また、基板の両面にパターン配線した導線１をスルーホールを介して並列に接続することによって、電流容量を増大させることもできる。基板として積層基板を用いることにより、さらに多層化をすることもでき、多層配線によって、さらなる巻回数や電流容量の増大が可能である。

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の内径側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１０が実現できる。

さらに、本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置１０は、ループアンテナ素子２及びアンテナ素子１２が磁性樹脂層４ａに埋設されているので、アンテナ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。これにより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の熱伝導特性により、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。また、アンテナ部１３の磁気シールド層となる磁性樹脂層４ｂを広くとることができ、さらに磁性樹脂層４ｂは、磁気飽和しにくい構成となっているので、近傍に強い磁界が存在する、しないにかかわらず良好な磁気シールド性能を発揮することができる。

［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。

まず磁性樹脂層４ａ，４ｂに用いるシートを作製する。磁性樹脂層４ａの場合には、平均粒径５μｍの球状金属磁性粒子を、アクリル系の樹脂に希釈剤とともに加えて混練する。これをシート成型機を用いて加工し、乾燥させて所定の厚みのシートを形成する。磁性樹脂層４ｂでは、磁性樹脂層４ａの場合と同様にしてシートを形成する。磁性樹脂層４ｂは、磁気シールド性能を高めるために、磁性樹脂層４ａの場合よりも磁性粒子を高充填させる。このため平均粒径が２５μｍ、５μｍの２種類の球状アモルファス金属磁性粒子を用いて、粒径の大きな粒子の間に粒径の小さい粒子を入れ込むようにして充填率を上げるようにする。このようにして形成したそれぞれのシートを所定の形状に加工して、磁性樹脂層４ａ，４ｂとする。

この後、磁性樹脂層４ｂを型枠に配設して、加熱プレスして所定の形状の硬化した磁性樹脂層４ｂとする。磁性樹脂層４ｂとして圧粉成型した材料を用いてもよく、上述した方法で作製した場合には、硬化処理前でも圧縮強度が高い場合には、上記加熱プレスを省略し、後に続く磁性樹脂層４ａの硬化処理のときにあわせて硬化させてもよい。

次に、磁性樹脂層４ｂ上に磁性樹脂層４ａを載置する。そして、渦巻状に巻回された導線１に磁性シート４ｄを貼り付けたループアンテナ素子２と、アンテナ素子１２とを、所定の厚みの磁性樹脂層４ａに埋設するように載置する。この際に、導線１，１１の引出線を磁性樹脂層４ｂの側にして、導線１，１１の端部が型の外枠の一部に設けた溝に沿って、外側に出るように設置する。この後、加熱プレスして磁性樹脂層４ａを硬化させて型枠から取出すことでアンテナ装置１０を完成する。このようにして作製されたアンテナ装置１０は、導線１，１１の引出線は磁性樹脂層４ａ，４ｂに埋設され、外部回路と接続するためのコイル端部が引き出されたものとなる。

磁性樹脂層４ａの量は、図１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、磁性樹脂層４ａの位置は、後述の変形例で説明するように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。

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，４ｂ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。また磁性樹脂層４ａ，４ｂ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。

また、磁性樹脂層４ａ，４ｂは、磁性粒子と樹脂を混練して形成され、硬化後も適度な柔軟性を有しているため、電子機器の筐体内部の形状に合わせて搭載することができる。

［変形例１］
図２は、ループアンテナ素子２の内径部分と、アンテナ素子１２の内径及び外径部分に磁性樹脂層４ａを配置した例である。

アンテナ装置１０ａ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４ｄと、磁性シート４ｄの下面に配置された磁性樹脂層４ａと、磁性樹脂層４ａの下面に配置される磁性樹脂層４ｂ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の内径側にアンテナ部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を載置する磁性樹脂層４ｂ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４ａとを有する。

［変形例２］
図３は、磁性樹脂層４ｂの断面構造を凸型にしている例である。アンテナ素子１２の内径側に透磁率の高い磁性体を配することによって、アンテナのインダクタンス及び送受信アンテナ間の結合係数を高くすることができ、通信特性を向上させることができる。

アンテナ装置１０ｂ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４ｄと、磁性シート４ｄの下面に配置され、ループアンテナ素子２の内径側を充填するように配置された磁性樹脂層４ａと、ループアンテナ素子２の内径側であって、磁性樹脂層４ａの下面に配置され、ループアンテナ素子２の内径の中心部付近を表面が露出するまで充填するように配置された磁性樹脂層４ｂ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の内径側に、磁性樹脂層４ｂを取り囲むようにアンテナ部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を載置する磁性樹脂層４ｂ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４ａとを有する。

磁性樹脂層４ａの量は、図２に示すように、ループアンテナ素子２の最も内径側の導線１に接する程度まで増量してもよく、図３に示すようにアンテナ素子１２の最外周の導線１を埋設させる程度の量としてもよい。また、磁性樹脂層４ｂの形状は、特に、平板状や、図３に示すような凸型に限らない。アンテナ装置のサイズや通信特性といった要求仕様に合わせて、磁性樹脂層４ｂの大きさ、形状を任意に設定することができる。また、磁性樹脂層４ａは、プレスにより流動するので、形状や厚み等を制御することができ、磁性樹脂層４ａを充填させる位置を、たとえばアンテナ素子１２の内径側近傍のみとすることや、ループアンテナ素子２とアンテナ素子１２の間まで延長するなど任意に制御することが可能である。

［変形例３］
図４には、磁性樹脂層４ｂがアンテナ部１３にのみ配置され、ループアンテナ素子２の下方には、ループアンテナ素子２を支持するためのスペーサ７が配置される変形例を示す。

アンテナ装置１０ｃ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４ｄと、磁性樹脂層４ａを介して磁性シート４ｄの下方に配置されたスペーサ７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の内径側にアンテナ部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を載置する磁性樹脂層４ｂ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４ａとを有する。ループアンテナ素子２と磁性シート４ｄは、磁性樹脂層４ａによって少なくとも一部がスペーサ７に固着される。磁性シート４ｄは、磁性樹脂層４ａ，４ｂの両方に固着されるようにしてもよく、磁性樹脂層４ｂに固着されるようにしてもよい。

スペーサ７として非磁性材料を用いる場合には、ループアンテナ部３とアンテナ部１３との磁気的な干渉を軽減することができる。また、スペーサ７に、熱伝導性の優れた材料を用いると、非接触充電用途に用いるアンテナ部１３で発生した熱を効果的に放熱することができる。図４に示す例では、ループアンテナ素子２が載置された磁性シート４ｄは、磁性樹脂層４ａによって接着剤を用いることなしに固着することができるが、ループアンテナ素子２をあらかじめ接着剤等で接合してループアンテナ部３を構成し、その後、アンテナ部１３と磁性樹脂層４ａ，４ｂの一方、あるいは両方により固着するようにしてもよい。また、スペーサ７と磁性樹脂層４ｂはあらかじめ固着させた状態で用いることができる。なお、スペーサ７は厚い磁性シート４ｄを用いることで代用でき、また省略することもできる。

［変形例４］
図５には、ループアンテナ素子２と磁性シート４ｄとを有するループアンテナ部３と、磁性樹脂層４ａに埋設されたアンテナ素子１２と磁性樹脂層４ａの下面に配設された磁性樹脂層４ｂとを有するアンテナ部１３を別々に作製し、製造工程の最終工程においてループアンテナ部３を磁性樹脂層４ｂに接着層５によって接続する場合の構成例を示す。この変形例では、磁性樹脂層４ｂをアンテナ部１３の占有面積よりも広くとることによって、磁性樹脂層４ｂの外周側の一部をループアンテナ部３との接着のためのスペースとして利用している。この場合でも、ループアンテナ部３の支持基板として変形例３（図４）で用いたスペーサ７を用いてもよく、スペーサ７と磁性樹脂層４ｂはあらかじめ固着させた状態で準備しておき、接着層５によって磁性樹脂層４ｂに接続するようにしてもよい。

すなわち、アンテナ装置１０ｄ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４ｄと、磁性シート４ｄの下面に配置される磁性樹脂層４ｂと、磁性樹脂層４ｂに磁性シート４ｄを接続するための接着層５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の内径側にアンテナ部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とを有しており、磁性樹脂層４ａの下面に磁性樹脂層４ｂを固着させる。

［変形例５］
図６は、図１のアンテナ装置１０の磁性樹脂層４ｂの下に、さらに磁性層４ｃを配置したものである。アンテナ装置１０ｅに用いる磁性樹脂層４ｂは、磁性粒子を樹脂中に配合したものであるため、高透磁率構成のバルク材料に比べると透磁率が低い。このため透磁率の高い磁性材料からなる磁性層４ｃを磁性樹脂層４ｂにさらに加えることで磁気シールド効果を高めることができる。なお、磁性層４ｃは、透磁率の高い磁性体であり、後述するような磁性材料を用いるが、このような高透磁率磁性材料は一般的に磁気飽和しやすい。したがって、アンテナ装置を直流磁場の存在する環境下で用いる場合には、主として磁性樹脂層４ｂを用い、磁性層４ｃを補助的に加えるような構成とすることが好ましい。

この磁性層４ｃは、図６に示すように、磁性樹脂層４ｂの下面側に配置しているが、磁性樹脂層４ｂの上面あるいは磁性樹脂層４ｂの内部に埋め込むようにして配置してもよく、また磁性樹脂層４ｂよりも小さな形状、あるいは大きな形状にして用いてもよい。変形例１〜４の構成と組合せて用いてもよいのはもちろんである。

磁性層４ｃは、透磁率の高い材料であって、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を使うことができる。また、これらの磁性体の粒子を結合剤で圧縮成型あるいは焼成して作製したシートや、これらの磁性体を扁平処理等を施して扁平形状にした磁性粉を樹脂等と混練して作製したシートを使うこともできる。

図６に示すように、アンテナ装置１０ｅでは、導線１，１１の引出線を収納するための引出部６を磁性樹脂層４ｂと磁性層４ｃに設けている。作製時の熱プレスにより上記引出線が、磁性樹脂層４ｂあるいは磁性層４ｃ、又はその両方に埋設できない場合、磁性樹脂層４ｂあるいは磁性層４ｃ、又はその両方に引出部６を設けて、導線１，１１の引出線を収納することでアンテナ装置１０の低背化を図ることができる。

［変形例６］
図７には、アンテナ素子１２の内径側に、さらに別のループアンテナ素子２２を設け、すべてのアンテナ素子を磁性樹脂層４ａに全体を埋設させる例を示す。アンテナ部１３の内径側にループアンテナ部２３が構成される。この構成では、たとえばアンテナ部１３を非接触充電用に、ループアンテナ部３をＮＦＣアンテナ用に、ループアンテナ部２３を異物検知コイル用に用いることができるが、特に限定されることはない。たとえばループアンテナ部３を非接触充電用としたり、ループアンテナ部２３を別の通信アンテナに用いる等、自由に割り振ることができる。ループアンテナ素子２２を、基材の片面あるいは両面に金属導体をパターニングして作製したコイル、いわゆるＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）コイルで構成することができ、ループアンテナ素子２２の下面には、ループアンテナ素子２で用いた磁性シート４ｄに類する磁性シートを設けることができる。各アンテナがループアンテナの場合には、各アンテナの特性を維持するために、各アンテナの中心軸をそろえて同心円状に配置するのが好ましい。

この変形例６では、アンテナ素子１２がループアンテナであり、その内径にループアンテナ素子２２を配置するものである。アンテナ素子１２，２２を任意のアンテナ構造として、互いに重畳することのないように、ループアンテナ素子２の内径に配列させる等任意の配置、構成をとることができるのは言うまでもない。

以上説明したように、本発明のアンテナ装置では、１つのループアンテナの内径に他のアンテナが配置されているので、ループアンテナの内径側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。

さらに、本発明のアンテナ装置は、主たる磁気シールドとして磁気飽和しにくい磁性樹脂層を用いているので、直流磁場の印加されている環境下でもコイルのインダクタンス値の変化が小さく安定した通信を行うことができる。また、本発明のアンテナ装置では、コイルの周囲が磁性及び熱伝導性を有する磁性樹脂層でおおわれているので、コイルのインダクタンスを高めると同時に、コイルで発生した熱を逃がすことができる。特に大電力を送受する場合は発熱が問題となるが、効率よく熱を逃がすことができるので、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り、実質的機器の小型化・薄型化に貢献することができる。

さらに、磁性樹脂層４ａ，４ｂは、磁性粒子に樹脂を混錬して形成するため、硬化後も柔軟性を有しており、電子機器の内部の形状に合わせて、搭載し、実装することが可能である。

［非接触通信システム及び非接触充電システムを構成する場合の具体例］
＜非接触通信装置の構成例＞
本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置１０は、共振コイル（アンテナ）として、共振コンデンサとともに共振回路を構成する。そして、構成された共振回路を非接触通信装置に搭載して、これと他の非接触通信装置と非接触で通信を行う。非接触通信装置は、たとえば携帯電話に搭載されたＮＦＣ（Near Field Communication）等の非接触通信モジュール１５０である。また、他の非接触通信装置は、たとえば非接触通信システムにおけるリーダライタ１４０である。

図８に示すように、非接触通信モジュール１５０は、共振コンデンサと、共振コイルとして機能するアンテナ装置１０とからなる共振回路を含む２次側アンテナ部１６０を備える。非接触通信モジュール１５０は、リーダライタ１４０から送信されてきた交流信号を、各ブロックの電源として用いるために、整流して直流電力に変換する整流部１６６と、各ブロックに対応する電圧を生成する定電圧部１６７とを備える。非接触通信モジュール１５０は、定電圧部１６７により供給される直流電力によって動作する復調部１６４と変調部１６３と受信制御部１６５とを備えており、また、全体の動作を制御するシステム制御部１６１を備えている。２次側アンテナ部１６０によって受信された信号は、整流部１６６による直流電力変換とともに、復調器で復調され、システム制御部１６１によって、リーダライタ１４０からの送信データが解析される。また、システム制御部１６１によって、非接触通信モジュール１５０の送信データが生成され、送信データは、変調部１６３によってリーダライタ１４０に送信するための信号に変調されて２次側アンテナ部１６０を介して送信される。受信制御部１６５では、システム制御部１６１の制御に基づいて、２次側アンテナ部１６０の共振周波数の調整を行うための信号を生成して、通信の状態に合わせて共振周波数の調整を行うことができる。

また、非接触通信システムのリーダライタ１４０は、共振コンデンサからなる可変容量回路とアンテナ装置１０とを有する共振回路を含む１次側アンテナ部１２０を備える。リーダライタ１４０は、リーダライタ１４０の動作を制御するシステム制御部１２１と、システム制御部１２１の指令に基づいて、送信信号の変調を行う変調部１２４と、変調部１２４からの送信信号により変調されたキャリア信号を１次側アンテナ部１２０に送出する送信信号部１２５とを備える。さらに、リーダライタ１４０は、送信信号部１２５によって送出される変調されたキャリア信号を復調する復調部１２３を備える。

図９に２次側アンテナ部１６０の構成例を示す。２次側アンテナ部１６０は、共振容量を構成する可変容量コンデンサＣＳ１，ＣＰ１，ＣＳ２，ＣＰ２と、インダクタンスを形成するアンテナ装置１０とからなる直並列共振回路を含む。１次側アンテナ部１２０についても同様の構成を備える。

可変容量回路の各コンデンサＣＳ１，ＣＰ１，ＣＳ２，ＣＰ２は、受信制御部１６５（リーダライタ１４０の場合には、送受信制御部１２２）によって直流バイアス電圧を制御され、適切な容量値に設定され、アンテナ装置１０（Ｌａｎｔ）とともに共振周波数が調整される。

＜非接触通信装置の動作＞
次に、アンテナ装置１０を含む共振回路からなる１次側アンテナ部１２０及び２次側アンテナ部１６０をそれぞれ備えるリーダライタ１４０及び非接触通信モジュール１５０の動作について説明する。

リーダライタ１４０は、送信信号部１２５によって送出されるキャリア信号に基づいて、１次側アンテナ部１２０とのインピーダンスマッチングを行い、受信側である非接触通信モジュール１５０の受信状態に基づいて、共振回路の共振周波数の調整を行う。変調部１２４では、一般的なリーダライタで用いられる変調方式、符号化方式は、マンチェスタ符号化方式やＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調方式等である。キャリア周波数は、典型的には１３．５６ＭＨｚである。

送信されるキャリア信号は、送受信制御部１２２が、送信電圧、送信電流をモニタすることによって、インピーダンスマッチングが得られるよう１次側アンテナ部１２０の可変電圧Ｖｃを制御して、インピーダンス調整を行う。

リーダライタ１４０から送信された信号は、非接触通信モジュール１５０の２次側アンテナ部１６０で受信され、復調部１６４によって信号が復調される。復調された信号の内容がシステム制御部１６１によって判断され、システム制御部１６１は、その結果に基づいて応答信号を生成する。なお、受信制御部１６５は、受信信号の振幅や電圧・電流位相に基づいて、２次側アンテナ部１６０の共振パラメータ等を調整して、受信状態が最適になるように、共振周波数の調整をすることができる。

非接触通信モジュール１５０は、応答信号を変調部１６３によって変調し、２次側アンテナ部１６０によってリーダライタ１４０に送信する。リーダライタ１４０は、１次側アンテナ部１２０で受信した応答信号を復調部１２３で復調し、復調された内容に基づいて、システム制御部１２１によって必要な処理を実行する。

＜非接触充電装置及び受電装置の構成例＞
本発明に係るアンテナ装置１０を用いた共振回路は、非接触充電装置１８０によって、非接触で携帯電話等の携帯端末に内蔵される２次電池を充電する受電装置１９０を構成することができる。非接触充電の方式としては、電磁誘導方式や磁気共鳴等が適応可能である。

図１０には、本発明が適用された携帯端末等の受電装置１９０と、受電装置１９０を非接触で充電する非接触充電装置１８０とからなる非接触充電システムの構成例を示す。

受電装置１９０は、上述した非接触通信モジュール１５０とほぼ同じ構成を備える。また、非接触充電装置１８０の構成は、上述したリーダライタ１４０の構成とほぼ同じである。したがって、リーダライタ１４０、非接触通信モジュール１５０として図８に記載されたブロックと同じ機能を有するものについては、同じ符号で示す。ここで、リーダライタ１４０では、送受信するキャリア周波数が多くの場合に１３．５６ＭＨｚであるのに対して、非接触充電装置１８０では、１００ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚの場合がある。

非接触充電装置１８０は、送信信号部１２５によって送出されるキャリア信号に基づいて、１次側アンテナ部１２０とのインピーダンスマッチングを行い、受信側である非接触通信モジュールの受信状態に基づいて、共振回路の共振周波数の調整を行う。

送信されるキャリア信号は、送受信制御部１２２が、送信電圧、送信電流をモニタすることによって、インピーダンスマッチングが得られるよう１次側アンテナ部１２０の可変電圧Ｖｃを制御して、インピーダンス調整を行う。

受電装置１９０は、２次側アンテナ部１６０で受信された信号を整流部１６６で整流し、整流された直流電圧を充電制御部１７０の制御にしたがって、バッテリ１６９を充電する。２次側アンテナ部１６０による信号の受信がない場合であっても、ＡＣアダプタ等の外部電源１６８によって充電制御部１７０を駆動してバッテリ１６９を充電することができる。

非接触充電装置１８０から送信された信号は、２次側アンテナ部１６０で受信され、復調部１６４によって信号は復調される。復調された信号の内容がシステム制御部１６１によって判断され、システム制御部１６１は、その結果に基づいて応答信号を生成する。なお、受信制御部１６５は、受信信号の振幅や電圧・電流位相に基づいて、２次側アンテナ部１６０の共振パラメータ等を調整して、受信状態が最適になるように、共振周波数の調整をすることができる。

［磁性粒子の形状を設定した場合のアンテナ装置の特性評価］
非接触充電システムでは、１次側アンテナと２次側アンテナの相対位置が電力伝送効率に影響する。このため、充電装置（１次側）と受電装置（２次側）の位置を近接して配置できるように、充電装置に強力なマグネットを配して、充電装置の１次側アンテナに、受電装置の２次側アンテナを引き寄せるように工夫されたものがある（非特許文献２記載のデザインＡ１）。このような強力なマグネットによる直流磁場に対する磁性樹脂層の効果を定量化するために以下のような特性評価を行った。

本発明の実施の形態に係るアンテナ装置１０に関して、磁性樹脂層４ｂを用いた場合の特性を、コイルのインダクタンス値に与える磁気飽和の影響として評価した。具体的には、図１１（Ａ）に示す単一のコイルのインダクタンス値を測定することによって特性評価を行った。図１１（Ｂ）には、特性評価用のアンテナ装置１０ｇの断面を示す。アンテナ装置１０ｇは、長方形状に巻回された導線１によって形成されるループアンテナ素子２と、ループアンテナ素子２に接着層５を介して接続された所定の厚さを有する磁性樹脂層４ｂとを備える。また、ループアンテナ素子２と外部回路との電気的接続のための引出線３ａ，３ｂを有している。ループアンテナ素子２の内径側の引出線３ａは、磁性樹脂層４ｂに形成された切欠部２６を通って外部に引き出される。なお、図１１（Ｃ）は、後述する磁性層４ｃをさらに付加した場合の磁気特性への影響を測定するための特性評価用のアンテナ装置１０ｈの構成である。

測定環境を図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示す。

図１２（Ａ）では、外部直流磁界のない状態を評価する受電コイルユニットの構成を示す。受電コイルユニットは、特性評価用のアンテナ装置１０ｇであり、ループアンテナ素子２と磁性樹脂層４ｂとを備える。磁性樹脂層４ｂのループアンテナ素子２が搭載されている面とは反対側の面には、バッテリパックを模した金属板３１を配置した。受電コイルユニットは、１４Ｔの長方形コイル（外径３１×４３ｍｍ）である。

図１２（Ｂ）では、マグネットによる外部直流磁界がある状態を評価する受電コイルユニットの構成を示す。図１２（Ａ）の場合と同じく、受電コイルユニットは評価用のアンテナ装置１０ｈであり、ループアンテナ素子２と磁性樹脂層４ｂとを備えている。磁性樹脂層４ｂのループアンテナ素子２が搭載されている面とは反対側の面には、バッテリパックを模した金属板３１を配置した。受電コイルユニットに対向するように送電コイルユニットを配置した。送電コイルユニットは、スパイラルコイル３０ａと磁性シールド材３０ｂとを備えており、受電コイルユニットの中心と中心軸を合わせるように配置した。送電コイルユニット３０の中心に、直流磁界発生のためのマグネット４０を配置した。このマグネットを装着した送信コイルユニットは、非特許文献２に記載されるデザインＡ１に基づいて作成されたものである。受電コイルユニットと送電コイルユニットとは、２．５ミリのアクリル板を介して離間して対向配置した。アジレント社のインピーダンスアナライザ４２９４Ａを用いて、それぞれの場合に対して、磁性樹脂層４ｂの構成を変えて、コイルのインダクタンス値を測定した。

最初に、図１１（Ｂ）に示すような磁性樹脂層４ｂのみからなる磁性シールド層を有するアンテナ装置１０ｇのインダクタンス値の測定を行った。

図１３及び図１４には、各種磁性材料を用いた磁気シールド層を搭載した受電コイルユニットのインダクタンス値を測定したグラフを示す。直流磁界がない状態におけるインダクタンスの測定値に対する直流磁界がある状態におけるインダクタンスの測定値の変化量をパーセントで表し、インダクタンスの相対値ΔＬと称する。磁性樹脂層４ｂの厚さｔｍを変えて、インダクタンスの相対値ΔＬをプロットした。マイナスのインダクタンスの相対値ΔＬは、インダクタンス値が低下したことを表し、プラスの場合には、インダクタンス値が増加したことを示す。

＜実施例１＞
図１３（Ａ）には、磁性樹脂層４ｂとして、寸法比（長径／短径）が６以下の球状アモルファス粉を配合した平均透磁率２０程度を有する磁性樹脂層４ｂを用いた場合のインダクタンスの相対値ΔＬを示す。

＜実施例２＞
図１３（Ｂ）には、磁性樹脂層４ｂとして、寸法比（長径／短径）が６以下の球状センダスト粉を配合した平均透磁率１６程度を有する磁性樹脂層４ｂを用いた場合のインダクタンスの相対値ΔＬを示す。

＜比較例１＞
図１４（Ａ）には、磁気シールド層として、センダスト系の寸法比（長径／短径）が５０程度の扁平粉を結合剤と混合して作製した平均透磁率１００程度を有する磁性シートを用いた場合のインダクタンスの相対値を示す。

＜比較例２＞
図１４（Ｂ）には、磁気シールド層として、透磁率１５００程度のＭｎＺｎ系のバルクフェライトを用いた場合のインタクタンスの相対値を示す。

＜結果＞
図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示すように、球状の磁性粉を用いた磁性樹脂層４ｂを磁性シールド層とした本発明の実施の形態の構成例では、コイルのインダクタンス値は、直流磁場が印加されてもほとんど低下していない。なお、インダクタンスの相対値ΔＬがプラスになるのは送電コイルユニットを構成する磁気シールド層が大きいために、磁束が受電コイルユニット近傍に集束したことによる。

一方、図１４（Ａ）に示すように、磁性シールド層として扁平形状の磁性粉からなる磁性シートを用いた場合には、送信コイルユニットに装着されたマグネットの直流磁場の影響によって、磁気シールド層に磁気飽和が生じ、インダクタンス値が大きく低下している。シールド層が薄くなるほど磁気飽和しやすくなるので、この傾向はさらに顕著であることが示される。

図１４（Ｂ）に示すように、磁性シールド層としてフェライトを用いた場合には、図１４（Ａ）の場合と同様に、インダクタンス値が大きく低下することが示される。

このように本発明の構成にすることで、マグネット装着の送信コイルユニットに対しても、あるいは大きな直流磁場のある環境においてもコイルインダクタンスの変化が少なく、したがって受電モジュールの共振周波数の変化が少なく安定した電力伝送が可能となる。

［磁性層を付加した場合のアンテナ装置の特性評価］
上述のアンテナ装置の評価で用いた図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示すものと同じ受電コイルユニットを使用した。受電コイルユニットは、１４Ｔの長方形コイル（外径３１ｍｍ×４３ｍｍ）である。

特性評価の方法としては、図１１（Ｂ）及び図１１（Ｃ）に示すように、磁気シールド層として、磁性樹脂層４ｂのみの場合（図１１（Ｂ））と、磁性樹脂層４ｂの下面に、５０μｍ厚の磁性層４ｃを貼り付けた場合（図１１（Ｃ））について、それぞれのコイルのインダクタンス値を測定した。また、これらの場合において、磁性樹脂層４ｂの厚さを変えてインダクタンス値を測定した。したがって、磁性シールド層の全体の厚さは、磁性樹脂層４ｂに、磁性層４ｃの厚さ５０μｍを加えたものとなる。

受電コイルユニット（評価用のアンテナ装置１０ｈ）の磁性樹脂層４ｂには、寸法比６以下の球状のアモルファス粉を配合した平均透磁率３０程度のものを用い、磁性層４ｃには、センダスト系の寸法比５０程度の扁平粉を結合剤と混合して作製した透磁率１００程度のものを用いた。

図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に、磁気シールド層４の厚さｔｍに対するインダクタンス値Ｌをプロットしたグラフを示す。なお、インダクタンス値は、アジレント社のインピーダンスアナライザ４２９４Ａを用いて測定し、非接触充電システムで一般に用いられる周波数１２０ｋＨｚにおけるインダクタンス値Ｌとしてプロットした。

＜実施例３＞
図１５（Ａ）には、直流磁場の印加がない場合、すなわち、図１２（Ａ）の受電コイルユニットの構成の場合のコイルのインダクタンス値Ｌの測定結果を示す。図１５（Ｂ）には、マグネットにより直流磁場が印加されている図１２（Ｂ）の受電コイルユニットの構成の場合のインダクタンス値Ｌの測定結果を示す。

図１５（Ａ）に示すように、直流磁場のない場合では、磁性樹脂層４ｂの一部を薄い磁性層４ｃで置き換えることによって、コイルのインダクタンス値を向上させることができる。

一方、図１５（Ｂ）で示すように、マグネットによる直流磁場が印加されると、磁気飽和の影響が大きいために、いずれのコイルについてもインダクタンス値が下がっている。磁性層４ｃは、磁性樹脂層４ｂよりもインダクタンスを増加させる効果が高いが、逆に強い磁場が印加された状態では磁性樹脂層４ｂの方がインダクタンスを向上させる効果が高いので、上記２つの層の割合を調整することで、磁気シールド性や回路の共振条件に強く影響するコイルインダクタンスとその磁気飽和特性を所望の性能に調整することができる。

このように、本発明のアンテナ装置では磁気飽和に強い磁性樹脂層を有しているので、強い磁場が印加されている環境下においてもコイルインダクタンスの変化が少なく安定した電力供給が可能である。さらにまた、磁性樹脂層と磁性層の厚みを調整することでコイルインダクタンスの大きさと強い磁場環境下でのコイルインダクタンスの変化率のバランスを調整することができる。非接触通信用はもちろん、非接触電力伝送（非接触充電）用にも用いることができ、また、それぞれのループアンテナ部、アンテナ部を用途や搭載する電子機器に応じて最適に設計することができる。

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、３ａ，３ｂ 引出線、４ 磁気シールド層、４ａ，４ｂ 磁性樹脂層、４ｃ 磁性層、４ｄ 磁性シート、５ 接着層、６ 引出部、７ スペーサ、１０，１０ａ〜１０ｆ アンテナ装置、１０ｇ，１０ｈ 特性評価用アンテナ装置、２６ 切欠部、３０ 送信コイルユニット、３０ａ スパイラルコイル、３０ｂ 磁性シールド、３１ 金属板、４０ マグネット、１２０ １次側アンテナ部、１２１ システム制御部、１２２ 送受信制御部、１２３ 復調部、１２４ 変調部、１２５ 送信信号部、１４０ 非接触通信装置、１５０ 非接触通信モジュール、１６０ ２次側アンテナ部、１６１ システム制御部、１６３ 変調部、１６４ 復調部、１６５ 受信制御部、１６６ 整流部、１６７ 定電圧部、１６８ 外部電源、１６９ バッテリ、１７０ 充電制御部、１８０ 非接触充電装置、１９０ 受電装置

＜結果＞
図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示すように、球状の磁性粉を用いた磁性樹脂層４ｂを
磁性シールド層とした本発明の実施の形態の構成例では、コイルのインダクタンス値は、
直流磁場が印加されてもあまり低下していない。なお、インダクタンスの相対値ΔＬが
プラスになるのは送電コイルユニットを構成する磁気シールド層が大きいために、磁束が
受電コイルユニット近傍に集束したことによる。

Claims (15)

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及び上記他のアンテナは、磁性粒子及び樹脂を含有する１つ以上の磁性樹脂層を有し、
   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アンテナ装置。
2. 上記磁性樹脂層は、上記磁性粒子及び樹脂を混錬して形成することによって柔軟性を有することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 上記ループアンテナ又は他のアンテナのうちの少なくとも１つは、非磁性材料を含む支持部材により支持されることを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ装置。
4. 上記ループアンテナ又は他のアンテナのうちの少なくとも１つは、高熱伝導性材料を含む支持部材により支持される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。
5. 上記ループアンテナは、接着層を介して上記磁性樹脂層と接続されることを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ装置。
6. 上記ループアンテナ又は他のアンテナのうちの少なくとも１つは、上記磁性樹脂層とは磁気特性が異なる磁性材料を含む磁性層を更に有することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載のアンテナ装置。
7. 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１〜６いずれか１項記載のアンテナ装置。
8. 上記１つ以上の磁性樹脂層のうち、少なくとも１つの磁性樹脂層は、球状、又は長径と短径との比で表される寸法比６以下の回転楕円体状の磁性粒子を含むことを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載のアンテナ装置。
9. 上記１つ以上の磁性樹脂層のうち、少なくとも１つの磁性樹脂層は、球状又は長径と短径との比で表される寸法比６以下の回転楕円体状の磁性粒子、樹脂及び潤滑剤を含み、これらを混合して圧縮成型した圧粉磁心であることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項記載のアンテナ装置。
10. 上記他のアンテナは、２つ以上であることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項記載のアンテナ装置。
11. ２つ以上の上記他のアンテナは、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１０記載のアンテナ装置。
12. ２つ以上の上記他のアンテナは、いずれもループ状であり、
    上記他のアンテナのうちの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１０記載のアンテナ装置。
13. ２つ以上の上記他のアンテナは、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１１記載のアンテナ装置。
14. 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１つが非接触電力伝送用アンテナであることを特徴とする請求項１〜１３いずれか１項記載のアンテナ装置。
15. 請求項１〜１３いずれか１項記載のアンテナ装置を備える電子機器。

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