WO2008004325A1 - Dispositif d'antenne - Google Patents

Description

明 細 書

アンテナ装置

技術分野

[0001] 本発明は、携帯電子機器に内蔵されるアンテナ等に利用可能なアンテナ装置に関 するものである。

背景技術

[0002] 外部機器と電磁界信号を介して通信する RFID (RadioFrequency- Identification：電 波方式認識)用の無線タグを搭載した携帯電話端末等の携帯電子機器においては 、例えば特許文献 1 ·特許文献 2に示されている様に、アンテナコイルが筐体内に実 装されている。

[0003] 特許文献 1では、外部からのデータキャリア信号を携帯電話端末の内部の基板に 実装したアンテナコイルで受け、リーダ ·ライタとの間で非接触でデータを送受信する ものである。この特許文献 1のアンテナコイルは、平板状の磁性体コアに平板状のコ ィルを貼り付けた一般的なコイルであり、アンテナコイルの軸方向が実装基板に対し て垂直となるように、すなわち携帯電話端末の筐体の平面に対して垂直となるように 載置されている。

[0004] 特許文献 2のアンテナコイルは電波時計や RFIDシステム用のアンテナとして用い られるものであって筐体内部に設置されるものである。このアンテナコイルは磁性体 力 なる磁心にコイルが卷回されており、磁心の端部を隣接する筐体または隣接する 筐体内部の金属部力も遠ざ力る方向に曲げたものである。このような構成とすること により、筐体内部に入射する多くの磁束を収束させることができ、高感度なアンテナ にすることができる。

特許文献 1 :特開 2004— 153463

特許文献 2 :特開 2006— 050522

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 前記アンテナコイルを備えた RFID搭載携帯電話端末を定期券代わりに自動改札 にかざして通信し、利用者情報のやりとりを行って改札を行うシステムが考案されてい る。通常利用者は携帯電話端末の主面をリーダ ·ライタの検知面に対して水平にかざ す。この場合、リーダ ·ライタカゝら放射される磁束のほとんどが携帯電話端末の主面に 対して垂直に入射する。携帯電話端末の筐体の内部には、液晶表示パネル、キーボ ード、 RF回路基板、電池等が内蔵されている。通常これらは面状のグランド電極を備 えているため、携帯電話端末の主面に対して垂直な方向の磁束は、携帯電話端末 をそのまま貫くことができな 、。

[0006] 特許文献 1に記載のアンテナコイルは、コイル軸が回路基板の主面に垂直となるよ うに載置されている。従って、上述したような通信形態を採った場合には携帯電話端 末の筐体内に進入した磁束がアンテナコイルのコイル軸を通るため、アンテナコイル に電流を励起させることができる。し力しながら、特許文献 1においては磁性体コアの 側面積が小さいため、アンテナコイルを通過した磁束の放射効率が悪い。そのため、 携帯電話端末に磁束が進入しにくぐアンテナコイルに発生する電流が非常に微弱 になるため、最適なアンテナ感度が実現されないという問題があった。

[0007] 一方、特許文献 2に記載のアンテナコイルは、コイル軸が回路基板の主面に水平と なる方向に設置されるよう考案されたものである。特許文献 2に記載のアンテナコイル においては、磁心の中央部にはコイルが卷回されているため、コイルが卷回されてい ない曲げられた端部に磁束が進入し得る。通常利用者が携帯電話端末を改札機の リーダ'ライタにかざす場合、リーダ ·ライタに携帯電話端末の中央部を力ざす傾向が ある。しかしながら、特許文献 2に記載のアンテナコイルにおいては端部で磁束を捕 える構造であるため、中央部をリーダ'ライタにかざした場合には入射した磁束により アンテナコイルに励起される電流が微弱である。すなわち、リーダ ·ライタである改札 機と正常に通信できる確率が非常に低くなる。改札機との通信が正常に行われない 場合、 自動改札機はその携帯電話端末の利用者の入場を遮断する。大都市圏通勤 ラッシュ時にぉ 、ては、単位時間あたりに改札機を通過する人数が非常に多!、ため 、 自動改札システムが通信異常により人の流れを頻繁に遮断した場合大きな混乱が 発生すると考えられる。

[0008] このようなアンテナコイルの通信性能を向上するために、特許文献 2に記載のアン テナコイルをコイル軸が携帯電話端末の主面に対して垂直となるように設置すること が考えられる。し力しながら、このような設置方法では筐体の厚みが増してしまうという 問題が発生する。仮にこのように設置できたとしても、携帯電話端末の中央部には前 述したグランド電極が存在するため、この影響を避けて携帯電話端末の隅部に設置 せざるを得ない。上述した通り、通常利用者が携帯電話端末を改札機のリーダ，ライ タにかざす場合、リーダ ·ライタに携帯電話端末の中央部を力ざす傾向があり、リーダ 'ライタの最も有効に通信が可能な領域力 携帯電話端末のアンテナコイルのコイル 軸がずれる可能性が大きくなり、最適な通信状態を確保し難いという問題があった。

[0009] 本発明は上記問題に鑑みて成されたものである。本発明の目的は携帯電話端末 の回路基板に面実装が可能、もしくは筐体の内側に実装が可能とされ、薄型化が可 能で、リーダ ·ライタとの良好な通信を達成することを可能とするアンテナ装置を提供 することである。

課題を解決するための手段

[0010] 上記問題点を解決するために本願の各発明は以下のように構成する。

[0011] 請求項 1に係る発明は、第 1の主面と該第 1の主面に対向する第 2の主面を有し、 少なくとも一端部に屈曲部が形成された磁性体コアと、該磁性体コアの前記第 1の主 面に形成され、コイル軸が前記第 1の主面に垂直で、中央に開口部が設けられたコ ィルと、を備えるアンテナコイルと、回路基板と、を有し、前記磁性体コアの前記第 2 の主面が前記回路基板の実装面に対向するように、前記アンテナコイルが前記回路 基板に実装されて ヽることを特徴とする。

[0012] 請求項 2に係る発明は、少なくとも一端部に屈曲部が形成された磁性体コアと、該 磁性体コアの周囲に卷回され、所定の間隔を有した状態で互いに接続されたコイル 部 Aとコイル部 Bとからなるコイルと、を備えるアンテナコイルと、回路基板と、を有し、 前記屈曲部は、前記コイルのコイル軸方向にある前記磁性体コアの端部に形成され 、前記コイル軸が前記回路基板の主面と平行になるように、前記アンテナコイルが前 記回路基板に実装されて ヽることを特徴とする。

[0013] 請求項 3に係る発明は、請求項 1または 2に記載のアンテナ装置において、前記屈 曲部は、前記回路基板の側面に沿う方向に設けられていることを特徴とする。 [0014] 請求項 4に係る発明は、請求項 3に記載のアンテナ装置において、前記屈曲部の 端面の少なくとも一部は、平面視して前記回路基板の外部に位置することを特徴と する。

[0015] 請求項 5に係る発明は、請求項 1〜4のいずれか 1項に記載のアンテナ装置におい て、前記アンテナコイルは前記回路基板と間隔を有した状態で実装されていることを 特徴とする。

[0016] 請求項 6に係る発明は、請求項 1〜5のいずれか 1項に記載のアンテナ装置におい て、前記コイルは電極パターンが形成されたフレキシブル基板を前記磁性体コアに 卷装してなることを特徴とする。

[0017] 請求項 7に係る発明は、請求項 2〜6のいずれか 1項に記載のアンテナ装置におい て、前記アンテナコイルは、前記磁性体コアの前記回路基板と対向する面に前記コ ィルと絶縁された電極膜を有することを特徴とする。

[0018] 請求項 8に係る発明は、請求項 2〜7のいずれか 1項に記載のアンテナ装置におい て、前記コイル部 Aとコイル部 Bは異なる磁性体コアに卷回されており、前記コイル部

Aとコイル部 Bのコイル軸は共通していることを特徴とする。

[0019] 請求項 9に係る発明は、請求項 2〜7のいずれか 1項に記載のアンテナ装置におい て、前記コイル部 Aとコイル部 Bは異なる磁性体コアに卷回されており、前記コイル部

Aとコイル部 Bのコイル軸は、該コイル軸に垂直な任意の平面に投影されたコイル部

Aのコイル断面とコイル部 Bのコイル断面の少なくとも一部が重なり合う範囲内でずれ ていることを特徴とする。

[0020] 請求項 10に係る発明は、請求項 2〜9のいずれか 1項に記載のアンテナ装置にお

V、て、前記コイル部 Aとコイル部 Bは前記回路基板上に形成された電極パターンによ り接続されて ヽることを特徴とする。

[0021] 請求項 11に係る発明は、請求項 2〜9のいずれか 1項に記載のアンテナ装置にお

Vヽて、前記コイル部 Aとコイル部 Bは前記回路基板とは異なる基板上に形成された電 極パターンにより接続されて ヽることを特徴とする。

[0022] 請求項 12に係る発明は、請求項 2〜： L 1のいずれか 1項に記載のアンテナ装置に おいて、前記コイル部 Aとコイル部 Bは前記コイル軸方向に貫く共通の磁束により起 電力が生じな!/ヽように接続されて!ヽることを特徴とする。

[0023] 請求項 13に係る発明は、請求項 12に記載のアンテナ装置において、前記コイル 部 Aとコイル部 Bは前記コイル軸に対するコイルの卷回方向が互いに異なっているこ とを特徴とする。

発明の効果

[0024] この発明によれば、携帯電話端末の回路基板に面実装が可能、もしくは筐体の内 側に実装が可能であり、薄型化することができるアンテナ装置が得られる。また、アン テナコイルの端部の磁気抵抗が小さくなるため、アンテナコイルに進入した磁束が磁 性体コアを通過し易い構造となり、アンテナ感度が向上して、リーダ'ライタとの良好 な通信を達成するアンテナ装置が得られる。

図面の簡単な説明

[0025] [図 1]本発明の第 1の実施例を説明するアンテナ装置の斜視図である。

[図 2]本発明の第 1の実施例の動作原理を説明する断面概念図である。

[図 3]本発明の第 2の実施例を説明するアンテナ装置の斜視図である。

[図 4]本発明の第 3の実施例を説明するアンテナ装置の斜視図である。

[図 5]本発明の第 4の実施例を説明するアンテナ装置の斜視図である。

[図 6]本発明の第 5の実施例を説明するアンテナ装置の斜視図である。

[図 7]本発明の第 6の実施例を説明するアンテナ装置の斜視図である。

[図 8]本発明の第 7の実施例を説明するアンテナ装置の斜視図である。

[図 9]本発明の第 8の実施例を説明するアンテナ装置の断面図である。

[図 10]本発明の第 9の実施例を説明するアンテナ装置の斜視図である。

[図 11]本発明の第 9の実施例に係るフレキシブル基板の平面図である。

[図 12]本発明の第 10の実施例を説明するアンテナ装置の斜視図である。

[図 13]本発明の第 10の実施例に係るフレキシブル基板の平面図である。

符号の説明

[0026] 1…回路基板

2, 40, 41, 60· ··磁性体コア

4, 5…コイル導体 6…接続導体

7, 8…端子

9, 10…端面

30, 31, 32· ··導体パターン

発明を実施するための最良の形態

[0027] 以下に本発明の実施形態を図を用いて説明する。

[0028] 第 1の実施例を図 1を用いて説明する。図 1は本発明に係る第 1の実施例であるァ ンテナ装置 106の斜視図である。

[0029] 回路基板 1の主面にアンテナコイル 206が密着して実装されている。アンテナコィ ル 206は接着剤や両面テープを用いることにより容易に回路基板 1に密着させること 力 Sできる。回路基板 1は携帯電話端末内に配設される基板であり、この基板上には図 示しない RF回路や制御回路等が形成される。回路基板 1は携帯電話端末の主面と 平行となるように筐体内に配設されている。また、回路基板 1において、アンテナコィ ル 206が実装された面と対向する面には全面にグランド電極（図示せず）が形成され ている。

[0030] アンテナコイル 206は磁性体コア 60とコイル 70によって構成される。磁性体コア 60 は第 1の主面と第 2の主面を有し、第 1の主面と第 2の主面とは対向しており、第 2の 主面が回路基板と対向している。また、磁性体コア 60の両端部には回路基板 1の側 面に沿う屈曲部 61, 62が形成されている。すなわち、磁性体コア 60は回路基板 1の 側面付近で屈曲している。そして、磁性体コア 60が回路基板 1を挟み込む形で屈曲 しているため、磁性体コア 60の端面は回路基板 1上にない。なお、磁性体コアの端 面とは磁性体コアが屈曲する方向に向き、磁性体コアの先端に位置する面を意味す るものとし、本実施例においては、屈曲部 61, 62の回路基板 1と平行な関係にある 面を示すものとする。磁性体コア 60の回路基板 1と対向しない第 1の主面には、コィ ル導体 65によりコイル 70が形成されている。コイル 70は、平面内で渦巻き形状を描 くものであり、コイル軸は第 1の主面に対して垂直である。コイル 70の中心にはコイル 導体 65が形成されない開口部 63が設けられている。開口部 63を設けることによって 、アンテナコイル 206への磁束の進入をコイル導体 65が阻害せず、磁性体コア 60の 第 1の主面の垂直方向からの磁束を入射させることができる。コイル 70の導体端 66 にはスルーホールが設けられており、回路基板 1のアンテナコイル 206と対向する面 に設けられた電極（図示せず）とコイル 70の導体端 66とが半田付けによって電気的 に接続され、最終的に端子 7に接続されている。コイル 70の導体端 66と反対側の導 体端は端子 8に接続されている。端子 7, 8は回路基板 1上に形成されたパターン電 極であり、回路基板 1上の図示しな 、RFID処理回路に接続されて 、る。

[0031] アンテナ装置 106の上方力も到来する磁束は、コイル開口部 63に入射しコイル 70 に電流を誘起する。コイル開口部 63を大きくすることによって、入射する磁束は増加 し誘起される電流も大きくなるため、好ましい。磁性体コア 60に入射した磁束は、回 路基板 1にグランド電極が形成されて 、るため回路基板 1を貫くことができな 、。磁束 は磁性体コア 60内で分岐し、主として屈曲部 61, 62から外部へ出る。磁性体コア 60 は両端部に屈曲部 61, 62を有するため、磁性体コア 60の端部において、各主面に 対して垂直な断面の面積が大きくなる。そのため、磁性体コア 60の端部での磁気抵 抗が減少し磁性体コア 60内を磁束が通過し易くなる。また、屈曲部 61, 62の端面は 回路基板 1上になぐ平面視すると回路基板 1の外部に位置しているため、磁束は端 面を含む屈曲部の表面全体力 放射される。したがって、磁束の放射効率が非常に 良ぐさらに磁束が磁性体コア 60内を通過し易い構造となっている。なお、この形態 の実施例においてはコイル 70を磁性体コア 60の第 1の主面に渦巻き状に形成して いるため、以下の実施例に比較して磁性体コア 60は薄く形成することが可能である。

[0032] 次に第 2の実施例を図 2を用いて説明する。図 2は本発明に係る第 2の実施例であ るアンテナ装置 100の斜視図である。図 1と同じ部分を示す部分には同じ番号を付し 説明を省略する。

[0033] 回路基板 1にアンテナコイル 200が密着して実装されている。アンテナコイル 200に は一体の磁性体コア 2が用いられている。磁性体コア 2の両端は、回路基板 1の側面 付近で屈曲し、回路基板 1の側面に沿う方向に延びる屈曲部 20, 21が形成されてい る。磁性体コア 2の屈曲部 20, 21を除く部分には、コイル導体 4が磁性体コア 2の周 囲に卷回されることによりコイル部 Aが形成されており、コイル導体 5が磁性体コア 2の 周囲に卷回されることによりコイル部 Bが形成されており、コイル部 Aとコイル部 Bによ り一組のコイルを成す。コイル部 Aとコイル部 Bのコイル軸方向に屈曲部 20, 21力形 成されている。また、コイル部 Aとコイル部 Bのコイル軸は回路基板 1の実装面と平行 であり、両者のコイル軸は共通している。各コイル部は作図の都合上 8ターンしか図 示していないが、ターン数はこれに限らない。コイル部 Aとコイル部 Bは所定の間隔 d を隔てて形成されており、コイル非形成部 3が形成されている。コイル非形成部 3によ り磁性体コア 2に磁束を進入させることができる。コイル部 Aの右端部とコイル部 Bの 左端部は接続導体 6により直列に接続されて一組のコイルを形成して 、る。この一組 のコイルを形成するコイル導体 4, 5と接続導体 6は一体の銅線により構成されており 、磁性体コア 2の周囲に銅線を卷回することによってコイル部 Aとコイル部 Bが形成さ れる。コイル部 Aとコイル部 Bはコイル軸に対する卷回方向が逆とされており、両コィ ル軸に沿って磁性体コアを貫く磁束に対してはこの一体のコイルは電流を誘起しな い。端子 7はコイル部 Aの始端 (終端）に接続されており、端子 8はコイル部 Bの終端（ 始端）に接続されている。端子 7, 8とコイルの端部とは半田付けによって電気的に接 続することができる。端子 7, 8は回路基板 1上に形成されたパターン電極であり、回 路基板 1上の図示しな 、RFID処理回路に接続されて 、る。

[0034] 図 3は図 2に示したアンテナ装置 100のコイル軸に沿った断面概念図である。図 3 は断面概念図であるため、図 2の寸法関係を幾分誇張して示してある。図 3において 、図 2と同じ部分を示す部分には同じ番号を付し説明を省略する。

[0035] アンテナ装置 100の上方から到来する、すなわち携帯電話端末の主面から到来す る磁束 300, 301は、回路基板 1にグランド電極が設けられているため回路基板 1を 貫くことができない。磁束 300, 301はアンテナコイル 200のコイル部 Aとコイル部 Bの 間に設けられたコイル非形成部 3から磁性体コア 2内に進入し、コイル軸に沿って磁 性体コア 2内を通過し端面 9, 10から外部へ出る。なお、本実施例において端面 9, 1 0とは、磁性体コア 2が屈曲する方向を向き、磁性体コア 2の先端に位置する面を意 味するものとする。磁性体コア 2はコイル部 Aとコイル部 Bそれぞれの外側が回路基 板 1側に曲げられているため、 CC断面及び DD断面の面積が大きくなり磁束の出口 付近での磁気抵抗が減少し磁性体コア 2内を磁束が通過し易くなる。磁性体コアが 回路基板 1とは逆側に曲げられて 、る場合にぉ 、ても同様の効果が発生する。磁性 体コアが回路基板 1側に曲げられている場合には、図示したように磁束 300, 301も 回路基板 1側に曲げられる成分が発生し、回路基板 1側に曲げられた磁束の進路は 磁束本来の進路に沿ったものであり、磁性体コア 2内をさらに通過し易くなるため、よ り好ましい。尚、アンテナ装置 100においては磁性体コア 2の両端部にそれぞれ屈曲 部 20, 21を設けた力 必ずしも両端部に設ける必要はない。また、磁性体コア 2の一 方端部は回路基板 1側に曲げられ、他方端部は回路基板 1とは逆側に曲げられてい ても良い。但し、両側に回路基板 1側に曲がる屈曲部を設けた方がより効果は大きい ため、好ましい。

[0036] コイル部 Aとコイル部 Bは卷回方向が逆であるため、コイル部 Aにおいて磁束 300 により励起される電流のコイル軸に対する周回方向と、コイル部 Bにおいて磁束 301 により励起される電流のコイル軸に対する周回方向とは一致する。コイル部 Aとコイル 部 Bは接続導体 6により図 2の如くコイル部 Aの右端とコイル部 Bの左端とが接続され ているため、コイル部 Aに励起される電流とコイル部 Bに励起される電流は打ち消し 合うことがな 、。これより端子 7及び端子 8から大きな信号を取り出すことが可能となる

[0037] なお、本実施例においては磁性体コア 2が実装された回路基板 1の面と対向する 面にグランド電極が形成された構成としたが、例えば多層の回路基板の中間層にグ ランド電極が形成されている構成によっても上記実施例と同様の作用を奏するアンテ ナ装置とすることができる。また、コイル部 Aを形成するコイル導体 4とコイル部 Bを形 成するコイル導体 5、接続導体 6は別体の銅線によって構成され、それぞれが半田付 けによつて電気的に接続されていても良い。さらに、本実施例においてはコイル部 A とコイル部 Bとが直列に接続される構造とした力 コイル部 Aとコイル部 Bとが並列に 接続されていても良い。

[0038] 次に第 3の実施例を図 4を用いて説明する。図 4は本発明に係る第 3の実施例であ るアンテナ装置 101の斜視図である。図 2と同じ部分を示す部分には同じ番号を付し 説明を省略する。

[0039] コイル部 Aとコイル部 Bは回路基板 1上に形成された導体パターン 30により接続さ れている。導体パターン 30は回路基板 1にパターン印刷等により形成可能である。コ ィル部 Aの端部と導体パターン 30の端部、コイル部 Bの端部と導体パターン 30の端 部とは半田付けされ導通する。ここでは、コイル部 Aのコイル軸に対する卷回方向とコ ィル部 Bのコイル軸に対する卷回方向とは同一方向とされて ヽる例を示す。図 3で示 したような磁束の通過により、コイル部 Aにおいて誘起される電流とコイル部 Bにおい て誘起される電流とが打ち消し合わな 、ように、図 4の如くコイル部 Aの左端部とコィ ル部 Bの左端部とを導体パターン 30により接続すればよい。なお、第 3の実施例にお Vヽても第 2の実施例と同様に磁性体コア 2に形成した接続導体を用いてコイル部 Aと コイル部 Bを接続しても良い。ただし、このような構成を採る場合には、磁性体コア 2に 形成した接続導体とコイル部 A, Bが交差することによってコイル部 A, Bの端部以外 の箇所で電流が導通する可能性があるため、交差部分には絶縁層を形成する必要 がある。

[0040] 磁性体コア 2はアンテナ装置 100と異なる形状の屈曲部 22, 23を有する。屈曲部 2 2, 23は回路基板 1の側面に沿って形成された個所である。アンテナ装置 101の様 な構成としたとき、図 3に対応する CC断面と DD断面は面積が更に大きくなり、磁性 体コア 2の端部における磁気抵抗が更に減少し磁束が通過し易くなつてアンテナの 感度が上昇する。また、磁束を回路基板側に曲げる作用も増すため、より好ましい。

[0041] 次に第 4の実施例を図 5を用いて説明する。図 5は本発明に係る第 4の実施例であ るアンテナ装置 102の斜視図である。図 2と同じ部分を示す部分には同じ番号を付し 説明を省略する。

[0042] コイル部 Aの右端部とコイル部 Bの左端部は回路基板 1上に形成された導体パター ン 31により接続されている。ここでは、第 2の実施例と同様にコイル部 Aのコイル軸に 対する卷回方向とコイル部 Bのコイル軸に対する卷回方向は逆になつている。第 2の 実施例と異なる点は、磁性体コア 2上に形成した導体ではなぐ回路基板 1上に形成 した導体パターン 31にてコイル部 Aとコイル部 Bを接続した点および磁性体コア 2は 両端部に 2段階の屈曲部 24, 25を有する点である。このように屈曲部は 3段階以上 になっていてもよい。これにより、磁性体コアの成形、焼成時に生じるクラックを防止 することができる。電気特性面の効果としては第 2の実施例と略同様である。

[0043] 次に第 5の実施例を図 6を用いて説明する。図 6は本発明に係る第 5の実施例であ るアンテナ装置 103の斜視図である。図 2と同じ部分を示す部分には同じ番号を付し 説明を省略する。

[0044] コイル部 A、コイル部 Bと接続導体 6の構成は第 2の実施例と同様である。磁性体コ ァ 2の両端部は角張ることなく湾曲し、屈曲部 26, 27が形成されている。磁性体コア 2の成形にぉ 、て、まず平板状に磁性体コアをプレス成形もしくはモールド成形し、 未焼結の状態で曲げ加工を行った後焼成することにより、このような形状の磁性体コ ァを容易に作成することができる。第 3の実施例、及び第 4の実施例の様な複雑な形 状のものをプレス成形するのに比較して金型費が安くなるため安価に磁性体コアを 製造できる。電気特性面の効果としては第 2の実施例と同様である。

[0045] 次に第 6の実施例を図 7を用いて説明する。図 7は本発明に係る第 6の実施例であ るアンテナ装置 104の斜視図である。図 6と同じ部分を示す部分には同じ番号を付し 説明を省略する。

[0046] アンテナ装置 104は 2つに分割された磁性体コア 40, 41を有する。磁性体コア 40 にはコイル部 A力 Sコイル導体 4により形成されており、磁性体コア 41にはコイル部 Bが コイル導体 5により形成されており、一対のコイルを成す。磁性体コア 40, 41はコイル 部 Aとコイル部 Bのそれぞれのコイル軸が共通となるように、所定の間隔 eを隔てて回 路基板上に載置されて!ヽる。コイル部 Aの右端部とコイル部 Bの左端部は回路基板 上に形成された導体パターン 32で接続されて 、る。磁性体コアが分割されて 、ること と、コイル部 Aとコイル部 Bが回路基板上の導体パターン 32で接続されて ヽることを 除けば、その他の構成は第 5の実施例と同様である。このような構成にすることにより 、コイル部 Aを形成した磁性体コア 40とコイル部 Bを形成した磁性体コア 41とを全く 同じ部品とすることができる。各コイル単体は構成が非常に簡単であるため、量産性 に優れ安価に製造することができる。

[0047] コイル非形成部 50において、回路基板 1の上方から回路基板 1にほぼ垂直に到来 する磁束は回路基板 1に設けられたグランド電極を貫くことができないため回路基板 1の面に沿う方向に曲げられる。この曲げられた磁束が磁性体コアの回路基板 1上の 端部 51, 52から磁性体コア内に進入し、コイル部 A及びコイル部 Bに電流を励起す る。アンテナ装置 104を通過する磁束の概念図は図 3に示したものとほぼ等しい。 [0048] 次に第 7の実施例を図 8を用いて説明する。図 8は本発明に係る第 7の実施例であ るアンテナ装置 108の斜視図である。図 7と同じ部分を示す部分には同じ番号を付し 説明を省略する。

[0049] 磁性体コア 40, 41とコイル部 A, Bの形成方法は第 6の実施例と同様である。第 6 の実施例と異なる点は、コイル部 Aとコイル部 Bのコイル軸が異なって 、る点である。 コイル軸に垂直な任意の平面に投影されたコイル部 Aのコイル断面とコイル部 Bのコ ィル断面が、重なり合う部分と重なり合わない部分を有するように、磁性体コア 40と磁 性体コア 41は回路基板 1上に配置される。磁性体コア 40と磁性体コア 41の配置場 所をずらすことによって、コイル部 Aとコイル部 Bのコイル軸もずれることとなる。このよ うな配置方法によって、分離されている磁性体コア 40, 41それぞれの実装位置の微 調整が可能となるため、回路基板の設計上の自由度が増す。

[0050] なお、本実施例に係るアンテナ装置 108は、第 6の実施例に係るアンテナ装置と比 較して通信距離の劣化がほとんどな 、。コイル軸に垂直な任意の平面に投影された コイル部 Aのコイル断面とコイル部 Bのコイル断面力 コイル軸方向力 見て重なり合 う部分と重なり合わな 、部分を有するように回路基板 1に実装されて 、るため、磁性 体コァ 40と磁性体コァ 41の中間に進入した磁束のうちコイル部 Aとコイル部 Bに導か れな 、磁束は非常に少な 、からである。

[0051] 上記実施例においては、磁性体コア 40, 41の設置位置を回路基板 1に沿ってコィ ル軸と直交する方向にずらす構成としたが、本発明はこの実施例に限られるもので はない。例えば、各磁性体コアの設置位置を回路基板の主面と直交する方向にずら し、各磁性体コアと回路基板との距離が異なるようにする構成や、各磁性体コアを異 なる方向を向くように設置してコイル軸をずらす構成でも構わな ヽ。

[0052] 次に実装形態の異なる実施例として第 8の実施例を図 9を用いて説明する。図 9は 本発明に係る第 8の実施例であるアンテナ装置 107のコイル軸に沿った断面図であ る。この実施例は図 5に示した第 4の実施例であるアンテナ装置 102において、磁性 体コア 2を回路基板 1に密着させないように配設した場合の断面図を示すものである 。図 5と同じ部分を示す部分には同じ番号を付し説明を省略する。尚、第 4の実施例 では、回路基板 1上に設けられた導体パターン 31によりコイル部 Aとコイル部 Bとを接 続していた力 本実施例では図 6に示した第 5の実施例の如く磁性体コア 2の側面に 設けられた接続導体にて接続されているものとする。またコイル導体 4, 5の断面は図 示を省略する。

[0053] 本実施例においては、携帯電話端末の筐体 70の断面図を図に加えて説明を行う 。筐体 70は磁束を透過する榭脂等で形成されている。磁性体コア 2は固定部材 75, 76にて筐体 70に固定されている。固定部材には接着剤、両面テープ等が好適であ る。また筐体 70に設けられた適宜なホルダに機械的に固定してもよい。固定部材は 筐体 70に加わった衝撃を直接磁性体コア 2に伝えな ヽようにし、筐体 70と磁性体コ ァ 2の線膨張差を吸収するために弾力を持ったものを使用することが好ましい。この ように磁性体コア 2を筐体 70側に固定した場合、回路基板 1と磁性体コア 2の間には 隙間 400が生じる。尤も隙間 400には回路基板 1上に実装される他の電子部品、例 えば、 IC、コンデンサ、インダクタ、フィルタ等が存在するがこれらの図示は省略して いる。

[0054] この図においてリーダ ·ライタは図の上方にあるものとする。図の上方から到来した 磁束 302は筐体 70を貫き、磁性体コア 2のコイル非形成部 3から磁性体コア 2内に進 入する。図 3において説明したように、磁性体コア 2が回路基板 1に密着されている場 合には回路基板 1に設けられたグランド面により磁束が遮蔽されて磁性体コア 2内に 導かれ電流が誘起される。本実施例のように隙間 200が存在し、磁性体コア 2には磁 束を遮蔽するための電極が存在しない場合、磁性体コア 2に進入した磁束 302の一 部は磁性体コア 2を貫いて回路基板 1のグランド面に達しこのグランド面に遮蔽され て隙間 400に導かれる。本実施例においては磁性体コア 2の回路基板 1に対向する 面には全面に遮蔽電極 68が設けられている。遮蔽電極 68は磁性体コア 2に導電性 部材を用いた板を貼設する方法や磁性体コア 2に導電ペーストを塗着させる方法等 により形成可能である。遮蔽電極 68によって磁束 302は磁性体コア 2を貫くことがで きず磁性体コア 2内を図の左側に向力う磁束 303と、磁性体コア 2内を図の右側に向 力 磁束 304とに分離する。磁束 303と磁束 304は図 3において説明したように、コィ ル部 A及びコイル部 Bに電流を誘起する。遮蔽電極 68は図示して 、な ヽコイル導体 4, 5とは電気的に絶縁される必要があるため、遮蔽電極 68は絶縁性接着剤などによ つて形成された絶縁層を介して磁性体コア 2に設けられている。アンテナとして機能 するコイル部 A, Bの Q値を落とさないために遮蔽電極 68はコイル導体 4, 5が無いコ ィル非形成部 3にお 、ても、磁性体コア 2に対して透磁率の低 、絶縁層を介して設け られることが好ましい。遮蔽電極 68は磁性体コア 2の回路基板 1に対向する面全体を 覆うものでなくてもよい。また、必要に応じて磁性体コア 2の側面部分にも遮蔽電極 6 8を延長してもよい。

[0055] 本実施例において、磁性体コア 2の屈曲を構成しない端面 9, 10全部が回路基板 1の実装面の外になるように配置している例を示した力 端面 9, 10が回路基板 1の 実装面の上に載置される形になっていてもよい。但し、端面 9, 10が回路基板 1の実 装面上になぐ端面 9, 10が平面視して回路基板 1の外部に位置する場合には、コィ ル部 Aとコイル部 Bに電流を誘起した磁束 303, 304力端面 9, 10を含む屈曲部 24, 25の表面力 外部へ放射される。したがって、磁束が放射される面積が大きくなり、 磁束の放射効率が向上するため、端面 9, 10が実装面の外に配置されることがより好 ましい。

[0056] 次に第 9の実施例を図 10および図 11を用いて説明する。図 10は本発明に係る第 9の実施例であるアンテナ装置 109の斜視図である。図 11は本発明に係る第 9の実 施例であるアンテナ装置 109を構成するフレキシブル基板の平面図である。この実 施例は、コイル導体をポリイミド等で形成された絶縁性のフレキシブル基板 80に形成 し、これを磁性体コア 2に卷装することによりコイルを形成するものである。コイルの形 成方法を除く構成は第 2の実施例と同様である。

[0057] 磁性体コア 2の端部に設けられた屈曲部 20, 21を除く部分にフレキシブル基板 80 が卷装されている。図 11の如くフレキシブル基板 80は長方形の主面を有し、主面に は中央部を除く両側に、フレキシブル基板 80の上端及び下端と接するようにコイル 部 Aを構成する導体パターン 84、コイル部 Bを構成する導体パターン 85が形成され ている。各導体パターン 84, 85はその中央付近に折曲部 82を有する。また、フレキ シブル基板 80の主面において、中央部を除く左右に形成された導体パターン 84, 8 5のうち最も内側に位置する 2つの導体パターンは接続導体を構成する導体パター ン 86によって接続されている。なお、導体パターン 84, 85, 86はスクリーン印刷ゃェ ツチング等により形成可能である。以上のように形成されるフレキシブル基板 80は、 コイル部 A、コイル部 Bを構成する導体パターン 84, 85の上端部と下端部とが順次 重なり合うように導体パターン 84, 85が形成される面を内側にして、磁性体コア 2を 挟んで卷装され、重なり合った点同士が例えば半田付けによって電気的に接続され る。これによつて図 10の如く導体パターン 84, 85がー連のコイルとして形成される。 図 10において、導体パターン 84, 85, 86は単線で示されている力 図 11に示され るように一定の幅を有するものである。半田等によってフレキシブル基板 80は磁性体 コア 2の周囲に固定され得る力 フレキシブル基板 80と磁性体コア 2との間を接着剤 等で張り合わせることによって安定して製作することができる。なお、磁性体コア 2に はフレキシブル基板 80を導体パターン 84, 85が形成される面が外側になるように卷 装しても良い。ただし、導体パターン 84, 85が形成される面を内側にすると、導体パ ターンが剥離しにく!/、構造となるので、より好まし!/、。

[0058] このような方法でコイルを形成すると、磁性体コアに導電体を印刷する必要が無い ため、安価にコイル導体を形成することが可能である。また、磁性体コアに電極を直 接形成した場合、アンテナとして機能するコイルの Q値が低下するという問題がある 力 低透磁率の絶縁性フレキシブル基板を用いる場合には Qの低下が緩和されるの でより好ましい。

[0059] なお、フレキシブル基板 80に形成された導体パターン 84, 85, 86の形状は上述し たものに限られない。

[0060] 次に第 10の実施例を図 12および図 13を用いて説明する。図 12は本発明に係る 第 10の実施例であるアンテナ装置 110の斜視図である。図 13は本発明に係る第 10 の実施例であるアンテナ装置 110を構成するフレキシブル基板の平面図である。こ の実施例は、第 9の実施例と同様、コイル導体を形成したフレキシブル基板を磁性体 コアに卷装することによってコイルを形成するものである。第 9の実施例と異なる点は 屈曲部にもフレキシブル基板が卷装され、コイルが形成されている点、および磁性体 コアが 2つに分割されている点である。

[0061] アンテナ装置 110は 2つに分割された磁性体コア 90, 91を有する。磁性体コア 90 の左端部および磁性体コア 91の右端部には屈曲部 92, 93が形成されている。磁性 体コア 90, 91には 1枚のフレキシブル基板 94が卷装され、フレキシブル基板 94は屈 曲部 92, 93をも覆っている。

[0062] 図 13の如ぐフレキシブル基板 94は 3箇所の切欠部 97a, 97b, 97cと 1つの突出 部 98を有する。フレキシブル基板 94の主面には中央部を除く両側に、フレキシブル 基板 94の下端と接し、上端と接しないようにコイル Aを構成する導体パターン 95,コ ィル Bを構成する導体パターン 96が形成されて 、る。各導体パターンの構成は第 9 の実施例と同様である。フレキシブル基板 94の上端付近には端子（図示しない）に 接続するための導体パターン 99が、フレキシブル基板 94に設けられた突出部 98の 端部まで形成されている。突出部 98の導体パターンは外部の端子（図示しない）に 接続される。

[0063] フレキシブル基板 94は、磁性体コア 90, 91の屈曲部 92, 93に沿って折り曲げられ 、その後、コイル Aとコイル Bを構成する導体パターン 95, 96の上端部と下端部とが 順次重なり合うように磁性体コア 90, 91を挟んで卷装され、重なり合った点同士が半 田付け等によって電気的に接続される。これによつて導体パターン 95, 96がー連の コイルとして形成される。

[0064] このような方法でコイルを形成すると、磁性体コア 90, 91の屈曲部 92, 93にも容易 にコイル導体を形成することができる。屈曲部 92, 93にコイル導体を形成すると、コ ィルの長さを長くした場合と同様の効果が得られ、アンテナ感度が向上する。

[0065] なお、アンテナ装置 110においてはフレキシブル基板 94に 3箇所の切欠部 97a, 9 7b, 97cを設けたが、必ずしもこれらを設ける必要はない。ただし、フレキシブル基板 94の中央部に位置する切欠部 97bは、これによつて回路基板 1とフレキシブル基板 9 4との間に空間が生じ、別の回路部品等を設置することが可能となるため、設けられ ることが好ましい。また、コイル Aとコイル Bを構成する導体パターン 95, 96それぞれ の間に設けられた切欠部 97a, 97cはこれによってフレキシブル基板 94の磁性体コ ァ 90, 91への卷装が容易となるため、設けられることが好ましい。

[0066] 以上、いずれの実施例にも記載されない本発明の実施形態として、図 6に示した第 5の実施例において、コイル部 Aとコイル部 Bを接続するために回路基板 1と異なる基 板を用いて接続することも可能である。この際、上記したコイル導体を形成したフレキ シブル基板上にコイル部 Aとなるコイル導体、コイル部 Bとなるコイル導体を双方形成 し、更にこれらのコイル同士を接続する接続導体をもフレキシブル基板上に形成して ちょい。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1の主面と該第 1の主面に対向する第 2の主面を有し、少なくとも一端部に屈曲 部が形成された磁性体コアと、該磁性体コアの前記第 1の主面に形成され、コイル軸 が前記第 1の主面に垂直で、中央に開口部が設けられたコイルと、を備えるアンテナ コィノレと、

回路基板と、を有し、

前記磁性体コアの前記第 2の主面が前記回路基板の実装面に対向するように、前 記アンテナコイルが前記回路基板に実装されていることを特徴とするアンテナ装置。

[2] 少なくとも一端部に屈曲部が形成された磁性体コアと、該磁性体コアの周囲に卷回 され、所定の間隔を有した状態で互いに接続されたコイル部 Aとコイル部 Bとからなる コィノレと、を備えるアンテナコイルと、

回路基板と、を有し、

前記屈曲部は、前記コイルのコイル軸方向にある前記磁性体コアの端部に形成さ れ、

前記コイル軸が前記回路基板の主面と平行になるように、前記アンテナコイルが前 記回路基板に実装されていることを特徴とするアンテナ装置。

[3] 前記屈曲部は、前記回路基板の側面に沿う方向に設けられていることを特徴とする 請求項 1または 2に記載のアンテナ装置。

[4] 前記磁性体コアの端面の少なくとも一部は、平面視して前記回路基板の外部に位 置することを特徴とする請求項 3に記載のアンテナ装置。

[5] 前記アンテナコイルは前記回路基板と間隔を有した状態で実装されていることを特 徴とする請求項 1〜4のいずれ力 1項に記載のアンテナ装置。

[6] 前記コイルは電極パターンが形成されたフレキシブル基板を前記磁性体コアに卷 装してなる請求項 1〜5のいずれ力 1項に記載のアンテナ装置。

[7] 前記アンテナコイルは、前記磁性体コアの前記回路基板と対向する面に前記コィ ルと絶縁された電極膜を有することを特徴とする請求項 2〜6のいずれか 1項に記載 のアンテナ装置。

[8] 前記コイル部 Aとコイル部 Bは異なる磁性体コアに卷回されており、前記コイル部 A とコイル部 Bのコイル軸は共通していることを特徴とする請求項 2〜7のいずれか 1項 に記載のアンテナ装置。

[9] 前記コイル部 Aとコイル部 Bは異なる磁性体コアに卷回されており、前記コイル部 A とコイル部 Bのコイル軸は、該コイル軸に垂直な任意の平面に投影されたコイル部 A のコイル断面とコイル部 Bのコイル断面の少なくとも一部が重なり合う範囲内でずれて

V、ることを特徴とする請求項 2〜7の 、ずれ力 1項に記載のアンテナ装置。

[10] 前記コイル部 Aとコイル部 Bは前記回路基板上に形成された電極パターンにより接 続されて!、ることを特徴とする請求項 2〜9の 、ずれ力 1項に記載のアンテナ装置。

[11] 前記コイル部 Aとコイル部 Bは前記回路基板とは異なる基板上に形成された電極パ ターンにより接続されていることを特徴とする請求項 2〜9のいずれか 1項に記載のァ ンテナ装置。

[12] 前記コイル部 Aとコイル部 Bは前記コイル軸方向に貫く共通の磁束により起電力が 生じな 、ように接続されて!、ることを特徴とする請求項 2〜11の 、ずれか 1項に記載 のアンテナ装置。

[13] 前記コイル部 Aとコイル部 Bは前記コイル軸に対するコイルの卷回方向が互いに異 なっていることを特徴とする請求項 12に記載のアンテナ装置。