CN104218321A - 天线装置 - Google Patents

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Abstract

天线装置，具备天线线圈和导体板，天线线圈具备第1线圈导体、第2线圈导体、缠绕有第1及第2线圈导体的磁芯，导体板与天线线圈接近地配置。第1及第2线圈导体，从磁芯的第1主面或第2主面的法线方向看，与磁芯的第1主面接近的第1导体部分和与磁芯的第2主面接近的第2导体部分位于互不重叠的位置，并且，第1线圈导体的形成区域及第2线圈导体的形成区域，从磁芯的第1主面或第2主面的法线方向看位于互不重叠的位置，磁芯的第1主面配置为与导体板相对。与各自的第1导体部分相比，第1线圈导体的第2导体部分及第2线圈导体的第2导体部分配置在远离导体板的中心的位置。从而实现即使导体板和天线线圈的间隙变大特性劣化也较小的效果。

Description

天线装置
本申请是申请号为201010209355.3(申请日2010年6月21日)同名申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及通过电磁场信号与外部机器进行通信的RFID(RadioFrequency Identification)系统等中使用的天线装置。
背景技术
近几年来，在用途日益增多的RFID系统中，给便携式电子机器和阅读记录器的每一个搭载信息通信用的天线，互相交换数据。被这种便携式电子机器搭载的天线，特别要求高性能、低价格、小型化，作为满足这些要求的天线，专利文献1、专利文献2、专利文献3公开了具备磁芯的磁性体天线。
图1(A)是专利文献1公开的磁性体天线的立体图，图1(B)是其俯视图。在该图1(A)、(B)所示的天线装置23中，天线线圈22被安装在电路基板21上。使天线线圈22的横向的端部和电路基板21的宽度方向的端部互相重叠地将天线线圈22安装在电路基板21上。
天线线圈22在第1磁芯24a和与第1磁芯24a设置间隔地平列配置的第2磁芯24b上，使线圈的轴向一致而且缠绕方向相反地缠绕第1线圈部22a及第2线圈部22b。
专利文献2公开了具备在平面内漩涡状地形成的空心线圈和插入该空心线圈中的平板状的磁性部件，与所述空心线圈的平面大致平行地设置所述磁性部件的结构。
专利文献3公开了在环状的线圈之下设置磁性体的结构。
专利文献1：JP专利第3957000号公报
专利文献2：JP特开2002－325013号公报
专利文献3：JP特开2002－298095号公报
在专利文献1公开的天线装置中，当电路基板21和天线线圈22的间隙增大后，存在着穿过线圈的轴向的磁通的比例变小，与线圈交链(2个闭合曲线像锁那样相互穿过对方)的磁场减少，耦合系数劣化的问题。
在专利文献2公开的天线装置中，因为只有穿过金属板的单面侧的磁通与线圈交链，所以不能够获得足够的通信功能。
在专利文献3公开的天线装置中，因为在天线之下有导体板后，不参与耦合的线圈的自感系数变大，所以耦合系数劣化。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供即使导体板和天线线圈的间隙变大也能够确保很高的耦合系数的天线装置。
为了解决上述课题，本发明的磁性体天线装置，具备：
天线线圈，该天线线圈具备第1线圈导体、第2线圈导体、缠绕有所述第1线圈导体及所述第2线圈导体的磁芯；和
导体板，该导体板与所述天线线圈接近地配置，
所述第1线圈导体及所述第2线圈导体，从所述磁芯的第1主面或第2主面的法线方向看，与所述磁芯的第1主面接近的第1导体部分和与所述磁芯的第2主面接近的第2导体部分位于互不重叠的位置，并且，所述第1线圈导体的形成区域及所述第2线圈导体的形成区域，从所述磁芯的第1主面或第2主面的法线方向看位于互不重叠的位置，
所述磁芯的所述第1主面配置为与所述导体板相对，
与所述第1线圈导体及所述第2线圈导体各自的第1导体部分相比，所述第1线圈导体的第2导体部分及所述第2线圈导体的第2导体部分配置在远离所述导体板的中心的位置。
(1)在具备磁性体天线线圈(该磁性体天线线圈具备形成线圈导体的柔性基板及与所述柔性基板相接或者接近的磁芯)和导体板(该导体板与所述磁性体天线线圈接近地配置)的天线装置中，其特征在于：
在所述导体板的宽度方向的两端附近，配置缠绕方向互相相反的第1线圈导体及第2线圈导体；
所述第1线圈导体及所述第2线圈导体，位于从所述磁芯的第1主面或第2主面的法线方向看，与所述磁芯的第1主面接近的第1导体部分和与所述磁芯的第2主面接近的第2导体部分互不重叠的位置，与第1导体部分相比，第2导体部分被配置在离所述导体板的中心较远的位置。
采用这种结构后，由于通信对方的天线所发射的磁场容易与天线线圈交链，所以导体板与天线线圈的间隔的变动及离差(不一致性)导致的特性劣化较小。
(2)所述磁芯的磁通进出的端部，可以比其它部分粗。
这样，磁路的磁阻变小，与对方侧的天线的耦合系数变大。
(3)所述第1线圈导体及所述第2线圈导体，将各自的卷绕中心部作为导体开口部，螺旋状地形成；
所述柔性基板，具备导体开口部侧贯通孔(该导体开口部侧贯通孔使所述磁芯贯通所述导体开口部)和线圈导体形成区域外贯通孔(该线圈导体形成区域外贯通孔在所述线圈导体的形成区域外，使所述磁芯贯通)；
所述磁芯，被设置成为分别从所述柔性基板的第1主面贯通所述导体开口部侧贯通孔，而且从所述柔性基板的第2主面贯通所述线圈导体形成区域外贯通孔的状态，可以采用使所述柔性基板的第1主面侧朝着所述导体板侧地配置的结构。就是说，在一个磁芯(线圈导体)上各设置两个将磁芯插入柔性基板的孔。
采用这种结构后，能够用一层粘接层进行柔性基板和磁芯的粘接，能够减少双面胶带等的材料费。
(4)与所述第1线圈导体相接或者接近的磁芯和与所述第2线圈导体相接或者接近的磁芯，可以用单一的磁芯构成。
这样，由于部件数量减少，所以能够削减制造成本及部件成本。
采用本发明后，由于通信对方的天线发射的磁场容易与天线线圈交链，所以能够构成导体板和天线线圈的间隔的变动及离差导致的特性劣化较小的天线装置。
附图说明
图1(A)是专利文献1公开的磁性体天线的立体图，图1(B)是其俯视图。
图2是第1实施方式涉及的天线装置的构成要素之一——柔性基板32的展开图。
图3(A)是天线装置101的俯视图，图3(B)是天线装置101的主视图，图3(C)是天线装置101的右侧面图。
图4(A)、图4(B)是表示对方侧天线的磁通通过所述天线装置101的情况的图形。
图5是表示使电路基板31和天线线圈91的间隙变化时的对于X1/X2而言的耦合系数的关系的图形。
图6是表示使电路基板31和天线线圈91的间隙变化时的对于X1/X2而言的耦合系数的关系的图形。
图7是表示使电路基板31和天线线圈91的间隙变化时的对于X1/X2而言的耦合系数的关系的图形。
图8是表示使电路基板31和天线线圈91的间隙变化时的对于X1/X2而言的耦合系数的关系的图形。
图9是表示使电路基板31和天线线圈91的间隙变化时的对于X1/X2而言的耦合系数的关系的图形。
图10是表示使电路基板31和天线线圈91的间隙变化时的对于X1/X2而言的耦合系数的关系的图形。
图11是表示使电路基板31和天线线圈91的间隙变化时的对于X1/X2而言的耦合系数的关系的图形。
图12是第2实施方式涉及的天线装置的构成要素——天线线圈92的结构图。图12(A)是天线线圈92的装配前的俯视图，图12(B)是天线线圈92的俯视图，图12(C)是天线线圈92的剖面图，图12(D)是天线线圈92的仰视图。
图13(A)是第2实施方式涉及的天线装置102的俯视图，图13(B)是天线装置102的主视图。
图14是第3实施方式涉及的天线装置的构成要素——天线线圈93的结构图。图14(A)是天线线圈93的装配前的俯视图，图14(B)是天线线圈93的俯视图，图14(C)是天线线圈93的剖面图，图14(D)是天线线圈93的仰视图。
图15是第4实施方式涉及的天线装置的构成要素——天线线圈94的结构图。图15(A)是天线线圈94的装配前的俯视图，图15(B)是天线线圈94的俯视图，图15(C)是天线线圈94的仰视图。
图16是第5实施方式涉及的天线装置的构成要素——天线线圈95的结构图。图16(A)是天线线圈95的装配前的俯视图，图16(B)是天线线圈95的俯视图，图16(C)是天线线圈95的仰视图。
具体实施方式
《第1实施方式》
下面，参照图2～图11，讲述第1实施方式涉及的天线装置。
图2是第1实施方式涉及的天线装置的构成要素之一——柔性基板32的展开图。
如图2所示，在柔性基板32上，分别形成将各自的卷绕中心部作为导体开口部CW－1、CW－2的螺旋状的线圈导体34－1、34－2。在各自的导体开口部CW－1、CW－2内，形成插入磁芯的贯通孔32W－1、32W－2。
所述两个线圈导体34－1、34－2彼此串联，使通过这两个线圈导体34－1、34－2的导体开口部CW－1、CW－2的磁通产生的电流同相，各自的一端作为线圈导体连接部34－1A、34－2A形成。
图3(A)是天线装置101的俯视图，图3(B)是天线装置101的主视图，图3(C)是天线装置101的右侧面图。天线装置100由天线线圈91和电路基板31构成。如图2所示，天线线圈91由形成有线圈导体的柔性基板32和磁芯33－1、33－2构成。磁芯33－1、33－2被分别插入柔性基板32的贯通孔32W－1、32W－2。
在电路基板(导体板)31的宽度方向的两端附近，配置第1线圈导体34－1及第2线圈导体34－2。
在所述电路基板31上，例如构成便携式通信终端的电路。该电路基板31，相当于本发明涉及的导体板。在电路基板31中，具备旨在将天线线圈91电连接的电极，这些电极和天线线圈91的线圈导体连接部34－1A、34－2A，如图3(C)所示，通过两个管脚35作媒介连接在一起。
图4(A)、图4(B)是表示对方侧天线的磁通通过所述天线装置101的情况的图形。图中的虚线，是参与天线装置101与对方侧天线的耦合的代表性的磁通。
第1线圈导体34－1中，从磁芯33－1的第1主面或第2主面的法线方向看，与磁芯33－1的第1主面接近的第1导体部分34－11和与磁芯33－1的第2主面接近的第2导体部分34－12位于互不重叠的位置，与第1导体部分34－11相比，第2导体部分34－12被配置在离电路基板31的中心较远的位置。同样，第2线圈导体34－2中，从磁芯33－2的第1主面或第2主面的法线方向看，与磁芯33－2的第1主面接近的第1导体部分34－21和与磁芯33－2的第2主面接近的第2导体部分34－22位于互不重叠的位置，与第1导体部分34－21相比，第2导体部分34－22被配置在离电路基板31的中心较远的位置。
因为采用这种结构，所以如图4(A)所示，即使天线线圈91和电路基板31的间隔D变大，也与如图4(B)所示的天线线圈91和电路基板31的间隔D较小时同样，能够确保通过线圈导体34－1、34－2的导体卷绕中心部(所述导体开口部)的比例，所以特性劣化较小。
就是说，即使电路基板(导体板)31和天线线圈91的间隔D变大，也由于通信对方产生的磁场容易与线圈交链，所以特性劣化较小。考虑安装到普通的便携式通信终端上时，在每个便携式通信终端中，与导体板的间隙变化，但是使用本发明的天线装置后，不论哪个便携式通信终端，也可以获得良好的通信性能。
图5～图11是表示使所述电路基板31与天线线圈91的间隙变化时的对于X1/X2而言的耦合系数的关系的图形。在这里，X1是图3所示的天线线圈91的宽度，X2是图3所示的电路基板31的宽度方向的宽度。另外，三角标记的折线是第1实施方式的天线装置的特性，菱形标记的折线是专利文献1的天线装置的特性，正方形标记的折线是专利文献3的天线装置的特性。
由该结果可知：X1/X2＞0.7、与导体板的间隙为6mm以下时，与专利文献1、专利文献3涉及的天线装置相比，本发明的第1实施方式的天线装置可以获得较大的耦合系数。
《第2实施方式》
图12(A)、图12(B)、图12(C)、图12(D)是第2实施方式涉及的天线装置的构成要素——天线线圈92的结构图。图12(A)是天线线圈92的装配前的俯视图，图12(B)是天线线圈92的俯视图，图12(C)是天线线圈92的剖面图，图12(D)是天线线圈92的仰视图。如图12(C)所示，磁芯33－1、33－2，通过粘接层36与柔性基板32粘接在一起。
图13(A)是天线装置102的俯视图，图13(B)是天线装置102的主视图。
与在第1实施方式中用图2、图3所示的例子的不同之处，是磁芯33－1、33－2的形状。在第2实施方式，磁芯33－1、33－2的磁通进出的端部，比其它部分粗。
采用这种结构后，磁路的磁阻变小，与对方侧的天线的耦合系数变大。
《第3实施方式》
图14(A)、图14(B)、图14(C)、图14(D)是第3实施方式涉及的天线装置的构成要素——天线线圈93的结构图。图14(A)是天线线圈93的装配前的俯视图，图14(B)是天线线圈93的俯视图，图14(C)是天线线圈93的剖面图，图14(D)是天线线圈93的仰视图。
与第1、第2实施方式的不同之处，是柔性基板32的形状和对于柔性基板32而言的磁芯33－1、33－2的装配结构。
在柔性基板32中，分别形成螺旋状的线圈导体34－1、34－2。在这些线圈导体34－1、34－2的卷绕中心部，分别形成导体开口部侧贯通孔32W－11、32W－21。进而，在线圈导体34－1、34－2的形成区域外，形成使磁芯33－1、33－2贯通的线圈导体形成区域外贯通孔32W－12、32W－22。
所述磁芯33－1，被设置成为从柔性基板32的第1主面贯通导体开口部侧贯通孔32W－11、而且从柔性基板32的第2主面贯通线圈导体形成区域外贯通孔32W－12的状态，使柔性基板32的第1主面侧朝着电路基板侧地配置。同样，所述磁芯33－2，被设置成为从柔性基板32的第1主面贯通导体开口部侧贯通孔32W－21、而且从柔性基板32的第2主面贯通线圈导体形成区域外贯通孔32W－22的状态，使柔性基板32的第1主面侧朝着电路基板侧地配置。
如图14(C)所示，磁芯33－1、33－2，通过粘接层36与柔性基板32粘接在一起。采用这种结构后，能够用一层粘接层36进行柔性基板32和磁芯33－1、33－2的粘接，能够减少双面胶带等的材料费。
《第4实施方式》
图15(A)、图15(B)、图15(C)是第4实施方式涉及的天线装置的构成要素——天线线圈94的结构图。图15(A)是天线线圈94的装配前的俯视图，图15(B)是天线线圈94的俯视图，图15(C)是天线线圈94的仰视图。
在第4实施方式中，设置单一的磁芯33。柔性基板32的结构，和在第1实施方式中所示的例子的相同。磁芯33被设置成为从柔性基板32的第1主面贯通贯通孔32W－1而且从柔性基板32的第2主面贯通贯通孔32W－2的状态，使柔性基板32的第1主面侧朝着电路基板侧地配置。
采用这种结构后，由于能够减少部件数量，所以能够削减制造成本及部件成本。
《第5实施方式》
图16(A)、图16(B)、图16(C)是第5实施方式涉及的天线装置的构成要素——天线线圈95的结构图。图16(A)是天线线圈95的装配前的俯视图，图16(B)是天线线圈95的俯视图，图16(C)是天线线圈95的仰视图。
在第5实施方式中，设置单一的磁芯33。柔性基板32的结构，和在第3实施方式中所示的例子的相同。
所述磁芯33被设置成为从柔性基板32的第1主面贯通导体开口部侧贯通孔32W－11、从柔性基板32的第2主面贯通线圈导体形成区域外贯通孔32W－12而且从柔性基板32的第1主面贯通线圈导体形成区域外贯通孔32W－22、从柔性基板32的第2主面贯通导体开口部侧贯通孔32W－21的状态。此外，还使柔性基板32的第1主面侧朝着电路基板侧地配置。
采用这种结构后，由于能够减少部件数量，所以能够削减制造成本及部件成本。

Claims (5)

1.一种天线装置，具备：
天线线圈，该天线线圈具备第1线圈导体、第2线圈导体、缠绕有所述第1线圈导体及所述第2线圈导体的磁芯；和
导体板，该导体板与所述天线线圈接近地配置，
所述第1线圈导体及所述第2线圈导体，从所述磁芯的第1主面或第2主面的法线方向看，与所述磁芯的第1主面接近的第1导体部分和与所述磁芯的第2主面接近的第2导体部分位于互不重叠的位置，并且，所述第1线圈导体的形成区域及所述第2线圈导体的形成区域，从所述磁芯的第1主面或第2主面的法线方向看位于互不重叠的位置，
所述磁芯的所述第1主面配置为与所述导体板相对，
与所述第1线圈导体及所述第2线圈导体各自的第1导体部分相比，所述第1线圈导体的第2导体部分及所述第2线圈导体的第2导体部分配置在远离所述导体板的中心的位置。
2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于：所述磁芯的磁通进出的端部，比其它部分粗。
3.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于：所述第1线圈导体及所述第2线圈导体，形成在柔性基板上。
4.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于：缠绕有所述第1线圈导体的磁芯和缠绕有所述第2线圈导体的磁芯，由单一的磁芯构成。
5.如权利要求3所述的天线装置，其特征在于：缠绕有所述第1线圈导体的磁芯和缠绕有所述第2线圈导体的磁芯，由单一的磁芯构成。
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