CN104221216A - 近距离无线通信用天线、天线模块以及无线通信装置 - Google Patents

近距离无线通信用天线、天线模块以及无线通信装置 Download PDF

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Abstract

一种近距离通信用天线，具备至少一个环状线圈、保持环状线圈的板状的非磁性树脂部件、隔着环状线圈与非磁性树脂部件相重叠的板状的软磁性部件、以及环状线圈的导线所连接的端子，环状线圈配置在沿着非磁性树脂部件的外周的周向凹部，使得与磁性部件的外周相比，不向外侧伸出，环状线圈的导线通过设置在软磁性部件的外周缘的切口而连接于端子。

Description

近距离无线通信用天线、天线模块以及无线通信装置
技术领域
本发明涉及移动电话等小型无线通信装置中使用的小功率无线通信：RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别)用的天线，尤其涉及适应利用了13.56MHz的通信频带的近距离通信标准NFC(Near FieldCommunication，近场通信)的近距离无线通信用天线，以及具备该天线的天线模块以及无线通信装置。
背景技术
作为进行近距离无线通信的系统，普遍已知IC卡系统。例如，JP特开2010-200061号中公开的IC卡系统，如图24所示，由读写器(可以称为“天线装置”)280和成为应答器的IC卡285构成。天线装置280是不平衡型电路，具备半导体70、噪声滤波器(第一滤波器)71、匹配电路72、低通滤波器(第二滤波器)73和天线谐振电路66。半导体70包括发送电路、接收电路、调制电路、解调电路、控制器等。天线谐振电路66包括近距离无线通信用天线1a以及电阻(未图示)、和谐振电容器65。天线谐振电路66的谐振频率被设定为通信中利用的固有频率(例如13.56MHz)，在所述频率下，天线谐振电路66的阻抗的实部实际上处于短路状态。天线谐振电路66经由阻抗匹配电路72与半导体70连接。
半导体70内的发送电路的与调制电路连接的输出端Tx，经由EMC对策用的第一滤波器71连接于阻抗匹配电路72。此外，半导体70内的接收电路的与解调电路连接的输入端Rx，经由具备与电阻串联连接的电容器的第二滤波器73，连接于第一滤波器71与阻抗匹配电路72的连接点。
发送电路以及接收电路的动作通过控制器进行控制。从振荡器向发送电路给予与调谐频率对应的频率(例如13.56MHz)的信号，基于给定协议进行调制后向天线谐振电路66供给。天线谐振电路66的近距离无线通信用天线1a与IC卡285的近距离无线通信用天线1b以给定耦合系数进行磁耦合。因此，若使作为应答器的IC卡285靠近近距离无线通信用天线1a，则IC卡285内的近距离无线通信用天线1b与近距离无线通信用天线1a进行磁耦合，通过基于电磁感应的功率传输，IC卡285的集成电路68接受电源的供给，并且按照给定协议(例如ISO14443、15693、18092等)进行数据传输。
作为这种系统中使用的近距离无线通信用天线(以下仅称为“天线”)，如图25所示，JP特开2005-094737号提出了一种天线200，其具备由圆柱状的主体部351和矩形板状的凸缘部355构成的单凸缘状的软磁性磁芯、和缠绕在主体部351上的线圈352，线圈352的导线端部353、353与设置在凸缘部355的侧面以及底面的端子356、356连接，在线圈352和主体部351之上设置了上表面为平面状的非磁性件(未图示)。从线圈352产生的磁通量主要通过软磁性磁芯，所以指向线圈352的上方的磁通量密度变高。
移动电话等的无线通信设备在有限的尺寸的壳体内连同其他电路装置一起具备主要用于通话的主天线、近距离无线通信用天线、非接触充电用天线、数字电视用天线等多个天线。因此，需要安装面积小且高度低的小型的近距离无线通信用天线。
近距离无线通信用天线，即使小型化，在实际应用上也需要30mm以上的通信距离。天线的小型化需要软磁性部件的小型化，但若使软磁性部件变小则磁通量减少，所以难以确保给定通信距离，不能执行稳定的通信。
要求天线的自谐振频率为比通信频带即13.56MHz足够高的频率，一般推荐40MHz以上。在JP特开2005-094737号的天线中，线圈352直接缠绕在软磁性主体部351上，线圈352的内侧区域的大致整体被软磁性部件填充。其结果，自感(self inductance)较大，天线的自谐振频率降低而接近通信频带。在这种天线中，由于线圈352的寄生电抗的偏差、软磁性部件的磁特性的偏差，通信频带中的天线的自感变得容易偏差。若自感发生偏差，则需要按各天线进行与其他电路的匹配条件的调整，需要较多的时间和精力，导致天线的成本上升。虽然减少线圈的匝数、卷径能够减小自感，但是线圈产生的磁通量减少，所以通信距离变短。
为了确保通信距离，还可以考虑通过增大供给功率来使来自天线的辐射磁场变大，但是若使供给功率过大，则有可能发生磁性体磁饱和，或者在近距离的情况下在对方的天线诱发较大的功率，破坏半导体。虽然作为其对策能够设置保护电路，但是产生部件个数相应增加的问题。
虽然能够使用磁导率、饱和磁通量密度、磁芯损耗等磁特性优异的软磁性合金来使JP特开2005-094737号的软磁性磁芯小型化，但是为了直接缠绕线圈，需要实施绝缘镀敷。于是，工时增加，天线的制造成本上升。此外，还需要用于保护线圈352的树脂部件，制造成本提高。
发明内容
发明要解决的课题
因此，本发明的目的是提供一种近距离无线通信用天线，确保对通信对方的方向的指向性和通信距离的同时能够小型化，并且线圈的保护比较容易，能够进行表面安装。
本发明的另一目的是提供一种具备所涉及的近距离无线通信用天线的天线模块以及无线通信装置。
用于解决课题的手段
本发明的近距离通信用天线的特征在于，具备：至少一个环状线圈；保持所述环状线圈的板状的非磁性树脂部件；隔着所述环状线圈与所述非磁性树脂部件相重叠的板状的软磁性部件；以及所述环状线圈的导线所连接的端子，
所述环状线圈配置于沿着所述非磁性树脂部件的外周的周向凹部，使得与所述软磁性部件的外周相比，不向外侧伸出，
所述环状线圈的导线通过设置在所述软磁性部件的外周缘的切口而连接于所述端子。
优选所述环状线圈的内侧整体是非磁性区域。根据该结构，软磁性部件能够发挥作为磁轭的功能，抑制无用的自感的增加。
所述非磁性树脂部件具有与所述软磁性部件接合的固定面、和与其对置的自由面。非磁性树脂部件的周向凹部是(a)具有从自由面延伸的一个外周凸缘部的周向阶梯部、或者(b)具有从固定面以及自由面延伸的一对外周凸缘部的周向沟槽部。在(a)的情况下，环状线圈配置在由与非磁性树脂部件接合的软磁性部件和外周凸缘部所形成的空隙。(b)的情况下，配置在周向沟槽部的环状线圈与软磁性部件隔开与一个外周凸缘部相应的量，所以能够使自感降低。此外，在安装基板的接地面与天线的设置面相比足够大的情况下，天线的Q值由于环状线圈与软磁性部件的间隔而提高。而且，与周向阶梯部相比，周向沟槽部能够减小环状线圈与软磁性部件的间隔的偏差。
在任一情况下，周向凹部都具有环状线圈的定位功能，并且保护环状线圈不受其他部件的干扰。此外，环状线圈也可以通过嵌件成型而与非磁性树脂部件一体地构成。
也可以由多个线圈构成所述环状线圈。在第一例中，第一线圈以及第二线圈配置为同心状，第一线圈的导线的一端与第二线圈的导线的一端连接而构成接地端，第一线圈的导线的另一端和第二线圈的导线的另一端分别构成信号端，从接地端看来，第一线圈和第二线圈向相反方向缠绕。这种结构的天线适于平衡型的电路。
在第二例中，第一线圈以及第二线圈排列在软磁性部件的面上，第一线圈的导线的一端与第二线圈的导线的一端连接而构成接地端，第一线圈的导线的另一端和第二线圈的导线的另一端分别构成信号端，从接地端看来，第一线圈和第二线圈向相反方向缠绕。对于这种结构的天线，将一个线圈用于发送用，将另一个线圈用于接收用，能够同时进行收发。
优选所述软磁性部件为具有对置的平坦的上表面以及底面、和它们之间的侧面的矩形板状。上表面以及底面可以具有用于非磁性树脂部件的定位的开口部、凹坑或者突起部。在该情况下，非磁性树脂部件具有与软磁性部件的开口部、凹坑或者突起部相对应的突起部、开口部或者凹坑。因为以软磁性部件或者非磁性树脂部件的突起部为基准来对二者进行组合，所以无位置偏差的组装变得容易。另外，在软磁性部件设置突起部的情况下，选择对自感的影响较少的位置、尺寸以及形状。
优选在软磁性部件的侧面设置引出环状线圈的导线的切口部。通过了切口部的导线，与设置在软磁性部件的底面(与非磁性树脂部件相反侧的面)的端子、或者设置在与软磁性部件的底面粘结的基板部件的底面的端子连接。软磁性部件的侧面切口部，不仅用于对导线进行定位，而且防止导线从天线的侧面飞出，由此防止断线。
连接环状线圈的导线的端子还用作对天线进行表面安装用的电极。端子能够(a)通过在软磁性部件的上表面或者底面将Ag膏剂等印刷或者转印为端子图案状并进行烧接来形成，或者(b)附着具有导体图案的印刷基板来形成，或者(c)附着端子被嵌件成型的树脂基板来形成。
在使用基板部件的情况下，优选在基板部件设置突起部，在软磁性部件设置承受所述基板部件的突起部的开口部，在非磁性树脂部件设置承受基板部件的突起部的开口部或者凹部。在该情况下，也因为以突起部为基准来组合软磁性部件和非磁性树脂部件，所以无位置偏差的组装变得容易。
优选非磁性树脂部件在俯视下是与软磁性部件呈相似形的矩形状或者圆形状。为了能够经受回流焊等的高温，优选非磁性树脂部件由液晶聚合物、聚苯硫醚等的高耐热性工程塑料形成。若在非磁性树脂部件的一面设置平坦部，则通过真空吸附法向电路基板等自动安装天线变得容易。
本发明的天线模块的特征在于，在树脂基板安装了上述近距离无线通用天线、构成匹配电路的电抗元件、构成噪声滤波器的电抗元件、和包括发送电路和接收电路的集成电路。
本发明的无线通信装置的特征在于，具备上述近距离无线通用天线。
发明效果
本发明的近距离无线通信用天线具有如下优点：能够确保对通信对方的指向性以及通信距离的同时小型化，容易保护线圈，并且容易进行表面安装。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的近距离无线通信用天线的俯视立体图。
图2是表示本发明的第一实施方式的近距离无线通信用天线的仰视立体图。
图3是表示本发明的第一实施方式的近距离无线通信用天线的剖视图。
图4是表示本发明的第一实施方式的近距离无线通信用天线的分解俯视立体图。
图5是表示本发明的第一实施方式的近距离无线通信用天线的分解仰视立体图。
图6是表示本发明的第二实施例的近距离无线通信用天线的分解俯视立体图。
图7是表示本发明的第二实施例的近距离无线通信用天线的分解仰视立体图。
图8是表示本发明的第三实施方式的近距离无线通信用天线的俯视立体图。
图9是表示本发明的第三实施方式的近距离无线通信用天线中使用的线圈保持用非磁性树脂部件的仰视立体图。
图10是表示本发明的第三实施方式的近距离无线通信用天线的分解俯视立体图。
图11是表示本发明的第四实施方式的近距离无线通信用天线的俯视立体图。
图12是表示本发明的第四实施方式的近距离无线通信用天线的分解俯视立体图。
图13是表示本发明的第五实施方式的近距离无线通信用天线的俯视立体图。
图14是表示本发明的第五实施方式的近距离无线通信用天线的仰视图。
图15是表示本发明的第五实施方式的近距离无线通信用天线的部分放大剖视图。
图16是表示能够用于本发明的第五实施方式的近距离无线通信用天线的基板部件的俯视立体图。
图17是表示具备本发明的近距离无线通信用天线的模块的电路构成例的框图。
图18是表示本发明的第六实施方式的近距离无线通信用天线的俯视立体图。
图19是表示具备本发明的近距离无线通信用天线的模块的电路构成例的框图。
图20(a)是表示实施例1～3的近距离无线通信用天线中使用的样本1～3的软磁性部件的俯视图。
图20(b)是图20(a)的A-A剖视图。
图21(a)是表示实施例4的近距离无线通信用天线中使用的样本4的软磁性部件的俯视图。
图21(b)是图21(a)的B-B剖视图。
图22(a)是表示实施例5的近距离无线通信用天线中使用的样本5的软磁性部件的俯视图。
图22(b)是图22(a)的C-C剖视图。
图23(a)是表示比较例1的近距离无线通信用天线中使用的样本6的软磁性部件的俯视图。
图23(b)是图23(a)的D-D剖视图。
图24是表示具备近距离无线通信用天线的天线装置的电路的框图。
图25是表示现有的近距离无线通信用天线的立体图。
图26是表示天线的通信距离的评价方法的概略图。
图27是表示具备本发明的近距离无线通信用天线的无线通信装置的外观的立体图。
具体实施方式
以下参照附图来详细说明本发明的实施方式，但是本发明不受它们限定。各实施方式的说明，除非另有规定，也可以适用于其他实施方式。在各图中，将朝向上方的面称为上表面，将朝向下方的面称为底面，但是，上下关系当然是相对的，若将天线颠倒，则变为相反。此外，为了简化说明，对于各实施方式中的天线的对应部件标注相同的参照编号。
[1]第一实施方式
在图1～图5中示出本发明的第一实施方式的天线1。天线1具有：环状线圈20、保持环状线圈20的非磁性树脂部件10、和与线圈保持用非磁性树脂部件10重叠并通过粘结剂等被固定的矩形板状的软磁性部件5。软磁性部件5的外形，在俯视下大致为正方形。天线1能够用于图24所示的不平衡电路、或者后述的平衡电路。
矩形板状的软磁性部件5具有矩形状的中央开口部8，在中央开口部8中嵌入矩形板状的非磁性树脂部件10的矩形状的中央突起部24，通过粘结剂等来进行固定。与软磁性部件5呈相似形的矩形板状的非磁性树脂部件10具备作为平坦的自由面的上表面10a、固定于软磁性部件5的底面10b、和上表面10a与底面10b之间的侧面10c，侧面10c具备从上表面10a伸出的凸缘部22和周向阶梯部23。在由周向阶梯部23、凸缘部22的下表面和软磁性部件5的上表面5a形成的空隙中配置环状线圈20。
为了降低天线1的高度，优选线圈保持用非磁性树脂部件10的厚度为2mm以下。非磁性树脂部件10使天线1基于真空吸附的向电路基板的自动安装变得容易，并且防止与安装机的吸附嘴或其他部件的冲撞，防止环状线圈20的损伤。非磁性树脂部件10能够由液晶聚合物、聚苯硫醚等的高耐热性的热塑性工程塑料等形成。
设定周向阶梯部23的深度，使得缠绕在周向阶梯部23的一个或两个以上的环状线圈20不从凸缘部22以及软磁性部件5的外周向外侧突出。在图示的例子中，非磁性树脂部件10的底面10b平坦，并在与软磁性部件5的开口部8对应的位置具有矩形状的突起部24，但是其形态可以根据需要适当变更。
环状线圈20的导线在卷轴方向上缠绕了多层，但是为了抑制线间电容，优选在卷径方向上为单层。在想要抑制天线1的高度的情况下，也优选使导线止于二层。优选环状线圈20的外周为软磁性部件5的外周以下(与软磁性部件5的外周相等或略小)。若环状线圈20的外周与软磁性部件5的外周相比向外侧伸出，则基于软磁性部件5的屏蔽效果降低。另一方面，若环状线圈20的外周与软磁性部件5的外周相比较大地处于内侧，则在环状线圈20的附近，磁通量密度容易变大，通信距离变短。通过将具有空芯部的环状线圈20配置在软磁性部件5的外周缘附近，并且尽量增大空芯部的面积，从而使环状线圈20的磁场分布在环状线圈20的上方侧较多，来确保通信距离。若考虑通信距离与屏蔽效果的平衡，则优选将环状线圈20的外周与软磁性部件5的外周的间隔设为0～1mm。环状线圈20的匝数，可以根据环状线圈20的卷径、软磁性部件5的磁特性以及期望的自感来适当设定。在图示的例子中，环状线圈20的外形是矩形，但是当然也可以是圆形。
若环状线圈20和软磁性部件5远离，则不仅天线1的自感降低，而且安装天线1的电路基板与构成接地面的导体的间隔扩大，所以Q值增加。虽然只要将环状线圈20与软磁性部件5的间隔设定为能够得到所期望的自感以及Q值即可，但是考虑到天线会厚出与间隔相应的量而优选将间隔设为1mm以下。
用于环状线圈20的导线，优选单股线的漆包线，进一步优选形成了热熔合性外涂层的漆包线(自熔合线)。自熔合性环状线圈20容易组装。导线的线径优选30～80μm。
与线圈保持用非磁性树脂部件10呈相似形的矩形状的软磁性部件5具有相对置的上表面5a以及底面5b、和二者之间的侧面5c。在图1～图5所示的例子中，上表面5a以及底面5b都平坦，并具有非磁性树脂部件10的突起部24嵌入的中央开口部8。为了天线1的小型化，优选使线圈保持用树脂部件10的一边为30mm以下，使厚度为2.5mm以下。在软磁性部件5的侧面5c，设置了用于配置环状线圈20的两端的导线21a、21b的多个切口部6a、6b。切口部6a、6b最低设置两个即可，但是为了不会由于其形成位置而在软磁性部件5产生方向性，也可以在各边形成。
软磁性部件5能够通过Ni系铁素体、Li系铁素体、Mn系铁素体等的高电阻软磁性铁素体、Fe-Si系软磁性合金、Fe基或者Co基的非晶态合金或者纳米晶软磁合金等来形成。由软磁性铁素体构成的软磁性部件5，优选通过对以氧化铁(Fe2O3)、氧化锌(ZnO)、氧化镍(NiO)、氧化铜(CuO)、氧化锰(MnO)等为主要成分的煅烧粉进行粉末成形、烧结来制作。可以直接使用烧结体，也可以进行研磨、冲压等加工。此外，由软磁性铁素体构成的软磁性部件5能够通过如下方式来制作：将由刮刀法等从软磁性铁素体的浆料形成的生片(green sheet)加工为给定形状，以单层或者层叠来进行烧结。在该情况下，也可以将烧结体加工为给定形状。
由非晶态合金或者纳米晶软磁合金构成的软磁性部件5能够通过将合金带材切断为给定形状并进行层叠来制作。此外，也可以将合金带材粉碎为粉末状或者薄片状，或作为压粉铁芯或分散在树脂或橡胶中而形成为片状。
在任一情况下，都优选构成软磁性部件5的软磁性材料的初始磁导率μi(频率100kHz)在环状芯的形状下测量时为10以上。
只要能够作为磁轭而发挥功能并且对非磁性树脂部件10进行定位，则软磁性部件5的开口部8的形状以及大小并无特别限定，但为了确保作为磁轭的功能，优选开口部8的面积为软磁性部件5的面积的1～20％，更优选1～10％。优选开口部8的各边与软磁性部件5的对应的各边平行，并且开口部8的中心与软磁性部件5的中心一致。在第一实施方式中，开口部8是貫通孔，但也可以是凹坑。另外，为了不妨碍天线1的端子与设置在安装基板上的线路的连接，嵌入到了开口部8中的突起部24不能比设置了端子15的软磁性部件5的底面5b突出。
环状线圈20的导线21a、21b通过软磁性部件5的外周切口部6a、6b与形成在软磁性部件5的底面5b的端子15a、15b通过焊接、热压接、超声波振动等方式进行连接。由Ag等的导体图案形成的端子15a～15d也被用作表面安装用电极。各端子15a～15d由直接或者隔着绝缘性玻璃层或树脂层设置在软磁性部件5的底面5b上的导体层、和为了热保护以及提高可焊性而形成在其表面的保护层构成。
上述导体层，例如通过以下方式形成：通过印刷将包含玻璃、有机载体、溶剂等的Cu、Ag、Ag-Pd等的合金的膏剂涂敷在软磁性部件5的底面5b的给定部位，以约50～150℃进行干燥，并且以500℃以上的温度进行烧接。此外，也可以代替对合金膏剂进行烧接而通过如下方法来形成上述导体层：镀覆或者蒸镀导体层用金属之后，通过蚀刻来除去不要部分。上述保护层是焊料层、或者Ni、Au等的镀覆层。
[2]第二实施方式
图6以及图7示出本发明的第二实施方式的天线。与第一实施方式的天线，除了定位的结构以外大致相同，所以仅对不同点进行详细说明。在本实施方式中，在软磁性部件5的上表面5a设置了用于定位的中央突起部9，在非磁性树脂部件10的底面10b设置了用于承受突起部9的凹坑(未貫通的凹部)7。突起部9位于环状线圈20的空芯部，比环状线圈20的内径小得多。突起部9的俯视下的面积优选为环状线圈20的内周部的面积的1～10％，更优选为1～5％。优选突起部9的各边与软磁性部件5的对应的各边平行，并且突起部9的中心与软磁性部件5的中心一致。这种结构的第二实施方式的天线也发挥与第一实施方式的天线相同的作用效果。
[3]第三实施方式
图8～图10示出本发明的第三实施方式的天线。该天线具备图9所示的细长形状的线圈保持用非磁性树脂部件10、和与上述非磁性树脂部件10同样细长形状的软磁性部件5。非磁性树脂部件10的底面10b与软磁性部件5的上表面5a粘结。
在本实施方式中，非磁性树脂部件10在侧面10c的全周具有上下一对凸缘部22a、22b，环状线圈20缠绕在形成于两凸缘部22a、22b的沟槽部23。在底面10b侧的凸缘部22b，形成了用于使环状线圈20的导线通过的切口部25a、25b。
在软磁性部件5的侧面5c，也在与非磁性树脂部件10的切口部25a、25b相对应的位置处形成了切口部6a、6b。在软磁性部件5的底面设置了3个端子15a、15b、15c，端子15a靠近切口部6a，端子15b靠近切口部6b，端子15c位于端子15a与端子15b的中间。将端子15c用作表面安装用电极。
环状线圈20的一根导线21a通过非磁性树脂部件10的切口部25a以及软磁性部件5的切口部6a连接于端子15a，此外，环状线圈20的另一根导线21b通过非磁性树脂部件10的切口部25b以及软磁性部件5的切口部6b连接于端子15b。
在本实施方式中，因为环状线圈20缠绕在由一对凸缘部22a、22b形成的沟槽部23，所以环状线圈20的定位容易。此外，环状线圈20与软磁性部件5隔开与凸缘部22b的厚度相应的量。虽然在软磁性部件5以及线圈保持用树脂部件10没有定位单元(突起部和开口部的组合)，但是通过使非磁性树脂部件10的切口部25a、25b与软磁性部件5的切口部6a、6b相对准，能够进行非磁性树脂部件10和软磁性部件5的定位。
因为该天线细长，所以能够不损害其他部件的安装区域地沿着电路基板的边缘进行安装。第三实施方式的天线也发挥与第一实施方式的天线相同的作用效果。
[4]第四实施方式
图11以及图12示出本发明的第四实施方式的天线。该天线由具有一对突起部16a、16b的基板部件14、具有承受突起部16a、16b的一对开口部8a、8b的软磁性部件5、和具有承受突起部16a、16b的一对开口部11a、11b的线圈保持用非磁性树脂部件10构成，并在非磁性树脂部件10上设置了上表面侧的外周凸缘部22a和底面侧的外周凸缘部22b，在由一对凸缘部22a、22b形成的沟槽部缠绕了环状线圈20。在非磁性树脂部件10的对置侧面分别设置了切口部25a、25b，在软磁性部件5的对置侧面，在俯视下与切口部25a、25b相同的位置设置了切口部6a、6b，在基板部件14的对置侧面，在俯视下与切口部25a、25b相同的位置设置了切口部26a、26b。
依次重叠非磁性树脂部件10、软磁性部件5以及基板部件14，使基板部件14的突起部16a、16b嵌入到非磁性树脂部件10的开口部11a、11b以及软磁性部件5的开口部8a、8b中，在非磁性树脂部件10的底面10b粘结软磁性部件5的上表面5a，在软磁性部件5的底面5b粘结基板部件14的上表面14a。突起部16a、16b的长度，设定为在重叠非磁性树脂部件10、软磁性部件5以及基板部件14时，突起部16a、16b不从开口部11a、11b突出。非磁性树脂部件10的切口部25a、25b、软磁性部件5的切口部6a、6b、以及基板部件14的切口部26a、26b分别在垂直方向上排列，构成环状线圈20的两引出线21a、21b所通过的一对垂直方向的切口部。
第四实施方式的天线也发挥与第一实施方式的天线相同的作用效果。而且，对于该天线，非磁性树脂部件10、软磁性部件5以及基板部件14的组装时的定位非常容易。另外，基板部件14优选由液晶聚合物形成。
[5]第五实施方式
图13～图15示出本发明的第五实施方式的天线。在本实施方式中，环状线圈20由在线圈保持用非磁性树脂部件10的凸缘部22a、22b间的沟槽部缠绕成同心状的第一线圈20a和第二线圈20b构成。在软磁性部件5的底面5b设置了3个端子15a、15b、15c。第一线圈20a的一根导线与第二线圈20b的一根导线连接，并作为公共线21c而与中央的端子15c连接，两线圈20a、20b的另一根导线21a、21b连接于两端的端子15a、15b。从公共线21c看来，第一线圈20a和第二线圈20b向相反方向缠绕。
也可以取代在软磁性部件5的底面5b形成端子而使用设置了端子用导体图案的柔性印刷基板或者刚性基板(例如环氧玻璃基板)、或者如图16所示那样对端子15a、15b、15c进行了一体嵌件成型的树脂基板部件14。在基板部件14的一个侧面，在与软磁性部件5的切口部6a、6b、6c相对应的位置处设置了用于使导线21a、21b、21c通过的切口部26a、26b、26c。
图17中示出使用了该天线的本发明的模块的平衡型电路。第一线圈20a的一端21a连接于由电容器C1、C2构成的匹配电路72，并经由由电感器L0和电容器C0构成的第一滤波器71，连接于与半导体70内的发送电路的调制电路相连接的输出端Tx1。与半导体70内的接收电路的解调电路相连接的输入端Rx经由具备串联连接的电阻R2以及电容器C3的第二滤波器73，连接于滤波器71与匹配电路72的连接点。同样地，第二线圈20b的一端21b连接于由电容器C1、C2构成的匹配电路72，并经由由电感器L0和电容器C0构成的第一滤波器71，连接于与半导体70内的发送电路的调制电路连接的输出端Tx2。第一线圈20a和第二线圈20b的公共端21c接地。在环氧玻璃基板设置天线1、半导体70、匹配电路72、以及构成第一及第二滤波器71、73的电抗元件以及电阻，从而成为模块。另外，如第一～第五实施方式那样，即使是没有设置中间抽头的结构，只要将环状线圈20的一端连接于输出端Tx、将另一端连接于输出端Tx2，则也能够成为平衡型电路的模块。
[6]第六实施方式
图18示出本发明的第六实施方式的天线。该天线在环状线圈20由第一线圈20a以及第二线圈20b构成这一点上与第五实施方式相同，而在两个线圈20a、20b排列配置在软磁性部件5的上表面5a上这一点上不同。第一线圈20a的一根导线和第二线圈20b的一根导线进行连接，并作为公共线21c连接于端子15c，各线圈20a、20b的另一根导线21a、21b连接于端子15a、15b。从公共线21c看来，第一线圈20a和第二线圈20b在相反方向上缠绕。
图19中示出使用了该天线的本发明的模块的其他的电路构成。第一线圈20a的一端21a经由匹配电路72以及滤波器71，连接于与半导体70内的发送电路的调制电路连接的输出端Tx。第二线圈20b的一端21b经由匹配电路72以及滤波器71，连接于与半导体70内的接收电路的解调电路相连接的输入端Rx。在环氧玻璃基板设置天线1、半导体70、匹配电路72以及构成滤波器71的电抗元件及电阻，从而成为模块。在这种构成的模块中，能够进行发送的同时进行接收。
图27示出使用了本发明的天线的无线通信装置的外观。因为本发明的天线是小型的，所以也能够内置于智能电话100那样小型且小功率、高功能的通信设备。
通过以下的实施例对本发明进一步详细进行说明，但本发明并不限定于此。
实施例1～3
作为构成软磁性部件5的软磁性材料，使用了具有由46.5mol％的Fe2O3、20.0mol％的ZnO、22.5mol％的NiO、以及11.0mol％的CuO构成的组成(烧成后)、且初始磁导率为110的Ni系铁素体。混合Fe2O3粉末、ZnO粉末、NiO粉末以及CuO粉末以使得成为上述烧成后的组成，在煅烧后的粉末中加入粘合剂等来进行造粒，使造粒粉成形为正方形状成形体，在1100℃下对成形体进行烧结，在所得到的烧结体形成中央开口部8，并且用砥石对必要的面进行研磨来将其平坦化，制作出如图20(a)以及图20(b)所示那样具有中央开口部8的正方形状的软磁性部件5(样本1～3)。样本1～3都具有14mm×14mm×0.8mm的外形尺寸(烧结后)，中央开口部8的尺寸分别为3.5mm×3mm(样本1)、2.5mm×2mm(样本2)、以及1.5mm×1mm(样本3)。
用液晶聚合物形成了具有与各样本1～3相对应的突起部的非磁性树脂部件10。各非磁性树脂部件10的外形尺寸，除了突起部之外，是13.6mm×13.6mm×0.6mm。在各非磁性树脂部件10的侧面整周形成了距外周缘0.3mm、距主面0.3mm的环状切口部。在该环状切口部缠绕7圈线径60μm(导体径：50μm，包覆层厚度：5μm)的漆包线，成为纵横都是13mm、厚度0.25mm的环状线圈20。将环状线圈20与非磁性树脂部件10一起粘结到软磁性部件5，制作出厚度1.4mm的天线。
实施例4
与实施例1～3同样地，制作出如图21(a)以及图21(b)所示，具有中央凹部8的正方形状的软磁性部件5(样本4)。样本4的外形尺寸是14mm×14mm×0.8mm，中央凹部7的尺寸是3.5mm×3mm、深度是0.4mm。使用样本4的软磁性部件5，与实施例1～3同样地制作出厚度1.4mm的天线。
实施例5
与实施例1～3同样地，制作出如图22(a)以及图22(b)所示，具有中央突起部9的正方形状的软磁性部件5(样本5)。样本5的外形尺寸是14mm×14mm×0.8mm，中央突起部9的尺寸是3.5mm×3mm、高度是0.4mm。使用样本5的软磁性部件5，与实施例1～3同样地制作出厚度1.4mm的天线。中央突起部9相对于环状线圈20的内周部的面积比是6.2％。
比较例1
与实施例1～3同样地，制作出如图23(a)以及图23(b)所示，具有圆形状主体部27的正方形状的软磁性部件5(样本6)。样本6的外形尺寸是14mm×14mm×0.7mm，圆形状主体部27的尺寸是直径12mm、高度是0.7mm。圆形状主体部27相对于环状线圈20的内周部的面积比是100％。
在样本6的软磁性部件5的圆形状主体部27缠绕6圈线径60μm(导体径：50μm，包覆层厚度：5μm)的漆包线，成为内径12mm、外径12.7mm以及厚度0.1mm的环状线圈20。将环状线圈20粘结到软磁性部件5，制作出厚度1.4mm的天线。
使用图26所示的评价装置，进行了各天线与IC标签的通信。评价装置是具备非接触数据通信所需要的信号处理电路以及存储有信息的IC芯片部件的恩智浦半导体(NXP Semiconductor)公司制的评价板。另外，为了使天线的自谐振频率成为40MHz以上，最好使13.56MHz下的天线的自感不足3μH。
对线圈的匝数进行了调整，以使得实施例1～5以及比较例1的天线都具有不足3μH的自感。在实施例1～5以及比较例1中将匹配电路的常数设为相同。在表1中示出天线与IC标签的通信距离。
【表1】
对于实施例1～3的天线，随着软磁性部件5的开口部的面积变大，13.56MHz下的自感略微降低。对于在软磁性部件5设置了凹部的实施例4的天线，自感降低。此外，对于在软磁性部件5设置了突起部的实施例5的天线，自感略微增加。如此，实施例1～5都以相同的匝数获得了不足3μH的电感值。对于实施例4以及实施例5，电感中最大存在0.11μH的差，但以相同的匹配电路获得了同样的通信距离。因为所述开口部、凹部以及突起部设置在软磁性部件5的中央部，所以对有助于通信的磁通量的影响较少，在实施例1～5中通信距离并无差异。
另一方面，对于比较例1的天线，在与实施例1相同的线圈匝数下，自感的大小为3.73μH，未能得到不足3μH的电感。虽然将线圈的匝数减小至6圈而得到了不足3μH的电感，但是利用与实施例相同的匹配电路不能进行通信，即使改变匹配电路的常数来调整阻抗匹配，通信距离也较短为31mm。

Claims (12)

1.一种近距离通信用天线，其特征在于，
具备：至少一个环状线圈；保持所述环状线圈的板状的非磁性树脂部件；隔着所述环状线圈与所述非磁性树脂部件相重叠的板状的软磁性部件；以及所述环状线圈的导线所连接的端子，
所述环状线圈配置于沿着所述非磁性树脂部件的外周的周向凹部，使得与所述软磁性部件的外周相比，不向外侧伸出，
所述环状线圈的导线通过设置在所述软磁性部件的外周缘的切口而连接于所述端子。
2.根据权利要求1所述的近距离无线通信用天线，其特征在于，
所述环状线圈的内侧整体是非磁性区域。
3.根据权利要求1或2所述的近距离无线通信用天线，其特征在于，
所述非磁性树脂部件具有与所述软磁性部件接合的固定面、和与其对置的自由面，所述非磁性树脂部件的所述周向凹部是具有从所述自由面延伸的一个外周凸缘部的周向阶梯部，所述环状线圈配置在由与所述非磁性树脂部件接合的所述软磁性部件和所述外周凸缘部所形成的空隙。
4.根据权利要求1或2所述的近距离无线通信用天线，其特征在于，
所述非磁性树脂部件具有与所述软磁性部件接合的固定面、和与其对置的自由面，所述非磁性树脂部件的所述周向凹部是具有从所述固定面以及所述自由面延伸的一对外周凸缘部的周向沟槽部，所述环状线圈配置在所述周向沟槽部。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的近距离无线通信用天线，其特征在于，
所述环状线圈由配置为同心状的第一线圈以及第二线圈构成，
所述第一线圈的导线的一端与所述第二线圈的导线的一端连接而构成接地端，所述第一线圈的导线的另一端和所述第二线圈的导线的另一端分别构成信号端，
从所述接地端看来，所述第一线圈和所述第二线圈向相反方向缠绕。
6.根据权利要求1～4中的任一项所述的近距离无线通信用天线，其特征在于，
所述环状线圈由排列在所述软磁性部件的面上的第一线圈以及第二线圈构成，
所述第一线圈的导线的一端与所述第二线圈的导线的一端连接而构成接地端，所述第一线圈的导线的另一端和所述第二线圈的导线的另一端分别构成信号端，
从所述接地端看来，所述第一线圈和所述第二线圈向相反方向缠绕。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的近距离无线通信用天线，其特征在于，
所述非磁性树脂部件具有突起部，
所述软磁性部件具有承受所述非磁性树脂部件的所述突起部的开口部或者凹部，
通过所述突起部嵌入所述开口部或者凹部，从而进行所述非磁性树脂部件和所述软磁性部件的定位。
8.根据权利要求1～6中的任一项所述的近距离无线通信用天线，其特征在于，
所述软磁性部件具有突起部，
所述非磁性树脂部件具有承受所述软磁性部件的所述突起部的开口部或者凹部，
通过所述突起部嵌入所述开口部或者凹部，从而进行所述软磁性部件和所述非磁性树脂部件的定位。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的近距离无线通信用天线，其特征在于，
所述的近距离无线通信用天线还具备具有端子的基板部件，
所述基板部件与所述软磁性部件的与所述环状线圈相反侧的面接合。
10.根据权利要求9所述的近距离无线通信用天线，其特征在于，
所述基板部件具有至少一个突起部，
所述软磁性部件具有承受所述基板部件的突起部的至少一个开口部，
所述非磁性树脂部件具有承受所述基板部件的突起部的至少一个开口部或者凹部。
11.一种天线模块，其特征在于，
具备权利要求1～10中的任一项所述的近距离无线通用天线，在树脂基板安装了所述近距离无线通用天线、构成匹配电路的电抗元件、构成噪声滤波器的电抗元件、和具有发送电路以及接收电路的集成电路。
12.一种无线通信装置，其特征在于，
具备权利要求1～10中的任一项所述的近距离无线通用天线。
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