CN104518281A - 天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种与以往相比得到更长的通信距离的近距离无线通信用的天线装置。天线装置(1a)，其特征在于，具有由以包围第1区域(A1)的方式形成的平面导体图案所构成的天线部(3)、以及配置在第1区域(A1)的磁芯部(5a)，磁芯部(5a)包含配置在与天线部(3)相同平面内的第1部分(4a)。根据天线装置(1a)，由于磁芯部(5a)起到提高天线装置(1a)的电感的作用，因此与不具有磁芯部(5a)的现有产品相比可以得到更长的通信距离。

Description

天线装置

技术领域

本发明涉及一种天线装置，特别涉及一种近距离无线通信用的天线装置。

背景技术

被称为NFC(Near Field Communication：近场通信)的近距离无线通信是在对应于近距离无线通信的终端装置与读取器/写入器之间进行的通信。作为近距离无线通信用的终端装置的具体例子，可以列举移动电话或者智能手机等的无线通信装置、或者对应于卡式电子货币的非接触型IC卡等。

在近距离无线通信用的终端装置中，搭载了读取器/写入器之间进行信号的发送接收的天线。在专利文献1中，公开了这样的天线装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-12689号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

近距离无线通信原来是以非常短距离的信号的发送接收为目的的通信。然而，近年来在近距离无线通信中也谋求尽可能延长通信距离的做法。

因此，本发明的目的之一在于，提供一种相比于以往得到更长通信距离的近距离无线通信用的天线装置。

解决技术问题的手段

为了达到上述目的的本发明所涉及的天线装置，其特征在于，具备由以包围第1区域的方式形成的平面导体图案所构成的天线部、以及配置在所述第1区域的磁芯部，所述磁芯部包含配置在与所述天线部相同平面内的第1部分。

根据本发明，磁芯部起到提高天线装置的电感的作用，因而与不具有磁芯部的现有产品相比可以得到更长的通信距离。

在上述的天线装置中，可选地，还具备在表面形成有所述天线部的基体，所述磁芯部还包含配置在与所述平面导体图案相比更远离所述基体的位置的第2部分，所述第1部分位于所述第2部分与所述基体之间。若这样做，则可以进一步延长天线装置的通信距离。再有，在该情况下，所述第1部分和所述第2部分优选具有相同的平面形状。

在上述的天线装置中，可选地，所述基体由非磁性材料构成，还具备以覆盖所述基体的背面的方式配置的磁性基板。若这样做，则即使在基体的背面侧有电池等金属体，也能够防止由此所导致的天线装置的电感的下降。

在上述的天线装置中，进一步可选地，所述磁芯部还包含配置在与所述基体相同平面内的第3部分，所述第3部分与所述磁性基板相互接触。另外，可选地，所述基体具有设置在所述第1区域的开口部，所述第3部分设置在所述开口部内。若这样做，则能够成为使磁芯部与磁性基板成为一体的结构来构成。再有，在这些情况下，所述第1部分和所述第2部分优选具有相同的平面形状。

在上述天线装置中，优选地，所述基体是磁性基板，所述第1部分与所述基体相互接触。由此，基体兼具起到作为天线部的基础的作用、以及防止可能存在于基体的背面侧的金属体的影响所导致的电感下降的作用，因此，与前者的作用被非磁性的基体承担并且后者的作用被配置在该非磁性的基体的背面的磁性基板承担的情况相比，可以使天线装置薄型化。

在上述各天线装置中，可选地，所述磁芯部还配置在位于所述平面导体图案的径向周围的第2区域。由此，可以进一步提高天线装置的电感。

发明的效果

根据本发明，由于磁芯部起到提高天线装置的电感的作用，因此与不具有磁芯部的现有产品相比可以得到更长的通信距离。

附图说明

图1表示本发明的第1实施方式所涉及的天线装置1a的立体图。

图2(a)是对应于图1所示的A-A线的天线装置1a的截面图，图2(b)是天线装置1a的顶面图。

图3是本发明的第2实施方式所涉及的天线装置1b的分解立体图。

图4(a)是天线装置1b的截面图，图4(b)是天线装置1b的顶面图。

图5是本发明的第3实施方式所涉及的天线装置1c的分解立体图。

图6(a)是天线装置1c的截面图，图6(b)是天线装置1c的顶面图。

图7(i)是本发明的第4实施方式所涉及的天线装置1d的截面图，图7(j)是天线装置1d的立体图。另外，图7(a)、(c)、(e)、(g)是制造过程中的天线装置1c的截面图，图7(b)、(d)、(f)、(h)分别是对应于图7(a)、(c)、(e)、(g)的天线装置1c的立体图。

符号说明：

1a～1d 天线装置

2a     基体(非磁性的构件)

2b     基体(磁性基板)

2o     开口部

3      天线部

3a,3b  天线部的端部

4a     磁芯部5a,5b的第1部分

4b     磁芯部5a,5b的第2部分

4c     磁芯部5a,5b的第3部分

5a     配置在第1区域A1的磁芯部

5b     配置在第2区域A2的磁芯部

5g     槽

6      磁性基板

7      树脂膜

A1     第1区域

A2     第2区域

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边就本发明的优选实施方式进行详细的说明。

如图1和图2所示，本发明的第1实施方式所涉及的天线装置1a，具备基体2a、天线部3、以及磁芯部5a而构成。天线装置1a与未图示的控制装置一起搭载于上述的近距离无线通信用的终端装置(移动电话或者智能手机等无线通信装置、非接触型IC卡等)，起到接收未图示的读取器/写入器所发送的信号并输出到控制装置，并且将控制装置生成的信号向读取器/写入器发送的作用。

基体2a是由例如树脂等非磁性材料构成的薄膜状的构件。作为构成基体2a的树脂，优选使用聚酰亚胺。具体而言，优选将柔性印刷基板作为基体2a来使用，但是即使是不具有柔性印刷基板那样的柔软性的构件，也可以作为基体2a来使用。

天线部3由形成在基体2a的表面的平面螺旋形状的导体图案所构成。图2所示的第1区域A1是天线部3的中央区域，构成天线部3的平面导体图案以包围第1区域A1的方式形成。天线部3可以通过在基体2a的表面印刷导体图案来形成，也可以通过刻蚀形成在基体2a的整个面的导体箔来形成。天线部3的卷绕数只要是1以上即可。在图1和图2中，例示了卷绕数为4的情形。

图1和图2(b)所示的天线部3的端部3a,3b连接于未图示的控制电路。当未图示的读取器/写入器发出的电磁波通过第1区域A1时，在天线部3产生感应电流。该感应电流通过端部3a,3b而提供给未图示的控制电路。由此，实现了从读取器/写入器向终端装置的信号的发送。另一方面，当未图示的控制电路生成的信号通过端部3a,3b而提供给天线部3时，通过电磁感应而在天线部3的周围产生感应磁场。通过读取器/写入器接收该感应磁场，从而实现从终端装置向读取器/写入器的信号的发送。

磁芯部5a是含磁性粉树脂或者铁氧体基板等具有高磁导率的磁性材料，形成在基体2a的表面当中的相当于第1区域A1内的部分。作为磁芯部5a的具体形成方法，在磁芯部5a是含磁性粉树脂的情况下优选使用涂布或者丝网印刷，在磁芯部5a是铁氧体基板的情况下优选使用利用粘接剂的粘附。

如图2(a)所示，磁芯部5a由具有相同所得平面形状的第1和第2部分4a,4b所构成。第1部分4a是配置在与天线部3相同平面内的部分，位于第2部分4b与基体2a之间。第1部分4a的平面宽，考虑到有必要在基体2a设置空余部分而设定成比第1区域A1更小的程度。第2部分4b是配置在与构成天线部3的平面导体图案相比更远离基体2a的位置的部分，相当于假定向与基体2a相反的方向延长第1部分4a的情况下的第1部分4a的延长部分。

通过存在有磁芯部5a，从而天线装置1a的电感与假定不存在磁芯部5a的情况相比更加提高。因此，在天线装置1a中，与不设置磁芯部5a的情况相比，可以得到更长的通信距离。另外，特别是由于第2部分4b具有构成在天线部3的周围产生的感应磁场的磁通向读取器/写入器方向鼓起的效果，因此，在天线装置1a中，可以得到更长的通信距离。

如以上说明所述，根据天线装置1a，由于磁芯部5a起到提高电感的作用，因此与不具有磁芯部的现有产品相比，可以得到更长的通信距离。另外，特别通过磁芯部5a包含第2部分4b，从而实现了得到更长的通信距离。

接着，如将图3和图4与图1和图2相比较便得以理解，本发明的第2实施方式所涉及的天线装置1b与第1实施方式所涉及的天线装置1a的不同点在于，在基体2a设置有开口部2o、磁芯部5a还包含第3部分4c、以及还具备磁性基板6，其他方面与天线基板1a同样。以下，着眼于不同点进行说明。

如图4(a)、(b)所示，基板2a的开口部2o在残留必要的空余部分的基础上遍及相当于第1区域A1的区域的大致整个区域而设置。换言之，基体2a具有仅残留构成天线部3的平面导体图案的形状区域以及在其周围必要的空余区域，而其他部分被切去的形状。基体2a通过粘附在背面的双面胶(未图示)而与磁性基板6粘接。

磁芯部5a的第3部分4c由配置在开口部2o内的磁性材料所构成。第3部分4c的平面形状优选与第1和第2部分4a,4b的平面形状相同。由于配置在开口部2o内，因此第3部分4c配置在与基体2a相同平面内。磁芯部5a的第1～第3部分4a～4c一体形成，第3部分4c相当于假定向基体2a的方向延长第1部分4a的情况下的第1部分4a的延长部分。

磁性基板6是以覆盖基体2a的背面的方式配置的平板状的磁性材料，具体而言，由铁氧体基板构成。如从图4(a)得以理解，磁性基板6与基体2a的背面的整个面和磁芯部5a的第3部分4c的背面(磁性基板6侧的面)的整个面相接。如上所述，基体2a与磁性基板6之间被双面胶(未图示)粘接。

这里，在本实施方式中，优选通过加工一块铁氧体基板来一体地形成磁芯部5a和磁性基板6。若具体说明，则优选通过将铁氧体基板的表面仅残留相当于第1区域A1的部分而下挖，从而形成磁芯部5a和磁性基板6。在该情况下，不下挖而突出的部分成为磁芯部5a，比下挖部的底面位于更下侧的部分成为磁性基板6。但是，也可以通过在磁性基板6的表面涂布或者丝网印刷含磁性粉树脂的方法或者其他粘附铁氧体基板的方法来形成磁芯部5a。

根据本实施方式所涉及的天线装置1b，除了与第1实施方式所涉及的天线装置1a有相同的效果以外，还可以通过磁性基板6的屏蔽效应，防止接近于基体2a的背面侧而配置导体的做法所导致的天线装置1b的电感的下降。该效果在天线装置1b搭载在移动电话或者智能手机等的无线通信装置的情况下特别有用。即，在这些无线通信装置中，会成为天线装置1b的电感下降的原因的金属制电池大多接近于基体2a的背面侧而配置。在天线装置1b中，由于在基体2a的背面侧设置磁性基板6，因此很好地防止这样的金属制电池所导致的天线装置1b的电感的下降。

此外，根据天线装置1b，由于在基体2a设置开口部2o而在其内部配置磁芯部5a的第3部分4c，并且磁性基板6与第3部分4c接触，因此，如上所述，可以一体地形成磁芯部5a和磁性基板6。因此，可以降低制造成本。

接着，如将图5和图6与图3和图4相比较便得以理解，本发明的第3实施方式所涉及的天线装置1c与第2实施方式所涉及的天线装置1b的不同点在于，还具备磁芯部5b、以及对应于磁芯部5b而扩大磁性基板6的面积，其他方面与天线基板1b同样。以下，着眼于不同点进行说明。

磁芯部5b配置在位于天线部3的径向周围的第2区域A2。具体而言，是从径向环绕天线部3的方式配置的一定宽度的线状的磁性体，与磁芯部5a同样地包含第1～第3部分4a～4c而构成。在磁芯部5a与磁芯部5b之间形成有槽5g，基体2a和天线部3容纳在槽5g的内部。再有，磁芯部5b优选通过与磁芯部5a同样的形成方法，由与磁芯部5a相同的工序形成。

根据天线装置1c，通过存在有磁芯部5b，从而实现与天线装置1b相比更高的电感。因此，根据天线装置1c，可以得到比天线装置1b更长的通信距离。

接着，如将图7(i)、(j)与图3和图4相比较便得以理解，本发明的第4实施方式所涉及的天线装置1d与第3实施方式所涉及的天线装置1c的不同点在于，替代基体2a和磁性基板6而具有基体2b，并且磁芯部5a,5b不包含第3部分4c，其他方面与天线基板1c同样。以下，着眼于不同点进行说明。

基体2b是与构成天线装置1c的磁性基板6同样的平板状的磁性材料，具体而言由铁氧体基板构成。本实施方式所涉及的天线部3形成在基体2b的表面。另外，本实施方式所涉及的磁芯部5a的第1部分4a接触于基体2b的表面。

根据本实施方式所涉及的天线装置1d，磁性基板即基体2b兼具起到作为天线部3的基础的作用、以及防止可能存在于基体2b的背面侧的金属体的影响所导致的电感的下降的作用。因此，与前者的作用被非磁性体的基体2a承担并且后者的作用被配置在该基体2a的背面的磁性基板6承担的天线装置1c相比，实现了天线装置的薄型化。

以下，就天线装置1d的制造方法，一边参照图7一边进行说明。

首先，如图7(a)、(b)所示，准备磁性基板即基体2b。然后，如图7(c)、(d)所示，在基体2b的表面形成天线部3。该工序优选通过导体膜的印刷来进行。

接着，图7(e)、(f)在基体2b的表面印刷树脂膜7。此时，有必要使树脂膜7的膜厚成为覆盖天线部3的整体的程度，另一方面，磁芯部5a,5b的形成区域不被树脂膜7覆盖。这样形成的树脂膜7起到在以下工序中的铁氧体的印刷时防止构成天线部3的平面导体图案移动的作用。

接着，如图7(g)、(h)所示，在基体2b的表面形成磁芯部5a,5b。该工序优选通过印刷膏状的铁氧体来进行。

最后，通过进行烧成，将磁芯部5a,5b固定于基体2b，并且使树脂膜7蒸发。通过以上的工序，完成图7(i)、(j)所示的天线装置1d。

如以上说明所述，根据图7所示的制造方法，可以形成替代非磁性的基体2a和磁性基板6而具有磁性基板即基体2b的天线装置1d。

以上，就本发明的优选实施方式进行了说明，但是本发明丝毫不限定于这样的实施方式，不言而喻，本发明在不偏离其宗旨的范围下，能够以各种样态实施。

例如，在上述各实施方式中，磁芯部5a的第1和第2部分4a,4b的平面形状相同，但是第1和第2部分4a,4b的平面形状也不一定要相同。作为这样的情形的例子，可以列举例如磁芯部5a的上面鼓起、仅鼓起的部分的上端的一部分位于与构成天线部3的平面导体图案相比更远离基体2a的位置而构成第2部分4b的例子等。关于第3部分4c的平面形状也是同样的，第1和第2部分4a,4c的平面形状也可以不相同。

另外，在上述各实施方式中，以天线部3的平面的形状为圆角正方形，但是天线部3的平面的形状由搭载有天线装置的终端装置内的空间的形状决定，可以为长方形、圆角长方形、圆形、长圆形等各种形状。本发明可以不考虑天线3的平面的形状来应用。

Claims (9)

1.一种天线装置，其特征在于，

具备由以包围第1区域的方式形成的平面导体图案所构成的天线部、以及配置在所述第1区域的磁芯部，

所述磁芯部包含配置在与所述天线部相同平面内的第1部分。

2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

还具备在表面形成有所述天线部的基体，

所述磁芯部还包含配置在与所述平面导体图案相比更远离所述基体的位置的第2部分，

所述第1部分位于所述第2部分与所述基体之间。

3.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于，

所述第1部分和所述第2部分具有相同的平面形状。

4.如权利要求2或3所述的天线装置，其特征在于，

所述基体由非磁性材料构成，

还具备以覆盖所述基体的背面的方式配置的磁性基板。

5.如权利要求4所述的天线装置，其特征在于，

所述磁芯部还包含配置在与所述基体相同平面内的第3部分，

所述第3部分与所述磁性基板相互接触。

6.如权利要求5所述的天线装置，其特征在于，

所述基体具有设置在所述第1区域的开口部，

所述第3部分设置在所述开口部内。

7.如权利要求5或6所述的天线装置，其特征在于，

所述第1部分和所述第3部分具有相同的平面形状。

8.如权利要求2或3所述的天线装置，其特征在于，

所述基体是磁性基板，

所述第1部分与所述基体相互接触。

9.如权利要求1～8中的任一项所述的天线装置，其特征在于，

所述磁芯部还配置在位于所述平面导体图案的径向周围的第2区域。