CN204315730U - 天线装置及通信装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的天线装置包括：面状导体(10)，该面状导体从外缘部朝向内侧形成有厚度方向上贯穿的切口(13)；线圈天线(20)，磁通通过切口(13)从而使得所述线圈天线与面状导体(10)进行磁场耦合；嵌入构件(40)，所述嵌入构件填充切口(13)的一部分，并至少在与面状导体(10)相接触的侧面部分形成有金属氧化膜(41)。由此，提供一种通过使用金属壳体从而在保持强度的同时不会破坏美观的天线装置以及具有该天线装置的通信装置。

Description

天线装置及通信装置

技术领域

本实用新型涉及RFID系统、近距离无线通信系统中所使用的天线装置以及具有该天线装置的通信装置。

背景技术

在安装于移动终端的NFC(Near Field Communication：近场通讯)等13.56MHz频带的RFID中，一般RFID用IC芯片、匹配元件主要安装于电路基板上，天线被粘贴在树脂制的终端壳体的内侧，并且通过弹簧销等将电路基板上的端子与天线直流式地连接。

另一方面，最近的移动电话终端等无线通信装置向薄型化发展，为了应对由于薄型化而造成的强度不足，如下的情况正在增加：即，或对树脂壳体实施镁镀覆加工，或使用金属壳体，通过对壳体进行的「金属化」来弥补强度的情况。但是，在对壳体「金属化」的情况下，因为内置于终端的天线因金属而被屏蔽，因而产生了无法与对方侧装置进行通信的问题。

因此，如专利文献1那样，提出了具有如下结构的天线装置：即，对于天线线圈，使面积比天线线圈面积大的金属板接近天线线圈(磁场耦合)，并以金属板作为辐射体来使用的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2011－97657号公报

实用新型内容

实用新型所要解决的技术问题

然而，由于专利文献1中在金属板上形成了狭缝，当金属板成为无线通信装置的壳体的一部分时，狭缝外露会造成对外观设计上的制约(有损美观)这样的问题。

因此，本实用新型的目的在于提供一种在保持金属壳体的强度的同时不会破坏美观的天线装置以及具有该天线装置的通信装置。

解决技术问题所采用的技术方案

本实用新型的特征在于，包括：金属壳体，该金属壳体从外缘部朝向内侧形成有厚度方向上贯穿的切口部；线圈天线，磁通通过所述切口部从而使得所述线圈天线与所述金属壳体进行磁场耦合；导电性构件，所述导电性构件填充所述切口部的一部分或者全部，并至少在与所述金属壳体相接触的部分形成有绝缘薄膜。

对于该结构，由于在起到天线装置的放射板作用的金属壳体中形成了切口部，在该切口部中设置有形成了绝缘薄膜的导电性构件，因此俯视时难以视觉辨认出切口部。其结果是，能够在保持金属壳体强度的同时将金属壳体用作为天线的磁场辐射元件，能够进一步难以看出金属壳体中切口部的边界，能够降低破坏外观的风险。

对于该结构，能够对导电性构件的除去形成有绝缘薄膜以外的部分，采用与金属壳体相同的颜色或者材质，能够进一步难以看出金属壳体中切口部的边界，能够降低破坏外观的风险。

较佳地，所述导电性构件和所述金属壳体为同一材质。

对于该结构，能够进一步难以看出金属壳体中切口部的边界，能够降低破坏外观的风险。

也可以是如下结构：所述切口部具有开口以及连接所述开口和所述外缘部的狭缝，所述导电性构件填充所述狭缝。

对于该结构，在例如将天线装置用于移动电话等的情况下，通过利用摄像头模块部分等已有的开口，从而能够将移动电话的金属壳体用作为磁场信号的辐射板。

优选以下结构：所述线圈天线具有形成于绝缘体层的线圈导体，俯视时所述线圈天线被设置于所述线圈导体的线圈开口与所述开口至少部分重叠的位置处。

对于该构成，由于使用了薄型线圈天线，因此能够实现天线装置的薄型化。

也可以是如下结构：所述线圈天线是将形成了线圈导体的多个绝缘体层层叠而成的层叠结构，并且被设置成线圈开口朝向所述切口部。

对于该结构，即便线圈天线的卷绕轴不与金属壳体的平面垂直，通过将切口部设置在卷绕轴的延伸方向上，从而也能够将金属壳体用作为辐射板。

实用新型的效果

根据本实用新型，能够实现一种可在保持金属壳体的强度的同时、将金属壳体用作为天线的磁场辐射元件、并且还不会破坏美观的天线装置以及具有该天线装置的通信装置。

附图说明

图1是实施方式1所涉及的天线装置的立体图。

图2是天线装置的分解立体图。

图3是表示流过天线装置的电流以及所产生的磁通的概念图。

图4是表示应用实施方式所涉及的天线装置的无线通信装置的壳体内部的结构的图。

图5A是实施方式2所涉及的天线装置的俯视图。

图5B是实施方式2所涉及的天线装置的主视图。

图6是实施方式2所涉及的天线装置的其他例子的主视截面图。

图7A是实施方式3所涉及的天线装置的俯视图。

图7B是图7A的VII-VII线的主视截面图。

具体实施方式

(实施方式1)

图1是实施方式1所涉及的天线装置的立体图。图2是天线装置的分解立体图。天线装置1是将HF频带(13.56MHz频带)的高频信号作为载波频率的天线装置，作为在NFC系统中使用的读写器用的天线装置而构成。天线装置1具备面状导体10、线圈天线20以及铁氧磁性体30。图1中，省略了铁氧磁性体30的图示。

面状导体10是例如装载有天线装置1的通信装置的金属壳体的一部分。该金属壳体例如由铝构成。如图2所示，面状导体10中形成有从外周的一部分向内部延伸的矩形切口13。在该切口13的一部分中形成嵌入构件(导电性构件)40。由此，如图1所示，成为在面状导体10中形成开口12的状态。设有嵌入构件40的切口13的部分相当于本实用新型的“切口部”以及“狭缝”。

在嵌入构件40的侧面、即将嵌入构件40设置于切口13时与面状导体10相接触的部分处，形成有数μm厚左右的金属氧化膜(绝缘薄膜)41。对于本实施方式，嵌入构件40采用的是与面状导体10相同材质的铝，金属氧化膜41采用的是氧化铝。由于材质与面状导体10相同，因此嵌入构件40和金属氧化 膜41与面状导体10的颜色大致相同，嵌入构件40与面状导体10之间的边界在视觉上变得难以确认。另外，金属氧化膜41是绝缘性的，因此面状导体10与嵌入构件40之间形成了厚度与金属氧化膜41的厚度相当的非导通间隙。

线圈天线20由形成在未图示的绝缘体基材的一个面上的矩形漩涡状导体图案构成。线圈天线20具有比开口12大的线圈开口，线圈开口以与开口12重叠的方式设置在面状导体10的附近。该线圈天线20上连接有作为提供HF频带信号的供电电路的RFIC(未图示)。在绝缘体基材的一个面上以矩形漩涡状形成有线圈图案的线圈天线20被设置在面状导体10的附近，由此能使天线装置1薄型化。该线圈天线20可以被设置成开口12被收容在线圈开口内，也可以被设置成线圈开口的一部分与开口12重叠。

在线圈天线20的背面侧(与面状导体10一侧相反的一侧)设置有形成了开口31的铁氧磁性体30。开口31的形状和大小与线圈天线20的线圈开口以及面状导体的开口12大致相同。通过设置该铁氧磁性体30，能够以较小的线圈天线获得较大的电感值。另外，能够防止与设置在线圈天线20附近的其他电路基板的接地图案等之间的无用耦合。

作为在切口13形成嵌入构件40的方法，举例说明如下方法：在厚度大于面状导体10的嵌入构件上形成金属氧化膜，将该嵌入构件夹入切口13中之后，进行研磨使得与面状导体10的表面平齐。利用粘合剂等将嵌入构件40与面状导体机械粘合。由此，能够在保持金属壳体的机械强度的同时，将金属壳体用作为天线元件的辐射元件，还不会破坏金属壳体的美观。

图3是表示流过天线装置1的电流以及所产生的磁通的概念图。该图3中，为了便于说明，将金属氧化膜41的厚度图示得较厚，但实际上是数μm的薄膜。图3的虚线箭头表示流过线圈天线20的电流方向。若该电流流动，则会产生图3所示的磁通φ1。该磁通φ1通过开口12，线圈天线20与面状导体10磁场耦合。其结果是，在面状导体10感应出图3的实线箭头所示的电流。

面状导体10与嵌入构件40之间利用金属氧化膜41绝缘。换言之，可以看成是在面状导体10与嵌入构件40之间形成了狭缝。因此，沿开口12流动的电流沿着该狭缝流动，进而由于边缘效应主要沿着面状导体10的边缘流动。另外，在嵌入构件40内也沿着边缘流动。其结果是，从面状导体10产生图3箭头方向的磁通φ2。由此，面状导体10起到了天线装置1的辐射板的作用。

对于该天线装置1，利用面状导体10的电感和面状导体10与嵌入构件40之间的电容、具体而言金属氧化膜41所形成的非导通间隙部分的电容来构成LC谐振电路。该电容会随着面状导体10与嵌入构件40的相对面积或者距离而改变，由于金属氧化膜41为数μm，因此面状导体10与嵌入构件40的距离较近，电容较大。即，能够降低LC谐振电路的谐振频率。通过使得该谐振频率接近使用频率，从而能够改善天线特性。

如上所述，为了将面状导体10形成为天线装置1的辐射板，需要形成切口13，而通过在切口13形成与面状导体10相同材质的嵌入构件40，从而能够使得在俯视时难以看出形成了切口13。另外，通过将在面状导体10与嵌入构件40之间进行绝缘的金属氧化膜41形成得尽可能薄，从而能够难以看出面状导体10与嵌入构件40之间的边界线，并且，能够确保较大的电容。

图4是表示应用本实施方式所涉及的天线装置1的无线通信装置的壳体内部的结构的图。图4是将无线通信装置100的上部壳体91和下部壳体92分离开以露出内部的状态下的俯视图。该例中，下部壳体92为树脂制成，为了强化强度，将一部分形成为面状导体10，但也可以对除去妨碍UHF频带天线的辐射的部位之外的部分实施金属化。

上部壳体91的内部收纳有电路基板71、81、电池组83等。电路基板71上安装有包括通信电路的RFIC60等。该电路基板71上搭载有UHF频带天线72、摄像头模块76等。此外，电路基板81上搭载有UHF频带天线82等。电路基 板71与电路基板81通过同轴电缆84相连接。

下部壳体92的面状导体10中形成有切口，该切口的一部分中设置有嵌入构件40。通过在切口中设置嵌入构件40，从而成为在面状导体10上形成开口12的状态。图4中开口12形成为圆形。在装配上部壳体91和下部壳体92时，以使得摄像头模块76的透镜从开口12光学露出的方式进行设置。另外，该开口12的附近设置有线圈天线20，该线圈天线20通过连接销61与RFIC60相连接。

这样，能够使壳体的一部分即面状导体10起到天线装置的辐射板的作用。而且，为了起到辐射板的作用，在形成的切口中设置嵌入构件40，因此难以看出形成了切口，并且也难以看出面状导体10与嵌入构件40之间的边界线，不会破坏无线通信装置100的外观。

并且，开口12被用于无线通信装置100的摄像头模块76，通过利用该开口12，从而无须在面状导体10另外形成开口。即，通过使用已有的结构，从而能够使无线通信装置100的金属壳体起到辐射板的作用。

(实施方式2)

图5A是实施方式2所涉及的天线装置的俯视图，图5B是实施方式2所涉及的天线装置的主视图。本实施方式与实施方式1的不同点在于线圈天线以及不具有实施方式1的开口12这一点。

天线装置2具备：形成有矩形切口(未图示)的面状导体10、形成于该切口的嵌入构件40、以及与面状导体10磁场耦合的线圈天线21。嵌入构件40的材质与面状导体10相同，大小与形成于面状导体10的切口大致相同。在该嵌入构件40的与面状导体10的接触面上，形成有数μm厚的金属氧化膜42。通过在形成于面状导体10的整个切口中设置嵌入构件40，从而能够与实施方式1一样地难以看出面状导体10与嵌入构件40之间的边界。 

线圈天线21由作为绝缘体层的磁性体磁芯和线圈导体构成，线圈导体形成为卷绕在磁性体磁芯周围的图案。线圈导体既可以是卷绕在磁性体磁芯上的导线，也可以在包含磁性体层的层叠体上用导体图案来形成。线圈天线21上连接有作为供电电路的RFIC。使得线圈天线21的线圈开口朝向由金属氧化膜42形成的、面状导体10与嵌入构件40之间的间隙方向，将该线圈天线21设置在该间隙附近。

按上述方式设置的线圈天线21发出的磁通φ3，如图5B所示，通过面状导体10与嵌入构件40之间的间隙，面状导体10与线圈天线21磁场耦合。而且，在如图5A的实线箭头所示的方向上，由于边缘效应，电流主要沿着面状导体10的边缘流过。其结果是，与实施方式1相同，从面状导体10产生磁通。由此，面状导体10起到了天线装置2的辐射板的作用。

图6是实施方式2所涉及的天线装置2的另一个例子的主视截面图。图6所示的天线装置2A中，将金属氧化膜43形成为不仅覆盖嵌入构件40的与面状导体10相接触的部分，而且还覆盖整个嵌入构件40。

这些天线装置2、2A的结构都能够使得难以看出面状导体10与嵌入构件40之间的边界。而且，在将天线装置2、2A装载于无线通信装置100、将面状导体10作为壳体的一部分的情况下，也都不会破坏无线通信装置的外观。

(实施方式3)

图7A是实施方式3所涉及的天线装置的俯视图，图7B是图7A的VII-VII线的主视截面图。本实施方式与实施方式2的不同点在于对嵌入构件进行螺钉紧固，使得嵌入构件稳定化。

与实施方式2相同，在面状导体10上形成切口，在该切口中形成有嵌入构件44。该嵌入构件44为矩形，其大致中央部为弯曲状膨出的形状。在嵌入 构件44的中央部形成螺钉孔44A。在嵌入构件44的与面状导体10相接触的部分上形成有金属氧化膜45，在面状导体10的切口中形成有嵌入构件44。

对于嵌入构件44，如图7B所示，螺钉50被插入螺钉孔44A。而且，例如在将面状导体10固定于未图示的塑料等的情况下，嵌入构件44也能够利用螺钉50固定于塑料。由于在螺钉50的表面形成有氧化膜，因此用螺钉50固定嵌入构件44时，即便螺钉50与嵌入构件44以及面状导体10相接触，也不会导通。

如上所述，通过用螺钉50固定嵌入构件44，从而能够防止嵌入构件44从面状导体10脱落的风险。另外，通过形成嵌入构件44，从而能够难以看出面状导体10与嵌入构件44的边界，防止破坏美观，并且还能够将螺钉50的头部用作为外观设计的一部分。

标号说明

1、2、2A、3  天线装置

10  面状导体

12  开口

13  切口(切口部、狭缝)

20、21  线圈天线

30  铁氧磁性体

31  开口

40、44  嵌入构件(导电性构件)

41、42、43、45  金属氧化膜(绝缘薄膜)

44A  螺钉孔

50  螺钉

60  RFIC

61  连接销

71，81  电路基板

72、82  UHF频带天线

83  电池组

84  同轴电缆

91  上部壳体

92  下部壳体

100  无线通信装置

Claims (7)

1.一种天线装置，其特征在于，包括：

金属壳体，该金属壳体从外缘部朝向内侧形成有切口部；

线圈天线，磁通通过所述切口部从而使得所述线圈天线与所述金属壳体进行磁场耦合；以及

导电性构件，所述导电性构件填充所述切口部的一部分或者全部，并至少在与所述金属壳体相接触的部分形成有绝缘薄膜。

2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

所述导电性构件和所述金属壳体为同一材质。

3.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，所述切口部具有：

开口；以及

连接所述开口和所述外缘部的狭缝，

所述导电性构件填充所述狭缝。

4.如权利要求3所述的天线装置，其特征在于，

所述线圈天线具有形成于绝缘体层的线圈导体，

俯视时所述线圈天线被设置于所述线圈导体的线圈开口与所述开口至少部分重叠的位置处。

5.如权利要求1、2、4中任一项所述的天线装置，其特征在于，

所述线圈天线是将形成了线圈导体的多个绝缘体层层叠而成的层叠结构，并且被设置成线圈开口朝向所述切口部。

6.如权利要求3所述的天线装置，其特征在于，

所述线圈天线是将形成了线圈导体的多个绝缘体层层叠而成的层叠结构，并且被设置成线圈开口朝向所述切口部。

7.一种通信装置，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的天线装置，并将所述金属壳体作为外包装。