JP2006164083A - 非接触通信用アンテナモジュール及びこれを備えた携帯情報端末 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナモジュールの外部接続用端子を用いることなく、信号処理回路部の特性検査作業を簡単に行うことができる非接触通信用アンテナモジュールを提供する。
【解決手段】アンテナモジュール１は、ベース基板２上に実装されアンテナコイル６と電気的に接続された信号処理回路部を、携帯情報端末の制御基板に電気的に接続するための外部接続用端子（コネクタ部品）８とは別に、信号処理回路部７の電気的特性を検査する検査装置と接続するための検査用接続部１１を備えている。これにより、外部接続用端子８の使用頻度を大幅に低減して信頼性を維持でき、製品後、携帯情報端末等の外部の制御手段との間の良好な電気的導通を確保できる。また、検査工程を簡単に行えるようになるので、作業性の改善が図れるようになる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）技術を利用した非接触通信用アンテナモジュール及びこれを備えた携帯情報端末に関し、更に詳しくは、アンテナコイルに電気的に接続された信号処理回路部の特性検査作業の簡素化を図ることができる非接触通信用アンテナモジュールに関する。

従来より、非接触ＩＣカード等のＲＦＩＤ技術を利用した非接触通信媒体は、交通系用途や製品管理用途等を中心に広く普及している。特に近年においては、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistants ）等の携帯情報端末に非接触ＩＣカード機能を持たせた機種の開発が進められ、一部で製品化されている。この種の携帯情報端末は、筐体内部に非接触通信用アンテナモジュールが内蔵されている。

非接触通信用アンテナモジュールは、ループ状のアンテナコイルが形成されたベース基板と、このベース基板の非通信面に積層された磁性シートと、この磁性シートに積層された金属シールド板とで構成することができる（例えば下記特許文献１参照）。磁性シートは主としてアンテナコイルの通信特性の向上に寄与し、金属シールド板は主として筐体内部の金属部品等による影響を排除するために設けられている。

ところで、本出願人は先に、上記ベース基板上のアンテナコイルで送受信される各種信号の処理やデータを格納するＩＣチップを含む信号処理回路部を、当該ベース基板上に搭載したアンテナモジュールの構成を提案した（特願２００３−１６３０５５）。このような構成のアンテナモジュールにおいては、携帯情報端末の筐体内部に配置された制御基板（プリント配線板）に上記信号処理回路部を電気的に接続するための外部接続用端子が設けられている。この種の外部接続用端子は、ベース基板に取り付けられたフレキシブル配線基板の先端部に形成されたランドや、これにはんだ付け実装されたコネクタ部品等で構成されている。

特開２００４−３０４３７０号公報 特開２００３−９９７２０号公報

さて、上述した構成のアンテナモジュールにおいては、製造後、ベース基板に実装された信号処理回路部の電気的特性の検査（例えば同調周波数や通信性能）が行われている。この検査を従来では、アンテナモジュールの外部接続用端子に検査装置側の測定用ソケット（コネクタ）を接続して、当該アンテナモジュールと検査装置との間を電気的に接続していた。また、検査内容によっては検査工程が複数回行われる場合があるが、この場合も検査毎に上記外部接続用端子を検査装置の測定用ソケットに接続していた。

しかしながら、このような検査方法では、アンテナモジュールの外部接続用端子と検査装置の測定用ソケットとの間の幾度にも亘る着脱動作によって、アンテナモジュールの外部接続用端子の摩耗等による劣化や破損が起こる場合がある。この外部接続用端子は、本来、携帯情報端末の制御基板と当該アンテナモジュールとの間のインターフェースを確立する部品であるため、検査工程での品質の劣化、破損は避けなければならない。

また、検査工程において上記外部接続用端子の劣化等を防ぐため、検査用ソケットとの着脱作業に高度な注意義務が要求され、これが作業の遅延をもたらし、作業性の悪化を引き起こしているという問題もある。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、アンテナモジュールの外部接続用端子を用いることなく、信号処理回路部の特性検査作業を簡単に行うことができる非接触通信用アンテナモジュールを提供することを課題とする。

以上の課題を解決するに当たり、本発明の非接触通信用アンテナモジュールは、アンテナコイルを支持する支持体と、この支持体上に実装され上記アンテナコイルと電気的に接続された信号処理回路部と、この信号処理回路部を外部の制御手段に電気的に接続するための外部接続用端子と、信号処理回路部の電気的特性を検査する検査手段へ接続するための検査用接続部とを備えている。

検査用接続部は、外部接続用端子とは別個に形成されており、上記検査手段による検査工程の際は、当該検査用接続部を介して検査手段との電気的導通を図るようにする。これにより、外部接続用端子の使用頻度を大幅に低減して信頼性を維持でき、製品後、携帯情報端末等の外部の制御手段との間の良好な電気的導通を確保できる。また、検査工程を簡単に行えるようになるので、作業性の改善が図れるようになる。

検査用接続部は、アンテナコイルの通信特性に影響を与えない部位に設けられるのが好ましい。具体的には、アンテナコイルの非通信領域、特に、アンテナコイルの外周側や、支持体の非通信面側等に、当該検査用接続部が設けられる。

支持体に固定されたフレキシブル配線基板等の回路形成部材の先端部に外部接続用端子が設けられている場合、検査用接続部は、この回路形成部材上のいずれかの部位、例えば外部接続用端子の周囲に配置することができる。この外部接続用端子は、フレキシブル配線基板の先端に形成された導体パターン（ランド）でもよいし、当該導体パターンにはんだ付け実装されたコネクタ部品でもよい。

一方、検査用接続部の形態は、これに接続される検査手段側の測定子の形態に応じて適宜選定可能である。
例えば、検査手段側の測定子がプローブ（触針）状である場合には、当該検査用接続部を接続ランドで構成することができる。この場合、接続ランドは、支持体あるいは回路形成部材の複数の配線部に各々対応するように形成されたビア、あるいは当該ビアを介して上記配線部に導通する導電層とすることができる。
なお、検査手段側の測定子がソケット状であれば、当該検査用接続部をコネクタ部品で構成すればよい。

また、検査用接続部は、信号処理回路部に連絡する配線部の一部を被覆する異方性導電層で形成されてもよい。この場合、プローブ状の測定子で当該異方性導電層を押圧することによって所望の配線部との電気的接続が図れる。

以上のように構成されるアンテナモジュールにおいては、その支持体の非通信面側に磁性シート及び金属シールド板が順に積層された状態で、携帯情報端末等の筐体内部に収容される。この場合、検査用接続部をフレキシブル配線基板等の回路形成部材上に配置し、当該フレキシブル配線基板を金属シールド面側に折り返し、外部接続用端子を筐体内部の制御基板へ接続する。

以上述べたように、本発明によれば、アンテナモジュールを外部の制御手段へ接続するための外部接続用端子とは別に、当該アンテナモジュールの検査用接続部が設けられているので、検査工程において外部接続用端子を使用せずに信号処理回路部の電気的特性検査が可能となる。これにより、作業性が高められるとともに、外部接続用端子の摩耗等による劣化や破損を防止できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１及び図２は、本発明の実施の形態による非接触通信用アンテナモジュール（以下、単にアンテナモジュールともいう）１の構成を示す分解斜視図及び、当該アンテナモジュール１を通信面側から見た概略平面図である。

アンテナモジュール１は、支持体としてのベース基板２と、磁性シート３と、金属シールド板４との積層構造を有している。ベース基板２と磁性シート３とは両面接着シート５Ａを介して積層され、磁性シート３と金属シールド板４との間は両面接着シート５Ｂを介して積層されている。

ベース基板２は、例えばガラスエポキシ系等のリジッド性基板で構成されているが、これ以外にも、ポリイミドやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のプラスチックフィルムでなる絶縁性フレキシブル基板で構成されていてもよい。

このベース基板２には、平面内でループ状に巻回されたアンテナコイル６が搭載されている。アンテナコイル６は、非接触ＩＣタグ機能のためのアンテナコイルで、外部のリーダーライタ（図示略）のアンテナ部との電磁誘導結合により非接触でデータ通信を行う。このアンテナコイル６は、ベース基板２の上にパターニングされた銅、アルミニウム等の金属パターンで形成されている。
アンテナコイル６は、平面内で巻回されたループ部分と、後述する信号処理回路部７との電気的接続用の配線部分とからなるが、図では、ループ部分のみを示している。

なお、このアンテナモジュール１にリーダーライタ機能のための第２のアンテナコイルを設けることも可能であり、この場合は、ベース基板２上に、例えばアンテナコイル６の内周側に設けることができる。

ベース基板２の非通信面（磁性シート３側表面）には、信号処理回路部７が搭載されている。この信号処理回路部７は、アンテナコイル６の内方側に配置されているとともに、アンテナコイル６と電気的に接続されている。

信号処理回路部７は、アンテナコイル６を介して送受信される非接触データ通信に必要な信号の各種処理回路及び情報を格納したＩＣチップ７ａや同調用コンデンサ等の電気・電子部品で構成されている。信号処理回路部７は、複数の部品群で構成されていてもよいし、単一の部品で構成されていてもよい。

磁性シート３は、例えば、合成樹脂材料やゴム等の絶縁性バインダー中に軟磁性粉末が混入あるいは充填されたシート状又はプレート状に形成された射出成形体や、焼結フェライト等で構成されている。軟磁性粉末としては、センダスト（Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系）、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系）、アモルファス（Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系等）、フェライト（Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｍｎ−Ｚｎフェライト等）など、目的とする通信性能や用途に応じて使い分けられる。

磁性シート３は、アンテナコイル６の磁芯（コア）として機能するとともに、ベース基板２と下層の金属シールド板４との間に介装されることによって、アンテナコイル６と金属シールド板４との間の電磁干渉を回避する。この磁性シート３の中央部には、ベース基板２に実装された信号処理回路部７を収容するための開口３ａが穿設されている。

金属シールド板４は、ステンレス板や銅板、アルミニウム板等で形成されている。本実施の形態のアンテナモジュール１は、後述するように、携帯情報端末の筐体内部の所定位置に収納される。金属シールド板４は、筐体内部のプリント配線板上の金属部分（部品、配線）との電磁干渉からアンテナコイル６を保護するために設けられている。

また、この金属シールド板４は、アンテナモジュール１の共振周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）の粗調整に用いられ、アンテナモジュール１単体のときと、携帯情報端末の筐体内部に組み込んだ状態のときとで、アンテナモジュール１の共振周波数に大きな変化を生じさせないようにするために設けられている。

アンテナモジュール１の信号処理回路部７を制御手段、即ち、本例では携帯情報端末の制御基板（プリント配線板）へ電気的に接続するため、アンテナモジュール１は外部接続用端子８を備えている。本実施の形態において、外部接続用端子８は、ベース基板２に接続されたフレキシブル配線基板９の先端部９ａに搭載されたコネクタ部品で構成されている。フレキシブル配線基板９は、本発明の「回路形成部材」に対応し、ベース基板２上の信号処理回路部６とコネクタ部品８との間を電気的に接続する配線群９ｂを有している。

図３は、フレキシブル配線基板９の先端部９ａに実装されたコネクタ部品８の平面図である。フレキシブル配線基板９の先端部９ａは略四角形状で、その一表面側には配線群９ｂを構成する各配線部の先端がランド状の導体パターンとして露出形成され、その上に保護膜１０を介してコネクタ部品８の端子部がはんだ付けされている。
なお、フレキシブル配線基板９の先端部９ａの反対側の面には、金属製の補強板１２が貼着されている（図１）。

また、フレキシブル配線基板９の先端部９ａには、複数の検査用接続ランド１１が形成されている。検査用接続ランド１１は、本発明の「検査用接続部」に対応し、フレキシブル配線基板９の配線群９ｂのうち信号処理回路部７に連絡する所定の配線部と電気的に接続されている。そして、これら検査用接続ランド１１に、信号処理回路部７の電気的特性を検査するための検査手段を構成する測定プローブが当接することにより、信号処理回路部７と検査手段との電気的接続がなされ、信号処理回路部７の所定の電気的特性検査が行われるようになっている。

図４は、フレキシブル配線基板９の先端部９ａの要部断面図である。保護膜１０には所定形状の開口１０ａ，１０ｂが形成されている。一方の開口１０ａには、コネクタ部品８の端子部とはんだ付けされる導体パターン群が臨み、他方の開口１０ｂには、配線群９ｂのうち任意の配線部から分岐形成された導体パターン群９ｃが臨んでいる。そして、これら導体パターン群に開口１０ａ，１０ｂを介してスクリーン印刷法等によりはんだペースト等の導電材料を供給し、コネクタ部品８のマウント後、リフロー処理することにより、コネクタ部品８のはんだ付けを行うと同時に、開口１０ｂ内にバンプ状の検査用接続ランド１１を形成することができる。

図５及び図６は、以上のように構成されるアンテナモジュール１の検査工程を説明する概略図である。

図５に示すように、アンテナモジュール１の検査工程においては、アンテナモジュール１のベース基板２側をリーダーライタ１３の通信面に対向配置させる。そして、アンテナモジュール１のアンテナコイル６の中心部を、リーダーライタ１３のアンテナ部１３ａの中心部と一致させるように、互いに位置合わせする。

なお、アンテナモジュール１を専用治具（図示略）に固定してリーダーライタ１３との位置合わせを行うのが好ましい。この専用治具を予めリーダーライタ１３のアンテナ部１３ａを基準に位置合わせしておくことにより、アンテナモジュール１をセットすると同時にリーダーライタ１２に対して所定の面心位置精度を確保することができる。また、当該専用治具をリーダーライタ１３に対して面心位置を変えずに近接及び離間させる方向に移動可能とすれば、アンテナモジュール１の通信距離の測定が容易となる。

一方、アンテナモジュール１と検査装置１４との間の電気的接続には、本発明に係る検査用接続ランド１１が用いられる。即ち、検査用接続ランド１１に検査装置１４側の測定プローブ１５の先端を当接させて、アンテナモジュール１と検査装置１４との間の電気的接続を図るようにしている（図４，図６）。検査装置１４は、パーソナルコンピュータ等で構築でき、その他ネットワークアナライザ等の周波数分析装置を用いることができる。

検査用接続ランド１１の形成面積は、測定プローブ１５の軸直断面積よりも大きくすることにより、検査用接続ランド１１と測定プローブ１５との間の位置精度を緩和でき、作業の容易化を図ることができる。なお簡単のため、図６においては測定プローブ１５を一本のみ示しているが、検査内容毎に必要とする接続ランド１１すべてについて同様のプローブが各々同時に接続される。

ここで、アンテナモジュール１の検査工程においては、検査用接続ランド１１をアンテナコイル６の非通信領域に位置させることが、適正な通信検査を行う上で必要である。この例では、検査用接続ランド１１がアンテナコイル６の外周側に位置するフレキシブル配線基板９上に形成されているので、通信特性検査に影響を与えないようにすることができる。

以上のように、本実施の形態によれば、アンテナモジュール１の信号処理回路部７の電気的特性の検査工程の際、携帯情報端末の制御基板接続用のコネクタ部品８に代えて、フレキシブル配線基板先端部９ａに別途形成した当該検査工程用の接続ランド１１を用いて検査装置１４側との電気的接続を図るようにしているので、コネクタ部品８の使用による端子面の摩耗や劣化、破損を防止することができる。

しかも、検査内容が異なる複数の検査作業、例えば、信号処理回路部７の入出力特性、アンテナモジュール１の最大通信距離、最大通信エリア等の各種測定、並びに複数種のリーダーライタとの通信特性の検査を行う場合であっても、検査用接続ランド１１に対する各種測定プローブの当接作業のみで簡単に所望の特性検査を行うことができるとともに、コネクタ部品８と検査装置側との幾度にもわたる着脱作業を廃止してコネクタ部品８を新品同様の品質で次工程へ供給することができるようになる。

これにより、コネクタ部品８の接続信頼性を維持して、携帯情報端末側の制御基板との安定した電気的導通を確保することができる。また、コネクタ部品８を使用しなくて済むため、コネクタ部品８の破損に対する注意義務が作業者に課されることはなく、これにより作業の簡素化と作業性の改善が図れるようになる。

また、本実施の形態によれば、検査用接続ランド１１をフレキシブル配線基板先端部９ａのコネクタ部品８の周囲に配置形成しているので、当該接続ランド１１をコネクタ部品８と共にアンテナコイル６から最も遠い位置に配置させることができ、これにより、アンテナモジュール１の通信特性検査に影響を与えずに適正な検査作業を行うことができる。

図７にアンテナモジュール１と上記制御基板１７との接続態様の一例を示す。図示する携帯情報端末１６には、筐体（端末本体）１８の例えば背面側所定部位に、通信面（アンテナ形成面）を外向きにしたアンテナモジュール１が収容されている。アンテナモジュール１の裏面側（金属シールド板４側）には制御基板１７が格納されており、フレキシブル配線基板９が金属シールド板４側に折り返されるようにして、コネクタ部品８が制御基板１７の主面に搭載されたコネクタ（ソケット）部品１９に接続されている。

なお、アンテナモジュール１が筐体１８内部へ収容された後、検査用接続ランド１１は特に接続端子として機能することはないので、必要に応じて、当該検査用接続ランド１１を異物付着防止用の保護膜や電波吸収材等で覆うようにしてもよい。

このような形態でアンテナモジュール１が制御基板１７へ電気的に接続されることにより、アンテナモジュール１の通信領域近傍に金属部品が存在しないようにすることができるので、端末本体１８に内蔵された状態においてアンテナモジュール１の最適な通信特性が発揮できるようになり、所望の通信性能を確保できるようになる。

また、制御基板１７に実装されている他の電気・電子部品や配線層等の金属部分との電磁干渉が金属シールド板４及び磁性シート３により有効に排除されるので、これら金属部分の存在を原因とするアンテナモジュール１の通信特性の劣化が最小限に抑えられる。

続いて、図８及び図９は、本発明の他の実施の形態を示している。本発明に係る検査用接続ランド１１は、アンテナモジュール１のフレキシブル配線基板９の先端部９ａに形成されたりランド状に形成される場合に限られず、信号処理回路部７の電気的特性検査に支障を生じさせない位置あるいは形態であればよい。

例えば図８は、フレキシブル配線基板９の先端部に至る途中に検査用接続ランド１１Ａを形成した例を示している。この例では、フレキシブル配線基板９の一表面上に、配線群９ｂを構成する所定の配線部の一部に連通するビア（開口）を形成し当該ビアにはんだ等の導電材料を充填することによって、検査用接続ランド１１Ａを構成している。各検査用接続ランド１１Ａの配置間隔、配置形態は特に限定されず、検査作業がし易い位置に適宜形成できる。また、各接続ランド１１Ａを配線部の線径より大きく形成することにより、測定プローブとの接続が容易となり、作業性が高められる。

一方、図９は、接続ランドとは異なる形態で本発明の検査用接続部を構成した例を示している。なお図３及び図４と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
即ち本例では、フレキシブル配線基板９の先端部９ａにおいて、コネクタ部品８の周囲に形成された開口１０ｂを覆うように異方性導電フィルム（層）２０を形成することによって、本発明の検査用接続部を構成している。

公知のように、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）は、層厚方向に所定以上の外力が加わったときに、面内方向における絶縁性を維持しつつ、外力作用点において層厚方向に電気的導通を発現させる機能性フィルムである。従って、異方性導電フィルム２０を介して開口１０ｂ内の導体パターン（９ｃ）に測定用プローブの先端を押圧することによって所定の電気的導通が図られ、目的とする検査が行えるようになる。また、非検査時は開口１０ｂを保護する保護膜として機能させることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

例えば以上の実施の形態では、本発明に係る検査用接続部１１をアンテナモジュール１のフレキシブル配線基板９上に形成したが、これに限らず、アンテナモジュールの形態に応じて、例えば、ベース基板１のアンテナコイル６から外周側に外れた位置、ベース基板１の裏面側等に形成してもよい。

また、以上の実施の形態では、外部接続用端子としてフレキシブル配線基板先端部９ａに実装したコネクタ部品８で構成したが、これに代えて、フレキシブル配線基板の配線群の先端部から基板表面に露出されたランド状の導体パターン群であってもよい。

本発明の実施の形態による非接触データ通信用アンテナモジュール１の構成を示す分解斜視図である。 アンテナモジュール１を通信面側から見た概略平面図である。 アンテナモジュール１のフレキシブル配線基板９の先端部９ａの平面図である。 フレキシブル配線基板９の先端部９ａの要部断面図である。 アンテナモジュール１の検査工程を説明する全体概略図である。 検査用接続ランド１１と測定プローブ１５との接続形態を説明する要部斜視図である。 アンテナモジュール１を内蔵した携帯情報端末１６の内部構成を説明する要部斜視図である。 本発明に係る検査用接続部の構成の変形例を示すフレキシブル配線基板９の要部斜視図である。 本発明に係る検査用接続部の構成の他の変形例を示すフレキシブル配線基板９の要部斜視図である。

符号の説明

１…アンテナモジュール、２…ベース基板（支持体）、３…磁性シート、４…金属シールド板、６…アンテナコイル、７…信号処理回路部、８…コネクタ部品（外部接続用端子）、９…フレキシブル配線基板（回路形成部材）、１１…検査用接続ランド（検査用接続部）、１３…リーダーライタ、１４…検査装置、１５…測定プローブ、１６…携帯情報端末、１７…制御基板、１８…筐体（端末本体）、２０…異方性導電フィルム。

Claims (10)

1. アンテナコイルを支持する支持体と、
   この支持体上に実装され前記アンテナコイルと電気的に接続された信号処理回路部と、 この信号処理回路部を外部の制御手段に電気的に接続するための外部接続用端子と、
   前記信号処理回路部の電気的特性を検査する外部の検査手段へ接続するための検査用接続部とを備えた
   ことを特徴とする非接触通信用アンテナモジュール。
2. 前記検査用接続部は、前記アンテナコイルの外周側に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の非接触通信用アンテナモジュール。
3. 前記外部接続用端子は、前記支持体に固定された回路形成部材の先端部に設けられており、この回路形成部材の表面に、前記検査用接続部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の非接触通信用アンテナモジュール。
4. 前記検査用接続部は、前記回路形成部材上に設けられた接続ランドである
   ことを特徴とする請求項３に記載の非接触通信用アンテナモジュール。
5. 前記接続ランドは、前記外部接続用端子の周囲に配置されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の非接触通信用アンテナモジュール。
6. 前記検査用接続部は、前記信号処理回路部に連絡する配線部を被覆する異方性導電層である
   ことを特徴とする請求項１に記載の非接触通信用アンテナモジュール。
7. 前記支持体の非通信面には、磁性シートと金属シールド板とが順に積層されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の非接触通信用アンテナモジュール。
8. アンテナコイルを支持する支持体と、この支持体上に実装され前記アンテナコイルと電気的に接続された信号処理回路部とを備えた非接触通信用アンテナモジュールが、筐体内部に収納されている携帯情報端末において、
   前記支持体には、前記信号処理回路部を前記筐体内部の制御基板に電気的に接続するための外部接続用端子と、
   前記信号処理回路部の電気的特性を検査するための検査用接続部とが設けられている
   ことを特徴とする携帯情報端末。
9. 前記外部接続用端子は、前記ベース基板に取り付けられたフレキシブル配線基板の先端に設けられているとともに、前記検査用接続部は前記フレキシブル配線基板上に形成された接続ランドとされており、
   前記フレキシブル配線基板は前記支持体の非通信面側に折り返されて前記外部接続用端子を前記制御基板に接続している
   ことを特徴とする請求項８に記載の携帯情報端末。
10. 前記支持体の非通信面には、磁性シートと金属シールド板とが順に積層されている
    ことを特徴とする請求項８に記載の携帯情報端末。
    
    
    

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