JP2007306287A

JP2007306287A - 携帯電話機

Info

Publication number: JP2007306287A
Application number: JP2006132367A
Authority: JP
Inventors: Masato Toba; 誠人鳥羽
Original assignee: NEC Saitama Ltd
Current assignee: NEC Saitama Ltd
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2007-11-22

Abstract

【課題】携帯電話通信用アンテナとＲＦＩＤ用アンテナの相互干渉を抑制して安定した通信を可能にし、部品点数及び組立て工数の減らし、アンテナ特性を向上させる携帯電話機の提供。
【解決手段】携帯電話通信用アンテナ１２及びＲＦＩＤ用アンテナ１１の２つのアンテナを別々に形成するのではなく、１つのフレキシブルプリント基板１に形成する。これにより２つのアンテナの間隙を一定に保つことができ、部品点数も増えないので生産コスト、部品コストを下げることができる。また、フレキシブルプリント基板１は任意に湾曲させることができるため、アンテナ面積を大きくしてアンテナの利得を稼ぐことができ、また、フレキシブルプリント基板１の内面側に電磁波遮蔽シートを配置することによりアンテナ（特にＲＦＩＤ用アンテナ１１）に近接するマザーボードなどの回路基板の影響を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話機に関し、特に、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）機能を備える携帯電話機におけるアンテナ実装構造に関する。

近年、ＲＦＩＤシステムを利用して電子決済を行う機能を備えた携帯電話機が普及している。このＲＦＩＤシステムは、電磁誘導又は電磁結合などを利用して、ＲＦＩＤタグに設けられたアンテナとＲＦＩＤリーダ又はリーダ／ライタに設けられたアンテナとの間でデータ通信を行うものであり、ＲＦＩＤタグを備える携帯電話機を店舗や改札などに設けられたＲＦＩＤリーダ又はリーダ／ライタに近接させることにより、商品の代金や電車の運賃などの決済、各種手続きなどを行うことができる。

このようなＲＦＩＤシステムを利用した機能（以下、ＲＦＩＤ機能と呼ぶ。）を実現する携帯電話機として、例えば、下記特許文献１には、無線通信を行うためのアンテナ（ロッドアンテナ１６）とは別に、ＲＦＩＤ用のアンテナコイルが形成された携帯機器用モジュールを備える携帯電話機が開示されている。

特開２００４−５６４１３号公報（第４−７頁、第１図）

ここで、基地局との通信（無線通信）は８００ＭＨｚ、２ＧＨｚ、１．７ＧＨｚ等の周波数帯で行われるのに対して、ＲＦＩＤリーダ又はリーダ／ライタとの通信は１３．５６ＭＨｚ等の周波数帯で行われるため、各々の通信に対して別々のアンテナが必要であり、また、ＲＦＩＤシステムでは電磁誘導又は電磁結合を利用して通信を行うため、アンテナの形態も異なる。そこで、上記特許文献１でも、無線通信用のアンテナとは別にＲＦＩＤ用のアンテナコイルを設けている。

このような無線通信用のアンテナとＲＦＩＤ用のアンテナの２種類のアンテナを備える携帯電話機について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、アンテナを実装する基板の構造を示す平面図であり、図６は、２種類のアンテナの組立構造を示す斜視図である。

図５及び図６に示すように、携帯電話機の筐体（ここではリアケース２）内の所定の位置に、携帯電話通信用アンテナ９とＲＦＩＤ用アンテナ８とを別々に配置し、携帯電話通信用アンテナ９の裏面に両面接着テープを貼り付け、位置決め穴９１、９２とリアケース２の突起２４、２５を係合させることにより携帯電話通信用アンテナ９をリアケース２に固定すると共に、ＲＦＩＤ用アンテナ８の切り欠き８１や穴８２とリアケースの突起２１、２３を係合させることによりＲＦＩＤ用アンテナ８をリアケース２に固定する。

このように、従来の携帯電話機では、ＲＦＩＤ用アンテナ８と携帯電話通信用アンテナ９とは別々にリアケース２に位置決めされるが、位置決めのクリアランスは必ずあるので、ＲＦＩＤ用アンテナ８と携帯電話通信用アンテナ９とが相対的に近寄ったり離れたりする場合がある。そのため、この組立て誤差により隣接したアンテナ同士の間隙（例えば図５の間隙Ａや間隙Ｂ）を一定に保つことができず、各々のアンテナ特性に悪影響を及ぼしたり、最悪の場合はアンテナ同士が接触したり上下に重なって正常に動作しない場合が生じるという問題があった。

また、複数の機能や周波数帯に対応する複数のアンテナを設けると部品点数が増加すると共に、近年の携帯電話機の小型化に伴って実装も困難になり、組立工数が増加してしまうといった問題もあった。

また、他の従来例として、携帯電話通信用アンテナ９を金属プレス品やガラスエポキシ基板として構成する場合は、図７に示すように、携帯電話通信用アンテナ９は平面を維持した状態でしか貼り付けることしかできず、携帯電話機の小型化や高機能化に伴って携帯電話通信用アンテナ９の実装スペースを大きく取ることができない場合は、アンテナ特性を向上させることができないという問題もあった。

更に、ＲＦＩＤ用アンテナ８や携帯電話通信用アンテナ９の内面側には携帯電話機の各種機能を実現するための回路基板が配置されるが、近年の携帯電話機の小型化、高密度実装化に伴ってアンテナと回路基板とが近接し、回路基板の影響によってアンテナ特性が低下するという問題もあった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その第１の目的は、ＲＦＩＤ機能を備えた携帯電話機において、携帯電話通信用のアンテナとＲＦＩＤ用のアンテナの相互干渉を抑制し、安定した通信を実現することができる携帯電話機を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、ＲＦＩＤ機能を備えた携帯電話機において、部品点数及び組立工数の削減を図ることができる携帯電話機を提供することにある。

また、本発明の第３の目的は、ＲＦＩＤ機能を備えた携帯電話機において、携帯電話通信用のアンテナ及びＲＦＩＤ用のアンテナのアンテナ特性を向上させることができる携帯電話機を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、基地局と通信するための第１のアンテナと、前記基地局との通信以外の用途で利用される第２のアンテナとを少なくとも備える携帯電話機において、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとが１つのフレキシブルプリント基板に形成されているものである。

また、本発明は、電磁誘導又は電磁結合を利用して外部のＲＦＩＤリーダ又はＲＦＩＤリーダ／ライタと通信を行うＲＦＩＤ機能を備える携帯電話機において、基地局と通信するための第１のアンテナと、前記ＲＦＩＤリーダ又はＲＦＩＤリーダ／ライタと通信するための第２のアンテナとが１つのフレキシブルプリント基板に形成されているものである。

本発明においては、前記第２のアンテナはループ状アンテナであり、前記フレキシブルプリント基板は、前記ループ状アンテナの内側の領域に開口部が形成されている構成とすることができる。

また、本発明においては、前記フレキシブルプリント基板の一方の面が筐体に固定され、前記フレキシブルプリント基板の他方の面の前記第２のアンテナの少なくとも一部と重なる領域に電磁波遮蔽シートが貼り付けられている構成とすることができる。

また、本発明においては、前記フレキシブルプリント基板は、筐体内面の曲面に沿って湾曲した状態で固定されている構成とすることもできる。

このように、本発明では、第１のアンテナと第２のアンテナの双方を１つのフレキシブルプリント基板に形成しているため、第１のアンテナと第２のアンテナの間隙を一定に保って安定した通信を実現することができると共に、部品点数及び組立工数の削減を図ることができる。また、フレキシブルプリント基板を筐体の曲面に沿って湾曲させて実装することによりアンテナ面積を大きくして利得を稼ぐことができ、また、第２のアンテナの内面側に電磁波遮蔽シートを配置することにより筐体内部の回路基板の影響を抑制することができ、これらによりアンテナ特性を向上させることができる。

本発明のＲＦＩＤ機能を備えた携帯電話機によれば、下記記載の効果を奏する。

本発明の第１の効果は、安定した通信を実現することができるということである。その理由は、基地局と通信を行うための携帯電話通信用アンテナとＲＦＩＤリーダ又はＲＦＩＤリーダ／ライタと通信を行うためのＲＦＩＤ用アンテナの２つのアンテナを同じフレキシブルプリント基板に形成することにより、組み立て誤差の影響を受けずに、両アンテナの間隙を一定に保つことができるからである。

また、本発明の第２の効果は、部品点数及び組立工数の削減を図ることができるということである。その理由は、携帯電話通信用アンテナ及びＲＦＩＤ用アンテナの２つのアンテナを同じフレキシブルプリント基板に形成することにより、本来２つ必要な部品を１つにすることができるからである。

また、本発明の第３の効果は、アンテナ特性を向上させることができるということである。その理由は、従来の携帯電話通信用のアンテナは金属プレス品やガラスエポキシ基板であったため、平面にしか貼り付けることしか出来ず、面積を大きく取ることができなかったが、本発明では、携帯電話通信用アンテナ及びＲＦＩＤ用アンテナの２つのアンテナをフレキシブルプリント基板に形成しているため、曲面に沿わせる形で貼付が可能であり、曲面に沿って面積を大きく取ることができ、これによりアンテナの利得を稼ぐことができるからである。また、携帯電話通信用アンテナ及びＲＦＩＤ用アンテナが形成されるフレキシブルプリント基板の内面側には携帯電話機の各種機能を実現するためのマザーボードなどの回路基板が配置され、この回路基板から放射される電磁波の影響や回路基板で吸収又は反射される電磁波の影響によってＲＦＩＤ用アンテナの特性が劣化する場合があったが、本発明では、ＲＦＩＤ用アンテナの内面側に金属や磁性体などの材料で構成される電磁波遮蔽シートを配置しているため、回路基板の影響を抑制することができるからである。

従来技術で示したように、ＲＦＩＤ機能付きの携帯電話機には、基地局と通信を行うための通常の携帯電話通信用アンテナと、ＲＦＩＤリーダ又はリーダ／ライタと通信を行うためのＲＦＩＤ用のアンテナとが必要であるが、通常の携帯電話通信用アンテナは８００ＭＨｚ、２ＧＨｚ、１．７ＧＨｚ等の周波数帯で動作させる給電または無給電の素子であるのに対して、ＲＦＩＤ用アンテナは、ＲＦＩＤリーダ又はリーダ／ライタから発信される１３．５６ＭＨｚ等の電磁波から電力を受け取って駆動するコイル状のアンテナ方式であり、これら２つのアンテナは用途が異なる。そこで、例えば、ＲＦＩＤ用アンテナは、ガラスエポキシ製の基板やフレキシブルプリント基板に銅箔で印刷されたものが用いられ、携帯電話通信用アンテナは、ガラスエポキシ製基板や銅線を巻いたホイップ式アンテナ、金属プレス品等が用いられていた。

しかしながら、２つのアンテナを携帯電話機に実装する場合、組み立て誤差により２つのアンテナの間隙を一定に保つことができず、アンテナ特性に悪影響を及ぼし、安定した通信を実現することができず、生産する上でも部品点数や組立工数が増加してしまうといった問題があった。また、上記構造のアンテナでは平面的にしか実装することができないためアンテナの面積を大きくすることができず、また、アンテナとマザーボードなどの回路基板とが近接するため回路基板の影響を受けてしまい、アンテナ特性を向上させることができないという問題があった。

そこで、本発明の携帯電話機のアンテナ実装構造では、２つのアンテナを別々に形成するのではなく、１つのフレキシブルプリント基板に形成する。これにより、２つのアンテナの間隙を一定に保つことができ、アンテナ特性が安定し、かつ部品点数も増えないので生産コスト、部品コストが下げられる。また、フレキシブルプリント基板は任意に湾曲させることができるため、アンテナ面積を大きくしてアンテナの利得を稼ぐことができ、また、フレキシブルプリント基板の内面側に電磁波遮蔽シートを配置することによりアンテナ（特にＲＦＩＤ用アンテナ）に近接する回路基板の影響を抑制することができる。

上記した本発明の一実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の一実施例に係る携帯電話機について、図１乃至図４を参照して説明する。図１は、本実施例の携帯電話機に実装するフレキシブルプリント基板の構成を示す平面図であり、図２は、本実施例の携帯電話機の組立構造を示す斜視図である。また、図３及び図４は、本実施例の携帯電話機の内部構造を示す断面図である。

本発明の対象となる携帯電話機は、電話通話や電子メールの送受信などの通常の機能に加えて、ＦｅｌｉＣａ（登録商標）に代表されるＲＦＩＤ機能（非接触ＩＣカード機能）を備えており、携帯電話機に実装されるフレキシブルプリント基板１には、図１に示すように、外部のＲＦＩＤリーダ又はリーダ／ライタと通信を行うためのアンテナ（以下、ＲＦＩＤ用アンテナ１１と呼ぶ。）と、基地局と通信するためのアンテナ（以下、携帯電話通信用アンテナ１２と呼ぶ。）とが所定の間隔を空けて銅箔などにより印刷されている。

ＲＦＩＤ用アンテナ１１は、ＲＦＩＤリーダ又はリーダ／ライタから発信される電磁波（例えば、１３．５６ＭＨｚ）から電力を受け取って駆動するコイル状のアンテナであり、マザーボードに搭載されているＲＦＩＤ機能（非接触ＩＣカード機能）を実現するための部品との接続用端子としてランド１３、１４が設けられている。

また、携帯電話通信用アンテナ１２は、フレキシブルプリント基板１に印刷された銅箔部が携帯電話機を通話させるためのアンテナ素子となる。この携帯電話通信用アンテナ１２は給電又は無給電のいずれでもよく、図のような無給電素子としてもよいし、マザーボードからコネクタ（図示せず）を介して給電される素子としてもよい。

また、このフレキシブルプリント基板１には、ケースとの位置決めのための切り欠き１５や穴１６、１７が設けられており、また、ＲＦＩＤ用アンテナ１１の内側の領域は除去されて開口部が形成されている。

なお、フレキシブルプリント基板１は可撓性を有する基板であればよく、その基材の材料や厚み、形状などは任意であり、また、基材上に形成する導体層の材料や厚みも任意である。また、図１は本実施例のフレキシブルプリント基板１の一例であり、１つのフレキシブルプリント基板１にＲＦＩＤ用アンテナ１１と携帯電話通信用アンテナ１２とが形成される限りにおいて、各々のアンテナの形状や配置、構成は任意である。また、図１では、フレキシブルプリント基板１の回転防止のため、切り欠きや穴を３箇所に設けているが、切り欠きや穴の数量、配置、形状なども任意である。

そして、図２に示すように、上記構成のフレキシブルプリント基板１を筐体（ここではリアケース２）に組み込む。このフレキシブルプリント基板１のリアケース２との接触面には両面接着テープが貼り付けられており、両面接着テープの接着力でフレキシブルプリント基板１がリアケース２に固定される。また、フレキシブルプリント基板１の切り欠き１５、穴１６、１７の各々と、リアケース２の突起２１、２２、２３の各々とが係合すると共に、ＲＦＩＤ用アンテナ１１の内側の開口部と、リアケース２に設けられた枠状の突起とが係合して位置決めされる。

また、ＲＦＩＤリーダ又はリーダ／ライタから放射される磁界が、マザーボード側からの影響で乱されるのを防止するために、金属や磁性体などの材料を含む電磁波遮蔽シート３をフレキシブルプリント基板１の上から貼り付ける。この電磁波遮蔽シート３は、フレキシブルプリント基板１との接触面に両面接着テープが貼り付けられており、両面接着テープの接着力で電磁波遮蔽シート３がフレキシブルプリント基板１に固定される。また、電磁波遮蔽シート３の切り欠き３１、３２、穴３３の各々と、リアケース２の突起２１、２２、２３の各々とが係合すると共に、電磁波遮蔽シート３の開口部と、リアケース２に設けられた枠状の突起とが係合して位置決めされる。

なお、図２の実装構造も例示であり、フレキシブルプリント基板１を筐体（ここではリアケース２）に固定可能な構造であればよく、図のように突起と穴や切り欠きとを係合させる構造としてもよいし、フレキシブルプリント基板１の両側面を筐体に設けた溝にスライドさせながら嵌め込む構造などとしてもよい。また、図では、電磁波遮蔽シート３をＲＦＩＤ用アンテナ１１の形状に合わせて形成しているが、電磁波遮蔽シート３はＲＦＩＤ用アンテナ１１の少なくとも一部に重なるように配置されていればよく、その形状や厚み、構造などは任意であり、図のような枠状にしてもよいし、ＲＦＩＤ用アンテナ１１のコイル内側も覆うような平板状にしてもよいし、ＲＦＩＤ用アンテナ１１と携帯電話通信用アンテナ１２の双方に相重なる形状にしてもよい。

上記フレキシブルプリント基板１及び電磁波遮蔽シート３を実装した状態の断面構造を図３に示す。リアケース２に貼り付けられたフレキシブルプリント基板１は、ランド１３、１４とコネクタ４を介してマザーボード５に接続される。そして、これらの部品を内包しリアケース２はフロントケース６と係合し、携帯電話機が構成される。

図１から図３を参照して本実施例の携帯電話機の動作を説明する。ＲＦＩＤリーダ又はリーダ／ライタから発信される電磁波がリアケース２に貼り付けられたフレキシブルプリント基板１のＲＦＩＤ用アンテナ１１に入力し、ランド１３、１４とコネクタ４を介してマザーボード５上に実装されたＩＣ７に信号が伝達され、処理される。

なお、図１乃至図３ではフレキシブルプリント基板１をリアケース２の平坦面に固定する構造を示したが、フレキシブルプリント基板１は可撓性を有するため、筐体内の様々な場所に固定することができる。例えば、図４に示すように、携帯電話機のフロントケース６やリアケース２はデザイン性を持たせるため、また、手で持った時に持ち易さを出すため、側面が曲面となる場合が多い。このような構造に対してもフレキシブルプリント基板１であればこの曲面に沿わせる形で貼付が可能であり、フレキシブルプリント基板１のサイズを大きくすることにより、ＲＦＩＤ用アンテナ１１や携帯電話通信用アンテナ１２のサイズを大きくしてアンテナの利得を稼ぎ、アンテナ特性を向上させることができる。

このように、本実施例の携帯電話機のアンテナ実装構造では、ＲＦＩＤ用アンテナ１１と携帯電話通信用アンテナ１２とを１つのフレキシブルプリント基板１に形成しているため、２つのアンテナの間隙を一定に保って安定した通信を実現すると共に、部品点数や組み立て工数を減らすことができる。また、フレキシブルプリント基板１を湾曲させて配置することによりアンテナ面積を大きくすることができ、また、フレキシブルプリント基板１の内面側に電磁波遮蔽シート３を配置することによりマザーボード５の影響を抑制することができ、これらによりアンテナ特性を向上させることができる。

なお、上記実施例では、ＲＦＩＤ用アンテナ１１と携帯電話通信用アンテナ１２の２つのアンテナを備える携帯電話機について記載したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、用途や特性が異なる２以上のアンテナを備える任意の携帯電話機などの無線通信装置に適用することができる。

本発明は、ＲＦＩＤ機能（非接触ＩＣカード機能）付き携帯電話機などの携帯端末機器に利用可能である。

本発明の一実施例に係るＲＦＩＤ機能付き携帯電話機におけるフレキシブルプリント基板の構成を示す平面図である。本発明の一実施例に係るＲＦＩＤ機能付き携帯電話機の組立構造を示す斜視図である。本発明の一実施例に係るＲＦＩＤ機能付き携帯電話機の内部構造を示す断面図である。本発明の一実施例に係るＲＦＩＤ機能付き携帯電話機の内部構造の他の例を示す断面図である。従来のＲＦＩＤ機能付き携帯電話機におけるフレキシブルプリント基板の構成を示す平面図である。従来のＲＦＩＤ機能付き携帯電話機の組立構造を示す斜視図である。従来のＲＦＩＤ機能付き携帯電話機の内部構造を示す断面図である。

符号の説明

１フレキシブルプリント基板
２リアケース
３電磁波遮蔽シート
４コネクタ
５マザーボード
６フロントケース
７ＩＣ
８ＲＦＩＤ用アンテナ
９携帯電話通信用アンテナ
１１ＲＦＩＤ用アンテナ
１２携帯電話通信用アンテナ
１３、１４ランド
１５切り欠き
１６、１７穴
２１、２２、２３、２４、２５突起
３１、３２切り欠き
３３穴
８１切り欠き
８２穴
９１、９２位置決め穴

Claims

基地局と通信するための第１のアンテナと、前記基地局との通信以外の用途で利用される第２のアンテナとを少なくとも備える携帯電話機において、
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとが１つのフレキシブルプリント基板に形成されていることを特徴とする携帯電話機。
電磁誘導又は電磁結合を利用して外部のＲＦＩＤリーダ又はＲＦＩＤリーダ／ライタと通信を行うＲＦＩＤ機能を備える携帯電話機において、
基地局と通信するための第１のアンテナと、前記ＲＦＩＤリーダ又はＲＦＩＤリーダ／ライタと通信するための第２のアンテナとが１つのフレキシブルプリント基板に形成されていることを特徴とする携帯電話機。
前記第２のアンテナはループ状アンテナであり、
前記フレキシブルプリント基板は、前記ループ状アンテナの内側の領域に開口部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の携帯電話機。
前記フレキシブルプリント基板の一方の面が筐体に固定され、前記フレキシブルプリント基板の他方の面の前記第２のアンテナの少なくとも一部と重なる領域に電磁波遮蔽シートが貼り付けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の携帯電話機。
前記フレキシブルプリント基板は、筐体内面の曲面に沿って湾曲した状態で固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の携帯電話機。