JP2013222264A - Thin antenna coil - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は薄型アンテナコイルに関し、特に、RFIDにおいて、印加される磁界を受けたり、磁界を放射したりするのに適した機能を有し、適した薄型アンテナコイルに関する。 The present invention relates to a thin antenna coil, and more particularly to a suitable thin antenna coil having a function suitable for receiving an applied magnetic field or emitting a magnetic field in an RFID.
従来、特許文献1、2に記載されているように、空芯コイルに、薄いコアを通して薄いアンテナコイルを作る技術があった。
Conventionally, as described in
RFIDに用いるアンテナコイルとしては、アンテナコイルを薄く作ること、RFIDのタグに用いるのに適した機能を有することの両方が求められる。具体的な機能としては、親機から供給される交流磁界を受けて誘導電圧を発生しやすいこと、RFID側からの信号を周囲に送り出す効率が良いことである。 As an antenna coil used for RFID, it is required to make the antenna coil thin and to have a function suitable for use in an RFID tag. As specific functions, it is easy to generate an induced voltage in response to an AC magnetic field supplied from the parent device, and it is efficient to send a signal from the RFID side to the surroundings.
しかしながら、特許文献1に記載の発明は、コイルを薄くするには、特許文献1の図3の如く、コアを変形させる必要がある。このため、コアが変形しない材質であったり、変形させることで特性が変わったりする素材は使えない問題があった。
However, in the invention described in
また、空芯コイルの厚みを薄くして、巻き線を周回させると、空芯コイルの外径が大きくなって面積が拡がってしまう問題があった。このため、高い機能を確保したい場合には、薄型アンテナコイルを薄くかつ面積を小さくするのに限界がある問題があった。 Further, when the thickness of the air-core coil is reduced and the winding is circulated, there is a problem that the outer diameter of the air-core coil increases and the area increases. For this reason, when it is desired to ensure a high function, there is a problem in that the thin antenna coil is thin and has a limited area.
本発明は前述の問題点に鑑み、コイルを薄く作ること、親機から供給される交流磁界を受けて誘導電圧を発生しやすい機能と、RFID側からの信号を周囲に送り出す効率の良さの両方を備え、かつ薄くかつ面積を小さくすることが可能な薄型アンテナコイルを構成することを目的とする。 In view of the above-mentioned problems, the present invention has both a thin coil, a function that easily generates an induced voltage in response to an AC magnetic field supplied from the master unit, and a high efficiency in sending a signal from the RFID side to the surroundings. And a thin antenna coil capable of reducing the area.
本発明の薄型アンテナコイルは、薄型のアンテナコイルに於いて、第1のプリント基板、第2のプリント基板の間に磁性コアを挟んで積層した構造をしており、前記第1のプリント基板、磁性コア及び第2のプリント基板の積層構造体の最外周において、前記第1のプリント基板、磁性コア及び第2のプリント基板を貫通して電気的に接続する第1、第4の複数のスルーホール群を備えており、前記第1のスルーホール群と前記第4のスルーホール群は、互いに反対の側面のほぼ対称に位置しており、前記第1のプリント基板上の配線と、前記第1のスルーホール群のなかの一方の端の1個、前記第2のプリント基板上の配線、前記第4のスルーホール群のなかの対応する1個の順に配線し、この配線を繰り返して行うことにより、前記磁性コアの周囲を周回させて配線することでコイルの巻き線を構成することを特徴とする。 The thin antenna coil of the present invention has a structure in which a magnetic core is sandwiched between a first printed circuit board and a second printed circuit board in the thin antenna coil, and the first printed circuit board, A plurality of first and fourth throughs that penetrate and are electrically connected to the first printed board, the magnetic core, and the second printed board at the outermost periphery of the laminated structure of the magnetic core and the second printed board. A hole group, wherein the first through hole group and the fourth through hole group are positioned substantially symmetrically on opposite side surfaces, the wiring on the first printed circuit board, and the first through hole group One end of one through hole group, one wiring on the second printed circuit board, and one corresponding one in the fourth through hole group are wired in this order, and this wiring is repeated. The magnetic It is orbiting around the A and characterized in that it constitutes a winding of the coil by wiring.
本発明によれば、薄型でありながら、外部から供給される交流磁界を効率よく受けて誘導起電圧を発生できるとともに、コイルの巻き線に流れる電流により、周囲に効率良く磁界を放射することが可能であり、RFIDの用途に適した薄型アンテナコイルを構成することができる。これにより、RFIDに用いて、薄型で通信距離を長いタグを作ることが出来る。 According to the present invention, an induced electromotive force can be generated by efficiently receiving an AC magnetic field supplied from the outside while being thin, and a magnetic field can be efficiently radiated to the surroundings by a current flowing through a coil winding. It is possible to form a thin antenna coil suitable for RFID applications. This makes it possible to make a thin tag with a long communication distance by using the RFID.
(第1の実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図1〜図10に於いて、(a)は上面プリント基板の表面、(b)は磁性コアの表面、(c)は下面プリント基板の表面、(d)は積層構造体の側面を表わしている。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 10, (a) represents the surface of the upper surface printed circuit board, (b) represents the surface of the magnetic core, (c) represents the surface of the lower surface printed circuit board, and (d) represents the side surface of the laminated structure. Yes.
図1に、本発明による薄型のRFID用コイルを示す。
図1に於いては、シート状の磁性コア1を、第1のプリント基板A、第2のプリント基板Bで挟み込んだ構成をしている。
FIG. 1 shows a thin RFID coil according to the present invention.
In FIG. 1, a sheet-like
アンテナコイルを構成するための磁性コア1を周回させる巻き線Lが、第1のプリント基板A上、及び第2のプリント基板B上にそれぞれ形成されている。
本実施形態においては、第2のプリント基板B上に、巻き線パターンLB1〜LB8を形成している。
Windings L that circulate the
In the present embodiment, winding patterns LB1 to LB8 are formed on the second printed circuit board B.
また、第1のプリント基板A上に、第1の接続パッドPAD1、第2の接続パッドPAD2、第1の接続パッドPAD1に接続している巻き線パターンLA1、第2の接続パッドPAD2に接続している巻き線パターンLA9、及び巻き線パターンLA1と巻き線パターンLA9との間に、巻き線パターンLA2〜LA8が形成されている。 On the first printed circuit board A, the first connection pad PAD1, the second connection pad PAD2, the winding pattern LA1 connected to the first connection pad PAD1, and the second connection pad PAD2 are connected. Winding pattern LA9, and winding patterns LA2 to LA8 are formed between winding pattern LA1 and winding pattern LA9.
また、シート状の磁性コア1、第1のプリント基板A及び第2のプリント基板Bの長手方向に沿う最側面には、スルーホールTH1〜TH16をそれぞれ形成している。そして、これらのスルーホールTH1〜TH16の内面を金属メッキすることにより、スルーホールTH1〜TH16は電気的に導通して、電極として機能するようにしている。
Further, through holes TH1 to TH16 are formed on the outermost side surfaces of the sheet-shaped
前述した第2のプリント基板B上に形成された巻き線パターンLB1は、スルーホールTH1とスルーホールTH2との間を接続している。また、巻き線パターンLB8は、スルーホールTH15とスルーホールTH16との間を接続している。同様に、巻き線パターンLB2は、スルーホールTH3とスルーホールTH4との間を接続し、巻き線パターンLB3は、スルーホールTH5とスルーホールTH6との間を接続している。以下、巻き線パターンLB4〜LB7が、スルーホールTH7〜TH14との間をそれぞれ接続している。 The winding pattern LB1 formed on the second printed circuit board B described above connects between the through hole TH1 and the through hole TH2. Further, the winding pattern LB8 connects between the through hole TH15 and the through hole TH16. Similarly, the winding pattern LB2 connects between the through hole TH3 and the through hole TH4, and the winding pattern LB3 connects between the through hole TH5 and the through hole TH6. Hereinafter, the winding patterns LB4 to LB7 connect the through holes TH7 to TH14, respectively.
第1のプリント基板Aにおいても同様に、PAD1とスルーホールTH1との間を巻き線パターンLA1が接続し、PAD2とスルーホールTH16との間を巻き線パターンLA9が接続している。そして、巻き線パターンLA2〜LA8により、スルーホールTH2〜TH15間がそれぞれ接続されている。 Similarly, in the first printed circuit board A, the winding pattern LA1 is connected between the PAD1 and the through hole TH1, and the winding pattern LA9 is connected between the PAD2 and the through hole TH16. The through holes TH2 to TH15 are connected by the winding patterns LA2 to LA8, respectively.
第1のプリント基板A、第2のプリント基板B及びシート状の磁性コア1が前述したように構成されているので、第1のプリント基板Aのパターン形成面をシート状の磁性コア1に対向させて重ねるとともに、第2のプリント基板Bのパターン形成面をシート状の磁性コア1に対向させて重ねると、第1のプリント基板A上の配線パターンLA1〜LA9、スルーホールTH1〜TH16、第2のプリント基板B上の配線パターンLB1〜LB8は、スルーホールTH1〜TH16を介して、電気的に導通する。
Since the first printed board A, the second printed board B, and the sheet-like
これにより、PAD1、巻き線パターンLA1〜LA8、スルーホールTH1〜TH16、巻き線パターンLB1〜LB8が電気的に導通し、シート状の磁性コア1の周面を、PAD1からPAD2までの間において、アンテナコイルLが巻き回されたことになる。
Thereby, PAD1, winding pattern LA1-LA8, through-hole TH1-TH16, winding pattern LB1-LB8 electrically conduct | electrically_connect, and the surrounding surface of the sheet-like
なお、第1のプリント基板A上の第1、第2の接続パッドPAD1、PAD2には、図示しない同調コンデンサや、インピーダンス整合回路を介してRFID―ICチップが接続される。 The RFID-IC chip is connected to the first and second connection pads PAD1, PAD2 on the first printed circuit board A via a tuning capacitor and an impedance matching circuit (not shown).
以上説明した様に、本実施形態の薄型アンテナコイルは、第1のプリント基板A、磁性コア1、第2のプリント基板Bに設けられたスルーホールTH1〜TH19は、コイルの側面の最外周に設けられている。このため、外部から磁界を印加すると、コイル周辺の磁束は、透磁率の高い磁性コア1に集中して通るので、プリント配線とスルーホールで構成された巻き線Lの中を集中して通る。したがって、外部からの磁界より有効に巻き線Lの誘導起電圧を発生できる。
As described above, in the thin antenna coil of this embodiment, the through holes TH1 to TH19 provided in the first printed board A, the
図9に、スルーホールTH1〜TH16がコイルの側面の最外周に設けられていない場合を示す。
図9の例でも、外部からの磁束は磁性コア1に集められるが、磁性コア1の外周の側面の方が、コアの中心部より磁束が集中してしまう。巻き線Lの中を通った磁束で誘導電圧が発生するので、巻き線Lの誘導起電圧は、図1に示した本発明によるコイルよりも低くなっている。
FIG. 9 shows a case where the through holes TH1 to TH16 are not provided on the outermost periphery of the side surface of the coil.
Even in the example of FIG. 9, magnetic flux from the outside is collected in the
以上説明した様に、薄型アンテナコイルの第1の例においては、第1のプリント基板A、磁性コア1、第2のプリント基板Bに設けられたスルーホールTH1〜TH19は、コイルの側面の最外周に設けられているため、コイルの磁気モーメントを大きく出来ている。
このため、RFIDから信号を送るため、巻き線Lに流れる電流に変調を掛けて周囲に供給する(図示しないRWに向かって)磁界に変調を掛けた場合に、強い磁界を供給することができる。
As described above, in the first example of the thin antenna coil, the through holes TH1 to TH19 provided in the first printed circuit board A, the
For this reason, in order to send a signal from the RFID, a strong magnetic field can be supplied when the current flowing in the winding L is modulated and supplied to the surroundings (toward the RW (not shown)). .
又、巻き線にプリントパターンを用いているので、電線により周回させたものよりも格段と薄く出来る利点がある。図9では、磁性材で出来たコアの材質の方が周囲(空気等)より、透磁率が高いため、巻き線Lから出た磁束はコイルの巻き線Lの外側にあるコア材の領域に集中して巻き線Lの反対側に戻るため周囲に届く磁界は弱くなっており、磁気モーメントは小さくなっている。 Moreover, since the printed pattern is used for winding, there exists an advantage which can be remarkably thin rather than what was circulated by the electric wire. In FIG. 9, the magnetic core material made of a magnetic material has a higher magnetic permeability than the surroundings (air, etc.), so that the magnetic flux emitted from the winding L is in the core material region outside the coil winding L. Since it concentrates and returns to the opposite side of the winding L, the magnetic field that reaches the periphery is weak and the magnetic moment is small.
さらに、図1に示した第1の例では、製造工程が広く用いられている積層プリント基板と同様のため、製造コストが下げることが出来る利点がある。
例えば、特開2001−28510の例の様に、コイルの表面を金属素材で覆って指向性を調整したり周囲の影響で同調ズレを押える場合は、プリント基板の積層数を増やして配線層による面パターンを追加するだけで実現できる利点がある。
Further, the first example shown in FIG. 1 has an advantage that the manufacturing cost can be reduced because the manufacturing process is the same as that of the laminated printed board widely used.
For example, as in the example of Japanese Patent Laid-Open No. 2001-28510, when the directivity is adjusted by covering the coil surface with a metal material or the synchronization shift is suppressed by the influence of the surroundings, the number of printed circuit boards is increased and the wiring layer is used. There is an advantage that can be realized simply by adding a surface pattern.
図2は、本発明による薄型アンテナコイルの第2の例を示す。
図2は、外形を変えコイルの全長を短くし、巾を拡げた例である。
スルーホールTH1〜TH10を、コイルLが最外周に設けるには高い加工精度が要求されるので、スルーホールTH1〜TH10を多少内側に設けた場合である。このように設けた場合に、その影響を減らすために巾方向に寸法を大きくした例である。
FIG. 2 shows a second example of a thin antenna coil according to the present invention.
FIG. 2 shows an example in which the outer shape is changed to shorten the overall length of the coil and expand the width.
In order to provide the through holes TH1 to TH10 on the outermost periphery of the coil L, high processing accuracy is required, and therefore, the through holes TH1 to TH10 are provided somewhat inside. In this case, the dimension is increased in the width direction in order to reduce the influence.
図3は、本発明の薄型アンテナコイルの第3の例を示す図である。
図1では、スルーホールをコイルの最外周に設けていたが、図3ではさらに、スルーホールの位置で切断加工して、巻き線Lの外側にコア材が全く無い様にした例である。このようにすると、図1の例よりも高い加工精度は要求されるが、より効率が上げられる例である。
FIG. 3 is a diagram showing a third example of the thin antenna coil of the present invention.
In FIG. 1, the through hole is provided on the outermost periphery of the coil. However, FIG. 3 is an example in which the core material is completely removed outside the winding L by cutting at the position of the through hole. In this case, higher processing accuracy is required than in the example of FIG. 1, but this is an example of higher efficiency.
図4は、本発明の薄型アンテナコイルの第4の例を示す図である。
図1では、スルーホールをコイルの最外周に設けていたが、高い加工精度が要求されるので、スルーホールの間に切り込みを入れて、スルーホールの位置が最外周にあるのに近い効果を得るようにした例である。
FIG. 4 is a view showing a fourth example of the thin antenna coil of the present invention.
In FIG. 1, the through hole is provided on the outermost periphery of the coil. However, since high machining accuracy is required, a cut is made between the through holes, and the effect is close to that the position of the through hole is on the outermost periphery. This is an example of obtaining.
図5は、本発明の薄型アンテナコイルの第5の例を示す図である。
第5の例は、図1の例に対し巻き線Lの巻き数を増やすために、スルーホールを最外周の他、その内側にも並べて形成した例である。コイルのL値を大きくしたいときに有効な例である。
FIG. 5 is a view showing a fifth example of the thin antenna coil of the present invention.
In the fifth example, in order to increase the number of turns of the winding L compared to the example of FIG. This is an effective example when it is desired to increase the L value of the coil.
図6、本発明の薄型アンテナコイルの第6の例を示す図である。
図1の例に対し、第1のプリント基板Aに、図示しない同調コンデンサやRFID用ICを実装するのに適した例である。
第1の接続パッドPAD1と第2の接続パッドPAD2を、巻き線Lに対し同じ側に設けるため、巻き線Lの中に線を通して戻している例である。
FIG. 6 is a view showing a sixth example of the thin antenna coil of the present invention.
In contrast to the example of FIG. 1, this is an example suitable for mounting a tuning capacitor and an RFID IC (not shown) on the first printed circuit board A.
In this example, since the first connection pad PAD1 and the second connection pad PAD2 are provided on the same side with respect to the winding L, the wire is returned through the winding L.
図10に、第1の接続パッドPAD1と第2の接続パッドPAD2を、巻き線Lに対し同じ側に設けるため、巻き線Lの外に線を通して戻す例を示す。
図10の方が、パターンは単純に出来る利点があるが、巻き線Lの外に線を通して戻すため、スルーホールが磁性コア1の側面の最外周に配置できない。このため、図9と同様に、磁気モーメントが小さくなってしまう問題がある。
図6の例では、このような問題点を発生させることなく、第1の接続パッドPAD1と第2の接続パッドPAD2を、巻き線Lに対し同じ側に設けることができる。
FIG. 10 shows an example in which the first connection pad PAD1 and the second connection pad PAD2 are returned to the outside of the winding L in order to provide the first connection pad PAD1 and the second connection pad PAD2 on the same side.
10 has an advantage that the pattern can be made simple, but the through hole cannot be arranged on the outermost periphery of the side surface of the
In the example of FIG. 6, the first connection pad PAD1 and the second connection pad PAD2 can be provided on the same side with respect to the winding L without causing such a problem.
図7、本発明の薄型アンテナコイルの第7の例を示す図である。
図7に示す例も、第1のプリント基板Aに、図示しない同調コンデンサやRFID用ICを実装するのに適した例である。
この例の場合も、第1の接続パッドPAD1と第2の接続パッドPAD2を巻き線Lに対し同じ側に設けるため、巻き線Lの中に線を通して戻している。
FIG. 7 is a view showing a seventh example of the thin antenna coil of the present invention.
The example shown in FIG. 7 is also an example suitable for mounting a tuning capacitor and an RFID IC (not shown) on the first printed circuit board A.
Also in this example, in order to provide the first connection pad PAD1 and the second connection pad PAD2 on the same side with respect to the winding L, the wire is returned through the winding L.
スル―ホールスルーホールが、磁気コア1の両方の側面に2列に配列されており、第1の接続パッドPAD1から、外側と内側のスルーホール列を利用して巻き線Lが図7の左側から右側に周回しながら配線された後、残りのスルーホールを利用して右側から左側に周回しながら配線された後で第2の接続パッドPAD2に配線されている。
この例の場合も、図5に示した例と同様に、コイルのL値を大きく出来る効果もある。
Through-hole through holes are arranged in two rows on both sides of the
This example also has the effect of increasing the L value of the coil, as in the example shown in FIG.
図8は、本発明の薄型アンテナコイルの第7の例を示す図である。
図8の例は、コイルLの磁気モーメントを大きくするため、磁性コア1の両端部の巾を拡げた例である。
さらに、磁気コア1の側面のエリアを磁性体でない絶縁物101に変えて、その部分にスルーホールを設けた例である。このように構成することにより、磁気モーメントを大きく出来、磁性コア1の側面の最外周にスルーホールを設けなくて良いので、加工が容易になる効果がある。
FIG. 8 is a view showing a seventh example of the thin antenna coil of the present invention.
The example of FIG. 8 is an example in which the width of both ends of the
Furthermore, the side surface area of the
1 ・・・・・・磁性コア
2 ・・・・・・非磁性材
A、B ・・・・・・プリント基板
LA,LB ・・・・・・配線パターン
PAD ・・・・・・接続パッド
TH ・・・・・・スルーホール
L ・・・・・・巻き線
1 ······ Magnetic core 2 ········ Non-magnetic material A and B ··· Printed circuit board LA and LB ··· Wiring pattern PAD ··· Connection pad TH ・ ・ ・ ・ ・ ・ Through hole L ・ ・ ・ ・ ・ ・ Wound
Claims (3)
第1のプリント基板、第2のプリント基板の間に磁性コアを挟んで積層した構造をしており、
前記第1のプリント基板、磁性コア及び第2のプリント基板の積層構造体の最外周において、前記第1のプリント基板、磁性コア及び第2のプリント基板を貫通して電気的に接続する第1、第4の複数のスルーホール群を備えており、
前記第1のスルーホール群と前記第4のスルーホール群は、互いに反対の側面のほぼ対称に位置しており、
前記第1のプリント基板上の配線と、前記第1のスルーホール群のなかの一方の端の1個、前記第2のプリント基板上の配線、前記第4のスルーホール群のなかの対応する1個の順に配線し、この配線を繰り返して行うことにより、前記磁性コアの周囲を周回させて配線することでコイルの巻き線を構成することを特徴とする薄型アンテナコイル。 In a thin antenna coil,
It has a structure in which a magnetic core is sandwiched between a first printed board and a second printed board,
The first printed circuit board, the magnetic core, and the second printed circuit board that are electrically connected through the first printed circuit board, the magnetic core, and the second printed circuit board at the outermost periphery of the laminated structure of the first printed circuit board, the magnetic core, and the second printed circuit board. And a fourth plurality of through-hole groups,
The first through hole group and the fourth through hole group are positioned substantially symmetrically on opposite side surfaces,
Corresponding to the wiring on the first printed circuit board and one of the ends of the first through hole group, the wiring on the second printed circuit board, and the fourth through hole group. A thin antenna coil, wherein a coil winding is formed by wiring around one magnetic core and wiring the wiring around the magnetic core by repeating the wiring.
第1のプリント基板、第2のプリント基板の間に磁性コアを挟んで積層した構造をしており、
前記第1のプリント基板、磁性コア及び第2のプリント基板の積層構造体の最外周において、前記第1のプリント基板、磁性コア及び第2のプリント基板を貫通して電気的に接続する第1、第4の複数のスルーホール群を備えており、
前記第1のスルーホール群と前記第4のスルーホール群は互いに反対の側面のほぼ対称に位置しており、
前記磁性コアの両方の側面の最外周に設けられた、第1、第4の複数のスルーホール群のそれぞれより内側の近傍に、前記第1のプリント基板、前記磁性コア、前記第2のプリント基板を貫通して、電気的に接続する第2、第3の複数のスルーホール群を備えており、
前記第1のプリント基板上の配線、前記第1、第2のスルーホール群のなかの一方の端の1個、前記第2のプリント基板上の配線、前記第3,第4、第2のスルーホール群のなかの対応する1個、前記第1のプリント基板上の配線を行うことを繰り返して、前記磁性コアの周囲を周回させて巻き線を配線した後、前記第1、第2のスルーホール群の残りのスルーホールと、前記第3,第4のスルーホール群の残りのスルーホールと、前記第1のプリント基板上の配線と、前記第2のプリント基板上の配線により、前記磁性コアの周囲を同一方向に周回させながら、巻き始め側に巻き戻す配線することでコイルの巻き線を構成することを特徴とする薄型アンテナコイル。 In a thin antenna coil,
It has a structure in which a magnetic core is sandwiched between a first printed board and a second printed board,
The first printed circuit board, the magnetic core, and the second printed circuit board that are electrically connected through the first printed circuit board, the magnetic core, and the second printed circuit board at the outermost periphery of the laminated structure of the first printed circuit board, the magnetic core, and the second printed circuit board. And a fourth plurality of through-hole groups,
The first through-hole group and the fourth through-hole group are positioned substantially symmetrically on opposite side surfaces,
The first printed circuit board, the magnetic core, and the second print are arranged in the vicinity of the inner sides of the first and fourth through-hole groups provided on the outermost periphery of both side surfaces of the magnetic core. A plurality of second and third through-hole groups that penetrate the substrate and are electrically connected;
Wiring on the first printed circuit board, one end of one of the first and second through hole groups, wiring on the second printed circuit board, the third, fourth, and second After repeating wiring on the first printed circuit board corresponding to one of the through-hole groups, the windings are routed around the magnetic core, and then the first and second Through the remaining through holes of the through hole group, the remaining through holes of the third and fourth through hole groups, the wiring on the first printed circuit board, and the wiring on the second printed circuit board, A thin antenna coil, wherein a coil winding is formed by wiring around a magnetic core in the same direction while rewinding to the winding start side.
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