JP2017028664A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナコイルの磁気特性を確保しつつ小型化が可能な無線通信装置を提供する。【解決手段】無線通信装置１は、スイッチングＩＣ２５と、スイッチングＩＣ２５に接続されたチョークコイルと、を含んで構成されるＤＣ−ＤＣコンバータ回路であるＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０と、ＲＦＩＣ３５と、ＲＦＩＣ３５に接続されたアンテナコイルと、を含んで構成されるアンテナ回路であるＲＦ回路ブロック３０と、開磁路コイル２６と、を備え、開磁路コイル２６が、前記チョークコイルの少なくとも一部と前記アンテナコイルの少なくとも一部とに兼用されている。【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信装置に関し、特には、無線通信装置の高密度実装技術に関する。

無線通信装置（例えば、スマートフォン）が広く普及している。昨今では多機能の無線通信装置が増えており、ＨＦ帯の周波数を利用して近距離無線通信を行うスマートフォンはその一例である。

無線通信装置には、各種の機能回路ブロックに動作電圧を供給する電源回路が設けられる。電源回路の一例であるＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、電源（例えば、バッテリ）の電圧をスイッチング素子でスイッチングしてチョークコイルで平滑化することで、安定化された動作電圧を生成して、各種の機能回路ブロックに供給する。

モジュール部品としてのＤＣ−ＤＣコンバータが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１には、チョークコイルを内蔵した磁性体基板にスイッチングＩＣとコンデンサとを実装してなる、超小型のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールが開示されている。

特許第４３２５７４７号公報

スマートフォンなどの携帯型の無線通信装置では、小型化が大きな製品メリットになることから、高密度実装への強い要求がある。無線通信装置の小型化のために、例えば、従来のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールで電源回路を構成することは有効である。

しかしながら、近距離無線通信のためのアンテナコイルの近傍に従来のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールを配置すると、磁性体基板によって、前記アンテナコイルと通信相手のアンテナコイルとの磁界結合が妨げられる可能性がある。そのため、近距離無線通信機能を有する無線通信装置では、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの配置が制約され、十分な小型化が達成できない場合があり得る。

そこで、本発明は、アンテナコイルを有する無線通信装置であって、当該アンテナコイルの磁気特性を確保しつつ小型化が可能な無線通信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る無線通信装置は、スイッチングＩＣと、前記スイッチングＩＣに接続されたチョークコイルと、を含んで構成されるＤＣ−ＤＣコンバータ回路と、ＲＦＩＣと、前記ＲＦＩＣに接続されたアンテナコイルと、を含んで構成されるアンテナ回路と、開磁路コイルと、を備え、前記チョークコイルの少なくとも一部と前記アンテナコイルの少なくとも一部とが前記開磁路コイルで構成されている。

この構成によれば、前記チョークコイルと前記アンテナコイルとを別体に設ける従来構成とは異なり、前記チョークコイルが前記アンテナコイルの磁気特性を損なう懸念なしに、回路の近接配置、及び部材の兼用による装置の小型化が可能になる。その結果、前記アンテナコイルの磁気特性を確保しつつ小型化が可能な無線通信装置が得られる。

また、前記開磁路コイルは、磁性体コアの表面に螺旋状に配置されたコイル導体で形成されていてもよい。

この構成によれば、例えば、磁性体基板を前記磁性体コアとして用いて、当該磁性体基板に前記開磁路コイルを形成できる。さらに、当該磁性体基板上に前記スイッチングＩＣを実装して、高密度実装に適した超小型のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールを構成することもできる。

また、前記磁性体コアは複数の磁性体層を積層してなる磁性体多層基板であってもよい。

この構成によれば、磁性体多層基板の各層に配置されたコイル導体を用いて前記開磁路コイルを超小型に形成できる。

また、前記チョークコイルの残部は、前記磁性体多層基板の内部に螺旋状に配置されたコイル導体で形成された閉磁路コイルであってもよい。

この構成によれば、磁性体多層基板の各層に配置されたコイル導体を用いて前記閉磁路コイルを超小型に形成できる。

また、前記チョークコイルの前記一部と残部とは前記スイッチングＩＣに並列に接続されていてもよい。

この構成によれば、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、前記チョークコイルの前記一部と前記残部との並列接続により直流抵抗を低減した並列インダクタで動作するので、電圧の変換効率が向上する。また、前記チョークコイルの前記残部を開磁路コイルで構成してもよく、その場合、前記アンテナ回路は、前記残部をサブアンテナとして用いて、より強い磁界を出力できる。

また、前記チョークコイルの前記一部と残部とは前記スイッチングＩＣに直列に接続されていてもよい。

この構成によれば、前記チョークコイルの前記一部を前記アンテナコイルに適したＬ値に設計した上で、前記チョークコイルのＬ値の不足を前記残部で補うことができる。

また、前記チョークコイルの前記一部と前記残部とは中心軸が互いにずれた位置に配置されていてもよい。

この構成によれば、前記チョークコイルの前記一部と前記残部との磁気結合が低減するので、前記アンテナ回路で処理される信号のＳ／Ｎ比の低下が抑制できる。

また、前記アンテナコイルの前記一部はコンデンサを介して前記ＲＦＩＣに接続されていてもよい。

この構成によれば、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路からの電流が持つ直流成分が前記ＲＦＩＣに流入することを回避できる。

また、前記ＲＦＩＣは、第１周波数の信号を前記アンテナコイルで送受信し、前記スイッチングＩＣは、前記第１周波数と異なる第２周波数でスイッチング動作を行ってもよい。前記第２周波数は前記第１周波数よりも低くてもよく、また、前記第２周波数は、前記第１周波数の整数分の１の周波数と異なっていてもよい。

これらの構成によれば、前記スイッチングＩＣが発するスイッチングノイズ及びその高調波が、前記アンテナ回路の信号から周波数分離できるので、前記アンテナ回路が提供する無線通信機能への悪影響を容易に排除できる。

本発明の無線通信装置によれば、アンテナコイルを有する無線通信装置であって、当該アンテナコイルの磁気特性を確保しつつ小型化が可能な無線通信装置が得られる。

実施の形態１に係る無線通信装置の要部の一例を示す回路図である。 実施の形態１に係るＤＣ−ＤＣコンバータの一例を示す回路図である。 実施の形態１に係るＤＣ−ＤＣコンバータの一例を示す回路図である。 実施の形態１に係るＤＣ−ＤＣコンバータの一例を示す回路図である。 実施の形態１に係る無線通信装置の要部の構成の一例を示す斜視図である。 実施の形態１に係るＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの構成の一例を示す断面図である。 実施の形態１に係る無線通信装置の要部の構成の一例を示す断面図である。 実施の形態１に係る無線通信装置の要部の構成の一例を示す斜視図である。 実施の形態１に係るＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの構成の一例を示す断面図である。 実施の形態１に係る無線通信装置の要部の構成の一例を示す断面図である。 実施の形態２に係る無線通信装置の要部の一例を示す回路図である。 実施の形態２に係るＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの構成の一例を示す断面図である。 実施の形態３に係る無線通信装置の要部の一例を示す回路図である。 実施の形態３に係るＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの構成の一例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ又は大きさの比は、必ずしも厳密ではない。

（実施の形態１）
実施の形態１に係る無線通信装置は、近距離無線通信のためのアンテナコイルと、ＤＣ−ＤＣコンバータのチョークコイルとを、１つの開磁路コイルで構成した無線通信装置である。

図１は、実施の形態１に係る無線通信装置１の要部の一例を示す回路図である。図１に示すように、無線通信装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０と、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路ブロック３０とを備える。

ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０は、安定化された動作電圧を各種の機能回路ブロック（例えば、ＲＦ回路ブロック３０）に供給する電源回路である。

ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０は、スイッチングＩＣ２５及び開磁路コイル２６を有し、図外の電源（例えば、バッテリ）から入力端子Ｖｉｎ供給される入力電圧から安定化された出力電圧を生成して、出力端子Ｖｏｕｔに出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０は、入力電圧を、スイッチングＩＣ２５に内蔵されているスイッチング素子でスイッチングし、開磁路コイル２６で平滑化することにより、出力電圧を生成する。つまり、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０は、開磁路コイル２６をチョークコイルとして用いて、出力電圧を生成する。開磁路コイル２６の一端及び他端は、コイル端子Ｌｘ１、Ｌｘ２に接続されている。

ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０が、スイッチングＩＣ２５と、前記スイッチングＩＣに接続されたチョークコイル（つまり、開磁路コイル２６）と、を含んで構成されるＤＣ−ＤＣコンバータ回路の一例である。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の具体例については後述する。

ＲＦ回路ブロック３０は、ＨＦ帯の周波数を利用して近距離無線通信を行う無線回路である。

ＲＦ回路ブロック３０は、近距離無線通信を制御するＲＦＩＣ３５、及びＲＦＩＣ３５と開磁路コイル２６とを接続する整合回路３６とを有し、開磁路コイル２６と図外の通信相手のアンテナコイルとの磁界結合により、当該通信相手と近接無線通信を行う。つまり、ＲＦ回路ブロック３０は、開磁路コイル２６をアンテナコイルとして用いて近距離無線通信を行う。

整合回路３６は、インダクタＬ１、Ｌ２及びキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５を有する。インダクタＬ１、Ｌ２の一端はＲＦＩＣ３５に接続され、インダクタＬ１、Ｌ２の他端には、キャパシタＣ１、Ｃ２が直列に接続される。キャパシタＣ１、Ｃ２の中点は接地される。インダクタＬ１、Ｌ２及びキャパシタＣ１、Ｃ２は、差動のローパスフィルタ回路を構成する。

インダクタＬ１、Ｌ２の前記他端は、キャパシタＣ３、Ｃ４及びコイル端子Ｌｘ１、Ｌｘ２を介して、開磁路コイル２６の一端及び他端に接続される。キャパシタＣ３、Ｃ４は、直流カット回路を構成する。キャパシタＣ５は、コイル端子Ｌｘ１、Ｌｘ２を介して、開磁路コイル２６と並列に接続される。キャパシタＣ５は、開磁路コイル２６とともに、アンテナ共振回路を構成する。

ここで、ＲＦ回路ブロック３０及び開磁路コイル２６が、ＲＦＩＣ３５と、ＲＦＩＣ３５に接続されたアンテナコイル（つまり、開磁路コイル２６）と、を含んで構成されるアンテナ回路の一例である。

次に、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０に設けられるＤＣ−ＤＣコンバータ回路のいくつかの具体例を示す。

図２は、降圧型のＤＣ−ＤＣコンバータ回路２０１の一例を示す回路図である。ＤＣ−ＤＣコンバータ回路２０１は、降圧動作を制御するスイッチングＩＣ２５ａ、開磁路コイル２６、コンデンサ２８、２９を有する。スイッチングＩＣ２５ａは、スイッチング素子Ｍ２１、ダイオードＤ２１、及びコントローラを有する。スイッチング素子Ｍ２１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成されてもよい。

ＤＣ−ＤＣコンバータ回路２０１では、入力電圧をスイッチング素子Ｍ２１でスイッチングし、開磁路コイル２６及びコンデンサ２９で平滑化することで、出力電圧を生成する。コントローラは、スイッチングの周波数を固定としパルス幅を可変としてスイッチング素子Ｍ２１を制御することで、出力電圧を入力電圧よりも低い設定電圧に安定させる。

図３は、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータ回路２０２の一例を示す回路図である。ＤＣ−ＤＣコンバータ回路２０２は、昇圧動作を制御するスイッチングＩＣ２５ｂ、開磁路コイル２６、コンデンサ２８、２９を有する。スイッチングＩＣ２５ｂは、スイッチング素子Ｍ２１、ダイオードＤ２１、及びコントローラを有する。スイッチング素子Ｍ２１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴで構成されてもよい。

ＤＣ−ＤＣコンバータ回路２０２では、入力電圧からスイッチング素子Ｍ２１を介して開磁路コイル２６に磁気エネルギーを断続的に蓄積し、開磁路コイル２６の逆起電力で生じる電圧を入力電圧に加えた電圧をコンデンサ２９で平滑化することで、出力電圧を生成する。コントローラは、スイッチングの周波数を固定としパルス幅を可変としてスイッチング素子Ｍ２１を制御することで、出力電圧を入力電圧よりも高い設定電圧に安定させる。

図４は、昇降圧型のＤＣ−ＤＣコンバータ回路２０３の一例を示す回路図である。ＤＣ−ＤＣコンバータ回路２０３は、昇降圧動作を制御するスイッチングＩＣ２５ｃ、開磁路コイル２６、コンデンサ２８、２９を有する。スイッチングＩＣ２５ｃは、スイッチング素子Ｍ２１、ダイオードＤ２１、及びコントローラを有する。スイッチング素子Ｍ２１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴで構成されてもよい。

ＤＣ−ＤＣコンバータ回路２０３では、入力電圧からスイッチング素子Ｍ２１を介して開磁路コイル２６に磁気エネルギーを断続的に蓄積し、開磁路コイル２６の逆起電力で生じる負電圧をコンデンサ２９で平滑化することで、出力電圧を生成する。コントローラは、スイッチングの周波数を固定としパルス幅を可変としてスイッチング素子Ｍ２１を制御することで、出力電圧を入力電圧とは逆極性の設定電圧に安定させる。

図２〜４に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路２０１、２０２、２０３の何れにおいても、開磁路コイル２６の一端及び他端がコイル端子Ｌｘ１、Ｌｘ２に引き出され、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０の外部からの接続が可能になっている。

そこで、再び図１を参照して、ＲＦ回路ブロック３０を、コイル端子Ｌｘ１、Ｌｘ２を利用して、開磁路コイル２６に接続する。ＲＦ回路ブロック３０は、開磁路コイル２６と通信相手のアンテナコイルとが磁気結合された状態で、所定の周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）の信号を開磁路コイル２６から送信し、また開磁路コイル２６で受信することで、当該通信相手との近距離無線通信を行う。

このようにして、単一の開磁路コイル２６が、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０（ＤＣ−ＤＣコンバータ回路）のチョークコイルと、ＲＦ回路ブロック３０（アンテナ回路）のアンテナコイルとに兼用される。これにより、前記チョークコイルと前記アンテナコイルとを別体に設ける従来構成とは異なり、前記チョークコイルが前記アンテナコイルの磁気特性を損なう懸念なしに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路と前記アンテナ回路との近接配置、及び部材の兼用による装置の小型化が可能になる。その結果、前記アンテナコイルの磁気特性を確保しつつ小型化が可能な無線通信装置が得られる。

なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路２０１、２０２、２０３は、ＲＦ回路ブロック３０が開磁路コイル２６で送受信する信号の周波数である第１周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）とは異なる第２周波数でスイッチング動作を行ってもよい。前記第２周波数は、前記第１周波数よりも低い周波数（例えば１０ＭＨｚ）であってもよく、前記第１周波数の整数分の１の周波数と異なっていてもよい。

これにより、スイッチングＩＣ２５が発するスイッチングノイズ及びその高調波が、ＲＦ回路ブロック３０で処理する近距離無線通信のための信号から周波数分離できるので、スイッチング動作が近距離無線通信に及ぼす悪影響（例えば、Ｓ／Ｎ比の劣化など）が容易に排除できる。具体的には、スイッチングＩＣ２５が発する非所望の信号をバンドパスフィルタで除去し、またアンテナの共振周波数からのずれにより空間への放射を抑制することができる。

また、スイッチングＩＣ２５から開磁路コイル２６に流れる電流の直流成分がＲＦＩＣ３５に流入することで不都合が生じる場合、開磁路コイル２６を、コンデンサを介してＲＦＩＣ３５に接続してもよい。例えば、キャパシタＣ３、Ｃ４によって構成される直流カット回路は、そのような直流成分がＲＦＩＣ３５に流入することを阻止している。

次に、無線通信装置１の構造的な特徴について説明する。

図５は、無線通信装置１の具体例である無線通信装置１ａの要部の構成の一例を示す斜視図である。図５に示すように、無線通信装置１ａの要部は、ＲＦ回路ブロック３０を形成したプリント配線板４０ａに、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０の具体例であるＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０ａを実装して構成される。

ＲＦ回路ブロック３０は、プリント配線板４０ａの所定の配線が形成された領域に、ＲＦＩＣ３５及び整合回路３６を構成するインダクタＬ１、Ｌ２及びキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５（図示省略）を実装して形成される。ＲＦ回路ブロック３０とＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０ａとは、プリント配線板４０ａに形成した配線で接続される。

ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０ａは、開磁路コイル２６の一具体例である開磁路コイル２６ａを形成した磁性体基板１０ａの一方主面に、スイッチングＩＣ２５とコンデンサ２８、２９を実装して構成される。

図６は、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０ａの構成の一例を示す断面図であり、特には、磁性体基板１０ａの断面構造の一例を概念的に示している。図示の簡明のため、同種の構成要素を同じ模様で示して符号を適宜省略し、また、厳密には別断面にある構成要素を同一図面内に示して説明する。

図６に示すように、磁性体基板１０ａは、非磁性体層１１、磁性体層１２、及び非磁性体層１３をこの順に積層して構成される。非磁性体層１１、１３は、磁性体基板１０ａの一方主面の表層及び他方主面の表層としてそれぞれ形成され、磁性体基板１０ａにおいて露出している。図６の例では、磁性体層１２は、磁性体層１２１〜１２５を積層してなる。非磁性体層１１、１３は単層として図示されているが、それぞれ、複数の非磁性体層を積層して構成されてもよい。ここで、磁性体層１２が磁性体コアの一例である。なお、非磁性体層１１、１３は、磁性体基板１０ａの機械的な強度を高めるために有用であるが、必須ではない。

磁性体基板１０ａには、例えば、図２、図３又は図４のＤＣ−ＤＣコンバータ回路を形成する各種の導体が設けられる。前記導体には、非磁性体層１３の露出面に形成された第１電極１８、非磁性体層１１の露出面に形成された第２電極１７、各磁性体層や各非磁性体層の主面に沿って形成された面内導体１６、及び、各磁性体層や各非磁性体層を厚み方向に貫通して形成された層間導体１５が含まれる。

例えば、開磁路コイル２６ａは、磁性体層１２の上面に形成した面内導体と、磁性体層１２の下面に形成した面内導体とを、磁性体層１２の外側面に形成した層間導体（図５を参照）で螺旋状に接続して形成される。つまり、開磁路コイル２６ａは、螺旋状に配置された導体で形成されている。開磁路コイル２６ａの中心軸は、磁性体基板１０ａの主面と略平行である。開磁路コイル２６ａの一端及び他端は、図１〜４に示すコイル端子Ｌｘ１、Ｌｘ２としての第２電極１７に接続されている。

非磁性体層１１、１３は、例えば、低透磁率又は非磁性のセラミックス基材で構成される。磁性体層１２は、例えば、非磁性体層１１、１３と比べて透磁率が大きい磁性セラミックス基材で構成される。非磁性体層１１、１３を構成する各非磁性体層、及び磁性体層１２を構成する各磁性体層を、基材層と総称する。

磁性セラミックスには、例えば、磁性フェライトセラミックスが用いられる。具体的には、酸化鉄を主成分とし、亜鉛、ニッケル及び銅のうち少なくとも１つ以上を含むフェライトが用いられ得る。また、非磁性のセラミックスには、例えば、非磁性フェライトセラミックスやアルミナを主成分とするアルミナセラミックスが用いられ得る。

第１電極１８、第２電極１７、面内導体１６及び層間導体１５には、例えば、銀を主成分とする金属又は合金が用いられ得る。第１電極１８、第２電極１７には、例えば、ニッケル、パラジウム、又は金によるめっきが施されていてもよい。

磁性体基板１０ａの各層を構成する磁性フェライトセラミックスと非磁性フェライトセラミックスはいわゆるＬＴＣＣセラミックス（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）であり、磁性体基板１０ａの焼成温度が銀の融点以下であって、前記導体に銀を用いることが可能になる。抵抗率の低い銀を用いて面内導体１６及び層間導体１５を構成することで、損失が少なく電力効率などの回路特性に優れたＤＣ−ＤＣコンバータ回路が形成される。特に、前記導体に銀を用いることで、例えば大気などの酸化性雰囲気下で磁性体基板１０ａを焼成できる。

磁性体基板１０ａは、例えば、第１電極１８、第２電極１７、面内導体１６及び層間導体１５の対応位置に導体ペーストを配置した非磁性又は磁性の複数のセラミックグリーンシートを未焼成積層体ブロックに一体化し、焼成することにより形成される。

このように形成された磁性体基板１０ａの第１電極１８に、スイッチングＩＣ２５及びコンデンサ２８、２９をリフローはんだ付けなどにより実装して、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０ａが完成する。

ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０ａでは、磁性体基板１０ａを磁性体コアとして開磁路コイル２６ａが形成されている。また、磁性体基板１０ａ上にスイッチングＩＣ２５及びコンデンサ２８、２９を実装してＤＣ−ＤＣコンバータ回路が形成されるので、高密度実装に適した超小型のＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０ａが得られる。

ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０ａを、リフローはんだ付けなどにより、第２電極１７でプリント配線板４０ａに実装することにより、図５に示す無線通信装置１ａの要部が構成される。

図７は、図６の無線通信装置１ａの要部の構成の一例を示す断面図であり、特には、プリント配線板４０ａの断面構造が示されている。プリント配線板４０ａには、輻射ノイズの抑制及び安定した接地電位の供給のために、グランド導体４１ａが広い面積に敷かれている。

磁性体基板１０ａでは、開磁路コイル２６ａの中心軸が磁性体基板１０ａの主面と略平行なので、開磁路コイル２６ａの磁力線４９ａは、グランド導体４１ａによって遮蔽されにくい方向に広がる。つまり、グランド導体４１ａが、開磁路コイル２６ａと通信相手のアンテナコイルとの磁界結合の妨げになりにくいので、グランド導体４１ａによる所期の効果を確保しつつ、良好な近距離無線通信を行うことができる。

以上説明したように、無線通信装置１ａによれば、アンテナコイルを有する無線通信装置であって、当該アンテナコイルの磁気特性を確保しつつ小型化が可能な無線通信装置が得られる。

なお、上記では、開磁路コイル２６ａが主面と略平行な中心軸の周りに形成された磁性体基板１０ａを例示したが、開磁路コイルの配置はこの例には限られない。例えば、開磁路コイルの中心軸が主面に略垂直な磁性体基板を構成することもできる。以下、そのような磁性体基板を用いたＤＣ−ＤＣコンバータモジュールを含む無線通信装置について説明する。

図８は、無線通信装置１ｂの要部の一例を示す斜視図である。図８に示す無線通信装置１ｂは、図５の無線通信装置１ａと比べて、磁性体基板１０ｂを含むＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０ｂ及びプリント配線板４０ｂが異なる。以下、既に説明した事項については適宜説明を省略し、前述と異なる点について主として説明する。

図９は、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０ｂの構成の一例を示す断面図であり、特には、磁性体基板１０ｂの断面構造の一例を概念的に示している。図示の簡明のため、同種の構成要素を同じ模様で示して符号を適宜省略し、また、厳密には別断面にある構成要素を同一図面内に示して説明する。

図９に示すように、磁性体基板１０ｂは、図６の磁性体基板１０ａと比べて、開磁路コイル２６ｂを形成するための導体の配置が異なる。

開磁路コイル２６ｂは、磁性体層１２２、１２３、１２４、１２５を上面視したときの各々の外周端部にループ状に形成した面内導体を、図示していない層間導体で順次螺旋状に接続して形成される。つまり、開磁路コイル２６ｂは、螺旋状に配置された導体で形成されている。開磁路コイル２６ｂの中心軸は、磁性体基板１０ａの主面と略垂直である。開磁路コイル２６ｂの一端及び他端は、図１〜４に示すコイル端子Ｌｘ１、Ｌｘ２としての第２電極１７に接続されている。

このように形成された磁性体基板１０ｂの第１電極１８に、スイッチングＩＣ２５及びコンデンサ２８、２９をリフローはんだ付けなどにより実装して、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０ｂが完成する。

このように構成されるＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０ｂでは、磁性体基板１０ｂを磁性体コアとして開磁路コイル２６ｂが形成される。また、磁性体基板１０ｂ上にスイッチングＩＣ２５及びコンデンサ２８、２９を実装して、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路が形成されるので、高密度実装に適した超小型のＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０ｂが得られる。

ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０ｂは、リフローはんだ付けなどにより、第２電極１７でプリント配線板４０ｂに実装され、図８に示す無線通信装置１ｂの要部が構成される。

図１０は、図８の無線通信装置１ｂの要部の構成の一例を示す断面図であり、特には、プリント配線板４０ｂの断面構造が示されている。プリント配線板４０ｂでは、グランド導体４１ｂは、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０ｂの下方を除外して設けられる。

磁性体基板１０ｂでは、開磁路コイル２６ｂの中心軸が磁性体基板１０ｂの主面に略垂直なので、開磁路コイル２６ｂの磁力線４９ｂは、グランド導体４１ｂと交差する方向に広がる。つまり、グランド導体４１ｂが開磁路コイル２６ｂと通信相手のアンテナコイルとの磁界結合の妨げになり得るため、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０ｂの下方にはグランド導体４１ｂを設けないことで、近距離無線通信の性能を確保している。

以上説明したように、無線通信装置１ｂによれば、アンテナコイルを有する無線通信装置であって、当該アンテナコイルの磁気特性を確保しつつ小型化が可能な無線通信装置が得られる。

（実施の形態２）
実施の形態２に係る無線通信装置は、近距離無線通信のためのアンテナコイルの一部と、ＤＣ−ＤＣコンバータのチョークコイルの一部とを、１つの開磁路コイルで構成した無線通信装置である。以下では、実施の形態２の無線通信装置について、実施の形態１と同等の事項については適宜説明を省略し、実施の形態１と異なる点について主として説明する。

図１１は、実施の形態２に係る無線通信装置２の要部の一例を示す回路図である。図１１に示すように、無線通信装置２は、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２２と、ＲＦ回路ブロック３０とを備える。

ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２２は、図１のＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０と比べて、開磁路コイル２６がコイル２６１とコイル２６２との並列インダクタに変更される。コイル２６１及びコイル２６２は、一方が開磁路コイルで他方が閉磁路コイルで構成されるか、又は両方が開磁路コイルで構成される。ここで、コイル２６１及びコイル２６２が、それぞれチョークコイルの一部及び残部の一例である。

この構成によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２２は、コイル２６１とコイル２６２との並列接続により直流抵抗を低減した並列インダクタで動作するので、電圧の変換効率が向上する。

また、ＲＦ回路ブロック３０は、コイル２６１及びコイル２６２のうち開磁路コイルで構成される少なくとも一方をアンテナコイルとして用いて、近距離無線通信を行うことができる。また、コイル２６１及びコイル２６２の両方が開磁路コイルで構成される場合は、より強い磁界を出力できる。

このようにして、コイル２６１及びコイル２６２のうち開磁路コイルで構成される少なくとも一方が、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０（ＤＣ−ＤＣコンバータ回路）のチョークコイルと、ＲＦ回路ブロック３０（アンテナ回路）のアンテナコイルとに兼用される。

これにより、前記チョークコイルと前記アンテナコイルとを別体に設ける従来構成とは異なり、前記チョークコイルが前記アンテナコイルの磁気特性を損なう懸念なしに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路と前記アンテナ回路との近接配置、及び部材の兼用による装置の小型化が可能になる。その結果、前記アンテナコイルの磁気特性を確保しつつ小型化が可能な無線通信装置が得られる。

次に、無線通信装置２におけるＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２２の構造的な特徴について説明する。ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２２は、図１１に示す回路を形成するための各種の導体が設けられた磁性体基板１０ｃ上に構成される。

図１２は、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２２の構成の一例を示す断面図であり、特には、磁性体基板１０ｃの断面構造の一例を概念的に示している。図示の簡明のため、同種の構成要素を同じ模様で示して符号を適宜省略し、また、厳密には別断面にある構成要素を同一図面内に示して説明する。

図１２に示すように、磁性体基板１０ｃでは、図６の磁性体基板１０ａの開磁路コイル２６ａがコイル２６１、２６２に分割され、コイル２６１、２６２を並列に接続するための面内導体及び層間導体が追加されている。コイル２６１、２６２による並列インダクタの一端及び他端は、図１１に示すコイル端子Ｌｘ１、Ｌｘ２としての第２電極１７に接続されている。

このように形成された磁性体基板１０ｃの第１電極１８に、スイッチングＩＣ２５及びコンデンサ２８、２９をリフローはんだ付けなどにより実装して、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２２が構成される。

ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２２を用いることで、チョークコイルとアンテナコイルとが兼用され、回路の近接配置、及び部材の兼用による装置の小型化が可能になる。その結果、前記アンテナコイルの磁気特性を確保しつつ小型化が可能な無線通信装置が得られる。

なお、上記では、磁性体基板１０ｃの主面と略平行な中心軸の周りに形成された開磁路コイルをコイル２６１、２６２に分割して並列に接続した並列インダクタを例示したが、並列インダクタの構成はこの例には限られない。例えば、図９に示すような、中心軸が磁性体基板の主面に略垂直な開磁路コイルをコイル２６１、２６２に分割して並列に接続して並列インダクタを構成してもよい。さらには、コイル２６１の中心軸とコイル２６２の中心軸とがずれていてもよく、一方の中心軸が磁性体基板の主面と略平行で、かつ他方の中心軸が磁性体基板の主面と略垂直であってもよい。このように変形された並列インダクタもアンテナコイルとチョークコイルとに兼用が可能であり、上述の効果が得られる。

（実施の形態３）
実施の形態３に係る無線通信装置は、近距離無線通信のためのアンテナコイルの一部と、ＤＣ−ＤＣコンバータのチョークコイルの一部とを、１つの開磁路コイルで構成した無線通信装置である。以下では、実施の形態３の無線通信装置について、実施の形態１と同等の事項については適宜説明を省略し、実施の形態１と異なる点について主として説明する。

図１３は、実施の形態３に係る無線通信装置３の要部の一例を示す回路図である。図１３に示すように、無線通信装置３は、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２３と、ＲＦ回路ブロック３０とを備える。

ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２３は、図１のＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０と比べて、開磁路コイル２６が開磁路コイル２６３とコイル２６４との直列インダクタに変更される。コイル２６４は開磁路コイルであっても閉磁路コイルであってもよい。ここで、開磁路コイル２６３及びコイル２６４が、それぞれチョークコイルの一部及び残部の一例である。

この構成によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２３は、開磁路コイル２６３とコイル２６４との直列接続による直列インダクタで動作するとともに、ＲＦ回路ブロック３０は、開磁路コイル２６３をアンテナコイルとして用いて、近距離無線通信を行うことができる。

そのため、開磁路コイル２６３を前記アンテナコイルに適したＬ値に設計した上で、前記チョークコイルのＬ値の不足をコイル２６４で補うことができる。また、近距離無線通信のための信号に対して、スイッチングＩＣ２５とコイル２６４とを含む信号経路のインピーダンスが大きくなるように設計することで、前記信号を開磁路コイル２６３に優先的に流し、近距離無線通信の性能を確保することもできる。

このようにして、開磁路コイル２６３が、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２０（ＤＣ−ＤＣコンバータ回路）のチョークコイルと、ＲＦ回路ブロック３０（アンテナ回路）のアンテナコイルとに兼用される。

これにより、前記チョークコイルと前記アンテナコイルとを別体に設ける従来構成とは異なり、前記チョークコイルが前記アンテナコイルの磁気特性を損なう懸念なしに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路と前記アンテナ回路との近接配置、及び部材の兼用による装置の小型化が可能になる。その結果、前記アンテナコイルの磁気特性を確保しつつ小型化が可能な無線通信装置が得られる。

次に、無線通信装置３におけるＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２３の構造的な特徴について説明する。ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２３は、図１３に示す回路を形成するための各種の導体が設けられた磁性体基板１０ｄ上に構成される。

図１４は、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２３の構成の一例を示す断面図であり、特には、磁性体基板１０ｄの断面構造の一例を概念的に示している。図示の簡明のため、同種の構成要素を同じ模様で示して符号を適宜省略し、また、厳密には別断面にある構成要素を同一図面内に示して説明する。

図１４に示すように、磁性体基板１０ｄでは、図６の磁性体基板１０ａの開磁路コイル２６ａが開磁路コイル２６３として用いられ、コイル２６４を形成する面内導体及び層間導体が追加されている。コイル２６４は、図９の開磁路コイル２６ｂと類似の面内導体及び層間導体により形成されるが、開磁路コイル２６ｂとは異なり、磁性体層１２の内部に閉磁路コイルとして形成される。

さらに、開磁路コイル２６３とコイル２６４とを直列に接続する面内導体及び層間導体が追加され、開磁路コイル２６３の一端及び他端は、図１３に示すコイル端子Ｌｘ１、Ｌｘ２としての第２電極１７に接続されている。

ここで、開磁路コイル２６３の中心軸は磁性体基板１０ｄの主面と略平行であり、コイル２６４の中心軸は磁性体基板１０ｄの主面と略垂直であり、互いにずれている。そのため、開磁路コイル２６３とコイル２６４との磁気結合が低減するので、近距離無線通信のための信号のＳ／Ｎ比の低下が抑制できる。

このように形成された磁性体基板１０ｄの第１電極１８に、スイッチングＩＣ２５及びコンデンサ２８、２９をリフローはんだ付けなどにより実装して、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２３が構成される。

ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール２３を用いることで、単一の開磁路コイルがチョークコイルとアンテナコイルとに兼用され、回路の近接配置、及び部材の兼用による装置の小型化が可能になる。その結果、前記アンテナコイルの磁気特性を確保しつつ小型化が可能な無線通信装置が得られる。

（変形例）
以上、本発明の実施の形態に係る無線通信装置について説明したが、本発明は、個々の実施の形態には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

例えば、上記の実施の形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュールのチョークコイルを、ＲＦ回路ブロックから近距離無線通信用のアンテナコイルとして利用する態様を例示したが、逆でもよい。すなわち、近距離無線通信モジュールのアンテナコイルを、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路ブロックからチョークコイルとして利用する態様であっても、単一の開磁路コイルをチョークコイルとアンテナコイルとに兼用することによる効果は発揮される。

また、例えば、上記の実施の形態では、ＲＦ回路ブロックの機能として近距離無線通信を例示したが、この例には限定されない。ＲＦ回路ブロックは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）など、チョークコイルの少なくとも一部をアンテナコイルとして利用する無線通信機能であれば、どのような機能を有してもよい。

また、例えば、上記の実施の形態では、基板として複数のセラミック層を積層してなるセラミック多層基板を例示したが、複数の樹脂層を積層してなる樹脂多層基板であってもよいし、セラミックや樹脂の単層基板であってもよい。

本発明は、例えば、アンテナコイルを有する無線通信装置における、当該アンテナコイルの磁気特性の確保及び装置の小型化に広く利用できる。

１、１ａ、１ｂ、２、３ 無線通信装置
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 磁性体基板
１１、１３ 非磁性体層
１２、１２１〜１２５ 磁性体層
１５ 層間導体
１６ 面内導体
１７ 第２電極
１８ 第１電極
２０、２０ａ、２０ｂ、２２、２３ ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ スイッチングＩＣ
２６、２６ａ、２６、２６３ 開磁路コイル
２８、２９ コンデンサ
３０ ＲＦ回路ブロック
３５ ＲＦＩＣ
３６ 整合回路
４０ａ、４０ｂ プリント配線板
４１ａ、４１ｂ グランド導体
４９ａ、４９ｂ 磁力線
２０１、２０２、２０３ ＤＣ−ＤＣコンバータ回路
２６１、２６２、２６４ コイル

Claims (11)

1. スイッチングＩＣと、前記スイッチングＩＣに接続されたチョークコイルと、を含んで構成されるＤＣ−ＤＣコンバータ回路と、
   ＲＦＩＣと、前記ＲＦＩＣに接続されたアンテナコイルと、を含んで構成されるアンテナ回路と、
   開磁路コイルと、
   を備え、
   前記チョークコイルの少なくとも一部と前記アンテナコイルの少なくとも一部とが前記開磁路コイルで構成されている、
   無線通信装置。
2. 前記開磁路コイルは、磁性体コアの表面に螺旋状に配置されたコイル導体で形成されている、
   請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記磁性体コアは複数の磁性体層を積層してなる磁性体多層基板である、
   請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記チョークコイルの残部は、前記磁性体多層基板の内部に螺旋状に配置されたコイル導体で形成された閉磁路コイルである、
   請求項３に記載の無線通信装置。
5. 前記チョークコイルの前記一部と残部とは前記スイッチングＩＣに並列に接続されている、
   請求項１に記載の無線通信装置。
6. 前記チョークコイルの前記一部と残部とは前記スイッチングＩＣに直列に接続されている、
   請求項１に記載の無線通信装置。
7. 前記チョークコイルの前記一部と前記残部とは中心軸が互いにずれた位置に配置されている、
   請求項６に記載の無線通信装置。
8. 前記アンテナコイルの前記一部はコンデンサを介して前記ＲＦＩＣに接続されている、
   請求項１に記載の無線通信装置。
9. 前記ＲＦＩＣは、第１周波数の信号を前記アンテナコイルで送受信し、
   前記スイッチングＩＣは、前記第１周波数と異なる第２周波数でスイッチング動作を行う、
   請求項１に記載の無線通信装置。
10. 前記第２周波数は前記第１周波数よりも低い、
    請求項９に記載の無線通信装置。
11. 前記第２周波数は、前記第１周波数の整数分の１の周波数と異なる、
    請求項１０に記載の無線通信装置。

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