JP4013987B1

JP4013987B1 - アンテナ装置

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Publication number: JP4013987B1
Application number: JP2006237272A
Authority: JP
Inventors: 宏充伊藤; 浩行久保; 邦明用水
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-07-07
Filing date: 2006-09-01
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2026-09-01
Also published as: JP2008035459A; EP2040334A1; US20120112978A1; KR20110025995A; CN101479886A; US8354971B2; TW200805793A; KR101051816B1; EP2040334B1; EP2040334A4; US8125401B2; TWI337428B; KR101132460B1; CN101479886B; US20090096694A1; US20110156978A1; US8698686B2; WO2008004325A1; KR20090021196A

Abstract

【課題】携帯電子機器の筐体の厚みを増すことなく面実装が可能で受信感度の高いＲＦＩＤ用アンテナ装置を提供する。
【解決手段】
回路基板１上に面実装される磁性体コア２を有するアンテナ装置であり、所定の間隔ｄを隔てて形成された一対のコイル部Ａとコイル部Ｂを有し、コイル部Ａとコイル部Ｂは接続導体６で接続されており、磁性体コアの端部は実装される回路基板側に向かう屈曲部、或いは屈曲部を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯電子機器に内蔵されるアンテナ等に利用可能なアンテナ装置に関するものである。

外部機器と電磁界信号を介して通信するＲＦＩＤ（Radio Frequency-Identification：電波方式認識）用の無線タグを搭載した携帯電話端末等の携帯電子機器においては、例えば特許文献１・特許文献２に示されている様に、アンテナコイルが筐体内に実装されている。

特許文献１では、外部からのデータキャリア信号を携帯電話端末の内部の基板に実装したアンテナコイルで受け、リーダ・ライタとの間で非接触でデータを送受信するものである。この特許文献１のアンテナコイルは、平板状の磁性体コアに平板状のコイルを貼り付けた一般的なコイルであり、アンテナコイルの軸方向が実装基板に対して垂直となるように、すなわち携帯電話端末の筐体の平面に対して垂直となるように載置されている。

特許文献２のアンテナコイルは電波時計やＲＦＩＤシステム用のアンテナとして用いられるものであって筐体内部に設置されるものである。このアンテナコイルは磁性体からなる磁心にコイルが巻回されており、磁心の端部を隣接する筐体または隣接する筐体内部の金属部から遠ざかる方向に曲げたものである。このような構成とすることにより、筐体内部に入射する多くの磁束を収束させることができ、高感度なアンテナにすることができる。
特開２００４−１５３４６３特開２００６−０５０５２２

前記アンテナコイルを備えたＲＦＩＤ搭載携帯電話端末を定期券代わりに自動改札にかざして通信し、利用者情報のやりとりを行って改札を行うシステムが考案されている。通常利用者は携帯電話端末の主面をリーダ・ライタの検知面に対して水平にかざす。この場合、リーダ・ライタから放射される磁束のほとんどが携帯電話端末の主面に対して垂直に入射する。携帯電話端末の筐体の内部には、液晶表示パネル、キーボード、ＲＦ回路基板、電池等が内蔵されている。通常これらは面状のグランド電極を備えているため、携帯電話端末の主面に対して垂直な方向の磁束は、携帯電話端末をそのまま貫くことができない。

特許文献１に記載のアンテナコイルは、コイル軸が回路基板の主面に垂直となるように載置されている。従って、上述したような通信形態を採った場合には携帯電話端末の筐体内に進入した磁束がアンテナコイルのコイル軸を通るため、アンテナコイルに電流を励起させることができる。しかしながら、特許文献１においては磁性体コアの側面積が小さいため、アンテナコイルを通過した磁束の放射効率が悪い。そのため、携帯電話端末に磁束が進入しにくく、アンテナコイルに発生する電流が非常に微弱になるため、最適なアンテナ感度が実現されないという問題があった。

一方、特許文献２に記載のアンテナコイルは、コイル軸が回路基板の主面に水平となる方向に設置されるよう考案されたものである。特許文献２に記載のアンテナコイルにおいては、磁心の中央部にはコイルが巻回されているため、コイルが巻回されていない曲げられた端部に磁束が進入し得る。通常利用者が携帯電話端末を改札機のリーダ・ライタにかざす場合、リーダ・ライタに携帯電話端末の中央部をかざす傾向がある。しかしながら、特許文献２に記載のアンテナコイルにおいては端部で磁束を捕える構造であるため、中央部をリーダ・ライタにかざした場合には入射した磁束によりアンテナコイルに励起される電流が微弱である。すなわち、リーダ・ライタである改札機と正常に通信できる確率が非常に低くなる。改札機との通信が正常に行われない場合、自動改札機はその携帯電話端末の利用者の入場を遮断する。大都市圏通勤ラッシュ時においては、単位時間あたりに改札機を通過する人数が非常に多いため、自動改札システムが通信異常により人の流れを頻繁に遮断した場合大きな混乱が発生すると考えられる。

このようなアンテナコイルの通信性能を向上するために、特許文献２に記載のアンテナコイルをコイル軸が携帯電話端末の主面に対して垂直となるように設置することが考えられる。しかしながら、このような設置方法では筐体の厚みが増してしまうという問題が発生する。仮にこのように設置できたとしても、携帯電話端末の中央部には前述したグランド電極が存在するため、この影響を避けて携帯電話端末の隅部に設置せざるを得ない。上述した通り、通常利用者が携帯電話端末を改札機のリーダ・ライタにかざす場合、リーダ・ライタに携帯電話端末の中央部をかざす傾向があり、リーダ・ライタの最も有効に通信が可能な領域から携帯電話端末のアンテナコイルのコイル軸がずれる可能性が大きくなり、最適な通信状態を確保し難いという問題があった。

本発明は上記問題に鑑みて成されたものである。本発明の目的は携帯電話端末の回路基板に面実装が可能、もしくは筐体の内側に実装が可能とされ、薄型化が可能で、リーダ・ライタとの良好な通信を達成することを可能とするアンテナ装置を提供することである。

上記問題点を解決するために本願の各発明は以下のように構成する。

請求項１に係る発明は、第１の主面と該第１の主面に対向する第２の主面を有する磁性体コアの前記第１の主面に形成され、コイル軸が前記第１の主面に垂直で、中央に開口部が設けられたコイルを備えるアンテナコイルと、回路基板と、を有し、前記磁性体コアの前記第２の主面が前記回路基板の実装面に対向するように、前記アンテナコイルが前記回路基板に実装されたアンテナ装置であって、前記磁性体コアは、前記開口部に到来し前記回路基板の主面に沿って透過する磁束を屈曲させる屈曲部を、少なくとも一端部に備え、前記屈曲部により前記磁束を前記回路基板側に屈曲させて、前記回路基板の側面に回り込ませることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、磁性体コアの周囲にそれぞれ巻回され、所定の間隔を有した状態で隣接し、互いに接続された２つのコイル部からなるコイルを備えるアンテナコイルと、回路基板と、を有し、コイル軸が前記回路基板の主面と平行になるように、前記アンテナコイルが前記回路基板に実装されたアンテナ装置であって、前記磁性体コアは、隣接するコイル部間に到来し前記回路基板の主面に沿って透過する磁束を屈曲させる屈曲部を、隣接するコイル部の外側にある一端部に備え、前記屈曲部により前記磁束を前記回路基板側に屈曲させて、前記回路基板の側面に回り込ませることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、２つの磁性体コアの周囲にそれぞれ巻回され、所定の間隔を有した状態で隣接し、互いに接続された２つのコイル部からなるコイルを備えるアンテナコイルと、回路基板と、を有し、コイル軸が前記回路基板の主面と平行になるように、前記アンテナコイルが前記回路基板に実装されたアンテナ装置であって、少なくとも一方の前記磁性体コアは、隣接するコイル部間に到来し前記回路基板の主面に沿って透過する磁束を屈曲させる屈曲部を、隣接するコイル部の外側にある一端部に備え、前記屈曲部により前記磁束を前記回路基板側に屈曲させて、前記回路基板の側面に回り込ませることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、前記屈曲部の端面の少なくとも一部は、平面視して前記回路基板の外部に位置することを特徴とする。

請求項７に係る発明は、前記アンテナコイルは前記回路基板と間隔を有した状態で実装されていることを特徴とする。

請求項９に係る発明は、前記コイルは電極パターンが形成されたフレキシブル基板を前記磁性体コアに巻装してなることを特徴とする。

請求項８に係る発明は、前記アンテナコイルは、前記磁性体コアの前記回路基板と対向する面に前記コイルと絶縁された電極膜を有することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、前記２つのコイル部それぞれのコイル軸は共通していることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、前記２つのコイル部それぞれは、互いに平行で、該コイル軸に垂直な任意の平面に投影された各コイル部のコイル断面の少なくとも一部が重なり合う範囲内で、各コイル軸がずれていることを特徴とする。

請求項１０に係る発明は、各コイル部は前記回路基板上に形成された電極パターンにより接続されていることを特徴とする。

請求項１１に係る発明は、各コイル部は前記回路基板とは異なる基板上に形成された電極パターンにより接続されていることを特徴とする。

請求項１２に係る発明は、各コイル部は前記コイル軸方向に貫く共通の磁束により起電力が生じないように接続されていることを特徴とする。

請求項１３に係る発明は、各コイル部は前記コイル軸に対するコイルの巻回方向が互いに異なっていることを特徴とする。

この発明によれば、携帯電話端末の回路基板に面実装が可能、もしくは筐体の内側に実装が可能であり、薄型化することができるアンテナ装置が得られる。また、アンテナコイルの端部の磁気抵抗が小さくなるため、アンテナコイルに進入した磁束が磁性体コアを通過し易い構造となり、アンテナ感度が向上して、リーダ・ライタとの良好な通信を達成するアンテナ装置が得られる。

以下に本発明の実施形態を図を用いて説明する。

第１の実施例を図１を用いて説明する。図１は本発明に係る第１の実施例であるアンテナ装置１０６の斜視図である。

回路基板１の主面にアンテナコイル２０６が密着して実装されている。アンテナコイル２０６は接着剤や両面テープを用いることにより容易に回路基板１に密着させることができる。回路基板１は携帯電話端末内に配設される基板であり、この基板上には図示しないＲＦ回路や制御回路等が形成される。回路基板１は携帯電話端末の主面と平行となるように筐体内に配設されている。また、回路基板１において、アンテナコイル２０６が実装された面と対向する面には全面にグランド電極（図示せず）が形成されている。

アンテナコイル２０６は磁性体コア６０とコイル７０によって構成される。磁性体コア６０は第１の主面と第２の主面を有し、第１の主面と第２の主面とは対向しており、第２の主面が回路基板と対向している。また、磁性体コア６０の両端部には回路基板１の側面に沿う屈曲部６１，６２が形成されている。すなわち、磁性体コア６０は回路基板１の側面付近で屈曲している。そして、磁性体コア６０が回路基板１を挟み込む形で屈曲しているため、磁性体コア６０の端面は回路基板１上にない。なお、磁性体コアの端面とは磁性体コアが屈曲する方向に向き、磁性体コアの先端に位置する面を意味するものとし、本実施例においては、屈曲部６１，６２の回路基板１と平行な関係にある面を示すものとする。磁性体コア６０の回路基板１と対向しない第１の主面には、コイル導体６５によりコイル７０が形成されている。コイル７０は、平面内で渦巻き形状を描くものであり、コイル軸は第１の主面に対して垂直である。コイル７０の中心にはコイル導体６５が形成されない開口部６３が設けられている。開口部６３を設けることによって、アンテナコイル２０６への磁束の進入をコイル導体６５が阻害せず、磁性体コア６０の第１の主面の垂直方向からの磁束を入射させることができる。コイル７０の導体端６６にはスルーホールが設けられており、回路基板１のアンテナコイル２０６と対向する面に設けられた電極（図示せず）とコイル７０の導体端６６とが半田付けによって電気的に接続され、最終的に端子７に接続されている。コイル７０の導体端６６と反対側の導体端は端子８に接続されている。端子７，８は回路基板１上に形成されたパターン電極であり、回路基板１上の図示しないＲＦＩＤ処理回路に接続されている。

アンテナ装置１０６の上方から到来する磁束は、コイル開口部６３に入射しコイル７０に電流を誘起する。コイル開口部６３を大きくすることによって、入射する磁束は増加し誘起される電流も大きくなるため、好ましい。磁性体コア６０に入射した磁束は、回路基板１にグランド電極が形成されているため回路基板１を貫くことができない。磁束は磁性体コア６０内で分岐し、主として屈曲部６１，６２から外部へ出る。磁性体コア６０は両端部に屈曲部６１，６２を有するため、磁性体コア６０の端部において、各主面に対して垂直な断面の面積が大きくなる。そのため、磁性体コア６０の端部での磁気抵抗が減少し磁性体コア６０内を磁束が通過し易くなる。また、屈曲部６１，６２の端面は回路基板１上になく、平面視すると回路基板１の外部に位置しているため、磁束は端面を含む屈曲部の表面全体から放射される。したがって、磁束の放射効率が非常に良く、さらに磁束が磁性体コア６０内を通過し易い構造となっている。なお、この形態の実施例においてはコイル７０を磁性体コア６０の第１の主面に渦巻き状に形成しているため、以下の実施例に比較して磁性体コア６０は薄く形成することが可能である。

次に第２の実施例を図２を用いて説明する。図２は本発明に係る第２の実施例であるアンテナ装置１００の斜視図である。図１と同じ部分を示す部分には同じ番号を付し説明を省略する。

回路基板１にアンテナコイル２００が密着して実装されている。アンテナコイル２００には一体の磁性体コア２が用いられている。磁性体コア２の両端は、回路基板１の側面付近で屈曲し、回路基板１の側面に沿う方向に延びる屈曲部２０，２１が形成されている。磁性体コア２の屈曲部２０，２１を除く部分には、コイル導体４が磁性体コア２の周囲に巻回されることによりコイル部Ａが形成されており、コイル導体５が磁性体コア２の周囲に巻回されることによりコイル部Ｂが形成されており、コイル部Ａとコイル部Ｂにより一組のコイルを成す。コイル部Ａとコイル部Ｂのコイル軸方向に屈曲部２０，２１が形成されている。また、コイル部Ａとコイル部Ｂのコイル軸は回路基板１の実装面と平行であり、両者のコイル軸は共通している。各コイル部は作図の都合上８ターンしか図示していないが、ターン数はこれに限らない。コイル部Ａとコイル部Ｂは所定の間隔ｄを隔てて形成されており、コイル非形成部３が形成されている。コイル非形成部３により磁性体コア２に磁束を進入させることができる。コイル部Ａの右端部とコイル部Ｂの左端部は接続導体６により直列に接続されて一組のコイルを形成している。この一組のコイルを形成するコイル導体４，５と接続導体６は一体の銅線により構成されており、磁性体コア２の周囲に銅線を巻回することによってコイル部Ａとコイル部Ｂが形成される。コイル部Ａとコイル部Ｂはコイル軸に対する巻回方向が逆とされており、両コイル軸に沿って磁性体コアを貫く磁束に対してはこの一体のコイルは電流を誘起しない。端子７はコイル部Ａの始端（終端）に接続されており、端子８はコイル部Ｂの終端（始端）に接続されている。端子７，８とコイルの端部とは半田付けによって電気的に接続することができる。端子７，８は回路基板１上に形成されたパターン電極であり、回路基板１上の図示しないＲＦＩＤ処理回路に接続されている。

図３は図２に示したアンテナ装置１００のコイル軸に沿った断面概念図である。図３は断面概念図であるため、図２の寸法関係を幾分誇張して示してある。図３において、図２と同じ部分を示す部分には同じ番号を付し説明を省略する。

アンテナ装置１００の上方から到来する、すなわち携帯電話端末の主面から到来する磁束３００，３０１は、回路基板１にグランド電極が設けられているため回路基板１を貫くことができない。磁束３００，３０１はアンテナコイル２００のコイル部Ａとコイル部Ｂの間に設けられたコイル非形成部３から磁性体コア２内に進入し、コイル軸に沿って磁性体コア２内を通過し端面９，１０から外部へ出る。なお、本実施例において端面９，１０とは、磁性体コア２が屈曲する方向を向き、磁性体コア２の先端に位置する面を意味するものとする。磁性体コア２はコイル部Ａとコイル部Ｂそれぞれの外側が回路基板１側に曲げられているため、ＣＣ断面及びＤＤ断面の面積が大きくなり磁束の出口付近での磁気抵抗が減少し磁性体コア２内を磁束が通過し易くなる。磁性体コアが回路基板１とは逆側に曲げられている場合においても同様の効果が発生する。磁性体コアが回路基板１側に曲げられている場合には、図示したように磁束３００，３０１も回路基板１側に曲げられる成分が発生し、回路基板１側に曲げられた磁束の進路は磁束本来の進路に沿ったものであり、磁性体コア２内をさらに通過し易くなるため、より好ましい。尚、アンテナ装置１００においては磁性体コア２の両端部にそれぞれ屈曲部２０，２１を設けたが、必ずしも両端部に設ける必要はない。また、磁性体コア２の一方端部は回路基板１側に曲げられ、他方端部は回路基板１とは逆側に曲げられていても良い。但し、両側に回路基板１側に曲がる屈曲部を設けた方がより効果は大きいため、好ましい。

コイル部Ａとコイル部Ｂは巻回方向が逆であるため、コイル部Ａにおいて磁束３００により励起される電流のコイル軸に対する周回方向と、コイル部Ｂにおいて磁束３０１により励起される電流のコイル軸に対する周回方向とは一致する。コイル部Ａとコイル部Ｂは接続導体６により図２の如くコイル部Ａの右端とコイル部Ｂの左端とが接続されているため、コイル部Ａに励起される電流とコイル部Ｂに励起される電流は打ち消し合うことがない。これより端子７及び端子８から大きな信号を取り出すことが可能となる。

なお、本実施例においては磁性体コア２が実装された回路基板１の面と対向する面にグランド電極が形成された構成としたが、例えば多層の回路基板の中間層にグランド電極が形成されている構成によっても上記実施例と同様の作用を奏するアンテナ装置とすることができる。また、コイル部Ａを形成するコイル導体４とコイル部Ｂを形成するコイル導体５、接続導体６は別体の銅線によって構成され、それぞれが半田付けによって電気的に接続されていても良い。さらに、本実施例においてはコイル部Ａとコイル部Ｂとが直列に接続される構造としたが、コイル部Ａとコイル部Ｂとが並列に接続されていても良い。

次に第３の実施例を図４を用いて説明する。図４は本発明に係る第３の実施例であるアンテナ装置１０１の斜視図である。図２と同じ部分を示す部分には同じ番号を付し説明を省略する。

コイル部Ａとコイル部Ｂは回路基板１上に形成された導体パターン３０により接続されている。導体パターン３０は回路基板１にパターン印刷等により形成可能である。コイル部Ａの端部と導体パターン３０の端部、コイル部Ｂの端部と導体パターン３０の端部とは半田付けされ導通する。ここでは、コイル部Ａのコイル軸に対する巻回方向とコイル部Ｂのコイル軸に対する巻回方向とは同一方向とされている例を示す。図３で示したような磁束の通過により、コイル部Ａにおいて誘起される電流とコイル部Ｂにおいて誘起される電流とが打ち消し合わないように、図４の如くコイル部Ａの左端部とコイル部Ｂの左端部とを導体パターン３０により接続すればよい。なお、第３の実施例においても第２の実施例と同様に磁性体コア２に形成した接続導体を用いてコイル部Ａとコイル部Ｂを接続しても良い。ただし、このような構成を採る場合には、磁性体コア２に形成した接続導体とコイル部Ａ，Ｂが交差することによってコイル部Ａ，Ｂの端部以外の箇所で電流が導通する可能性があるため、交差部分には絶縁層を形成する必要がある。

磁性体コア２はアンテナ装置１００と異なる形状の屈曲部２２，２３を有する。屈曲部２２，２３は回路基板１の側面に沿って形成された個所である。アンテナ装置１０１の様な構成としたとき、図３に対応するＣＣ断面とＤＤ断面は面積が更に大きくなり、磁性体コア２の端部における磁気抵抗が更に減少し磁束が通過し易くなってアンテナの感度が上昇する。また、磁束を回路基板側に曲げる作用も増すため、より好ましい。

次に第４の実施例を図５を用いて説明する。図５は本発明に係る第４の実施例であるアンテナ装置１０２の斜視図である。図２と同じ部分を示す部分には同じ番号を付し説明を省略する。

コイル部Ａの右端部とコイル部Ｂの左端部は回路基板１上に形成された導体パターン３１により接続されている。ここでは、第２の実施例と同様にコイル部Ａのコイル軸に対する巻回方向とコイル部Ｂのコイル軸に対する巻回方向は逆になっている。第２の実施例と異なる点は、磁性体コア２上に形成した導体ではなく、回路基板１上に形成した導体パターン３１にてコイル部Ａとコイル部Ｂを接続した点および磁性体コア２は両端部に２段階の屈曲部２４，２５を有する点である。このように屈曲部は３段階以上になっていてもよい。これにより、磁性体コアの成形、焼成時に生じるクラックを防止することができる。電気特性面の効果としては第２の実施例と略同様である。

次に第５の実施例を図６を用いて説明する。図６は本発明に係る第５の実施例であるアンテナ装置１０３の斜視図である。図２と同じ部分を示す部分には同じ番号を付し説明を省略する。

コイル部Ａ、コイル部Ｂと接続導体６の構成は第２の実施例と同様である。磁性体コア２の両端部は角張ることなく湾曲し、屈曲部２６，２７が形成されている。磁性体コア２の成形において、まず平板状に磁性体コアをプレス成形もしくはモールド成形し、未焼結の状態で曲げ加工を行った後焼成することにより、このような形状の磁性体コアを容易に作成することができる。第３の実施例、及び第４の実施例の様な複雑な形状のものをプレス成形するのに比較して金型費が安くなるため安価に磁性体コアを製造できる。電気特性面の効果としては第２の実施例と同様である。

次に第６の実施例を図７を用いて説明する。図７は本発明に係る第６の実施例であるアンテナ装置１０４の斜視図である。図６と同じ部分を示す部分には同じ番号を付し説明を省略する。

アンテナ装置１０４は２つに分割された磁性体コア４０，４１を有する。磁性体コア４０にはコイル部Ａがコイル導体４により形成されており、磁性体コア４１にはコイル部Ｂがコイル導体５により形成されており、一対のコイルを成す。磁性体コア４０，４１はコイル部Ａとコイル部Ｂのそれぞれのコイル軸が共通となるように、所定の間隔ｅを隔てて回路基板上に載置されている。コイル部Ａの右端部とコイル部Ｂの左端部は回路基板上に形成された導体パターン３２で接続されている。磁性体コアが分割されていることと、コイル部Ａとコイル部Ｂが回路基板上の導体パターン３２で接続されていることを除けば、その他の構成は第５の実施例と同様である。このような構成にすることにより、コイル部Ａを形成した磁性体コア４０とコイル部Ｂを形成した磁性体コア４１とを全く同じ部品とすることができる。各コイル単体は構成が非常に簡単であるため、量産性に優れ安価に製造することができる。

コイル非形成部５０において、回路基板１の上方から回路基板１にほぼ垂直に到来する磁束は回路基板１に設けられたグランド電極を貫くことができないため回路基板１の面に沿う方向に曲げられる。この曲げられた磁束が磁性体コアの回路基板１上の端部５１，５２から磁性体コア内に進入し、コイル部Ａ及びコイル部Ｂに電流を励起する。アンテナ装置１０４を通過する磁束の概念図は図３に示したものとほぼ等しい。

次に第７の実施例を図８を用いて説明する。図８は本発明に係る第７の実施例であるアンテナ装置１０８の斜視図である。図７と同じ部分を示す部分には同じ番号を付し説明を省略する。

磁性体コア４０，４１とコイル部Ａ，Ｂの形成方法は第６の実施例と同様である。第６の実施例と異なる点は、コイル部Ａとコイル部Ｂのコイル軸が異なっている点である。コイル軸に垂直な任意の平面に投影されたコイル部Ａのコイル断面とコイル部Ｂのコイル断面が、重なり合う部分と重なり合わない部分を有するように、磁性体コア４０と磁性体コア４１は回路基板１上に配置される。磁性体コア４０と磁性体コア４１の配置場所をずらすことによって、コイル部Ａとコイル部Ｂのコイル軸もずれることとなる。このような配置方法によって、分離されている磁性体コア４０，４１それぞれの実装位置の微調整が可能となるため、回路基板の設計上の自由度が増す。

なお、本実施例に係るアンテナ装置１０８は、第６の実施例に係るアンテナ装置と比較して通信距離の劣化がほとんどない。コイル軸に垂直な任意の平面に投影されたコイル部Ａのコイル断面とコイル部Ｂのコイル断面が、コイル軸方向から見て重なり合う部分と重なり合わない部分を有するように回路基板１に実装されているため、磁性体コア４０と磁性体コア４１の中間に進入した磁束のうちコイル部Ａとコイル部Ｂに導かれない磁束は非常に少ないからである。

上記実施例においては、磁性体コア４０，４１の設置位置を回路基板１に沿ってコイル軸と直交する方向にずらす構成としたが、本発明はこの実施例に限られるものではない。例えば、各磁性体コアの設置位置を回路基板の主面と直交する方向にずらし、各磁性体コアと回路基板との距離が異なるようにする構成や、各磁性体コアを異なる方向を向くように設置してコイル軸をずらす構成でも構わない。

次に実装形態の異なる実施例として第８の実施例を図９を用いて説明する。図９は本発明に係る第８の実施例であるアンテナ装置１０７のコイル軸に沿った断面図である。この実施例は図５に示した第４の実施例であるアンテナ装置１０２において、磁性体コア２を回路基板１に密着させないように配設した場合の断面図を示すものである。図５と同じ部分を示す部分には同じ番号を付し説明を省略する。尚、第４の実施例では、回路基板１上に設けられた導体パターン３１によりコイル部Ａとコイル部Ｂとを接続していたが、本実施例では図６に示した第５の実施例の如く磁性体コア２の側面に設けられた接続導体にて接続されているものとする。またコイル導体４，５の断面は図示を省略する。

本実施例においては、携帯電話端末の筐体７０の断面図を図に加えて説明を行う。筐体７０は磁束を透過する樹脂等で形成されている。磁性体コア２は固定部材７５，７６にて筐体７０に固定されている。固定部材には接着剤、両面テープ等が好適である。また筐体７０に設けられた適宜なホルダに機械的に固定してもよい。固定部材は筐体７０に加わった衝撃を直接磁性体コア２に伝えないようにし、筐体７０と磁性体コア２の線膨張差を吸収するために弾力を持ったものを使用することが好ましい。このように磁性体コア２を筐体７０側に固定した場合、回路基板１と磁性体コア２の間には隙間４００が生じる。尤も隙間４００には回路基板１上に実装される他の電子部品、例えば、ＩＣ、コンデンサ、インダクタ、フィルタ等が存在するがこれらの図示は省略している。

この図においてリーダ・ライタは図の上方にあるものとする。図の上方から到来した磁束３０２は筐体７０を貫き、磁性体コア２のコイル非形成部３から磁性体コア２内に進入する。図３において説明したように、磁性体コア２が回路基板１に密着されている場合には回路基板１に設けられたグランド面により磁束が遮蔽されて磁性体コア２内に導かれ電流が誘起される。本実施例のように隙間２００が存在し、磁性体コア２には磁束を遮蔽するための電極が存在しない場合、磁性体コア２に進入した磁束３０２の一部は磁性体コア２を貫いて回路基板１のグランド面に達しこのグランド面に遮蔽されて隙間４００に導かれる。本実施例においては磁性体コア２の回路基板１に対向する面には全面に遮蔽電極６８が設けられている。遮蔽電極６８は磁性体コア２に導電性部材を用いた板を貼設する方法や磁性体コア２に導電ペーストを塗着させる方法等により形成可能である。遮蔽電極６８によって磁束３０２は磁性体コア２を貫くことができず磁性体コア２内を図の左側に向かう磁束３０３と、磁性体コア２内を図の右側に向かう磁束３０４とに分離する。磁束３０３と磁束３０４は図３において説明したように、コイル部Ａ及びコイル部Ｂに電流を誘起する。遮蔽電極６８は図示していないコイル導体４，５とは電気的に絶縁される必要があるため、遮蔽電極６８は絶縁性接着剤などによって形成された絶縁層を介して磁性体コア２に設けられている。アンテナとして機能するコイル部Ａ，ＢのＱ値を落とさないために遮蔽電極６８はコイル導体４，５が無いコイル非形成部３においても、磁性体コア２に対して透磁率の低い絶縁層を介して設けられることが好ましい。遮蔽電極６８は磁性体コア２の回路基板１に対向する面全体を覆うものでなくてもよい。また、必要に応じて磁性体コア２の側面部分にも遮蔽電極６８を延長してもよい。

本実施例において、磁性体コア２の屈曲を構成しない端面９，１０全部が回路基板１の実装面の外になるように配置している例を示したが、端面９，１０が回路基板１の実装面の上に載置される形になっていてもよい。但し、端面９，１０が回路基板１の実装面上になく、端面９，１０が平面視して回路基板１の外部に位置する場合には、コイル部Ａとコイル部Ｂに電流を誘起した磁束３０３，３０４が端面９，１０を含む屈曲部２４，２５の表面から外部へ放射される。したがって、磁束が放射される面積が大きくなり、磁束の放射効率が向上するため、端面９，１０が実装面の外に配置されることがより好ましい。

次に第９の実施例を図１０および図１１を用いて説明する。図１０は本発明に係る第９の実施例であるアンテナ装置１０９の斜視図である。図１１は本発明に係る第９の実施例であるアンテナ装置１０９を構成するフレキシブル基板の平面図である。この実施例は、コイル導体をポリイミド等で形成された絶縁性のフレキシブル基板８０に形成し、これを磁性体コア２に巻装することによりコイルを形成するものである。コイルの形成方法を除く構成は第２の実施例と同様である。

磁性体コア２の端部に設けられた屈曲部２０，２１を除く部分にフレキシブル基板８０が巻装されている。図１１の如くフレキシブル基板８０は長方形の主面を有し、主面には中央部を除く両側に、フレキシブル基板８０の上端及び下端と接するようにコイル部Ａを構成する導体パターン８４、コイル部Ｂを構成する導体パターン８５が形成されている。各導体パターン８４，８５はその中央付近に折曲部８２を有する。また、フレキシブル基板８０の主面において、中央部を除く左右に形成された導体パターン８４，８５のうち最も内側に位置する２つの導体パターンは接続導体を構成する導体パターン８６によって接続されている。なお、導体パターン８４，８５，８６はスクリーン印刷やエッチング等により形成可能である。以上のように形成されるフレキシブル基板８０は、コイル部Ａ、コイル部Ｂを構成する導体パターン８４，８５の上端部と下端部とが順次重なり合うように導体パターン８４，８５が形成される面を内側にして、磁性体コア２を挟んで巻装され、重なり合った点同士が例えば半田付けによって電気的に接続される。これによって図１０の如く導体パターン８４，８５が一連のコイルとして形成される。図１０において、導体パターン８４，８５，８６は単線で示されているが、図１１に示されるように一定の幅を有するものである。半田等によってフレキシブル基板８０は磁性体コア２の周囲に固定され得るが、フレキシブル基板８０と磁性体コア２との間を接着剤等で張り合わせることによって安定して製作することができる。なお、磁性体コア２にはフレキシブル基板８０を導体パターン８４，８５が形成される面が外側になるように巻装しても良い。ただし、導体パターン８４，８５が形成される面を内側にすると、導体パターンが剥離しにくい構造となるので、より好ましい。

このような方法でコイルを形成すると、磁性体コアに導電体を印刷する必要が無いため、安価にコイル導体を形成することが可能である。また、磁性体コアに電極を直接形成した場合、アンテナとして機能するコイルのＱ値が低下するという問題があるが、低透磁率の絶縁性フレキシブル基板を用いる場合にはＱの低下が緩和されるのでより好ましい。

なお、フレキシブル基板８０に形成された導体パターン８４，８５，８６の形状は上述したものに限られない。

次に第１０の実施例を図１２および図１３を用いて説明する。図１２は本発明に係る第１０の実施例であるアンテナ装置１１０の斜視図である。図１３は本発明に係る第１０の実施例であるアンテナ装置１１０を構成するフレキシブル基板の平面図である。この実施例は、第９の実施例と同様、コイル導体を形成したフレキシブル基板を磁性体コアに巻装することによってコイルを形成するものである。第９の実施例と異なる点は屈曲部にもフレキシブル基板が巻装され、コイルが形成されている点、および磁性体コアが２つに分割されている点である。

アンテナ装置１１０は２つに分割された磁性体コア９０，９１を有する。磁性体コア９０の左端部および磁性体コア９１の右端部には屈曲部９２，９３が形成されている。磁性体コア９０，９１には１枚のフレキシブル基板９４が巻装され、フレキシブル基板９４は屈曲部９２，９３をも覆っている。

図１３の如く、フレキシブル基板９４は３箇所の切欠部９７ａ，９７ｂ，９７ｃと１つの突出部９８を有する。フレキシブル基板９４の主面には中央部を除く両側に、フレキシブル基板９４の下端と接し、上端と接しないようにコイルＡを構成する導体パターン９５，コイルＢを構成する導体パターン９６が形成されている。各導体パターンの構成は第９の実施例と同様である。フレキシブル基板９４の上端付近には端子（図示しない）に接続するための導体パターン９９が、フレキシブル基板９４に設けられた突出部９８の端部まで形成されている。突出部９８の導体パターンは外部の端子（図示しない）に接続される。

フレキシブル基板９４は、磁性体コア９０，９１の屈曲部９２，９３に沿って折り曲げられ、その後、コイルＡとコイルＢを構成する導体パターン９５，９６の上端部と下端部とが順次重なり合うように磁性体コア９０，９１を挟んで巻装され、重なり合った点同士が半田付け等によって電気的に接続される。これによって導体パターン９５，９６が一連のコイルとして形成される。

このような方法でコイルを形成すると、磁性体コア９０，９１の屈曲部９２，９３にも容易にコイル導体を形成することができる。屈曲部９２，９３にコイル導体を形成すると、コイルの長さを長くした場合と同様の効果が得られ、アンテナ感度が向上する。

なお、アンテナ装置１１０においてはフレキシブル基板９４に３箇所の切欠部９７ａ，９７ｂ，９７ｃを設けたが、必ずしもこれらを設ける必要はない。ただし、フレキシブル基板９４の中央部に位置する切欠部９７ｂは、これによって回路基板１とフレキシブル基板９４との間に空間が生じ、別の回路部品等を設置することが可能となるため、設けられることが好ましい。また、コイルＡとコイルＢを構成する導体パターン９５，９６それぞれの間に設けられた切欠部９７ａ，９７ｃはこれによってフレキシブル基板９４の磁性体コア９０，９１への巻装が容易となるため、設けられることが好ましい。

以上、いずれの実施例にも記載されない本発明の実施形態として、図６に示した第５の実施例において、コイル部Ａとコイル部Ｂを接続するために回路基板１と異なる基板を用いて接続することも可能である。この際、上記したコイル導体を形成したフレキシブル基板上にコイル部Ａとなるコイル導体、コイル部Ｂとなるコイル導体を双方形成し、更にこれらのコイル同士を接続する接続導体をもフレキシブル基板上に形成してもよい。

本発明の第１の実施例を説明するアンテナ装置の斜視図である。本発明の第１の実施例の動作原理を説明する断面概念図である。本発明の第２の実施例を説明するアンテナ装置の斜視図である。本発明の第３の実施例を説明するアンテナ装置の斜視図である。本発明の第４の実施例を説明するアンテナ装置の斜視図である。本発明の第５の実施例を説明するアンテナ装置の斜視図である。本発明の第６の実施例を説明するアンテナ装置の斜視図である。本発明の第７の実施例を説明するアンテナ装置の斜視図である。本発明の第８の実施例を説明するアンテナ装置の断面図である。本発明の第９の実施例を説明するアンテナ装置の斜視図である。本発明の第９の実施例に係るフレキシブル基板の平面図である。本発明の第１０の実施例を説明するアンテナ装置の斜視図である。本発明の第１０の実施例に係るフレキシブル基板の平面図である。

符号の説明

１回路基板
２，４０，４１，６０磁性体コア
４，５コイル導体
６接続導体
７，８端子
９，１０端面
３０，３１，３２導体パターン

Claims

第１の主面と該第１の主面に対向する第２の主面を有する磁性体コアの前記第１の主面に形成され、コイル軸が前記第１の主面に垂直で、中央に開口部が設けられたコイルを備えるアンテナコイルと、
回路基板と、を有し、
前記磁性体コアの前記第２の主面が前記回路基板の実装面に対向するように、前記アンテナコイルが前記回路基板に実装されたアンテナ装置であって、
前記磁性体コアは、前記開口部に到来し前記回路基板の主面に沿って透過する磁束を屈曲させる屈曲部を、少なくとも一端部に備え、
前記屈曲部により前記磁束を前記回路基板側に屈曲させて、前記回路基板の側面に回り込ませることを特徴とするアンテナ装置。
磁性体コアの周囲にそれぞれ巻回され、所定の間隔を有した状態で隣接し、互いに接続された２つのコイル部からなるコイルを備えるアンテナコイルと、
回路基板と、を有し、
コイル軸が前記回路基板の主面と平行になるように、前記アンテナコイルが前記回路基板に実装されたアンテナ装置であって、
前記磁性体コアは、隣接するコイル部間に到来し前記回路基板の主面に沿って透過する磁束を屈曲させる屈曲部を、隣接するコイル部の外側にある一端部に備え、
前記屈曲部により前記磁束を前記回路基板側に屈曲させて、前記回路基板の側面に回り込ませることを特徴とするアンテナ装置。
２つの磁性体コアの周囲にそれぞれ巻回され、所定の間隔を有した状態で隣接し、互いに接続された２つのコイル部からなるコイルを備えるアンテナコイルと、
回路基板と、を有し、
コイル軸が前記回路基板の主面と平行になるように、前記アンテナコイルが前記回路基板に実装されたアンテナ装置であって、
少なくとも一方の前記磁性体コアは、隣接するコイル部間に到来し前記回路基板の主面に沿って透過する磁束を屈曲させる屈曲部を、隣接するコイル部の外側にある一端部に備え、
前記屈曲部により前記磁束を前記回路基板側に屈曲させて、前記回路基板の側面に回り込ませることを特徴とするアンテナ装置。
前記２つのコイル部それぞれのコイル軸は共通していることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
前記２つのコイル部それぞれのコイル軸は、互いに平行で、該コイル軸に垂直な任意の平面に投影された各コイル部のコイル断面の少なくとも一部が重なり合う範囲内で、各コイル軸がずれていることを特徴とする請求項３または４に記載のアンテナ装置。
前記磁性体コアの端面の少なくとも一部は、平面視して前記回路基板の外部に位置することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
前記アンテナコイルは前記回路基板と間隔を有した状態で実装されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
前記アンテナコイルは、前記磁性体コアの前記回路基板と対向する面に前記コイルと絶縁された電極膜を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
前記コイルは電極パターンが形成されたフレキシブル基板を前記磁性体コアに巻装してなる請求項１〜８のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
各コイル部は前記回路基板上に形成された電極パターンにより接続されていることを特徴とする請求項２〜９のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
各コイル部は前記回路基板とは異なる基板上に形成された電極パターンにより接続されていることを特徴とする請求項２〜９のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
各コイル部は前記コイル軸方向に貫く共通の磁束により起電力が生じないように接続されていることを特徴とする請求項２〜１１のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
前記各コイル部は前記コイル軸に対するコイルの巻回方向が互いに異なっていることを特徴とする請求項１２に記載のアンテナ装置。