JP4243210B2 - アンテナコイル - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車のキーレスエントリーシステムなどに用いられるアンテナコイルに関する。

従来から、車両用の電子キーシステムとして、電子キーとしてのＩＣカード（携帯側送受信機）にアンテナコイルを設け、車両側のカードリーダ（外部側送受信機）にＩＣカードのアンテナコイルと電磁結合されるアンテナコイルを設け、車両側のカードリーダのアンテナコイルから質問信号を空中を介して送信し、この質問信号をＩＣカードのアンテナコイルが受信すると、そのＩＣカードがアンテナコイルから応答信号として車両固有のＩＤコード信号を送信するようになっており、カードリーダは、ＩＣカードから送信されたＩＤコードを読取り、車両側に予め記憶されているＩＤコードと比較して両者が一致すると、ドアロックやアンロック或いはエンジンの始動などを行うようになっている技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、アンテナコイルのリード端末の接続構造としては、例えば、特許文献２、３には、コア（フェライトコア）の突出部や、コイルの巻枠の上下面に取り付けられた金属端子板等によって形成された電極部を介してコイルのリード端末を接続する構造が記載されている。また、金属製リードフレームにコイルを接着し、コイルのリード端末をリードフレームの一端に半田付けなどで接続する方法等もある。
特開平８−２７４６８２号公報 特開２００３−９２５０９号公報 特開２００４−３２７５４号公報

従来のアンテナコイルに用いられるリード端末の接続構造の場合、端子がフレームなどの上下面に設けられるので、アンテナコイルの厚みが厚くなり、薄型化や低背化が困難であるという問題がある。また、リード端末と電極との接続部がフレームから突出しているので衝撃などを受けた際に外れたり損傷したりするおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、リード端末の接続信頼性が高く、薄型化や低背化を実現できるアンテナコイルを提供することを課題とする。
ことを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、基板と、前記基板の中央部に形成された前記開口部の周縁に沿って周回するように配設されたＺ軸コイルと、Ｘ軸コイルおよびＹ軸コイルを有し前記開口部に挿入されたＸＹコイルユニットと、前記ＸＹコイルユニットおよびＺ軸コイルを基板の反対側から覆うカバーとを備え、Ｚ軸コイル、Ｘ軸コイル、Ｙ軸コイルは巻線によって構成されるコイルであり、前記基板の側面に切欠が形成され、該切欠の内側端面に電極が設けられ、前記コイルのリード端末が前記基板の切欠の内側端面に延出されており且つ前記電極に接続されており、前記基板がプリント配線基板であり、前記内側端面に電極を有する切欠が前記プリント配線基板に形成されたハーフカットスルーホールであり、各コイルの両端であるリード端末が、前記基板の複数の前記切欠内の電極に対して個々に接続されており、前記基板には、前記コイルと接続するための前記電極を有する切欠に加えて、外部の回路との接続を行うための電極を有する切欠が設けられ、さらに、各コイルの一端が接続された３つの電極と外部の回路を接続するための空きの電極とを前記基板の側面に沿って形成された連絡配線を介して相互に接続してなる共通端子と、コイルの他端が接続された電極及び外部の回路を接続するための空きの電極の一対の電極を前記基板の側面に沿って形成された連絡配線を介して相互に接続してなるコイル個別の計３対の端子とが設けられていることを特徴とするアンテナコイルを提供する。

本発明によれば、コイルのリード端末が基板の側面に形成された切欠内に収容されて接続されるので、電極やリード端末がアンテナコイルの上下にほとんど突出することなく、リード端末と電極とを接続することができる。従って、アンテナコイルの厚みが低減され、アンテナコイルの薄型化や低背化を実現することが容易になる。
また、リード端末と電極との接続部が切欠内に収容されることにより、リード端末の接続信頼性を向上することができる。

以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１（ａ），（ｂ）等に示すように、このアンテナコイル１は、中央部に開口部３が形成された基板２と、前記開口部３の周縁に沿って周回するように配設されたＺ軸コイル１３と、Ｘ軸コイル１１およびＹ軸コイル１２を有し前記開口部３に挿入されたＸＹコイルユニット１０と、前記ＸＹコイルユニット１０およびＺ軸コイル１３を基板２の反対側から覆うカバー４とを備える。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、ＸＹコイルユニット１０は、略四角状のコア１５に、互いに直交する方向に巻線用導線を巻き付けてＸ軸コイル１１とＹ軸コイル１２とを形成した構成になっている。
ここではコア１５として中実平板状のコアを採用している。コア１５の材質としては、フェライトやアモルファス合金など様々な軟磁性材料を採用可能である。
Ｚ軸コイル１３は、巻線用導線を円形状に巻き回してなる空芯コイルであり、前記基板２の片面上に接着されている。

基板２およびカバー４は、互いに向かい合わせて一体化することにより内部にＸＹコイルユニット１０およびＺ軸コイル１３を収容する内部空間６が得られるようになっている。つまり、基板２およびカバー４は、コイル１１〜１３およびコア１５を収容するケースを構成する。

基板２としては、中央部に開口部３が形成されたプリント配線基板（例えばＦＲ４などのガラスエポキシ基板）などを用いることができる。
カバー４としては、特に限定されるものではないが、例えばプラスチックのモールド品などを用いることができる。カバー４の中央部には、基板２の開口部３と向かい合う位置に開口部５が形成されている。

前記開口部３、５は、ほぼコア１５の平面形状に対応した四角形状に貫通しており、前記内部空間６に連通している。これにより、Ｘ軸コイル１１とＹ軸コイル１２が開口部３、５内にはみ出すことが許容されている。これにより、アンテナコイル１を一層薄型化することが可能となる。
Ｚ軸コイル１３が前記内部空間６に収容されたとき、該Ｚ軸コイル１３の中空部１４は前記開口部３、５と連通しており、この中にＸＹコイルユニット１０が収容されるようになっている。

開口部３、５の４つの隅部には、それぞれ開口部３、５の中央に向けて押さえ部３ａ、５ａが突出形成されている。押さえ部３ａ、５ａは、図１（ａ）に示すような平面視においてコア１５の角部と重なり合う位置まで突出している。
これにより、基板２およびカバー４は、コア１５を基板２およびカバー４のそれぞれの押さえ部３ａ、５ａの間に挟み込むことにより、ＸＹコイルユニット１０の前記内部空間６からの脱落が防止され、ＸＹコイルユニット１０を前記内部空間６内に安定に収容することができるようになっている。

このように、ＸＹコイルユニット１０をＺ軸コイル１３の中空部１４に収容することにより、Ｘ軸コイル１１、Ｙ軸コイル１２及びＺ軸コイル１３が互いに直角方向に配置され、このアンテナコイル１は、三次元の任意の方向を受信可能な３軸アンテナコイルとして機能する。

前記基板２の側面２ａには複数の切欠７が形成されている。切欠７の形状はここでは半円状であるが、本発明において特に限定されるものではなく、Ｖ字状（三角形状）、Ｕ字状、四角形状などの各種形状も採用可能である。これら切欠７の内側端面には、銅などの金属メッキなどによりそれぞれ電極８が設けられている。

図３に示すように、上記コイル１１〜１３のリード端末Ｌは、それぞれ切欠７の内側端面に延出されており、該切欠７に形成された電極８に接続されている。各リード端末Ｌと電極８との接続は例えばスポット溶接によって行うことができる。溶接方式としては、例えばレーザー溶接や抵抗溶接等を例示できる。この切欠７としては、例えばプリント配線基板２に形成されたハーフカットスルーホールを利用することができる。
基板２は、切欠７の周縁にランド部９が形成されている。切欠７内の電極８は、ランド部９同士の間を連絡するように形成された連絡配線１６ｃ、１６ｘ、１６ｙ、１６ｚによって電気的に接続されている。

ここでは、図１（ａ）に示すように、Ｘ、Ｙ、Ｚの３個のコイル１１〜１３の両端であるリード端末Ｌは、それぞれ異なる切欠７内の電極８に接続されている。さらに基板２には、上述のコイル１１〜１３と接続するための６個の電極８に加えて、外部の回路との接続を行うための電極８を有する切欠７が４個設けられている。
なお、以下の説明では、それぞれのリード端末Ｌを区別するため、Ｘ軸コイル１１の一端を符号１１ａ、Ｘ軸コイル１１の他端を符号１１ｂ、Ｙ軸コイル１２の一端を符号１２ａ、Ｙ軸コイル１２の他端を符号１２ｂ、Ｚ軸コイル１３の一端を符号１３ａ、Ｚ軸コイル１３の他端を符号１３ｂと、それぞれ異なる符号により区別する場合がある。

上記連絡配線１６ｃ、１６ｘ、１６ｙ、１６ｚのうちの一つ１６ｃは、４個の電極８を相互に接続している。これら４個の電極８のうちの３つには、それぞれ各コイル１１、１２、１３の一端１１ａ、１２ａ、１３ａが接続されている。また残りの空きの電極８には、外部の回路を接続することができるようになっている。このように、連絡配線１６ｃを介して相互に連絡された４個の電極８により、３個のコイル１１〜１３の一端１１ａ〜１３ａが共通に接続された共通端子１７ｃが構成されている。

また、他の連絡配線１６ｘ、１６ｙ、１６ｚは、それぞれ２個の電極８を相互に接続している。各連絡配線１６ｘ、１６ｙ、１６ｚを介して接続された２個の電極８のうちの一方には、それぞれ各コイル１１、１２、１３の前記共通端子１７ｃに接続された側と反対側である他端１１ｂ、１２ｂ、１３ｂが接続されている。また他方の電極８には、外部の回路を接続することができるようになっている。このように、連絡配線１６ｘ、１６ｙ、１６ｚを介して相互に連絡された２個の電極８により、コイル個別の端子１７ｘ、１７ｙ、１７ｚが構成されている。

このアンテナコイル１を携帯用電子キーのデータ送受信カード用アンテナとして使用する場合、アンテナコイル１は、車両固有のＩＤコード信号等を記憶する記憶部を兼ねる制御部などとともに、ＩＣカード内に埋設して使用される。

また、データ送受信カード用アンテナを用いた車両用の電子キーシステムは、電子キーとしてのＩＣカードに、Ｘ軸コイル、Ｙ軸コイルおよびＺ軸コイルを有する３軸タイプのアンテナコイル１を設け、車両側のカードリーダ（外部側送受信機）にＩＣカードのデータ送受信カード用アンテナと電磁結合されるアンテナコイルを設け、車両とＩＣカードとが所定距離内となった場合に、車両側のカードリーダのアンテナコイルから質問信号を空中伝播信号である電磁誘導信号として送信するように構成されている。
この際、ＩＣカード駆動用の電力も送られ、この質問信号をＩＣカードの３軸タイプのデータ送受信カード用アンテナが受信すると、３軸タイプのデータ送受信カード用アンテナから応答信号として、ＩＣカードの制御部に記憶されている車両固有のＩＤコード信号を空中伝播信号である電磁誘導信号として送信するようになっている。
カードリーダは、ＩＣカードから送信されたＩＤコードを読取り、車両側に予め記憶されているＩＤコードと比較し、両者が一致すると、ドアロックやアンロック或いはエンジンの始動などを行うようになっている。

このように、コイルのリード端末が基板の側面に形成された切欠内に設けられた電極に接続されるようになっているので、電極やリード端末がアンテナコイルの上下にほとんど突出することなく、リード端末と電極とを接続することができる。従って、アンテナコイルの厚みが低減され、アンテナコイルの薄型化や低背化を実現することが容易になる。
また、リード端末と電極との接続部が切欠内に収容されることにより、リード端末の接続信頼性を向上することができる。
また、本形態例のアンテナコイルを携帯用電子キーのデータ送受信カード用アンテナとして使用する場合には、電子キー内の省スペース化が可能となる。

以上、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
例えば、上記形態例においては、基板をコイルの片側に配設したが、本発明においては、基板を両側に配設することも可能である。リード端末が接続される電極付きの切欠は、いずれか一方または両方の基板に設けることができる。

上記形態例においては、各コイルのそれぞれのリード端末は、それぞれ異なる切欠の電極に接続したが、本発明は、特にこれに限定されるものではない。一つの切欠に複数のリード端末（例えば、複数のコイルのリード端末からなる組、あるいは、コイルのリード端末と外部回路のリード端末とからなる組など）を接続することも可能である。

本発明は、車両用のキーレスエントリーシステム（電子キーシステム）などに限定されることなく、ＩＣカードなどに用いられるアンテナコイルに利用することができる。

本発明のアンテナコイルの一例を示す（ａ）底面図、（ｂ）断面図である。 図１のアンテナコイルにおけるＸＹコイルユニットを示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。 コイルのリード端末の接続構造の一例を示す概略斜視図である。

符号の説明

Ｌ…リード端末、１…アンテナコイル、２…基板（プリント配線基板）、２ａ…基板の側面、７…切欠（ハーフカットスルーホール）、８…電極、１１〜１３…コイル、１１ａ〜１３ａ，１１ｂ〜１３ｂ…リード端末。

Claims (1)

1. 基板（２）と、前記基板（２）の中央部に形成された前記開口部（３）の周縁に沿って周回するように配設されたＺ軸コイル（１３）と、Ｘ軸コイル（１１）およびＹ軸コイル（１２）を有し前記開口部（３）に挿入されたＸＹコイルユニット（１０）と、前記ＸＹコイルユニット（１０）およびＺ軸コイル（１３）を基板（２）の反対側から覆うカバー（４）とを備え、Ｚ軸コイル、Ｘ軸コイル、Ｙ軸コイルは巻線によって構成されるコイルであり、
   前記基板の側面に切欠が形成され、該切欠の内側端面に電極が設けられ、前記コイルのリード端末が前記基板の切欠の内側端面に延出されており且つ前記電極に接続されており、
   前記基板がプリント配線基板であり、前記内側端面に電極を有する切欠が前記プリント配線基板に形成されたハーフカットスルーホールであり、各コイルの両端であるリード端末が、前記基板の複数の前記切欠内の電極に対して個々に接続されており、
   前記基板には、前記コイルと接続するための前記電極を有する切欠に加えて、外部の回路との接続を行うための電極を有する切欠が設けられ、さらに、各コイルの一端が接続された３つの電極と外部の回路を接続するための空きの電極とを前記基板の側面（２ａ）に沿って形成された連絡配線（１６ｃ）を介して相互に接続してなる共通端子（１７ｃ）と、コイルの他端が接続された電極及び外部の回路を接続するための空きの電極の一対の電極を前記基板の側面（２ａ）に沿って形成された連絡配線（１６ｘ、１６ｙ、１６ｚ）を介して相互に接続してなるコイル個別の計３対の端子（１７ｘ、１７ｙ、１７ｚ）とが設けられていることを特徴とするアンテナコイル。

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