JP4297165B2 - コイルアンテナ構造および携帯電子機器 - Google Patents
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Description
(1)第1主面およびそれに対向する第2主面を有する板状の筐体を備え、該筐体内に当該筐体の少なくとも厚み方向に延びて第1主面側から第2主面側への磁路となる磁性体部材と、該磁性体部材を取り巻くコイル部材を備えてコイルアンテナを構成し、前記磁性体部材は、第1の磁性体部材とし、この第1の磁性体部材に磁気的に接続された第2の磁性体部材を前記筐体の第1主面側に設けてコイルアンテナを構成し、第1の磁性体部材に磁気的に接続された第3の磁性体部材を前記筐体の第2主面側に設けてコイルアンテナを構成し、前記筐体の面方向に関して、第2および第3の磁性体部材の断面積を第1の磁性体部材の断面積より大きくしてコイルアンテナを構成する。
(11)第1の磁性体部材をほぼシート状または膜状とすれば小型化効果がさらに高まる。
(28)第4の磁性体部材をほぼシート状または膜状とすれば小型化効果がさらに高まる。
図1は2つのタイプのコイルアンテナについて示す断面図である。(A)の例では、所定の厚みと面方向の広がりを持つ、比較的透磁率の低い導電体10を備え、この導電体10の端部に導電体10の厚み方向に延びる第1の磁性体部材1を備えている。また、この第1の磁性体部材1に対し、導電体10の第1主面(図における上面)側に第2の磁性体部材2を磁気的に接続している。また、導電体10の第2主面(図における下面)側に第1の磁性体部材1に接続された第3の磁性体部材3を配置している。
図2の(A)は携帯電話機の主要部の断面図である。携帯電話機50の筐体14は全体に板状を成していて、筐体14の内部には電子回路を構成する回路基板(以下、単に「基板」という。)13を配置している。筐体14の端部には第1の磁性体部材1を配置している。この第1の磁性体部材1にはその第1の磁性体部材を通る磁束を取り巻くように導体コイルを巻回してなるコイル部材11を備えている。筐体14の第1主面(図における上面)S1側には、第1の磁性体部材1と磁気的に接続した第2の磁性体部材2を配置している。また、筐体14の第2主面(図における下面)S2には、第1の磁性体部材1と磁気的に接続した第3の磁性体部材3を配置している。筐体14の面方向(基板13の第1・第2主面の面方向)に関して、第2の磁性体部材2と第3の磁性体部材3の断面積は第1の磁性体部材1の断面積より大きくしている。
この例では、主筐体17と副筐体18を枢結軸19で開閉自在に連結した、いわゆるクラムシェル構造をなしている。そして、この例では副筐体18を接続する主筐体17の枢結軸19部分に、主筐体17の厚み方向に延びる第1の磁性体部材1を設け、第1の磁性体部材1にコイル部材11を設けている。また、主筐体17の第1主面(図3の(A)における上面)側に、第1の磁性体部材1に磁気的に接続する第2の磁性体部材2を配置している。さらに、主筐体17の第2主面(図における下面)側に、第1の磁性体部材1に磁気的に接続する第3の磁性体部材3を配置している。
この携帯電話機50も、主筐体17の枢結軸19に副筐体18を開閉自在に結合させた、いわゆるクラムシェル構造をなしている。第3の実施形態ではその枢結軸部分に第1〜第3の磁性体部材からなるコ字型の磁路を構成したが、この第4の実施形態では、主筐体17に対して副筐体18を閉じた状態で互いに重なる端部に磁路が構成されるようにしている。
図6はその主要部の断面図である。第4の実施形態では、主筐体17と副筐体18のいずれにも、閉じた状態で同方向を向くコ字型の磁路を構成したが、この第5の実施形態では、主筐体17と副筐体18とで、それぞれの磁路のコ字型の向きを逆向きとしている。そして、主筐体17の第1〜第3の磁性体部材1〜3で構成するコ字型磁路の間に複合誘電体性材料アンテナ22を設けている。主筐体17と副筐体18とを閉じた状態で、リーダ/ライタによる磁束φは、第5の磁性体部材5→第4の磁性体部材4→第6の磁性体部材6→第2の磁性体部材2→第1の磁性体部材1→第3の磁性体部材3の経路で透過する。第1の磁性体部材1に設けたコイル部材11の両端は非接触ICチップ21に接続している。
この携帯電話機は主筐体17の枢結軸に副筐体18を開閉自在に結合させた所謂クラムシェル構造を成している。図7は主筐体から副筐体を開いた状態での携帯電話機の外観図、図8は主筐体17に対して副筐体18を閉じた状態での断面図である。但し図8においては枢結軸の図示を省略している。
なお、上記切り込み部Sは電極パターンにのみ設ければよいが、基板15全体に切り込み部を設けてもよい。
図11において主筐体17と副筐体18の内部の構成は第6の実施形態で図8に示したものとほぼ同様である。図11において、主筐体17には第6の実施形態で示した携帯電話機の場合と同様のコイル部材11を設けている。副筐体18には液晶表示パネル32を設けている。大型・高解像度の液晶表示パネルをダイナミック駆動する際に生じる高調波ノイズの不要輻射を抑制するために、この液晶表示パネル32を設ける副筐体18には、液晶表示パネル32の周囲にアルミニウム合金またはマグネシウムアマルガム等製の導電性フレーム34を設けている。
図11では、副筐体18に第4の磁性体部材を配置する際に、導電性フレーム34に非導電部35を設けた上でその内側に第4の磁性体部材を配置する例を示したが、この第8の実施形態では、導電性フレーム34によるループの外側に第4の磁性体部材4を配置した例を示している。
図13は、主筐体17に対して副筐体18を閉じた状態の、両筐体を通る面での断面図である。主筐体17の内部には、基板15、電池パック31、コイル部材11を設けるとともに、そのコイル部材11が成すループの内側に磁性体シート123を設けている。この磁性体シート123は主筐体17の底面から電池パック31および基板15の端面を経由して基板15の上面にまで連続的に延びる一体の磁性体シートにより構成している。
図14の(A),(B)は、第1〜第3の磁性体部材1〜3からなる磁路とリーダ/ライタアンテナ41との関係を示している。円柱形状のフェライトからなる第1の磁性体部材1の透磁率が充分に高くない場合には、図14の(A)に示すように、リーダ/ライタ41から第1の磁性体部材1に導かれた磁束φがコイル部材11を通過する前にリーダ/ライタアンテナ41に帰還する磁路ができてしまう。また、第1の磁性体部材1の透磁率が充分に高い場合でも、この第1の磁性体部材1を通過した磁束が空気を通過してリーダ/ライタアンテナ41に帰還する経路の磁気抵抗によっては同様の現象が生じる。
図16の(A),(B)は第1〜第3の磁性体部材1〜3による磁路とリーダ/ライタアンテナ41との関係を示している。
第2・第3の磁性体部材2,3の大きさが適切であれば、図16の(B)に示すように、コイル部材11を磁束が通過するので、充分な通信感度が確保できる。
そこで、この第11の実施形態では、通信感度を確保するとともにリーダ/ライタアンテナ41に対する筐体の位置関係による通信感度のばらつきを抑えるために磁性体部材を分割する。
各磁性体シートを基板15の端部で折り曲げてコ字型とする。
図18は第1〜第3の磁性体部材と磁気障壁部材の構成を示す図である。
第2の磁性体部材2に対しても同様にして磁気障壁部材37を設けている。
図19の(A)はコイルアンテナの正面図、(B)はそのコイルアンテナと共に携帯電話機内に設けられる基板の平面図である。このコイルアンテナは、図18に示した第12の実施形態の場合と同様に、第1〜第3の磁性体部材1〜3と、第2・第3の磁性体部材2,3の内面に貼着した磁気障壁部材37とを備えている。更に磁気障壁部材37と共に第2・第3の磁性体部材2,3で挟まれる位置に基板15を挿入している。
図20は携帯電話機の断面図である。この例では、主筐体17の内部に第1の磁性体部材1と第3の磁性体部材3を設けている。(第2の磁性体部材はこの例では存在しない。)第3の磁性体部材3の内面(副筐体18側)には図18に示したものと同様の磁気障壁部材37を設けている。
磁性体部材3,5,6に設ける磁気障壁部材37はそれぞれ銅(Cu)テープからなる。
図21は磁気障壁部材の平面図である。この磁気障壁部材37はたとえば図18の(C)、図19の(A)、または図20に示した磁気障壁部材37であり、図18の(D)等に示した例では磁性体部材2,3のほぼ全面に磁気障壁部材37を設けたが、磁気障壁としての効果はリーダ/ライタアンテナの磁束が通るべき領域(たとえば第1の磁性体部材1)の近傍に存在する磁気障壁部材であり、そこから遠ざかるほど磁気障壁としての効果は低下する。したがって、図21に示した例で、第1の磁性体部材1を中心とする所定半径のほぼ半円形部分を有効領域Av、それより外側(ハッチングで示した部分)を無効領域Aiとして扱うことができる。そのため、大部分が無効領域Aiにかかるような領域W1,W2には磁気障壁部材37を設けずに、他の目的にこれらの領域を用いてもよい。
2−第2の磁性体部材
3−第3の磁性体部材
4−第4の磁性体部材
5−第5の磁性体部材
6−第6の磁性体部材
10−導電体
11−コイル部材
12−アンテナ
13−基板
14−筐体
15,16−基板
17−主筐体
18−副筐体
19−枢結軸
20−コネクタ
21−非接触ICチップ
22−複合磁性材料アンテナ
31−電池パック
32,33−液晶パネル
34−導電性フレーム
35−非導電部
36−磁気障壁部材
37−磁気障壁部材(Cuテープ)
38−磁気障壁部材(Cuメッキ膜)
41−リーダ/ライタアンテナ
50−携帯電話機
100−リーダ/ライタ
123,456−磁性体シート
S−切り込み部
C−くびれ部
H−開口部
N−切欠部
Av−有効領域
Ai−無効領域
Claims (30)
- 第1主面およびそれに対向する第2主面を有する板状の筐体を備え、
該筐体内に、当該筐体の少なくとも厚み方向に延びる第1の磁性体部材と、該第1の磁性体部材を取り巻くコイル部材と、前記第1の磁性体部材に磁気的に接続される第2および第3の磁性体部材と、前記厚み方向で前記第2の磁性体部材と前記第3の磁性体部材との間に配置される回路基板と、を備え、
前記第2の磁性体部材は、前記筐体の主面に平行な断面が前記第1の磁性体部材よりも大きな断面積であって前記第1主面に対面し、
前記第3の磁性体部材は、前記筐体の主面に平行な断面が前記第1の磁性体部材よりも大きな断面積であって前記第2主面に対面し、
前記第1の磁性体部材は、前記第2および第3の磁性体部材が対面する主面を透過して前記第2および第3の磁性体部材を通る磁束の、第1主面側から第2主面側、または第2主面側から第1主面側への磁路となる、コイルアンテナ構造。 - 前記回路基板を貫通するように前記第1の磁性体部材を設け、前記回路基板の前記第1の磁性体部材を取り囲む部分の少なくとも導体に前記第1の磁性体部材から遠ざかる方向へ延びる切り込み部を設けた請求項1に記載のコイルアンテナ構造。
- 前記筐体は、液晶表示パネル用の導電性フレームを備え、当該導電性フレームによるループの外側に前記第1の磁性体部材を設けた請求項1または2に記載のコイルアンテナ構造。
- 前記導電性フレームの外側にくびれ部を形成するとともに、当該くびれ部に前記第1の磁性体部材を設けた請求項3に記載のコイルアンテナ構造。
- 第1・第2・第3の磁性体部材を、前記筐体の第1主面から第2主面にかけて撓ませた一体のシート状の磁性体部材で構成した、請求項1〜4のいずれかに記載のコイルアンテナ構造。
- 第1の磁性体部材を前記主面に平行な面での前記筐体と前記回路基板との間に配置した、請求項5に記載のコイルアンテナ構造。
- 第2および第3の磁性体部材の少なくとも一方を第1の磁性体部材とは別体に形成した、請求項1〜4のいずれかに記載のコイルアンテナ構造。
- 第1の磁性体部材と、該第1の磁性体部材とは別体に形成した第2または第3の磁性体部材との間に空隙を介在させた、請求項7に記載のコイルアンテナ構造。
- 前記第1の磁性体部材を含む前記磁路とは異なった経路で磁束が通るのを抑制する磁気障壁部材を前記第1の磁性体部材の近傍に配置した請求項7または8に記載のコイルアンテナ構造。
- 前記第1の磁性体部材を含む前記磁路とは異なった経路で磁束が通るのを抑制する磁気障壁部材を前記第2または第3の磁性体部材の互いに対向する面に、または当該面で挟まれる空間内に配置した請求項7〜9のいずれか1項に記載のコイルアンテナ構造。
- 前記第1・第2・第3の磁性体部材を複数組設けた請求項1〜10のうちいずれか1項に記載のコイルアンテナ構造。
- 前記筐体を主筐体とし、該主筐体の第1主面側に配置されて該主筐体とともにクラムシェル構造を構成する副筐体を備え、副筐体を接続する主筐体の枢結軸部分であって前記主筐体と前記副筐体とが前記厚み方向に重ならない部分に前記第2の磁性体部材と第1の磁性体部材とを設けた、請求項1〜11のうちいずれか1項に記載のコイルアンテナ構造。
- 前記筐体を主筐体とし、該主筐体に対して開閉自在の副筐体を備え、副筐体内に該副筐体の少なくとも厚み方向に延び、副筐体の第1主面側から第2主面側への磁路となり、且つ主筐体に対して副筐体を閉じた状態で、第1の磁牲体部材と磁気的に接続される第4の磁性体部材を設けた、請求項1〜11のうちいずれか1項に記載のコイルアンテナ構造。
- 副筐体の第1主面側に第4の磁性体部材に磁気的に接続された第5の磁性体部材を設け、副筐体の第2主面側に第4の磁性体部材に磁気的に接続された第6の磁性体部材を設けた、請求項13に記載のコイルアンテナ構造。
- 第4・第5・第6の磁性体部材を一体の磁性体部材で構成した請求項14に記載のコイルアンテナ構造。
- 前記一体の磁性体部材は、前記副筐体の第1主面から第2主面にかけて撓ませたシート状の磁性体部材である請求項15に記載のコイルアンテナ構造。
- 前記第4・第5・第6の磁性体部材を複数組設けた請求項14、15または16に記載のコイルアンテナ構造。
- 第5および第6の磁性体部材の少なくとも一方を第4の磁性体部材とは別体に形成した、請求項14に記載のコイルアンテナ構造。
- 第4の磁性体部材と、該第4の磁性体部材とは別体に形成した第5または第6の磁性体部材との間に空隙を介在させた、請求項18に記載のコイルアンテナ構造。
- 副筐体の主面方向に関して、第5および第6の磁性体部材の断面積を第4の磁性体部材の断面積より大きくした、請求項14〜19のいずれか1項に記載のコイルアンテナ構造。
- 第5および第6の磁性体部材を略シート状または膜状とした、請求項20に記載のコイルアンテナ構造。
- 第4の磁性体部材を略シート状または膜状とした、請求項21に記載のコイルアンテナ構造。
- 第4の磁性体部材を副筐体の端部付近に配置した、請求項13〜22のいずれか1項に記載のコイルアンテナ構造。
- 前記副筐体内に回路基板を配するとともに、該回路基板を貫通するように前記第4の磁性体部材を設け、前記回路基板の前記第4の磁性体部材を取り囲む部分の少なくとも導体に前記第4の磁性体部材から遠ざかる方向へ延びる切り込み部を設けた請求項13〜22のいずれか1項に記載のコイルアンテナ構造。
- 前記副筐体は、液晶表示パネル用の導電性フレームを備え、当該導電性フレームによるループの外側に前記第4の磁性体部材を設けた請求項13〜24のいずれか1項に記載のコイルアンテナ構造。
- 前記導電性フレームの外側にくびれ部を形成するとともに、当該くびれ部に前記第4の磁性体部材を設けた請求項25に記載のコイルアンテナ構造。
- 前記第4の磁性体部材を含む前記磁路とは異なった経路で磁束が通るのを抑制する磁気障壁部材を前記第4の磁性体部材の近傍に配置した請求項13〜26のいずれか1項に記載のコイルアンテナ構造。
- 前記第4の磁性体部材を含む前記磁路とは異なった経路で磁束が通るのを抑制する磁気障壁部材を前記第5または第6の磁性体部材の互いに対向する面に、または当該面で挟まれる空間内に配置した請求項13〜27のいずれか1項に記載のコイルアンテナ構造。
- 前記筐体は、前記磁路を囲む、液晶表示パネル用の導電性フレームを備え、当該導電性フレームの一部に非導電部を設けた請求項1〜28のいずれか1項に記載のコイルアンテナ構造。
- 請求項1〜29のうちいずれか1項に記載のコイルアンテナ構造を備えた携帯電子機器。
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