JP4893631B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動体通信用のアンテナコイルを備えたアンテナ装置に関する。

近年、電磁誘導を利用した非接触型通信の利用が拡大している。この非接触型通信においては、携帯端末等の携帯電子機器とリーダ・ライタの各々にアンテナを搭載し、互いにデータを交信している。このうち携帯電子機器に搭載されるアンテナには特に、高性能、低価格、小型化の要請が強く、これらを実現するものとしてアンテナコイルが広く用いられている。

特許文献１には磁性体コアにコイル導体が形成されたフレキシブル基板を実装することによって構成されたアンテナコイルが開示されている。図１１は特許文献１に記載された発明の構造を示す斜視図である。磁性体コア５０２にコイル導体が形成された１枚のフレキシブル基板５０３が実装されている。そして、図１２は特許文献１に記載された発明における実装前のフレキシブル基板５０３の主面を示す平面図である。特許文献１においてはフレキシブル基板５０３が折り曲げられ、これによって形成された各面が磁性体コア５０２の主面と側面に接着される。このようにフレキシブル基板５０３を実装することによって、磁性体コア５０２には第１のコイル部５０４ａと第２のコイル部５０４ｂが形成される。ここで、コイル導体とはフレキシブル基板に形成された線路を指し、コイル部とは渦巻き形状を形成するコイル導体の集合体を意味する。
特開２００３−２２９１２号公報

特許文献１に記載されるアンテナコイルを回路基板に実装する場合、通常アンテナコイルの主面は回路基板の主面に接するように実装される。こうして構成されるアンテナ装置を特に携帯端末に搭載する場合、携帯端末のユーザーは回路基板に対して平行に設計される携帯端末の主面とリーダ・ライタの主面とが平面視して重なり合うようにかざすのが通常である。

しかしながら、特許文献１に記載されるアンテナコイルを用いた携帯端末によると、このような使用形態を採った場合にはリーダ・ライタと通信できなかったり通信距離が短かかったりという問題があった。すなわち、特許文献１に記載されるアンテナコイル５０１は、アンテナコイル５０１の主面と平行な磁束とは鎖交することができるが、アンテナコイル５０１の主面に対して垂直な方向の磁束とは鎖交することができなかった。

その理由として第１に、コイル導体がアンテナコイル５０１の主面略全面に形成されていることがある。そのため、アンテナコイル５０１が捕えることができる磁束が限られる。第２に、同一のコイル軸に対して第１のコイル部５０４ａと第２のコイル部５０４ｂの巻回方向が同じであることが挙げられる。そのため、アンテナコイル５０１の主面に磁束が進入したとしても第１のコイル部５０４ａと第２のコイル部５０４ｂのコイル軸を通過する際には、各コイル部５０４ａ，５０４ｂには反対方向の磁束が通り、それによって誘起される電圧は反対方向に生じることとなる。したがって、誘起された電圧がキャンセルされ、最適な通信状態を確保し難かった。

上記問題点を踏まえて、本発明はアンテナコイルの主面に対して垂直な方向の磁束と鎖交し、高感度の通信を可能とするアンテナ装置を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するために、本願発明は以下のように構成する。

本発明のアンテナ装置は、平板状の磁性体コアと、磁性体コアの周囲に巻装され、表面に導体が形成されたフレキシブル基板と、導体によって形成され、磁性体コアの主面と平行なコイル軸を有する第１のコイル部と、導体によって形成され、磁性体コアの主面と平行なコイル軸を有し、前記第１のコイル部と接続され、前記第１のコイル部とは巻回方向が逆である第２のコイル部と、磁性体コアの主面における第１のコイル部と第２のコイル部の間に設けられ、導体が形成されない非巻回部と、を備えるアンテナコイルを有し、
前記アンテナコイルは、前記磁性体コアの主面が平板状の回路基板の主面に対向するように、且つ前記第１・第２のコイル部における前記非巻回部とは逆側の端部が前記回路基板の互いに対向する二つの端部または互いに対向する二つの端部近傍内側にそれぞれ位置するように配置されたことを特徴とする。

上記アンテナコイルは、磁性体コアの主面において少なくとも中央部は導体の非巻回部となっていることが好ましい。

また、第１のコイル部と第２のコイル部とが並ぶ方向にある磁性体コアの側面に導体が形成されていないことが好ましい。

また、第１のコイル部と第２のコイル部とが並ぶ方向にある磁性体コアの側面に磁性体コアが連設されていても良い。

また、第１のコイル部と第２のコイル部のコイル軸が一致していることが好ましい。

また、非巻回部が前記磁性体コアの２つの主面に設けられており、非巻回部のうち１つに遮蔽電極が形成されていても良い。

また、導体によって形成された接続導体が、第１のコイル部と前記第２のコイル部とを接続していても良い。

また、接続導体が２つ以上形成されていても良い。接続導体には切欠部が設けられていると好ましい。

また、磁性体コアに少なくとも１つの切欠部を設けることもできる。

また、回路基板の主面の各辺を二等分する中心線のうち少なくとも１つの中心線上に、アンテナコイルの非巻回部が設けられていることが好ましい。

さらに、回路基板の主面には導体が形成されていても良い。

本発明のアンテナコイルによると、次のような効果を得ることができる。

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、アンテナコイルが容易に製作できる。また、磁性体コアの主面における第１のコイル部と第２のコイル部との間に導体の非巻回部を設け、第１のコイル部と第２のコイル部の巻回方向を逆にすることによって、アンテナコイルの主面に対して垂直な方向の磁束と鎖交し、通信感度を高めることができる。

第１の実施形態に係るアンテナコイルの構造を示す斜視図である。 第１の実施形態に係るフレキシブル基板の構造を示す平面図である。 第２の実施形態に係るアンテナ装置の構造を示す斜視図である。 図３に示したアンテナ装置をＲＦＩＤシステム用のリーダ・ライタにかざした状態の磁束経路を示す模式図である。 第３の実施形態に係るアンテナコイルの構造を示す斜視図である。 第４の実施形態に係るアンテナ装置の構造を示す斜視図である。 第４の実施形態に係るアンテナ装置の構造を示す斜視図である。 第５の実施形態に係るアンテナ装置の構造を示す透視図である。 第５の実施形態に係るフレキシブル基板の構造を示す平面図である。 第５の実施形態に係る回路基板の構造を示す平面図である。 従来例に示したアンテナコイルの構造を示す斜視図である。 従来例に示したフレキシブル基板の構造を示す平面図である。

符号の説明

１ アンテナコイル
２ 磁性体コア
３ フレキシブル基板
４ａ 第１のコイル部
４ｂ 第２のコイル部
５ 非巻回部

《第１の実施形態》
第１の実施形態に係るアンテナコイルの構造を、図１および図２を参照しながら説明する。図１は第１の実施形態に係るアンテナコイルの構造を示す斜視図である。図２は磁性体コアへの巻装前のフレキシブル基板の構造を示す平面図である。

図１に示すように、第１の実施形態に係るアンテナコイル１は、平板状の磁性体コア２と、磁性体コア２の周囲に巻装される１枚のフレキシブル基板３を備える。アンテナコイル1の両端には第１のコイル部４ａと第２のコイル部４ｂが形成されている。アンテナコイル１の主面における第１のコイル部４ａと第２のコイル部４ｂの間は導体が形成されない非巻回部５となっており、アンテナコイル１の主面は長手方向を二等分する中心線に関して線対称な形状となっている。したがって、非巻回部５は前記中心線を含む主面の中央部に設けられている。また、第１のコイル部４ａと第２のコイル部４ｂとが並ぶ方向にある磁性体コア２の側面にはコイル導体が形成されていない。

磁性体コア２には、例えば主面の長手方向が４０ｍｍ、短手方向が１０ｍｍの矩形で厚さが１．５ｍｍのフェライトが用いられる。

また、フレキシブル基板３の表面には導体４が形成されており、この導体４によって磁性体コアの長手方向の中央部を除く両側に、それぞれ第１のコイル部４ａと第２のコイル部４ｂが構成されている。第１のコイル部４ａと第２のコイル部４ｂは、磁性体コア２の長手方向の両側にそれぞれ磁性体コア２が１ｍｍずつ露出するように６ターンずつ巻回されている。このように構成される第１のコイル部４ａと第２のコイル部４ｂは巻回方向が互いに逆であるが、両者のコイル軸は一致しており、かつ前記コイル軸は磁性体コア１の長手方向と平行である。また、第１のコイル部４ａと第２のコイル部４ｂは接続導体６によって直列に接続されており、全体として１つのコイルを形成している。

ここで、図２において磁性体コア２の周囲に巻装される前のフレキシブル基板３の構造を示す。フレキシブル基板３の平面視した形状は長方形である。フレキシブル基板３の上端側面には入出力端子に接続するための突出部７が形成されている。フレキシブル基板３の材質はポリイミドフィルムである。その他ガラスエポキシフィルムといった樹脂フィルムなどの折り曲げ可能な電気絶縁フィルムを用いることもできる。フレキシブル基板３の表面には、中央部を除く両側に６本ずつ導体４が形成されている。各導体４はその中央部に屈曲部を有し、フレキシブル基板３の下端とは接するが上端とは接しない。また、左右各６本の導体４のうちそれぞれ最も内側に位置する２つの導体は、フレキシブル基板３の上端付近において接続導体６によって接続されている。さらに、導体４の上端部とフレキシブル基板３の上端との間にも導体が形成され、突出部７の端部まで形成されている。なお、導体４はスクリーン印刷やエッチングなどにより形成することができる。以上のように形成されるフレキシブル基板３は、隣り合う導体４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２に巻装される。その際、磁性体コア２を挟んで、導体４が形成された面が内側になるように折り返され、重なり合った点同士（点８と点９）が半田付けによって電気的に接続される。これによって導体４が一連のコイルとして形成される。導体４の端部同士を接続する半田によってフレキシブル基板３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３と磁性体コア２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可能である。

このようにして構成される第１の実施形態に係るアンテナコイル１は、図２に示されるように、中央部を除く両側に導体が形成されたフレキシブル基板が磁性体コアに巻装されてアンテナコイルが構成されるため、アンテナコイルの主面と反対主面の両方に、コイル導体が形成されない非巻回部が形成されている。そのため、外部からの磁束を磁性体コア２の主面で捕えることができる。特に、アンテナコイルを携帯端末に搭載する場合、アンテナコイルの主面は携帯端末の基板の主面に対して平行に設置される。外部のリーダ・ライタとの間で非接触通信を行う際、携帯端末のユーザーは通常、基板の主面に対して平行に設計されている携帯端末の主面をリーダ・ライタにかざす。そのため、アンテナコイルの主面においてリーダ・ライタと通信できることが要求される。図１に示されるアンテナコイル１は、磁性体コア２の主面に非巻回部５が設けられており、上述の要請に応えている。

磁性体コア２の主面における第１のコイル部４ａと第２のコイル部４ｂの間の非巻回部５に進入した磁束は磁性体コア２の形状に沿って進行方向を曲げられ、第１のコイル部４ａと第２のコイル部４ｂのコイル軸を通過する。第１のコイル部４ａと第２のコイル部４ｂのコイル軸には反対方向の磁束が通ることとなるが、第１のコイル部４ａと第２のコイル部４ｂは巻回方向が逆であるため同一方向の電圧が誘起される。本実施形態においては、第１のコイル部４ａと第２のコイル部４ｂのコイル軸が一致しているため、第１のコイル部４ａと第２のコイル部５０４ｂには等しい大きさの電圧が誘起される。また、本実施形態においては、第１のコイル部４ａと第２のコイル部４ｂとが並ぶ方向にある磁性体コア２の側面には、コイル導体が形成されていない。そのため、第１のコイル部４ａと第２のコイル部４ｂを通過した磁束は前記側面から放射される。このように主面から側面へ磁束の進路が形成されることによってアンテナコイル１の放射効率が向上する。

一方、外部からの磁束はアンテナコイル１の側面からも進入する。進入した磁束は第１のコイル部４ａと第２のコイル部４ｂを通過した後、アンテナコイル１の主面に設けられた非巻回部５から放射される。側面から進入する磁束は、主面から進入する磁束とは進行方向が異なるため、磁束同士がベクトルの足し算により打ち消し合うが、通常主面から進入する磁束が側面から進入する磁束よりも非常に多くなるため、アンテナコイル１に進入し電磁誘導を引き起こす磁束は相対的に多くなる。したがって、高感度な通信が可能となる。

本実施形態においては磁性体コア２にフレキシブル基板３を巻装することによってアンテナコイル１が構成されているため、容易に製作することができる。

以上の説明においては、第１のコイル部４ａと第２のコイル部４ｂの導体の巻き数や巻き間隔を等しくしたが、巻き数や巻き間隔は異なっていても良い。また、各コイル部４ａ，４ｂは単一のループであっても２巻き以上のループから構成されていても良い。さらに、第１のコイル部４ａと第２のコイル部４ｂのコイル軸が完全に一致している構造に限られず、磁性体コア２の形状や導体４の形成方法等によってコイル軸がずれても構わない。また、本実施形態においては、第１のコイル部４ａと第２のコイル部４ｂとを直列に接続したが、接続箇所と接続方法を変更することによって、第１のコイル部４ａと第２のコイル部４ｂとを並列に接続することも可能である。

《第２の実施形態》
第２の実施形態に係るアンテナ装置の構造を図３を参照しながら説明する。図３は第２の実施形態に係るアンテナ装置の構造を示す斜視図である。

図３に示すように、第２の実施形態におけるアンテナ装置１０においては回路基板１７にアンテナコイル１１が実装されている。回路基板１７は、例えば長手方向の長さを９０ｍｍ、短手方向の長さを４０ｍｍの矩形の主面を有する。アンテナコイル１１の長手方向の長さと回路基板１７の短手方向の長さは一致しており、アンテナコイル１１の長手方向の端部と回路基板１７の短手方向の端部が重なり合うようにアンテナコイル１１が実装されている。アンテナコイル１１は例えば接着剤を用いて回路基板１７に固定されている。

アンテナコイル１１は第１の実施形態のものを用いているため、ここでは説明を省略するが、入出力端子に接続するための突出部は設けない。この場合、例えばアンテナコイル１１に形成された導体と回路基板１７に形成された導体とを接続し、回路基板１７に形成された導体を介して入出力端子に接続することも可能である。回路基板１７には、回路基板１７の主面と磁性体コア１２の主面が対向し、かつ磁性体コア１２の長手方向の辺と回路基板１７の短手方向の辺とが平行になるようにアンテナコイル１１が設置される。

以上のようにアンテナ装置１０を構成することにより得られる動作を以下に説明する。

図４において、φはリーダ・ライタ２０からの磁束を示している。通常アンテナ装置が携帯端末に搭載される場合、携帯端末の主面とアンテナ装置の回路基板とが平行になるようにアンテナ装置が設置される。また、携帯端末のユーザーは携帯端末の主面をリーダ・ライタの主面に対して平行になるようにかざす。図４はこのような使用形態を採った場合におけるリーダ・ライタ２０からの磁束経路と、アンテナ装置の断面構造を示している。図４から明らかなように、リーダ・ライタ２０からの磁束φは、アンテナコイル１１の第１のコイル部１４ａと第２のコイル部１４ｂの間に設けられたコイル導体の非巻回部１５に進入する。進入した磁束は磁性体コア１２の形状に沿うだけでなくアンテナコイル１１の背後に存在する回路基板１７に進路を遮られて、進行方向をほぼ９０°曲げられる。そして、第１のコイル部１４ａと第２のコイル部１４ｂを通過する。リーダ・ライタからの磁束φはこのような進路を採るため、アンテナコイル１１のコイル軸とリーダ・ライタ２０からの磁束φが直交していてもアンテナコイル１１がリーダ・ライタ２０からの磁束φを捕らえて鎖交し、電磁誘導を引き起こすことができる。特に本実施形態においては、第１のコイル部１４ａと第２のコイル部１４ｂはそれぞれ磁性体コア１２の周囲に形成されるため、各コイル部１４ａ，１４ｂのコイル軸に磁束が通る構成となっている。したがって、電圧が誘起されやすい。

本実施形態のアンテナ装置１０は、回路基板１７の主面における短手方向の長さをＸ、アンテナコイル１１のコイル軸方向の長さをＹとしたとき、Ｘ＝Ｙとなるようアンテナコイル１１が実装されている。発明者らの知見によると、Ｘ≧Ｙ≧０．８Ｘを満たすようにアンテナコイルを回路基板に設置することにより、アンテナコイルのコイル軸方向の端部が回路基板の端部に近づき、アンテナコイルのコイル軸方向の端部における磁気抵抗を小さくすることができるため、アンテナコイルの集磁効果が向上し、高い通信感度を有するアンテナ装置とすることができる。第２の実施形態は上記不等式を満たしている。

また、本実施形態においてアンテナコイル１１の主面は長手方向を二等分する中心線に関して線対称な形状となっており、非巻回部１５は前記中心線を含む主面の中央部に設けられている。また、回路基板１７の短手方向の端部とアンテナコイル１１の長手方向の端部とが重なり合うように設置されているため、平面視すると回路基板１７の短手方向を二等分する中心線上にアンテナコイル１１の非巻回部５が位置することとなる。このように構成することによって、アンテナ装置１０を搭載した携帯端末のユーザーが携帯端末の主面の中央部をリーダ・ライタにかざした時、最も磁束を捕え易い構造となる。

なお、第２の実施形態におけるアンテナ装置１０は、アンテナコイル１１と回路基板１７とを接着剤により固定しているが、アンテナコイルの回路基板への実装方法はこれに限られるものではない。また、回路基板１７の長手方向を二等分する中心線上にアンテナコイル１１の非巻回部５が位置する構成としても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

《第３の実施形態》
第３の実施形態に係るアンテナコイルの構造を、図５を参照しながら説明する。図５は接続導体３６を５つ形成したアンテナコイル３１の構成を示す斜視図である。

フレキシブル基板３３に形成された５つの接続導体３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅによって第１のコイル部３４ａと第２のコイル部３４ｂの最も内側に位置する導体同士が接続され、各接続導体は等間隔で形成されている。接続導体を除くアンテナコイル３１の構造は第１の実施形態に則って構成されている。ただし、入出力端子に接続するための突出部は設けない。

フレキシブル基板３３に形成された５つの接続導体３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅのうち１つを除く接続導体をリュータやレーザ等により切断すると、第１のコイル部３４ａまたは第２のコイル部３４ｂから来る電流のパスは１つに決定される。パスによって各コイル部を構成する導体３４の長さは変更され、接続導体３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅを切断して電流のパスを接続導体３６ａとした場合には各コイル部を構成する導体３４の長さが最も短くなり、逆に接続導体３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄを切断して電流のパスを接続導体３６ｅとした場合には最も長くなる。各コイル部３４ａ，３４ｂを構成する導体３４の長さが変化すると、アンテナコイル３１のインダクタンス値も変化する。そして、アンテナコイル３１のインダクタンス値を変更すると、アンテナコイル３１と容量で構成される共振回路の共振周波数を調整することができる。そもそもアンテナコイル３１においては、共振周波数に関わらずコイル部を通る磁束の変化によって電圧が誘起されるが、共振周波数と進入する磁束の周波数とが一致した場合には特に大きな電圧が誘起される。したがって、共振回路の共振周波数を所望の値に調整することによって生じる電圧が大きくなり、アンテナの通信感度が向上する。図５のようにアンテナコイル３１を形成すると、アンテナコイル３１の製作後にインダクタンスを選択することができるため、非常に容易にアンテナの通信感度を向上させることができる。

なお、図５に記載されるアンテナコイル３１においてはリーダ・ライタからの磁束が進入する非巻回部に接続導体３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅが形成されている。これら接続導体３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅは磁束の進入を妨げ得るが、接続導体３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅが形成される部分の、非巻回部の面積に対する割合は非常に小さいため、磁束はスムーズに進入するものと考えられる。

本実施形態においては接続導体３６を切断することによってアンテナコイル３１と容量で構成される共振回路の共振周波数を調整したが、共振周波数の調整は磁性体コアを切り欠くことによっても可能である。アンテナコイルに進入した磁束は磁性体コアの形状に沿って曲げられ、第１のコイル部と第２のコイル部の方向へと向かう。その際、磁束の通路となる磁性体コアの形状を変化させると、アンテナコイルのインダクタンス値が変更される。上述した通り、アンテナコイルの共振周波数はインダクタンス値によって決定されるため、磁性体トリミングによって共振周波数を調整することができる。さらに、接続導体と磁性体コアとを同時にトリミングすることも可能である。

《第４の実施形態》
第４の実施形態に係るアンテナ装置は、以下の各実施例に示すように、アンテナコイルが回路基板に間隙を有して実装されることによって構成される。また、アンテナコイルの回路基板と対向する面には遮蔽電極が形成されていることも、本実施形態に特有である。その他の構成で、以下の実施例に記載されない構成は、第１の実施形態に則するものとする。ただし、入出力端子に接続するための突出部は設けない。

（実施例１）
実施例１に係るアンテナ装置の構造を、図６を参照しながら説明する。図６は実施例１に係るアンテナ装置の構造を示す斜視図である。

図６に示すように、実施例１に係るアンテナ装置４０においては、アンテナコイル４１と回路基板４７との間に間隙が形成されている。間隙は、例えばアンテナコイル４１を図示されない携帯端末等の筐体に固定することによって、アンテナコイル４１と回路基板４７との間に形成することができる。アンテナコイル４１において、磁性体コア４２の回路基板４７と対向する面には遮蔽電極４８が形成されている。遮蔽電極４８は磁性体コアの回路基板４７と対向する面における非巻回部（図示しない）と、第１、第２のコイル部４４ａ，４４ｂが形成されている部分を完全に覆うように形成されている。なお、遮蔽電極４８は第１、第２のコイル部４４ａ，４４ｂと導通しないように、第１、第２のコイル部４４ａ，４４ｂに非導電性接着剤等を塗布した後に形成される。

回路基板４７は、例えば長手方向の長さを９０ｍｍ、短手方向の長さを４０ｍｍの矩形の主面を有する。アンテナコイル４１の短手方向の辺と回路基板４７の長手方向の辺とが平行になるように、アンテナコイル４１を配置する。また、回路基板４７とアンテナコイル４１との間の間隙は１ｍｍとする。

このように構成することによって、得られる動作を以下に説明する。回路基板４７とアンテナコイル４１との間に間隙が設けられている場合には、磁性体コアの回路基板４７と対向しない主面における非巻回部４５に進入した磁束が進行方向を変えずに直進したり、進行方向を変えて第１のコイル部４４ａと第２のコイル部４４ｂに進入した磁束が第１、第２のコイル部４４ａ，４４ｂの、回路基板４７と対向する面から放射される可能性がある。このように回路基板４７と対向する面から磁束が放射されると、第１のコイル部４４ａと第２のコイル部４４ｂを通過することができないため、電磁誘導を引き起こすことができない、もしくは誘起される電圧が非常に小さいという問題がある。しかしながら、本実施形態においては、磁性体コア４２の回路基板４７と対向する面に遮蔽電極４８が形成されているため、遮蔽電極が形成されていない、回路基板４７と対向しない主面における非巻回部４５に進入した磁束が直進して磁性体コア４２を貫通することや回路基板４７と対向する面から磁束が放射されることを防ぐことができる。したがって、アンテナコイル４１の主面に対して垂直な方向からの磁束と鎖交し、第１のコイル部４４ａと第２のコイル部４４ｂとからなるコイルに十分な電圧を生じさせることができる。

（実施例２）
実施例２に係るアンテナ装置の構造を、図７を参照しながら説明する。図７は実施例２に係るアンテナ装置の構造を示す斜視図である。

図７に示すように、実施例２に係るアンテナ装置５０においては、アンテナコイル５１が間隙を有して回路基板５７に実装されている。アンテナコイル５１は、磁性体コア５２ａ（以下、第１の磁性体コアと称する）のコイル軸方向の両端面に、コイル軸方向と直交する方向に延びる磁性体コア５２ｂ，５２ｃ（以下、第２の磁性体コア、第３の磁性体コアと称する）が連設された構造である。第１の磁性体コア５２ａの長手方向の長さは４５ｍｍであるが、その他第１の磁性体コア５２ａ及びフレキシブル基板の構成は第１の実施形態に則するものとする。ただし、入出力端子に接続するための突出部は形成しない。第２の磁性体コア、第３の磁性体コア５２ｂ，５２ｃはそれぞれ、長手方向の長さが１０ｍｍ、短手方向の長さが１ｍｍの矩形の主面と３．５ｍｍの厚さを有する。第２の磁性体コア、第３の磁性体コア５２ｂ，５２ｃは第１の磁性体コア５２ａのコイル軸方向にある端面に接着されている。また、第２の磁性体コア５２ｂの長手方向の辺は磁性体コア５２ａの短手方向の辺と重なり合い、第２の磁性体コア５２ｂの短手方向の辺は第１の磁性体コア５２ａの長手方向の辺と同一直線上に並ぶよう配置されている。遮蔽電極５８は、第１の磁性体コア５２ａの回路基板５７と対向する面に形成され、第１の磁性体コア５２ａの面全体を覆うものとする。

回路基板５７は、長手方向９０ｍｍ、短手方向４５ｍｍの主面を有する。アンテナコイル５１の長手方向の辺と回路基板５７の短手方向の辺とが平行になるように、アンテナコイル５１を配置する。また、回路基板５７とアンテナコイル５１との間の間隙は１ｍｍとする。このようにアンテナコイル５１を回路基板５７に実装すると、アンテナコイル５１の端部に連設される磁性体コア５２ｂ，５２ｃが回路基板５７の側面に沿う形状となる。

以上のようにアンテナ装置５０を構成することによって、アンテナコイル５１の非巻回部に進入した磁束は第１のコイル部５４ａと第２のコイル部５４ｂを通過する。第１の磁性体コア５２ａには遮蔽電極５８が形成されているので、アンテナコイル５１と回路基板５７との間に間隙が設けられていても、第１のコイル部５４ａと第２のコイル部５４ｂを通過することなく放射されることはない。第１、第２のコイル部５４ａ，５４ｂを通過した磁束は連設された第２、第３の磁性体コア５２ｂ，５２ｃに進入し、第２、第３の磁性体コア５２ｂ，５２ｃの側面もしくは端面から放射される。

本実施例においてはアンテナコイル５１の端部に第２の磁性体コアと第３の磁性体コア５２ｂ，５２ｃが形成されるため、端部における磁気抵抗が低下する。そのため、第１のコイル部５４ａと第２のコイル部５４ｂを通過する磁束が増加し、これによって誘起される電圧が増加する。したがって、さらに高感度な通信が可能となる。なお、本実施例においては、連設される第２、第３の磁性体コア５２ｂ，５２ｃを直方体としたが、側面が湾曲しているなど他の形状であっても同様の効果を得ることができる。また、第２の磁性体コア５２ｂ、第３の磁性体コア５２ｃが連設される構造のみならず、３つの磁性体コア５２ａ，５２ｂ，５２ｃが一体的に形成されていても良い。さらに、連設される第２の磁性体コア５２ｂ、第３の磁性体コア５２ｃの回路基板５７と対向する面にも遮蔽電極が形成されていても良い。

本実施形態においては、アンテナコイル４１，５１と回路基板４７，５７との間に間隙を形成しているが、このような構成により回路基板４７，５７の設計上の自由度が増す。また、上述した通り、アンテナコイル４１，５１の回路基板４７，５７と対向する面に遮蔽電極４８，５８を形成することによって、アンテナコイル４１，５１と回路基板４７，５７との間に間隙が設けられていてもリーダ・ライタと高感度な通信を実現することができる。したがって、アンテナコイル４１，５１と回路基板４７，５７とからなるアンテナ装置４０，５０を携帯端末に搭載する場合、アンテナコイル４１，５１を携帯端末の筐体に接着させて、回路基板との間に間隙を設けることも可能となる。その他、主筐体と副筐体を備える二つ折りの携帯端末に上記アンテナ装置４０，５０を搭載する場合、主筐体に回路基板４７，５７を、副筐体にアンテナコイル４１，５１を設置し、携帯端末を折りたたんだ状態でリーダ・ライタ側から見てアンテナコイル４１，５１の背後に回路基板４７，５７が存在するよう形成することもできる。このように、遮蔽電極４８，５８を形成したアンテナコイル４１，５１を間隙を有して回路基板４７，５７に実装することによって、アンテナ装置４０，５０の携帯端末への設置場所に関して、設計上の自由度が増す。なお、本実施形態においては、第１の磁性体コア４２ａ，５２ａの回路基板４７，５７と対向する面において、非巻回部４５，５５と第１、第２のコイル部４４ａ，４４ｂ，５４ａ，５４ｂを覆うように遮蔽電極４８，５８を形成したが、遮蔽電極４８，５８が非巻回部４５，５５のみ、あるいはコイル部４４ａ，４４ｂ，５４ａ，５４ｂのみを覆う構造であっても構わない。

《第５の実施形態》
第５の実施形態に係るアンテナ装置の構造について、図８から図１０を参照しながら説明する。図８は第５の実施形態に係るアンテナ装置の構造を示す透視図である。図９は第５の実施形態に用いられるフレキシブル基板の構造を示す平面図である。図１０は第５の実施形態に用いられる回路基板の構造を示す平面図である。本実施形態ではフレキシブル基板と回路基板に形成された導体によってコイル部を構成している。

図８に示すように、第６の実施形態に係るアンテナ装置６０は回路基板６７の主面とアンテナコイル６１の主面が対向するように、回路基板６７にアンテナコイル６１が接着されることによって構成されている。アンテナコイル６１には第１のコイル部６４ａと第２のコイル部６４ｂが形成され、アンテナコイル６１の主面における両者の間は導体が形成されない非巻回部６５となっている。また、アンテナコイル６１の第１のコイル部６４ａと第２のコイル部６４ｂのコイル軸方向の側面には導体が形成されていない。

図９には磁性体コアに巻装される前のフレキシブル基板６３の構造が示されている。フレキシブル基板６３には、左右に６本ずつ導体６４が形成されている。フレキシブル基板６３の両端近くに位置する２本の導体を除く導体６４は、それぞれフレキシブル基板６３の上端、下端と接している。左右に６本ずつ形成された導体６４のうち、フレキシブル基板６３の両端近くに位置する２本の導体には入出力端子に接続するための端子６９ａ，６９ｂが形成されている。このように形成されるフレキシブル基板６３が、磁性体コア６２の主面と２側面および反対主面の一部を覆い、導体６４が形成される面が外側になるように磁性体コア６２に巻装される。

図１０にはアンテナコイルが実装される前の回路基板６７の構造が示されている。回路基板６７にも、左右に６本ずつ導体７４が形成されている。このうち最も内側に位置する２本は、同じく回路基板６７上に形成された接続導体６６によって接続されている。このように構成される回路基板６７には、回路基板６７上に形成された導体７４の端部、例えば点７１と、上述したフレキシブル基板上に形成された導体６４の端部、例えば点７０と、が重なり合うようにアンテナコイル６１が接着される。これによって導体が、第１のコイル部６４ａと第２のコイル部６４ｂを有する一連のコイルとして形成される。

以上のようにアンテナ装置６０を構成しても、第１のコイル部６４ａと第２のコイル部６４ｂとその間に形成された非巻回部６５を有するアンテナコイル６１を製作することができるため、アンテナコイル６１の主面に対して垂直な方向の磁束と良好に鎖交し、高感度な通信を実現することができる。

また、回路基板６７に形成した導体７４とフレキシブル基板６３に形成した導体６４とを接続して第１のコイル部６４ａと第２のコイル部６４ｂを形成する方法を採ることによって、フレキシブル基板６３上に形成された導体の端部同士を半田付け等によって電気的に接続する必要がないため、工程数が削減され、製作がより容易になる。

Claims (13)

1. 平板状の磁性体コアと、
   前記磁性体コアの周囲に巻装され、表面に導体が形成されたフレキシブル基板と、
   前記導体によって形成され、前記磁性体コアの主面と平行なコイル軸を有する第１のコイル部と、
   前記導体によって形成され、前記磁性体コアの主面と平行なコイル軸を有し、前記第１のコイル部と接続され、前記第１のコイル部とは巻回方向が逆である第２のコイル部と、
   前記磁性体コアの主面における前記第１のコイル部と前記第２のコイル部の間に設けられ、前記導体が形成されない非巻回部と、
   を備えるアンテナコイルを有し、
   前記アンテナコイルは、前記磁性体コアの主面が平板状の回路基板の主面に対向するように、且つ前記第１・第２のコイル部における前記非巻回部とは逆側の端部が前記回路基板の互いに対向する二つの端部または互いに対向する二つの端部近傍内側にそれぞれ位置するように配置された、アンテナ装置。
2. 前記磁性体コアの主面において少なくとも中央部は前記導体の非巻回部となっていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記第１のコイル部と前記第２のコイル部とが並ぶ方向にある前記磁性体コアの側面に前記導体が形成されていないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 前記第１のコイル部と前記第２のコイル部とが並ぶ方向にある前記磁性体コアの側面の少なくとも一方に、磁性体コアが連設されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
5. 前記第１のコイル部と前記第２のコイル部の前記コイル軸が一致していることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
6. 前記磁性体コアの１つの主面において、少なくとも一部に遮蔽電極が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
7. 前記導体によって形成された接続導体が、前記第１のコイル部と前記第２のコイル部とを接続していることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
8. 前記接続導体が２つ以上形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
9. 前記２つ以上形成された接続導体の少なくとも一つを除き、切欠部により接続が遮断されたことを特徴とする請求項８に記載のアンテナ装置。
10. 前記磁性体コアが少なくとも１つの切欠部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
11. 前記アンテナコイルの第１のコイル部と第２のコイル部とが並ぶ方向の長さをＸ、前記回路基板の前記方向の長さをＹとしたとき、Ｙ≧Ｘ≧０．８Ｙを満たすことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
12. 前記回路基板の主面の各辺を二等分する中心線のうち少なくとも１つの中心線上に、前記アンテナコイルの非巻回部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
13. 前記回路基板の主面に導体が形成され、該導体が前記第１のコイル部と前記第２のコイル部とのうち少なくとも一方の一部を構成することを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

Images