JP4922119B2 - コイルアンテナ - Google Patents

Description

本発明は、非接触型ＩＣカードや携帯通信端末などに用いられるコイルアンテナに関する。

近年、非接触型ＩＣカードが普及し、様々なところで利用されている。例えば、鉄道の定期券や乗車券、一部の店舗で使用可能なキャッシュレスカードなどである。又、携帯電話に代表される携帯通信端末では、高機能化や多機能化が求められており、上述した非接触型ＩＣカード機能も取り込まれている。

特に、携帯通信端末には、小型化や薄型化の要求もあり、拡張機能による部品の増加を最小限にする必要がある。部品自体の小型化や薄型化も同様に求められている。具体的には、携帯通信端末の場合、ＩＣなどの電気部品やプリント配線板などといった部品が多数存在する。従って、アンテナには省スペース、各部品の隙間を立体的に配線できるような形状の自由度が求められる。

このような要求を満たすため、絶縁被覆層により導体素線間の距離を調整し、コイルアンテナを密接しながらカードに内蔵させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。又、絶縁電線を集合した集合電線を基板に接続し、基板上で絶縁電線内部の導体を環状に結線するコイルアンテナに関する技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−１８４４２７号公報 特開２００６−１９１１９４号公報

上述した特許文献１に開示されたコイルアンテナでは、導体間距離を絶縁被覆層の厚さを調整することにより、非接触ＩＣカードの電気特性が安定する利点がある。しかしながら、これを携帯通信端末にそのまま適用した場合、コイルアンテナには立体的な配線が求められているが、このような立体的な配線は考慮されていないため、電線がばらけてしまうことが考えられる。

又、上述した特許文献２に開示されたコイルアンテナでは、基板と半田付け部付近では、集合電線の外被は取り除かなければならない。コイルアンテナを立体的に配線するため、この部分で屈曲させることになると、半田付け部への負荷が大きくなる。更に、絶縁電線の相互の位置関係が不安定となる。

即ち、図５（ａ）に示すように、基板６０の電線接続端子６１に、集合電線５０の外被を取り除いた絶縁電線５１を半田付けした場合において、絶縁電線５１部分で屈曲させない場合、その断面は、図５（ｂ）に示すように、高さ方向が厚くなる問題が発生しない。しかし、図６（ａ）に示すように、絶縁電線５１部分で屈曲させた場合、その断面は、図６（ｂ）に示すように、コイルの平面に対して垂直に電線が一列に並ぶことがあり、高さ方向に制限される厚みよりも大きくなる場合がある。従って、他の部品との干渉により、電線が潰れてしまうため、外被が破けて導体が短絡する可能性がある。

本発明の目的は、立体的な配線に適し、半田付け部付近で屈曲させた場合においても、半田付け部に負荷を与えず、絶縁電線の相互の位置関係を安定させるコイルアンテナを提供することにある。

本発明の特徴は、導体に絶縁被覆を施してなる絶縁電線を複数本束ねた集合電線と、該集合電線が接続された可とう性配線基板とを備えるコイルアンテナであって、前記可とう性配線基板は、前記複数本の絶縁電線の各両端部を接続する複数の電線接続端子と、外部装置へ接続する複数の外部接続端子と、前記複数の電線接続端子と前記複数の外部接続端子とを接続する複数の配線とを備え、前記複数本の絶縁電線が一連の電気的導通をなすために、異なる絶縁電線が接続された外部接続端子同士が前記外部装置内で接続されてコイル形状にされ、前記可とう性配線基板は、前記配線が施された箇所で折り曲げ可能に構成されているコイルアンテナであることを要旨とする。

本発明の特徴に係るコイルアンテナによると、立体的な配線に適し、半田付け部付近で屈曲させた場合においても、半田付け部に負荷を与えず、絶縁電線の相互の位置関係を安定させることができる。

又、本発明の特徴に係るコイルアンテナにおいて、可とう性配線基板は、ＦＰＣであってもよい。

このコイルアンテナによると、絶縁電線と電線接続端子との接続部付近での形状の自由度が更に向上する。

又、本発明の特徴に係るコイルアンテナにおいて、可とう性配線基板は、ＦＦＣであってもよい。

このコイルアンテナによると、絶縁電線と電線接続端子との接続部付近での形状の自由度が更に向上する。

本発明によれば、立体的な配線に適し、半田付け部付近で屈曲させた場合においても、半田付け部に負荷を与えず、絶縁電線の相互の位置関係を安定させるコイルアンテナを提供することができる。

次に、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［実施形態１］
（コイルアンテナの構造）
実施形態１に係るコイルアンテナ１は、図１に示すように、導体に絶縁被覆を施してなる絶縁電線１１ａ、１１ｂ、１１ｃを３本束ねた集合電線１０と、集合電線１０が接続された可とう性配線基板２０とを備える。

可とう性配線基板２０は、３本の絶縁電線１１ａ、１１ｂ、１１ｃの両端部を接続する電線接続端子２１ａ、２１ｂ、…、２１ｆと、外部装置へ接続する外部接続端子２２ａ、２２ｂと、電線接続端子同士を接続する配線２３ｂ、２３ｃと、電線接続端子と外部接続端子とを接続する配線２３ａ、２３ｄとを備える。具体的には、外部接続端子２２ａと電線接続端子２１ａとは、配線２３ａによって接続されている。電線接続端子２１ａに接続された絶縁電線１１ａの他端は、電線接続端子２１ｅに接続されている。電線接続端子２１ｅと電線接続端子２１ｂとは、配線２３ｂによって接続されている。電線接続端子２１ｂに接続された絶縁電線１１ｂの他端は、電線接続端子２１ｄに接続されている。電線接続端子２１ｄと電線接続端子２１ｃとは、配線２３ｃによって接続されている。電線接続端子２１ｃに接続された絶縁電線１１ｃの他端は、電線接続端子２１ｆに接続されている。電線接続端子２１ｆと外部接続端子２２ｂとは、配線２３ｄによって接続されている。

このように構成することにより、３本の絶縁電線１１ａ、１１ｂ、１１ｃが、可とう性配線基板２０により、一連の電気的導通をなし、実質的に３周に巻回されたコイルの形状となっている。又、外部接続端子２２ａ、２２ｂは、例えばＩＣチップなどの外部装置へ接続される。ここで、ＩＣチップとコイルアンテナによって共振回路が形成され、コイルアンテナを介してリーダライターと交信することができる。

尚、絶縁電線１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、導体に絶縁被覆を施すことにより形成され、絶縁被覆は、絶縁電線１１ａ、１１ｂ、１１ｃ毎に異なる色に着色されていることが作業上好ましい。又、絶縁電線１１ａ、１１ｂ、１１ｃ同士は、螺旋状に撚り合わされて集合されて、その外周側が外被によって覆われて集合電線１０を形成している。更に、絶縁電線１１ａ、１１ｂ、１１ｃの両端を電線接続端子２１ａ、２１ｂ、…、２１ｆに半田付けする場合は、絶縁被覆を取り除き、導体を半田付けしている。

実施形態１に係る可とう性配線基板２０は、図２に示すように、配線２３ｂ、２３ｃ、２３ｄが施された箇所で折り曲げられて、立体的な形状に変形することができる。このような立体的なコイルアンテナは、例えば、携帯通信端末内部に配置される。

ここで、可とう性配線基板２０としては、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits：フレキシブルプリント基板）などが用いられる。ＦＰＣは、柔軟性があり、大きく変形させることが可能なプリント基板である。一般的なＦＰＣは、厚み３０μmから１５０μmのフィルム状の絶縁体（ベースフィルム）の上に接着層を形成し、更にその上に厚み２０μmから５０μm程度の導体箔を形成した構造であり、一般的なリジッド基板の総厚み０．３mmから１．６mmと比較して薄い。端子部やはんだ付け部以外には絶縁体を被せて保護している。又、一般的なＦＰＣの性質として、小さい力で繰り返し変形させることが可能であり、変形した場合にもその電気的特性を維持することが挙げられる。又、ＦＰＣの材質としては、絶縁体としてカバーレイと呼ばれるポリイミド膜、導体としては銅が一般的に用いられる。

（作用及び効果）
実施形態１に係る可とう性配線基板２０では、電線接続端子付近ではなく配線２３ｂ、２３ｃ、２３ｄが施された箇所で折り曲げられているため、半田付け部への負荷が小さく、絶縁電線相互の位置関係が安定化する。

このように、実施形態１に係るコイルアンテナ１によれば、半田付けされる電線接続端子付近での絶縁電線の形状の自由度が向上することになる。このため、半田付け部分を屈曲部から遠ざけることができ、屈曲による半田付け部分への負担が軽減する。又、半田付け部分において屈曲による絶縁電線の潰れを防止することができる。更に、半田付け部分における絶縁電線の形状が安定するため電気的特性も安定する。

又、可とう性配線基板として、ＦＰＣを用いることにより、絶縁電線と電線接続端子との接続部付近での形状の自由度が更に向上する。

［実施形態２］
実施形態１では、外部接続端子を２つ有するコイルアンテナについて説明したが、実施形態２では、外部接続端子が集合電線を構成する絶縁電線の２倍の本数としたコイルアンテナについて説明する。

（コイルアンテナの構造）
実施形態２に係るコイルアンテナ１は、図３に示すように、導体に絶縁被覆を施してなる絶縁電線１１ａ、１１ｂ、１１ｃを３本束ねた集合電線１０と、集合電線１０が接続された可とう性配線基板２０ａ、２０ｂとを備える。

可とう性配線基板２０ａは、３本の絶縁電線１１ａ、１１ｂ、１１ｃの一端を接続する電線接続端子２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、外部装置へ接続する外部接続端子２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、電線接続端子と外部接続端子とを接続する配線２３ａ、２３ｂ、２３ｃとを備える。具体的には、電線接続端子２１ａと外部接続端子２２ａとは、配線２３ａによって接続されている。電線接続端子２１ｂと外部接続端子２２ｂとは、配線２３ｂによって接続されている。電線接続端子２１ｃと外部接続端子２２ｃとは、配線２３ｃによって接続されている。

又、可とう性配線基板２０ｂは、３本の絶縁電線１１ａ、１１ｂ、１１ｃの他端を接続する電線接続端子２１ｄ、２１ｅ、２１ｆと、外部装置へ接続する外部接続端子２２ｄ、２２ｅ、２２ｆと、電線接続端子と外部接続端子とを接続する配線２３ｄ、２３ｅ、２３ｆとを備える。具体的には、電線接続端子２１ｄと外部接続端子２２ｄとは、配線２３ｄによって接続されている。電線接続端子２１ｅと、外部接続端子２２ｅとは、配線２３ｅによって接続されている。電線接続端子２１ｆと、外部接続端子２２ｆとは、配線２３ｆによって接続されている。

電線接続端子２１ａに接続された絶縁電線１１ａの他端は、電線接続端子２１ｄに接続されている。電線接続端子２１ｂに接続された絶縁電線１１ｂの他端は、電線接続端子２１ｅに接続されている。電線接続端子２１ｃに接続された絶縁電線１１ｃの他端は、電線接続端子２１ｆに接続されている。又、外部接続端子２２ａ、２２ｂ、…、２２ｆは、例えばＩＣチップなどの外部装置へ接続される。このＩＣチップ内で、外部接続端子２２ｂと外部接続端子２２ｄとを結線し、外部接続端子２２ｃと外部接続端子２２ｅとを結線することにより、３本の絶縁電線１１ａ、１１ｂ、１１ｃが、可とう性配線基板２０により、一連の電気的導通をなし、実質的に３周に巻回されたコイルの形状とすることができる。こうして、ＩＣチップとコイルアンテナによって共振回路が形成され、コイルアンテナを介してリーダライターと交信することができる。

尚、絶縁電線１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、導体に絶縁被覆を施すことにより形成されており、絶縁被覆は、絶縁電線１１ａ、１１ｂ、１１ｃ毎に異なる色に着色されていることが作業上好ましい。又、絶縁電線１１ａ、１１ｂ、１１ｃ同士は、螺旋状に撚り合わされて集合されて、その外周側が外被によって覆われて集合電線１０を形成している。更に、絶縁電線１１ａ、１１ｂ、１１ｃの両端を電線接続端子２１ａ、２１ｂ、…、２１ｆに半田付けする場合は、絶縁被覆を取り除き、導体を半田付けしている。

実施形態２に係る可とう性配線基板２０は、図４に示すように、配線２３ａ、２３ｂ、２３ｃが施された箇所で折り曲げられて、立体的な形状に変形することができる。このような立体的なコイルアンテナは、例えば、携帯通信端末内部に配置される。

ここで、可とう性配線基板２０としては、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）、ＦＦＣ（Flexible Flat Cable）などが用いられる。ＦＰＣについては、実施形態１において述べた通りである。一方、ＦＦＣは柔軟性があり、大きく変形させることが可能な配線である。ＦＦＣは、導体が並列に配置された配線なので、実施形態２に示すような、外部接続端子が集合電線を構成する絶縁電線の２倍の本数としたときのコイルアンテナに使用することが可能である。ＦＦＣの構造、性質及び材質は、ＦＰＣと同様である。

（作用及び効果）
実施形態２に係る可とう性配線基板２０では、電線接続端子付近ではなく配線２３ａ、２３ｂ、２３ｃが施された箇所で折り曲げられているため、半田付け部への負荷が小さく、絶縁電線相互の位置関係が安定化する。

このように、実施形態２に係るコイルアンテナ１においても、実施形態１と同様、半田付けされる電線接続端子付近での絶縁電線の形状の自由度が向上する。このため、半田付け部分を屈曲部から遠ざけることができ、屈曲による半田付け部分への負担が軽減する。又、半田付け部分において屈曲による絶縁電線の潰れを防止することができる。更に、半田付け部分における絶縁電線の形状が安定するため電気的特性も安定する。

又、可とう性配線基板として、ＦＰＣあるいはＦＦＣを用いることにより、絶縁電線と電線接続端子との接続部付近での形状の自由度が更に向上する。

［その他の実施形態］
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、上記の実施形態において、集合電線は、絶縁電線を３本撚り合わせる構造であると説明したが、３本に限定するものではないことは勿論である。

又、可とう性基板における集合電線と外部装置への接続部は、片面だけでなく両面に適用されても構わない。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

実施形態１に係るコイルアンテナの構造を示す平面図である。 実施形態１に係るコイルアンテナの構造を示す斜視図である。 実施形態２に係るコイルアンテナの構造を示す平面図である。 実施形態２に係るコイルアンテナの構造を示す斜視図である。 従来の集合電線を屈曲させない場合の状態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ-Ａ断面図である。 従来の集合電線を屈曲させた場合の状態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ-Ｂ断面図である。

符号の説明

１…コイルアンテナ
１０、５０…集合電線
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、５１…絶縁電線
２０，２０ａ，２０ｂ…可とう性基板
２１ａ、２１ｂ、…、２１ｆ、６１…電線接続端子
２２ａ、２２ｂ、…、２２ｆ…外部接続端子
２３ａ、２３ｂ、…、２３ｆ…配線
６０…基板

Claims (3)

1. 導体に絶縁被覆を施してなる絶縁電線を複数本束ねた集合電線と、該集合電線が接続された可とう性配線基板とを備えるコイルアンテナであって、
   前記可とう性配線基板は、前記複数本の絶縁電線の各両端部を接続する複数の電線接続端子と、外部装置へ接続する複数の外部接続端子と、前記複数の電線接続端子と前記複数の外部接続端子とを接続する複数の配線とを備え、
   前記複数本の絶縁電線が一連の電気的導通をなすために、異なる絶縁電線が接続された外部接続端子同士が前記外部装置内で接続されてコイル形状にされ、
   前記可とう性配線基板は、前記配線が施された箇所で折り曲げ可能に構成されていることを特徴とするコイルアンテナ。
2. 前記可とう性配線基板は、ＦＰＣであることを特徴とする請求項１に記載のコイルアンテナ。
3. 前記可とう性配線基板は、ＦＦＣであることを特徴とする請求項１に記載のコイルアンテナ。

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