JP5047375B1 - ワイヤレスアンテナモジュール及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ワイヤレスアンテナモジュールは、樹脂製の筐体と、前記筐体の表面側に設けられ、アンテナとして機能する導電層と、前記導電層の一部の上に、前記導電層の表面と面一となるように設けられた天板と、前記筐体の背面側に設けられ、前記筐体内部を通して前記導電層と電気的に接続された導通端子と、を備え、前記筐体の背面側の前記導通端子は、前記筐体の表面側の前記天板に対向する位置に設けられている。
【選択図】図1
Description
成型時の表面側を形成するための第1の射出成形金型を用意するステップと、
前記第1の射出成形金型の内面に、成型時の表面の一部を構成する天板を配置するステップと、
前記天板の上に第1の導電層を設けるステップと、
前記第1の射出成形金型と組み合わせて一対となる第2の射出成形金型であって、前記天板と対向する箇所に圧着ピンを挿通する貫通孔を有する第2の射出成形金型を用意するステップと、
前記第1の射出成形金型内面に設けられた前記天板と対向するように、前記第2の射出成形金型の前記貫通孔に圧着ピンを挿通するステップと、
前記第2の射出成形金型に、前記天板と対向する位置であって、前記圧着ピンの近傍に導通端子を配置するステップと、
前記圧着ピンと前記導通端子との前記天板と対向する面に第2の導電層を設けるステップと、
前記第1の射出成形金型側の前記天板上の前記第1の導電層に対して、前記第2の射出成形金型側の前記圧着ピン及び前記導通端子の面に設けた前記第2の導電層を圧着させるように前記第1の射出成形金型と前記第2の射出成形金型とを組み合わせるステップと、
前記圧着ピンを徐々に後退させながら、前記第1の射出成形金型と前記第2の射出成形金型との間の空洞部に樹脂を充填し、硬化させるステップと、
前記第1の射出成形金型と前記第2の射出成形金型を取り外して、樹脂製の筐体表面側に前記天板と前記第1の導電層とが順に設けられ、背面側に前記第1の導電層と電気的に接続された導通端子を設けられたアンテナモジュールを取り出すステップと、
を含む。
成型時の表面側を形成するための第1の射出成形金型を用意するステップと、
前記第1の射出成形金型の内面に、成型時の表面の一部を構成する天板を配置するステップと、
前記天板の上に第1の導電層を設けるステップと、
前記第1の射出成形金型と組み合わせて一対となる第2の射出成形金型を用意するステップと、
前記第2の射出成形金型に、前記前記天板と対向する位置に導通端子を配置するステップと、
前記導通端子の前記天板と対向する面に第2の導電層を設けるステップと、
前記第1の射出成形金型側の前記天板上の前記第1の導電層に対して、前記第2の射出成形金型側の前記導通端子の面に設けた前記第2の導電層を圧着させるように前記第1の射出成形金型と前記第2の射出成形金型とを組み合わせるステップと、
前記第1の射出成形金型と前記第2の射出成形金型との間の空洞部に樹脂を充填し、硬化させるステップと、
前記第1の射出成形金型と前記第2の射出成形金型を取り外して、樹脂製の筐体表面側に前記天板と前記第1の導電層とが順に設けられ、背面側に前記第1の導電層と電気的に接続された導通端子を設けられたアンテナモジュールを取り出すステップと、
を含む。
前記筐体の表面側に設けられた導電層と、
前記導電層の一部の上に、前記導電層の表面と面一となるように設けられた天板と、
前記筐体の背面側に設けられ、前記筐体内部を通して前記導電層と電気的に接続された導通端子と、
を備え、
前記筐体の背面側の前記導通端子は、前記筐体の表面側の前記天板に対向する位置に設けられている。
前記ワイヤレス通信用アンテナモジュールと、
前記ワイヤレス電力伝送用アンテナモジュールと、前記ワイヤレス通信用アンテナモジュールと、のいずれかを選択する切り替えスイッチと、
を備えることとしてもよい。
通常、筐体内へのコアインサート物(導通端子及び第2の導電層)を設けると、筐体を構成するための樹脂充填後の冷却時間中において、全体の樹脂収縮率と、筐体背面側に設けた導電端子及び銅箔等の影響によるコアインサート物(導通端子及び第2の導電層)周辺の樹脂収縮率との差によって筐体上面に樹脂の凹み等の形状不良(ヒケ)が発生する。
しかし、本発明に係るワイヤレスアンテナモジュール及びその製造方法では、上記のように背面側の導通端子と対応する表面側の位置にあらかじめ天板を設けることによって、筐体上面の樹脂の硬化時の形状不良(ヒケ)の発生を抑えることができる。
図1は、実施の形態1に係るワイヤレスアンテナモジュール10の概略を示す模式図である。このワイヤレスアンテナモジュール10は、樹脂製の筐体1と、筐体1の表面側に設けられ、アンテナとして機能する第1の導電層2と、第1の導電層2上に設けられた加飾フィルム3と、加飾フィルム3の一部の上に、加飾フィルム3の表面と面一となるように設けられた天板4と、筐体1の背面側に設けられ、筐体1内部を通して第1の導電層2と電気的に接続された導通端子6と、を備える。なお、導通端子6と第1の導電層2とは、第2の導電層5を介して電気的に接続されている。また、筐体1の背面側の導通端子6は、筐体1の表面側の天板4に対向する位置に設けられている。
図6の(a)は、実施の形態1に係るワイヤレスアンテナモジュール10をワイヤレス電力伝送用アンテナモジュールとして用いた携帯端末40aの側断面図であり、(b)は、携帯端末40aの平面図である。
この携帯端末40aでは、同じ表面側にアクティブ電極42とパッシブ電極44とを設けている。また、アクティブ電極42及びパッシブ電極44と引き回し配線48a、48bによって接続された電力伝送用制御回路46を備える。外部電源(図示せず)からアクティブ電極42及びパッシブ電極44を介して伝送された電力は、制御回路46内で整流、平滑化され、例えば、2次電池(図示せず)等に給電される。この場合、アクティブ電極42を制御回路46に接続するための引き回し配線48aは、パッシブ電極44の下を通すことが好ましい。これによって、引き回し配線48aからの輻射をパッシブ電極44でガードできる。なお、この携帯端末40aでは、アクティブ電極42とパッシブ電極44とを同じ表面側に設けているが、これに限られず、異なる面に設けてもよい。
図7の(a)は、実施の形態1に係るワイヤレスアンテナモジュール10をワイヤレス通信用アンテナモジュール10として用いた携帯端末40bの平面図であり、(b)は、携帯端末40bの側断面図である。
この携帯端末40bでは、同じ表面にアンテナ45aとアンテナ45bとを設けている。このアンテナ45a及び45bは、それぞれ5mm×14mmの大きさを有し、厚さ2.5mmの銅箔である。また、それぞれのアンテナ45a,45bの隙間は1mmである。なお、上記の数値は一例であって、これらに限定されるものではない。アンテナパターンとしては、例えば特許第4067041に記載の寸法等としてもよい、また、ワイヤレス通信用アンテナとして機能しうるパターンを有するものであって、使用周波数に対応するパターンを有するものとすることができる。
筐体1は、ワイヤレスアンテナモジュール10全体を支えると共に、特にアンテナとなる第1の導電層2の部分を支える。筐体1は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、又は、放射線硬化性樹脂を用いることができる。また、筐体1は、射出成形によって成形してもよい。
第1の導電層2は、導電層であればよく、面の形状は、平面状又は曲面状のいずれであってもよい。例えば、図12(a)又は(b)に示すような曲面状としてもよい。なお、図12(a)及び(b)は、ワイヤレスアンテナモジュール10の天板4部分を含む表面の概要を示している。また、第1の導電層2は、ITO、FTO等の透明導電層や、銅箔、金箔等の金属層であってもよい。なお、第1の導電層2の厚さは、ITO、FTO等の透明導電層の場合には、10nm〜1μmの厚さが好ましく、銅箔の場合には3〜50μmの厚さが好ましい。また、第1の導電層2の面積抵抗は、0Ω/□〜1000Ω/□である。
なお、第1の導電層2は、一つのワイヤレスアンテナモジュール10内に一つに限られず、例えば、図6(a)の携帯端末40の例に示すように、2以上の第1の導電層2を設けてもよい。
また、この第1の導電層2は、電界結合方式(容量結合方式)におけるパッシブ電極に使用できる。この第1の導電層2は、筐体1の表面にわたって大面積の電極として形成できるので、受電モジュールのパッシブ電極として用いた場合、送電モジュールのパッシブ電極との間に大きな容量を形成できる。そのため、伝送可能な電力を大きくすることができる。なお、第1の導電層2は、電界結合方式におけるアクティブ電極に使用してもよい。
加飾フィルム3は、ワイヤレスアンテナモジュール10の外観を装飾するために設けられる。また、加飾フィルム3は、絶縁性を有することが好ましい。この加飾フィルム3によって、第1の導電層2を保護すると共に、表面側での絶縁性を確保することができる。さらに、加飾フィルム3は、単一層構造に限られず、例えば、図3に示すように、加飾層3a、ベースフィルム3b、接着層3cからなる3層構造としてもよい。なお、必要により表面に保護層8を設けてもよい。
天板4は、バンブー、ホワイトオーク、トチ、ナラ、アフロモシア等の木材や、ポリカーボネート、ABS、PMMA等の樹脂、あるいは、アルミ、ステンレス等の金属を使用することができる。また、天板4の板厚は0.1〜0.3mmの範囲が好ましく、さらに好ましくは0.2mmである。また、天板4の板材の縦弾性係数は2〜70GPaの範囲が好ましく、さらに好ましくは4〜70GPaである。さらに、天板4の材料反射率は30〜70%の範囲が好ましく、さらに好ましくは40〜50%の範囲が好ましい。
このワイヤレスアンテナモジュール10では、筐体1の表面側に設けられたアンテナとして機能する第1の導電層2と電気的に接続する導通端子6を筐体1の背面側に設けている。なお、導通端子6と、導通端子6を第1の導電層2と電気的に接続するための第2の導電層5とをコアインサート物という。筐体1の形成時に、導通端子6と第2の導電層5とを含むコアインサート物を射出成形金型の内側にあらかじめ設けておき、その後、射出成形金型の空洞部に樹脂を充填し、硬化させて筐体1を形成することによって、筐体1の背面側に導通端子6を設けることができる。
導通端子6は、第1の導電層2と電気的に接続され、筐体1の背面側から引き出された端子である。導通端子6は、導電性を有するものであればよい。導通端子6は、例えば、図2(a)及び(b)に示すように、導電ピン6bとその上部の異方性導電フィルム6aとで構成してもよい。
第2の導電層5は、導通端子6と第1の導電層2とを電気的に接続するものである。第2の導電層5は、第1の導電層2と同様に、ITO、FTO等の透明導電層や、銅箔、金箔等の金属層であってもよい。また、第2の導電層5は、単一構造に限られず、例えば、図2の(a)に示すように、異方性導電フィルム5aと銅箔5bとの2層構造としてもよい。なお、図2(b)に示すように、コアインサート物として、第2の導電層を設けることなく、導通端子6のみとしてもよい。
次に、実施の形態1に係るワイヤレスアンテナモジュールの製造方法について説明する。図8(a)〜(d)は、実施の形態1に係るワイヤレスアンテナモジュールの製造方法の各ステップを示す概略図である。
(1)成型時の表面側を形成するための第1の射出成形金型20の内面に、成型時の表面の一部を構成する天板4を配置する。さらに、天板4を含む第1の射出成形金型20の内面に加飾フィルム3を配置する。その後、加飾フィルム3の上に第1の導電層2を設ける(図8(a))。なお、第1の導電層2の筐体1側に面した側には、例えば図3に示すように、筐体1を形成するための樹脂との良好な接着性を得るための接着層7を塗布しておいてもよい。この場合、第2の導電層5及び導通端子6との電気的接続をさせるための部分には接着層7を塗布しないことが好ましい。
(2)第1の射出成形金型20と組み合わせて一対となる第2の射出成形金型30であって、天板4と対向する箇所に圧着ピン22を挿通する貫通孔24を有する第2の射出成形金型30を用意する。第1の射出成形金型20の内面に設けられた天板4と対向するように、第2の射出成形金型30の貫通孔24に圧着ピン22を挿通する。第2の射出成形金型30に、天板4と対向する位置であって、圧着ピン22の近傍に導通端子6を配置する。圧着ピン22と導通端子6との天板4と対向する面に第2の導電層5を設ける(図8(a))。
(3)第1の射出成形金型20側の天板4上の第1の導電層2に対して、第2の射出成形金型30側の圧着ピン及び導通端子6の面に設けた第2の導電層5を圧着させるように第1の射出成形金型20と第2の射出成形金型30とを組み合わせる(図8(b))。
(4)圧着ピン22を空洞部から徐々に後退させながら、第1の射出成形金型20と第2の射出成形金型30との間の空洞部に樹脂28を充填し、樹脂28を硬化させる(図8(c))。なお、樹脂を充填する際に、樹脂28の充填のタイミングと連動させて圧着ピン22を後退させてもよい。
(5)第1の射出成形金型20と第2の射出成形金型30を取り外して、樹脂28を硬化させて得られた樹脂製の筐体1の表面側に第1の導電層2と加飾フィルム3と天板4とが順に設けられ、背面側に第1の導電層と電気的に接続された導通端子6とが設けられたアンテナモジュール10を取り出す(図8(d))。
以上によって、ワイヤレスアンテナモジュール10を得ることができる。
図4は、実施の形態1に係るワイヤレスアンテナモジュールの変形例の天板4及び保護層8から第1の導電層2及び接着層7までの断面構造を示す概略断面図である。上記の例では、第1の導電層2を設けるにあたって、天板4、保護層8、加飾フィルム3(加飾層3a、ベースフィルム3b、接着層3c)、第1の導電層2及び接着層7の順に積層したが、変形例では、天板4、保護層8、第1の導電層2、加飾フィルム3(加飾層3a、ベースフィルム3b)及び接着層7の順に積層している点で相違する。なお、第1の導電層2を覆って設けた加飾フィルム3の面のうち、第2の導電層5及び導通端子6との電気的接続をさせるための箇所は、加飾フィルム3に開口部を設けて第1の導電層2を露出させておく。
なお、第1の導電層2を表面に露出させた場合、電界結合方式の電力伝送システムのアクティブ電極として使用することはできないが、パッシブ電極として用いることができる。なお、表面に露出させた第1の導電層2の上に保護層8を設けてもよい。
図9は、実施の形態2に係るワイヤレスアンテナモジュールの断面構成を示す概略断面図である。図10は、図9の第1の導電層2からの引き出し部と、導通端子6との接続を示す概略斜視図である。このワイヤレスアンテナモジュールは、実施の形態1に係るワイヤレスアンテナモジュールと対比すると、導通端子6をアンテナして機能する第1の導電層2の直下ではなく位置をずらせて設けている点で相違する。この場合、第1の導電層2からの引き出し部と導通端子6とを電気的に接続させている。また、天板4は、導通端子6及び第2の導電層5のコアインサート物の上面に設けられ、第1の導電層の表面と面一となるように配置される。
<ワイヤレスアンテナモジュールの製造方法>
実施の形態3に係るワイヤレスアンテナモジュールの製造方法について説明する。図11(a)〜(d)は、実施の形態3に係るワイヤレスアンテナモジュールの製造方法の各ステップを示す概略図である。このワイヤレスアンテナモジュールの製造方法では、実施の形態1に係る製造方法と対比すると、圧着ピンを使用しないで導電端子6を第1の導電層2と接続する点で相違する。
(1)成型時の表面側を形成するための第1の射出成形金型20の内面に、成型時の表面の一部を構成する天板4を配置する。さらに、天板4を含む第1の射出成形金型20の内面に加飾フィルム3を配置する。その後、加飾フィルム3の上に第1の導電層2を設ける(図11(a))。なお、第1の導電層2の筐体1側に面した側には、例えば図3に示すように、筐体1を形成するための樹脂との良好な接着性を得るための接着層7を塗布しておいてもよい。この場合、第2の導電層5及び導通端子6との電気的接続をさせるための部分には接着層7を塗布しないことが好ましい。
(2)第1の射出成形金型20と組み合わせて一対となる第2の射出成形金型30を用意する。第2の射出成形金型30に、天板4と対向する位置に導通端子6を配置する。導通端子6の天板4と対向する面に第2の導電層5を設ける(図11(a))。
(3)第1の射出成形金型20側の天板4上の第1の導電層2に対して、第2の射出成形金型30側の導通端子6の面に設けた第2の導電層5を圧着させるように第1の射出成形金型20と第2の射出成形金型30とを組み合わせる(図11(b))。
(4)第1の射出成形金型20と第2の射出成形金型30との間の空洞部に樹脂28を充填し、硬化させる(図11(c))。
(5)第1の射出成形金型20と第2の射出成形金型30を取り外して、樹脂製の筐体1の表面側に第1の導電層2と加飾フィルム3と天板4とが順に設けられ、背面側に第1の導電層2と電気的に接続された導通端子6とが設けられたアンテナモジュール10を取り出す(図11(d))。
以上によって、ワイヤレスアンテナモジュール10を得ることができる。
これによって、筐体1の表面側の第1の導電層2と電気的に接続された導通端子6を、外観上の美観を損なうことなく、筐体1の背面側から取り出すことができる。
本発明の実施の形態4に係るワイヤレスアンテナモジュールは、ワイヤレス電力伝送用アンテナモジュール及びワイヤレス通信用アンテナモジュールの双方で使用することができる電力伝送用及び通信用兼用ワイヤレスアンテナモジュールである。
2 第1の導電層(アンテナ)
3 加飾フィルム
3a 加飾層
3b ベースフィルム
3c 接着層
4 天板
4a 天板本体
4b 不織布
5 第2の導電層
5a 異方性導電フィルム
5b 銅箔
6 導通端子
6a 異方性導電フィルム
6b 導電ピン
7 接着層
8 保護層
10 ワイヤレスアンテナモジュール
20 第1の射出成形金型
22 圧着ピン
24 貫通孔
26 樹脂充填口
28 樹脂
30 第2の射出成形金型
40a、40b、40c 携帯端末
42 アクティブ電極
44 パッシブ電極
45a、45b 通信用アンテナ
46 電力伝送用制御回路
47 通信用制御回路
48a、48b 引き回し配線
49 切り替えスイッチ
50 天板なしのワイヤレスアンテナモジュール(比較例)
52 ヒケ(形状不良)
Claims (15)
- ワイヤレスアンテナモジュールの製造方法であって、
成型時の表面側を形成するための第1の射出成形金型を用意するステップと、
前記第1の射出成形金型の内面に、成型時の表面の一部を構成する天板を配置するステップと、
前記天板の上に第1の導電層を設けるステップと、
前記第1の射出成形金型と組み合わせて一対となる第2の射出成形金型であって、前記天板と対向する箇所に圧着ピンを挿通する貫通孔を有する第2の射出成形金型を用意するステップと、
前記第1の射出成形金型内面に設けられた前記天板と対向するように、前記第2の射出成形金型の前記貫通孔に圧着ピンを挿通するステップと、
前記第2の射出成形金型に、前記天板と対向する位置であって、前記圧着ピンの近傍に導通端子を配置するステップと、
前記圧着ピンと前記導通端子との前記天板と対向する面に第2の導電層を設けるステップと、
前記第1の射出成形金型側の前記天板上の前記第1の導電層に対して、前記第2の射出成形金型側の前記圧着ピン及び前記導通端子の面に設けた前記第2の導電層を圧着させるように前記第1の射出成形金型と前記第2の射出成形金型とを組み合わせるステップと、
前記圧着ピンを徐々に後退させながら、前記第1の射出成形金型と前記第2の射出成形金型との間の空洞部に樹脂を充填し、硬化させるステップと、
前記第1の射出成形金型と前記第2の射出成形金型を取り外して、樹脂製の筐体表面側に前記天板と前記第1の導電層とが順に設けられ、背面側に前記第1の導電層と電気的に接続された導通端子を設けられたアンテナモジュールを取り出すステップと、
を含む、ワイヤレスアンテナモジュールの製造方法。 - 前記樹脂を充填するステップにおいて、前記樹脂の充填のタイミングと連動させて前記圧着ピンを後退させる、請求項1に記載のワイヤレスアンテナモジュールの製造方法。
- ワイヤレスアンテナモジュールの製造方法であって、
成型時の表面側を形成するための第1の射出成形金型を用意するステップと、
前記第1の射出成形金型の内面に、成型時の表面の一部を構成する天板を配置するステップと、
前記天板の上に第1の導電層を設けるステップと、
前記第1の射出成形金型と組み合わせて一対となる第2の射出成形金型を用意するステップと、
前記第2の射出成形金型に、前記前記天板と対向する位置に導通端子を配置するステップと、
前記導通端子の前記天板と対向する面に第2の導電層を設けるステップと、
前記第1の射出成形金型側の前記天板上の前記第1の導電層に対して、前記第2の射出成形金型側の前記導通端子の面に設けた前記第2の導電層を圧着させるように前記第1の射出成形金型と前記第2の射出成形金型とを組み合わせるステップと、
前記第1の射出成形金型と前記第2の射出成形金型との間の空洞部に樹脂を充填し、硬化させるステップと、
前記第1の射出成形金型と前記第2の射出成形金型を取り外して、樹脂製の筐体表面側に前記天板と前記第1の導電層とが順に設けられ、背面に前記第1の導電層と電気的に接続された導通端子を設けられたアンテナモジュールを取り出すステップと、
を含む、ワイヤレスアンテナモジュールの製造方法。 - 前記天板と、前記第2の導電層とを互いに対向するように位置合わせする、請求項1から3のいずれか一項に記載のワイヤレスアンテナモジュールの製造方法。
- 前記天板は、前記第2の導電層の面積より大きい面積を有する、請求項1から4のいずれか一項に記載のワイヤレスアンテナモジュールの製造方法。
- あらかじめ天板と第1の導電層とを組み合わせておき、前記第1の射出成形金型の内面に、組み合わせた前記天板と前記第1の導電層とを配置して、前記天板を配置するステップと、前記第1の導電層を設けるステップとを同時に行う、請求項1から5のいずれか一項に記載のワイヤレスアンテナモジュールの製造方法。
- 前記第1の導電層として、所定面積を有する第1の導電層を用い、前記ワイヤレスアンテナモジュールをワイヤレス電力伝送用アンテナモジュールとして機能させる、請求項1から6のいずれか一項に記載のワイヤレスモジュールの製造方法。
- 前記第1の導電層として、所定パターンを有する第1の導電層を用い、前記ワイヤレスアンテナモジュールをワイヤレス通信用アンテナモジュールとして機能させる、請求項1から6のいずれか一項に記載のワイヤレスモジュールの製造方法。
- 樹脂製の筐体と、
前記筐体の表面側に設けられた導電層と、
前記導電層の一部の上に、前記導電層の表面と面一となるように設けられた天板と、
前記筐体の背面側に設けられ、前記筐体内部を通して前記導電層と電気的に接続された導通端子と、
を備え、
前記筐体の背面側の前記導通端子は、前記筐体の表面側の前記天板に対向する位置に設けられている、ワイヤレスアンテナモジュール。 - 前記導電層上に設けられた加飾フィルムをさらに含む、請求項9に記載のワイヤレスアンテナモジュール。
- 前記導電層は、所定面積を有する導電層であって、前記ワイヤレスアンテナモジュールは、ワイヤレス電力伝送用アンテナモジュールとして機能する、請求項9又は10に記載のワイヤレスモジュール。
- 前記導電層は、所定パターンを有する導電層であって、前記ワイヤレスアンテナモジュールは、ワイヤレス通信用アンテナモジュールとして機能する、請求項9又は10に記載のワイヤレスモジュール。
- 請求項11に記載のワイヤレス電力伝送用アンテナモジュールを有する携帯端末。
- 請求項12に記載のワイヤレス通信用アンテナモジュールを有する携帯端末。
- 請求項11に記載のワイヤレス電力伝送用アンテナモジュールと、
請求項12に記載のワイヤレス通信用アンテナモジュールと、
前記ワイヤレス電力伝送用アンテナモジュールと、前記ワイヤレス通信用アンテナモジュールと、のいずれかを選択する切り替えスイッチと、
を備えた携帯端末。
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