JP5050040B2 - Antenna device, portable terminal, and method of manufacturing antenna device - Google Patents
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Description
本発明は、アンテナ装置、携帯端末、及びアンテナ装置の製造方法に係り、特に、小型の携帯機器に内蔵可能なアンテナ装置、このアンテナ装置を具備する携帯端末、及びこのアンテナ装置の製造方法に関する。 The present invention relates to an antenna device, a portable terminal, and a method for manufacturing the antenna device, and more particularly to an antenna device that can be built in a small portable device, a portable terminal having the antenna device, and a method for manufacturing the antenna device.
近時、携帯電話機等の携帯端末には、携帯電話回線用のアンテナの他、GPS受信用のアンテナ、無線LAN用のアンテナ、地上波デジタル放送受信用のアンテナ等、各種のアンテナが設けられている。 Recently, mobile terminals such as mobile phones are provided with various antennas such as an antenna for receiving a GPS, an antenna for wireless LAN, and an antenna for receiving digital terrestrial broadcasting in addition to an antenna for a mobile phone line. Yes.
これらのアンテナのうち、地上波デジタル放送受信用のアンテナを除く他のアンテナは、筐体の内部に完全に収納しているものが多い。しかしながら、地上波デジタル放送受信用のアンテナに関しては、その使用周波数が他のアンテナの使用周波数に比べると比較的低いため、携帯端末の筐体に収納すると所望の性能が得られにくい。クラムシェル型筐体(2つの筐体が中央のヒンジで開閉可能なタイプの筐体)では、アンテナをヒンジの近傍に配置することによって2つの筐体をアンテナの一部として機能させる効果が発生し、ある程度の性能を得ることができる。また2つの筐体が閉じている状態では放送波を受信する必要がほとんどない。しかしながら、クラムシェル型筐体以外の筐体、例えば、スライド型筐体(上筐体が下筐体に対してスライドして開くタイプの筐体)では、2つの筐体が閉じている状態でも視聴できることが要求され、筐体をアンテナの一部として機能させる効果は得られにくい。 Of these antennas, many other than the antenna for receiving terrestrial digital broadcasts are completely housed inside the casing. However, the antenna for receiving terrestrial digital broadcasts has a relatively low use frequency compared to the use frequency of other antennas, so that it is difficult to obtain desired performance when housed in a portable terminal casing. In clamshell type housings (cases in which two housings can be opened and closed by a hinge at the center), placing the antenna in the vicinity of the hinge has the effect of allowing the two housings to function as part of the antenna. In addition, a certain level of performance can be obtained. In addition, when the two casings are closed, there is almost no need to receive broadcast waves. However, in a case other than the clamshell type case, for example, a slide type case (a case where the upper case slides with respect to the lower case), the two cases are closed. It is required to be able to view and it is difficult to obtain the effect of functioning the casing as a part of the antenna.
このため、地上波デジタル放送を受信する携帯端末の多くは、今日でも筐体の外部に延出するロッドアンテナを使用している。 For this reason, many portable terminals that receive terrestrial digital broadcasting still use a rod antenna that extends outside the housing.
ロッドアンテナは、使用時にアンテナを伸ばす必要があるため操作性が悪いだけでなく、折れやすい。また、デザイン性の観点からも好ましいものではない。 The rod antenna is not only poor in operability because it needs to be stretched during use, but also easily breaks. Moreover, it is not preferable from the viewpoint of design.
そこで、地上波デジタル放送用の周波数帯でも筐体内部に完全に収容することができるアンテナの小型化技術の検討が従来から進められている。 In view of this, studies have been made on a technique for downsizing an antenna that can be completely accommodated in a housing even in a frequency band for terrestrial digital broadcasting.
例えば、特許文献1は、基材に線状導体を巻き付けたヘリカル型アンテナにおいて、基材を磁性体ブロックと誘電体ブロックとに分けた構成とし、磁性体ブロックをヘリカル型アンテナの給電端側に配置し、誘電体ブロックを開放端側に配置することによってアンテナサイズの小型化を図る技術を開示している。
For example, in
フェライトやアモルファス合金等の従来の磁性体は、一般に、周波数が高くなるにつれて透磁率実部μ’が低くなる一方、透磁率虚部μ’’が高くなるという性質をもつ。このため、これらの従来の磁性体を10MHz以上の周波数のアンテナの基材に使用すると、損失が大きくなるという問題があった。 Conventional magnetic materials such as ferrite and amorphous alloys generally have the property that the permeability imaginary part μ ′ increases as the frequency increases, while the permeability imaginary part μ ″ increases. For this reason, when these conventional magnetic bodies are used as a base material for an antenna having a frequency of 10 MHz or more, there is a problem that loss increases.
他方、特許文献2は、10MHz以上の高周波帯(例えば、VHF帯、UHF帯、及びそれ以上の周波数帯)においても高い透磁率実部μ’と低い透磁率虚部μ’’を維持することが可能なコアシェル型磁性粒子に関する技術を開示している。特許文献2が開示するコアシェル型磁性粒子は、例えば、1nm以上1000nm以下の平均粒径を有する磁性金属粒子(コア)を、0.1nm以上100nm以下の厚さの酸化物被膜層(シェル)で被覆したものである。このコアシェル型磁性粒子と樹脂(例えば、ポリエステル系樹脂等)を適宜の溶剤で混合し、成形、乾燥することによって、所望の高周波帯で高い透磁率(高い透磁率実部μ’と低い透磁率虚部μ’’)と絶縁性を有する磁性体(以下、コアシェル型磁性体と呼ぶ)を得ることができる。 On the other hand, Patent Document 2 maintains a high permeability real part μ ′ and a low permeability imaginary part μ ″ even in a high frequency band of 10 MHz or higher (for example, VHF band, UHF band, and higher frequency bands). Discloses a technology related to core-shell magnetic particles. The core-shell magnetic particles disclosed in Patent Document 2 are, for example, magnetic metal particles (core) having an average particle diameter of 1 nm or more and 1000 nm or less formed of an oxide coating layer (shell) having a thickness of 0.1 nm or more and 100 nm or less. It is coated. By mixing the core-shell magnetic particles and resin (for example, polyester resin) with an appropriate solvent, molding and drying, high magnetic permeability (high magnetic permeability real part μ ′ and low magnetic permeability at a desired high frequency band) It is possible to obtain a magnetic body (hereinafter referred to as a core-shell magnetic body) having an imaginary part μ ″) and an insulating property.
地上波デジタル放送の周波数帯(UHF帯)は、携帯電話機等の携帯端末で使用する周波数の中では低い方の周波数に属するため、地上波デジタル放送用のアンテナの性能を確保しつつ小型化する技術は、従来から重要な課題であった。 Since the frequency band (UHF band) of terrestrial digital broadcasting belongs to the lower frequency among the frequencies used in mobile terminals such as mobile phones, it is reduced in size while ensuring the performance of the antenna for terrestrial digital broadcasting. Technology has traditionally been an important issue.
前述したコアシェル型磁性体は、UHF帯においても高い透磁率(高い透磁率実部μ’と低い透磁率虚部μ’’)を示すため、小型でかつ低損失な地上波デジタル放送受信用アンテナの基材として非常に有望である。 The core-shell type magnetic material described above exhibits high magnetic permeability (high magnetic permeability real part μ ′ and low magnetic permeability imaginary part μ ″) even in the UHF band, and is thus a small and low-loss terrestrial digital broadcast receiving antenna. It is very promising as a base material.
しかしながら、コアシェル型磁性粒子は、磁性金属粒子を誘電体(酸化物被膜層)で被覆した構造であるため、コアシェル型磁性粒子を成形したコアシェル型磁性体は、誘電体損失をもつ。また、コアシェル型磁性体は比較的強度が低い他、耐水性もそれ程高くなく、比較的酸化しやすいため、加工性に課題がある。また、現時点では、従来のアンテナ基材に比べるとコアシェル型磁性体の価格は高い。 However, since the core-shell type magnetic particles have a structure in which magnetic metal particles are covered with a dielectric (oxide coating layer), the core-shell type magnetic body obtained by molding the core-shell type magnetic particles has a dielectric loss. In addition, the core-shell type magnetic material has a relatively low strength and is not so high in water resistance and is relatively easy to oxidize. At present, the price of the core-shell magnetic material is higher than that of the conventional antenna substrate.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、加工性や耐環境性に優れ、小型で低損失なアンテナ特性を低コストで実現するアンテナ装置、携帯端末、及びアンテナ装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an antenna device, a portable terminal, and a method for manufacturing the antenna device, which are excellent in workability and environmental resistance, and realize small and low-loss antenna characteristics at low cost. The purpose is to provide.
上記課題を解決するため、本発明に係るアンテナ装置は、柱状誘電体部材と、前記柱状誘電体部材の外周に線状導体を螺旋状に巻き付けて構成するヘリカルアンテナ素子と、前記柱状誘電体部材の軸中心に沿って設けられる空洞部に挿入された柱状の磁性体と、を備え、前記柱状の磁性体は、磁性金属粒子を酸化物被膜層で被覆したコアシェル型磁性粒子を成形固化した磁性体であり、前記空洞部は、前記柱状誘電体部材の中心を長手方向に貫通する、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an antenna device according to the present invention includes a columnar dielectric member, a helical antenna element formed by spirally winding a linear conductor around the columnar dielectric member, and the columnar dielectric member. A columnar magnetic body inserted in a cavity provided along the axial center of the core, and the columnar magnetic body is formed by solidifying core-shell magnetic particles in which magnetic metal particles are covered with an oxide coating layer. Karadadea is, the cavity extends through the center of the columnar dielectric member in the longitudinal direction, it is characterized.
また、本発明に係る携帯端末は、薄型箱形状の筐体と、前記筐体に内蔵され、前記筐体を構成する側板の1つに沿って配設されるアンテナ装置と、を備え、前記アンテナ装置は、柱状誘電体部材と、前記柱状誘電体部材の外周に線状導体を螺旋状に巻き付けて構成するヘリカルアンテナ素子と、前記柱状誘電体部材の軸中心に沿って設けられる空洞部に挿入された柱状の磁性体と、を備え、前記柱状の磁性体は、磁性金属粒子を酸化物被膜層で被覆したコアシェル型磁性粒子を成形固化した磁性体であり、前記空洞部は、前記柱状誘電体部材の中心を長手方向に貫通する、ことを特徴とする。 In addition, a mobile terminal according to the present invention includes a thin box-shaped housing, and an antenna device built in the housing and disposed along one of the side plates constituting the housing, The antenna device includes a columnar dielectric member, a helical antenna element formed by spirally winding a linear conductor around the columnar dielectric member, and a hollow portion provided along the axial center of the columnar dielectric member. includes a inserted columnar magnetic material, wherein the columnar magnetic body, Ri magnetic der that the coated core-shell magnetic particles with an oxide coating layer was formed and solidified magnetic metal particles, wherein the cavity, the The center of the columnar dielectric member penetrates in the longitudinal direction .
また、本発明に係るアンテナ装置の製造方法は、磁性金属粒子を酸化物被膜層で被覆したコアシェル型磁性粒子と、樹脂と、溶媒とを混合し、プレス成形後、真空乾燥させて柱状の磁性体を生成し、樹脂を射出成形し、軸中心に空洞部を有する柱状誘電体部材を生成し、前記柱状誘電体部材の外周に線状導体が螺旋状に巻き付けられたヘリカルアンテナ素子を生成し、外周に前記ヘリカルアンテナ素子が生成された前記柱状誘電体部材の前記空洞部に、前記柱状の磁性体を挿入する、ステップを備え、前記空洞部は、前記柱状誘電体部材の中心を長手方向に貫通する、ことを特徴とする。 In addition, the manufacturing method of the antenna device according to the present invention includes a core-shell type magnetic particle in which magnetic metal particles are coated with an oxide coating layer, a resin, and a solvent. A columnar dielectric member having a hollow portion at the center of the shaft, and a helical antenna element in which a linear conductor is spirally wound around the outer periphery of the columnar dielectric member. Inserting the columnar magnetic body into the hollow portion of the columnar dielectric member on which the helical antenna element is formed on the outer periphery, the hollow portion having a longitudinal direction at the center of the columnar dielectric member It penetrates in , and is characterized by it.
本発明に係るアンテナ装置、携帯端末、及びアンテナ装置の製造方法によれば、加工性や耐環境性に優れ、小型で低損失なアンテナ特性を低コストで実現することができる。 According to the antenna device, the portable terminal, and the manufacturing method of the antenna device according to the present invention, it is possible to realize a small and low-loss antenna characteristic that is excellent in processability and environmental resistance at low cost.
本発明に係るアンテナ装置、携帯端末、及びアンテナ装置の製造方法の実施形態について、添付図面を参照して説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments of an antenna device, a mobile terminal, and an antenna device manufacturing method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(1)アンテナ装置(第1の実施形態)
図1(b)は、第1の実施形態に係るアンテナ装置1の外観を模式的に示す斜視図である。アンテナ装置1は、柱状誘電体部材10、ヘリカルアンテナ素子20、及び柱状磁性体30を備えて構成されている。図1(a)は、柱状のアンテナ装置1の短手方向の断面図であり、図1(c)は長手方向の断面図である。
(1) Antenna device (first embodiment)
FIG. 1B is a perspective view schematically showing the appearance of the
アンテナ装置1は、携帯電話機等の小型の携帯端末50(図4、図5参照)に収納される小型のヘリカル型アンテナである。アンテナ装置1は、例えば、地上波デジタル放送の受信用アンテナとして使用される。
The
日本の地上波デジタル放送の周波数帯は470MHzから770MHzであり、最も低い周波数の470MHzの場合、半波長は32cmであり、1/4波長でも16cmである。これに対して、携帯電話機等の携帯端末50は、長手方向で10cm程度、短手方向で5cm程度といった寸法である。従って、地上波デジタル放送用のアンテナを携帯端末50に収納するためには、波長短縮率の大きなアンテナが必要となる。
The frequency band of terrestrial digital broadcasting in Japan is 470 MHz to 770 MHz. In the case of the lowest frequency of 470 MHz, the half wavelength is 32 cm, and the quarter wavelength is 16 cm. On the other hand, the
ヘリカル型アンテナの場合、ヘリカルアンテナ素子の内側に透磁率の高い磁性体を設けることによって大きな波長短縮率を得ることが可能である。 In the case of a helical antenna, it is possible to obtain a large wavelength shortening rate by providing a magnetic material with high magnetic permeability inside the helical antenna element.
第1の実施形態に係るアンテナ装置1は、図2(a)及び図2(b)に示すように、柱状(本例では角柱状)の誘電体部材10の軸中心に沿って空洞部11を設け、この空洞部11に、図2(c)に示す柱状の磁性体30を挿入して構成している(図3参照)。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
誘電体部材10の外周には、線状導体を螺旋状に巻き付けて構成されるヘリカルアンテナ素子20が設けられている。ヘリカルアンテナ素子20の一端が給電端21であり、他端が開放端22となっている。
On the outer periphery of the
ヘリカルアンテナ素子20は、誘電体部材10の外周にメッキ処理を施してメッキ層を形成し、その後、導体領域をマスキングして不要なメッキ層をエッチング処理によって除去することによって形成している。
The
メッキ層は、例えば図2(b)に示すように3層のメッキ層であり、最下層が銅(Cu)メッキ層、中間層がニッケル(Ni)メッキ層、最上層が金(Au)メッキ層となっている。 For example, as shown in FIG. 2B, the plating layer is a three-layer plating layer, the lowermost layer is a copper (Cu) plating layer, the intermediate layer is a nickel (Ni) plating layer, and the uppermost layer is gold (Au) plating. It is a layer.
なお、導線を誘電体部材10に実際に巻きつけることによってヘリカルアンテナ素子20を作成してもよいが、導線のピッチが等間隔にならなかったり、導線を巻き付けた後に導線の位置ずれや剥がれ等が生じたりする場合がある。この点、メッキ処理とエッチング処理によって形成したヘリカルアンテナ素子20は、ピッチ間隔が正確であり、製造後の導線の位置ずれや剥がれも生じない。
The
第1の実施形態に係るアンテナ装置1の特徴について以下に説明する。
Features of the
第1の特徴は、磁性体30が、磁性金属粒子を酸化物被覆層で被覆したコアシェル型磁性粒子を主たる成分として点である。このコアシェル型磁性粒子を樹脂及び溶剤で混合し、成形固化することによって柱状の磁性体30を生成する。
The first feature is that the
コアシェル型磁性粒子は、特許文献2等に開示されているものであり、コアとなる磁性金属粒子は、Fe、Co、Niからなる群から選択される少なくとも1つを含む磁性金属と、非磁性金属と、カーボン及び窒素から選択される少なくとも1つの元素とを含有する粒子である。また、酸化物被膜層は、磁性金属粒子の表面を被覆する層であり、磁性金属粒子の構成成分の1つである非磁性金属を少なくとも1つ含む酸化物もしくは複合酸化物から形成される層である。 The core-shell type magnetic particles are disclosed in Patent Document 2 and the like, and the magnetic metal particles serving as the core include a magnetic metal including at least one selected from the group consisting of Fe, Co, and Ni, and nonmagnetic Particles containing a metal and at least one element selected from carbon and nitrogen. The oxide coating layer is a layer that covers the surface of the magnetic metal particles, and is formed of an oxide or a composite oxide containing at least one nonmagnetic metal that is one of the constituent components of the magnetic metal particles. It is.
コアシェル型磁性粒子を成形固化した磁性体30は、UHF帯、或はそれ以上の高い周波数帯においても高い透磁率(高い透磁率実部μ’と低い透磁率虚部μ’’)を示すため、地上波デジタル放送受信用のヘリカルアンテナの基材として磁性体30を用いると、大きな波長短縮率が得られ、さらに誘電体損失の影響は見えにくくなり、携帯電話機等の小型の携帯端末50に内蔵可能なアンテナ装置1を実現することができる。
The
アンテナ装置1の第2の特徴は、誘電体部材10の軸方向の領域を、給電端側の領域と開放端側の領域の2つの領域に分けた場合、開放端側の領域には磁性体を挿入せず、給電端側の領域にのみ磁性体30を挿入していることである。具体的には、誘電体部材10の軸方向の領域を略2等分し、給電端側の領域にのみ誘電体部材10の中心に空洞部11を形成し、空洞部11の長さとほぼ同じ長さの柱状磁性体30を空洞部11に挿入している。
The second feature of the
一般にヘリカル型アンテナでは、ヘリカルアンテナ素子20を流れる電流によって、ヘリカル型アンテナの中心軸に最も強い磁界が発生する。また、ヘリカルアンテナ素子20上の軸方向の電流分布は、給電端が最も大きく、開放端に向かって減少し、開放端ではほぼゼロになる。ヘリカルアンテナ素子20の中心軸方向の磁界分布も電流分布と相似となる。
In general, in a helical antenna, the strongest magnetic field is generated on the central axis of the helical antenna by the current flowing through the
磁界が発生する領域に磁性体30を配置すると、一般にアンテナの波長短縮率は大きくなるが、磁界の小さな領域に磁性体30を配置しても、波長短縮率の増大に寄与する効果は少ない。逆に、磁界の大きな領域に磁性体30を配置すると大きな波長短縮率が得られる。
When the
他方、磁性体30の材料であるコアシェル型磁性粒子は、他の一般的な磁性体に比べると現時点では量産効果が得られていない等の理由から高コストである。そこで、本実施形態に係るアンテナ装置1では、磁性体30の長さをアンテナ装置1全体の長さの約半分程度とし、磁性体30を磁界の強い給電端側の領域に配置することにより、コストパーフォーマンスを高めている。
On the other hand, the core-shell type magnetic particles that are the material of the
アンテナ装置1の第3の特徴は、ヘリカルアンテナ素子20を磁性体30の表面に直接形成する(或は巻き付ける)のではなく、ヘリカルアンテナ素子20と磁性体30の表面の間にスペーサ12を設けている点である。実際には、別途のスペーサ材料を追加するわけではなく、誘電体部材10に設けた空洞部11の外周部がスペーサ12として機能することになる。
The third feature of the
前述したように、磁性体30の主成分はコアシェル型磁性粒子であり、コアシェル型磁性粒子は磁性金属粒子を誘電体(酸化物被膜層)で被覆した構造である。このため、磁性体30は、酸化物被覆層による誘電体損失をもつ。この誘電体損失は、磁性体30とヘリカルアンテナ素子20の線状導体との距離が大きいほど小さくなる。本実施形態に係るアンテナ装置1では、線状導体と磁性体30との間にスペーサ12を介在させているため、線状導体を磁性体30との間にスペーサ12の厚み分の距離を確保することができ、線状導体を磁性体30に直接巻き付ける形態のアンテナに比べて誘電体損失を低くすることができる。
As described above, the main component of the
また、コアシェル型磁性粒子を成形固化した磁性体30は高い透磁率を示すものの、強度的には必ずしも強くない。本実施形態に係るアンテナ装置1は、磁性体30を外部に露出させるのでなく、磁性体30とヘリカルアンテナ素子20との間にスペーサ12を設けている。このスペーサ12によって、磁性体30の強度を補完している。
In addition, the
また、前述したように、ヘリカルアンテナ素子20によって発生する磁界はヘリカルアンテナ素子20の軸中心近傍が強く、線状導体近傍の磁界はむしろ小さい。従って、磁性体30の太さをヘリカルアンテナ素子20の径よりも細くしたとしても、磁性体30を軸中心に配置さえすれば波長短縮率に寄与する効果はそれ程劣化しない。逆に、磁性体30を細くすることによって使用するコアシェル型磁性粒子の量が減るため、コストパーフォーマンスをさらに高めることができる。
As described above, the magnetic field generated by the
アンテナ装置1の寸法、形状は特に限定するものではないが、例えば、誘電体部材10は、短手方法の断面が1辺約3mmの正方形、長手方向の軸長が約40mmの角柱である。また、磁性体30は、短手方法の断面が1辺約2mmの正方形、長手方向の軸長が約20mmの角柱である。ヘリカルアンテナ素子20は、巻き数が例えば、12〜14ターンであり、導体の幅が約1.5mm、導体と導体との間隙幅が約1.2mmである。
The dimensions and shape of the
(2)携帯端末の実施形態
図4は、アンテナ装置1を携帯端末50の一例としての携帯電話機に実装する例を示す図である。図4に示すように、携帯端末50は、上筐体51を下筐体52に対して長手方向(図4のX方向)にスライドさせて開閉するタイプである。
(2) Embodiment of Mobile Terminal FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which the
図4(a)は、アンテナ装置1を下筐体52の長手側の右側板に沿って配置した例を示している。図4(b)は、アンテナ装置1を下筐体52の短手側の下側板に沿って配置した例を示している。また、図4(c)は、アンテナ装置1を上筐体51の短手側の上側板に沿って配置した例を示している。
FIG. 4A shows an example in which the
図5は、上筐体51aを下筐体52aに対して短手方向(図5のY方向)にスライドさせて開閉するタイプの携帯端末50aにアンテナ装置1を実装する例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which the
図4と同様に、図5(a)は、アンテナ装置1を下筐体52aの長手側の右側板に沿って配置した例、図5(b)は、アンテナ装置1を下筐体52aの短手側の下側板に沿って配置した例、図5(c)は、アンテナ装置1を上筐体51の短手側の上側板に沿って配置した例を夫々示している。
4A, FIG. 5A shows an example in which the
図4や図5に示すスライド型筐体の携帯端末50、50aでは、地上波デジタル放送受信用のアンテナとしてロッドアンテナを使用するのが従来から一般的であった。これに対して、本実施形態に係るアンテナ装置1では、透磁率の高い磁性体30をヘリカルアンテナ素子20の中心に配設することによって大きな波長短縮率が達成され、この結果、地上波デジタル放送受信用のアンテナ装置1を、携帯電話機等の小型の携帯端末50、50a等の筐体の内部に収納することが可能となる。
In the
なお、ここまでは、アンテナ装置1を地上波デジタル放送の周波数帯をカバーするアンテナとして説明してきたが、本実施形態に係るアンテナ装置1は、この周波数帯に限定されるものではない。
Heretofore, the
例えば、地上波デジタル放送の周波数帯(470MHzから770MHz)よりもさらに低いVHF帯(例えば、100MHzから200MHz)での使用が計画されている次世代携帯端末用マルチメディア放送(ISDB−TmmやMediaFLO等)用のアンテナとしても、ロッドアンテナを使用することなく本実施形態に係る内蔵型のアンテナ装置1を使用することができる。
For example, multimedia broadcasting for next-generation portable terminals (ISDB-Tmm, MediaFLO, etc.) planned to be used in a VHF band (for example, 100 MHz to 200 MHz) lower than the frequency band of terrestrial digital broadcasting (470 MHz to 770 MHz) The built-in
(3)アンテナ装置(その他の実施形態)
図6は、第2の実施形態に係るアンテナ装置1aの一例を示す図である。第2の実施形態に係るアンテナ装置1aでは、図6(c)及び図6(d)に示すように、磁性体30が長手の軸方向に少なくとも2以上に分割されている。
(3) Antenna device (other embodiments)
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the
前述したように、コアシェル型磁性粒子を成形固化した磁性体30の強度はそれ程高くなく、成形固化した磁性体30を単体で乱雑に取り扱うと折れやすい。そこで、コアシェル型磁性粒子を成形固化するときに、予め軸方向の長さを短くした短ブロックとして形成し、この短ブロックを誘電体部材10の空洞部11の軸方向に複数に挿入するようにする。短ブロックの形状が立方体に近いほど、乱雑に取り扱っても折れにくくなる。
As described above, the strength of the
夫々の短ブロックを接着剤等で接合する必要はなく、各短ブロックが互いに接近にして配置されていれば、ヘリカルアンテナ素子20の磁界に与える効果は、1本の連続した磁性体30の効果と大差ない。
There is no need to bond each short block with an adhesive or the like. If each short block is arranged close to each other, the effect on the magnetic field of the
磁性体30を予め決められた長さの短ブロックとして生成しておけば、同じ形状の短ブロックの数を調整するだけで、異なった長さの磁性体30を簡単に得ることができ、部品共通化の観点からのコストメリットもある。
If the
また、短ブロックを曲線状や曲面状に配置することによって任意の形状の磁性体30を得ることが可能であり、曲線状や曲面状のアンテナ装置1を実現することもできる。
Moreover, it is possible to obtain the
図7は、第3の実施形態に係るアンテナ装置1bの一例を示す図である。第3の実施形態に係るアンテナ装置1bでは、図7(c)及び図7(d)に示すように、磁性体30の外周に樹脂コーティング31が設けられている。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the
コアシェル型磁性粒子を成形固化した磁性体30は、従来の磁性体に比べると酸化し易く、また、耐水性が低いという弱点がある。そこで、第3の実施形態に係るアンテナ装置1bでは、磁性体30の外周をエポキシ樹脂等でコーティングすることによって、磁性体30の酸化を防止すると共に、耐水性を高めている。
The
また、磁性体30の外周と誘電体部材1の空洞部11の内周の間に樹脂コーティング31の層を設けることにより、磁性体30の強度を高める効果も得られる。
Further, by providing a layer of the
樹脂コーティング31は、例えば、溶融したエポキシ樹脂を磁性体30の外周に付着させ、この磁性体30を空洞部11に挿入した後にエポキシ樹脂を熱硬化させて形成することができる。
The
図8は、第4の実施形態に係るアンテナ装置1cの一例を示す図である。第4の実施形態に係るアンテナ装置1cでは、図8(c)に示すように、誘電体部材10の中心を長手方向に貫通する空洞部を設け、このうち、磁性体30が挿入される空洞部11の径を、磁性体30が挿入されない空洞部14の径よりも大きく形成する。誘電体部材10を射出成形する場合、誘電体部材10の内部を貫通する孔(空洞部11と空洞部14)を設けることにより、射出成形装置からの誘電体部材10の取り出しが容易となる。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the
また、空洞部11と空洞部14の径に段差を設けることにより、磁性体30の位置決めが容易になる。さらに、第3の実施形態のように、磁性体30の外周と誘電体部材1の空洞部11の内周の間に樹脂コーティング31の層を設ける場合、樹脂の乾燥を促進する効果が得られる。
Further, by providing a step in the diameters of the
図9は、第5の実施形態に係るアンテナ装置1dの一例を示す図である。第5の実施形態に係るアンテナ装置1dでは、図9(c)に示すように、第4の実施形態における空洞部14に、樹脂、例えばエポキシ樹脂を充填している。磁性体30の外周と誘電体部材1の空洞部11の内周の間に樹脂コーティング31の層を設ける場合、乾燥前のコーティング用樹脂が空洞部14に漏れこみ、漏れこんだ樹脂の量に依存してアンテナ装置1毎にアンテナ特性が微妙に異なってくる可能性がある。第5の実施形態に係るアンテナ装置1dでは、空洞部14に予め樹脂が充填されているため、コーティング用樹脂が空洞部14に漏れこまず、個体間でのアンテナ特性のバラツキがなく、均一な性能のアンテナ装置1が得られる。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the
図10は、第6の実施形態に係るアンテナ装置1eの一例を示す図である。第6の実施形態に係るアンテナ装置1eでは、図10(b)、図10(c)に示すように、ヘリカルアンテナ素子20の線状導体の夫々の間に、誘電体部材10の径方向(短手方向)に貫通する貫通孔13が設けられている。貫通孔13によって、線状導体の間の誘電体の量が低減され、隣接する線状導体の間の容量性結合を減少させることができる。また、線状導体をメッキ処理とエッチング処理で形成するとき、メッキ液が誘電体部材10の全体に均一にゆきわたり、銅層の厚みの均一化が可能となる。さらに、第3の実施形態のように、磁性体30の外周をエポキシ樹脂等でコーティングする場合、貫通孔13があることによって、エポキシ樹脂の乾燥時間が短縮される。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the
図11(c)及び図11(d)は、第7の実施形態に係るアンテナ装置1fの一例を示す図である。図11(a)及び図11(b)は、アンテナ装置1fとの比較のため、第1の実施形態に係るアンテナ装置1を再掲したものである。第7の実施形態に係るアンテナ装置1fでは、誘電体部材10の給電側に突起15を設け、ヘリカルアンテナ素子20の給電端21を誘電体部材10の側面から突起15の上面に沿って延出させ、突起15の上面に給電片23を形成している。給電片23は、誘電体部材10の長手方向の軸と直交する方向(図11(d)における上下方向)における誘電体部材10の上端と下端の中間の位置に設けられる。即ち、給電片23は、誘電体部材10の高さをdとするとき、誘電体部材10の上端から高さD(D<d)の位置に設けられる。
FIG.11 (c) and FIG.11 (d) are figures which show an example of the
図12は、誘電体部材10の上端と下端の中間の位置に設けられる給電片23の作用効果について説明する図である。図12(b)は、携帯端末50の筐体(例えば下筐体52)に第1の実施形態に係るアンテナ装置1が収納されたときの状態を模式的に示す断面図であり、図12(c)は、第7の実施形態に係るアンテナ装置1fが同じく下筐体52に収納されたときの状態を示す図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining the operational effect of the
アンテナ装置1、1fは、いずれも図12(a)に示すような給電用板バネ100によって、基板と電気的に接続される。給電用板バネ100の一端は、携帯端末の基板110に半田付けされ、他端は湾曲部102を有している。第1の実施形態に係るアンテナ装置1では、誘電体部材10の上面にある給電端21を湾曲部102が押し付け、基板110とアンテナ装置1との電気的接続を確保している。
Each of the
他方、第7の実施形態に係るアンテナ装置1fでは、突起15の上面にある給電片23を湾曲部102が押し付け、給電片23によって基板110とアンテナ装置1fとの電気的接続を確保している。
On the other hand, in the
図12(b)及び図12(c)から明らかなように、第7の実施形態に係るアンテナ装置1fを用いた場合、誘電体部材10の上面と給電片23の上面との位置の差Dだけ、基板110を低く配置することができ、結果的に筐体52の高さをDだけ薄くすることが可能となる。つまり、アンテナ装置1fを用いることで、携帯端末50を薄型化することができる。
As is apparent from FIGS. 12B and 12C, when the
なお、接触抵抗を低く維持するため、給電片23(或は給電端21)の表面と湾曲部102の表面を金メッキ処理しておくことが好ましい。 In order to keep the contact resistance low, it is preferable that the surface of the power supply piece 23 (or the power supply end 21) and the surface of the curved portion 102 be subjected to gold plating.
ここまでは、アンテナ装置1〜1fの形状を断面正方形の角柱として説明してきたが、円柱のアンテナ装置1gとして構成することもできる。
Up to this point, the
図13(b)、図13(c)は円柱のアンテナ装置1gの一例を示す図である。円柱のアンテナ装置1gの場合、図13(a)に示したように、長い円筒の表面に線状導体を螺旋状に巻き付けた円筒部材Gを作成し、その後、円筒部材Gを所望の長さに切り出して、給電側の領域に円柱の磁性体30gを挿入して、アンテナ装置1gを作成するようにしてもよい。この方法では、1回の線状導体の巻き付け工程で作成した円筒部材Gから複数のアンテナ装置1gを切り出すことができるため、加工コストを下げることができる。
FIGS. 13B and 13C are diagrams illustrating an example of a
(4)アンテナ装置の製造方法
図14は、アンテナ装置1の製造工程の一例を示すフローチャートである。
(4) Method for Manufacturing Antenna Device FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of a manufacturing process for the
ステップST1で、コアシェル型磁性粒子を生成する。コアシェル型磁性粒子は、特許文献2等に開示される公知技術を利用して生成することができる。 In step ST1, core-shell magnetic particles are generated. The core-shell magnetic particles can be generated using a known technique disclosed in Patent Document 2 and the like.
ステップST2で、コアシェル型磁性粒子と樹脂と溶剤を混合し、ステップST3でこの混合物をプレス成形、真空乾燥し、柱状の磁性体30を生成する。
In step ST2, the core-shell magnetic particles, the resin, and the solvent are mixed, and in step ST3, the mixture is press-molded and vacuum-dried to generate the columnar
さらに、柱状の磁性体30に溶融させたエポキシ樹脂を真空含浸する(ステップST4)。真空含浸により、磁性体30の内部や表面の微細な隙間にもエポキシ樹脂を含浸させることができる。
Further, the epoxy resin melted in the columnar
他方、ステップST5では、誘電体としての樹脂を射出成形し、中心に空洞部を有する誘電体部材10を生成する。
On the other hand, in step ST5, resin as a dielectric is injection-molded to generate the
後工程で高温乾燥させるため、樹脂としては、例えば耐熱性の高いLCP(Liquid Crystal Polymer:液晶ポリマー)が好適である。LCPは、流動性が良好であり、薄肉(例えば0.4mm)の成形品を射出成形することができるものの、図15(a)に示すように、誘電体部材10の金型の2方向から注入したときに生じるウェルド部(継ぎ目)の強度が低いという弱点がある。そこで、図15(b)に示すように、最薄部の厚みを0.6mm程度とやや厚くし、金型の1方向からLCPを注入するとこでウェルド(継ぎ目)を無くし、誘電体部材10の強度を高めるようにしても良い。また、最薄部の厚みは0.4mmとそのままで、一方向から真空引きを行なうことにより、金型の1方向からLCPを注入することも可能である。
As the resin, for example, LCP (Liquid Crystal Polymer) having high heat resistance is suitable for drying at a high temperature in a subsequent process. Although LCP has good fluidity and can be injection-molded with a thin (for example, 0.4 mm) molded product, as shown in FIG. There is a weak point that the strength of the weld part (joint) generated when the injection is performed is low. Therefore, as shown in FIG. 15B, the thickness of the thinnest part is made slightly thick, such as about 0.6 mm, and when the LCP is injected from one direction of the mold, the weld (seam) is eliminated, and the
ステップST6では、誘電体部材10の表面にメッキ処理を施し、銅層、ニッケル層、及び金層を下から順に形成する。その後導体部分をマスキングして不要部分の金属層をエッチング処理によって除去し、誘電体部材10の外周にヘリカルアンテナ素子20を形成する。
In step ST6, the surface of the
ステップST7では、溶融したエポキシ樹脂を真空含浸した磁性体30を、誘電体部材10の空洞部11に挿入する。その後、磁性体30が挿入された誘電体部材10を高温乾燥させ、エポキシ樹脂を熱硬化させる(ステップST8)。熱硬化処理により、磁性体30の外周にエポキシ樹脂のコーティング層が形成され、磁性体30の強度や耐環境性を高めることができる。
In step ST <b> 7, the
以上説明してきたように、上記各実施形態に係るアンテナ装置、携帯端末、及びアンテナ装置の製造方法によれば、加工性や耐環境性に優れ、小型で低損失なアンテナ特性を低コストで実現することができる。 As described above, according to the antenna device, the portable terminal, and the manufacturing method of the antenna device according to each of the above embodiments, a small and low-loss antenna characteristic is realized at low cost with excellent workability and environmental resistance. can do.
なお、本発明は上記の実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, the constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1〜1g アンテナ装置
10 誘電体部材
11 空洞部
20 ヘリカルアンテナ素子
21 給電端
22 開放端
23 給電片
30 磁性体
50、50a 携帯端末
51、51a 上筐体
52、52a 下筐体
100 給電用板バネ
102 湾曲部
110 基板
1-
Claims (16)
前記柱状誘電体部材の外周に線状導体を螺旋状に巻き付けて構成するヘリカルアンテナ素子と、
前記柱状誘電体部材の軸中心に沿って設けられる空洞部に挿入された柱状の磁性体と、
を備え、
前記柱状の磁性体は、磁性金属粒子を酸化物被膜層で被覆したコアシェル型磁性粒子を成形固化した磁性体であり、
前記空洞部は、前記柱状誘電体部材の中心を長手方向に貫通する、
ことを特徴とするアンテナ装置。 A columnar dielectric member;
A helical antenna element formed by spirally winding a linear conductor around the outer periphery of the columnar dielectric member;
A columnar magnetic body inserted in a cavity provided along the axial center of the columnar dielectric member;
With
The columnar magnetic body, Ri magnetic der that the magnetic metal particles have a core-shell type magnetic particles coated with an oxide coating layer was formed and solidified,
The hollow portion penetrates the center of the columnar dielectric member in the longitudinal direction .
An antenna device characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。 When the region in the longitudinal direction of the columnar dielectric member is divided into two regions, a region on the feeding end side of the helical antenna element and a region on the open end side, the columnar magnetic body is located in the region on the feeding end side. Inserted and not inserted into the open end region,
The antenna device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。 The diameter of the cavity in the region on the feeding end side is larger than the diameter of the cavity in the region on the open end side,
The antenna device according to claim 2.
ことを特徴とする請求項3に記載のアンテナ装置。 The columnar dielectric member is produced by injection molding a resin from one direction.
The antenna device according to claim 3.
ことを特徴とする請求項3に記載のアンテナ装置。 The hollow portion in the open end side region is filled with resin.
The antenna device according to claim 3.
ことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。 The columnar magnetic body is divided into at least two or more in the longitudinal direction of the columnar dielectric member.
The antenna device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。 On the outer periphery of the columnar magnetic body, a resin coating is applied,
The antenna device according to claim 1.
前記給電片は、前記柱状誘電体部材の軸と直交する方向における前記柱状誘電体部材の上端と下端の中間の位置に設けられる、
ことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。 A feed piece extending from the feed end of the helical antenna element and capable of being in contact with an external leaf spring for feeding, further comprising:
The power supply piece is provided at an intermediate position between an upper end and a lower end of the columnar dielectric member in a direction orthogonal to the axis of the columnar dielectric member.
The antenna device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。 The columnar dielectric member is provided with a through-hole penetrating between the linear conductors wound in a spiral shape in the radial direction of the columnar dielectric member.
The antenna device according to claim 1.
前記筐体に内蔵され、前記筐体を構成する側板の1つに沿って配設されるアンテナ装置と、
を備え、
前記アンテナ装置は、
柱状誘電体部材と、
前記柱状誘電体部材の外周に線状導体を螺旋状に巻き付けて構成するヘリカルアンテナ素子と、
前記柱状誘電体部材の軸中心に沿って設けられる空洞部に挿入された柱状の磁性体と、
を備え、
前記柱状の磁性体は、磁性金属粒子を酸化物被膜層で被覆したコアシェル型磁性粒子を成形固化した磁性体であり、
前記空洞部は、前記柱状誘電体部材の中心を長手方向に貫通する、
ことを特徴とする携帯端末。 A thin box-shaped housing;
An antenna device built in the housing and disposed along one of the side plates constituting the housing;
With
The antenna device is
A columnar dielectric member;
A helical antenna element formed by spirally winding a linear conductor around the outer periphery of the columnar dielectric member;
A columnar magnetic body inserted in a cavity provided along the axial center of the columnar dielectric member;
With
The columnar magnetic body, Ri magnetic der that the magnetic metal particles have a core-shell type magnetic particles coated with an oxide coating layer was formed and solidified,
The hollow portion penetrates the center of the columnar dielectric member in the longitudinal direction .
A portable terminal characterized by that.
前記ヘリカルアンテナ素子の給電端から延出し、外部の給電用板バネと接触通電可能な給電片、をさらに備え、
前記給電片は、前記柱状誘電体部材の軸と直交する方向における前記柱状誘電体部材の上端と下端の中間の位置に設けられる、
ことを特徴とする請求項10に記載の携帯端末。 The antenna device is
A feed piece extending from the feed end of the helical antenna element and capable of being in contact with an external leaf spring for feeding, further comprising:
The power supply piece is provided at an intermediate position between an upper end and a lower end of the columnar dielectric member in a direction orthogonal to the axis of the columnar dielectric member.
The mobile terminal according to claim 10.
基板と、
一端が前記基板に半田付けされ、他端に湾曲部を有する板バネと、
をさらに内蔵し、
前記筐体は、前記給電片を前記板バネの湾曲部に押し付けて接触させるように前記アンテナ素子を収納する、
ことを特徴とする請求項11に記載の携帯端末。 The housing is
A substrate,
A leaf spring having one end soldered to the substrate and a curved portion on the other end;
Further built-in,
The housing houses the antenna element so that the power feeding piece is pressed against and contacts the curved portion of the leaf spring.
The mobile terminal according to claim 11.
樹脂を射出成形し、軸中心に空洞部を有する柱状誘電体部材を生成し、
前記柱状誘電体部材の外周に線状導体が螺旋状に巻き付けられたヘリカルアンテナ素子を生成し、
外周に前記ヘリカルアンテナ素子が生成された前記柱状誘電体部材の前記空洞部に、前記柱状の磁性体を挿入する、
ステップを備え、
前記空洞部は、前記柱状誘電体部材の中心を長手方向に貫通する、
ことを特徴とするアンテナ装置の製造方法。 Core-shell magnetic particles coated with magnetic metal particles with an oxide coating layer, a resin, and a solvent are mixed, and after press molding, vacuum-dried to produce a columnar magnetic body,
Resin injection molding to produce a columnar dielectric member having a hollow portion in the center of the shaft,
Generating a helical antenna element in which a linear conductor is spirally wound around the outer periphery of the columnar dielectric member;
Inserting the columnar magnetic body into the hollow portion of the columnar dielectric member in which the helical antenna element is generated on the outer periphery;
With steps ,
The hollow portion penetrates the center of the columnar dielectric member in the longitudinal direction .
A method for manufacturing an antenna device.
メッキ処理及びエッチング処理によって前記螺旋状の線状導体を前記柱状誘電体部材の外周に形成する、
ことを特徴とする請求項13に記載のアンテナ装置の製造方法。 In the step of generating the helical antenna element,
Forming the helical linear conductor on the outer periphery of the columnar dielectric member by plating and etching;
The method for manufacturing an antenna device according to claim 13.
前記柱状の磁性体が前記空洞部に挿入された状態で前記エポキシ樹脂を熱硬化させ、前記磁性体の外周を前記エポキシ樹脂でコーティングする、
ステップをさらに備えたことを特徴とする請求項13に記載のアンテナ装置の製造方法。 Adhere molten epoxy resin to the outer periphery of the columnar magnetic body,
Thermosetting the epoxy resin with the columnar magnetic body inserted into the cavity, and coating the outer periphery of the magnetic body with the epoxy resin;
The method for manufacturing an antenna device according to claim 13, further comprising a step.
前記柱状の磁性体に前記エポキシ樹脂を真空含浸させるステップを含む、
ことを特徴とする請求項15に記載のアンテナ装置の製造方法。 The step of attaching the epoxy resin includes:
Including vacuum impregnating the epoxy resin into the columnar magnetic body,
The method of manufacturing an antenna device according to claim 15.
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