JP5055261B2 - アンテナ付き筐体の給電構造 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、ＭＰ３（MPEG-1 Audio Layer3:音声情報圧縮の国際規格）プレーヤー等の小型携帯機器の筐体外面を利用して設けられたアンテナに対し、電力および信号伝送を行なうアンテナ付き筺体の給電構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機はもとより、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤー等の小型携帯機器に通信機能を付与するにはアンテナを必要とするが、この種のアンテナを、例えば、特開２００１−１３６２５５号公報に記載の携帯電話機のように、携帯機器の筺体内部に組み込むことが提案されている。
【０００３】
しかしながら、筺体内部には不要な電磁波が輻射することによる影響を排除するための金属シールドケースやグランドプレーン（電磁波を反射させる導体からなる平面体）が存在しており、これら金属部品の存在はアンテナの通信機能を著しく損なうことになる。
【０００４】
こうした金属部品によるアンテナへの影響を少なくするには、出来るだけアンテナをそれら金属部品から遠ざけるしかなく、結局、携帯機器の最も外側に位置する筺体にアンテナを取り付け一体化させる構成が提案されている。
【０００５】
筐体とアンテナを一体化させる場合、（ａ）筐体の外壁面に平面アンテナを貼着するか、あるいは（ｂ）筐体の内壁面に平面アンテナを貼着する、いずれかの構成が考えられる。
【０００６】
上記(ａ)の構成では、携帯機器外部からの衝撃等が加わりやすいために平面アンテナが損傷する虞れがあり、加えて、平面アンテナの存在が目立ってしまうというデザイン上のデメリットもある。
【０００７】
さらに、図１７に示すように、筺体５０の外壁面に平面アンテナ５１を貼着した場合、その平面アンテナ５１の給電部５１ａと筺体５０内の発振回路（図示しない）とを接続する必要があり、リード線を通すための貫通孔５２を筺体５０に設けなければならない。
［０００８］
貫通孔５２を設けると、その貫通孔５２が形成されている部分の給電部５１ａは支持体を持たないため、平面アンテナ５１が部分的に変形する等の外観不良が発生する。なお、図中５３は平面アンテナ５１が形成されているフィルム基材である。
［０００９］
他方、上記（ｂ）の構成では、筺体内壁面に補強リブ等が凹凸した状態で存在しているため、アンテナパターンを設計する際にそのサイズや形状が制約されるという問題がある。また、少なくとも筺体の厚み分、平面アンテナがより金属部品に近づいてしまうことになり、アンテナへの影響を受け易くなる。
［発明の開示］
［００１０］
本発明は、上記したような従来の小型携帯機器用のアンテナにおける問題点を考慮してなされたものであり、金属部品による影響を受けにくい筺体外面に目立たない状態で平面アンテナを取り付けることができ、且つ外観不良の原因となる貫通孔を設けることなくその平面アンテナに対し給電を行なうことができるアンテナ付き筺体の給電構造を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明に係るアンテナ付き筐体の給電構造の第一の形態は、筺体と、この筺体の外壁面の少なくとも一部を被覆する装飾フィルムと、上記筺体の外壁面と上記装飾フィルムとの間に挟装される平面アンテナと、上記筺体の内壁面に設けられる電極とを有し、
上記平面アンテナの給電部と上記電極とを上記筺体の両面に対向配置することによりキャパシタを形成するとともに、インダクタを上記電極に接続することにより、上記平面アンテナに対し非接触で電力および信号伝送が行なえるように構成され、上記筺体の内壁面に形成された凹部に上記電極が設けられていることを要旨とする。
［００１２］
なお、本発明では、電力伝送と信号伝送とを総称して給電と呼ぶ。
［００１３］
また、本発明における筺体とは外装の一部分を構成するものも含まれる。
［００１４］
上記筺体は樹脂成形によって形成することができるが、ガラス、セラミックス等から形成することもできる。
［００１５］
上記装飾フィルムとしては、透明樹脂フィルムの少なくとも片面に上記平面アンテナを隠蔽しうる加飾層を有する積層フィルム、または透明樹脂フイルム中に上記平面アンテナを隠蔽しうる着色剤を含有した単層フィルムが例示される。
【００１６】
また、上記給電部と上記電極とによって挟まれる上記筺体の厚みは１ｍｍ以下であることが好ましい。この場合は、上記インダクタのインダクタンスは１ｍＨ以下でよい。
【００１７】
また、上記筺体の内壁面に形成された凹部に上記電極を設ければ、キャパシタンスを変えることなく筺体を薄肉化して強度を高めることができる。
【００１８】
また、上記平面アンテナと上記筺体をインサート成形によって一体化すれば、筺体の外表面を平滑にすることができる。
【００１９】
本発明に係るアンテナ付き筺体の給電構造の第二の形態は、筺体と、この筺体の外壁面の少なくとも一部を被覆する装飾フィルムと、上記筺体の外壁面と上記装飾フィルムとの間に挟装される平面アンテナとを有し、
この平面アンテナは、フィルム基材に導電層として形成されるスパイラルアンテナからなり、このスパイラルアンテナが閉回路で構成されるとともに、上記スパイラルアンテナの近傍にインダクタを配置することにより、上記平面アンテナに対し非接触で電力および信号伝送が行なえるように構成してなることを要旨とする。
【００２０】
上記スパイラルアンテナのアンテナパターンは、上記フィルム基材の片面側にのみ形成することができ、また、上記フィルム基材の両面に形成することもできる。
【００２１】
上記フィルム基材の各面にアンテナパターンを形成した場合、アンテナパターンにそれぞれ電極を設け、それらの電極を、上記フィルム基材を介して対向配置すればフィルム基材が一枚のキャパシタを形成することになる。
【００２２】
また、上記フィルム基材の各面に形成されたスパイラルパターンは、上記フィルム基材に穿設されたスルーホールを通じて接続することができる。
【００２３】
また、上記フィルム基材の各面に形成されたスパイラルパターンがそれぞれ一方端と他方端を有する場合、上記一方端に設けられた電極同士については上記フィルム基材を介して対向配置することによりキャパシタを形成し、上記他端端同士についてはフィルム基材に設けられたスルーホールを通じて直接接続することができる。
【００２４】
上記第二の形態において、平面アンテナと上記筺体はインサート成形によって一体化することが好ましい。
【００２５】
本発明のアンテナ付き筺体の給電構造によれば、金属部品による影響を受けにくい筺体外面に目立たない状態で平面アンテナを取り付けることができる。
【００２６】
また、平面アンテナへの給電を非接触で行うことが可能となるため、筺体に給電用貫通孔を設ける必要がなくなる。それにより、装飾フィルム及びアンテナフィルムの変形、膨れといった給電用貫通孔に起因する外観不良を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るアンテナ付き筺体の給電構造の第一の形態を示す要部縦断面図である。
【図２】図１に示す平面アンテナのアンテナパターンを示す平面図である。
【図３】平面アンテナの第二のアンテナパターンを示す図２相当図である。
【図４】本発明に係るアンテナ付き筺体の給電構造の等価回路図である。
【図５】電極取付構造の別の形態を示す図１相当図である。
【図６】装飾フィルムとアンテナフィルムの積層状態を示す縦断面図である。
【図７】装飾フィルムとアンテナフィルムの別の積層状態を示す図６相当図である。
【図８】本発明に係るアンテナ付き筺体の給電構造の第二の形態を示す要部縦断面図である。
【図９】第三のアンテナパターンを示す斜視図である。
【図１０】図８のアンテナ付き筺体の給電構造の等価回路図である。
【図１１】第四のアンテナパターンを示す斜視図である。
【図１２】第五のアンテナパターンを示す斜視図である。
【図１３】第六のアンテナパターンを示す斜視図である。
【図１４】第七のアンテナパターンを示す斜視図である。
【図１５】インダクタの第一の配置を示す要部縦断面図である。
【図１６】インダクタの第二の配置を示す図１５相当図である。
【図１７】従来のアンテナ付き筺体の構成を示す要部縦断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
【００２９】
図１は本発明に係るアンテナ付き筺体の給電構造を、小型携帯機器としての携帯電話機に適用する場合の構成を、縦断面図で示したものである。
【００３０】
同図においてアンテナ付き筺体１は、樹脂成形された筺体２と、この筺体２の外壁面を被覆する装飾フィルム３と、筺体２と装飾フィルム３との間に挟まれた状態で設けられるアンテナフィルム４との積層体から構成されている。
【００３１】
上記アンテナフィルム４は、樹脂フィルムからなるフィルム基材５に導電層からなる平面アンテナ６をパターン状に形成したものである。
【００３２】
上記平面アンテナ６の一部である給電部６ａと対向するようにして筺体２の内壁面には電極７が形成されている。上記筺体２と、その両側に離間配置された、すなわち非接触の上記給電部６ａおよび上記電極７は一枚のキャパシタと見なすことができる。
【００３３】
上記各電極７は例えばチップ式のインダクタ８に直列に接続されており、ＬＣ共振回路を構成するようになっている。
【００３４】
次に、アンテナ付き筺体１を構成している各層について具体的に説明する。
【００３５】
1. 筺体
筺体２は、金型を用いて所望する外装の形に成形されたものである。その材質は機器の使用目的や、成形方法等によって選択されるが、例えば、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ），アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂（ＡＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂（ＡＢＳ）、セルロースプロピオネート樹脂、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、ポリエステル樹脂、若しくは、ポリエチレン樹脂などが選択される。
【００３６】
2. 装飾フィルム
上記装飾フィルム３は上記筺体２を装飾するためのものであり、通常、透明樹脂フィルムの少なくとも一方の面に加飾層（図６または図７の符号９参照）を形成したものを用いる。
【００３７】
上記透明樹脂フィルムの材質としては、例えば、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリエーテルケトン系のエンジニアリングプラスチックや、アクリル系、ポリエチレンテレフタレート系、ポリブチレンテレフタレート系の樹脂フィルムなどを用いることができる。
【００３８】
2.1 加飾層
上記加飾層９は、通常、着色インキ層からなり、ウレタン樹脂、ＰＣ樹脂、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂などを使用することができるが、特にウレタン系樹脂、さらにはそのエラストマーをバインダーとし、適切な色の顔料または染料を着色剤として含有する着色インキを用いることが好ましい。
【００３９】
なお、上記着色インキ層の形成方法としては、オフセット印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの印刷法や、グラビアコート法、ロールコート法、コンマコート法などのコート法を採用することができる。
【００４０】
なお、上記した装飾フィルム３の加飾層９で筺体２の外壁面全体を装飾してもよいし、また、筺体２の外壁面の一部については装飾せず、透明樹脂フィルムをそのまま使用した透明窓部にすることもできる。
【００４１】
また、上記筺体２の外壁面全体を加飾層９で装飾しない場合、着色インキ層で加飾層９を形成する代わりに、透明樹脂フィルム中に適切な色の顔料または染料を着色剤として含有させ加飾層とすることもできる。
【００４２】
また、上記加飾層９は、透明樹脂フィルムのいずれの面にも形成することができるが、積層された状態において筺体２側に形成すると、指などが直接その加飾層に触れることがないため、加飾層９を磨耗から保護することができるという利点がある。
【００４３】
3. アンテナフィルム
アンテナフィルム４のフィルム基材５は、平面アンテナ６の支持材として機能するものであれば材料は特に限定されず、例えば、装飾フィルム３の基材となる透明樹脂フィルムと同様に、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリエーテルケトン系のエンジニアリングプラスチックや、アクリル系、ポリエチレンテレフタレート系、ポリブチレンテレフタレート系の樹脂フィルムなどを用いることができる。
【００４４】
平面アンテナ６を構成する導電層は、アンテナ機能を持たせられる導電性物質からなるものであれば特に制限はない。導電性を有する素材としては、例えば、金属であれば金、白金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、鉛等が示される。また導電性高分子等の導電性を有する高分子化合物も導電層として選択することができる。また金属や導線性を有する高分子化合物からなる導電層の形態としては、箔、印刷、メッキ等によるものが示される。
【００４５】
3.1 平面アンテナ
平面アンテナ６のアンテナパターンは、使用する周波数帯や用途により適宜選択され、例えば、無線ＬＡＮ、Bluetooth、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）、ＧＰＳ(Global Positioning System)、ＥＴＣ(Electronic Toll Collection System)、通信等で用いられる各種のアンテナパターンを選択することができる。
【００４６】
アンテナパターンの具体例としては、第一のアンテナパターンとして図２に示したスパイラルアンテナ６ｂや第二のアンテナパターンとして図３の平面図に示したダイポールアンテナ６ｃ等が示される。なお、図３において６ｄは給電部を示している。
【００４７】
なお、図２に示したスパイラルアンテナ６ｂにおいて、Ａ−Ａ矢視線で切断した断面が、図１の縦断面図になっている。
【００４８】
また、平面アンテナ６のパターニングは、導電層がペーストによるものの場合にはスクリーン印刷法によって、また導電層が箔、メッキ等によるものの場合には印刷レジスト、感光性レジストを用いたエッチング法等の一般的な方法を用いて行なうことができる。
【００４９】
4. 等価回路
図４は、平面アンテナ６（図ではスパイラルアンテナ６ｂ）の給電部６ａと電極７によって挟まれた筺体２がキャパシタＣの誘電体部として機能し、さらにキャパシタＣがインダクタＬ（８）と結合されることによりＬＣ共振回路として動作することを等価回路で示したものである。
【００５０】
給電部６ａと筺体２と電極７からなるキャパシタＣのキャパシタンスは、筺体２の誘電率、その厚み、給電部６ａ並びに電極７の面積を変えることにより調節することができる。
【００５１】
上記キャパシタンスと適当なインダクタンスを選択して、目的とする周波数で直列共振が起こるように調節する。なお、上記キャパシタＣを形成する筺体２の厚みは１ｍｍ以下とするのが好ましく、この場合、上記インダクタ８のインダクタンスは１ｍＨ以下とするのが好ましい。
【００５２】
上記電極７を構成する導電層の素材および形成方法は、平面アンテナ６と同じ素材、同じ形成方法とすることもできるが、導電テープを数ｍｍ角に切って筺体２の内側表面に貼る方法が形成方法としては最も簡単である。
【００５３】
また、上記アンテナ付き筺体１に高い強度が求められる場合には、筺体２の厚みを厚くしなければならないが、その場合、図５に示すように、上記筺体２の内壁面に電極７を取り付けるための凹部２ａを形成するようにすればよい。それにより、キャパシタＣを形成する部分の筺体２の厚みを１ｍｍ以下に維持することができる。
【００５４】
なお、上記凹部２ａは筺体２の成形後に工具を用いて形成してもよいし、筺体２の成形と同時に形成してもよい。
【００５５】
上記インダクタ８としては、筺体２の内部に実装可能なものが適当であり、例えば一般的なチップインダクタ等を利用することができる。また、筺体２の内壁面に電極７とともに実装することも可能である。詳しくは、後述する。
【００５６】
なお、上記アンテナ付き筺体１は、インサート成形法によって製造することにより、筺体の外表面を平滑にすることができる。
【００５７】
5. アンテナ付き筺体の製造方法
次に、上記筺体２と上記装飾フィルム３の間にアンテナフィルム４を挟み込んで一体化させるインサート成形法について説明する。
【００５８】
まず、図６において、装飾フィルム３の片面（加飾層９が装飾フィルム３のベースとなる透明樹脂フィルム３ａの片面のみに形成されている場合にはその加飾層９が形成されている側の面とするのが好ましい）に、アンテナフィルム４を透明接着剤によって貼り合わせ、積層したものをインサートフィルムＦとする。
【００５９】
なお、上記アンテナフィルム４の平面アンテナ６が不透明である場合、装飾フィルム３の加飾層９によって平面アンテナ６が隠蔽されるように、装飾フィルム３とアンテナフィルム４とを貼り合わせる。
【００６０】
次に、上記インサートフィルムＦを成形用金型内に装着して加熱し、金型成形面の形状に沿うように予備成形する。
【００６１】
次いで、可動型と固定型とからなる成形用金型内に予備成形されたインサートフィルムＦを送り込む。この際、毎葉のインサートフィルムＦを１枚ずつ送り込んでもよいし、連続する長尺のインサートフィルムＦ上の成形部分を間欠的に送り込んでもよい。
【００６２】
次いで、成形用金型を閉じた後、固定型に設けられているゲートを通じて溶融樹脂をキャビティ内に射出充満させ、筺体２を形成するのと同時にその外壁面となる側の面に上記インサートフィルムＦを接着させる。
【００６３】
成形された上記筺体２を冷却固化した後、成形用金型を開いて筺体２を取り出し、必要に応じて筺体２周縁のインサートフィルムＦの不要部分を除去し、それにより、アンテナ付き筺体１が完成する。
【００６４】
以上、代表的なアンテナ付き筺体１の製造方法について説明したが、アンテナ付き筺体１の製造方法はこれに限定されるものではない。例えば、インサート成形によらず、あらかじめ筺体２を樹脂で成形した後、その表面に上記したインサートフィルムＦを貼り合わせてもよい。
【００６５】
また、上記アンテナ付き筺体１の最も外側となる面にはハードコート処理を施すこともできる。
【００６６】
図７に示すように、アンテナ付き筺体1にハードコート層１１を形成した場合、装飾フィルム３の加飾層９を透明樹脂フィルム３ａの外側に形成しても、そのハードコート層１１の存在によって、加飾層９を、指などの接触による磨耗から保護することができる。なお、ハードコート処理方法としては、アクリル樹脂、シリコン樹脂、ＵＶ硬化樹脂などのハードコート材料を塗布したり、ハードコートフィルムを貼り付けたりする方法等が例示される。
【００６７】
また、本発明のアンテナ付き筺体１は、給電部６ａと電極７との間で、非接触により給電を行なうため、アンテナフィルム４における平面アンテナ６は、フィルム基材５における筺体２側の面に設けてもよいし、また、フィルム基材５における装飾フィルム３側の面に設けてもよい。また、フィルム基材５の両面にわたって設けてもよい。その場合、フィルム基材５の両面に形成された平面アンテナ６の導通はフィルム基材５に穿設したスルーホールを介して（スルーホール５ａに施された例えば銅めっきを介して）行なう等、一般的な導通方法を適用することができる。
【００６８】
また、アンテナフィルム４においてフィルム基材５の筺体側の面に平面アンテナ６を形成する場合、筺体２側の平面アンテナ６が、接着材や樹脂フィルムからなるカバー層によって被覆されていてもよい。このようにカバー層で平面アンテナ６を被覆すれば、インサート成形中において流動する溶融樹脂から平面アンテナ６を保護することができる。
【００６９】
6. 本発明に係るアンテナ付き筺体の給電構造の第二の形態
図８は平面アンテナとして閉回路のスパイラルアンテナを使用する場合のアンテナ付き筺体を縦断面図で示したものである。なお、以下の説明において図１と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
図８において、アンテナ付き筺体１０は、筺体２と、その筺体２の外壁面の少なくとも一部を被覆する装飾フィルム３とを有し、この装飾フィルム３と筺体２との間に閉回路からなるスパイラルアンテナ２０が挟装されている。このスパイラルアンテナ２０は、フィルム基材５に導電層をアンテナパターンとして形成したものである。
【００７１】
図９〜図１４は上記アンテナパターンの具体例を示したものである。
【００７２】
なお、各図においては説明の都合上、アンテナパターンをフィルム基材から離した状態で図示しているが、実のアンテナパターンはフィルム基材上に接している。
【００７３】
図９に示すアンテナパターンは、フィルム基材５の両面にスパイラルアンテナ２０を形成（第三のアンテナパターン）し、閉回路としたものである。両スパイラルアンテナ２０は同じ方向に巻かれ、それにより、巻数が増やされている。
【００７４】
同図に示す構成では、誘導磁界Ｂ内に配置したインダクタ２１との間で電磁結合を行なうことにより、非接触で電力および信号伝送を行なえるようになっている。
【００７５】
図１０は、図９に示したスパイラルアンテナ２０の給電部２０ａ（または２０ｂ）と電極２１ａ（または２１ｂ）によって挟まれたフィルム基材５がキャパシタＣの誘電体部として機能し、さらにインダクタＬ（２１）と結合することによりＬＣ共振回路として動作することを等価回路で示したものである。
【００７６】
図１１に示すアンテナパターンは、スパイラルアンテナ２０のスパイラルパターン２０ｅをフィルム基材５の片面側にのみ形成（第四のアンテナパターン）し、スパイラルアンテナ２０の両端を、フィルム基材５に穿設したスルーホール５ａを通じて接続したものである。なお、スルーホール５ａにおける導通は、スルーホール５ａに施された例えば銅めっきにより行なわれる。また、上記スルーホール５ａに代えてジャンパー等の手段で上記両端を接続することもできる。
【００７７】
図１２に示すアンテナパターンは、キャパシタ用の給電部２０ｆ並びに電極２０ｇと、スルーホール５ａとを組み合わせてスパイラルパターン２０ｈ，２０ｉを形成（第五のアンテナパターン）したものであり、このアンテナパターンによれば、フィルム基材５の両面にわたるスパイラルアンテナ２０を閉回路で構成することができるため、電磁結合を強くすることができる。
【００７８】
図１３に示すアンテナパターンは、スパイラルパターン２０ｊ，２０ｋをスルーホール５ａ，５ａを通じて接続し、フィルム基材５の両面にスパイラルアンテナ２０を形成（第六のアンテナパターン）したものであり、両面にわたるスパイラルアンテナ２０を閉回路で構成することができるため、図１２に示すアンテナパターンに比べ電磁結合をより強くすることができる。
【００７９】
図１４に示すアンテナパターンは、フィルム基材５の一方の面に配置されたスパイラルパターン２０ｌの両端にそれぞれ電極２０ｍおよび２０ｎを持たせるとともに、フィルム基材５の他方の面に配置されたスパイラルパターン２０ｐの両端にもそれぞれ電極２０ｑおよび２０ｒを持たせ、上記電極２０ｍと電極２０ｑを対向させるとともに、上記電極２０ｎと電極２０ｒを対向させることによってフィルム基材５の両面にスパイラルアンテナ２０を形成（第七のアンテナパターン）したものである。
【００８０】
このアンテナパターンによれば、フィルム基材５とその両面に形成した電極２０ｍと電極２０ｑ、および電極２０ｎと電極２０ｒでそれぞれキャパシタを形成することができ、スルーホールを形成することなくフィルム基材５の両面にわたる閉回路を形成し、電磁結合を取ることができる。
【００８１】
なお、図９〜図１４の各アンテナパターンにおいて、インダクタ２１は誘電磁界Ｂを共有できる位置であれば任意の位置に設けることができ、例えば、図１５に示すように、筺体２内の基板２４の上面や、図１６に示すように、筺体２の内壁面等に実装することができる。
【００８２】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【００８３】
〈 実施例１〉
まず、５０μｍ厚のＰＥＴフィルムをフィルム基材５とし、その片面に導電層として１８μｍ厚の銅箔を形成した後、この銅箔をフォトエッチング法によりＲＦＩＤ用スパイラルアンテナの形状にパターニングにして平面アンテナ６を形成し、アンテナフィルム４を得た（図１参照）。
【００８４】
また、５０μｍ厚の透明アクリルフィルムの片面にグラビア印刷法にて加飾層を形成して装飾フィルム３を得た。
【００８５】
次に、装飾フィルム３の加飾層側にアンテナフィルム４を透明接着剤にて貼り合わせてインサートフィルムとし、このインサートフィルムを、筺体２の外面形状を形成するための成形用金型に沿うように予備成形した。
【００８６】
ここで、装飾フィルム３とアンテナフィルム４とを貼り合わせる場合、平面アンテナ６、フィルム基材５、加飾層、透明アクリルフィルムの順に積層した。
【００８７】
次いで、１ｍｍ厚の筺体２に成形可能な成形用金型を用い、インサートフィルムをその成形用金型内に挿入し（平面アンテナ６がキャビティ空間に対向する状態で）、型閉め後、キャビティ内にアクリル樹脂を射出することによりアンテナ付き筺体１を得た。
【００８８】
射出樹脂の冷却固化後、金型内よりアンテナ付き筺体１を取り出し、筺体周縁のインサートフィルムの不要部分を除去してアンテナ付き筺体１を完成させた。
【００８９】
このようにして製造されたアンテナ付き筺体１について、その内壁面における平面アンテナ６の給電部６ａと対応する箇所に５ｍｍ角の導電テープを貼り付けて電極７とした後、この電極７にリード線７ａを介してインダクタ８を接続しＬＣ回路とした。
【００９０】
キャパシタンス： ０．７ｐＦ
インダクタンス： ２００μＨ
として１３．５６ＭＨｚでの直列共振をとり平面アンテナ６に対し給電を行なったところ、近傍に別途用意された通信相手側のスパイラルアンテナとの間で信号の授受が可能であることを確認した。
【００９１】
〈 実施例２〉
まず、５０μｍ厚のＰＥＴフィルムをフィルム基材５とし、その片面に導電層として１８μｍ厚の銅箔を形成した後、該銅箔を印刷法によりパイラルアンテナの形状にパターニングにして平面アンテナ６を形成し、アンテナフィルム４を得た（図５参照）。
【００９２】
また、５０μｍ厚の透明ポリカーボネートフィルムの片面にグラビア印刷法にて加飾層を形成して装飾フィルム３を得た。
【００９３】
次に、装飾フィルム３の加飾層側にアンテナフィルム４を透明接着剤にて貼り合わせてインサートフィルムとし、このインサートフィルムを筺体２の外壁形状に沿うように予備成形した。装飾フィルム３とアンテアフィルム４との貼り合わせは上記実施例１と同じ。
【００９４】
次いで、１ｍｍ厚の筺体に成形可能な成形用金型を用い、インサートフィルムをその成形用金型内に挿入し、型閉め後、キャビティ内にＡＢＳ樹脂を射出することによりアンテナ付き筺体１を得た。
【００９５】
射出樹脂の冷却固化後、金型内よりアンテナ付き筺体１を取り出し、筺体周縁のインサートフィルムの不要部分を除去してアンテナ付き外装筺体１を完成させた。
【００９６】
このようにして製造されたアンテナ付き筺体１について、その内壁面における平面アンテナ６の給電部６ａと対応する箇所に深さ０．５ｍｍの凹部２ａを形成し、その凹部２ａ内に４ｍｍ角の導電テープを貼り付けて電極７とした後、リード線７ａを介してインダクタ８を接合しＬＣ回路とした。
【００９７】
キャパシタンス： ０．９ｐＦ
インダクタンス： １６０μＨ
として１３．５６ＭＨｚでの直列共振をとり平面アンテナ６に対し給電を行なったところ、近傍に別途用意された通信相手側のスパイラルアンテナとの間で信号の授受が可能であることを確認した。
【００９８】
〈 実施例３〉
まず、２５μｍ厚のポリイミドフィルムをフィルム基材５とし、その片面に導電層として１８μｍ厚の銅箔を形成した後、該銅箔を印刷レジストによるエッチング法によりスパイラルアンテナの形状にパターニングにして平面アンテナ６を形成し、アンテナフィルム４を得た（図５参照）。
【００９９】
また、５０μｍ厚の透明アクリルフィルムの片面にグラビア印刷法にて加飾層を形成して装飾フィルム３を得た。
【０１００】
次に、装飾フィルム３の加飾層側にアンテナフィルム４を透明接着剤にて貼り合わせてインサートフィルムとし、このインサートフィルムを筺体２の外壁形状に沿うように予備成形した。
【０１０１】
次いで、１ｍｍ厚の筺体に成形可能な成形用金型を用い、インサートフィルムをその成形用金型内に挿入し、型閉め後、キャビティ内にポリカーボネート樹脂を射出することによりアンテナ付き筺体を得た。
【０１０２】
射出樹脂の冷却固化後、金型内よりアンテナ付き筺体を取出し、筺体周縁のインサートフィルムの不要部分を除去してアンテナ付き筺体を完成させた。
【０１０３】
このようにして製造されたアンテナ付き筺体１について、その内壁面における平面アンテナ６の給電部６ａと対応する箇所に深さ０．３ｍｍの凹部を形成し、その凹部に３ｍｍ角の導電テープを貼付けて電極７とした後、リード線７ａを介してインダクタ８を接続しＬＣ回路とした。
【０１０４】
キャパシタンス： ０．３ｐＦ
インダクタンス： ４００μＨ
として１３．５６ＭＨｚでの直列共振をとり平面アンテナ６に対し給電を行なったところ、近傍に別途用意された通信相手側のスパイラルアンテナとの間で信号の授受が可能であることを確認した。
【０１０５】
〈 実施例４〉
５０μｍ厚のポリイミドフィルムと１８μｍ厚の銅箔からなる両面ＣＣＬ（Copper Clad Laminate）基材にフォトエッチング法により５ｃｍ×７ｃｍ（外形寸法）のスパイラルアンテナパターン２０ｅを形成し、アンテナフィルムとした（図１１参照）。
【０１０６】
このアンテナフィルムの外形をカットした後、デザインが形成されている透明アクリルフィルムに貼り合わせた。
【０１０７】
次いで、アンテナ付きのデザインフィルムを成形用金型内に挿入し、型閉め後、キャビティ内にＡＢＳ樹脂を射出することによりインサート成形し、アンテナ付き筺体を得た。
【０１０８】
このようにして製造されたアンテナ付き筺体について、誘導磁界を共有できる位置にインダクタを配置して電磁結合を取ることによりスパイラルアンテナに対し給電を試みた。その結果、近傍に別途用意された通信相手側のスパイラルアンテナとの間で信号の授受が可能であることを確認した。
【０１０９】
〈 実施例５〉
２５μｍ厚のポリイミドフィルムと１８μｍ厚の銅箔からなる両面ＣＣＬ基材に、フォトエッチング法により５ｃｍ×３ｃｍ（外形寸法）のスパイラルアンテナパターンをＣＣＬ基材の両面に形成し、スルーホール５ａを介して表裏のスパイラルパターン２０ｊおよび２０ｋを結合し、閉回路にした（図１３参照）。
【０１１０】
このアンテナフィルムの外形をカットした後、デザインが印刷されているポリカーボネートフィルムに貼り合わせた。
【０１１１】
次いで、アンテナ付きデザインフィルムを成形用金型内に挿入し、ＡＢＳ樹脂を射出することによりインサート成形し、アンテナ付き筺体を得た。
【０１１２】
このようにして製造されたアンテナ付き筺体について、誘導磁界を共有できる位置にインダクタを配置して電磁結合を取ることによりスパイラルアンテナに対し給電を試みた。その結果、近傍に別途用意された通信相手側のスパイラルアンテナとの間で信号の授受が可能であることを確認した。
【０１１３】
〈 実施例６〉
７５μｍ厚のＰＥＴフィルムと１２μｍ厚の銅箔からなる両面ＣＣＬ基材に、印刷レジストによるエッチング法で、両端に５ｍｍ角の電極を持つ５ｃｍ×７ｃｍ（外形寸法）のスパイラルアンテナパターン２０ｈおよび２０ｉを、ＣＣＬ基材の両面に巻き方向が一致するようにして形成した（図１４参照）。
【０１１４】
ただし、ＣＣＬ基材の表裏で電極の配置を一致させ、それによりキャパシタを形成して閉回路となるようにした。
【０１１５】
デザインが印刷されているアクリルフィルムにスパイラルアンテナフィルムを貼り合わせた後、インサート成形を行なうことにより成形用金型内に射出したＡＢＳ樹脂と貼り合わせた。
【０１１６】
誘導磁界を共有できる位置にインダクタを配置して電磁結合を取ることによりスパイラルアンテナに対し給電を試みた。その結果、近傍に別途用意された通信相手側のスパイラルアンテナとの間で信号の授受が可能であることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明は、携帯電話、ＰＤＡ，ＭＰ３プレーヤ等の小型携帯機器の外装として利用することができ、その外装にアンテナ機能を持たせる場合に好適である。
【０００１】
本発明は、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、ＭＰ３（MPEG-1 Audio Layer3:音声情報圧縮の国際規格）プレーヤー等の小型携帯機器の筐体外面を利用して設けられたアンテナに対し、電力および信号伝送を行なうアンテナ付き筺体の給電構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機はもとより、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤー等の小型携帯機器に通信機能を付与するにはアンテナを必要とするが、この種のアンテナを、例えば、特開２００１−１３６２５５号公報に記載の携帯電話機のように、携帯機器の筺体内部に組み込むことが提案されている。
【０００３】
しかしながら、筺体内部には不要な電磁波が輻射することによる影響を排除するための金属シールドケースやグランドプレーン（電磁波を反射させる導体からなる平面体）が存在しており、これら金属部品の存在はアンテナの通信機能を著しく損なうことになる。
【０００４】
こうした金属部品によるアンテナへの影響を少なくするには、出来るだけアンテナをそれら金属部品から遠ざけるしかなく、結局、携帯機器の最も外側に位置する筺体にアンテナを取り付け一体化させる構成が提案されている。
【０００５】
筐体とアンテナを一体化させる場合、（ａ）筐体の外壁面に平面アンテナを貼着するか、あるいは（ｂ）筐体の内壁面に平面アンテナを貼着する、いずれかの構成が考えられる。
【０００６】
上記(ａ)の構成では、携帯機器外部からの衝撃等が加わりやすいために平面アンテナが損傷する虞れがあり、加えて、平面アンテナの存在が目立ってしまうというデザイン上のデメリットもある。
【０００７】
さらに、図１７に示すように、筺体５０の外壁面に平面アンテナ５１を貼着した場合、その平面アンテナ５１の給電部５１ａと筺体５０内の発振回路（図示しない）とを接続する必要があり、リード線を通すための貫通孔５２を筺体５０に設けなければならない。
［０００８］
貫通孔５２を設けると、その貫通孔５２が形成されている部分の給電部５１ａは支持体を持たないため、平面アンテナ５１が部分的に変形する等の外観不良が発生する。なお、図中５３は平面アンテナ５１が形成されているフィルム基材である。
［０００９］
他方、上記（ｂ）の構成では、筺体内壁面に補強リブ等が凹凸した状態で存在しているため、アンテナパターンを設計する際にそのサイズや形状が制約されるという問題がある。また、少なくとも筺体の厚み分、平面アンテナがより金属部品に近づいてしまうことになり、アンテナへの影響を受け易くなる。
［発明の開示］
［００１０］
本発明は、上記したような従来の小型携帯機器用のアンテナにおける問題点を考慮してなされたものであり、金属部品による影響を受けにくい筺体外面に目立たない状態で平面アンテナを取り付けることができ、且つ外観不良の原因となる貫通孔を設けることなくその平面アンテナに対し給電を行なうことができるアンテナ付き筺体の給電構造を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明に係るアンテナ付き筐体の給電構造の第一の形態は、筺体と、この筺体の外壁面の少なくとも一部を被覆する装飾フィルムと、上記筺体の外壁面と上記装飾フィルムとの間に挟装される平面アンテナと、上記筺体の内壁面に設けられる電極とを有し、
上記平面アンテナの給電部と上記電極とを上記筺体の両面に対向配置することによりキャパシタを形成するとともに、インダクタを上記電極に接続することにより、上記平面アンテナに対し非接触で電力および信号伝送が行なえるように構成され、上記筺体の内壁面に形成された凹部に上記電極が設けられていることを要旨とする。
［００１２］
なお、本発明では、電力伝送と信号伝送とを総称して給電と呼ぶ。
［００１３］
また、本発明における筺体とは外装の一部分を構成するものも含まれる。
［００１４］
上記筺体は樹脂成形によって形成することができるが、ガラス、セラミックス等から形成することもできる。
［００１５］
上記装飾フィルムとしては、透明樹脂フィルムの少なくとも片面に上記平面アンテナを隠蔽しうる加飾層を有する積層フィルム、または透明樹脂フイルム中に上記平面アンテナを隠蔽しうる着色剤を含有した単層フィルムが例示される。
【００１６】
また、上記給電部と上記電極とによって挟まれる上記筺体の厚みは１ｍｍ以下であることが好ましい。この場合は、上記インダクタのインダクタンスは１ｍＨ以下でよい。
【００１７】
また、上記筺体の内壁面に形成された凹部に上記電極を設ければ、キャパシタンスを変えることなく筺体を薄肉化して強度を高めることができる。
【００１８】
また、上記平面アンテナと上記筺体をインサート成形によって一体化すれば、筺体の外表面を平滑にすることができる。
【００１９】
本発明に係るアンテナ付き筺体の給電構造の第二の形態は、筺体と、この筺体の外壁面の少なくとも一部を被覆する装飾フィルムと、上記筺体の外壁面と上記装飾フィルムとの間に挟装される平面アンテナとを有し、
この平面アンテナは、フィルム基材に導電層として形成されるスパイラルアンテナからなり、このスパイラルアンテナが閉回路で構成されるとともに、上記スパイラルアンテナの近傍にインダクタを配置することにより、上記平面アンテナに対し非接触で電力および信号伝送が行なえるように構成してなることを要旨とする。
【００２０】
上記スパイラルアンテナのアンテナパターンは、上記フィルム基材の片面側にのみ形成することができ、また、上記フィルム基材の両面に形成することもできる。
【００２１】
上記フィルム基材の各面にアンテナパターンを形成した場合、アンテナパターンにそれぞれ電極を設け、それらの電極を、上記フィルム基材を介して対向配置すればフィルム基材が一枚のキャパシタを形成することになる。
【００２２】
また、上記フィルム基材の各面に形成されたスパイラルパターンは、上記フィルム基材に穿設されたスルーホールを通じて接続することができる。
【００２３】
また、上記フィルム基材の各面に形成されたスパイラルパターンがそれぞれ一方端と他方端を有する場合、上記一方端に設けられた電極同士については上記フィルム基材を介して対向配置することによりキャパシタを形成し、上記他端端同士についてはフィルム基材に設けられたスルーホールを通じて直接接続することができる。
【００２４】
上記第二の形態において、平面アンテナと上記筺体はインサート成形によって一体化することが好ましい。
【００２５】
本発明のアンテナ付き筺体の給電構造によれば、金属部品による影響を受けにくい筺体外面に目立たない状態で平面アンテナを取り付けることができる。
【００２６】
また、平面アンテナへの給電を非接触で行うことが可能となるため、筺体に給電用貫通孔を設ける必要がなくなる。それにより、装飾フィルム及びアンテナフィルムの変形、膨れといった給電用貫通孔に起因する外観不良を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るアンテナ付き筺体の給電構造の第一の形態を示す要部縦断面図である。
【図２】図１に示す平面アンテナのアンテナパターンを示す平面図である。
【図３】平面アンテナの第二のアンテナパターンを示す図２相当図である。
【図４】本発明に係るアンテナ付き筺体の給電構造の等価回路図である。
【図５】電極取付構造の別の形態を示す図１相当図である。
【図６】装飾フィルムとアンテナフィルムの積層状態を示す縦断面図である。
【図７】装飾フィルムとアンテナフィルムの別の積層状態を示す図６相当図である。
【図８】本発明に係るアンテナ付き筺体の給電構造の第二の形態を示す要部縦断面図である。
【図９】第三のアンテナパターンを示す斜視図である。
【図１０】図８のアンテナ付き筺体の給電構造の等価回路図である。
【図１１】第四のアンテナパターンを示す斜視図である。
【図１２】第五のアンテナパターンを示す斜視図である。
【図１３】第六のアンテナパターンを示す斜視図である。
【図１４】第七のアンテナパターンを示す斜視図である。
【図１５】インダクタの第一の配置を示す要部縦断面図である。
【図１６】インダクタの第二の配置を示す図１５相当図である。
【図１７】従来のアンテナ付き筺体の構成を示す要部縦断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
【００２９】
図１は本発明に係るアンテナ付き筺体の給電構造を、小型携帯機器としての携帯電話機に適用する場合の構成を、縦断面図で示したものである。
【００３０】
同図においてアンテナ付き筺体１は、樹脂成形された筺体２と、この筺体２の外壁面を被覆する装飾フィルム３と、筺体２と装飾フィルム３との間に挟まれた状態で設けられるアンテナフィルム４との積層体から構成されている。
【００３１】
上記アンテナフィルム４は、樹脂フィルムからなるフィルム基材５に導電層からなる平面アンテナ６をパターン状に形成したものである。
【００３２】
上記平面アンテナ６の一部である給電部６ａと対向するようにして筺体２の内壁面には電極７が形成されている。上記筺体２と、その両側に離間配置された、すなわち非接触の上記給電部６ａおよび上記電極７は一枚のキャパシタと見なすことができる。
【００３３】
上記各電極７は例えばチップ式のインダクタ８に直列に接続されており、ＬＣ共振回路を構成するようになっている。
【００３４】
次に、アンテナ付き筺体１を構成している各層について具体的に説明する。
【００３５】
1. 筺体
筺体２は、金型を用いて所望する外装の形に成形されたものである。その材質は機器の使用目的や、成形方法等によって選択されるが、例えば、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ），アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂（ＡＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂（ＡＢＳ）、セルロースプロピオネート樹脂、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、ポリエステル樹脂、若しくは、ポリエチレン樹脂などが選択される。
【００３６】
2. 装飾フィルム
上記装飾フィルム３は上記筺体２を装飾するためのものであり、通常、透明樹脂フィルムの少なくとも一方の面に加飾層（図６または図７の符号９参照）を形成したものを用いる。
【００３７】
上記透明樹脂フィルムの材質としては、例えば、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリエーテルケトン系のエンジニアリングプラスチックや、アクリル系、ポリエチレンテレフタレート系、ポリブチレンテレフタレート系の樹脂フィルムなどを用いることができる。
【００３８】
2.1 加飾層
上記加飾層９は、通常、着色インキ層からなり、ウレタン樹脂、ＰＣ樹脂、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂などを使用することができるが、特にウレタン系樹脂、さらにはそのエラストマーをバインダーとし、適切な色の顔料または染料を着色剤として含有する着色インキを用いることが好ましい。
【００３９】
なお、上記着色インキ層の形成方法としては、オフセット印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの印刷法や、グラビアコート法、ロールコート法、コンマコート法などのコート法を採用することができる。
【００４０】
なお、上記した装飾フィルム３の加飾層９で筺体２の外壁面全体を装飾してもよいし、また、筺体２の外壁面の一部については装飾せず、透明樹脂フィルムをそのまま使用した透明窓部にすることもできる。
【００４１】
また、上記筺体２の外壁面全体を加飾層９で装飾しない場合、着色インキ層で加飾層９を形成する代わりに、透明樹脂フィルム中に適切な色の顔料または染料を着色剤として含有させ加飾層とすることもできる。
【００４２】
また、上記加飾層９は、透明樹脂フィルムのいずれの面にも形成することができるが、積層された状態において筺体２側に形成すると、指などが直接その加飾層に触れることがないため、加飾層９を磨耗から保護することができるという利点がある。
【００４３】
3. アンテナフィルム
アンテナフィルム４のフィルム基材５は、平面アンテナ６の支持材として機能するものであれば材料は特に限定されず、例えば、装飾フィルム３の基材となる透明樹脂フィルムと同様に、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリエーテルケトン系のエンジニアリングプラスチックや、アクリル系、ポリエチレンテレフタレート系、ポリブチレンテレフタレート系の樹脂フィルムなどを用いることができる。
【００４４】
平面アンテナ６を構成する導電層は、アンテナ機能を持たせられる導電性物質からなるものであれば特に制限はない。導電性を有する素材としては、例えば、金属であれば金、白金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、鉛等が示される。また導電性高分子等の導電性を有する高分子化合物も導電層として選択することができる。また金属や導線性を有する高分子化合物からなる導電層の形態としては、箔、印刷、メッキ等によるものが示される。
【００４５】
3.1 平面アンテナ
平面アンテナ６のアンテナパターンは、使用する周波数帯や用途により適宜選択され、例えば、無線ＬＡＮ、Bluetooth、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）、ＧＰＳ(Global Positioning System)、ＥＴＣ(Electronic Toll Collection System)、通信等で用いられる各種のアンテナパターンを選択することができる。
【００４６】
アンテナパターンの具体例としては、第一のアンテナパターンとして図２に示したスパイラルアンテナ６ｂや第二のアンテナパターンとして図３の平面図に示したダイポールアンテナ６ｃ等が示される。なお、図３において６ｄは給電部を示している。
【００４７】
なお、図２に示したスパイラルアンテナ６ｂにおいて、Ａ−Ａ矢視線で切断した断面が、図１の縦断面図になっている。
【００４８】
また、平面アンテナ６のパターニングは、導電層がペーストによるものの場合にはスクリーン印刷法によって、また導電層が箔、メッキ等によるものの場合には印刷レジスト、感光性レジストを用いたエッチング法等の一般的な方法を用いて行なうことができる。
【００４９】
4. 等価回路
図４は、平面アンテナ６（図ではスパイラルアンテナ６ｂ）の給電部６ａと電極７によって挟まれた筺体２がキャパシタＣの誘電体部として機能し、さらにキャパシタＣがインダクタＬ（８）と結合されることによりＬＣ共振回路として動作することを等価回路で示したものである。
【００５０】
給電部６ａと筺体２と電極７からなるキャパシタＣのキャパシタンスは、筺体２の誘電率、その厚み、給電部６ａ並びに電極７の面積を変えることにより調節することができる。
【００５１】
上記キャパシタンスと適当なインダクタンスを選択して、目的とする周波数で直列共振が起こるように調節する。なお、上記キャパシタＣを形成する筺体２の厚みは１ｍｍ以下とするのが好ましく、この場合、上記インダクタ８のインダクタンスは１ｍＨ以下とするのが好ましい。
【００５２】
上記電極７を構成する導電層の素材および形成方法は、平面アンテナ６と同じ素材、同じ形成方法とすることもできるが、導電テープを数ｍｍ角に切って筺体２の内側表面に貼る方法が形成方法としては最も簡単である。
【００５３】
また、上記アンテナ付き筺体１に高い強度が求められる場合には、筺体２の厚みを厚くしなければならないが、その場合、図５に示すように、上記筺体２の内壁面に電極７を取り付けるための凹部２ａを形成するようにすればよい。それにより、キャパシタＣを形成する部分の筺体２の厚みを１ｍｍ以下に維持することができる。
【００５４】
なお、上記凹部２ａは筺体２の成形後に工具を用いて形成してもよいし、筺体２の成形と同時に形成してもよい。
【００５５】
上記インダクタ８としては、筺体２の内部に実装可能なものが適当であり、例えば一般的なチップインダクタ等を利用することができる。また、筺体２の内壁面に電極７とともに実装することも可能である。詳しくは、後述する。
【００５６】
なお、上記アンテナ付き筺体１は、インサート成形法によって製造することにより、筺体の外表面を平滑にすることができる。
【００５７】
5. アンテナ付き筺体の製造方法
次に、上記筺体２と上記装飾フィルム３の間にアンテナフィルム４を挟み込んで一体化させるインサート成形法について説明する。
【００５８】
まず、図６において、装飾フィルム３の片面（加飾層９が装飾フィルム３のベースとなる透明樹脂フィルム３ａの片面のみに形成されている場合にはその加飾層９が形成されている側の面とするのが好ましい）に、アンテナフィルム４を透明接着剤によって貼り合わせ、積層したものをインサートフィルムＦとする。
【００５９】
なお、上記アンテナフィルム４の平面アンテナ６が不透明である場合、装飾フィルム３の加飾層９によって平面アンテナ６が隠蔽されるように、装飾フィルム３とアンテナフィルム４とを貼り合わせる。
【００６０】
次に、上記インサートフィルムＦを成形用金型内に装着して加熱し、金型成形面の形状に沿うように予備成形する。
【００６１】
次いで、可動型と固定型とからなる成形用金型内に予備成形されたインサートフィルムＦを送り込む。この際、毎葉のインサートフィルムＦを１枚ずつ送り込んでもよいし、連続する長尺のインサートフィルムＦ上の成形部分を間欠的に送り込んでもよい。
【００６２】
次いで、成形用金型を閉じた後、固定型に設けられているゲートを通じて溶融樹脂をキャビティ内に射出充満させ、筺体２を形成するのと同時にその外壁面となる側の面に上記インサートフィルムＦを接着させる。
【００６３】
成形された上記筺体２を冷却固化した後、成形用金型を開いて筺体２を取り出し、必要に応じて筺体２周縁のインサートフィルムＦの不要部分を除去し、それにより、アンテナ付き筺体１が完成する。
【００６４】
以上、代表的なアンテナ付き筺体１の製造方法について説明したが、アンテナ付き筺体１の製造方法はこれに限定されるものではない。例えば、インサート成形によらず、あらかじめ筺体２を樹脂で成形した後、その表面に上記したインサートフィルムＦを貼り合わせてもよい。
【００６５】
また、上記アンテナ付き筺体１の最も外側となる面にはハードコート処理を施すこともできる。
【００６６】
図７に示すように、アンテナ付き筺体1にハードコート層１１を形成した場合、装飾フィルム３の加飾層９を透明樹脂フィルム３ａの外側に形成しても、そのハードコート層１１の存在によって、加飾層９を、指などの接触による磨耗から保護することができる。なお、ハードコート処理方法としては、アクリル樹脂、シリコン樹脂、ＵＶ硬化樹脂などのハードコート材料を塗布したり、ハードコートフィルムを貼り付けたりする方法等が例示される。
【００６７】
また、本発明のアンテナ付き筺体１は、給電部６ａと電極７との間で、非接触により給電を行なうため、アンテナフィルム４における平面アンテナ６は、フィルム基材５における筺体２側の面に設けてもよいし、また、フィルム基材５における装飾フィルム３側の面に設けてもよい。また、フィルム基材５の両面にわたって設けてもよい。その場合、フィルム基材５の両面に形成された平面アンテナ６の導通はフィルム基材５に穿設したスルーホールを介して（スルーホール５ａに施された例えば銅めっきを介して）行なう等、一般的な導通方法を適用することができる。
【００６８】
また、アンテナフィルム４においてフィルム基材５の筺体側の面に平面アンテナ６を形成する場合、筺体２側の平面アンテナ６が、接着材や樹脂フィルムからなるカバー層によって被覆されていてもよい。このようにカバー層で平面アンテナ６を被覆すれば、インサート成形中において流動する溶融樹脂から平面アンテナ６を保護することができる。
【００６９】
6. 本発明に係るアンテナ付き筺体の給電構造の第二の形態
図８は平面アンテナとして閉回路のスパイラルアンテナを使用する場合のアンテナ付き筺体を縦断面図で示したものである。なお、以下の説明において図１と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
図８において、アンテナ付き筺体１０は、筺体２と、その筺体２の外壁面の少なくとも一部を被覆する装飾フィルム３とを有し、この装飾フィルム３と筺体２との間に閉回路からなるスパイラルアンテナ２０が挟装されている。このスパイラルアンテナ２０は、フィルム基材５に導電層をアンテナパターンとして形成したものである。
【００７１】
図９〜図１４は上記アンテナパターンの具体例を示したものである。
【００７２】
なお、各図においては説明の都合上、アンテナパターンをフィルム基材から離した状態で図示しているが、実のアンテナパターンはフィルム基材上に接している。
【００７３】
図９に示すアンテナパターンは、フィルム基材５の両面にスパイラルアンテナ２０を形成（第三のアンテナパターン）し、閉回路としたものである。両スパイラルアンテナ２０は同じ方向に巻かれ、それにより、巻数が増やされている。
【００７４】
同図に示す構成では、誘導磁界Ｂ内に配置したインダクタ２１との間で電磁結合を行なうことにより、非接触で電力および信号伝送を行なえるようになっている。
【００７５】
図１０は、図９に示したスパイラルアンテナ２０の給電部２０ａ（または２０ｂ）と電極２１ａ（または２１ｂ）によって挟まれたフィルム基材５がキャパシタＣの誘電体部として機能し、さらにインダクタＬ（２１）と結合することによりＬＣ共振回路として動作することを等価回路で示したものである。
【００７６】
図１１に示すアンテナパターンは、スパイラルアンテナ２０のスパイラルパターン２０ｅをフィルム基材５の片面側にのみ形成（第四のアンテナパターン）し、スパイラルアンテナ２０の両端を、フィルム基材５に穿設したスルーホール５ａを通じて接続したものである。なお、スルーホール５ａにおける導通は、スルーホール５ａに施された例えば銅めっきにより行なわれる。また、上記スルーホール５ａに代えてジャンパー等の手段で上記両端を接続することもできる。
【００７７】
図１２に示すアンテナパターンは、キャパシタ用の給電部２０ｆ並びに電極２０ｇと、スルーホール５ａとを組み合わせてスパイラルパターン２０ｈ，２０ｉを形成（第五のアンテナパターン）したものであり、このアンテナパターンによれば、フィルム基材５の両面にわたるスパイラルアンテナ２０を閉回路で構成することができるため、電磁結合を強くすることができる。
【００７８】
図１３に示すアンテナパターンは、スパイラルパターン２０ｊ，２０ｋをスルーホール５ａ，５ａを通じて接続し、フィルム基材５の両面にスパイラルアンテナ２０を形成（第六のアンテナパターン）したものであり、両面にわたるスパイラルアンテナ２０を閉回路で構成することができるため、図１２に示すアンテナパターンに比べ電磁結合をより強くすることができる。
【００７９】
図１４に示すアンテナパターンは、フィルム基材５の一方の面に配置されたスパイラルパターン２０ｌの両端にそれぞれ電極２０ｍおよび２０ｎを持たせるとともに、フィルム基材５の他方の面に配置されたスパイラルパターン２０ｐの両端にもそれぞれ電極２０ｑおよび２０ｒを持たせ、上記電極２０ｍと電極２０ｑを対向させるとともに、上記電極２０ｎと電極２０ｒを対向させることによってフィルム基材５の両面にスパイラルアンテナ２０を形成（第七のアンテナパターン）したものである。
【００８０】
このアンテナパターンによれば、フィルム基材５とその両面に形成した電極２０ｍと電極２０ｑ、および電極２０ｎと電極２０ｒでそれぞれキャパシタを形成することができ、スルーホールを形成することなくフィルム基材５の両面にわたる閉回路を形成し、電磁結合を取ることができる。
【００８１】
なお、図９〜図１４の各アンテナパターンにおいて、インダクタ２１は誘電磁界Ｂを共有できる位置であれば任意の位置に設けることができ、例えば、図１５に示すように、筺体２内の基板２４の上面や、図１６に示すように、筺体２の内壁面等に実装することができる。
【００８２】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【００８３】
〈 実施例１〉
まず、５０μｍ厚のＰＥＴフィルムをフィルム基材５とし、その片面に導電層として１８μｍ厚の銅箔を形成した後、この銅箔をフォトエッチング法によりＲＦＩＤ用スパイラルアンテナの形状にパターニングにして平面アンテナ６を形成し、アンテナフィルム４を得た（図１参照）。
【００８４】
また、５０μｍ厚の透明アクリルフィルムの片面にグラビア印刷法にて加飾層を形成して装飾フィルム３を得た。
【００８５】
次に、装飾フィルム３の加飾層側にアンテナフィルム４を透明接着剤にて貼り合わせてインサートフィルムとし、このインサートフィルムを、筺体２の外面形状を形成するための成形用金型に沿うように予備成形した。
【００８６】
ここで、装飾フィルム３とアンテナフィルム４とを貼り合わせる場合、平面アンテナ６、フィルム基材５、加飾層、透明アクリルフィルムの順に積層した。
【００８７】
次いで、１ｍｍ厚の筺体２に成形可能な成形用金型を用い、インサートフィルムをその成形用金型内に挿入し（平面アンテナ６がキャビティ空間に対向する状態で）、型閉め後、キャビティ内にアクリル樹脂を射出することによりアンテナ付き筺体１を得た。
【００８８】
射出樹脂の冷却固化後、金型内よりアンテナ付き筺体１を取り出し、筺体周縁のインサートフィルムの不要部分を除去してアンテナ付き筺体１を完成させた。
【００８９】
このようにして製造されたアンテナ付き筺体１について、その内壁面における平面アンテナ６の給電部６ａと対応する箇所に５ｍｍ角の導電テープを貼り付けて電極７とした後、この電極７にリード線７ａを介してインダクタ８を接続しＬＣ回路とした。
【００９０】
キャパシタンス： ０．７ｐＦ
インダクタンス： ２００μＨ
として１３．５６ＭＨｚでの直列共振をとり平面アンテナ６に対し給電を行なったところ、近傍に別途用意された通信相手側のスパイラルアンテナとの間で信号の授受が可能であることを確認した。
【００９１】
〈 実施例２〉
まず、５０μｍ厚のＰＥＴフィルムをフィルム基材５とし、その片面に導電層として１８μｍ厚の銅箔を形成した後、該銅箔を印刷法によりパイラルアンテナの形状にパターニングにして平面アンテナ６を形成し、アンテナフィルム４を得た（図５参照）。
【００９２】
また、５０μｍ厚の透明ポリカーボネートフィルムの片面にグラビア印刷法にて加飾層を形成して装飾フィルム３を得た。
【００９３】
次に、装飾フィルム３の加飾層側にアンテナフィルム４を透明接着剤にて貼り合わせてインサートフィルムとし、このインサートフィルムを筺体２の外壁形状に沿うように予備成形した。装飾フィルム３とアンテアフィルム４との貼り合わせは上記実施例１と同じ。
【００９４】
次いで、１ｍｍ厚の筺体に成形可能な成形用金型を用い、インサートフィルムをその成形用金型内に挿入し、型閉め後、キャビティ内にＡＢＳ樹脂を射出することによりアンテナ付き筺体１を得た。
【００９５】
射出樹脂の冷却固化後、金型内よりアンテナ付き筺体１を取り出し、筺体周縁のインサートフィルムの不要部分を除去してアンテナ付き外装筺体１を完成させた。
【００９６】
このようにして製造されたアンテナ付き筺体１について、その内壁面における平面アンテナ６の給電部６ａと対応する箇所に深さ０．５ｍｍの凹部２ａを形成し、その凹部２ａ内に４ｍｍ角の導電テープを貼り付けて電極７とした後、リード線７ａを介してインダクタ８を接合しＬＣ回路とした。
【００９７】
キャパシタンス： ０．９ｐＦ
インダクタンス： １６０μＨ
として１３．５６ＭＨｚでの直列共振をとり平面アンテナ６に対し給電を行なったところ、近傍に別途用意された通信相手側のスパイラルアンテナとの間で信号の授受が可能であることを確認した。
【００９８】
〈 実施例３〉
まず、２５μｍ厚のポリイミドフィルムをフィルム基材５とし、その片面に導電層として１８μｍ厚の銅箔を形成した後、該銅箔を印刷レジストによるエッチング法によりスパイラルアンテナの形状にパターニングにして平面アンテナ６を形成し、アンテナフィルム４を得た（図５参照）。
【００９９】
また、５０μｍ厚の透明アクリルフィルムの片面にグラビア印刷法にて加飾層を形成して装飾フィルム３を得た。
【０１００】
次に、装飾フィルム３の加飾層側にアンテナフィルム４を透明接着剤にて貼り合わせてインサートフィルムとし、このインサートフィルムを筺体２の外壁形状に沿うように予備成形した。
【０１０１】
次いで、１ｍｍ厚の筺体に成形可能な成形用金型を用い、インサートフィルムをその成形用金型内に挿入し、型閉め後、キャビティ内にポリカーボネート樹脂を射出することによりアンテナ付き筺体を得た。
【０１０２】
射出樹脂の冷却固化後、金型内よりアンテナ付き筺体を取出し、筺体周縁のインサートフィルムの不要部分を除去してアンテナ付き筺体を完成させた。
【０１０３】
このようにして製造されたアンテナ付き筺体１について、その内壁面における平面アンテナ６の給電部６ａと対応する箇所に深さ０．３ｍｍの凹部を形成し、その凹部に３ｍｍ角の導電テープを貼付けて電極７とした後、リード線７ａを介してインダクタ８を接続しＬＣ回路とした。
【０１０４】
キャパシタンス： ０．３ｐＦ
インダクタンス： ４００μＨ
として１３．５６ＭＨｚでの直列共振をとり平面アンテナ６に対し給電を行なったところ、近傍に別途用意された通信相手側のスパイラルアンテナとの間で信号の授受が可能であることを確認した。
【０１０５】
〈 実施例４〉
５０μｍ厚のポリイミドフィルムと１８μｍ厚の銅箔からなる両面ＣＣＬ（Copper Clad Laminate）基材にフォトエッチング法により５ｃｍ×７ｃｍ（外形寸法）のスパイラルアンテナパターン２０ｅを形成し、アンテナフィルムとした（図１１参照）。
【０１０６】
このアンテナフィルムの外形をカットした後、デザインが形成されている透明アクリルフィルムに貼り合わせた。
【０１０７】
次いで、アンテナ付きのデザインフィルムを成形用金型内に挿入し、型閉め後、キャビティ内にＡＢＳ樹脂を射出することによりインサート成形し、アンテナ付き筺体を得た。
【０１０８】
このようにして製造されたアンテナ付き筺体について、誘導磁界を共有できる位置にインダクタを配置して電磁結合を取ることによりスパイラルアンテナに対し給電を試みた。その結果、近傍に別途用意された通信相手側のスパイラルアンテナとの間で信号の授受が可能であることを確認した。
【０１０９】
〈 実施例５〉
２５μｍ厚のポリイミドフィルムと１８μｍ厚の銅箔からなる両面ＣＣＬ基材に、フォトエッチング法により５ｃｍ×３ｃｍ（外形寸法）のスパイラルアンテナパターンをＣＣＬ基材の両面に形成し、スルーホール５ａを介して表裏のスパイラルパターン２０ｊおよび２０ｋを結合し、閉回路にした（図１３参照）。
【０１１０】
このアンテナフィルムの外形をカットした後、デザインが印刷されているポリカーボネートフィルムに貼り合わせた。
【０１１１】
次いで、アンテナ付きデザインフィルムを成形用金型内に挿入し、ＡＢＳ樹脂を射出することによりインサート成形し、アンテナ付き筺体を得た。
【０１１２】
このようにして製造されたアンテナ付き筺体について、誘導磁界を共有できる位置にインダクタを配置して電磁結合を取ることによりスパイラルアンテナに対し給電を試みた。その結果、近傍に別途用意された通信相手側のスパイラルアンテナとの間で信号の授受が可能であることを確認した。
【０１１３】
〈 実施例６〉
７５μｍ厚のＰＥＴフィルムと１２μｍ厚の銅箔からなる両面ＣＣＬ基材に、印刷レジストによるエッチング法で、両端に５ｍｍ角の電極を持つ５ｃｍ×７ｃｍ（外形寸法）のスパイラルアンテナパターン２０ｈおよび２０ｉを、ＣＣＬ基材の両面に巻き方向が一致するようにして形成した（図１４参照）。
【０１１４】
ただし、ＣＣＬ基材の表裏で電極の配置を一致させ、それによりキャパシタを形成して閉回路となるようにした。
【０１１５】
デザインが印刷されているアクリルフィルムにスパイラルアンテナフィルムを貼り合わせた後、インサート成形を行なうことにより成形用金型内に射出したＡＢＳ樹脂と貼り合わせた。
【０１１６】
誘導磁界を共有できる位置にインダクタを配置して電磁結合を取ることによりスパイラルアンテナに対し給電を試みた。その結果、近傍に別途用意された通信相手側のスパイラルアンテナとの間で信号の授受が可能であることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明は、携帯電話、ＰＤＡ，ＭＰ３プレーヤ等の小型携帯機器の外装として利用することができ、その外装にアンテナ機能を持たせる場合に好適である。
Claims (5)
- 筺体と、この筺体の外壁面の少なくとも一部を被覆する装飾フィルムと、上記筺体の外壁面と上記装飾フィルムとの間に挟装される平面アンテナと、上記筺体の内壁面に設けられる電極とを有し、
上記平面アンテナの給電部と上記電極とを上記筺体の両面に対向配置することによりキャパシタを形成するとともに、インダクタを上記電極に接続することにより、上記平面アンテナに対し非接触で電力および信号伝送が行なえるように構成され、上記筺体の内壁面に形成された凹部に上記電極が設けられていることを特徴とするアンテナ付き筺体の給電構造。 - 上記装飾フィルムが、透明樹脂フィルムの少なくとも片面に上記平面アンテナを隠蔽しうる加飾層を有する積層フィルム、または透明樹脂フィルム中に上記平面アンテナを隠蔽しうる着色剤を含有した単層フィルムからなる請求項１記載のアンテナ付き筺体の給電構造。
- 上記給電部と上記電極とによって挟まれる上記筺体の厚みが１ｍｍ以下である請求項１記載のアンテナ付き筺体の給電構造。
- 上記インダクタのインダクタンスが１ｍＨ以下である請求項３記載のアンテナ付き筺体の給電構造。
- 上記平面アンテナと上記筺体がインサート成形によって一体化されている請求項１記載のアンテナ付き筺体の給電構造。
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