JP5060954B2 - 非接触通信用アンテナユニット及びこれを備えた移動体通信機器 - Google Patents

非接触通信用アンテナユニット及びこれを備えた移動体通信機器 Download PDF

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Description

本発明は、非接触通信用アンテナユニット及びこれを備えた移動体通信機器に関するものである。
近年、非接触通信機能を備えた移動体通信機器は、コンビニエンスストア等における代金の支払いや、遊園地や劇場等における入場証として利用されている。
このような移動体通信機器は、非接触通信機能を備えるために、非接触通信用アンテナユニットを内蔵しており、劇場等に設置されている外部非接触通信機器に内蔵されたリーダライタ用アンテナとの間で、双方向通信が行えるようになっている。
従来の移動体通信機器は、移動体通信機器の内部に配置されたシールドケースや金属部品等の影響を避けるために、軟磁性体電波吸収体に覆われた非接触通信用アンテナと、非接触通信用アンテナのために機能する電子部品とを異なる基板上に配置し、フレキシブル基材によって接続することで、非接触通信機能を動作させている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１５３４６３号公報
しかしながら、従来の移動体通信機器においては、非接触通信用アンテナと、非接触通信用アンテナのために機能する電子部品や他の電子部品とを別基板上に配置し、フレキシブル基材によって接続する構造となっているため、移動体通信機器に内蔵するとスペースを取ってしまい、移動体通信機器が厚くなってしまうという課題があった。
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、移動体通信機器の薄型化を図ることができると共に、通信距離性能の低下を抑止することのできる非接触通信用アンテナユニット及びこれを備えた移動体通信機器を提供することを目的とする。
本発明の非接触通信用アンテナユニットは、非接触通信用基板と、前記非接触通信用基板の一方の面上に配置された非接触通信用アンテナと、前記非接触通信用基板の他方の面上に配置された非接触通信用電子部品と、前記非接触通信用基板の一方の面上の前記非接触通信用アンテナの空間部に配置された第１の磁性シートと、前記非接触通信用基板の他方の面上の前記非接触通信用電子部品の周辺部に配置された第２の磁性シートとを備え、前記非接触通信用基板は、スリットを有し、前記第１の磁性シート及び前記第２の磁性シートは、前記スリットを覆うように配置された構成を有する。
この構成により、移動体通信機器の薄型化を図ることができると共に、通信距離性能の低下を抑止することができる。また、非接触通信用基板に磁性シートを配置する時に、スリットが目安となるため、磁性シートの貼りずれを防止することができ、非接触通信用アンテナユニットを容易に組み立てることができる。
また、本発明の非接触通信用アンテナユニットは、前記第２の磁性シートが、内側に空間部を有しており、前記第１の磁性シートの周辺部及び前記第２の磁性シートの空間部の周辺部のうち少なくとも一方の周辺部を前記スリットに挿入し、前記第１の磁性シートの周辺部と前記第２の磁性シートの周辺部とを固着した構成を有する。
この構成により、移動体通信機器の薄型化を図ることができると共に、通信距離性能の低下を抑止することができる。また、非接触通信用基板に磁性シート同士を固着するため、磁性シートの位置ずれを防止することができる。
また、本発明の非接触通信用アンテナユニットは、内側に空間部を有するフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板の空間部内に隙間が生じるように配置された非接触通信用基板と、前記フレキシブル基板の一方の面上に配置された非接触通信用アンテナと、前記非接触通信用基板の一方の面上に配置された第１の磁性シートと、前記フレキシブル基板の他方の面と同一側に位置する前記非接触通信用基板の他方の面上に配置された非接触通信用電子部品と、内側に空間部を有し、前記フレキシブル基板の他方の面上に配置された第２の磁性シートとを備え、前記第１の磁性シートの周辺部及び前記第２の磁性シートの空間部の周辺部のうち少なくとも一方の周辺部を前記隙間に挿入し、前記第１の磁性シートの周辺部と前記第２の磁性シートの周辺部とを固着した構成を有する。
この構成により、移動体通信機器の薄型化を図ることができると共に、通信距離性能の低下を抑止することができる。
また、本発明の移動体通信機器は、前記非接触通信用アンテナユニットを備えた構成を有する。
この構成により、移動体通信機器の薄型化を図ることができると共に、非接触通信用アンテナに対する、移動体通信機器の内部に備えた金属物の影響を抑止することができ、通信距離性能の低下を抑止することができる。
また、本発明の移動体通信機器は、前記移動体通信機器が携帯電話機である構成を有する。
この構成により、携帯電話機の薄型化を図ることができると共に、非接触通信用アンテナに対する、携帯電話機の内部に備えた金属物の影響を抑止することができ、通信距離性能の低下を抑止することができる。
本発明は、移動体通信機器の薄型化を図ることができると共に、通信距離性能の低下を抑止することのできる非接触通信用アンテナユニット及びこれを備えた移動体通信機器を提供することができるものである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１における非接触通信用アンテナユニットを備えた携帯電話機の例を示す図である。
図２において、移動体通信機器である携帯電話機１は、上筐体２と下筐体３とを有し、下筐体３内に携帯電話機として動作するために必要な電子部品及び金属シールドケースが配置された携帯電話機用基板４と、非接触通信を行うために必要な非接触通信用アンテナユニット５とを備えている。ここでは、折り畳み形状の携帯電話機を例として説明するが、これに限定されるものではなく、ストレート形状の携帯電話機や、上筐体と下筐体とが回転式、スライド式等の構成を有する携帯電話機でもよい。
外部非接触通信機器６は、非接触通信機能を備えた携帯電話１と非接触通信を行うためのリーダライタ用アンテナ７を備えている。
携帯電話機１は、通信相手である外部非接触通信機器６に近接することにより、非接触通信用アンテナユニット５とリーダライタ用アンテナ７とが磁気的に結合して、非接触通信を行う。
図３は、携帯電話機１の下筐体３内に備えられた非接触通信用アンテナユニット５の平面図を示す。
図３において、非接触通信用アンテナユニット５は、非接触通信用基板（以下、基板という）８、非接触通信用アンテナ（以下、アンテナという）９、非接触通信用電子部品（以下、電子部品という）１０、磁性シート１１及び磁性シート１２から構成されてい
る。
基板８において、図２のリーダライタ用アンテナ７との通信側の面上には、内側に空間部を有するアンテナ９が配置されており、そのアンテナ９の空間部に磁性シート１１が配置されている。一方、基板８のアンテナ９側と反対側の面上には、その中央部に電子部品１０が配置されており、その電子部品１０の周辺部に磁性シート１２が配置されている。
アンテナ９は、一般的に使用される渦巻き形状のループアンテナを用いている。ここで、ループアンテナのアンテナパターンの内側中央部に開いた部分を空間部という。また、アンテナ９のターン数として３ターンの場合を例示しているが、ターン数はこれに限定されるものではなく、３ターン以外でももちろんよい。
電子部品１０は、非接触通信用ＬＳＩ、非接触通信用ＬＳＩ発振子、抵抗、コンデンサ及びコイル等からなり、基板８の中央部に配置されている。
磁性シート１１、１２は、ここでは例として、近接型非接触通信用の通信周波数帯である１３．５６ＭＨｚ帯に対して最適な通信距離性能が得られる磁性粉末によって構成されているものとする。
図１は、図３におけるＡ−Ａ線に沿って切断した一部切欠拡大断面図を示す。
図１に示されているように、磁性シート１１及び磁性シート１２は、基板８を挟んで互いが重ね合わさる部分を設けて配置されているため、アンテナ９と電子部品１０とを分離することができる。これにより、基板８のアンテナ９側と反対側の面上に配置された電子部品１０、電子回路配線（図示せず）及び電子回路ＧＮＤ（図示せず）等の金属物が、アンテナ９に及ぼす影響を抑止し、アンテナ９の通信距離を確保することができる。また、磁性シート１２を用いて磁束を集束させることにより、下筐体３内に配置された携帯電話機用基板４上の金属シールドケース等に渦電流が発生して、アンテナ９内周部の磁界強度が減衰してしまうことを抑止し、アンテナ９の通信距離を確保することができる。
以上のように、本発明の実施の形態１の非接触通信用アンテナユニットを備えた移動体通信機器によれば、アンテナ９と電子部品１０とを同一の基板８上の反対側に配置し、アンテナ９と電子部品１０とを磁性シート１１及び磁性シート１２で分離するようにしたので、移動体通信機器の薄型化を図ることができると共に、通信距離性能の低下を抑止することができる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、非接触通信用アンテナユニットを構成する非接触通信用基板にスリットを設ける場合を例として説明する。
図４は、本実施の形態２における非接触通信用アンテナユニット５の平面図を示す。なお、本実施の形態２の非接触通信用アンテナユニット５の各構成において、実施の形態１の非接触通信用アンテナユニット５の各構成と同一なものについては、同一の符号を付して説明を省略する。
図４に示すように、非接触通信用アンテナユニット５を構成する基板８には、スリット１３が複数設けられており、各スリット１３は、アンテナ９の内側で且つ電子部品１０の周囲に位置する場所に配置されている。
磁性シート１１は、基板８に設けられた各スリット１３を覆う大きさを有しており、その周辺部には切り込み１４により形成された折り曲げ部１１ａが複数設けられている（図５参照）。そして、磁性シート１１の折り曲げ部１１ａは、折線１１ｂから内側に折り曲げられて、スリット１３内にそれぞれ挿入される。
また、磁性シート１２は、図４において図示していないが、内側に空間部１５を有しており、基板８に設けられた全てのスリット１３を覆い、且つ外周が基板８と同じ大きさを有し、内側の空間部１５の周辺部には、切り込み１４により形成された折り曲げ部１２ａが複数設けられている（図６参照）。そして、磁性シート１２の折り曲げ部１２ａは、折線１２ｂから内側に折り曲げられ、各スリット１３内にそれぞれ挿入される。
図５は、基板８と磁性シート１１との配置関係を示す分解斜視図、図６は、基板８と磁性シート１２との配置関係を示す分解斜視図である。
図５において、磁性シート１１は、折り曲げ部１１ａを各スリット１３内に挿入して配置することで、基板８に対し、貼りずれを防止して、正確に配置することができる。
図６において、磁性シート１２は、内側に空間部１５が設けられているため、基板８に配置されている電子部品１０と重ならないように配置されている。
図７は、図４におけるＢ−Ｂ線に沿って切断した一部切欠拡大断面図を示す。
図７に示すように、磁性シート１１の折り曲げ部１１ａと、磁性シート１２の折り曲げ部１２ａとは、スリット１３内に挿入されて重ね合わされ、重ね合わされた部分が接着剤（図示せず）等により固着されている。
なお、上記実施の形態２では、スリット１３内で磁性シート１１、１２の折り曲げ部１１ａ、１２ａを重ね合わせて接着した場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、図８に示すように、磁性シート１１の折り曲げ部１１ａをスリット１３内に挿入して貫通し、磁性シート１１の折り曲げ部１１ａと磁性シート１２の空間部の周辺部とをスリット１３外で接着してもよい。また、図９に示すように、磁性シート１２の折り曲げ部１２ａをスリット１３内に挿入して貫通し、磁性シート１２の折り曲げ部１２ａと磁性シート１１の周辺部とをスリット１３外で接着してもよい。
なお、また、上記実施の形態２では、磁性シート１１、１２に切り込み１４を設けて折り曲げ部１１ａ、１２ａを形成した場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、図１０に示すように、切り込みを設けず、磁性シート１１の周辺部に凸部１１ｃを設けて、その凸部１１ｃをスリット１３内に挿入してもよい。また、図１１に示すように、磁性シート１２の空間部１５の周辺部に凸部１２ｃを設けて、その凸部１２ｃをスリット１３内に挿入してもよい。図５及び図６に示した切り込みを設けることにより、スリット内に挿入する磁性シートを容易に形成することができる。また、図１０及び図１１に示した凸部を設けることにより、スリット内に磁性シートを容易に挿入することができ、非接触通信用アンテナユニットを容易に組み立てることができる。
図７に示すように、磁性シート１１及び磁性シート１２は、スリット１３を利用して、互いに重ね合わさるように配置されているため、アンテナ９と電子部品１０とを分離することができる。これにより、基板８のアンテナ９側と反対側の面上に配置された電子部品１０、電子回路配線及び電子回路ＧＮＤ等の金属物が、アンテナ９に及ぼす影響を抑止し、アンテナ９の通信距離を確保することができる。また、磁性シート１２により、下筐体３内に配置された携帯電話機用基板４上の金属シールドケース等に渦電流が発生して、アンテナ９内周部の磁界強度が減衰してしまうことを抑止し、アンテナ９の通信距離を確保することができる。
以上のように、本発明の実施の形態２の非接触通信用アンテナユニットを備えた移動体通信機器によれば、アンテナ９と電子部品１０とを同一の基板８上の反対側に配置し、スリット１３を利用して、アンテナ９と電子部品１０とを磁性シート１１及び磁性シート１２で分離するようにしたので、移動体通信機器の薄型化を図ることができると共に、通信距離性能の低下を抑止することができる。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、非接触通信用アンテナをフレキシブルプリント基板に配置する場合を例として説明する。
図１２は、本実施の形態３における非接触通信用アンテナユニット５の平面図を示す。なお、本実施の形態３の非接触通信用アンテナユニット５の各構成において、実施の形態１の非接触通信用アンテナユニット５の各構成と同一なものについては、同一の符号を付して説明を省略する。
図１２に示すように、本実施の形態３では、内側に空間部を有するフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣという）１６の面上にアンテナ９が配置されている。基板８は、ＦＰＣ１６の空間部に、ＦＰＣ１６と隙間１７を設けて配置され、ＦＰＣ１６上のアンテナ９と基板８上の電子部品１０とが半田付け等で接続されている。また、基板８には、ＦＰＣ１６のアンテナ９が配置された側とは反対側の面上に電子部品１０が配置されている。
磁性シート１１は、基板８とＦＰＣ１６との隙間１７を覆う大きさを有しており、その周辺部には切り込み１４により形成された折り曲げ部１１ａが設けられている（図１３参照）。そして、磁性シート１１の折り曲げ部１１ａは、周辺部が内側に折り曲げられて、その隙間１７に挿入される。
また、磁性シート１２は、図１２において図示していないが、内側に空間部１５を有しており、基板８とＦＰＣ１６との隙間１７を全て覆い、且つ外周がＦＰＣ１６と同じ大きさを有し、内側の空間部１５の周辺部に折り曲げ部１２ａが設けられている（図１４参照）。そして、磁性シート１２の折り曲げ部１２ａは、ＦＰＣ１６と基板８との隙間１７内に挿入される。
図１３は、磁性シート１１と基板８及びＦＰＣ１６との配置関係を示す分解斜視図、図１４は、磁性シート１２と基板８及びＦＰＣ１６との配置関係を示す分解斜視図である。
図１３において、磁性シート１１は、折り曲げ部１１ａを隙間１７内に挿入して配置することで、貼りずれを防止して、正確に配置することができる。
図１４において、磁性シート１２は、内側に空間部１５が設けられているため、基板８に配置されている電子部品１０と重ならないように配置されている。
図１５は、図１２のＣ−Ｃ線に沿って切断した一部切欠拡大断面図を示す。
図１５において、磁性シート１１の周辺部と、磁性シート１２の空間部の周辺部とは、基板８とＦＰＣ１６との隙間１７に挿入されて重ね合わされ、重ね合わされた部分が接着剤（図示せず）等により固着されている。
なお、上記実施の形態３では、基板８とＦＰＣ１６との隙間１７内で磁性シート１１、１２の周辺部同士を重ね合わせて接着した場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、図１６に示すように、磁性シート１１の周辺部をその隙間１７に挿入して貫通し、磁性シート１１の周辺部と磁性シート１２の内側の空間部の周辺部とを隙間１７の外部で接着してもよい。また、図１７に示すように、磁性シート１２の空間部の周辺部を隙間１７内に挿入して貫通し、磁性シート１２の周辺部と磁性シート１１の周辺部とを隙間１７の外部で接着してもよい。
図１５に示すように、磁性シート１１及び磁性シート１２は、基板８とＦＰＣ１６との隙間１７を利用して、互いに重ね合わさるように配置されているため、アンテナ９と電子部品１０とを分離することができる。これにより、基板８のアンテナ９側と反対側の面上に配置された電子部品１０、電子回路配線及び電子回路ＧＮＤ等の金属物が、アンテナ９に及ぼす影響を抑止し、アンテナ９の通信距離を確保することができる。また、磁性シート１２により、下筐体３内に配置された携帯電話機用基板４上の金属シールドケース等に渦電流が発生して、アンテナ９内周部の磁界強度が減衰してしまうことを抑止し、アンテナ９の通信距離を確保することができる。さらに、アンテナ９をＦＰＣ１６に配置することにより、携帯電話機１の省スペース化を図ることができる。
以上のように、本発明の実施の形態３の非接触通信用アンテナユニットを備えた移動体通信機器によれば、ＦＰＣ１６の空間部に、ＦＰＣ１６と隙間１７を設けて基板８を配置し、アンテナ９をＦＰＣ１６の面上に配置し、電子部品１０を、ＦＰＣ１６のアンテナ９が配置された側とは反対側の基板８の面上に配置し、隙間１７を利用して、アンテナ９と電子部品１０とを磁性シート１１及び磁性シート１２で分離するようにしたので、移動体通信機器の薄型化を図ることができると共に、通信距離性能の低下を抑止することができる。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2005年8月2日出願の日本特許出願（特願2005−223653）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
以上のように、本発明にかかる非接触通信用アンテナユニット及びこれを備えた移動体通信機器は、移動体通信機器の薄型化を図ることができると共に、通信距離性能の低下を抑止することができるという効果を有し、非接触通信機能を備える携帯電話機等として有用である。
本発明の実施の形態１における非接触通信用アンテナユニットの一部切欠断面図 本発明の実施の形態１における非接触通信用アンテナユニットを備えた携帯電話機の使用例を示す図 本発明の実施の形態１における非接触通信用アンテナユニットの平面図 本発明の実施の形態２における非接触通信用アンテナユニットの平面図 本発明の実施の形態２における非接触通信用アンテナユニットをアンテナ側から見た場合の分解斜視図 本発明の実施の形態２における非接触通信用アンテナユニットをアンテナ側と反対側から見た場合の分解斜視図 本発明の実施の形態２における非接触通信用アンテナユニットの一部切欠断面図 本発明の実施の形態２における非接触通信用アンテナユニットの変形例の一部切欠断面図 本発明の実施の形態２における非接触通信用アンテナユニットの変形例の一部切欠断面図 本発明の実施の形態２における非接触通信用アンテナユニットをアンテナ側から見た場合の変形例の分解斜視図 本発明の実施の形態２における非接触通信用アンテナユニットをアンテナ側と反対側から見た場合の変形例の分解斜視図 本発明の実施の形態３における非接触通信用アンテナユニットの平面図 本発明の実施の形態３における非接触通信用アンテナユニットをアンテナ側から見た場合の分解斜視図 本発明の実施の形態３における非接触通信用アンテナユニットをアンテナ側と反対側から見た場合の分解斜視図 本発明の実施の形態３における非接触通信用アンテナユニットの一部切欠断面図 本発明の実施の形態３における非接触通信用アンテナユニットの変形例の一部切欠断面図を示す図 本発明の実施の形態３における非接触通信用アンテナユニットの変形例の一部切欠断面図を示す図
符号の説明
１ 携帯電話機
２ 上筐体
３ 下筐体
４ 携帯電話機用基板
５ 非接触通信用アンテナユニット
６ 外部非接触通信機器
７ リーダライタ用アンテナ
８ 非接触通信用基板
９ 非接触通信用アンテナ
１０ 非接触通信用電子部品
１１ 磁性シート
１２ 磁性シート
１３ スリット
１４ 切り込み
１５ 磁性シート１２の空間部
１６ フレキシブルプリント基板
１７ 隙間

Claims (5)

  1. 非接触通信用基板と、
    前記非接触通信用基板の一方の面上に配置された非接触通信用アンテナと、
    前記非接触通信用基板の他方の面上に配置された非接触通信用電子部品と、
    前記非接触通信用基板の一方の面上の前記非接触通信用アンテナの空間部に配置された第１の磁性シートと、
    前記非接触通信用基板の他方の面上の前記非接触通信用電子部品の周辺部に配置された第２の磁性シートとを有し、
    前記非接触通信用基板は、スリットを有し、
    前記第１の磁性シート及び前記第２の磁性シートは、前記スリットを覆うように配置されたことを特徴とする非接触通信用アンテナユニット。
  2. 前記第２の磁性シートは、内側に空間部を有しており、
    前記第１の磁性シートの周辺部及び前記第２の磁性シートの空間部の周辺部のうち少なくとも一方の周辺部を前記スリットに挿入し、前記第１の磁性シートの周辺部と前記第２の磁性シートの周辺部とを固着したことを特徴とする請求項１記載の非接触通信用アンテナユニット。
  3. 内側に空間部を有するフレキシブル基板と、
    前記フレキシブル基板の空間部内に隙間が生じるように配置された非接触通信用基板と、前記フレキシブル基板の一方の面上に配置された非接触通信用アンテナと、
    前記非接触通信用基板の一方の面上に配置された第１の磁性シートと、
    前記フレキシブル基板の他方の面と同一側に位置する前記非接触通信用基板の他方の面上に配置された非接触通信用電子部品と、
    内側に空間部を有し、前記フレキシブル基板の他方の面上に配置された第２の磁性シートとを備え、
    前記第１の磁性シートの周辺部及び前記第２の磁性シートの空間部の周辺部のうち少なくとも一方の周辺部を前記隙間に挿入し、前記第１の磁性シートの周辺部と前記第２の磁性シートの周辺部とを固着したことを特徴とする非接触通信用アンテナユニット。
  4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の非接触通信用アンテナユニットを有することを特徴とする移動体通信機器。
  5. 前記移動体通信機器は、携帯電話機であることを特徴とする請求項４に記載の移動体通信機器。
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