JP5098793B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品として、例えば、磁性体コアと、磁性体コアに巻回されるコイルを備えるコイルアンテナをケース部材に収納する場合に適用して好適なアンテナ装置に関するものである。

従来、電子部品として一般的に用いられるコイルアンテナは、磁性体コアに導線を巻回したコイルで構成される。このコイルアンテナは、樹脂製のケース部材に一部またはすべてが収納される。そして、コイルアンテナが収納されたケース部材の内部に液状樹脂が充填され、防水性を高めている。ケース部材にコイルアンテナを収納すると、薬品がかかったり、振動や衝撃が加わったり、温度や湿度の変化が激しかったり、塵や埃が漂ったりする様々な環境下で使用されてもコイルアンテナが劣化せず、コイルアンテナの品質を保てる。このため、ケース部材に収納されたコイルアンテナは、特に、使用時の環境が厳しい自動車に搭載されることが多い。

特許文献１には、磁性体で形成されたコアと、このコアの周囲に導線が巻回されたコイルと、共振周波数の調整を行うサブコアを備えるアンテナ装置について記載されている。このアンテナ装置のケースには、コアとコイルが収納される部位に樹脂が充填される。
再表２００５／０８６２８８号公報

ところで、ケースに充填される樹脂からできるだけ気泡を除く必要がある。樹脂に残った気泡に熱が加わると、気泡が膨張または収縮を繰り返す。アンテナ装置が経年使用され、気泡の膨張または収縮が繰り返されると、内部コイルに不要な応力が加わりやすくなるため、導線が断線したり、品質が低下したりする要因となる。

また、製造時に多量の樹脂をケース内に充填すると、樹脂を硬化させるために長い時間が必要となる。このため、アンテナ装置の製造時間が長くなってしまう。さらに、アンテナ装置は、ケースの内部全体に樹脂が充填されると重くなる。このようなアンテナ装置を自動車に複数個用いると、自動車の重量が増加するため燃費が下がる要因となる。また、多量の樹脂を使用するためアンテナ装置の製造コストが高騰してしまう。

本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、製造が容易でありながら、ケース内にコイルアンテナを密閉して収納するアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明のアンテナ装置は、磁性体コア、磁性体コアに巻回されるコイル、磁性体コアを保持し、磁性体コアの一端に設けられるベース及び外部端子を備えるコイルアンテナと、コイルアンテナを収納する収納部、及びコイルアンテナを収納部に導入する第１の開口部が形成され、収納部に収納されたコイルアンテナのベースが第１の開口部に露出するケース部材と、ケース部材に一体に、かつ、第１の開口部の開口方向とは異なる方向に形成され、コネクタ端子が接続される第２の開口部に外部端子が露出するコネクタ部と、ベースに形成され、外部端子及びコイルの両端部が接続されるフープ部材並びに外部端子が接触しない位置における第１の開口部に嵌合され、収納部を密閉する蓋部と、を備え、蓋部の外周面には、第１の開口部の内面に接触する範囲にわたって連続する１条以上の突起部が形成され、第１の開口部の内面と、第１の開口部に嵌合された蓋部の外面との間に区画される隙間であって、厚みを変えて凹部及び凸部が形成される蓋部の凹部に充填される樹脂によりコイルアンテナを収納部に固定するものである。

本発明によれば、ケース部材内（収納部）にコイルアンテナを収納し、収納部を蓋部で密閉したアンテナ装置が得られる。そして、蓋部の外周面には、第１の開口部の内面に接触する範囲にわたって連続する１条以上の突起部が形成され、第１の開口部の内面と、第１の開口部に嵌合された蓋部の外面との間に区画される隙間であって、厚みを変えて凹部及び凸部が形成される蓋部の凹部に充填される樹脂によりコイルアンテナを収納部に固定するようにしている。このアンテナ装置は、使用する樹脂の量を抑えながら、密閉性が高く、防水性に優れるという効果がある。

以下、本発明の一実施の形態例について、図１〜図７を参照して説明する。本実施の形態では、例えば、自動車に搭載される電子部品として、コイルアンテナを備えたアンテナ装置１に適用した例として説明する。

まず、本例のアンテナ装置１の外部構成例について、図１の斜視図を参照して説明する。
図１（ａ）は、正面視した場合におけるアンテナ装置１の構成例である。
図１（ｂ）は、背面視した場合におけるアンテナ装置１の構成例である。

アンテナ装置１は、自動車のキーレスエントリシステムを構成する際に好適に使用される送信用アンテナ装置であり、信号電波を送信するためのコイルアンテナ１０（図２参照）と、コイルアンテナ１０が収納されるケース部材５を備える。
ケース部材５には、コイルアンテナ１０を収納する空間が形成された筒状の収納部２と、所定の規格に準じた形状のコネクタ端子が挿入されるコネクタ部７を備える。コネクタ部７は、ケース部材５に一体に形成される。

ケース部材５に形成される収納部２の一端は閉じており、他端には、コイルアンテナ１０を収納部２に導入する開口部８が形成される。コイルアンテナ１０が収納部２に挿入されると、収納部２を密閉する蓋部４が開口部８に嵌合される。蓋部４には複数の凹部が形成されており、この凹部に液状樹脂が充填され、充填部６が形成される。液状樹脂が硬化すると、蓋部４と充填部６は、開口部８の面に対して面一となるように加工される。なお、蓋部４の詳細な説明は、図３を参照して後述する。

ケース部材５は、機械強度、耐薬品性、耐熱・耐湿性に優れるＡＢＳ（Acrylonitrile butadiene styrene：アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）樹脂，ＰＢＴ（Poly Buthylene Terephthalete：ポリ−ブチレン−テレフタレート）樹脂，ＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide：ポリ−フェニレン−サルファイド）樹脂またはその混合物によって形成される。そして、ケース部材５の両端には、例えば、車体に固定可能な脚部３ａ，３ｂが形成される。

コネクタ部７の内部には、外部端子１６（後述の図２参照）が露出する。自動車に設置された電子機器から延ばされた不図示のコネクタ端子がコネクタ部７に挿入されると、外部端子１６に接続される。そして、コイルアンテナ１０と自動車に設置された電子機器は電気的に接続される。

次に、本例のアンテナ装置１の内部構成例について、図２の分解斜視図を参照して説明する。
図２（ａ）は、正面視した場合におけるアンテナ装置１の構成例である。
図２（ｂ）は、背面視した場合におけるアンテナ装置１の構成例である。

収納部２に収納されるコイルアンテナ１０は、所定のインダクタンス値を有するコイル１３、外部端子１６を保持する樹脂製のベース部材１４を備える。コイル１３は、ほぼ直方体の形状とした磁性体コア１１に、絶縁性被膜が形成された導線１２が所望の巻き数で巻回されて構成される。

また、ベース部材１４には、導線１２の両端部が接続されるコイル端子１７と、チップ状のコンデンサ１８が取り付けられる。外部端子１６とコイル端子１７は、ベース部材１４に埋め込まれて一体形成される。ベース部材１４は、ケース部材５と同様に非導電性の硬化樹脂で形成される。本例のコイルアンテナ１０は、コンデンサ１８をコイル１３と直列接続することで直列共振回路を構成している。

なお、磁性体コア１１の主材として、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトやＭｎ−Ｚｎ系フェライトコア，金属系磁性コア、アモルファス磁性コアを用いてもよい。ただし、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト等、比抵抗が小さい磁性材料を磁性コアに採用する場合は、絶縁性樹脂等で形成されたボビンや絶縁テープ等を磁性体コア１１と導線１２の間に介在させると、磁性体コア１１と導線１２の間に高い絶縁性を確保できる。また、磁性体コア１１の形状は、用途に応じて任意の形状としてもよい。

次に、蓋部４の構成例について、図３を参照して説明する。
蓋部４の外周面には、開口部８の内面に接触する範囲にわたって連続する２条の突起部２２ａ，２２ｂが形成される。突起部２２ａ，２２ｂは、蓋部４が開口部８に嵌合されると、収納部２を密閉する。このため、収納部２に水が入り込まず、コイルアンテナ１０に水分，塵・埃がつかない。なお、蓋部４の外周面に形成され、開口部８の内面に接触する範囲にわたって連続する突起部は１条以上あればよい。

また、蓋部４において、開口部８に対する挿入方向とは逆の面には、蓋部４の変形を抑える柱状の補強部２１ａ〜２１ｅが形成される。補強部２１ａ〜２１ｅによって、開口部８に蓋部４が嵌合された後のアンテナ装置の剛性が向上し、開口部８の付近に無理な力が加わった際の変形量がわずかとなる。

また、蓋部４には、凹部２３ａ〜２３ｄが形成される。凹部２３ａ〜２３ｄには、蓋部４が開口部８に嵌合されると、液状樹脂が充填される。この充填された液状樹脂が硬化すると充填部６（図１参照）となる。

次に、図１におけるアンテナ装置１を矢印Ｂ方向から視認して拡大視した例について、図４〜図６を参照して説明する。

図４は、収納部２にコイルアンテナ１０等を挿入していない状態におけるアンテナ装置１の構成例である。
開口部８には、外部端子１６が挿入される２つの孔部３１ａ，３１ｂが形成される。また、収納部２には、コイルアンテナ１０が挿入される空間が形成される。

図５は、収納部２にコイルアンテナ１０を挿入した後のアンテナ装置１の構成例である。なお、実際の製造工程では、ベース部材１４とコイルアンテナ１０が組み合わされた状態でケース部材５に挿入される。

フープ部材３２は、ベース部材１４の成型時に一体成型（インサート成型とも称される）され、外部端子１６，コイル端子１７を形成する部材である。なお、図５において、外部から視認できないフープ部材３２を破線で示している。

図４に示した孔部３１ａ，３１ｂには、外部端子１６が挿入される。また、フープ部材３２に形成されたコイル端子１７には、コイル１３の両端部が接続される。孔部３１ａ，３１ｂは、外部端子１６の断面形状にほぼ一致するため、孔部３１ａ，３１ｂに挿入された外部端子１６と、孔部３１ａ，３１ｂの接触面に隙間はない。このため、コネクタ部７から収納部２に水分，塵・埃が浸入しにくい状態になっている。

図６は、収納部２にコイルアンテナ１０とベース部材１４を挿入後、開口部８に蓋部４をはめ込んだ状態におけるアンテナ装置１の構成例である。

蓋部４に形成された補強部２１ａ〜２１ｅ以外の箇所には、補強部２１ａ〜２１ｅよりくぼんだ凹部２３ａ〜２３ｄが形成される。凹部２３ａ〜２３ｄには、後述するように液状樹脂が充填される。

図７は、図１で説明したアンテナ装置１のうち、開口部８に嵌合された蓋部４を、Ａ−Ａ’線において断面視した例である。

図６で説明したように、蓋部４が開口部８の内面に密着すると、コイルアンテナ１０の防水性が高まる。また、開口部８の内面と、開口部８に嵌合された蓋部４の外面との間に区画される隙間に液状樹脂が充填される。本例では、蓋部４の凹部２３ａ〜２３ｄに液状樹脂が充填され、充填部６が形成される。

また、開口部２と、蓋部４との合わせ面である、外周部２２ａ，２２ｂと開口部８の内面にわずかな隙間ができても、この隙間に液状樹脂が毛細管現象により浸透して硬化する。このため、ケース部材５の防水性が高まる。

液状樹脂としては、例えば、硬化後に弾性を有するシリコン樹脂やポリアミド樹脂が用いられる。これらの樹脂は、射出性に優れることから安定した密閉性、すなわち防水性を得られる。

以上説明した本実施の形態に係るアンテナ装置１は、ケース部材５に収納されたコイルアンテナ１０を固定し、防水するため、開口部８に蓋部４が嵌合され、収納部２が密閉される。そして、液状樹脂は、蓋部４に形成される凹部２３ａ〜２３ｄと、収納部２と蓋部４の合わせ面に充填される。充填された液状樹脂が硬化すると、外部から収納部２の内部に水分が入り込む隙間がなくなる。このため、従来のアンテナ装置のように、ケースに収納された磁性体コアの周辺に多量の樹脂を充填しなくてよく、液状樹脂の使用量を抑えることもできる。また、開口部８の内面と、開口部８に嵌合された蓋部４の外面との間に区画される隙間に液状樹脂を充填するだけでよいため、液状樹脂が硬化する時間が短くなり、アンテナ装置１の製造工程に要する時間が短縮される。

また、蓋部４の外周面には、開口部８の内面に接触する範囲にわたって連続する２条の突起部２２ａ，２２ｂが形成される。蓋部４が開口部８に嵌合されると、突起部２２ａ，２２ｂと開口部８の内面が密着し、収納部２が密閉されるため、蓋部４に充填された液状樹脂がコイルアンテナ１０まで達しない。また、経年使用において繰り返し印加される熱的負荷によって生じ得る過剰な圧力が、コイルアンテナ１０に悪影響を与えることがない。この結果、アンテナ装置１が経年使用された場合であっても、コイルアンテナ１０の性能を保つことができる。

ケース部材５に収納されたコイルアンテナ１０は、蓋部４によって収納部２の内部に固定される。そして、コイルアンテナ１０は、ケース部材５の内部に収納されるため、温度や湿度の変化が激しかったり、油，塵や埃が漂ったりする様々な環境下で使用されてもコイルアンテナ１０の品質が劣化しない。

また、蓋部４は、金型を用いた射出成型により容易に成型できる。また、各部材は、容易に組み立てられる。この結果、アンテナ装置１の製造コストが大幅に下がるという効果がある。また、完成したアンテナ装置１は従来に比べて軽量であるため、例えば、多数のアンテナ装置１を自動車の機構に組み込んでも、車重の増加が抑えられる。

なお、上述した実施の形態では、ケース部材５に収納する電子部品としてコイルアンテナ１０を収納したが、収納する部品はコイルアンテナ１０に限られない。例えば、コイル部品以外の電子回路や電子部品をケース部材５に収納しても同様の機能、効果が得られることは言うまでもない。

また、収納部２の形状は、一端が閉じた筒状としたが、両端が開いた筒状の構成としてもよい。このような構成とした場合、電子部品を収納部に収納した後、両端部を蓋部等で封止して用いる。

本発明の一実施の形態例におけるアンテナ装置の外観構成例を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態例におけるアンテナ装置の内部構成例を示す分解斜視図である。 本発明の一実施の形態例における蓋部を拡大視した例を示す構成図である。 本発明の一実施の形態例におけるケース部材を開口部から視認した場合において開口部を拡大視した例を示す構成図である。 本発明の一実施の形態例におけるケース部材を開口部から視認した場合において、開口部を拡大視した例を示す構成図である。 本発明の一実施の形態例におけるケース部材を開口部から視認した場合において、開口部を拡大視した例を示す構成図である。 本発明の一実施の形態例における図１のＡ−Ａ′線に沿ったアンテナ装置の断面例を示す構成図である。

符号の説明

１…アンテナ装置、２…収納部、３ａ，３ｂ…脚部、４…蓋部、５…ケース部材、６…充填部、７…コネクタ部、８…開口部、１０…コイルアンテナ、１１…磁性体コア、１２…導線、１３…コイル、１４…ベース部材、１６…外部端子、１７…コイル端子、１８…コンデンサ

Claims (1)

1. 磁性体コア、前記磁性体コアに巻回されるコイル、前記磁性体コアを保持し、前記磁性体コアの一端に設けられるベース及び外部端子を備えるコイルアンテナと、
   前記コイルアンテナを収納する収納部、及び前記コイルアンテナを前記収納部に導入する第１の開口部が形成され、前記収納部に収納された前記コイルアンテナの前記ベースが前記第１の開口部に露出するケース部材と、
   前記ケース部材に一体に、かつ、前記第１の開口部の開口方向とは異なる方向に形成され、コネクタ端子が接続される第２の開口部に前記外部端子が露出するコネクタ部と、
   前記ベースに形成され、前記外部端子及び前記コイルの両端部が接続されるフープ部材並びに前記外部端子が接触しない位置における前記第１の開口部に嵌合され、前記収納部を密閉する蓋部と、を備え、
   前記蓋部の外周面には、前記第１の開口部の内面に接触する範囲にわたって連続する１条以上の突起部が形成され、
   前記第１の開口部の内面と、前記第１の開口部に嵌合された前記蓋部の外面との間に区画される隙間であって、厚みを変えて凹部及び凸部が形成される前記蓋部の前記凹部に充填される樹脂により前記コイルアンテナを前記収納部に固定する
   アンテナ装置。

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