JP5841686B1 - Chip antenna - Google Patents
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Abstract
【課題】ケース内面とコイル外周面との間の空間をより有効に利用し、アンテナのサイズを抑えたまま高性能化したチップアンテナを提供する。【解決手段】チップアンテナ100は、4つの外側面を有する芯部111及び鍔部115を備える磁性体コア110と、芯部111の外側面に略一様に巻回されたコイル120と、芯部111及びコイル120を内包するケース130と、を備える。芯部111の外側面のうちの3つの第1外側面112上に巻回されたコイル120外面とケース周壁131内面との間の距離がコイル120の線径よりも小さく、尚且つ、芯部111の外側面のうちの1つの第2外側面113上に巻回されたコイル120外面とケース周壁131内面との間にコイルの巻終り引出線122が通過可能な隙間が形成されている。【選択図】図1Provided is a chip antenna that uses a space between a case inner surface and a coil outer peripheral surface more effectively, and that has improved performance while suppressing the size of the antenna. A chip antenna includes a magnetic core having a core portion having four outer surfaces and a flange portion, a coil wound substantially uniformly on the outer surface of the core portion, and a core. A case 130 enclosing the portion 111 and the coil 120. The distance between the outer surface of the coil 120 wound on the three first outer surfaces 112 of the outer surfaces of the core portion 111 and the inner surface of the case peripheral wall 131 is smaller than the wire diameter of the coil 120, and the core portion. A gap is formed between the outer surface of the coil 120 wound on the second outer surface 113 of one of the outer surfaces of 111 and the inner surface of the case peripheral wall 131 so that the coil end wire 122 can pass therethrough. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、無線通信に利用されるチップアンテナ及び該チップアンテナのような電子装置に組み込まれる磁性体コアに関する。 The present invention relates to a chip antenna used for wireless communication and a magnetic core incorporated in an electronic device such as the chip antenna.
従来、リベット型やドラム型の磁性体コアの芯材にコイルが巻回されることによって、近距離無線通信用のチップアンテナなどのチップアンテナ(アンテナ装置)が構成される。このようなチップアンテナは、主に基板に実装され、コイルの巻始め引出線及び巻終り引出線に電流が流れることにより、芯材から磁界が放射され、無線通信を可能とする。通信可能な距離は、発生する磁界の大きさに応じて増加する。この磁界の大きさは、コイルの巻数や磁性体コアの断面積に応じて増大する。 Conventionally, a chip antenna (antenna device) such as a chip antenna for short-range wireless communication is configured by winding a coil around a core material of a rivet-type or drum-type magnetic core. Such a chip antenna is mainly mounted on a substrate, and when a current flows through the winding start lead wire and the winding end lead wire of the coil, a magnetic field is radiated from the core material, thereby enabling wireless communication. The communicable distance increases according to the magnitude of the generated magnetic field. The magnitude of the magnetic field increases according to the number of turns of the coil and the cross-sectional area of the magnetic core.
例えば、特許文献1は、フェライト等の磁性体からなるドラム状コア(11)に巻線(12)を巻回してコイルが形成された表面実装型電子部品を開示する。当該表面実装型電子部品では、ドラム状コア(11)は、巻軸(11C)と、この巻軸(11C)の両端に形成された鍔(11A)と鍔(11B)とを備えたドラム状に形成される。上側の鍔(11A)と下側の鍔(11B)とは、それぞれ多角形の板状に形成され、下側の鍔(11B)の側面が上側の鍔(11A)の側面よりも突出しない様に、同じ大きさに形成される。下側の鍔(11B)には、その側面に等間隔に4つの切り欠きが形成される。このドラム状コア(11)の巻軸(11C)には、巻線(12)が巻回される。巻線(12)の中央部分がドラム状コア(11)の巻軸(11C)に巻回され、引き出された一方の端部(12A)が下側の鍔(11B)の切欠き(11B2)と切欠き(11B3)間に巻き付けられる。また、引き出された他方の端部(12B)が下側の鍔(11B)の切り欠き(11B1)と残りの切り欠き間に巻き付けられる。切り欠き間に巻き付けられた端部(12A,12B)は、予備半田が施されて端子として用いられる。なお、()内に特許文献1の符号を示した。 For example, Patent Document 1 discloses a surface mount electronic component in which a coil is formed by winding a winding (12) around a drum-shaped core (11) made of a magnetic material such as ferrite. In the surface mount electronic component, the drum-shaped core (11) has a drum shape including a winding shaft (11C), and hooks (11A) and hooks (11B) formed at both ends of the winding shaft (11C). Formed. The upper ridge (11A) and the lower ridge (11B) are each formed in a polygonal plate shape so that the side surface of the lower ridge (11B) does not protrude beyond the side surface of the upper ridge (11A). Are formed in the same size. The lower ridge (11B) is formed with four notches at equal intervals on the side surface. A winding (12) is wound around the winding shaft (11C) of the drum-shaped core (11). The central portion of the winding (12) is wound around the winding shaft (11C) of the drum-shaped core (11), and the drawn out one end (12A) is a notch (11B2) in the lower flange (11B). And the notch (11B3). Further, the other end (12B) pulled out is wound between the notch (11B1) and the remaining notch of the lower flange (11B). The end portions (12A, 12B) wound between the notches are pre-soldered and used as terminals. In addition, the code | symbol of patent document 1 was shown in ().
一般的に、内部構造の保護を目的として、製品において磁性体コアの鍔部の周囲にケースが取り付けられることが多いため、鍔部の側方にコイルがはみ出さないように巻線が芯部に巻回されることが望ましい。近年、小型チップアンテナの通信距離を向上させること、又は、所望のアンテナ性能を充足するチップアンテナを小型化させることが要求されている。本発明は、上記要求に応えるべく、特許文献1のドラム状コアの問題点に着目したものである。 In general, for the purpose of protecting the internal structure, a case is often mounted around the collar part of the magnetic core in products, so the winding is the core part so that the coil does not protrude from the side of the collar part. It is desirable to be wound around. In recent years, it has been required to improve the communication distance of a small chip antenna or to reduce the size of a chip antenna that satisfies a desired antenna performance. The present invention pays attention to the problem of the drum-shaped core of Patent Document 1 in order to meet the above-mentioned requirements.
特許文献1のドラム状コアでは、両者の中心が合致するように矩形状の鍔部と円柱状の芯部とが連結されている。そして、芯部に巻線が巻回されてコイルが形成されている。このドラム状コアでは、正方形断面の鍔部に対して円形断面の磁性体コアが組み合わされているため、鍔部角部とコア外周との間の隙間が大きく、ケース内部(構造全体の断面積)における磁性体コアが占める断面積が相対的に小さい。さらに、鍔部外周縁の各辺(ケース内面)とコイル外周面との間に、少なくとも引出線が通過可能な隙間が設けられている。これら隙間は全ての辺に形成されているが、引出線が通過しない辺においては当該隙間が無駄となる。すなわち、この隙間によって、ケース内部における磁性体コアが占める断面積が相対的に低下すること、及び、ケース自体が大型化することが課題として挙げられる。なお、本明細書中において、「断面」とは、芯部の軸に直交する水平断面を意味する。 In the drum-shaped core of Patent Document 1, a rectangular flange and a columnar core are connected so that the centers of both coincide. And the coil | winding is wound by the core part and the coil is formed. In this drum-shaped core, since the magnetic core having a circular cross section is combined with the flange having a square cross section, the gap between the corner of the flange and the outer periphery of the core is large, and the inside of the case (the cross-sectional area of the entire structure) ) Has a relatively small cross-sectional area. Further, a gap through which at least a leader line can pass is provided between each side of the outer peripheral edge of the flange (the inner surface of the case) and the outer peripheral surface of the coil. These gaps are formed on all sides, but the gaps are wasted on the sides where the leader line does not pass. That is, there are problems in that the cross-sectional area occupied by the magnetic core in the case is relatively reduced due to the gap, and that the case itself is enlarged. In the present specification, the “cross section” means a horizontal cross section perpendicular to the axis of the core portion.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ケース内面とコイル外周面との間の空間をより有効に利用し、アンテナのサイズを抑えたまま高性能化したチップアンテナ、及び、該チップアンテナ等の電子装置に組み込まれる磁性体コアを提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and the purpose thereof is to more effectively use the space between the case inner surface and the coil outer peripheral surface, and to improve the performance while suppressing the size of the antenna. A chip antenna and a magnetic core incorporated in an electronic device such as the chip antenna are provided.
本発明のチップアンテナは、軸方向に延伸するとともに該軸を包囲する4つの外側面を有する芯部、及び、芯部の軸方向一端から張り出した鍔部を備える磁性体コアと、
芯部の外側面に略一様に巻回されたコイルと、
芯部の4つの外側面にそれぞれ対向し、コイルを包囲する周壁を備え、芯部及びコイルを内包するケースと、
を備え、
芯部の外側面のうちの3つの第1外側面上に巻回されたコイル外面とケースの周壁内面との間の距離がコイルの線径よりも小さく、芯部の外側面のうちの1つの第2外側面上に巻回されたコイル外面とケースの周壁内面との間にコイルの巻終り引出線が通過可能な隙間が形成されていることを特徴とする。
A chip antenna of the present invention includes a core having four cores extending in the axial direction and surrounding the shaft, and a magnetic core provided with a flange projecting from one axial end of the core,
A coil wound substantially uniformly on the outer surface of the core,
A case that is opposed to each of the four outer surfaces of the core part, includes a peripheral wall surrounding the coil, and encloses the core part and the coil;
With
The distance between the outer surface of the coil wound on three first outer surfaces of the outer surface of the core part and the inner surface of the peripheral wall of the case is smaller than the wire diameter of the coil, and one of the outer surfaces of the core part. A gap is formed between the outer surface of the coil wound on one of the second outer surfaces and the inner surface of the peripheral wall of the case so that the coil end wire can pass therethrough.
本発明のチップアンテナによれば、芯部の外側面のうちの3つの第1外側面上に巻回されたコイル外面とケースの周壁内面との間の距離がコイルの線径よりも小さく、尚且つ、芯部の外側面のうちの1つの第2外側面上に巻回されたコイル外面とケースの周壁内面との間の隙間にコイルの巻終り引出線が通過可能である。つまり、本チップアンテナのケース内部において、第1外側面上のコイル外面とケース周壁内面との間に、コイルをこれ以上巻回可能な無駄な隙間が存在していない。したがって、本発明のチップアンテナは、構造全体(ケース内部)における磁性体コア及び/又はコイルが占める水平方向の断面積を相対的に増大させることにより、アンテナサイズを抑えたまま高性能化を可能としたものである。 According to the chip antenna of the present invention, the distance between the outer surface of the coil wound on the three first outer surfaces of the outer surfaces of the core portion and the inner surface of the peripheral wall of the case is smaller than the wire diameter of the coil, In addition, a coil end wire can pass through a gap between the outer surface of the coil wound on the second outer surface of one of the outer surfaces of the core and the inner surface of the peripheral wall of the case. That is, in the case of the chip antenna, there is no useless gap between the outer surface of the coil on the first outer surface and the inner surface of the case peripheral wall in which the coil can be wound any more. Therefore, the chip antenna of the present invention can be improved in performance while keeping the antenna size small by relatively increasing the horizontal sectional area occupied by the magnetic core and / or coil in the entire structure (inside the case). It is what.
本発明のチップアンテナの一形態によれば、鍔部の外周縁がケース周壁の内周縁又は外周縁と合致し、芯部の第2外側面と鍔部の外周縁との距離が第1外側面と鍔部の外周縁との距離よりもコイル径の差で大きいことをさらに特徴とする。すなわち、第2外側面上のコイル外面とケース周壁内面との間の距離が抑えられ、無駄な隙間を形成せずに巻終り引出線をコイル外面上に通過させることができる。 According to one aspect of the chip antenna of the present invention, the outer peripheral edge of the flange portion matches the inner peripheral edge or the outer peripheral edge of the case peripheral wall, and the distance between the second outer surface of the core portion and the outer peripheral edge of the flange portion is the first outer edge. It is further characterized in that the coil diameter is larger than the distance between the side surface and the outer peripheral edge of the flange. That is, the distance between the outer surface of the coil on the second outer surface and the inner surface of the case peripheral wall is suppressed, and the end-of-winding lead wire can be passed over the outer surface of the coil without forming a useless gap.
本発明のチップアンテナの一形態によれば、鍔部は略正方形の平面形状を有し、芯部は長辺及び短辺からなる略矩形状の横断面形状を有し、芯部の中心位置が鍔部の中心位置から短辺方向に所定距離だけずらして配置されることにより、ケースの周壁と第2外側面上に巻回されたコイル外面との間に巻終り引出線が通過する隙間が形成されることをさらに特徴とする。すなわち、内部の芯部の断面形状を矩形状とすることにより、鍔部及びケースの平面形状を正方形とすることができる。これにより、チップアンテナの全体形状の見栄えを良くすることができる。 According to one aspect of the chip antenna of the present invention, the flange portion has a substantially square planar shape, the core portion has a substantially rectangular cross-sectional shape having long sides and short sides, and the center position of the core portion. Is arranged so as to be shifted from the center position of the collar portion by a predetermined distance in the short side direction, so that a winding end lead wire passes between the peripheral wall of the case and the outer surface of the coil wound on the second outer surface. Is further formed. That is, by making the cross-sectional shape of the inner core part rectangular, the planar shape of the collar part and the case can be made square. Thereby, the appearance of the entire shape of the chip antenna can be improved.
本発明のチップアンテナの一形態によれば、芯部の長辺と短辺との差がコイルの径と等しく、且つ、所定距離がコイルの径の1/2倍であることをさらに特徴とする。 According to one aspect of the chip antenna of the present invention, the difference between the long side and the short side of the core portion is equal to the coil diameter, and the predetermined distance is 1/2 times the coil diameter. To do.
本発明のチップアンテナの一形態によれば、鍔部の第2外側面側の辺には、巻終り引出線が通過するための第1通過部が設けられていることをさらに特徴とする。 According to one aspect of the chip antenna of the present invention, the side on the second outer surface side of the flange portion is further characterized in that a first passage portion is provided for the end of the lead wire to pass therethrough.
本発明のチップアンテナの一形態によれば、第1通過部が鍔部の角部に形成され、第1通過部の対向する角部に巻始め引出線が通過するための第2通過部が形成され、且つ、他の角部の一方に、磁性体コアの方向を定めるための位置決め部が設けられていることをさらに特徴とする。 According to one aspect of the chip antenna of the present invention, the first passage portion is formed at the corner portion of the flange portion, and the second passage portion for passing the winding start lead wire through the opposite corner portion of the first passage portion is provided. It is further characterized in that a positioning portion for determining the direction of the magnetic core is provided at one of the other corner portions.
本発明のチップアンテナの一形態によれば、磁性体コアはリベット型であることをさらに特徴とする。 According to one aspect of the chip antenna of the present invention, the magnetic core is further characterized by being a rivet type.
本発明のチップアンテナは、軸方向に延伸するとともに該軸を包囲する4つの外側面を有する芯部、及び、芯部の軸方向一端から張り出した鍔部を備える磁性体コアと、
芯部の外側面に略一様に巻回されたコイルと、
を備え、
平面視において、芯部の4つの外側面上に巻回されたコイル外面が鍔部の外周縁よりも内側に位置し、芯部の外側面のうちの3つの第1外側面上に巻回されたコイル外面と鍔部の外周縁との間の距離がコイルの線径よりも小さく、芯部の外側面のうちの1つの第2外側面上に巻回されたコイル外面と鍔部の外周縁との間にコイルの巻終り引出線が通過可能な隙間が形成されていることを特徴とする。
A chip antenna of the present invention includes a core having four cores extending in the axial direction and surrounding the shaft, and a magnetic core provided with a flange projecting from one axial end of the core,
A coil wound substantially uniformly on the outer surface of the core,
With
In plan view, the coil outer surface wound on the four outer surfaces of the core portion is positioned on the inner side of the outer peripheral edge of the collar portion, and is wound on the three first outer surfaces of the outer surface of the core portion. The distance between the outer surface of the coil and the outer peripheral edge of the flange is smaller than the wire diameter of the coil, and the outer surface of the coil wound on the second outer surface of one of the outer surfaces of the core portion A gap is formed between the outer peripheral edge and a lead wire at the end of winding of the coil.
本発明のチップアンテナによれば、平面視において、芯部の外側面のうちの3つの第1外側面上に巻回されたコイル外面が鍔部の外周縁よりも内側に位置し、尚且つ、芯部の外側面のうちの1つの第2外側面上に巻回されたコイル外面と鍔部外周縁との隙間にコイルの巻終り引出線が通過可能である。つまり、本チップアンテナを芯部の軸方向から見たとき(平面視)、鍔部の外周縁が形成する矩形よりも外側にコイルがはみ出さない。したがって、本発明のチップアンテナは、実際に基板に搭載する際、隣に搭載される部品と物理的に接触しなくなるという効果を発揮する。 According to the chip antenna of the present invention, the coil outer surface wound on the three first outer surfaces of the outer surfaces of the core portion is located on the inner side of the outer peripheral edge of the collar portion in plan view, and The lead wire at the end of winding of the coil can pass through the gap between the outer surface of the coil wound on the second outer surface of one of the outer surfaces of the core and the outer periphery of the flange. That is, when this chip antenna is viewed from the axial direction of the core portion (plan view), the coil does not protrude outside the rectangle formed by the outer peripheral edge of the flange portion. Therefore, when the chip antenna of the present invention is actually mounted on a substrate, the chip antenna of the present invention exhibits an effect that it is not in physical contact with a component mounted next to the chip antenna.
本発明の磁性体コアは、軸方向に延伸するとともに該軸を包囲する4つの外側面を有し、外側面にコイルが略一様に巻回される芯部と、
芯部の軸方向一端から張り出し、各外側面と対向するように芯部及びコイルを包囲するケース周壁の内周縁又は外周縁を定める鍔部と、を備え、
芯部の外側面のうちの1つの第2外側面と鍔部の外周縁との距離が芯部の外側面のうちの3つの第1外側面と鍔部の外周縁との距離よりもコイル径の差で大きいことを特徴とする。
The magnetic core of the present invention has four outer surfaces extending in the axial direction and surrounding the shaft, and a core portion in which the coil is wound substantially uniformly on the outer surface;
A flange portion that projects from one end in the axial direction of the core portion and defines an inner peripheral edge or an outer peripheral edge of the case peripheral wall surrounding the core portion and the coil so as to face each outer surface;
The distance between one second outer surface of the outer surface of the core portion and the outer peripheral edge of the collar portion is greater than the distance between the three first outer surfaces of the outer surface of the core portion and the outer peripheral edge of the flange portion. It is characterized by a large difference in diameter.
本発明のチップアンテナ及び磁性体コアは、アンテナサイズを抑えたまま、アンテナの通信距離を向上させることが可能である。 The chip antenna and the magnetic core according to the present invention can improve the communication distance of the antenna while suppressing the antenna size.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において参照する各図の形状は、好適な形状寸法を説明する上での概念図又は概略図であり、寸法比率等は実際の寸法比率とは必ずしも一致しない。つまり、本発明は、図面における寸法比率に限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the shape of each figure referred in the following description is a conceptual diagram or a schematic diagram for explaining a suitable shape dimension, and a dimension ratio etc. do not necessarily correspond with an actual dimension ratio. That is, the present invention is not limited to the dimensional ratio in the drawings.
本実施形態のチップアンテナ100は、主にプリント配線板等の基板に実装される指向性の小型チップアンテナである。特には、チップアンテナ100は、近距離無線通信用アンテナであり、実装される基板と反対側の面に向かって磁界を発生させて通信するように構成されている。しかしながら、本実施形態のチップアンテナ100は、説明のための例示にすぎず、本発明のチップアンテナは当該実施形態に限定されない。
The
図1は、本実施形態のチップアンテナ100の分解斜視図である。本チップアンテナ100は、リベット型の磁性体コア110と、磁性体コア110の芯部111に導線が軸方向に略一様に巻回されて形成されたコイル120と、磁性体コア110及びコイル120を内包するケース130とを備える。以下、チップアンテナ100の各構成部材について説明する。
FIG. 1 is an exploded perspective view of the
図2は、磁性体コア110の斜視図である。磁性体コア110は、軸方向に直線状に延伸する芯部111と、該芯部111の基端(一端)から張り出した薄板状の鍔部115とを備える。芯部111は(軸に直交する)水平断面視において略矩形状を有する四角柱である。鍔部115は平面視略正方形状を有する薄板である。これら芯部111及び鍔部115は各辺が平行になるように組み合わさっている。また、鍔部115の3箇所の角部には、切り欠きが形成されている。該切り欠きの1つは、巻終り引出線122が通過するための第2通過部117である。そして、該第2通過部117に対向する切り欠きは、巻始め引出線121が通過するための第1通過部116である。もう1つの切り欠きは、チップアンテナ100の向きを確認するための位置決め部118である。また、3箇所に切り欠きが設けられたことにより、リベット型の磁性体コア110に方向性が生じ、製造時に上下左右の取り違いを防ぐことができる。さらに、鍔部115の底面には、対となる第1電極端子119a及び第2電極端子119bが形成されている。電極端子119a,119b間の距離は、電気的絶縁を維持するため200μm以上とするのが好ましい。一対の電極端子119a,119bには、コイル120の両端が電気的に接続される。また、芯部111及び鍔部115の角部は、面取りされてカーブしている。つまり、本発明の「矩形状」「正方形状」とは、その角部が面取りされたり、その一部が切り欠かれたりした形状等をも含む概念である。しかしながら、位置決め部118や角部、ケース等の面取り加工は任意に省略されてもよい。
FIG. 2 is a perspective view of the
図3及び図4を参照して、磁性体コア110の芯部111と鍔部115との位置関係及び寸法を詳細に説明する。図3は、磁性体コア110の平面図であり、図4(a)〜(d)は磁性体コア110の正面図、背面図、右側面図及び左側面図である。
With reference to FIG.3 and FIG.4, the positional relationship and dimension of the
芯部111は、平面視(又は水平断面視)において長辺111a及び短辺111bからなる矩形状を有する。芯部111の4側面のうち、短辺111b側の2側面及び一方の長辺111a側の1側面を含む3側面が第1外側面112と定められる。また、芯部111の4側面のうち、他方の長辺111a側の1側面が第2外側面113と定められる。本実施形態では、長辺111aの長さaは、短辺111bの長さbよりもコイル120の線径dの差で大きい。さらに、芯部111の中心軸をO1と定めた。
The
鍔部115は、平面視において一辺の長さcの略正方形である。この鍔部115の中心軸をO2と定めた。芯部111の3つの第1外側面112からの鍔部115の張り出し幅が等しい。各第1外側面112からの張出幅を第1幅w1として定めた。他方、第2外側面113からの鍔部115の張り出し幅を第2幅w2として定めた。本実施形態では、鍔部115の内方にコイル120及びケース周壁131の外周縁を収めるように、第1幅w1及び第2幅w2は巻き数N (本実施形態ではN=1)のコイル120の厚み(N×d)とケース130の厚み(t)との合計よりも大きい。この巻き数Nは、軸方向に沿った巻き数でなく、コイルの同一周上に巻き重ねられた数である。つまり、平面視において、該重ね巻き数Nによってコイル120の外面の位置が定められる。そして、鍔部115の第1幅w1は、コイル120及びケース周壁131を配置した状態で線径dの巻終り引出線122の通過を許容しない大きさで構成されている。他方、鍔部115の第2幅w2は、コイル120及びケース周壁131を配置した状態で線径dの1本の巻終り引出線122のみの通過を許容するだけの大きさで構成されている。つまり、第1幅w1及び第2幅w2は、以下の式1、式2で表される。
N×d+t<w1<(N+1)×d+t (式1)
(N+1)×d+t<w2<(N+2)×d+t (式2)
The
N × d + t <w1 <(N + 1) × d + t (Formula 1)
(N + 1) × d + t <w2 <(N + 2) × d + t (Formula 2)
図3及び図4に示すとおり、芯部111の第1中心位置O1は、鍔部115の第2中心位置O2から短辺111b方向にのみずれて配置されている。中心位置O1と中心位置O2とは、コイル120の線径dの半分の距離(d/2)で離隔している。すなわち、芯部111が鍔部115に対して図3の右側に偏心して配置されている。当該偏心により、第1幅w1が第2幅w2よりも距離dの差で小さい。
As shown in FIGS. 3 and 4, the first center position O <b> 1 of the
なお、当該磁性体コア110は、磁性材料で一体的に形成された芯部111及び鍔部115からなる。磁性材料は、フェライト(Ni−Zn、Mn−Zn)、鉄粉、圧粉、Ni−Zn系、Mn−Zn系等を含む磁性体から選択され得る。そして、当該磁性体コア110は、磁性体の粉末材料をプレス成形して、800〜1000℃で焼成することで所望の形状に成形される。さらに、鍔部115の底面に金属(銅)製の電極端子119a,119bがメッキ加工等によって形成される 。しかしながら、磁性体コアの材質・製法は、上記に限定されず、当業者によって任意に選択され得る。
In addition, the said
コイル120は、線径dの金属導線が所定の巻き数N(本実施形態ではN=1)で軸方向に一様に巻回されることによって形成された。金属導線は、例えばウレタン、ビニール、ポリイミド等で絶縁被覆した銅線である。コイル120本体の両端には、巻始め引出線121及び巻終り引出線122が形成されている。巻始め引出線121は、コイル120下端の巻回の始点と鍔部115底面側の一端との間の導線部位である。巻終り引出線122は、コイル120上端の巻回の終点と鍔部115底面側の他端の間の導線部位であり、コイル120本体の外側を通過する。導線の両端部の絶縁膜が剥離され、鍔部115の底面に形成した電極端子119a,119bに、圧着やはんだ付け等の方法により電気的に導線端部が接続される。すなわち、プリント配線基板表面に磁性体コア110の鍔部115底面が接着され、コイル120の両端端部が電極端子119a,119bを介してプリント配線基板上の配線に電気的に接続され得る。ただし、電極端子を省略して、導線の端部を直接的に基板等に接続してもよい。
The
ケース130は、一面が開口した合成樹脂製の中空の筺体であり、4つの矩形状の外側面を有する所定厚tの周壁131、頂壁132、及び開口を定める開口縁部133を有する。頂壁132及び開口縁部133外周は、一辺の長さcの正方形状であり、周壁131の外周縁と合致する。そして、鍔部115の外周縁がケース周壁131の外周縁と合致する。換言すると、鍔部115がケース周壁131の外周縁を定めている。該ケース130は、内包する磁性体コア110及びコイル120を被覆し、製造(量産)時及び製品において内部構造を保護する。また、ケース130は、非磁性体の材質を使用するのが望ましい。非磁性体とするのは、磁性体を素材としたカバーを使用すると、通信のための磁界が閉磁路を形成してしまい、通信距離が著しく短くなってしまうためである。なお、熱硬化接着剤等の接着剤によって芯部111の上面とケース頂壁132の内面とが接着されることにより、該ケース130が磁性体コア110に固着される。
The
本実施形態では、磁性体コア110の芯部111の長辺aが約2.9mmであり、短辺bが約2.7mmである。鍔部115の一辺の長さcが4.0mmである。磁性体コア110における第1幅w1が約0.55mmであり、第2幅w2が約0.75mmである。コイル120の線径dが約0.18〜0.23mmであり、ケース周壁131の厚tが約0.2mmである。ただし、これら寸法は例示にすぎず、当業者であれば、本発明の技術的範囲から逸脱することなく任意に変更可能である。
In the present embodiment, the long side a of the
次に、図5乃至図8を参照して、本実施形態のチップアンテナ100をより詳細に説明する。図5はチップアンテナ100の斜視図であり、図6(a)、(b)はチップアンテナ100の平面図及び底面図であり、図7(a)〜(d)はチップアンテナ100の各側面図である。図8(a)、(b)は、チップアンテナのA−A断面図、B−B断面図である。説明の便宜上、ケース130を省略するか、あるいは、仮想線で表している。換言すると、図5乃至図7には、磁性体コア110及びコイル120のみからなるチップアンテナが示されている。
Next, the
図5に示すとおり、コイル120が磁性体コア110の芯部111に略一様に巻回されている。該チップアンテナ100において、コイル120の巻始め引出線121が鍔部115の底面側から第1通過部116を通過している。該巻始め引出線121は、芯部111底面に延びており、その端部に第1電極端子119aが固着されている。そして、コイル120は第1通過部116を通過した直後に芯部111の第1外側面112に沿って屈折している。つまり、第1外側面112の長辺112aと短辺112bの間の角部がコイル120の巻回の始点として定められている。コイル120は、芯部111の(鍔部115側の)基端から先端にかけて順に芯部111の外側面に沿って隙間無く螺旋状に巻回されている。本実施形態では、コイル120の巻き数Nが1であるが、当該Nは任意に変更可能である。そして、コイル120上端で導線が第1外側面120上に巻かれ、第1外側面112と第2外側面113との間の角部が終点となり、コイル120が巻き終わる。このコイル120上端の巻終り(終点)から巻終り引出線122が基端側にたすき掛け状に延びている。より詳細には、巻終り引出線122は、第2外側面113に巻回されたコイル120外面上を通過し、コイル120上端から下端に向けて第2外側面113の対角線上に延在している。そして、巻終り引出線122が鍔部115の角部の第2通過部117を通過している。該巻終り引出線122は芯部111底面にまで延びており、その端部に第2電極端子119bが固着されている。なお、巻始め引出線121及び巻終り引出線122が芯部111の略対角線方向に延びており、鍔部115にかかっていない。これにより、比較的脆い鍔部115が損傷することが効果的に抑えられている。
As shown in FIG. 5, the
図6〜図8に示すとおり、チップアンテナ100において、ケース130の開口縁部133が鍔部115の外周縁に接合され、ケース周壁131によって芯部111及びコイル120が包囲されている。
As shown in FIGS. 6 to 8, in the
図6〜図8によれば、磁性体コア110の芯部111の外側面のうちの3つの第1外側面112上に巻回されたコイル120本体外面とケース周壁131内面との間の距離がコイル120の線径dよりも小さい。すなわち、芯部111の3側面の外方に無駄な隙間が形成されていない。他方、磁性体コア110の芯部111の外側面のうちの1つの第2外側面113上に巻回されたコイル120本体外面とケース周壁131内面との間にコイル120の巻終り引出線122が通過可能な隙間が形成されている。巻終り引出線120外面とケース周壁131内面との間の距離はコイル120の線径dよりも小さい。そして、巻終りの引出線122まで含めたコイル120全体の外周平面形状は、ケース周壁131の内周形状とほぼ同じである。なお、第1外側面112上のコイル120外面とケース周壁131内面との間の距離がほぼ0であり、且つ、第2外側面113上のコイル120本体外面とケース周壁131内面との間の距離がdであることが好ましい。
6 to 8, the distance between the outer surface of the
これに対し、図9は、従来技術による比較例のチップアンテナ800の内部構造を示す概略図である。下二桁が共通する構成要素は、チップアンテナ100と同一又は類似の特徴を有する。チップアンテナ800は、正方形の水平断面形状を有する芯部811及び正方形の平面形状を有する鍔部815からなる磁性体コア810と、該芯部811に巻回されたコイル820と、芯部811及びコイル820を内包するケース830とを備える。このチップアンテナ800のチップサイズはチップアンテナ100のチップサイズと等しい。図9(a),(b)に示すとおり、芯部811の中心O1’と鍔部815の中心O2’とが合致している。鍔部815の各外側面における突出幅w’が同一であるので、コイル820本体外面とケース周壁831内面との間の距離が各外側面において等しい。そして、巻終り引出線822を通過させるべく、芯部811の4つの全ての外側面上のコイル820本体外面とケース周壁831内面との間の隙間は、コイル820の線径dよりも大きい。このようにケース830内部に無駄な空間が存在するので、チップアンテナ800の大型化や同サイズにおける通信距離の相対的な低下をもたらす。
On the other hand, FIG. 9 is a schematic diagram showing the internal structure of a
図9のチップアンテナ800と比較すると、本実施形態のチップアンテナ100では、芯部111の3つの第1外側面112において、隙間がdよりも小さいので、無駄な隙間が省かれていることが分かる。つまり、本実施形態のチップアンテナ100は、ケース130内部の水平断面における芯部111の面積比が相対的に増加したことにより、同じチップサイズを維持しつつ、磁界を増大させて通信距離を延ばすことができる。換言すれば、本実施形態のチップアンテナ100は、通信距離を維持しつつ、チップサイズを小型化したものである。
Compared with the
以下、本発明の一実施形態のチップアンテナ100作用効果について説明する。
Hereinafter, the effects of the
本実施形態のチップアンテナ100では、芯部111の4外側面のうちの3つの第1外側面112上に巻回されたコイル120外面とケース周壁131内面との間の距離がコイル120の線径dよりも小さい。また、芯部111の4外側面のうちの1つの第2外側面113上に巻回されたコイル120外面とケース周壁131内面との間の隙間が、第1外側面112側の隙間よりも距離dの差で大きい。当該隙間は、第2外側面113に巻回されたコイル120外面上を1本の巻終り引出線122だけが通過することを許容する。換言すると、第2外側面113上の巻終り引出線122とケース周壁131との間の距離がdよりも小さい。つまり、本チップアンテナ100のケース130内部において、コイル120とケース周壁131内面との間に、コイル120をこれ以上巻回可能な無駄な隙間が存在していない。したがって、本チップアンテナ100は、構造全体(ケース130内部)における磁性体コア110及び/又はコイル120が占める水平方向の断面積の割合を相対的に増大させることにより、アンテナのチップサイズを抑えたまま高性能化を可能としたものである。
In the
[変形例]
本発明のチップアンテナは、上記実施形態に限定されずに、例えば、以下のように変形可能である。なお、図10〜12の変形例において、下二桁が共通する構成要素は、同一又は類似の特徴を有し、その説明を一部省略する。
[Modification]
The chip antenna of the present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as follows, for example. In addition, in the modification of FIGS. 10-12, the component with which the last two digits are common has the same or similar characteristic, and abbreviate | omits the description partially.
(1)上記実施形態では、ケース周壁131の外周縁が鍔部115の外周縁によって定められているが、本発明はこれに限定されない。例えば、図10に示すチップアンテナ200のように、ケース周縁231の内周縁が鍔部215の外周縁によって定められてもよい。すなわち、チップアンテナ200では、磁性体コア210の鍔部215外周縁の端面とケース周壁231の内面とが接着される。この磁性体コア210は上記実施形態の磁性体コア110と同一形状を有する。そして、コイル220の巻き数Nが2であり、芯部211の外側面のうちの3つの第1外側面212上に巻回されたコイル220外面とケース230の周壁231内面との間の距離がコイル220の径dよりも小さい。また、芯部211の外側面のうちの1つの第2外側面213上に巻回されたコイル220外面とケース周壁231の内面との間の隙間が、巻終り引出線222が通過可能であるように第1外側面212側の隙間よりも距離dの差で大きい。すなわち、本変形例のチップアンテナ200は、上記実施形態のチップアンテナ100と同様に、ケース230の内部空間を有効利用するものである。
(1) In the above embodiment, the outer peripheral edge of the case
(2)上記実施形態では、芯部111の水平断面形状が矩形であり、鍔部115の平面形状が正方形であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、図11及び図12に示すチップアンテナ300のように、芯部311の水平断面形状が正方形(一辺の長さe)であり、鍔部315の平面形状(長辺315aの長さf、短辺315bの長さg)が矩形であってもよい(図12参照)。上記実施形態のチップアンテナ300では、芯部311の外側面のうちの3つの第1外側面312上に巻回されたコイル320外面とケース周壁331内面との間の距離がコイル320の径dよりも小さく、尚且つ、芯部311の外側面のうちの1つの第2外側面313上に巻回されたコイル320外面とケース周壁331内面との間にコイル320の巻終り引出線322が通過可能な隙間が形成される。すなわち、本変形例のチップアンテナ300は、上記実施形態のチップアンテナ100と同様に、ケース330の内部空間を有効利用するものである。
(2) Although the horizontal cross-sectional shape of the
(3)上記実施形態では、磁性体コア110はリベット型であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、磁性体コアの鍔部が形成された芯部の反対側の端部に第2の鍔部を形成し、磁性体コアをドラム型としてもよい。
(3) In the above embodiment, the
(4)上記実施形態では、通過部116,117が鍔部115の角部に設けられた切り欠きであるが、本発明はこれに限定されない。例えば、コイルの引出線が鍔部を通過可能であれば、通過部を貫通孔などの他の形態としてもよい。あるいは、角部でなくとも、第1通過部を第1外側面に対向する鍔部外周の辺上に形成し、第2通過部を第2外側面に対向する鍔部外周の辺上に形成してもよい。
(4) In the above embodiment, the passing
(5)上記実施形態において、チップアンテナ100の裏面に設けた電極端子119は巻始め引出線121用と巻終り引出線122用の計2個であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、図13に示すチップアンテナ400の磁性体コア410は、鍔部415の底面の四隅に電極端子を1個ずつ設けて、4個としたものである。この場合、コイル420が接続されていない一対の電極端子419c,419cが基板のビア等の金属面にはんだで接続される。すなわち、全ての電極端子419a,419b,419c,419cが対象にはんだ付けされることにより、4ヶ所のはんだが表面張力のバランスをとり、チップアンテナ100が傾いて実装されることを防止する効果を得られる。さらに、図14に示すチップアンテナ500の磁性体コア510は、鍔部515の底面に、一方向に略平行に並設された3箇所の電極端子519a,519b,519cを備えている。第1電極端子519aには、コイル520の巻始め引出線521が接続され、第2電極端子519bには、コイル520の巻終り引出線519bが接続される。そして、コイル520が接続されない中央の電極端子519cは、チップアンテナ500を基板にはんだで実装したとき、磁気シールドの作用を発揮する。
(5) In the above embodiment, there are two electrode terminals 119 provided on the back surface of the
(6)上記実施形態では、チップアンテナ100は近距離無線通信用の小型チップアンテナであるが、本発明の技術的範囲内から逸脱することがなければ、大型の中長距離無線用のアンテナに本発明の技術的思想が適用されてもよい。また、本発明のチップアンテナは、図5のようにケースを省略した形態をとることができる。この場合、アンテナを芯部の軸方向から見たとき、鍔部の外周縁が形成する矩形よりも外側にコイルがはみ出さないので、実際に基板に搭載する際、隣に搭載される部品と物理的に接触しなくなるという効果を発揮する。
(6) In the above embodiment, the
本発明は上述した実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限りにおいて種々の態様で実施しうるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be implemented in various modes as long as they belong to the technical scope of the present invention.
本発明は、主として、フェリカアンテナ、RFIDタグ用アンテナ等の近距離通信用アンテナの分野に周波数帯を問わず、幅広く利用することができる。 The present invention can be widely used in the field of near field communication antennas such as Felica antennas and RFID tag antennas regardless of frequency bands.
100 チップアンテナ
110 磁性体コア
111 芯部
111a 長辺
111b 短辺
112 第1外側面
113 第2外側面
115 鍔部
116 第1通過部
117 第2通過部
118 位置決め部
119a 第1電極端子
119b 第2電極端子
120 コイル
121 巻始め引出線
122 巻終り引出線
130 ケース
131 周壁
132 頂壁
133 開口縁部
200 チップアンテナ(変形例)
300 チップアンテナ(変形例)
800 チップアンテナ(従来例)
a 芯部長辺の長さ
b 芯部短辺の長さ
c 鍔部の一辺の長さ
w1 第1幅
w2 第2幅
t ケース厚
d コイル線径
O1 芯部中心線
O2 鍔部中心線
100
300 chip antenna (modification)
800 chip antenna (conventional example)
a Length of the core long side b Length of the core short side c Length of one side of the flange w1 First width w2 Second width t Case thickness d Coil wire diameter O1 Core centerline O2 Core centerline
Claims (7)
前記芯部の前記外側面に略一様に巻回されたコイルと、
前記芯部の4つの外側面にそれぞれ対向し、前記コイルを包囲する周壁を備え、前記芯部及び前記コイルを内包するケースと、
を備え、
前記芯部の外側面のうちの3つの第1外側面上に巻回された前記コイル外面と前記ケースの周壁内面との間の距離が前記コイルの線径よりも小さく、前記芯部の外側面のうちの1つの第2外側面上に巻回された前記コイル外面と前記ケースの周壁内面との間に前記コイルの巻終り引出線が通過可能な隙間が形成されており、
前記鍔部の外周縁が前記ケース周壁の内周縁又は外周縁と合致し、前記芯部の前記第2外側面と前記鍔部の外周縁との距離が前記第1外側面と前記鍔部の外周縁との距離よりも前記コイルの線径の差で大きいことを特徴とするチップアンテナ。 A magnetic core having a core portion extending in the axial direction and having four outer surfaces surrounding the shaft; and a flange extending from one end of the core portion in the axial direction;
A coil wound substantially uniformly on the outer surface of the core;
A case that is opposed to each of the four outer surfaces of the core part, includes a peripheral wall that surrounds the coil, and encloses the core part and the coil;
With
The distance between the outer surface of the coil wound on the first outer surface of three of the outer surfaces of the core portion and the inner surface of the peripheral wall of the case is smaller than the wire diameter of the coil. A gap is formed between the outer surface of the coil wound on the second outer surface of one of the side surfaces and the inner surface of the peripheral wall of the case, through which the end wire of the coil passes .
The outer peripheral edge of the flange portion matches the inner peripheral edge or the outer peripheral edge of the case peripheral wall, and the distance between the second outer surface of the core portion and the outer peripheral edge of the flange portion is the distance between the first outer surface and the flange portion. A chip antenna characterized in that it is larger than a distance from an outer peripheral edge by a difference in wire diameter of the coil .
前記芯部の前記外側面に略一様に巻回されたコイルと、
を備え、
平面視において、前記芯部の前記4つの外側面上に巻回された前記コイル外面が前記鍔部の外周縁よりも内側に位置し、前記芯部の外側面のうちの3つの第1外側面上に巻回された前記コイル外面と前記鍔部の外周縁との間の距離が前記コイルの線径よりも小さく、前記芯部の外側面のうちの1つの第2外側面上に巻回された前記コイル外面と前記鍔部の外周縁との間に前記コイルの巻終り引出線が通過可能な隙間が形成されており、
前記芯部の前記第2外側面と前記鍔部の外周縁との距離が前記第1外側面と前記鍔部の外周縁との距離よりも前記コイルの線径の差で大きいことを特徴とするチップアンテナ。
A magnetic core having a core portion extending in the axial direction and having four outer surfaces surrounding the shaft; and a flange extending from one end of the core portion in the axial direction;
A coil wound substantially uniformly on the outer surface of the core;
With
In plan view, the coil outer surface wound on the four outer surfaces of the core portion is positioned on the inner side of the outer peripheral edge of the flange portion, and the three first outer surfaces of the outer surfaces of the core portion The distance between the outer surface of the coil wound on the side surface and the outer peripheral edge of the flange is smaller than the wire diameter of the coil, and is wound on the second outer surface of one of the outer surfaces of the core portion. A gap is formed between the outer surface of the coil that has been turned and the outer peripheral edge of the flange portion so that the end wire of the coil can pass through ,
The distance between the second outer surface of the core portion and the outer peripheral edge of the flange portion is larger than the distance between the first outer surface and the outer peripheral edge of the flange portion due to the difference in the wire diameter of the coil. Chip antenna.
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