JP5975152B2 - 通信端末装置 - Google Patents

Description

本発明は通信端末装置に関する。特に、HF帯のRFIDタグやリーダライタに利用されるアンテナ装置を備えた通信端末装置に関する。

近年、携帯電話等の通信端末装置にHF帯RFIDシステムを導入し、通信端末自体をリーダライタやRFIDタグとして利用することがある。この場合、RFID用ＩＣチップはプリント配線板に搭載され、アンテナは端末筐体に貼付されるか端末筐体内の空きスペースに設けられるため、RFID用ＩＣチップとアンテナとは、フレキシブルケーブルやコンタクトピンを介して電気的に接続される。

これに対して、例えば特許文献１、２に開示されているように、RFID用ＩＣチップに接続された給電コイルをコントロール基板に搭載し、アンテナコイルに給電コイルを磁界結合させる、といった構成が知られている。この構成であれば、給電コイルからアンテナコイルに磁界を介して高周波信号を伝送することができるため、フレキシブルケーブルやコンタクトピンを用いることなく、RFID用ＩＣチップとアンテナコイルとを接続することができる。

上記特許文献１には、コイルアンテナ（アンテナコイル）の給電コイル側の面全域にフェライトシートが貼り付けられた構成が開示されている。また、上記特許文献２には、ループアンテナ（アンテナコイル）のチップ型コイル（給電コイル）側の面のうち、チップ型コイルに対向する領域以外の領域に磁性体シートが貼り付けられた構成が開示されている。

国際公開第２０１２／１７３０８０号パンフレット 特許第４３２５６２１号公報

特許文献１に記載の構成では、給電コイルとアンテナコイルとの間にフェライトシートが配置されているため、給電コイルとアンテナコイルとの距離が離れると十分な磁界結合が得られない場合がある。また、特許文献２に記載の構成では、アンテナコイルに貼り付ける磁性体シートの大きさが小さくなるため、アンテナコイルのインダクタンス値が小さくなり、十分な磁界結合が得られない場合がある。すなわち、特許文献１及び２の構成では、給電コイルとアンテナコイルとの間の信号の伝達効率を高めにくい。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、給電コイルとアンテナコイルとの間の信号の伝達効率が高いアンテナ装置を備えた通信端末装置を提供することにある。

（１）本発明の通信端末装置は、
筐体と、前記筐体の内側に設けられた給電回路と、アンテナ装置と、を有し、
前記アンテナ装置は、
コイル導体を有し、給電回路に接続される給電コイルと、
コイル導体を有し、一部が前記給電コイルに対して電磁界結合する結合部であるアンテナコイルと、を備え、
前記給電コイルのコイル導体の巻回軸と、前記結合部での前記アンテナコイルのコイル導体の延びる方向との関係はねじれの位置であり、
前記結合部以外では、前記アンテナコイルの前記給電コイル側に第１磁性体部が配置され、
前記結合部では、前記アンテナコイルの前記給電コイルに対する反対側に第２磁性体部が配置され、
前記筐体は導体部を含み、
前記導体部に開口が形成され、
平面視で、前記アンテナコイルの結合部は前記開口に重なる、
ことを特徴とする。

この構成により、給電コイルとアンテナコイルとは、導体部の開口の位置で電磁界結合する。

（２）上記（１）において、前記開口の大きさは前記結合コイルの大きさの３倍以上であることが好ましい。この構成により、給電コイルとアンテナコイルとの結合度を充分に高めることができる。

（３）上記（１）または（２）において、前記給電コイルのコイル導体は、前記給電コイルの巻回軸方向に巻回範囲が広がり、前記アンテナコイルのコイル導体はスパイラル状またはリング状であることが好ましい。この構成により、給電コイルとアンテナコイルとが高効率で結合し、且つ給電コイルより大きなアンテナコイルを配置することで放射効率が高まる。

（４）上記（１）〜（３）のいずれかにおいて、前記アンテナコイルは、前記アンテナコイルのコイル導体が形成された絶縁体シートを含み、前記第１磁性体部および第２磁性体部はシート状に成形され、前記第１磁性体部および第２磁性体部は前記絶縁体シートに貼付されることが好ましい。この構成により、アンテナコイルと第１、第２の磁性体との積層構造体が薄く構成できる。

（５）上記（４）において、前記絶縁体シートはスリットを有し、前記第１磁性体部および第２磁性体部は一体物の磁性体の部分であり、前記第２磁性体部は、前記一体物の磁性体のうち前記絶縁体シートのスリットに挿入される部分であることが好ましい。この構成により、部品点数を削減できる。また、第２磁性体部を絶縁体シートのスリットに挿入させるだけの容易な構成で第１磁性体部及び第２磁性体部をそれぞれ適切な位置に配置させることができる。

（６）上記（１）〜（５）のいずれかにおいて、前記アンテナコイルのコイル導体の線幅は、前記結合部以外の領域に比べ、前記結合部で細いことが好ましい。この構成により、給電コイルとアンテナコイルとの結合に寄与する磁束が多くなって結合度が高まる。

（７）上記（１）〜（６）のいずれかにおいて、前記給電コイルのコイル導体は磁性体の基体に形成されることが好ましい。この構成により、給電コイルのインダクタンス値を高めることができるので、その分、給電コイルを小型化できる。言い換えれば、小型でありながら、アンテナコイルとの磁界を介する結合度が高まる。

（８）上記（１）〜（７）のいずれかにおいて、前記アンテナコイルのコイル導体は、複数の層に形成されることで好ましい。この構成により、異なる層に設けられたコイル導体間で所望の容量を形成できるようになり、所定共振周波数のアンテナコイルを容易に構成できる。

（９）上記（１）〜（８）のいずれかにおいて、前記筐体の内側に実装基板を備え、前記給電コイルは前記実装基板に実装されることが好ましい。この構成により、給電コイルの実装が容易となり、且つ給電コイルの実装スペースの確保が容易となる。

本発明によれば、給電コイルとアンテナコイルとの間の信号の伝達効率が高いアンテナ装置を備えた通信端末装置を構成できる。

図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。 図２（Ａ）（Ｂ）は通信端末装置に適用した状態での主要部の構成および通信相手のアンテナであるリーダライタ側アンテナ２００との関係を示す図である。 図３は給電コイル１０の分解斜視図である。 図４（Ａ）（Ｂ）は、図１に示したアンテナ装置とは別のアンテナコイル２０を備えた通信端末装置に適用した状態での主要部の構成を示す図である。 図５は、図１に示したアンテナ装置とは別のアンテナコイル２０の正面図である。 図６（Ａ）（Ｂ）は第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。 図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は第２の実施形態に係る別のアンテナ装置の構成を示す図である。 図８（Ａ）（Ｂ）は第２の実施形態に係る別のアンテナ装置の構成を示す図である。 図９（Ａ）（Ｂ）は第３の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。 図１０（Ａ）（Ｂ）は第３の実施形態に係る別のアンテナ装置の構成を示す図である。 図１１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は第４の実施形態に係るアンテナ装置の構成を、導体層４０とともに表した図である。 図１２（Ａ）（Ｂ）は第５の実施形態に係るアンテナ装置の構成を、導体層４０とともに表した図である。 図１３（Ａ）（Ｂ）は第６の実施形態に係るアンテナ装置の構成を、導体層４０とともに表した図である。 図１４（Ａ）は第７の実施形態に係るアンテナ装置におけるアンテナコイルの平面図である。図１４（Ｂ）は絶縁体シート２１の下面に形成されるコイル導体２２Ｂのパターンを表す図である。 図１５は第７の実施形態に係るアンテナコイルの等価回路図である。 図１６（Ａ）は第７の実施形態のアンテナコイルの平面図、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）におけるＡ−Ａ部分の断面図である。図１６（Ｃ）は図１６（Ｂ）において丸で囲んだ部分の拡大図である。図１６（Ｄ）は比較例の拡大断面図である。 図１７は第８の実施形態に係る通信端末装置３０１の筐体内部の構造を示す図であり、上部筐体９１と下部筐体９２とを分離して内部を露出させた状態での平面図である。 図１８は第９の実施形態に係る通信端末装置の主要部の断面図である。 図１９は第１０の実施形態に係る通信端末装置の主要部の断面図である。 図２０は第１１の実施形態に係る通信端末装置の主要部の断面図である。 図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）は第１１の実施形態に係る別の通信端末装置の断面図である。

以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付す。各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。

《第１の実施形態》
図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）におけるＸ−Ｘ部分の断面図、図１（Ｃ）は右側面図である。

アンテナ装置１０１は、給電コイル１０、アンテナコイル２０および磁性体３０を含んでいる。給電コイル１０は給電回路に接続される。アンテナコイル２０は、給電コイル１０に対して電磁界結合（主に磁界結合）する結合部ＣＰを備える。

給電コイル１０はコイル巻回軸方向に巻回範囲が広がるパターン（すなわちヘリカル状またはソレノイド状）のコイル導体１２を含む。

アンテナコイル２０は、例えばＰＥＴの絶縁体シート２１にコイル導体２２が形成されることで構成される。コイル導体２２は、面に沿ってスパイラル状またはリング状に形成される。

給電コイル１０のコイル導体１２の巻回軸はｘ軸方向を向く。結合部ＣＰでのアンテナコイル２０のコイル導体２２はｙ軸方向に延びる。そして、結合部ＣＰ及び給電コイル１０はｚ軸方向に配列される。したがって、結合部ＣＰ及び給電コイル１０の配列方向であるｚ軸方向から視れば、給電コイル１０のコイル導体１２の巻回軸は結合部ＣＰでのアンテナコイル２０のコイル導体２２の延びる方向に対して直交する。

給電コイル１０のコイル導体１２の巻回軸はｘ軸方向を向き、アンテナコイル２０のコイル導体２２の巻回軸ＷＡはｚ軸方向を向く。アンテナコイル２０の結合部ＣＰにおいてコイル導体２２はｙ軸方向に延びる。従って、給電コイル１０のコイル導体１２の巻回軸は、アンテナコイル２０のコイル導体２２の巻回軸に対して直交し、且つ、アンテナコイル２０の結合部ＣＰにおけるアンテナコイル２０のコイル導体２２の延びる方向に対して直交する。

なお、上記「直交」はいずれも数学的厳密さでの直交に限るものではなく、実質的に直交するものも含む概念である。例えば９０°±１５°の範囲内を直交と見なす。

磁性体３０はシート状に成形されたフェライトであり、第１磁性体部３１と第２磁性体部３２とが一体物として構成される。アンテナコイル２０の絶縁体シート２１にはスリットＳＬが形成され、このスリットＳＬに第２磁性体部３２が挿入される。第１磁性体部３１は、アンテナコイル２０の結合部ＣＰ以外の領域において、給電コイル１０の側に配置される。すなわち、アンテナコイル２０の結合部ＣＰ以外の領域においては、アンテナコイル２０のコイル導体２２と給電コイル１０との間に第１磁性体部３１が介在するように、これらが配置される。第２磁性体部３２はアンテナコイル２０の結合部ＣＰにおいては、給電コイル１０とは反対側に配置される。すなわち、アンテナコイル２０の結合部ＣＰにおいては、給電コイル１０と第２磁性体部３２との間にコイル導体２２が介在するように、これらが配置される。

上記結合部ＣＰの定義の表現方法は幾つかあるが、例えば次の何れかのように表すことができる。

（１）アンテナコイル２０のコイル導体２２のうち、給電コイル１０と結合する部分。平面視で、アンテナコイル２０に対して給電コイル１０が重なる範囲とは限らない。

（２）典型的には、アンテナコイル２０のコイル導体２２のうち、平面視でアンテナコイル２０に対して給電コイル１０が重なる範囲。但し、アンテナコイル２０と給電コイル１０とが最も強く結合する範囲とは限らない。また、上記重なる範囲とは、実質的に重なる範囲であり、重なる範囲及びその近傍領域も含む広い概念である。

アンテナコイル２０は、典型的にはコイル導体２２によるインダクタンスおよびコイル導体間の浮遊容量によってＬＣ共振回路が構成され、通信信号のキャリア周波数に相当する周波数で共振する。なお、容量を持つ部品をコイル導体に接続（実装）することにより共振周波数を調整してもよい。

図２（Ａ）（Ｂ）は通信端末装置に適用した状態での主要部の構成および通信相手のアンテナであるリーダライタ側アンテナ２００との関係を示す図である。図２（Ａ）は主要部の平面図、図２（Ｂ）は主要部の正面図である。給電コイル１０は実装基板５０に表面実装される。給電コイル１０はこの給電コイル１０に接続される給電回路とで、通信信号のキャリア周波数に相当する周波数で共振する共振回路が構成される。

図２に示すように、給電コイル１０とアンテナコイル２０とは磁束φ１を介して結合し、アンテナコイル２０とリーダライタ側アンテナ２００とは磁束φ２を介して結合する。

通信端末装置の筐体の内側（筐体に囲まれる内側）には、例えばシールド用金属板等の導体層４０とアンテナコイル２０のコイル導体２２との間に第１磁性体部３１が介在するように、アンテナコイル２０と導体層４０とは配置される。そのため、アンテナコイル２０のコイル導体２２によって導体層４０に渦電流が誘導されるのが抑制される。また、第２磁性体部３２と給電コイル１０との間に磁性体が存在せず、導体層４０も介在しないので、給電コイル１０とアンテナコイル２０との結合度は高く、渦電流損は少ない。

また、アンテナコイル２０の結合部ＣＰにおけるコイル導体２２を給電コイル１０と第２磁性体部３２とで挟むように第２磁性体部３２が存在することにより、第２磁性体部３２が磁束φ１を通す磁路を構成する。そのため、磁束φ１はアンテナコイル２０のコイル導体２２の近傍を通ることになり、給電コイル１０とアンテナコイル２０との結合度が高まる。

図３は給電コイル１０の分解斜視図である。給電コイル１０はフェライト焼結体からなる磁性体の基体にコイルパターンを巻回したものである。具体的には、図３に示すように、磁性体の基体は磁性層１１２ａと磁性層１１２ｂとからなり、給電コイルの素体は、これらの磁性層１１２ａ，１１２ｂが非磁性層１１１ａ，１１１ｂで挟み込まれた積層構造を有する。非磁性層１１１ａにはコイル導体１２の一部である面内導体１２１ａが形成される。磁性層１１２ｂにはコイル導体１２の一部である面内導体１２１ｂが形成される。磁性層１１２ａ，１１２ｂの両端面にはコイル導体１２の一部である端面導体１２２ａ，１２２ｂがそれぞれ形成される。非磁性層１１１ａの下面には入出力端子１２３ａ，１２３ｂが形成される。非磁性層１１１ａの内部には、面内導体１２１ａと入出力端子１２３ａ，１２３ｂとを導通させるビアホール導体が形成される。端面導体１２２ａ，１２２ｂはマザー基板状態のとき、内面に導体膜が形成されたスルーホール導体またはビアホール導体であったものの半分（片割れ）である。

このようにして、面内導体１２１ａ，１２１ｂおよび端面導体１２２ａ，１２２ｂによって給電コイルのコイル導体１２が構成される。

磁性層１１２ａ，１１２ｂや非磁性層１１１ａ，１１１ｂはフェライトセラミック焼結体層であり、面内導体１２１ａ，１２１ｂや端面導体（スルーホール導体、ビアホール導体）１２２ａ，１２２ｂはセラミック焼結体層の前駆体であるセラミックグリーンシートに印刷または充填された銀や銅等を主成分とする導電材料の焼結体である。

このように、給電コイル１０は、積層構造体を素体としたチップ部品として構成され、実装基板５０に入出力端子１２３ａ，１２３ｂを介して表面実装される。

図４（Ａ）（Ｂ）は、図１に示したアンテナ装置とは別のアンテナ装置の主要部の構成を示す図である。図４（Ａ）はアンテナ装置を通信端末装置に適用した状態での主要部の平面図、図４（Ｂ）は主要部の正面図である。図１、図２に示したアンテナコイル２０と異なり、第１磁性体部３１と第２磁性体部３２とは別体である。第１磁性体部３１および第２磁性体部３２はそれぞれシート状に成形されたフェライトである。第１磁性体部３１は絶縁体シート２１の下面に貼付される。第２磁性体部３２は絶縁体シート２１の上面に貼付される。このように、第１磁性体部３１と第２磁性体部３２とは分離されてもよい。

図５は、図１に示したアンテナ装置とは別のアンテナ装置の正面図である。図１、図２に示したアンテナ装置と異なり、磁性体３０は柔軟性または可撓性を有する。磁性体３０は例えばフェライト粉を混練した樹脂材をシート状に成形したものである。そのため、図５に表れるように、第１磁性体部３１と第２磁性体部３２との境界付近で屈曲（湾曲）する。このように柔軟性または可撓性を有する磁性体シートを用いてもよい。

なお、給電コイル１０のコイル導体１２の巻回軸が、結合部ＣＰでのアンテナコイル２０のコイル導体２２の延びる方向に対して平行であると、給電コイル１０から生じる磁束のループが結合部ＣＰでのアンテナコイル２０のコイル導体２２に鎖交しない。

また、例えば、給電コイル１０のコイル導体１２の巻回軸が、図１に示すｚ軸に平行であり、且つ、結合部ＣＰでのアンテナコイル２０のコイル導体２２と交差する関係であると、次のように作用する。この場合、上記交差の個所に対して、コイル導体２２のｘ軸方向の右側に位置するコイル導体部（第１コイル導体部）と、左側に位置するコイル導体部（第２コイル導体部）とで、その周りに生じる磁束の方向が異なる。この異なる方向の磁束により、上記第１コイル導体部と第２コイル導体部にそれぞれ異なる方向の誘導電流が発生する。異なる方向の誘導電流は互いに打ち消し合うため、給電コイル１０とアンテナコイル２０とは結合しない。

一方、給電コイル１０のコイル導体１２の巻回軸と、結合部ＣＰでのアンテナコイル２０のコイル導体の延びる方向とが交差しない関係であると、上記誘導電流の打ち消し合いが生じないため、給電コイル１０とアンテナコイル２０とは結合する。

したがって、給電コイル１０のコイル導体１２の巻回軸は結合部ＣＰでのアンテナコイル２０のコイル導体２２の延びる方向に対して、非平行であり、且つ、交わらなければよい。つまり、「ねじれの位置（skew lines）」の関係であればよい。

《第２の実施形態》
図６（Ａ）（Ｂ）は第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。ここでは、通信端末装置に適用した状態において近接する導体層４０とともに表す。図６（Ａ）はアンテナ装置の平面図、図６（Ｂ）はアンテナ装置の正面図である。

この例では、アンテナコイル２０のコイル導体２２は結合部ＣＰにおいて平面内でｘ軸方向へ突出する。これに伴い、第１磁性体部３１および第２磁性体部３２は共に矩形状に形成される。このような構成により、磁性体３０の形状が簡素化され低コスト化できる。

図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は第２の実施形態に係る別のアンテナ装置の構成を示す図である。この例でも、通信端末装置に適用した状態において近接する導体層４０とともに表す。図７（Ａ）はアンテナ装置の平面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）におけるＸ−Ｘ部分の断面図である。

この例では、アンテナコイル２０のコイル導体２２は結合部ＣＰにおいて平面内でｘ軸方向へ突出する。そして、第２磁性体部３２はｘ軸方向へ突出し、更に直角に屈折してｙ軸方向に延びるように形成される。アンテナコイル２０の結合部ＣＰの下部に給電コイル１０が配置される。給電コイル１０の巻回軸はｙ軸方向である。そのため、給電コイル１０とアンテナコイル２０とは電磁界結合（主に磁界結合）する。

図８（Ａ）（Ｂ）は第２の実施形態に係る別のアンテナ装置の構成を示す図である。この例でも、通信端末装置に適用した状態において近接する導体層４０とともに表す。図８（Ａ）はアンテナ装置の平面図、図８（Ｂ）はアンテナ装置の正面図である。図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示したアンテナ装置と異なり、第１磁性体部３１と第２磁性体部３２とは別体である。第１磁性体部３１および第２磁性体部３２はそれぞれシート状に成形されたフェライトである。第１磁性体部３１は絶縁体シート２１の下面に貼付される。第２磁性体部３２は絶縁体シート２１の上面に貼付される。このように、第１磁性体部３１と第２磁性体部３２とは分離されてもよい。

《第３の実施形態》
図９（Ａ）（Ｂ）は第３の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。ここでは、通信端末装置に適用した状態において近接する導体層４０とともに表す。図９（Ａ）はアンテナ装置の平面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）におけるＸ−Ｘ部分の断面図である。

第１、第２の実施形態では平面視で導体層４０の概形より外方に第２磁性体部３２がある例を示したが、導体層４０に導体開口ＡＰがある場合に、平面視で、開口ＡＰに第２磁性体部３２および給電コイル１０が重なるように、これらを配置してもよい。この構成により、給電コイル１０とアンテナコイル２０とは、導体層４０の開口ＡＰの位置で電磁界結合（主に磁界結合）する。

図１０（Ａ）（Ｂ）は第３の実施形態に係る別のアンテナ装置の構成を示す図である。この例でも、通信端末装置に適用した状態において近接する導体層４０とともに表す。図１０（Ａ）はアンテナ装置の平面図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）におけるＸ−Ｘ部分の断面図である。

導体層４０に切り欠き部ＣＲがある場合に、平面視で、切り欠き部ＣＲに第２磁性体部３２および給電コイル１０が重なるように、これらを配置してもよい。この構成により、給電コイル１０とアンテナコイル２０とは、導体層４０の切り欠き部ＣＲの位置で電磁界結合（主に磁界結合）する。

導体層４０の切り欠き部ＣＲは、例えばカメラやその他の突出部品を避けるために形成される。このような切り欠き部を利用すれば、通信端末装置等の電子機器内にアンテナ装置を設けることができるので、電子機器内におけるアンテナ装置の配置自由度が高い。

《第４の実施形態》
図１１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は第４の実施形態に係るアンテナ装置の構成を、導体層４０とともに表した図である。図１１（Ａ）はアンテナ装置の平面図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）におけるＸ−Ｘ部分の断面図、図１１（Ｃ）は図１１（Ａ）におけるＹ−Ｙ部分の断面図である。

図８（Ａ）（Ｂ）に示したアンテナ装置と異なり、絶縁体シート２１にスリットＳＬが形成され、そのスリットＳＬに第２磁性体部３２が挿入される。そして第２磁性体部３２の半分がアンテナコイル２０のコイル導体２２の上部に位置し、残り半分がコイル導体２２に下部に位置する。結合部ＣＰにおいて、第２磁性体部３２はアンテナコイル２０のコイル導体２２の上部に配置される。そして、給電コイル１０は第２磁性体部３２の下部に配置される。このように、第２磁性体部３２は、アンテナコイル２０のコイル導体２２の上下に亘って配置されてもよい。

図１１（Ｃ）において磁束φ１は給電コイル１０とアンテナコイル２０の結合部ＣＰとの結合に寄与する磁束を表す。この構成により、第２磁性体部３２と給電コイル１０とで磁路が構成されて、アンテナコイル２０との結合に有効な磁束の多くをアンテナコイルに通す（鎖交させる）ことができる。そのため、アンテナコイル２０と給電コイル１０との結合度を容易に高めることができる。

《第５の実施形態》
図１２（Ａ）（Ｂ）は第５の実施形態に係るアンテナ装置の構成を、導体層４０とともに表した図である。図１２（Ａ）はアンテナ装置の平面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）におけるＸ−Ｘ部分の断面図である。

アンテナコイル２０のコイル導体２２は、結合部ＣＰにおいて相対的に細い。すなわち、結合部ＣＰ以外の領域に形成されるコイル導体２２の線幅に比べて、結合部ＣＰに形成されるコイル導体２２の線幅は細い。この構成により、給電コイル１０とアンテナコイル２０との結合に寄与する磁束が多くなって、結合度が高まる。また、給電コイル１０が小さくても結合させやすい。

なお、図１に示した構成において、結合部ＣＰ部分におけるコイル導体２２の線幅を、結合部以外のコイル導体に比べて細くしてもよい。

《第６の実施形態》
図１３（Ａ）（Ｂ）は第６の実施形態に係るアンテナ装置の構成を、導体層４０とともに表した図である。図１３（Ａ）はアンテナ装置の平面図、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）におけるＸ−Ｘ部分の断面図である。

アンテナコイル２０のコイル導体２２は、絶縁体シート２１の両面に亘って２ターン分形成される。結合部ＣＰにおいて、コイル導体２２は線幅が相対的に細く、且つ平面視での形成幅も狭い。この例では、絶縁体シート２１の上面のコイル導体２２と下面のコイル導体２２とが、結合部ＣＰにおいて平面視で重なる。この構成により、給電コイル１０とアンテナコイル２０との結合に寄与する磁束が多くなって、結合度が高まる。

《第７の実施形態》
図１４（Ａ）は第７の実施形態に係るアンテナ装置におけるアンテナコイルの平面図であり、絶縁体シート２１の上面に形成されるコイル導体２２Ａのパターンを表す。図１４（Ｂ）は絶縁体シート２１の下面に形成されるコイル導体２２Ｂのパターンを表す。但し、上面から透視した状態で、且つ上面のコイル導体２２Ａを除いて表す。図１４（Ａ）（Ｂ）において、結合部ＣＰで給電コイルと電磁界結合（主に磁界結合）する。また、容量形成部ＣＣで、上面のコイル導体２２Ａと下面のコイル導体２２Ｂとが容量結合する。結合部ＣＰ及び容量形成部ＣＣにおいて、上面のコイル導体２２Ａと下面のコイル導体２２Ｂとは平面視で重なる。

図１５は上記アンテナコイルの等価回路図である。アンテナコイルは、絶縁体シート２１の上面に形成されるコイル導体２２Ａの巻回方向と下面に形成されるコイル導体２２Ｂの巻回方向は逆（透視状態では同一）であるので、等価回路は図１５に示すように表すことができる。図１５において、インダクタＬ１，Ｌ２はコイル導体２２Ａ，２２Ｂに対応し、キャパシタＣ１，Ｃ２はコイル導体２２Ａ，２２Ｂの主に始端および終端付近に生じる容量である。このアンテナコイルは、通信信号のキャリア周波数に実質的に相当する共振周波数を持つ共振回路を構成する。

図１６（Ａ）は本実施形態のアンテナコイルの平面図、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）におけるＡ−Ａ部分の断面図である。図１６（Ｃ）は図１６（Ｂ）において丸で囲んだ部分の拡大図である。図１６（Ｄ）は比較例の拡大断面図である。

図１６（Ａ）に表れるように、結合部ＣＰにおいて、コイル導体２２Ａ，２２Ｂは線幅が相対的に細い。また平面視でコイル導体２２Ａとコイル導体２２Ｂとが、結合部ＣＰにおいて重なる。

図１６（Ｃ）において、破線はアンテナコイル２０の結合部ＣＰにおけるアンテナコイルと給電コイル１０との結合に寄与する磁束を表す。

この構成により、給電コイル１０とアンテナコイル２０との結合に寄与する磁束が多くなって、結合度が高まる。比較例である図１６（Ｄ）に示したように、同じターン数でコイル導体が単一面に形成される場合には、アンテナコイルの結合部および給電コイル１０に鎖交する磁束が少なく、高い結合度が得にくい。

なお、図１６（Ａ）（Ｂ）に示した例では、絶縁体シートの両面にコイル導体を形成したが、複数の絶縁体層にコイル導体をそれぞれ形成して、それらを積層することで積層体を構成してもよい。

《第８の実施形態》
図１７は第８の実施形態に係る通信端末装置３０１の筐体の内側の構造を示す図であり、上部筐体９１と下部筐体９２とを分離して内部を露出させた状態での平面図である。

上部筐体９１側の実装基板５０には、給電回路であるＲＦＩＣ６０とともに給電コイル１０が実装される。下部筐体９２側にはアンテナコイル２０が両面接着シートで貼着され、アンテナコイル２０が筺体表面に設けられる。なお、本発明で言う「筺体表面」とは、必ずしも筺体の外側表面を意味するわけではない。本実施形態のように筐体の内側表面にアンテナコイル２０が設けられてもよい。また、アンテナコイル２０を筺体に埋め込んでもよい。このアンテナコイル２０の基本的な構成は図１、図２に示したものと同じである。アンテナコイル２０は給電コイル１０と電磁界結合する。

なお、アンテナコイルの導体パターンは直接筐体９２に描画されてもよい。

上部筐体９１の内側にはバッテリーパック８１等の平面状に広がる導体が収められるが、アンテナコイル２０のコイル導体２２とバッテリーパック８１との間に第１磁性体部３１が介在するため、バッテリーパック８１への渦電流の誘導は抑制される。

なお、下部筐体９２側にシールド用の金属板や金属シート等の導体層４０が存在してもよい。この場合も、アンテナコイル２０のコイル導体２２と導体層４０との間に第１磁性体部３１が介在するため、導体層４０への渦電流の誘導は抑制される。

《第９の実施形態》
図１８は第９の実施形態に係る通信端末装置の主要部の断面図である。この通信端末装置３０２は、上部筐体９１側の実装基板５０に給電コイル１０が実装される。下部筐体９２側にはシールド用の導体層４０（本発明における「導体部」に相当）が形成される。

通信端末装置３０２はアタッチメントまたはアクセサリカバーとしての樹脂ケース９３を備える。ケース９３は通信端末装置本体の下面を覆う。このケース９３には、アンテナコイル２０、第１磁性体部３１および第２磁性体部３２が設けられる。すなわち、アンテナコイル２０はケース９３の表面に設けられる。なお、ここで言うケース９３の表面とは、ケース９３が通信端末装置に取り付けられた状態において、外側に位置する表面だけを意味するものではない。本実施形態のように、ケース９３の内側に位置する表面にアンテナコイル２０が設けられてもよい。また、アンテナコイル２０をケース９３の内部に埋め込んでいてもよい。

アンテナコイル２０、第１磁性体部３１および第２磁性体部３２の構成は、上記各実施形態で示したものと同様である。例えば図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示したアンテナコイル２０、第１磁性体部３１および第２磁性体部３２の構造体がケース９３の内面に貼付される。または、ケース９３の内部に埋設される。ケース９３は、本発明の「カバー」の一例である。

導体層４０は下部筺体９２の表面全面を覆うものではなく、導体層４０には非形成領域（本発明における「開口」に相当）が形成される。平面視で、アンテナコイル２０の結合部は導体層４０の非形成領域に重なる。そのため、図１８に示すように、通信端末装置本体の下面をケース９３で覆った状態で、給電コイル１０とアンテナコイル２０とは電磁界結合する。

《第１０の実施形態》
図１９は、第１０の実施形態に係る通信端末装置の主要部の断面図である。この通信端末装置３０３は、上部筐体９１側の実装基板５０に給電コイル１０が実装される。下部筐体９２は金属製である。すなわち、筺体は導体部を含んでいる。

第９の実施形態と同様に、通信端末装置３０３はアタッチメントまたはアクセサリカバーとしての樹脂ケース９３を備える。ケース９３は通信端末装置本体の下面を覆う。このケース９３には、アンテナコイル２０、第１磁性体部３１および第２磁性体部３２が設けられる。アンテナコイル２０、第１磁性体部３１および第２磁性体部３２の構成は、上記各実施形態で示したものと同様である。

下部筐体９２には、開口ＡＰが設けられる。開口ＡＰは樹脂やガラスなど非導電性部材で覆われる。この非導電性部材は通信端末装置３０３のロゴマークなどであってもよい。平面視で、アンテナコイルの結合部は開口ＡＰに重なる。そのため、アンテナコイル２０と給電コイル１０とは、磁界が開口ＡＰを透過するように結合する。

開口ＡＰの大きさは給電コイル１０の大きさの３倍以上であることが好ましい。ここで、大きさが「３倍以上」であることの意味は、例えば給電コイル１０が矩形であれば、その縦方向・横方向のいずれについても３倍以上の長さを有することを意味する。この構成により、給電コイル１０とアンテナコイル２０との結合度を充分に高めることができる。また、開口ＡＰの大きさとアンテナコイル２０の結合部の大きさは同程度であることが好ましい。この構成により、開口ＡＰを開けることによる筐体強度の低下を抑え、かつ結合部における第２磁性体部３２が適切な大きさであることにより、コストが抑えられる。

《第１１の実施形態》
以上に示した各実施形態では、給電コイル１０のコイル導体１２の巻回軸とアンテナコイル２０の結合部ＣＰにおけるコイル導体２２の延びる方向とが、平面視で直交する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、アンテナコイル２０の結合部におけるコイル導体２２と給電コイル１０のコイル導体１２とが互いに電磁界（主に磁界）を介して結合する向きであればよい。従って、磁束が鎖交する関係であればよいので、給電コイル１０のコイル導体１２の巻回軸とアンテナコイル２０の結合部ＣＰにおけるコイル導体２２の延びる方向とは非平行であればよく、給電コイル１０のコイル導体１２の巻回軸がアンテナコイル２０の結合部ＣＰにおけるコイル導体２２の延びる方向に対して、平面視で必ずしも直交してなくてもよい。すなわち、「ねじれの位置」関係であればよい。

図２０は第１１の実施形態に係る通信端末装置の主要部の断面図である。この通信端末装置３０４は、実装基板５０に給電コイル１０が実装される。上部筐体９１は通信端末装置が有するディスプレイを保護するためのガラス製、下部筐体９２は金属製である。

第９の実施形態と同様に、通信端末装置３０４はアタッチメントまたはアクセサリカバーとしての樹脂ケース９３を備える。ケース９３は通信端末装置本体の下面を覆う。このケース９３には、アンテナコイル２０、第１磁性体部３１および第２磁性体部３２が設けられる。アンテナコイル２０、第１磁性体部３１および第２磁性体部３２の構成は、上記各実施形態で示したものと同様である。

第１０の実施形態と異なり、アンテナコイル２０、第１磁性体部３１および第２磁性体部３２によるユニットは下部筐体９２の底面から側面（端面）にかけて湾曲する。この場合、磁束の主な向きは、通信端末装置３０４の主面に垂直な方向からある程度側面方向に傾く。このことにより、通信端末装置３０４をリーダライタ側アンテナに対して斜めにかざして通信を行うことができ、操作性が向上する。

図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）は本実施形態に係る別の通信端末装置３０５の断面図である。図２０に示した通信端末装置３０４と異なるのは、通信端末装置３０５の筐体の側面に開口ＡＰを有し、側面視でアンテナコイル２０の結合部が開口ＡＰと重なるように、アンテナコイル２０が配置される。すなわち、第１磁性体部３１および第２磁性体部３２によるユニットは下部筐体９２の底面から側面にかけて湾曲する。この場合、開口ＡＰが通信端末装置３０５の主面に存在しないので、開口ＡＰは目立たない。

なお、通信端末装置の金属製筐体の側面に開口ＡＰを設ける代わりに、筐体の側面全体を樹脂などの非導電性部材で構成してもよい。

また、上記各実施形態では、絶縁体シート２１にコイル導体２２（または２２Ａ，２２Ｂ）を形成した構造のアンテナコイルを例示したが、絶縁シート２１は必須ではない。また、上記の幾つかの実施形態では、絶縁体シート２１の２つの主面のうち、給電コイル１０から遠い側の面にコイル導体２２を形成した例を示したが、給電コイル１０に近い側の面にコイル導体２２を形成してもよい。

ＡＰ…導体開口
ＣＣ…容量形成部
ＣＰ…結合部
ＳＬ…スリット
１０…給電コイル
１２…コイル導体
２０…アンテナコイル
２１…絶縁体シート
２２，２２Ａ，２２Ｂ…コイル導体
３０…磁性体
３１…第１磁性体部
３２…第２磁性体部
４０…導体層
５０…実装基板
６０…ＲＦＩＣ（給電回路）
８１…バッテリーパック
９１…上部筐体
９２…下部筐体
９３…ケース
１０１…アンテナ装置
１１１ａ，１１１ｂ…非磁性層
１１２ａ，１１２ｂ…磁性層
１２１ａ，１２１ｂ…面内導体
１２２ａ，１２２ｂ…端面導体
１２３ａ，１２３ｂ…入出力端子
２００…リーダライタ側アンテナ
３０１〜３０５…通信端末装置

Claims (9)

1. 筐体と、前記筐体の内側に設けられた給電回路と、アンテナ装置と、を有し、
   前記アンテナ装置は、
   コイル導体を有し、給電回路に接続される給電コイルと、
   コイル導体を有し、一部が前記給電コイルに対して電磁界結合する結合部であるアンテナコイルと、を備え、
   前記給電コイルのコイル導体の巻回軸と、前記結合部での前記アンテナコイルのコイル導体の延びる方向との関係はねじれの位置であり、
   前記結合部以外では、前記アンテナコイルの前記給電コイル側に第１磁性体部が配置され、
   前記結合部では、前記アンテナコイルの前記給電コイルに対する反対側に第２磁性体部が配置され、
   前記筐体は導体部を含み、
   前記導体部に開口が形成され、
   平面視で、前記アンテナコイルの結合部は前記開口に重なる、
   ことを特徴とする通信端末装置。
2. 前記開口の大きさは前記給電コイルの大きさの３倍以上である、請求項１に記載の通信端末装置。
3. 前記給電コイルのコイル導体は、前記給電コイルの巻回軸方向に巻回範囲が広がり、
   前記アンテナコイルのコイル導体はスパイラル状またはリング状である、請求項１または２に記載の通信端末装置。
4. 前記アンテナコイルは、前記アンテナコイルのコイル導体が形成された絶縁体シートを含み、
   前記第１磁性体部および第２磁性体部はシート状に成形され、
   前記第１磁性体部および第２磁性体部は前記絶縁体シートに貼付される、請求項１〜３のいずれかに記載の通信端末装置。
5. 前記絶縁体シートはスリットを有し、
   前記第１磁性体部および第２磁性体部は一体物の磁性体の部分であり、
   前記第２磁性体部は、前記一体物の磁性体のうち前記絶縁体シートのスリットに挿入される部分である、請求項４に記載の通信端末装置。
6. 前記アンテナコイルのコイル導体の線幅は、前記結合部以外の領域に比べ、前記結合部で細い、請求項１〜５のいずれかに記載の通信端末装置。
7. 前記給電コイルのコイル導体は磁性体の基体に形成される、請求項１〜６のいずれかに記載の通信端末装置。
8. 前記アンテナコイルのコイル導体は、複数の層に形成される、請求項１〜７のいずれかに記載の通信端末装置。
9. 前記筐体の内側に実装基板を備え、前記給電コイルは前記実装基板に実装される、請求項１〜８のいずれかに記載の通信端末装置。

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