JP6589403B2 - アンテナ装置及びこれに用いるコイル部品 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ装置に関し、特に、ＮＦＣ（Near Field Communication：近距離無線通信）に好適なアンテナ装置に関するものである。また本発明は、そのようなアンテナ装置に用いるコイル部品に関するものである。

近年、スマートフォン等の携帯無線機器にはＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification：電波による個体識別）システムが搭載されており、そのための通信手段としてリーダ・ライタ等と近距離無線通信を行うためのアンテナが搭載されている。

一方、内蔵回路を外部ノイズから保護すると共に機器内で発生するノイズの不要輻射を防止するため、携帯無線機器には金属シールドが設けられている。特に最近は、薄型化、軽量化、落下等の衝撃に対する耐久性、デザイン性等を考慮して、携帯無線機器の筐体自体が樹脂製から金属製となり、金属シールドを兼ねるケースも増えてきている。しかし、一般に金属シールドは電波を妨げることから、アンテナを設ける場合には金属シールドに覆われない位置に設ける必要があり、金属シールドが広範囲に設けられているときにはアンテナの配置が問題となる。

上記問題を解決するため、例えば、特許文献１に記載のアンテナ装置は、ＲＦＩＤシステムに好適なＮＦＣ用アンテナであって、ループ状又はスパイラル状のコイル導体と、導体開口部及びこの導体開口部と連接するスリット部とを有する導体層と、導体層から見てコイル導体よりも遠くに配置された磁性シートを備え、コイル開口部が導体開口部と平面視で重なった構造を有するものである。このアンテナ装置によれば、コイル導体に電流が流れることにより生じる磁界を遮るように金属層に電流が流れ、そして金属層の開口部の周囲に流れる電流がスリットの周辺を通り、縁端効果により金属層の周囲にも電流が流れる。これにより、金属層からも磁界が生じ、金属層が磁束を大きく周回させるので、アンテナ装置と相手側アンテナとの通信距離を延ばすことができる。

特許文献１に記載された従来のアンテナ装置はいわゆる平面コイルアンテナであるが、ソレノイド型の立体的なアンテナも知られている。この種のアンテナは、平面コイルアンテナよりもインダクタンスを高めやすく、より多くの磁力線を発生させることができ、小型化も容易である。例えば、特許文献２に記載のアンテナ装置は、磁性コアをフレキシブル基板に形成されたパターンで挟み込み、パターン同士がハンダで接続された構成を有している。

特許第４９４１６００号公報 特開２０１４−３６４３７号公報

上記のように携帯無線機器の筐体自体が金属シールドを兼ねる場合には、たとえソレノイド型のアンテナであっても金属シールドの影響を受けないように配慮する必要があり、金属シールドが広範囲に設けられているときにはアンテナの配置が問題となる。また、磁性コア等の巻芯部の外周面に巻回された周知のソレノイド型のアンテナの開口サイズは磁性コアの断面サイズに制限されるため、開口サイズを大きくすることが難しいという問題がある。さらに、ソレノイド型のアンテナは指向性が強すぎるだけでなく、アンテナサイズを小さくした場合には相手方アンテナと鎖交可能な大きなループ磁束を発生させることができず、通信距離が短いため、近距離無線通信用のアンテナとして実用上の問題がある。

したがって、本発明の目的は、携帯無線機器の筐体内のような限られたスペースにできるだけ大きな開口サイズを有するソレノイド型のアンテナコイルを設置可能な近距離無線通信に適したアンテナ装置並びにそのようなアンテナ装置を構成するのに好適なコイル部品を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によるアンテナ装置は、互いに対向する第１及び第２の基板と、前記第１の基板に設けられた１又は２以上の第１配線パターンと、前記第２の基板に設けられた１又は２以上の第２配線パターンと、対応する前記第１配線パターンの端部と対応する前記第２配線パターンの端部とをそれぞれ接続する複数の接続導体と、を備え、前記第１配線パターン、前記第２配線パターン及び前記複数の接続導体によってヘリカル状のアンテナコイルが構成されることを特徴とする。

本発明によれば、例えば携帯無線機器の筐体内のような限られたスペースにできるだけ大きな開口サイズを有するアンテナコイルを容易に形成することができ、これによりアンテナコイルのインダクタンスを高めることができる。したがって、アンテナの通信距離を延ばすことができ、近距離無線通信に好適なアンテナ装置を提供ことができる。また本発明によれば、アンテナ装置の設計が第１の基板上の回路設計の延長線上にあるので、ディスクリートコイル部品を用意することなく、アンテナ装置の設計及び実装を容易に行うことができる。

本発明において、前記第１配線パターンは前記第１の基板の一方の主面に形成されており、前記第２配線パターンは前記第１の基板の前記一方の主面と対向する前記第２の基板の一方の主面に形成されていることが好ましい。この構成によれば、接続導体を介して第１配線パターンと第２配線パターンとを容易に接続することができる。

本発明において、前記複数の接続導体の各々は前記第１の基板上に立設されたスプリングピンコネクタであることが好ましい。この構成によれば、接続導体を用いて第１配線パターンと第２配線パターンとを容易かつ確実に接続することができ、所望の接続信頼性及び電気的特性を確保することができる。

本発明において、前記第１の基板はプリント基板であり、前記第２の基板はフレキシブル基板であることが好ましい。第１の基板としてプリント基板を用いることにより、スプリングピンコネクタを確実に固定することができる。また第１の基板として携帯無線機器のメイン回路基板を用いることができ、携帯無線機器内にアンテナコイルを効率よく実装することができる。さらに第２の基板がフレキシブル基板であることにより、携帯無線機器の筐体の裏面への貼り付けが容易となり、アンテナコイルをさらに効率よく実装することができる。

本発明において、前記アンテナコイルの中空部に設けられた磁性コアをさらに備えることが好ましい。この場合において、前記磁性コアは、前記第１の基板又は前記第２の基板に支持された磁性シートであることが好ましい。この構成によれば、アンテナコイルのインダクタンスをさらに高めることができ、アンテナの通信距離をさらに延ばすことができる。

本発明において、前記アンテナコイルは携帯無線機器の筐体内に設けられており、前記筐体は前記アンテナコイルのコイル軸と平行な金属カバー層を有し、前記アンテナコイルは前記金属カバー層のエッジ近傍に配置されていることが好ましい。携帯無線機器の筐体が金属カバー層を有する場合には、携帯無線機器の耐久性やデザイン性を向上させることができるが、金属カバー層のシールド効果によってアンテナ装置が通信できなくなるという問題がある。しかし、本発明によれば金属カバー層の影響をできるだけ抑えてアンテナコイルを用いた無線通信を実現することができる。したがって、良好なアンテナ特性を確保しつつ、携帯無線機器の筐体内の限られたスペースに効率よくレイアウトすることができる。

本発明において、前記アンテナコイルは前記金属カバー層の前記エッジからはみ出すことなく前記金属カバー層に覆われていることが好ましい。例えば携帯無線機器の筐体の背面全体が金属カバー層で覆われている場合には、携帯無線機器の耐久性やデザイン性をさらに向上させることができるが、金属カバー層に覆われない位置にアンテナコイルを設けることが不可能となる。しかし、本発明によるアンテナ装置は、このような場合であっても金属カバー層の影響をできるだけ抑えてアンテナコイルを用いた無線通信を実現できる。

本発明において、前記フレキシブル基板は前記金属カバー層に貼り付けられていることが好ましい。この構成によれば、フレキシブル基板を確実に支持しながら開口サイズができるだけ大きなアンテナコイルを形成することができる。

また、本発明によるコイル部品は、互いに対向する第１及び第２の基板と、前記第１の基板に設けられた１又は２以上の第１配線パターンと、前記第２の基板上に設けられた１又は２以上の第２配線パターンと、対応する前記第１配線パターンの端部と対応する前記第２配線パターンの端部とをそれぞれ接続する複数の接続導体とを備え、前記第１配線パターン、前記第２配線パターン及び前記複数の接続導体によってヘリカル状のコイル素子が構成されることを特徴とする。

本発明によれば、例えば携帯無線機器の筐体内のような限られたスペースにできるだけ大きな開口サイズを有するヘリカル状のコイル素子を容易に形成することができ、これによりコイル部品のインダクタンスを高めることができる。また本発明によれば、コイル部品の設計が第１の基板上の回路設計の延長線上にあるので、ディスクリートコイル部品を用意することなく、コイル部品の設計及び実装を容易に行うことができる。

さらにまた、本発明による携帯無線機器は、上記特徴を有するアンテナ装置を備え、前記第１の基板は前記携帯無線機器のメイン回路基板であることを特徴とする。本発明によれば、アンテナ装置の設計が第１の基板上の回路設計の延長線上にあるので、ディスクリートコイル部品を用意することなく、アンテナ装置の設計及び実装を容易に行うことができる。

本発明によれば、携帯無線機器の筐体内のような限られたスペースにできるだけ大きな開口サイズを有するソレノイド型のアンテナコイルを設置可能な近距離無線通信に適したアンテナ装置並びにそのようなアンテナ装置を構成するのに好適なコイル部品を提供することができる。

本発明の実施の形態によるアンテナ装置を含む携帯無線機器の構成を概略的に示す斜視図である。 本実施形態によるアンテナ装置の構成を拡大して示す略斜視図である。 図２に示したアンテナ装置の分解斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、フレキシブル基板のサイズ例を説明するための図であって、ＸＺ平面と平行なアンテナ装置１の側面断面図である。 アンテナコイルを構成する下部コイル導体及び上部コイル導体の平面レイアウトであって、（ａ）は下部コイル導体の平面図であり、（ｂ）はフレキシブル基板を透過して見た上部コイル導体の平面図である。 ＹＺ平面と平行なアンテナ装置の側面断面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態によるアンテナ装置を含む携帯無線機器の構成を概略的に示す斜視図である。

図１に示すように、本実施形態による携帯無線機器１００は例えばスマートフォンであり、非常に薄型な筐体５０を有している。図示の携帯無線機器１００は筐体５０の背面５０ｂが上向きの状態であり、主にディスプレイが設けられる筐体５０の前面５０ａは下方を向いている。筐体５０は樹脂と金属との組み合わせからなり、筐体５０の背面５０ｂのほぼ全面は金属カバー層５１となっている。また筐体５０の背面５０ｂと直交する長手方向（Ｙ方向）の一方の端面（上端面５０ｃ）及び他方の端面（下端面５０ｄ）は樹脂カバー層５２となっており、金属カバー層５１が設けられていない非シールド領域となっている。金属カバー層５１は、筐体の機械的強度、磁気シールド特性、デザイン性等の向上のために設けられるものである。金属カバー層５１の形成領域の一部にはカメラ６０を露出させるための開口が形成されていてもよい。

携帯無線機器１００はアンテナ装置１を内蔵しており、アンテナ装置１は筐体５０の上端面５０ｃの近傍に配置されている。本実施形態によるアンテナ装置１は、例えば共振周波数が１３．５６ＭＨｚのＮＦＣアンテナであり、プリント基板１０上に実装されている。プリント基板１０は、携帯無線機器１００のメイン回路基板（コントロールロジックボード）であることが好ましい。

図２は、本実施形態によるアンテナ装置１の構成を拡大して示す略斜視図である。また、図３は、図２に示したアンテナ装置１の分解斜視図である。

図２及び図３に示すように、アンテナ装置１は、プリント基板１０（第１の基板）と、プリント基板１０の一方の主面１０ａに形成された下部コイル導体１１と、プリント基板１０の上方に設けられたフレキシブル基板１２（第２の基板）と、プリント基板１０の一方の主面１０ａと対向するフレキシブル基板１２の一方の主面１２ａに形成された上部コイル導体１３と、下部コイル導体１１と上部コイル導体１３とを接続する複数のスプリングピンコネクタ１４とを備えている。なおプリント基板１０の上方とは、上部コイル導体１３が形成されたプリント基板１０の一方の主面１０ａが向いている方向のことをいう。

下部コイル導体１１は並列に設けられた複数の下部配線パターン（第１配線パターン）からなり、上部コイル導体１３もまた並列に設けられた複数の上部配線パターン（第２配線パターン）からなる。すなわち、下部コイル導体１１及び上部コイル導体１３の各々は、一定のライン幅及びピッチを有するラインアンドスペースパターンを有している。複数の下部配線パターン及び複数の上部配線パターンはスプリングピンコネクタ１４を介して交互に一つずつ順番に接続されてソレノイド型あるいはヘリカル状のアンテナコイル２０（コイル素子）を構成している。下部配線パターンの本数は上部配線パターンと同一であってもよく、上部配線パターンよりも１本多くてもよい。アンテナコイル２０のターン数は特に限定されず、アンテナの特性に応じて設定することができる。

下部コイル導体１１及び上部コイル導体１３は、Ｘ方向のできるだけ広い範囲に形成されていることが好ましい。このようにした場合には、アンテナコイル２０の開口サイズをできるだけ大きくすることができ、アンテナコイル２０のインダクタンスを高めることができる。またＹ方向のできるだけ広い範囲をその形成領域とすることで、下部配線パターンの本数を増やすことができ、これによりアンテナコイル２０のターン数を増やすことができる。したがって、アンテナコイル２０のインダクタンスを大きくすることができる。

各スプリングピンコネクタ１４はプリント基板１０上に立設されており、それらの基端部は半田付けによってプリント基板１０上に機械的に固定されると共に、下部配線パターンの端部に接続されている。スプリングピンコネクタ１４の先端部はバネ性を有し、適度な圧力で上部配線パターンの端部に接触している。これにより、下部配線パターンの一つが上部配線パターンの一つに電気的に接続される。

プリント基板１０は、ガラスエポキシ基板に代表されるリジッド基板である。またフレキシブル基板１２は、薄く柔軟性のある絶縁基材を用いて構成された基板である。フレキシブル基板１２は例えばＰＥＴ樹脂からなり、その厚さは例えば３０μｍである。フレキシブル基板１２の平面サイズは上部コイル導体１３の大きさに合わせて適宜設定される。

フレキシブル基板１２の上方は携帯無線機器１００の筐体壁を構成する金属カバー層５１に覆われている。説明の便宜上、図２は金属カバー層５１の一部を破断して示している。アンテナ装置１が筐体５０内に正しくセットされた状態では、フレキシブル基板１２は金属カバー層５１の裏面に密着しているので、上部コイル導体１３の表面にスプリングピンコネクタ１４の先端部を圧接させることができる。フレキシブル基板１２は金属カバー層５１の裏面に接着材等で貼り付けられていることが好ましい。

フレキシブル基板１２の平面サイズは、図示のように上部コイル導体１３の形成領域全体をカバーする程度の小さなものであってもよく、あるいは、上部コイル導体１３の平面サイズとは無関係に大きなものであってもよい。フレキシブル基板１２の平面サイズはプリント基板１０の平面サイズとは無関係に設定することができる。したがって、例えば図４（ａ）に示すようにフレキシブル基板１２のＸ方向の幅Ｗ_１を筐体５０の内側のＸ方向の幅Ｗ_０と同程度としてもよい。このようにした場合には、フレキシブル基板１２を筐体５０内にセットするだけで上部コイル導体１３のＸ方向の位置を筐体５０内の正しい位置にセットすることができ、上部コイル導体１３のＸ方向の位置決めが容易である。あるいは、図４（ｂ）に示すようにフレキシブル基板１２のＸ方向の片側（右側又は左側）だけをプリント基板１０よりも大きく広げて筐体５０の内側のＸ方向の片側と揃えてもよい。この場合もフレキシブル基板１２を筐体５０のＸ方向の片側に寄せて固定するだけで上部コイル導体１３のＸ方向の位置を正しくセットすることができる。

図５は、アンテナコイル２０を構成する下部コイル導体１１及び上部コイル導体１３の平面レイアウトであって、（ａ）は下部コイル導体１１の平面図であり、（ｂ）はフレキシブル基板１２を透過して見た上部コイル導体１３の平面図である。

図５（ａ）に示すように、プリント基板１０上の下部コイル導体１１は５本の下部配線パターン１１Ａ〜１１Ｅで構成されている。５本の下部配線パターン１１Ａ〜１１Ｅはいずれも少し左上に傾斜しながらＸ方向に延びる直線パターンである。下部配線パターン１１Ａ〜１１Ｅの一端及び他端の位置はＹ方向に整列している。そして、第１の下部配線パターン１１Ａの一端を除き、各下部配線パターン１１Ａ〜１１Ｅの端部にはスプリングピンコネクタ１４が接続されている。

図５（ｂ）に示すように、フレキシブル基板１２上の上部コイル導体１３は５本の上部配線パターン１３Ａ〜１３Ｅで構成されている。５本の上部配線パターン１３Ａ〜１３Ｅはいずれも少し右上に傾斜しながらＸ方向に延びる直線パターンである。このように下部配線パターン及び上部配線パターンを相互に逆方向に傾けることで、互いに隣接する２本の下部配線パターンのうちの一方の下部配線パターンの一端が上部配線パターンの一端と平面視で重なり、他方の下部配線パターンの他端が上部配線パターンの他端と平面視で重なるようにレイアウトすることができ、スプリングピンコネクタ１４を用いて上部配線パターンの端部と下部配線パターンの端部とを容易に接続することができる。以下、アンテナコイル２０の構造を詳細に説明する。

まず第１の下部配線パターン１１Ａの一端は第１の引き出しパターン１５の一端に継ぎ目なく接続されており、第１の下部配線パターン１１Ａの他端はスプリングピンコネクタ１４Ａ_１に接続されている。第１の上部配線パターン１３Ａの一端は、スプリングピンコネクタ１４Ａ_１を介して第１の下部配線パターン１１Ａの他端に接続されており、第１の上部配線パターン１３Ａの他端は、スプリングピンコネクタ１４Ｂ_１を介して第２の下部配線パターン１１Ｂの一端に接続されている。こうして、第１の下部配線パターン１１Ａ、スプリングピンコネクタ１４Ａ_１、第１の上部配線パターン１３Ａ、及びスプリングピンコネクタ１４Ｂ_１はこの順で直列に接続されてアンテナコイル２０の第１ターンが形成される。

アンテナコイル２０の第２ターンは、第２の下部配線パターン１１Ｂ、スプリングピンコネクタ１４Ａ_２、第２の上部配線パターン１３Ｂ、及びスプリングピンコネクタ１４Ｂ_２がこの順で直列に接続されたものである。すなわち、第２の上部配線パターン１３Ｂの一端は、スプリングピンコネクタ１４Ａ_２を介して第２の下部配線パターン１１Ｂの他端に接続されており、第２の上部配線パターン１３Ｂの他端は、スプリングピンコネクタ１４Ｂ_２を介して第３の下部配線パターン１１Ｃの一端に接続されている。

アンテナコイル２０の第３ターンは、第３の下部配線パターン１１Ｃ、スプリングピンコネクタ１４Ａ_３、第３の上部配線パターン１３Ｃ、及びスプリングピンコネクタ１４Ｂ_３がこの順で直列に接続されたものである。すなわち、第３の上部配線パターン１３Ｃの一端は、スプリングピンコネクタ１４Ａ_３を介して第３の下部配線パターン１１Ｃの他端に接続されており、第３の上部配線パターン１３Ｃの他端は、スプリングピンコネクタ１４Ｂ_３を介して第４の下部配線パターン１１Ｄの一端に接続されている。

アンテナコイル２０の第４ターンは、第４の下部配線パターン１１Ｄ、スプリングピンコネクタ１４Ａ_４、第４の上部配線パターン１３Ｄ、及びスプリングピンコネクタ１４Ｂ_４がこの順で直列に接続されたものである。すなわち、第４の上部配線パターン１３Ｄの一端は、スプリングピンコネクタ１４Ａ_４を介して第４の下部配線パターン１１Ｄの他端に接続されており、第４の上部配線パターン１３Ｄの他端は、スプリングピンコネクタ１４Ｂ_４を介して第５の下部配線パターン１１Ｅの一端に接続されている。

アンテナコイル２０の第５ターンは、第５の下部配線パターン１１Ｅ、スプリングピンコネクタ１４Ａ_５、第５の上部配線パターン１３Ｅ、及びスプリングピンコネクタ１４Ｂ_５がこの順で直列に接続されたものである。すなわち、第５の上部配線パターン１３Ｅの一端は、スプリングピンコネクタ１４Ａ_５を介して第５の下部配線パターン１１Ｅの他端に接続されており、第５の上部配線パターン１３Ｅの他端は、スプリングピンコネクタ１４Ｂ_５を介して第２の引き出しパターン１６の一端に接続されている。

アンテナコイル２０の両端、つまり第１引き出しパターン１５の他端及び第２引き出しパターン１６の他端は例えばＮＦＣチップに接続される。ＮＦＣチップは、近距離無線通信のための変復調回路を含む半導体ＩＣチップである。アンテナコイル２０の両端の引き出し方法は特に限定されず、例えばプリント基板１０に形成されたスルーホール導体を介してプリント基板１０の他方の主面側に両端又は一端を引き出してもよい。

以上の構成を一般化して説明すると次のようになる。全ターン数がｎターンのアンテナコイル２０において、第ｉ（ｉはｎ以下の正の整数）の下部配線パターンの他端は、第ｉの上部配線パターンの一端と平面視で重なっており、下部配線パターンの他端の位置に立設されたスプリングピンコネクタ１４を介して第ｉの上部配線パターンの一端に接続されている。また上部配線パターンの他端は、第ｉ＋１の下部配線パターンの一端と平面視で重なっており、第ｉ＋１の下部配線パターンの一端の位置に立設されたスプリングピンコネクタ１４を介して第ｉの上部配線パターンの他端に接続されている。こうして、アンテナコイル２０の第ｉターンが形成され、第１〜第ｎターンまで繰り返されることでｎターンのアンテナコイル２０が形成される。

第１の引き出しパターン１５から第２の引き出しパターン１６に向う電流がアンテナコイル２０に流れるとき、この電流は矢印Ｄからみて反時計回りに周回し、アンテナコイル２０と鎖交する磁束φ（図６参照）の向きは矢印Ｄと逆方向となる。また、第２の引き出しパターン１６から第１の引き出しパターン１５に向かう電流がアンテナコイル２０に流れるとき、この電流は矢印Ｄからみて時計回りに周回し、アンテナコイル２０と鎖交する磁束φの向きは矢印Ｄの方向となる。

図６は、ＹＺ平面と平行なアンテナ装置１の側面断面図である。

図６に示すように、アンテナ装置１を構成するアンテナコイル２０は携帯無線機器１００の筐体５０内に設けられており、アンテナコイル２０の上方は金属カバー層５１に覆われている。本実施形態においてフレキシブル基板１２は金属カバー層５１の裏面に貼り付けられて固定されている。

金属カバー層５１は筐体５０の背面を構成する平面導体であり、金属カバー層５１はプリント基板１０並びにフレキシブル基板１２と略平行に設けられており、アンテナコイル２０の上方を覆っている。アンテナコイル２０は、筐体５０のＹ方向の一端側であって金属カバー層５１のエッジＥの近傍に配置されている。金属カバー層５１のエッジＥはＸ方向に延びる直線エッジである。アンテナコイル２０は平面視で金属カバー層５１と重なっており、特に金属カバー層５１のエッジＥからはみ出すことなくその全体が金属カバー層５１に覆われている。

アンテナコイル２０のコイル軸はＹ方向を向いており、金属カバー層５１と略平行である。アンテナコイル２０のコイル軸方向（Ｙ方向）の一端側も携帯無線機器１００の筐体壁に覆われているが、この部分の筐体壁は樹脂カバー層５２であるため、アンテナコイル２０の一端又は他端から出射した磁束を携帯無線機器１００の外側に放射させることができる。また、アンテナコイル２０から出射した磁束は、金属カバー層５１の外側を周回してアンテナコイル２０に戻ってくる。こうして大きな磁束ループが形成されることで通信距離を延ばすことができる。

アンテナコイル２０の内側の中空部には破線で示すように磁性コア３０が設けられていてもよい。磁性コア３０は図示のようにプリント基板１０寄りの下部空間だけを占有する薄型なものであってもよく、あるいはフレキシブル基板１２寄りの上部空間だけを占有する薄型なものであってもよい。このような磁性コア３０を設けた場合でもアンテナコイル２０のインダクタンスを高めることができ、アンテナ特性を向上させることができる。

本実施形態において、磁性コア３０は、アスペクト比の大きな扁平形状の磁性金属粉をポリマーと結合させた複合磁性シートであることが好ましい。扁平金属粉は複合磁性シートの厚み方向に重なり、その面方向は複合磁性シートの面方向と平行となるように配向されているので、複合磁性シートの面方向の実効的な透磁率を高めることができる。これによれば、アンテナコイル２０が発生させる磁場を外部から磁性シート内に引き込み、コイル軸方向に導くことができる。また扁平磁性粉はポリマー中に密に配列されているが、扁平磁性粉間はポリマーによって絶縁されているので渦電流の発生を防止することができる。したがって、アンテナコイル２０の使用周波数帯（例えば１３．５６ＭＨｚ）において高透磁率と低磁気損失の両方を実現することができる。

以上説明したように、本実施形態によるアンテナ装置１は、上下の配線パターンの端部をスプリングピンコネクタ１４で交互につないでヘリカル状のアンテナコイル２０を形成しているので、携帯無線機器１００の筐体５０内の限られたスペースにできるだけ大きな開口サイズを有するアンテナコイルを容易に形成することができる。例えば磁性コア等の巻芯部の外周面に巻回された周知のソレノイド型のアンテナコイルでは、巻芯部の断面サイズがそのままアンテナコイルの開口サイズとなるため、巻芯部の断面サイズよりも大きな開口サイズを有するアンテナコイルを形成することができない。しかし、本実施形態によれば、アンテナコイルの形成に巻芯部が必須ではなく、巻芯部の断面サイズに制限されることなくそれよりも大きな開口サイズを有するソレノイド型のアンテナコイルを容易に形成することができ、これによりアンテナコイル２０のインダクタンスを高めることができる。

また、本実施形態においては、このようなアンテナコイル２０を金属カバー層５１のエッジ近傍且つコイル軸が金属カバー層５１と平行となるように配置することで金属カバー層５１の影響を抑えて所望のアンテナ特性を得ることができる。したがって、アンテナの通信距離を延ばすことができ、近距離無線通信に好適なアンテナ装置を提供ことができる。さらに、本実施形態においてはアンテナ装置１の設計がプリント基板１０上の回路設計の延長線上にあるので、ディスクリートコイル部品を用意することなく、アンテナ装置１の設計及び実装を容易に行うことができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態においては、複数の下部配線パターン１１Ａ〜１１Ｅと複数の上部配線パターン１３Ａ〜１３Ｅとを接続するための接続導体としてスプリングピンコネクタ１４を用いているが、本発明はスプリングピンコネクタを用いる場合に限定されず、例えばピンヘッダとピンソケットとの組み合わせからなるコネクタ構造を採用してもよい。だたし、単純で信頼性の高い接続構造を低コストで実現する手段としてスプリングピンコネクタ１４は非常に有効である。

また、上記実施形態においては、上部コイル導体１３の支持基板（第２の基板）としてフレキシブル基板１２を用いているが、リジッド基板を用いることも可能である。ただし、フレキシブル基板１２を用いた場合には、非常に薄型で筐体５０の裏面にもフィットしやすいので有効である。

また、上記実施形態においては、アンテナ装置１が内蔵される携帯無線機器１００としてスマートフォンを挙げたが、携帯無線機器の種類は特に限定されず、タブレット端末、ノートＰＣ、腕時計型ウエアラブル端末等であってもよい。

本実施形態によるアンテナコイル２０はアンテナとして用いられるものであるが、アンテナ以外の用途に用いることも可能である。すなわち本実施形態によるアンテナコイル２０は一般的なコイル部品として利用されてもよい。

１ アンテナ装置
１０ プリント基板（第１の基板）
１０ａ プリント基板の一方の主面
１１ 下部コイル導体
１１Ａ 下部配線パターン
１１Ｂ 下部配線パターン
１１Ｃ 下部配線パターン
１１Ｄ 下部配線パターン
１１Ｅ 下部配線パターン
１２ フレキシブル基板（第２の基板）
１２ａ フレキシブル基板の一方の主面
１３ 上部コイル導体
１３Ａ 上部配線パターン
１３Ｂ 上部配線パターン
１３Ｃ 上部配線パターン
１３Ｄ 上部配線パターン
１３Ｅ 上部配線パターン
１４ スプリングピンコネクタ
１４Ａ_１ スプリングピンコネクタ
１４Ａ_２ スプリングピンコネクタ
１４Ａ_３ スプリングピンコネクタ
１４Ａ_４ スプリングピンコネクタ
１４Ａ_５ スプリングピンコネクタ
１４Ｂ_１ スプリングピンコネクタ
１４Ｂ_２ スプリングピンコネクタ
１４Ｂ_３ スプリングピンコネクタ
１４Ｂ_４ スプリングピンコネクタ
１４Ｂ_５ スプリングピンコネクタ
１５ 第１の引き出しパターン
１６ 第２の引き出しパターン
２０ アンテナコイル
３０ 磁性コア
５０ 筐体
５０ａ 筐体の前面
５０ｂ 筐体の背面
５０ｃ 筐体の上端面
５０ｄ 筐体の下端面
５１ 金属カバー層
５２ 樹脂カバー層
６０ カメラ
１００ 携帯無線機器

Claims (10)

1. 互いに対向する第１及び第２の基板と、
   前記第１の基板に設けられた１又は２以上の第１配線パターンと、
   前記第２の基板に設けられた１又は２以上の第２配線パターンと、
   対応する前記第１配線パターンの端部と対応する前記第２配線パターンの端部とをそれぞれ接続する複数の接続導体と、を備え、
   前記複数の接続導体の各々は前記第１の基板上に立設されたスプリングピンコネクタであり、
   前記第１配線パターン、前記第２配線パターン及び前記複数の接続導体によってヘリカル状のアンテナコイルが構成されることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記第１配線パターンは前記第１の基板の一方の主面に形成されており、
   前記第２配線パターンは前記第１の基板の前記一方の主面と対向する前記第２の基板の一方の主面に形成されている、請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記アンテナコイルの中空部に設けられた磁性コアをさらに備える、請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 前記磁性コアは、前記第１の基板又は前記第２の基板に支持された磁性シートである、請求項３に記載のアンテナ装置。
5. 前記アンテナコイルは携帯無線機器の筐体内に設けられており、
   前記筐体は前記アンテナコイルのコイル軸と平行な金属カバー層を有し、
   前記アンテナコイルは前記金属カバー層のエッジ近傍に配置されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
6. 前記アンテナコイルは前記金属カバー層の前記エッジからはみ出すことなく前記金属カバー層に覆われている、請求項５に記載のアンテナ装置。
7. 前記第１の基板はプリント基板であり、
   前記第２の基板はフレキシブル基板である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
8. 前記第１の基板はプリント基板であり、
   前記第２の基板は前記金属カバー層に貼り付けられたフレキシブル基板である、請求項５又は６に記載のアンテナ装置。
9. 互いに対向する第１及び第２の基板と、
   前記第１の基板上に設けられた１又は２以上の第１配線パターンと、
   前記第１の基板の上方に配置された第２の基板と、
   前記第２の基板上に設けられた第１又は２以上の第２配線パターンと、
   対応する前記第１配線パターンの端部と対応する前記第２配線パターンの端部とをそれぞれ接続する複数の接続導体と、を備え、
   前記複数の接続導体の各々は前記第１の基板上に立設されたスプリングピンコネクタであり、
   前記第１配線パターン、前記第２配線パターン及び前記複数の接続導体によってヘリカル状のコイル素子が構成されることを特徴とするコイル部品。
10. 前記第１配線パターンは前記第１の基板の一方の主面に形成されており、
    前記第２配線パターンは前記第１の基板の前記一方の主面と対向する前記第２の基板の一方の主面に形成されている、請求項９に記載のコイル部品。

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