KR101914247B1 - 안테나 장치 및 전자기기 - Google Patents
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Abstract
안테나 장치는 배선 기판(110)과, 배선 기판(110)의 면에 형성되고, 서로 도통하는 제1 도체부(11) 및 선 형상의 제2 도체부(21A, 21B)를 포함하는 도전성 부재와, 급전 회로가 접속되는 결합 코일을 가지는 코일 소자(20)와, 커패시터(3)를 포함한다. 제1 도체부(11)는 도체 개구(OP) 및 제1 도체부(11)의 바깥가장자리와 도체 개구(OP)를 연접하는 간극(G1)을 가지고, 커패시터(3)는 간극을(G1)을 가로지르도록 배치된다. 제2 도체부(21A, 21B)는 도체 개구(OP)의 안가장자리의 2개의 점에 접속되어, 제1 도체부(11)의 일부 및 커패시터(3)와 함께 루프 형상의 전류 경로를 형성한다. 코일 소자(20)의 결합 코일은 루프 형상의 전류 경로에 자계 결합한다.
Description
본 발명은, 코일 소자를 가지는 안테나 장치 및 그것을 포함하는 전자기기에 관한 것이다.
전자기기의 금속 하우징 등의 금속부재를 방사 소자로 이용하는 안테나 장치는, 예를 들면 특허문헌 1에 나타나 있다. 이 안테나 장치는, 급전 회로에 접속된 급전 코일을, 전자기기의 금속부재 등에 의한 루프에 결합하도록 구성되고, 그 루프는 자속(磁束)의 방사체(放射體)로서 작용한다.
전자기기의 금속 하우징 등의 금속부재를 방사 소자로 이용하는 안테나 장치에서, 자속의 방사체로서의 루프의 기능을 향상시키기 위해서는 루프의 개구(開口)를 크게 하면 되지만, 공간 상의 제약이 엄격하다. 즉, 공간 절약 및 높은 이득의 안테나 장치를 얻기 어렵다.
본 발명의 목적은, 구조적인 사이즈를 크게 하지 않고 방사체로서의 기능을 향상시킨 안테나 장치 및 그것을 포함하는 전자기기를 제공하는 것에 있다.
(1) 본 발명의 안테나 장치는,
서로 도통(導通)하는 제1 도체부 및 선 형상의 제2 도체부를 포함하는 도전성 부재와,
급전 회로가 접속되는 결합 코일을 가지는 코일 소자와,
커패시터(capacitor)를 포함하고,
상기 제1 도체부는 도체 개구 및 상기 제1 도체부의 바깥가장자리와 상기 도체 개구를 연접하는 간극을 가지며,
상기 커패시터는 상기 간극을 가로지르도록 배치되고,
상기 제2 도체부는, 상기 도체 개구의 안가장자리의 2개의 점에 접속되어, 상기 제1 도체부의 일부 및 상기 커패시터와 함께 루프 형상의 전류 경로를 형성하며,
상기 결합 코일은 상기 루프 형상의 전류 경로에 자계(磁界) 결합하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 루프 형상의 전류 경로 및 커패시터에 의한 회로의 공진 전류가 루프 형상 도체에 흘러, 그 부분과 통신 상대 안테나의 결합이 향상된다.
(2) 상기 코일 소자는 상기 결합 코일에 자계 결합하는 보조 도체를 가지고, 상기 제2 도체부는 상기 보조 도체의 접속부를 가지는 것이 바람직하다. 이로써, 결합 코일과 보조 도체의 결합, 즉 결합 코일과 루프 형상 도체의 자계 결합을 용이하게 향상시킬 수 있다. 또한, 결합 코일의 실장 위치의 편차에 의한, 결합 코일과 루프 형상 도체의 결합도의 편차를 저감할 수 있다.
(3) 상기 제1 도체부는 면 형상의 도체 패턴을 가진다. 이 구성에 의해, 기재(基材; base material)의 면을 따라 면 형상으로 넓어지는 도체 패턴을 제1 도체부로 이용할 수 있다.
(4) 상기 제1 도체부의 적어도 일부는 그라운드 도체 패턴인 것이 바람직하다. 이로써, 상기 제1 도체부의 전위(電位)가 안정화된다. 또한, 이로써, 제1 도체부가 노이즈의 방사원(放射源)이 되는 것을 방지할 수 있다.
(5) 상기 커패시터는 상기 제1 도체부의 바깥가장자리에 근접하는 것이 바람직하다. 이로써, 도체 개구가 실질적으로 넓어지므로 안테나의 방사 특성이 향상된다.
(6)도체부를 가지는 하우징을 포함하고, 상기 코일 소자와 상기 하우징 도체부의 가장자리단부(端部)가 근접하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 하우징 도체부 이외의 부분을 투과하는 자속이 코일 소자의 결합 코일을 용이하게 투과한다. 또한, 하우징 도체부가 방사부로서 작용한다.
(7)본 발명의 안테나 장치는,
기재를 포함하고, 상기 제1 도체부 및 상기 제2 도체부는 상기 기재에 형성되며, 상기 코일 소자 및 상기 커패시터는 상기 기재에 탑재되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 루프 형상 도체와 결합 코일을 강하게 결합시킬 수 있다. 또한, 제1 도체부, 제2 도체부 및 코일 소자의 위치 정밀도가 용이하게 높아진다.
(8) 상기 결합 코일의 코일 권회축(卷回軸; winding axis)은 상기 기재의 면에 평행 또는 실질적으로 평행하고, 상기 기재의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때, 상기 결합 코일의 코일 권회축 방향의 상기 코일 소자의 제1 단(端)은, 상기 도체 개구에 겹치는 것이 바람직하다. 이로써, 결합 코일과 제1 도체부의 결합도가 높아진다.
(9) 상기 결합 코일의 코일 권회축은, 상기 기재의 면에 직교 또는 실질적으로 직교하고, 상기 기재의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때, 상기 결합 코일의 코일 개구는 상기 도체 개구에 겹치는 것이 바람직하다. 이로써, 결합 코일과 제1 도체부의 결합도가 높아진다.
(10) 본 발명의 안테나 장치는,
루프 형상 도체와,
급전 회로가 접속되는 결합 코일을 가지는 코일 소자와,
커패시터와,
도전성 부재를 포함하고,
상기 도전성 부재는 상기 루프 형상 도체의 다른 2개의 점에 접속하며,
상기 루프 형상 도체는 상기 커패시터와 함께 루프 형상 전류 경로를 형성하고,
상기 결합 코일은 상기 루프 형상 전류 경로와 자계 결합하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 루프 형상의 전류 경로 및 커패시터에 의한 회로의 공진 전류가 루프 형상 도체에 흘러, 그 부분과 통신 상대 안테나의 결합이 향상된다.
(11) 상기 도전성 부재의 일부 또는 전부는 하우징의 도체부인 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 전자기기 하우징의 일부를 안테나 장치로 이용할 수 있으므로, 안테나 장치 전용의 부재는 적어도 되어, 전자기기의 소형화, 또는 안테나 장치의 높은 이득화를 도모할 수 있다. 또한, 상기 루프 형상 도체가 자속의 방사체로서 작용하여, 통신 상대 안테나와의 결합을 보다 향상시킬 수 있다.
(12) 상기 도전성 부재의 일부 또는 전부는 그라운드 도체인 것이 바람직하다. 이로써, 도전성 부재 전용의 부재를 마련하지 않고, 안테나 장치를 구성할 수 있다.
(13) 본 발명의 전자기기는 안테나 장치를 포함하고,
상기 안테나 장치는
서로 도통하는 제1 도체부 및 선 형상의 제2 도체부를 포함하는 도전성 부재와,
급전 회로가 접속되는 결합 코일을 가지는 코일 소자와,
커패시터를 포함하며,
상기 제1 도체부는 도체 개구 및 상기 제1 도체부의 바깥가장자리와 상기 도체 개구를 연접하는 간극을 가지고,
상기 커패시터는 상기 간극을 가로지르도록 배치되며,
상기 제2 도체부는, 상기 도체 개구의 안가장자리의 2개의 점에 접속되어, 상기 제1 도체부의 일부 및 상기 커패시터와 함께 루프 형상의 전류 경로를 형성하고,
상기 결합 코일은 상기 루프 형상의 전류 경로에 자계 결합하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 안테나 장치 전용의 부재는 적어도 되어, 전자기기의 소형화, 또는 안테나 장치의 고이득화를 도모할 수 있다. 또한, 상기 루프 형상의 전류 경로가 자속의 방사체로서 작용하여, 통신 상대 안테나와의 결합을 보다 향상시킬 수 있다.
(14) 본 발명의 전자기기는, 안테나 장치를 포함하고,
상기 안테나 장치는
루프 형상 도체와,
급전 회로가 접속되는 결합 코일을 가지는 코일 소자와,
커패시터와,
도전성 부재를 포함하며,
상기 도전성 부재는 상기 루프 형상 도체의 다른 2개의 점에 접속하고,
상기 루프 형상 도체는 상기 커패시터와 함께 루프 형상 전류 경로를 형성하며,
상기 결합 코일은 상기 루프 형상 전류 경로와 자계 결합하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 안테나 장치 전용의 부재는 적어도 되어, 전자기기의 소형화, 또는 안테나 장치의 고이득화를 도모할 수 있다. 또한, 상기 루프 형상 도체가 자속의 방사체로서 작용하여, 통신 상대 안테나와의 결합을 보다 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 구조적인 사이즈를 크게 하지 않고 방사체로서의 기능을 향상시킨 안테나 장치 및 그것을 포함하는 전자기기가 얻어진다.
도 1(A)는 제1 실시형태에 따른 안테나 장치(301)의 평면도이고, 도 1(B)는 그 코일 소자 배치부(AC)의 평면도이다.
도 2는 코일 소자(20)의 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 3(A)는 제2 실시형태에 따른 안테나 장치의 평면도이고, 도 3(B)는 그 코일 소자 배치부(AC)의 평면도이다.
도 4는 코일 소자(20)의 사시도이다.
도 5는 코일 소자(20)에서의 다층 기판(70)의 각 기재층의 전극 패턴 등을 나타내는 분해 평면도이다.
도 6은, 코일 소자(20) 내에 구성되는 보조 도체에 흐르는 전류의 경로를 나타내는 단면도이다.
도 7은, 제2 실시형태의 안테나 장치(301)와 통신 상대 안테나(500)의 위치 관계를 나타내는 사시도이다.
도 8은 안테나 장치(301)와 통신 상대 안테나(500)의 결합 방식에 대해 나타내는 도면이다.
도 9는 제2 실시형태의 안테나 장치(301)와 비교예의 안테나 장치(301X, 301Y, 301Z)에 대해, 각각의 결합 계수를 나타내는 도면이다.
도 10(A)는 제2 실시형태의 안테나 장치(301)의 면 형상 도체(111) 및 코일 소자 배치부(AC)에서의 전류의 강도와 방향을 나타내는 도면이고, 도 10(B)는 그 코일 소자 배치부(AC)에서의 전류의 강도와 방향을 나타내는 도면이다.
도 11은 제2 실시형태의 안테나 장치(301)의 코일 소자 배치부(AC)에서의 전류의 강도와 방향을 나타내는 도면이다.
도 12는 제2 실시형태의 안테나 장치(301) 및 그것에 접속되는 회로의 회로도이다.
도 13(A)는, 도 12에 나타낸 RFIC(310)로부터 정합 회로(MC) 측을 본 반사 계수를 스미스 차트(Smith chart) 상에 표시한 도면이다. 도 13(B)는 반사 계수의 실제 부분의 주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 14(A)는 제3 실시형태에 따른 안테나 장치의 평면도이고, 도 14(B)는 그 코일 소자 배치부(AC)의 평면도이다. 도 14(C)는 코일 소자(20)의 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 15(A), 도 15(B)는 제4 실시형태에 따른 안테나 장치의 평면도이다.
도 16(A), 도 16(B), 도 16(C)는 제4 실시형태에 따른 다른 안테나 장치의 평면도이다.
도 17(A)는 제5 실시형태의 안테나 장치에서의 코일 소자의 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다. 도 17(B)는 비교예의 안테나 장치에서의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 18은 제6 실시형태에 따른 안테나 장치의 주요부의 평면도이다.
도 19(A), 도 19(B)는 제6 실시형태에 따른 다른 안테나 장치의 주요부의 평면도이다.
도 20은 제7 실시형태에 따른 안테나 장치의 주요부의 평면도이다.
도 21은 제8 실시형태의 안테나 장치에서의 코일 소자 및 커패시터의 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 22(A)는 제9 실시형태에 따른 안테나 장치의 주요부의 평면도이다. 도 22(B)는 제9 실시형태에 따른 다른 안테나 장치의 주요부의 평면도와, 내층의 도체 패턴을 나타내는 평면도이다.
도 23(A)는 제10 실시형태에 따른 안테나 장치의 분해 평면도이고, 도 23(B)는 안테나 장치의 주요부의 평면도이다.
도 24는 제11 실시형태의 안테나 장치에서의 코일 소자의 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 25는 제11 실시형태에 따른 코일 소자(40)의 분해 사시도이다.
도 26은 코일 소자(40)의 분해 단면도이다.
도 27은 제12 실시형태의 안테나 장치에서의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 28은 제12 실시형태의, 안테나 장치(301) 및 그것에 접속되는 회로의 회로도이다.
도 29(A)는 제12 실시형태에 따른 코일 소자의 하면도 및 평면도이다. 도 29(B)는 비교예로서의 제1 실시형태에 따른 코일 소자의 하면도 및 평면도이다.
도 30(A)는 제13 실시형태에 따른 안테나 장치의 평면도이다. 도 30(B)는 제13 실시형태에 따른 다른 안테나 장치의 평면도이다.
도 31은 제14 실시형태의 안테나 장치에서의 배선 기판의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 32(A)는 제14 실시형태의 안테나 장치를 포함하는 스마트폰 등의 전자기기의 평면도이고, 도 32(B)는 그 안테나 장치 구성부의 부분 평면도이다.
도 33은 제1 하우징 도체부(210) 및 제2 하우징 도체부(220)의 방사 소자의 일부로서의 작용(부스트(boost) 효과)을 나타내는 도면이다.
도 34는 슬릿(SL)의 폭(H)(도 32(B) 참조)의 변화에 대한 루프 형상 도체(10)와 통신 상대 안테나(500)의 결합 계수(k23)(도 8참조)의 변화를 나타내는 도면이다.
도 35(A), 도 35(B), 도 35(C)는 슬릿(SL)에 대한 코일 소자의 위치 변화를 나타내는 도면이다.
도 36은 슬릿(SL)에 대한 코일 소자의 위치 변화에 의한, 루프 형상 도체(10)와 통신 상대 안테나(500)의 결합 계수(k23)(도 8 참조)의 변화를 나타내는 도면이다.
도 37(A)는 제15 실시형태에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자기기의 하우징 도체부의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 37(B)는 도 37(A)에서의 파선(破線)으로 둘러싸는 부분의 확대 평면도이다.
도 38은, 제15 실시형태의 안테나 장치를 포함하는 전자기기의 하우징 도체부의 다른 구성을 나타내는 확대 부분 평면도이다.
도 39(A)~도 39(L)은 제16 실시형태에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자기기의 평면도이다.
도 40(A)~도 40(K)는 제16 실시형태에 따른 다른 안테나 장치를 포함하는 전자기기의 평면도이다.
도 41(A)~도 41(K)는 제16 실시형태에 따른 또 다른 안테나 장치를 포함하는 전자기기의 평면도이다.
도 42(A), 도 42(B), 도 42(C)는 각각 제17 실시형태에 따른 안테나 장치의 평면도이다.
도 43(A)는 제18 실시형태에 따른 전자기기(402)의 주요부의 평면도이고, 도 43(B)는 도 43(A)에서의 X-X부분의 단면도이다.
도 44는 제19 실시형태에 따른 전자기기(303)의 주요부의 평면도이다.
도 45는 제20 실시형태에 따른 전자기기(304)의 주요부의 평면도이다.
도 46(A)는, 비교예의 안테나 장치(301X)의 부분 평면도이고, 도 46(B)는 안테나 장치(301X)의 코일 소자(20) 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 47(A)는, 비교예의 안테나 장치(301Y)의 부분 평면도이고, 도 47(B)는 안테나 장치(301Y)의 코일 소자(20) 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 48(A)는, 비교예의 안테나 장치(301Z)의 부분 평면도이고, 도 48(B)는 안테나 장치(301Z)의 코일 소자(20) 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 49(A)는 비교예의 안테나 장치(301Z)의 면 형상 도체(111) 및 코일 소자 배치부(AC)에서의 전류의 강도와 방향을 나타내는 도면이고, 도 49(B)는 그 코일 소자 배치부(AC)에서의 전류의 강도와 방향을 나타내는 도면이다.
도 2는 코일 소자(20)의 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 3(A)는 제2 실시형태에 따른 안테나 장치의 평면도이고, 도 3(B)는 그 코일 소자 배치부(AC)의 평면도이다.
도 4는 코일 소자(20)의 사시도이다.
도 5는 코일 소자(20)에서의 다층 기판(70)의 각 기재층의 전극 패턴 등을 나타내는 분해 평면도이다.
도 6은, 코일 소자(20) 내에 구성되는 보조 도체에 흐르는 전류의 경로를 나타내는 단면도이다.
도 7은, 제2 실시형태의 안테나 장치(301)와 통신 상대 안테나(500)의 위치 관계를 나타내는 사시도이다.
도 8은 안테나 장치(301)와 통신 상대 안테나(500)의 결합 방식에 대해 나타내는 도면이다.
도 9는 제2 실시형태의 안테나 장치(301)와 비교예의 안테나 장치(301X, 301Y, 301Z)에 대해, 각각의 결합 계수를 나타내는 도면이다.
도 10(A)는 제2 실시형태의 안테나 장치(301)의 면 형상 도체(111) 및 코일 소자 배치부(AC)에서의 전류의 강도와 방향을 나타내는 도면이고, 도 10(B)는 그 코일 소자 배치부(AC)에서의 전류의 강도와 방향을 나타내는 도면이다.
도 11은 제2 실시형태의 안테나 장치(301)의 코일 소자 배치부(AC)에서의 전류의 강도와 방향을 나타내는 도면이다.
도 12는 제2 실시형태의 안테나 장치(301) 및 그것에 접속되는 회로의 회로도이다.
도 13(A)는, 도 12에 나타낸 RFIC(310)로부터 정합 회로(MC) 측을 본 반사 계수를 스미스 차트(Smith chart) 상에 표시한 도면이다. 도 13(B)는 반사 계수의 실제 부분의 주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 14(A)는 제3 실시형태에 따른 안테나 장치의 평면도이고, 도 14(B)는 그 코일 소자 배치부(AC)의 평면도이다. 도 14(C)는 코일 소자(20)의 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 15(A), 도 15(B)는 제4 실시형태에 따른 안테나 장치의 평면도이다.
도 16(A), 도 16(B), 도 16(C)는 제4 실시형태에 따른 다른 안테나 장치의 평면도이다.
도 17(A)는 제5 실시형태의 안테나 장치에서의 코일 소자의 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다. 도 17(B)는 비교예의 안테나 장치에서의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 18은 제6 실시형태에 따른 안테나 장치의 주요부의 평면도이다.
도 19(A), 도 19(B)는 제6 실시형태에 따른 다른 안테나 장치의 주요부의 평면도이다.
도 20은 제7 실시형태에 따른 안테나 장치의 주요부의 평면도이다.
도 21은 제8 실시형태의 안테나 장치에서의 코일 소자 및 커패시터의 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 22(A)는 제9 실시형태에 따른 안테나 장치의 주요부의 평면도이다. 도 22(B)는 제9 실시형태에 따른 다른 안테나 장치의 주요부의 평면도와, 내층의 도체 패턴을 나타내는 평면도이다.
도 23(A)는 제10 실시형태에 따른 안테나 장치의 분해 평면도이고, 도 23(B)는 안테나 장치의 주요부의 평면도이다.
도 24는 제11 실시형태의 안테나 장치에서의 코일 소자의 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 25는 제11 실시형태에 따른 코일 소자(40)의 분해 사시도이다.
도 26은 코일 소자(40)의 분해 단면도이다.
도 27은 제12 실시형태의 안테나 장치에서의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 28은 제12 실시형태의, 안테나 장치(301) 및 그것에 접속되는 회로의 회로도이다.
도 29(A)는 제12 실시형태에 따른 코일 소자의 하면도 및 평면도이다. 도 29(B)는 비교예로서의 제1 실시형태에 따른 코일 소자의 하면도 및 평면도이다.
도 30(A)는 제13 실시형태에 따른 안테나 장치의 평면도이다. 도 30(B)는 제13 실시형태에 따른 다른 안테나 장치의 평면도이다.
도 31은 제14 실시형태의 안테나 장치에서의 배선 기판의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 32(A)는 제14 실시형태의 안테나 장치를 포함하는 스마트폰 등의 전자기기의 평면도이고, 도 32(B)는 그 안테나 장치 구성부의 부분 평면도이다.
도 33은 제1 하우징 도체부(210) 및 제2 하우징 도체부(220)의 방사 소자의 일부로서의 작용(부스트(boost) 효과)을 나타내는 도면이다.
도 34는 슬릿(SL)의 폭(H)(도 32(B) 참조)의 변화에 대한 루프 형상 도체(10)와 통신 상대 안테나(500)의 결합 계수(k23)(도 8참조)의 변화를 나타내는 도면이다.
도 35(A), 도 35(B), 도 35(C)는 슬릿(SL)에 대한 코일 소자의 위치 변화를 나타내는 도면이다.
도 36은 슬릿(SL)에 대한 코일 소자의 위치 변화에 의한, 루프 형상 도체(10)와 통신 상대 안테나(500)의 결합 계수(k23)(도 8 참조)의 변화를 나타내는 도면이다.
도 37(A)는 제15 실시형태에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자기기의 하우징 도체부의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 37(B)는 도 37(A)에서의 파선(破線)으로 둘러싸는 부분의 확대 평면도이다.
도 38은, 제15 실시형태의 안테나 장치를 포함하는 전자기기의 하우징 도체부의 다른 구성을 나타내는 확대 부분 평면도이다.
도 39(A)~도 39(L)은 제16 실시형태에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자기기의 평면도이다.
도 40(A)~도 40(K)는 제16 실시형태에 따른 다른 안테나 장치를 포함하는 전자기기의 평면도이다.
도 41(A)~도 41(K)는 제16 실시형태에 따른 또 다른 안테나 장치를 포함하는 전자기기의 평면도이다.
도 42(A), 도 42(B), 도 42(C)는 각각 제17 실시형태에 따른 안테나 장치의 평면도이다.
도 43(A)는 제18 실시형태에 따른 전자기기(402)의 주요부의 평면도이고, 도 43(B)는 도 43(A)에서의 X-X부분의 단면도이다.
도 44는 제19 실시형태에 따른 전자기기(303)의 주요부의 평면도이다.
도 45는 제20 실시형태에 따른 전자기기(304)의 주요부의 평면도이다.
도 46(A)는, 비교예의 안테나 장치(301X)의 부분 평면도이고, 도 46(B)는 안테나 장치(301X)의 코일 소자(20) 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 47(A)는, 비교예의 안테나 장치(301Y)의 부분 평면도이고, 도 47(B)는 안테나 장치(301Y)의 코일 소자(20) 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 48(A)는, 비교예의 안테나 장치(301Z)의 부분 평면도이고, 도 48(B)는 안테나 장치(301Z)의 코일 소자(20) 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 49(A)는 비교예의 안테나 장치(301Z)의 면 형상 도체(111) 및 코일 소자 배치부(AC)에서의 전류의 강도와 방향을 나타내는 도면이고, 도 49(B)는 그 코일 소자 배치부(AC)에서의 전류의 강도와 방향을 나타내는 도면이다.
이후, 도면을 참조하여 몇가지 구체적인 예를 들어 본 발명을 실시하기 위한 복수의 형태를 나타낸다. 각 도면 중에는 동일 부분에 동일 부호를 붙이고 있다. 요점의 설명 또는 이해의 용이성을 고려하여 편의상 복수의 실시형태로 나누어 나타내지만, 다른 실시형태에서 나타낸 구성의 부분적인 치환 또는 조합은 가능하다. 각 실시형태의 설명에서 공통 사항에 대한 중복되는 기술은 생략하고, 특별히 다른 점에 대해 설명한다. 또한, 동일한 구성에 의한 동일한 작용 효과에 대해서는 실시형태마다는 하나하나 언급하지 않는다.
이후에 나타내는 각 실시형태에서, "안테나 장치"란, 자속을 방사하는 안테나이다. 안테나 장치는, 통신 상대 측의 안테나와 자계 결합을 이용한 근방계(近傍界) 통신을 위해 이용되는 안테나이며, 예를 들면 NFC(Near field communication) 등의 통신에 이용된다. 안테나 장치는, 사용하는 주파수대는 예를 들면 HF대에서 사용되고, 특히 13.56㎒ 또는 13.56㎒ 근방의 주파수에서 이용된다. 안테나 장치의 크기는 사용하는 주파수에서의 파장 λ에 비해 매우 작기 때문에, 본래, 전자파의 높은 방사 특성은 얻기 어렵다. 후술하는 안테나 장치가 포함하는 코일 안테나의 코일 도체를 늘렸을 때의 코일 도체의 길이는 λ/10 이하이다. 또한, 여기서 말하는 파장이란, 안테나가 형성되는 기재의 유전성(誘電性)이나 투자성(透磁性)에 의한 파장 단축 효과를 고려한 실효적인 파장을 가리킨다. 코일 안테나가 가지는 코일 도체의 양단(兩端)은, 사용 주파수대(HF대, 특히 13.56㎒ 근방)를 조작하는 급전 회로에 접속된다. 따라서, 코일 도체에는 코일 도체를 따라, 즉 전류가 흐르는 방향에서 거의 똑같은 크기의 전류가 흐르고, 코일 도체의 길이가 파장과 동일한 정도 이하일 때와 같이 코일 도체를 따른 전류 분포는 대략 똑같다.
≪제1 실시형태≫
도 1(A)는 제1 실시형태에 따른 안테나 장치(301)의 평면도이고, 도 1(B)는 그 코일 소자 배치부(AC)의 평면도이다. 도 2은 코일 소자(20)의 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
안테나 장치(301)는, 배선 기판(110)과 이 배선 기판(110)의 면에 형성된 제1 도체부(11) 및 제2 도체부(21)를 포함하는 도전성 부재와, 급전 회로가 접속되는 결합 코일을 가지는 코일 소자(20)와, 커패시터(3)를 포함한다. 배선 기판(110)은 본 발명에 따른 "기재"의 일례이다.
제1 도체부(11)는 면 형상으로 넓어지는 면 형상 도체(111)와, 부분적으로 연신(延伸)되는 연신부(11A, 11B)를 포함한다. 제1 도체부(11)는 도체 개구(OP) 및 제1 도체부(11)의 바깥가장자리와 도체 개구(OP)를 연접하는 간극(G1)을 가진다. 커패시터(3)는 간극(G1)을 가로지르도록 배치된다. 이 간극(G1)은 "슬릿"이라고 표현할 수도 있다.
제2 도체부(21)는 도체 개구(OP)의 안가장자리의 2개의 점에 접속되어, 도체 개구(OP)를 2개의 도체 개구(OP1, OP2)로 이분한다. 즉, 제2 도체부(21)는, 제1 도체 개구(OP1)와 제2 도체 개구(OP2)의 경계를 따른 선 형상의 도체 패턴이다. 이 제2 도체부(21) 및 제1 도체부(11)의 일부인 연신부(11A, 11B)는 루프 형상 도체(10)를 형성한다. 이 루프 형상 도체(10)가, 커패시터(3)와 함께 형성하는 전류 경로는 본 발명에 따른 "루프 형상의 전류 경로"의 일례이다.
코일 소자(20)는 도시되지 않은 급전 회로에 접속되고, 코일 소자(20) 내의 결합 코일은 상기 루프 형상의 전류 경로에 자계 결합한다. 여기서, "루프 형상의 전류 경로와 자계 결합한다"란, 루프 형상의 전류 경로를 형성하는 부분과 자계 결합하는 것을 가리킨다. 따라서, "루프 형상 도체와 자계 결합하는" 것이나 "제2 도체부(21)와 자계 결합하는" 것도 포함한다.
배선 기판(110)에는 코일 소자 접속 패드(14, 15)가 형성되어 있다. 코일 소자(20)의 결합 코일의 코일 도체(78)의 양단은 코일 소자 접속 패드(14, 15)에 접속된다. 배선 기판(110)에는 코일 소자 접속 패드(14, 15)에 접속된 급전 회로가 마련되어 있다. 따라서, 코일 소자(20)의 결합 코일의 코일 도체(78)의 양단은 코일 소자 접속 패드(14, 15)를 통해 급전 회로에 접속된다.
도체 개구(OP)는, 제1 도체부(11)의 바깥가장자리와 도체 개구(OP)를 연접하는 간극(G1)을 가지기 때문에, 도체 개구(OP) 내를 통과하는 자속을 제거하지 않는다. 이 실시형태에서는, 특히 도체 개구(OP1)가 제1 도체부(11)의 바깥가장자리와 도체 개구(OP1)를 연접하는 간극(G1)을 가진다.
코일 소자(20)는, 권회축 주위에 헬리컬(helical) 형상으로 감겨진 결합 코일의 코일 도체(78)와 이 코일 도체를 사이에 두고 대향하는 코일 소자(20)의 제1 단(E1) 및 코일 소자(20)의 제2 단(E2)을 가진다. 도 1(B)에서는, 코일 소자(20)에 결합 코일의 코일 도체(78)를 나타냈지만, 이 결합 코일의 코일 도체(78)는 대표적으로 붙인 부호이며, 상세한 내용을 이후에 나타내는 바와 같이, 결합 코일은 복수의 선 형상 도체, 층간 접속 도체, 단면(端面) 도체 등에 의해 구성된다. 이 예에서는, 코일 소자(20)의 결합 코일의 권회축은 면 형상 도체(111)에 평행하지만, 완전히 평행하지 않아도 되고, 평행 방향 성분을 가지고 있으면 된다.
코일 소자(20)의 제1 단(E1)은, 배선 기판(110)의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때, 간극(G1)과 연접하는 제1 도체 개구(OP1)에 겹친다. 즉, 코일 소자(20)의 제1 단(E1)은, 면 형상 도체(111)보다도 루프 형상 도체(10)의 루프의 내부에 근접한다. 또한, 코일 소자(20)의 제2 단(E2)은 루프 형상 도체(10)의 루프의 내부보다도 면 형상 도체(111)에 근접한다. 이와 같은 코일 소자(20)의 배치에 의해, 코일 소자(20) 내의 결합 코일은 면 형상 도체(111) 및 루프 형상의 전류 경로에 자계 결합한다.
도 1(B)에 나타낸 예에서는, 코일 소자(20) 내의 결합 코일은, 배선 기판(110)의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때, 제2 도체부(21)에 겹치지만, 결합 코일은 반드시 제2 도체부(21)에 겹치지 않아도 되고, 결합 코일은 루프 형상의 전류 경로와 자계 결합하는 위치에 있으면 된다.
도 2에 나타나 있는 바와 같이, 제1 도체부(11)의 한쪽 단부에 도체 패턴의 간극(G1)이 형성되어 있고, 이 간극(G1)을 가로지르도록(연결하도록) 커패시터(3)가 접속된다.
본 실시형태에 의하면, 상술한 바와 같이, 코일 소자(20) 내의 결합 코일이 면 형상 도체(111) 및 루프 형상의 전류 경로와 자계 결합하는 바와 같은 배치 관계로 함으로써, 코일 소자(20)의 결합 코일과 면 형상 도체(111)가 결합할 때에 면 형상 도체(111)에 흐르는 전류와, 코일 소자(20)의 결합 코일과 루프 형상 도체(10)가 형성하는 루프 형상의 전류 경로가 결합할 때에 루프 형상의 전류 경로에 흐르는 전류가 중첩되어, 루프 형상 도체(10) 및 면 형상 도체(111)의 방사체로서의 기능이 향상된다.
≪제2 실시형태≫
도 3(A)는 제2 실시형태에 따른 안테나 장치의 평면도이고, 도 3(B)는 그 코일 소자 배치부(AC)의 평면도이다. 코일 소자(20)는 보조 도체를 포함하고, 제2 도체는 제2 도체부(21A, 21B)에 의해 구성된다. 그 외의 구성은 제1 실시형태에서 나타낸 것과 동일하다.
제2 도체부(21A, 21B)의 각각의 단부에는 보조 코일 접속 패드(22A, 22B)가 형성되어 있다. 또한, 배선 기판(110)에는 코일 소자 접속 패드(14, 15)가 더 형성되어 있다. 코일 소자(20)는 보조 코일 접속 패드(22A, 22B) 및 코일 소자 접속 패드(14, 15)에 접속된다. 배선 기판(110)에는, 코일 소자 접속 패드(14, 15)에 접속된 급전 회로가 마련되어 있다.
다음으로, 결합 코일 소자의 상세한 구조에 대해 설명한다. 도 4는 코일 소자(20)의 사시도이다. 도 5는, 코일 소자(20)에서의 다층 기판(70)의 각 기재층의 전극 패턴 등을 나타내는 분해 평면도이다. 도 6은, 코일 소자(20) 내에 구성되는 보조 도체에 흐르는 전류의 경로를 나타내는 단면도이다.
코일 소자(20)는, 루프 형상 도체(10)에 직렬 접속되는 보조 도체와, 사각통을 따른 헬리컬 형상의 결합 코일이, 직방체 형상의 다층 기판(70)에 형성된 소자이다.
코일 소자(20)의 바닥면(실장면)에는, RFIC 등의 급전 회로에 접속하기 위한 2개의 단자(92A, 93A)와, 보조 코일 접속 패드(22A, 22B)에 접속하기 위한 2개의 단자(94, 95)가 형성되어 있다.
다층 기판(70)은, 도 5에서의 (1)~(17)로 나타내는 복수의 기재층(7a~7q)의 순서로 적층된다. 도 5에서 (1)은 최하층이고, (17)은 최상층이다. 도 5에서 (1)~(17)은 기재층(7a~7q)의 바닥면이고, 기재층(7a)의 바닥면이 다층 기판(70)의 실장면이다.
기재층(7a, 7b, 7c, 7p, 7q)은 직방체 형상의 비자성체층(非磁性體層)이고, 예를 들면 비자성체 페라이트(ferrite)이다. 기재층(7d~7o)은 직방체 형상의 자성체층이고, 예를 들면 자성체 페라이트이다. 즉, 다층 기판(70)은, 자성체층인 기재층(7d~7o)을, 비자성체층인 기재층(7a, 7b, 7c, 7p, 7q)으로 끼운 구성이다. 또한, 기재층(7a~7q)은 반드시 자성체층 또는 비자성체층이 아니어도 되고, 절연체이면 된다. 또한, 여기서 말하는 비자성체층이란 자성체층보다도 투자율이 낮은 것을 가리키고, 반드시 비자성체가 아니어도 되고, 비자성체층은 비(比)투자율이 1 이상으로 자성체층의 비투자율보다도 낮은 자성체여도 된다.
도 5 중의 (1)에 나타내는 기재층(7a)의 바닥면에는 단자(92A, 93A) 및 단자(94, 95)가 형성되어 있다.
도 5 중의 (2)에 나타내는 기재층(7b)의 바닥면에는 외부 접속 도체(92B, 93B) 및 선 형상 도체(71G, 71H)가 형성되어 있다. 외부 접속 도체(92B, 93B)와 단자(92A, 93A)는 각각 층간 접속 도체를 통해 접속된다. 선 형상 도체(71G, 71H)는 단자(94, 95)에 층간 접속 도체를 통해 각각 접속된다.
도 5 중의 (3)에 나타내는 기재층(7c)의 바닥면에는 복수의 선 형상 도체(73A)가 형성되어 있다. 도 5 중의 (4)에 나타내는 기재층(7d)의 바닥면에는 복수의 선 형상 도체(73B) 및 선 형상 도체(71E, 71F, 73C, 73D)가 형성되어 있다. 복수의 선 형상 도체(73A)와 선 형상 도체(73B)는 층간 접속 도체를 통해 각각 병렬 접속된다.
도 5 중의 (5)~(15)에 나타내는 기재층(7e~7o)에는 복수의 단면 도체(81) 및 복수의 단면 도체(82)가 형성되어 있다.
도 5 중의 (16)에 나타내는 기재층(7p)의 바닥면에는 복수의 선 형상 도체(72B) 및 1개의 선 형상 도체(71B)가 형성되어 있다. 도 5 중의 (17)에 나타내는 기재층(7q)의 바닥면에는 복수의 선 형상 도체(72A) 및 1개의 선 형상 도체(71A)가 형성되어 있다. 복수의 선 형상 도체(72A)와 선 형상 도체(72B)는 층간 접속 도체를 통해 각각 병렬 접속된다. 또한, 선 형상 도체(71A)와 선 형상 도체(71B)는 층간 접속 도체를 통해 병렬 접속된다.
*복수의 선 형상 도체(73B)는 단면 도체(81, 82)를 통해 복수의 선 형상 도체(72B)에 차례대로 직렬로 접속된다. 또한, 선 형상 도체(71E, 71F)는 단면 도체(71C, 71D)를 통해 선 형상 도체(71B)에 접속된다.
상기 선 형상 도체(72A, 72B, 73A, 73B) 및 단면 도체(81, 82)에 의해 약 12턴(turn)의 직사각형 헬리컬 형상의 결합 코일이 형성된다.
또한, 선 형상 도체(71A, 71B, 71E, 71F, 71G, 71H) 및 단면 도체(71C, 71D) 등에 의해 약 1턴의 직사각형 루프 형상의 보조 도체가 형성된다.
도 6에서 전류(i2)는, 상기 보조 도체에 흐르는 전류의 경로를 나타내고 있다. 이와 같이, 코일 소자(20)는 결합 코일과 함께 이 결합 코일의 권회축 방향에서의 중앙에 보조 도체를 포함한다. 보조 도체는 루프 형상 도체(10) 및 커패시터(C3)와 함께 루프 형상의 전류 경로를 형성한다.
본 실시형태에서는, 코일 소자(20) 내의 보조 도체는 루프 형상의 전류 경로의 일부이기도 하므로, "루프 형상의 전류 경로와 자계 결합한다"란, "루프 형상 도체와 자계 결합하는" 것이나 "제2 도체부(21)와 자계 결합하는" 것이나 "코일 소자(20)의 보조 도체와 자계 결합하는" 것도 포함한다.
상술한 바와 같이, 코일 소자(20) 내의 보조 도체는 루프 형상의 전류 경로의 일부이기도 하므로, 보조 도체가 코일 소자(20)에 형성되어 있지 않은 경우에 비해, 루프 형상의 전류 경로와 코일 소자(20)의 결합 코일의 코일 도체가 보다 근접한다. 따라서, 루프 형상의 전류 경로와 결합 코일의 결합을 강하게 할 수 있다. 또한, 결합 코일의 실장 위치의 편차에 의한 결합 코일과 루프 형상의 전류 경로의 결합도의 편차를 저감할 수 있다. 단, 본 발명은, 이 예와 같이 결합 코일 및 보조 도체가 단일 소자로 구성되어 있는 것에 한정되지 않는다.
또한, 코일 소자(20)를, 도체 패턴이 형성된 복수의 기재의 적층에 의한 적층체로 구성한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 자성체 코어에 도체를 둘러 감는 권선형의 코일 소자나 기재에 평면 코일을 형성한 코일 소자여도 된다.
또한, 상기 "루프 형상 도체"란, 도체 개구(OP, 특히 OP1)의 주위에 루프 형상의 전류 경로를 형성하는 도체이다. 이 루프 형상의 전류 경로의 형성에는 커패시터나 코일 소자의 일부 등, 다른 부품을 통하는 부분을 포함시켜도 된다.
상술한 각종 변형예는 본 실시형태의 변형예에 그치지 않고, 모든 실시형태에 대해 마찬가지로 적용 가능하다.
본 실시형태에 의하면, 제1 실시형태와 마찬가지로, 코일 소자(20) 내의 결합 코일이 면 형상 도체(111) 및 루프 형상의 전류 경로에 자계 결합하는 바와 같은 배치 관계로 함으로써, 코일 소자(20)의 결합 코일과 면 형상 도체(111)가 결합할 때에 면 형상 도체(111)에 흐르는 전류와, 코일 소자(20)의 결합 코일과 루프 형상의 전류 경로가 결합할 때에 루프 형상의 전류 경로에 흐르는 전류가 중첩되어, 루프 형상 도체(10) 및 면 형상 도체(111)의 방사체로서의 기능이 향상된다.
도 7은, 본 실시형태의 안테나 장치(301)와 통신 상대 안테나(500)의 위치 관계를 나타내는 사시도이다. 또한, 도 8은 안테나 장치(301)와 통신 상대 안테나(500)의 결합 방식에 대해 나타내는 도면이다. 도 8에서, 코일 소자(20)의 결합 코일과 루프 형상의 전류 경로는 결합 계수(k12)로 결합하고, 루프 형상의 전류 경로와 통신 상대 안테나(500)는 결합 계수(k23)로 결합한다. 또한, 코일 소자(20)의 결합 코일과 통신 상대 안테나(500)는 결합 계수(k13)로 결합한다. 따라서, 배선 기판의 면 형상 도체(111)의 에지부(edge portion)에 결합 코일이 단순히 배치되었을 뿐인 안테나 장치에 비해, 개략적으로는 상기 결합 계수(k23) 만큼 통신 상대 안테나(500)의 결합이 향상된다.
여기서, 비교예로서의 복수의 안테나 장치와, 그들의 특성을 비교한 결과를 나타낸다.
도 46(A)는, 비교예의 안테나 장치(301X)의 부분 평면도이고, 도 46(B)는 안테나 장치(301X)의, 코일 소자(20) 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 47(A)는 비교예의 안테나 장치(301Y)의 부분 평면도이고, 도 47(B)는 안테나 장치(301Y)의, 코일 소자(20) 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 48(A)는, 비교예의 안테나 장치(301Z)의 부분 평면도이고, 도 48(B)는 안테나 장치(301Z)의, 코일 소자(20) 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
도 46(A), 도 46(B)에 나타내는 안테나 장치(301X)는 제1 도체부(11)는 있지만, 루프 형상 도체(10)는 없다. 도 47(A), 도 47(B)에 나타내는 안테나 장치(301Y)는 루프 형상 도체(10)는 있지만, 제1 도체부(11)는 없다. 도 48(A), 도 48(B)에 나타내는 안테나 장치(301Z)는, 루프 형상 도체(10)도 면 형상 도체(111)도 있지만, 루프 형상 도체의 2군데가 면 형상 도체(111)에 접속되어 있지 않다.
도 9는, 본 실시형태의 안테나 장치(301)와 비교예의 안테나 장치(301X, 301Y, 301Z)에 대해, 각각의 결합 계수를 나타내는 도면이다. 루프 형상 전류 경로와 통신 상대 안테나(500)의 결합 계수(k23)는, 본 실시형태의 안테나 장치(301)가 가장 높고, 비교예의 안테나 장치(301X)가 가장 낮다(≒0). 이로부터, 루프 형상 도체(10)와 통신 상대 안테나(500)의 결합이, 안테나 장치(301)와 통신 상대 안테나(500)의 결합에 크게 기여하고 있는 것이라고 추측된다.
또한, 코일 소자(20)의 결합 코일과 통신 상대 안테나(500)의 결합 계수(k13)는, 본 실시형태의 안테나 장치(301)가 가장 높고, 비교예의 안테나 장치(301Y)가 가장 낮다. 이로부터, 면 형상 도체(111)와 통신 상대 안테나(500)의 결합이, 안테나 장치(301)와 통신 상대 안테나(500)의 결합에 기여하고 있는 것이라고 추측된다.
또한, 안테나 장치(301Z)의 결합 계수(k23)가 안테나 장치(301)의 결합 계수(k23)보다 낮은 것은, 안테나 장치(301Z)가 루프 형상 도체의 2군데에서 면 형상 도체(111)에 접속되어 있지 않음으로써, 루프 형상 도체(10)에 흐르는 전류가 상대적으로 작아져 있는 것에 기인하고 있는 것이라고 추측된다.
여기서, 상기 루프 형상 도체의 2군데가 면 형상 도체(111)에 접속되는지 여부에 의한, 루프 형상 도체(10)에 흐르는 전류의 차이에 대해 나타낸다. 도 10(A)는 본 실시형태의 안테나 장치(301)의 면 형상 도체(111) 및 코일 소자 배치부(AC)에서의 전류의 강도와 방향을 나타내는 도면이고, 도 10(B)는 그 코일 소자 배치부(AC)에서의 전류의 강도와 방향을 나타내는 도면이다. 전류의 강도와 방향은 화살표의 농도와 방향으로 나타내고 있다. 도 11은 본 실시형태의 안테나 장치(301)의 코일 소자 배치부(AC)에서의 전류의 강도와 방향을 나타내는 도면이다. 도 10(B)의 표시 방식과는 달리, 화살표의 시작점에서의 전류의 강도를 화살표의 크기로 나타내고 있다. 도 10(B), 도 11에서는, 루프 형상 도체(10)에 접속되는 커패시터(3)의 도시를 생략하고 있다.
한편, 도 49(A)는 비교예의 안테나 장치(301Z)의 면 형상 도체(111) 및 코일 소자 배치부(AC)에서의 전류의 강도와 방향을 나타내는 도면이고, 도 49(B)는 그 코일 소자 배치부(AC)에서의 전류의 강도와 방향을 나타내는 도면이다. 화살표의 시작점에서의 전류의 강도는 화살표의 크기로 나타내고 있다. 또한, 루프 형상 도체(10)에 접속되는 커패시터의 도시는 생략하고 있다.
특히 도 10(B)와 도 49(B)를 대비하면 분명한 바와 같이, 루프 형상 도체(10)가 2군데에서 면 형상 도체(111)에 접속되어 있지 않으면, 루프 형상 도체(10)에 흐르는 전류가 상대적으로 작다. 이로부터, 비교예의 안테나 장치(301Z)보다 본 실시형태의 안테나 장치(301)의 결합 계수(k23)가 높은 것을 이해할 수 있다.
도 12는 본 실시형태의 안테나 장치(301) 및 그것에 접속되는 회로의 회로 도이다. 단, 안테나 장치(301) 부분은 등가 회로이다. 여기서는, 안테나 장치(301)의 코일 소자(20) 내의 결합 코일을 인덕터(L1)로 나타내고 있다. 또한, 루프 형상 도체(10) 및 코일 소자(20) 내의 보조 도체를 1개의 인덕터(L2)로 나타내고 있다. 커패시터(C3)는 루프 형상 도체(10)에 접속된 커패시터(3)에 상당한다. 인덕터(L2)와 커패시터(C3)로 구성되는 전류 경로가 루프 형상의 전류 경로에 상당한다. 또한, 커패시터(3)의 양측에 접속되는 그라운드 도체 패턴의 인덕턴스 성분을 인덕터(L3)로 나타내고 있다. 인덕터(L2, L3) 및 커패시터(C3)는 LC공진 회로를 구성하고 있다. 이 LC공진 회로의 공진 주파수는, 통신에서 이용하는 주파수대이다.
송신 시, 인덕터(L1)와 인덕터(L2)는, 도 12 중 M12로 나타내는 바와 같이 자계 결합하여 인덕터(L1)로부터 발생하는 자속에 의해 인덕터(L2)에 유도전류가 흐른다. 또한, 인덕터(L1)와 인덕터(L3)는, 도 12 중 M13으로 나타내는 바와 같이 자계 결합하고, L1로부터 발생하는 자속에 의해 인덕터(L3)에 유도전류가 흐른다. 수신 시는 이들의 반대 현상이 생긴다. 이와 같이, 2개의 인덕터(L2, L3)에 흐르는 전류를 이용함으로써, 높은 안테나 특성이 얻어진다.
또한, 정합 회로(MC)는 본 발명의 필수구성이 아니다.
인덕터(L1)는 1차 안테나라고 할 수 있고, 인덕터(L2, L3) 및 커패시터(C3)에 의한 공진 회로는 2차 안테나라고 할 수 있다.
상기 인덕터(L1)에는 정합 회로(MC)를 통해 RFIC(310)가 접속되어 있다. RFIC(310)는, 예를 들면 13.56㎒대를 이용하는 NFC(Near Field Communication)용 무선 통신 회로를 포함하는 집적 회로이다. 정합 회로(MC)는 시리즈 접속의 커패시터(C11, C12)와 그라운드에 대한 션트(shunt) 접속의 커패시터(C21, C22)로 구성되어 있다. 이 RFIC(310) 또는, RFIC(310)와 정합 회로(MC)가, 본 발명의 "급전 회로"에 상당한다.
상기 1차 안테나(인덕터(L1))에 대해서는 평형 회로로 급전되지만, 이것을 불평형 회로로 구성해도 된다. 또한, 면 형상 도체(111)는 반드시 그라운드 도체 패턴이 아니어도 된다. 1차 안테나와 2차 안테나의 전기적 접속은 자계 결합에 의한 것이기 때문에, 1차 안테나 및 2차 안테나는, 각각이 평형 또는 불평형이어도 전기적으로 접속하는 것이 가능해진다.
도 13(A)는, 도 12에 나타낸 RFIC(310)로부터 정합 회로(MC) 측을 본 반사 계수를 스미스 차트 상에 나타낸 도면이다. 도 13(B)는 반사 계수의 실제 부분의 주파수 특성을 나타내는 도면이다. 도 13(A)에서의 삼각형의 마커(1~4)는 도 13(B)에서의 마커(1~4)와 대응하고 있다.
도 13(B)에 나타나 있는 공진 피크(RP1)는 주로 상기 1차 안테나의 공진으로 발생하고, 공진 피크(RP2)는 주로 상기 2차 안테나의 공진으로 발생한다. 이와 같이 1차 안테나와 2차 안테나의 복(複)공진에 의해, 2개의 공진이 나타난다. 이 예에서는, 2개의 공진 피크의 범위 내이고, 또한 저주파수 측에 가까운 주파수에서 통신을 실시한다. 예를 들면, 마커(3)로 나타내는 주파수에서 통신을 실시한다.
또한, 상기 1차 안테나의 공진 주파수와 2차 안테나의 공진 주파수의 고저(高低) 관계는 반대여도 된다.
본 실시형태에서는, 면 형상 도체(111) 및 루프 형상 도체(10)는, 배선 기판(120)의 동일면에 형성된 도체 패턴인 예를 나타냈지만, 면 형상 도체(111)와 루프 형상 도체(10)는 다른 면이나 다른 층에 형성되어 있어도 된다. 또한, 이들 한쪽 또는 양쪽이 배선 기판과는 다른 면에 형성되어 있어도 된다.
≪제3 실시형태≫
*도 14(A)는 제3 실시형태에 따른 안테나 장치의 평면도이고, 도 14(B)는 그 코일 소자 배치부(AC)의 평면도이다. 도 14(C)는 코일 소자(20)의 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
본 실시형태의 안테나 장치는, 제1 도체부(11)가 제1 도체의 연신부(11A)를 포함하고, 제2 도체부(21A, 21B)는 연신부(11A)와 함께 루프 형상 도체를 구성한다. 제2 실시형태와는, 배선 기판(110)의 면에 형성된 도전성 부재의 형상 및 도체 개구(OP)의 형상이 다르다. 그 외의 구성은 제2 실시형태에서 나타낸 것과 동일하다.
본 실시형태와 같이, 제1 도체부(11)에 연신부(11A)가 형성되어 있고, 이 연신부(11A) 및 제2 도체부(21)가 커패시터(3)와 함께 루프 형상의 전류 경로를 형성하도록 구성해도 된다.
≪제4 실시형태≫
도 15(A), 도 15(B)는 제4 실시형태에 따른 안테나 장치의 평면도이다. 단, 간극에 접속되는 커패시터의 도시는 생략하고 있다. 배선 기판(110)의 도전성 부재의 구성은 도 1(B) 또는 도 3(B)에 나타낸 것과 동일하다. 제1 실시형태 또는 제2 실시형태와는, 제1 도체부(11)에서의 도체 개구(OP)의 위치 관계가 다르다. 그 외의 구성은 제1 실시형태 또는 제2 실시형태에서 나타낸 것과 동일하다.
도 15(A)는 제1 도체부(11)의 바깥가장자리로부터 도체 개구(OP)까지의 거리를 거리(D)로 나타낼 때, 이 거리(D)는 지금까지 나타낸 각 실시형태에서의 거리보다 크다.
이와 같이, 제1 도체부(11)의 바깥가장자리로부터 도체 개구(OP)까지의 거리(D)를 크게 해도 된다. 이 거리(D)가 클수록 "루프 형상의 전류 경로"가 길고 커지므로, 안테나 장치의 방사 특성이 향상된다.
도 15(B)는 제1 도체부(11)의 중심선으로부터 도체 개구(OP)까지의 바깥가장자리를 따른 거리를 거리(E)로 나타낼 때, 이 거리(E)는 지금까지 나타낸 각 실시형태에서의 거리보다 크다.
이와 같이, 도체 개구(OP)의 위치는 제1 도체부(11)의 중심선에서 벗어나 있어도 본 발명의 효과는 얻어진다. 단, 제1 도체부(11)의 중심선으로부터 도체 개구(OP)까지의 바깥가장자리를 따른 거리(E)가 커질수록, 제1 도체부(11)의 면 형상 도체(111)에 흐르는 전류의 강도 분포가 편향되므로, 제2 실시형태와 같이 도체 개구가 중심선 부근에 있는 것에 비해 안테나 장치의 방사 특성이 저하되는 경우가 있다.
도 16(A), 도 16(B), 도 16(C)는 제4 실시형태에 따른 다른 안테나 장치의 평면도이다. 배선 기판(110)의 도전성 부재의 구성은 도 1(B) 또는 도 3(B)에 나타낸 것과 동일하다. 제1 실시형태 또는 제2 실시형태와는, 제1 도체부(11)에 제3 도체 개구(OP3)가 형성되어 있는 점에서 다르다. 그 외의 구성은 제1 실시형태 또는 제2 실시형태에서 나타낸 것과 동일하다.
도 16(A), 도 16(B), 도 16(C)에 나타내는 어느 예도, 제1 도체부(11)에 제3 도체 개구(OP3)가 형성되어 있다. 도 16(A), 도 16(B)의 예에서는, 도체 개구(OP)는 제1 도체부(11)의 바깥가장자리뿐만 아니라, 제3 도체 개구(OP3)에 연접하고 있다. 도 16(C)의 예에서는, 도체 개구(OP)와 제1 도체부(11)의 바깥가장자리 사이에 제3 도체 개구(OP3)가 형성되어 있다. 그리고, 커패시터(3)는 제1 도체부(11)의 바깥가장자리 부근에 배치되어 있다.
도 16(A), 도 16(B), 도 16(C)에 나타낸 안테나 장치에 의하면, 제3 도체 개구(OP3)의 가장자리단을 주회(周回)하도록 면 형상 도체(111)에 전류가 흐르므로, "루프 형상의 전류 경로"가 커져, 안테나 장치의 방사 특성이 향상된다.
≪제5 실시형태≫
제5 실시형태에서는, 선 형상부를 가지는 제1 도체부를 포함하는 안테나 장치에 대해 나타낸다. 도 17(A)는 제5 실시형태의 안테나 장치에서의 코일 소자(20)의 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다. 제2 실시형태와는, 제1 도체부(11)가 선 형상부를 가지는 점에서 다르다. 그 외의 구성은 제2 실시형태에서 나타낸 것과 동일하다. 도 17(B)는 비교예의 안테나 장치에서의 코일 소자 배치부의 평면도이다. 모두 코일 소자(20)는 2점 쇄선으로 나타내고, 간극에 접속되는 커패시터의 도시는 생략하고 있다.
본 실시형태의 안테나 장치의 기재에는, 도 17(A)에 나타나 있는 바와 같이, 서로 도통하는 제1 도체부의 연신부(11A, 11B) 및 제2 도체부(21A, 21B)가 형성되어 있다. 제1 도체부(11)는 선 형상부를 가진다. 그 외의 구성은 제2 실시형태에서 나타낸 안테나 장치와 동일하다. 도 17(B)에 나타내는 비교예에서는, 제2 도체부(21A, 21B)는 제1 도체부(11)로부터 분리되어 있다.
도 17(A)에 나타낸 본 실시형태의 안테나 장치와, 도 17(B)에 나타낸 비교예의 안테나 장치에 대해, 코일 소자(20)의 결합 코일과 통신 상대 안테나(500)의 결합 계수(k13), 및 루프 형상 도체(10)와 통신 상대 안테나(500)의 결합 계수(k23)(도 8 참조)의 각각의 비교 결과는 다음과 같다.
본 실시형태에서 나타낸 바와 같이, 루프 형상의 전류 경로와 통신 상대 안테나(500)의 결합 계수(k23)는 비교예에 비해 크기 때문에, 제1 도체부(11)의 선 형상부가 방사에 기여하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 제1 도체부(11)가 제1 도체부의 연신부(11A, 11B) 및 제2 도체부(21A, 21B)와 일부 접속됨으로써, 제1 도체부(11)에 유기되는 전류가 증가하기 때문에, 결합 계수(k13)도 마찬가지로 비교예에 비해 커진다.
≪제6 실시형태≫
제6 실시형태에서는, 제1 도체부(11)의 바깥가장자리와 도체 개구(OP)를 연접하는 간극의 인출 방향이 지금까지 나타낸 예와는 다른 예를 나타낸다. 그 외의 구성은 제1 실시형태에서 나타낸 것과 동일하다.
도 18은 제6 실시형태에 따른 안테나 장치의 주요부의 평면도이다. 이 예에서는, 제1 도체부(11)의 바깥가장자리와 도체 개구(OP)를 연접하는 간극(G1)은, 코일 소자(20)의 결합 코일의 코일 권회축에 대하여 직교 방향으로 인출되어 있다. 그 외의 구성은 도 3(A), 도 3(B)에 나타낸 것과 동일하다. 도 18에 나타낸 예에서는, 제1 도체부(11)의 바깥가장자리로부터 도체 개구(OP)까지의 거리(D)가 짧은 경우여도 안테나 장치를 구성할 수 있다.
도 19(A), 도 19(B)는 제6 실시형태에 따른 다른 안테나 장치의 주요부의 평면도이다. 단, 코일 소자(20)는 2점쇄선으로 나타내고 있다. 도 19(A)에 나타내는 예에서는, 제1 도체부(11)의 바깥가장자리와 도체 개구(OP)를 연접하는 간극이 굴곡되어 있고, 도체 개구(OP)로부터 간극(G1)의 인출 방향이 제1 도체부(11)의 바깥가장자리 방향과는 반대로 되어 있다. 도 19(B)에 나타내는 예에서는, 제1 도체부(11)의 바깥가장자리와 도체 개구(OP)를 연접하는 간극(G1)이, 도체 개구(OP)의 반대 측으로부터 인출되어 있다. 또한, 어느 예도 2개의 커패시터(3A, 3B)가 병렬 접속되어 있다.
도 19(A), 도 19(B)에서, 파선의 화살표는 "루프 형상의 전류 경로"의 전류 경로를 나타낸다. 본 실시형태에 의하면, "루프 형상의 전류 경로"의 전류 경로가 길고 커지므로, 또한, 도체 개구(OP)가 제1 도체부(11)의 중앙에 가까운 위치에 배치될 수 있으므로, 안테나 장치의 방사 특성이 향상된다.
또한, 본 실시형태에서, 제2 실시형태와 마찬가지로, 코일 소자(20)는 보조 도체를 포함하고, 제2 도체부는 21A, 21B에 의해 구성되어도 된다.
≪제7 실시형태≫
도 20은 제7 실시형태에 따른 안테나 장치의 주요부의 평면도이다. 단, 코일 소자(20)는 2점쇄선으로 나타내고 있다.
도 1(B)에 나타낸 안테나 장치와 달리, 도체 개구(OP) 중 제2 도체 개구(OP2)는 코일 소자 접속 패드(15) 주위의 비도체 형성부와 연속되어 있다. 그 외의 구성은 제1 실시형태에서 나타낸 것과 동일하다. 이와 같은 구조여도, 안테나 장치는 제1 실시형태에서 나타낸 안테나 장치와 마찬가지로 작용한다. 단, 코일 소자(20)의 결합 코일과 통신 상대 안테나의 결합에 기여하지 않는 자속의 발생을 억제하기 위해, 제1 실시형태와 같이 제2 도체 개구(OP2)는 코일 소자 접속 패드(15) 주위의 비도체 형성부와 연속되어 있지 않는 편이 바람직하다.
≪제8 실시형태≫
제8 실시형태에서는, 제2 실시형태에 비해 제2 도체부가 짧은 예를 나타낸다. 그 외의 구성은 제2 실시형태에서 나타낸 것과 동일하다. 도 21은 제8 실시형태의 안테나 장치에서의 코일 소자(20) 및 커패시터의 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
본 실시형태의 안테나 장치는, 제2 실시형태에서 나타낸 안테나 장치와 마찬가지로, 제1 도체부의 일부와 제2 도체부(21A, 21B)에 의해 루프 형상 도체를 형성하고, 제1 도체부의 일부인 면 형상 도체(111)를 포함한다. 또한, 코일 소자 접속 패드(14, 15) 및 보조 코일 접속 패드(22A, 22B)를 포함한다.
본 실시형태와 같이, 제2 도체가 비교적 짧은 경우여도, 루프 형상 도체에 의해 루프 형상의 전류 경로가 형성됨으로써, 안테나 장치는 제2 실시형태에서 나타낸 안테나 장치와 마찬가지로 작용한다.
≪제9 실시형태≫
제9 실시형태에서는, 배선 기판(110)에 형성되는 제2 도체부가 1턴 이상의 코일 형상인 안테나 장치에 대해 나타낸다. 그 외의 구성은 제2 실시형태에서 나타낸 것과 동일하다.
도 22(A)는 제9 실시형태에 따른 안테나 장치의 주요부의 평면도이다. 단, 간극에 접속되는 커패시터의 도시는 생략하고 있다. 도 3(B)에 나타낸 안테나 장치와 달리, 제2 도체부(21B)는 주회 형상이며, 제2 도체부(21A, 21B) 모두 1턴 이상의 직사각형 스파이럴(spiral) 형상의 코일 형상이다.
도 22(B)는 제9 실시형태에 따른 다른 안테나 장치의 주요부의 평면도와, 내층의 도체 패턴을 나타내는 평면도이다. 제2 도체부(21B)는 표층과 내층에 걸쳐 주회 형상으로 형성되어 있다. 제2 도체부(21A, 21B) 모두 1턴 이상의 직사각형 스파이럴 형상의 코일이 구성되어 있다.
도 22(A), 도 22(B)의 어느 안테나 장치에서도, 코일 소자(20)의 결합 코일과 제2 도체부(21A, 21B)의 결합 계수가 높으므로, 높은 안테나 특성이 얻어진다.
≪제10 실시형태≫
제10 실시형태에서는, 평면 코일 형상의 코일 소자를 포함하는 안테나 장치에 대해 나타낸다.
도 23(A)는 제10 실시형태에 따른 안테나 장치의 분해 평면도이고, 도 23(B)는 안테나 장치의 주요부의 평면도이다. 이 안테나 장치는, 제2 실시형태에서 나타낸 안테나 장치와 마찬가지로, 제1 도체부(11), 그 연신부(11A, 11B), 제2 도체부(21A, 21B)를 포함한다. 또한, 보조 코일 접속 패드(22A, 22B)를 포함한다. 제2 도체부(21A, 21B) 및 제1 도체부(11)의 연신부(11A, 11B)는 커패시터(3)와 함께 "루프 형상의 전류 경로"를 구성한다.
코일 소자(20)는, 가요성(可撓性))을 가지는 기재, 그것에 형성된 직사각형 스파이럴 형상의 선 형상 도체(74) 및 그 외측을 주회하는 선 형상 도체(71)를 포함한다. 선 형상 도체(74)의 양단은, 급전 회로가 접속되는 단자(92, 93)로 이용된다. 선 형상 도체(71)의 양단은 층간 접속 도체를 통해 하면(下面)의 단자(94, 95)에 도통하고 있다. 선 형상 도체(74)는 "결합 코일"로 작용하고, 선 형상 도체(71)는 "보조 도체"로 작용한다.
도 23(B)에 나타내는 바와 같이, 코일 소자(20)는 배선 기판(110) 상에 실장되고, 단자(94, 95)가 보조 코일 접속 패드(22A, 22B)에 접속된다.
결합 코일의 코일 권회축은, 배선 기판(110)의 면에 직교 또는 실질적으로 직교하고, 배선 기판(110)의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때, 결합 코일의 코일 개구는 도체 개구(OP)에 겹친다.
본 실시형태에 의하면, 코일 소자(20)의 결합 코일은 "루프 형상의 전류 경로"와 자계 결합한다.
≪제11 실시형태≫
제11 실시형태에서는, 코일 소자의 결합 코일의 코일 권회축 방향이 기재의 면에 대하여 수직 방향인 다른 예를 나타낸다.
도 24는 제11 실시형태의 안테나 장치에서의 코일 소자(20)의 실장 전의 코일 소자 배치부의 평면도이다. 단, 코일 소자(20)는 2점쇄선으로 나타내고 있다.
본 실시형태의 안테나 장치는, 제2 실시형태에서 나타낸 안테나 장치와 마찬가지로, 제1 도체부(11)의 연신부(11A, 11B), 제2 도체부(21A, 21B), 제1 도체부(11)의 일부인 면 형상 도체(111)를 포함한다. 또한, 코일 소자 접속 패드(14, 15) 및 보조 코일 접속 패드(22A, 22B)를 포함한다.
코일 소자 접속 패드(14, 15)는, 보조 코일 접속 패드(22A, 22B)의 배치 위치를 끼워 넣는 위치가 아니고, 보조 코일 접속 패드(22A, 22B)의 줄에 병렬로 배치되어 있다.
도 25는 본 실시형태에 따른 코일 소자(40)의 분해 사시도이다. 코일 소자(40)는 복수의 자성체층의 적층체로 구성되어 있다. 도 25에서는, 코일 소자(40)가 가지는 복수의 자성체층의 일부를 도시하고 있다. 자성체층(411, 412, 413, 414, 415)에는 코일용 도체 패턴(411a, 412a, 413a, 414a, 415a)이 각각 형성되어 있다.
코일용 도체 패턴(411a, 412a, 413a, 414a, 415a)은, 각각 루프 형상으로서, 비아 도체에 의해 도통되어 하나의 결합 코일을 형성하고 있다. 또한, 자성체층(413)에는 직선 형상의 보조 코일 패턴(413b)이 형성되어 있다. 보조 코일 패턴(413b)은 코일용 도체 패턴(413a)의 근방에 형성되어 있다.
자성체층(411)의 하방에는, 입출력 단자(410a, 410b, 410c, 410d)가 형성된 비자성체층(410)이 적층되어 있다. 입출력 단자(410a, 410b)에는 비아 도체를 통해 보조 코일 패턴(413b)이 접속되어 있다. 입출력 단자(410c)에는 코일용 도체 패턴(411a)의 일단(一端)이 접속되어 있고, 입출력 단자(410d)에는 코일용 도체 패턴(415a)의 일단이 접속되어 있다. 즉, 입출력 단자(410c, 410d)는, 코일용 도체 패턴(411a~415a)에 의해 형성되는 코일의 입출력 단자이다. 또한, 자성체층(411, 412, 413, 414, 415)은 반드시 자성체일 필요는 없고, 유전체층이어도 되며, 자성체층과 유전체층이 교대로 적층되는 바와 같은 형태여도 된다.
도 26은 코일 소자(40)의 분해 단면도이다. 도 26에 나타내는 자속(φ3)은, 코일용 도체 패턴(411a~415a)에 의해 형성된 코일에 전류가 흐름으로써 발생하는 자속을 나타낸다. 코일용 도체 패턴(411a, 412a, 413a, 414a, 415a)에 의한 결합 코일과 보조 코일 패턴(413b)은 이 자속(φ3)을 통해 자계 결합한다.
본 실시형태에서 나타내는 바와 같이, 코일 소자의 결합 코일의 코일 권회축 방향이 기재의 면에 대하여 수직 방향인 경우여도 본 발명은 적용할 수 있다.
≪제12 실시형태≫
제12 실시형태에서는, 특히 루프 형상 도체(10)와 통신 상대 안테나(500)의 결합 계수(k23)(도 8 참조)를 높인 안테나 장치에 대해 나타낸다.
도 27은 제12 실시형태의 안테나 장치에서의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
본 실시형태의 안테나 장치는, 제2 실시형태에서 나타낸 안테나 장치와 마찬가지로, 제1 도체부(11)의 연신부(11A, 11B), 제2 도체부(21A, 21B), 제1 도체부의 일부인 면 형상 도체(111)를 포함한다. 또한, 코일 소자 접속 패드(14, 15) 및 보조 코일 접속 패드(22A, 22B)를 포함한다. 코일 소자(20)의 단자의 배치는, 도 27에 나타나 있는 코일 소자 접속 패드(14, 15) 및 보조 코일 접속 패드(22A, 22B)에 따르고 있다. 또한, 도 27에서는 커패시터(3)도 도시하고 있다.
본 실시형태의 안테나 장치는, 제2 도체부(21A, 21B)와 제1 도체부(11)의 연신부(11A, 11B)의 접속부로부터 보조 코일 접속 패드(22A, 22B)까지의 경로 길이가 제2 실시형태에 비해 상대적으로 길다.
도 28은 본 실시형태의 안테나 장치(301) 및 그것에 접속되는 회로의 회로도이다. 여기서는, 안테나 장치(301)의 코일 소자(20) 내의 결합 코일을 인덕터(L1)로 나타내고 있다. 또한, 코일 소자(20) 내의 보조 도체의 인덕터를 L21, 루프 형상 도체(10)를 인덕터(L22)로 각각 나타내고 있다. 커패시터(C3)는 루프 형상 도체(10)에 접속된 커패시터(3)에 상당한다. 또한, 통신 상대 안테나(500)를 인덕터(L3)로 나타내고 있다.
도 28에 나타내는 예에서는, 인덕터(L11, L12) 및 커패시터(C11, C12, C21, C22, C31, C32)에 의해 정합 회로(MC)가 구성되어 있다.
인덕터(L21, L22)와 커패시터(C3)는 LC공진 회로를 구성하고 있다. 이 LC공진 회로의 공진 주파수는 통신에서 이용하는 주파수대이다.
인덕터(L1)는 1차 안테나라고 할 수 있고, 인덕터(L21, L22) 및 커패시터(C3)에 의한 공진 회로는 2차 안테나라고 할 수 있다. 단, 특히 인덕터(L22)가 통신 상대 안테나(500)와의 결합에 기여한다.
본 실시형태에서는, 제2 도체부(21A, 21B)와 제1 도체부의 연신부(11A, 11B)의 접속부로부터 보조 코일 접속 패드(22A, 22B)까지의 경로 길이가 길기 때문에 제1 도체 개구(OP1)는 크고, 또한 상기 인덕터(L22)의 인덕턴스는 상대적으로 크다. 따라서, 통신 상대 안테나(500)와의 결합 계수(k23)가 큰 안테나 장치가 된다.
도 27에서, 파선의 원호(圓弧) 형상의 화살표는 제2 도체부(21A, 21B)에 흐르는 전류에 의해 발생하는 자속을 나타낸다. 본 실시형태에서는, 이와 같이 면 형상 도체(111)를 빠져나가려는 자속이 증대되므로, 면 형상 도체(111)에 흐르는 전류가 증가한다. 이로부터, 본 실시형태의 안테나 장치의 결합 계수(k23)가 높은 것을 이해할 수 있다.
도 29(A)는 본 실시형태에 따른 코일 소자의 하면도 및 평면도이다. 도 29(B)는 비교예로서의 제1 실시형태에 따른 코일 소자의 하면도 및 평면도이다.
코일 소자의 단자(94, 95)는, 배선 기판 상의 보조 코일 접속 패드(22A, 22B)에 접속된다. 도 29(A), 도 29(B)에 나타내는 어느 예에서도, 보조 코일의 선 형상 도체(71A)는 단자(94, 95)의 근방에 배치된다. 본 실시형태에서는, 제2 도체부(21A, 21B)와 제1 도체부의 연신부(11A, 11B)의 접속부로부터 보조 코일 접속 패드(22A, 22B)까지의 경로 길이를 길게 하기 위해, 보조 코일의 선 형상 도체(71A)는 다층 기판의 하방에 형성되어 있다.
또한, 상기 보조 코일의 선 형상 도체(71A)와 단자(94, 95)를 접속하는 배선을 다층 기판 내에 형성하면, 보조 코일의 선 형상 도체(71A)는 단자(94, 95)의 근방에 반드시 배치하지 않아도 된다. 또한, 결합 코일용의 복수의 선 형상 도체(72A)에 대한 보조 코일의 선 형상 도체(71A)의 위치에 따라, 코일 소자 내에서의 결합 코일과 보조 코일의 결합 계수를 정해도 된다.
≪제13 실시형태≫
도 30(A)는 제13 실시형태에 따른 안테나 장치의 평면도이다. 이 안테나 장치는 제1 도체부의 연신부(11A, 11B), 제2 도체부(21A, 21B, 21C)를 포함하는 도전성 부재를 포함한다. 또한, 급전 회로가 접속되는 결합 코일을 가지는 코일 소자(20)를 포함한다. 제2 실시형태와는, 제2 도체부(21A, 21B, 21C)가 구성되고, 커패시터(3A, 3B)를 포함하는 점에서 다르다. 그 외의 구성은 제2 실시형태에서 나타낸 것과 동일하다. 도 30(A)에서는, 코일 소자(20)를 올려 놓기 전의 상태를 나타내고 있다.
제1 도체부의 연신부(11A, 11B) 및 제2 도체부(21A, 21B, 21C)에서 루프 형상 도체가 구성되어 있다.
커패시터(3A)는 제1 도체부의 연신부(11A, 11B) 사이의 간극(G1)을 가로지르도록 실장되어 있다. 또한, 커패시터(3B)는 제2 도체부(21B, 21C) 사이의 간극을 가로지르도록 실장되어 있다. 즉, 커패시터(3A, 3B)는 루프 형상 도체를 포함하는 전류 경로의 일부를 구성한다.
도 30(B)는 제13 실시형태에 따른 다른 안테나 장치의 평면도이다. 이 안테나 장치는 제1 도체부의 연신부(11A, 11B), 제2 도체부(21A, 21B)를 포함하는 도전성 부재를 포함한다. 또한, 급전 회로가 접속되는 결합 코일을 가지는 코일 소자(20)를 포함한다. 도 30(B)에서는, 코일 소자(20)를 올려 놓기 전의 상태를 나타내고 있다.
도 30(B)에서는 커패시터(3)는, 제2 실시형태에 비해 간극(G1) 중 제1 도체부(11)의 바깥가장자리의 근접 위치에 배치되어 있다. 그 외의 구성은 제2 실시형태에서 나타낸 것과 동일하다.
제2 실시형태에 비해, 도 30(B)에 나타내는 안테나 장치는, 커패시터(3)를 포함하는 "루프 형상의 전류 경로"가 길고 크기 때문에, 안테나 장치의 방사 특성이 높다. 이와 같이, 커패시터는 "루프 형상의 전류 경로"가 길어지는 위치에 배치되는 것이 방사 특성의 면에서 바람직하다.
≪제14 실시형태≫
제14 실시형태에서는, 하우징의 도체부를 포함하는 안테나 장치의 예에 대해 나타낸다. 제2 실시형태와는, 안테나 장치가 하우징의 도체부를 포함하는 점에서 다르다. 또한, 제1 도체부(11)의 바깥가장자리에 대한 코일 소자(20)의 권회 방향이 다르고, 그것에 따르는 배선 기판(110)의 면에 형성된 도전성 부재의 형상이 다르다. 그 외의 구성은 제2 실시형태에서 나타낸 것과 동일하다.
도 31은 제14 실시형태의 안테나 장치에서의 배선 기판의 코일 소자 배치부의 평면도이다.
본 실시형태의 안테나 장치는 제1 도체부(11)와 제2 도체부(21A, 21B)를 포함한다. 또한, 코일 소자 접속 패드(14, 15) 및 보조 코일 접속 패드(22A, 22B)를 포함한다. 본 실시형태에서는, 제1 도체부(11)에는 도중에 굴절된 간극(G1)이 형성되어 있다.
도 32(A)는 본 실시형태의 안테나 장치를 포함하는 스마트폰 등의 전자기기의 평면도이고, 도 32(B)는 그 안테나 장치 구성부의 부분 평면도이다.
*전자기기는 하우징을 가지고, 하우징은 제1 하우징 도체부(210) 및 제2 하우징 도체부(220)를 포함한다. 제1 하우징 도체부(210)와 제2 하우징 도체부(220)는 슬릿(SL)을 통해 분리되어 있다.
도 32(B)는, 도 31에 나타낸 배선 기판에 코일 소자(20)를 실장하고, 그 배선 기판을 하우징 내에 넣은 상태에서의 부분 평면도이고, 도 32(A)에서의 파선으로 둘러싼 부분의 확대도이다. 본 실시형태에서는, 제1 하우징 도체부(210)와 제2 하우징 도체부(220) 사이의 슬릿(SL)에 코일 소자(20)가 배선 기판의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때 겹치도록 그것들은 배치되어 있다.
도 33은, 상기 제1 하우징 도체부(210) 및 제2 하우징 도체부(220)의 방사 소자의 일부로서의 작용(부스트 효과)을 나타내는 도면이다. 상기 슬릿(SL)으로부터 누설되는 자속이 화살표의 집합으로 나타나 있다. 이와 같이, 제1 하우징 도체부(210)와 제2 하우징 도체부(220)의 슬릿(SL)에 코일 소자(20)가 배선 기판의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때 겹침으로써, 특히 코일 소자(20)는 슬릿(SL)을 통해 제1 하우징 도체부(210) 및 제2 하우징 도체부(220)와 결합한다. 그 때문에, 제1 도체부(11) 및 제2 도체부(21A, 21B)에 의한 루프 형상 도체뿐만 아니라, 제1 하우징 도체부(210) 및 제2 하우징 도체부(220)에 의한 부스터 효과가 얻어진다.
도 34는, 상기 슬릿(SL)의 폭(H)(도 32(B) 참조)의 변화에 대한, 루프 형상 도체(10)와 통신 상대 안테나(500)의 결합 계수(k23)(도 8 참조)의 변화를 나타내는 도면이다. 도 34에서는, H=1.5㎜일 때를 기준(k23=1.0)으로 하고 있다. 도 34로부터 분명한 바와 같이, 슬릿(SL)의 폭(H)이 커질수록, 루프 형상 도체(10)와 통신 상대 안테나(500)의 결합 계수(k23)는 커진다.
도 35(A), 도 35(B), 도 35(C)는 상기 슬릿(SL)에 대한 코일 소자(20)의 위치 변화를 나타내는 도면이다. 여기서 치수(I)는, 슬릿(SL)과 코일 소자(20)의 코일 권회축과의 위치가 어긋난 양이다. 도 36은, 상기 슬릿(SL)에 대한 코일 소자(20)의 위치 변화에 의한 루프 형상 도체(10)와 통신 상대 안테나(500)의 결합 계수(k23)(도 8 참조)의 변화를 나타내는 도면이다.
도 35(A), 도 35(B), 도 35(C), 도 36으로부터 분명한 바와 같이, 코일 소자(20)의 코일 권회축이 슬릿(SL)의 중심과 겹칠 때, 결합 계수(k23)는 최대가 되고, 그 위치부터 벗어날수록 결합 계수(k23)는 저하된다.
≪제15 실시형태≫
제15 실시형태에서는 제14 실시형태에서 나타낸 예와는 다른, 하우징의 도체부를 포함하는 안테나 장치의 예에 대해 나타낸다. 제14 실시형태와는, 제1 하우징 도체부(210) 및 제2 하우징 도체부(220)가 전기적으로 연결되어 있는 점에서 다르다. 그 외의 구성은 제14 실시형태에서 나타낸 것과 동일하다.
도 37(A)는 제15 실시형태에 따른, 안테나 장치를 포함하는 전자기기 하우징의 도체부의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 37(B)는 도 37(A)에서의 파선으로 둘러싸는 부분의 확대 평면도이다.
이와 같이, 제1 하우징 도체부(210) 및 제2 하우징 도체부(220)는 하우징 도체 접속부(230)에서 구조적, 전기적으로 연결되어 있어도 된다.
도 38은, 본 실시형태의 안테나 장치를 포함하는 전자기기 하우징의 도체부의 다른 구성을 나타내는 확대 부분 평면도이다. 이 예에서는, 배선 기판에 도체 패턴(122) 및 이 도체 패턴(122)의 양단에 도통하는 접속부(CP3, CP4)가 마련되어 있다. 접속부(CP3, CP4)에는 각각 가동(可動) 프로브 핀이 마련되어 있다. 이들 가동 프로브 핀은 제1 하우징 도체부(210) 및 제2 하우징 도체부(220)에 접하고, 전기적으로 도통한다. 이와 같이, 배선 기판의 도체 패턴을 통해 제1 하우징 도체부(210) 및 제2 하우징 도체부(220)가 전기적으로 도통해도 된다.
≪제16 실시형태≫
제16 실시형태에서는, 하우징의 도체부와 코일 소자의 배치 위치의 몇가지 관계에 대해 나타낸다. 제1 실시형태 또는 제2 실시형태와는, 안테나 장치가 하우징의 도체부를 포함하는 점에서 다르다. 또한, 도면 중의 몇개의 예에서는, 제1 도체부(11)의 바깥가장자리에 대한 코일 소자(20)의 위치 관계에 따르는 배선 기판(110)의 면에 형성된 도전성 부재의 형상이 다르다. 그 외의 구성은 제1 실시형태 또는 제2 실시형태에서 나타낸 것과 동일하다.
도 39(A)~도 39(L)은, 제16 실시형태에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자기기의 평면도이다. 전자기기에는 제1 하우징 도체부(210)를 포함한다. 또한, 도면 중의 몇개의 예에서는 제2 하우징 도체부(220)도 포함한다. 코일 소자(20)는, 그 코일 권회축이 제1 도체부의 바깥가장자리를 따르는 방향(X축 방향)에 배치되어 있다. 도면 중에서는 커패시터(3) 및 제2 도체부(21)의 도시를 생략하고 있다. 또한, 도 39(C), 도 39(G), 도 39(L)의 구성은, 제14 실시형태에서 설명한 도 35(C), 도 35(B), 도 35(A)의 구성에 각각 상당한다.
도 39(A), 도 39(B), 도 39(C)에 나타내는 예에서는, 외부로부터, 배선 기판의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때, 코일 소자(20)는, 그 전체가 제1 하우징 도체부(210)에 숨어 있다. 또한, 도 39(L)에 나타내는 예에서는, 외부로부터, 배선 기판의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때, 코일 소자(20)는, 그 전체가 제2 하우징 도체부(220)에 숨어 있다.
도 39(D)~도 39(K)에 나타내는 예에서는, 외부로부터, 배선 기판의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때, 코일 소자(20)는, 그 전체 또는 일부가 제1 하우징 도체부(210) 또는 제2 하우징 도체부(220)로부터 전자기적으로 노출되어 있다.
도 39(D)~도 39(K)에 나타내는 바와 같이, 코일 소자(20)의 적어도 일부가 제1 하우징 도체부(210) 또는 제2 하우징 도체부(220)로부터 전자기적으로 노출되어 있으면, 하우징 도체부(210, 220) 이외의 부분을 투과하는 자속이 코일 소자(20)의 결합 코일을 용이하게 투과한다. 또한, 하우징 도체부(210, 220)가 방사부로서 작용한다.
도 40(A)~도 40(K)는, 제16 실시형태에 따른, 다른 안테나 장치를 포함하는 전자기기의 평면도이다. 전자기기에는 제1 하우징 도체부(210)를 포함한다. 또한, 도면 중의 몇개의 예에서는 제2 하우징 도체부(220)도 포함한다. 코일 소자(20)는, 그 코일 권회축이 제1 도체부의 바깥가장자리에 대하여 직교 방향(Y축 방향)으로 배치되어 있다. 도면 중에서는, 커패시터(3) 및 제2 도체부(21)의 도시를 생략하고 있다.
도 40(A), 도 40(B)에 나타내는 예에서는, 외부로부터, 배선 기판의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때, 코일 소자(20)는, 그 전체가 제1 하우징 도체부(210)에 숨어 있다. 또한, 도 40(C)~도 40(F)에 나타내는 예에서는, 배선 기판의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때, 코일 소자(20)의 제1 단(E1)(도 1(B) 참조)이 전자계적으로 노출되어 있지만, 코일 소자(20)의 제2 단(E2)(도 1(B) 참조)은 제1 하우징 도체부(210)에 숨어 있다. 또한, 도 40(G)~도 40(J)에 나타내는 예에서는, 배선 기판의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때, 코일 소자(20)의 제1 단(E1), 제2 단(E2) 모두 전자계적으로 노출되어 있다. 또한, 도 40(K)에 나타내는 예에서는, 코일 소자(20)의 제1 단(E1)이 제2 하우징 도체부(220)에 숨어 있지만, 제2 단(E2)은 전자계적으로 노출되어 있다.
도 40(G)~도 40(K)에 나타내는 예에서는, 코일 소자(20)의 제2 단(E2)을 출입하는 자속이 하우징 도체에 방해받지 않으므로, 자속이 코일 소자(20)의 결합 코일을 용이하게 투과한다. 또한, 하우징 도체부(210, 220)가 방사부로 작용한다.
도 41(A)~도 41(K)는, 제16 실시형태에 따른, 또 다른 안테나 장치를 포함하는 전자기기의 평면도이다. 전자기기에는 제1 하우징 도체부(210)를 포함한다. 또한, 도면 중의 몇개의 예에서는 제2 하우징 도체부(220)도 포함한다. 코일 소자(20)는, 그 코일 권회축이 제1 도체부의 바깥가장자리에 대하여 직교 방향(Y축 방향)으로 배치되어 있다. 단, 도 40(A)~도 40(K)에 나타낸 예와는 반대로, 코일 소자(20)의 제2 단(E2)이 제1 도체부의 바깥가장자리 측을 향하도록 간극(G1)(도 19(A) 참조)이 형성되어 있다. 도면 중에서는 커패시터(3) 및 제2 도체부(21)의 도시를 생략하고 있다.
도 41(A), 도 41(B)에 나타내는 예에서는, 외부로부터, 배선 기판의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때, 코일 소자(20)는, 그 전체가 제1 하우징 도체부(210)에 숨어 있다. 또한, 도 41(K)에 나타내는 예에서는, 외부로부터, 배선 기판의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때, 코일 소자(20)는, 그 전체가 제2 하우징 도체부(220)에 숨어 있다. 또한, 도 41(F)에 나타내는 예에서는, 외부로부터, 배선 기판의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때, 코일 소자(20)의 제1 단(E1)은 제1 하우징 도체부(210)에 숨어 있고, 코일 소자(20)의 제2 단(E2)은 제2 하우징 도체부(220)에 숨어 있다.
도 41(C)~도 41(E)에 나타내는 예에서는, 배선 기판의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때, 제1 단(E1)은 제1 하우징 도체부(210)에 숨어 있지만, 코일 소자(20)의 제2 단(E2)은 전자계적으로 노출되어 있다.
또한, 도 41(G)~도 41(I)에 나타내는 예에서는, 배선 기판의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때, 코일 소자(20)의 제1 단(E1), 제2 단(E2)이 모두 전자계적으로 노출되어 있다. 또한, 도 41(J), 도 41(K)에 나타내는 예에서는, 배선 기판의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때, 코일 소자(20)의 제1 단(E1)은 전자계적으로 노출되어 있지만, 제2 단(E2)은 제2 하우징 도체부(220)에 숨어 있다.
도 41(C)~도 41(E), 도 41(G)~도 41(I)에 나타내는 예에서는, 코일 소자(20)의 제2 단(E2)을 출입하는 자속이 하우징 도체에 방해받지 않으므로, 자속이 코일 소자(20)의 결합 코일을 용이하게 투과한다. 또한, 하우징 도체부(210, 220)가 방사부로서 작용한다. 특히, 코일 소자(20)의 제1 단(E1)과 제1 하우징 도체부(210)의 간격이 가깝거나, 코일 소자(20)의 제1 단(E1)이 제1 하우징 도체부(210)로 숨겨지는 편이 바람직하다. 코일 소자(20)를 통과하는 자속 중, 제1 도체부(11)에 형성된 도체 개구(OP)(도 19(A) 참조)를 통과하는 자속의 비율이 커지기 때문이다.
본 실시형태에서 나타낸 바와 같이, 제1 하우징 도체부(210) 또는 제2 하우징 도체부(220)와 코일 소자(20)의 위치 관계에는 다양한 구성을 채용할 수 있지만, 특히 거리관계에 대해 고려하면, 코일 소자(20)와 제1 하우징 도체부(210) 또는 제2 하우징 도체부(220)의 가장자리단부가, 적어도 코일 소자(20)의 2개분 이내에 근접해 있는 것이 바람직하다.
≪제17 실시형태≫
제17 실시형태에서는, 하우징의 도체부를 방사 소자의 일부로 이용하는 안테나 장치의 예를 나타낸다.
도 42(A), 도 42(B), 도 42(C)는 각각 제17 실시형태에 따른 안테나 장치의 평면도이다.
도 42(A)에 나타내는 안테나 장치는, 배선 기판에 형성된 제1 도체부(11)에 2개의 접속부(CP5, CP6)를 통해 제1 하우징 도체부(210)를 접속한 예이다. 접속부(CP5, CP6)는 각각 스프링 핀 등이고, 배선 기판을 하우징 내에 삽입한 상태에서 제1 도체부(11)의 2군데가 제1 하우징 도체부(210)에 접속된다.
도 42(B), 도 42(C)에 나타내는 안테나 장치는, 배선 기판에 형성된 제1 도체부(11)에 2개의 접속부(CP7, CP8)를 통해 제2 하우징 도체부(220)를 접속한 예이다.
도 42(A), 도 42(B)에 나타내는 예에서는, 제1 도체부(11)의 간극(G1)을 끼우는 양측의 2군데가 제1 하우징 도체부(210) 또는 제2 하우징 도체부(220)에 접속되고, 도 42(C)에 나타내는 예에서는, 제1 도체부(11)의 간극(G1)의 편측(片側)의 2군데가 제2 하우징 도체부(220)에 접속된다.
이와 같이, 제1 도체부(11)를 하우징의 도체부에 복수 부분에서 병렬적으로 접속함으로써 유도전류의 경로가 늘어나, 방사 특성이 향상된다.
≪제18 실시형태≫
제18 실시형태에서는, 전자기기 하우징의 도체부를 면 형상 도체로 이용한 안테나 장치 및 그것을 포함하는 전자기기의 예를 나타낸다. 제1 실시형태와는, 제1 도체부가 하우징의 도체부의 일부를 이용하여 구성되는 점에서 다르다.
도 43(A)는 제18 실시형태에 따른 전자기기(402)의 주요부의 평면도이고, 도 43(B)는 도 43(A)에서의 X-X부분의 단면도이다. 단, 도 43(A)에서는 후술하는 하우징 수지부(240)가 없는 상태로 나타내고 있다.
전자기기(402)는 예를 들면 스마트폰 등의 휴대 전자기기이고, 표시·조작 패널(60)의 형성면과는 반대 측에 제1 하우징 도체부(210), 제2 하우징 도체부(220)를 포함한다. 제1 하우징 도체부(210)와 제2 하우징 도체부(220)는 하우징 도체 접속부(230)로 접속되어 있다. 제1 하우징 도체부(210)와 제2 하우징 도체부(220)의 슬릿(SL)에는 하우징 수지부(240)가 마련되어 있다(막혀 있다). 본 실시형태에서, 제1 하우징 도체부(210), 제2 하우징 도체부(220) 및 하우징 도체접속부(230)는 본 발명의 "도전성 부재"에 상당한다.
제1 하우징 도체부(210), 제2 하우징 도체부(220)의 안쪽에는 배선 기판(120)이 마련되어 있다. 배선 기판(120)에는, 제2 도체부(21A, 21B) 및 제1 도체부(11)를 포함하는 루프 형상 도체(10)가 형성되어 있다. 또한, 배선 기판(120)에는, 코일 소자(20), 칩 형상의 커패시터(3)가 실장되어 있다. 또한, 배선 기판(120)에는, 제2 실시형태에서 도 12에 나타낸 정합 회로(MC)를 구성하는 칩 커패시터나 RFIC(310)가 실장되어 있다.
코일 소자(20)는, 제2 실시형태에서 나타낸 코일 소자(20)와 동일하고, 권회축 주위에 헬리컬 형상으로 감겨진 결합 코일의 코일 도체와 이 코일 도체를 사이에 두고 대향하는 코일 소자(20)의 제2 단(E2) 및 코일 소자(20)의 제1 단(E1)을 가진다. 코일 소자(20)는 보조 도체를 더 포함하고, 보조 도체는 루프 형상 도체(10) 및 커패시터(C3)와 함께 루프 형상의 전류 경로를 형성한다.
제1 하우징 도체부(210) 및 제2 하우징 도체부(220)의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때, 코일 소자(20)의 제2 단(E2)은 루프 형상 도체(10)의 루프의 내부보다도 제2 하우징 도체부(220)에 근접하고, 코일 소자(20)의 제1 단(E1)은 제2 하우징 도체부(220)보다도 루프의 내부에 근접한다. 이와 같은 코일 소자(20)의 배치에 의해, 코일 소자(20) 내의 결합 코일은 루프 형상의 전류 경로 및 제2 하우징 도체부(220)를 포함하는 도전성 부재에 자계 결합한다.
접속부(CP1, CP2)에는 각각 가동 프로브 핀이 마련되어 있다. 이들 가동 프로브 핀은 하우징의 제1 하우징 도체부(210), 제2 하우징 도체부(220)에 각각 접촉하여 전기적으로 접속된다. 따라서, 제1 하우징 도체부(210), 제2 하우징 도체부(220), 하우징 도체 접속부(230), 및 제2 도체부(21A, 21B)에 의한 전류 경로가 형성되어 있다. 도 43(A)에서의 전류(i3)는 이 전류 경로에 흐르는 전류를 개념적으로 나타내고 있다. 이 전류 경로는, 제2 실시형태에서 나타낸 면 형상 도체(111)에 흐르는 전류 경로에 대응한다. 즉, 이로써, 하우징의 제1 하우징 도체부(210) 및 제2 하우징 도체부(220)를 포함하는 도전성 부재는 방사 소자의 하나로 이용된다(겸한다).
본 실시형태에 의하면, 제1 실시형태와 마찬가지로, 코일 소자(20) 내의 결합 코일이 도전성 부재 및 루프 형상의 전류 경로와 자계 결합하는 바와 같은 배치 관계로 함으로써, 코일 소자(20)의 결합 코일과 도전성 부재가 결합할 때에 도전성 부재에 흐르는 전류와, 코일 소자(20)의 결합 코일과 루프 형상 도체(10)가 형성하는 루프 형상의 전류 경로가 결합할 때에 루프 형상의 전류 경로에 흐르는 전류가 중첩되어, 루프 형상 도체(10) 및 도전성 부재의 방사체로서의 기능이 향상된다.
≪제19 실시형태≫
제19 실시형태에서는, 전자기기 하우징의 도체부를 면 형상 도체로 이용한 안테나 장치 및 그것을 포함하는 전자기기의 예를 나타낸다. 제18 실시형태와는, 안테나 장치가 그라운드 도체 패턴을 포함하는 점에서 다르다. 그 외의 구성은 제18 실시형태에서 나타낸 것과 동일하다.
도 44는 제19 실시형태에 따른 전자기기(303)의 주요부의 평면도이다. 단, 도 44에서는 하우징 수지부가 없는 상태로 나타내고 있다.
제18 실시형태의 안테나 장치와 달리, 제1 도체부(11)와 제2 도체부(21A)는, 배선 기판(120)에 형성되어 있는 그라운드 도체 패턴(121)에 접속되어 있다. 또한, 그라운드 도체 패턴(121)으로부터 도체 패턴(122)이 연장되어 있고, 그 선단에 접속부(CP3)가 형성되어 있다. 이 접속부(CP3)에는 가동 프로브 핀이 마련되어 있고, 이 가동 프로브 핀은 제2 하우징 도체부(220)에 접촉하여 전기적으로 접속된다. 따라서, 본 실시형태에서는, 그라운드 도체 패턴(121), 도체 패턴(122), 제2 하우징 도체부(220), 및 제2 도체부(21A, 21B)에 의한 전류 경로가 형성되어 있다. 본 실시형태에서, 그라운드 도체 패턴(121), 제2 하우징 도체부(220) 및 도체 패턴(122)은 본 발명의 "도전성 부재"에 상당한다.
그 외의 구성은 제18 실시형태에서 나타낸 안테나 장치와 동일하다.
≪제20 실시형태≫
제20 실시형태에서는, 전자기기 하우징의 도체부를 면 형상 도체로 이용한 안테나 장치 및 그것을 포함하는 전자기기의 예를 나타낸다. 제18 실시형태와는, 제1 하우징 도체부(210)와 제2 하우징 도체부(220)가 배선 기판(120)에 형성된 도체 패턴(122)을 통해 접속되어 있는 점에서 다르다. 그 외의 구성은 제18 실시형태에서 나타낸 것과 동일하다.
도 45는 제20 실시형태에 따른 전자기기(304)의 주요부의 평면도이다. 단, 도 45에서는 하우징 수지부가 없는 상태로 나타내고 있다.
제18 실시형태의 안테나 장치와 달리, 제1 하우징 도체부(210)와 제2 하우징 도체부(220)는 배선 기판(120)에 형성된 도체 패턴(122)을 통해 접속되어 있다. 즉, 도체 패턴(122)의 양단에 접속부(CP3, CP4)가 형성되어 있고, 이 접속부(CP3, CP4)에는 각각 가동 프로브 핀이 마련되어 있으며, 이 가동 프로브 핀은 하우징의 제1 하우징 도체부(210) 및 제2 하우징 도체부(220)에 각각 접촉하여 전기적으로 접속된다. 따라서, 본 실시형태에서는, 제1 하우징 도체부(210), 도체 패턴(122), 제2 하우징 도체부(220), 및 제2 도체부(21A, 21B)에 의한 전류 경로가 형성되어 있다. 본 실시형태에서, 제1 하우징 도체부(210), 제2 하우징 도체부(220) 및 도체 패턴(122)은 본 발명의 "도전성 부재"에 상당한다.
그 외의 구성은 제18 실시형태에서 나타낸 안테나 장치와 동일하다.
이상의 몇개의 실시형태에서는, "제1 도체부" 또는 "제2 도체부"로서, 전자기기 하우징의 도체부를 이용하는 예를 나타냈지만, "제1 도체부" 또는 "제2 도체부"로서, 전자기기의 내부의 섀시나 배터리 등의 금속부를 이용해도 된다.
각 실시형태에서는, 배선 기판 등에 실장되는 부품이 칩 커패시터 등의 칩 부품인 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 리드 단자 타입의 부품이나 플렉시블 기재에 형성된 소자 등이어도 된다.
마지막으로, 상술한 실시형태의 설명은 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것이 아니다. 당업자에게 있어 변형 및 변경이 적절히 가능하다. 본 발명의 범위는 상술한 실시형태가 아니라, 특허청구범위에 의해 나타난다. 또한, 본 발명의 범위에는, 특허청구범위 내와 균등한 범위 내에서의 실시형태로부터의 변경이 포함된다.
AC: 코일 소자 배치부
C11, C12, C21, C22: 커패시터
C3: 커패시터
CP1~CP8: 접속부
E1: 코일 소자의 제1 단
E2: 코일 소자의 제2단
G1: 간극(커패시터의 접속부)
L1, L2, L21, L22, L3: 인덕터
MC: 정합 회로
OP: 도체 개구
OP1: 제1 도체 개구
OP2: 제2 도체 개구
SL: 슬릿
3: 커패시터
7a~7q: 기재층
10: 루프 형상 도체
11: 제1 도체부
11A, 11B: 제1 도체부의 연신부
14, 15: 코일 소자 접속 패드
20: 코일 소자
21, 21A, 21B: 제2 도체부
22A, 22B: 보조 코일 접속 패드
40: 코일 소자
60: 표시·조작 패널
70: 다층 기판
71A, 71B, 71E, 71F, 71G, 71H: 선 형상 도체
71C, 71D: 단면 도체
72A, 72B, 73A, 73B, 74: 선 형상 도체
78: 결합 코일의 코일 도체
81, 82: 단면 도체
92A, 93A: 단자
92B, 93B: 외부 접속 도체
94, 95: 단자
110: 배선 기판
111: 면 형상 도체
120: 배선 기판
121: 그라운드 도체 패턴
122: 도체 패턴
210, 210A, 210B: 제1 하우징 도체부
220: 제2 하우징 도체부
230: 하우징 도체 접속부
240: 하우징 수지부
301: 안테나 장치
301X, 301Y, 301Z: 비교예의 안테나 장치
303, 304: 전자기기
310: RFIC
402: 전자기기
410: 비자성체층
410a, 410b, 410c, 410d: 입출력 단자
411, 412, 413, 414, 415: 자성체층
411a, 412a, 413a, 414a, 415a: 코일용 도체 패턴
413b: 보조 코일 패턴
500: 통신 상대 안테나
C11, C12, C21, C22: 커패시터
C3: 커패시터
CP1~CP8: 접속부
E1: 코일 소자의 제1 단
E2: 코일 소자의 제2단
G1: 간극(커패시터의 접속부)
L1, L2, L21, L22, L3: 인덕터
MC: 정합 회로
OP: 도체 개구
OP1: 제1 도체 개구
OP2: 제2 도체 개구
SL: 슬릿
3: 커패시터
7a~7q: 기재층
10: 루프 형상 도체
11: 제1 도체부
11A, 11B: 제1 도체부의 연신부
14, 15: 코일 소자 접속 패드
20: 코일 소자
21, 21A, 21B: 제2 도체부
22A, 22B: 보조 코일 접속 패드
40: 코일 소자
60: 표시·조작 패널
70: 다층 기판
71A, 71B, 71E, 71F, 71G, 71H: 선 형상 도체
71C, 71D: 단면 도체
72A, 72B, 73A, 73B, 74: 선 형상 도체
78: 결합 코일의 코일 도체
81, 82: 단면 도체
92A, 93A: 단자
92B, 93B: 외부 접속 도체
94, 95: 단자
110: 배선 기판
111: 면 형상 도체
120: 배선 기판
121: 그라운드 도체 패턴
122: 도체 패턴
210, 210A, 210B: 제1 하우징 도체부
220: 제2 하우징 도체부
230: 하우징 도체 접속부
240: 하우징 수지부
301: 안테나 장치
301X, 301Y, 301Z: 비교예의 안테나 장치
303, 304: 전자기기
310: RFIC
402: 전자기기
410: 비자성체층
410a, 410b, 410c, 410d: 입출력 단자
411, 412, 413, 414, 415: 자성체층
411a, 412a, 413a, 414a, 415a: 코일용 도체 패턴
413b: 보조 코일 패턴
500: 통신 상대 안테나
Claims (5)
- 기재와,
도전성 부재와,
급전 회로가 접속되는 결합 코일을 가지는 코일 소자와,
커패시터(capacitor)를 포함하고,
상기 도전성 부재는 도체 개구 및 상기 도전성 부재의 바깥가장자리와 상기 도체 개구를 연접하는 간극을 가지며,
상기 커패시터는 상기 간극을 가로지르도록 배치되고,
상기 도전성 부재는 상기 커패시터와 함께 루프 형상의 전류 경로를 형성하며,
상기 결합 코일은 상기 루프 형상의 전류 경로에 자계(磁界) 결합하고,
상기 도전성 부재는 면 형상의 도체 패턴을 가지며,
상기 결합 코일의 코일 권회축(卷回軸; winding axis)은 상기 기재의 면에 직교 또는 실질적으로 직교하고,
상기 도체 패턴의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때, 상기 결합 코일의 코일 개구는 상기 도체 개구에 겹치는 것을 특징으로 하는 안테나 장치. - 제1항에 있어서,
상기 도전성 부재의 적어도 일부는 그라운드 도체 패턴인 것을 특징으로 하는 안테나 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 커패시터는 상기 도전성 부재의 바깥가장자리에 근접하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 루프 형상의 전류 경로는 공진 회로를 구성하고,
상기 공진 회로의 공진 주파수는 통신 주파수대인 것을 특징으로 하는 안테나 장치. - 안테나 장치를 포함하는 전자기기에 있어서,
상기 안테나 장치는
기재와,
도전성 부재와,
급전 회로가 접속되는 결합 코일을 가지는 코일 소자와,
커패시터를 포함하고,
상기 도전성 부재는 도체 개구 및 상기 도전성 부재의 바깥가장자리와 상기 도체 개구를 연접하는 간극을 가지며,
상기 커패시터는 상기 간극을 가로지르도록 배치되고,
상기 도전성 부재는 상기 커패시터와 함께 루프 형상의 전류 경로를 형성하며,
상기 결합 코일은 상기 루프 형상의 전류 경로에 자계 결합하고,
상기 도전성 부재는 면 형상의 도체 패턴을 가지며,
상기 결합 코일의 코일 권회축은 상기 기재의 면에 직교 또는 실질적으로 직교하고,
상기 도체 패턴의 주면에 수직인 방향으로 보았을 때, 상기 결합 코일의 코일 개구는 상기 도체 개구에 겹치는 것을 특징으로 하는 전자기기.
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