TWI611632B - 電子機器及天線裝置 - Google Patents
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Abstract
提供使用不損害特性、實現薄型化、亦能搭載於經狹小化之空間之線圈模組之電子機器及天線裝置。具有線圈模組(1)，該線圈模組具備捲繞成面狀之環狀之天線線圈(5)、以及藉由磁性材料形成且與天線線圈(5)之至少一部分重疊之片狀磁性片(4)；線圈模組(1)中，天線線圈(5)之一部分與殼體之內部構造物(10)重疊，且磁性片(4)設於天線線圈(5)之與內部構造物(10)重疊之面側之不與內部構造物(10)重疊之位置。
Description
本發明係關於內藏有具備環形線圈與磁性片之線圈模組之電子機器及天線裝置。本申請係以日本2012年10月17日申請之日本專利申請號特願2012-230266及2013年2月6日申請之日本專利申請號特願2013-021617為基礎主張優先權，參照此申請並沿用於本申請。
在近年之無線通訊機器中，搭載有電話通訊用天線、GPS用天線、無線LAN/BLUETOOTH(註冊商標)用天線、進而有RFID(Radio Frequency Identification)之類的複數個RF天線。除此之外，隨著非接觸充電之導入，亦開始有搭載電力傳送用之環形線圈。非接觸充電方式所使用之電力傳送方式，可舉出電磁感應方式、電波收訊方式、磁共振方式等。此等方式均係利用一次側線圈與二次側線圈間之電磁感應或磁共振，但在例如非接觸充電之Qi規格或RFID之NFC(Near Field Communication)規格中係利用電磁感應。
此等天線，即使設計為以天線單體即能得到目的頻率中最大之特性，但在實際構裝於電子機器後，則難以得到目的之特性。此係由於天線周邊之磁場成分與位於周邊之金屬等產生干涉(耦合)，而天線線圈之電感實質地減少，因而使共振頻率偏移所導致。又，因著電感之實質減少，收訊感度亦降低。作為此等問題之對策，可藉由使由肥粒鐵等磁性材料所
構成之磁性屏蔽材介在於天線線圈與存在於其周邊之金屬之間，以將從天線線圈產生之磁通聚集於磁性屏蔽材，據以減低金屬導致之干涉。
專利文獻1：日本特開2008-35464號公報
伴隨著攜帶終端機器等電子機器之小型化、高功能化導致之零件數量增加、消耗電力增加導致之電池容量增加等，在電子機器殼體內，為了搭載如上述之線圈模組而被分配之空間變得極小。因此，為了將RFID用之天線模組或非接觸充電用之充電模組搭載於經狹小化之空間，使模組薄型化之要求變得越來越強。
此處，如如圖17A及圖17B所示，一般之天線模組60，係將磁通收集用之磁性片62藉由塗布有接著劑之接著劑層63貼附於螺旋線圈狀之天線線圈61的構成。接著，如圖18所示，片狀之天線模組60在搭載於電子機器時，為了控制配置空間，大多數之情形係配置於電池65之與金屬殼體65a之主面部重疊之位置。
因此，此電子機器，由於除了電池65之厚度以外亦增加天線模組60整體之厚度，因此被要求要更薄型化。另一方面，由於若為了謀求天線模組60整體之薄型化而將磁性片62形成得較薄，則磁屏蔽之效果會減少，對通訊特性造成影響，因此謀求薄型化亦有其極限。
因此，本發明之目的在於，提供使用不損害線圈模組之特性、實現薄型化、亦能搭載於經狹小化之空間之線圈模組之電子機器。
為了解決上述問題，本發明之電子機器，具備線圈模組，
該線圈模組具有捲繞成面狀之環形線圈、以及藉由磁性材料形成且與上述環形線圈之至少一部分重疊之片狀磁性片；上述線圈模組中，上述環形線圈之一部分與殼體之內部構造物重疊，且上述磁性片設於上述環形線圈之與上述內部構造物重疊之面側之不與上述內部構造物重疊之位置。
又，本發明之電子機器，具備：線圈模組，具有捲繞成面狀之環形線圈、以及藉由磁性材料形成且與該環形線圈之至少一部分重疊之片狀磁性片。又，線圈模組中，環形線圈之一部分與連接於此電子機器殼體之內部構造物之導電體重疊，磁性片係在與導電體重疊之環形線圈之面相反之側設於不與導電體重疊之位置。
又，本發明之天線裝置，係組裝於電子機器，透過電磁場訊號與外部機器通訊。此天線裝置，具備：線圈模組，具有捲繞成面狀之環形線圈、以及藉由磁性材料形成且與環形線圈之至少一部分重疊之片狀磁性片，該線圈模組設於構成電子機器之殼體之一方構件之內面；以及構成一方構件之一部分之導電體。又，線圈模組中，環形線圈之一部分與導電體重疊，且磁性片係在與導電體重疊之環形線圈相反之側設於不與導電體重疊之位置。
根據本發明，由於磁性片設於不與內部構造物或導電體重疊之位置，因此在電子機器殼體內，線圈模組中僅環形線圈與內部構造物或導電體重疊，磁性片則不重疊。因此電子機器殼體在內部構造物之厚度方向上能謀求薄型化磁性片及接著劑層之厚度量。
又，本發明中，藉由磁性片配置於內部構造物之主面部或導電體之側緣部附近，而能以良好效率引入強磁場領域中之較多磁通，而
能維持線圈模組之特性並加以提升。
1‧‧‧線圈模組
1a‧‧‧重疊部
1b‧‧‧突出部
4‧‧‧磁性片
5‧‧‧天線線圈
6‧‧‧接著劑層
7‧‧‧可撓性基板
10‧‧‧內部構造物
10a‧‧‧主面部
10b‧‧‧端部
11‧‧‧金屬箔
11a‧‧‧接著劑層
11b‧‧‧高導電率金屬
11c‧‧‧絕緣層
11d‧‧‧端部
20‧‧‧電子機器殼體
20a‧‧‧側壁
20b,20c‧‧‧殼體構件
21a‧‧‧金屬罩
21b‧‧‧樹脂部分
30‧‧‧攜帶電話
40‧‧‧無線通訊系統
41‧‧‧讀寫器
42‧‧‧記憶體模組
43‧‧‧天線
44‧‧‧控制基板
45‧‧‧電池罐
45a‧‧‧主面部
圖1A係顯示適用本發明之線圈模組之俯視圖，圖1B係剖面圖。
圖2A係顯示本發明之電子機器殼體內部之線圈模組之配置之俯視圖，圖2B係剖面圖。
圖3係顯示適用本發明之線圈模組其他例之俯視圖。
圖4係顯示適用本發明之線圈模組其他例之俯視圖。
圖5A及圖5B係顯示適用本發明之線圈模組其他例之俯視圖。
圖6係顯示適用本發明之線圈模組其他例之俯視圖。
圖7係顯示本發明之電子機器殼體內部之線圈模組之其他配置之剖面圖，係用以說明藉由內部構造物及磁性片之配置使磁場集中的圖。
圖8A及圖8B係顯示本發明之電子機器殼體內部之線圈模組之其他配置之剖面圖，係用以說明藉由內部構造物、金屬箔及磁性片之配置使磁場集中的圖。
圖9係顯示本發明之電子機器殼體內部之線圈模組之其他配置之剖面圖。
圖10係顯示在由分割成兩個之殼體構件構成之殼體中之一方其一部分以金屬構成時線圈模組之一部分配置成覆蓋金屬部分之構成例之圖。
圖11A及圖11B係顯示磁性片之配置之變化之圖。
圖12係顯示無線通訊系統之概略構成之立體圖。
圖13係顯示比較例之構成之立體圖。
圖14係顯示實施例之構成之立體圖。
圖15係顯示比較例之耦合係數與讀寫器之移動距離之關聯之圖表。
圖16係顯示實施例及比較例之耦合係數與讀寫器之移動距離之關聯之圖表。
圖17A係顯示習知之天線模組之俯視圖，圖17B係厚度方向之剖面圖。
圖18係顯示使用習知之天線模組之電子機器殼體內部之剖面圖。
以下，參照圖式詳細說明用以實施適用本發明之電子機器。此外，本發明不僅限定於以下實施形態，當然能在不脫離本發明要旨之範圍內進行各種變更。又，圖式為示意顯示，因此各尺寸之比例等有與現實之構件相異之情形。具體之尺寸等應參酌以下說明判斷之。又，當然在圖式相互間亦包含彼此尺寸之關係或比例相異之部分。
適用了本發明之線圈模組1係組裝於攜帶電話等電子機器，係實現近距離無線通訊功能者。具體而言，適用了本發明之線圈模組1如圖1所示，係NFC等RFID用之模組，具備藉由磁性材料形成之片狀之磁性片4、設於磁性片4上且旋繞成面狀之螺旋線圈狀之天線線圈5。
磁性片4例如由NiZn系肥粒鐵之燒結體構成。預先於高溫環境下，燒結較薄且塗布為片材狀之肥粒鐵粒子，藉此使其成為片材，其後以既定形狀進行脫模，藉此形成磁性片4。或者，亦可預先以與最終形狀相同之形狀，將肥粒鐵粒子塗布為片狀且進行燒結，藉此形成磁性片4。此外，對於磁性片4而言，亦可將肥粒鐵粒子填入至具有長方形剖面之模具，
將肥粒鐵粒子燒結為俯視矩形狀的長方體，且較薄地切割該燒結體，藉此獲得既定之形狀。
此外，磁性片4亦可包含由軟磁性粉末構成之磁性粒子與作為結合材之樹脂。
又，磁性粒子可使用肥粒鐵等氧化物磁性體、鐵矽鋁合金、坡莫合金等Fe系、Co系、Ni系、Fe-Ni系、Fe-Co系、Fe-Al系、Fe-Si系、Fe-Si-Al系、Fe-Ni-Si-Al系等結晶系、微結晶系磁性體、或者Fe-Si-B系、Fe-Si-B-C系、Co-Si-B系、Co-Zr系、Co-Nb系、Co-Ta系等非晶質金屬磁性體之粒子。
其中，NFC等RFID用天線模組中所使用之磁性片4可較佳地使用上述NiZn系肥粒鐵作為磁性材料。
結合材可使用因熱、紫外線照射等而硬化之樹脂等。例如可使用環氧樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、尿素樹脂、不飽和聚酯等樹脂、或者聚矽氧橡膠、胺酯橡膠、丙烯酸橡膠、丁基橡膠、乙丙烯橡膠等眾所周知之材料作為結合材。此外，對於結合材而言，亦可於上述樹脂或橡膠中，適量地添加阻燃劑、反應調節劑、交聯劑或矽烷耦合劑等表面處理劑。
此外，磁性片4並非僅限於由單一之磁性材料構成之情形，亦可混合地使用兩種以上之磁性材料，或者亦可積層為多個層而形成。又，磁性片4可為相同之磁性材料，亦可選擇磁性粒子之複數種粒徑及/或形狀而進行混合，或者亦可積層為多個層而形成。
天線線圈5係於由聚醯亞胺等形成之可撓性基板7上，呈
螺旋線圈狀地形成由Cu箔等構成之導電圖案而成。
磁性片4，係隔著接著劑層6重疊於可撓性基板7之一面7a上。接著劑層6能使用接著劑或接著帶等公知物品。又，磁性片4與天線線圈5之至少一部分重疊。藉此，線圈模組1以良好效率將磁通引入天線線圈5，藉由與讀寫器感應耦合而磁耦合，接收經調變之電磁波。受訊訊號，經由與天線線圈5連續之端子部被供應至記憶體。
此處，線圈模組1如圖2所示，具有天線線圈5之一部分與電子機器殼體之內部構造物10重疊之重疊部1a、以及較內部構造物10之主面部10a更往外側突出之突出部1b。線圈模組1中，磁性片4係設於該天線線圈5之與內部構造物10重疊之面側之不與內部構造物10重疊之位置、亦即突出部1b。
此處，內部構造物10，具有與進行通訊之讀寫器對向之主面部10a，片狀之線圈模組1，係重疊配置於此主面部10a。亦即，線圈模組1，配置成形成有天線線圈5之可撓性基板7一部分與設於電子機器殼體內之電池罐等內部構造物10重疊且從此內部構造物10之外緣部往外側突出。
藉此，線圈模組1中，天線線圈5亦一部分與內部構造物10重疊且另一部分不與內部構造物10重疊。又，磁性片4，係重疊於該天線線圈5之與內部構造物10重疊之面側之天線線圈5不與內部構造物10重疊之位置。
因此，線圈模組1，設於突出部1b之磁性片4不與電池罐
等內部構造物10重疊。藉此，在此電子機器殼體內，線圈模組1中僅形成有天線線圈5之可撓性基板7與內部構造物10重疊，磁性片4則不重疊。因此，電子機器殼體，在內部構造物10之厚度方向上能謀求薄型化磁性片4及接著劑層之厚度量。
例如，磁性片4若確保0.3~0.4mm程度之厚度，則在磁屏蔽效果上較佳，由於攜帶電話之殼體厚度為7mm程度，因此可謂能使殼體厚度薄磁性片4及接著劑層之厚度相加後之量的效果較大。
又，線圈模組1，由於在不與內部構造物10重疊之突出部1b中磁性片4與天線線圈5重疊配置，因此能有效率地引入磁場，不會損害通訊特性。特別是，由於流向內部構造物10之主面部10a之磁通會藉由主面部10a而往兩側緣流動，因此主面部10a之兩側緣部之磁場強度高。接著，線圈模組1中，藉由磁性片4配置於內部構造物10之主面部10a之側緣部附近，而能以良好效率引入強磁場領域中之較多磁通，而能使線圈模組1之通訊特性提升。
特別是，在內部構造物10為電池罐等金屬體之情形，線圈模組1周邊之磁場成分與金屬體干涉(耦合)而天線線圈5之電感實質地減少，而有共振頻率偏移之虞，且因著電感之實質減少，而有收訊感度降低之虞。然而，線圈模組1中，藉由使磁性片4介在於天線線圈5之至少一部分，將磁通集中於磁性片4，藉此能使金屬體造成之干涉減低。
又，如圖1所示，線圈模組1，亦可將不與內部構造物10重疊之突出部1b設於內部構造物10之主面部10a兩側，於兩側之突出部1b形成天線
線圈5之隔著中心之一方側及另一方側，且使磁性片4與天線線圈5之該一方側及另一方側重疊。
此情形亦同樣地，線圈模組1中，藉由將磁性片4設於突出部1b，不將磁性片4貼附於與內部構造物10重疊之位置即能謀求包含內部構造物10之電子機器殼體之薄型化。又，線圈模組1，藉由設於天線線圈5之隔著中心之一方側及另一方側之各磁性片4，引入在內部構造物10之主面部10a往兩側緣流動之磁通，而能於天線線圈5之一方側及另一方側以良好效率使相同方向之電流產生，並防止彼此相反方向之電流產生，藉此能進行效率良好之通訊。
此外，如圖3所示，線圈模組1，亦可將與內部構造物10之重疊部形成至主面部10a之一側緣，且將突出部1b設於內部構造物10之主面部10a之另一方側，並於突出部1b形成天線線圈5之隔著中心之另一方側，且使磁性片4與天線線圈5該一方側重疊。進而，如圖4所示，線圈模組1，亦可將突出部1b沿著內部構造物10之主面部10a之三邊設置，於各邊之突出部1b形成天線線圈5之隔著中心之三方之各一方側，且分別重疊磁性片4。
此等情形亦同樣地，能謀求包含了內部構造物10之電子機器殼體之薄型化，且能藉由磁性片4引入往主面部10a之兩側緣流動之磁通，而維持通訊特性。
又，如圖5所示，線圈模組1，亦可在使磁性片4與形成於突出部1b之天線線圈5之該一方側及/或另一方側重疊之情形下，使磁性片4與天線
線圈5之一方側及/或另一方側重疊。又，如圖6所示，線圈模組1，亦可使磁性片4僅與形成於突出部1b之天線線圈5之一方側或另一方側重疊。藉此，在於突出部1b上配置開關或按鈕等其他構成零件之情形，亦能不與該構成零件干涉地配置磁性片4。此情形亦同樣地，藉由於突出部1b設置磁性片4，而能以良好效率引入磁通，並維持、提升通訊特性。
又，如圖7所示，線圈模組1，亦可使天線線圈5之中心C配合內部構造物10之主面部10a之外緣部來配置。亦即，天線線圈5隔著中心C而一方側形成於重疊部1a，另一方側則形成於突出部1b，且於該另一方側貼附磁性片4。
藉此，線圈模組1，能減輕通過天線線圈5之來自讀寫器之磁通F，在線圈之導線往一方向旋繞之環形線圈之一方側與線圈之導線往另一方向旋繞之之環形線圈之另一方側使相反方向之電流產生，而無法以良好效率耦合的問題。
亦即，如圖7所示，線圈模組1中，由於在與內部構造物10之主面部10a重疊之重疊部1a未設有磁性片4，因此重疊部1a周邊之磁場成分與構成主面部10a之金屬干涉，收訊感度降低。另一方面，線圈模組1，係藉由在不與內部構造物10之主面部10a重疊之突出部1b設置磁性片4，而以良好效率引入磁通。藉此，可抑制在重疊部1a之耦合，使在突出部1b產生之電流之相反方向之電流量相對較低，且重疊部1a往突出部1b誘導磁通，促進在突出部1b之耦合，而能謀求通訊特性之提昇。
又，來自讀寫器之磁場，雖會與構成內部構造物10之主面
部10a之金屬干涉，但係以沿著內部構造物10之方式、亦即圖中Y軸方向往內部構造物10之端部流動。由於在內部構造物10之端部10b附近(圖中虛線之圓內D)，磁通係聚集，磁場之強度增強，且增強之磁場被導至設於突出部1b之磁性片4，因此天線之感度提高，能謀求通訊特性之提升。
如上所述，可藉由具有導電性之內部構造物10之端部10b之位置，使天線之感度提升。另一方面，一般而言電子機器之內部狹窄，各零件、各模組等內部構造物之配置自由度較少。因此，大多情形下，難以將內部構造物10之端部10b之位置與磁性片4之位置設定於上述之位置。接著，敘述即使係如上述般各零件等之配置自由度少時亦能於有限空間搭載實現高通訊性能之天線之手法。
如圖8A所示，於電子機器內部存在電池包等內部構造物10。此處，在因其他零件等而造成之配置限制，而無法將構成天線之線圈模組1接近內部構造物10來配置時，係將Cu等具有高導電率之導電體所構成之金屬箔11配置成覆蓋線圈模組1之一部分。此情形下，金屬箔11之端部11d較佳為配置於線圈模組1之中心C附近，金屬箔11之另一端部則配置成接近內部構造物10或附近。內部構造物10雖較佳為電池包之金屬罐之類的金屬製，但金屬箔11與內部構造物10並不一定需要電連接。如上述，藉由配置金屬箔11，於金屬箔11重疊之面之相反側之面配置磁性片4，從讀寫器放射之電波之磁通即會集中於金屬箔11之端部11d附近。磁場F由於會被導至設於突出部之磁性片4，因此天線之感度提高，能謀求通訊特性之提升。
金屬箔11例如圖8B所示，亦可具有藉由在Cu等高導電率金屬11b之一面塗布接著劑而形成之接著劑層11a與形成於另一面之由樹脂等構成之絕緣層11c。將接著劑層11a連接成接觸於可撓性基板7及內部構造物10。金屬箔11藉由絕緣層11c而從其他構成零件等金屬部分被絕緣。
藉由以覆蓋配置於電子機器內部之構成天線之線圈模組1之一部分之方式貼附金屬箔11，而能使線圈模組1之位置與金屬箔11之位置最佳化，不拘電子機器之內部構造為何，均能使天線性能最佳化。
又，如上述藉由準備由經雙面加工之金屬箔11構成之帶體，可在之後於天線近旁、周邊附加金屬箔11，而亦能將天線之收訊感度調整成最佳。
又，如圖9所示，線圈模組1中，不與內部構造物10重疊之突出部1b，亦可視電子機器之殼體20之側壁20a或其他構成零件等之形狀來加以彎折。例如，線圈模組1，在殼體20之側壁20a為彎曲時，藉由依據此側壁來彎折突出部1b，而能收納於經省空間化後之殼體20內。此外，突出部1b亦可沿殼體20之側壁20a之曲面來彎曲成圓弧狀(曲面狀)。
又，如圖10所示，如智慧型手機之電子機器之殼體20，係由於內面搭載線圈模組1之一殼體構件20b、包含電池包之電池罐45或CPU等之本體之控制電路等搭載於控制基板44上之另一殼體構件20c構成。殼體20係藉由對一殼體構件20b加蓋，而結合於包含電池罐45等之殼體構件20c。殼體構件20b,20c藉由彼此螺固或卡合爪與卡合孔之組合等周知方法，而結合
成能裝卸。於殼體構件20b，除了線圈模組1外，亦可預先以單一或複合之方式搭載攝影模組等其他功能模組。搭載有線圈模組1等功能模組之殼體構件20b，亦可係被智慧型手機之使用者從殼體構件20c拆卸，並安裝搭載其他功能模組之殼體構件。
殼體構件20b，為了補足電子機器本身為了呈現美觀之設計上目的或殼體之薄型化導致之強度不足，而藉由將鎂合金等金屬材料與樹脂材料複合地組合而成之複合材料來形成的情形日益增加。亦即，殼體構件20b包含由金屬材料構成之金屬罩部21a、由樹脂材料構成之樹脂部分21b。
於被蓋狀使用之殼體構件20b預先搭載有線圈模組1，線圈模組1配置成包含天線線圈5之面隔著殼體構件20b對向於讀寫器。較佳為，線圈模組1配置於殼體構件20b之外周壁附近。如圖10所示，天線線圈5之一部分配置成覆蓋構成殼體構件20b之金屬罩21a。天線線圈5，最好係配置成金屬罩21a之端部接近天線線圈5之中心C。
如上所述，藉由配置線圈模組1，天線線圈5之中心C附近(圖中之D圓內)之磁場強度增強，磁場被導至線圈模組1上之磁性片4。藉此，能使通訊特性穩定。
如圖11A所示，為了使通訊特性更加穩定，磁性片4亦可較天線線圈5之中心C更往金屬部分21a側延設。如圖11B所示，藉由使磁性片4較天線線圈5之中心C更往金屬部分21a側延設，而能得到更穩定之通訊特性。此外，天線線圈5如圖8所示，即使在位於另一殼體側之情形，亦可藉由使磁性片4之位置延設而實現更穩定之通訊特性。又，當
然亦可如圖9所示，將突出部1b配合殼體之側壁形狀彎折或加工成曲面狀。又，為了謀求基材之強度或美觀提昇，亦可藉由樹脂等形成殼體構件20b整體之基材，並藉由對其內面或外面進行金屬塗布來構成金屬罩部。在此種情形亦同樣地，天線線圈5之一部分配置成覆蓋金屬罩21a之一部分。
其次，說明藉由線圈模組1之近距離無線通訊功能。例如圖12所示，線圈模組1係組裝於例如攜帶電話30之殼體20內部，線圈模組1作為RFID用之無線通訊系統40來使用。
無線通訊系統40係讀寫器41與線圈模組1一起對組裝於攜帶電話30之記憶體模組42進行存取者。此處，線圈模組1與讀寫器41係配置成在三維正交座標系xyz之xy平面中彼此對向。
讀寫器41係發揮對在xy平面中彼此對向之線圈模組1之天線線圈5於z軸方向發送磁場之發訊器功能，具體而言，具備對天線線圈5發送磁場之天線43、以及與記憶體模組42進行通訊之控制基板44。
亦即，讀寫器41配設有與天線43電連接之控制基板44。於此控制基板44構裝有由一個或複數個積體電路晶片等電子零件構成之控制電路。此控制電路係根據透過天線線圈5而從記憶體模組42接收之資料執行各種處理。例如，在控制電路對記憶體模組42發送資料時，係將資料編碼，根據已編碼之資料調變既定頻率(例如13.56MHz)之載波，增幅已調變之調變訊號，以已增幅之調變訊號驅動天線43。又，控制電路在從記憶體模組42讀出資料時，係增幅以天線43接收之資料之調變訊號，將已增幅之資料之調變訊號解調，將已解調之資料解碼。此外，控制電路係使用在
一般讀寫器使用之編碼方式及調變方式，例如使用曼徹斯特編碼方式或ASK(Amplitude Shift Keying)調變方式。
線圈模組1，由天線線圈5接收從讀寫器41發送之磁場而與讀寫器41感應耦合，將訊號供應至組裝於攜帶電話30之記憶媒體即記憶體模組42。
天線線圈5在接收從讀寫器41發訊之磁場後，與讀寫器41藉由感應耦合而磁氣耦合，接收經調變之電磁波，透過端子部8a、8b將收訊訊號供應至記憶體模組42。
記憶體模組42藉由流動於天線線圈5之電流而被驅動，與讀寫器41之間進行通訊。具體而言，記憶體模組42係將所接收之調變訊號解調，將已解調之資料解碼，並將已解碼之資料寫入該記憶體模組42所具有之內部記憶體。又，記憶體模組42從內部記憶體讀出對讀寫器41發送之資料，將所讀出之資料編碼，根據已編碼之資料將載波調變，並將透過藉由感應耦合而磁氣耦合之天線線圈5所調變之電波發送至讀寫器41。
以上，雖說明作為本發明之線圈模組1而適用於RFID用之天線模組之情形為例，但本發明除了可適用於RFID用之天線模組以外，亦可適用於例如Qi等非接觸充電用之模組或其他之天線模組。
其次，說明將適用本發明之線圈模組1與習知之線圈模組加以比較之實施例。實施例及比較例，均如圖13及圖14所示，使線圈模組與讀寫器對向配置，以模擬求出使讀寫器徐徐地往圖13及圖14中箭頭Y軸方向移動時之k值之變化。
如圖13所示，比較例之天線裝置50中，係針對使線圈模組50整體重疊於金屬製之電池罐45之主面部45a，使線圈模組50與讀寫器41對向，而使讀寫器41與線圈模組50之相對位置關係變化時之通訊特性進行了評估。
作為具體之評估條件，如下所述。亦即，設讀寫器41之天線43為以XY軸方向規定之外形70mm×70mm且1.5mm節距之2匝線圈。又，電池罐45，為以XY軸方向規定之尺寸60mm×50mm×5mm之鋁塊。設線圈模組50之天線線圈51為以XY軸方向規定之外形50mm×40mm且1mm節距之4匝線圈。線圈模組50之磁性片52，係使用以保護膜覆蓋非透磁率120、厚度0.2mm之肥粒鐵片者，透過接著劑層接著於天線線圈51之全面。
電池罐45之主面部45a與天線線圈51之距離為0.5mm。進而，以Z軸方向規定之從讀寫器41之天線43至天線線圈51之距離為40mm。於視為電子機器殼體之不鏽鋼製之補強板53上，依序重疊有電池罐45、線圈模組50。
此處，作為顯示讀寫器41與天線線圈51之相對位置關係之值，使用下述a。亦即，a係在假定通過讀寫器41之天線43中心之Z軸方向之軸線43a與通過天線線圈51中心之Z軸方向之軸線51a時，從兩軸線43a,51a一致之位置使讀寫器41往圖13中箭頭Y方向移動時之兩軸線43a,51a間之距離。
在上述條件下，模擬求出使a之值從0mm變化至30mm為止時之天線線圈51之耦合係數。耦合係數之變化係顯示於圖15。
本實施例中，如圖14所示，使用具備與金屬製之電池罐45重疊之重疊部1a與較電池罐45之一側緣往外方突出之突出部1b之線圈模組1。於突出部1b形成天線線圈5之一部分，且貼附有磁性片4。又，本實施例亦同樣地，使線圈模組1與讀寫器41對向，針對使讀寫器41與線圈模組1之相對位置關係變化時之通訊特性進行了評估。
具體之評估條件，關於讀寫器41、電池罐45、補強板53、從讀寫器41之天線43至天線線圈5為止之距離，係與上述之比較例相同。設線圈模組1之天線線圈5為與比較例之天線線圈51大致相同面積，以XY軸方向規定之外形30.3mm×60mm且1.5mm節距之2匝線圈。磁性片4與比較例之磁性片52相同，係使用以保護膜覆蓋非透磁率120、厚度0.2mm之肥粒鐵片者，透過接著劑層接著於線圈模組1之突出部1b。實施例之磁性片4相較於比較例之磁性片52，係將肥粒鐵之使用料削減至20%。
實施例中，由於在與電池罐45重疊之重疊部1a未設有磁性片4，因此電池罐45之主面部45a與天線線圈5之距離為0.1mm。亦即，根據實施例之構成，相較於比較例之構成，能謀求於電池罐45之厚度方向薄型化0.4mm。其原因在於，根據實施例，除了磁性片4之厚度以外，亦削減了保護磁性片4之保護膜或貼附磁性片4之接著劑層之厚度。
又，實施例中，係於視為電子機器殼體之不鏽鋼製之補強板53上，依序重疊有電池罐45、線圈模組1。作為顯示讀寫器41與天線線圈5之相對位置關係之值，係與比較例同樣地，使用在假定通過讀寫器41之天線43中心之Z軸方向之軸線43a與通過天線線圈5中心之Z軸方向之軸線5a時，從兩軸線43a,5a一致之位置使讀寫器41往圖14中箭頭Y軸方
向移動時之兩軸線43a,5a間之距離a。
在上述條件下，模擬求出使a之值從0mm變化至30mm為止時之天線線圈5之耦合係數。耦合係數之變化係顯示於圖16。根據實施例，可知耦合係數較比較例更為提升。之所以如此，雖係因實施例在使讀寫器41移動於天線線圈5之長邊方向時之方面，相較於使讀寫器41移動於天線線圈51之短邊方向之比較例更為有利，但至少可說是實施例具有與比較例同等以上之耦合係數。
亦即，根據實施例之構成，不會損害線圈模組之特性，能謀求於電池罐45之厚度方向之薄形化，而能提供使用了於狹小空間亦能搭載之線圈模組之電子機器。
1‧‧‧線圈模組
1a‧‧‧重疊部
1b‧‧‧突出部
4‧‧‧磁性片
5‧‧‧天線線圈
6‧‧‧接著劑層
7‧‧‧可撓性基板
7a‧‧‧一面
10‧‧‧內部構造物
10a‧‧‧主面部
Claims (18)
- 一種電子機器，具備線圈模組，該線圈模組具有捲繞成面狀之環形線圈、以及藉由磁性材料形成且與上述環形線圈之至少一部分重疊之片狀磁性片；上述線圈模組中，上述環形線圈之一部分與殼體之內部構造物重疊，且上述磁性片設於上述環形線圈之與上述內部構造物重疊之面側之不與上述內部構造物重疊之位置。
- 如申請專利範圍第1項之電子機器，其中，上述內部構造物一部分或全部係金屬體。
- 如申請專利範圍第1項之電子機器，其中，上述線圈模組，係於不與上述內部構造物重疊之位置形成有上述環形線圈之隔著中心之一方側及/或另一方側，上述磁性片與上述環形線圈之一方側及/或另一方側重疊。
- 如申請專利範圍第3項之電子機器，其中，上述磁性片與上述環形線圈之上述一方側之一部分重疊。
- 如申請專利範圍第1或2項之電子機器，其中，上述線圈模組中，上述環形線圈中心係配合上述內部構造物之外緣部而設置。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之電子機器，其中，上述線圈模組中，不與上述內部構造物重疊之部分係被彎折。
- 一種電子機器，具備：線圈模組，具有捲繞成面狀之環形線圈、以及藉由磁性材料形成且與該環形線圈之至少一部分重疊之片狀磁性片；以及導電體，重疊於上述環形線圈之一部分； 上述磁性片係在與上述導電體重疊之上述環形線圈之面相反之側設於不與該導電體重疊之位置。
- 如申請專利範圍第7項之電子機器，其中，上述導電體一部分重疊或連接於殼體之內部構造物。
- 如申請專利範圍第8項之電子機器，其中，上述內部構造物一部分或全部係金屬體。
- 如申請專利範圍第7項之電子機器，其中，上述線圈模組，係於不與上述導電體重疊之位置形成有上述環形線圈之隔著中心之一方側及/或另一方側；上述磁性片與上述環形線圈之一方側及/或另一方側重疊。
- 如申請專利範圍第10項之電子機器，其中，上述磁性片與上述環形線圈之上述一方側之一部分重疊。
- 如申請專利範圍第7至9項中任一項之電子機器，其中，上述線圈模組中，上述環形線圈中心係配合上述導電體之外緣部而設置。
- 如申請專利範圍第7至11項中任一項之電子機器，其中，上述線圈模組中，不與上述導電體重疊之部分係被彎折。
- 一種天線裝置，係組裝於電子機器，透過電磁場訊號與外部機器通訊，其具備：線圈模組，具有捲繞成面狀之環形線圈、以及藉由磁性材料形成且與該環形線圈之至少一部分重疊之片狀磁性片，該線圈模組設於構成上述電子機器之殼體之一方構件之內面；以及導電體，構成上述一方構件之一部分； 上述線圈模組中，上述環形線圈之一部分與上述導電體重疊，且上述磁性片係在與該導電體重疊之該環形線圈之面側相反之側設於不與該導電體重疊之位置。
- 如申請專利範圍第14項之天線裝置，其中，上述線圈模組，係於不與上述導電體重疊之位置形成有上述環形線圈之隔著中心之一方側及/或另一方側，上述磁性片與上述環形線圈之一方側及/或另一方側重疊。
- 如申請專利範圍第15項之天線裝置，其中，上述磁性片與上述環形線圈之上述一方側之一部分重疊。
- 如申請專利範圍第14或15項之天線裝置，其中，上述線圈模組中，上述環形線圈中心係配合上述導電體之外緣部而設置。
- 如申請專利範圍第14至16項中任一項之天線裝置，其中，上述線圈模組中，不與上述導電體重疊之部分係被彎折。
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