WO2016143584A1 - コイルデバイスおよび電子デバイス - Google Patents

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coil
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加藤 登
真大 小澤
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株式会社村田製作所
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    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields

Definitions

  • the present invention relates to a coil device and an electronic device having the coil device.
  • an electronic device having a coil device mounted on a circuit board and used is known.
  • Such a coil device has a helical coil.
  • the coil devices described in Patent Documents 1 and 2 have a helical coil made of wire.
  • an object of the present invention is to suppress variations in magnetic field distribution and inductance values in a helical coil of a coil device.
  • a flat element body having a main surface, a back surface, and an end surface;
  • a helical coil provided on the element body and provided with a coil axis extending between the main surface and the back surface;
  • a connection terminal provided on the back surface or the end surface of the element body and connected to the helical coil;
  • a coil device is provided in which a plurality of conductor portions along the main surface are respectively constituted by a plurality of metal pins.
  • a circuit board A coil device mounted on the circuit board,
  • the coil device is A flat element body having a main surface, a back surface, and an end surface;
  • a helical coil provided on the element body and provided with a coil axis extending between the main surface and the back surface;
  • a connection terminal provided on the back surface or the end surface of the element body and connected to the helical coil;
  • an electric device in which a plurality of conductor portions along the main surface are respectively constituted by a plurality of metal pins.
  • a circuit board comprising a plurality of conductors in parallel;
  • a flat surface-mounted component mounted on the circuit board and provided with a mounting surface facing the circuit board;
  • the surface-mounted component includes a plurality of semi-annular conductors that are arranged in a parallel direction of the plurality of conductors of the circuit board and that are connected to the plurality of conductors on the circuit board to constitute a coil device including a helical coil.
  • an electronic device is provided in which a portion on the side far from the mounting surface is formed of a metal pin.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a part of a wireless communication device having a coil device as an antenna according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the perspective view which shows the inside of the coil device which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. Sectional view along line QQ in FIG. Diagram showing the magnetic field distribution generated by the coil device The figure for demonstrating one process in the manufacturing method of an example of the coil device which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. The figure for demonstrating the process following the process of FIG. 5A
  • the figure for demonstrating the process following the process of FIG. 5B The figure for demonstrating the process following the process of FIG. 5C
  • wireless communication device which has a coil device as an antenna based on Embodiment 2 of this invention Sectional drawing of a part of radio
  • wireless communication device which has a coil device as an antenna based on Embodiment 4 of this invention Schematic perspective view of a part of a wireless communication device having a coil device as an antenna according to Embodiment 5 of the present invention The figure for demonstrating one process in the manufacturing method of an example of the coil device which concerns on Embodiment 5.
  • FIG. 7 A side view of a part of a wireless communication device having a coil device as an antenna according to a sixth embodiment of the present invention
  • wireless communication device which has a coil device as an antenna based on Embodiment 7 of this invention
  • Sectional view of wireless communication device according to embodiment 7 Disassembled perspective view of booster antenna Booster antenna circuit diagram
  • wireless communication device which has a coil device as an antenna based on Embodiment 9 of this invention Circuit diagram of wireless communication device according to embodiment 9
  • wireless communication device which has a surface mount coil as an antenna based on Embodiment 10 of this invention Circuit diagram of radio communication device according to embodiment 10
  • a coil device includes a planar coil body having a main surface, a back surface, and an end surface, and a helical coil including a coil shaft provided on the element body and extending between the main surface and the back surface. And a connection terminal provided on the back surface or end surface of the element body and connected to the helical coil, and in the conductor constituting the helical coil, the plurality of conductor portions along the main surface are formed of a plurality of metal pins. It consists of each.
  • the plurality of conductor portions along the main surface of the plate-shaped element body that is, the plurality of conductor portions occupying a large proportion in the helical coil, are rigid compared to the wire. Consists of metal pins. Thereby, compared with the case where the whole helical coil is comprised with a wire, the variation in magnetic field distribution and the variation in an inductance value can be suppressed.
  • the plurality of conductor portions along the back surface of the helical coil may be configured by a plurality of metal pins, respectively. Thereby, signal attenuation and power loss at a plurality of conductor portions along the back surface of the element body can be suppressed. Further, most of the conductors constituting the helical coil can be constituted by metal pins, and the resistance component of the entire helical coil can be minimized. In addition, when a planar mounting coil is used as an antenna, it is possible to further improve communication characteristics such as an increase in communication distance such as a reduction in transmission loss and an improvement in quality characteristics (Q value).
  • Q value quality characteristics
  • a plurality of conductor portions along the back surface of the helical coil may have a rectangular cross section. Thereby, the freedom degree of manufacture of a coil device improves.
  • the gaps in the coil axis extending direction of the plurality of metal pins constituting the plurality of conductor portions along the main surface are preferably narrower than the gaps in the coil axis extending direction of the plurality of conductor portions along the back surface.
  • the distance from one metal pin in the coil axis extending direction to the other metal pin in the plurality of metal pins constituting the plurality of conductor parts along the main surface, and the coil axis extending in the plurality of conductor parts along the back surface You may shorten compared with the distance from the conductor part of the one side of a direction to the conductor part of the other side. Thereby, while being able to enlarge the coil opening area of a helical coil, the coil opening can be turned to the main surface side. When using a planar mounting coil as an antenna, the communication distance in the main surface direction can be increased.
  • the conductor portions on both sides in the coil axis extending direction may be exposed to the outside of the element body on the back surface, and the exposed portions may constitute connection terminals on the back surface. This makes it easy to connect a helical coil and a terminal on a printed wiring board or the like through a conductor portion exposed on the back surface of the element body, that is, using the conductor portion exposed on the back surface as a connection terminal. it can.
  • connection terminal exposed to the outside of the element body may be a rectangular parallelepiped metal block cut body, and the connection terminal may be constituted by a cut surface of the metal block. Thereby, the connection terminal of the fixed area by which the variation was suppressed can be comprised.
  • the coil device may have a magnetic body arranged in a helical coil. Thereby, while being able to enlarge the inductance value of a helical coil, the magnetic field linked to a helical coil can be increased.
  • the conductor portion of the helical coil that connects the plurality of metal pins constituting the plurality of conductor portions along the main surface and the plurality of conductor portions along the back surface may be constituted by a conductive pattern formed on the surface of the element body. . Thereby, a some metal pin can be easily connected to another conductor part.
  • the coil device may be mounted on the back surface or the end surface of the element body with respect to the circuit board of the wireless communication device as an antenna of the wireless communication device. It is possible to suppress variations in magnetic field distribution and inductance values on a plurality of conductor portions that are close to the antenna element on the communication partner side and greatly contribute to communication and are far from the mounting surface, that is, along the main surface. As a result, it is possible to obtain a wireless communication device excellent in reliability with a small communicable distance and a variation in frequency characteristics without using a tuning element for correcting a variation in resonance frequency of the antenna element.
  • An electronic device includes a circuit board and a coil device mounted on the circuit board, and the coil device includes a flat element body having a main surface, a back surface, and an end surface, and an element body.
  • a helical coil provided with a coil axis extending between the main surface and the back surface, and a connection terminal provided on the back surface or end surface of the element body and connected to the helical coil, and having a helical shape
  • a plurality of conductor portions along the main surface are each composed of a plurality of metal pins.
  • An electronic device includes a circuit board including a plurality of conductors arranged in parallel, and a flat surface-mounted component having a mounting surface mounted on the circuit board and facing the circuit board.
  • the surface-mounted component includes a plurality of semi-annular conductors that constitute a coil device that includes a helical coil connected to the plurality of conductors on the circuit board, arranged in a parallel direction of the plurality of conductors on the circuit board, In each of the plurality of semi-annular conductors of the mounting-type component, the portion far from the mounting surface is formed of a metal pin.
  • variations in magnetic field distribution and inductance values can be suppressed in the helical coil.
  • variations in characteristics related to the coil can be suppressed.
  • the electronic device may be a wireless communication device, in which the coil device is used as an antenna, and may have a coil antenna provided so as to be magnetically coupled to the helical coil of the coil device. This increases the communicable distance of the wireless communication device.
  • FIG. 1 schematically shows a wireless communication device as an example of an electronic device having a coil device as an antenna according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the inside of the coil device.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line QQ in FIG.
  • an XYZ orthogonal coordinate system and an stu orthogonal coordinate system are shown, but this is for the purpose of facilitating understanding of the embodiments of the invention, and the invention is limited. Not what you want.
  • the coil device 14 has a circuit board 12 and a coil device 14 as an antenna mounted on a main surface 12a of the circuit board 12.
  • the coil device 14 has a rectangular parallelepiped shape (block shape) in consideration of easy viewing in the drawings, but is as thin as possible flat plate shape, that is, the dimension in the coil axis CA direction on the mounting surface is L, and the coil axis CA.
  • the dimension in the direction perpendicular to W is W and the dimension in the thickness direction is T
  • the dimension T in the thickness direction is smaller than the dimensions L and W.
  • the coil device 14 is an antenna element having a carrier frequency in the HF band, and is used, for example, in an NFC (Near Field Communication) system.
  • the circuit board 12 is a mother board such as a printed wiring board, and includes a wiring pattern (not shown) made of a conductive material (for example, a copper material) on a main surface 12a on which the coil device 14 is mounted. .
  • the main surface 12a of the circuit board 12 is provided with an RFIC chip and a surface mount type capacitor, and these components are connected to the coil device 14 via a wiring pattern.
  • the circuit board 12 includes a ground layer 12b made of a conductive material therein.
  • the ground layer 12b may be provided on the back surface 12c of the circuit board 12 as a ground pattern.
  • the ground layer 12 b is provided on almost the entire surface of the circuit board 12.
  • the coil device 14 includes a helical coil 16 and a plate-like binder member (element body) 18 having a mounting surface (back surface) 18 a facing the main surface 12 a of the circuit board 12.
  • the element body 18 has a rectangular parallelepiped shape, and includes a mounting surface (back surface) 18a, a top surface (main surface) 18d facing the mounting surface 18a, and two end surfaces 18e and 18f intersecting the coil axis CA of the helical coil 16. And end faces 18b and 18c along the coil axis CA.
  • the mounting surface 18a is a mounting surface when the coil device is mounted on the mother board.
  • the areas of the mounting surface 18a and the top surface 18d are larger than the areas of the end surfaces 18b and 18c and the end surfaces 18e and 18f.
  • the element body 18 is formed in a flat plate shape (thin plate shape) in which the length (thickness) in the Z-axis direction is shorter than the lengths in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the end surfaces 18b and 18c have a larger area than the end surfaces 18e and 18f, but the end surfaces 18e and 18f may have a larger area than the end surfaces 18b and 18c. Good.
  • the helical coil 16 extends between the mounting surface 18a and the top surface 18d, that is, along the circuit board 12 (its main surface 12a), for example, parallel to the circuit board 12. And a coil axis CA extending in the X-axis direction. That is, the conductor constituting the helical coil 16 extends helically about the coil axis CA.
  • the coil axis CA is parallel to the mounting surface 18a, but is not necessarily parallel.
  • the helical coil 16 is composed of a plurality of first to fourth conductors 16a to 16d.
  • the plurality of first conductors 16 a are arranged on the mounting surface 18 a side of the element body 18 (that is, along the mounting surface 18 a) in the extending direction of the coil axis CA (X-axis direction). ) Are arranged at equal intervals.
  • each of the plurality of first conductors 16a is parallel to each other and extends in parallel (Y-axis direction) with respect to the mounting surface 18a (that is, the circuit board 12) to have a circular cross section.
  • the metal pin is a cylindrical metal column made of, for example, a copper material.
  • the diameter of the circular cross section of the metal pin is, for example, 30 ⁇ m to 1 mm.
  • the plurality of second conductors 16b are separated from the main surface 12a of the circuit board 12 as compared to the plurality of first conductors 16a, that is, positions separated from the mounting surface 18a of the element body 18 facing the circuit board 12.
  • the element bodies 18 are arranged at equal intervals in the extending direction (X-axis direction) of the coil axis CA on the top surface 18d side (that is, along the top surface 18d).
  • each of the plurality of second conductors 16b is parallel to each other and extends in parallel (Y-axis direction) with respect to the mounting surface 18a (that is, the circuit board 12) to have a circular cross section. It is a metal pin provided.
  • the metal pin is a cylindrical metal column made of, for example, a copper material.
  • the diameter of the circular cross section of the metal pin is, for example, 30 ⁇ m to 1 mm.
  • the plurality of first conductors 16a and the plurality of second conductors 16b are the same metal pin. Therefore, the manufacturing cost of the coil device 14 can be reduced compared to the case where the first conductor 16a and the second conductor 16b are different metal pins.
  • Each of the plurality of third conductors 16c is on one side with respect to the coil axis CA (on the positive side in the Y-axis direction) when viewed in a direction (Z-axis direction) orthogonal to the mounting surface 18a (that is, the main surface 12a of the circuit board 12).
  • the end of the first conductor 16a and the end of the second conductor 16b are connected.
  • Each of the plurality of fourth conductors 16d has a first conductor 16a on one side with respect to the coil axis CA (on the negative side in the Y-axis direction) when viewed in a direction orthogonal to the mounting surface 18a (that is, the main surface 12a of the circuit board 12). And the end of the second conductor 16b are connected.
  • the plurality of first conductors 16 a and the plurality of second conductors 16 b of the helical coil 16 are included in the element body 18.
  • the element body 18 has a flat plate shape and is made of a resin material such as an epoxy resin.
  • each of the plurality of first conductors 16a is maintained in a state of being arranged at equal intervals in the extending direction (X-axis direction) of the coil axis CA.
  • each of the plurality of second conductors 16b is also maintained in a state of being arranged at equal intervals in the extending direction of the coil axis CA.
  • a plurality of third and fourth conductors 16c and 16d are provided on the end faces 18b and 18c (end faces in the Y-axis direction) of the flat plate-like element 18.
  • the plurality of third and fourth conductors 16 c and 16 d are configured by conductive patterns formed on the end faces 18 b and 18 c of the element body 18, for example.
  • connection terminals 20 that are electrically connected to the terminals 12d on the main surface 12a of the circuit board 12 via the conductive bonding material 22 such as solder are provided on the end faces 18b and 18c of the element body 18. Each is provided.
  • the connection terminal 20 is connected to one end (the third conductor 16c or the fourth conductor 16d) of the first conductor 16a ′ on both sides of the extending direction (X-axis direction) of the coil axis CA in the plurality of first conductors 16a. Not connected to the end). That is, one connection terminal 20 is connected to one terminal of the helical coil 16, and the other connection terminal 20 is connected to the other terminal of the helical coil 16.
  • one coil opening of the helical coil 16 faces the inside of the circuit board 12 at the end of the main surface 12a of the circuit board 12, and the other coil opening is a circuit. It is preferable to mount the board 12 so that it faces the outside.
  • the coil device 14 is arranged so that the coil axis CA of the helical coil 16 intersects the side between the main surface 12a of the circuit board 12 and the end surface 12e (end surface in the X-axis direction). It is mounted on the main surface 12 a of the circuit board 12.
  • the magnetic field (broken line) generated from the helical coil 16 is generated above the main surface 12a of the circuit board 12 on which the coil device 14 is mounted. To spread. At the same time, the magnetic field spreads to the end face 12e side. Further, the magnetic field generated by the helical coil 16 is not easily canceled by the ground layer 12b. Thereby, compared with the case where the coil device 14 is provided in the center side of the main surface 12a of the circuit board 12, the communicable range of the wireless communication device 10 is expanded and the communication distance is increased.
  • the magnetic field generated from the helical coil 16 of the coil device 14 is interrupted by the ground layer 12b in the circuit board 12 and the wiring pattern (not shown) on the main surface 12a. 12 can hardly spread on the back surface 12c side. That is, the communication distance can be increased by using a metal body such as a ground layer provided on the circuit board 12.
  • a plurality of metal pins 50 having the same shape are erected on a pin support base 52 so as to be arranged in a plurality of rows in a direction (t-axis direction) orthogonal to the longitudinal direction (u-axis direction). It is done.
  • the metal pin 50 may be fixed to the support base 52 using, for example, an adhesive such as an epoxy resin.
  • a resin block 54 containing a plurality of metal pins 50 is formed on the pin support base 52.
  • the resin block 54 is produced, for example, by flowing an uncured resin on the pin support base 52 and curing it by heating.
  • the upper and lower sides of the resin block 54 in the drawing are polished so that both ends of the plurality of metal pins 50 in the longitudinal direction (u-axis direction) are exposed from the resin block 54.
  • the upper and lower surfaces are flattened and the cueing of the metal pins is performed, so that a plurality of first conductors 16a and a plurality of second conductors 16b enclosed in the resin block 54 are produced.
  • the metal pin 50 itself is not shown, and only the exposed end face is shown.
  • a plurality of first conductors 16 a and a plurality of second conductors 16 b are exposed on one polishing surface 54 a of the resin block 54 where one end face is exposed.
  • the third conductor 16c and the connection terminal 20 are patterned.
  • the plurality of fourth conductors 16d are connected to the other polished surface 54b of the resin block 54 where the other end surfaces of the plurality of first conductors 16a and the other end surfaces of the plurality of second conductors 16b are exposed.
  • the terminal 20 is patterned.
  • the third conductor 16c, the fourth conductor 16d, and the connection terminal 20 are formed by forming a metal layer (for example, a copper layer) on the polished surfaces 54a and 54b of the resin block 54, and then photoetching the metal layer. It is produced by.
  • the conductive paste is produced by screen-printing a predetermined pattern and heat-treating it.
  • a plated film such as nickel-gold or tin may be formed on the surface of the metal layer after patterning.
  • the several coil device 14 is produced by cut
  • the helical coil 16 of the coil device 14 most of the plurality of conductor portions along the mounting surface 18 a and the top surface 18 d of the flat plate-like element 18, that is, the helical coil, are used.
  • a plurality of conductor portions that occupy are formed of metal pins that are more rigid than wires.
  • the increase in the pure resistance (DC resistance; Rdc) caused by the skin effect is suppressed for the plurality of second conductors 16b far from the mounting surface 18a by contributing to communication.
  • variations in the magnetic field distribution can be suppressed.
  • variation in the communicable distance of the coil device 14 that functions as an antenna can be suppressed.
  • the coil device 14 transmits and receives a high-frequency signal as an antenna, a skin effect occurs in the helical coil 16 of the coil device 14.
  • the skin effect means that when alternating current flows through a conductor, current does not flow uniformly over the entire conductor, but current flows intensively on the surface. Specifically, current flows through a portion of the conductor from the surface to a predetermined depth (skin depth).
  • the skin depth varies depending on the conductor material and current frequency. The higher the frequency, the shallower the skin depth (ie, the higher the net resistance of the conductor).
  • the material of the conductor for example, copper has a deeper skin depth (small pure resistance) than silver, and gold has a deeper skin depth (small pure resistance) than copper.
  • the cross section of the conductor is rectangular, current flows concentrated on the surface on the short side.
  • the cross section has a shape with a corner (for example, a triangle), the current flows concentrated on the corner. Therefore, in order for current to flow through the entire surface of the conductor, that is, in order to suppress an increase in the pure resistance of the conductor due to the skin effect, the conductor has a circular cross section.
  • the plurality of conductor portions on the side farther from the mounting surface 18a (that is, the circuit board 12) in the helical coil 16 of the coil device 14 according to Embodiment 1 contributes greatly to communication.
  • the plurality of second conductors 16b are formed of a plurality of metal pins having a circular cross section.
  • the coil device 14 distributes a magnetic field above the main surface 12a of the circuit board 12 as shown in FIG. At this time, the second conductor 16b farther from the mounting surface 18a (that is, the circuit board 12) than the other conductors greatly contributes to this magnetic field distribution.
  • the second conductor 16b In order for the second conductor 16b that greatly contributes to the magnetic field distribution to generate a magnetic field efficiently, that is, to suppress an increase in the pure resistance due to the skin effect, the second conductor 16b is composed of a metal pin having a circular cross section.
  • the second conductor 16b is not a flexible metal material such as a wire, but is formed of a rigid metal pin. Therefore, it is hard to be deformed as compared with the case where the wire is configured. Accordingly, the variation in the gap between the second conductors 16b is small, and therefore, the magnetic field distribution and the self-resonance frequency of the helical coil 16 are unlikely to vary. As a result, the helical coil 16 including the second conductor 16b, that is, the coil device 14 serving as an antenna, has small variations in the communicable distance and frequency characteristics.
  • the second conductor 16 b is included in the element body 18. Therefore, the deformation of the second conductor 16b is further suppressed, and the gap between the second conductors 16b is kept constant. Thereby, the variation in the magnetic field distribution of the helical coil 16 is further reduced.
  • the distance between the lines is likely to vary due to the flow of the resin during sealing, and in some cases, the wire may be disconnected.
  • the first conductor 16a is also composed of a metal pin having a circular cross section, like the second conductor 16b. Therefore, also for the first conductor 16a, an increase in pure resistance due to the skin effect is suppressed. Therefore, signal attenuation and power loss are also suppressed in the first conductor 16a.
  • the element body 18 is a flat rectangular parallelepiped, and the first conductor 16a and the second conductor 16b are the longest conductors of the first to fourth conductors 16a to 16d constituting the helical coil 16. is there. Therefore, most of the coils can be formed of metal pins, and the coil device functions as an antenna with a small loss and a large communication distance.
  • the distance D2 from the metal pin on one side to the metal pin on the other side in the coil axis extending direction is the first conductor.
  • the plurality of metal pins constituting the portion 16a are configured to be shorter than the distance D1 from one metal pin in the coil axis extending direction to the other metal pin. Therefore, compared with the case where these distances D1 and D2 are equal, the coil opening area of the helical coil 16 can be increased, the coil opening can be directed to the top surface side, and the communication distance in the top surface direction. Can be increased.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a part of a wireless communication device having a coil device as an antenna according to the second embodiment.
  • the helical coil 116 of the coil device 114 is similar to the helical coil 16 of the first embodiment described above, and includes a plurality of first coils included in the element body 118. Conductor 116a and a plurality of second conductors 116b.
  • the plurality of first conductors 116a of the helical coil 116 are arranged at equal intervals in the extending direction (X-axis direction) of the coil axis CA, specifically, at a predetermined pitch interval p1.
  • the plurality of second conductors 116b are located farther from the main surface 112a of the circuit board 112 (that is, the surface of the element body 118 (mounting surface) facing the main surface 112a) than the plurality of first conductors 116a.
  • they are arranged at equal intervals in the extending direction of the coil axis CA, specifically at a predetermined pitch interval p2.
  • the pitch interval p1 between the plurality of first conductors 116a and the pitch interval p2 between the plurality of second conductors 116b are the same.
  • the pitch intervals p1 and p2 are the same, the distance (gap) g1 between the first conductors 116a adjacent to each other in the extending direction (X-axis direction) of the coil axis CA and the extending direction of the coil axis CA are the same.
  • the distance (gap) g2 between the adjacent second conductors 116b is different. Specifically, the gap g2 of the second conductor 116b is narrower than the gap g1 of the first conductor 116a.
  • the length in the extending direction (X-axis direction) of the coil axis CA of the cross section of the second conductor 116b (ie, the X-axis direction)
  • the diameter d2) is larger than the length (diameter d1) in the extending direction of the coil axis CA of the first conductor 116a. That is, the metal pin used for the second conductor 116b is thicker than the metal pin used for the first conductor 116a.
  • the magnetic field of the helical coil 116 can be greatly expanded.
  • the magnetic flux generated by one of the adjacent second conductors 116b through the gap g2 and passing through the gap g2 is generated by the other and passed through the gap g2. It is suppressed that it is canceled by.
  • the power supplied to the helical coil 116 is reduced to a magnetic field for wireless communication. It is used effectively in the formation of As a result, the coil device 114 including such a helical coil 116 is highly energy efficient.
  • the helical coil 116 of the coil device 114 contributes to communication, and a plurality of them on the side far from the mounting surface (the main surface 112a of the circuit board 112).
  • the second conductor 116b variation in the magnetic field distribution can be suppressed while suppressing an increase in pure resistance caused by the skin effect.
  • the coil device 114 can form a magnetic field for wireless communication efficiently in energy.
  • the helical coil 216 of the coil device 214 is similar to the helical coil 16 of the first embodiment described above, and includes a plurality of first coils included in the element body 218. Conductor 216a and a plurality of second conductors 216b.
  • the plurality of first conductors 216a of the helical coil 216 are arranged at equal intervals in the extending direction (X-axis direction) of the coil axis CA, specifically, at a predetermined pitch interval p1 '.
  • the plurality of second conductors 216b are located farther from the main surface 212a of the circuit board 212 (that is, the surface (mounting surface) of the element body 218 facing the main surface 212a) than the plurality of first conductors 216a.
  • they are arranged at equal intervals in the extending direction of the coil axis CA, specifically, at a predetermined pitch interval p2 ′.
  • the diameter d1 'of the first conductor 216a and the diameter d2' of the second conductor 216b are the same.
  • the distance (gap) g2 ′ is different. Specifically, the gap g2 'of the second conductor 216b is narrower than the gap g1' of the first conductor 216a.
  • the pitch interval p2 ′ of the plurality of second conductors 116b is set to the pitch of the plurality of first conductors 216a. Narrower than the interval p1 ′.
  • the magnetic field of the helical coil 216 can be greatly expanded.
  • the magnetic flux generated by one of the adjacent second conductors 216b through the gap g2 ′ and passing through the gap g2 ′ Is prevented from being canceled by the magnetic flux passing through the gap g2 ′.
  • the electric power supplied to the helical coil 216 is effectively used for forming a magnetic field for wireless communication.
  • the coil device 214 including such a helical coil 216 is highly energy efficient.
  • the helical coil 216 of the coil device 214 contributes to communication, and a plurality of them on the side far from the mounting surface (the main surface 212a of the circuit board 212).
  • the second conductor 216b variation in the magnetic field distribution can be suppressed while suppressing an increase in pure resistance caused by the skin effect.
  • the coil device 214 can form a magnetic field for wireless communication efficiently in energy.
  • the coil device 314 according to the fourth embodiment includes a magnetic body 330 unlike the coil device 14 according to the first embodiment.
  • the magnetic body 330 is, for example, a magnetic body made of ferrite ceramic or a magnetic body in which ferrite powder is dispersed in a resin and has a flat plate shape.
  • the magnetic body 330 is also included in the element body 318 in a state of being disposed in the helical coil 316. That is, the magnetic body 330 is disposed between the plurality of first conductors 316a and the plurality of second conductors 316b of the helical coil 316, and the plurality of first conductors 316a and the plurality of second conductors are arranged. It is held at 316b.
  • the magnetic field of the helical coil 316 spreads over a wide range.
  • the communicable distance of the wireless communication device 310 including such a coil device 314 as an antenna is increased.
  • the helical coil 316 of the coil device 314 contributes to communication, and a plurality of components on the side far from the mounting surface (the main surface 312a of the circuit board 312).
  • the second conductor portion 316b variation in the magnetic field distribution can be suppressed while suppressing an increase in pure resistance caused by the skin effect.
  • the wireless communication device 310 can have a long communicable distance.
  • the flat magnetic body 330 is held by the plurality of first conductors 316a and the plurality of second conductors 316b, the magnetic body 330 is formed when resin is flowed to form the element body 318. Therefore, it is difficult to move, and a coil device with less manufacturing variation can be configured.
  • the coil device 14 includes the helical coil 16 on the end surfaces 18b and 18c (end surfaces in the Y-axis direction) that do not face the main surface 12a of the circuit board 12.
  • a connection terminal 20 for electrically connecting the terminal 12d on the circuit board 12 is provided.
  • the connection terminal 20 is electrically connected to the terminal 12d of the circuit board 12 via a conductive bonding material 22 such as solder.
  • the coil device 414 includes a connection terminal 420 on the mounting surface 418 a facing the main surface 412 a of the circuit board 412.
  • connection terminals 420 are respectively constituted by first conductors 416a 'on both sides of the extending direction (X-axis direction) of the coil axis CA in the plurality of first conductors 416a.
  • the first conductors 416a ′ on both sides in the extending direction (X-axis direction) of the coil axis CA are, for example, metal pins that are thicker than the other first conductors 416a, and have a substantially semicircular cross section, that is, a plane. Is provided.
  • the plane is exposed to the outside of the element body 318 by the mounting surface 418a of the element body 418 and functions as the connection terminal 420 of the coil device 414. It is preferable that a plating film is also formed on the surface of the connection terminal 420.
  • a terminal 412d is provided on the main surface 412a of the circuit board 412 so as to face the connection terminal 420 (the plane of the first conductor 416a ') of the coil device 414.
  • connection terminal 420 of the coil device 414 and the terminal 412d of the circuit board 412 come into contact with each other.
  • a so-called LGA type terminal electrode can be formed, and the helical coil 416 of the coil device 414 and the terminal 412d of the circuit board 412 can be connected via a conductive bonding material such as solder.
  • connection terminal 420 configured by the plane of the first conductor 416 a ′ is a resin block that includes the first conductor 416 a (416 a ′) and the second conductor 416 b.
  • 454 is made by cutting across the first conductor 416a ′. That is, the cut surface of the resin block 454 becomes the mounting surface 418a of the element body 418, and the cut surface of the metal pin becomes the terminal surface.
  • the helical coil 416 of the coil device 410 contributes to communication and the plurality of second conductors 416b on the side far from the mounting surface 418a, While suppressing an increase in pure resistance due to the skin effect, variations in magnetic field distribution can be suppressed. Further, the helical coil 416 of the coil device 414 and the terminal 412d on the circuit board 412 can be easily connected.
  • the metal pin constituting the first conductor 416a ′ has a larger diameter than the metal pin constituting the other first conductor 416a. Also good.
  • the first conductor 516a of the helical coil 516 is different from the first embodiment, and unlike the second conductor 516b, the rectangular cross section It is comprised with the metal member provided with.
  • the first conductor 516 a is provided not on the inside of the element body 518 but on the mounting surface 518 a of the element body 518 facing the main surface 512 a of the circuit board 512.
  • the first conductor 516 a is a conductive pattern formed on the mounting surface 518 a of the element body 518.
  • the distribution of the magnetic field upward of the main surface 512a of the circuit board 512 is large for the second conductor 516b having a circular cross section aligned in the extending direction (X-axis direction) of the coil axis CA at a position away from the circuit board 512. Contribute. Therefore, even if each of the plurality of first conductors 516a arranged in the extending direction of the coil axis CA in the vicinity of the circuit board 512 has a rectangular shape with a higher pure resistance than a circular shape, the element body 518 There is no big impact even if outside.
  • the coil device manufacturing method has a high degree of freedom.
  • the plurality of first conductors 516a of the helical coil 516 may be formed not on the element body 518 of the coil device 514 but on the main surface 512a of the circuit board 512.
  • the circuit board 512 includes a plurality of first conductors 516a arranged in parallel on the main surface 512a (in the X-axis direction).
  • the element body 518 includes a plurality of second conductors 516b, a plurality of third conductors 516c, and a plurality of fourth conductors. That is, there are a plurality of semicircular conductors that are open on the mounting surface 518a side, and each of the plurality of semicircular conductors is a first conductor composed of a second conductor 516b, a third conductor 516c, and a plurality of fourth conductors.
  • the conductors 516a are arranged in the parallel direction (X-axis direction).
  • the element body 518 is mounted on the circuit board 512 such that the plurality of third conductors 516c and the plurality of fourth conductors on the element body 518 are connected to the plurality of first conductors 516a on the circuit board 512.
  • the coil device 514 provided with the helical coil 516 is comprised. That is, the element body 518 including a plurality of semi-annular conductors is a surface-mounted component that is mounted on the circuit board 512 as a part of the coil device 514.
  • the element body 518 and the circuit board 512 constitute a wireless communication device 510. Note that the plurality of first conductors 516a on the circuit board 512, the plurality of third conductors 516c and the plurality of fourth conductors on the element body 518 are connected by a conductive bonding material such as solder.
  • the helical coil 516 of the coil device 514 contributes to communication and the plurality of second conductors 516b far from the mounting surface 518a are While suppressing an increase in pure resistance due to the skin effect, variations in magnetic field distribution can be suppressed.
  • a plurality of first conductors 516 a may be formed on the mounting surface side of the element body 518.
  • patterning may be performed by screen printing of a conductive paste, or patterning may be performed by etching a whole surface metal film or the like.
  • the seventh embodiment is a wireless communication device different from the wireless communication device of the first embodiment. Therefore, description of the detailed configuration of the coil device is omitted.
  • FIG. 12 shows a wireless communication device 600 such as a mobile terminal having the coil device 14 according to the first embodiment as an antenna.
  • FIG. 13 shows a cross-sectional view of the wireless communication device 600.
  • the wireless communication device 600 has a housing 602, and the coil device 14 and the circuit board 604 are accommodated in the housing 602.
  • booster antenna (coil antenna) 608 having a resonance frequency of HF band is housed in the housing 602.
  • the booster antenna 608 includes a first coil pattern 610, a second coil pattern 612, and an insulating plate 614 that is interposed between and supports them.
  • the first coil pattern 610 and the second coil pattern 612 are rectangular spirals, and are formed on the insulating plate 614, for example.
  • the opening of the first and second coil patterns 610 and 612 is larger than the opening of the helical coil in the coil device 14.
  • the first and second coils are capacitively coupled when current flows in the clockwise direction when viewed in the direction orthogonal to the insulating plate 614 (Z-axis direction).
  • Patterns 610 and 612 are formed. Accordingly, a stray capacitance is formed between the first coil pattern 610 and the second coil pattern 612. Therefore, as shown in FIG. 15, the inductance L1 of the first coil pattern 610, the inductance L2 of the second coil pattern 612, and the stray capacitance C1 between the terminals of the first and second coil patterns 610 and 612,
  • a resonance circuit is configured by C2.
  • the booster antenna 608 is configured such that the resonance frequency of the resonance circuit is a frequency in the HF band of a signal transmitted and received by the coil device 14, for example, 13.56 MHz.
  • the booster antenna 608 is also arranged so as not to overlap the battery 605 and to be located in a part of the first and second coil patterns 610 and 612 in the magnetic field (broken line) generated from the coil device 14. Housed in the body 602. As a result, magnetic coupling occurs between the coil device 14 (helical coil therein) and the booster antenna 608, and a current flows through the circuit of the booster antenna 608. Since the opening of the first and second coil patterns 610 and 612 of the booster antenna 608 is larger than the opening of the helical coil in the coil device 14, a wider magnetic field is formed compared to the case of the coil device 14 alone. . As a result, the communicable distance of the wireless communication device 600 becomes longer.
  • the eighth embodiment is an improved form of the fifth embodiment described above. Therefore, the eighth embodiment will be described with a focus on differences from the fifth embodiment.
  • the first conductor 416a ′ which is a metal pin having a circular cross section, is cut along a plane including the central axis of the metal pin.
  • the rectangular cut surface is used as the connection terminal 420.
  • the first conductor 416 ' is a metal pin having a circular cross section
  • the size of the cut surface may vary. That is, when the metal pin is cut off from the central axis of the metal pin, the size of the cut surface changes according to the distance from the central axis.
  • the impedance at the connection terminal 420 varies, and as a result, the communication characteristics of the wireless communication device also vary.
  • the rectangular parallelepiped metal block 756 in the resin block 754 is cut in half, and the two first conductors 716 a ′ are cut. Is made. Thereby, a cut surface, that is, a connection terminal 720 is formed.
  • the terminal surface of the connection terminal 720 can have a certain size without variation. As a result, a wireless communication device in which variations in communication characteristics are suppressed can be realized.
  • the coil device 14 is mounted on a circuit board 12 that is larger than the coil device 14 as shown in FIG. Thereby, a relatively large wireless communication device 10 is configured.
  • the coil device is mounted on a circuit board having the same or smaller size.
  • a circuit board is mounted on the coil device, thereby forming a relatively small wireless communication device.
  • FIG. 18 shows a wireless communication device 810 according to the ninth embodiment.
  • the wireless communication device 810 is an RFID (Radio Frequency Identification) tag.
  • the wireless communication device 810 includes the coil device 414 of the above-described fifth embodiment and the circuit board 830 mounted thereon.
  • the circuit board 830 includes, for example, a flexible board 832 made of a thermoplastic resin, and an RFIC (RadioRadFrequency Integrated Circuit) element 834 mounted on a main surface 832a of the substrate 832.
  • RFIC RadioRadFrequency Integrated Circuit
  • two capacitor elements 836 and 838 are mounted on the main surface 832a of the substrate 832.
  • the RFIC element 834, the capacitor element 836, the capacitor element 838, and the helical coil 416 of the coil device 414 constitute an RFID circuit.
  • connection terminal 420 on the mounting surface 418a of the coil device 414 and the connection terminal 832c on the back surface 832b of the substrate 832 are electrically connected. These connection terminals 832c are connected to the RFIC element 834 as shown in FIG.
  • a capacitor pattern may be provided on the substrate 832 instead of the capacitor elements 836 and 838.
  • the wireless communication device according to the tenth embodiment is an RFID tag as in the ninth embodiment. Therefore, the points different from the ninth embodiment will be mainly described.
  • a wireless communication device 910 includes the coil device 414 of the fifth embodiment described above and a circuit board 930 mounted thereon.
  • the circuit board 930 includes, for example, a flexible board 932 made of a thermoplastic resin, and an RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit) element 934 built in the board 932, as well as the board.
  • 932 includes two capacitor elements 936 and 938.
  • the RFIC element 934, the capacitor element 036, the capacitor element 938, and the helical coil 416 of the coil device 414 constitute an RFID circuit.
  • the circuit board 930 has a plurality of connection terminals 932d to 932g for electrically connecting an external control circuit, a power supply circuit, and the like to the RFIC element 934.
  • the plurality of connection terminals 932 d to 932 g are provided on the main surface 932 a of the substrate 32.
  • connection terminal 420 on the mounting surface 418a of the coil device 414 and the connection terminal 932c on the back surface 932b of the substrate 932 are electrically connected. These connection terminals 932c are connected to the RFIC element 934 as shown in FIG.
  • capacitor pattern may be provided on the substrate 932 instead of the capacitor elements 936 and 938.
  • the coil device according to the embodiment of the present invention is used in a wireless communication device as an antenna.
  • the eleventh embodiment is an electronic device that uses the coil device for purposes other than the antenna.
  • FIG. 22 shows a DC-DC converter module which is an example of the electronic device according to the eleventh embodiment of the present invention.
  • a DC-DC converter module 1010 includes the coil device 414 of Embodiment 5 described above and a circuit board 1030 mounted thereon.
  • the circuit board 1030 includes, for example, a flexible substrate 1032 made of a thermoplastic resin, a switching IC element 1034 incorporated in the substrate 1032, and a substrate 1032 similarly.
  • Two capacitor elements 1036 and 1038 are provided.
  • the switching IC element 1034, the capacitor element 1036, the capacitor element 1038, and the helical coil 416 of the coil device 414 constitute a DC-DC converter circuit.
  • the helical coil 416 functions as a choke coil.
  • the circuit board 1030 has a plurality of connection terminals 1032d to 1032j for grounding the switching IC element 1034 and for connecting to an external control circuit, power supply circuit, and the like.
  • the plurality of connection terminals 1032d to 1032j are provided on the main surface 1032a of the substrate 1032.
  • the back surface 1032b of the substrate 1032 is bonded to the mounting surface 418a of the coil device 414 (the back surface of the element body 418).
  • the connection terminal 420 on the mounting surface 418a of the coil device 414 and the connection terminal 1032c on the back surface 1032b of the substrate 1032 are electrically connected.
  • These connection terminals 1032c are connected to the switching IC element 1034 as shown in FIG.
  • capacitor pattern may be provided on the substrate 1032 instead of the capacitor elements 1036 and 1038.
  • the coil device is mounted on the circuit board on the back surface thereof. That is, the coil device is mounted on the circuit board via a relatively large surface (compared to the end face) in the flat element body.
  • the coil device is mounted (bonded) to the circuit board at its end face. That is, the end surface of the flat element body is used as a mounting surface of the coil device.
  • a wireless communication device 1110 according to the twelfth embodiment of the present invention shown in FIG. 24 is specifically an RFID tag including the same RFID circuit (see FIG. 19) as that of the ninth embodiment.
  • a wireless communication device 1110 includes a coil device 1114 having a helical coil and a circuit board 1130 mounted thereon.
  • the coil device 1114 includes connection terminals 1120 connected to both ends of the helical coil on the end surface 1118b instead of the back surface 1118a of the flat plate-like element body 1118 and not the main surface 1118d. .
  • the circuit board 1130 includes, for example, a flexible board 1132 made of a thermoplastic resin, an RFIC element 1134 mounted on the main surface 1132a of the board 1132, and similarly mounted on the main surface 1132a of the board 1132. Two capacitor elements 1136 and 1138 are provided.
  • connection terminal 1120 on the mounting surface 1118b of the coil device 1114 and the connection terminal 1132c on the back surface 1132b of the substrate 1132 are electrically connected. These connection terminals 1132 c are connected to the RFIC element 1134.
  • the wireless communication device of the thirteenth embodiment is an RFID tag including the same RFID circuit (see FIG. 21) as that of the tenth embodiment. However, the coil device is joined to the circuit board at its end face, as in the twelfth embodiment.
  • the wireless communication device 1210 As shown in FIG. 25, the wireless communication device 1210 according to the thirteenth embodiment has a coil device 1214 and a circuit board 1230 mounted thereon.
  • the coil device 1214 includes connection terminals 1220 connected to both ends of the helical coil on the mounting surface 1218b (end surface of the element body 1218).
  • the circuit board 1230 includes, for example, a flexible substrate 1232 made of a thermoplastic resin, an RFIC element 1234 mounted on the main surface 1232a of the substrate 1232, and similarly mounted on the main surface 1232a of the substrate 1232.
  • Two capacitor elements 1236 and 1238 are provided.
  • connection terminal 1220 on the mounting surface 1218b of the coil device 1214 and the connection terminal 1232c on the back surface 1232b of the substrate 1232 are electrically connected. These connection terminals 1232 c are connected to the RFIC element 1234.
  • connection terminals 1232d to 1232g for electrically connecting an external control circuit, a power supply circuit, and the like to the RFIC element 1234 are provided on the back surface 1232b of the substrate 1232.
  • a plurality of conductors 1222 connected to the connection terminals 1232d to 1232g are provided in the coil device 1214.
  • the plurality of conductors 1222 are, for example, conductor layers formed from the back surface 1218a of the element body 1218 to the end surface 1218b. Further, for example, the plurality of conductors 1222 are metal pins that are included in the element body 1218 and exposed to the outside at the back surface 1218 a and the end surface 1218 b of the element body 1218.
  • an embodiment of the present invention is a helical element including a flat element body having a main surface, a back surface, and an end surface, and a coil shaft provided on the element body and extending between the main surface and the back surface.
  • a conductor that is provided on the back surface or the end surface of the element body and is connected to the helical coil, and a conductor that constitutes the helical coil has a plurality of conductor portions along the main surface, It is a coil device each comprised by the metal pin.
  • a coil device as an antenna is mounted on an end of a main surface of a circuit board.
  • it may be mounted at another location, for example, at the center of the main surface of the circuit board.
  • the first to fourth conductors of the helical coil of the coil device may be the same material or different materials.
  • the metal pin of the second conductor may be made of a material having a deep skin depth.
  • the metal pin of the second conductor is made of gold and the other conductor is made of copper, the helical coil can be made at a low cost while suppressing an increase in the pure resistance of the second conductor. (Compared with the case where all the helical coil conductors are made of gold).
  • the plurality of first and second conductors are preferably parallel to each other.
  • a plurality of metal pins can be easily set when manufacturing a coil device.
  • the extending direction of the coil axis (X
  • the helical coil may be configured so that the first conductor and the second conductor face each other in a direction orthogonal to the circuit board.
  • the coil device according to the embodiment of the present invention as an antenna is not limited to being used for transmission / reception of HF band frequency signals, but for transmitting / receiving signals of various band frequencies. It can be used.
  • the coil device according to the embodiment of the present invention as an antenna may be used for transmission / reception of a signal having a frequency in the UHF band, for example.
  • a new embodiment can be realized by arranging the magnetic body 330 of the coil device 314 of the fourth embodiment in the coil device 14 of the first embodiment. Further, by applying the coil device 114 of the second embodiment to the wireless communication device 600 of the seventh embodiment, a new embodiment can be realized.
  • the coil device of the present invention can be applied not only to a wireless communication device and a DC-DC converter module but also to other devices using a coil.

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Abstract

コイルデバイス14は、主面18d、裏面18a、および端面18bを備える平板状の素体18と、素体18に設けられ、主面18dと裏面18aとの間を延在するコイル軸CAを備えるヘリカル状コイル16と、素体18の裏面18aまたは端面18bに設けられ、ヘリカル状コイル16に接続された接続端子20とを有する。ヘリカル状コイル16を構成する導体において、主面18dに沿う複数の導体部分16bが、複数の金属ピンでそれぞれ構成されている。

Description

コイルデバイスおよび電子デバイス
 本発明は、コイルデバイスおよび該コイルデバイスを有する電子デバイスに関する。
 従来より、回路基板に実装されて使用されるコイルデバイスを有する電子デバイスが知られている。このようなコイルデバイスは、ヘリカル状コイルを有する。
 例えば、特許文献1および2に記載されたコイルデバイスは、ワイヤで作製されたヘリカル状コイルを有する。
特開2005-26384号公報 特開2009-289995号公報
 しかしながら、特許文献1および2のように、ヘリカル状コイルの導体がワイヤである場合、ワイヤの変形によって隣接し合う導体間の距離(隙間)にバラツキが生じる。そのため、ワイヤを用いて作製されたヘリカル状コイルよって発生する磁界分布にバラツキが生じたり、インダクタンス値のバラツキが発生する。例えば、コイルデバイスをアンテナとして使用する無線通信デバイスの場合、ヘリカル状コイルの磁界分布にバラツキが生じると、通信可能距離にバラツキが生じる。そのために、生産ロットによって通信可能距離が異なることや、アンテナの共振周波数のバラツキを補正するチューニング用素子が必要となる場合がありうる。
 そこで、本発明は、コイルデバイスのヘリカル状コイルにおいて、磁界分布のバラツキやインダクタンス値のバラツキを抑制することを課題とする。
 上記技術的課題を解決するために、本発明の一態様によれば、
 主面、裏面、および端面を備える平板状の素体と、
 前記素体に設けられ、前記主面と前記裏面との間を延在するコイル軸を備えるヘリカル状コイルと、
 前記素体の前記裏面または前記端面に設けられ、前記ヘリカル状コイルに接続された接続端子と、を有し、
 前記ヘリカル状コイルを構成する導体において、前記主面に沿う複数の導体部分が、複数の金属ピンでそれぞれ構成されている、コイルデバイスが提供される。
 本発明の別の態様によれば、
 回路基板と、
 前記回路基板に実装されるコイルデバイスと、を有し、
 前記コイルデバイスが、
 主面、裏面、および端面を備える平板状の素体と、
 前記素体に設けられ、前記主面と前記裏面との間を延在するコイル軸を備えるヘリカル状コイルと、
 前記素体の前記裏面または前記端面に設けられ、前記ヘリカル状コイルに接続された接続端子と、を有し、
 前記ヘリカル状コイルを構成する導体において、前記主面に沿う複数の導体部分が、複数の金属ピンでそれぞれ構成されている、電気デバイスが提供される。
 本発明のさらに別の態様によれば、
 並列する複数の導体を備える回路基板と、
 前記回路基板に実装され、前記回路基板と対向する実装面を備える平板状の表面実装型部品と、を有し、
 前記表面実装型部品が、前記回路基板の複数の導体の並列方向に並び、前記回路基板上の複数の導体と接続してヘリカル状コイルを備えるコイルデバイスを構成する複数の半環状の導体を備え、
 前記表面実装型部品の複数の半環状の導体それぞれにおいて、前記実装面から遠い側の部分が、金属ピンで構成されている、電子デバイスが提供される。
 本発明によれば、コイルデバイスのヘリカル状コイルにおいて、磁界分布のバラツキやインダクタンス値のバラツキを抑制することができる。
本発明の実施の形態1に係る、コイルデバイスをアンテナとして有する無線通信デバイスの一部の概略的斜視図 実施の形態1に係るコイルデバイスの内部を示す斜視図 図2におけるQ-Q線に沿った断面図 コイルデバイスによって発生する磁界分布を示す図 実施の形態1に係るコイルデバイスの一例の作製方法における一工程を説明するための図 図5Aの工程に続く工程を説明するための図 図5Bの工程に続く工程を説明するための図 図5Cの工程に続く工程を説明するための図 図5Dの工程に続く工程を説明するための図 本発明の実施の形態2に係る、コイルデバイスをアンテナとして有する無線通信デバイスの一部の断面図 本発明の実施の形態3に係る、コイルデバイスをアンテナとして有する無線通信デバイスの一部の断面図 本発明の実施の形態4に係る、コイルデバイスをアンテナとして有する無線通信デバイスの一部の断面図 本発明の実施の形態5に係る、コイルデバイスをアンテナとして有する無線通信デバイスの一部の概略的斜視図 実施の形態5に係るコイルデバイスの一例の作製方法における一工程を説明するための図 本発明の実施の形態6に係る、コイルデバイスをアンテナとして有する無線通信デバイスの一部の側面図 本発明の実施の形態7に係る、コイルデバイスをアンテナとして有する無線通信デバイスの斜視図 実施の形態7に係る無線通信デバイスの断面図 ブースターアンテナの分解斜視図 ブースターアンテナの回路図 本発明の実施の形態8に係るコイルデバイスの斜視図 実施の形態8に係るコイルデバイスの一例の作製方法における一工程を説明するための図 本発明の実施の形態9に係る、コイルデバイスをアンテナとして有する無線通信デバイスの分解斜視図 実施の形態9に係る無線通信デバイスの回路図 本発明の実施の形態10に係る、表面実装コイルをアンテナとして有する無線通信デバイスの分解斜視図 実施の形態10に係る無線通信デバイスの回路図 実施の形態11に係る、コイルデバイスをチョークコイルとして有するDC-DCコンバータデバイスの分解斜視図 実施の形態11に係るDC-DCコンバータモジュールの回路図 実施の形態12に係る、コイルデバイスをアンテナとして有する無線通信デバイスの分解斜視図 実施の形態13に係る、コイルデバイスをアンテナとして有する無線通信デバイスの分解斜視図
 本発明の一態様のコイルデバイスは、主面、裏面、および端面を備える平板状の素体と、素体に設けられ、主面と裏面との間を延在するコイル軸を備えるヘリカル状コイルと、素体の裏面または端面に設けられ、ヘリカル状コイルに接続された接続端子と、を有し、ヘリカル状コイルを構成する導体において、主面に沿う複数の導体部分が、複数の金属ピンでそれぞれ構成されている。
 この態様によれば、コイルデバイスのヘリカル状コイルにおいて、平板状の素体の主面に沿う複数の導体部分、すなわちヘリカル状コイルにおいて大きな割合を占める複数の導体部分が、ワイヤに比べてリジッドな金属ピンで構成される。それにより、ヘリカル状コイル全体がワイヤで構成される場合に比べて、磁界分布のバラツキやインダクタンス値のバラツキを抑制することができる。
 ヘリカル状コイルの裏面に沿う複数の導体部分が、複数の金属ピンでそれぞれ構成されてもよい。これにより、素体の裏面に沿う複数の導体部分での信号減衰や電力損失を抑制することができる。また、ヘリカル状コイルを構成する導体の大半を金属ピンで構成することができ、ヘリカル状コイル全体の抵抗成分を最小化することができる。また、平面実装型コイルをアンテナとして使用する場合、伝送損失の低減や品質特性(Q値)の向上など、通信距離の向上等、通信特性をさらに改善することができる。
 ヘリカル状コイルの裏面に沿う複数の導体部分が、矩形断面を備えてもよい。これにより、コイルデバイスの製造の自由度が向上する。
 主面に沿う複数の導体部分を構成する複数の金属ピンのコイル軸延在方向の隙間は、裏面に沿う複数の導体部分のコイル軸延在方向の隙間に比べて狭い方が好ましい。これにより、各々の金属ピンの周囲を周回する磁界ループ(マイナーループ)の生成を抑制することができる。平面実装型コイルをアンテナとして使用する場合、通信距離の向上を図ることができる。
 主面に沿う複数の導体部分を構成する複数の金属ピンにおいてコイル軸延在方向の一方側の金属ピンから他方側の金属ピンまでの距離を、裏面に沿う複数の導体部分においてコイル軸延在方向の一方側の導体部分から他方側の導体部分までの距離に比べて短くしてもよい。これにより、ヘリカル状コイルのコイル開口面積を大きくすることができるとともに、そのコイル開口を主面側に向けることができる。平面実装型コイルをアンテナとして使用する場合、主面方向の通信距離を大きくすることができる。
 裏面に沿う複数の導体部分においてコイル軸延在方向両側の導体部分が、裏面で素体の外部に露出し、その露出部分が裏面での接続端子を構成してもよい。これにより、素体の裏面で露出する導体部分を介して、つまり、裏面で露出する導体部分を接続端子として、ヘリカル状コイルとプリント配線板等の基板上の端子とを容易に接続することができる。
 素体の外部に露出する接続端子が直方体の金属ブロックの切断体であって、接続端子が金属ブロックの切断面で構成されてもよい。これにより、バラツキが抑えられた一定の面積の接続端子を構成することができる。
 コイルデバイスが、ヘリカル状コイル内に配置された磁性体を有してもよい。これにより、ヘリカル状コイルのインダクタンス値を大きくすることができるとともに、ヘリカル状コイルに鎖交する磁界を増やすことができる。
 主面に沿う複数の導体部分を構成する複数の金属ピンと裏面に沿う複数の導体部分とを接続するヘリカル状コイルの導体部分が、素体の表面に形成された導電パターンで構成されてもよい。これにより、複数の金属ピンを他の導体部分に容易に接続することができる。
 コイルデバイスは、無線通信デバイスのアンテナとして、無線通信デバイスの回路基板に対して素体の裏面または端面で実装されてもよい。通信相手側のアンテナ素子に近く、通信に大きく寄与して実装面から遠い側、つまり主面に沿う複数の導体部分について、磁界分布のバラツキやインダクタンス値のバラツキを抑制することができる。その結果、特にアンテナ素子の共振周波数のバラツキを補正するためのチューニング用素子を用いなくても、通信可能距離や周波数特性のバラツキが小さく、信頼性に優れた無線通信デバイスを得ることができる。
 本発明の別態様の電子デバイスは、回路基板と、回路基板に実装されるコイルデバイスとを有し、コイルデバイスが、主面、裏面、および端面を備える平板状の素体と、素体に設けられ、主面と裏面との間を延在するコイル軸を備えるヘリカル状コイルと、素体の裏面または端面に設けられ、ヘリカル状コイルに接続された接続端子と、を有し、ヘリカル状コイルを構成する導体において、主面に沿う複数の導体部分が、複数の金属ピンでそれぞれ構成されている。
 本発明のさらに別の態様の電子デバイスは、並列する複数の導体を備える回路基板と、回路基板に実装され、回路基板と対向する実装面を備える平板状の表面実装型部品と、を有し、表面実装型部品が、回路基板の複数の導体の並列方向に並び、回路基板上の複数の導体と接続してヘリカル状コイルを備えるコイルデバイスを構成する複数の半環状の導体を備え、表面実装型部品の複数の半環状の導体それぞれにおいて、実装面から遠い側の部分が、金属ピンで構成されている。
 これらの態様によれば、ヘリカル状コイルにおいて、磁界分布のバラツキやインダクタンス値のバラツキを抑制することができる。それにより、電子デバイスにおいて、コイルに関連する特性のバラツキを抑制することができる。
 電子デバイスは、無線通信デバイスであって、コイルデバイスがアンテナとして使用され、コイルデバイスのヘリカル状コイルと磁気結合するように設けられたコイルアンテナを有してもよい。これにより、無線通信デバイスの通信可能距離が長くなる。
 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
 図1は、本発明の実施の形態1に係る、コイルデバイスをアンテナとして有する電子デバイスの一例である無線通信デバイスを概略的に示している。また、図2はコイルデバイスの内部を示す斜視図である。さらに、図3は図2におけるQ-Q線図に沿った断面図である。なお、図面においてX-Y-Z直交座標系、s-t-u直交座標系が示されているが、これは発明の実施の形態の理解を容易にするためのものであって発明を限定するものではない。
 図1に示す無線通信デバイス10は、回路基板12と、回路基板12の主面12a上に実装されたアンテナとしてのコイルデバイス14とを有する。なお、コイルデバイス14は、図面においては見やすさを考慮して直方体形状(ブロック状)であるが、可能な限り薄い平板状、すなわち、実装面におけるコイル軸CA方向の寸法をL、コイル軸CAに直交する方向の寸法をW、厚さ方向の寸法をTとすると、厚さ方向の寸法Tが、寸法L、Wに比べて小さいチップ状である。本実施の形態において、コイルデバイス14はHF帯をキャリア周波数とするアンテナ素子であり、たとえばNFC(Near Field Communication)システムに利用される。
 回路基板12は、プリント配線板等のマザー基板であって、コイルデバイス14が実装される主面12a上に、導電性材料(例えば銅材料)から作製された配線パターン(図示せず)を備える。また、回路基板12の主面12a上には、RFICチップや表面実装型コンデンサを備え、これらの部品は、配線パターンを介して、コイルデバイス14に接続される。また、図3に示すように、回路基板12は、その内部に、導電性材料から作製されたグランド層12bを備える。なお、グランド層12bは、グランドパターンとして、回路基板12の裏面12cに設けられてもよい。グランド層12bは回路基板12のほぼ全面に設けられている。
 図2に示すように、コイルデバイス14は、ヘリカル状コイル16と、回路基板12の主面12aと対向する実装面(裏面)18aを備える平板状のバインダー部材(素体)18とを有する。
 素体18は、直方体状をなしており、実装面(裏面)18a、実装面18aに対向する天面(主面)18d、ヘリカル状コイル16のコイル軸CAと交差する2つの端面18eおよび18f、ならびに、コイル軸CAに沿う端面18bおよび18cを有している。実装面18aは、コイルデバイスをマザー基板に実装する際の実装面になる。実装面18aと天面18dの面積は、端面18bおよび18c、端面18eおよび18fの面積よりも大きい。つまり、素体18は、Z軸方向の長さ(厚さ)がX軸方向およびY軸方向の長さよりも短い平板状(薄板状)に形成されている。なお、本実施の形態では、端面18bおよび18cの面積が端面18eおよび18fよりも大面積に形成されているが、端面18eおよび18fの面積が端面18bおよび18cより大面積に形成されていてもよい。
 ヘリカル状コイル16は、図1に示すように、実装面18aと天面18dとの間、すなわち回路基板12(その主面12a)に沿うように延在する、例えば回路基板12に対して平行に(X軸方向に)延在するコイル軸CAを備える。すなわち、ヘリカル状コイル16を構成する導体が、コイル軸CAを中心としてヘリカル状に延在している。なお、本実施の形態においてコイル軸CAは実装面18aと平行となっているが、必ずしも平行である必要は無い。
 図2に示すように、そのヘリカル状コイル16は、複数の第1~第4の導体16a~16dから構成されている。
 具体的には、図2に示すように、複数の第1の導体16aは、素体18の実装面18a側に(すなわち実装面18aに沿って)コイル軸CAの延在方向(X軸方向)に等間隔に並べられている。本実施の形態1の場合、複数の第1の導体16aそれぞれは、互いに平行であって、実装面18a(すなわち回路基板12)に対して平行(Y軸方向)に延在して円形断面を備える金属ピンである。金属ピンは、例えば銅材料から作製された円柱状の金属柱体である。また、金属ピンの円形断面の直径は、例えば30μm~1mmである。
 複数の第2の導体16bは、複数の第1の導体16aに比べて回路基板12の主面12aから離れた位置で、すなわち回路基板12に対向する素体18の実装面18aから離れた位置で、素体18の天面18d側に(すなわち天面18dに沿うように)コイル軸CAの延在方向(X軸方向)に等間隔に並べられている。本実施の形態1の場合、複数の第2の導体16bそれぞれは、互いに平行であって、実装面18a(すなわち回路基板12)に対して平行(Y軸方向)に延在して円形断面を備える金属ピンである。金属ピンは例えば銅材料から作製された円柱状の金属柱体である。また、金属ピンの円形断面の直径は、例えば30μm~1mmである。なお、本実施の形態1の場合、複数の第1の導体16aと複数の第2の導体16bは、同一の金属ピンである。そのため、第1の導体16aと第2の導体16bが異なる金属ピンである場合に比べて、コイルデバイス14の製造コストを低く抑えることができる。
 複数の第3の導体16cそれぞれは、実装面18a(すなわち回路基板12の主面12a)と直交する方向(Z軸方向)視でコイル軸CAに対する一方側において(Y軸方向プラス側において)、第1の導体16aの端と第2の導体16bとの端とを接続する。
 複数の第4の導体16dそれぞれは、実装面18a(すなわち回路基板12の主面12a)と直交する方向視でコイル軸CAに対する一方側において(Y軸方向マイナス側において)、第1の導体16aの端と第2の導体16bとの端とを接続する。
 ヘリカル状コイル16の複数の第1の導体16aと複数の第2の導体16bは、素体18内に内包されている。素体18は、平板状であって、例えばエポキシ樹脂等の樹脂材料から作製されている。このような素体18に内包されることにより、複数の第1の導体16aそれぞれは、コイル軸CAの延在方向(X軸方向)に等間隔に並んだ状態で維持される。同様に、複数の第2の導体16bそれぞれも、コイル軸CAの延在方向に等間隔に並んだ状態で維持される。
 これに対して、平板状の素体18の端面18b、18c(Y軸方向の端面)上に、複数の第3および第4の導体16c、16dが設けられている。複数の第3および第4の導体16c、16dは、例えば、素体18の端面18b、18c上に形成された導電パターンで構成されている。
 なお、素体18の端面18b、18cには、回路基板12の主面12a上の端子12dに対して、例えばはんだ等の導電性接合材22を介して電気的に接続される接続端子20がそれぞれ設けられている。接続端子20は、複数の第1の導体16aにおいてコイル軸CAの延在方向(X軸方向)両側の第1の導体16a’の一端(第3の導体16cまたは第4の導体16dに接続されていない端)に接続されている。つまり、一方の接続端子20がヘリカル状コイル16の一方端子、他方の接続端子20がヘリカル状コイル16の他方端子に接続されている。
 このようなヘリカル状コイル16を備えるコイルデバイス14は、回路基板12の主面12aの端部に、ヘリカル状コイル16の一方のコイル開口が回路基板12の内側を向き、他方のコイル開口が回路基板12の外側を向くように実装するのが好ましい。本実施の形態1の場合、ヘリカル状コイル16のコイル軸CAが、回路基板12の主面12aと端面12e(X軸方向の端面)との間の辺と交差するように、コイルデバイス14は回路基板12の主面12aに実装されている。
 このように配置されたコイルデバイス14によれば、図4に示すように、ヘリカル状コイル16から発生した磁界(破線)は、コイルデバイス14が実装されている回路基板12の主面12aの上方に広がる。それとともに、磁界は、端面12e側にも広がる。また、ヘリカル状コイル16による磁界がグランド層12bによって打ち消されにくくなる。これにより、回路基板12の主面12aの中央側にコイルデバイス14を設ける場合に比べて、無線通信デバイス10の通信可能範囲が広がるとともに、通信距離が大きくなる。
 なお、図4に示すように、コイルデバイス14のヘリカル状コイル16から発生した磁界は、回路基板12内のグランド層12bや主面12a上の配線パターン(図示せず)にさえぎられ、回路基板12の裏面12c側にはほとんど広がることができない。つまり、回路基板12に設けられたグランド層等の金属体を利用して、通信距離を大きくすることができる。
 ここからは、本実施の形態1のコイルデバイス14の一例の作製方法について説明する。
 まず、図5Aに示すように、同一形状の複数の金属ピン50が、その長手方向(u軸方向)と直交する方向(t軸方向)に複数列で並ぶようにピン支持台52上に立てられる。金属ピン50の支持台52への固定は、例えばエポキシ樹脂等の接着剤を利用すればよい。
 次に、図5Bに示すように、複数の金属ピン50を内包する樹脂ブロック54がピン支持台52上に形成される。樹脂ブロック54は、例えばピン支持台52に未硬化樹脂を流し、これを加熱により硬化させることによって作製される。
 続いて、図5Cに示すように、複数の金属ピン50の長手方向(u軸方向)の両端が樹脂ブロック54から露出するように、樹脂ブロック54の図中上側および下側を研磨する。これにより、上下面が平坦化されるとともに、金属ピンの頭出しが行われ、樹脂ブロック54に内包された複数の第1の導体16aおよび複数の第2の導体16bが作製される。なお、図5Cにおいては、簡略化のため、金属ピン50そのものは図示せず、その露出端面のみを図示した。
 続いて、図5Dに示すように、複数の第1の導体16aの一方の端面および複数の第2の導体16bの一方の端面が露出する樹脂ブロック54の一方の研磨面54a上に、複数の第3の導体16cと接続端子20とをパターン形成する。同様に、複数の第1の導体16aの他方の端面および複数の第2の導体16bの他方の端面が露出する樹脂ブロック54の他方の研磨面54b上に、複数の第4の導体16dと接続端子20とをパターン形成する。例えば、第3の導体16c、第4の導体16d、および接続端子20は、樹脂ブロック54の研磨面54a、54b上に金属層(例えば銅層)を形成した後、その金属層をフォトエッチングすることによって作製される。あるいは、導電性ペーストを所定パターンにスクリーン印刷し、これを熱処理することによって作製される。パターニング後の金属層の表面には、ニッケル-金や錫等のめっき膜を形成してもよい。
 そして、図5Eに示すように、第3の導体16c、第4の導体16d、および接続端子20が形成された樹脂ブロック54を複数に切断することにより、複数のコイルデバイス14が作製される。
 このような本実施の形態1によれば、コイルデバイス14のヘリカル状コイル16において、平板状の素体18の実装面18aおよび天面18dに沿う複数の導体部分、すなわちヘリカル状コイルにおいて大半を占める複数の導体部分が、ワイヤに比べてリジッドな金属ピンで構成される。それにより、ヘリカル状コイル全体がワイヤで構成される場合に比べて、磁界分布のバラツキやインダクタンス値のバラツキを抑制することができる。このようなコイルデバイス14をアンテナとして使用することにより、無線通信デバイス10に対して以下に示す効果がもたらされる。
 まず、コイルデバイス14のヘリカル状コイル16において通信に寄与して実装面18aから遠い側の複数の第2の導体16bについて、表皮効果を原因とする純抵抗(直流抵抗;Rdc)の増加を抑制しつつ、磁界分布のバラツキを抑制することができる。その結果、アンテナとして機能するコイルデバイス14の通信可能距離のバラツキを抑制することができる。
 具体的に説明すると、コイルデバイス14がアンテナとして高周波信号を送受信するとき、そのコイルデバイス14のヘリカル状コイル16に表皮効果が発生する。
 表皮効果は、導体を交流が流れるとき、その導体全体に一様に電流が流れずに、表面に集中的に電流が流れることを言う。具体的には、表面から所定の深さ(表皮深さ)までの導体の部分を電流が流れる。
 表皮深さは、導体の材料と電流の周波数とによって異なる。周波数が高くなればなるほど、表皮深さは浅くなる(すなわち導体の純抵抗が高くなる)。導体の材料は、例えば、銀よりは銅の方が表皮深さが深く(純抵抗が小さく)、また銅よりは金の方が表皮深さが深い(純抵抗が小さい)。
 また、導体の断面形状のアスペクト比(縦横比)が1に近いほど、また断面形状が角が少ない形状であるほど、電流は導体の表面全体を流れることができる。例えば、導体の断面が矩形状である場合、短辺側の表面に集中して電流が流れる。また例えば、断面が角を備える形状である場合(例えば三角形である場合)、その角に集中して電流が流れる。したがって、導体の表面全体に電流が流れるためには、すなわち表皮効果を原因とする導体の純抵抗の増加を抑制するためには、導体の断面は円形状が好ましい。
 このような表皮効果を考慮して、本実施の形態1に係るコイルデバイス14のヘリカル状コイル16において実装面18a(すなわち回路基板12)から遠い側の複数の導体部分は、すなわち通信に大きく寄与する複数の第2の導体16bは、円形断面を備える複数の金属ピンで構成されている。
 コイルデバイス14は、図4に示すように、回路基板12の主面12aの上方に磁界を分布する。このとき、他の導体に比べて実装面18a(すなわち回路基板12)から遠い第2の導体16bがこの磁界分布に大きく寄与する。
 この磁界分布に大きく寄与する第2の導体16bが効率よく磁界を発生することができるように、すなわち表皮効果を原因とする純抵抗の増加を抑制して第2の導体16bでの信号減衰や電力損失を抑制するために、第2の導体16bは、円形断面を備える金属ピンで構成されている。
 また、第2の導体16bは、ワイヤのような可撓性をもった金属材ではなく、リジッドな金属ピンで構成されている。したがって、ワイヤで構成される場合に比べて、変形しにくい。したがって、第2の導体16b間の隙間のバラツキが小さく、そのため、ヘリカル状コイル16の磁界分布や自己共振周波数にバラツキが生じにくい。その結果、このような第2の導体16bを備えるヘリカル状コイル16は、すなわちアンテナとしてのコイルデバイス14は、通信可能距離や周波数特性についてバラツキが小さい。
 さらに、第2の導体16bが素体18内に内包されている。そのため、第2の導体16bの変形がさらに抑制されるとともに、第2の導体16b間の隙間が一定に維持される。それにより、ヘリカル状コイル16の磁界分布についてさらにバラツキが小さくされている。ちなみに、ワイヤを使ったコイルを樹脂で封止しようとすると、封止時の樹脂の流動により、線間距離にバラツキが生じやすく、場合によっては、断線することがある。
 さらに、第1の導体16aも、第2の導体16bと同様に、円形断面を備える金属ピンで構成されている。そのため、第1の導体16aについても、表皮効果を原因とする純抵抗の増加が抑制される。したがって、第1の導体16aにおいても、信号減衰や電力損失が抑制される。
 また、素体18は平板状の直方体であって、第1の導体16aや第2の導体16bは、ヘリカル状コイル16を構成する第1~第4の導体16a~16dのうち最も長い導体である。そのため、コイルの大半を金属ピンで構成することができ、コイルデバイスは、損失が少なく通信距離が大きいアンテナとして機能する。
 また、図3に示すように、第2の導体部分16bを構成する複数の金属ピンにおいてコイル軸延在方向の一方側の金属ピンから他方側の金属ピンまでの距離D2が、第1の導体部分16aを構成する複数の金属ピンにおいてコイル軸延在方向の一方側の金属ピンから他方側の金属ピンまでの距離D1に比べて短く構成されている。したがって、これらの距離D1、D2が等しい場合に比べて、ヘリカル状コイル16のコイル開口面積を大きくすることができるとともに、そのコイル開口を天面側に向けることができ、天面方向の通信距離を大きくすることができる。
(実施の形態2)
 本実施の形態2の無線通信デバイスと上述の実施の形態1の無線通信デバイスとの違いは、コイルデバイスのヘリカル状コイルにおける第2の導体である。この異なる点を中心に、本実施の形態2の無線通信デバイスについて説明する。
 図6は、本実施の形態2に係る、コイルデバイスをアンテナとして有する無線通信デバイスの一部の断面図である。
 図6に示すように、本実施の形態2に係るコイルデバイス114のヘリカル状コイル116は、上述の実施の形態1のヘリカル状コイル16と同様に、素体118に内包された複数の第1の導体116aと複数の第2の導体116bとを備える。
 ヘリカル状コイル116の複数の第1の導体116aは、コイル軸CAの延在方向(X軸方向)に等間隔に、具体的には所定のピッチ間隔p1で並んでいる。一方、複数の第2の導体116bは、複数の第1の導体116aに比べて回路基板112の主面112a(すなわち主面112aに対向する素体118の表面(実装面))から離れた位置で、コイル軸CAの延在方向に等間隔に、具体的には所定のピッチ間隔p2で並んでいる。本実施の形態2の場合、複数の第1の導体116aのピッチ間隔p1と複数の第2の導体116bのピッチ間隔p2は同一である。
 ピッチ間隔p1、p2は同一であるが、コイル軸CAの延在方向(X軸方向)に隣接し合う第1の導体116aの間の距離(隙間)g1と、コイル軸CAの延在方向に隣接し合う第2の導体116bの距離(隙間)g2は異なる。具体的には、第2の導体116bの隙間g2が、第1の導体116aの隙間g1に比べて狭い。
 第2の導体116bの隙間g2を第1の導体116aの隙間g1に比べて狭くするために、第2の導体116bの断面のコイル軸CAの延在方向(X軸方向)の長さ(すなわち直径d2)は、第1の導体116aのコイル軸CAの延在方向の長さ(直径d1)に比べて大きい。すなわち、第2の導体116bに使用される金属ピンは、第1の導体116aに使用される金属ピンに比べて太い。
 このように、回路基板12の主面12aの上方への磁界分布に大きく寄与する複数の第2の導体116bの隙間g2を狭くすることにより、ヘリカル状コイル116の磁界を大きく広げることができる。
 すなわち、隙間g2をより狭くすることにより、隙間g2を介在して隣接し合う第2の導体116bの一方によって発生して隙間g2を通過する磁束が、他方によって発生して隙間g2を通過する磁束によって打ち消されることが抑制される。これにより、通信相手側コイル(アンテナ)との磁界結合に主に寄与する部分におけるマイナーループの発生量を低減することができ、ヘリカル状コイル116に供給される電力が、無線通信のための磁界の形成に有効に使用される。その結果、このようなヘリカル状コイル116を備えるコイルデバイス114は、エネルギ効率が高い。
 このような本実施の形態2によれば、実施の形態1と同様に、コイルデバイス114のヘリカル状コイル116において通信に寄与して実装面(回路基板112の主面112a)から遠い側の複数の第2の導体116bについて、表皮効果を原因とする純抵抗の増加を抑制しつつ、磁界分布のバラツキを抑制することができる。また、コイルデバイス114は、エネルギ的に効率よく、無線通信のための磁界を形成することができる。
(実施の形態3)
 本実施の形態3の無線通信デバイスと上述の実施の形態1の無線通信デバイスとの違いは、コイルデバイスの第2の導体である。この異なる点を中心に、本実施の形態3の無線通信デバイスについて説明する。
 図7に示すように、本実施の形態3に係るコイルデバイス214のヘリカル状コイル216は、上述の実施の形態1のヘリカル状コイル16と同様に、素体218に内包された複数の第1の導体216aと複数の第2の導体216bとを備える。
 ヘリカル状コイル216の複数の第1の導体216aは、コイル軸CAの延在方向(X軸方向)に等間隔に、具体的には所定のピッチ間隔p1’で並んでいる。一方、複数の第2の導体216bは、複数の第1の導体216aに比べて回路基板212の主面212a(すなわち主面212aに対向する素体218の表面(実装面))から離れた位置で、コイル軸CAの延在方向に等間隔に、具体的には所定のピッチ間隔p2’で並んでいる。
 本実施の形態3の場合、第1の導体216aの直径d1’と第2の導体216bの直径d2’は同一である。しかし、コイル軸CAの延在方向(X軸方向)に隣接し合う第1の導体216aの間の距離(隙間)g1’と、コイル軸CAの延在方向に隣接し合う第2の導体216bの距離(隙間)g2’は異なる。具体的には、第2の導体216bの隙間g2’が、第1の導体216aの隙間g1’に比べて狭い。
 第2の導体216bの隙間g2’を第1の導体116aの隙間g1’に比べて狭くするために、複数の第2の導体116bのピッチ間隔p2’が、複数の第1の導体216aのピッチ間隔p1’に比べて狭い。
 このように、回路基板212の主面212aの上方への磁界分布に大きく寄与する複数の第2の導体216bの隙間g2’を狭くすることにより、ヘリカル状コイル216の磁界を大きく広げることができる。
 すなわち、隙間g2’をより狭くすることにより、実施の形態2と同様、隙間g2’を介在して隣接し合う第2の導体216bの一方によって発生して隙間g2’を通過する磁束が、他方によって発生して隙間g2’を通過する磁束によって打ち消されることが抑制される。これにより、ヘリカル状コイル216に供給される電力が、無線通信のための磁界の形成に有効に使用される。その結果、このようなヘリカル状コイル216を備えるコイルデバイス214は、エネルギ効率が高い。
 このような本実施の形態3によれば、実施の形態1と同様に、コイルデバイス214のヘリカル状コイル216において通信に寄与して実装面(回路基板212の主面212a)から遠い側の複数の第2の導体216bについて、表皮効果を原因とする純抵抗の増加を抑制しつつ、磁界分布のバラツキを抑制することができる。また、コイルデバイス214は、エネルギ的に効率よく、無線通信のための磁界を形成することができる。
(実施の形態4)
 本実施の形態4の無線通信デバイスと上述の実施の形態1の無線通信デバイスとの違いは、磁性体の有無である。この異なる点を中心に、本実施の形態4の無線通信デバイスについて説明する。
 図8に示すように、本実施の形態4に係るコイルデバイス314は、上述の実施の形態1のコイルデバイス14と異なり、磁性体330を備える。磁性体330は、例えばフェライトセラミックからなる磁性体や樹脂中にフェライト粉末を分散してなる磁性体であって平板状である。磁性体330はまた、ヘリカル状コイル316内に配置された状態で素体318に内包されている。すなわち、ヘリカル状コイル316の複数の第1の導体316aと複数の第2の導体316bとの間に、磁性体330が配置されていて、複数の第1の導体316aと複数の第2の導体316bにて保持されている。
 このような磁性体330をヘリカル状コイル316内に配置することにより、ヘリカル状コイル316の磁界が広範囲に広がる。その結果、このようなコイルデバイス314をアンテナとして備える無線通信デバイス310の通信可能距離が長くなる。
 このような本実施の形態4によれば、実施の形態1と同様に、コイルデバイス314のヘリカル状コイル316において通信に寄与して実装面(回路基板312の主面312a)から遠い側の複数の第2の導体部分316bについて、表皮効果を原因とする純抵抗の増加を抑制しつつ、磁界分布のバラツキを抑制することができる。また、無線通信デバイス310は、長い通信可能距離を備えることができる。
 また、平板状の磁性体330は複数の第1の導体316aと複数の第2の導体316bとで保持されているため、素体318を形成するために樹脂を流動させた際に磁性体330が動きにくく、製造バラツキの少ないコイルデバイスを構成できる。
(実施の形態5)
 本実施の形態5の無線通信デバイスと上述の実施の形態1の無線通信デバイスとの違いは、コイルデバイスと回路基板上の端子との間の接続である。この異なる点を中心に、本実施の形態5の無線通信デバイスについて説明する。
 上述の実施の形態1の場合、図1に示すように、そのコイルデバイス14は、回路基板12の主面12aと対向しない端面18b、18c(Y軸方向の端面)に、ヘリカル状コイル16と回路基板12上の端子12dとを電気的に接続するための接続端子20を備える。その接続端子20は、例えばはんだ等の導電性接合材22を介して回路基板12の端子12dに電気的に接続されている。
 これに対して、図9に示すように、本実施の形態5に係るコイルデバイス414は、回路基板412の主面412aに対向する実装面418aに、接続端子420を備える。
 具体的には、2つの接続端子420は、複数の第1の導体416aにおいてコイル軸CAの延在方向(X軸方向)両側の第1の導体416a’によってそれぞれ構成されている。
 コイル軸CAの延在方向(X軸方向)の両側の第1の導体416a’は、例えば、他の第1の導体416aに比べて太い金属ピンであり、概半円状の断面、すなわち平面を備える。その平面は、素体418の実装面418aで該素体318の外部に露出し、コイルデバイス414の接続端子420として機能する。接続端子420の表面にもめっき膜が形成されていることが好ましい。
 一方、回路基板412の主面412a上には、コイルデバイス414の接続端子420(第1の導体416a’の平面)に対向するように、端子412dが設けられている。
 したがって、コイルデバイス414が回路基板412の主面412a上に実装されると、コイルデバイス414の接続端子420と回路基板412の端子412dとが接触する。その結果、いわゆるLGA型の端子電極を形成することができ、コイルデバイス414のヘリカル状コイル416と回路基板412の端子412dとをはんだ等の導電性接合材を介して接続することができる。
 このような第1の導体416a’の平面で構成される接続端子420は、例えば、図10に示すように、第1の導体416a(416a’)と第2の導体416bとを内包する樹脂ブロック454を、第1の導体416a’を交差するように切断することによって作製される。つまり、樹脂ブロック454の切断面が素体418の実装面418aになり、金属ピンの切断面が端子面になる。
 このような本実施の形態5によれば、実施の形態1と同様に、コイルデバイス410のヘリカル状コイル416において通信に寄与して実装面418aから遠い側の複数の第2の導体416bについて、表皮効果を原因とする純抵抗の増加を抑制しつつ、磁界分布のバラツキを抑制することができる。また、コイルデバイス414のヘリカル状コイル416と回路基板412上の端子412dとを容易に接続することができる。
 なお、本実施の形態では、第1の導体416a’を構成する金属ピンとして他の第1の導体416aを構成する金属ピンよりも大径のものを用いたが、同径のものを用いてもよい。
(実施の形態6)
 本実施の形態6の無線通信デバイスと上述の実施の形態1の無線通信デバイスとの違いは、コイルデバイスの第1の導体である。この異なる点を中心に、本実施の形態6の無線通信デバイスについて説明する。
 図11に示すように、本実施の形態6に係るコイルデバイス514において、ヘリカル状コイル516の第1の導体516aは、実施の形態1と異なり、また、第2の導体516bと異なり、矩形断面を備える金属部材で構成されている。また、第1の導体516aは、素体518の内部ではなく、回路基板512の主面512aに対向する素体518の実装面518a上に設けられている。このような第1の導体516aは、例えば、素体518の実装面518a上に形成された導電パターンである。
 回路基板512の主面512aの上方への磁界の分布は、回路基板512から離れた位置でコイル軸CAの延在方向(X軸方向)に並んで円形断面を備える第2の導体516bが大きく寄与する。そのため、回路基板512近傍でコイル軸CAの延在方向に並ぶ複数の第1の導体516aそれぞれが、その断面形状が円形状に比べて純抵抗が高い矩形状であっても、また素体518の外部にあっても大きな影響はない。
 本実施の形態6のように、複数の第1の導体516aが素体518の外部にあって且つ矩形状の断面を備える場合、コイルデバイスの製造方法について自由度が高い。
 例えば、ヘリカル状コイル516の複数の第1の導体516aが、コイルデバイス514の素体518上ではなく、回路基板512の主面512a上に形成されてもよい。
 この場合、回路基板512が、その主面512a上で(X軸方向に)並列する複数の第1の導体516aを備える。一方、素体518が、複数の第2の導体516b、複数の第3の導体516c、および複数の第4の導体を備える。すなわち、第2の導体516b、第3の導体516c、および複数の第4の導体からなる、実装面518a側が開いた半環状の導体が複数あって、その複数の半環状の導体が第1の導体516aの並列方向(X軸方向)に並んでいる。
 素体518上の複数の第3の導体516cおよび複数の第4の導体が回路基板512上の複数の第1の導体516aに接続するように、素体518が回路基板512に実装される。これにより、ヘリカル状コイル516を備えるコイルデバイス514が構成される。すなわち、複数の半環状の導体を備える素体518は、コイルデバイス514の一部として回路基板512に実装される表面実装型部品である。このような素体518と回路基板512とにより、無線通信デバイス510が構成される。なお、回路基板512上の複数の第1の導体516aと素体518上の複数の第3の導体516cおよび複数の第4の導体は、はんだ等の導電性接合材によって接続される。
 このような本実施の形態6によれば、実施の形態1と同様に、コイルデバイス514のヘリカル状コイル516において通信に寄与して実装面518aから遠い側の複数の第2の導体516bについて、表皮効果を原因とする純抵抗の増加を抑制しつつ、磁界分布のバラツキを抑制することができる。また、コイルデバイスの製造方法について自由度が高い。
 なお、複数の第1の導体516aを素体518の実装面側に形成してもよい。この場合、例えば導電性ペーストのスクリーン印刷によってパターニングしてもよいし、全面金属膜のエッチング等によりパターニングしてもよい。
(実施の形態7)
 本実施の形態7は、実施の形態1の無線通信デバイスと異なる無線通信デバイスである。したがって、コイルデバイスの詳細な構成については、その説明を省略する。
 図12は、実施の形態1に係るコイルデバイス14をアンテナとして有する、例えば携帯端末などの無線通信デバイス600を示している。また、図13は、無線通信デバイス600の断面図を示している。
 図12に示すように、無線通信デバイス600は筐体602を有し、その筐体602内にコイルデバイス14および回路基板604が収納されている。
 なお、図13に示すように、回路基板604上には、コイルデバイス14とともに、無線通信デバイス600を駆動するためのバッテリ605、コイルデバイス14を介してHF帯の周波数の信号を送受信する素子606などが実装されている。
 また、筐体602内には、HF帯の共振周波数を備えるブースターアンテナ(コイルアンテナ)608が収納されている。
 ブースターアンテナ608は、図14に示すように、第1のコイルパターン610と、第2のコイルパターン612と、これらの間に介在してこれらを支持する絶縁板614とを備える。第1のコイルパターン610と第2のコイルパターン612は、矩形の渦巻き状であって、例えば、絶縁板614上にパターン形成される。また、第1および第2のコイルパターン610、612の開口は、コイルデバイス14内のヘリカル状コイルの開口に比べて大きい。
 さらに、同一方向に電流が流れたとき、例えば絶縁板614と直交する方向(Z軸方向)に見て時計回り方向に電流が流れたときに容量結合するように、第1および第2のコイルパターン610、612が構成されている。したがって、第1のコイルパターン610と第2のコイルパターン612との間には浮遊容量が形成される。そのため、図15に示すように、第1のコイルパターン610のインダクタンスL1と、第2のコイルパターン612のインダクタンスL2と、第1および第2のコイルパターン610、612の端子間の浮遊容量C1、C2によって共振回路が構成される。この共振回路の共振周波数がコイルデバイス14が送受信する信号のHF帯の周波数、例えば13.56MHzとなるように、ブースターアンテナ608は構成されている。
 ブースターアンテナ608はまた、バッテリ605にオーバーラップしないように、且つ、コイルデバイス14から発生した磁界(破線)内に第1および第2のコイルパターン610、612の一部に位置するように、筐体602内に収納されている。これにより、コイルデバイス14(その内部のヘリカル状コイル)とブースターアンテナ608との間で磁気結合が生じ、ブースターアンテナ608の回路に電流が流れる。ブースターアンテナ608の第1および第2のコイルパターン610、612の開口がコイルデバイス14内のヘリカル状コイルの開口に比べて大きいため、コイルデバイス14単独の場合に比べて、広い磁界が形成される。その結果、無線通信デバイス600の通信可能距離が長くなる。
(実施の形態8)
 本実施の形態8は、上述の実施の形態5の改良形態である。したがって、実施の形態5と異なる点を中心に、本実施の形態8を説明する。
 図9および図10に示すように、上述の実施の形態5のコイルデバイス414の場合、円形断面を備える金属ピンである第1の導体416a’を該金属ピンの中心軸を含む平面で切断し、その矩形状の切断面が接続端子420として使用される。
 しかしながら、第1の導体416’が円形断面を備える金属ピンであるために、その切断面(接続端子420の端子面)の大きさについてバラツキが生じる可能性がある。すなわち、金属ピンの中心軸から外れて該金属ピンが切断されると、その中心軸からの距離に応じてその切断面の大きさが変わる。切断面(接続端子420の端子面)の大きさにバラツキが生じると、この接続端子420でのインピーダンスにバラツキが生じ、その結果として、無線通信デバイスの通信特性にもバラツキが生じる。
 そのために、本実施の形態8のコイルデバイス714の場合、図16および図17に示すように、樹脂ブロック754内の直方体形状の金属ブロック756を半分に切断して2つの第1の導体716a’を作製する。これにより、切断面、すなわち接続端子720が形成される。このように、直方体形状の金属ブロック756を切断した場合、切断箇所にバラツキが生じても、その切断面の大きさは一定である。したがって、接続端子720の端子面は、バラツキが生じることなく、一定の大きさを備えることができる。その結果、通信特性のバラツキが抑制された無線通信デバイスを実現することができる。
(実施の形態9)
 上述の複数の実施の形態の場合、例えば実施の形態1を例に挙げると、コイルデバイス14は、図1に示すように、コイルデバイス14に比べてより大きい回路基板12に実装されている。それにより、相対的に大きい無線通信デバイス10が構成されている。
 一方、本実施の形態9の場合、コイルデバイスが、同一またはそれ以下の大きさの回路基板に実装されている。言い換えると、コイルデバイスに回路基板が実装され、それにより相対的に小さい無線通信デバイスが構成されている。
 図18は、実施の形態9に係る無線通信デバイス810を示している。この無線通信デバイス810は、RFID(Radio Frequency Identification)タグである。
 図18に示すように、無線通信デバイス810は、上述の実施の形態5のコイルデバイス414と、それに搭載される回路基板830とを有する。
 図18に示すように、回路基板830は、例えば可撓性を備えて熱可塑性樹脂から作製された基板832と、基板832の主面832aに実装されたRFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)素子834と、同様に基板832の主面832aに実装された2つのコンデンサ素子836、838とを有する。図19に示すように、RFIC素子834、コンデンサ素子836、コンデンサ素子838、およびコイルデバイス414のヘリカル状コイル416がRFID回路を構成する。
 また、図18に示すように、コイルデバイス414の実装面418a(素体418の裏面)に、基板832の裏面832bが接合される。このとき、コイルデバイス414の実装面418a上の接続端子420と、基板832の裏面832b上の接続端子832cとが電気的に接続される。これらの接続端子832cは、図19に示すようにRFIC素子834に接続されている。
 なお、コンデンサ素子836、838に代わって、コンデンサパターンを基板832に設けてもよい。
(実施の形態10)
 本実施の形態10の無線通信デバイスは、実施の形態9と同様に、RFIDタグである。したがって、実施の形態9と異なる点を中心に説明する。
 図20に示すように、本実施の形態10に係る無線通信デバイス910は、上述の実施の形態5のコイルデバイス414と、それに搭載される回路基板930とを有する。
 図20に示すように、回路基板930は、例えば可撓性を備えて熱可塑性樹脂から作製された基板932と、基板932に内蔵されたRFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)素子934と、同様に基板932に内蔵された2つのコンデンサ素子936、938とを有する。図21に示すように、RFIC素子934、コンデンサ素子036、コンデンサ素子938、およびコイルデバイス414のヘリカル状コイル416がRFID回路を構成する。
 また、回路基板930は、RFIC素子934に外部の制御回路、電源回路等を電気的に接続するための複数の接続端子932d~932gを有する。これらの複数の接続端子932d~932gは、基板32の主面932a上に設けられている。
 また、図20に示すように、コイルデバイス414の実装面418a(素体418の裏面)に、基板932の裏面932bが接合される。このとき、コイルデバイス414の実装面418a上の接続端子420と、基板932の裏面932b上の接続端子932cとが電気的に接続される。これらの接続端子932cは、図21に示すようにRFIC素子934に接続されている。
 なお、コンデンサ素子936、938に代わって、コンデンサパターンを基板932に設けてもよい。
(実施の形態11)
 上述の複数の実施の形態の場合、本発明の実施の形態に係るコイルデバイスは、アンテナとして無線通信デバイスに使用されている。それに対して、本実施の形態11は、コイルデバイスを、アンテナ以外の用途に使用する電子デバイスである。
 図22は、本発明の実施の形態11に係る電子デバイスの一例であるDC-DCコンバータモジュールを示している。
 図22に示すように、本発明の実施の形態11に係るDC-DCコンバータモジュール1010は、上述の実施の形態5のコイルデバイス414と、それに搭載される回路基板1030とを有する。
 図22に示すように、回路基板1030は、例えば可撓性を備えて熱可塑性樹脂から作製された基板1032と、基板1032に内蔵されたスイッチングIC素子1034と、同様に基板1032に内蔵された2つのコンデンサ素子1036、1038とを有する。図23に示すように、スイッチングIC素子1034、コンデンサ素子1036、コンデンサ素子1038、およびコイルデバイス414のヘリカル状コイル416が、DC-DCコンバータ回路を構成する。ヘリカル状コイル416は、チョークコイルとして機能する。
 また、回路基板1030は、スイッチングIC素子1034を接地するための、また外部の制御回路、電源回路等に接続するための複数の接続端子1032d~1032jを有する。これらの複数の接続端子1032d~1032jは、基板1032の主面1032a上に設けられている。
 また、図22に示すように、コイルデバイス414の実装面418a(素体418の裏面)に、基板1032の裏面1032bが接合される。このとき、コイルデバイス414の実装面418a上の接続端子420と、基板1032の裏面1032b上の接続端子1032cとが電気的に接続される。これらの接続端子1032cは、図23に示すようにスイッチングIC素子1034に接続されている。
 なお、コンデンサ素子1036、1038に代わって、コンデンサパターンを基板1032に設けてもよい。
(実施の形態12)
 上述の複数の実施の形態の場合、コイルデバイスは、その裏面で回路基板に実装されている。すなわち、平板状の素体において相対的に大きい表面(端面に比べて)を介して、コイルデバイスは回路基板に実装されている。
 これと異なり、本実施の形態12においては、コイルデバイスは、その端面で回路基板に実装される(接合される)。すなわち、平板状の素体の端面がコイルデバイスの実装面として使用される。
 図24に示す本発明の実施の形態12に係る無線通信デバイス1110は、具体的には実施の形態9と同様のRFID回路(図19参照)を備えるRFIDタグである。
 図24に示すように、本発明の実施の形態12に係る無線通信デバイス1110は、ヘリカル状コイルを備えるコイルデバイス1114と、それに搭載される回路基板1130とを有する。
 図24に示すように、コイルデバイス1114は、平板状の素体1118の裏面1118aではなく、また主面1118dではなく、端面1118bに、そのヘリカル状コイルの両端それぞれに接続する接続端子1120を備える。
 回路基板1130は、例えば可撓性を備えて熱可塑性樹脂から作製された基板1132と、基板1132の主面1132aに実装されたRFIC素子1134と、同様に基板1132の主面1132aに実装された2つのコンデンサ素子1136、1138とを有する。
 また、図24に示すように、コイルデバイス1114の実装面1118b(素体1118の端面1118b)に、基板1132の裏面1132bが接合される。このとき、コイルデバイス1114の実装面1118b上の接続端子1120と、基板1132の裏面1132b上の接続端子1132cとが電気的に接続される。これらの接続端子1132cは、RFIC素子1134に接続されている。
(実施の形態13)
 本実施の形態13の無線通信デバイスは、実施の形態10と同様のRFID回路(図21参照)を備えるRFIDタグである。しかし、コイルデバイスが、実施の形態12と同様に、その端面で回路基板に接合している。
 図25に示すように、本実施の形態13に係る無線通信デバイス1210は、コイルデバイス1214と、それに搭載される回路基板1230とを有する。
 図25に示すように、コイルデバイス1214は、その実装面1218b(素体1218の端面)に、そのヘリカル状コイルの両端それぞれに接続する接続端子1220を備える。
 回路基板1230は、例えば可撓性を備えて熱可塑性樹脂から作製された基板1232と、基板1232の主面1232aに実装されたRFIC素子1234と、同様に基板1232の主面1232aに実装された2つのコンデンサ素子1236、1238とを有する。
 また、図25に示すように、コイルデバイス1214の実装面1218b(素体1218の端面)に、基板1232の裏面1232bが接合される。このとき、コイルデバイス1214の実装面1218b上の接続端子1220と、基板1232の裏面1232b上の接続端子1232cとが電気的に接続される。これらの接続端子1232cは、RFIC素子1234に接続されている。
 また、本実施の形態13の場合、RFIC素子1234に外部の制御回路、電源回路等を電気的に接続するための複数の接続端子1232d~1232gは、基板1232の裏面1232bに設けられている。この接続端子1232d~1232gにそれぞれ接続する複数の導体1222がコイルデバイス1214に設けられている。
 これらの複数の導体1222は、例えば、素体1218の裏面1218aから端面1218bにわたって形成された導体層である。また例えば、複数の導体1222は、素体1218内に内包され、素体1218の裏面1218aおよび端面1218bで外部に露出する金属ピンである。
 この本実施の形態13は、コイルデバイス1214の端面1218bが非常に小さい場合、すなわち、RFIC素子1234などが実装された基板1232の主面1232aに外部との接続用の接続端子を設けるスペースがない場合に有益である。
 以上、上述の複数の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明の実施の形態はこれらそれぞれに限らない。
 例えば、上述の複数の実施の形態の場合、コイルデバイスのヘリカル状コイルは、第1~第4の導体によって構成されている。しかしながら、本発明の実施の形態は、これに限らない。広義には、本発明の実施の形態は、主面、裏面、および端面を備える平板状の素体と、素体に設けられ、主面と裏面との間を延在するコイル軸を備えるヘリカル状コイルと、素体の裏面または端面に設けられ、ヘリカル状コイルに接続された接続端子と、を有し、ヘリカル状コイルを構成する導体において、主面に沿う複数の導体部分が、複数の金属ピンでそれぞれ構成されているコイルデバイスである。
 また例えば、上述の複数の実施の形態の場合、電子デバイスの一例である無線通信デバイスにおいて、アンテナとしてのコイルデバイスは、回路基板の主面の端に実装されている。これに代わって、他の場所、例えば回路基板の主面の中央に実装されてもよい。
 さらに、コイルデバイスのヘリカル状コイルの第1~第4の導体は、同一の材料であってもよいし、また異なる材料であってもよい。例えば、磁界の分布に大きく寄与する第2の導体の純抵抗の増加を抑制するために、表皮深さが深い材料で第2の導体の金属ピンを作製してもよい。例えば、第2の導体の金属ピンを金で作製し、他の導体を銅で作製すれば、第2の導体の純抵抗の増加を抑制しつつ、ヘリカル状コイルを安価に作製することができる(ヘリカル状コイルの導体全てを金で作製する場合に比べて)。
 また、例えば図2に示すように、第1の導体と第2の導体を共通の金属ピンで作製する場合、複数の第1および第2の導体それぞれは、互いに平行であるのが好ましい。その理由は、図5Aに示すように、コイルデバイスを作製するときに複数の金属ピンを容易にセッティングすることができるからである。
 第1および第2の導体に関連して言えば、上述の複数の実施の形態の場合、例えば図3に示すように、実装面(回路基板)から近い位置でコイル軸の延在方向(X軸方向)に並ぶ第1の導体と、実装面(回路基板)から遠い位置でコイル軸の延在方向に並ぶ第2の導体は、その回路基板と直交する方向(Z軸方向)に対向していない。これに代わって、第1の導体と第2導体が回路基板と直交する方向に対向するようにヘリカル状コイルを構成してもよい。
 さらに、アンテナとしての本発明の実施の形態に係るコイルデバイスは、HF帯の周波数の信号の送受信に使用されることに限定されるものではなく、様々な帯域の周波数の信号を送受信するために使用可能である。アンテナとしての本発明の実施の形態に係るコイルデバイスは、例えば、UHF帯の周波数の信号の送受信のために使用されてもよい。
 最後に、上述の複数の実施の形態のいずれかの特徴の少なくとも一部を、他の実施の形態に組み込むことによって新たな実施の形態を実現することが可能である。例えば、実施の形態4のコイルデバイス314の磁性体330を実施の形態1のコイルデバイス14内に配置することにより、新たな実施の形態を実現することが可能である。また、実施の形態2のコイルデバイス114を実施の形態7の無線通信デバイス600に適用することにより、新たな実施の形態を実現することが可能である。
 本発明のコイルデバイスは、無線通信デバイスやDC-DCコンバータモジュールのみならず、コイルを使用する他のデバイスに適用可能である。
   10  コイルデバイス
   16  ヘリカル状コイル
   16b 導体部分(第2の導体)
   18  素体
   CA  コイル軸

Claims (13)

  1.  主面、裏面、および端面を備える平板状の素体と、
     前記素体に設けられ、前記主面と前記裏面との間を延在するコイル軸を備えるヘリカル状コイルと、
     前記素体の前記裏面または前記端面に設けられ、前記ヘリカル状コイルに接続された接続端子と、を有し、
     前記ヘリカル状コイルを構成する導体において、前記主面に沿う複数の導体部分が、複数の金属ピンでそれぞれ構成されている、コイルデバイス。
  2.  前記ヘリカル状コイルの前記裏面に沿う複数の導体部分が、複数の金属ピンでそれぞれ構成されている、請求項1に記載のコイルデバイス。
  3.  前記ヘリカル状コイルの前記裏面に沿う複数の導体部分が、矩形断面を備える、請求項1に記載のコイルデバイス。
  4.  前記主面に沿う複数の導体部分を構成する複数の金属ピンの前記コイル軸延在方向の隙間が、前記裏面に沿う複数の導体部分の前記コイル軸延在方向の隙間に比べて狭い、請求項1から3のいずれか一項に記載のコイルデバイス。
  5.  前記主面に沿う複数の導体部分を構成する複数の金属ピンにおいて前記コイル軸延在方向の一方側の金属ピンから他方側の金属ピンまでの距離が、前記裏面に沿う複数の導体部分において前記コイル軸延在方向の一方側の導体部分から他方側の導体部分までの距離に比べて短い、請求項1から4のいずれか一項に記載のコイルデバイス。
  6.  前記裏面に沿う複数の導体部分において前記コイル軸延在方向両側の導体部分が前記裏面で前記素体の外部に露出し、その露出部分が前記裏面での前記接続端子を構成する、請求項1から5のいずれか一項に記載のコイルデバイス。
  7.  前記素体の外部に露出する接続端子が直方体の金属ブロックの切断体であって、
     前記接続端子が前記金属ブロックの切断面で構成される、請求項6に記載のコイルデバイス。
  8.  前記ヘリカル状コイル内に配置された磁性体を有する、請求項1から7のいずれか一項に記載のコイルデバイス。
  9.  前記主面に沿う複数の導体部分を構成する複数の金属ピンと前記裏面に沿う複数の導体部分とを接続する前記ヘリカル状コイルの導体部分が、前記素体の端面に形成された導電パターンで構成されている、請求項1から8のいずれか一項に記載のコイルデバイス。
  10.  無線通信デバイスのアンテナとして、前記無線通信デバイスの回路基板に対して前記素体の裏面または端面で実装される、請求項1から9のいずれか一項に記載のコイルデバイス。
  11.  回路基板と、
     前記回路基板に実装されるコイルデバイスと、を有し、
     前記コイルデバイスが、
     主面、裏面、および端面を備える平板状の素体と、
     前記素体に設けられ、前記主面と前記裏面との間を延在するコイル軸を備えるヘリカル状コイルと、
     前記素体の前記裏面または前記端面に設けられ、前記ヘリカル状コイルに接続された接続端子と、を有し、
     前記ヘリカル状コイルを構成する導体において、前記主面に沿う複数の導体部分が、複数の金属ピンでそれぞれ構成されている、電子デバイス。
  12.  並列する複数の導体を備える回路基板と、
     前記回路基板に実装され、前記回路基板と対向する実装面を備える平板状の表面実装型部品と、を有し、
     前記表面実装型部品が、前記回路基板の複数の導体の並列方向に並び、前記回路基板上の複数の導体と接続してヘリカル状コイルを備えるコイルデバイスを構成する複数の半環状の導体を備え、
     前記表面実装型部品の複数の半環状の導体それぞれにおいて、前記実装面から遠い側の部分が、金属ピンで構成されている、電子デバイス。
  13.  前記電子デバイスが無線通信デバイスであって、
     前記コイルデバイスがアンテナとして使用され、
     前記コイルデバイスのヘリカル状コイルと磁気結合するように設けられたコイルアンテナを有する、請求項11または12に記載の電子デバイス。
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