JP5066425B2 - コイルアンテナ - Google Patents

Description

本発明はコイルアンテナに係り、より詳しくは、電子機器等に実装する際に部品点数が少なく、省スペース化が図れるコイルアンテナに関する。

近年、携帯電話などのモバイル端末に取り付けられている電子マネー等のＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）技術は、１３．５６ＭＨｚの周波数において電磁誘導の原理によりデータ読み取り機との通信を行う技術である。このシステムでは、大量の情報を記憶可能なＩＣチップとともに、このＩＣチップに電気的に接続され、情報の送受信を行なう平面状の導電性被膜からなるアンテナを、プラスチック製の基材などに実装したＩＣカードが用いられている。
このＩＣカードを読み取り器に対して所定距離に近づけると、読み取り器の発する所定周波数の電波をアンテナで受信し、この電波に応じて、ＩＣチップの記憶情報がアンテナを介して読み取り器へ送信される。また、読み取り器からの更新情報もアンテナを介してＩＣチップへ送信され、ＩＣチップの記憶情報の更新がされるようになっている。
これには、主に以下の２つの基本原理が利用されている。
１：コイルを用いた電磁誘導。
２：コイルとコンデンサの並列接続回路による共振を１３．５６ＭＨｚで生じさせる。
この回路構成は、コイルとコンデンサを並列接続した回路にＩＣが接続された構造である。

このような、コイルを有する構成例としては、例えば図２（ａ）（特許文献１参照）及び図２（ｂ）（特許文献２、３参照）に示すコイルアンテナが挙げられる。
図２（ａ）に示すコイルアンテナは、導体２３に絶縁被覆を施してなる絶縁電線２２が複数本集合された集合電線２１であって、集合された絶縁電線は両端部同士の互いに異なる導体２３が結線されて環状をなし、結線された導体２３同士が一連の電気的導通をなしている集合電線を用いたコイルアンテナ２０についての記載がある。
また、図２（ｂ）に示すコイルアンテナ３０は、アンテナの筺体内におけるスペース効率を高めるため、アンテナ３５を多層プリント基板３６に対して立てた構成であり、アンテナ３５に折り曲げ部３９を設け、多層プリント配線基板３６との接続位置近傍においてコネクタ部３２が多層プリント配線基板３６と略並行となるように構成されている。
いずれの公報においても、両端が接続されていない導体を複数持つケーブルにおいて、基板を介して、１本ずつずらして接続をすることで、導体をループにしてコイルアンテナを実現するものである。

上記の図２に示すようなコイルアンテナが携帯電話等に組み込まれる際、他の電子回路と接続される必要がある。その一般的な接続の構成例としては、図３に示すような２通りが知られている。
第一の構成例は、図３（ａ）に示すように、コイルアンテナが形成された基板４１にあらかじめ設置された接点４２と、機器本体側の基板４３の一面にあって、接点４２と電気的に接触するコンプレッションコネクタ４４との電気的接続によるものである。
第二の構成例は、図３（ｂ）に示すように、機器本体側の基板５３に形成された２つのコネクタ５４に、ＦＰＣやフラットケーブル等の導線５１を接続したコネクタ５２をはめ込むものである。その際、コネクタ間の配線が一つずつずれて電気的に接続されるようになっており、環状のコイルアンテナが形成されるものである。

しかしながら、図３（ａ）に示すような第一の構成例では、コンプレッションコネクタ、及び機器本体側の基板と、コイルアンテナ側の基板とを必要とし、また、図３（ｂ）に示すような第二の構成例では、コネクタを２組必要とする。そのため、従来のコイルアンテナを電子機器等に実装する際、部品点数及び重量などの削減が容易でないため、小型軽量化に不向きな構成にとどまっていた。
特開２００６−１９１１９４号公報 特開２００５−３０３５４１号公報 特開２００５−３０３５４３号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、電子機器等に実装する際に、部品点数や重量などが削減され、省スペース化とともに低コスト化も図れるコイルアンテナを提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載のコイルアンテナは、複数の絶縁線の導体が、それぞれ接続部を介して一連の電気的導通をなす長尺状の導電部を構成し、前記導電部の両端が外部の基板と各々接続する部位として機能するコイルアンテナであって、前記導体、前記接続部、及び前記部位は、一つの基板により支持され、前記部位がバネ性接点をなすとともに、前記接続部は、前記基板の一面に配されており、かつ、前記部位はいずれも、一方が前記基板の一面において前記接続部と電気的に接続され、他方が前記基板の他面側に突出して配されていることを特徴とする。

本発明の請求項２に記載のコイルアンテナは、請求項１において、前記導体と前記接続部はいずれも、前記基板に支持された状態で露呈されていることを特徴とする。

本発明の請求項３に記載のコイルアンテナは、請求項２において、前記接続部は前記基板の一面に形成された凹部の底面に配されていることを特徴とする。

本発明のコイルアンテナは、複数の絶縁線の導体が、それぞれ接続部を介して一連の電気的導通をなす長尺状の導電部を構成し、前記導電部の両端が外部の基板と各々接続する部位として機能するコイルアンテナであって、前記導体、前記接続部、及び前記部位は、一つの基板により支持されている。
かかる構成によれば、１つの基板に導電部及び他の基板と接続する部位が配されているため、本発明のコイルアンテナのみで外部の基板に実装することが可能となる。従って、本発明のコイルアンテナによれば、電子機器等に実装する際に、部品点数や重量などを削減することができる。ゆえに、省スペース化とともに低コスト化を図ることができ、ひいては、該コイルアンテナを実装した電子機器の小型軽量化を図ることが可能となる。

以下、本発明を、図面を参照して詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

図１は、本発明のコイルアンテナを模式的に示した図である。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｃ）、は図１（ａ）及び図１（ｂ）におけるＭ−Ｍ断面図である。
本発明のコイルアンテナ１０は、複数の絶縁線１の導体２が、それぞれ接続部７を介して一連の電気的導通をなす長尺状の導電部を構成し、前記導電部の両端が外部の基板と各々接続する部位８として機能するコイルアンテナであって、導体２、接続部７、及び部位８は、一つの基板６により支持されている。
以下、それぞれについて説明する。

絶縁線１は、導体２の周囲を絶縁性の樹脂で覆われてなるもので、導体２は、例えば軟銅線からなり、その表面をメッキ処理したものであってもよい。また、導体２の直径は、例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。
導体２を覆う樹脂としては、例えば、エナメル、ＵＶ樹脂、ポリエチレン樹脂等が挙げられ、その厚さとしては、例えば８μｍ以上である。また、各導体２を覆う樹脂ごとに、色素等を塗布しておくと、絶縁線１同士を、基板６に配された接続部７を介してそれぞれ別の絶縁線１の端部と電気的に接続する際、容易に目的の絶縁線１を選んで接続することが可能となるために好ましい。
なお、図示例では絶縁線１を３本用いたが、絶縁線１の本数はこれに限定されるわけではなく、適用する電子機器や要求されるインダクタンス値等を考慮し、適宜変更することが可能である。

導電部は、複数の絶縁線１が基板１に配した接続部７（７Ａ，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）を介して一連の電気的導通をなすように電気的に接続されたものであり、環状のコイルを形成していることが好ましい。一連の導通をなす導電部の例として、図１において、１つの導線２の一端は接続部７Ａと接続した２Ａで、他端は接続部７ｂと接続した２ｂであり、別な導線２の一端は接続部７ｂと接続した２Ｂで、他端は接続部７ｃと接続した２ｃであり、更に別な導線２の一端は接続部７ｃと接続した２Ｃで、他端は接続部７ａと接続した２ａである場合が挙げられる。これにより、一連の導通をなす導電部の両端が、それぞれ部位８Ａ及び８ａと電気的に接続する。
導電部は、複数の絶縁線１を螺旋状に撚り合わせ、外皮により一括被覆したものが好ましい。または、導電部は、絶縁線１に撚りを加えずに平行に並べて一括被覆されたもの、あるいは、集合させて撚りを加えずに一括被覆したものであってもよい。特に、複数の絶縁線１を撚り合わせて外被で覆うことは、導電部の屈曲等に対し、よりフレキシブルで、かつ強度を増加させることが可能であるために好ましい。
絶縁線１を複数、一括被覆する外皮としては、柔軟性を有し、通常用いられる絶縁性の樹脂であれば、特に限定されるものではなく、例えば、ポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂が挙げられる。
導電部は、例えば軟銅線よりなる導体２を樹脂で被覆して絶縁線１とし、この絶縁線１を撚り合わせ、更に樹脂等により被覆したものである。そのため、フレキシブル性に優れたものである。従って、導電部を容易に屈曲、あるいは湾曲させて筺体等の基材に取り付けることが可能なため、搭載する機器に合わせて設計自由度高く用いることが可能である。

基板６は、例えばＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer）等の熱可塑性樹脂よりなり、その一面６ａには絶縁線１同士が環状に電気的に接続されるための複数の接続部７が配され、他面６ｂ側には他の基板と電気的に接続するための部位８が突出して配されている。また、基板６のサイズは、適用する電子機器等を考慮して、適宜調節して用いることが可能である。基板の厚さとしては、部位８のたわみ量以上であることが好ましく、これにより、本発明のコイルアンテナ１０を外部の他の基板に実装した際に、部位８がたわみ、部位８の一端８ｂが部位８自身と接触してショートすることが抑制できる。本発明のコイルアンテナ１０を携帯電話等に適用する場合は、基板６のサイズは、例えば、５ｍｍ×３ｍｍ、ハウジング高さ１．２ｍｍ以上１．８ｍｍ以下である。

接続部７（７Ａ，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）は、各絶縁線１を電気的に接続するものであるため導電性に優れる材料が好ましく、例えば、Ｃｕやりん青銅、Ａｌ、Ａｌ−Ｃｕ等が挙げられる。接続部７の厚さとしては、例えば１００〜３００μｍであり、これにより十分な導電性が得られる。この接続部７は、導体２が露呈した絶縁線１の一端と、別な導体２が露呈した絶縁線１の他端とを電気的に接続し、導電部が環状をなすように絶縁線１を電気的に接続するものである。接続部７と導体２との接続は、半田付け等により行う。また、接続部７の一部は、基板６の他面６ｂ側に突出した部位８と電気的に接続されている。基板１上における接続部７のピッチは、導体径＋０．１ｍｍ以上で、望ましくは導体径＋０．２ｍｍ以上であればよい。しかし、基板１の大きさは小さい方が望ましいので、導体径＋０．２ｍｍが特に好ましい。
図１（ｃ）に示すように、接続部７は、基板６の一面６ａに形成された凹部６ｃの底面６ｄに配していることが好ましい。凹部６ｃに絶縁線１が入り込んで接続部７と電気的に接続することで、基板６の一面６ａの平坦性が増す。そのため、筺体等に基板６の一面６ａを接着する必要がある場合、平坦であるためにその密着性が向上し、長期にわたって安定な接着が可能である。

部位８（８Ａ，８ａ）は、本発明のコイルアンテナ１０を他の基板と電気的に接続するものであり、基板６の一面６ａ側から他面６ｂ側にその一端８ｂ側が突出して配され、基板６の内部で保持されている。また、基板６の一面６ａにおいて、部位８の他端８ｄはそれぞれ接続部７Ａ及び７ａとそれぞれ電気的に接続されている。他端８ｄは、接続部が導体２と接する反対の面において接続することが好ましい。
部位８は、コイルアンテナを他の基板と電気的に接続する際に、実装工程の簡略化や自動化、部品点数の削減、及び、接続に要するスペースを省スペース化できることから、バネ性接点であることが好ましい。
このような部位８を構成するものとしては、導電性及びばね特性に優れる材料が好まく、例えば、燐青銅が挙げられ、その表面を金メッキ等によりメッキ処理したものであってもよい。部位８の厚さとしては、５０μｍ〜３００μｍが好ましく、より好ましくは１５０μｍ〜２５０μｍである。これにより十分な導電性と、十分なばね特性が得られる。また、部位８を他の基板等と接続した際における端子部接続変異量は、例えば、０．６ｍｍ以上０．８ｍｍ以下である。部位８が他の基板と接する箇所８ｃの形状は、特に限定されるものではないが、中央部分を欠いた二股とし、二点で接触するようにした双子接点を用いることが好ましい。この構成により、重負荷の開閉性が向上し、また、双子をなす一方の面に異物等が付着した際でも、他方の面がバックアップとなり、安定して接続状態を維持することができる。
なお、部位８は、接続部７と一括形成されたものであってもよい。

以上、説明したように、本発明のコイルアンテナ１０は、複数の絶縁線１の導体２が、それぞれ接続部７を介して一連の電気的導通をなす長尺状の導電部を構成し、前記導電部の両端が外部の基板と各々接続する部位８として機能するコイルアンテナであって、前記導体、接続部７、及び部位８は、一つの基板６により支持されている。ゆえに、本発明のコイルアンテナ１０を電子機器等に実装する際、部位８を電子機器本体側の基板上に配された電極部分と電気的に接続させるだけで、簡便に実装することが可能である。従って、本発明のコイルアンテナ１０を用いれば、電子機器に実装する際に、簡便に、かつ部品点数が増加することもなく、低コストで実装することが可能である。また、従来のように、コイルアンテナ側に基板を必要とせず、また、実装する本体側の基板においても、コネクタ等を必要としないため、省スペース化、ひいては電子機器の小型化、及び軽量化を図ることが可能である。

本発明のコイルアンテナ１０において、導体２と接続部７はいずれも、基板６に支持された状態で露呈されている。また、接続部７は、基板６の一面６ａに配されており、かつ、部位８はいずれも、一方が基板６の一面６ａにおいて接続部７と電気的に接続され、他方が基板６の他面６ｂ側に突出して配されている。この構成により、本発明のコイルアンテナ１０が電子機器等に実装された際、導体２と接続部７はいずれも、露呈された状態となる。これにより、導体２と接続部７における放熱効果や、応力が分散し、接続信頼性の向上が図れる。

本発明は、携帯電話の電子マネー等に代表されるＲＦＩＤ技術に関し、情報の読み書きに使用されるコイルアンテナに適用することが可能である。本発明のコイルアンテナを携帯電話等の電子機器に実装することにより、該電子機器の小型化、軽量化を図ることが可能となる。

本発明のコイルアンテナの一例を模式的に示した図である。 従来のコイルアンテナの一例を模式的に示した平面図である。 従来の、コイルアンテナを実装する際の一例を模式的に示した図である。

符号の説明

１ 絶縁線、２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２ａ，２ｂ，２ｃ） 導体、６ 基板、６ａ 基板の一面、６ｂ 基板の他面、６ｃ 凹部、６ｄ 凹部の底面、７（７Ａ，７ａ，７ｂ，７ｃ） 接続部、８ 部位、１０ コイルアンテナ。

Claims (3)

1. 複数の絶縁線の導体が、それぞれ接続部を介して一連の電気的導通をなす長尺状の導電部を構成し、前記導電部の両端が外部の基板と各々接続する部位として機能するコイルアンテナであって、
   前記導体、前記接続部、及び前記部位は、一つの基板により支持され、
   前記部位がバネ性接点をなすとともに、
   前記接続部は、前記基板の一面に配されており、かつ、前記部位はいずれも、一方が前
   記基板の一面において前記接続部と電気的に接続され、他方が前記基板の他面側に突出して配されていることを特徴とするコイルアンテナ。
2. 前記導体と前記接続部はいずれも、前記基板に支持された状態で露呈されていることを特徴とする請求項１に記載のコイルアンテナ。
3. 前記接続部は前記基板の一面に形成された凹部の底面に配されていることを特徴とする請求項２に記載のコイルアンテナ。

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