(57)【要約】【課題】  リフロー処理によって基板上に実装する際に、樹脂製のコイルケースの反りを抑制することができ、ひいてはコイル側端子部の半田付け不良発生率を低減できるアンテナコイルを提供する。【解決手段】  アンテナコイル１は、軸線方向の厚みを、該軸線と直交する投影面に投影したときの自身の外形線が取り囲む領域と同面積の円の半径よりも小さく設定してなる空芯型のコイル本体１０と、コイル本体１０に対応する環状形態に形成され、該コイル本体１０を収容するコイル収容部２４が周方向に形成された樹脂製のコイルケース２０とを有する。コイルケース２０にはコイル本体１０を基板上に半田付け実装するためのコイル側端子部２１が設けられるとともに、該コイルケース２０の周方向に沿って、樹脂よりもヤング率の高い材料からなる補強フレーム３０が一体化されてなる。【選択図】    図１
2006339756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向の厚みを、該軸線と直交する投影面に投影したときの自身の外形線が取り囲む領域と同面積の円の半径よりも小さく設定してなる扁平空芯型のコイル本体と、前記コイル本体に対応する環状形態に形成され、該コイル本体を収容するコイル収容部が周方向に形成された樹脂製のコイルケースとを有し、
前記コイルケースには前記コイル本体を基板上に半田付け実装するためのコイル側端子部が設けられるとともに、該コイルケースの周方向に沿って、前記樹脂よりもヤング率の高い材料からなる補強フレームが一体化されてなることを特徴とするアンテナコイル。
【請求項２】
前記コイル収容部は、前記コイルケースの軸線方向における一方の端面に開口する溝状に形成されてなり、該溝状のコイル収容部を形成するための、前記コイルケースの底部又は側壁部に前記補強フレームを埋設してなる請求項１記載のアンテナコイル。
【請求項３】
前記補強フレームは、前記コイルケースの前記底部又は側壁部に対し、該補強フレームの外面と前記底部又は側壁部の外面とが面一となる形態でインサート成形により埋設されてなる請求項２に記載のアンテナコイル。
【請求項４】
前記補強フレームは、前記コイルケースの前記底部と前記側壁部とにまたがる形態で埋設されてなる請求項３に記載のアンテナコイル。
【請求項５】
前記コイル側端子部は、前記コイルケースの底面側にて実装先となる基板上に面実装するための端子パッドとされている請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のアンテナコイル。
【請求項６】
前記コイル本体及び前記コイルケースの前記外形線は長方形状であり、前記端子パッドが該コイルケースの長辺方向端部に設けられている請求項５記載のアンテナコイル。
【請求項７】
前記コイルケースの外周面には、接続ピンが前記軸線方向に埋設されるピン埋設部が突出形成され、該ピン埋設部の頂面に突出する前記接続ピンの上端に前記コイル本体のリード部が接続される一方、前記端子パッドは該ピン埋設部の底面に配置され、前記接続ピンの下端部が該端子パッドに導通してなる請求項５又は請求項６に記載のアンテナコイル。
【請求項８】
前記補強フレームは金属フレームであり、かつ、前記コイル本体の軸線周りに周回する電流路を分断するための絶縁部が、前記金属フレームの周方向途中位置に設けられてなる請求項２ないし請求項９のいずれか１項に記載のアンテナコイル。
【請求項９】
前記金属フレームはアルミニウム又はアルミニウム合金よりなる請求項８記載のアンテナコイル。
【請求項１０】
前記金属フレームは、鉄系軟磁性材料よりなる請求項８記載のアンテナコイル。
【請求項１１】
前記金属フレームは、前記コイルケースの周方向に設定された環状経路に沿う形で配置されるとともに、前記絶縁部は、該配置経路の一部区間にて前記金属フレームを切り欠いた切欠部とされている請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載のアンテナコイル。
【請求項１２】
前記コイル本体及び前記コイルケースの前記外形線は長方形状であり、前記金属フレームは、該長方形状の外形線に対応した１つの短辺部と、該短辺部の両端に連なる２つの長辺部とを包含するＣ字状に配置されるとともに、該長方形状の外形線の残余の短辺における全部区間又は一部区間に前記切欠部が形成されている請求項１１記載のアンテナコイル。
【請求項１３】
前記金属フレームは、前記コイルケースの底面に前記Ｃ字状をなす形で配置される本体部を有するとともに、少なくとも前記２つの長辺部において前記本体部には、前記コイルケースの外周面又は内周面に露出する補強リブ部が、該本体部とともにＬ字状の断面をなす形で一体化されてなる請求項１２記載のアンテナコイル。
【請求項１４】
前記補強リブ部は、前記本体部の前記２つの長辺部にのみ設けられている請求項１３記載のアンテナコイル。
【請求項１５】
前記補強リブ部は、前記１つの短辺部と、該短辺部の両端に連なる２つの長辺部とにまたがる連続Ｃ字状に形成されている請求項１３記載のアンテナコイル。
【請求項１６】
前記本体部及び前記補強リブ部は、前記２つの長辺部から、前記残余の短辺部の両端部をなす一部区間にまたがる形で形成されている請求項１５記載のアンテナコイル。
【請求項１７】
前記金属フレームは、前記長方形状の外形線の４つのコーナ部分に前記切欠部が形成され、該切欠部により、２つの長辺部と２つの短辺部との４部分に分割されてなり、その各々の部分が、前記コイルケースの底面に配置される本体部と、前記コイルケースの外周面又は内周面に露出する形で該本体部に一体化された補強リブ部とを有するＬ字状の断面を有してなる請求項１２記載のアンテナコイル。
【請求項１８】
請求項１ないし請求項１７のいずれか１項に記載のアンテナコイルと、該アンテナコイルが接続される送受信回路とを基板上に実装した通信基板モジュールの製造方法であって、前記アンテナコイルの前記コイル側端子部を基板側端子部に接続用の半田材とともに位置決めし、その状態で前記基板を、該基板上に位置決め載置された前記アンテナコイルとともにリフロー炉に挿入して加熱することにより、前記半田材を溶融させて前記コイル側端子部を前記基板側端子部に半田接続することを特徴とする通信基板モジュールの製造方法。
【請求項１９】
請求項１ないし請求項１７のいずれか１項に記載のアンテナコイルを、該アンテナコイルが接続される送受信回路とともに、前記コイル本体の軸線が基板法線方向と一致する位置関係にて半田付け実装した通信基板モジュールと、
前記通信基板モジュールを、前記基板と厚み方向が一致する形で収容するカード状の筐体と、
を備えてなることを特徴とするカード型無線機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナコイルと、該アンテナコイルが実装された通信基板モジュールの製造方法、及び該通信基板モジュールを用いて構成された、自動車用のスマートキー等に使用するカード型無線機に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開平１０−１０３１４５号公報
【特許文献２】特開平１１−３０４４１４号公報
【特許文献３】特開平１１−２３７２５６号公報
【０００３】
近年、ユーザーが携帯する無線電子キー（携帯機とも称される）との間で無線通信によりＩＤ認証し、さらには、該携帯機からの指令により、ドアロックの施錠／開錠やエンジン始動などの制御を可能とした電子キーシステム（スマートエントリ方式などとも称される）が普及している。上記の無線電子キーは、ＩＣカードの劇的な普及等も背景として、財布等に収納しての持ち運びの利便性を向上させるために、薄型化させたカード型無線機として構成する要望が高まっている（厚さ３ｍｍ以上５ｍｍ以下）。
【０００４】
上記の電子キーシステムでは、ユーザーが無線電子キーに対して特段のボタン操作等を行なわなくとも、ユーザーが自動車に対して一定距離内に接近すれば、ドアロックの施錠／開錠やエンジン始動といった制御動作が実行可能となるような通信方式が採用されている。具体的には、自動車側から一方向的に送出されるリクエスト電波を受信し、ＩＤ認証情報や、上記の施錠／開錠あるいはエンジン始動等に係る制御指令情報などを送信電波に乗せて自動車側に送出する。この場合、ユーザーが遠方にいる場合は無線電子キーと自動車とが通信に反応せず、他方、ユーザーが接近したときは、ユーザーが体のどこに無線電子キーを保持していても電波が回り込んで電波検知できるよう、低周波帯（５０ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下）を用いた近距離型直接通信が採用されることが多い。
【０００５】
低周波帯の電波は波長が非常に長いため、これに使用するアンテナは通常、アンテナコイルと、該アンテナコイルに希望周波数帯で共振結合するコンデンサとを組み合わせた、いわゆるＬＦ（Low Frequency）アンテナが採用される。カード型無線機にＬＦアンテナを組み込む場合、カード型の筐体の厚みに合せて、そのアンテナコイルの厚みも小さくすることが必要である（例えば１ｍｍ以上３ｍｍ以下）。この場合、該基板面に垂直に入射する電波への感度を高めるには、アンテナコイルの開口径をなるべく大きく設定した形で基板上に実装することが望ましい。アンテナ利得を高めるためには、インダクタンスの高いコア付きのアンテナコイルを採用するのが有効であるが、扁平なフェライトコアは機械的強度が小さく、コイル巻線時のハンドリング等により割れや欠け等が生じやすいので、空芯コイルを採用するのが通常である。
【０００６】
ところで、上記のようなアンテナコイルも、表面実装型ディスクリート部品として構成する要望が、生産性を向上させる観点から高まっている。具体的には、コイル本体を樹脂製のボビンに巻いたり、あるいは外段取りで巻いたコイル本体を樹脂製のケースにパッケージングしたりすることで対応を図っている。このようにしてディスクリート部品化されたアンテナコイルは、基板側パッド上に半田ペーストを介してコイル側端子部が位置決めされ、基板ごとリフロー炉に挿入して加熱することにより半田付け処理される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、基板上に実装されたアンテナコイルは、リフロー炉内での加熱が必ずしも一様に進まずに温度分布を生じ、その熱応力によって反りを生ずる場合がある。すると、コイル側端子部が基板側パッドからこの反りによって浮き上がり、半田付け不良を起こしやすくなる欠点がある。
【０００８】
本発明の課題は、リフロー処理によって基板上に実装する際に、樹脂製のコイルケースの反りを抑制することができ、ひいてはコイル側端子部の半田付け不良発生率を低減できるアンテナコイルと、該アンテナコイルが実装された通信基板モジュールの製造方法、及び該通信基板モジュールを用いて構成された、自動車用のスマートキー等に使用するカード型無線機を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のアンテナコイルは、
軸線方向の厚みを、該軸線と直交する投影面に投影したときの自身の外形線が取り囲む領域（以下、平面外形領域という）と同面積の円の半径よりも小さく設定してなる空芯型のコイル本体と、コイル本体に対応する環状形態に形成され、該コイル本体を収容するコイル収容部が周方向に形成された樹脂製のコイルケースとを有し、
コイルケースにはコイル本体を基板上に半田付け実装するためのコイル側端子部が設けられるとともに、該コイルケースの周方向に沿って、樹脂よりもヤング率の高い材料からなる補強フレームが一体化されてなることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の通信基板モジュールの製造方法は、上記本発明のアンテナコイルと、該アンテナコイルが接続される送受信回路とを基板上に実装した通信基板モジュールの製造方法であって、アンテナコイルのコイル側端子部を基板側端子部に接続用の半田材とともに位置決めし、その状態で基板を、該基板上に位置決め載置されたアンテナコイルとともにリフロー炉に挿入して加熱することにより、半田材を溶融させてコイル側端子部を基板側端子部に半田接続することを特徴とする。
【００１１】
上記本発明のアンテナコイルの構成によると、樹脂製のコイルケースの周方向に沿って、樹脂よりもヤング率の高い材料からなる補強フレームが一体化されているので、コイルケースの剛性を高めることができる。その結果、上記のごとくコイルケースがコイル本体に対応した扁平空芯形状であるにも拘わらず、アンテナコイルを基板上に半田付け実装して通信基板モジュールを製造する際に、半田リフロー時に熱応力を受けてもコイルケースが反りにくくなり、ひいてはコイル側端子部の半田付け不良発生率を大幅に低減することができる。
【００１２】
上記のような本発明の扁平空芯形状のアンテナコイルは、該アンテナコイルが接続される送受信回路とともに、コイル本体の軸線が基板法線方向と一致する位置関係にて半田付け実装することで通信基板モジュールが得られる。そして、この通信基板モジュールをカード状の筐体に対し、基板と厚み方向が一致する形で収容すれば、本発明のカード型無線機を構成することができる。このカード型無線機は、例えば自動車用の無線キーとして使用可能であり、薄型で財布等に収容するのにも都合がよい。
【００１３】
アンテナコイルを内蔵した無線機を財布などとともに携帯する場合、コインなどの比較的大面積の導体がアンテナコイルを遮蔽して、アンテナの感度やＱ（周波数選択度）が低下する懸念が生ずる。しかし、カード型無線機の主表面にコインが重なる状況を想定しても、アンテナコイルを一定面積以上の扁平空芯型コイルとして、基板（カード）主表面法線とコイルの軸線とを一致させた状態で基板実装した通信基板モジュールを用いれば、アンテナコイルが上記のようにコイン等で完全に遮蔽されてしまう確率も減ずることができ、ひいては高感度のカード型無線機を実現できる。
【００１４】
コイル収容部は、コイルケースの軸線方向における一方の端面に開口する溝状に形成することができる。このようにすると、外段取りにて巻線されたコイル本体部をコイルケースに対し、上記の開口からコイル収容部に簡単に収容・組み付けることができる。この場合、該溝状のコイル収容部を形成するための、コイルケースの底部又は側壁部に補強フレームを埋設することができる。この場合、補強フレームは、コイルケースの底部又は側壁部に対し、該補強フレームの外面と底部又は側壁部の外面とが面一となる形態でインサート成形により埋設することができる。これにより、補強フレームが一体化されたコイルケースをより簡単に製造することができる。
【００１５】
補強フレームは、コイルケースの底部と側壁部とにまたがる形態で埋設することができる。このようにすると、補強フレームの断面形状がコイルケースの底部と側壁部とにまたがるＬ字状あるいはＣ字状形態となり、フレームの曲げ剛さが向上してコイルケースへの反り発生が一層効果的に抑制できる。
【００１６】
コイル側端子部は、コイルケースの底面側にて実装先となる基板上に面実装するための端子パッドすることができる。この構成により、アンテナコイルを面実装部品として構成でき、基板実装工程の自動化にも容易に対応できる。しかし、アンテナコイル側の端子パッドと基板側パッド（基板側端子部）との間には、印刷等により形成された半田ペーストパターンが配置されるだけなので、コイルケースに強い反りが生ずると、リフロー時に溶融した半田ペーストパターンは、アンテナコイル側の端子パッドが実装用パッドから離脱する変位を妨げる抵抗力をほとんど生じないので、半田付け不良が非常に生じやすい問題がある。しかし、本発明の採用により、コイルケースの反りが効果的に抑制されるから、上記のごとき面実装方式が採用される場合でも半田付け不良の発生率を大幅に低減することができる。特に、コイル本体及びコイルケースの外形線が長方形状であり、端子パッドが該コイルケースの長辺方向端部に設けられている場合は、コイルケースに生ずる反りの変位は、該長辺方向においてより顕著となりやすいので、本発明の波及効果が特に大きいといえる。
【００１７】
また、補強フレームの材質は、コイルケースを構成する樹脂よりもヤング率が高ければ特に限定されず、例えばガラス、アルミナ等のセラミック、焼結ソフトフェライトなどの絶縁性無機材料を採用することができる。また、ガラスやセラミックなどのフィラーで強化した樹脂複合材料で構成することも可能である。
【００１８】
他方、補強フレームは金属フレームとすることもできる。金属材料は、ヤング率が高く、また加工性に優れ、空芯型のコイルケースに対応したフレーム形状についても、打抜加工等により容易に対応できる。さらに、Ｌ字状やＣ字状のフレーム断面形状も、プレス加工により容易に得ることができる。
【００１９】
金属フレームは導体であり、コイルケースに沿う連続環状形態に形成すると、コイル本体の軸線周りに周回する電流路が形成されるので、コイル本体と誘導結合し、アンテナコイル全体の見かけのインダクタンスを低下させる問題を生ずる。すなわち、コイル本体を貫く電波磁界が変動すると、金属フレームに誘導電流が流れ、その逆磁界によりアンテナ送受信に関与する電波磁界が打ち消されて、見かけのインダクタンスが低下することになるのである。特にＬＦアンテナの場合、アンテナコイルには、そのコイル本体のインダクタンスに対し、希望周波数に共振点が生ずるように容量調整されたコンデンサが並列結合され、そのＬＣ並列共振回路の特性によりアンテナのＱ値が定まる。しかし、金属フレームの誘導結合により、アンテナコイルの見かけのインダクタンスが下がってしまうと、上記ＬＣ並列共振回路の共振点が希望周波数からずれてしまい、Ｑ値及びアンテナ利得の大幅な低下を招くことにつながる。この場合、コイル本体の軸線周りに周回する電流路を分断するための絶縁部を、金属フレームの周方向途中位置に設けておくと、上記の不具合を極めて効果的に解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一例たるアンテナコイル１の分解斜視図を示すものである。また、図２は、アンテナコイル１の４面図（平面図、正面図、側面図及び底面図）である。アンテナコイル１は、扁平形状の空芯型のコイル本体１０と、コイル本体１０に対応する環状形態に形成され、該コイル本体１０を収容するコイル収容部２４が周方向に形成された樹脂製のコイルケース２０とを有する。コイル本体１０は、軸線方向の厚みを、該軸線と直交する投影面に投影したときの自身の外形線が取り囲む領域（平面外形領域）と同面積の円の半径よりも小さく設定してなる。なお、「コイル本体１０が扁平形状である」とは、「コイル本体１０の軸線方向の厚みを、該軸線と直交する投影面に投影したときの自身の外形線が取り囲む領域（平面外形領域）と同面積の円の半径よりも小さく設定してなる」ことをいう。そして、コイルケース２０にはコイル本体１０を基板上に半田付け実装するためのコイル側端子部２１が設けられるとともに、該コイルケース２０の周方向に沿って、樹脂よりもヤング率の高い材料からなる補強フレーム３０が一体化されてなる。
【００２１】
上記のアンテナコイル１は、図４に示すごとく、該アンテナコイル１が接続される送受信回路１４とともに、コイル本体１０の軸線が基板１７の法線方向と一致する位置関係にて、基板１７に対し半田付け実装することで、通信基板モジュール３Ｍが構成される。この通信基板モジュール１７においてアンテナコイル１は、これと並列共振結合するコンデンサ１２とともにＬＦアンテナ１３を構成する。図５に示すように、このコンデンサ１２と送受信回路（ＩＣ）１４は、アンテナコイル１の空隙内側の基板領域に実装されている。また、上記のＬＦアンテナには、送受信回路１４と並列にトランスポンダ回路１５が接続されている。図５に示すように、トランスポンダ回路（ＩＣ）１５は、アンテナコイル１の外側の基板領域に実装されている。なお、送受信回路１４とトランスポンダ回路１５とを一体のＩＣとして構成することも可能である。
【００２２】
アンテナコイル１は、コイル軸線が基板面法線方向に一致し、該方向における電波送受信に対する指向性が高められている。なお、基板１７には、基板面内の独立した２方向に軸線を一致させた別のコイル７，８を実装してもよい（なお、これらのコイル７，８は、図４においては接続配線を省略して描いているが、いずれもアンテナコイル１に対し並列に接続されるものである）。
【００２３】
上記の通信基板モジュール３Ｍは、図５に示すように、カード状の筐体１８に対し、基板１７と厚み方向が一致する形で収容され、カード型無線機３が構成される。このカード型無線機３は、自動車用の無線キーとして使用されるものであり、薄型で財布等に収容するのにも都合がよい。図４に示すように、筐体１８には、送受信回路１４の駆動電源となる乾電池１６も収容されている。さらに、筐体１８には、エマージェンシー用の機械式キー１３７も収容され、図５に示すように、筐体１８の側面に形成されたスロット１３８から取り出し可能とされている。
【００２４】
図４に示すごとく、自動車１０５のボデー系ＥＣＵ１０７は、これに接続された送受信回路１１５を介してアンテナ１１６より、カード型無線機３を携帯したユーザーの接近を検知するためのリクエスト電波を定期的に送出している。ユーザーが自動車１０５に一定距離内に近づくと、カード型無線機３に内蔵されたＬＦアンテナ１３がこのリクエスト電波を受信し、送受信回路１４がこれを受けて、認証用のＩＤコードを、規定の周波数帯の電波にて送出する。このＩＤコード電波をアンテナ１１６及び送受信回路１１５を介して受けた自動車側ボデー系ＥＣＵ１０７は、送られてきたＩＤが正しいＩＤであるかどうかを認証し、認証受理の場合にドアロックを解除するためのアンロック許可信号や、エンジンの始動許可信号を出力する。
【００２５】
他方、カード型無線機３の乾電池１６が消耗して送受信回路１４が動作しなかった場合は、ＬＦアンテナ１３により受けたリクエスト電波はトランスポンダ回路１５に送られる。トランスポンダ回路１５は、リクエスト電波によりアンテナコイル１０に励起される起電力を電源として、ＩＤコード電波をＬＦアンテナ１３より送出する。自動車１０５では、これをアンテナ１１３及び１１９で受け、認証以下の処理を同様に行なうことができる。つまり、カード型無線機３のトランスポンダ回路は、電池切れ時のバックアップ回路として機能するのである。
【００２６】
上記のカード型無線機３を財布などとともに携帯する場合、コインなどの比較的大面積の導体がアンテナコイル１を遮蔽して、アンテナの感度やＱ（周波数選択度）が低下する懸念がある。しかし、カード型無線機３の主表面にコインが重なる状況を想定しても、アンテナコイル１を一定面積以上の扁平空芯型コイルとして、図４のごとくに基板実装しておけば、アンテナコイル１が上記のようにコイン等で完全に遮蔽されてしまう確率も減ずることができ、ひいては高感度のカード型無線機３を実現できる。
【００２７】
カード型無線機３の平面外形は、短辺が４０ｍｍ以上６０ｍｍ以下（例えば５０ｍｍ）、７５ｍｍ以上９５ｍｍ以下（例えば８５ｍｍ）、厚さが２ｍｍ以上５ｍｍ以下（例えば４ｍｍ）とすることができる（例えばクレジットカードの大きさとほぼ同じである）。また、組み込むアンテナコイルは、平面外形領域の面積が８ｃｍ２以上１５ｃｍ２以下（例えば１２ｃｍ２）、軸線と直交する投影面に投影したときのコイル本体１０の幅が１ｍｍ以上４ｍｍ以下（例えば３ｍｍ）、コイルケース２０の軸線方向厚さが１ｍｍ以上３ｍｍ以下（例えば１．６ｍｍ）とすることができる。後述のごとく、本実施形態では、アンテナコイル１は長方形状の平面形態を有するものとして構成され、短辺が２５ｍｍ以上３５ｍｍ以下（例えば３０ｍｍ）、長辺が３５ｍｍ以上４５ｍｍ以下（例えば４０ｍｍ）である。
【００２８】
また、コイルの巻線の線径は５０μｍ以上７０μｍ以下であり（樹脂（例えばポリウレタン）被覆線、被覆厚さは２μｍ以上５μｍ以下（例えば３μｍ））、ターン数が２００以上３００以下（コイル本体１０の固有インダクタンスが４ｍＨ以上６ｍＨ以下）である。そして、コンデンサ１２の静電容量を３００ｐＦ以上４００ｐＦ以下（例えば３５０ｐＦ）に設定することで、ＬＦアンテナ１３の共振周波数を１００ＫＨｚ以上１５０ｋＨｚ以下（例えば１３４ｋＨｚ）に調整することができ、アンテナのＱ値は１８〜２１、感度にして１００〜１１０ｄＢμＶ／ｍを実現できる。
【００２９】
上記カード型無線機３に使用する通信基板モジュール３Ｍは、図６に示すごとく、アンテナコイル１のコイル側端子部２１を基板側端子部（基板側パッド）１３４に接続用の半田材１３５ともに位置決めし、その状態で基板１７を、該基板１７上に位置決め載置されたアンテナコイル１とともにリフロー炉５０に挿入して加熱することにより、半田材１３５を溶融させてコイル側端子部２１を基板側端子部１３４に半田接続することにより製造される。このとき、図７に示すように、基板１７上のアンテナケース２３は、下面側は基板１７側への熱伝達が進行しやすく、他方、上面側は炉熱源からの輻射熱を多く受け易いから、上面側の温度上昇が進みやすく、基板１７に面した下面側との間で厚さ方向の温度勾配を生じやすい。すると、線膨張率の高い樹脂製のコイルケース２０は、面内方向の膨張変位が上面側にて下面側よりも大きくなり、上に凸の形態で反りを生じ易くなる。その結果、コイル側端子部２１が基板側パッド（基板側端子部）１３４からこの反りによって浮き上がり、半田付け不良を起こしやすくなる。
【００３０】
しかしながら、図１及び図２に示すアンテナコイル１の構成によると、樹脂製のコイルケース２０の周方向に沿って、樹脂よりもヤング率の高い材料からなる補強フレーム３０が一体化されているので、コイルケース２０の剛性を高めることができる。その結果、上記半田リフロー時に熱応力を受けてもコイルケース２０が反りにくくなり、ひいてはコイル側端子部２１の半田付け不良発生率を大幅に低減することができる。
【００３１】
図６に示すように、コイル側端子部２１は、コイルケース２０の底面側にて実装先となる基板上に面実装するための端子パッド２１とされている。端子パッド２１と基板側パッド１３４との間には、上記の半田材１３５として、印刷等により形成された半田ペーストパターンが配置される。なお、図２に示すように、コイル本体１０及びコイルケース２０の外形線は長方形状であり、端子パッド２１は該コイルケース２０の長辺方向端部に設けられている。
【００３２】
図２においてコイル収容部２４は、コイルケース２０の軸線方向における一方の端面に開口する溝状に形成されている。そして、図３に示すように、補強フレーム３０は、該溝状のコイル収容部２４を形成するための、コイルケース２０の底部２０ｂに埋設されている。具体的には、補強フレーム３０は、コイルケース２０の底部２０ｂに対し、該補強フレーム３０の外面と底部２０ｂの外面とが面一となる形態でインサート成形により埋設されたものである。
【００３３】
端子パッド２１はコイルケース２０の底面に設けることもできるが、この場合、コイル本体１０のリード部１１を、幅の細いコイル収容部２４の底面の上記端子パッド２１に対応する位置に接続しなければならず、コイル本体１０のケースへの組み付け作業が非常に面倒になる。そこで、図３に示すように、本実施形態では、コイルケース２０の外周面に、接続ピン２６が軸線方向に埋設されるピン埋設部２３を突出形成し、該ピン埋設部２３の頂面に突出する接続ピン２６の上端にコイル本体１０のリード部１１を接続する構成としている。これにより、組み付け作業は格段に楽になる。端子パッド２１は該ピン埋設部２３の底面に配置され、接続ピン２６の下端部が該端子パッド２１に導通してなる。
【００３４】
コイルケース２０を構成する樹脂の材質は、射出成形が可能であり、かつリフロー時の熱履歴を受けても軟化・変形しにくい材質を採用することが望ましい。この観点で特に好ましい材質として、本実施形態ではポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ：融点２８２℃、連続使用可能な上限温度は約２４０℃、熱変形温度２６０℃以上）を採用しているが、これに代えて、熱可塑性ポリイミド（融点：３８８℃）を採用することも可能である。
【００３５】
図１において、補強フレーム３０は金属フレームとされている（以下、金属フレーム３０ともいう）。金属材料は、ヤング率が高く、また加工性に優れ、空芯型のコイルケース２０に対応したフレーム形状についても、打抜加工等により容易に対応できる。さらに、Ｌ字状やＣ字状のフレーム断面形状も、プレス加工により容易に得ることができる。
【００３６】
金属フレームは導体であり、図１４を援用して示すように、コイルケース２０に沿う連続環状形態（符号３７）に形成すると、コイル本体１０の軸線周りに周回する電流路が形成されるので、コイル本体１０と誘導結合し、アンテナコイル全体の見かけのインダクタンスを低下させる問題を生ずる。すなわち、コイル本体１０を貫く電波磁界Ｈが変動すると、金属フレーム３０に誘導電流が流れ、その逆磁界Ｈ’によりアンテナ送受信に関与する電波磁界が打ち消されて、見かけのインダクタンスが低下する。特に、図４に示すＬＦアンテナ１３の場合、アンテナコイル１には、そのコイル本体１０のインダクタンスに対し、希望周波数に共振点が生ずるように容量調整されたコンデンサ１２が並列結合され、そのＬＣ並列共振回路の特性によりアンテナのＱ値が定まる。しかし、図１４の符号３７で示すような形態で金属フレームが形成されていると、その誘導結合により、アンテナコイルの見かけのインダクタンスが下がり、上記ＬＣ並列共振回路の共振点が希望周波数からずれ、Ｑ値及びアンテナ利得の大幅な低下を招くことにつながる。この場合、コイル本体１０の軸線周りに周回する電流路を分断するための絶縁部３０ｋを、金属フレーム３０の周方向途中位置に設けておくと、上記の不具合を極めて効果的に解消することができる。
【００３７】
金属フレーム３０の構成材質は、アルミニウム又はアルミニウム合金が強度及び耐食性に比較的優れ、かつ加工性も良好なので、本発明に好適に採用できる。他方、金属フレーム３０の構成材質を鉄系材料とすることもできる。この場合、オーステナイト系ステンレス鋼のような非磁性材料を使用することも可能であるが（アルミニウム又はアルミニウム合金も非磁性である）鉄系軟磁性材料を採用することもできる。軟磁性材料は強磁性材料であって透磁率が高く、アンテナ送受信に関与する電波磁界を金属フレーム３０に集中させることができるので、アンテナの感度や利得の向上に寄与することができる。鉄系軟磁性材料としては、電磁軟鉄のほか、珪素鋼板、一般炭素鋼、Ｆｅ−Ｎｉ合金（例えばパーマロイなど）、あるいはフェライト系ステンレス鋼などを採用することができる（加工性の観点では、電磁軟鉄やフェライト系ステンレス鋼が有利であるともいえる）。
【００３８】
図１及び図２に示すごとく、コイルケース２０の周方向に設定された環状経路に沿う形で配置される上記の金属フレーム３０において、前述の絶縁部３０ｋは、該配置経路の一部区間にて金属フレーム３０を切り欠いた切欠部（以下、切欠部３０ｋともいう）とされている。金属フレーム３０を連続環状ではなく、有端形状とし、その端部間を一定長さ離間させて切欠形態とすることで、周方向の電流導通路を分断する絶縁部３０ｋを簡単に形成することができる。
【００３９】
図２において、コイル本体１０及びコイルケース２０の外形線が長方形状であり、金属フレーム３０は、該長方形状の外形線に対応した１つの短辺部３０ｓと、該短辺部３０ｓの両端に連なる２つの長辺部３０ｌとを包含するＣ字状に配置されている。上記の切欠部３０ｋは、長方形状の外形線の、残余の短辺における全部区間を使用して形成されている。２つの長辺部３０ｌ及び１つの短辺部３０ｓを一体化したＣ字状の部分を金属フレーム３０に形成すれば、フレーム面のねじれ変形に対する剛性が、長方形状の各辺に分断して形成した場合と比較して高くなり、該ねじれ変形を伴う反りを効果的に抑制することができる。なお、図８に示すように、残余の短辺の一部区間を切欠部３０ｋとして使用することも可能である。
【００４０】
以下、本発明のアンテナコイル１の変形例について説明する（図２と共通の部分には同一の符号を付与して説明は省略する）。図８及び図９では、金属フレーム３２，３１が、コイルケース２０の底面にＣ字状をなす形で配置される本体部３２ａ，３１ａを有する。そして、少なくとも２つの長辺部３２ｌ，３１ｌにおいて本体部３２ａ，３１ａに、コイルケース２０の外周面又は内周面に露出する補強リブ部３２ｂ，３１ｃが、該本体部３２ａ，３１ａとともにＬ字状の断面をなす形で一体化されている。反り変位が増幅されやすいコイルケース２０の長辺部３０ｌに対応して、金属フレーム３０の断面形状をＬ字状とすることで、その曲げ剛さが高められ、該長辺方向の反り変形を効果的に抑制することができる。
【００４１】
図８において、補強リブ部３２ｂは、１つの短辺部３２ｓと、該短辺部３２ｓの両端に連なる２つの長辺部３２ｌとにまたがる連続Ｃ字状に形成されている。このようにすると、Ｃ字状の部分が作るフレーム面のねじれ変形に対する剛性を一層高めることができる。図８においては、本体部３２ａ及び補強リブ部３２ｂを、２つの長辺部３０ｌから、残余の短辺部の両端部をなす一部区間３２ｓ’に各々またがる形で形成され、補強効果が一層高められている。なお、本体部３２ａはコイルケース２０の底部２０ｂの外面と、補強リブ部３２ｂは側壁部２０ｗの外面とそれぞれ面一となるように、インサート成形によりコイルケース２０と一体化されている。なお、ここでは、補強リブ部３２ｂがコイルケース２０ｂの内周面側に設けられているが、外周面側に設けてもよい。
【００４２】
一方、図９の構成では、補強リブ部３１ｃが、本体部３１ａの２つの長辺部３０ｌにのみ設けられている。この形態は、プレス加工等による製造が容易である利点がある。なお、ここでは、補強リブ部３１ｃがコイルケース２０ｂの外周面側に設けられている（もちろん、逆でもよい）。
【００４３】
図１０の構成では、金属フレーム３３が、長方形状の外形線の４つのコーナ部分に切欠部３０ｋを形成し、該切欠部３０ｋにより、２つの長辺部３３ｌと２つの短辺部３３ｓとの４部分に分割して構成されている。このようにすると、長方形状のコイルケース２０の４辺全てを補強できる利点がある。この場合、その各々の部分を、コイルケース２０の底面に配置される本体部３３ａと、コイルケース２０の内周面（又は外周面）に露出する形で該本体部３３ａに一体化された補強リブ部３３ｂとを有するＬ字状の断面を有するものとして構成することで、反り防止効果を一層顕著に達成できる。
【００４４】
なお、図８、図９、図１０のいずれの構成においても、金属フレームは、図１１に示すように、コイルケース２０の底部２０ｂに配置される本体部３４ａと、２つの側壁部２０ｗにそれぞれ配置される一対の補強リブ部３４ｂ、３４ｃとが一体化されたＣ字形態の断面形状を有するものとして構成できる。
【００４５】
また、図１２及び図１３の構成では、金属フレーム３５を、コイルケース２０の内周面側（外周面側でもよい）の側壁部２０ｗにのみ埋設するものとして形成している。図１２では、絶縁部を、スリット状の切欠部３０ｋとして形成している。また、図１３の金属フレーム３６は、有端帯状の金属部材の末端部３６ｔ，３６ｕを重ね合わせ、両者の間に絶縁性の接着材層３６ｊ（樹脂あるいはガラス）にて結合した形態を有する。接着材層３６ｊが絶縁部として機能する。これによれば、有端の金属部材が接着により環状化されるので、曲げやねじりに対する合成が大幅に高められ、反り防止効果が一層顕著に発揮される。
【００４６】
次に、補強フレームの材質は、コイルケース２０を構成する樹脂よりもヤング率が高ければ特に限定されず、例えばガラス、アルミナ等のセラミック、焼結ソフトフェライトなどの絶縁性無機材料を採用することもできる。また、ガラスやセラミックなどのフィラーで強化した樹脂複合材料で構成することも可能である。この場合、補強フレーム３７は絶縁体となるので、図１４に示すように、コイルケース２０に周方向に連続環状の形態で構成しても、コイル本体１０との誘導結合して見掛けのインダクタンス低下の心配が全くなく、コイルケース２０の補強効果に優れる。この場合、補強フレーム３７を、焼結ソフトフェライトや、ソフトフェライト粉末を樹脂結合した樹脂フェライトで構成すると、アンテナ送受信に関与する電波磁界を金属フレーム３７に集中させることができるので、アンテナの感度や利得の向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のアンテナコイルの第１実施形態を示す分解斜視図。
【図２】図１のアンテナコイルの四面図。
【図３】図２のＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面図。
【図４】本発明のカード型無線機を、それを用いた無線キーシステムの周辺部分とともに示す概念図。
【図５】本発明のカード型無線機の一例を示す部分切欠斜視図。
【図６】本発明の配線基板モジュールの製造方法を示す模式図。
【図７】リフロー時に生ずるコイルケースの反りと、それによる半田付け不良の発生形態を模式的に示す図。
【図８】本発明のアンテナコイルの第２実施形態を示す底面図。
【図９】本発明のアンテナコイルの第３実施形態を示す分解斜視図。
【図１０】本発明のアンテナコイルの第４実施形態を示す分解斜視図。
【図１１】金属フレームの断面形態の変形例を示す断面図。
【図１２】本発明のアンテナコイルの第５実施形態を示す分解斜視図。
【図１３】本発明のアンテナコイルの第６実施形態を示す分解斜視図。
【図１４】本発明のアンテナコイルの第７実施形態を示す分解斜視図。
【符号の説明】
【００４８】
１  アンテナコイル
１０  コイル本体
１１  リード部
１７  基板
１８  筐体
２０  コイルケース
２０ｂ  底部
２０ｗ  側壁部
２１  コイル側端子部
２３  ピン埋設部
２４  コイル収容部
２６  接続ピン
３０〜３５  補強フレーム（金属フレーム）
３０ｓ〜３５ｓ  短辺部
３０ｌ〜３５ｌ  長辺部
３０ｋ  絶縁部（切欠部）
３７  補強フレーム
３１ａ〜３４ａ  本体部
３１ｃ，３２ｂ，３３ｃ，３４ｂ，３４ｃ  補強リブ部
５０  リフロー炉
１３４  基板側パッド（基板側端子部）
【図１】
2006339756.tif 000003
【図２】
2006339756.tif 000004
【図３】
2006339756.tif 000005
【図４】
2006339756.tif 000006
【図５】
2006339756.tif 000007
【図６】
2006339756.tif 000008
【図７】
2006339756.tif 000009
【図８】
2006339756.tif 000010
【図９】
2006339756.tif 000011
【図１０】
2006339756.tif 000012
【図１１】
2006339756.tif 000013
【図１２】
2006339756.tif 000014
【図１３】
2006339756.tif 000015
【図１４】
2006339756.tif 000016