(57)【要約】【課題】携帯電子機器内への実装が容易で、且つ高利得なコイルアンテナの構造およびそれを備えた携帯電子機器を構成する。【解決手段】磁性体コア１に鍔部１１、コイル部材挿入部１２ａおよび基板挿入部１２ｂを設け、コイル部材側バネ端子４１ａ，４１ｂを設けたコイル部材４に磁性体コア１を挿入し、基板５に形成した開口部５３に磁性体コア１を挿入することによって、コイル部材側バネ端子４１ａ，４１ｂを基板側端子５１ａ，５１ｂに接続する。これにより、筐体６，７を厚み方向に通過しようとする磁束が磁性体コア１を透過し、コイルアンテナとして作用する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル部材の孔に挿入する挿入部を有するとともに、該挿入部の一方端に鍔部を有する磁性体コアと、
前記孔の周りに巻回されたコイルと、該コイルの両端に導通する端子を有するコイル部材と、
前記磁性体コアの挿入部が挿入される開口部と、該開口部付近に設けられ前記コイル部材の端子が接触する端子とを有する基板と、
を備えたコイルアンテナ構造。
【請求項２】
前記コイル部材が有する前記端子と前記基板が有する前記端子のいずれか一方または両方をバネ端子とした請求項１に記載のコイルアンテナ構造。
【請求項３】
前記コイル部材は、平面内で渦巻状に形成した金属板を樹脂モールドしたものである請求項１または２に記載のコイルアンテナ構造。
【請求項４】
前記コイル部材は、コイルパターンを形成したシートを積層したものである請求項１または２に記載のコイルアンテナ構造。
【請求項５】
コイル巻回部を有する磁性体コアにバネ端子を設け、前記コイル巻回部にコイルを巻回し、該コイルの両端部を前記バネ端子に接続してなるコイルユニットと、
前記磁性体コアが挿入される開口部と、該開口部付近に設けられ前記バネ端子が接触する端子とを有する基板と、
を備えたコイルアンテナ構造。
【請求項６】
前記磁性体コアの端部が当接または近接する位置に、前記磁性体コアの磁束透過方向に対してほぼ垂直に広がる集磁用磁性体部材を設けた請求項１〜５のいずれか１項に記載のコイルアンテナ構造。
【請求項７】
請求項１〜６のうちいずれか１項に記載のコイルアンテナ構造を備えた携帯電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は携帯電子機器内に備えるコイルアンテナ構造およびその構造を備えた携帯電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄道の自動改札機、建物の入退出におけるセキュリティシステム、または電子マネーシステムの分野では、非接触式のＩＣカードやＩＣタグなどを用いた、いわゆるＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification：非接触データ識別技術、電波方式認識）システムの導入が進められている。
【０００３】
このＲＦＩＤシステムは、データの送受信および記憶を行うＩＣチップと平面コイルとが内蔵されている非接触式ＩＣカードと、この非接触式ＩＣカードに対してデータの書き込みや読み出しを行うリーダ／ライタとから構成されており、平面コイルにリーダ／ライタからの磁束が通るような状態で、非接触式ＩＣカードとリーダ／ライタとの間で通信を行うことができる。
【０００４】
ところで近年、上述したＲＦＩＤシステムにおける非接触ＩＣカードの代わりに、ＩＣチップを内蔵した携帯電話機とリーダ／ライタとの間で通信を行う技術が実用化されつつある。
【０００５】
このようなＩＣチップを内蔵した携帯電話機では、ループ面積の大きなコイルや、磁性体コアにコイルを巻回して構成したコイルアンテナが筐体内に配置されている。そのため、この携帯電話機は、リーダ／ライタのアンテナから出る磁束がコイルアンテナのコイルを通るように携帯電話機をリーダ／ライタのアンテナにかざして用いられる。
【０００６】
しかし、フレキシブル基板（可撓性フィルム）に導体線路を形成したものを用いてループ面積の広いコイルアンテナを構成したものでは、携帯電話機などの携帯電子機器の筐体内にそれを組み込む作業が単純ではなく、実装機により機械実装するのは困難であって、製造コストがかさむという問題があった。
【０００７】
一方、磁性体コアにコイルを巻回したコイルアンテナの場合には、そのコイルアンテナを筐体内の基板に実装する構造が採れる。コイルアンテナとして用いるものではないが、コイルを備えた電磁装置の実装構造としては特許文献１が開示されている。
【０００８】
図１はその特許文献１に係る電磁装置の実装構造を示す図である。図１において、電磁装置１０１は、円柱状のコイル巻回部の軸方向の両端に互いに大きさの異なるフランジ部１０３，１０４を有するコアと、このコアに巻回されたコイル１０６とよりなり、回路基板１０７には、内径がコアのフランジ部１０３，１０４の中間の大きさをもつ開口１０８を備えていて、その開口１０８にコアを挿入し、コイルの終端１０９を回路基板上のランド部に半田付けすることによって実装される。
【特許文献１】実開平７−１４６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に示されているような電磁装置実装構造によれば、他の電子部品と同様の機能を有する一般に実装機と呼ばれる装置によって、回路基板に設けた開口に自動挿入することは可能である。しかしコイルに使用できる導線は柔軟に変形するため、巻回されたコイル端部の位置は精度良く決まらない。そのため、コイル端部のはんだ付けは実質的に手作業に頼らざるを得ず、実装コストが大きくなりがちである。
【００１０】
また、このような電磁装置実装構造をコイルアンテナとし、このコイルアンテナを備えた携帯電子機器をリーダ／ライタのアンテナが発生する磁界中にかざして通信を行う場合、十分な利得を得るためコアにコイルを巻回する範囲を広くしようとすると、回路基板からコアの突出量が大きくなってしまい、回路基板裏面側、すなわち電子部品実装面の反対側に大きな空間が必要となる。小型化が進む携帯電子機器の筐体内に大きな空間を確保することは困難であることから、コイルを巻回する範囲を広くすることでコアを通過する磁束の磁束密度を高め、十分な利得を得ることは実際上できない。
【００１１】
一方、フランジ部を長くすることでコア長を長くしようとすると、コイルを巻回する範囲がコアの一部に極端に集中することになり、やはり利得が下がってしまう。
【００１２】
この発明の目的は上述の問題を解消するものであり、携帯電子機器内への実装が容易で、且つ高利得なコイルアンテナの構造およびそれを備えた携帯電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、この発明のコイルアンテナおよび携帯電子機器は、次のように構成する。
【００１４】
（１）コイル部材の孔に挿入する挿入部を有するとともに、該挿入部の一方端に鍔部を有する磁性体コアと、前記孔の周りに巻回されたコイルと、該コイルの両端に導通する端子を有するコイル部材と、前記磁性体コアの挿入部が挿入される開口部と、該開口部付近に設けられ前記コイル部材の端子が接触する端子とを有する基板とを備えてコイルアンテナを構成する。
【００１５】
（２）前記コイル部材が有する端子と基板が有する端子のいずれか一方または両方をバネ端子とする。
【００１６】
（３）前記コイル部材は、平面内で渦巻状に形成した金属板を樹脂モールドしたものとする。
【００１７】
（４）前記コイル部材は、コイルパターンを形成したシートを積層したものとする。
【００１８】
（５）コイル巻回部を有する磁性体コアにバネ端子を設け、前記コイル巻回部にコイルを巻回し、該コイルの両端部を前記バネ端子に接続してなるコイルユニットと、前記磁性体コアが挿入される開口部と、該開口部付近に設けられ前記バネ端子が接触する端子とを有する基板と、を備えて構成する。
【００１９】
（６）前記磁性体コアの端部が当接または近接する位置に、磁性体コアの磁束透過方向に対してほぼ垂直に広がる集磁用磁性体部材を設ける。
【００２０】
（７）また、この発明は、上記のいずれかのコイルアンテナ構造を備えて携帯電子機器を構成する。
【発明の効果】
【００２１】
（１）コイル部材の孔に対して磁性体コアの挿入部を挿入し、且つ基板に形成された開口部に磁性体コアの挿入部を挿入するだけで、基板上の端子にコイル部材の端子が接続される。また、コイル部材をはめ込んだ磁性体コアを基板の開口部に挿入するだけであるので、基板を貫通するコア長の長い磁性体コアを有するコイルアンテナが容易に構成できる。
【００２２】
また、他の電子部品と同様に実装機によって実装できるので、実装コストが嵩むことがない。しかも、コアに対するコイルの巻回範囲を広くするために回路基板からコアの突出量が大きくなるといったことがなく、また、フランジ部を長くすることでコア長を長くするといったこともなく、高利得なコイルアンテナを小型の携帯電子機器の筐体内に設けることができる。
【００２３】
（２）コイル部材と基板のいずれか一方または両方の端子をバネ端子とすることにより、基板と磁性体コアの鍔部との間にコイル部材を容易に弾性保持することができ、両端子間の電気的接続を良好に保つことができる。
【００２４】
（３）前記コイル部材を、平面内で渦巻状に形成した金属板を樹脂モールドしたものとすることにより、コイル部材を薄く形成でき、またその端子も容易に形成できるので、小型化が可能である。
【００２５】
（４）前記コイル部材を、コイルパターンを形成したシートの積層によって構成することにより、コイルの巻回数を任意に定めることができ、適用可能な周波数範囲が広くできる。
【００２６】
（５）コイル巻回部にコイルを巻回し、コイルの両端部を磁性体コアに設けたバネ端子に接続してなるコイルユニットを用い、その磁性体コアを基板の開口部に挿入するだけでコイルユニットのバネ端子が基板上の端子に接続されるので、全体の部品点数が少なく且つ組み立てが容易となる。
【００２７】
（６）磁性体コアの端部が当接または近接する位置に磁性体コアの磁束透過方向に対してほぼ垂直に広がる集磁用磁性体部材を設けることによって、リーダ／ライタのアンテナからの磁束が集磁用磁性体部材で集磁されて、磁性体コアを透過する磁束の磁束密度が高まり、コイルアンテナの利得を高めることができる。
【００２８】
（７）上記のコイルアンテナ構造を備えたこの発明の携帯電子機器によれば、リーダ／ライタアンテナからの距離を従来に比べて離すことができ、利用形態が広がる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
第１の実施形態に係るコイルアンテナおよびそれを備えた携帯電子機器について図２〜図４を参照して説明する。
図２の（Ａ）は、携帯電子機器内に設けたコイルアンテナ部分の断面図である。（Ｂ）は、そのコイルアンテナで用いるコイル部材の斜視図である。
【００３０】
このコイルアンテナ１００は、磁性体コア１、集磁用磁性体部材２，３、コイル部材４および基板５を備えている。磁性体コア１はフェライトの焼結体からなり、鍔部１１、コイル部材挿入部１２ａおよび基板挿入部１２ｂからなり、それぞれの部分で直径の異なる円柱形状を成している。
【００３１】
コイル部材４は、例えばリン青銅などの弾性の高い金属板を渦巻状に打ち抜き、それを樹脂のインサート成形法によりドーナツ状に形成したものである。上記金属板の終端はバネ端子４１ａ，４１ｂとして樹脂部分（コイル部４０の底面）から突出させている。
【００３２】
図２の（Ｂ）は、（Ａ）に示したコイル部材４の上下面を反対にして置いた状態での斜視図である。このコイル部材４のバネ端子４１ａ，４１ｂにはＡｕメッキを施している。
【００３３】
この例では、平面内で渦巻状に形成した金属板を樹脂モールドしてコイル部材４を構成したが、コイルパターンを形成したシートを所定巻回数となるように積層してコイル部材を構成してもよい。
【００３４】
基板５には磁性体コア１の基板挿入部１２ｂを挿入する開口部５３を形成している。また、基板５の開口部５３の付近には、コイル部材４のバネ端子４１ａ，４１ｂが接触する基板側端子５１ａ，５１ｂを設けている。
【００３５】
磁性体コア１をコイル部材４の孔４３に挿入すると共に基板５の開口部５３に挿入することによって、コイル部材４は磁性体コア１の鍔部１１と基板５との間に挟み込まれ、コイル部材４のコイル部材側バネ端子４１ａ，４１ｂが基板側端子５１ａ，５１ｂに弾性接触して電気的に導通する。
【００３６】
上部筐体６の内面には集磁用磁性体部材３を貼付している。同様に下部筐体７の内面に集磁用磁性体部材２を貼付している。この集磁用磁性体部材２，３は、比透磁率が約３０で厚みが３００μｍの可撓性フェライトシート、または比透磁率が約１０で厚みが５００μｍ以上の、フェライト粉末と樹脂とのコンポジット材を成形したものである。この集磁用磁性体部材２，３の表面（筐体６，７側から見れば内面）には、磁性体コア１が近接するまたは当接する部分を除く領域に磁気シールド用の層を形成している。前者のフェライトシートの場合には銅（Ｃｕ）のスパッタリングまたは銅箔の貼り付けによって上記磁気シールド用の層を設ける。後者のコンポジット材の場合には銅（Ｃｕ）箔のインサート成形により設ける。
【００３７】
このように集磁用磁性体部材を可撓性のフェライトシートやコンポジット材で構成することにより、携帯電子機器内の比較的広範囲にわたって集磁用磁性体部材を容易に配置できる。
【００３８】
図２に示したコイルアンテナは次のようにして組み立てる。
まず、磁性体コア１のコイル部材挿入部１２ａにコイル部材４をはめ込んだ状態で粘着材または接着剤により両者を一体化する。なお、このような粘着材や接着剤を用いないで、圧入やはめ込みによってこれらを一体化してもよい。
【００３９】
次に、基板５の開口部５３に対して磁性体コア１の基板挿入部１２ｂを挿入する。磁性体コア１のコイル部材挿入部１２ａと基板挿入部１２ｂとの段差部Ｃには固定用の両面粘着シートまたは接着剤を設けて、基板５に対して磁性体コア１を固定する。
【００４０】
基板５には他の電子部品も同様にして機械実装し、必要な部品を搭載した基板５を筐体６，７の間に取り付けることによって携帯電子機器におけるコイルアンテナを構成する。
【００４１】
図３は、主筐体と副筐体を備えたいわゆるクラムシェル型の携帯電話機の主筐体から副筐体を開いた状態での外観図である。主筐体１７は図２に示した上部筐体６と下部筐体７とで構成している。この図３に示すように、主筐体１７の内部には電池パック３１を備えているので、この電池パック３１の配置領域以外の領域に磁性体コア１を設ける。副筐体１８には液晶表示パネル３２を設けている。
【００４２】
図４は基板５に形成するグランドパターンの例について示している。基板５には、電極パターン（特にグランド電極）が形成されているので、そこを貫通するように磁束が通ると電極パターンに誘導電流（渦電流）が生じてしまう。図４の（Ａ）はその様子を示している。基板５にグランド電極が形成されているとき、磁性体コア１に交番磁束φが通ると、電磁誘導により渦電流Ｉｓが流れる。この渦電流による逆起電力によって、フェライトからなる磁性体コア１の実効透磁率が低下してしまう。
【００４３】
そこで図４の（Ｂ）に示すように、基板５の磁性体コア１を取り囲む部分の電極パターン（グランド電極）に、その磁性体コア１から遠ざかる方向へ延びる切り込み部Ｓを設ける。
【００４４】
図４の（Ｃ）は、この切り込み部Ｓを設けた基板５の部分平面図である。磁性体コア１を通る磁束によって生じる渦電流Ｉｓは、磁性体コア１を周回するように流れようとするが、このように切り込み部Ｓを設けたことによって、磁性体コア１近傍の渦電流Ｉｓが流れる経路が遮断されるため、結果的に渦電流Ｉｓによる逆起電力の発生が抑制され、磁性体コア１の実効透磁率の低下が抑えられる。
なお、上記切り込み部Ｓは電極パターンにのみ設ければよいが、基板５全体に切り込み部を設けてもよい。
【００４５】
次に、第２の実施形態に係るコイルアンテナについて、図５・図６を参照して説明する。
図５と図６は互いに異なった構成のコイルアンテナを備えた携帯電子機器の部分断面図である。図５・図６のいずれの例でも、磁性体コア１はコイル部材４および基板５を挿入する挿入部１２と鍔部１１とを備えているが、図２に示した例と異なり、コイル部材４のコイル部４０に対する挿入部と基板５の開口部に対する挿入部は同一径である。この例では、磁性体コア１の鍔部１１を設けた側とは反対側の端部を下部筐体７の内面に設けた集磁用磁性体部材２に当接させるとともに、基板５を下部筐体７の所定位置に固定することによって、この基板５と磁性体コア１の鍔部１１との間にコイル部４０を挟み込んでいる。鍔部１１と基板５との相対位置は一定であるので、コイル部材４のコイル部材側バネ端子４１ａ，４１ｂは基板側端子５１ａ，５１ｂに対して一定押圧力で押圧されることになる。
【００４６】
図５に示した構成によれば、基板５の基板側端子５１ａ，５１ｂを単に配線パターンのランドとして設けるだけでよく、基板５の製造コスト上昇が抑えられる。また、コイル部材側バネ端子４１ａ，４１ｂをコイル部４０に一体成形すれば、コイル部材４を低コストに製造できる。さらに、磁性体コア１とコイル部材４とを一体部品として扱えるので、製造が容易で組立後の信頼性を高く維持できる。
【００４７】
図５に示した集磁用磁性体部材２，３を設けることは、リーダ／ライタのアンテナからの磁束を集めて磁性体コア１を透過する磁束の磁束密度を高めるために効果的であるが、所定以上の感度が得られる場合には必須ではない。また磁性体コアの一方の側にのみ集磁用磁性体部材を設けてもよい。
【００４８】
図６に示す例では、集磁用磁性体部材２を下部筐体７側にのみ設けて、上部筐体６には特に集磁用磁性体部材を設けていない。鍔部１１は挿入部１２より径が広がっていて集磁効果があるので、単一の集磁用磁性体部材を設ける場合には、鍔部１１とは反対側の磁性体コア１の端部に近接または当接するように集磁用磁性体部材を設ければ、少ない部品点数で利得を向上させるという点で効果的である。
【００４９】
次に。第３の実施形態に係るコイルアンテナについて、図７を参照して説明する。
図７はコイルアンテナを備えた携帯電子機器の部分断面図である。この図７に示す例では、基板５側に基板側バネ端子５２ａ，５２ｂを設け、コイル部材４のコイル部４０の下面にコイル部材側端子４２ａ，４２ｂを設けている。その他の構成は図５に示したものと同様である。
【００５０】
このようにバネ端子を基板５側に設けることによって、磁性体コア１とコイル部材４とを一体部品として扱うことができ、製造上の組み立てが比較的容易となる。また、信頼性の高いバネ端子を用いることができる。
【００５１】
次に、第４の実施形態に係るコイルアンテナについて、図８を参照して説明する。
この例では、両端部にコイル部材側端子４２ａ，４２ｂを有する渦巻状金属板４４をモールド樹脂４５で樹脂モールドし、少なくともコイル部材側端子４２ａ，４２ｂを露出させて板状のコイル部材４を構成している。このモールド樹脂４５の裏面側にも同様にコイル部材側端子を両端に有する渦巻状金属板４４’を設けている。すなわち両面回転対称に構成している。また、辺の長さが異なる長方形状の孔４３を設けている。
【００５２】
この図８に示したコイル部材４は、例えば図７に示したように、基板に基板側バネ端子を備えた構造のコイルアンテナのコイル部材として用いる。その際、磁性体コア１の挿入部および基板の開口部の形状をこのコイル部材４に設けた孔４３の形状に合わせて形成しておく。これにより、面内での１８０°回転の位置合わせおよび表裏面の区別を行うことなく、磁性体コアに対してこのコイル部材４を単にはめ込み（コイル部材４の孔４３に対して磁性体コア１を挿入し）、その磁性体コア１を基板５の開口部に挿入するだけで、コイル部材側端子と基板側端子との接続を行うことができる。
【００５３】
次に、第５の実施形態に係るコイルアンテナについて、図９を参照して説明する。
図９は、そのコイルアンテナで用いるコイルユニット８の主要部の斜視図である。
【００５４】
角柱状のフェライトからなる磁性体コア１にはコイル巻回部１３を形成している。また、その側面方向から突出するようにコイル部材側バネ端子４１ａ，４１ｂを設けている。このコイル部材側バネ端子４１ａ，４１ｂは、リン青銅のような低抵抗の銅系合金の板材を成形し、Ｎｉ／Ａｕメッキ膜を施したものである。
【００５５】
磁性体コア１の側部には銀（Ａｇ）をスパッタリングまたは焼き付けて電極を形成していて、その電極にコイル部材側バネ端子４１ａ，４１ｂを半田付けしている。また、このコイル部材側バネ端子４１ａ，４１ｂを取り付ける上記電極には、コイル巻回部１３に巻回した巻線の端部も半田付けしている。但し、図９ではコイル巻回部１３とコイル部材側バネ端子４１ａ，４１ｂの根本部の形状を明確にするために巻線を図示していない。
【００５６】
上記コイル部材側バネ端子４１ａ，４１ｂはストローク１ｍｍで押し付け荷重１Ｎ程度とする。
【００５７】
図９に示したような磁性体コアとコイルとを一体に設けたコイルユニット８を実装する基板には磁性体コア１が挿入される開口部を形成していて、その開口部の近傍に第１〜第４の実施形態で示したものと同様の基板側端子を形成しておく。これにより、基板の開口部にコイルユニット８の磁性体コア１部分を挿入することによって基板側端子にコイル部材側バネ端子４１ａ，４１ｂが弾性的に接触して電気的導通が図れる。
【００５８】
なお、以上に示した各実施形態では、コイル部材側の端子と基板側の端子のいずれか一方をバネ端子としたが、その両方をバネ端子としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】特許文献１示されている電磁部品の実装構造を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係るコイルアンテナの構造およびそれを備えた携帯電子機器の構成を示す図である。
【図３】同コイルアンテナを備えた携帯電話機の構成を示す図である。
【図４】同コイルアンテナ部分の基板の構成を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係るコイルアンテナの構造およびそれを備えた携帯電子機器の構造を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る他のコイルアンテナの構造およびそれを備えた携帯電子機器の構造を示す図である。
【図７】第３の実施形態に係る他のコイルアンテナの構造およびそれを備えた携帯電子機器の構造を示す図である。
【図８】第４の実施形態に係るコイルアンテナで用いるコイル部材の構造を示す図である。
【図９】第５の実施形態に係るコイルアンテナで用いるコイルユニットの構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６０】
１−磁性体コア
１１−鍔部
１２−挿入部
１２ａ−コイル部材挿入部
１２ｂ−基板挿入部
１３−コイル巻回部
２、３−集磁用磁性体部材
４−コイル部材
４０−コイル部
４１−コイル部材側バネ端子
４２−コイル部材側端子
４３−孔
４４−渦巻状金属板
４５−モールド樹脂
５−基板
５１−基板側端子
５２−基板側バネ端子
５３−開口部
６，７−筐体
８−コイルユニット
１７，１８−筐体
３１−電池パック
３２−液晶パネル
１００−コイルアンテナ
Ｃ−段部
【図１】
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【図２】
2007116609.tif 000004
【図３】
2007116609.tif 000005
【図４】
2007116609.tif 000006
【図５】
2007116609.tif 000007
【図６】
2007116609.tif 000008
【図７】
2007116609.tif 000009
【図８】
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【図９】
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