近距離無線通信用天線、天線模塊以及無線通信裝置製造方法

2023-05-23 20:35:16

近距離無線通信用天線、天線模塊以及無線通信裝置製造方法
【專利摘要】一種近距離通信用天線，具備至少一個環狀線圈、保持環狀線圈的板狀的非磁性樹脂部件、隔著環狀線圈與非磁性樹脂部件相重疊的板狀的軟磁性部件、以及環狀線圈的導線所連接的端子，環狀線圈配置在沿著非磁性樹脂部件的外周的周向凹部，使得與磁性部件的外周相比，不向外側伸出，環狀線圈的導線通過設置在軟磁性部件的外周緣的切口而連接於端子。
【專利說明】近距離無線通信用天線、天線模塊以及無線通信裝置

【技術領域】
[0001] 本發明涉及行動電話等小型無線通信裝置中使用的小功率無線通信：RFID(Radio Frequency Identification,無線射頻識別）用的天線，尤其涉及適應利用了 13. 56MHz的通 信頻帶的近距離通信標準NFC(Near Field Communication,近場通信）的近距離無線通信 用天線，以及具備該天線的天線模塊以及無線通信裝置。

【背景技術】
[0002] 作為進行近距離無線通信的系統，普遍已知1C卡系統。例如，JP特開2010-200061 號中公開的1C卡系統，如圖24所示，由讀寫器（可以稱為"天線裝置"）280和成為應答器 的1C卡285構成。天線裝置280是不平衡型電路，具備半導體70、噪聲濾波器（第一濾波 器）71、匹配電路72、低通濾波器（第二濾波器）73和天線諧振電路66。半導體70包括發 送電路、接收電路、調製電路、解調電路、控制器等。天線諧振電路66包括近距離無線通信 用天線la以及電阻（未圖示）、和諧振電容器65。天線諧振電路66的諧振頻率被設定為 通信中利用的固有頻率（例如13. 56MHz)，在所述頻率下，天線諧振電路66的阻抗的實部實 際上處於短路狀態。天線諧振電路66經由阻抗匹配電路72與半導體70連接。
[0003] 半導體70內的發送電路的與調製電路連接的輸出端Tx，經由EMC對策用的第一濾 波器71連接於阻抗匹配電路72。此外，半導體70內的接收電路的與解調電路連接的輸入 端Rx，經由具備與電阻串聯連接的電容器的第二濾波器73,連接於第一濾波器71與阻抗匹 配電路72的連接點。
[0004] 發送電路以及接收電路的動作通過控制器進行控制。從振蕩器向發送電路給予與 調諧頻率對應的頻率（例如13. 56MHz)的信號，基於給定協議進行調製後向天線諧振電路 66供給。天線諧振電路66的近距離無線通信用天線la與1C卡285的近距離無線通信用 天線lb以給定耦合係數進行磁耦合。因此，若使作為應答器的1C卡285靠近近距離無線 通信用天線la，則1C卡285內的近距離無線通信用天線lb與近距離無線通信用天線la進 行磁耦合，通過基於電磁感應的功率傳輸，1C卡285的集成電路68接受電源的供給，並且 按照給定協議（例如IS014443、15693、18092等）進行數據傳輸。
[0005] 作為這種系統中使用的近距離無線通信用天線（以下僅稱為"天線"），如圖25所 示，JP特開2005-094737號提出了一種天線200,其具備由圓柱狀的主體部351和矩形板狀 的凸緣部355構成的單凸緣狀的軟磁性磁芯、和纏繞在主體部351上的線圈352,線圈352 的導線端部353、353與設置在凸緣部355的側面以及底面的端子356、356連接，在線圈352 和主體部351之上設置了上表面為平面狀的非磁性件（未圖示）。從線圈352產生的磁通 量主要通過軟磁性磁芯，所以指向線圈352的上方的磁通量密度變高。
[0006] 行動電話等的無線通信設備在有限的尺寸的殼體內連同其他電路裝置一起具備 主要用於通話的主天線、近距離無線通信用天線、非接觸充電用天線、數位電視用天線等多 個天線。因此，需要安裝面積小且高度低的小型的近距離無線通信用天線。
[0007] 近距離無線通信用天線，即使小型化，在實際應用上也需要30mm以上的通信距 離。天線的小型化需要軟磁性部件的小型化，但若使軟磁性部件變小則磁通量減少，所以難 以確保給定通信距離，不能執行穩定的通信。
[0008] 要求天線的自諧振頻率為比通信頻帶即13. 56MHz足夠高的頻率，一般推薦40MHz 以上。在JP特開2005-094737號的天線中，線圈352直接纏繞在軟磁性主體部351上，線 圈352的內側區域的大致整體被軟磁性部件填充。其結果，自感（self inductance)較大， 天線的自諧振頻率降低而接近通信頻帶。在這種天線中，由於線圈352的寄生電抗的偏差、 軟磁性部件的磁特性的偏差，通信頻帶中的天線的自感變得容易偏差。若自感發生偏差，則 需要按各天線進行與其他電路的匹配條件的調整，需要較多的時間和精力，導致天線的成 本上升。雖然減少線圈的匝數、卷徑能夠減小自感，但是線圈產生的磁通量減少，所以通信 距離變短。
[0009] 為了確保通信距離，還可以考慮通過增大供給功率來使來自天線的輻射磁場變 大，但是若使供給功率過大，則有可能發生磁性體磁飽和，或者在近距離的情況下在對方的 天線誘發較大的功率，破壞半導體。雖然作為其對策能夠設置保護電路，但是產生部件個數 相應增加的問題。
[0010] 雖然能夠使用磁導率、飽和磁通量密度、磁芯損耗等磁特性優異的軟磁性合金來 使JP特開2005-094737號的軟磁性磁芯小型化，但是為了直接纏繞線圈，需要實施絕緣鍍 敷。於是，工時增加，天線的製造成本上升。此外，還需要用於保護線圈352的樹脂部件，制 造成本提商。


【發明內容】

[0011] 發明要解決的課題
[0012] 因此，本發明的目的是提供一種近距離無線通信用天線，確保對通信對方的方向 的指向性和通信距離的同時能夠小型化，並且線圈的保護比較容易，能夠進行表面安裝。
[0013] 本發明的另一目的是提供一種具備所涉及的近距離無線通信用天線的天線模塊 以及無線通信裝置。
[0014] 用於解決課題的手段
[0015] 本發明的近距離通信用天線的特徵在於，具備：至少一個環狀線圈；保持所述環 狀線圈的板狀的非磁性樹脂部件；隔著所述環狀線圈與所述非磁性樹脂部件相重疊的板狀 的軟磁性部件；以及所述環狀線圈的導線所連接的端子，
[0016] 所述環狀線圈配置於沿著所述非磁性樹脂部件的外周的周向凹部，使得與所述軟 磁性部件的外周相比，不向外側伸出，
[0017] 所述環狀線圈的導線通過設置在所述軟磁性部件的外周緣的切口而連接於所述 端子。
[0018] 優選所述環狀線圈的內側整體是非磁性區域。根據該結構，軟磁性部件能夠發揮 作為磁軛的功能，抑制無用的自感的增加。
[0019] 所述非磁性樹脂部件具有與所述軟磁性部件接合的固定面、和與其對置的自由 面。非磁性樹脂部件的周向凹部是（a)具有從自由面延伸的一個外周凸緣部的周向階梯 部、或者（b)具有從固定面以及自由面延伸的一對外周凸緣部的周向溝槽部。在（a)的情況 下，環狀線圈配置在由與非磁性樹脂部件接合的軟磁性部件和外周凸緣部所形成的空隙。 (b)的情況下，配置在周向溝槽部的環狀線圈與軟磁性部件隔開與一個外周凸緣部相應的 量，所以能夠使自感降低。此外，在安裝基板的接地面與天線的設置面相比足夠大的情況 下，天線的Q值由於環狀線圈與軟磁性部件的間隔而提高。而且，與周向階梯部相比，周向 溝槽部能夠減小環狀線圈與軟磁性部件的間隔的偏差。
[0020] 在任一情況下，周向凹部都具有環狀線圈的定位功能，並且保護環狀線圈不受其 他部件的幹擾。此外，環狀線圈也可以通過嵌件成型而與非磁性樹脂部件一體地構成。
[0021] 也可以由多個線圈構成所述環狀線圈。在第一例中，第一線圈以及第二線圈配置 為同心狀，第一線圈的導線的一端與第二線圈的導線的一端連接而構成接地端，第一線圈 的導線的另一端和第二線圈的導線的另一端分別構成信號端，從接地端看來，第一線圈和 第二線圈向相反方向纏繞。這種結構的天線適於平衡型的電路。
[0022] 在第二例中，第一線圈以及第二線圈排列在軟磁性部件的面上，第一線圈的導線 的一端與第二線圈的導線的一端連接而構成接地端，第一線圈的導線的另一端和第二線圈 的導線的另一端分別構成信號端，從接地端看來，第一線圈和第二線圈向相反方向纏繞。對 於這種結構的天線，將一個線圈用於發送用，將另一個線圈用於接收用，能夠同時進行收 發。
[0023] 優選所述軟磁性部件為具有對置的平坦的上表面以及底面、和它們之間的側面的 矩形板狀。上表面以及底面可以具有用於非磁性樹脂部件的定位的開口部、凹坑或者突起 部。在該情況下，非磁性樹脂部件具有與軟磁性部件的開口部、凹坑或者突起部相對應的突 起部、開口部或者凹坑。因為以軟磁性部件或者非磁性樹脂部件的突起部為基準來對二者 進行組合，所以無位置偏差的組裝變得容易。另外，在軟磁性部件設置突起部的情況下，選 擇對自感的影響較少的位置、尺寸以及形狀。
[0024] 優選在軟磁性部件的側面設置引出環狀線圈的導線的切口部。通過了切口部的導 線，與設置在軟磁性部件的底面（與非磁性樹脂部件相反側的面）的端子、或者設置在與軟 磁性部件的底面粘結的基板部件的底面的端子連接。軟磁性部件的側面切口部，不僅用於 對導線進行定位，而且防止導線從天線的側面飛出，由此防止斷線。
[0025] 連接環狀線圈的導線的端子還用作對天線進行表面安裝用的電極。端子能夠（a) 通過在軟磁性部件的上表面或者底面將Ag膏劑等印刷或者轉印為端子圖案狀並進行燒接 來形成，或者（b)附著具有導體圖案的印刷基板來形成，或者（c)附著端子被嵌件成型的樹 脂基板來形成。
[0026] 在使用基板部件的情況下，優選在基板部件設置突起部，在軟磁性部件設置承受 所述基板部件的突起部的開口部，在非磁性樹脂部件設置承受基板部件的突起部的開口部 或者凹部。在該情況下，也因為以突起部為基準來組合軟磁性部件和非磁性樹脂部件，所以 無位置偏差的組裝變得容易。
[0027] 優選非磁性樹脂部件在俯視下是與軟磁性部件呈相似形的矩形狀或者圓形狀。為 了能夠經受回流焊等的高溫，優選非磁性樹脂部件由液晶聚合物、聚苯硫醚等的高耐熱性 工程塑料形成。若在非磁性樹脂部件的一面設置平坦部，則通過真空吸附法向電路基板等 自動安裝天線變得容易。
[0028] 本發明的天線模塊的特徵在於，在樹脂基板安裝了上述近距離無線通用天線、構 成匹配電路的電抗元件、構成噪聲濾波器的電抗元件、和包括發送電路和接收電路的集成 電路。
[0029] 本發明的無線通信裝置的特徵在於，具備上述近距離無線通用天線。
[0030] 發明效果
[0031] 本發明的近距離無線通信用天線具有如下優點：能夠確保對通信對方的指向性以 及通信距離的同時小型化，容易保護線圈，並且容易進行表面安裝。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032] 圖1是表示本發明的第一實施方式的近距離無線通信用天線的俯視立體圖。
[0033] 圖2是表示本發明的第一實施方式的近距離無線通信用天線的仰視立體圖。
[0034] 圖3是表示本發明的第一實施方式的近距離無線通信用天線的剖視圖。
[0035] 圖4是表示本發明的第一實施方式的近距離無線通信用天線的分解俯視立體圖。
[0036] 圖5是表示本發明的第一實施方式的近距離無線通信用天線的分解仰視立體圖。
[0037] 圖6是表示本發明的第二實施例的近距離無線通信用天線的分解俯視立體圖。
[0038] 圖7是表示本發明的第二實施例的近距離無線通信用天線的分解仰視立體圖。
[0039] 圖8是表示本發明的第三實施方式的近距離無線通信用天線的俯視立體圖。
[0040] 圖9是表示本發明的第三實施方式的近距離無線通信用天線中使用的線圈保持 用非磁性樹脂部件的仰視立體圖。
[0041] 圖10是表示本發明的第三實施方式的近距離無線通信用天線的分解俯視立體 圖。
[0042] 圖11是表示本發明的第四實施方式的近距離無線通信用天線的俯視立體圖。
[0043] 圖12是表示本發明的第四實施方式的近距離無線通信用天線的分解俯視立體 圖。
[0044] 圖13是表示本發明的第五實施方式的近距離無線通信用天線的俯視立體圖。
[0045] 圖14是表示本發明的第五實施方式的近距離無線通信用天線的仰視圖。
[0046] 圖15是表示本發明的第五實施方式的近距離無線通信用天線的部分放大剖視 圖。
[0047] 圖16是表示能夠用於本發明的第五實施方式的近距離無線通信用天線的基板部 件的俯視立體圖。
[0048] 圖17是表示具備本發明的近距離無線通信用天線的模塊的電路構成例的框圖。
[0049] 圖18是表示本發明的第六實施方式的近距離無線通信用天線的俯視立體圖。
[0050] 圖19是表示具備本發明的近距離無線通信用天線的模塊的電路構成例的框圖。
[0051] 圖20(a)是表示實施例1?3的近距離無線通信用天線中使用的樣本1?3的軟 磁性部件的俯視圖。
[0052] 圖20 (b)是圖20 (a)的A-A剖視圖。
[0053] 圖21 (a)是表示實施例4的近距離無線通信用天線中使用的樣本4的軟磁性部件 的俯視圖。
[0054] 圖21 (b)是圖21 (a)的B-B剖視圖。
[0055] 圖22(a)是表示實施例5的近距離無線通信用天線中使用的樣本5的軟磁性部件 的俯視圖。
[0056] 圖22 (b)是圖22 (a)的C-C剖視圖。
[0057] 圖23(a)是表示比較例1的近距離無線通信用天線中使用的樣本6的軟磁性部件 的俯視圖。
[0058] 圖23 (b)是圖23 (a)的D-D剖視圖。
[0059] 圖24是表示具備近距離無線通信用天線的天線裝置的電路的框圖。
[0060] 圖25是表示現有的近距離無線通信用天線的立體圖。
[0061] 圖26是表示天線的通信距離的評價方法的概略圖。
[0062] 圖27是表示具備本發明的近距離無線通信用天線的無線通信裝置的外觀的立體 圖。

【具體實施方式】
[0063] 以下參照附圖來詳細說明本發明的實施方式，但是本發明不受它們限定。各實施 方式的說明，除非另有規定，也可以適用於其他實施方式。在各圖中，將朝向上方的面稱為 上表面，將朝向下方的面稱為底面，但是，上下關係當然是相對的，若將天線顛倒，則變為相 反。此外，為了簡化說明，對於各實施方式中的天線的對應部件標註相同的參照編號。
[0064] [1]第一實施方式
[0065] 在圖1?圖5中示出本發明的第一實施方式的天線1。天線1具有：環狀線圈20、 保持環狀線圈20的非磁性樹脂部件10、和與線圈保持用非磁性樹脂部件10重疊並通過粘 結劑等被固定的矩形板狀的軟磁性部件5。軟磁性部件5的外形，在俯視下大致為正方形。 天線1能夠用於圖24所示的不平衡電路、或者後述的平衡電路。
[0066] 矩形板狀的軟磁性部件5具有矩形狀的中央開口部8，在中央開口部8中嵌入矩形 板狀的非磁性樹脂部件10的矩形狀的中央突起部24,通過粘結劑等來進行固定。與軟磁性 部件5呈相似形的矩形板狀的非磁性樹脂部件10具備作為平坦的自由面的上表面10a、固 定於軟磁性部件5的底面10b、和上表面10a與底面10b之間的側面10c，側面10c具備從 上表面10a伸出的凸緣部22和周向階梯部23。在由周向階梯部23、凸緣部22的下表面和 軟磁性部件5的上表面5a形成的空隙中配置環狀線圈20。
[0067] 為了降低天線1的高度，優選線圈保持用非磁性樹脂部件10的厚度為2mm以下。 非磁性樹脂部件10使天線1基於真空吸附的向電路基板的自動安裝變得容易，並且防止與 安裝機的吸附嘴或其他部件的衝撞，防止環狀線圈20的損傷。非磁性樹脂部件10能夠由 液晶聚合物、聚苯硫醚等的高耐熱性的熱塑性工程塑料等形成。
[0068] 設定周向階梯部23的深度，使得纏繞在周向階梯部23的一個或兩個以上的環狀 線圈20不從凸緣部22以及軟磁性部件5的外周向外側突出。在圖示的例子中，非磁性樹 脂部件10的底面10b平坦，並在與軟磁性部件5的開口部8對應的位置具有矩形狀的突起 部24,但是其形態可以根據需要適當變更。
[0069] 環狀線圈20的導線在捲軸方向上纏繞了多層，但是為了抑制線間電容，優選在卷 徑方向上為單層。在想要抑制天線1的高度的情況下，也優選使導線止於二層。優選環狀 線圈20的外周為軟磁性部件5的外周以下（與軟磁性部件5的外周相等或略小）。若環 狀線圈20的外周與軟磁性部件5的外周相比向外側伸出，則基於軟磁性部件5的屏蔽效果 降低。另一方面，若環狀線圈20的外周與軟磁性部件5的外周相比較大地處於內側，則在 環狀線圈20的附近，磁通量密度容易變大，通信距離變短。通過將具有空芯部的環狀線圈 20配置在軟磁性部件5的外周緣附近，並且儘量增大空芯部的面積，從而使環狀線圈20的 磁場分布在環狀線圈20的上方側較多，來確保通信距離。若考慮通信距離與屏蔽效果的平 衡，則優選將環狀線圈20的外周與軟磁性部件5的外周的間隔設為0?1mm。環狀線圈20 的匝數，可以根據環狀線圈20的卷徑、軟磁性部件5的磁特性以及期望的自感來適當設定。 在圖示的例子中，環狀線圈20的外形是矩形，但是當然也可以是圓形。
[0070] 若環狀線圈20和軟磁性部件5遠離，則不僅天線1的自感降低，而且安裝天線1 的電路基板與構成接地面的導體的間隔擴大，所以Q值增加。雖然只要將環狀線圈20與軟 磁性部件5的間隔設定為能夠得到所期望的自感以及Q值即可，但是考慮到天線會厚出與 間隔相應的量而優選將間隔設為1mm以下。
[0071] 用於環狀線圈20的導線，優選單股線的漆包線，進一步優選形成了熱熔合性外塗 層的漆包線（自熔合線）。自熔合性環狀線圈20容易組裝。導線的線徑優選30?80 μ m。
[0072] 與線圈保持用非磁性樹脂部件10呈相似形的矩形狀的軟磁性部件5具有相對置 的上表面5a以及底面5b、和二者之間的側面5c。在圖1?圖5所不的例子中，上表面5a以 及底面5b都平坦，並具有非磁性樹脂部件10的突起部24嵌入的中央開口部8。為了天線 1的小型化，優選使線圈保持用樹脂部件10的一邊為30mm以下，使厚度為2. 5mm以下。在 軟磁性部件5的側面5c，設置了用於配置環狀線圈20的兩端的導線21a、21b的多個切口部 6a、6b。切口部6a、6b最低設置兩個即可，但是為了不會由於其形成位置而在軟磁性部件5 產生方向性，也可以在各邊形成。
[0073] 軟磁性部件5能夠通過Ni系鐵素體、Li系鐵素體、Μη系鐵素體等的高電阻軟磁 性鐵素體、Fe-Si系軟磁性合金、Fe基或者Co基的非晶態合金或者納米晶軟磁合金等來形 成。由軟磁性鐵素體構成的軟磁性部件5,優選通過對以氧化鐵（Fe 203)、氧化鋅（ZnO)、氧化 鎳（NiO)、氧化銅（CuO)、氧化錳（MnO)等為主要成分的煅燒粉進行粉末成形、燒結來製作。 可以直接使用燒結體，也可以進行研磨、衝壓等加工。此外，由軟磁性鐵素體構成的軟磁性 部件5能夠通過如下方式來製作：將由刮刀法等從軟磁性鐵素體的漿料形成的生片（green sheet)加工為給定形狀，以單層或者層疊來進行燒結。在該情況下，也可以將燒結體加工為 給定形狀。
[0074] 由非晶態合金或者納米晶軟磁合金構成的軟磁性部件5能夠通過將合金帶材切 斷為給定形狀並進行層疊來製作。此外，也可以將合金帶材粉碎為粉末狀或者薄片狀，或作 為壓粉鐵芯或分散在樹脂或橡膠中而形成為片狀。
[0075] 在任一情況下，都優選構成軟磁性部件5的軟磁性材料的初始磁導率μ i (頻率 100kHz)在環狀芯的形狀下測量時為10以上。
[0076] 只要能夠作為磁軛而發揮功能並且對非磁性樹脂部件10進行定位，則軟磁性部 件5的開口部8的形狀以及大小並無特別限定，但為了確保作為磁軛的功能，優選開口部8 的面積為軟磁性部件5的面積的1?20%，更優選1?10%。優選開口部8的各邊與軟磁 性部件5的對應的各邊平行，並且開口部8的中心與軟磁性部件5的中心一致。在第一實 施方式中，開口部8是貫通孔，但也可以是凹坑。另外，為了不妨礙天線1的端子與設置在 安裝基板上的線路的連接，嵌入到了開口部8中的突起部24不能比設置了端子15的軟磁 性部件5的底面5b突出。
[0077] 環狀線圈20的導線21a、21b通過軟磁性部件5的外周切口部6a、6b與形成在軟 磁性部件5的底面5b的端子15a、15b通過焊接、熱壓接、超聲波振動等方式進行連接。由 Ag等的導體圖案形成的端子15a?15d也被用作表面安裝用電極。各端子15a?15d由直 接或者隔著絕緣性玻璃層或樹脂層設置在軟磁性部件5的底面5b上的導體層、和為了熱保 護以及提高可焊性而形成在其表面的保護層構成。
[0078] 上述導體層，例如通過以下方式形成：通過印刷將包含玻璃、有機載體、溶劑等的 Cu、Ag、Ag-Pd等的合金的膏劑塗敷在軟磁性部件5的底面5b的給定部位，以約50?150°C 進行乾燥，並且以500°C以上的溫度進行燒接。此外，也可以代替對合金膏劑進行燒接而通 過如下方法來形成上述導體層：鍍覆或者蒸鍍導體層用金屬之後，通過蝕刻來除去不要部 分。上述保護層是焊料層、或者Ni、Au等的鍍覆層。
[0079] [2]第二實施方式
[0080] 圖6以及圖7示出本發明的第二實施方式的天線。與第一實施方式的天線，除了 定位的結構以外大致相同，所以僅對不同點進行詳細說明。在本實施方式中，在軟磁性部件 5的上表面5a設置了用於定位的中央突起部9,在非磁性樹脂部件10的底面10b設置了用 於承受突起部9的凹坑（未貫通的凹部）7。突起部9位於環狀線圈20的空芯部，比環狀線 圈20的內徑小得多。突起部9的俯視下的面積優選為環狀線圈20的內周部的面積的1? 10%，更優選為1?5%。優選突起部9的各邊與軟磁性部件5的對應的各邊平行，並且突 起部9的中心與軟磁性部件5的中心一致。這種結構的第二實施方式的天線也發揮與第一 實施方式的天線相同的作用效果。
[0081] [3]第三實施方式
[0082] 圖8?圖10示出本發明的第三實施方式的天線。該天線具備圖9所示的細長形 狀的線圈保持用非磁性樹脂部件10、和與上述非磁性樹脂部件10同樣細長形狀的軟磁性 部件5。非磁性樹脂部件10的底面10b與軟磁性部件5的上表面5a粘結。
[0083] 在本實施方式中，非磁性樹脂部件10在側面10c的全周具有上下一對凸緣部22a、 22b，環狀線圈20纏繞在形成於兩凸緣部22a、22b的溝槽部23。在底面10b側的凸緣部 22b，形成了用於使環狀線圈20的導線通過的切口部25a、25b。
[0084] 在軟磁性部件5的側面5c，也在與非磁性樹脂部件10的切口部25a、25b相對應 的位置處形成了切口部6a、6b。在軟磁性部件5的底面設置了 3個端子15a、15b、15c，端子 15a靠近切口部6a，端子15b靠近切口部6b，端子15c位於端子15a與端子15b的中間。將 端子15c用作表面安裝用電極。
[0085] 環狀線圈20的一根導線21a通過非磁性樹脂部件10的切口部25a以及軟磁性部 件5的切口部6a連接於端子15a，此外，環狀線圈20的另一根導線21b通過非磁性樹脂部 件10的切口部25b以及軟磁性部件5的切口部6b連接於端子15b。
[0086] 在本實施方式中，因為環狀線圈20纏繞在由一對凸緣部22a、22b形成的溝槽部 23,所以環狀線圈20的定位容易。此外，環狀線圈20與軟磁性部件5隔開與凸緣部22b的 厚度相應的量。雖然在軟磁性部件5以及線圈保持用樹脂部件10沒有定位單元（突起部 和開口部的組合），但是通過使非磁性樹脂部件10的切口部25a、25b與軟磁性部件5的切 口部6a、6b相對準，能夠進行非磁性樹脂部件10和軟磁性部件5的定位。
[0087] 因為該天線細長，所以能夠不損害其他部件的安裝區域地沿著電路基板的邊緣進 行安裝。第三實施方式的天線也發揮與第一實施方式的天線相同的作用效果。
[0088] [4]第四實施方式
[0089] 圖11以及圖12示出本發明的第四實施方式的天線。該天線由具有一對突起部 16a、16b的基板部件14、具有承受突起部16a、16b的一對開口部8a、8b的軟磁性部件5、和 具有承受突起部16a、16b的一對開口部11a、lib的線圈保持用非磁性樹脂部件10構成，並 在非磁性樹脂部件10上設置了上表面側的外周凸緣部22a和底面側的外周凸緣部22b，在 由一對凸緣部22a、22b形成的溝槽部纏繞了環狀線圈20。在非磁性樹脂部件10的對置側 面分別設置了切口部25a、25b，在軟磁性部件5的對置側面，在俯視下與切口部25a、25b相 同的位置設置了切口部6a、6b，在基板部件14的對置側面，在俯視下與切口部25a、25b相同 的位置設置了切口部26a、26b。
[0090] 依次重疊非磁性樹脂部件10、軟磁性部件5以及基板部件14,使基板部件14的突 起部16a、16b嵌入到非磁性樹脂部件10的開口部11a、lib以及軟磁性部件5的開口部8a、 8b中，在非磁性樹脂部件10的底面10b粘結軟磁性部件5的上表面5a，在軟磁性部件5的 底面5b粘結基板部件14的上表面14a。突起部16a、16b的長度，設定為在重疊非磁性樹脂 部件10、軟磁性部件5以及基板部件14時，突起部16a、16b不從開口部11a、lib突出。非 磁性樹脂部件10的切口部25a、25b、軟磁性部件5的切口部6a、6b、以及基板部件14的切 口部26a、26b分別在垂直方向上排列，構成環狀線圈20的兩引出線21a、21b所通過的一對 垂直方向的切口部。
[0091] 第四實施方式的天線也發揮與第一實施方式的天線相同的作用效果。而且，對於 該天線，非磁性樹脂部件10、軟磁性部件5以及基板部件14的組裝時的定位非常容易。另 夕卜，基板部件14優選由液晶聚合物形成。
[0092] [5]第五實施方式
[0093] 圖13?圖15示出本發明的第五實施方式的天線。在本實施方式中，環狀線圈20 由在線圈保持用非磁性樹脂部件10的凸緣部22a、22b間的溝槽部纏繞成同心狀的第一線 圈20a和第二線圈20b構成。在軟磁性部件5的底面5b設置了 3個端子15a、15b、15c。第 一線圈20a的一根導線與第二線圈20b的一根導線連接，並作為公共線21c而與中央的端 子15c連接，兩線圈20a、20b的另一根導線21a、21b連接於兩端的端子15a、15b。從公共線 21c看來，第一線圈20a和第二線圈20b向相反方向纏繞。
[0094] 也可以取代在軟磁性部件5的底面5b形成端子而使用設置了端子用導體圖案的 柔性印刷基板或者剛性基板（例如環氧玻璃基板）、或者如圖16所示那樣對端子15a、15b、 15c進行了一體嵌件成型的樹脂基板部件14。在基板部件14的一個側面，在與軟磁性部件 5的切口部6a、6b、6c相對應的位置處設置了用於使導線21a、21b、21c通過的切口部26a、 26b、26c〇
[0095] 圖17中示出使用了該天線的本發明的模塊的平衡型電路。第一線圈20a的一端 21a連接於由電容器Cl、C2構成的匹配電路72,並經由由電感器L0和電容器C0構成的第 一濾波器71，連接於與半導體70內的發送電路的調製電路相連接的輸出端Txl。與半導體 70內的接收電路的解調電路相連接的輸入端Rx經由具備串聯連接的電阻R2以及電容器 C3的第二濾波器73,連接於濾波器71與匹配電路72的連接點。同樣地，第二線圈20b的 一端21b連接於由電容器C1、C2構成的匹配電路72,並經由由電感器L0和電容器C0構成 的第一濾波器71，連接於與半導體70內的發送電路的調製電路連接的輸出端Tx2。第一線 圈20a和第二線圈20b的公共端21c接地。在環氧玻璃基板設置天線1、半導體70、匹配電 路72、以及構成第一及第二濾波器71、73的電抗元件以及電阻，從而成為模塊。另外，如第 一?第五實施方式那樣，即使是沒有設置中間抽頭的結構，只要將環狀線圈20的一端連接 於輸出端Tx、將另一端連接於輸出端Tx2,則也能夠成為平衡型電路的模塊。
[0096] [6]第六實施方式
[0097] 圖18示出本發明的第六實施方式的天線。該天線在環狀線圈20由第一線圈20a 以及第二線圈20b構成這一點上與第五實施方式相同，而在兩個線圈20a、20b排列配置在 軟磁性部件5的上表面5a上這一點上不同。第一線圈20a的一根導線和第二線圈20b的 一根導線進行連接，並作為公共線21c連接於端子15c，各線圈20a、20b的另一根導線21a、 21b連接於端子15a、15b。從公共線21c看來，第一線圈20a和第二線圈20b在相反方向上 纏繞。
[0098] 圖19中示出使用了該天線的本發明的模塊的其他的電路構成。第一線圈20a的 一端21a經由匹配電路72以及濾波器71，連接於與半導體70內的發送電路的調製電路連 接的輸出端Tx。第二線圈20b的一端21b經由匹配電路72以及濾波器71，連接於與半導體 70內的接收電路的解調電路相連接的輸入端Rx。在環氧玻璃基板設置天線1、半導體70、 匹配電路72以及構成濾波器71的電抗元件及電阻，從而成為模塊。在這種構成的模塊中， 能夠進行發送的同時進行接收。
[0099] 圖27示出使用了本發明的天線的無線通信裝置的外觀。因為本發明的天線是小 型的，所以也能夠內置於智慧型電話100那樣小型且小功率、高功能的通信設備。
[0100] 通過以下的實施例對本發明進一步詳細進行說明，但本發明並不限定於此。
[0101] 實施例1?3
[0102] 作為構成軟磁性部件5的軟磁性材料，使用了具有由46. 5mol %的Fe203、 20. Omol %的Ζη0、22· 5mol %的NiO、以及11. Omol %的CuO構成的組成（燒成後）、且初始磁 導率為110的Ni系鐵素體。混合Fe203粉末、ZnO粉末、NiO粉末以及CuO粉末以使得成為 上述燒成後的組成，在煅燒後的粉末中加入粘合劑等來進行造粒，使造粒粉成形為正方形 狀成形體，在ll〇〇°C下對成形體進行燒結，在所得到的燒結體形成中央開口部8,並且用砥 石對必要的面進行研磨來將其平坦化，製作出如圖20(a)以及圖20(b)所示那樣具有中央 開口部8的正方形狀的軟磁性部件5 (樣本1?3)。樣本1?3都具有14mmX 14mmX0. 8mm 的外形尺寸（燒結後），中央開口部8的尺寸分別為3. 5_X3mm(樣本1)、2. 5_X2mm(樣 本 2)、以及 1. 5mmX 1mm(樣本 3)。
[0103] 用液晶聚合物形成了具有與各樣本1?3相對應的突起部的非磁性樹脂部件10。 各非磁性樹脂部件10的外形尺寸，除了突起部之外，是13. 6mmX 13. 6mmX0. 6mm。在各非 磁性樹脂部件10的側面整周形成了距外周緣0. 3mm、距主面0. 3mm的環狀切口部。在該環 狀切口部纏繞7圈線徑60 μ m(導體徑：50 μ m，包覆層厚度：5 μ m)的漆包線，成為縱橫都是 13mm、厚度0. 25mm的環狀線圈20。將環狀線圈20與非磁性樹脂部件10 -起粘結到軟磁性 部件5,製作出厚度1. 4mm的天線。
[0104] 實施例4
[0105] 與實施例1?3同樣地，製作出如圖21(a)以及圖21(b)所示，具有中央凹部8的 正方形狀的軟磁性部件5 (樣本4)。樣本4的外形尺寸是14mmX 14mmX0. 8mm，中央凹部7 的尺寸是3. 5mmX 3mm、深度是0· 4mm。使用樣本4的軟磁性部件5,與實施例1?3同樣地 製作出厚度1.4_的天線。
[0106] 實施例5
[0107] 與實施例1?3同樣地，製作出如圖22(a)以及圖22(b)所示，具有中央突起部9 的正方形狀的軟磁性部件5 (樣本5)。樣本5的外形尺寸是14mmX 14mmX0. 8mm，中央突 起部9的尺寸是3. 5mmX 3mm、高度是0· 4mm。使用樣本5的軟磁性部件5,與實施例1?3 同樣地製作出厚度1. 4mm的天線。中央突起部9相對於環狀線圈20的內周部的面積比是 6. 2%。
[0108] 比較例1
[0109] 與實施例1?3同樣地，製作出如圖23 (a)以及圖23(b)所示，具有圓形狀主體部 27的正方形狀的軟磁性部件5 (樣本6)。樣本6的外形尺寸是14_X 14_X0. 7_，圓形狀 主體部27的尺寸是直徑12mm、高度是0. 7mm。圓形狀主體部27相對於環狀線圈20的內周 部的面積比是100%。
[0110] 在樣本6的軟磁性部件5的圓形狀主體部27纏繞6圈線徑60 μ m(導體徑：50 μ m， 包覆層厚度：5 μ m)的漆包線，成為內徑12_、外徑12. 7mm以及厚度0. 1mm的環狀線圈20。 將環狀線圈20粘結到軟磁性部件5,製作出厚度1. 4mm的天線。
[0111] 使用圖26所示的評價裝置，進行了各天線與1C標籤的通信。評價裝置是具備非 接觸數據通信所需要的信號處理電路以及存儲有信息的1C晶片部件的恩智浦半導體（NXP Semiconductor)公司制的評價板。另外，為了使天線的自諧振頻率成為40MHz以上，最好使 13. 56MHz下的天線的自感不足3 μ H。
[0112] 對線圈的匝數進行了調整，以使得實施例1?5以及比較例1的天線都具有不足 3μ Η的自感。在實施例1?5以及比較例1中將匹配電路的常數設為相同。在表1中示出 天線與1C標籤的通信距離。
[0113] 【表1】
[0114]

【權利要求】
1. 一種近距離通信用天線，其特徵在於， 具備：至少一個環狀線圈；保持所述環狀線圈的板狀的非磁性樹脂部件；隔著所述環 狀線圈與所述非磁性樹脂部件相重疊的板狀的軟磁性部件；以及所述環狀線圈的導線所連 接的端子， 所述環狀線圈配置於沿著所述非磁性樹脂部件的外周的周向凹部，使得與所述軟磁性 部件的外周相比，不向外側伸出， 所述環狀線圈的導線通過設置在所述軟磁性部件的外周緣的切口而連接於所述端子。
2. 根據權利要求1所述的近距離無線通信用天線，其特徵在於， 所述環狀線圈的內側整體是非磁性區域。
3. 根據權利要求1或2所述的近距離無線通信用天線，其特徵在於， 所述非磁性樹脂部件具有與所述軟磁性部件接合的固定面、和與其對置的自由面，所 述非磁性樹脂部件的所述周向凹部是具有從所述自由面延伸的一個外周凸緣部的周向階 梯部，所述環狀線圈配置在由與所述非磁性樹脂部件接合的所述軟磁性部件和所述外周凸 緣部所形成的空隙。
4. 根據權利要求1或2所述的近距離無線通信用天線，其特徵在於， 所述非磁性樹脂部件具有與所述軟磁性部件接合的固定面、和與其對置的自由面，所 述非磁性樹脂部件的所述周向凹部是具有從所述固定面以及所述自由面延伸的一對外周 凸緣部的周向溝槽部，所述環狀線圈配置在所述周向溝槽部。
5. 根據權利要求1?4中的任一項所述的近距離無線通信用天線，其特徵在於， 所述環狀線圈由配置為同心狀的第一線圈以及第二線圈構成， 所述第一線圈的導線的一端與所述第二線圈的導線的一端連接而構成接地端，所述第 一線圈的導線的另一端和所述第二線圈的導線的另一端分別構成信號端， 從所述接地端看來，所述第一線圈和所述第二線圈向相反方向纏繞。
6. 根據權利要求1?4中的任一項所述的近距離無線通信用天線，其特徵在於， 所述環狀線圈由排列在所述軟磁性部件的面上的第一線圈以及第二線圈構成， 所述第一線圈的導線的一端與所述第二線圈的導線的一端連接而構成接地端，所述第 一線圈的導線的另一端和所述第二線圈的導線的另一端分別構成信號端， 從所述接地端看來，所述第一線圈和所述第二線圈向相反方向纏繞。
7. 根據權利要求1?6中的任一項所述的近距離無線通信用天線，其特徵在於， 所述非磁性樹脂部件具有突起部， 所述軟磁性部件具有承受所述非磁性樹脂部件的所述突起部的開口部或者凹部， 通過所述突起部嵌入所述開口部或者凹部，從而進行所述非磁性樹脂部件和所述軟磁 性部件的定位。
8. 根據權利要求1?6中的任一項所述的近距離無線通信用天線，其特徵在於， 所述軟磁性部件具有突起部， 所述非磁性樹脂部件具有承受所述軟磁性部件的所述突起部的開口部或者凹部， 通過所述突起部嵌入所述開口部或者凹部，從而進行所述軟磁性部件和所述非磁性樹 脂部件的定位。
9. 根據權利要求1?8中的任一項所述的近距離無線通信用天線，其特徵在於， 所述的近距離無線通信用天線還具備具有端子的基板部件， 所述基板部件與所述軟磁性部件的與所述環狀線圈相反側的面接合。
10. 根據權利要求9所述的近距離無線通信用天線，其特徵在於， 所述基板部件具有至少一個突起部， 所述軟磁性部件具有承受所述基板部件的突起部的至少一個開口部， 所述非磁性樹脂部件具有承受所述基板部件的突起部的至少一個開口部或者凹部。
11. 一種天線模塊，其特徵在於， 具備權利要求1?10中的任一項所述的近距離無線通用天線，在樹脂基板安裝了所述 近距離無線通用天線、構成匹配電路的電抗元件、構成噪聲濾波器的電抗元件、和具有發送 電路以及接收電路的集成電路。
12. -種無線通信裝置，其特徵在於， 具備權利要求1?10中的任一項所述的近距離無線通用天線。
【文檔編號】G06K19/07GK104221216SQ201380018371
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年3月29日 優先權日:2012年3月30日
【發明者】中村真貴岡本浩志三木裕彥 申請人:日立金屬株式會社