專利名稱：天線裝置及便攜式終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在經(jīng)由電磁場(chǎng)信號(hào)與外部設(shè)備進(jìn)行通信的RFID(Radio Frequency Identification)系統(tǒng)等中使用的天線裝置及具備該天線裝置的便攜式終端。
背景技術(shù)：
搭載于RFID系統(tǒng)所使用的便攜式電子設(shè)備中的天線裝置在專利文獻(xiàn)I中得以公開。專利文獻(xiàn)I的天線裝置具備隔著線圈卷繞區(qū)域的中心部而相面對(duì)的兩個(gè)位置的繞組間隔不同的非對(duì)稱形狀的線圈，在繞組間隔大的一側(cè)，在與IC卡相面對(duì)的主面的相反側(cè)配置有磁性體，在繞組間隔小的一側(cè)，在與IC卡相面對(duì)的主面上配置有磁性體。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本專利第3975918號(hào)公報(bào)發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題然而，在將具備專利文獻(xiàn)I所示的天線裝置的電子設(shè)備相對(duì)于讀寫器拿起時(shí)，因電子設(shè)備的天線裝置與讀寫器的天線裝置所成的角度的不同而可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行通信。 即，在IC卡與便攜式終端以平行狀態(tài)進(jìn)行通信的情況下問(wèn)題少。但在便攜式終端不是與IC 卡進(jìn)行通信，而是與安置的讀寫器等進(jìn)行通信的情況下，存在便攜式終端與讀寫器的位置 (角度)不固定而導(dǎo)致通信性能劣化的問(wèn)題。圖I是表示與專利文獻(xiàn)I所示的天線裝置同樣的天線裝置和讀寫器的天線裝置所成的角度變化時(shí)的、與天線裝置的線圈交鏈的磁通的圖。圖I中的實(shí)線的箭頭及虛線的箭頭均示意性地表示磁通。磁性體芯I的第一主面與平面導(dǎo)體2非常接近地面對(duì)，線圈導(dǎo)體中的第一導(dǎo)體部分11接近磁性體芯I的第一主面，線圈導(dǎo)體中的第二導(dǎo)體部分12接近磁性體芯I的第二主面。并且，磁性體芯I和所述線圈導(dǎo)體所構(gòu)成的天線線圈配置在平面導(dǎo)體2的端部附近， 從而構(gòu)成天線裝置。如圖UA)所示，在磁性體芯I與讀寫器側(cè)天線裝置30平行的情況下，S卩，在兩者所成的角度為0°的情況下，相對(duì)于磁性體芯I從右側(cè)進(jìn)入的磁通(實(shí)線)比從左側(cè)進(jìn)入的磁通(虛線)大，在線圈上產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。然而，若從該狀態(tài)變成帶有角度的狀態(tài)，則從離開讀寫器的一側(cè)(右側(cè))進(jìn)入的磁通減少，從接近讀寫器的一側(cè)(左側(cè))進(jìn)入的磁通增加，因此在某角度下左右的磁通變得完全相等，出現(xiàn)沒(méi)有產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的點(diǎn)。在這樣的狀態(tài)下無(wú)法進(jìn)行通信。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠抑制與相對(duì)于讀寫器的讀取面所成的角度相關(guān)的通信性能的劣化的天線裝置及具備該天線裝置的便攜式終端。為了解決所述課題，本發(fā)明的天線裝置具備天線線圈，其具備具有第一主面及第二主面的板狀的磁性體芯、卷繞在該磁性體芯上的線圈導(dǎo)體；平面導(dǎo)體，其接近所述天線線圈，其中，所述天線線圈配置在所述平面導(dǎo)體的端部或端部附近，且配置在隔著所述平面導(dǎo)體而與通信對(duì)方的天線相反的面?zhèn)?，所述線圈導(dǎo)體中，接近所述磁性體芯的第一主面的第一導(dǎo)體部分和接近所述磁性體芯的第二主面的第二導(dǎo)體部分配置在所述磁性體芯的俯視透視觀察下(從第一主面或第二主面的法線方向觀察)不重疊的位置，所述磁性體芯的第二主面與所述平面導(dǎo)體面對(duì)，所述第一導(dǎo)體部分比所述第二導(dǎo)體部分靠所述平面導(dǎo)體的端部配置。例如可以構(gòu)成為，所述磁性體芯為成型為片狀的磁性體粉和樹脂材料的混合體、 或小片化成多個(gè)小片的燒結(jié)磁性體。另外，例如還可以構(gòu)成為，所述磁性體芯中接近所述第一導(dǎo)體部分的部分比其它部分粗。另外，例如還可以構(gòu)成為，所述磁性體芯的靠所述第一導(dǎo)體部分的端部在從所述平面導(dǎo)體的端部向外方伸出的位置處向所述平面導(dǎo)體的方向折彎。 本發(fā)明的便攜式終端在框體內(nèi)具備上述任一種結(jié)構(gòu)的天線裝置。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，在所述天線裝置相對(duì)于讀寫器的天線所成的角度在0° 90°的范圍內(nèi)，與線圈導(dǎo)體交鏈的彼此反向的磁通不會(huì)相等，即，磁通不會(huì)相互抵消，能夠在0° 90°以上的范圍或這以上的范圍內(nèi)穩(wěn)定地進(jìn)行通信。另外，通過(guò)將磁性體芯由小片化了的燒結(jié)磁性體來(lái)構(gòu)成，由此能夠使天線線圈整體帶有柔性，能夠以高自由度裝入便攜式終端等的裝入目的地、例如電子設(shè)備的框體內(nèi)。另外，通過(guò)將磁性體芯的接近第一導(dǎo)體部分的部分形成得比其它部分粗，由此磁阻降低，通信性能得以提高。另外，將磁性體芯的靠第一導(dǎo)體部分的端部形成為在從平面導(dǎo)體的端部向外方伸出的位置處向平面導(dǎo)體方向折彎的形狀時(shí)，磁阻得以降低，通信性能得以提高。


圖I是表示與專利文獻(xiàn)I所示的天線裝置同樣的天線裝置和讀寫器的天線裝置所成的角度變化時(shí)的、與天線裝置的線圈交鏈(鎖交)的磁通的圖。圖2是表示具備第一實(shí)施方式涉及的天線裝置的便攜式終端的內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖3⑷是天線裝置101的俯視圖，圖3(B)是天線裝置101的主視圖。圖4是表示將在框體內(nèi)收納有天線裝置的便攜式終端201相對(duì)于讀寫器側(cè)天線裝置30拿起的角度Θ的立體圖。圖5是示意性地表示圖4所示的角度Θ變化時(shí)的通過(guò)天線線圈的磁通的形態(tài)的圖。圖6是表示便攜式終端相對(duì)于讀寫器的拿起角度Θ與最大通信距離的關(guān)系的圖。圖7(A)是第二實(shí)施方式涉及的天線線圈所具備的磁性體芯I的俯視圖，圖7(B)是第二實(shí)施方式涉及的天線線圈22的俯視圖。圖8(A)是第三實(shí)施方式涉及的天線線圈所具備的磁性體芯I的俯視圖，圖8(B) 是第三實(shí)施方式涉及的天線線圈23的俯視圖。圖9是天線線圈向便攜式終端內(nèi)的設(shè)置狀態(tài)的圖。圖10⑷是天線裝置104的俯視圖，圖10⑶是天線裝置104的主視圖。圖11是表示便攜式終端相對(duì)于讀寫器的拿起角度Θ與最大通信距離的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式《第一實(shí)施方式》圖2是表示具備第一實(shí)施方式涉及的天線裝置的便攜式終端的內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的剖視圖。在便攜式終端的框體200的內(nèi)部設(shè)有由電路基板20及天線線圈21構(gòu)成的天線裝置101。另外，在與天線線圈21不重疊的位置配置有電池封裝體41及液晶顯示面板42。圖3(A)是所述天線裝置101的俯視圖，圖3(B)是所述天線裝置101的主視圖。磁性體芯I為成形為矩形板形狀的鐵氧體的磁芯。在該磁性體芯I上卷繞有線圈導(dǎo)體CW。具體而言，在柔性基板10上形成有矩形螺旋狀的線圈導(dǎo)體CW，在該螺旋的中心部開設(shè)有矩形的開口，在該開口插入磁性體芯I。線圈導(dǎo)體CW具備與磁性體芯I的第一主面MSl接近的第一導(dǎo)體部分11、及與磁性體芯I的第二主面MS2接近的第二導(dǎo)體部分12。由所述磁性體芯I和線圈導(dǎo)體CW構(gòu)成天線線圈21。在電路基板20上形成有呈面狀擴(kuò)展的接地電極。該接地電極是本發(fā)明中的平面導(dǎo)體。天線線圈21以磁性體芯I的第二主面MS2與電路基板20面對(duì)且第一導(dǎo)體部分11 比第二導(dǎo)體部分12靠電路基板20的端部的方式配置。另外，線圈導(dǎo)體CW中，與磁性體芯I的第二主面MS2接近的第二導(dǎo)體部分12和與磁性體芯I的第一主面MSl接近的第一導(dǎo)體部分11位于磁性體芯I的俯視透視觀察下(從磁性體芯I的第一主面MSl或第二主面MS2的法線方向觀察)不重疊的位置。另外，天線線圈21的線圈導(dǎo)體CW的兩端與電路基板20上的規(guī)定的端子電極連接。對(duì)該連接結(jié)構(gòu)省略圖示。圖4是表示將在框體內(nèi)收納有天線裝置的便攜式終端201相對(duì)于讀寫器側(cè)天線裝置30拿起的角度Θ的立體圖。如圖2所示，電路基板20沿著便攜式終端的框體配置，因此在將便攜式終端201相對(duì)于讀寫器側(cè)天線裝置30平行配置的狀態(tài)下，天線裝置101相對(duì)于讀寫器側(cè)天線裝置30平行配置。此時(shí)的角度Θ為0°。圖5是示意性地表示圖4所示的角度Θ變化時(shí)的通過(guò)天線線圈的磁通的形態(tài)的圖。圖5中的虛線的箭頭線示意性地表示磁通的路徑。當(dāng)Θ = 0°時(shí)，讀寫器的磁通繞開電路基板20而從磁性體芯I的一端入射，通過(guò)線圈導(dǎo)體CW的形成區(qū)域的中心部。當(dāng)Θ = 45°時(shí)，讀寫器的磁通相對(duì)于磁性體芯I向呈大致45°方向入射，通過(guò)線圈導(dǎo)體CW的形成區(qū)域的中心部。此時(shí)，圖I(B)所示的反向通過(guò)線圈導(dǎo)體CW的形成區(qū)域的中心部的磁通非常少。當(dāng)Θ = 90°時(shí)，讀寫器的磁通從磁性體芯I的一端入射且從另一端射出，并通過(guò)線圈導(dǎo)體CW的形成區(qū)域的中心部。此時(shí)，通過(guò)線圈導(dǎo)體CW的磁通的方向相同。當(dāng)Θ =135°時(shí)，讀寫器的磁通相對(duì)于磁性體芯I向呈大致135°方向入射，并通過(guò)線圈導(dǎo)體CW的形成區(qū)域的中心部。此時(shí)，圖I(B)所示的反向通過(guò)線圈導(dǎo)體CW的磁通也非常少。從而，不論將便攜式終端201相對(duì)于讀寫器側(cè)天線裝置30拿起的角度Θ為何值， 都不會(huì)發(fā)生因從兩方向通過(guò)磁性體芯的磁通彼此而磁通相互抵消這樣的狀況。圖6是表示便攜式終端相對(duì)于讀寫器的拿起角度Θ與最大通信距離的關(guān)系的圖。 在圖6中，折線E表示第一實(shí)施方式涉及的天線裝置的特性，折線P表示圖I所示的以往結(jié)構(gòu)的天線裝置的特性。在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的天線裝置中，角度Θ在30° 50°附近時(shí)，最大通信距離極端變短，但根據(jù)本發(fā)明的天線裝置可知，在角度Θ為O。 90° (90°以上)的全部范圍內(nèi)都能夠確保最大通信距離較大?！兜诙?shí)施方式》圖7(A)是第二實(shí)施方式涉及的天線線圈所具備的磁性體芯I的俯視圖，圖7(B) 是第二實(shí)施方式涉及的天線線圈22的俯視圖。與圖3所示的天線線圈21不同的是，磁性體芯I的一端形成得比其他部分粗。通過(guò)使用這樣形狀的磁性體芯1，由此通過(guò)磁性體芯I的磁通增強(qiáng)，能夠增強(qiáng)與通信對(duì)方的天線的磁場(chǎng)結(jié)合，能夠進(jìn)行通信的最長(zhǎng)距離變長(zhǎng)等，通信性能得以提高。尤其是通過(guò)將磁性體芯I的接近第一導(dǎo)體部分11的部分形成得比其它部分粗，由此電路基板的端部附近的集磁效果提高，通信性能進(jìn)一步提高。另外，在圖7所示的天線線圈22中，磁性體芯I的一方的端部的整體形成得寬 (粗)，但該部分可以形成為外側(cè)更寬的梯形形狀。另外，也可以形成為寬度從磁性體芯I 的中央朝向兩端部一起變寬的蝶形狀?！兜谌龑?shí)施方式》圖8(A)是第三實(shí)施方式涉及的天線線圈所具備的磁性體芯I的俯視圖，圖8(B) 是第三實(shí)施方式涉及的天線線圈23的俯視圖。該天線線圈23具備矩形板形狀的磁性體芯 I和形成有線圈導(dǎo)體的柔性基板10。與圖7(B)所示的天線線圈22的不同在于磁性體芯I 的結(jié)構(gòu)。圖8(A)所示的磁性體芯I如下制作將鐵氧體粉等磁性體粉和樹脂材料的混合體成形為片狀，進(jìn)而將形成為片狀的混合體小片化成多個(gè)小片并對(duì)這些小片進(jìn)行燒結(jié)而制成燒結(jié)磁性體，利用薄膜對(duì)多個(gè)小片的兩面進(jìn)行層壓。圖8中的虛線所劃分出的部分表示燒結(jié)磁性體的小片。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，磁性體芯I整體具有柔性。圖9是表示天線線圈向便攜式終端內(nèi)的設(shè)置狀態(tài)的圖。在該例中，天線線圈23粘貼于便攜式終端的框體200的內(nèi)表面。由于天線線圈23具有柔性，因此并不局限于框體內(nèi)的單一平面，可以沿著框體的內(nèi)表面設(shè)置。因此，能夠容易地裝入各種形狀的框體內(nèi)?！兜谒膶?shí)施方式》圖10(A)是天線裝置104的俯視圖，圖10(B)是天線裝置104的主視圖。
與圖3所示的第一實(shí)施方式涉及的天線裝置101的不同之處在于天線線圈M的結(jié)構(gòu)及其配置位置。第四實(shí)施方式涉及的天線裝置104所具備的磁性體芯1為大致矩形板形狀的鐵氧體磁芯，但通過(guò)將靠第一導(dǎo)體部分11的端部在從電路基板20的端部向外方伸出的位置處向電路基板20方向折彎而構(gòu)成折彎形狀部AE。另夕卜，由于磁性體芯1的折彎形狀部AE從電路基板20的端部向外方伸出，因此天線線圈M配置在比圖3所示的狀態(tài)更靠電路基板20的外方的位置。除此之外與圖3所示的第一實(shí)施方式的情況相同。通過(guò)使用這樣形狀的磁性體芯1來(lái)確定天線線圈的配置位置，由此通過(guò)磁性體芯 1的磁通增強(qiáng)，電路基板的端部附近的集磁效果也得以提高，能夠增強(qiáng)與通信對(duì)方的天線的磁場(chǎng)結(jié)合，能夠進(jìn)行通信的最長(zhǎng)距離變長(zhǎng)等，通信性能得以提高。圖11是表示便攜式終端相對(duì)于讀寫器的拿起角度θ與最大通信距離的關(guān)系的圖。在圖11中，折線E表示第四實(shí)施方式涉及的天線裝置的特性，折線R表示具備圖7所示的天線線圈的天線裝置的特性。與具備圖7所示的天線線圈的天線裝置相比，根據(jù)本實(shí)施方式的天線裝置可知，在角度θ為0° 90°的全部范圍內(nèi)都能夠較大地確保最大通信距離。另外，在以上所示的各實(shí)施方式中，將基板的接地電極作為平面導(dǎo)體的例子而示出，但也可以將在液晶顯示面板的背面配置的屏蔽板、在框體的內(nèi)表面形成的導(dǎo)體膜或?qū)w箔、以及電池封裝體作為平面導(dǎo)體來(lái)構(gòu)成天線裝置。符號(hào)說(shuō)明
CW…線圈導(dǎo)體
MSl…第一主面
MS2…第二主面
1…磁性體芯
10…柔性基板
11…第一導(dǎo)體部分
12…第二導(dǎo)體部分
20…電路基板
21、22、23、24…天線線圈
30…讀寫器側(cè)天線裝置
41…電池封裝體
42…液晶顯示面板
101、104…天線裝置
200…框體
201…便攜式終端
權(quán)利要求
1.一種天線裝置，其特征在于，具備天線線圈，其具備具有第一主面和第二主面的板狀的磁性體芯、和纏繞在該磁性體芯上的線圈導(dǎo)體；以及平面導(dǎo)體，其接近所述天線線圈，其中，所述天線線圈配置在所述平面導(dǎo)體的端部或端部附近，且配置在隔著所述平面導(dǎo)體而與通信對(duì)方的天線的相反的一面?zhèn)?，所述線圈導(dǎo)體中，接近所述磁性體芯的第一主面的第一導(dǎo)體部分和接近所述磁性體芯的第二主面的第二導(dǎo)體部分配置在所述磁性體芯的俯視透視觀察下不重疊的位置，所述磁性體芯的第二主面與所述平面導(dǎo)體相面對(duì)，所述第一導(dǎo)體部分比所述第二導(dǎo)體部分靠所述平面導(dǎo)體的端部配置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的天線裝置，其中，所述磁性體芯是成型為片狀的磁性體粉和樹脂材料的混合體、或被小片化為多個(gè)的燒結(jié)磁性體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的天線裝置，其中，所述磁性體芯中，接近所述第一導(dǎo)體部分的部分比其它部分粗。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的天線裝置，其中，所述磁性體芯的靠所述第一導(dǎo)體部分的端部在從所述平面導(dǎo)體的端部向外方伸出的位置處向所述平面導(dǎo)體的方向折彎。
5.一種便攜式終端，其在框體內(nèi)具備權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的天線裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種天線裝置及具備該天線裝置的便攜式終端。所述天線裝置中，在柔性抑制基板(10)上形成有矩形渦卷狀的線圈導(dǎo)體(CW)。在線圈導(dǎo)體(CW)的形成區(qū)域的中心部設(shè)有矩形的開口，在該開口中插入磁性體芯(1)。線圈導(dǎo)體(CW)具備接近磁性體芯(1)的第一主面(MS1)的第一導(dǎo)體部分(11)及接近磁性體芯(1)的第二主面(MS2)的第二導(dǎo)體部分(12)。由所述磁性體芯(1)和線圈導(dǎo)體(CW)來(lái)構(gòu)成天線線圈(21)。在電路基板(20)上形成有接地電極。天線線圈(21)以磁性體芯(1)的第二主面(MS2)與電路基板(20)面對(duì)且第一導(dǎo)體部分(11)比第二導(dǎo)體部分(12)靠電路基板(20)的端部的方式配置。
文檔編號(hào)G06K19/077GK102598412SQ20108004227
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者久保浩行, 伊藤宏充, 用水邦明 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所