专利名称：天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过电磁场信号与外部设备进行通信的RFID (RadioFrequency Identification)系统等中所利用的天线。
背景技术：
专利文献1中公开了在RFID系统中使用的便携式电子设备上搭载的天线。图1 是表示专利文献1记载的天线装置的构造的主视图。图1所示的天线线圈30具备在薄膜32a上的平面内将导体31(31a、31b、31e、 31d)卷绕为螺线状而构成的空芯线圈32、和以与该空芯线圈32的平面大致平行的方式插 入到空芯线圈32中的平板状的磁芯部件33。在空芯线圈32中设置有孔32d，在该孔32d 中插入有磁芯部件33。第一接线端(terminal) 31a和连结导体31e通过贯通孔32b连结， 第二接线端31b和连结导体31e通过贯通孔32c连结。并且，该磁性体天线配置在导电板 34上。专利文献1日本特开2002-325013号公报图1所示的专利文献1的磁性体天线其背面为金属板，磁力线沿横向(在图1所 示的状态下为从右向左的方向)穿过，由此在线圈导体中产生电动势，并流动电流。但是，如图1所示，专利文献1的磁性体天线是和与背后的导电板34平行的磁力 线耦合的构造。因此，例如在搭载于移动电话终端的情况下，在平行地安装在框体内部的电 路基板上时，无法相对于读写(reader/writer)面平行地遮住移动电话终端来使用。另外， 在将天线线圈置于导电板34的中心附近时，只能在短距离范围内通信，而且获得最大通信 距离的位置处于从框体中心偏离较大的位置，故存在使用情况差的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能使可通信的最长距离变长且使可通信的距离最长 的位置位于框体大致中心处的天线。为了解决上述课题，在本发明的天线中，天线线圈靠近平面导体配置，所述天线 线圈具备具有第一主面及第二主面的板状的磁性体芯；和卷绕在该磁性体芯上的线圈导 体；该天线的特征在于，所述磁性体芯的第一主面与所述平面导体对置，所述平面导体为 大致矩形板状，所述天线线圈配置为比所述平面导体的中心更靠近规定的一边，所述线圈 导体中靠近所述磁性体芯的第一主面的第一导体部分和靠近所述磁性体芯的第二主面的 第二导体部分，位于从所述磁性体芯的第一主面或第二主面的法线方向观看时不重叠的位 置，第二导体部分配置在比第一导体部分更远离所述平面导体的中心的位置，所述线圈导 体的线圈轴相对于所述平面导体的所述一边垂直。另外，所述线圈导体为涡旋状(helical)的线圈被沿规定的切开线切开后的形 状，所述挠性基板包围所述磁性体芯的四面，在所述切开线部分所述导体图案彼此接合。另外，所述线圈导体为螺旋状(spiral)，所述挠性基板包围所述磁性体芯的三面。
另外，所述线圈导体为螺旋状，所述挠性基板在所述线圈导体的形成位置的中心 具备贯通孔，所述磁性体芯插入到所述贯通孔内。另外，在将连接所述第一导体部分与所述第二导体部分之间的线圈导体的最窄部 分的宽度设为W、且将相对于所述平面导体的所述一边为直角方向的所述磁性体芯的长度 设为Y时，确定为Y的关系。另外，所述磁性体芯的磁力线出入的端部比其他部分粗。另外，在将从距所述平面导体的所述一边近的一侧的所述天线的端部到所述平面 导体的所述一边的距离设为X、且将相对于所述平面导体的所述一边为直角方向的所述磁 性体芯的长度设为Y时，确定为Y > X的关系。另外，所述平面导体为安装所述天线线圈的电路基板。(发明效果)根据本发明，能够使可通信的最长距离变长且使可通信的距离最长的位置位于框 体的大致中心处。
图1是表示专利文献1记载的天线装置的构造的主视图。图2是表示第一实施方式的磁性体天线及天线装置的构造的图。图3(A)是表示所述天线101的磁力线的分布及指向性的图，图3(B)是表示为了 与第一实施方式的天线进行对比而表示的以往构造的天线的磁力线的分布及指向性的图。图4是表示在具备第一实施方式的天线101的移动电话终端等电子设备与RFID 用的IC卡之间进行通信的状态的图。图5是表示可通信的最长距离相对于收纳第一实施方式的天线101的电子设备的 框体的中心与读写侧天线的中心之间的偏移的关系的图。图6是对平面导体2和天线线圈21的位置关系进行表示的图。图7(A)是对平面导体2和天线线圈21的位置关系进行表示的俯视图。图7 (B) 是针对第一实施方式的天线线圈21和以往构造的天线线圈20表示距离X和耦合系数的关 系的图。图8(A)是表示第二实施方式的天线线圈22的组装前的状态的图，图8 (B)是表示 该天线线圈22的俯视图。图9(A)是表示具备第二实施方式的天线线圈22的天线102的仰视图，图9 (B)是 其主视图。图9(C)是表示将天线线圈22固定在收纳作为电路基板的平面导体2的框体 202内侧的例子。图10(A)是表示第三实施方式的天线线圈23的组装前的俯视图，图10(B)是该天 线线圈23的俯视图。图11 (A)是表示具备第三实施方式的天线线圈23的天线103的仰视图，图11 (B) 是其主视图。图11(C)是将天线线圈23固定在收纳作为电路基板的平面导体2的框体203 内侧的例子。图12是在将连接第一导体部分11与第二导体部分12之间的线圈导体的最窄部 分的宽度设为W、且将相对于平面导体的一边为直角方向的磁性体芯的长度设为Y时，表示在使W与Y之积一定的情况下使W变化时W与耦合系数之间的关系的图。图13(A)是第四实施方式的天线线圈24A的组装前的俯视图，图13(B)是该天线 线圈24A的俯视图。图14(A)是第四实施方式的另一天线线圈24B的组装前的俯视图，图14(B)是该 线圈天线24B的俯视图。图15(A)是第四实施方式的又一天线线圈24C的组装前的俯视图，图15(B)是该 线圈天线24C的俯视图。图16(A)是第五实施方式的天线线圈25的组装前的俯视图，图16⑶是该线圈天 线25的俯视图，图16(C)是天线线圈25的仰视图。图17(A)是具备第五实施方式的天线线圈25的天线104的仰视图，图17⑶是其 主视图。图17(C)是将天线线圈25固定在收纳作为电路基板的平面导体2的框体204内 侧的例子。图18(A)是第六实施方式的天线线圈26A的组装前的俯视图，图18(B)是该天线 线圈26A的俯视图。图19(A)是第六实施方式的另一天线26B的组装前的俯视图，图19(B)是该天线 线圈26B的俯视图。图20(A)是第六实施方式的又一天线线圈26C的组装前的俯视图，图20(B)是该 天线线圈26C的俯视图。图中A-貫通孔，CA-线圈轴，CW-线圈导体，DB-定向射束，H-磁力线，MS1-第一 主面，MS2-第二主面，S- 一边，1-磁性体芯，2-平面导体，10-挠性基板，11-第一导体部分， 12-第二导体部分，21 23-天线线圈，24A、24B、24C-天线线圈，25-天线线圈，26A、26B、 26C-天线线圈，100 104-天线，201 204-框体，301-读写侧天线，401-IC卡。
具体实施例方式《第一实施方式》图2是表示第一实施方式的天线的构成的图。图2(A)是天线101的立体图，该天线101具备天线线圈21、和安装该天线线圈 21的电路基板等的矩形板状的平面导体2。图2(B)是上述天线101的主视图。磁性体芯1为矩形板形状的铁素体磁芯(ferrite core)，在图2中的下表面为第 一主面MS1，上表面为第二主面MS2。如图2所示，在该磁性体芯1上卷绕有线圈导体CW。 图中符号11所示的部分是线圈导体CW中靠近磁性体芯1的第一主面MS1的第一导体部分。 另外，图中符号12所示的部分是靠近磁性体芯1的第二主面MS2的第二导体部分。由上述 磁性体芯1和线圈导体CW构成了天线线圈21。上述天线线圈21配置为比平面导体2的中心更靠近规定的一边(图2中的右侧 的边)S。另外，第一导体部分11和第二导体部分12配置为从磁性体芯1的第一主面MS1 或第二主面MS2的法线方向观看(透视)时不重叠。并且，按照使第二导体部分12处于比 第一导体部分11更远离平面导体2的中心的位置关系的方式，配置第二导体部分12和第 一导体部分11。而且，线圈导体CW的线圈轴CA相对于平面导体2的上述一边S垂直。图3(A)是表示上述天线101的磁力线的分布及指向性的图。另夕卜，图3(B)是表示为了与第一实施方式的天线进行对比而表示的以往构造的天线的磁力线的分布及指向 性的图。上述天线101配置为其天线线圈21处于比平面导体2更靠近读写侧天线301的 位置关系。该状态是内置有上述天线101的电子设备遮盖在读写的读取部上的状态。由于在上述线圈导体CW中第二导体部分12位于比第一导体部分11更远离平面 导体2的中心的外侧，故通过天线线圈21的磁性体芯的磁力线H的环的长轴如图所示相对 于平面导体2的面倾斜。即，平面导体2的法线方向(Z轴方向)的分量增强。与此相对， 天线101的定向射束DB朝着读写侧天线301的中心方向。另一方面，如图3(B)所示，分别靠近磁性体芯的第一主面和第二主面的第一主体 部分和第二主体部分在表面和背面上处于重叠的位置关系的以往的天线线圈20中，通过 该磁性体芯的磁力线H的环的长轴与平面导体2平行，天线的定向射束DB朝向沿着平面导 体2的面的方向。因此，在使天线100平行地靠近读写侧天线301时，可通信的最长距离变 短，而使天线100相对于读写侧天线301倾斜地靠近的情况下可通信的最长距离变长。与此相对，根据第一实施方式能够使可通信的最长距离变长，而且在天线101的 中心和读写侧天线301的中心一致的状态下能得到可通信的最长距离。接着，表示在RFID用的IC卡与具备上述天线101的移动电话终端等电子设备之 间进行通信的例子。图4是表示RFID用的IC卡和具备上述天线101的移动电话终端等电子设备的配 置关系的图。通过在平面导体2的端部配置天线线圈21所构成的天线收纳于电子设备的 框体201中。图4(A)是使该电子设备和IC卡401同样呈纵向地靠近的状态，图4(B)是使 两者配置为正交状态的状态。在IC卡401的内部沿着其外周形成有多匝的天线线圈，并与 天线线圈21磁耦合。由此，通过将天线线圈21配置在平面导体2的端部，在靠近与平面导体2大致相 同尺寸的ic卡时，由于IC卡401的天线线圈和本实施方式的天线的天线线圈21的线圈导 体彼此之间的距离靠近，故能得到天线间的强耦合。由此，不仅能够与相距例如100mm左右的读写器之间进行通信，也能适用于在非 常靠近IC卡的状态下进行通信的情况。S卩，本发明的天线成为在将天线线圈配置在平面导体的端部时也能得到良好通信 性能的线圈导体的卷绕方式。与利用了仅将线圈导体卷绕在磁性体芯周围的以往构造的天 线线圈的天线相比，对通信作出贡献的磁场强度增强，能得到高的通信性能(与可通信的 距离或通信数据的误码率等相关的性能)。图5是表示可通信的最长距离相对于收纳第一实施方式的天线101的电子设备的 框体的中心与读写侧天线的中心之间的偏移的关系的图。在此，以读写侧天线的中心和电 子设备的框体的中心对准的位置作为原点，在横轴上表示电子设备的框体的中心相对于读 写侧天线的中心的偏移量。读写侧天线的环的尺寸约为65X 100mm，电子设备的框体尺寸约为45X90mm，天 线线圈21的尺寸约为20X15mm。由此可知，在读写侧天线的中心和电子设备的框体的中心对准时可通信的最长距
罔最长。图6是对平面导体2和天线线圈21的位置关系进行表示的图。在此，将从距平面导体2的一边S近的一侧的天线线圈21的端部到上述一边S的距离设为X，将相对于平面 导体2的一边S为直角方向的天线线圈21的长度设为Y时，存在Y > X的关系。关于上述X和Y的关系，参照图7进行连接。图7(A)是对平面导体2和天线线圈21的位置关系进行表示的俯视图。在该例子 中，平面导体2为42mmX 90mm，天线线圈21为20mmX15mm。图7 (B)是对第一实施方式的 天线线圈21和以往构造的天线线圈表示上述距离X和耦合系数之间关系的图。在此，比较 例的以往构造的天线线圈中，分别靠近磁性体芯的第一主面和第二主面的第一导体部分和 第二导体部分处于在表面和背面上重叠的位置关系。另外，读写的天线为100X 100mm，与该 天线相距30mm的距离而对置。如图7(B)所示，在X< 15mm时天线线圈21的耦合系数比以往构造的天线线圈大。 由于在此Y = 15，故Y > X的关系成立，由此可知能够得到比以往构造的天线线圈高的耦合 系数。此外，如图7(B)所示，上述尺寸X可以是负值。S卩，如图6(B)所示，天线线圈21 的端部可以比平面导体2的一边S更靠外侧。通过采取这样的关系，能够使图3(A)所示的定向射束DB的方向立起，从而能实现 本发明的目的。《第二实施方式》图8(A)是第二实施方式的天线线圈22的组装前的状态的图，图8 (B)是该天线 线圈22的俯视图。如图8(A)所示，在挠性基板10上形成有线圈导体CW。该线圈导体CW 是涡旋状的线圈被沿规定的切开线切开后的状态的导体图案。挠性基板10包围磁性体芯 1的四面，并且在上述切开线部分线圈导体CW的端部彼此之间被接合。在该例子中，端部 a-a'、b_b'、c-c'通过焊锡等接合。由此，构成了图8(B)所示的天线线圈22。在图8 (B)所示的朝向中，第二导体部分12靠近磁性体芯1的上表面(第二主面)， 第一导体部分11靠近磁性体芯1的下表面(第一主面)。图9(A)是具备上述天线线圈22的天线102的仰视图，图9 (B)是其主视图。天线 线圈22被安装在沿着作为电路基板的平面导体2的一边的中央部的位置。图9(C)是将天线线圈22固定在收纳作为电路基板的平面导体2的框体202内侧 的例子。在这种情况下，第二导体部分12也配置在比第一导体部分11更远离平面导体2 的中心的位置。由此，起到与第一实施方式中所述的同样的作用和效果。《第三实施方式》图10(A)是第三实施方式的天线线圈23的组装前的俯视图，图10(B)是该天线 线圈23的俯视图。在挠性基板10上形成有螺旋状的线圈导体CW，在螺旋状的线圈导体的 形成位置的中心具备贯通孔A。磁性体芯1被插入到挠性基板10的贯通孔A部分，构成图 10(B)所示的天线线圈23。图11㈧是具备上述天心线圈23的天线103的仰视图，图11 (B)是其主视图。天 线线圈23被安装在沿着作为电路基板的平面导体2的一边的中央部的位置。图11 (C)与图11 (A)、图11 (B)的例子不同，是将天线线圈23固定在收纳作为电路 基板的平面导体2的框体203内侧的例子。在这种情况下，第二导体部分12也配置在比第一导体部分11更远离平面导体2的中心的位置。由此，起到与第一实施方式中所述的同样的作用和效果。如图10(B)所示，在将连接第一导体部分11和第二导体部分12之间的线圈导体 的最窄部分的宽度设为W、且将相对于上述平面导体的上述一边为直角方向的上述磁性体 芯的长度设为Y时，关于W和Y的关系参照图12进行连接。图12是表示使W与Y的积固定为15X 15 = 225mm2且使W变化时W和耦合系数 之间的关系的图。在该例子中，读写的天线为lOXlOOmm，并与该天线相距30mm的距离而对置。在W < Y时(W < 15mm时)，W越小耦合系数越小，且通信性能恶化。因此，通过采 取W > Y的关系，能确保良好的通信性能。《第四实施方式》图13 图15是表示第四实施方式的天线线圈24A、24B、24C的各自的构成的图。 图13(A)是天线线圈24A的组装前的俯视图，图13(B)是该天线线圈24A的俯视图。图 14(A)是天线线圈24B的组装前的俯视图，图14(B)是该天线线圈24B的俯视图。同样地， 图15(A)是天线线圈24C的组装前的俯视图，图15(B)是该天线线圈24C的俯视图。与图10所示的天线线圈23不同的是，磁性体芯1的磁力线出入的端部形成得比 其他部分粗。在图13所示的天线线圈24A中，磁性体芯1其一个端部整体变宽(粗)而形 成。在图14的天线线圈24B中，磁性体芯1的一个端部扩展为梯形状。在图15的天线线 圈24C的例子中，磁性体芯1是宽度从中央部向两端部变宽的形状。通过利用这种形状的磁性体芯1，从而通过磁性体芯1的磁通量变大，能增强与通 信对方的天线的磁场耦合，从而使可通信的最长距离变长等，能提高通信性能。《第五实施方式》图16(A)是第五实施方式的天线线圈25的组装前的俯视图，图16(B)是该天线线 圈25的俯视图，图16(C)是天线线圈25的仰视图。在挠性基板10上以图中虚线所示的位 置为折线来弯折后夹入磁性体芯1 (包围三面)，但是在挠性基板10上以从上述折线偏移的 位置为中心形成有螺旋状的线圈导体CW。并且，在线圈导体CW中，距上述折线远的一侧作 为第二导体部分12加以利用，距上述折线近的一侧作为第一导体部分11加以利用。图17(A)是具备上述天线线圈25的天线104的仰视图，图17⑶是其主视图。天 线线圈25被安装在沿着作为电路基板的平面导体2的一边的中央部的位置。图17(C)与图17(A)、图17⑶的例子不同，是将天线线圈25固定在收纳作为电路 基板的平面导体2的框体204内侧的例子。在这种情况下，第二导体部分12也配置在比第 一导体部分11更远离平面导体2的中心的位置。由此，起到与第一实施方式中所述的同样的作用和效果。《第六实施方式》图18 图20是表示第六实施方式的天线线圈26A、26B、26C的各自的构成的图。 图18(A)是表示天线线圈26A的组装前的俯视图，图18(B)是该天线线圈26A的俯视图。图 19(A)是天线线圈26B的组装前的俯视图，图19(B)是该天线线圈26B的主视图。同样地， 图20(A)是天线线圈26C的组装前的俯视图，图20(B)是该天线线圈26C的俯视图。与图16所示的天线线圈25不同的是，磁性体芯1的磁力线出入的端部形成得比其他部分粗。在图18所示的天线线圈26A中，磁性体芯1其一个端部整体变宽(粗)而形 成。在图19的天线线圈26B中，磁性体芯1的一个端部扩展为梯形状。在图20的天线线 圈26C的例子中，磁性体芯1是宽度从中央部向两端部变宽的形状。
通过利用这种形状的磁性体芯1，从而通过磁性体芯1的磁通量变大，能增强与通 信对方的天线的磁场耦合，从而使可通信的最长距离变长等，能提高通信性能。
权利要求
一种天线，天线线圈靠近平面导体配置，所述天线线圈具备具有第一主面及第二主面的板状的磁性体芯；和卷绕在该磁性体芯上的线圈导体；该天线的特征在于，所述磁性体芯的第一主面与所述平面导体对置，所述平面导体为大致矩形板状，所述天线线圈配置为比所述平面导体的中心更靠近规定的一边，所述线圈导体中靠近所述磁性体芯的第一主面的第一导体部分和靠近所述磁性体芯的第二主面的第二导体部分，位于从所述磁性体芯的第一主面或第二主面的法线方向观看时不重叠的位置，第二导体部分配置在比第一导体部分更远离所述平面导体的中心的位置，所述线圈导体的线圈轴相对于所述平面导体的所述一边垂直。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述线圈导体由挠性基板上形成的导体图案构成，该导体图案的形状为涡旋状的线圈 被沿规定的切开线切开后的形状，所述挠性基板包围所述磁性体芯的四面，在所述切开线 部分所述导体图案彼此接合。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述线圈导体为螺旋状，所述挠性基板包围所述磁性体芯的三面。
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述线圈导体为螺旋状，所述挠性基板在所述线圈导体的形成位置的中心具备贯通 孔，所述磁性体芯插入到所述贯通孔内。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的天线，其特征在于，在将连接所述第一导体部分与所述第二导体部分之间的线圈导体的最窄部分的宽度 设为W、且将相对于所述平面导体的所述一边为直角方向的所述磁性体芯的长度设为Y时， 确定为W彡Y的关系。
6.根据权利要求1 4中任一项所述的天线，其特征在于，所述磁性体芯的磁力线出入的端部比其他部分粗。
7.根据权利要求1 4中任一项所述的天线，其特征在于，在将从距所述平面导体的所述一边近的一侧的所述天线的端部到所述平面导体的所 述一边的距离设为X、且将相对于所述平面导体的所述一边为直角方向的所述磁性体芯的 长度设为Y时，确定为Y > X的关系。
8.根据权利要求1 4中任一项所述的天线，其特征在于，所述平面导体是安装所述天线线圈的电路基板。
全文摘要
本发明提供一种能使可通信的最长距离变长且使可通信的距离最长的位置位于框体的大致中心处的天线。由磁性体芯(1)和线圈导体(CW)构成天线线圈(21)。天线线圈靠近平面导体(2)的规定的一边(S)而配置。在线圈导体(CW)中，靠近磁性体芯的第一主面(MS1)的第一导体部分(11)和靠近磁性体芯的第二主面(MS2)的第二导体部分(12)，配置为从磁性体芯的第一主面(MS1)或第二主面(MS2)的法线方向观看时不重叠。并且，按照使第二导体部分(12)处于比第一导体部分(11)更远离平面导体(2)的中心的位置关系的方式，配置第二导体部分和第一导体部分。而且，线圈导体(CW)的线圈轴(CA)相对于平面导体(2)的一边(S)垂直。
文档编号H01Q7/06GK101859923SQ20101015472
公开日2010年10月13日 申请日期2010年4月2日 优先权日2009年4月3日
发明者久保浩行, 伊藤宏充, 用水邦明 申请人:株式会社村田制作所