通信终端装置及其制造方法
【专利摘要】本发明的通信终端装置能够尽可能地抑制搭载于印刷布线板上的辐射板与搭载元器件间的耦合，从而防止天线特性变差。该通信终端装置包括：印刷布线板(5)，该印刷布线板(5)设置在壳体(2)内；供电图案(7)，该供电图案(7)设置在印刷布线板(5)的一个主面侧；辐射板(10)，该辐射板(10)具有配置成与印刷布线板(5)的主面大致垂直的几乎呈平板状的辐射部(11)、以及用于将该辐射部(11)与供电图案(7)相连的引出部(12)；以及搭载元器件，该搭载元器件包含设置在印刷布线板(5)的主面上、俯视该主面时与引出部(12)相重叠的区域中的导体、磁性体及/或电介质体。辐射部(11)在远离印刷布线板(5)的主面的一侧、与引出部(12)相连，该引出部(12)在俯视印刷布线板(5)的主面时与搭载元器件相重叠的区域中，与印刷布线板(5)的主面隔开规定的间隙来配置。
【专利说明】通信终端装置及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通信终端装置、尤其涉及一种移动电话等移动体通信终端装置及其制造方法。
【背景技术】
[0002]近年来，已知有将由金属薄板构成的金属板天线搭载到印刷布线板上的移动体通信终端装置(例如参照专利文献I)。这种印刷布线板的一个主面上搭载有:导体、包含磁性体及/或感应体在内的连接器、小键盘、扬声器等元器件，金属板天线配置于另一个主面上。金属板天线为了降低来自搭载元器件的金属部分等的影响，即、为了最小限度地抑制因金属部分与金属板天线的电容等产生的耦合，将金属板天线的主面配置成与印刷布线板的主面垂直。
[0003]然而，上述金属板天线与供电电路相连的连接线在印刷布线板上走线，而供电电路的配置位置、连接线的走线状态会使得连接线与搭载元器件产生耦合，其结果是，无法得到所需要的天线特性，从而产生问题。
现有技术文献 专利文献
[0004]专利文献1:日本专利特开2006-13623号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0005]本发明的目的在于，提供一种通信终端装置及其制造方法，能够尽可能地抑制搭载于印刷布线板上的辐射板与搭载元器件间的耦合，从而防止天线特性变差。
解决技术问题所采用的技术方案
[0006]本发明的实施方式I的通信终端装置包括:
印刷布线板，该印刷布线板设置在壳体内；
供电图案，该供电图案设置在所述印刷布线板的一个主面侧；
辐射板，该辐射板具有配置成与所述印刷布线板的主面大致垂直的大体呈平板状的辐射部、以及用于将该辐射部与所述供电图案相连的引出部；以及
搭载元器件，该搭载元器件包含设置在所述印刷布线板的主面上、俯视该主面时与所述引出部相重叠的区域中的导体、磁性体及/或电介质体，
所述辐射部在远离所述印刷布线板的主面的一侧、与所述引出部相连，
所述引出部在俯视所述印刷布线板的主面时与所述搭载元器件相重叠的区域中，与所述印刷布线板的主面隔开规定的间隙来配置。
[0007]在所述通信终端装置中，将设置在印刷布线板主面上的供电图案与辐射板相连的引出部在俯视印刷布线板的主面时与搭载元器件重叠的区域中，与印刷布线板的主面隔着规定的间隙来配置。因此，能够将引出部与搭载元器件中包含的导体、磁性体及/或电介质体间的耦合抑制到最小，从而防止天线特性变差。
[0008]本发明的实施方式2的制造方法是上述通信终端装置的制造方法，其特征在于，利用吸嘴吸附上述引出部，并将上述引出部搭载于上述印刷布线板上。
[0009]根据上述制造方法，能够自动地将辐射板搭载到印刷布线板上，并能容易地制造出能防止天线特性变差的通信终端装置。
发明效果
[0010]根据本发明，能够尽可能地抑制搭载于印刷布线板上的辐射板与搭载元器件间的耦合，从而防止天线特性变差。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是表示第I实施例的通信终端装置的立体图。
图2(A)是第I实施例的通信终端装置的印刷布线板的背面图，图2(B)是其表面图。
图3是表示第I实施例的通信终端装置中的印刷布线板与辐射板的立体图。
图4是表示将上述辐射板搭载到印刷布线板上后的状态的剖视图。
图5是表示第I实施例的通信终端装置的天线电路的框图。
图6是表示第2实施例的通信终端装置的主要部分的立体图。
图7是表示在第2实施例的通信终端装置中将辐射板搭载到印刷布线板上后的状态的首1J视图。
图8是表示作为第2实施例的一个变形例的通信终端装置的剖视图。
图9是表示第3实施例的通信终端装置的主要部分的立体图。
图10是表示第3实施例的通信终端装置的制造工序的剖视图。
图11是表示第4实施例的通信终端装置的立体图。
图12是表示在第4实施例的通信终端装置中将辐射板搭载到印刷布线板上后的状态的剖视图。
图13(A)是表示阻抗转换电路的第I示例的框图，图13(B)是其等效电路图。
图14(A)是表示阻抗转换电路的第2示例的框图，图13(B)是表示其各个线圈元件的配置的等效电路图。
图15(A)是基于图14(B)所示的等效电路来表示阻抗转换电路的变压比的电路图，图15(B)是其动作说明图。
图16是表示将阻抗转换电路的第3示例构成为多层基板时的各层的导体图案的立体图。
图17是通过由图16所示的导体图案形成的线圈元件的、主要的磁通的说明图。
图18是表示阻抗转换电路的第4示例的框图。
【具体实施方式】
[0012]下面，参照附图对本发明所涉及的通信终端装置的实施例进行说明。此外，各图中，对相同的元器件、部分付上相同的标号，并省略重复说明。
[0013](第I实施例，参照图1?图5)
第I实施例中的通信终端装置IA是可应对双频带、三频带、四频带、五频带等多频带的终端装置，并且也能应对像LTE (Long Term Evolution:长期演进)这样的宽频带的系统。
[0014]如图1所示，该通信终端装置IA具有长方体形状的壳体2，在该壳体2的表面侧设有印刷布线板5，该印刷布线板5搭载有未图示的电源电路、控制电路等各种功能电路。印刷布线板5上除了安装有未图示的芯片型的有源元器件、无源元器件，还设有用于连接这些电子元器件的布线图案。
[0015]印刷布线板5的一个主面(背面)一侧设有面积较大的接地图案6、供电图案7、8，并搭载有辐射板10。供电图案8与供电电路20和阻抗转换电路25相连。供电图案7与阻抗转换电路25和辐射板10相连。当然，供电图案7、8与接地图案6绝缘。
[0016]图5示出了天线电路的概要。此外，在后面对阻抗转换电路25进行详细说明。
[0017]辐射板10通过对一片金属薄板进行弯曲加工而得以形成，具有平板状的辐射部
11、以及引出部12，其中，该辐射部11配置成几乎与印刷布线板5的主面垂直，该引出部12用于将该辐射部11与供电图案7相连接。辐射板10的原材料可以使用磷青铜，也可以使用经镍、银、金等镀敷后的铜、铝、不锈钢。辐射部11在离开印刷布线板5的主面、即在垂直方向的上边缘部与引出部12相连。更具体而言，辐射部11具有平行于印刷布线板5的主面的长边方向、以及沿着垂直于该主面的方向的短边方向，长边方向的两端作为开放端，并且，在长边方向的略中央部处与引出部12相连。
[0018]在印刷布线板5的另一个主面(表面)一侧设有未图示的摄像头、图4中示出的小键盘30。小键盘30例如是用于打开、关闭通信终端装置IA的电源的开关，由接点元器件
31、32以及树脂膜33构成，其中，该接点元器件31、32由导体膜形成。如图2所示，包含导体、电介质体在内的小键盘30设置在印刷布线板5的主面上、俯视时与引出部12相重叠的区域。引出部12被配置成在俯视时与小键盘30重叠的区域中，隔着规定的间隙G(参照图4)大致与印刷布线板5的主面平行。
[0019]辐射板10具有形成在辐射部11的下边缘部、呈突起状的固定部11a，该固定部Ila通过与形成在印刷布线板5主面上的凹部5a相嵌，来得到固定。引出部12的一端12a经由供电图案7的孔部7a插入到形成在印刷布线板5主面的凹部5b中，通过焊接与供电图案7连接/固定。
[0020]辐射部11主要用于收发高频信号(无线信号)，通过从供电电路20经由阻抗转换电路25进行差动供电，来作为单极型天线进行工作。供电电路20具有RF电路、BB电路那样的信号处理电路，构成为半导体集成电路。在通信终端装置IA中，将设置在印刷布线板5主面的供电图案7与辐射板10相连的引出部12在俯视印刷布线板5的主面时与小键盘30相重叠的区域中，与印刷布线板5的主面隔开规定的间隙G来配置，因此，引出部12与小键盘30中包含的导体、电介质体间的耦合被抑制到最小，从而防止天线特性变差。另外，弓丨出部12是用于将辐射部11与供电图案7相连的引出图案，然而，更严格来说，也利用引出部12来收发高频信号。
[0021]此外，辐射部11的两端部(作为开放端电压变为最大的部分)、引出部12(电流集中的部分)远离包含导体的小键盘30，这点有利于抑制辐射板10与导体间的耦合，因而优选于此。另外，辐射板10通过对一片金属薄板进行弯曲加工来得以形成，因此能以较低的成本容易地制成。
[0022]此外，辐射部11不一定要呈现为直线型的平板状，也可以是两端部弯曲的“U”字形，或者，若壳体2的角度呈圆弧状，则辐射部11的两端部也可以沿着该圆弧状弯曲。
[0023](第2实施例，参照图6及图7)
如图6及图7所示，第2实施例的通信终端装置IB将连接器35设置在印刷布线板5的表面一侧。连接器35与上述小键盘30 —样，设置在俯视时与引出部12相重叠的区域，弓丨出部12在俯视时与连接器35相重叠的区域中，隔着规定的间隙G大致与印刷布线板5的主面平行地配置。另外，辐射部11的下边缘部与印刷布线板5的主面相抵接，设置在下边缘部的呈突起状的固定部Ilb通过与印刷布线板5的端面相卡合来得到固定。本第2实施例的其它结构与上述第I实施例相同。
[0024]连接器35内置有各种导体，另外，还具备导体图案36。引出部12在俯视印刷布线板5的主面时与连接器35相重叠的区域中，与印刷布线板5的主面隔开规定的间隙G来配置，因此，引出部12与连接器35中包含的导体等之间的耦合被抑制到最小，从而防止天线特性变差。
[0025]图8示出了上述第2实施例的变形例。该变形例在相同位置上配置扬声器37来代替连接器35,扬声器37具备通电用的导体38。其它结构与第2实施例相同。扬声器37中内置有磁性体，该磁性体与引出部12间的耦合被抑制到最小。
[0026](第3实施例，参照图9及图10)
如图9及图10所示，第3实施例的通信终端装置IC利用焊料9a将设置在辐射部11的下边缘部的固定部Ilc及引出部12的下端部12b固定于设置在印刷布线板5的主面上的连接盘9及供电图案7的一个端部。其它结构与上述第I实施例相同，其作用效果也基本与第I实施例相同。在本第3实施例中，如图10所示，利用吸嘴15吸附引出部12并将该引出部12搭载于印刷布线板5上。由此，能够容易地将辐射板10安装到印刷布线板5上。
[0027](第4实施例，参照图11及图12)
如图11及图12所示，第4实施例的通信终端装置ID被配置成使辐射板10沿着印刷布线板5的端面。其它结构与上述第I实施例相同，其作用效果也基本与第I实施例相同。在本第4实施例中，辐射部11通过使部分翘起的固定部Ild与印刷布线板5的端部相抵接来进行定位，并根据需要利用粘接剂来对其进行固定。在本第4实施例中，优选辐射部11尽量远离印刷布线板5的端面。
[0028](阻抗转换电路的第I示例，参照图13)
第I示例的阻抗转换电路25A连接于供电电路20与辐射板10之间，包括:与供电电路20相连的第I电感元件L1、与该第I电感元件LI耦合的第2电感元件L2。第I电感元件LI的一端与供电电路20相连,另一端与福射板10相连。第2电感兀件L2的一端与福射板10相连，另一端接地。
[0029]电感元件L1、L2紧密地相耦合，产生等效的负电感分量。通过利用该负电感分量抵消辐射板10本身所具有的电感分量，从而使辐射板10的电感分量看上去较小。即，辐射板10实际的感应电抗分量变小，因此辐射板10变得难以依赖于高频分量的频率。
[0030]该阻抗转换电路25A包含变压器型电路，该变压器型电路通过互感M使第I电感元件LI与第2电感元件L2紧密地相耦合。如图13(B)所示，该变压器型电路能等效变换成由三个电感元件Zl、Z2、Z3构成的T型电路。即，该T型电路由如下节点与电感元件构成:与供电电路20相连的第I节点P1、与辐射板10相连的第2节点P2、接地的第3节点P3、连接于第I节点与分岔点A之间的第I电感元件Zl、连接于第2节点P2与分岔点A之间的第2电感元件Z2、以及、连接于第3节点P3与分岔点A之间的第3电感元件Z3。
[0031]若将图13(A)中示出的第I电感元件LI的电感值表示为LI，将第2电感元件L2的电感值表示为L2，将互感电感值表示为M，则图13(B)中示出的电感元件Zl的电感值为Ll+Μ,第2电感元件Z2的电感值为-M，第3电感元件Z3的电感值为L2+M。S卩，第2电感Z2的电感值无论L1、L2为何值均为负值，这里，形成模拟的负电感分量。
[0032]另一方面，如图13(B)所示，辐射板10等效于由电感分量Lant、辐射电阻分量Rr以及电容分量Cant构成。辐射板10单体的电感分量Lant产生如下作用:即，被阻抗变换电路25A中的上述负的电感分量-M抵消。即，从分岔点A观察辐射板10—侧(包含第2电感元件Z2在内的辐射板10)的电感分量变小(理想为O)。其结果是，辐射板10的阻抗频率特性变小。
[0033]由此，为了产生负的阻抗分量，以较高的耦合度使第I电感元件LI与第2电感元件L2耦合较为重要。具体而言，虽然与电感元件L1、L2的元件值也有关系，但优选耦合度为0.5以上，更优选为0.7以上。
[0034](阻抗转换电路的第2示例，参照图14及图15)
如图14(A)所示，第2示例的阻抗转换电路25B基本与上述第I示例的阻抗转换电路25A相同，以极高的耦合度使第I及第2电感元件L1、L2相耦合。
[0035]具体而言，第I电感元件LI由第I线圈元件Lla及第2线圈元件Llb构成，这些线圈元件Lla、Llb互相串联联接，并卷绕成形成有闭合磁路。另外，第2电感元件L2由第3线圈元件L2a及第4线圈元件L2b构成，这些线圈元件L2a、L2b互相串联联接，并卷绕成形成闭合磁路。换言之，第I线圈元件Lla与第2线圈元件Llb反相耦合(加极性耦合)，第3线圈元件L2a与第4线圈元件L2b反相耦合(加极性耦合)。
[0036]此外，优选为，第I线圈元件Lla与第3线圈元件L2a同相耦合(减极性耦合)，并且第2线圈元件Llb与第4线圈元件L2b同相耦合(减极性耦合)。
[0037]阻抗转换电路25B的等效电路如图14⑶所示，图15(A)中示出了其变压比，图15(B)不出了磁场稱合与电场稱合的情况。
[0038]如图15⑶所示，在供电电路20向箭头标记a方向提供电流时，电流在箭头标记b方向上流过第I线圈元件Lla,并且电流在箭头标记c方向上流过第2线圈元件Lib。此夕卜，这些电流形成由箭头标记A示出的磁通(穿过闭合磁路的磁通)。
[0039]由于线圈元件Lla、L2a相互并排，因此电流b流过线圈元件Lla而产生的磁场与线圈元件L2a耦合，使得感应电流d沿着反方向流过线圈元件L2a。同样地，由于线圈元件Llb和线圈元件L2b相互并排，因次电流c流过线圈元件Llb而产生的磁场与线圈元件L2b率禹合，使得感应电流e沿着反方向流过线圈元件L2b。这些电流形成由箭头标记B示出的磁通(穿过闭合磁路的磁通)。
[0040]因为由线圈元件Lla、Llb构成的第I电感元件LI所产生的磁通A的闭合磁路，与由线圈元件L2a、L2b构成的第2电感元件L2所产生的磁通B的闭合磁路是独立的，因此，第I电感元件LI和第2电感元件L2之间会产生等效的磁垒丽。
[0041]另外，线圈元件Lla和线圈元件L2a也通过电场来耦合。同样地，线圈元件Llb和线圈元件L2b也通过电场来稱合。因此,当线圈元件Lla、Llb中流过交流信号时,线圈元件L2a、L2b中由于电场稱合而激励出电流。图15(B)中不出的电容器Ca、Cb表现出了用于上述电场稱合的稱合电容。
[0042]当第I电抗元件LI中流过交流电流时,通过上述磁场稱合而流过第2电感元件L2的电流方向，和通过上述电场耦合而流过第2电感元件L2的电流方向相同。因此，第I电感元件LI和第2电感元件L2能够利用磁场和电场这两者实现高度的耦合。
[0043]若对该阻抗转换电路25B进行等效变换，则能表示成图15(A)中的电路。S卩，如单点划线所示，供电电路20与接地之间的合成电感分量为L1+M+L2+M=L1+L2+2M，如双点划线所示，辐射板10与接地之间的合成电感分量为L2+M-M=L2。即，阻抗转换电路25B中的变压比为L1+L2+2M:L2，从而能构成变压比较大的转换电路。
[0044](阻抗转换电路的第3示例，参照图16及图17)
图16示出了由多层基板构成第3示例的阻抗转换电路25C的情况。基板的各基材层51a?51h由磁性体片材构成,形成在各基材层51a?51g上的导体图案61?66、71?75在图16中形成于基材层51a?51g的背面，为了方便，由实线表示，并且，虽具有规定的线宽，但仅表示为实线。
[0045]基材层51a的背面形成有导体图案73，基材层51b的背面形成有导体图案72、74，基材层51c的背面形成有导体图案71、75。基材层51d的背面形成有导体图案63，基材层51e的背面形成有导体图案62、64，基材层51f的背面形成有导体图案61、65。基材层51g的背面形成有导体图案66，基材层51h的背面形成有供电端子41、接地端子42、天线端子43。上述各导体图案及各端子利用层间导体(由虚线表示的过孔导体)如图16所示那样相连。
[0046]导体图案63的右半部分与导体图案61、62构成第I线圈元件Lla。导体图案63的左半部分与导体图案64、65构成第2线圈元件Lib。导体图案73的右半部分与导体图案71、72构成第3线圈元件L2a。导体图案73的左半部分与导体图案74、75构成第4线圈元件 L2b。
[0047]各线圈元件Lla、Llb、L2a、L2b的卷绕轴朝多层基板的层叠方向。俯视时，第I线圈元件Lla与第2线圈元件Llb的卷绕轴并排地配置在不同的位置上。同样地，第3线圈元件L2a与第4线圈元件L2b的卷绕轴俯视时也并排地配置在不同的位置上。此外，俯视时，第I线圈元件Lla与第3线圈元件L2a各自的卷绕区域至少有一部分相重叠，第2线圈元件Llb与第4线圈元件L2b各自的卷绕区域俯视时也至少有一部分相重叠。本第3示例中，它们几乎完全重叠。由此，利用8字型结构的导体图案来构成四个线圈元件。
[0048]此外，各基材层5Ia?5Ih也可以由电介质体片材构成。其中，若使用相对磁导率较大的磁性体片材，则能进一步提高线圈元件间的耦合系数。
[0049]图17示出了通过由形成于图16所示的多层基板的各基材层上的导体图案所形成的线圈元件的、主要的磁通。磁通FP12通过由导体图案61?63所形成的第I线圈元件Lla、以及由导体图案63?65所形成的第2线圈元件Lib。磁通FP34通过由导体图案71?73所形成的第3线圈元件L2a、以及由导体图案73?75所形成的第4线圈元件L2b。
[0050](阻抗转换电路的第4示例，参照图18)
如图18所示，第4示例的阻抗转换电路2?使线圈元件Lla、Lib、L2a、L2b磁耦合。即，第I线圈元件Lla和第2线圈元件Llb被卷绕成构成第I闭合磁路(磁通FP12所示的环)，而第3线圈元件L2a和第4线圈元件L2b被卷绕成构成第2闭合磁路(磁通FP34所示的环)。由此，各线圈元件Lla、Llb、L2a、L2b被卷绕成通过第I闭合磁路的磁通FP12和通过第2闭合磁路的磁通FP34互为反向。图18中示出的双点划线表示两个磁通FP12、FP34不发生耦合的磁垒。
[0051](其它实施例)
此外，本发明所涉及的通信终端装置及其制造方法并不局限于上述实施例，可以在其主旨范围内进行各种改变。
[0052]尤其是辐射板中的辐射部、引出部的细节结构、形状是任意的，印刷布线板也是一样。
工业上的实用性
[0053]如上所述，本发明适用于通信终端装置，尤其是在能防止天线特性变差方面较有优势。
标号说明
[0054]IA?1D...通信终端装置
2...壳体
5...印刷布线板
7...供电图案
10...辐射板
11...辐射部
12...引出部
15...吸嘴
20...供电电路
25、25A?25D...阻抗转换电路
30...小键盘
35...连接器
37...扬声器
【权利要求】
1.一种通信终端装置，其特征在于，包括: 印刷布线板，该印刷布线板设置在壳体内； 供电图案，该供电图案设置在所述印刷布线板的一个主面侧； 辐射板，该辐射板具有配置成与所述印刷布线板的主面大致垂直的大体呈平板状的辐射部、以及用于将该辐射部与所述供电图案相连的引出部；以及 搭载元器件，该搭载元器件包含设置在所述印刷布线板的主面上、俯视该主面时与所述引出部相重叠的区域中的导体、磁性体及/或电介质体； 所述辐射部在远离所述印刷布线板的主面的一侧、与所述引出部相连， 所述引出部在俯视所述印刷布线板的主面时与所述搭载元器件相重叠的区域中，与所述印刷布线板的主面隔开规定的间隙来配置。
2.如权利要求1所述的通信终端装置，其特征在于， 所述引出部在俯视所述印刷布线板的主面时与所述搭载元器件相重叠的区域中，大致与所述印刷布线板的主面平行地配置。
3.如权利要求1或2所述的通信终端装置，其特征在于， 所述辐射部具有平行于所述印刷布线板的主面的长边方向、以及沿着垂直于该主面的方向的短边方向，长边方向的两端作为开放端，并且，在长边方向的略中央部处与所述弓I出部相连。
4.如权利要求1至3中任一项所述的通信终端装置，其特征在于， 所述辐射部具有用于固定于所述印刷布线板上的固定部。
5.如权利要求1至4中任一项所述的通信终端装置，其特征在于， 所述辐射部及所述引出部通过对一片金属薄板进行弯曲加工而得以形成。
6.一种通信终端装置的制造方法，该制造方法制造权利要求1至5中任一项所述的通信终端装置，其特征在于， 利用吸嘴吸附所述引出部，并将所述引出部搭载于所述印刷布线板上。
【文档编号】H04M1/02GK103443998SQ201280013785
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年12月10日 优先权日:2011年12月16日
【发明者】石塚健一, 加藤登, 白木浩司 申请人:株式会社村田制作所