专利名称：天线及便携终端的制作方法
技术领域：
本发明涉及经由电磁场信号与外部设备进行通信的RFID(Radio FrequencyIdentification)系统等中使用的天线及具备该天线的便携终端。
背景技术：
专利文献I公开了在RFID系统中使用的便携电子设备所搭载的天线。专利文献I的天线具备使夹着线圈卷绕区域的中心部相对置的两个位置的绕线间隔不同的非対称形状的线圈，在绕线间隔大的ー侧，在与IC卡对置的主面的相反侧配置了磁性体，在绕线间、隔小的ー侧，在与IC卡对置的主面配置了磁性体。在先技术文献专利文献专利文献I :日本专利第3975918号公报
发明内容
(发明要解决的课题)但是，在专利文献I公开的天线中，在具备该天线的电子设备相对读写器(reader/writer)仰起时，由于电子设备的天线与读写器的天线所构成的角度，存在有可能无法进行通信的隐患。即，在IC卡和便携终端在平行状态下进行通信的情况下，问题较少。但是，若不是与IC卡进行通信，而是与配备的读写器等进行通信吋，便携终端与读写器的位置(角度)不恒定，存在通信性能劣化的问题。图I是表示改变了与专利文献I示出的天线相同的天线、和读写器的天线所构成的角度时的交链天线的线圈的磁通量的图。图I中的实线的箭头及虚线的箭头都示意出磁通量。磁性体薄片I的第I主面对着靠近平面导体2的ー侧，线圈导体中的第I导体部分11靠近磁性体薄片I的第I主面,线圈导体中的第2导体部分12靠近磁性体薄片I的第2主面。并且，由磁性体薄片I和所述线圈导体形成的天线线圈配置在平面导体2的端部附近，从而构成天线。如图I (A)所示，在磁性体薄片I和读写器侧天线30平行的情况下，即，两者所构成的角度为0°的情况下，相对于磁性体薄片1，从右侧进入的磁通量(实线)比从左侧进入的磁通量(虚线)大，在线圈中产生电动势。但是，若从该状态改变成磁性体薄片I和读写器侧天线30构成角度的状态，则从远离了读写器的ー侧(右側)进入的磁通量減少，从靠近读写器的ー侧(左側)进入的磁通量増加，因此在某一角度下左右磁通量变得完全相等，发生不会产生电动势的点。在这种状态下不能进行通信。因此，本发明的目的在于提供ー种抑制了依赖与读写器的读取面所构成的角度的通信性能的劣化的天线及具备该天线的便携终端。
(用于解决课题的手段)为了解决所述课题，本发明的天线，具备包括板状的磁性体薄片和卷绕于该磁性体薄片的线圈导体而构成的天线线圈、以及具有该天线线圈的框体，其中，所述磁性体薄片的第I主面朝向所述框体的上表面方向，所述天线线圈配置在所述框体的端部附近，所述线圈导体中的靠近所述磁性体薄片的第I主面的第I导体部分、和靠近所述磁性体薄片的第2主面的第2导体部分在所述磁性体薄片的厚度方向上位于不重叠的位置，与第I导体部分相比，第2导体部分配置在更偏靠所述框体的所述端部的位置，所述磁性体薄片的靠近所述第2导体部分的区域向所述框体的上表面方向弯曲。例如，在所述磁性体薄片的第I主面侧具备平面导体。例如，所述线圈导体在挠性基板的ー个面形成为螺旋状，所述挠性基板在所述线圈导体的形成位置处具备贯通孔，所述磁性体薄片被插入到所述贯通孔。例如，所述磁性体薄片是成形为薄片状的、磁性体粉和树脂材料的混合物、或者被划分为多个小片的烧结磁性体。例如，所述磁性体薄片的偏靠所述框体的所述端部的部分的宽度比其他部分的宽度粗。例如，所述天线线圈配置在保持所述磁性体薄片和所述挠性基板的形状的支承台。例如，所述天线线圈安装在设于所述框体内的电路基板。本发明的便携终端，具备所述天线、和被容纳在所述框体内的通信电路。(发明效果)根据该发明，读写器的天线和所述天线构成的角度在0° 90°的范围内，交链线圈导体的彼此相反的方向的磁通量不相等，即不会互相抵消磁通量，能够在0° 90°的范围或者这以上的范围内稳定地进行通信。此外，通过磁性体粉和树脂材料的混合物、或者被划分成小片的烧结磁性体构成所述磁性体薄片，从而能够使天线线圈整体具备柔软性，能够以高的自由度组装到便携终端等组装对象的电子设备框体内。
图I是表示改变了与专利文献I示出的天线相同的天线、和读写器的天线所构成的角度时的交链天线的线圈的磁通量的图。图2(A)是第I实施方式所涉及的天线101的俯视图，图2(B)是天线101的主视图。图3(A)是表示天线线圈21的构成要素、即磁性体薄片I和挠性基板10的结构的俯视图，图3(B)是向挠性基板10插入磁性体薄片I而构成的天线线圈的俯视图，图3(C)是天线线圈21的主视图。图4是在支承台13上粘贴了天线线圈21的状态下的主视图。图5是示意性表示改变了在框体内容纳了第I实施方式所涉及的天线的便携终端相对读写器侧天线30仰起的角度Θ时的、通过天线线圈的磁通量的情况的图。图5(A)是Θ = -45°时的磁通量的路径，图5(B)是Θ =0°时的磁通量的路径，图5(C)是Θ =45°时的磁通量的路径。图6是示意性表示改变了在框体内容纳了第2实施方式所涉及的天线的便携终端相对读写器侧天线30仰起的角度Θ时的、通过天线线圈的磁通量的情况的图。图6(A)是θ=0°时的磁通量的路径，图6(B)是Θ =45°时的磁通量的路径，图6(C)是Θ =90°时的磁通量的路径。图7是表示便携终端相对读写器所仰起的角度Θ与最大通信距离之间关系的图。图8(A)是第3实施方式所涉及的天线中使用的天线线圈所具备的磁性体薄片I和挠性基板10的俯视图，图8(B)是第3实施方式所涉及的天线线圈23的俯视图。 图9 (A)是第4实施方式所涉及的天线线圈所具备的磁性体薄片I和挠性基板10的俯视图，图9(B)是第4实施方式所涉及的天线线圈24的俯视图。图10是第5实施方式所涉及的两个天线的主要部分的主视图。图11 (A)是表示第6实施方式所涉及的天线和便携终端的结构的剖视图，图11 (B)是图Il(A)的部分放大图。
具体实施例方式《第I实施方式》參照各
第I实施方式所涉及的天线的结构。图2(A)是第I实施方式所涉及的天线101的俯视图。天线101具备天线线圈21、支承该天线线圈21的支承台13、和矩形板状的电路基板20。图2(B)是所述天线101的主视图。天线线圈21和支承台13配置在电路基板20的ー个边附近。图3㈧是天线线圈21的构成要素、即磁性体薄片I和挠性基板10的结构的俯视图，图3(B)是向挠性基板10插入磁性体薄片I而构成的天线线圈的俯视图。图3(C)是天线线圈21的主视图。如图3(A)所示，在挠性基板10中形成有螺旋状的线圈导体CW。此外，在挠性基板10中，在线圈导体CW的卷绕中心部具备开ロ AP。线圈导体CW中的第I导体部分11和第2导体部分12被配置成夹着开ロ AP而对置。线圈导体CW中的靠近磁性体薄片I的第I主面SI的第I导体部分11、和靠近磁性体薄片I的第2主面S2的第2导体部分12在磁性体薄片I的厚度方向上位于不重叠的位置，与第I导体部分11相比第2导体部分12配置在更偏靠电路基板20的ー边的位置。磁性体薄片I是铁氧体粉等磁性体粉和树脂材料的混合物成形为矩形板状的薄片，或者是被划分成小片的烧结磁性体成形为矩形板状的薄片。该磁性体薄片I被设置成贯通挠性基板10的开ロ AP的状态。在该状态下，构成具备了磁性体薄片I和线圈导体CW的天线线圈21。在图2中，在电路基板20中形成了展宽为面状的接地电极。如图2所示，将天线线圈21配置成磁性体薄片I的第I主面SI对着电路基板20侧。另外，天线101容纳在便携终端的框体内，但是在图2中是以卸下框体的状态表示的。图4是在支承台13上粘贴了天线线圈21的状态下的主视图。支承台13是底面为梯形的柱状体，沿着以该支承台13的钝角相交的两个面，通过双面粘结片等粘贴天线线圈21。因此，在构成天线线圈21的磁性体薄片I和挠性基板10中，第2导体部分12的形成区域保持向靠近电路基板20的方向弯曲的状态。另外，将在支承台13上粘贴了天线线圈21的単元安装到电路基板20。天线线圈21的线圈导体的两端与电路基板上的规定的端子电极连接。对于该连接结构，将省略图示。图5是示意性表示改变了在框体内容纳了第I实施方式所涉及的天线的便携终端相对读写器侧天线30仰起的角度Θ时的、通过天线线圈的磁通量的情况的图。图5中的箭头线示意性地表示磁通量的路径。图5 (A)是Θ = -45°时的磁通量的路径，图5 (B)是Θ = 0°时的磁通量的路径， 图5 (C)是Θ =45°时的磁通量的路径。在Θ =-45°时，读写器的磁通量MFf透过磁性体薄片1，并与包括第I导体部分11和第2导体部分12的线圈交链。在Θ = 0°时，读写器的磁通量MFf也透过磁性体薄片1，并与包括第I导体部分11和第2导体部分12的线圈交链。在Θ = 45°时，读写器的磁通量MFf也从线圈导体的卷绕中心部CC进入，并从第2导体部分12靠近的ー侧的磁性体薄片I的端部(图5(C)中的左端侧)AE2穿出。该磁通量MFf与线圈在正方向上交链。即，磁性体薄片I的靠近第2导体部分12的区域向靠近电路基板20的方向弯曲，因此磁通量MFf从线圈导体的卷绕中心部CC进入，并从磁性体薄片I的端部AE2穿出。另ー方面，读写器的磁通量MFr的一部分经过磁性体薄片I从其端部AE2向另ー端部AEl方向、或者向线圈导体的卷绕中心部CC方向穿出。S卩，磁通量MFr的一部分在逆方向上交链线圏。但是，由于端部AE2的附近不存在电路基板20，因此磁通量MFr的大部分直接通过电路基板20侧。S卩，磁性体薄片I的端部AE2附近的磁通量MFr的一部分只从端部AE2向磁性体薄片I进入。因此，在所述逆方向上交链的磁通量的强度不会成为问题。此外，由于偏靠电路基板20的一个边而配置天线线圈21的第2导体部分12，因此由电路基板20屏蔽想要在逆方向上交链线圈的磁通量。即，若磁通量通过电路基板20，则由此在电路基板的电极(接地电极等平面导体)中感应出涡流，涡流产生逆方向的磁通量。因此，因电路基板20，磁通量被削弱(被屏蔽)。通过该作用，在逆方向上交链线圈的磁通量被抑制地比在正方向上交链线圈的磁通量更充分。由此，无论便携终端相对读写器侧天线30仰起的角度Θ为-45° 45°中的哪ー个角度，都不会产生电动势为O的状況。《第2实施方式》图6是示意性表示改变了在框体内容纳了第2实施方式所涉及的天线102的便携終端相对读写器侧天线30仰起的角度Θ时的、通过天线线圈的磁通量的情况的图。图6中的箭头线示意性表示磁通量的路径。在第I实施方式中，作为支承台使用了底面为梯形的柱状体，但是在第2实施方式中，在具有正交的两个平面的支承台14上粘贴了天线线圈22。因此，磁性体薄片I是被弯曲成直角的形状。图6⑷是Θ =0°时的磁通量的路径，图6(B)是Θ =45°时的磁通量的路径，图6 (C)是Θ =90°时的磁通量的路径。在Θ =0°时，读写器的磁通量MFf的一部分透过磁性体薄片1，并与包括第I导体部分11和第2导体部分12的线圈交链。在Θ = 45°时，读写器的磁通量MFf的一部分也透过磁性体薄片1，并与包括第I导体部分11和第2导体部分12的线圈交链。在Θ =90°时，读写器的磁通量MFf的一部分也透过磁性体薄片1，并与包括第I导体部分11和第2导体部分12的线圈交链。此外，磁通量MFf的一部分不与线圈交链，而只通过磁性体薄片I。并且，读写器的磁通量MFr的一部分从磁性体薄片I的图中的左端 进入，在逆方向上交链线圏。通过与该磁通量MFr的交链，使得线圈中产生的电动势降低。图7是表示便携终端相对读写器所仰起的角度Θ与最大通信距离之间关系的图。在此，特性线A是具备了第2实施方式所涉及的天线线圈22的天线的特性，特性线B是用于比较対照的天线的特性。比较对照的天线是未设置支承台并在电路基板上平行地配置了天线线圈22整体的天线。在未设置支承台并在电路基板上平行地配置了天线线圈22整体的天线中，便携終端相对读写器所仰起的角度Θ在50°附近时，最大通信距离最短。相对于此，在第2实施方式所涉及的天线中，便携终端相对读写器所仰起的角度Θ在0°至90°的范围内吋，不会产生最大通信距离的低谷。因此，可在宽的角度范围内确保较大的最大通信距离。《第3实施方式》图8(A)是第3实施方式所涉及的天线中使用的天线线圈所具备的磁性体薄片I和挠性基板10的俯视图，图8(B)是第3实施方式所涉及的天线线圈23的俯视图。与图3所示的天线线圈21的不同点在干，磁性体薄片I的一端形成得比其他部分粗。通过使用这种形状的磁性体薄片1，能够使通过磁性体薄片I的磁通量变强，且能够加强与作为通信对象的天线的磁场耦合，可通信最长距离变长等能提高通信性能。特别是，通过使靠近磁性体薄片I的第I导体部分11的部分设置得比其他部分粗，从而提高电路基板的端部附近的集磁效果，并进一步提高通信性能。另外，在图8所示的天线线圈23中，磁性体薄片I的一端部的整体形成得较宽(粗)，但是该部分也可以是越往外侧越宽的梯形状。此外，也可以是从磁性体薄片I的中央向两端部宽度都变宽的蝶形状。《第4实施方式》图9 (A)是第4实施方式所涉及的天线线圈所具备的磁性体薄片I和挠性基板10的俯视图，图9(B)是第4实施方式所涉及的天线线圈24的俯视图。该天线线圈24具备矩形板形状的磁性体薄片I、和形成了线圈导体的挠性基板10。与图8(B)所示的天线线圈22的不同点在于磁性体薄片I的结构。图9 (A)所示的磁性体薄片I预先将利用薄膜层压了以栅格状刻上痕迹的平板状铁氧体的两面后的薄片划分成了多个小片。图9中的由虚线划分的部分表示烧结磁性体的小片。通过采用这种结构，磁性体薄片I整体具有柔软性。因此，能够容易沿着支承台的面配置该天线线圈23。此外，例如，能够沿着便携终端的框体的内表面设置该天线线圈23。因此，容易组装到各种形状的框体内。《第5实施方式》图10是第5实施方式所涉及的两个天线的主要部分的主视图。如图10所示，也可以在具有曲面的支承台15上粘贴天线线圈21。《第6实施方式》图11 (A)是表示第6实施方式所涉及的天线21和便携终端201的结构的剖视图。图Il(B)是图Il(A)的部分放大图。该便携终端201的框体由绝缘性的表面侧框体41F和背面侧框体41B构成。在表面侧设有显示部(液晶显示面板)44和按键输入部45。在背面侧设有电池组43。
便携终端201在背面侧框体41B的内表面沿着其内表面形状粘贴了天线21。例如，经由双面粘结片进行粘贴。该天线21的结构和第I实施方式所示的天线21的结构相同。在由表面侧框体41F和背面侧框体41B构成的框体的内部容纳了电路基板20。在该电路基板20中突出设置了针脚端子42。天线I的挠性基板10中形成的端子电极与针脚端子42抵接。经由该针脚端子42，天线21与电路基板上的通信电路电连接。另外，在电路基板20的内部形成了接地电极GND。由此，天线21除了可以在电路基板中安装以外，还可以安装在框体中。而且，可以根据框体的曲面而以弯曲状态支承磁性体薄片I和挠性基板10。《其他实施方式》在以上所示的各实施方式中，示出了基板的接地电极为平面导体的例子，但是也可以将配置在液晶显示面板的背面的屏蔽板、形成于框体的内表面的导体膜或导体箔、以及电池组作为平面导体来构成天线。此外，在以上所示的各实施方式中，在框体的内部或内表面配置了天线，但是也可以沿着框体的外表面配置天线。此时，只要将天线的挠性基板的一部分引入框体内从而与框体内的电路基板电连接即可。符号说明AP…开ロCC…卷绕中心部CW…线圈导体MFf、MFr …磁通量SI…磁性体薄片的第I主面S2…磁性体薄片的第2主面I…磁性体薄片10…挠性基板Il-H I导体部分12…第2导体部分13、14、15 …支承台20…电路基板
21 24…天线线圈30…读写器侧天线41F…表面侧框体41B…背面侧框体42…针脚端子43…电池组44…显示部
45…按键输入部101、102 …天线[O川]2(Π…便携终端
权利要求
1.一种天线，具备包括板状的磁性体薄片和卷绕于该磁性体薄片的线圈导体而构成的天线线圈、以及具有该天线线圈的框体，其中， 所述磁性体薄片的第I主面朝向所述框体的上表面方向， 所述天线线圈配置在所述框体的端部附近， 所述线圈导体中的靠近所述磁性体薄片的第I主面的第I导体部分、和靠近所述磁性体薄片的第2主面的第2导体部分在所述磁性体薄片的厚度方向上位于不重叠的位置， 与第I导体部分相比，第2导体部分配置在更偏靠所述框体的所述端部的位置， 所述磁性体薄片的靠近所述第2导体部分的区域向所述框体的上表面方向弯曲。
2.根据权利要求I所述的天线，其中， 在所述磁性体薄片的第I主面侧具备平面导体。
3.根据权利要求I或2所述的天线，其中， 所述线圈导体在挠性基板的ー个面形成为螺旋状，所述挠性基板在所述线圈导体的形成位置处具备开ロ，所述磁性体薄片被插入到所述开ロ。
4.根据权利要求I至3任一项所述的天线，其中， 所述磁性体薄片是成形为薄片状的、磁性体粉和树脂材料的混合物、或者被划分为多个小片的烧结磁性体。
5.根据权利要求I至4任一项所述的天线，其中， 所述磁性体薄片的偏靠所述框体的所述端部的部分的宽度比其他部分的宽度粗。
6.根据权利要求3至5任一项所述的天线，其中， 所述天线线圈配置在保持所述磁性体薄片和所述挠性基板的形状的支承台。
7.根据权利要求I至6任一项所述的天线，其中， 所述天线线圈安装在设于所述框体内的电路基板。
8.一种便携終端，具备权利要求I至7任一项所述的天线、和被容纳在所述框体内且使用所述天线进行通信的通信电路。
全文摘要
本发明提供一种抑制了依赖与读写器的读取面所构成的角度的通信性能的劣化的天线及具备了该天线的便携终端。在挠性基板(10)中形成有矩形螺旋状的线圈导体。挠性基板(10)在线圈导体的卷绕中心部具备开口。磁性体薄片(1)贯通挠性基板(10)的开口。天线线圈(21)配置在电路基板(20)的端部附近。线圈导体中的第1导体部分(11)和第2导体部分(12)配置在夹着开口而对置的位置。磁性体薄片(1)的靠近第2导体部分(12)的区域向靠近电路基板(20)的方向弯曲。
文档编号H01Q7/06GK102687338SQ201080050258
公开日2012年9月19日 申请日期2010年11月22日 优先权日2009年12月24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