专利名称：天线装置、通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及装入电子设备并能够接收从发送器发送的磁场而进行通信的天线装置和通信装置。本申请以2010年3月31日在日本申请的日本专利申请号特愿2010-082037和2011年3月28日在日本申请的日本专利申请号特愿2011-070666为基础而主张优先权，通过参照这些申请而将其援用至本申请中。
背景技术：
在便携电话机等电子设备中，为了搭载近距离非接触通信的功能，使用RFID(Radio Frequency Identification :射频识别)用的天线模块。
该天线模块利用电感耦合来与搭载于读写器等发送器的天线线圈进行通信。即，该天线模块能够通过天线线圈接收来自读写器的磁场，从而驱动将磁场变换成电力并作为通信处理部而起作用的1C。天线模块为了可靠地进行通信，有必要由天线线圈接收来自读写器的某个值以上的磁通量。因此，在现有示例所涉及的天线模块中，在便携电话机的壳体设有环形线圈，由该线圈接收来自读写器的磁通量。可是，装入便携电话机等电子设备的天线模块，由于设备内部的基板或电池组等的金属接收来自读写器的磁场而产生的涡电流导致来自读写器的磁通量被反弹，因而到达环形线圈的磁通量变少。这样，由于到达环形线圈的磁通量变少，因而天线模块为了收集必要的磁通量而需要某一程度的大小的环形线圈，进而，还需要使用磁性片来增加磁通量。如上所述，流动于便携电话机等电子设备的基板的涡电流导致来自读写器的磁通量被反弹，但在电子设备的壳体表面，存在朝向基板的面方向的磁场的分量，在专利文献I中，提出了通过接收该分量来作为天线而起作用的装置。具体而言，在专利文献I中，提出了为了减少线圈的占有面积而将线圈缠绕于铁氧体磁心的天线构造。专利文献I :日本特开2008 - 35464号公报。
发明内容
如上所述，由于便携电话机等电子设备使用基板等导电性比较良好的部件，因而在接收磁场的基板产生涡电流，由此，将磁场反弹。例如，如果考虑到便携电话机的壳体表面，则来自读写器的磁场处于壳体表面的外周部分强而壳体表面的正中附近弱的倾向。在使用通常的环形线圈的天线的情况下，环形线圈的开口部位于不太能够接收通过上述的壳体表面的外周部分的磁场的便携电话机的中央部分。因此，使用通常的环形线圈的天线，接收磁场的效率变差。另外，在将专利文献I所记载的将线圈缠绕于铁氧体磁心并将该线圈装入便携电话机的天线构造中，由于铁氧体磁心的剖面成为收集磁通量的面积，因而铁氧体磁心的厚度需要成为例如Imm以上，而便携电话机的壳体成为比较厚的构造。因此，在比较薄型的便携电话机中，是难以安装于内部的构造。另外，在将该天线模块装入折叠式的便携电话机搭载的液晶显示器的背侧的情况下，由于仍然需要较薄，因而在专利文献I所记载的天线构造中，难以确保空间。本发明是鉴于这样的实际情况而提出的，其目的在于，提供能够维持通信特性并同时在装入电子设备时谋求电子设备的壳体的小型化、薄型化的天线装置和通信装置。为了解决上述的课题，本发明在装入电子设备并能够接收从发送器发送的磁场而进行通信的天线装置中，包括配置在与电子设备的发送器对置的壳体面的外周部并与发送器电感耦合的天线线圈；以及将从发送器发送的磁场引入天线线圈的磁性片，其特征在于，以满足在壳体面的中心侧磁性片比天线线圈更位于发送器侧的配置条件和在壳体面的外周侧天线线圈比磁性片更位于发送器侧的配置条件中的至少任一个配置条件的方式，天线线圈和磁性片互相重叠。另外，本发明在装入电子设备并能够接收从发送器发送的磁场而进行通信的通信装置中，包括配置在与电子设备的发送器对置的壳体面的外周部并与发送器电感耦合的 天线线圈；将从发送器发送的磁场引入天线线圈的磁性片；以及由流动于天线线圈的电流驱动并在与发送器之间进行通信的通信处理部，其特征在于，以满足在壳体面的中心侧磁性片比天线线圈更位于发送器侧的配置条件和在壳体面的外周侧天线线圈比磁性片更位于发送器侧的配置条件中的至少任一个配置条件的方式，天线线圈和磁性片互相重叠。本发明以满足在壳体面的中心侧磁性片比天线线圈更位于发送器侧的配置条件和在壳体面的外周侧天线线圈比磁性片更位于发送器侧的配置条件中的至少任一个配置条件的方式，天线线圈和磁性片互相重叠。这样配置磁性片，由此，本发明能够在通过将与发送器对置的电子设备的壳体面的外周部所产生的磁通量效率良好地引入天线线圈而维持通信特性的同时，通过将天线线圈配置于外周部而在装入电子设备时谋求电子设备的壳体的小型化、薄型化。
图I是用于对装入有应用了本发明的通信装置的无线通信系统的构成进行说明的图。图2是用于对配置于便携电话机的壳体内部的通信装置的构成进行说明的图。图3A是第I实施例所涉及的天线基板的立体图，图3B是第I实施例所涉及的天线基板的剖面图。图4A是第I比较例所涉及的天线基板的立体图，图4B是第I比较例所涉及的天线基板的剖面图。图5是示出关于第I实施例所涉及的通信装置和第I比较例所涉及的通信装置的通信特性的测定结果的图。图6A是第2比较例所涉及的天线基板的立体图，图6B是第2比较例所涉及的天线基板的剖面图。图7是示出关于第I实施例所涉及的通信装置和第2比较例所涉及的通信装置的通信特性的测定结果的图。图8是在第2实施例所涉及的通信装置中将天线线圈的匝数设为8、将与外周边正交的宽度W设为10[_]、将沿着外周边的长度设为L[mm]并将磁性片插入天线线圈的中心部分的天线基板的立体图。图9是用于对第3比较例所涉及的通信装置的构成进行说明的图。图10是用于对通过使天线线圈的一个边的长度L的值变化而使天线线圈的面积变化时的通信特性的变化进行说明的图。图IlA是第3实施例所涉及的天线基板的立体图，图IlB是第3实施例所涉及的天线基板的剖面图。图12A是第4实施例所涉及的天线基板的立体图，图12B是第4实施例所涉及的天线基板的剖面图。图13是用于对使读写器和便携电话机的距离变化时的读写器和各通信装置的通信特性进行说明的图。 图14A是示出重叠于第5实施例所涉及的天线基板的导电板的构成的图，图14B是示出第5实施例所涉及的天线基板的立体图。图15A是用于说明第5实施例所涉及的天线线圈的电阻值的特性的图，图15B是用于说明第5实施例所涉及的天线线圈的电感的特性的图。图16是用于说明第5实施例所涉及的天线线圈的Q值的特性的图。图17A是示出重叠于第4比较例所涉及的天线基板的导电板的构成的图，图17B是示出第4比较例所涉及的天线基板的立体图。图18A是示出重叠于第5比较例所涉及的天线基板的导电板的构成的图，图18B是示出第5比较例所涉及的天线基板的立体图。图19A是用于说明第5实施例所涉及的天线线圈的电阻值的特性的图，图19B是用于说明第5实施例所涉及的天线线圈的电感的特性的图。图20是用于说明第5实施例所涉及的天线线圈的Q值的特性的图。图21是用于对与导电板的形状的变化相应的第5实施例所涉及的天线线圈的通信特性的变化进行说明的图。图22A是示出与导电板的形状的变化相应的第5实施例所涉及的天线线圈的Q值的图，图22B是示出与导电板的形状的变化相应的第5实施例所涉及的天线线圈的耦合系数的图。图23是用于对第5实施方式所涉及的天线基板的具体的配置进行说明的图。图24A是用于对安装于容纳用的盖的面的第5实施方式所涉及的天线基板的构成进行说明的图，图24B是用于对形成于第5实施方式所涉及的天线基板的端子部的构成进行说明的图。图25A是示出第6实施例所涉及的通信装置和读写器的位置关系的图，图25B是第6实施例所涉及的通信装置涉及的天线基板的剖面图。图26是示出在天线基板的中央部设有阶梯部而使天线线圈插入两面水平的磁性片之间的构造的通信装置的图。图27A是示出使天线基板的厚度一定并使磁性片的厚度变化时的第6实施例所涉及的通信装置的耦合系数的图，图27B是示出使磁性片的厚度一定并使天线基板的厚度变化时的第6实施例所涉及的通信装置的耦合系数的图。
图28是示出将天线基板和磁性片的合计的厚度设为O. 3mm、0. 4mm、0. 5mm的3个种类的具体示例中的使第6实施例所涉及的天线线圈的导线厚度变化时的耦合系数的图。图29是示出将天线基板和磁性片的合计的厚度设为O. 3mm、0. 4mm、0. 5mm的3个种类的具体示例中的使第6实施例所涉及的天线线圈的导线厚度变化时的Q值的图。图30是示出将天线基板和磁性片的合计的厚度设为O. 3mm、0. 4mm、0. 5mm的3个种类的具体示例中的使第6实施例所涉及的天线线圈的导线厚度变化时的耦合系数和Q值的乘法值的图。图31A是示出配置于外周边130d侧的外周部的天线基板的图，图31B是示出配置于另一外周边130b侧的外周部的天线基板的图，图31C是示出配置于另一外周边130a侧的外周部的天线基板的图，图31D是示出配置于另一外周边130c侧的外周部的天线基板的图。图32是用于对使装入有通信装置的便携电话机和读写器的相对的位置变化时的 通信灵敏度的变化进行说明的图。图33A是示出配置于外周边130b、130d侧的外周部的2个天线基板的图，图33B是示出配置于外周边130a、130c侧的外周部的2个天线基板的图。图34A是示出配置于外周边130a、130b、130d侧的外周部的3个天线基板的图，图34B是示出配置于外周边130a、130c、130d侧的外周部的2个天线基板的图。图35是示出配置于外周边130a、130b、130c、130d侧的外周部的4个天线基板的图。
具体实施例方式以下，参照附图，对用于实施本发明的方式详细地进行说明。此外，当然，本发明不仅仅限定于以下的实施方式，在不脱离本发明的要旨的范围内，能够进行各种变更。应用本发明的通信装置是装入电子设备并能够接收从发送器发送的磁场而进行通信的装置，例如装入如图I所示的RFID (Radio Frequency Identification :射频识别)用的无线通信系统100来使用。无线通信系统100由应用本发明的第I实施例所涉及的通信装置I和进行对通信装置I的接入的读写器120构成。在此，通信装置I和读写器120配置为在三维正交坐标系xyz的xy平面互相对置。读写器120具备天线121，作为对在xy平面互相对置的通信装置I沿z轴方向发送磁场的发送器而起作用，具体而言，朝向通信装置I发送磁场；和控制基板122，与经由天线121而电感耦合的通信装置I进行通信。S卩，读写器120配设有与天线121电连接的控制基板122。在该控制基板122，安装有由一个或多个集成电路芯片等电子零件构成的控制电路。该控制电路基于从通信装置I接收的数据而实行各种处理。例如，控制电路，在对通信装置I发送数据的情况下，将数据编码，基于经编码的数据，调制既定频率(例如，13. 56MHz)的载波，放大经调制的调制信号，由经放大的调制信号驱动天线121。另外，控制电路，在从通信装置I读出数据的情况下，放大由天线121接收的数据的调制信号，将经放大的数据的调制信号解调，将经解调的数据解码。此外，在控制电路中，使用一般的读写器所使用的编码方式和调制方式，例如，使用曼彻斯特编码方式和ASK (Amplitude Shift Keying :幅移键控)调制方式。通信装置I装入配置为在xy平面与例如读写器120对置的便携电话机130的壳体131的内部，具备天线基板11，安装有能够在与所电感耦合的读写器120之间进行通信的天线线圈Ila ;和通信处理部12，由流动于天线线圈Ila的电流驱动，在与读写器120之间进行通信。在天线基板11，安装有通过对例如柔性扁平电缆等可挠性的导线进行构图处理等而形成的天线线圈Ila和将天线线圈Ila与通信处理部12电连接的端子部lib。如果天线线圈Ila接收从读写器120发送的磁场，则与读写器120通过电感耦合而磁耦合，接收经调制的电磁波，经由端子部Ilb而将接收信号供给至通信处理部12。通信处理部12由流动于天线线圈Ila的电流驱动，在与读写器120之间进行通信。具体而言，通信处理部12将所接收的调制信号解调，将经解调的数据解码，将经解码的 数据写入该通信处理部12所具有的内部存储器。另外，通信处理部12从内部存储器读出发送至读写器120的数据，将所读出的数据编码，基于经编码的数据而调制载波，经由通过电感耦合而磁耦合的天线线圈Ila而将经调制的电波发送至读写器120。<第I实施方式>
在由如以上那样的构成组成的无线通信系统100中，以下，首先，作为第I实施方式，对第I实施例所涉及的通信装置I的构成进行说明。第I实施例所涉及的通信装置1，出于维持与读写器120之间的通信特性并同时在装入便携电话机130等电子设备时实现该电子设备的小型化、薄型化的观点，例如在如图2所示的三维正交坐标系xyz的zy平面上，配置于便携电话机130的壳体131内的基板132上。在图2中，在便携电话机130的壳体131内的基板132的一部分的区域，配置有用于覆盖用于驱动便携电话机130的电池组的磁性片133。通信装置I的天线线圈11a，为了维持与读写器120的通信特性，优选配置于来自读写器120的磁场的强度强的地方。在此，便携电话机130的基板132由于导电性比较良好，因而如果从外部施加交流磁场，则产生涡电流，将磁场反弹。如果调查这样的从外部施加交流磁场时的磁场分布，则作为配置为与读写器120对置的便携电话机130的壳体131的面的外周边的4个外周边130a、130b、130c、130d的磁场强。利用这样的便携电话机130的壳体131内部的磁场强度的特性，如图2所示，通信装置I配置于上述的磁场强的外周边130a、130b、130c、130d中的外周边130d侧的外周部134。这样，通信装置I能够配置于便携电话机130的基板132上的磁场强度比较强的部位。对于配置有通信装置I的外周部134的磁场，基板132的面方向的磁场分量，具体而言，从基板132的中央部132a向外周边130d的y轴方向的分量大。通信装置I为了使这样的从基板132的中央部132a向外周边130d的分量效率良好地引入天线线圈11a，具备如图3A和图3B所示地配置的与天线线圈Ila重叠的磁性片13。在此，图3A是在xy平面上插入有磁性片13的天线基板11的立体图，图3B是在xy平面上插入有磁性片13的天线基板11的剖面图。此外，在图3A和图3B所示的通信装置I中，将天线线圈Ila的匝数设为I。如图3B所示，在通信装置I中，磁性片13插入形成于天线基板11上的天线线圈Ila的中心部分11c，从而在基板132的中央部132a侧，配置为磁性片13比天线线圈Ila更位于读写器120侧，在基板132的外周边130d侧，配置为天线线圈Ila比磁性片13更位于读写器120侧。在此，天线基板11如上所述地使用柔性印刷基板或刚性印刷基板等，尤其是，通过使用柔性印刷基板，从而能够在天线线圈Ila的中央部容易地形成切入部，能够将磁性片13容易地插入该切入部。这样，通信装置1，出于容易将磁性片13插入天线基板11的观点，优选使用柔性印刷基板以作为天线基板11。即，通过使用柔性印刷基板，从而能够容易地制造该通信装置I。这样，通信装置1，在基板132的中央部132a侦彳，配置为磁性片13比天线线圈Ila更位于读写器120侧，在基板132的外周边130cH则，配置为天线线圈Ila位于读写器120侦牝由此，如从例如与如下的第I、第2比较例相比较时的性能评价显而易见的，能够使在外周部134产生的磁场效率良好地引入天线线圈11a。 作为第I比较例，参照图4A和图4B，对配置于便携电话机的基板232上的通信装 置200的构成进行说明。图4A是在xy平面上配置有磁性片213的天线基板211的立体图，图4B是在xy平面上配置有磁性片213的天线基板211的剖面图。此外，在图4A和图4B所示的通信装置200中，与图3A和图3B所示的第I实施例所涉及的通信装置I同样地，将天线线圈211a的匝数设为1，由天线尺寸等设计条件决定的天线的特性也与通信装置I 一致。如图4B所示，在比较例所涉及的通信装置200中，与本实施方式所涉及的通信装置I同样地，将磁性片插入天线基板的中心部，但插入的方向不同。即，将通信装置200所涉及的磁性片13插入，从而在基板232的中央部232a侧，配置为天线线圈211a位于读写器侧，在基板232的外周侧232b，配置为磁性片213比天线线圈211a更位于读写器侧。在图5中示出关于第I实施例所涉及的通信装置I和第I比较例所涉及的通信装置200的通信特性的测定结果。图5示出使读写器和便携电话机的距离变化时的读写器和通信装置1、200的耦合系数。在此，所谓耦合系数，是示出(互感/ ^夭线线圈的电感x读写器线圈的电感))的值，是用作用于评价通信特性的指标的值。另外，作为第2比较例，参照图6A和图6B，对配置于便携电话机的基板332上的通信装置300的构成进行说明。图6A是在xy平面上配置有磁性片313的天线基板311的立体图，图6B是在xy平面上配置有磁性片313的天线基板311的剖面图。此外，在图6A和图6B所示的通信装置300中，与图3A和图3B所示的实施例所涉及的通信装置I同样地，将天线线圈311a的匝数设为1，由天线尺寸等设计条件决定的天线的特性也与通信装置I一致。如图6B所示，在第2比较例所涉及的通信装置300中，外周侧和内周侧无区别地以天线线圈311a比磁性片313更接近读写器的方式将磁性片313配置在与天线线圈311a重叠的位置。在图7中示出关于第I实施例所涉及的通信装置I和第2比较例所涉及的通信装置300的通信特性的测定结果。图7示出使读写器和便携电话机的距离变化时的读写器和通信装置1、300的耦合系数。如从图5和图7的测定结果显而易见的，第I实施例所涉及的通信装置1，与比较例所涉及的通信装置200、300相比，耦合系数大。此外，在图5和图7中，通信装置I的耦合系数的变化不同，这起因于天线尺寸等设计条件不同。如从如以上那样的图5和图7的测定结果显而易见的，本实施例所涉及的通信装置I，与比较例所涉及的通信装置200、300相比，耦合系数大。如从这样的性能评价显而易见的，通信装置1，在基板132的中央部132a侧，配置为磁性片13比天线线圈Ila更位于读写器120侧，在基板132的外周边130d侦彳，配置为天线线圈Ila比磁性片13更位于读写器120侧，由此，能够使在外周部134产生的磁场效率良好地引入天线线圈11a。这样能够使在外周部134产生的磁场效率良好地引入天线线圈11a，是因为通过如上所述地配置磁性片13，使得从基板132的中央部132a向外周边130d的磁场分量效率良好地通过天线线圈Ila的开口部。另外，应用本发明的通信装置，由于能够使在外周部产生的磁场效率良好地引入 天线线圈，因而如从例如与如下的第3比较例的性能评价显而易见的，即使天线线圈的面积小，也得到高的通信特性，作为结果，能够谋求装入有该通信装置的便携电话机的小型化、薄型化。作为第I实施方式，第2实施例所涉及的通信装置2，如图8所示，磁性片23插入形成于天线基板21上的天线线圈21a的中心部分21c，从而在基板132的中央部132a侧，配置为磁性片23比天线线圈21a更位于读写器侧，在基板132的外周边130d侧，配置为天线线圈21a比磁性片23更位于读写器侧。另外，规定通信装置为2将天线线圈21a的匝数设为8、将与外周边230d正交的宽度W设为10 [mm]、将沿着外周边230d的长度设为L[mm]。第3比较例所涉及的通信装置400，如图9所示，在便携电话机的基板401上的用于覆盖电池组的除了磁性片402以外的区域配置有天线线圈400a，将天线线圈400a的匝数设为4，将开口部的形状设为纵横22[mm] X45[mm]。在图10中示出关于第2实施例所涉及的通信装置2和第3比较例所涉及的通信装置400的通信特性的测定结果。图10示出使由WXL规定的天线线圈Ila的开口部的面积变化时的读写器和通信装置2、400的耦合系数。如从图10显而易见的，通信装置2，如果天线的面积为约300 [mm2]以上，则能够得到与通信装置400同等的通信特性。即，通信装置2，即使与通信装置400相比，天线线圈的开口部的面积较小，也能够得到同等的通信特性。这样，通信装置2配置于外周部134，由此，即使使用开口部的面积比较小的天线线圈21a，也能够实现与第3比较例所涉及的通信装置400同等的通信特性。所以，通信装置2能够维持通信特性并同时使便携电话机130的基板132上的占有面积更小，作为结果，能够谋求便携电话机130的小型化、薄型化。如以上那样，以满足在壳体面的中心侧磁性片比天线线圈更位于读写器侧的配置条件和在壳体面的外周侧天线线圈比磁性片更位于读写器侧的配置条件的方式，通信装置I、2将磁性片和天线线圈互相重叠。通过这样地配置磁性片，从而通信装置1、2能够通过将在与读写器对置的便携电话机等电子设备的壳体面的外周部产生的磁通量效率良好地引入天线线圈而维持通信特性并同时减小电子设备内的空间，因而能够谋求电子设备的壳体的小型化、薄型化。此外，应用本发明的通信装置，即使配置为将磁性片重叠于配置在与读写器对置的壳体面的外周部的天线线圈中，具体而言，如图11A、图IlB以及图12A、图12B所示，壳体面的中心侧或外周侧的一方，也能够维持通信特性并同时谋求电子设备的壳体的小型化、
薄型化。作为第I实施方式，第3实施例所涉及的通信装置3，如图IlA所示，与上述的第1、2实施例所涉及的通信装置1、2同样地，在基板132配置于外周边130d侧的外周部134。另外，图IlB是配置有磁性片33的天线基板31的剖面图。此外，在图IlB所示的通信装置I中，将天线线圈31a的匝数设为I。如图IlB所示，磁性片33，在基板132的中央部132a侦彳，配置为比天线线圈31a更 位于读写器侧。另外，作为第I实施方式，第4实施例所涉及的通信装置4，如图12A所示，与上述的第1、2实施例所涉及的通信装置1、2同样地，在基板132配置于外周边130d侧的外周部134。另外，图12B是配置有磁性片43的天线基板41的剖面图。此外，在图12B所示的通信装置4中，将天线线圈41a的匝数设为I。如图12B所示，磁性片43，在基板132的外周边130cH则，配置为天线线圈41a位于读写器侧。关于第3、4实施例所涉及的通信装置3、4的通信特性，参照第I实施例所涉及的通信装置I和第2比较例所涉及的通信装置300的通信特性，在图13中示出测定结果。图13示出使读写器和便携电话机的距离变化时的读写器和各通信装置的耦合系数。如从图13的测定结果显而易见的，第3、第4实施例所涉及的通信装置3、4，与第I实施例所涉及的通信装置I相比，通信特性差，但与比较例所涉及的通信装置300相比，耦合系数大。从该结果显而易见的，应用本发明的通信装置，通过满足在基板132的中央部132a侧磁性片33比天线线圈31a更位于读写器侧的配置条件和在基板132的外周边130d侧天线线圈41a比磁性片43更位于读写器侧的配置条件中的至少一个条件，从而能够使在外周部134产生的磁场效率良好地引入天线线圈。所以，在应用本发明的通信装置中，配置为将磁性片与配置在与读写器对置的壳体面的外周部的天线线圈中的壳体面的中心侧和外周侧中的至少一个重叠，由此,能够维持通信特性并同时谋求电子设备的壳体的薄型化。〈第2实施方式>
另外，应用本发明的通信装置，作为第2实施方式，例如，如图14A所示，在电子设备的壳体侧，具备传导率比构成壳体的金属体更高的导电板，由此，能够实现更良好的通信特性。S卩，图14A所示的第5实施例所涉及的通信装置5，与第I实施例同样地，将磁性片53插入形成于天线基板51上的天线线圈51a的中心部分51c。而且，第5实施例所涉及的通信装置5，如图14B所示，具备相对于作为配置在壳体131内部的金属板的基板132而重叠以将天线线圈51a的外周部分全部覆盖的板形状的导电板54。即，在通信装置5中，导电板54配置为抵接在基板132侧。该导电板54以与天线线圈51a绝缘的状态重叠。
由这样的构成组成的第5实施例所涉及的通信装置5，如图14B所示，磁性片53插入形成于天线基板51上的天线线圈51a的中心部分51c，从而在基板132的中央部132a侦牝配置为磁性片53比天线线圈51a更位于读写器120侧，在基板132的外周边130d侧，配置为天线线圈51a比磁性片53更位于读写器120侦U。在此，导电板54使用导电性比基板132更高的导电材料。例如，为了保护便携电话机130免受外力等，在基板132由不锈钢构成的情况下，导电板54优选将例如铜Cu的电传导率比不锈钢更好的金属部件用作导电材料。在此，便携电话机130，如果将整体看作I个金属，则考虑到电传导率比铜Cu更低，但如上所述，例如，由于在设于便携电话机130的液晶显示部的背面，为了保护液晶而装有不锈钢的板，因而在本实施例中，基板132成为大约不锈钢的程度的电传导率(I X 106s/m)。因此，通信装置5，通过作为将由电传导率比配置于天线线圈51a的周围的金属板更高的材料构成的导电板54配置于天线线圈51a和基板132之间的构成，从而如从以下的性能评价显而易见的，与不具有导电板54的构成相比，能够抑制通信特性的劣化。 在此，如果考虑实际的便携电话机130整体的导电特性，则基板132的电传导率比作为与不锈钢相对应的金属材料的电传导率的lX106s/m有时候更小有时候更大。于是，作为性能评价，对使基板132的电传导率变化的情况的通信装置5的通信特性进行评价。图15A是“Cu-all”示出通信装置5的天线线圈51a的电阻值、而“SUS”示出未经由导电板54地将天线基板51配置于基板132上的天线线圈的电阻值的图。另外，图15B是“Cu-all”示出通信装置5的天线线圈51a的电感、而“SUS”示出未经由导电板54地将天线基板51配置于基板132上的天线线圈的电感的图。如从图15A和图15B显而易见的，在“SUS”所涉及的天线线圈中，在电传导率为I X 104s/m时，电阻变得极大，伴随着不锈钢的电传导率变小，电感变大。与此相对的是，在由“Cu-all”示出的通信装置5所涉及的天线线圈51a中，相对于电传导率的变动，电阻和电感几乎不变化。另外，图16是“Cu-all”示出通信装置5的天线线圈51a的Q值、而“SUS”示出未经由导电板54地将天线基板51配置于基板132上的天线线圈的Q值的图。如从该图16显而易见的，通信装置5，通过将导电板54配置于基板132和天线基板51之间，从而与未配置导电板54的情况相比，Q值高，而且，Q值的变化小。如从该结果显而易见的，通信装置5能够维持良好的通信特性而稳定地进行动作。这样能够维持良好的通信特性而稳定地进行动作，是因为与流动于天线线圈的电流相应地，在基板132和导电板54产生涡电流，但通过由电传导率比不锈钢板更高的铜Cu等的导电板54将天线线圈Ila相对于基板132而全部覆盖，从而能够抑制由在基板132产生的涡电流消耗的热能。而且，通信装置5，如从使用以下所示的第4、5比较例所涉及的通信装置的性能评价显而易见的，导电板54需要以至少将天线线圈51a全部覆盖的方式重叠。图17A和图17B是示出第4比较例所涉及的通信装置500的图。该通信装置500，如图17A所示，与第5实施例同样地，将磁性片513插入形成于天线基板511上的天线线圈511a的中心部分511c，作为与第5实施例所涉及的通信装置5不同的一点，将导电板514仅重叠于天线基板511中的、天线线圈511a比磁性片513更位于读写器120侧的区域。SP，第4比较例所涉及的通信装置500，与第5实施例所涉及的通信装置5的导电板54相比较，导电板514的面积成为一半。另外，图18A和图18B是示出第5比较例所涉及的通信装置600的图。该通信装置600，如图18A所示，与第5实施例同样地，将磁性片613插入形成于天线基板611上的天线线圈611a的中心部分611c，作为与第5实施例所涉及的通信装置5不同的一点，将导电板614仅重叠于天线基板611中的、磁性片613比天线线圈611a更位于读写器120侧的区域。即，第5比较例所涉及的通信装置600，与第5实施例所涉及的通信装置5的导电板54相比较，导电板614的面积成为一半。接着，对改变基板132的电传导率的情况的通信特性进行评价。图19A是与图15A同样地示出“CU_all”、“SUS”所涉及的电阻值且“Cu_C”示出第4比较例所涉及的天线线圈511a的电阻值、“Cu-m”示出第5比较例所涉及的天线线圈611a的电阻值的图。 另外，图19B是与图15B同样地示出“CU_all”、“SUS”所涉及的天线线圈的电感且“Cu-C”示出第4比较例所涉及的天线线圈511a的电感、“Cu-m”示出第5比较例所涉及的天线线圈611a的电感的图。如从图19A和图19B显而易见的，在导电板不相对于基板132而以将天线线圈的外周部全部覆盖的方式重叠的第4、第5比较例中，与第5实施例不同，不能抑制天线线圈的电阻值。另外，在第4、第5比较例中，与第5实施例不同，与不锈钢的电传导率的变化相应地，天线线圈的电阻值和电感大大地变化。另外，图20是与图16同样地示出“Cu-all”、“SUS”所涉及的天线线圈的Q值且“Cu-C”示出第4比较例所涉及的天线线圈511a的Q值、“Cu-m”示出第5比较例所涉及的天线线圈611a的Q值的图。如从该图20显而易见的，在第4、第5比较例中，与第5实施例相比，Q值低，与未设置导电板的情况大致同样，不能实现良好的通信特性。如从图19A、图19B以及图20的结果显而易见的，第5实施例所涉及的通信装置5，由于导电板54相对于基板132而以至少将天线线圈51a全部覆盖的方式重叠，因而能够实现良好的通信特性。此外，通信装置5，导电板54的外周和天线线圈51a的外周一致，出于小型化的观点，这尤其优选，但例如如图21所示，通过相对于在y轴方向上规定的天线线圈51a的宽度Wl而将导电板54的宽度W2扩宽，从而能够实现更良好的通信特性。作为具体示例，在图22A和图22B中分别示出在将天线线圈51a的宽度Wl固定为12mm的状态下使将该天线线圈51a全部覆盖的导电板54的宽度W2从12mm变化至60mm时的天线线圈51a的Q值和耦合系数。如从该图22A和图22B显而易见的，在将天线线圈51a的宽度Wl设为12mm时，在宽度W2为大约12mm至22mm的范围内，Q值急剧地变大，即使比22mm更宽，Q值的上升也收敛于值18左右。因而，通信装置5，相对于天线线圈51a的宽度W1，在大约I至I. 2的范围内选择导电板54的宽度W2，由此，能够尽可能地不损害小型化地实现良好的通信特性。另外，便携电话机130，如图23所示，在将容纳用盖140设在与基板132对置的位置且将通信装置5的天线基板51安装在该容纳用盖140的与基板132对置的面140a的情况下，出于在空间有限的状态下将天线线圈51a和设在基板132内的通信处理部12容易地电连接的观点，如图24A和图24B所示，优选，将端子部51b形成于天线基板51，将导电板54配置于天线基板51和基板132之间。在此，图24A和图24B是示出安装于容纳用盖140的面140a的天线基板51的构成的图。S卩，如图24A所示，在天线基板51设有端子部51b。另外，在与天线基板51重叠的导电板54，在与端子部51b沿厚度方向一致的位置，设有开口部54a。而且，如图24B所示，通过使导电板54重叠于天线基板51，使得通信装置5能够从基板132侧电连接端子部51b，作为结果，能够有效利用空间来将天线线圈51a和通信处理部12容易地电连接。〈第3实施方式〉
另外，作为第3实施方式，应用本发明的第6实施例所涉及的通信装置，通过采用天线 线圈和磁性片在读写器侧和基板侧的两面互相重叠以成为大致同一平面的构造，从而实现薄型化和良好的通信特性。图25A是示出第6实施例所涉及的通信装置6和读写器120的位置关系的图，图25B是第6实施例所涉及的通信装置6涉及的天线基板61的剖面图。即，通信装置6，如图25B所示，在磁性片63插入形成于天线基板61上的天线线圈61a的中心部分的中央部分61c,在天线基板61形成有阶梯部61d。另外,通信装置6,在中央部分61c，在磁性片63，分别形成有阶梯部631。这样的通信装置6，形成有阶梯部61d、631，由此，在磁性片63插入天线基板61的状态下，以从壳体131的中心侧至外周侧、即从基板132的中央部132a至外周边130d成为共面的方式互相重叠。这样，通信装置6，在磁性片63插入天线基板61的状态下，从壳体131的中心侧至外周侧位于同一平面上，因而能够谋求薄型化并同时实现良好的通信特性。更具体而言，通信装置6，由于能够谋求薄型化并同时尽可能地增厚磁性片63，因而作为结果，能够实现良好的通信特性。在此，如下地设定评价条件。即，读写器120的天线使用外形66mmX IOOmm的2匝线圈。另外,基板132为IOOmmX50mmX I. Omm厚的不锈钢。天线基板61为使磁性片63贯通于30mmX 12mm的外形的4匝螺旋状的天线线圈61a的内径所位于的中央部分61c的构造。另外，从基板132表面至天线基板61表面的距尚为1mm。天线基板61,如图25B所不，将从成为在宽度方向上规定的基板132的端部的外周边130d至天线基板61的端部61e的距离设为5mm。另外，作为比较对象，使用如图26所示的构造的通信装置700。S卩，通信装置700具有形成有天线线圈711a并在中央部分711c设有阶梯部711d的天线基板711和两面水平的片形状的磁性片713，使磁性片713插入天线基板711的中央部分711c。作为比较对象，使用这样的通信装置700，设为与上述的通信装置6同样的评价条件。此外，在通信装置6、700中，将如图25A、25B以及图26所示的天线基板和磁性片的合计的整体的厚度设为t[mm]。另外，天线线圈由柔性印刷基板构成，将天线基板的厚度固定为O. 1mm。图27A和图27B是示出使天线基板和磁性片的合计的厚度变化时的第6实施例所涉及的通信装置6和通信装置700的各自的天线线圈61a、711a的耦合系数的图。在此，图27A使天线线圈线的导线厚度为O. 035_而一定，使磁性片的厚度变化。另外，图27B使磁性片的厚度为O. 2_而一定，使天线线的导线的厚度变化。而且，天线线圈61a的耦合系数由实线示出，天线线圈711a的耦合系数由虚线示出。如从该图27A的结果显而易见的，通信装置6，通过使磁性片的厚度变化，从而与通信装置700相比，在天线基板和磁性片的合计为O. 3mm的厚度时，耦合系数高15. 5%，在O. 4mm的厚度时，耦合系数高6. 5%，能够实现良好的特性。另外，如从图27B的结果显而易见的，通信装置6，即使使天线基板的厚度变化，与通信装置700相比，耦合系数也不变化。接着，作为通信装置6的性能评价，在图28、图29、图30中分别示出将天线基板和磁性片的合计的厚度设为O. 3mm、0. 4mm、0. 5mm的3个种类的具体示例中的使天线线圈61a的导线厚度变化时的耦合系数、Q值、耦合系数和Q值的乘法值。在此，根据图28的结果，减薄天线线圈61a的导线厚度，换言之，增厚磁性片63的情况，耦合系数变大。与此相对的是，根据图29的结果，增厚天线线圈61a的导线厚度的情 况，Q值变大。另外，根据图30的结果，在整体的厚度为O. 3mm的情况下，天线线圈61a的导线厚度为40 μ m以上，通信特性变得大致一定。与此相对的是，在整体的厚度为O. 4mm、0. 5mm的情况下，示出与增厚天线线圈61a的导线厚度相应地通信特性变好。根据这些图28至图30的结果，通信装置6，在像整体的厚度为O. 3mm那样薄型化的要求高时，在通信特性方面优选在确保一定以上的天线线圈的导线厚度的条件下将磁性片的厚度尽可能地变厚。这是因为，在13. 56MHz这种高频信号中，由于集肤效应(skineffect)而导致电流流动于天线线圈的表面，因而确保一定以上的天线线圈的导线厚度而尽可能地增厚磁性片的厚度能够提高通信特性。如以上那样，第5实施例所涉及的通信装置6，通过采用在磁性片63插入天线基板61的状态下从壳体131的中心侧至外周侧成为共面的构造，从而能够实现薄型化和良好的通信特性。〈变形例〉
另外，应用本发明的通信装置，天线基板11、21、31、41、51、61，除了如图31A所示地配置于外周边130a、130b、130c、130d中的外周边130d侧的外周部134以外，例如，还可以如图31B所示地配置于外周边130b侧的外周部134，或者，如图31C所示地配置于外周边130a侧的外周部，或者，如图31D所示地配置于外周边130c侧的外周部134。在将天线基板11配置于外周边130a、130b、130c、130d中的任意的外周边侧的外周部134的情况下，作为具体示例，使用图32来对使装入有第I实施例所涉及的通信装置I的便携电话机和读写器的相对位置变化时的通信灵敏度进行评价。以读写器的位置为基准，测定将安装有第I实施例所涉及的通信装置I的天线基板11的便携电话机130的位置向y轴方向移动时的通信装置I和读写器120的耦合系数进行性能评价。此外，将读写器120和便携电话机130的间隔，即z轴方向的离开距离设为50[mm]。作为比较例，测定将装入有上述的第3比较例所涉及的通信装置400的便携电话机以读写器的位置为基准而向I轴方向移动时的通信装置400和读写器的耦合系数。在图32中示出此时的耦合系数的测定结果。在通信装置I中，虽然仅将天线基板11配置于便携电话机130的外周边130d侧，但即使在将便携电话机130沿y轴方向偏离的情况下，第3比较例所涉及的通信装置400的通信特性也几乎不变。如从该性能评价显而易见的，在应用本发明的通信装置中，能够设计为，即使将I个天线基板11配置于外周边130a、130b、130c、130d中的任意的外周边侧的外周部134,不论便携电话机和读写器的相对的位置关系如何，均成为良好的通信特性。另外，应用本发明的通信装置，如上所述，能够减小天线线圈的面积，因而也可以配置多个天线基板11，例如，也可以如图33A所示地在外周边130b、130d侧的外周部134分别配置天线基板11或如图33B所示地在外周边130a、130c侧的外周部134分别配置天线基板11并将这些天线基板11的天线线圈和通信处理部电连接。应用本发明的通信装置，例如，也可以如图34A所示地在外周边130a、130b、130d侧的外周部134分别配置天线基板11或如图34B所示地在外周边130a、130c、130d侧的外周部134分别配置天线基板11并将这些天线基板11的天线线圈和通信处理部电连接。应用本发明的通信装置，例如，也可以如图35所示地在外周边130a、130b、130c、 130d侧的外周部134分别配置天线基板11并将这些天线基板11的天线线圈和通信处理部电连接。
权利要求
1.一种天线装置，被装入电子设备并能够接收从发送器发送的磁场而进行通信，包括 配置在与所述电子设备的所述发送器对置的壳体面的外周部并与该发送器电感耦合的天线线圈；以及 将从所述发送器发送的磁场引入所述天线线圈的磁性片， 所述天线装置特征在于， 以满足在所述壳体面的中心侧所述磁性片比所述天线线圈更位于所述发送器侧的配置条件和在该壳体面的外周侧该天线线圈比该磁性片更位于该发送器侧的配置条件中的至少任一个配置条件的方式，该天线线圈和该磁性片互相重叠。
2.如权利要求I所述的天线装置，其特征在于， 所述天线线圈使用印刷基板上的信号线而形成。
3.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于， 所述磁性片插入在所述印刷基板上形成的所述天线线圈的中心部分，由此，以满足在所述壳体面的中心侧所述磁性片比所述天线线圈更位于所述发送器侧的配置条件和在该壳体面的外周侧该天线线圈比该磁性片更位于该发送器侧的配置条件的两个配置条件的方式，该天线线圈和该磁性片互相重叠。
4.如权利要求3所述的天线装置，其特征在于， 该天线装置配置在与配置于所述壳体内部的所述发送器对置的金属板和该壳体之间，所述天线基板和所述磁性片，在该磁性片插入形成于该天线基板上的天线线圈的中心部分的部分，分别形成有阶梯部，在插入的状态下，以从所述壳体面的中心侧至外周侧成为共面的方式互相重叠。
5.如权利要求I所述的天线装置，其特征在于， 该天线装置配置在配置于所述壳体内部的金属板和壳体之间， 具备板形状的导电板，该导电板由导电性比所述金属板更高的导电材料构成，以与所述天线线圈绝缘的状态而相对于该金属板以至少将该天线线圈全部覆盖的方式重叠。
6.一种通信装置，被装入电子设备并能够接收从发送器发送的磁场而进行通信，包括 配置在与所述电子设备的所述发送器对置的壳体面的外周部并与该发送器电感耦合的天线线圈； 将从所述发送器发送的磁场引入所述天线线圈的磁性片；以及 由流动于所述天线线圈的电流驱动并在与所述发送器之间进行通信的通信处理部， 所述通信装置特征在于， 以满足在所述壳体面的中心侧所述磁性片比所述天线线圈更位于所述发送器侧的配置条件和在该壳体面的外周侧该天线线圈比该磁性片更位于该发送器侧的配置条件中的至少任一个配置条件的方式，该天线线圈和该磁性片互相重叠。
7.如权利要求6所述的通信装置，其特征在于， 所述天线线圈在与所述电子设备的所述发送器对置的壳体面的外周部配置多个， 在所述壳体面的外周部配置多个的各天线线圈配置为与所述磁性片重叠， 所述通信处理部由流动于在所述壳体面的外周部配置多个的天线线圈的电流驱动并在与所述发送器之间进行通信。
8.如权利要求6所述的通信装置，其特征在于， 所述电子设备是便携型电子设备。
全文摘要
本发明提供能够维持通信特性同时在装入电子设备时谋求电子设备的壳体的小型化、薄型化的通信装置。包括配置在与便携电话机(130)的读写器(120)对置的壳体(131)面的外周部(134)的天线线圈(11a)；将从读写器(120)发送的磁场引入天线线圈(11a)中的天线线圈(11a)的磁性片(13)；以及由流动于天线线圈(11a)的电流驱动并在与读写器(120)之间进行通信的通信处理部(12)，在中央部(132a)，配置为磁性片(13)比天线线圈(11a)更位于读写器(120)侧，在外周边(130d)侧，配置为天线线圈(11a)位于读写器(120)侧。
文档编号H04M1/02GK102812695SQ20118001636
公开日2012年12月5日 申请日期2011年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者折原胜久, 池田义人, 斎藤宪男, 杉田悟 申请人:索尼化学&信息部件株式会社