天線裝置及通信終端裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型的目的在于提供一種天線裝置及通信終端裝置。所述天線裝置包括：印刷布線板(71)，該印刷布線板(71)具有設(shè)置于所述絕緣性基材的表層或內(nèi)層的接地導(dǎo)體(111)；以及供電線圈(112)，該供電線圈(112)呈線圈狀地圖案形成于該印刷布線基板的表層或內(nèi)層，接地導(dǎo)體(111)的一部分中具有環(huán)狀耦合部，該環(huán)狀耦合部具有第一端部和第二端部，供電線圈(112)通過電磁場與接地導(dǎo)體(111)的環(huán)狀耦合部進(jìn)行耦合。由此構(gòu)成能獲得穩(wěn)定的通信特性并能收納于有限空間內(nèi)的小型的天線裝置及具有該小型的天線裝置的通信終端裝置。
【專利說明】天線裝置及通信終端裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及用于HF頻帶、UHF頻帶通信系統(tǒng)的天線裝置及通信終端裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為用于進(jìn)行費(fèi)用、物品管理的系統(tǒng)，RFID(Radio Frequency Identification:射頻識別)系統(tǒng)正在普及。在RFID系統(tǒng)中，以非接觸方式來使讀寫器和RFID標(biāo)簽進(jìn)行無線通信，在上述器件之間發(fā)送和接收高頻信號。讀寫器和RFID標(biāo)簽分別包括:用于處理高頻信號的無線IC芯片；及用于發(fā)送和接收高頻信號的天線元件。作為天線元件，例如在使用13.56MHz頻帶的H F頻帶RFID系統(tǒng)中，使用線圈狀的天線，讀寫器側(cè)的天線線圈與標(biāo)簽側(cè)的天線線圈通過感應(yīng)磁場進(jìn)行耦合。
[0003]在該HF頻帶RFID系統(tǒng)中，例如像專利文獻(xiàn)I所示的FeliCa(注冊商標(biāo))對應(yīng)終端那樣，將天線線圈內(nèi)置于便攜式通信終端，將通信終端本身用作讀寫器、RFID標(biāo)簽。圖6是表示專利文獻(xiàn)I所記載的非接觸IC卡用讀寫器I的縱向剖視圖。
[0004]非接觸IC卡用讀寫器I包括:在上表面設(shè)置有環(huán)形天線、電容器的天線基板；在上表面設(shè)置有發(fā)送接收電路、貼片型線圈5的控制基板6 ;配置于天線基板4與控制基板6之間的磁性體片材10 ;以及絕緣性殼體15。為了在設(shè)置于控制基板6的貼片型線圈5的上方形成開口部11，以避開貼片型線圈5的上方的方式來配置磁性體片材10。貼片型線圈(供電線圈)5如磁通Φ I所示那樣,通過感應(yīng)磁場而與天線基板4的環(huán)形天線相稱合。天線基板4如磁通Φ 2所示那樣，與IC卡20進(jìn)行磁場耦合。通過采用該結(jié)構(gòu)，能在不使用插針、柔性電纜的情況下，使RFID用IC芯片與天線線圈進(jìn)行實(shí)質(zhì)性地連接。
[0005]現(xiàn)有專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本專利第4325621號公報(bào)實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題
[0009]但是，在上述結(jié)構(gòu)中，由于貼片型線圈與環(huán)形天線分別設(shè)置于不同的基板，因此，若兩者之間的距離發(fā)生變化，則磁場耦合的強(qiáng)度也會隨之發(fā)生變化，其結(jié)果是，會導(dǎo)致通信特性中產(chǎn)生偏差。另外，由于需要用于配置貼片型線圈和環(huán)形天線的空間，因而可能會產(chǎn)生無法在終端殼體內(nèi)確保足夠空間的問題。
[0010]本實(shí)用新型的目的在于提供一種小型的天線裝置及具有該小型的天線裝置的通信終端裝置，上述小型的天線裝置能獲得穩(wěn)定的通信特性，并能收納于有限的空間中。
[0011 ] 解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0012](I)本實(shí)用新型的天線裝置的特征在于，包括:
[0013]印刷布線板，該印刷布線板將絕緣性基材作為坯體，具有設(shè)置于所述絕緣性基材的表層或內(nèi)層的接地導(dǎo)體；以及[0014]供電線圈，該供電線圈呈線圈狀地圖案形成于所述印刷布線板的表層或內(nèi)層，
[0015]所述接地導(dǎo)體的一部分中具有環(huán)狀耦合部，該環(huán)狀耦合部具有第一端部和第二端部，
[0016]所述供電線圈通過電磁場與所述接地導(dǎo)體的所述環(huán)狀耦合部進(jìn)行耦合。
[0017]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于使用印刷布線板的接地導(dǎo)體來作為發(fā)送接收無線信號的發(fā)射體，并且，供電線圈設(shè)置在該印刷布線板上，因此，供電線圈與發(fā)射體之間的距離不存在較大的偏差，供電線圈與發(fā)射板之間的電磁場耦合度的偏差也會減小。
[0018](2)優(yōu)選在所述第一端部與所述第二端部之間設(shè)置電容元件。利用該結(jié)構(gòu)，以接地導(dǎo)體的環(huán)狀耦合部的電感分量與貼片電容器的電容分量來形成諧振電路，使環(huán)狀耦合部作為諧振器起作用，并使該諧振頻率接近所使用的頻帶(例如H F頻帶)，從而能提高效率，并增大最大讀取距離。
[0019](3)優(yōu)選所述環(huán)狀耦合部是由設(shè)置于所述接地導(dǎo)體的切口形成。利用該結(jié)構(gòu)，無需以特別的導(dǎo)體圖案來獨(dú)立設(shè)置環(huán)狀耦合部，容易實(shí)現(xiàn)小型化。
[0020](4)優(yōu)選所述供電線圈的線圈開口與所述環(huán)狀耦合部的開口相重合。利用該結(jié)構(gòu)，能提高供電電路與接地導(dǎo)體之間的耦合度，及供電線圈與環(huán)狀耦合部之間的耦合度。
[0021](5)優(yōu)選所述供電線圈是由多個環(huán)狀圖案層疊而成的層疊型線圈，所述層疊型線圈的第一端面及第二端面位于所述接地導(dǎo)體的第一主面?zhèn)燃暗诙髅鎮(zhèn)?。利用該結(jié)構(gòu)，能減小供電線圈的平面尺寸，并能維持供電線圈與環(huán)狀耦合部之間必要的電磁場耦合度。
[0022](6)本實(shí)用新型的通信終端裝置的特征在于，包括:
[0023]印刷布線板，該印刷布線板將絕緣性基材作為坯體，具有設(shè)置于所述絕緣性基材的表層或內(nèi)層的接地導(dǎo)體；
[0024]供電線圈，該供電線圈呈線圈狀地圖案形成于所述印刷布線板的表層或內(nèi)層；
[0025]供電元件，該供電元件安裝于所述印刷布線板，與所述供電線圈相連接；以及
[0026]殼體，該殼體中收納有所述印刷布線板，
[0027]所述接地導(dǎo)體的一部分中具有環(huán)狀耦合部，該環(huán)狀耦合部具有第一端部和第二端部，
[0028]所述供電線圈通過電磁場與所述接地導(dǎo)體的所述環(huán)狀耦合部進(jìn)行耦合。
[0029]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，供電線圈與發(fā)射板之間的電磁場耦合度的偏差減小，從而構(gòu)成具有穩(wěn)定的通信特性的小型通信終端裝置。
[0030]根據(jù)本實(shí)用新型，由于使用印刷布線板的接地導(dǎo)體來作為發(fā)送接收無線信號的發(fā)射體，并且將供電線圈設(shè)置在該印刷布線板上，因此，供電線圈與發(fā)射體之間的距離不存在較大的偏差，供電線圈與發(fā)射體之間的電磁場耦合度的偏差也會減小。因此，能實(shí)現(xiàn)具有穩(wěn)定的通信特性且小型化的天線裝置及通信終端裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1 (A)是實(shí)施方式I的天線裝置及通信終端裝置的俯視圖。
[0032]圖1 (B)是實(shí)施方式I的天線裝置及通信終端裝置的剖視圖。
[0033]圖2是實(shí)施方式I的天線裝置的簡要立體圖。
[0034]圖3是實(shí)施方式I的天線裝置的簡要俯視圖。[0035]圖4是表示由于供電線圈112與接地導(dǎo)體111的開口 AP的環(huán)狀耦合部之間的耦合、而產(chǎn)生的流過供電線圈112及接地導(dǎo)體111的電流的形態(tài)的圖。
[0036]圖5 (A)是實(shí)施方式2的天線裝置的俯視圖，圖5 (B)是該天線裝置的剖視圖。
[0037]圖6是表示專利文獻(xiàn)I所記載的非接觸IC卡用讀寫器I的縱向剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]《實(shí)施方式I》
[0039]實(shí)施方式I的通信終端裝置是安裝有作為HF頻帶RFID系統(tǒng)的NFC (Near FieldCommunication:近場通信)系統(tǒng)的移動體通信終端。
[0040]圖1 (A)是實(shí)施方式I的天線裝置206及通信終端裝置306的俯視圖，圖1 (B)是其剖視圖。圖2是實(shí)施方式I的天線裝置206的簡要立體圖。圖3是該天線裝置206的簡要俯視圖。
[0041]實(shí)施方式I的通信終端裝置的殼體(外包裝)內(nèi)，安裝有第一印刷布線板71、第二印刷布線板81、電池組83等。第一印刷布線板71、第二印刷布線板81上安裝有蜂窩天線72、液晶顯示元件的驅(qū)動電路、電源控制電路等各種功能元件及功能電路。上述功能元件及功能電路構(gòu)成為表面安裝元器件。在印刷布線板71、81上呈三維狀地形成有用于連接上述功能元件及功能電路的布線圖案。
[0042]第一印刷布線板71及第二印刷布線板81采用環(huán)氧樹脂那樣具有難燃性的絕緣性基材作為坯體。上述印刷布線板71、81具有多層結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)層，以幾乎覆蓋印刷布線板71,81的所有區(qū)域的方式設(shè)置有接地導(dǎo)體。接地導(dǎo)體用作為上述各種功能元件及功能電路的接地導(dǎo)體。
[0043]在第一印刷布線板71的接地導(dǎo)體111的端部附近設(shè)置有開口部，并且形成有用于連接該開口 AP與接地導(dǎo)體的端部的狹縫SL。狹縫SL將接地導(dǎo)體111中的、開口 AP與開口AP的相鄰邊加以連接。設(shè)置于該接地導(dǎo)體111的開口 AP及狹縫SL，是由形成于平面狀的接地導(dǎo)體111的切口 CP所規(guī)定的。將接地導(dǎo)體111的切口 CP中夾著CP狹縫SL而相對的部分用作為第一端部及第二端部，并將開口 AP的內(nèi)周用作為環(huán)狀耦合部。
[0044]第一印刷布線板71的內(nèi)層設(shè)置有供電線圈112。供電線圈112是與形成于第一印刷布線板71的其他各種布線同時進(jìn)行圖案形成的，并圖案形成為多匝的單層線圈狀。供電線圈112的第一端及第二端分別與供電元件即NFC用IC芯片73的兩個輸入輸出端子相連接。供電線圈112的線圈開口與接地導(dǎo)體111的開口 AP具有相同的形狀及相同的尺寸。即，供電線圈112的線圈圖案與接地導(dǎo)體111的開口部的周圍相重合。此外，NFC用IC芯片73既可以是裸芯片，也可以是封裝1C。在NFC用IC芯片73與供電線圈112之間，以與供電線圈112并聯(lián)的方式連接有貼片電容器74，由此獲得由供電線圈112與貼片電容器74構(gòu)成的諧振電路。將該諧振電路的諧振頻率設(shè)定為大致與發(fā)送接收信號的頻率相等。在NFC用IC芯片73與供電線圈112之間，還可以進(jìn)一步設(shè)置濾波器元件、匹配用元件。
[0045]圖4是表示由于供電線圈112與接地導(dǎo)體111的開口 AP的環(huán)狀耦合部之間的耦合、而產(chǎn)生的流過供電線圈112及接地導(dǎo)體111的電流的形態(tài)的圖。
[0046]如圖4所示，若供電線圈112中流過信號電流，則會有經(jīng)由接地導(dǎo)體111的開口AP和狹縫SL而圍繞接地導(dǎo)體111的邊緣部的感應(yīng)電流流過。即，在發(fā)送模式下，從NFC用IC芯片73向供電線圈112發(fā)送高頻信號時，流過供電線圈112的電流的感應(yīng)電流流過接地導(dǎo)體的環(huán)狀耦合部，流過環(huán)狀耦合部的電流則會被導(dǎo)向整個接地導(dǎo)體111(或部分接地導(dǎo)體111)，從而使得接地導(dǎo)體111起到作為高頻信號的發(fā)射體的作用。另外，在接收模式下，接地導(dǎo)體111接收到高頻信號時，會有電流流過接地導(dǎo)體111的環(huán)狀耦合部，因而供電線圈112會接收到上述電流的感應(yīng)電流并將該感應(yīng)電流傳輸?shù)絅FC用IC芯片73。
[0047]接地導(dǎo)體的環(huán)狀耦合部與貼片電容器74相連接。接地導(dǎo)體111的狹縫SL的第一端部與貼片電容器的第一端子相連接，狹縫SL的第二端部與貼片電容器的第二端子相連接。由此，以接地導(dǎo)體的環(huán)狀耦合部的電感分量與貼片電容器74的電容分量來形成諧振電路，使接地導(dǎo)體作為諧振器的一部分起作用，并使該諧振頻率接近所使用的頻率即H F頻帶，從而能增大最大讀取距離。
[0048]盡管省略了圖示，但是在殼體91的表面S2側(cè)設(shè)置有以金屬板來進(jìn)行靜電屏蔽的液晶顯示面板等顯示元件，因此，該NFC用天線裝置的指向方向是殼體91的背面SI側(cè)。因而，尤其是朝向設(shè)置有供電線圈112和狹縫SL的側(cè)面方向的通信距離會增大。因此，優(yōu)選將供電線圈112配置在殼體91的、具有方向性的一側(cè)的端部附近，優(yōu)選狹縫SL朝向殼體91的端部方向進(jìn)行延伸設(shè)置。
[0049]如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的天線裝置及通信終端裝置，由于將第一印刷布線板71的接地導(dǎo)體111用作為發(fā)送接收高頻信號的發(fā)射體，而且將供電線圈112設(shè)置在同一第一印刷布線板71上，因此，在制作第一印刷布線板71時，實(shí)質(zhì)上就能決定供電線圈112與接地導(dǎo)體(發(fā)射體)111之間的距離，因而組裝通信終端裝置時所發(fā)生的精度下降、殼體翹曲、變形的情況很難再導(dǎo)致供電線圈和接地導(dǎo)體(發(fā)射體)之間的距離產(chǎn)生偏差。因此，供電線圈112與環(huán)狀耦合部之間的電磁場耦合度也不易產(chǎn)生偏差，因而能獲得穩(wěn)定的通信特性。
[0050]另外，由于供電線圈112和接地導(dǎo)體(發(fā)射體)111都設(shè)置于第一印刷布線板71，換言之，并不是在另外的印刷布線板上設(shè)置供電線圈的結(jié)構(gòu)，也不是在另外的印刷布線板上設(shè)置發(fā)射體的結(jié)構(gòu)，因此，無需在殼體內(nèi)確保用于設(shè)置天線裝置的較大的空間，因而非常有助于減小天線裝置的尺寸，進(jìn)而減小通信終端裝置的尺寸。
[0051]另外，在供電線圈和接地導(dǎo)體的環(huán)狀耦合部之間，不存在流出的焊料、加工屑等所不希望存在物質(zhì)，因此，能進(jìn)一步提高通信特性的穩(wěn)定性。
[0052]另外，由于供電線圈112與接地導(dǎo)體111之間并非是直流式地連接，因此，即使接地導(dǎo)體111上施加有ESD等浪涌噪聲，該浪涌噪聲也不易進(jìn)入NFC用IC芯片73，因而NFC用IC芯片73的耐浪涌性得以提高。另外，即使來自各種功能電路的噪聲進(jìn)入接地導(dǎo)體111，這些噪聲也不會對NFC用IC芯片73的特性造成較大的影響。
[0053]在本實(shí)施方式中，從接地導(dǎo)體111來進(jìn)行觀察時，供電線圈112設(shè)置于殼體91的表面S2側(cè)，在從接地導(dǎo)體111來進(jìn)行觀察時，NFC用IC芯片73安裝于殼體91的背面SI偵U。因此，NFC用IC芯片73與供電線圈112無需通過接地導(dǎo)體111所在的層就能進(jìn)行連接。
[0054]《實(shí)施方式2》
[0055]圖5 (A)是實(shí)施方式2的天線裝置的俯視圖、圖5 (B)是該天線裝置的剖視圖。
[0056]在實(shí)施方式2中，供電線圈112是由多個環(huán)狀圖案層疊而成的層疊型線圈。該層疊型線圈的第一端面位于接地導(dǎo)體111的第一主面?zhèn)?，該層疊型線圈的第二端面位于接地導(dǎo)體111的第二主面?zhèn)取Ｍㄟ^采用上述結(jié)構(gòu)，能減小供電線圈112的平面尺寸，并能維持供電線圈112與接地導(dǎo)體111的環(huán)狀耦合部之間必要的電磁場耦合度。
[0057]《其它實(shí)施方式》
[0058]以上，基于具體的實(shí)施方式來說明的本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式。
[0059]例如，作為通信終端裝置，除了移動體通信終端之外，也可以是平板型終端、筆記本電腦等具有無線通信功能的各種裝置。在終端殼體上不僅可以安裝印刷布線板、電池組，還可以安裝液晶顯示元件等各種元件。
[0060]接地導(dǎo)體不僅可以設(shè)置于印刷布線板的內(nèi)層，也可以設(shè)置于印刷布線板的表層。另外，在多個層上形成有接地導(dǎo)體的情況下，可以將各接地導(dǎo)體層用作為發(fā)射體，也可以僅將最表層或最下層的接地導(dǎo)體用作發(fā)射體。
[0061]接地導(dǎo)體的外形形狀并不限于矩形，也可以根據(jù)印刷布線板的形狀、各種功能元件、功能電路的布線圖案而設(shè)置為各種形狀。
[0062]供電線圈不僅可以設(shè)置于印刷布線板的內(nèi)層，也可以設(shè)置于印刷布線板的表層。能根據(jù)所需要的電感值來適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)供電線圈的層數(shù)、匝數(shù)。
[0063]設(shè)置于接地導(dǎo)體的環(huán)狀耦合部并不限于由開口部和狹縫部所構(gòu)成，例如，也可以在接地導(dǎo)體的邊緣部分設(shè)置凹部，并將該凹部的外周面用作環(huán)狀耦合部。另外，也可以在接地導(dǎo)體的邊緣部附加環(huán)狀導(dǎo)體，并將其用作為環(huán)狀耦合部。開口部的與狹縫部的寬度也可以相同。
[0064]優(yōu)選在俯視狀態(tài)下，供電線圈112的線圈開口和接地導(dǎo)體111的開口 AP的至少一部分相重合，但是無需使供電線圈112的線圈開口的形狀、尺寸與接地導(dǎo)體111的開口 AP的形狀、尺寸相同。例如，供電線圈112的線圈開口可以大于接地導(dǎo)體111的開口 AP，供電線圈112的線圈開口也可以小于接地導(dǎo)體111的開口 AP。在供電線圈112的外形尺寸小于接地導(dǎo)體111的開口 AP的情況下，也可以將供電線圈112與接地導(dǎo)體111形成在同一層(開口 AP的內(nèi)側(cè))。
[0065]至于供電線圈112相對于接地導(dǎo)體111的配置位置，也可以將供電線圈112配置在從接地導(dǎo)體111進(jìn)行觀察時殼體91的背面SI側(cè)。在這種情況下，優(yōu)選將NFC用IC芯片73也安裝在殼體的背面SI偵U。
[0066]附圖標(biāo)記
[0067]AP 開口
[0068]CP 切 口
[0069]SI 背面
[0070]S2 表面
[0071]SL 狹縫
[0072]71 第一印刷布線板
[0073]72 蜂窩天線
[0074]73 NFC 用 IC 芯片
[0075]74 貼片電容器[0076]81第二印刷布線板
[0077]83電池組
[0078]91殼體
[0079]110印刷布線板
[0080]111接地導(dǎo)體
[0081]112供電線圈
[0082]206天線裝置
[0083]306通信終端裝置`
【權(quán)利要求】
1.一種天線裝置，其特征在于，包括: 印刷布線板，該印刷布線板將絕緣性基材作為坯體，具有設(shè)置于所述絕緣性基材的表層或內(nèi)層的接地導(dǎo)體；以及 供電線圈，該供電線圈呈線圈狀地圖案形成于所述印刷布線板的表層或內(nèi)層， 所述接地導(dǎo)體的一部分中具有環(huán)狀耦合部，該環(huán)狀耦合部具有第一端部和第二端部， 所述供電線圈通過電磁場與所述接地導(dǎo)體的所述環(huán)狀耦合部進(jìn)行耦合。
2.如權(quán)利要求1所述的天線裝置，其特征在于， 在所述第一端部與所述第二端部之間設(shè)置有電容元件。
3.如權(quán)利要求1所述的天線裝置，其特征在于， 所述環(huán)狀耦合部由設(shè)置于所述接地導(dǎo)體的切口形成。
4.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的天線裝置，其特征在于， 所述供電線圈的線圈開口與所述環(huán)狀耦合部的開口相重合。
5.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的天線裝置，其特征在于， 所述供電線圈是由多個環(huán)狀圖案層疊而成的層疊型線圈，所述層疊型線圈的第一端面及第二端面位于所述接地導(dǎo)體的第一主面?zhèn)燃暗诙髅鎮(zhèn)取?br> 6.如權(quán)利要求4所述的天線裝置，其特征在于， 所述供電線圈是由多個環(huán)狀圖案層疊而成的層疊型線圈，所述層疊型線圈的第一端面及第二端面位于所述接地導(dǎo)體的第一主面?zhèn)燃暗诙髅鎮(zhèn)取?br> 7.一種通信終端裝置，其特征在于，包括: 印刷布線板，該印刷布線板將絕緣性基材作為坯體，具有設(shè)置于所述絕緣性基材的表層或內(nèi)層的接地導(dǎo)體； 供電線圈，該供電線圈呈線圈狀地圖案形成于所述印刷布線板的表層或內(nèi)層； 供電元件，該供電元件安裝于所述印刷布線板，與所述供電線圈相連接；以及 殼體，該殼體中收納有所述印刷布線板， 所述接地導(dǎo)體的一部分中具有環(huán)狀耦合部，該環(huán)狀耦合部具有第一端部和第二端部， 所述供電線圈通過電磁場與所述接地導(dǎo)體的所述環(huán)狀耦合部進(jìn)行耦合。
【文檔編號】H01Q1/38GK203674401SQ201390000067
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月1日
【發(fā)明者】用水邦明, 三浦哲平, 加藤登, 中野信一 申請人:株式會社村田制作所