JP2013042376A - 携帯機器内蔵アンテナ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】金属製の筐体を有する携帯機器において、アンテナ構造の厚みを薄くして携帯機器の薄型化に対応することができる携帯機器内蔵アンテナ構造を提供する。
【解決手段】携帯機器内蔵アンテナ構造１は、磁束を通じて無線通信を行う携帯機器内蔵アンテナ構造であって、特定の部分に厚み方向に凹む溝３が形成された、金属製の携帯機器の筐体２と、筐体２の溝３内に配置された導電部材５とを備えている。導電部材５は、導電部６と、導電部６を筐体２から絶縁する絶縁部７とを備えてなる。
【選択図】図５

Description

本発明は、携帯電話やＰＨＳ等の磁束を通じて無線通信を行う携帯機器に内蔵されているアンテナ構造に関する。

従来のこの種の携帯機器内蔵アンテナ構造として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。
特許文献１に記載された携帯機器内蔵アンテナ構造は、無線通信を行う携帯機器の筐体あるいはバッテリー部カバー内にアンテナコイルを内蔵している。筐体及びバッテリー部カバーは、樹脂製である。

従来の他の携帯機器内蔵アンテナ構造として、例えば、特許文献２に記載されたものも知られている。図９は、特許文献２に記載された従来の携帯機器内蔵アンテナ構造の構成を示す断面図である。
図９に示す携帯機器内蔵アンテナ構造１０１は、薄型でループ状のＲＦＩＤアンテナ１０２と、ＲＦＩＤアンテナ１０２の一面を覆う磁性シート１０３とを備えたＲＦＩＤアンテナ装置１０４を有している。そして、このＲＦＩＤアンテナ装置１０４は、携帯機器の筐体を構成するリアカバー１０５の内表面に実装される。図９において、符号１０６は、印刷回路基板である。
そして、ＲＦＩＤシステムを利用する際には、ＲＦＩＤアンテナ１０２をリーダ／ライタ装置（図示せず）が備えるループ状のＲＷアンテナ（図示せず）に近づけて、リーダ／ライタ装置と無線通信を行う。

特開２００３−３７８６１号公報 特開２００９−１８２９０２号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載された携帯機器内蔵アンテナ構造にあっては、以下の問題点があった。
即ち、特許文献１に記載された携帯機器内蔵アンテナ構造の場合、アンテナが内蔵されている筐体及びバッテリー部カバーは、樹脂製である。近年、携帯機器の筐体は金属製で構成されることが多くなっており、アンテナを携帯機器の金属製の筐体に内蔵するに際し、特許文献１に記載された技術をそのまま適用することができない。

また、特許文献２に記載された携帯機器内蔵アンテナ構造１０１の場合、ＲＦＩＤアンテナ装置１０４が、携帯機器の筐体を構成するリアカバー１０５の内表面に実装される。このため、ＲＦＩＤアンテナ装置１０４とリアカバー１０５とを合わせた厚みが大きくなり、携帯機器の薄型化に対応できないという問題がある。
従って、本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、金属製の筐体を有する携帯機器において、アンテナ構造の厚みを薄くして携帯機器の薄型化に対応することができる携帯機器内蔵アンテナ構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に係る携帯機器内蔵アンテナ構造は、磁束を通じて無線通信を行う携帯機器内蔵アンテナ構造であって、特定の部分に厚み方向に凹む溝が形成された、金属製の携帯機器の筐体と、該筐体の前記溝内に配置された導電部材とを備え、該導電部材は、導電部と、該導電部を前記筐体から絶縁する絶縁部とを備えてなることを特徴としている。

また、本発明のうち請求項２に係る携帯機器内蔵アンテナ構造は、請求項１記載の携帯機器内蔵アンテナ構造において、前記筐体の前記溝の一部に、前記厚み方向に貫通する第１貫通孔を設けたことを特徴としている。
また、本発明のうち請求項３に係る携帯機器内蔵アンテナ構造は、請求項１又は２記載の携帯機器内蔵アンテナ構造において、前記溝内の、前記導電部材と前記溝の底との間に磁性体を配置したことを特徴としている。

更に、本発明のうち請求項４に係る携帯機器内蔵アンテナ構造は、請求項３記載の携帯機器内蔵アンテナ構造において、前記磁性体が、シート状であることを特徴としている。
また、本発明のうち請求項５に係る携帯機器内蔵アンテナ構造は、請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の携帯機器内蔵アンテナ構造において、前記筐体の前記溝の近傍に、前記厚み方向に貫通する第２貫通孔を設けたことを特徴としている。
また、本発明のうち請求項６に係る携帯機器内蔵アンテナ構造は、請求項５記載の携帯機器内蔵アンテナ構造において、前記第２貫通孔が複数設けられ、格子状に配置されていることを特徴としている。

また、本発明のうち請求項７に係る携帯機器内蔵アンテナ構造は、請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の携帯機器内蔵アンテナ構造において、前記導電部材は、前記導電部としての、金属板を打ち抜いたコイルと、前記絶縁部としての、前記コイルをインサートモールドした絶縁体とからなることを特徴としている。
加えて、本発明のうち請求項８に係る携帯機器内蔵アンテナ構造は、請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の携帯機器内蔵アンテナ構造において、前記導電部材は、フレキシブル回路基板、又は導電体を絶縁体に印刷したものであることを特徴としている。

本発明に係る携帯機器内蔵アンテナ構造によれば、特定の部分に厚み方向に凹む溝が形成された、金属製の携帯機器の筐体と、該筐体の前記溝内に配置された導電部材とを備え、導電部材は、導電部と、該導電部を前記筐体から絶縁する絶縁部とを備えてなる。このため、導電部材が筐体の溝内に収まるので、筐体と導電部材とを合わせた厚みが薄くなり、金属製の筐体を有する携帯機器において、アンテナ構造の厚みを薄くすることできる。従って、携帯機器の薄型化に対応することができる。
また、筐体の溝の一部に、厚み方向に貫通する第１貫通孔を設けた場合、通信の際に、磁束が第１貫通孔を通過し、その通過性を改善することができる。

本発明に係る携帯機器内蔵アンテナ構造の第１実施形態を表面側から見た斜視図である。但し、図１においては、絶縁部及び磁性体は省略してある。 図１に示す携帯機器内蔵アンテナ構造を裏面側から見た斜視図である。但し、図２においては、絶縁部及び磁性体は省略してある。 図１に示す携帯機器内蔵アンテナ構造の平面図である。但し、図１においては、絶縁部及び磁性体は省略してある。 図３における４−４線に沿う断面図である。 図４における矢印５で示す部分の拡大図である。 図３における６−６線に沿う断面図である。 図６における矢印７で示す部分の拡大図である。 本発明に係る携帯機器内蔵アンテナ構造の第２実施形態を表面側から見た斜視図である。但し、図８においては、絶縁部及び磁性体は省略してある。 特許文献２に記載された従来の携帯機器内蔵アンテナ構造の構成を示す断面図である。

以下、本発明に係るコネクタの製造方法の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図３に示す携帯機器内蔵アンテナ構造１は、磁束を通じて無線通信を行う携帯機器に用いられる。携帯機器としては、例えば、携帯電話機やＰＨＳ等である。
携帯機器内蔵アンテナ構造１は、携帯機器の金属製の筐体２と、導電部材５とを備えている。

筐体２は、携帯機器のリアカバーを構成するもので、金属材料により製造される。筐体２は、例えば、ダイキャストにより製造される。この筐体２は、長手方向及び長手方向に直交する幅方向に延びる平板部２ａと、平板部２ａの長手方向両端から立ち下がる１対の端壁部２ｂと、平板部２ａの幅方向両側から立ち下がる１対の側壁部２ｃとを備えている。端壁部２ｂと側壁部２ｃとは連続的に繋がっている。

そして、筐体２の平板部２ａには、平面からみて長方形ループ状の溝３が形成されている。溝３は、平板部２ａの表面から平板部２の厚み方向に凹んでいる。溝３の凹み量は、図４及び図５に示すように、平板部２ａの厚みに対して１／２を少しだけ超える程度であり、溝３内に配置される後に述べる導電部材５が突出しない程度である。
また、平板部２ａの溝３の一部には、平板部２ａの厚み方向に貫通する複数の第１貫通孔４が形成されている。具体的には、図１及び図３に示すように、溝３の対向する長辺部分のそれぞれに、３個づつの第１貫通孔４が所定ピッチで形成されている。各第１貫通孔４は、図３に示すように、平面から見て長方形状をなし、溝３を横断する方向の幅が溝３の幅よりもやや大きくなっている。

そして、導電部材５は、図１及び図３に示すように、筐体２の溝３内に配置される。導電部材５は、図４乃至図７に示すように、導電部６と、導電部６を筐体２から絶縁する絶縁部７とを備えている。導電部６は、金属板を打ち抜いたコイルで形成され、溝３内において３重に巻回されてなる。また、絶縁部７は、導電部６としてのコイルをインサートモールドした絶縁体で形成される。絶縁部７の形状は、図４に示すように、溝３の内部を埋め尽くすようにされた断面長方形状である。

また、溝３内の、導電部材５と溝３の底との間には、図４乃至図７に示すように、磁性体８が配置されている。この磁性体８は、シート状に形成され、樹脂層の中に軟磁性粉末を混入させた軟磁性材料である。図５に示すように、磁性体８の厚みと絶縁部７の厚みの合計が溝３の深さと同等あるいは若干小さくなる。
携帯機器内蔵アンテナ構造１を製造する際には、先ず、筐体２の平板部２ａに溝３を形成する。溝３の形成は、筐体２のダイキャスト時に行うか、あるいは筐体２のダイキャスト後にエンドミルなどを用いた機械加工によって形成する。

次いで、溝３の一部に複数の第１貫通孔４を形成する。この第１貫通孔４の形成は、筐体２のダイキャスト時に行うか、あるいは筐体２のダイキャスト後にパンチングなどの機械加工によって形成する。
そして、溝３の底上に、シート状の磁性体８を敷く。その後、導電部６としてのコイルを絶縁部７として絶縁体でインサートモールドしてなる導電部材５を、磁性体８の上から被せる。これにより、携帯機器内蔵アンテナ構造１が製造される。

ここで、本実施形態における携帯機器内蔵アンテナ構造１にあっては、金属製の筐体２の特定の部分に厚み方向に凹む溝３が形成されている。そして、導電部６と導電部６を筐体２から絶縁する絶縁部７とを備えてなる導電部材５を、溝３内に配置している。このため、導電部材５が筐体２の溝３内に収まるので、筐体２と導電部材５とを合わせた厚みが薄くなり、金属製の筐体２を有する携帯機器において、アンテナ構造１の厚みを薄くすることできる。従って、携帯機器の薄型化に対応することができる。

また、通信を行う際には、導電部材５の導電部６に電流を流し磁界を発生させる。そして、その磁束を筐体２を通過させ、例えば、相手方のリーダ／ライタ装置と無線通信を行う。この際に、金属製の筐体２の溝３内に導電部６を配置すると、筐体２が金属性であるため磁束が通過しづらい。そこで、本実施形態にあっては、筐体２の溝３の一部に、厚み方向に貫通する第１貫通孔４を設けている。この第１貫通孔４を設けることにより、通信の際に、磁束が第１貫通孔４を通過し、筐体２が金属製であっても、その通過性が改善される。

なお、本実施形態における携帯機器内蔵アンテナ装置１にあっては、溝３の対向する長辺部分のそれぞれに、３個づつの第１貫通孔４が所定ピッチで形成されている。各第１貫通孔４は、平面から見て長方形状をなし、溝３を横断する方向の幅が溝３の幅よりもやや大きくなっている。しかし、第１貫通孔４の大きさ及び数は、これに限定されるものではなく、筐体２の強度との兼ね合いで適宜決定される。第１貫通孔４の大きさが大きく、数が多ければ、磁束の通過性がより改善されるが、筐体２の強度が弱くなる。その一方、第１貫通孔４の大きさが小さく、数が少なければ、磁束の通過性の改善度は小さいが、筐体２の強度はあまり弱くならない。従って、筐体２が使用される環境等を考慮し、最低限の筐体２の強度を確保した上で、第１貫通孔４の大きさをできるだけ大きくし、数をできるだけ多くすることが好ましい。なお、溝３の全部に第１貫通孔４を設けると、筐体２の機械的強度は極端に弱くなるので、本実施形態にあっては、筐体２の溝３の一部に、第１貫通孔４を設けている。

また、本実施形態における携帯機器内蔵アンテナ装置１にあっては、溝３内の、導電部材５と溝３の底との間に磁性体８を配置してある。筐体２が金属製の場合、通信の際に磁束によって渦電流が発生し、効率的な通信ができない。導電部材５と溝３の底との間に磁性体８を配置することにより、通信の際に、磁束による渦電流の発生を回避することができる。
更に、本実施形態における携帯機器内蔵アンテナ装置１にあっては、磁性体８がシート状で構成されている。このため、携帯機器内蔵アンテナ装置１を製造する際に、溝３の底上に、シート状の磁性体８を敷くことで簡単に磁性体８を溝３内に配置することができる。

次に、本発明に係る携帯機器内蔵アンテナ構造の第２実施形態を図８を参照して説明する。
図８に示す携帯機器内蔵アンテナ構造１は、図１に示す携帯機器内蔵アンテナ構造１と基本構成は同様であるが、筐体２において、溝３の内周側及び外周側の近傍に厚み方向に貫通する複数の第２貫通孔９を形成した点で相違している。図８において、図１における構成部材と同一の構成部材については同一の符号を付してある。

ここで、第２貫通孔９は、具体的には、溝３の対向する長辺部分のそれぞれの内周側及び外周側に２個づつと、溝３の対向する短辺部分のそれぞれの内周側及び外周側に１個づつ設けられている。
このように、溝３の内周側及び外周側の近傍に厚み方向に貫通する複数の第２貫通孔９を形成することにより、通信の際に、磁束が第２貫通孔９を通過し、その通過性がより改善されることになる。

なお、第２貫通孔９の大きさ及び数は、上述した例に限られず、筐体２の強度との兼ね合いで適宜決定される。第２貫通孔９の大きさが大きく、数が多ければ、磁束の通過性がより改善されるが、筐体２の強度が弱くなる。その一方、第２貫通孔９の大きさが小さく、数が少なければ、磁束の通過性の改善度は小さいが、筐体２の強度はあまり弱くならない。従って、筐体２が使用される環境等を考慮し、最低限の筐体２の強度を確保した上で、第２貫通孔９の大きさをできるだけ大きくし、数をできるだけ多くすることが好ましい。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、導電部材５は、導電部６と導電部６を筐体２から絶縁する絶縁部７とを備えていればよく、金属板を打ち抜いたコイルと、コイルをインサートモールドした絶縁体とからなる必要は必ずしもない。導電部材５として、フレキシブル回路基板、又は導電体を絶縁体に印刷したものであってもよい。

また、筐体２の溝３の一部に、厚み方向に貫通する第１貫通孔４を設ける必要は必ずしもない。
また、溝３内の、導電部材５と溝３の底との間に磁性体８を必ずしも配置しなくてもよい。例えば、携帯機器の筐体２近傍の内部に金属部材がない場合には、磁性体８を省略することが可能である。

また、磁性体８は、必ずしもシート状である必要はなく、溝３の底面に磁性体塗料を塗布するようにしてもよい。
また、筐体２において、溝３の内周側及び外周側の近傍に厚み方向に貫通する複数の第２貫通孔９を形成する必要は必ずしもない。また、第２貫通孔９を形成する場合、溝３の近傍であればよく、溝３の内周側であるか外周側であるかを問わない。
更に、第２貫通孔９を形成する場合、複数の第２貫通孔９を図示はしないが格子状に配置するとよい。これにより、磁束の通過性をより改善することができる。

１ 携帯機器内蔵アンテナ構造
２ 筐体
３ 溝
４ 第１貫通孔
５ 導電部材
６ 導電部
７ 絶縁部
８ 磁性体
９ 第２貫通孔

Claims (8)

1. 磁束を通じて無線通信を行う携帯機器内蔵アンテナ構造であって、
   特定の部分に厚み方向に凹む溝が形成された、金属製の携帯機器の筐体と、該筐体の前記溝内に配置された導電部材とを備え、
   該導電部材は、導電部と、該導電部を前記筐体から絶縁する絶縁部とを備えてなることを特徴とする携帯機器内蔵アンテナ構造。
2. 前記筐体の前記溝の一部に、前記厚み方向に貫通する第１貫通孔を設けたことを特徴とする請求項１記載の携帯機器内蔵アンテナ構造。
3. 前記溝内の、前記導電部材と前記溝の底との間に磁性体を配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の携帯機器内蔵アンテナ構造。
4. 前記磁性体が、シート状であることを特徴とする請求項３記載の携帯機器内蔵アンテナ構造。
5. 前記筐体の前記溝の近傍に、前記厚み方向に貫通する第２貫通孔を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の携帯機器内蔵アンテナ構造。
6. 前記第２貫通孔が複数設けられ、格子状に配置されていることを特徴とする請求項５記載の携帯機器内蔵アンテナ構造。
7. 前記導電部材は、前記導電部としての、金属板を打ち抜いたコイルと、前記絶縁部としての、前記コイルをインサートモールドした絶縁体とからなることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の携帯機器内蔵アンテナ構造。
8. 前記導電部材は、フレキシブル回路基板、又は導電体を絶縁体に印刷したものであることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の携帯機器内蔵アンテナ構造。

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