JP2017220849A - Antenna device - Google Patents

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俊文 小町
Toshifumi Komachi
俊文 小町
友成　寿緒
Toshio Tomonari
寿緒 友成
裕文 麻生
Hirofumi Aso
裕文 麻生
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna device which is easily manufactured and capable of sufficiently spreading magnetic field distribution.SOLUTION: An antenna device comprises: a flat spiral coil C1 around which a first conductor pattern 30 is spirally wound, the flat spiral coil C1 constituting first and second connection terminals 41 and 42 by dividing a conductor pattern 30a extending in an (x) direction; and a solenoid coil C2 including a magnetic core 50 and a second conductor pattern 60 wound around its surface and including third and fourth connection terminals 43 and 44 connected to the first and second connection terminals 41 and 42. A width of the magnetic core 50 in a (y) direction is larger than that in the (x) direction, such that the magnetic core protrudes in an inner diameter region 34 of the flat spiral coil C1. Thus, the antenna device can be easily manufactured and is also capable of sufficiently spreading magnetic field distribution.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明はアンテナ装置に関し、特に、近距離無線通信（Near Field Communication）用として好適なアンテナ装置に関するものである。   The present invention relates to an antenna device, and more particularly to an antenna device suitable for near field communication.

近年、スマートフォン等の携帯無線機器にはＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification：電波による個体識別）システムが搭載されており、そのための通信手段としてリーダ・ライタ等と近距離無線通信を行うためのアンテナ装置が搭載されている。この種のアンテナ装置としては、例えば特許文献１に記載されたアンテナ装置が知られている。   In recent years, RFID (Radio Frequency Identification) systems are installed in portable wireless devices such as smartphones, and antenna devices for short-distance wireless communication with readers / writers, etc. are installed as communication means. Has been. As this type of antenna device, for example, the antenna device described in Patent Document 1 is known.

特許文献１に記載されたアンテナ装置は、ループ状のアンテナを構成する導体の一部をコアに巻回し、これによってコイル部を形成することによってアンテナ特性を改善している。   The antenna device described in Patent Document 1 improves antenna characteristics by winding a part of a conductor constituting a loop-shaped antenna around a core, thereby forming a coil portion.

特許第４８０７４６４号公報Japanese Patent No. 4807464

しかしながら、特許文献１に記載されたアンテナ装置は、ループ状のアンテナを構成する導体の一部を直接コアに巻回する構成であるため、実際に作製するためにはワイヤ状の導体を用いる必要があり、製造工程が非常に複雑になるという問題がある。また、特許文献１に記載されたアンテナ装置では、コイル部を構成するコアがループ状のアンテナの一辺に沿った形状を有していることから、磁界分布の十分な広がりが得られないという問題もあった。   However, since the antenna device described in Patent Document 1 has a configuration in which a part of a conductor constituting a loop-shaped antenna is wound directly around a core, it is necessary to use a wire-shaped conductor for actual production. There is a problem that the manufacturing process becomes very complicated. Further, in the antenna device described in Patent Document 1, since the core constituting the coil portion has a shape along one side of the loop-shaped antenna, a problem that a sufficient spread of the magnetic field distribution cannot be obtained. There was also.

したがって、本発明の目的は、作製が容易であり、且つ、磁界分布の十分な広がりを得ることが可能なアンテナ装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an antenna device that is easy to manufacture and that can obtain a sufficiently wide magnetic field distribution.

本発明によるアンテナ装置は、第１の導体パターンがスパイラル状に巻回された平面スパイラルコイルであって、所定のターンにおいて第１の方向に延在する前記第１の導体パターンが分断され、分断された前記第１の導体パターンの一対の端部が第１及び第２の接続端子を構成する平面スパイラルコイルと、磁性コアと、前記磁性コアに巻回され、それぞれ前記第１及び第２の接続端子に接続された第３及び第４の接続端子を有する第２の導体パターンとを有するソレノイドコイルと、を備え、前記磁性コアは、前記第１の方向における幅よりも前記第１の方向と直交する第２の方向における幅の方が大きく、これにより前記平面スパイラルコイルの内径領域に突出していることを特徴とする。   The antenna device according to the present invention is a planar spiral coil in which a first conductor pattern is wound in a spiral shape, and the first conductor pattern extending in a first direction in a predetermined turn is divided and divided. A pair of end portions of the first conductor pattern is wound around the planar spiral coil constituting the first and second connection terminals, the magnetic core, and the magnetic core, respectively. A solenoid coil having a second conductor pattern having third and fourth connection terminals connected to the connection terminals, wherein the magnetic core has a width in the first direction that is greater than the width in the first direction. The width in the second direction orthogonal to the width is larger, and this protrudes into the inner diameter region of the planar spiral coil.

本発明によれば、平面スパイラルコイルを構成する第１の導体パターンとソレノイドコイルを構成する第２の導体パターンが接続端子を介して接続される構成を有していることから、容易に作製することが可能となる。しかも、磁性コアが平面スパイラルコイルの内径領域に突出していることから、磁界分布の十分な広がりを得ることも可能となる。   According to the present invention, since the first conductor pattern constituting the planar spiral coil and the second conductor pattern constituting the solenoid coil are connected via the connection terminal, it is easily manufactured. It becomes possible. Moreover, since the magnetic core protrudes into the inner diameter region of the planar spiral coil, it is possible to obtain a sufficient spread of the magnetic field distribution.

本発明において、前記磁性コアは、前記平面スパイラルコイルの前記内径領域の中心部と重なることが好ましい。これによれば、より大きな磁界分布の広がりを得ることが可能となる。   In the present invention, it is preferable that the magnetic core overlaps a central portion of the inner diameter region of the planar spiral coil. According to this, it becomes possible to obtain a larger spread of the magnetic field distribution.

本発明において、前記平面スパイラルコイルを構成する第１の導体パターンは複数ターン巻回されており、前記ソレノイドコイルを構成する第２の導体パターンのターン数は、前記第１の導体パターンのターン数よりも少ないことが好ましい。これによれば、指向性が過剰となることがなく、良好な磁界分布の広がりを得ることが可能となる。   In the present invention, the first conductor pattern constituting the planar spiral coil is wound a plurality of turns, and the number of turns of the second conductor pattern constituting the solenoid coil is the number of turns of the first conductor pattern. Is preferably less. According to this, the directivity does not become excessive, and it is possible to obtain a good spread of the magnetic field distribution.

この場合、前記所定のターンは、最外周ターンであっても構わないし、最内周ターンであっても構わない。いずれの場合も、接続端子と他のターンを構成する導体パターンとの干渉を容易に防止することができる。特に、前者の場合は、接続端子が平面スパイラルコイルの内径領域に位置しないことから、内径領域の有効面積が減少することがない。一方、後者の場合は、磁束を磁性コアに引き込みやすくなるという効果が得られる。   In this case, the predetermined turn may be an outermost turn or an innermost turn. In either case, it is possible to easily prevent interference between the connection terminal and the conductor pattern constituting the other turn. In particular, in the former case, since the connection terminal is not located in the inner diameter region of the planar spiral coil, the effective area of the inner diameter region does not decrease. On the other hand, in the latter case, an effect that the magnetic flux is easily drawn into the magnetic core can be obtained.

本発明において、前記磁性コアは磁性シートからなることが好ましい。これによれば、薄型化及び軽量化を実現しつつ、可撓性を確保することができる。この場合、前記第２の導体パターンは、前記磁性シートの表面に形成されたメッキパターンであることが好ましい。これによれば、ソレノイドコイルを容易に作製することが可能となる。   In the present invention, the magnetic core is preferably made of a magnetic sheet. According to this, flexibility can be secured while realizing thinning and lightening. In this case, it is preferable that the second conductor pattern is a plating pattern formed on the surface of the magnetic sheet. According to this, it becomes possible to produce a solenoid coil easily.

本発明によれば、作製が容易であり、且つ、磁界分布の十分な広がりを得ることが可能なアンテナ装置を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the antenna apparatus which can be produced easily and can obtain sufficient breadth of magnetic field distribution.

図１は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａの構成を示す略平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of an antenna device 10A according to the first embodiment of the present invention. 図２は、アンテナ装置１０Ａの構成を示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the antenna device 10A. 図３は、第１の実施形態において用いるソレノイドコイルＣ２の構成を説明するための略斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view for explaining the configuration of the solenoid coil C2 used in the first embodiment. 図４は、本発明の第２の実施形態によるアンテナ装置１０Ｂの構成を示す略平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view showing the configuration of the antenna device 10B according to the second embodiment of the present invention. 図５は、本発明の第３の実施形態によるアンテナ装置１０Ｃの構成を示す略平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view showing the configuration of an antenna device 10C according to the third embodiment of the present invention. 図６は、本発明の第４の実施形態によるアンテナ装置１０Ｄの構成を示す略平面図である。FIG. 6 is a schematic plan view showing the configuration of an antenna device 10D according to the fourth embodiment of the present invention. 図７は、本発明の第５の実施形態によるアンテナ装置１０Ｅの構成を示す略平面図である。FIG. 7 is a schematic plan view showing the configuration of an antenna device 10E according to the fifth embodiment of the present invention. 図８は、アンテナ装置１０Ｅの構成を示す分解斜視図である。FIG. 8 is an exploded perspective view showing the configuration of the antenna device 10E. 図９は、第５の実施形態において用いるソレノイドコイルＣ２の構成を説明するための略斜視図である。FIG. 9 is a schematic perspective view for explaining the configuration of the solenoid coil C2 used in the fifth embodiment. 図１０は、本発明の第６の実施形態によるアンテナ装置１０Ｆの構成を示す略平面図である。FIG. 10 is a schematic plan view showing the configuration of an antenna device 10F according to the sixth embodiment of the present invention. 図１１は、アンテナ装置１０Ｆの構成を示す分解斜視図である。FIG. 11 is an exploded perspective view showing the configuration of the antenna device 10F. 図１２は、第６の実施形態において用いるソレノイドコイルＣ２の構成を説明するための略斜視図である。FIG. 12 is a schematic perspective view for explaining the configuration of the solenoid coil C2 used in the sixth embodiment.

以下、添付図面を参照しながら、本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａの構成を示す略平面図である。また、図２は、アンテナ装置１０Ａの構成を示す分解斜視図である。 <First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of an antenna device 10A according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the antenna device 10A.

図１及び図２に示すように、本実施形態によるアンテナ装置１０Ａは、ＰＥＴ樹脂などからなるフレキシブル基板２０の表面に形成された第１の導体パターン３０からなる平面スパイラルコイルＣ１と、磁性コア５０及びその周囲に巻回された第２の導体パターン６０からなるソレノイドコイルＣ２とを備える。   As shown in FIGS. 1 and 2, the antenna device 10 </ b> A according to the present embodiment includes a planar spiral coil C <b> 1 made of a first conductor pattern 30 formed on the surface of a flexible substrate 20 made of PET resin and the like, and a magnetic core 50. And a solenoid coil C2 composed of a second conductor pattern 60 wound around the periphery thereof.

本実施形態においては、第１の導体パターン３０がフレキシブル基板２０の表面にスパイラル状に４ターン巻回されている。但し、本発明において、第１の導体パターン３０のターン数がこれに限定されるものではない。第１の導体パターン３０は、例えばパターニング又は型抜きされた銅箔によって構成される。第１の導体パターン３０の外形は略正方形であり、ｘ方向に沿った部分と、ｙ方向に沿った部分を有している。但し、本発明において第１の導体パターン３０の外形が略正方形であることは必須でなく、例えば、長方形であっても構わない。   In the present embodiment, the first conductor pattern 30 is wound around the surface of the flexible substrate 20 in a spiral shape for four turns. However, in the present invention, the number of turns of the first conductor pattern 30 is not limited to this. The first conductor pattern 30 is made of, for example, a patterned or stamped copper foil. The outer shape of the first conductor pattern 30 is substantially square, and has a portion along the x direction and a portion along the y direction. However, in the present invention, it is not essential that the outer shape of the first conductor pattern 30 is substantially square, and for example, it may be a rectangle.

第１の導体パターン３０の外周端は、端子電極３１に接続される。一方、第１の導体パターン３０の内周端は、端子電極３２に接続される。これら端子電極３１，３２は、図示しないＲＦ回路に接続される端子である。尚、端子電極３２は、第１の導体パターン３０を横切る横断部３３を介して内周端に接続される。横断部３３は、例えばフレキシブル基板２０の裏面に形成される。また、第１の導体パターン３０に囲まれた部分は、平面スパイラルコイルＣ１の内径領域３４を構成する。   The outer peripheral end of the first conductor pattern 30 is connected to the terminal electrode 31. On the other hand, the inner peripheral end of the first conductor pattern 30 is connected to the terminal electrode 32. These terminal electrodes 31 and 32 are terminals connected to an RF circuit (not shown). The terminal electrode 32 is connected to the inner peripheral end via a transverse portion 33 that crosses the first conductor pattern 30. The crossing part 33 is formed on the back surface of the flexible substrate 20, for example. Further, a portion surrounded by the first conductor pattern 30 constitutes an inner diameter region 34 of the planar spiral coil C1.

図１及び図２に示すように、第１の導体パターン３０の最外周ターンにおいてｘ方向に延在する導体パターン３０ａは電気的に分断されており、分断された導体パターン３０ａの一対の端部が第１及び第２の接続端子４１，４２を構成する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the conductor pattern 30a extending in the x direction in the outermost turn of the first conductor pattern 30 is electrically divided, and a pair of ends of the divided conductor pattern 30a Constitutes the first and second connection terminals 41, 42.

ソレノイドコイルＣ２は、磁性コア５０及びその周囲に巻回された第２の導体パターン６０からなる。磁性コア５０としては、可撓性を有する磁性シートを用いることが好ましい。これによれば、フェライトコアのような脆性材料を用いる場合と比べ、薄型化及び軽量化を実現しつつ、可撓性を確保することができる。本実施形態においては、スパイラルコイルＣ１についてもフレキシブル基板２０を用いていることから、磁性コア５０として可撓性を有する磁性シートを用いれば、アンテナ装置１０Ａの全体に可撓性を持たせることが可能となり、スマートフォンなどの携帯無線機器に内蔵する場合に好適である。   The solenoid coil C2 includes a magnetic core 50 and a second conductor pattern 60 wound around the magnetic core 50. As the magnetic core 50, it is preferable to use a flexible magnetic sheet. According to this, compared with the case where a brittle material like a ferrite core is used, flexibility can be ensured while realizing reduction in thickness and weight. In the present embodiment, since the flexible substrate 20 is used also for the spiral coil C1, if a flexible magnetic sheet is used as the magnetic core 50, the antenna device 10A as a whole can be made flexible. This is possible, and it is suitable when it is built in a portable wireless device such as a smartphone.

また、磁性コア５０として可撓性を有する磁性シートを用いた場合、第２の導体パターン６０は、磁性シートの表面に形成されたメッキパターンであることが好ましい。この場合、磁性コア５０の表面のうち、第２の導体パターン６０を形成すべき部分にパラジウムなどの触媒を混合した樹脂ペーストをスクリーン印刷し、その後、樹脂ペーストの表面に銅などの金属を無電解メッキにより形成し、さらに、電解メッキを施すことにより第２の導体パターン６０を形成することができる。この方法によれば、磁性シートの表面に第２の導体パターン６０を容易に成形することが可能となる。   Further, when a flexible magnetic sheet is used as the magnetic core 50, the second conductor pattern 60 is preferably a plating pattern formed on the surface of the magnetic sheet. In this case, the surface of the magnetic core 50 is screen-printed with a resin paste mixed with a catalyst such as palladium on the portion where the second conductor pattern 60 is to be formed, and then the surface of the resin paste is free of metal such as copper. The second conductor pattern 60 can be formed by electrolytic plating and further by electrolytic plating. According to this method, the second conductor pattern 60 can be easily formed on the surface of the magnetic sheet.

図３は、ソレノイドコイルＣ２の構成を説明するための略斜視図である。   FIG. 3 is a schematic perspective view for explaining the configuration of the solenoid coil C2.

図３に示すように、ソレノイドコイルＣ２を構成する磁性コア５０は、ｚ方向を厚み方向とする板状体であり、ｘ方向における幅Ｗ１よりもｙ方向における幅Ｗ２の方が大きい形状を有している。そして、磁性コア５０の表面には第２の導体パターン６０が巻回されており、その一端は第３の接続端子４３を構成し、他端は第４の接続端子４４を構成する。第２の導体パターン６０は、磁性コア５０の上面５１に形成された２本の上面パターン６１，６２と、磁性コア５０の下面５２に形成された１本の下面パターン６３を含む。下面パターン６３の一端は上面パターン６１の一端に接続され、下面パターン６３の他端は上面パターン６２の一端に接続される。そして、上面パターン６１の他端は下面５２に形成された第３の接続端子４３に接続され、上面パターン６２の他端は下面５２に形成された第４の接続端子４４に接続される。このような構成により、第２の導体パターン６０は、磁性コア５０の周囲に１．５ターン巻回されることになる。   As shown in FIG. 3, the magnetic core 50 constituting the solenoid coil C2 is a plate-like body whose thickness direction is the z direction, and has a shape in which the width W2 in the y direction is larger than the width W1 in the x direction. doing. A second conductor pattern 60 is wound around the surface of the magnetic core 50, one end of which forms the third connection terminal 43 and the other end of which forms the fourth connection terminal 44. The second conductor pattern 60 includes two upper surface patterns 61 and 62 formed on the upper surface 51 of the magnetic core 50 and one lower surface pattern 63 formed on the lower surface 52 of the magnetic core 50. One end of the lower surface pattern 63 is connected to one end of the upper surface pattern 61, and the other end of the lower surface pattern 63 is connected to one end of the upper surface pattern 62. The other end of the upper surface pattern 61 is connected to the third connection terminal 43 formed on the lower surface 52, and the other end of the upper surface pattern 62 is connected to the fourth connection terminal 44 formed on the lower surface 52. With such a configuration, the second conductor pattern 60 is wound around the magnetic core 50 by 1.5 turns.

そして、ソレノイドコイルＣ２は、第３及び第４の接続端子４３，４４がそれぞれ平面スパイラルコイルＣ１の第１及び第２の接続端子４１，４２と接続されるよう、フレキシブル基板２０上に配置される。これら接続端子間における電気的接続には、ハンダなどが用いられる。これにより、分断された導体パターン３０ａがソレノイドコイルＣ２を構成する第２の導体パターン６０を介して接続されることになる。つまり、平面スパイラルコイルＣ１の途中にソレノイドコイルＣ２が直列的に挿入された回路構成となることから、端子電極３１，３２間に電流を流すと、平面スパイラルコイルＣ１及びソレノイドコイルＣ２から磁束が発生する。逆に、平面スパイラルコイルＣ１及びソレノイドコイルＣ２が外部磁束を受け取ると、端子電極３１，３２間に電流が流れることになる。これにより、例えば１３．５６ＭＨｚの周波数を用いるＲＦＩＤ用のアンテナ装置として機能することになる。   And the solenoid coil C2 is arrange | positioned on the flexible substrate 20 so that the 3rd and 4th connection terminals 43 and 44 may be connected with the 1st and 2nd connection terminals 41 and 42 of the plane spiral coil C1, respectively. . Solder or the like is used for electrical connection between these connection terminals. Thereby, the divided conductor pattern 30a is connected through the second conductor pattern 60 constituting the solenoid coil C2. In other words, since the solenoid coil C2 is inserted in series in the middle of the planar spiral coil C1, a magnetic flux is generated from the planar spiral coil C1 and the solenoid coil C2 when a current is passed between the terminal electrodes 31 and 32. To do. Conversely, when the planar spiral coil C1 and the solenoid coil C2 receive external magnetic flux, a current flows between the terminal electrodes 31 and 32. Thereby, for example, it functions as an antenna device for RFID using a frequency of 13.56 MHz.

このように、本実施形態においては、平面スパイラルコイルＣ１とソレノイドコイルＣ２をそれぞれ別の導体パターンによって構成し、これらを接続端子４１〜４４を介して電気的に接続していることから、１本のワイヤ導体を用いて平面スパイラルコイルＣ１とソレノイドコイルＣ２の両方を形成する場合に比べ、極めて容易に作製することが可能となる。   As described above, in the present embodiment, the planar spiral coil C1 and the solenoid coil C2 are configured by different conductor patterns, and these are electrically connected via the connection terminals 41 to 44. As compared with the case where both the planar spiral coil C1 and the solenoid coil C2 are formed using the wire conductor, it can be manufactured extremely easily.

本実施形態においては、ソレノイドコイルＣ２を構成する磁性コア５０がフレキシブル基板２０の表面に載置されると、磁性コア５０の一部が平面スパイラルコイルＣ１を構成する第１の導体パターン３０と平面視で（ｚ方向から見て）重なるとともに、別の部分が平面スパイラルコイルＣ１の内径領域３４に突出する。また、磁性コア５０の残りの部分は、平面スパイラルコイルＣ１の外部方向に突出する。このように、磁性コア５０はｘ方向における幅Ｗ１よりもｙ方向における幅Ｗ２の方が大きく、且つ、平面スパイラルコイルＣ１の内径領域３４に突出していることから、内径領域３４を通過する磁束の一部が効率よく磁性コア５０に取り込まれる。そして、磁性コア５０に取り込まれた磁束は、平面スパイラルコイルＣ１の外部方向に突出する部分から放出されるため、磁界分布の広がりを拡大することが可能となる。   In the present embodiment, when the magnetic core 50 constituting the solenoid coil C2 is placed on the surface of the flexible substrate 20, a part of the magnetic core 50 and the first conductor pattern 30 constituting the planar spiral coil C1 are planar. While overlapping (as viewed from the z direction), another portion projects into the inner diameter region 34 of the planar spiral coil C1. Further, the remaining part of the magnetic core 50 protrudes toward the outside of the planar spiral coil C1. Thus, since the magnetic core 50 has a width W2 in the y direction larger than a width W1 in the x direction and projects into the inner diameter region 34 of the planar spiral coil C1, the magnetic core 50 passes through the inner diameter region 34. A part is efficiently taken into the magnetic core 50. And since the magnetic flux taken in by the magnetic core 50 is emitted from the portion protruding in the external direction of the planar spiral coil C1, the spread of the magnetic field distribution can be expanded.

特に限定されるものではないが、磁性コア５０のうち平面スパイラルコイルＣ１の内径領域３４に突出した部分は、内径領域３４の中心部３４ａと重なり、且つ、内径領域３４において終端していることが好ましい。このような構成とすることにより、内径領域３４を通過する磁束のより多くが磁性コア５０に取り込まれるため、より大きな磁界分布の広がりを得ることが可能となる。   Although not particularly limited, a portion of the magnetic core 50 that protrudes into the inner diameter region 34 of the planar spiral coil C1 overlaps with the central portion 34a of the inner diameter region 34 and ends in the inner diameter region 34. preferable. By adopting such a configuration, more magnetic flux passing through the inner diameter region 34 is taken into the magnetic core 50, so that a larger spread of the magnetic field distribution can be obtained.

このように、本実施形態によるアンテナ装置１０Ａは、平面スパイラルコイルＣ１とソレノイドコイルＣ２がそれぞれ別部材であり、接続端子４１〜４４を介してこれらを接続していることから、容易に作製することが可能となる。しかも、磁性コア５０が平面スパイラルコイルＣ１の内径領域３４に突出していることから、十分な磁界分布の広がりを得ることも可能となる。   As described above, the antenna device 10A according to the present embodiment is easily manufactured because the planar spiral coil C1 and the solenoid coil C2 are separate members and are connected via the connection terminals 41 to 44, respectively. Is possible. In addition, since the magnetic core 50 projects into the inner diameter region 34 of the planar spiral coil C1, it is possible to obtain a sufficient spread of the magnetic field distribution.

また、本実施形態においては、電気的に分断された導体パターン３０ａが第１の導体パターン３０の最外周ターンであることから、接続端子４１，４２と他のターンとの干渉を容易に防止することができるとともに、内径領域３４の有効面積に影響を与えることもない。   In the present embodiment, since the electrically separated conductor pattern 30a is the outermost peripheral turn of the first conductor pattern 30, interference between the connection terminals 41 and 42 and other turns can be easily prevented. In addition, the effective area of the inner diameter region 34 is not affected.

＜第２の実施形態＞
図４は、本発明の第２の実施形態によるアンテナ装置１０Ｂの構成を示す略平面図である。 <Second Embodiment>
FIG. 4 is a schematic plan view showing the configuration of the antenna device 10B according to the second embodiment of the present invention.

図４に示すように、本実施形態によるアンテナ装置１０Ｂは、電気的に分断された導体パターン３０ｂが第１の導体パターン３０の最内周ターンである点において、第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと相違する。その他の構成は、第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   As shown in FIG. 4, the antenna device 10 </ b> B according to the present embodiment is the antenna device according to the first embodiment in that the electrically divided conductor pattern 30 b is the innermost turn of the first conductor pattern 30. Different from 10A. Since other configurations are the same as those of the antenna device 10A according to the first embodiment, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

このような構成であっても、第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａとほぼ同様の効果を得ることができる。また、本実施形態においては、接続端子４１，４２が最内周の導体パターン３０ｂに設けられていることから、平面スパイラルコイルＣ１の外形サイズが大型化しないという利点を有する。また、内径領域３４を通過する磁束を磁性コア５０に引き込みやすくなるという効果も得られる。   Even with such a configuration, substantially the same effect as that of the antenna device 10A according to the first embodiment can be obtained. Moreover, in this embodiment, since the connection terminals 41 and 42 are provided in the innermost conductor pattern 30b, there is an advantage that the outer size of the planar spiral coil C1 is not increased. In addition, an effect that the magnetic flux passing through the inner diameter region 34 is easily drawn into the magnetic core 50 is also obtained.

＜第３の実施形態＞
図５は、本発明の第３の実施形態によるアンテナ装置１０Ｃの構成を示す略平面図である。 <Third Embodiment>
FIG. 5 is a schematic plan view showing the configuration of an antenna device 10C according to the third embodiment of the present invention.

図５に示すように、本実施形態によるアンテナ装置１０Ｃは、磁性コア５０の平面形状が略台形である点において、第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと相違する。その他の構成は、第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   As shown in FIG. 5, the antenna device 10C according to the present embodiment is different from the antenna device 10A according to the first embodiment in that the planar shape of the magnetic core 50 is a substantially trapezoid. Since other configurations are the same as those of the antenna device 10A according to the first embodiment, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

本実施形態においては、平面形状が略台形である磁性コア５０を用い、ｘ方向における幅が狭い部分が内径領域３４に位置し、ｘ方向における幅が広い部分が平面スパイラルコイルＣ１の外部方向に位置している。これにより、内径領域３４から磁性コア５０に取り込まれた磁束が大きく広がることから、より大きな磁界分布の広がりを得ることが可能となる。   In the present embodiment, the magnetic core 50 having a substantially trapezoidal planar shape is used, a portion having a narrow width in the x direction is located in the inner diameter region 34, and a portion having a wide width in the x direction is directed to the outside of the planar spiral coil C1. positioned. Thereby, since the magnetic flux taken into the magnetic core 50 from the inner diameter region 34 is greatly spread, it is possible to obtain a larger spread of the magnetic field distribution.

＜第４の実施形態＞
図６は、本発明の第４の実施形態によるアンテナ装置１０Ｄの構成を示す略平面図である。 <Fourth Embodiment>
FIG. 6 is a schematic plan view showing the configuration of an antenna device 10D according to the fourth embodiment of the present invention.

図６に示すように、本実施形態によるアンテナ装置１０Ｄは、磁性コア５０の平面形状がくさび形である点において、第２の実施形態によるアンテナ装置１０Ｂと相違する。その他の構成は、第２の実施形態によるアンテナ装置１０Ｂと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   As shown in FIG. 6, the antenna device 10D according to the present embodiment is different from the antenna device 10B according to the second embodiment in that the planar shape of the magnetic core 50 is a wedge shape. Since other configurations are the same as those of the antenna device 10B according to the second embodiment, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

本実施形態においては、平面形状がくさび形である磁性コア５０を用いていることから、内径領域３４を通過する磁束を磁性コア５０により効率よく取り込むことができるとともに、磁性コア５０に取り込まれた磁束が大きく広がることから、より大きな磁界分布の広がりを得ることが可能となる。   In the present embodiment, since the magnetic core 50 having a wedge shape in plan view is used, the magnetic flux passing through the inner diameter region 34 can be efficiently taken in by the magnetic core 50 and taken into the magnetic core 50. Since the magnetic flux greatly spreads, it is possible to obtain a larger spread of the magnetic field distribution.

第３及び第４の実施形態が例示するように、本発明において磁性コア５０の平面形状は特に限定されるものではなく、ｘ方向における幅よりもｙ方向における幅の方が大きい限り、どのような形状を有していても構わない。   As illustrated in the third and fourth embodiments, in the present invention, the planar shape of the magnetic core 50 is not particularly limited, as long as the width in the y direction is larger than the width in the x direction. You may have various shapes.

＜第５の実施形態＞
図７は、本発明の第５の実施形態によるアンテナ装置１０Ｅの構成を示す略平面図である。また、図８は、アンテナ装置１０Ｅの構成を示す分解斜視図である。 <Fifth Embodiment>
FIG. 7 is a schematic plan view showing the configuration of an antenna device 10E according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 8 is an exploded perspective view showing the configuration of the antenna device 10E.

図６及び図７に示すように、本実施形態によるアンテナ装置１０Ｅは、磁性コア５０に周囲に巻回された第２の導体パターンのターン数が異なる点において、第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと相違する。その他の構成は、第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   As shown in FIGS. 6 and 7, the antenna device 10E according to the present embodiment is different from the antenna device according to the first embodiment in that the number of turns of the second conductor pattern wound around the magnetic core 50 is different. Different from 10A. Since other configurations are the same as those of the antenna device 10A according to the first embodiment, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図９は、本実施形態において用いるソレノイドコイルＣ２の構成を説明するための略斜視図である。   FIG. 9 is a schematic perspective view for explaining the configuration of the solenoid coil C2 used in the present embodiment.

図９に示すように、本実施形態において用いるソレノイドコイルＣ２は、磁性コア５０の上面５１に形成された３本の上面パターン６１，６２，６４と、磁性コア５０の下面５２に形成された２本の下面パターン６３，６５を含む。そして、これらパターンの対応する端部同士が接続されることにより、磁性コア５０の周囲には、第２の導体パターン６０が２．５ターン巻回されることになる。ここで、磁性コア５０に巻回する第２の導体パターン６０のターン数を増やすと、その分、ソレノイドコイルＣ２のアンテナ特性が向上するが、ターン数が多すぎるとソレノイドコイルＣ２の指向性が強くなりすぎ、かえって磁界分布の広がりが小さくなるおそれがある。   As shown in FIG. 9, the solenoid coil C <b> 2 used in this embodiment has three upper surface patterns 61, 62, 64 formed on the upper surface 51 of the magnetic core 50 and 2 formed on the lower surface 52 of the magnetic core 50. This includes lower surface patterns 63 and 65 of the book. Then, when the corresponding ends of these patterns are connected to each other, the second conductor pattern 60 is wound around the magnetic core 50 by 2.5 turns. Here, if the number of turns of the second conductor pattern 60 wound around the magnetic core 50 is increased, the antenna characteristics of the solenoid coil C2 are improved correspondingly. However, if the number of turns is too large, the directivity of the solenoid coil C2 is increased. There is a risk that the magnetic field distribution may become too weak and the spread of the magnetic field distribution may be reduced.

しかしながら、第２の導体パターン６０のターン数が第１の導体パターン３０のターン数よりも少ない場合には、ソレノイドコイルＣ２の指向性が過剰とならず、良好な磁界分布の広がりを得ることが可能となる。本実施形態が例示するように、本発明においてソレノイドコイルＣ２を構成する第２の導体パターン６０のターン数については特に限定されないが、平面スパイラルコイルＣ１を構成する第１の導体パターン３０のターン数よりも少ないことが好ましい。   However, when the number of turns of the second conductor pattern 60 is smaller than the number of turns of the first conductor pattern 30, the directivity of the solenoid coil C2 does not become excessive, and a good magnetic field distribution can be obtained. It becomes possible. As exemplified in the present embodiment, the number of turns of the second conductor pattern 60 constituting the solenoid coil C2 is not particularly limited in the present invention, but the number of turns of the first conductor pattern 30 constituting the planar spiral coil C1 is not particularly limited. Is preferably less.

＜第６の実施形態＞
図１０は、本発明の第６の実施形態によるアンテナ装置１０Ｆの構成を示す略平面図である。また、図１１は、アンテナ装置１０Ｆの構成を示す分解斜視図である。 <Sixth Embodiment>
FIG. 10 is a schematic plan view showing the configuration of an antenna device 10F according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 11 is an exploded perspective view showing the configuration of the antenna device 10F.

図１０及び図１１に示すように、本実施形態によるアンテナ装置１０Ｆは、第１の導体パターン３０が２箇所で分断されるとともに、磁性コア５０に周囲に巻回された第２の導体パターンが２組設けられている点において、第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと相違する。その他の構成は、第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   As shown in FIGS. 10 and 11, the antenna device 10 </ b> F according to the present embodiment has the first conductor pattern 30 divided at two locations and the second conductor pattern wound around the magnetic core 50. It differs from the antenna device 10A according to the first embodiment in that two sets are provided. Since other configurations are the same as those of the antenna device 10A according to the first embodiment, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

第１の導体パターン３０は、最外周ターンにおいてｘ方向に延在する導体パターン３０ａが電気的に分断されているとともに、最内周ターンにおいてｘ方向に延在する導体パターン３０ｂが電気的に分断されている。そして、分断された導体パターン３０ａの一対の端部が第１及び第２の接続端子４１，４２を構成し、分断された導体パターン３０ｂの一対の端部が第５及び第６の接続端子４５，４６を構成する。   In the first conductor pattern 30, the conductor pattern 30a extending in the x direction in the outermost turn is electrically divided, and the conductor pattern 30b extending in the x direction in the innermost turn is electrically divided. Has been. The pair of end portions of the divided conductor pattern 30a constitute the first and second connection terminals 41 and 42, and the pair of end portions of the divided conductor pattern 30b are the fifth and sixth connection terminals 45. , 46 are configured.

図１２は、本実施形態において用いるソレノイドコイルＣ２の構成を説明するための略斜視図である。   FIG. 12 is a schematic perspective view for explaining the configuration of the solenoid coil C2 used in the present embodiment.

図１２に示すように、本実施形態において用いるソレノイドコイルＣ２は、図３を用いて説明した上面パターン６１，６２及び下面パターン６３に加え、磁性コア５０の上面５１に形成された２本の上面パターン６６，６７と、磁性コア５０の下面５２に形成された１本の下面パターン６８をさらに含む。下面パターン６８の一端は上面パターン６６の一端に接続され、下面パターン６８の他端は上面パターン６７の一端に接続される。そして、上面パターン６６の他端は下面５２に形成された第７の接続端子４７に接続され、上面パターン６７の他端は下面５２に形成された第８の接続端子４８に接続される。このような構成により、第２の導体パターン６０は、磁性コア５０の周囲に１．５ターン巻回された２組のパターンを構成する。   As shown in FIG. 12, the solenoid coil C2 used in this embodiment includes two upper surfaces formed on the upper surface 51 of the magnetic core 50 in addition to the upper surface patterns 61 and 62 and the lower surface pattern 63 described with reference to FIG. It further includes patterns 66 and 67 and one lower surface pattern 68 formed on the lower surface 52 of the magnetic core 50. One end of the lower surface pattern 68 is connected to one end of the upper surface pattern 66, and the other end of the lower surface pattern 68 is connected to one end of the upper surface pattern 67. The other end of the upper surface pattern 66 is connected to a seventh connection terminal 47 formed on the lower surface 52, and the other end of the upper surface pattern 67 is connected to an eighth connection terminal 48 formed on the lower surface 52. With such a configuration, the second conductor pattern 60 constitutes two sets of patterns wound around the magnetic core 50 by 1.5 turns.

そして、ソレノイドコイルＣ２は、第３及び第４の接続端子４３，４４がそれぞれ平面スパイラルコイルＣ１の第１及び第２の接続端子４１，４２と接続され、且つ、第７及び第８の接続端子４７，４８がそれぞれ平面スパイラルコイルＣ１の第５及び第６の接続端子４５，４６と接続されるよう、フレキシブル基板２０上に配置される。これにより、磁性コア５０の周囲には、第２の導体パターン６０が３ターン（１．５ターン×２）巻回されることになる。上述の通り、第２の導体パターン６０のターン数が多すぎるとソレノイドコイルＣ２の指向性が過剰となるが、本実施形態においても、第２の導体パターン６０のターン数を第１の導体パターン３０のターン数よりも少なく設定していることから、良好な磁界分布の広がりを得ることが可能となる。   In the solenoid coil C2, the third and fourth connection terminals 43 and 44 are respectively connected to the first and second connection terminals 41 and 42 of the planar spiral coil C1, and the seventh and eighth connection terminals. 47 and 48 are arranged on the flexible substrate 20 so as to be connected to the fifth and sixth connection terminals 45 and 46 of the planar spiral coil C1, respectively. As a result, the second conductor pattern 60 is wound around the magnetic core 50 by three turns (1.5 turns × 2). As described above, if the number of turns of the second conductor pattern 60 is too large, the directivity of the solenoid coil C2 becomes excessive. In this embodiment, the number of turns of the second conductor pattern 60 is set to the first conductor pattern 60. Since the number of turns is set to be less than 30, it is possible to obtain a good spread of the magnetic field distribution.

本実施形態が例示するように、本発明において第１の導体パターン３０の分断箇所が１箇所であることは必須でなく、２箇所又はそれ以上であっても構わない。   As this embodiment illustrates, in the present invention, it is not essential that the first conductor pattern 30 is divided at one place, and there may be two or more places.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.

１０Ａ〜１０Ｆ アンテナ装置
２０ フレキシブル基板
３０ 第１の導体パターン
３０ａ，３０ｂ 導体パターン
３１，３２ 端子電極
３３ 横断部
３４ 内径領域
３４ａ 中心部
４１〜４８ 接続端子
５０ 磁性コア
５１ 上面
５２ 下面
６０ 第２の導体パターン
６１，６２，６４，６６，６７ 上面パターン
６３，６５，６８ 下面パターン
Ｃ１ 平面スパイラルコイル
Ｃ２ ソレノイドコイル 10A to 10F Antenna device 20 Flexible substrate 30 First conductor patterns 30a and 30b Conductor patterns 31 and 32 Terminal electrode 33 Transverse portion 34 Inner diameter region 34a Central portion 41 to 48 Connection terminal 50 Magnetic core 51 Upper surface 52 Lower surface 60 Second conductor Pattern 61, 62, 64, 66, 67 Upper surface pattern 63, 65, 68 Lower surface pattern C1 Planar spiral coil C2 Solenoid coil

Claims (7)

第１の導体パターンがスパイラル状に巻回された平面スパイラルコイルであって、所定のターンにおいて第１の方向に延在する前記第１の導体パターンが分断され、分断された前記第１の導体パターンの一対の端部が第１及び第２の接続端子を構成する平面スパイラルコイルと、
磁性コアと、前記磁性コアに巻回され、それぞれ前記第１及び第２の接続端子に接続された第３及び第４の接続端子を有する第２の導体パターンとを有するソレノイドコイルと、を備え、
前記磁性コアは、前記第１の方向における幅よりも前記第１の方向と直交する第２の方向における幅の方が大きく、これにより前記平面スパイラルコイルの内径領域に突出していることを特徴とするアンテナ装置。 The first conductor pattern is a planar spiral coil in which a first conductor pattern is wound in a spiral shape, and the first conductor pattern extending in a first direction in a predetermined turn is divided and divided. A planar spiral coil in which a pair of ends of the pattern constitutes first and second connection terminals;
A solenoid coil having a magnetic core and a second conductor pattern wound around the magnetic core and having third and fourth connection terminals connected to the first and second connection terminals, respectively. ,
The magnetic core has a larger width in a second direction orthogonal to the first direction than a width in the first direction, and thereby protrudes into an inner diameter region of the planar spiral coil. Antenna device to do. 前記磁性コアは、前記平面スパイラルコイルの前記内径領域の中心部と重なることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein the magnetic core overlaps a central portion of the inner diameter region of the planar spiral coil. 前記平面スパイラルコイルを構成する前記第１の導体パターンは複数ターン巻回されており、前記ソレノイドコイルを構成する前記第２の導体パターンのターン数は、前記第１の導体パターンのターン数よりも少ないことを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。   The first conductor pattern constituting the planar spiral coil is wound a plurality of turns, and the number of turns of the second conductor pattern constituting the solenoid coil is larger than the number of turns of the first conductor pattern. The antenna device according to claim 1, wherein the number of antenna devices is small. 前記所定のターンは、最外周ターンであることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 3, wherein the predetermined turn is an outermost turn. 前記所定のターンは、最内周ターンであることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 3, wherein the predetermined turn is an innermost turn. 前記磁性コアは、磁性シートからなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein the magnetic core is made of a magnetic sheet. 前記第２の導体パターンは、前記磁性シートの表面に形成されたメッキパターンであることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 6, wherein the second conductor pattern is a plating pattern formed on a surface of the magnetic sheet.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114784491A (en) * 2021-01-21 2022-07-22 Tdk株式会社 Coil component and wireless power transmission device provided with same

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