JPWO2013042604A1 - 通信端末装置 - Google Patents

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Abstract

カード型デバイス（１０）の内部にＲＦＩＣおよび給電コイル（１２）が設けられている。プリント配線板（２２）には開口部およびスリットを有する金属製のスロットケース（２１）が取り付けられている。カード型デバイス（１０）をカードスロット（４２）に挿入することにより、カード型デバイス（１０）の電極がプリント配線板（２２）の端子に電気的に接続される。アンテナコイル（３１）は放射コイル部（３１Ｒ）および結合コイル部（３１Ｃ）を備えていて、結合コイル部（３１Ｃ）はスロットケース（２１）に近接している。これにより、通信相手側アンテナ→放射コイル部（３１Ｒ）→結合コイル部（３１Ｃ）→スロットケース（２１）→カード型デバイス（１０）内の給電コイル（１２）の順、またはこの逆の順に結合して、通信が可能となる。

Description

本発明は、相手側機器と電磁界信号を介して通信するＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムや近距離無線通信（NFC：Near Field Communication）システムに用いられる電子機器に関するものである。
ＮＦＣは、ＲＦＩＤシステムを利用した無線通信規格の一つで、携帯電話端末をはじめ、さまざまな端末装置への搭載が期待されている。ＮＦＣでは１３ＭＨｚ帯（ＨＦ帯）の無線信号が利用されている。通常、ＨＦ帯ＲＦＩＤシステムを利用した通信端末装置では、リーダライタ機能やタグ機能をつかさどるＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）チップが端末本体に内蔵され、このＲＦＩＣチップは同じく端末本体に内蔵されたアンテナコイルに接続される。
これに対して、例えば特許文献１において、取り外し可能なカード型デバイス内にＲＦＩＣチップを設け、端末本体側のアンテナコイルを利用して、通信相手側アンテナとの無線通信を行う構成が示されている。この構成では、カード型デバイスにコイルを設けておき、このコイルを端末本体側のアンテナコイルと電磁結合させることにより、ＲＦＩＣチップと端末本体側アンテナコイルとを電気的に接続させている。この構成によれば、カード型デバイスが本来有している入出力端子を利用することなく、ＳＤメモリーカード等のカード型デバイスにＲＦＩＤ機能を付加できる。
特開２００４−５６４１３号公報
ＳＤメモリーカード等のカード型デバイスを利用する、通信端末装置を含む各種電子機器には、カード型デバイスを挿入するためのスロットケースを備えている。このスロットケースは、強度や耐久性が要求されることから、金属体で構成されている。金属体はアンテナ（コイル）の磁束の通過を妨げるため、カード型デバイス側のコイルと電子機器側のアンテナコイルとを高い結合度で電磁結合させることは難しい、という課題があった。
本発明はカード型デバイスに設けられたコイルと電子機器外部の通信相手機器とを強く結合させることのできる電子機器を提供することを目的としている。
前記課題を解決するために、本発明の電子機器は次のように構成される。
（１）給電コイルを有するカード型デバイスが着脱可能に構成されたカード装着部と、アンテナコイルと、を備え、
前記カード装着部は、前記カード型デバイスの給電コイルおよび前記アンテナコイルと電磁界結合する結合導体を備えたことを特徴とする。
（２）前記カード型デバイスの給電コイルは、カード型デバイスの平面に平行な面がコイル開口面であり、前記カード装着部の結合導体は、前記給電コイルのコイル開口と対向（対面）する部分に設けられた開口部、および、前記開口部と前記カード装着部の外縁とを結ぶスリット部を有することが好ましい。
（３）前記カード装着部は複数の辺を有する天面と、前記複数の辺のうち少なくとも２辺にそれぞれ連接した２つの側面とを備え、前記天面に前記カード装着部の開口部および前記スリット部が設けられていて、前記側面のうち、前記カード型デバイスの挿入口が設けられている側面とは異なる側面に開口部が設けられていることが好ましい。
（４）前記カード型デバイスの給電コイルは、カード型デバイスの平面に平行な面がコイル開口面であり、前記カード装着部の結合導体は、回路基板に形成された導体パターンおよび前記回路基板に取り付けられた金属部材を備え、前記導体パターンおよび前記金属部材で、前記カード型デバイスの平面に平行な面をコイル開口面とするコイルを構成していることが好ましい。
（５）平面視で、前記給電コイルのコイル開口は前記カード装着部の結合導体の開口部に対して少なくとも一部が重なっていることが好ましい。
（６）前記カード型デバイスの給電コイルは、カード型デバイスの挿入方向（カード型デバイスの平面に平行な一つの軸）にコイル軸を有し、前記カード装着部の結合導体は、回路基板に形成された導体パターンおよび前記回路基板に取り付けられた金属部材を備え、前記導体パターンおよび前記金属部材で、前記カード型デバイスの挿入方向をコイル軸とするコイルを構成していることが好ましい。
（７）平面視で、前記アンテナコイルは前記カード装着部の結合導体の外周に対して少なくとも一部が重なっていることが好ましい。
（８）前記アンテナコイルは、前記カード装着部の結合導体と結合する結合コイル部とこの結合コイル部よりコイル径が大きな放射コイル部とを含むことが好ましい。
（９）平面視で、前記アンテナコイルの結合コイル部は前記カード装着部の結合導体の開口部の周囲を周回するように配置されていることが好ましい。
（１０）前記アンテナコイルは、異なる層に形成された、互いに対向する第１アンテナコイルおよび第２アンテナコイルを含み、前記第１アンテナコイルと前記第２アンテナコイルとは容量を介して互いに結合されていて、前記カード装着部の結合導体との結合により流れる電流が同じ向きであることが好ましい。
本発明の電子機器によれば、カード型デバイスの給電コイルとスロットケースとが電磁界結合し、さらにスロットケースとアンテナコイルとが電磁界結合することにより、カード型デバイス内のＲＦＩＣチップから給電コイルおよびスロットケースを介してアンテナコイルに高周波電力が伝達される。したがって、カード型デバイスが本来有している入出力端子を利用することなく、カード型デバイスにＲＦＩＤ等の通信機能を付加できる。特に、金属製のスロットケースを用いているにもかかわらず、カード型デバイスの給電コイルから端末本体のアンテナコイルに効率良く高周波電力を伝達させることができ、強度や耐久性に優れ、かつ、通信特性にも優れた通信端末装置を得ることができる。
図１は第１の実施形態の通信端末装置１０１の構成を示す斜視図である。 図２（Ａ）はプリント配線板２２に対するスロットケース２１の取り付け部の斜視図、図２（Ｂ）は給電コイル１２の形状を示す図、図２（Ｃ）はスロットケース２１と給電コイル１２との平面上の関係を示す図である。 図３（Ａ）は通信端末装置１０１の主要部の断面図、図３（Ｂ）はその部分拡大図である。 図４（Ａ）はブースターアンテナ３０１が貼付された筐体４１の内面を示す図である。図４（Ｂ）は基材シート３０の第１主面に形成された放射コイル部３１１Ｒおよび結合コイル部３１１Ｃを基材シートの第１主面側から見た図であり、図４（Ｃ）は基材シート３０の第２主面に形成された放射コイル部３１２Ｒおよび結合コイル部３１２Ｃを基材シートの第１主面側から透視した図である。 図５（Ａ）はスロットケース２１と結合コイル部３１Ｃとの位置関係を示す斜視図である。図５（Ｂ）はスロットケース２１と結合コイル部３１Ｃとの位置関係を示す平面図である。 図６（Ａ）は通信端末装置１０１と通信相手側アンテナとの結合の様子を示す図である。図６（Ｂ）はカード型デバイス１０の給電コイル、スロットケースおよび結合コイル部との結合の様子を示す図である。 図７はカード型デバイス１０の給電コイル、スロットケースおよび結合コイル部との結合の様子を示す図である。 図８は、カード型デバイス１０が装着された、第１の実施形態の通信端末装置１０１の等価回路図である。 図９は第２の実施形態の通信端末装置の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。 図１０は第２の実施形態の通信端末装置の筐体に設けられているスロットケース２１の構成を示す図である。 図１１は第３の実施形態の通信端末装置の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。 図１２は第３の実施形態の通信端末装置の筐体内に設けられているアンテナコイルの構成を示す図である。 図１３は第３の実施形態の通信端末装置の筐体内に設けられているアンテナコイルの等価回路図である。 図１４は第３の実施形態の通信端末装置の筐体内に設けられているスロットケースとアンテナコイルとの位置関係を示す図である。 図１５は第４の実施形態の通信端末装置の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。 図１６は第４の実施形態の通信端末装置の筐体内に設けられているアンテナコイルの構成を示すである。 図１７は第４の実施形態の通信端末装置の筐体内に設けられているスロットケースとアンテナコイルとの位置関係を示す図である。 図１８は第５の実施形態の通信端末装置１０５の主要部の断面図である。 図１９（Ａ）は通信端末装置１０６の外観斜視図、図１９（Ｂ）は通信端末装置１０６の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。 図２０（Ａ）はプリント配線板２２に対するカード装着部２０付近の斜視図、図２０（Ｂ）はカード装着部２０付近の平面図である。図２０（Ｃ）はカード装着部の金属部材とカード型デバイス１０の給電コイル１２との結合の様子、およびカード装着部の金属部材とアンテナコイルの結合コイル部３１Ｃとの結合の様子を示す図である。 図２１（Ａ）は通信端末装置１０７の外観斜視図、図２１（Ｂ）は通信端末装置１０７の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。 図２２（Ａ）はプリント配線板２２に対するカード装着部２０付近の斜視図、図２２（Ｂ）はカード装着部２０付近の平面図である。図２２（Ｃ）はカード装着部の金属部材２３とカード型デバイス１０の給電コイル１２との結合の様子、およびカード装着部の金属部材とアンテナコイルの結合コイル部３１Ｃとの結合の様子を示す図である。
《第１の実施形態》
本発明の電子機器はカード型デバイスを利用する装置である。例えば携帯電話端末、ノートＰＣ、タブレットＰＣ、ハンディターミナル（データ収集端末）等の情報通信端末や、ディジタルスチルカメラ、ディジタルビデオカメラ、ディジタルオーディオレコーダー等の情報メディア機器等である。第１の実施形態では特に、ＮＦＣシステムに代表されるＨＦ帯のＲＦＩＤシステムを持った通信端末装置を例に挙げる。
図１は第１の実施形態の通信端末装置１０１の構成を示す斜視図である。図１（Ａ）は通信端末装置１０１の外観斜視図、図１（Ｂ）は通信端末装置１０１の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。
通信端末装置１０１の筐体４１は長手方向と短手方向とを有する矩形状の筺体であって、表面ＦＦ（一方主面）、裏面ＲＦ（他方主面）、および、表面ＦＦと裏面ＲＦとを連接する４つの側面を有する。この筐体４１は、スライド式端末や折り畳み式端末のように２つの筺体を連接したものであってもよいし、バータイプのものであってもよい。
通信端末装置１０１の筐体４１には、カード型デバイス１０を挿抜するカードスロット４２を備えている。筐体４１の内部にはアンテナコイル３１が設けられている。カード型デバイス１０の内部には後に示すＲＦＩＣおよび給電コイル１２が設けられている。また、このカード型デバイス１０の図１における下面には複数の電極が露出している。
カード型デバイス１０は、例えばＳＤ（Secure Digital）カード等のメモリーカードやＳＩＭ（Subscriber Identity Module）カードのように、端末本体への装着や取り外しが可能な小型のカード型デバイスであって、ＲＦＩＣとこのＲＦＩＣに接続された給電コイル１２とを有する。ＲＦＩＣは、ＲＦＩＤシステムに代表される通信システムにおけるフロントエンド回路を構成するものであって、ＲＦ回路、メモリー回路、ロジック回路等を有する半導体集積回路として構成されている。このＲＦＩＣは、基本的には、シリコン半導体素子として構成されていて、ベアチップであってもよいし、パッケージＩＣとして構成されていてもよい。給電コイル１２は、ＲＦＩＣの入出力端子が接続されたコイル素子であって、カード型デバイス１０の筺体内または筺体表面に設けられている。このコイル素子は、積層型のコイル素子であってもよいし、平面渦巻き状のコイル素子であってもよい。
プリント配線板２２には金属製のスロットケース２１が取り付けられている。このスロットケース２１は、本発明の「カード装着部」に相当する。スロットケース２１は、スロットケース２１とプリント配線板２２との間にカード型デバイス１０が着脱できる空間（スロット）を構成する。このスロットケース２１が対向するプリント配線板２２の面にはカード型デバイス１０の電極が当接して電気的に導通する端子が設けられている。カード型デバイス１０をカードスロット４２に挿入することにより、スロットケース２１にカード型デバイス１０が装着され、カード型デバイス１０の電極がプリント配線板２２の端子に電気的に接続される。
詳細は後に示すが、アンテナコイル３１は誘電体層を介して互いに対向する２層のアンテナコイルで構成されている。このアンテナコイル３１はブースターアンテナの一部であり、ブースターアンテナは筐体４１の内面に貼付されている。
アンテナコイル３１はそれぞれ電気的に接続された放射コイル部３１Ｒおよび結合コイル部３１Ｃを備えていて、結合コイル部３１Ｃはスロットケース２１に近接している。放射コイル部３１Ｒは結合コイル部３１Ｃよりコイル径が大きい。すなわち、放射コイル部３１Ｒにて、主に通信相手側のアンテナコイルとの無線通信を担い、結合コイル部３１Ｃにて、スロットケース２１との電磁界結合（主に磁界結合）を担うように構成されている。この場合、後に示すように、放射コイル部３１Ｒには、通信相手側アンテナに対面させる面（裏面ＲＦ）とは反対面側にフェライトシートのような磁性体層を設けることが好ましい。
なお、放射コイル部３１Ｒの面積（放射コイル部３１Ｒを構成するコイルパターンの最外パターンで囲まれるエリア）は結合コイル部３１Ｃの面積（結合コイル部３１Ｃを構成するコイルパターンの最外パターンで囲まれる）の２倍以上、さらには４倍以上であることが、端末筺体のサイズを有効に利用しつつ、放射特性を大きくできるという点で好ましい。
図２は前記スロットケース２１の構成およびスロットケース２１と給電コイル１２との関係を示す図である。図２（Ａ）はプリント配線板２２に対するスロットケース２１の取り付け部の斜視図、図２（Ｂ）は給電コイル１２の形状を示す図、図２（Ｃ）はスロットケース２１と給電コイル１２との平面上の関係を示す図である。
スロットケース２１は、ステンレス等の金属製部材で構成されているか、少なくとも一部が金属製部材で構成されている。スロットケース２１の金属部分には、給電コイル１２のコイル開口と対向する部分に設けられた開口部２１Ａ、および、開口部２１Ａとスロットケース２１の外縁とを結ぶスリット部２１Ｓを備えている。
なお、開口部２１Ａのサイズは任意であり、通常、開口部２１Ａの幅はスリット部２１Ｓの幅よりも大きい。
図２（Ｂ）に示すように給電コイル１２は矩形の渦巻き状のコイルである。給電コイル１２の両端にＲＦＩＣ１１が接続されている。スロットケース２１の開口部２１Ａは、給電コイル１２のコイル開口と対向する部分に設けられているので、カード型デバイス１０がスロットケース２１に装着されて、給電コイル１２がスロットケース２１に電磁気的に結合した状態で、図２（Ａ）に矢印で示すように、スロットケース２１に開口部２１Ａを周回するように電流が流れる。しかし、スロットケース２１には開口部１２Ａとスロットケース２１の外縁とを結ぶスリット部２１Ｓが形成されているので、スロットケース２１に渦電流が流れることなく、スリット部２１Ｓを経由してスロットケース２１の外縁に沿って電流が流れる。
スロットケース２１は複数の辺を有する天面と、複数の辺のうち少なくとも２辺にそれぞれ連接した２つの側面とを備え、天面にスロットケース２１の開口部２１Ａおよびスリット部２１Ｓが設けられていて、側面のうち、カード型デバイス１０の挿入口ＣＳが設けられている側面とは異なる側面に開口部ＳＳが設けられていることが好ましい。図２に示した例では、スロットケース２１は平面視で矩形状の天面とこの天面にそれぞれ連接された４つの側面を有し、カード型デバイス１０を挿入する側面に挿入口ＣＳ、残りの３つの側面に開口部ＳＳがそれぞれ設けられている。このようにスロットケース２１の側面が開口されていると、これらの開口部を通る磁束が円滑に形成され、給電コイル１２とスロットケース２１との結合度、ならびに、スロットケース２１とアンテナコイル３１との結合度が向上する。
スロットケース２１がメモリーカード用スロットケースのように、筐体の側面から挿入される場合、スロットケース２１のスリット部２１Ｓの位置は、カード型デバイス１０の挿入口ＣＳ側に切れていてもよいし、筐体の内側に向かって切れていてもよい。但し、このスリット部２１Ｓが形成されている方向に相対的に大きな磁束が形成されるため、スリット部２１Ｓはアンテナコイル（またはアンテナコイルの結合コイル部）と主に結合する方向に向かって切れていることが好ましい。また、スリット部２１Ｓが形成されている部位の機械的強度が多少低下するため、図１、図２に示したように、スリット部２１Ｓはカード型デバイス１０の挿入口ＣＳとは反対側に形成されていることが好ましい。
なお、この例では、平面視で、スロットケース２１の開口部２１Ａの全体が給電コイル１２のコイル開口に重なっているが、部分的に重なっていてもよい。すなわち少なくとも一部が重なっていればよい。但し、図２に示したように、スロットケース２１の開口部２１Ａの全体が給電コイル１２のコイル開口に重なっていると、給電コイル１２とスロットケース２１との結合度が高まる。
図３（Ａ）は通信端末装置１０１の主要部の断面図、図３（Ｂ）はその部分拡大図である。また、図４（Ａ）はブースターアンテナ３０１が貼付された筐体４１の内面を示す図である。図４（Ｂ）および図４（Ｃ）はブースターアンテナ３０１に形成されたアンテナコイルと結合コイルのみの平面図である。
図３（Ａ）に表れているように、筐体４１の裏面ＲＦ（図３は筐体の上下を逆に置いた状態である。）の内面に、ブースターアンテナ３０１が貼付されている。
ブースターアンテナ３０１は、基材シート３０、この基材シート３０の第１主面に形成された放射コイル部３１１Ｒ、結合コイル部３１１Ｃ、基材シート３０の第２主面に形成された放射コイル部３１２Ｒ、結合コイル部３１２Ｃ、およびフェライトシート３２で構成されている。
図４（Ｂ）は基材シート３０の第１主面に形成された放射コイル部３１１Ｒおよび結合コイル部３１１Ｃを基材シートの第１主面側から見た図であり、図４（Ｃ）は基材シート３０の第２主面に形成された放射コイル部３１２Ｒおよび結合コイル部３１２Ｃを基材シートの第１主面側から透視した図である。
このように、アンテナコイルの放射コイル部３１１Ｒと放射コイル部３１２Ｒとの巻回方向は逆であり、両者は電磁界結合する。同様に、結合コイル部３１１Ｃと結合コイル部３１２Ｃとの巻回方向は逆である。そのため、各導体パターンに電流が流れたとき、平面視で同じ向きに電流が流れることになる。このような構成であれば、ブリッジパターンやビア導体を形成することなく、２層（またはそれ以上）の積層型アンテナコイルを形成することができるとともに、アンテナコイルだけでＬＣ共振回路を構成できる。
フェライトシート３２は放射コイル部３１１Ｒ，３１２Ｒを覆っている。フェライトシート３２の下方（放射コイル部３１１Ｒ，３１２Ｒとは反対面側）には、プリント配線板２２のグランド電極ＧＮＤ、プリント配線板２２に搭載された表面実装部品（不図示）、さらにはバッテリーパックの金属カバー等の金属物（不図示）等が設けられていることがあるが、フェライトシート３２は前記金属物に鎖交しようとする磁束を遮蔽するので、金属物に渦電流が発生することによる損失が殆ど生じることがなく、アンテナコイルの放射特性について金属物による影響を最小限に抑制することができる。
図３（Ｂ）に表れているように、ブースターアンテナ３０１は接着剤による接着層３３を介して筐体４１の内面に貼付されている。カード型デバイス１０の内部にはプリント配線板１３が設けられていて、このプリント配線板１３に給電コイル１２が形成されている。また、このプリント配線板１３にＲＦＩＣ１１が実装されている。
図５（Ａ）はスロットケース２１と結合コイル部３１Ｃとの位置関係を示す斜視図である。図５（Ｂ）はその平面図である。図５（Ａ）に示すように、結合コイル部３１Ｃは２つ（２層）の結合コイル部３１１Ｃ，３１２Ｃで構成されている。これらの結合コイル部３１１Ｃ，３１２Ｃは、スロットケース２１の開口部２１Ａの近接位置で開口部２１Ａの周囲を周回するように配置されている。
なお、この例では、平面視で、スロットケース２１の開口部２１Ａの全体が結合コイル部３１Ｃのコイル開口に重なっているが、部分的に重なっていてもよい。すなわち少なくとも一部が重なっていればよい。但し、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示したように、スロットケース２１の開口部２１Ａの全体が結合コイル部３１Ｃのコイル開口に重なっていると、結合コイル部３１Ｃとスロットケース２１との結合度が高まる。
図６（Ａ）は通信端末装置１０１と通信相手側アンテナとの結合の様子を示す図である。図６（Ｂ）はカード型デバイス１０の給電コイル、スロットケースおよび結合コイル部との結合の様子を示す図である。
図７は、図６（Ｂ）とは異なる、カード型デバイス１０の給電コイル、スロットケースおよび結合コイル部との結合の様子を示す図である。
図８は、カード型デバイス１０が装着された、第１の実施形態の通信端末装置１０１の等価回路図である。
図６（Ａ）において、磁束ＭＦ３はブースターアンテナ３０１の放射コイル部３１Ｒおよび結合コイル部３１Ｃ（主に放射コイル部３１Ｒ）に鎖交する。このことによりブースターアンテナ３０１は通信相手側アンテナと電磁界結合（主に磁界結合）する。放射コイル部３１Ｒの背後にはフェライトシート３２があるので、磁束ＭＦ３は放射コイル部３１Ｒとフェライトシート３２との間を透過する。
図６（Ｂ）において、結合領域ＣＦ１はカード型デバイス１０内の給電コイル１２とスロットケース２１との結合領域を示している。（ＣＦ１は磁束ループを表しているのではない。）給電コイル１２とスロットケース２１とは電磁界結合（主に磁界結合）する。また、結合領域ＣＦ２はブースターアンテナ３０１の結合コイル部３１Ｃとスロットケース２１との結合領域を示している。（ＣＦ２は磁束ループを表しているのではない。）結合コイル部３１Ｃとスロットケース２１とは電磁界結合（主にスロットケース２１の開口部２１Ａの周囲付近を流れる電流による磁界で結合）する。
結合コイル部３１Ｃがスロットケース２１の開口部２１Ａの近接位置で開口部２１Ａの周囲付近を周回するように配置されていると、スロットケース２１の開口部２１Ａの周囲と結合コイル部３１Ｃのコイル開口とが最短距離で近接するとともに、各開口を通る磁束がほぼ直線状になるため、磁束の形成が円滑になり、スロットケース２１と結合コイル部３１Ｃとの結合度を向上させることができる。
さらに、筐体４１を裏面ＲＦ方向から平面視したとき、給電コイル１２のコイル開口、スロットケース２１の開口部２１Ａ、および、結合コイル部３１Ｃのコイル開口が少なくとも一部で重なっていることが好ましい。このように配置されている場合、結合コイル部３１Ｃのコイル開口、スロットケース２１の開口部２１Ａ、および結合コイル部３１Ｃのコイル開口が最短距離で結ばれ、各開口を通る磁束がほぼ直線状になるため、磁束の形成が円滑になり、給電コイル１２、スロットケース２１および結合コイル部３１Ｃの結合度をさらに向上させることができる。
図７は、図６（Ｂ）に示した例とは異なる、カード型デバイス１０の給電コイル、スロットケースおよび結合コイル部との結合の様子を示す図である。図６（Ｂ）に示した例では、結合コイル部３１Ｃがスロットケース２１の開口部２１Ａの近接位置で開口部２１Ａの周囲を周回するように配置されていたが、図７に示す例では、スロットケース２１の外周と結合コイル部３１Ｃの形成領域とが、平面視で少なくとも一部が重なるように配置されている。スロットケース２１の外周が平面視で結合コイル部３１Ｃのコイルの形成領域に重なっていると、スロットケース２１の外周を流れる電流による磁界によってスロットケース２１と結合コイル部３１Ｃとが電磁界結合（主に磁界結合）しやすくなる。これにより、スロットケース２１と結合コイル部３１Ｃとの結合度を向上させることができる。
図８において、インダクタＬ１，Ｌ２は結合コイル部３１１Ｃ，３１２Ｃによるインダクタンスを記号で表したもの、インダクタＬ３，Ｌ４は放射コイル部３１１Ｒ，３１２Ｒによるインダクタンスを記号で表したものである。結合コイル部での結合を記号Ｍ１で表している。また、放射コイル部での結合を記号Ｍ２で表している。キャパシタＣ１，Ｃ２は第１アンテナコイル（結合コイル部３１１Ｃおよび放射コイル部３１１Ｒ）と第２アンテナコイル（結合コイル部３１２Ｃおよび放射コイル部３１２Ｒ）との間に生じる容量を集中定数の記号で表したものである。このようにアンテナコイル３１はＬＣ回路を構成している。
図８において、インダクタＬｂはスロットケース２１に流れる電流の経路で生じるインダクタンスを記号で表したもの、キャパシタＣｂはスロットケース２１のスリット部２１Ｓ部分に生じる容量である。このインダクタＬｂとキャパシタＣｂとでＬＣ共振回路を構成している。インダクタＬｂとインダクタＬ１との結合を記号Ｍｂ−１で表している。また、インダクタＬｂとインダクタＬ２との結合を記号Ｍｂ−２で表している。
図８において、インダクタＬａはカード型デバイス１０の給電コイル１２によるインダクタンスを記号で表したものである。キャパシタＣＩＣはＲＦＩＣ１１の寄生容量など、給電コイル１２に繋がるキャパシタンスを記号で表したものである。インダクタＬａとキャパシタＣＩＣはＬＣ共振する。このことでＲＦＩＣ１１はスロットケース２１による前記ＬＣ回路とインピーダンス整合状態で結合する。インダクタＬａとスロットケース２１のインダクタＬｂとの結合をＭａ−ｂで表している。
以上に示した構成により、通信時には通信相手側アンテナ→放射コイル部３１Ｒ→結合コイル部３１Ｃ→スロットケース２１→カード型デバイス１０内の給電コイル１２→ＲＦＩＣ１１の順、または、この逆の順に結合して高周波電力および高周波信号が伝達される。
なお、アンテナコイル３１による共振回路とスロットケースによる共振回路とで複共振を生じさせてもよい。そして、この複共振を、カード型デバイス１０内の給電コイル１２とスロットケース２１との間のエネルギー伝達、およびアンテナコイル３１とスロットケース２１との間のエネルギー伝達の効率を高めるために利用してもよいし、広帯域化に利用してもよい。
このようにして、カード型デバイス１０が備えている入出力端子を利用することなく、カード型デバイス１０はＲＦＩＤ等の通信機能を持つ。特に、金属製のスロットケース２１を用いているにもかかわらず、カード型デバイス１０の給電コイル１２から通信端末装置本体のアンテナコイル３１に高周波電力を効率良く伝達させることができ、強度や耐久性に優れ、且つ通信特性にも優れた通信端末装置を得ることができる。
《第２の実施形態》
図９は第２の実施形態の通信端末装置の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。
図９に示すように、プリント配線板２２には金属製のスロットケース２１が取り付けられている。このスロットケース２１は、スロットケース２１とプリント配線板２２との間にカード型デバイス１０が着脱できる空間（スロット）を構成する。このスロットケース２１が対向するプリント配線板２２の面にはカード型デバイス１０の電極が当接して電気的に導通する端子が設けられている。カード型デバイス１０をスロットケース２１に装着することにより、カード型デバイス１０の電極がプリント配線板２２の端子に電気的に接続される。
アンテナコイル３１は放射コイル部３１Ｒおよび結合コイル部３１Ｃを備えていて、結合コイル部３１Ｃはスロットケース２１に近接している。アンテナコイル３１の構成は第１の実施形態で示したものと同じである。このアンテナコイル３１はブースターアンテナの一部であり、ブースターアンテナは例えば筐体の内面に貼付されている。
図１０は第２の実施形態の通信端末装置の筐体に設けられているスロットケース２１の構成を示す図である。スロットケース２１は図９に示したカード型デバイス１０内の給電コイル１２のコイル開口と対向する部分に設けられた開口部２１Ａ、および、開口部２１Ａとスロットケース２１の外縁とを結ぶスリット部２１Ｓを備えている。
このように、カード型デバイス１０内の給電コイル１２の位置に応じて、スロットケース２１の開口部２１Ａの位置を定めればよい。また、開口部２１Ａとスロットケース２１の外縁との距離が短い位置にスリット部２１Ｓを設ければよい。そのことにより、結合に直接寄与しないスリット部２１Ｓの割合を小さくでき、また機械的強度を確保できる。
《第３の実施形態》
図１１は第３の実施形態の通信端末装置の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。図１２はその筐体内に設けられているアンテナコイルの構成を示す図である。図１３はそのアンテナコイルの等価回路図である。図１４はスロットケースとアンテナコイルとの位置関係を示す図である。
図１１に示すように、プリント配線板２２には金属製のスロットケース２１が取り付けられている。このスロットケース２１は、スロットケース２１とプリント配線板２２との間にカード型デバイス１０が着脱できる空間（スロット）を構成する。このスロットケース２１が対向するプリント配線板２２の面にはカード型デバイス１０の電極が当接して電気的に導通する端子が設けられている。カード型デバイス１０をスロットケース２１に装着することにより、カード型デバイス１０の電極がプリント配線板２２の端子に電気的に接続される。
図１２に示すように、アンテナコイル３１は上層のアンテナコイル３１１と下層のアンテナコイル３１２とで構成されている。具体的には、基材シートの第１主面にアンテナコイル３１１が形成されていて、基材シートの第２主面にアンテナコイル３１２が形成されている。アンテナコイル３１１，３１２は矩形の渦巻き状に形成されていて、アンテナコイル３１１とアンテナコイル３１２の巻回方向は逆であり、両者は電磁界結合する。第１、第２の実施形態で示したアンテナコイルと異なり、放射コイル部と結合コイル部との区別はなく、アンテナコイル３１の全体が放射コイルとして作用し、且つ一部が結合コイルとして作用する。このアンテナコイル３１はブースターアンテナの一部であり、ブースターアンテナは筐体の内面に貼付されている。
図１３はアンテナコイル３１の等価回路図である。図１３において、インダクタＬ１，Ｌ２はアンテナコイル３１１，３１２によるインダクタンスを記号で表したものである。アンテナコイル３１１と３１２との結合を記号Ｍで表している。キャパシタＣ１，Ｃ２は第１アンテナコイル３１１と第２アンテナコイル３１２との間に生じる容量を集中定数の記号で表したものである。このようにアンテナコイル３１はＬＣ回路を構成している。
図１４に示すように、アンテナコイル３１はその矩形渦巻き状コイルの角部がスロットケース２１の外周の二辺に沿うように配置される。スロットケース２１は、その外周に沿って電流が流れるので、スロットケース２１とアンテナコイル３１とは電磁界結合（主に磁界結合）する。そして、アンテナコイル３１は放射コイルとしても作用し、通信相手側アンテナとも結合する。
《第４の実施形態》
図１５は第４の実施形態の通信端末装置の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。図１６はその筐体内に設けられているアンテナコイルの構成を示すである。図１７はスロットケースとアンテナコイルとの位置関係を示す図である。
図１５に示すように、プリント配線板２２には金属製のスロットケース２１が取り付けられている。このスロットケース２１は、スロットケース２１とプリント配線板２２との間にカード型デバイス１０が着脱できる空間（スロット）を構成する。このスロットケース２１が対向するプリント配線板２２の面にはカード型デバイス１０の電極が当接して電気的に導通する端子が設けられている。カード型デバイス１０をスロットケース２１に装着することにより、カード型デバイス１０の電極がプリント配線板２２の端子に電気的に接続される。
図１６に示すように、アンテナコイル３１は上層のアンテナコイル３１１と下層のアンテナコイル３１２とで構成されている。上層のアンテナコイル３１１は結合コイル部３１１Ｃおよび放射コイル部３１１Ｒを備えている。同様に、下層のアンテナコイル３１２は結合コイル部３１２Ｃおよび放射コイル部３１２Ｒを備えている。この例では、結合コイル部３１１Ｃ，３１２Ｃは放射コイル部３１１Ｒ，３１２Ｒの巻回領域の内部に形成されている。具体的には、基材シートの第１主面にアンテナコイル３１１が形成されていて、基材シートの第２主面にアンテナコイル３１２が形成されている。アンテナコイル３１１，３１２は矩形の渦巻き状に形成されていて、アンテナコイルの放射コイル部３１１Ｒと放射コイル部３１２Ｒの巻回方向は逆であり、両者は電磁界結合する。同様に、結合コイル部３１１Ｃと結合コイル部３１２Ｃとの巻回方向は逆であり、両者は電磁界結合する。このアンテナコイル３１はブースターアンテナの一部であり、ブースターアンテナは例えば筐体の内面に貼付されている。
図１７に示すように、アンテナコイルの結合コイル部３１１Ｃ，３１２Ｃはスロットケース２１の開口部２１Ａの近接位置で開口部２１Ａを周回するように配置されている。図１７では、アンテナコイルのうち上層の放射コイル部３１１Ｒおよび結合コイル部３１１Ｃのパターンのみを表している。スロットケース２１と結合コイル部３１１Ｃ，３１２Ｃの結合の仕方は第１の実施形態で示したとおりである。
このように、結合コイル部３１１Ｃ，３１２Ｃは放射コイル部３１１Ｒ，３１２Ｒの周回範囲の内側に配置されていてもよい。そのことにより、結合コイル部３１１Ｃ，３１２Ｃは放射（すなわち通信相手側アンテナとの結合）にも効果的に寄与する。
《第５の実施形態》
図１８は第５の実施形態の通信端末装置１０５の主要部の断面図である。この図に表れているように、筐体４１の裏面ＲＦの内面に、ブースターアンテナ３０１が貼付されている。ブースターアンテナ３０１の構成は第１の実施形態で示したものと同じである。第１の実施形態で図３に示した通信端末装置と異なるのはスロットケース２１およびカード型デバイス１０の位置である。スロットケース２１は、プリント配線板２２を挟んでブースターアンテナ３０１とは反対側に設けられている。このスロットケース２１およびカード型デバイス１０の構成は第１の実施形態で示したものと同じである。また、このスロットケース２１およびカード型デバイス１０とブースターアンテナ３０１の結合コイル部３１１Ｃ，３１２Ｃとの間に導体パターンが存在しないように、グランド電極ＧＮＤに「抜きエリア」ＶＯＧが形成されている。
このような構成であっても、スロットケース２１はカード型デバイス１０の給電コイルと電磁界結合し、且つスロットケース２１はアンテナコイルの結合コイル部３１１Ｃ，３１２Ｃと電磁界結合する。
《第６の実施形態》
第６の実施形態は、カード型デバイスの給電コイルのコイル軸の向きが第１〜第５の実施形態とは異なる。以下、第１〜第５の実施形態で示した構成と異なる点について示す。
図１９は第６の実施形態の通信端末装置１０６の構成を示す図である。図１９（Ａ）は通信端末装置１０６の外観斜視図、図１９（Ｂ）は通信端末装置１０６の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。
通信端末装置１０６の筐体４１には、カード型デバイス１０を挿抜するカードスロット４２を備えている。筐体４１の内部にはアンテナコイル３１が設けられている。カード型デバイス１０の内部には後に示すＲＦＩＣおよび給電コイル１２が設けられている。また、このカード型デバイス１０の図１９における下面には複数の電極が露出している。
プリント配線板２２にはカード装着部２０が設けられている。このカード装着部２０は金属部材２３を備えている。この金属部材２３はプリント配線板２２上の実装用ランドにはんだ付け等により実装されている。金属部材２３は、金属部材２３とプリント配線板２２との間にカード型デバイス１０が着脱できる空間を構成する。この金属部材２３が対向するプリント配線板２２の面にはカード型デバイス１０の電極が当接して電気的に導通する端子が設けられている。
図２０はカード装着部２０付近の構成を示す図である。図２０（Ａ）はプリント配線板２２に対するカード装着部２０付近の斜視図、図２０（Ｂ）はカード装着部２０付近の平面図である。図２０（Ｃ）はカード装着部の金属部材とカード型デバイス１０の給電コイル１２との結合の様子、およびカード装着部の金属部材とアンテナコイルの結合コイル部３１Ｃとの結合の様子を示す図である。
カード型デバイス１０には、挿入方向にコイル軸を有する給電コイル１２が形成されている。この給電コイル１２の両端にはＲＦＩＣ１１が接続されている。
カード装着部２０は、例えばステンレス製の金属部材２３とプリント配線板２２に形成されている導体パターン２４とで構成されている。導体パターン２４はプリント配線板２２の上面、下面または内層に形成されている。金属部材２３と導体パターン２４とでコイル状の結合導体が構成されている。このコイル状の結合導体にはキャパシタＣｏが接続されている。すなわち、コイル状の結合導体とキャパシタＣｏとでＬＣ共振回路が構成されている。
金属部材２３とプリント配線板２２との間にはカード型デバイス１０を挿入装着する空間が構成されている。カード型デバイス１０が装着された状態で、カード型デバイス１０の給電コイル１２のコイル軸はカード装着部２０のコイル状結合導体によるコイルのコイル軸と実質的に同軸となる。そのため、カード型デバイス１０の給電コイル１２はカード装着部２０のコイル状結合導体と電磁界結合する。図２０（Ｃ）において、磁束φ１はカード型デバイス１０の給電コイル１２とカード装着部２０のコイル状結合導体との両方を鎖交する磁束を表している。
前記カード装着部２０のコイル状結合導体の近傍にはアンテナコイルの結合コイル部３１Ｃが配置されている。図２０（Ｂ）に表れているように、アンテナコイルの結合コイル部３１Ｃは、平面視で、カード装着部２０の金属部材２３とは完全には重ならない位置に近接している。そのため、アンテナコイルの結合コイル部３１Ｃはカード装着部２０のコイル状結合導体と電磁界結合する。図２０（Ｃ）において、磁束φ２はアンテナコイルの結合コイル部３１Ｃとカード装着部２０のコイル状結合導体との両方を鎖交する磁束を表している。
《第７の実施形態》
第７の実施形態は、カード装着部の構造が第１〜第６の実施形態とは異なる。以下、第１〜第６の実施形態で示した構成と異なる点について示す。
図２１は第７の実施形態の通信端末装置１０７の構成を示す図である。図２１（Ａ）は通信端末装置１０７の外観斜視図、図２１（Ｂ）は通信端末装置１０７の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。
通信端末装置１０７の筐体４１には、カード型デバイス１０を挿抜するカードスロット４２を備えている。筐体４１の内部にはアンテナコイル３１が設けられている。カード型デバイス１０の内部には後に示すＲＦＩＣおよび給電コイル１２が設けられている。また、このカード型デバイス１０の図２１における下面には複数の電極が露出している。
プリント配線板２２にはカード装着部２０が設けられている。このカード装着部２０は金属部材２３を備えている。この金属部材２３は、金属部材２３とプリント配線板２２との間にカード型デバイス１０が着脱できる空間を構成する。この金属部材２３が対向するプリント配線板２２の面にはカード型デバイス１０の電極が当接して電気的に導通する端子が設けられている。
図２２はカード装着部２０付近の構成を示す図である。図２２（Ａ）はプリント配線板２２に対するカード装着部２０付近の斜視図、図２２（Ｂ）はカード装着部２０付近の平面図である。図２２（Ｃ）はカード装着部の金属部材２３とカード型デバイス１０の給電コイル１２との結合の様子、およびカード装着部の金属部材とアンテナコイルの結合コイル部３１Ｃとの結合の様子を示す図である。
カード型デバイス１０には、その平面に平行な面がコイル開口面となる給電コイル１２が形成されている。この給電コイル１２の両端にはＲＦＩＣ１１が接続されている。
カード装着部２０は、例えばステンレス製の金属部材２３とプリント配線板２２に形成されている導体パターン２４とで構成されている。この金属部材２３と導体パターン２４とでコイル状の結合導体が構成されている。このコイル状の結合導体にはキャパシタＣｏが接続されている。すなわち、コイル状の結合導体とキャパシタＣｏとでＬＣ共振回路が構成されている。
金属部材２３とプリント配線板２２との間にはカード型デバイス１０を挿入装着する空間が構成されている。カード型デバイス１０が装着された状態で、カード型デバイス１０の給電コイル１２はカード装着部２０のコイル状結合導体と電磁界結合する（図２２（Ｃ）参照）。
前記カード装着部２０のコイル状結合導体の近傍にはアンテナコイルの結合コイル部３１Ｃが配置されている。カード型デバイス１０が装着された状態で、カード型デバイス１０の給電コイル１２のコイル開口が、カード装着部２０のコイル状結合導体のコイル開口と重なるように配置される。そのため、アンテナコイルの結合コイル部３１Ｃはカード装着部２０のコイル状結合導体と電磁界結合する。図２２（Ｃ）において、磁束φ１はカード型デバイス１０の給電コイル１２とカード装着部２０のコイル状結合導体との両方を鎖交する磁束を表している。
前記カード装着部２０のコイル状結合導体の近傍にはアンテナコイルの結合コイル部３１Ｃが配置されている。図２２（Ｂ）に表れているように、アンテナコイルの結合コイル部３１Ｃのコイル開口が、平面視で、カード装着部２０のコイル状結合導体によるコイルのコイル開口と重なっている。そのため、アンテナコイルの結合コイル部３１Ｃはカード装着部２０のコイル状結合導体と電磁界結合する。図２２（Ｃ）において、磁束φ２はアンテナコイルの結合コイル部３１Ｃとカード装着部２０のコイル状結合導体との両方を鎖交する磁束を表している。
《他の実施形態》
以上に示した各実施形態では、筐体４１内部のプリント配線板２２にスロットケース２１を設け、カード型デバイス１０をこのスロットケース２１に着脱自在に設けたが、スロットケースを筐体の外面に設けて、カード型デバイス１０を通信端末装置の筐体の外部に装着できるように構成してもよい。
また、以上に示した各実施形態では、アンテナコイルが２層のアンテナコイルによる積層型アンテナコイルとして構成された例を示したが、単体の結合コイル部および放射コイル部でアンテナコイルを構成してもよい。また、結合コイルを独立して設けずに、単体の放射コイル部のみでアンテナコイルを構成してもよい。単体の放射コイル部でアンテナコイルを構成する場合にはアンテナコイルにキャパシタを接続してもよい。すなわち、アンテナコイルのインダクタンスとキャパシタのキャパシタンスとで共振周波数を定めてもよい。
また、アンテナコイルは３層以上の導体パターンによる積層型アンテナコイルであってもよい。
また、アンテナコイルは、樹脂製の筐体に導体パターンを形成することで、筐体に一体的に設けてもよい。
なお、アンテナコイルは、大径コイル部（放射コイル部）と小径コイル部（結合コイル部）とを有するものに限定されるものではなく、ループ状導体を１ターン以上巻回してなる１つの大面積アンテナコイル（平面コイル）であってもよい。スロットケースは、このアンテナコイルの一部に近接していればよい。また、スロットケースは、端末筺体の側面に挿入口を有したタイプに限定されるものではなく、たとえば端末筺体の内部に配置されたスロットケース（ＳＩＭカード用のスロットに多用されているタイプ）にも同様に適用できる。
ＣＳ…挿入口
ＦＦ…表面
ＧＮＤ…グランド電極
ＭＦ…磁束
ＲＦ…裏面
ＳＳ…開口部
１０…カード型デバイス
１１…ＲＦＩＣ
１２…給電コイル
１２Ａ…開口部
１３…プリント配線板
２０…カード装着部
２１…スロットケース
２１Ａ…開口部
２１Ｓ…スリット部
２２…プリント配線板
２３…カード装着部の金属部材
２４…導体パターン
３０…基材シート
３１…アンテナコイル
３１Ｃ…結合コイル部
３１Ｒ…放射コイル部
３２…フェライトシート
３３…接着層
４１…筐体
４２…カードスロット
１０１，１０５〜１０７…通信端末装置
３０１…ブースターアンテナ
３１１…第１アンテナコイル
３１１Ｃ…結合コイル部
３１１Ｒ…放射コイル部
３１２…第２アンテナコイル
３１２Ｃ…結合コイル部
３１２Ｒ…放射コイル部
本発明は、相手側機器と電磁界信号を介して通信するＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムや近距離無線通信（NFC：NearField Communication）システムに用いられる通信端末装置に関するものである。
ＮＦＣは、ＲＦＩＤシステムを利用した無線通信規格の一つで、携帯電話端末をはじめ、さまざまな端末装置への搭載が期待されている。ＮＦＣでは１３ＭＨｚ帯（ＨＦ帯）の無線信号が利用されている。通常、ＨＦ帯ＲＦＩＤシステムを利用した通信端末装置では、リーダライタ機能やタグ機能をつかさどるＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）チップが端末本体に内蔵され、このＲＦＩＣチップは同じく端末本体に内蔵されたアンテナコイルに接続される。
これに対して、例えば特許文献１において、取り外し可能なカード型デバイス内にＲＦＩＣチップを設け、端末本体側のアンテナコイルを利用して、通信相手側アンテナとの無線通信を行う構成が示されている。この構成では、カード型デバイスにコイルを設けておき、このコイルを端末本体側のアンテナコイルと電磁結合させることにより、ＲＦＩＣチップと端末本体側アンテナコイルとを電気的に接続させている。この構成によれば、カード型デバイスが本来有している入出力端子を利用することなく、ＳＤメモリーカード等のカード型デバイスにＲＦＩＤ機能を付加できる。
特開２００４−５６４１３号公報
ＳＤメモリーカード等のカード型デバイスを利用する各種通信端末装置には、カード型デバイスを挿入するためのスロットケースを備えている。このスロットケースは、強度や耐久性が要求されることから、金属体で構成されている。金属体はアンテナ（コイル）の磁束の通過を妨げるため、カード型デバイス側のコイルと電子機器側のアンテナコイルとを高い結合度で電磁結合させることは難しい、という課題があった。
本発明はカード型デバイスに設けられたコイルと通信端末装置外部の電子機器とを強く結合させることのできる通信端末装置を提供することを目的としている。
前記課題を解決するために、本発明の通信端末装置は次のように構成される。
（１）給電コイルを有するカード型デバイスが着脱可能に構成されたカード装着部と、アンテナコイルと、を備え、
前記カード装着部は、前記カード型デバイスの給電コイルおよび前記アンテナコイルと電磁界結合する結合導体を備えたことを特徴とする。
（２）前記カード型デバイスの給電コイルは、カード型デバイスの平面に平行な面がコイル開口面であり、前記カード装着部の結合導体は、前記給電コイルのコイル開口と対向（対面）する部分に設けられた開口部、および、前記開口部と前記カード装着部の外縁とを結ぶスリット部を有することが好ましい。
（３）前記カード装着部は複数の辺を有する天面と、前記複数の辺のうち少なくとも２辺にそれぞれ連接した２つの側面とを備え、前記天面に前記カード装着部の開口部および前記スリット部が設けられていて、前記側面のうち、前記カード型デバイスの挿入口が設けられている側面とは異なる側面に開口部が設けられていることが好ましい。
（４）前記カード型デバイスの給電コイルは、カード型デバイスの平面に平行な面がコイル開口面であり、前記カード装着部の結合導体は、回路基板に形成された導体パターンおよび前記回路基板に取り付けられた金属部材を備え、前記導体パターンおよび前記金属部材で、前記カード型デバイスの平面に平行な面をコイル開口面とするコイルを構成していることが好ましい。
（５）平面視で、前記給電コイルのコイル開口は前記カード装着部の結合導体の開口部に対して少なくとも一部が重なっていることが好ましい。
（６）前記カード型デバイスの給電コイルは、カード型デバイスの挿入方向（カード型デバイスの平面に平行な一つの軸）にコイル軸を有し、前記カード装着部の結合導体は、回路基板に形成された導体パターンおよび前記回路基板に取り付けられた金属部材を備え、前記導体パターンおよび前記金属部材で、前記カード型デバイスの挿入方向をコイル軸とするコイルを構成していることが好ましい。
（７）平面視で、前記アンテナコイルは前記カード装着部の結合導体の外周に対して少なくとも一部が重なっていることが好ましい。
（８）前記アンテナコイルは、前記カード装着部の結合導体と結合する結合コイル部とこの結合コイル部よりコイル径が大きな放射コイル部とを含むことが好ましい。
（９）平面視で、前記アンテナコイルの結合コイル部は前記カード装着部の結合導体の開口部の周囲を周回するように配置されていることが好ましい。
（１０）前記アンテナコイルは、異なる層に形成された、互いに対向する第１アンテナコイルおよび第２アンテナコイルを含み、前記第１アンテナコイルと前記第２アンテナコイルとは容量を介して互いに結合されていて、前記カード装着部の結合導体との結合により流れる電流が同じ向きであることが好ましい。
本発明の通信端末装置によれば、カード型デバイスの給電コイルとスロットケースとが電磁界結合し、さらにスロットケースとアンテナコイルとが電磁界結合することにより、カード型デバイス内のＲＦＩＣチップから給電コイルおよびスロットケースを介してアンテナコイルに高周波電力が伝達される。したがって、カード型デバイスが本来有している入出力端子を利用することなく、カード型デバイスにＲＦＩＤ等の通信機能を付加できる。特に、金属製のスロットケースを用いているにもかかわらず、カード型デバイスの給電コイルから端末本体のアンテナコイルに効率良く高周波電力を伝達させることができ、強度や耐久性に優れ、かつ、通信特性にも優れた通信端末装置を得ることができる。
図１は第１の実施形態の通信端末装置１０１の構成を示す斜視図である。 図２（Ａ）はプリント配線板２２に対するスロットケース２１の取り付け部の斜視図、図２（Ｂ）は給電コイル１２の形状を示す図、図２（Ｃ）はスロットケース２１と給電コイル１２との平面上の関係を示す図である。 図３（Ａ）は通信端末装置１０１の主要部の断面図、図３（Ｂ）はその部分拡大図である。 図４（Ａ）はブースターアンテナ３０１が貼付された筐体４１の内面を示す図である。図４（Ｂ）は基材シート３０の第１主面に形成された放射コイル部３１１Ｒおよび結合コイル部３１１Ｃを基材シートの第１主面側から見た図であり、図４（Ｃ）は基材シート３０の第２主面に形成された放射コイル部３１２Ｒおよび結合コイル部３１２Ｃを基材シートの第１主面側から透視した図である。 図５（Ａ）はスロットケース２１と結合コイル部３１Ｃとの位置関係を示す斜視図である。図５（Ｂ）はスロットケース２１と結合コイル部３１Ｃとの位置関係を示す平面図である。 図６（Ａ）は通信端末装置１０１と通信相手側アンテナとの結合の様子を示す図である。図６（Ｂ）はカード型デバイス１０の給電コイル、スロットケースおよび結合コイル部との結合の様子を示す図である。 図７はカード型デバイス１０の給電コイル、スロットケースおよび結合コイル部との結合の様子を示す図である。 図８は、カード型デバイス１０が装着された、第１の実施形態の通信端末装置１０１の等価回路図である。 図９は第２の実施形態の通信端末装置の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。 図１０は第２の実施形態の通信端末装置の筐体に設けられているスロットケース２１の構成を示す図である。 図１１は第３の実施形態の通信端末装置の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。 図１２は第３の実施形態の通信端末装置の筐体内に設けられているアンテナコイルの構成を示す図である。 図１３は第３の実施形態の通信端末装置の筐体内に設けられているアンテナコイルの等価回路図である。 図１４は第３の実施形態の通信端末装置の筐体内に設けられているスロットケースとアンテナコイルとの位置関係を示す図である。 図１５は第４の実施形態の通信端末装置の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。 図１６は第４の実施形態の通信端末装置の筐体内に設けられているアンテナコイルの構成を示すである。 図１７は第４の実施形態の通信端末装置の筐体内に設けられているスロットケースとアンテナコイルとの位置関係を示す図である。 図１８は第５の実施形態の通信端末装置１０５の主要部の断面図である。 図１９（Ａ）は通信端末装置１０６の外観斜視図、図１９（Ｂ）は通信端末装置１０６の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。 図２０（Ａ）はプリント配線板２２に対するカード装着部２０付近の斜視図、図２０（Ｂ）はカード装着部２０付近の平面図である。図２０（Ｃ）はカード装着部の金属部材とカード型デバイス１０の給電コイル１２との結合の様子、およびカード装着部の金属部材とアンテナコイルの結合コイル部３１Ｃとの結合の様子を示す図である。 図２１（Ａ）は通信端末装置１０７の外観斜視図、図２１（Ｂ）は通信端末装置１０７の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。 図２２（Ａ）はプリント配線板２２に対するカード装着部２０付近の斜視図、図２２（Ｂ）はカード装着部２０付近の平面図である。図２２（Ｃ）はカード装着部の金属部材２３とカード型デバイス１０の給電コイル１２との結合の様子、およびカード装着部の金属部材とアンテナコイルの結合コイル部３１Ｃとの結合の様子を示す図である。
《第１の実施形態》
本発明の通信端末装置はカード型デバイスを利用する装置である。例えば携帯電話端末、ノートＰＣ、タブレットＰＣ、ハンディターミナル（データ収集端末）等の情報通信端末や、ディジタルスチルカメラ、ディジタルビデオカメラ、ディジタルオーディオレコーダー等の情報メディア機器等である。第１の実施形態では特に、ＮＦＣシステムに代表されるＨＦ帯のＲＦＩＤシステムを持った通信端末装置を例に挙げる。
図１は第１の実施形態の通信端末装置１０１の構成を示す斜視図である。図１（Ａ）は通信端末装置１０１の外観斜視図、図１（Ｂ）は通信端末装置１０１の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。
通信端末装置１０１の筐体４１は長手方向と短手方向とを有する矩形状の筺体であって、表面ＦＦ（一方主面）、裏面ＲＦ（他方主面）、および、表面ＦＦと裏面ＲＦとを連接する４つの側面を有する。この筐体４１は、スライド式端末や折り畳み式端末のように２つの筺体を連接したものであってもよいし、バータイプのものであってもよい。
通信端末装置１０１の筐体４１には、カード型デバイス１０を挿抜するカードスロット４２を備えている。筐体４１の内部にはアンテナコイル３１が設けられている。カード型デバイス１０の内部には後に示すＲＦＩＣおよび給電コイル１２が設けられている。また、このカード型デバイス１０の図１における下面には複数の電極が露出している。
カード型デバイス１０は、例えばＳＤ（SecureDigital）カード等のメモリーカードやＳＩＭ（Subscriber Identity Module）カードのように、端末本体への装着や取り外しが可能な小型のカード型デバイスであって、ＲＦＩＣとこのＲＦＩＣに接続された給電コイル１２とを有する。ＲＦＩＣは、ＲＦＩＤシステムに代表される通信システムにおけるフロントエンド回路を構成するものであって、ＲＦ回路、メモリー回路、ロジック回路等を有する半導体集積回路として構成されている。このＲＦＩＣは、基本的には、シリコン半導体素子として構成されていて、ベアチップであってもよいし、パッケージＩＣとして構成されていてもよい。給電コイル１２は、ＲＦＩＣの入出力端子が接続されたコイル素子であって、カード型デバイス１０の筺体内または筺体表面に設けられている。このコイル素子は、積層型のコイル素子であってもよいし、平面渦巻き状のコイル素子であってもよい。
プリント配線板２２には金属製のスロットケース２１が取り付けられている。このスロットケース２１は、本発明の「カード装着部」に相当する。スロットケース２１は、スロットケース２１とプリント配線板２２との間にカード型デバイス１０が着脱できる空間（スロット）を構成する。このスロットケース２１が対向するプリント配線板２２の面にはカード型デバイス１０の電極が当接して電気的に導通する端子が設けられている。カード型デバイス１０をカードスロット４２に挿入することにより、スロットケース２１にカード型デバイス１０が装着され、カード型デバイス１０の電極がプリント配線板２２の端子に電気的に接続される。
詳細は後に示すが、アンテナコイル３１は誘電体層を介して互いに対向する２層のアンテナコイルで構成されている。このアンテナコイル３１はブースターアンテナの一部であり、ブースターアンテナは筐体４１の内面に貼付されている。
アンテナコイル３１はそれぞれ電気的に接続された放射コイル部３１Ｒおよび結合コイル部３１Ｃを備えていて、結合コイル部３１Ｃはスロットケース２１に近接している。放射コイル部３１Ｒは結合コイル部３１Ｃよりコイル径が大きい。すなわち、放射コイル部３１Ｒにて、主に通信相手側のアンテナコイルとの無線通信を担い、結合コイル部３１Ｃにて、スロットケース２１との電磁界結合（主に磁界結合）を担うように構成されている。この場合、後に示すように、放射コイル部３１Ｒには、通信相手側アンテナに対面させる面（裏面ＲＦ）とは反対面側にフェライトシートのような磁性体層を設けることが好ましい。
なお、放射コイル部３１Ｒの面積（放射コイル部３１Ｒを構成するコイルパターンの最外パターンで囲まれるエリア）は結合コイル部３１Ｃの面積（結合コイル部３１Ｃを構成するコイルパターンの最外パターンで囲まれる）の２倍以上、さらには４倍以上であることが、端末筺体のサイズを有効に利用しつつ、放射特性を大きくできるという点で好ましい。
図２は前記スロットケース２１の構成およびスロットケース２１と給電コイル１２との関係を示す図である。図２（Ａ）はプリント配線板２２に対するスロットケース２１の取り付け部の斜視図、図２（Ｂ）は給電コイル１２の形状を示す図、図２（Ｃ）はスロットケース２１と給電コイル１２との平面上の関係を示す図である。
スロットケース２１は、ステンレス等の金属製部材で構成されているか、少なくとも一部が金属製部材で構成されている。スロットケース２１の金属部分には、給電コイル１２のコイル開口と対向する部分に設けられた開口部２１Ａ、および、開口部２１Ａとスロットケース２１の外縁とを結ぶスリット部２１Ｓを備えている。
なお、開口部２１Ａのサイズは任意であり、通常、開口部２１Ａの幅はスリット部２１Ｓの幅よりも大きい。
図２（Ｂ）に示すように給電コイル１２は矩形の渦巻き状のコイルである。給電コイル１２の両端にＲＦＩＣ１１が接続されている。スロットケース２１の開口部２１Ａは、給電コイル１２のコイル開口と対向する部分に設けられているので、カード型デバイス１０がスロットケース２１に装着されて、給電コイル１２がスロットケース２１に電磁気的に結合した状態で、図２（Ａ）に矢印で示すように、スロットケース２１に開口部２１Ａを周回するように電流が流れる。しかし、スロットケース２１には開口部１２Ａとスロットケース２１の外縁とを結ぶスリット部２１Ｓが形成されているので、スロットケース２１に渦電流が流れることなく、スリット部２１Ｓを経由してスロットケース２１の外縁に沿って電流が流れる。
スロットケース２１は複数の辺を有する天面と、複数の辺のうち少なくとも２辺にそれぞれ連接した２つの側面とを備え、天面にスロットケース２１の開口部２１Ａおよびスリット部２１Ｓが設けられていて、側面のうち、カード型デバイス１０の挿入口ＣＳが設けられている側面とは異なる側面に開口部ＳＳが設けられていることが好ましい。図２に示した例では、スロットケース２１は平面視で矩形状の天面とこの天面にそれぞれ連接された４つの側面を有し、カード型デバイス１０を挿入する側面に挿入口ＣＳ、残りの３つの側面に開口部ＳＳがそれぞれ設けられている。このようにスロットケース２１の側面が開口されていると、これらの開口部を通る磁束が円滑に形成され、給電コイル１２とスロットケース２１との結合度、ならびに、スロットケース２１とアンテナコイル３１との結合度が向上する。
スロットケース２１がメモリーカード用スロットケースのように、筐体の側面から挿入される場合、スロットケース２１のスリット部２１Ｓの位置は、カード型デバイス１０の挿入口ＣＳ側に切れていてもよいし、筐体の内側に向かって切れていてもよい。但し、このスリット部２１Ｓが形成されている方向に相対的に大きな磁束が形成されるため、スリット部２１Ｓはアンテナコイル（またはアンテナコイルの結合コイル部）と主に結合する方向に向かって切れていることが好ましい。また、スリット部２１Ｓが形成されている部位の機械的強度が多少低下するため、図１、図２に示したように、スリット部２１Ｓはカード型デバイス１０の挿入口ＣＳとは反対側に形成されていることが好ましい。
なお、この例では、平面視で、スロットケース２１の開口部２１Ａの全体が給電コイル１２のコイル開口に重なっているが、部分的に重なっていてもよい。すなわち少なくとも一部が重なっていればよい。但し、図２に示したように、スロットケース２１の開口部２１Ａの全体が給電コイル１２のコイル開口に重なっていると、給電コイル１２とスロットケース２１との結合度が高まる。
図３（Ａ）は通信端末装置１０１の主要部の断面図、図３（Ｂ）はその部分拡大図である。また、図４（Ａ）はブースターアンテナ３０１が貼付された筐体４１の内面を示す図である。図４（Ｂ）および図４（Ｃ）はブースターアンテナ３０１に形成されたアンテナコイルと結合コイルのみの平面図である。
図３（Ａ）に表れているように、筐体４１の裏面ＲＦ（図３は筐体の上下を逆に置いた状態である。）の内面に、ブースターアンテナ３０１が貼付されている。
ブースターアンテナ３０１は、基材シート３０、この基材シート３０の第１主面に形成された放射コイル部３１１Ｒ、結合コイル部３１１Ｃ、基材シート３０の第２主面に形成された放射コイル部３１２Ｒ、結合コイル部３１２Ｃ、およびフェライトシート３２で構成されている。
図４（Ｂ）は基材シート３０の第１主面に形成された放射コイル部３１１Ｒおよび結合コイル部３１１Ｃを基材シートの第１主面側から見た図であり、図４（Ｃ）は基材シート３０の第２主面に形成された放射コイル部３１２Ｒおよび結合コイル部３１２Ｃを基材シートの第１主面側から透視した図である。
このように、アンテナコイルの放射コイル部３１１Ｒと放射コイル部３１２Ｒとの巻回方向は逆であり、両者は電磁界結合する。同様に、結合コイル部３１１Ｃと結合コイル部３１２Ｃとの巻回方向は逆である。そのため、各導体パターンに電流が流れたとき、平面視で同じ向きに電流が流れることになる。このような構成であれば、ブリッジパターンやビア導体を形成することなく、２層（またはそれ以上）の積層型アンテナコイルを形成することができるとともに、アンテナコイルだけでＬＣ共振回路を構成できる。
フェライトシート３２は放射コイル部３１１Ｒ，３１２Ｒを覆っている。フェライトシート３２の下方（放射コイル部３１１Ｒ，３１２Ｒとは反対面側）には、プリント配線板２２のグランド電極ＧＮＤ、プリント配線板２２に搭載された表面実装部品（不図示）、さらにはバッテリーパックの金属カバー等の金属物（不図示）等が設けられていることがあるが、フェライトシート３２は前記金属物に鎖交しようとする磁束を遮蔽するので、金属物に渦電流が発生することによる損失が殆ど生じることがなく、アンテナコイルの放射特性について金属物による影響を最小限に抑制することができる。
図３（Ｂ）に表れているように、ブースターアンテナ３０１は接着剤による接着層３３を介して筐体４１の内面に貼付されている。カード型デバイス１０の内部にはプリント配線板１３が設けられていて、このプリント配線板１３に給電コイル１２が形成されている。また、このプリント配線板１３にＲＦＩＣ１１が実装されている。
図５（Ａ）はスロットケース２１と結合コイル部３１Ｃとの位置関係を示す斜視図である。図５（Ｂ）はその平面図である。図５（Ａ）に示すように、結合コイル部３１Ｃは２つ（２層）の結合コイル部３１１Ｃ，３１２Ｃで構成されている。これらの結合コイル部３１１Ｃ，３１２Ｃは、スロットケース２１の開口部２１Ａの近接位置で開口部２１Ａの周囲を周回するように配置されている。
なお、この例では、平面視で、スロットケース２１の開口部２１Ａの全体が結合コイル部３１Ｃのコイル開口に重なっているが、部分的に重なっていてもよい。すなわち少なくとも一部が重なっていればよい。但し、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示したように、スロットケース２１の開口部２１Ａの全体が結合コイル部３１Ｃのコイル開口に重なっていると、結合コイル部３１Ｃとスロットケース２１との結合度が高まる。
図６（Ａ）は通信端末装置１０１と通信相手側アンテナとの結合の様子を示す図である。図６（Ｂ）はカード型デバイス１０の給電コイル、スロットケースおよび結合コイル部との結合の様子を示す図である。
図７は、図６（Ｂ）とは異なる、カード型デバイス１０の給電コイル、スロットケースおよび結合コイル部との結合の様子を示す図である。
図８は、カード型デバイス１０が装着された、第１の実施形態の通信端末装置１０１の等価回路図である。
図６（Ａ）において、磁束ＭＦ３はブースターアンテナ３０１の放射コイル部３１Ｒおよび結合コイル部３１Ｃ（主に放射コイル部３１Ｒ）に鎖交する。このことによりブースターアンテナ３０１は通信相手側アンテナと電磁界結合（主に磁界結合）する。放射コイル部３１Ｒの背後にはフェライトシート３２があるので、磁束ＭＦ３は放射コイル部３１Ｒとフェライトシート３２との間を透過する。
図６（Ｂ）において、結合領域ＣＦ１はカード型デバイス１０内の給電コイル１２とスロットケース２１との結合領域を示している。（ＣＦ１は磁束ループを表しているのではない。）給電コイル１２とスロットケース２１とは電磁界結合（主に磁界結合）する。また、結合領域ＣＦ２はブースターアンテナ３０１の結合コイル部３１Ｃとスロットケース２１との結合領域を示している。（ＣＦ２は磁束ループを表しているのではない。）結合コイル部３１Ｃとスロットケース２１とは電磁界結合（主にスロットケース２１の開口部２１Ａの周囲付近を流れる電流による磁界で結合）する。
結合コイル部３１Ｃがスロットケース２１の開口部２１Ａの近接位置で開口部２１Ａの周囲付近を周回するように配置されていると、スロットケース２１の開口部２１Ａの周囲と結合コイル部３１Ｃのコイル開口とが最短距離で近接するとともに、各開口を通る磁束がほぼ直線状になるため、磁束の形成が円滑になり、スロットケース２１と結合コイル部３１Ｃとの結合度を向上させることができる。
さらに、筐体４１を裏面ＲＦ方向から平面視したとき、給電コイル１２のコイル開口、スロットケース２１の開口部２１Ａ、および、結合コイル部３１Ｃのコイル開口が少なくとも一部で重なっていることが好ましい。このように配置されている場合、結合コイル部３１Ｃのコイル開口、スロットケース２１の開口部２１Ａ、および結合コイル部３１Ｃのコイル開口が最短距離で結ばれ、各開口を通る磁束がほぼ直線状になるため、磁束の形成が円滑になり、給電コイル１２、スロットケース２１および結合コイル部３１Ｃの結合度をさらに向上させることができる。
図７は、図６（Ｂ）に示した例とは異なる、カード型デバイス１０の給電コイル、スロットケースおよび結合コイル部との結合の様子を示す図である。図６（Ｂ）に示した例では、結合コイル部３１Ｃがスロットケース２１の開口部２１Ａの近接位置で開口部２１Ａの周囲を周回するように配置されていたが、図７に示す例では、スロットケース２１の外周と結合コイル部３１Ｃの形成領域とが、平面視で少なくとも一部が重なるように配置されている。スロットケース２１の外周が平面視で結合コイル部３１Ｃのコイルの形成領域に重なっていると、スロットケース２１の外周を流れる電流による磁界によってスロットケース２１と結合コイル部３１Ｃとが電磁界結合（主に磁界結合）しやすくなる。これにより、スロットケース２１と結合コイル部３１Ｃとの結合度を向上させることができる。
図８において、インダクタＬ１，Ｌ２は結合コイル部３１１Ｃ，３１２Ｃによるインダクタンスを記号で表したもの、インダクタＬ３，Ｌ４は放射コイル部３１１Ｒ，３１２Ｒによるインダクタンスを記号で表したものである。結合コイル部での結合を記号Ｍ１で表している。また、放射コイル部での結合を記号Ｍ２で表している。キャパシタＣ１，Ｃ２は第１アンテナコイル（結合コイル部３１１Ｃおよび放射コイル部３１１Ｒ）と第２アンテナコイル（結合コイル部３１２Ｃおよび放射コイル部３１２Ｒ）との間に生じる容量を集中定数の記号で表したものである。このようにアンテナコイル３１はＬＣ回路を構成している。
図８において、インダクタＬｂはスロットケース２１に流れる電流の経路で生じるインダクタンスを記号で表したもの、キャパシタＣｂはスロットケース２１のスリット部２１Ｓ部分に生じる容量である。このインダクタＬｂとキャパシタＣｂとでＬＣ共振回路を構成している。インダクタＬｂとインダクタＬ１との結合を記号Ｍｂ−１で表している。また、インダクタＬｂとインダクタＬ２との結合を記号Ｍｂ−２で表している。
図８において、インダクタＬａはカード型デバイス１０の給電コイル１２によるインダクタンスを記号で表したものである。キャパシタＣＩＣはＲＦＩＣ１１の寄生容量など、給電コイル１２に繋がるキャパシタンスを記号で表したものである。インダクタＬａとキャパシタＣＩＣはＬＣ共振する。このことでＲＦＩＣ１１はスロットケース２１による前記ＬＣ回路とインピーダンス整合状態で結合する。インダクタＬａとスロットケース２１のインダクタＬｂとの結合をＭａ−ｂで表している。
以上に示した構成により、通信時には通信相手側アンテナ→放射コイル部３１Ｒ→結合コイル部３１Ｃ→スロットケース２１→カード型デバイス１０内の給電コイル１２→ＲＦＩＣ１１の順、または、この逆の順に結合して高周波電力および高周波信号が伝達される。
なお、アンテナコイル３１による共振回路とスロットケースによる共振回路とで複共振を生じさせてもよい。そして、この複共振を、カード型デバイス１０内の給電コイル１２とスロットケース２１との間のエネルギー伝達、およびアンテナコイル３１とスロットケース２１との間のエネルギー伝達の効率を高めるために利用してもよいし、広帯域化に利用してもよい。
このようにして、カード型デバイス１０が備えている入出力端子を利用することなく、カード型デバイス１０はＲＦＩＤ等の通信機能を持つ。特に、金属製のスロットケース２１を用いているにもかかわらず、カード型デバイス１０の給電コイル１２から通信端末装置本体のアンテナコイル３１に高周波電力を効率良く伝達させることができ、強度や耐久性に優れ、且つ通信特性にも優れた通信端末装置を得ることができる。
《第２の実施形態》
図９は第２の実施形態の通信端末装置の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。
図９に示すように、プリント配線板２２には金属製のスロットケース２１が取り付けられている。このスロットケース２１は、スロットケース２１とプリント配線板２２との間にカード型デバイス１０が着脱できる空間（スロット）を構成する。このスロットケース２１が対向するプリント配線板２２の面にはカード型デバイス１０の電極が当接して電気的に導通する端子が設けられている。カード型デバイス１０をスロットケース２１に装着することにより、カード型デバイス１０の電極がプリント配線板２２の端子に電気的に接続される。
アンテナコイル３１は放射コイル部３１Ｒおよび結合コイル部３１Ｃを備えていて、結合コイル部３１Ｃはスロットケース２１に近接している。アンテナコイル３１の構成は第１の実施形態で示したものと同じである。このアンテナコイル３１はブースターアンテナの一部であり、ブースターアンテナは例えば筐体の内面に貼付されている。
図１０は第２の実施形態の通信端末装置の筐体に設けられているスロットケース２１の構成を示す図である。スロットケース２１は図９に示したカード型デバイス１０内の給電コイル１２のコイル開口と対向する部分に設けられた開口部２１Ａ、および、開口部２１Ａとスロットケース２１の外縁とを結ぶスリット部２１Ｓを備えている。
このように、カード型デバイス１０内の給電コイル１２の位置に応じて、スロットケース２１の開口部２１Ａの位置を定めればよい。また、開口部２１Ａとスロットケース２１の外縁との距離が短い位置にスリット部２１Ｓを設ければよい。そのことにより、結合に直接寄与しないスリット部２１Ｓの割合を小さくでき、また機械的強度を確保できる。
《第３の実施形態》
図１１は第３の実施形態の通信端末装置の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。図１２はその筐体内に設けられているアンテナコイルの構成を示す図である。図１３はそのアンテナコイルの等価回路図である。図１４はスロットケースとアンテナコイルとの位置関係を示す図である。
図１１に示すように、プリント配線板２２には金属製のスロットケース２１が取り付けられている。このスロットケース２１は、スロットケース２１とプリント配線板２２との間にカード型デバイス１０が着脱できる空間（スロット）を構成する。このスロットケース２１が対向するプリント配線板２２の面にはカード型デバイス１０の電極が当接して電気的に導通する端子が設けられている。カード型デバイス１０をスロットケース２１に装着することにより、カード型デバイス１０の電極がプリント配線板２２の端子に電気的に接続される。
図１２に示すように、アンテナコイル３１は上層のアンテナコイル３１１と下層のアンテナコイル３１２とで構成されている。具体的には、基材シートの第１主面にアンテナコイル３１１が形成されていて、基材シートの第２主面にアンテナコイル３１２が形成されている。アンテナコイル３１１，３１２は矩形の渦巻き状に形成されていて、アンテナコイル３１１とアンテナコイル３１２の巻回方向は逆であり、両者は電磁界結合する。第１、第２の実施形態で示したアンテナコイルと異なり、放射コイル部と結合コイル部との区別はなく、アンテナコイル３１の全体が放射コイルとして作用し、且つ一部が結合コイルとして作用する。このアンテナコイル３１はブースターアンテナの一部であり、ブースターアンテナは筐体の内面に貼付されている。
図１３はアンテナコイル３１の等価回路図である。図１３において、インダクタＬ１，Ｌ２はアンテナコイル３１１，３１２によるインダクタンスを記号で表したものである。アンテナコイル３１１と３１２との結合を記号Ｍで表している。キャパシタＣ１，Ｃ２は第１アンテナコイル３１１と第２アンテナコイル３１２との間に生じる容量を集中定数の記号で表したものである。このようにアンテナコイル３１はＬＣ回路を構成している。
図１４に示すように、アンテナコイル３１はその矩形渦巻き状コイルの角部がスロットケース２１の外周の二辺に沿うように配置される。スロットケース２１は、その外周に沿って電流が流れるので、スロットケース２１とアンテナコイル３１とは電磁界結合（主に磁界結合）する。そして、アンテナコイル３１は放射コイルとしても作用し、通信相手側アンテナとも結合する。
《第４の実施形態》
図１５は第４の実施形態の通信端末装置の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。図１６はその筐体内に設けられているアンテナコイルの構成を示すである。図１７はスロットケースとアンテナコイルとの位置関係を示す図である。
図１５に示すように、プリント配線板２２には金属製のスロットケース２１が取り付けられている。このスロットケース２１は、スロットケース２１とプリント配線板２２との間にカード型デバイス１０が着脱できる空間（スロット）を構成する。このスロットケース２１が対向するプリント配線板２２の面にはカード型デバイス１０の電極が当接して電気的に導通する端子が設けられている。カード型デバイス１０をスロットケース２１に装着することにより、カード型デバイス１０の電極がプリント配線板２２の端子に電気的に接続される。
図１６に示すように、アンテナコイル３１は上層のアンテナコイル３１１と下層のアンテナコイル３１２とで構成されている。上層のアンテナコイル３１１は結合コイル部３１１Ｃおよび放射コイル部３１１Ｒを備えている。同様に、下層のアンテナコイル３１２は結合コイル部３１２Ｃおよび放射コイル部３１２Ｒを備えている。この例では、結合コイル部３１１Ｃ，３１２Ｃは放射コイル部３１１Ｒ，３１２Ｒの巻回領域の内部に形成されている。具体的には、基材シートの第１主面にアンテナコイル３１１が形成されていて、基材シートの第２主面にアンテナコイル３１２が形成されている。アンテナコイル３１１，３１２は矩形の渦巻き状に形成されていて、アンテナコイルの放射コイル部３１１Ｒと放射コイル部３１２Ｒの巻回方向は逆であり、両者は電磁界結合する。同様に、結合コイル部３１１Ｃと結合コイル部３１２Ｃとの巻回方向は逆であり、両者は電磁界結合する。このアンテナコイル３１はブースターアンテナの一部であり、ブースターアンテナは例えば筐体の内面に貼付されている。
図１７に示すように、アンテナコイルの結合コイル部３１１Ｃ，３１２Ｃはスロットケース２１の開口部２１Ａの近接位置で開口部２１Ａを周回するように配置されている。図１７では、アンテナコイルのうち上層の放射コイル部３１１Ｒおよび結合コイル部３１１Ｃのパターンのみを表している。スロットケース２１と結合コイル部３１１Ｃ，３１２Ｃの結合の仕方は第１の実施形態で示したとおりである。
このように、結合コイル部３１１Ｃ，３１２Ｃは放射コイル部３１１Ｒ，３１２Ｒの周回範囲の内側に配置されていてもよい。そのことにより、結合コイル部３１１Ｃ，３１２Ｃは放射（すなわち通信相手側アンテナとの結合）にも効果的に寄与する。
《第５の実施形態》
図１８は第５の実施形態の通信端末装置１０５の主要部の断面図である。この図に表れているように、筐体４１の裏面ＲＦの内面に、ブースターアンテナ３０１が貼付されている。ブースターアンテナ３０１の構成は第１の実施形態で示したものと同じである。第１の実施形態で図３に示した通信端末装置と異なるのはスロットケース２１およびカード型デバイス１０の位置である。スロットケース２１は、プリント配線板２２を挟んでブースターアンテナ３０１とは反対側に設けられている。このスロットケース２１およびカード型デバイス１０の構成は第１の実施形態で示したものと同じである。また、このスロットケース２１およびカード型デバイス１０とブースターアンテナ３０１の結合コイル部３１１Ｃ，３１２Ｃとの間に導体パターンが存在しないように、グランド電極ＧＮＤに「抜きエリア」ＶＯＧが形成されている。
このような構成であっても、スロットケース２１はカード型デバイス１０の給電コイルと電磁界結合し、且つスロットケース２１はアンテナコイルの結合コイル部３１１Ｃ，３１２Ｃと電磁界結合する。
《第６の実施形態》
第６の実施形態は、カード型デバイスの給電コイルのコイル軸の向きが第１〜第５の実施形態とは異なる。以下、第１〜第５の実施形態で示した構成と異なる点について示す。
図１９は第６の実施形態の通信端末装置１０６の構成を示す図である。図１９（Ａ）は通信端末装置１０６の外観斜視図、図１９（Ｂ）は通信端末装置１０６の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。
通信端末装置１０６の筐体４１には、カード型デバイス１０を挿抜するカードスロット４２を備えている。筐体４１の内部にはアンテナコイル３１が設けられている。カード型デバイス１０の内部には後に示すＲＦＩＣおよび給電コイル１２が設けられている。また、このカード型デバイス１０の図１９における下面には複数の電極が露出している。
プリント配線板２２にはカード装着部２０が設けられている。このカード装着部２０は金属部材２３を備えている。この金属部材２３はプリント配線板２２上の実装用ランドにはんだ付け等により実装されている。金属部材２３は、金属部材２３とプリント配線板２２との間にカード型デバイス１０が着脱できる空間を構成する。この金属部材２３が対向するプリント配線板２２の面にはカード型デバイス１０の電極が当接して電気的に導通する端子が設けられている。
図２０はカード装着部２０付近の構成を示す図である。図２０（Ａ）はプリント配線板２２に対するカード装着部２０付近の斜視図、図２０（Ｂ）はカード装着部２０付近の平面図である。図２０（Ｃ）はカード装着部の金属部材とカード型デバイス１０の給電コイル１２との結合の様子、およびカード装着部の金属部材とアンテナコイルの結合コイル部３１Ｃとの結合の様子を示す図である。
カード型デバイス１０には、挿入方向にコイル軸を有する給電コイル１２が形成されている。この給電コイル１２の両端にはＲＦＩＣ１１が接続されている。
カード装着部２０は、例えばステンレス製の金属部材２３とプリント配線板２２に形成されている導体パターン２４とで構成されている。導体パターン２４はプリント配線板２２の上面、下面または内層に形成されている。金属部材２３と導体パターン２４とでコイル状の結合導体が構成されている。このコイル状の結合導体にはキャパシタＣｏが接続されている。すなわち、コイル状の結合導体とキャパシタＣｏとでＬＣ共振回路が構成されている。
金属部材２３とプリント配線板２２との間にはカード型デバイス１０を挿入装着する空間が構成されている。カード型デバイス１０が装着された状態で、カード型デバイス１０の給電コイル１２のコイル軸はカード装着部２０のコイル状結合導体によるコイルのコイル軸と実質的に同軸となる。そのため、カード型デバイス１０の給電コイル１２はカード装着部２０のコイル状結合導体と電磁界結合する。図２０（Ｃ）において、磁束φ１はカード型デバイス１０の給電コイル１２とカード装着部２０のコイル状結合導体との両方を鎖交する磁束を表している。
前記カード装着部２０のコイル状結合導体の近傍にはアンテナコイルの結合コイル部３１Ｃが配置されている。図２０（Ｂ）に表れているように、アンテナコイルの結合コイル部３１Ｃは、平面視で、カード装着部２０の金属部材２３とは完全には重ならない位置に近接している。そのため、アンテナコイルの結合コイル部３１Ｃはカード装着部２０のコイル状結合導体と電磁界結合する。図２０（Ｃ）において、磁束φ２はアンテナコイルの結合コイル部３１Ｃとカード装着部２０のコイル状結合導体との両方を鎖交する磁束を表している。
《第７の実施形態》
第７の実施形態は、カード装着部の構造が第１〜第６の実施形態とは異なる。以下、第１〜第６の実施形態で示した構成と異なる点について示す。
図２１は第７の実施形態の通信端末装置１０７の構成を示す図である。図２１（Ａ）は通信端末装置１０７の外観斜視図、図２１（Ｂ）は通信端末装置１０７の筐体内部の主要な構成を示す斜視図である。
通信端末装置１０７の筐体４１には、カード型デバイス１０を挿抜するカードスロット４２を備えている。筐体４１の内部にはアンテナコイル３１が設けられている。カード型デバイス１０の内部には後に示すＲＦＩＣおよび給電コイル１２が設けられている。また、このカード型デバイス１０の図２１における下面には複数の電極が露出している。
プリント配線板２２にはカード装着部２０が設けられている。このカード装着部２０は金属部材２３を備えている。この金属部材２３は、金属部材２３とプリント配線板２２との間にカード型デバイス１０が着脱できる空間を構成する。この金属部材２３が対向するプリント配線板２２の面にはカード型デバイス１０の電極が当接して電気的に導通する端子が設けられている。
図２２はカード装着部２０付近の構成を示す図である。図２２（Ａ）はプリント配線板２２に対するカード装着部２０付近の斜視図、図２２（Ｂ）はカード装着部２０付近の平面図である。図２２（Ｃ）はカード装着部の金属部材２３とカード型デバイス１０の給電コイル１２との結合の様子、およびカード装着部の金属部材とアンテナコイルの結合コイル部３１Ｃとの結合の様子を示す図である。
カード型デバイス１０には、その平面に平行な面がコイル開口面となる給電コイル１２が形成されている。この給電コイル１２の両端にはＲＦＩＣ１１が接続されている。
カード装着部２０は、例えばステンレス製の金属部材２３とプリント配線板２２に形成されている導体パターン２４とで構成されている。この金属部材２３と導体パターン２４とでコイル状の結合導体が構成されている。このコイル状の結合導体にはキャパシタＣｏが接続されている。すなわち、コイル状の結合導体とキャパシタＣｏとでＬＣ共振回路が構成されている。
金属部材２３とプリント配線板２２との間にはカード型デバイス１０を挿入装着する空間が構成されている。カード型デバイス１０が装着された状態で、カード型デバイス１０の給電コイル１２はカード装着部２０のコイル状結合導体と電磁界結合する（図２２（Ｃ）参照）。
前記カード装着部２０のコイル状結合導体の近傍にはアンテナコイルの結合コイル部３１Ｃが配置されている。カード型デバイス１０が装着された状態で、カード型デバイス１０の給電コイル１２のコイル開口が、カード装着部２０のコイル状結合導体のコイル開口と重なるように配置される。そのため、アンテナコイルの結合コイル部３１Ｃはカード装着部２０のコイル状結合導体と電磁界結合する。図２２（Ｃ）において、磁束φ１はカード型デバイス１０の給電コイル１２とカード装着部２０のコイル状結合導体との両方を鎖交する磁束を表している。
前記カード装着部２０のコイル状結合導体の近傍にはアンテナコイルの結合コイル部３１Ｃが配置されている。図２２（Ｂ）に表れているように、アンテナコイルの結合コイル部３１Ｃのコイル開口が、平面視で、カード装着部２０のコイル状結合導体によるコイルのコイル開口と重なっている。そのため、アンテナコイルの結合コイル部３１Ｃはカード装着部２０のコイル状結合導体と電磁界結合する。図２２（Ｃ）において、磁束φ２はアンテナコイルの結合コイル部３１Ｃとカード装着部２０のコイル状結合導体との両方を鎖交する磁束を表している。
《他の実施形態》
以上に示した各実施形態では、筐体４１内部のプリント配線板２２にスロットケース２１を設け、カード型デバイス１０をこのスロットケース２１に着脱自在に設けたが、スロットケースを筐体の外面に設けて、カード型デバイス１０を通信端末装置の筐体の外部に装着できるように構成してもよい。
また、以上に示した各実施形態では、アンテナコイルが２層のアンテナコイルによる積層型アンテナコイルとして構成された例を示したが、単体の結合コイル部および放射コイル部でアンテナコイルを構成してもよい。また、結合コイルを独立して設けずに、単体の放射コイル部のみでアンテナコイルを構成してもよい。単体の放射コイル部でアンテナコイルを構成する場合にはアンテナコイルにキャパシタを接続してもよい。すなわち、アンテナコイルのインダクタンスとキャパシタのキャパシタンスとで共振周波数を定めてもよい。
また、アンテナコイルは３層以上の導体パターンによる積層型アンテナコイルであってもよい。
また、アンテナコイルは、樹脂製の筐体に導体パターンを形成することで、筐体に一体的に設けてもよい。
なお、アンテナコイルは、大径コイル部（放射コイル部）と小径コイル部（結合コイル部）とを有するものに限定されるものではなく、ループ状導体を１ターン以上巻回してなる１つの大面積アンテナコイル（平面コイル）であってもよい。スロットケースは、このアンテナコイルの一部に近接していればよい。また、スロットケースは、端末筺体の側面に挿入口を有したタイプに限定されるものではなく、たとえば端末筺体の内部に配置されたスロットケース（ＳＩＭカード用のスロットに多用されているタイプ）にも同様に適用できる。
ＣＳ…挿入口
ＦＦ…表面
ＧＮＤ…グランド電極
ＭＦ…磁束
ＲＦ…裏面
ＳＳ…開口部
１０…カード型デバイス
１１…ＲＦＩＣ
１２…給電コイル
１２Ａ…開口部
１３…プリント配線板
２０…カード装着部
２１…スロットケース
２１Ａ…開口部
２１Ｓ…スリット部
２２…プリント配線板
２３…カード装着部の金属部材
２４…導体パターン
３０…基材シート
３１…アンテナコイル
３１Ｃ…結合コイル部
３１Ｒ…放射コイル部
３２…フェライトシート
３３…接着層
４１…筐体
４２…カードスロット
１０１，１０５〜１０７…通信端末装置
３０１…ブースターアンテナ
３１１…第１アンテナコイル
３１１Ｃ…結合コイル部
３１１Ｒ…放射コイル部
３１２…第２アンテナコイル
３１２Ｃ…結合コイル部
３１２Ｒ…放射コイル部
（１）通信相手側アンテナと無線通信を行う通信端末装置であって、
給電コイルを有するカード型デバイスが着脱可能に構成されたカード装着部と、前記通信相手側アンテナとの無線通信を担うアンテナコイルと、を備え、
前記カード装着部は、前記カード型デバイスの給電コイルおよび前記アンテナコイルと電磁界結合する結合導体を備えたことを特徴とする。
（３）前記カード装着部は、複数の辺を有する天面と、前記複数の辺のうち少なくとも２辺にそれぞれ連接した２つの側面とを備え、前記天面に前記カード装着部の開口部および前記スリット部が設けられていて、前記側面のうち、前記カード型デバイスの挿入口が設けられている側面とは異なる側面に、磁束が通過する開口部が設けられていることが好ましい。

Claims (10)

  1. 給電コイルを有するカード型デバイスが着脱可能に構成されたカード装着部と、アンテナコイルと、を備え、
    前記カード装着部は、前記カード型デバイスの給電コイルおよび前記アンテナコイルと電磁界結合する結合導体を備えたことを特徴とする電子機器。
  2. 前記カード型デバイスの給電コイルは、カード型デバイスの平面に平行な面がコイル開口面であり、
    前記カード装着部の結合導体は、前記給電コイルのコイル開口と対向する部分に設けられた開口部、および、前記開口部と前記カード装着部の外縁とを結ぶスリット部を有する、請求項１に記載の電子機器。
  3. 前記カード装着部は複数の辺を有する天面と、前記複数の辺のうち少なくとも２辺にそれぞれ連接した２つの側面とを備え、前記天面に前記カード装着部の開口部および前記スリット部が設けられていて、前記側面のうち、前記カード型デバイスの挿入口が設けられている側面とは異なる側面に開口部が設けられている、請求項２に記載の電子機器。
  4. 前記カード型デバイスの給電コイルは、カード型デバイスの平面に平行な面がコイル開口面であり、
    前記カード装着部の結合導体は、回路基板に形成された導体パターンおよび前記回路基板に取り付けられた金属部材を備え、前記導体パターンおよび前記金属部材で、前記カード型デバイスの平面に平行な面をコイル開口面とするコイルを構成している、請求項１に記載の電子機器。
  5. 平面視で、前記給電コイルのコイル開口は前記カード装着部の結合導体の開口部に対して少なくとも一部が重なっている、請求項２〜４のいずれかに記載の電子機器。
  6. 前記カード型デバイスの給電コイルは、カード型デバイスの挿入方向にコイル軸を有し、
    前記カード装着部の結合導体は、回路基板に形成された導体パターンおよび前記回路基板に取り付けられた金属部材を備え、前記導体パターンおよび前記金属部材で、前記カード型デバイスの挿入方向をコイル軸とするコイルを構成している、請求項１に記載の電子機器。
  7. 平面視で、前記アンテナコイルは前記カード装着部の結合導体の外周に対して少なくとも一部が重なっている、請求項１〜６のいずれかに記載の電子機器。
  8. 前記アンテナコイルは、前記カード装着部の結合導体と結合する結合コイル部とこの結合コイル部よりコイル径が大きな放射コイル部とを含む、請求項１〜７のいずれかに記載の電子機器。
  9. 平面視で、前記アンテナコイルの結合コイル部は前記カード装着部の結合導体の開口部の周囲を周回するように配置されている、請求項８に記載の電子機器。
  10. 前記アンテナコイルは、異なる層に形成された、互いに対向する第１アンテナコイルおよび第２アンテナコイルを含み、前記第１アンテナコイルと前記第２アンテナコイルとは容量を介して互いに結合されていて、前記カード装着部の結合導体との結合により流れる電流が同じ向きである、請求項１〜９のいずれかに記載の電子機器。
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