WO2014057920A1 - 複合コイルモジュール、及び携帯機器 - Google Patents

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弘幸 良尊
折原　勝久
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デクセリアルズ株式会社
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    • H04M2250/04—Details of telephonic subscriber devices including near field communication means, e.g. RFID

Definitions

  • the present invention relates to a composite coil module having a plurality of coil modules, and more particularly to a composite coil module in which another loop coil is arranged on the inner diameter of the loop coil, and a portable device using the same.
  • Recent wireless communication devices are equipped with a plurality of RF antennas such as a telephone communication antenna, a GPS antenna, a wireless LAN / BLUETOOTH (registered trademark) antenna, and an RFID (Radio Frequency Identification).
  • RF antennas such as a telephone communication antenna, a GPS antenna, a wireless LAN / BLUETOOTH (registered trademark) antenna, and an RFID (Radio Frequency Identification).
  • loop coils for power transmission include an electromagnetic induction method, a radio wave reception method, and a magnetic resonance method. These both use electromagnetic induction and magnetic resonance between the primary and secondary coils.
  • the Qi standard for non-contact charging and the NFC (Near Field Communication) standard for RFID use electromagnetic induction. is doing.
  • the space allocated for mounting a plurality of antennas as described above on electronic devices such as portable terminal devices has become extremely small. Therefore, in order to mount the antenna coil for RFID and the charging coil for non-contact charging in the same space, there is a demand for downsizing and thinning of the antenna module, and also for the combination and integration of a plurality of coil modules. It is getting stronger.
  • an RFID antenna module 101 and a non-contact charging module 102 are laminated and integrated.
  • the antenna module 101 is a spiral coil antenna formed by spirally winding a magnetic flux concentrating magnetic sheet 103 made of a magnetic material (for example, MnZn-based ferrite) suitable for drawing a communication magnetic field.
  • the magnetic sheet 103 has an antenna coil 104 formed in a spiral coil shape on one surface.
  • the charging module 102 is also formed by spirally winding a conductive wire with a magnetic flux concentrating magnetic sheet 105 made of a magnetic material (for example, NiZn-based ferrite) suitable for drawing a magnetic field for charging.
  • a charging coil 106 having a spiral coil shape.
  • Charging coil 106 has an outer diameter that fits on the inner circumference side of antenna coil 104.
  • the magnetic sheet 105 has a charging coil 106 formed in a spiral coil shape attached to one surface.
  • the composite coil module 100 is integrated by superimposing the charging module 102 on the inner peripheral side of the antenna coil 104 of the antenna module 101.
  • an antenna coil and a charging coil are formed on one flexible printed circuit board, and a composite coil module 110 in which one magnetic sheet is attached. Has also been proposed.
  • the composite coil module 110 includes, on a flexible substrate, a spiral coil-shaped antenna coil 112 that constitutes the antenna module 111, and a spiral coil-shaped charging coil 114 that is provided on the inner peripheral side of the antenna coil 112 and constitutes the charging module 113. However, both are formed of Cu foil or the like.
  • the composite coil module 110 includes a flexible substrate in which the antenna coil 112 and the charging coil 114 are formed on one surface of a magnetic flux concentrating magnetic sheet 116 made of a magnetic material suitable for drawing a magnetic field for communication or charging. It is pasted.
  • the composite coil module 110 uses a magnetic material suitable for drawing a magnetic field for communication or charging as the magnetic sheet 116 as described above, for example, a magnetic material (for example, when MnZn-based ferrite) is used, the communication characteristics of RFID deteriorate.
  • a magnetic material for example, when MnZn-based ferrite
  • NiZn-based ferrite when an optimum magnetic material (for example, NiZn-based ferrite) is used for the RFID antenna module, the non-contact charging characteristics are deteriorated.
  • the present invention provides a composite coil module that can be thinned and can be mounted in a narrow space without impairing each characteristic of the plurality of coil modules, and a portable device using the same. Objective.
  • a composite coil module according to the present invention is provided on a first magnetic sheet formed of a first magnetic material and the first magnetic sheet, and is wound in a planar shape.
  • a first coil module including the first loop coil formed; a second magnetic sheet formed of a second magnetic material different from the first magnetic sheet; and the second magnetic sheet.
  • a second coil module provided with a second loop coil wound in a planar shape, and the first magnetic sheet is provided inside the first loop coil. And the second coil module is provided.
  • the portable device is a portable device in which a composite coil module is mounted in a device casing, and the composite coil module includes the first magnetic sheet formed of a first magnetic material, and A first coil module provided on the first magnetic sheet and including a first loop coil wound in a planar shape, and a second magnetic material different from the first magnetic sheet is formed.
  • a second coil module comprising: a second magnetic sheet; and a second coil coil provided on the second magnetic sheet and wound in a planar shape. The first loop coil The first magnetic sheet is not provided inside and the second coil module is provided.
  • the first magnetic sheet is not provided on the first coil module in accordance with the inner peripheral side of the first loop coil, and the second coil module is provided. Therefore, according to the present invention, the overall thickness of the module can be reduced as compared with the case where the first coil module and the second coil module are overlapped.
  • the present invention since the present invention includes the first and second magnetic sheets using the most suitable magnetic material for each of the first coil module and the second coil module, the module without losing the characteristics of each module. Thinning can be realized.
  • FIG. 1A is a plan view showing an example of a composite coil module to which the present invention is applied
  • FIG. 1B is a cross-sectional view.
  • FIG. 2 is a diagram showing an outline of a radio communication system for RFID using an antenna module.
  • FIG. 3 is a diagram showing an outline of a non-contact charging system using a non-contact charging module.
  • FIG. 4 is a plan view showing an example of a composite coil module to which the present invention is applied.
  • FIG. 5 is a plan view showing an example of a composite coil module to which the present invention is applied.
  • FIG. 6 is a plan view showing an example of a composite coil module to which the present invention is applied.
  • FIG. 7 is a plan view showing an example of a composite coil module to which the present invention is applied.
  • FIG. 1A is a plan view showing an example of a composite coil module to which the present invention is applied
  • FIG. 1B is a cross-sectional view.
  • FIG. 2 is a diagram showing
  • FIG. 8 is a plan view showing the composite coil module superimposed on the metal plate.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the magnetic field strength distribution on the metal plate.
  • FIG. 10A is a plan view showing an example of a composite coil module to which the present invention is applied, and FIG. 10B is a cross-sectional view.
  • FIG. 11A is a plan view showing an example of a composite coil module to which the present invention is applied, and FIG. 11B is a cross-sectional view.
  • FIG. 12A is a plan view showing an example of a conventional composite coil module, and FIG. 12B is a cross-sectional view.
  • FIG. 13A is a plan view showing an example of a conventional composite coil module, and FIG. 13B is a cross-sectional view.
  • the composite coil module 1 to which the present invention is applied is incorporated in a portable electronic device, and realizes both a short-range wireless communication function and a non-contact charging function.
  • the composite coil module 1 to which the present invention is applied includes an antenna module 2 serving as a first coil module and a second coil provided inside the antenna module 2 as shown in FIGS. 1A and 1B. It has the non-contact charge module 3 used as a module.
  • the antenna module 2 is a module for RFID such as NFC, and is provided on the first magnetic sheet 4 in the form of a magnetic material and the first magnetic sheet 4 and wound in a planar shape. And a spiral coil antenna coil 5.
  • the non-contact charging module 3 is a module for non-contact charging such as Qi, a sheet-like second magnetic sheet 6 formed of a magnetic material different from the first magnetic sheet 4, and a second magnetic sheet.
  • a spiral coil-shaped non-contact charging coil 7 provided on the sheet 6 and wound in a planar shape is provided.
  • the first magnetic sheet 4 is made of, for example, a sintered body of NiZn ferrite.
  • the first magnetic sheet 4 is formed by forming a sheet by sintering ferrite particles previously applied in a thin sheet shape in a high-temperature environment, and then punching into a predetermined shape.
  • the first magnetic sheet 4 can be formed by previously applying ferrite particles in the same shape as the final shape in a sheet shape and sintering.
  • the first magnetic sheet 4 is filled with ferrite particles in a mold having a rectangular cross section, and the ferrite particles are sintered in a rectangular parallelepiped in plan view, and the sintered body is thinly sliced to obtain a predetermined shape. A shape can also be obtained.
  • the first magnetic sheet 4 may include magnetic particles made of soft magnetic powder and a resin as a binder.
  • the magnetic particles include oxide magnetic materials such as ferrite, Fe-based materials such as Sendust and Permalloy, Co-based materials, Ni-based materials, Fe-Ni-based materials, Fe-Co-based materials, Fe-Al-based materials, Fe-Si-based materials, and Fe--based materials.
  • Crystal system such as Si-Al system, Fe-Ni-Si-Al system, microcrystalline system, Fe-Si-B system, Fe-Si-BC system, Co-Si-B system, Co- Amorphous metal magnetic particles such as Zr-based, Co-Nb-based, and Co-Ta-based particles can be used.
  • NiZn-based ferrite is preferably used as the magnetic material for the first magnetic sheet 4 used in the RFID antenna module 2 such as NFC.
  • a resin that is cured by heat, ultraviolet irradiation, or the like can be used.
  • a resin such as an epoxy resin, a phenol resin, a melamine resin, a urea resin, an unsaturated polyester, or a known material such as silicone rubber, urethane rubber, acrylic rubber, butyl rubber, or ethylene propylene rubber can be used.
  • the binder may add an appropriate amount of a surface treatment agent such as a flame retardant, a reaction modifier, a crosslinking agent, or a silane coupling agent to the above-described resin or rubber.
  • the first magnetic sheet 4 is not limited to a single magnetic material, and two or more kinds of magnetic materials may be used in combination, or may be formed by laminating multiple layers. Good. Further, the first magnetic sheet 4 may be made of the same magnetic material, may be mixed by selecting a plurality of particle sizes and / or shapes of magnetic particles, or may be formed by laminating in multiple layers. .
  • the antenna coil 5 is formed by forming a conductive pattern made of Cu foil or the like in a spiral coil shape on a flexible substrate 10 made of polyimide or the like.
  • the first magnetic sheet 4 and the flexible substrate 10 of the antenna coil 5 have the same shape.
  • the inner peripheral side of the antenna coil 5 of the flexible substrate 10 is opened, and the first magnetic sheet 4 is also opened on the inner peripheral side of the antenna coil 5, thereby forming the opening 2a.
  • the antenna module 2 has a non-contact charging module 3 disposed in the opening 2a.
  • the composite coil module 1 is incorporated, for example, inside a housing 61 of a mobile phone 60, and the antenna module 2 is used as a radio communication system 70 for RFID.
  • the reader / writer 71 accesses the memory module 73 incorporated in the mobile phone 60 together with the antenna module 2.
  • the antenna module 2 and the reader / writer 71 are disposed so as to face each other in the xy plane of the three-dimensional orthogonal coordinate system xyz.
  • the reader / writer 71 functions as a transmitter that transmits a magnetic field in the z-axis direction to the antenna coils 5 of the antenna module 2 that face each other in the xy plane. Specifically, the reader / writer 71 transmits a magnetic field toward the antenna coil 5. And a control board 74 that communicates with the memory module 73.
  • the reader / writer 71 is provided with a control board 74 that is electrically connected to the antenna 72.
  • a control circuit made of electronic components such as one or a plurality of integrated circuit chips is mounted.
  • the control circuit executes various processes based on data received from the memory module 73 via the antenna coil 5. For example, when transmitting data to the memory module 73, the control circuit encodes the data, modulates a carrier wave of a predetermined frequency (for example, 13.56 MHz) based on the encoded data, and modulates the modulation.
  • the signal is amplified, and the antenna 72 is driven by the amplified modulation signal.
  • the control circuit When reading data from the memory module 73, the control circuit amplifies the modulation signal of the data received by the antenna 72, demodulates the modulation signal of the amplified data, and decodes the demodulated data.
  • a coding system and a modulation system used in a general reader / writer are used. For example, a Manchester coding system or an ASK (Amplitude Shift Keying) modulation system is used.
  • the antenna coil 5 receives a magnetic field transmitted from the reader / writer 71 and inductively couples with the reader / writer 71, and supplies a signal to the memory module 73 that is a storage medium incorporated in the mobile phone 60.
  • the antenna coil 5 When the antenna coil 5 receives a magnetic field transmitted from the reader / writer 71, the antenna coil 5 is magnetically coupled to the reader / writer 71 by inductive coupling, receives the modulated electromagnetic wave, and receives a received signal via the terminal portions 8a and 8b. This is supplied to the memory module 73.
  • the memory module 73 is driven by a current flowing through the antenna coil 5 and communicates with the reader / writer 71. Specifically, the memory module 73 demodulates the received modulation signal, decodes the demodulated data, and writes the decoded data to the internal memory of the memory module 73. The memory module 73 reads out data to be transmitted to the reader / writer 71 from the internal memory, encodes the read data, modulates a carrier wave based on the encoded data, and is magnetically coupled by inductive coupling. 5 is transmitted to the reader / writer 71.
  • Non-contact charging module 3 is provided on a sheet-like second magnetic sheet 6 formed of a magnetic material different from the first magnetic sheet 4 and the second magnetic sheet 6 and is wound in a planar shape.
  • the second magnetic sheet 6 is formed in a size that fits inside the opening 2 a of the antenna coil module 2. Moreover, the 2nd magnetic sheet 6 consists of a sintered compact of the magnetic particle formed in the sheet form similarly to the 1st magnetic sheet 4 mentioned above, for example, can use MnZn type ferrite suitably. The second magnetic sheet 6 may be formed of NiZn ferrite. The second magnetic sheet 6 can be manufactured in the same manner as the first magnetic sheet 4.
  • the second magnetic sheet 6 may be formed into a sheet shape including magnetic particles made of soft magnetic powder and a resin as a binder, like the first magnetic sheet 4.
  • the second magnetic sheet 6 may be made of the above-described materials that can also be used for the first magnetic sheet 4 with magnetic particles and a binder.
  • the second magnetic sheet 6 is not limited to the case of being composed of a single magnetic material, like the first magnetic sheet 4, and two or more kinds of magnetic materials may be mixed and used. Or you may form by laminating
  • the second magnetic sheet 6 may be made of the same magnetic material, may be mixed by selecting a plurality of magnetic particle diameters and / or shapes, or may be formed by laminating in multiple layers. .
  • the contactless charging coil 7 receives a magnetic field transmitted from the power transmission coil and inductively couples it with the power transmission coil, thereby supplying a charging current to the battery of the portable device in which the composite coil module 1 is incorporated.
  • the non-contact charging coil 7 is made of a conducting wire wound in a spiral coil shape, for example.
  • the lead wire constituting the non-contact charging coil 7 is a case where the non-contact charging module 3 is used as a secondary charging coil for non-contact charging having a charging output capacity of about 5 W, for example, and used at a frequency of about 120 kHz. It is preferable to use a single wire made of Cu or an alloy containing Cu as a main component in a 0.20 to 0.45 mm system. Alternatively, in order to reduce the skin effect, the conductive wire may be a parallel line or a knitted line obtained by bundling a plurality of fine wires thinner than the above-described single wire, or a single layer using a thin rectangular wire or flat wire. It is good also as a 2 layer alpha winding. Further, the non-contact charging coil 7 may use Cu foil or the like patterned on a substrate such as a flexible substrate according to the current capacity.
  • the antenna module 2 and the non-contact charging module 3 are physically separated. Therefore, since the antenna coil 5 and the non-contact charging coil 7 are arranged via air having a low magnetic permeability (low magnetic resistance), the magnetic coupling is weakened. Further, an insulating material having a high magnetic resistance, for example, a sub-board such as epoxy or phenol, or a flexible board made of polyimide or the like may be interposed between the antenna module 2 and the non-contact charging module 3.
  • a sub-board such as epoxy or phenol, or a flexible board made of polyimide or the like
  • Non-contact charging system Next, the non-contact charging function by the non-contact charging coil 7 will be described.
  • the non-contact charging coil 7 is used as, for example, a Qi standard non-contact charging system 80.
  • the non-contact charging system 80 charges the battery pack 81 connected to the non-contact charging coil 7 of the non-contact charging module 3 with the charging device 82.
  • the non-contact charging coil 7 of the non-contact charging module 3 and the power transmission coil 83 of the charging device 82 are similar to the positional relationship between the antenna coil 5 and the reader / writer 71 described above, and xy of the three-dimensional orthogonal coordinate system xyz. It is assumed that they are arranged so as to face each other on a plane.
  • the charging device 82 functions as a power transmission unit that transmits a magnetic field in the z-axis direction to the non-contact charging coils 7 of the non-contact charging module 3 facing each other in the xy plane, and specifically, the non-contact charging coil 7. And a power transmission control board 84 that controls the supply of power to the non-contact charging coil 7 that is inductively coupled via the power transmission coil 83.
  • the charging device 82 is provided with a power transmission control board 84 electrically connected to the power transmission coil 83.
  • a control circuit made of electronic components such as one or a plurality of integrated circuit chips is mounted. This control circuit supplies a charging current to the non-contact charging coil 7 inductively coupled to the power transmission coil 83.
  • the power transmission control board 84 drives the power transmission coil 83 with a power transmission current having a predetermined frequency, for example, a relatively low frequency of 110 kHz.
  • the non-contact charging module 3 is incorporated in the housing 61 of the mobile phone 60, and the non-contact charging coil 7 receives the magnetic field transmitted from the power transmission coil 83 and inductively couples with the power transmission coil 83, The received current is supplied to the battery pack 81 incorporated in the mobile phone 60.
  • the non-contact charging coil 7 When the non-contact charging coil 7 receives a magnetic field transmitted from the charging device 82, the non-contact charging coil 7 is magnetically coupled to the charging device 82 by inductive coupling, receives the modulated electromagnetic wave, and is charged via the terminal portions 9a and 9b. Current is supplied to the battery pack 81.
  • the battery pack 81 applies a charging voltage corresponding to the charging current flowing through the non-contact charging coil 7 to the battery cell inside the battery pack 81.
  • the antenna coil 5 that realizes a short-range wireless communication function and the non-contact charging coil 7 that realizes a non-contact charging function are formed. It is possible to realize both the short-range wireless communication function and the non-contact charging function while reducing the size of the housing 61 when incorporated in the telephone 60.
  • the antenna module 2 is formed with the opening 2a where the first magnetic sheet 4 is not provided in accordance with the inner peripheral side of the antenna coil 5, and the opening 2a A contact charging module 3 is provided. Therefore, the composite coil module 1 can realize a reduction in the thickness of the entire module as compared with the case where the antenna module 2 and the non-contact charging module 3 are overlapped. Moreover, since the composite coil module 1 includes the first and second magnetic sheets 4 and 6 using the optimum magnetic material for each of the antenna module 2 and the non-contact charging module 3, the antenna characteristics and the charging characteristics are impaired. Therefore, the module can be thinned.
  • the composite coil module 1 is formed by forming a notch 6a in the second magnetic sheet 6 for pulling out the inner peripheral end of the non-contact charging coil 7 outward. Also good. Thereby, the composite coil module 1 can draw the inner peripheral side end of the non-contact charging coil 7 in the same plane as the second magnetic sheet 6, and overlaps the upper part of the non-contact charging coil 7 outward. The thickness can be reduced as compared with the case of pulling out.
  • the composite coil module 1 is provided with an open portion 4a that is opened across the inner and outer peripheral directions of the antenna coil 5 in the first magnetic sheet 4, and is contactlessly charged from the open portion 4a.
  • the coil 7 may be pulled out outward. Thereby, the composite coil module 1 can be pulled out of the module without increasing the thickness by superimposing both end portions 7a and 7b of the non-contact charging coil 7 on the antenna module 2.
  • the open part 4 a has a width that allows at least the conducting wire of the non-contact charging coil 7 to pass therethrough, and may be provided at one or a plurality of locations of the first magnetic sheet 4.
  • the composite coil module 1 has an open portion 4a formed in the first magnetic sheet with a width equal to or larger than the width of the non-contact charging module 3, and the open portion 4a is also contactless charged.
  • the second magnetic sheet 6 of the module 3 may be provided.
  • the opening 4a may be provided on one side or a plurality of sides of the first magnetic sheet 4.
  • the composite coil module 1 is composed of three independent magnetic sheets each constituting one side as shown in FIG. You may comprise, or as shown in FIG. 6, you may comprise the other 3 sides with an integral magnetic sheet.
  • the composite coil module 1 has an opening 4 a formed between two opposing sides of the first magnetic sheet 4, so that the first magnetic sheet 4 is opened. You may isolate
  • the composite coil module 1 can arrange
  • the composite coil module 1 has the opening portion 4 a formed between two opposite sides of the first magnetic sheet 4, so that the first magnetic sheet 4 is While being separated into two by the opening portion 4a, at least one of the separated first magnetic sheets 4 is disposed along the side edge of the metal plate 30 in the portable device in which the composite coil module 1 is incorporated. It is preferable.
  • the composite coil module 1 is provided in a portable device so as to overlap with a metal plate 30 such as a battery pack or a reinforcing plate of a device housing, and each separated first magnetic sheet 4 is made of the metal It is disposed along both side edges of the plate 30.
  • a metal plate 30 such as a battery pack or a reinforcing plate of a device housing
  • each separated first magnetic sheet 4 is made of the metal It is disposed along both side edges of the plate 30.
  • the magnetic flux directed to the metal plate 30 flows toward both side edges by the plate surface of the metal plate 30, and therefore both side edge portions of the metal plate 30.
  • High magnetic field strength In FIG. 9, the strong magnetic field region is indicated by A, the magnetic field region weaker than A is indicated by B, and the magnetic field region weaker than B is indicated by C. Therefore, the composite coil module 1 can efficiently draw more magnetic flux and improve the communication characteristics of the antenna module 2 by arranging the first magnetic sheet 4 in the strong magnetic field region A.
  • the composite coil module 1 can arrange the second magnetic sheet 6 between the separated first magnetic sheets 4, thereby increasing the area of the second magnetic sheet 6,
  • the charging efficiency of the non-contact charging module 3 can be further improved.
  • both of the separated first magnetic sheets 4 are disposed along two opposing side edges of the metal plate 30 in the portable device in which the composite coil module 1 is incorporated.
  • the communication characteristics of the antenna module 2 can be further improved.
  • the non-contact charging coil 7 may be covered with a magnetic resin layer 40 as shown in FIGS. 10A and 10B.
  • the magnetic resin layer 40 includes magnetic particles made of soft magnetic powder and a resin as a binder, like the first and second magnetic sheets 4 and 6 described above. Moreover, as shown in FIG. 10A and FIG. 10B, the magnetic resin layer 40 may be formed of magnetic particles and a binder different from the second magnetic sheet 6 of the non-contact charging module 3. Alternatively, as shown in FIG. 11A and FIG. 11B, the magnetic resin layer 40 has a resin composition containing the magnetic particles constituting the second magnetic sheet 6 and the non-contact charging coil 7 when the second magnetic sheet 6 is formed. By embedding in a thing, you may form with the same magnetic particle and binder as the 2nd magnetic sheet 6. FIG.
  • the magnetic particles are oxide magnetic materials such as ferrite, Fe-based, Co-based, Ni-based, Fe-Ni-based, Fe-Co-based, Fe-Al-based, Fe-Si-based, Fe-Si-Al-based, Fe- Ni-Si-Al-based crystal system, microcrystalline magnetic material, or Fe-Si-B system, Fe-Si-BC system, Co-Si-B system, Co-Zr system, Co-Nb system Co—Ta-based amorphous metal magnetic particles can be used.
  • oxide magnetic materials such as ferrite, Fe-based, Co-based, Ni-based, Fe-Ni-based, Fe-Co-based, Fe-Al-based, Fe-Si-based, Fe-Si-Al-based, Fe- Ni-Si-Al-based crystal system, microcrystalline magnetic material, or Fe-Si-B system, Fe-Si-BC system, Co-Si-B system, Co-Zr system, Co-Nb system Co—Ta-
  • the magnetic particles spherical or flat powder having a particle size of several ⁇ m to several tens of ⁇ m can be used, but crushed powder may be mixed.
  • the complex permeability has frequency characteristics, and loss occurs due to the skin effect when the operating frequency becomes high, so the particle size and shape are adjusted according to the frequency band to be used. It is preferable.
  • the inductance value of the composite coil module 1 is determined by the real part magnetic permeability (hereinafter simply referred to as magnetic permeability) of the magnetic material, and the magnetic permeability can be adjusted by the mixing ratio of the magnetic particles and the resin. it can.
  • the volume filling rate of 40 vol% or more at which the interaction between the particles increases. It is preferable that The magnetic resin layer 40 also has improved thermal conductivity as the filling rate of magnetic particles increases.
  • the magnetic resin layer 40 is not limited to a single magnetic material, and two or more kinds of magnetic materials may be used in combination, or may be formed by being laminated in multiple layers.
  • the magnetic resin layer 40 may be made of the same magnetic material, may be selected and mixed with a plurality of particle sizes and / or shapes of magnetic particles, or may be formed by being laminated in multiple layers.
  • a resin that is cured by heat, ultraviolet irradiation, or the like can be used.
  • a resin such as an epoxy resin, a phenol resin, a melamine resin, a urea resin, an unsaturated polyester, or a known material such as silicone rubber, urethane rubber, acrylic rubber, butyl rubber, or ethylene propylene rubber can be used.
  • the binder may add an appropriate amount of a surface treatment agent such as a flame retardant, a reaction modifier, a crosslinking agent, or a silane coupling agent to the above-described resin or rubber.
  • 1 composite coil module 1 composite coil module, 2 antenna module, 2a opening, 3 non-contact charging module, 4 first magnetic sheet, 4a opening, 5 antenna coil, 6 second magnetic sheet, 7 non-contact charging coil, 10 flexible substrate 20 conductors, 30 metal plates, 40 magnetic resin layers, 60 mobile phones, 61 housings, 70 wireless communication systems, 71 reader / writers, 72 antennas, 73 memory modules, 74 control boards, 80 contactless charging systems, 81 battery packs , 82 charging device, 83 power transmission coil, 84 power transmission control board

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Abstract

　複数のコイルモジュールの各特性を損なうことなく、薄型化を実現する。第１の磁性材料により形成された第１の磁性シート（４）と、第１の磁性シート（４）上に設けられ、面状に巻回された第１のループコイル（５）とを備えた第１のコイルモジュール（２）と、第１の磁性シート（４）と異なる第２の磁性材料により形成された第２の磁性シート（６）と、第２の磁性シート（６）上に設けられ、面状に巻回された第２のループコイル（７）とを備えた第２のコイルモジュール（３）とを有し、第１のループコイル（５）の内側には、第１の磁性シート（４）が設けられておらず、かつ第２のコイルモジュール（３）が設けられている。

Description

複合コイルモジュール、及び携帯機器
　本発明は、複数のコイルモジュールを有する複合コイルモジュールに関し、特にループコイルの内径に他のループコイルを配置した複合コイルモジュール、及びこれを用いた携帯機器に関する。本出願は、日本国において２０１２年１０月１０日に出願された日本特許出願番号特願２０１２－２２５３２６を基礎として優先権を主張するものであり、この出願を参照することにより、本出願に援用される。
　近年の無線通信機器においては、電話通信用アンテナ、ＧＰＳ用アンテナ、無線ＬＡＮ／ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）用アンテナ、さらにはＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）といった複数のＲＦアンテナが搭載されている。これらに加えて、非接触充電の導入に伴って、電力伝送用のループコイルも搭載されるようになってきた。非接触充電方式で用いられる電力伝送方式には、電磁誘導方式、電波受信方式、磁気共鳴方式等が挙げられる。これらは、いずれも一次側コイルと二次側コイル間の電磁誘導や磁気共鳴を利用したものであり、例えば非接触充電のＱｉ規格やＲＦＩＤのＮＦＣ（Near Field Communication）規格では、電磁誘導を利用している。
特開２００８－３５４６４号公報
　電子機器の小型化、高機能化に伴い、携帯端末機器等の電子機器に上述のような複数のアンテナを搭載するのに割り当てられるスペースは極めて小さくなってきている。そこで、ＲＦＩＤ用のアンテナコイルと非接触充電用の充電コイルとを同一スペースに搭載するために、アンテナモジュールの小型化、薄型化、さらには、複数のコイルモジュールの複合化、集積化の要求が強まっている。
　例えば図１２Ａ及び図１２Ｂに示す複合コイルモジュール１００は、ＲＦＩＤ用のアンテナモジュール１０１と、非接触充電用の充電モジュール１０２とが積層一体化されている。アンテナモジュール１０１は、通信用の磁界を引き込むのに適した磁性材料（例えばＭｎＺｎ系フェライト）からなる磁束集束用の磁性シート１０３と、導線を渦巻状に巻回して形成されたスパイラルコイル状のアンテナコイル１０４とを有する。磁性シート１０３は、一面に、スパイラルコイル状に形成されたアンテナコイル１０４が貼り付けられている。
　また、充電モジュール１０２も、同様に、充電用の磁界を引き込むのに適した磁性材料（例えばＮｉＺｎ系フェライト）からなる磁束収束用の磁性シート１０５と、導線を渦巻状に巻回して形成されたスパイラルコイル状の充電コイル１０６とを有する。充電コイル１０６は、アンテナコイル１０４の内周側に収まる外径を有する。また、磁性シート１０５は、一面に、スパイラルコイル状に形成された充電コイル１０６が貼り付けられている。そして、複合コイルモジュール１００は、アンテナモジュール１０１のアンテナコイル１０４の内周側に、充電モジュール１０２が重畳されることにより一体化されている。
　しかし、このように２つのコイルモジュール１０１，１０２を積層一体化した場合、各モジュール１０１，１０２の厚さが累積されるため、薄型化を図ることが出来ない。また、非接触充電コイルモジュールは大電流が流れるため、コイル径を薄くしてしまうと、抵抗値が上昇して高熱を発し、使用者や他の構成部品に対して危険であることから、ある程度の太さが求められ、積層一体化による薄型化にも限界がある。
　また、薄型化を図るために、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、アンテナコイルと充電コイルとを一つのフレキシブルプリント基板上に形成するとともに、一枚の磁性シートを貼り付けた複合コイルモジュール１１０も提案されている。
　この複合コイルモジュール１１０は、フレキシブル基板に、アンテナモジュール１１１を構成するスパイラルコイル状のアンテナコイル１１２と、アンテナコイル１１２の内周側に設けられ充電モジュール１１３を構成するスパイラルコイル状の充電コイル１１４とが、いずれもＣｕ箔等により形成されている。そして、複合コイルモジュール１１０は、通信用又は充電用の磁界を引き込むのに適した磁性材料からなる磁束収束用の磁性シート１１６の一面に、アンテナコイル１１２及び充電コイル１１４が形成されたフレキシブル基板が貼り付けられている。
　しかし、複合コイルモジュール１１０は、このように磁性シート１１６として、通信用又は充電用の磁界を引き込むのに適した磁性材料を用いているため、例えば非接触充電用コイルモジュールに最適な磁性体（例えばＭｎＺｎ系フェライト）を使用した場合、ＲＦＩＤの通信特性が劣化してしまう。また、ＲＦＩＤ用アンテナモジュールに最適な磁性体（例えばＮｉＺｎ系フェライト）を使用した場合、非接触充電特性が劣化してしまう。
　そこで、本発明は、複数のコイルモジュールの各特性を損なうことなく、薄型化を実現し、狭小化されたスペースにも搭載可能な複合コイルモジュール、及びこれを用いた携帯機器を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決するために、本発明に係る複合コイルモジュールは、第１の磁性材料により形成された第１の磁性シートと、上記第１の磁性シート上に設けられ、面状に巻回された第１のループコイルとを備えた第１のコイルモジュールと、上記第１の磁性シートと異なる第２の磁性材料により形成された第２の磁性シートと、上記第２の磁性シート上に設けられ、面状に巻回された第２のループコイルとを備えた第２のコイルモジュールとを有し、上記第１のループコイルの内側には、上記第１の磁性シートが設けられておらず、かつ上記第２のコイルモジュールが設けられているものである。
　また、本発明に係る携帯機器は、機器筐体内に複合コイルモジュールが搭載された携帯機器であって、上記複合コイルモジュールは、第１の磁性材料により形成された第１の磁性シートと、上記第１の磁性シート上に設けられ、面状に巻回された第１のループコイルとを備えた第１のコイルモジュールと、上記第１の磁性シートと異なる第２の磁性材料により形成された第２の磁性シートと、上記第２の磁性シート上に設けられ、面状に巻回された第２のループコイルとを備えた第２のコイルモジュールとを有し、上記第１のループコイルの内側には、上記第１の磁性シートが設けられておらず、かつ上記第２のコイルモジュールが設けられているものである。
　本発明によれば、第１のコイルモジュールに、第１のループコイルの内周側に応じて第１の磁性シートが設けられておらず、かつ第２のコイルモジュールが設けられている。したがって、本発明は、第１のコイルモジュールと第２のコイルモジュールを重畳させた場合に比して、モジュール全体の薄型化を実現することができる。また、本発明は、第１のコイルモジュールと第２のコイルモジュールのそれぞれに最適な磁性材料を用いた第１、第２の磁性シートを備えるため、各モジュールの特性を損なうことなく、モジュールの薄型化を実現することができる。
図１Ａは、本発明が適用された複合コイルモジュールの一例を示す平面図であり、図１Ｂは、断面図である。 図２は、アンテナモジュールを用いた、ＲＦＩＤ用の無線通信システムの概要を示す図である。 図３は、非接触充電モジュールを用いた非接触充電システムの概要を示す図である。 図４は、本発明が適用された複合コイルモジュールの一例を示す平面図である。 図５は、本発明が適用された複合コイルモジュールの一例を示す平面図である。 図６は、本発明が適用された複合コイルモジュールの一例を示す平面図である。 図７は、本発明が適用された複合コイルモジュールの一例を示す平面図である。 図８は、金属板に重畳された複合コイルモジュールを示す平面図である。 図９は、金属板上における磁界強度分布を示す斜視図である。 図１０Ａは、本発明が適用された複合コイルモジュールの一例を示す平面図であり、図１０Ｂは、断面図である。 図１１Ａは、本発明が適用された複合コイルモジュールの一例を示す平面図であり、図１１Ｂは断面図である。 図１２Ａは、従来の複合コイルモジュールの一例を示す平面図であり、図１２Ｂは、断面図である。 図１３Ａは、従来の複合コイルモジュールの一例を示す平面図であり、図１３Ｂは、断面図である。
　以下、本発明が適用された複合コイルモジュール、及び携帯機器について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
　本発明が適用された複合コイルモジュール１は、携帯型の電子機器に組み込まれるものであって、近距離無線通信機能と非接触充電機能との両方を実現するものである。具体的に、本発明が適用された複合コイルモジュール１は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、第１のコイルモジュールとなるアンテナモジュール２と、アンテナモジュール２の内側に設けられ第２のコイルモジュールとなる非接触充電モジュール３とを有する。アンテナモジュール２は、ＮＦＣ等のＲＦＩＤ用のモジュールであり、磁性材料により形成されたシート状の第１の磁性シート４と、第１の磁性シート４上に設けられ、面状に巻回されたスパイラルコイル状のアンテナコイル５とを備える。また、非接触充電モジュール３は、Ｑｉ等の非接触充電用のモジュールであり、第１の磁性シート４と異なる磁性材料により形成されたシート状の第２の磁性シート６と、第２の磁性シート６上に設けられ、面状に巻回されたスパイラルコイル状の非接触充電コイル７とを備える。
　［アンテナモジュール]
　第１の磁性シート４は、例えば、ＮｉＺｎ系フェライトの焼結体からなる。第１の磁性シート４は、予め薄くシート状に塗布したフェライト粒子を高温環境下で焼結させることによりシート化し、その後、所定の形状に型抜きすることにより形成される。あるいは、第１の磁性シート４は、予め最終形状と同形状にフェライト粒子をシート状に塗布し、焼結することにより形成することもできる。その他、第１の磁性シート４は、長方形断面を持った型に、フェライト粒子を詰め込み、平面視矩形状の直方体にフェライト粒子を焼結し、この焼結体を薄くスライスすることにより、所定の形状を得ることもできる。
　なお、第１の磁性シート４は、軟磁性粉末からなる磁性粒子と結合材としての樹脂とを含んでいてもよい。
　また、磁性粒子は、フェライト等の酸化物磁性体、センダスト、パーマロイ等のＦｅ系、Ｃｏ系、Ｎｉ系、Ｆｅ－Ｎｉ系、Ｆｅ－Ｃｏ系、Ｆｅ－Ａｌ系、Ｆｅ－Ｓｉ系、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｓｉ－Ａｌ系等の結晶系、微結晶系磁性体、あるいはＦｅ－Ｓｉ－Ｂ系、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃ系、Ｃｏ－Ｓｉ－Ｂ系、Ｃｏ－Ｚｒ系、Ｃｏ－Ｎｂ系、Ｃｏ－Ｔａ系等のアモルファス金属磁性体の粒子を用いることができる。
　なかでも、ＮＦＣ等のＲＦＩＤ用アンテナモジュール２に用いられる第１の磁性シート４は、磁性材料として上述したＮｉＺｎ系フェライトが好適に用いられる。
　結合材は、熱、紫外線照射等により硬化する樹脂等を用いることができる。結合材としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル等の樹脂、あるいはシリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム等の周知の材料を用いることができる。なお、結合材は、上述の樹脂又はゴムに、難燃剤、反応調整剤、架橋剤又はシランカップリング剤等の表面処理剤を適量加えてもよい。
　なお、第１の磁性シート４は、単一の磁性材料で構成する場合のみに限らず、２種類以上の磁性材料を、混合して用いてもよく、あるいは多層に積層して形成してもよい。また、第１の磁性シート４は、同一の磁性材料であっても、磁性粒子の粒径及び／又は形状を複数選択して混合してもよく、あるいは多層に積層して形成してもよい。
　アンテナコイル５は、ポリイミド等によるフレキシブル基板１０にＣｕ箔等からなる導電パターンがスパイラルコイル状に形成されてなる。
　アンテナモジュール２は、第１の磁性シート４及びアンテナコイル５のフレキシブル基板１０が同一形状を有する。また、アンテナモジュール２は、フレキシブル基板１０のアンテナコイル５の内周側が開口されるとともに、第１の磁性シート４もアンテナコイル５の内周側が開口され、これにより、開口部２ａが形成されている。そして、アンテナモジュール２は、この開口部２ａに非接触充電モジュール３が配設されている。
　［近距離無線通信システム］
　次に、アンテナモジュール２による近距離無線通信機能について説明する。例えば図２に示すように、複合コイルモジュール１は、例えば携帯電話機６０の筐体６１内部に組み込まれ、アンテナモジュール２は、ＲＦＩＤ用の無線通信システム７０として使用される。
　無線通信システム７０は、リーダライタ７１が、アンテナモジュール２とともに携帯電話機６０に組み込まれたメモリモジュール７３に対してアクセスするものである。ここで、アンテナモジュール２とリーダライタ７１とは、三次元直交座標系ｘｙｚのｘｙ平面において互いに対向するように配置されているものとする。
　リーダライタ７１は、ｘｙ平面において互いに対向するアンテナモジュール２のアンテナコイル５に対して、ｚ軸方向に磁界を発信する発信器として機能し、具体的には、アンテナコイル５に向けて磁界を発信するアンテナ７２と、メモリモジュール７３と通信を行う制御基板７４とを備える。
　すなわち、リーダライタ７１は、アンテナ７２と電気的に接続された制御基板７４が配設されている。この制御基板７４には、一又は複数の集積回路チップ等の電子部品からなる制御回路が実装されている。この制御回路は、アンテナコイル５を介してメモリモジュール７３から受信されたデータに基づいて、各種の処理を実行する。例えば、制御回路は、メモリモジュール７３に対してデータを送信する場合、データを符号化し、符号化したデータに基づいて、所定の周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）の搬送波を変調し、変調した変調信号を増幅し、増幅した変調信号でアンテナ７２を駆動する。また、制御回路は、メモリモジュール７３からデータを読み出す場合、アンテナ７２で受信されたデータの変調信号を増幅し、増幅したデータの変調信号を復調し、復調したデータを復号する。なお、制御回路では、一般的なリーダライタで用いられる符号化方式及び変調方式が用いられ、例えば、マンチェスタ符号化方式やＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調方式が用いられている。
　アンテナモジュール２は、アンテナコイル５が、リーダライタ７１から発信される磁界を受けリーダライタ７１と誘導結合して、携帯電話機６０に組み込まれた記憶媒体であるメモリモジュール７３に信号を供給する。
　アンテナコイル５は、リーダライタ７１から発信される磁界を受けると、リーダライタ７１と誘導結合によって磁気的に結合され、変調された電磁波を受信して、端子部８ａ、８ｂを介して受信信号をメモリモジュール７３に供給する。
　メモリモジュール７３は、アンテナコイル５に流れる電流により駆動し、リーダライタ７１との間で通信を行う。具体的に、メモリモジュール７３は、受信された変調信号を復調し、復調したデータを復号して、復号したデータを、当該メモリモジュール７３が有する内部メモリに書き込む。また、メモリモジュール７３は、リーダライタ７１に送信するデータを内部メモリから読み出し、読み出したデータを符号化し、符号化したデータに基づいて搬送波を変調し、誘導結合によって磁気的に結合されたアンテナコイル５を介して変調された電波をリーダライタ７１に送信する。
　［非接触充電モジュール］
　非接触充電モジュール３は、第１の磁性シート４と異なる磁性材料により形成されたシート状の第２の磁性シート６と、第２の磁性シート６上に設けられ、面状に巻回されたスパイラルコイル状の非接触充電コイル７とを備える。
　第２の磁性シート６は、アンテナコイルモジュール２の開口部２ａの内側に収まる大きさで形成されている。また、第２の磁性シート６は、上述した第１の磁性シート４と同様に、シート状に形成された磁性粒子の焼結体からなり、例えばＭｎＺｎ系フェライトを好適に用いることができる。また、第２の磁性シート６は、ＮｉＺｎ系フェライトで形成してもよい。この第２の磁性シート６は、第１の磁性シート４と同様に製造することができる。
　また、第２の磁性シート６も、第１の磁性シート４と同様に、軟磁性粉末からなる磁性粒子と結合材としての樹脂とを含んでシート状に形成されてもよい。また第２の磁性シート６は、磁性粒子や結合材も第１の磁性シート４に用いることができる上述した材料を用いることができる。
　また、第２の磁性シート６は、第１の磁性シート４と同様に、単一の磁性材料で構成する場合のみに限らず、２種類以上の磁性材料を、混合して用いてもよく、あるいは多層に積層して形成してもよい。また、第２の磁性シート６は、同一の磁性材料であっても、磁性粒子の粒径及び／又は形状を複数選択して混合してもよく、あるいは多層に積層して形成してもよい。
　非接触充電コイル７は、送電コイルから発信される磁界を受けて送電コイルと誘導結合することにより、複合コイルモジュール１が組み込まれた携帯機器のバッテリに充電電流を供給する。非接触充電コイル７は、例えばスパイラルコイル状に巻回された導線からなる。
　非接触充電コイル７を構成する導線は、非接触充電モジュール３を、例えば５Ｗ程度の充電出力容量を有する非接触充電用の二次側充電コイルとして用いる場合であって、１２０ｋＨｚ程度の周波数で用いられるときには、０．２０～０．４５ｍｍの系のＣｕ又はＣｕを主成分とする合金からなる単線を用いることが好ましい。あるいは、導線は、表皮効果を低減させるために、上述の単線よりも細い細線を複数本束ねた平行線、編線を用いてもよく、厚みの薄い平角線又は扁平線を用いて１層又は２層のα巻としてもよい。また、非接触充電コイル７は、電流容量に応じて、フレキシブル基板等の基板上にパターン形成されたＣｕ箔等を用いてもよい。
　なお、アンテナモジュール２と非接触充電モジュール３とは、物理的に分離されている。したがって、アンテナコイル５と非接触充電コイル７とは、透磁率の低い（磁気抵抗の低い）空気を介して配置されるので、磁気結合は弱くなる。また、アンテナモジュール２と非接触充電モジュール３との間に、高磁気抵抗を有する絶縁材料、例えばエポキシやフェノール等のサブ基板やポリイミド等によるフレキシブル基板を介在させてもよい。
　［非接触充電システム］
　次に、非接触充電コイル７による非接触充電機能について説明する。例えば図３に示すように、非接触充電コイル７は、例えばＱｉ規格の非接触充電システム８０として使用される。
　非接触充電システム８０は、非接触充電モジュール３の非接触充電コイル７と接続されたバッテリパック８１に対して、充電装置８２により充電を行うものである。ここで、非接触充電モジュール３の非接触充電コイル７と充電装置８２の送電コイル８３とは、上述したアンテナコイル５とリーダライタ７１との位置関係と同様に、三次元直交座標系ｘｙｚのｘｙ平面において互いに対向するように配置されているものとする。
　充電装置８２は、ｘｙ平面において互いに対向する非接触充電モジュール３の非接触充電コイル７に対して、ｚ軸方向に磁界を発信する送電手段として機能し、具体的には、非接触充電コイル７に向けて磁界を発信する送電コイル８３と、送電コイル８３を介して誘導結合された非接触充電コイル７への電力の供給を制御する送電制御基板８４とを備える。
　すなわち、充電装置８２は、送電コイル８３と電気的に接続された送電制御基板８４が配設されている。この送電制御基板８４には、一又は複数の集積回路チップ等の電子部品からなる制御回路が実装されている。この制御回路は、送電コイル８３と誘導結合された非接触充電コイル７に充電電流を供給する。具体的に、送電制御基板８４は、所定の周波数例えば、１１０ｋＨｚの比較的低周波数の送電電流により送電コイル８３を駆動する。
　非接触充電モジュール３は、上述したように、携帯電話機６０の筐体６１内部に組み込まれ、非接触充電コイル７が、送電コイル８３から発信される磁界を受け送電コイル８３と誘導結合して、携帯電話機６０に組み込まれたバッテリパック８１に受電した電流を供給する。
　非接触充電コイル７は、充電装置８２から発信される磁界を受けると、充電装置８２と誘導結合によって磁気的に結合され、変調された電磁波を受電して、端子部９ａ、９ｂを介して充電電流をバッテリパック８１に供給する。
　バッテリパック８１は、非接触充電コイル７に流れる充電電流に応じた充電電圧を、当該バッテリパック８１内部のバッテリセルに印加する。
　以上のような複合コイルモジュール１によれば、近距離無線通信機能を実現するアンテナコイル５と、非接触充電機能を実現する非接触充電コイル７とが形成されているので、携帯機器である携帯電話機６０に組み込んだ際に筐体６１の小型化を図りつつ、近距離無線通信機能と非接触充電機能との両立を実現することができる。
　このとき、複合コイルモジュール１によれば、アンテナモジュール２に、アンテナコイル５の内周側に応じて第１の磁性シート４が設けられていない開口部２ａを形成し、この開口部２ａに非接触充電モジュール３を配設している。したがって、複合コイルモジュール１は、アンテナモジュール２と非接触充電モジュール３を重畳させた場合に比して、モジュール全体の薄型化を実現することができる。また、複合コイルモジュール１は、アンテナモジュール２と非接触充電モジュール３のそれぞれに最適な磁性材料を用いた第１、第２の磁性シート４，６を備えるため、アンテナ特性及び充電特性を損なうことなく、モジュールの薄型化を実現することができる。
　なお、複合コイルモジュール１は、図１に示すように、第２の磁性シート６に、非接触充電コイル７の内周側の端部を外方に引き出すための切欠き部６ａを形成してもよい。これにより、複合コイルモジュール１は、非接触充電コイル７の内周側の端部を第２の磁性シート６と同一平面に引き回すことができ、非接触充電コイル７の上部に重ねて外方へ引き出す場合に比して薄型化を図ることができる。
　［開放部］
　また、複合コイルモジュール１は、図１に示すように、第１の磁性シート４に、アンテナコイル５の内外周方向に亘って開放された開放部４ａを設け、当該開放部４ａより非接触充電コイル７を外方に引き出すようにしてもよい。これにより、複合コイルモジュール１は、非接触充電コイル７の両端部７ａ，７ｂをアンテナモジュール２に重畳させることで厚みを増すこともなく、モジュールの外方に引き出すことができる。
　開放部４ａは、少なくとも非接触充電コイル７の導線を通すことが可能な幅を有し、また、第１の磁性シート４の１又は複数箇所に設けてもよい。
　また、複合コイルモジュール１は、図４に示すように、第１の磁性シートに非接触充電モジュール３の幅以上の幅で開放部４ａが形成されるとともに、該開放部４ａにも非接触充電モジュール３の第２の磁性シート６を設けるようにしてもよい。これにより、複合コイルモジュール１は、非接触充電モジュール３の第２の磁性シート６の面積を拡大し、磁束をより収束しやすくすることで、充電効率を向上させることができる。
　この場合も、開放部４ａは、第１の磁性シート４の１辺又は複数の辺に設けてもよい。このとき、複合コイルモジュール１は、第１の磁性シート４の１辺に開放部４ａを設ける場合、図５に示すように他の３辺を各１辺を構成する独立した３つの磁性シートで構成してもよく、あるいは図６に示すように、他の３辺を一体の磁性シートで構成してもよい。
　また、複合コイルモジュール１は、図７に示すように、開放部４ａが第１の磁性シート４の相対向する２辺間に亘って形成されることで、第１の磁性シート４が該開放部４ａによって２つに分離してもよい。分離された各第１の磁性シート４は、アンテナコイル５の相対向する２辺と重畳されている。
　また、複合コイルモジュール１は、分離された各第１の磁性シート４間に第２の磁性シート６を配設することができる。これにより、複合コイルモジュール１は、第２の磁性シート６の大面積化を図り、非接触充電モジュール３の充電効率を向上させることができる。
　このとき、複合コイルモジュール１は、図８に示すように、開放部４ａが第１の磁性シート４の相対向する２辺間に亘って形成されることで、第１の磁性シート４が該開放部４ａによって２つに分離されるとともに、分離された第１の磁性シート４の少なくとも一方が、複合コイルモジュール１が組み込まれた携帯機器内の金属板３０の側縁に沿って配設されることが好ましい。
　すなわち、複合コイルモジュール１は、携帯機器内において、例えばバッテリパックや機器筐体の補強板等の金属板３０に重畳して設けられ、かつ分離された各第１の磁性シート４が、当該金属板３０の両側縁に沿って配設される。ここで、当該携帯機器内における磁界分布をみると、図９に示すように、金属板３０に向かう磁束は金属板３０の板面によって両側縁に向かって流れるため、金属板３０の両側縁部の磁界強度が高い。図９では、強磁界領域をＡ、Ａよりも弱い磁界領域をＢ、Ｂよりも弱い磁界領域をＣで示している。そこで、複合コイルモジュール１は、かかる強磁界領域Ａに第１の磁性シート４を配することで、より多くの磁束を効率よく引き込み、アンテナモジュール２の通信特性を向上させることができる。
　同時に、複合コイルモジュール１は、分離された各第１の磁性シート４間に第２の磁性シート６を配設することができ、これにより、第２の磁性シート６の大面積化を図り、非接触充電モジュール３の充電効率をさらに向上させることができる。
　また、複合コイルモジュール１は、分離された第１の磁性シート４の両方が、複合コイルモジュール１が組み込まれた携帯機器内の金属板３０の相対向する２側縁に沿って配設されることで、さらにアンテナモジュール２の通信特性を向上させることができる。
　［その他］
　なお、非接触充電モジュール３は、図１０Ａ及ぶ図１０Ｂに示すように、非接触充電コイル７が磁性樹脂層４０によって被覆されるようにしてもよい。
　磁性樹脂層４０は、上述した第１、第２の磁性シート４，６と同様に、軟磁性粉末からなる磁性粒子と結合材としての樹脂とを含んでいる。また、磁性樹脂層４０は、図１０Ａ及ぶ図１０Ｂに示すように、非接触充電モジュール３の第２の磁性シート６と異なる磁性粒子と結合材によって形成してもよい。あるいは、磁性樹脂層４０は、図１１Ａ及ぶ図１１Ｂに示すように、第２の磁性シート６の形成時に非接触充電コイル７を第２の磁性シート６を構成する磁性粒子が含有された樹脂組成物に埋設することにより、第２の磁性シート６と同一の磁性粒子と結合材とによって形成してもよい。
　磁性粒子は、フェライト等の酸化物磁性体、Ｆｅ系、Ｃｏ系、Ｎｉ系、Ｆｅ－Ｎｉ系、Ｆｅ－Ｃｏ系、Ｆｅ－Ａｌ系、Ｆｅ－Ｓｉ系、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｓｉ－Ａｌ系等の結晶系、微結晶系磁性体、あるいはＦｅ－Ｓｉ－Ｂ系、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃ系、Ｃｏ－Ｓｉ－Ｂ系、Ｃｏ－Ｚｒ系、Ｃｏ－Ｎｂ系、Ｃｏ－Ｔａ系等のアモルファス金属磁性体の粒子を用いることができる。
　磁性粒子は、粒径が数μｍ～数十μｍの球形又は扁平粉を用いることができるが、破砕粉を混合させてもよい。上述した金属磁性体の場合には、複素透磁率が周波数特性を有しており、動作周波数が高くなると表皮効果により損失が生じるので、使用する周波数の帯域に応じて粒径及び形状を調整することが好ましい。また、複合コイルモジュール１のインダクタンス値は、磁性体の実部透磁率（以下、単に透磁率という。）によって決定されるが、透磁率は、磁性粒子と樹脂との混合比率により調整することができる。磁性樹脂層４０の平均透磁率と、配合する磁性粒子の透磁率の関係は、配合量に対して一般的に対数混合則に従うので、粒子間の相互作用が増していく体積充填率４０ｖｏｌ％以上とすることが好ましい。なお、磁性樹脂層４０は、熱伝導特性も磁性粒子の充填率の増大とともに向上する。
　また、磁性樹脂層４０は、単一の磁性材料で構成する場合のみに限らず、２種類以上の磁性材料を、混合して用いてもよく、あるいは多層に積層して形成してもよい。また、磁性樹脂層４０は、同一の磁性材料であっても、磁性粒子の粒径及び／又は形状を複数選択して混合してもよく、あるいは多層に積層して形成してもよい。
　結合材は、熱、紫外線照射等により硬化する樹脂等を用いることができる。結合材としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル等の樹脂、あるいはシリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム等の周知の材料を用いることができる。なお、結合材は、上述の樹脂又はゴムに、難燃剤、反応調整剤、架橋剤又はシランカップリング剤等の表面処理剤を適量加えてもよい。
１　複合コイルモジュール、２　アンテナモジュール、２ａ　開口部、３　非接触充電モジュール、４　第１の磁性シート、４ａ　開放部、５　アンテナコイル、６　第２の磁性シート、７　非接触充電コイル、１０　フレキシブル基板、２０　導線、３０　金属板、４０　磁性樹脂層、６０　携帯電話機、６１　筐体、７０　無線通信システム、７１　リーダライタ、７２　アンテナ、７３　メモリモジュール、７４　制御基板、８０　非接触充電システム、８１　バッテリパック、８２　充電装置、８３　送電コイル、８４　送電制御基板

Claims (10)

  1. 　第１の磁性材料により形成された第１の磁性シートと、上記第１の磁性シート上に設けられ、面状に巻回された第１のループコイルとを備えた第１のコイルモジュールと、
    　上記第１の磁性シートと異なる第２の磁性材料により形成された第２の磁性シートと、上記第２の磁性シート上に設けられ、面状に巻回された第２のループコイルとを備えた第２のコイルモジュールとを有し、
    　上記第１のループコイルの内側には、上記第１の磁性シートが設けられておらず、かつ上記第２のコイルモジュールが設けられている複合コイルモジュール。
  2. 　上記第１の磁性シートは、上記第１のループコイルの内外周方向に亘って開放され、上記第２のループコイルを外方に引き出す開放部が形成されている請求項１記載の複合コイルモジュール。
  3. 　上記第１の磁性シートは、上記第１のループコイルの内外周方向に、上記第２のコイルモジュールの幅以上の幅で開放され、該開放部にも上記第２のコイルモジュールが設けられている請求項１記載の複合コイルモジュール。
  4. 　上記開放部が上記第１の磁性シートの相対向する２辺間に亘って形成され、上記第１の磁性シートが該開放部によって２つに分離されている請求項３記載の複合コイルモジュール。
  5. 　上記第１のコイルモジュールは、非接触通信用のコイルモジュールであり、
    　上記第２のコイルモジュールは、非接触充電用のコイルモジュールである請求項１～４のいずれか１項に記載の複合コイルモジュール。
  6. 　上記第２のコイルモジュールは、上記第２のループコイルが磁性材料を含有する磁性樹脂層によって被覆されている請求項１記載の複合コイルモジュール。
  7. 　上記第２のコイルモジュールは、上記第２のループコイルが磁性材料を含有する磁性樹脂層によって被覆されている請求項５記載の複合コイルモジュール。
  8. 　機器筐体内に複合コイルモジュールが搭載された携帯機器であって、
    　上記複合コイルモジュールは、
    　第１の磁性材料により形成された第１の磁性シートと、上記第１の磁性シート上に設けられ、面状に巻回された第１のループコイルとを備えた第１のコイルモジュールと、
    　上記第１の磁性シートと異なる第２の磁性材料により形成された第２の磁性シートと、上記第２の磁性シート上に設けられ、面状に巻回された第２のループコイルとを備えた第２のコイルモジュールとを有し、
    　上記第１のループコイルの内側には、上記第１の磁性シートが設けられておらず、かつ上記第２のコイルモジュールが設けられている携帯機器。
  9. 　上記複合コイルモジュールは、電子機器筐体に設けられた金属部材に重畳して配置され、
    　略矩形状に形成された上記第１のコイルモジュールは、すくなくとも１辺が、上記金属部材の一側縁部の近傍に位置される請求項８記載の携帯機器。
  10. 　上記第１のコイルモジュールの相対向する２辺が、上記金属部材の相対向する２側縁部の近傍に位置される請求項９記載の携帯機器。
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