線圈模塊、天線裝置以及電子設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具備螺旋線圈以及由磁屏蔽材料構(gòu)成的磁屏蔽層的線圈模塊，特別是涉及具有含有磁性粒子的磁性樹脂層作為磁屏蔽層的線圈模塊、使用了該線圈模塊的天線裝置以及電子設(shè)備。本申請是以在日本于2013年3月19日申請的日本專利申請編號特愿2013-056045作為基礎(chǔ)主張優(yōu)先權(quán)的申請，通過參照該申請而將其援用于本申請。
【背景技術(shù)】
[0002]在近年來的無線通信設(shè)備中，搭載有電話通信用天線、GPS用天線、無線LAN/BLUETOOTH (注冊商標(biāo))用天線還有 RFID (Rad1 Frequency Identificat1n:射頻識別)之類的多個(gè)RF天線。除這些以外，隨著非接觸充電的導(dǎo)入，成為還搭載有電力傳輸用的天線線圈。在非接觸充電方式中使用的電力傳輸方式可列舉出電磁感應(yīng)方式、電波接收方式、磁共振方式等。這些方式均是利用一次側(cè)線圈和二次側(cè)線圈間的電磁感應(yīng)、磁共振的方式，上述的RFID也利用了電磁感應(yīng)。
[0003]這些天線即使被設(shè)計(jì)成按天線單體在目標(biāo)頻率能獲得最大的特性，當(dāng)實(shí)際被安裝于電子設(shè)備時(shí)，也很難獲得目標(biāo)特性。這是由于天線周邊的磁場分量與位于周邊的金屬等干涉(耦合)、天線線圈的電感實(shí)質(zhì)地減少因而共振頻率偏移所導(dǎo)致。另外，由于電感的實(shí)質(zhì)上的減少，從而接收靈敏度下降。作為這些的應(yīng)對措施，通過在天線線圈與存在于其周邊的金屬之間插入磁屏蔽材料，從而使從天線線圈產(chǎn)生的磁通會聚于磁屏蔽材料，由此能夠減少金屬所致的干涉。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
非專利文獻(xiàn)1:伊志嶺、渡邊、上野、前田、德同、「高周波対応低口只圧粉磁心材料φ開発」、SEI τ 夕二力；L/U 匕、I—、2011 年 I 月、第 178 號、P121~127。
[0005]非專利文獻(xiàn)2:Wireless Power Consortium, ΓSystem Descript1n WirelessPowerTransferJ ， Volume 1: Low Power, Part 1:1nterface definit1n, Vers1n
1.1.1, July 2012。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的課題
被使用于非接觸通信、非接觸充電的磁屏蔽材料由于一般為當(dāng)導(dǎo)磁率高時(shí)屏蔽性能變得良好，因此主要使用了高導(dǎo)磁率的鐵氧體、金屬磁性箔。然而，在施加了強(qiáng)的直流磁場的環(huán)境下使用這些磁屏蔽材料的情況下，磁性體產(chǎn)生磁飽和，有效的導(dǎo)磁率下降。例如，在非專利文獻(xiàn)I中報(bào)告了若為鐵氧體核則由磁飽和所致的直流疊加特性的下降顯著。另外，在高飽和磁通密度的金屬磁性箔中，一般來說厚度薄為數(shù)十微米，因此如果不將數(shù)10個(gè)重疊使用則同樣產(chǎn)生磁飽和的問題。
[0007]關(guān)于電磁感應(yīng)型的非接觸充電，在無線充電聯(lián)盟(Wireless Power Consortium、WPC)中，對安裝有磁體的發(fā)送線圈單元進(jìn)行了規(guī)定(非專利文獻(xiàn)2記載的設(shè)計(jì)Al)，并已經(jīng)在市場上出售。在想要制作薄型的線圈單元的情況下，需要使磁屏蔽的厚度變薄，但是上述的磁飽和變得顯著而線圈的電感下降很大。因此，產(chǎn)生如下問題:成為受電線圈側(cè)的共振頻率偏移得大，從一次側(cè)向二次側(cè)的傳輸電力的傳輸效率下降，另外受電線圈的發(fā)熱增加。進(jìn)一步存在如下問題:在共振頻率的偏移顯著的情況下變得不能進(jìn)行傳輸本身。
[0008]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種通過引入耐磁飽和能力強(qiáng)的材料以及構(gòu)造從而實(shí)現(xiàn)了小型/薄型化的線圈模塊。
[0009]用于解決課題的方案
作為用于解決上述課題的方案，本發(fā)明的線圈模塊具備包含磁性材料的磁屏蔽層和螺旋線圈。而且，磁屏蔽層具有一個(gè)以上的磁性樹脂層，該一個(gè)以上的磁性樹脂層含有磁性粒子。另外，磁性樹脂層包含球狀、或者由長徑與短徑之比表示的尺寸比為6以下的旋轉(zhuǎn)橢圓體狀的形狀的磁性粒子。
[0010]作為用于解決上述課題的方案，本發(fā)明的天線裝置具備具有包含磁性材料的磁屏蔽層和螺旋線圈的線圈模塊。而且，線圈模塊的磁屏蔽層具有一個(gè)以上的磁性樹脂層，該一個(gè)以上的磁性樹脂層含有磁性粒子。另外，磁性樹脂層包含球狀、或者由長徑與短徑之比表示的尺寸比為6以下的旋轉(zhuǎn)橢圓體狀的形狀的磁性粒子。
[0011]作為用于解決上述課題的方案，本發(fā)明的電子設(shè)備具備具有包含磁性材料的磁屏蔽層和螺旋線圈的線圈模塊。而且，線圈模塊的磁屏蔽層具有一個(gè)以上的磁性樹脂層，該一個(gè)以上的磁性樹脂層含有磁性粒子。另外，磁性樹脂層包含球狀、或者由長徑與短徑之比表示的尺寸比為6以下的旋轉(zhuǎn)橢圓體狀的形狀的磁性粒子。
[0012]發(fā)明的效果
本發(fā)明的線圈模塊由于在磁屏蔽層的全部或一部分具有由磁飽和所致的磁特性的劣化少的磁性樹脂層，因此在被施加了強(qiáng)的磁場的環(huán)境下也能夠進(jìn)行線圈電感的變化少且穩(wěn)定的通信。
[0013]本發(fā)明的天線裝置由于在磁屏蔽層的全部或一部分具有由磁飽和所致的磁特性的劣化少的磁性樹脂層，因此在被施加了較強(qiáng)的磁場的環(huán)境下也能夠進(jìn)行線圈電感的變化少且穩(wěn)定的通信。
[0014]本發(fā)明的電子設(shè)備由于在磁屏蔽層的全部或一部分具有由磁飽和所致的磁特性的劣化少的磁性樹脂層，因此在被施加了較強(qiáng)的磁場的環(huán)境下也能夠進(jìn)行線圈電感的變化少且穩(wěn)定的通信。
【附圖說明】
[0015][圖1]圖1A是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的線圈模塊的平面圖。圖1B是圖1A圖的AA’線的截面圖。
[0016][圖2]圖2A是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的變形例的線圈模塊的平面圖。圖2B是圖2A圖的AA’線的截面圖。
[0017][圖3]圖3A是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的其它變形例的線圈模塊的平面圖。圖3B是圖3A圖的AA’線的截面圖。
[0018][圖4]圖4A是本發(fā)明的其它實(shí)施方式的線圈模塊的平面圖。圖4B是圖4A圖的AA’線的截面圖。
[0019][圖5]圖5是示出使用了線圈模塊的非接觸通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的框圖。
[0020][圖6]圖6是示出共振電路的主要部分的框圖。
[0021][圖7]圖7是示出使用了線圈模塊的非接觸充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的框圖。
[0022][圖8]圖8A和圖SB是示出本發(fā)明的用于特性評價(jià)的線圈模塊的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖8A是示出單個(gè)線圈模塊的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，圖SB是把具備產(chǎn)生直流磁場的磁體的發(fā)送線圈單元一起示出的線圈模塊的側(cè)視圖。
[0023][圖9]圖9A和圖9B是將相對于未施加直流磁場的情況下的線圈的電感值的、在施加直流磁場的情況下的電感的變化值作為電感的相對值A(chǔ) L，使磁屏蔽層的厚度變化而對AL進(jìn)行繪制的曲線圖。圖9A示出將球狀非晶合金使用于磁性樹脂層而將相對導(dǎo)磁率設(shè)為20左右的情況下的AL，圖9B示出將球狀鋁硅鐵粉(七> 夂只卜)使用于磁性樹脂層而將相對導(dǎo)磁率設(shè)為15左右的情況下的AL。
[0024][圖10]圖1OA和圖1OB是使磁屏蔽層的厚度變化而對電感的相對值ΔL進(jìn)行繪制的比較例的曲線圖。圖1OA示出使用于使用了長徑/短徑為大約50的鋁硅鐵粉的磁屏蔽層而將相對導(dǎo)磁率設(shè)為100左右的情況下的Δ L，圖1OB不出將MnZn鐵氧體使用于磁屏蔽層而將相對導(dǎo)磁率設(shè)為1500左右的情況下的AL。
[0025][圖11]圖11和圖1lB是測定對磁性樹脂層添加了磁性層的情況下的電感值的差異的曲線圖。圖1lA是相對于磁屏蔽層的厚度對在沒有直流磁場的情況下的電感的測定值進(jìn)行繪制的圖，圖1lB是相對于磁屏蔽層的厚度對在有直流磁場的情況下的電感的測定值進(jìn)行繪制的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下，一邊參照附圖一邊詳細(xì)地說明用于實(shí)施本發(fā)明的方式。此外，本發(fā)明并不僅僅限定于以下的實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變更，這是不言而喻的。
[0027][第一實(shí)施方式]
<線圈模塊的結(jié)構(gòu)>
如圖1A和圖1B所示，線圈模塊10具備將導(dǎo)線I卷繞成漩渦狀而形成的螺旋線圈2以及由含有磁性粒子的樹脂構(gòu)成的磁性樹脂層4a。螺旋線圈2在導(dǎo)線I的端部具有引出部3a、3b，通過將整流電路等連接于引出部3a、3b，來構(gòu)成非接觸充電電路的二次側(cè)電路。如圖1B所示，螺旋線圈2的內(nèi)徑側(cè)的引出部3a通過被卷繞的導(dǎo)線I的下面?zhèn)?，使得與導(dǎo)線I交叉而通過設(shè)置于磁性樹脂層4a的缺口部21并被引出到螺旋線圈2的外徑側(cè)。
[0028]如圖2A和圖2B所示，在線圈模塊1a中，在后述的制造方法中，也可以使得在磁性樹脂層4a硬化前以