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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine drahtlose Kartentyp-Vorrichtung,
eine Antennenspule und ein Verfahren zum Herstellen eines Kommunikationsmoduls.
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In
den letzten Jahren hat sich ein Elektronikschlüsselsystem (das ferner ein
intelligentes Zugangssystem etc. genannt wird) verbreitet. Bei diesem
Elektronikschlüsselsystem
wird eine ID-Authentifizierung durch eine drahtlose Kommunikation
zwischen diesem System und einem drahtlosen, durch einen Benutzer
getragenen Elektronikschlüssel
(der ferner eine tragbare Vorrichtung genannt wird) durchgeführt. Die
Steuerung eines Verriegelns/Entriegelns eines Türriegels bzw. eines Verschließens/Aufschließens eines
Türschlosses,
eines Motorstartens etc. kann ferner durch Befehle von dieser tragbaren
Vorrichtung durchgeführt
werden. Bei dem vorhergehenden drahtlosen Elektronikschlüssel mit
der starken Verbreitung einer IC-Karte etc. als Hintergrund (3 mm oder
mehr und 5 mm oder weniger hinsichtlich der Dicke) wird die Forderung
gestellt, diesen drahtlosen Elektronikschlüssel als eine dünn hergestellte,
drahtlose Kartentyp-Vorrichtung aufzubauen, um die Tragekomforteigenschaften
durch Aufbewahren dieses drahtlosen Elektronikschlüssels in
einem Geldbeutel etc. zu verbessern.
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Das
vorhergehende Elektronikschlüsselsystem
verwendet ein Kommunikationssystem, das fähig ist, eine Steueroperation,
wie z. B. das Verschließen/Aufschließen des
Türschlosses
und das Motorstarten, auszuführen,
wenn sich der Benutzer innerhalb eines konstanten Abstands dem Automobil
nähert,
selbst wenn kein Benutzer eine spezielle Schaltknopfoperation etc.
hinsichtlich des drahtlosen Elektronikschlüssels durchführt. Eine
Anfragefunkwelle, die von der Automobilseite in einer Richtung gesendet
wird, wird konkret empfangen. Eine ID-Authentifizierungsinformation,
eine Steuerbe fehlsinformation, die sich auf das Verschließen/Aufschließen oder
das Motorstarten bezieht etc., werden der gesendeten Funkwelle überlagert
und zu der Automobilseite gesendet. In diesem Fall reagieren der
drahtlose Elektronikschlüssel
und das Automobil nicht auf eine Kommunikation, wenn der Benutzer
entfernt positioniert ist. Wenn sich andererseits der Benutzer nähert, gibt
es viele Fälle,
bei denen eine direkte Nahabstandskommunikation unter Verwendung
eines Niederfrequenzbandes (50 kHz oder mehr und 500 kHz oder weniger)
verwendet wird, um die Funkwelle durch Umleiten der Funkwelle zu
erfassen, selbst wenn der Benutzer den drahtlosen Elektronikschlüssel an
irgendeinem Teil seines Körpers
hält.
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Die
Funkwelle des Niederfrequenzbandes besitzt eine sehr lange Wellenlänge. Bei
einer Antenne, die für
diese Funkwelle verwendet wird, wird normalerweise daher eine so
genannte LF-Antenne (LF = Low Frequency = Niederfrequenz) verwendet,
die durch Kombinieren einer Antennenspule und eines Kondensators,
der mit dieser Antennenspule in einem gewünschten Frequenzband resonant
bzw. in Resonanz gekoppelt ist, vorgesehen ist. Wenn die LF-Antenne
in der drahtlosen Kartentyp-Vorrichtung eingebaut wird, ist es ferner
notwendig, die Dicke dieser Antennenspule in Übereinstimmung mit der Dicke eines
Kartentyp-Gehäusekörpers (z.
B. 1 mm oder mehr und 3 mm oder weniger) zu reduzieren. Bei diesem
Fall ist es wünschenswert,
die Antennenspule an einem Substrat in einer Form anzubringen, um den Öffnungsdurchmesser
der Antennenspule so groß wie
möglich
einzustellen, um die Empfindlichkeit hinsichtlich der Funkwelle,
die senkrecht zu der Substratfläche
einfällt,
anzuheben. Es ist wirksam, eine Antennenspule mit einem Kern einer
hohen Induktivität
zu verwenden, um einen Antennengewinn anzuheben. Ein flacher Ferritkern
ist jedoch hinsichtlich der mechanischen Festigkeit schwach, und
ein Riss, ein Bruchstück
etc. werden zu einem Spulenwickelzeitpunkt ohne weiteres durch Handhaben
etc. verursacht. Dementsprechend wird normalerweise eine Luftkernspule
verwendet.
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Bei
der im Vorhergehenden erwähnten
Antennenspule wird ferner von einem Standpunkt zum Verbessern der
Produktivität
aus die Forderung gestellt, diese Antennenspule als ein diskretes
Teil vom oberflächenangebrachten
Typ aufzubauen. Ein Spulenhauptkörper
ist konkret um einen Spulenträger, der
aus Harz hergestellt ist, gewickelt, oder der Spulenhauptkörper, der
in einem äußeren Aufbau
gewickelt ist, wird in einen Mantel bzw. Behälter verpackt, der aus Harz
hergestellt ist, um einer solchen Anforderung gewachsen zu sein.
In der Antennenspule, die auf diese Weise als ein diskretes Teil
gebildet wird, ist ein spulenseitiger Anschlussabschnitt auf einer
substratseitigen Kontaktstelle durch Lotpaste positioniert. Eine
Lötverarbeitung
wird dann durch Einfüh
ren dieser Antennenspule in einen Aufschmelzofen und Heizen bzw.
Wärmen
dieser Antennenspule mit jedem Substrat durchgeführt.
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Bei
der an dem Substrat angebrachten Antennenspule schreitet jedoch
das Wärmen
in dem Aufschmelzofen nicht notwendigerweise gleichmäßig fort,
und es wird eine Temperaturverteilung erzeugt. Es gibt daher einen
Fall, bei dem ein Verziehen durch die thermische Spannung desselben
erzeugt wird. Bei diesem Fall bestehen Defekte darin, dass der spulenseitige
Anschlussabschnitt von der substratseitigen Kontaktstelle durch
dieses Verziehen schwebt, und es wird leicht ein Lötdefekt
verursacht.
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Angesichts
des im Vorhergehenden beschriebenen Problems besteht eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung darin, eine drahtlose Kartentyp-Vorrichtung
mit einem Kommunikationsmodul zu schaffen. Eine weitere Aufgabe
der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antennenspule mit
einer hohen Empfindlichkeit und einem hohen Antennengewinn zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
Herstellungsverfahren eines Kommunikationsmoduls mit einer Antennenspule
zu schaffen.
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Eine
Antennenspule weist einen flachen Luftkerntyp-Spulenkörper mit
einer Dicke in einer axialen Richtung des Spulenkörpers, einen
Spulenmantel, der aus Harz hergestellt ist, und einen Verstärkungsrahmen
auf. Die Dicke des Spulenkörpers
ist kleiner als ein Radius eines Kreises, wobei eine Fläche desselben
gleich einer Fläche
einer Region ist, die von einem Umriss eines projizierten Spulenkörpers umgeben
ist, wobei der projizierte Spulenkörper durch Projizieren des
Spulenkörpers
auf eine Projektionsebene, die senkrecht zu der axialen Richtung des
Spulenkörpers
ist, vorgesehen ist. Der Spulenmantel weist eine Ringform auf, die
dem Spulenkörper
entspricht. Der Spulenmantel weist einen Spulenaufnahmeraum zum
Aufnehmen des Spulenkörpers auf.
Der Spulenaufnahmeraum ist in einer Umfangsrichtung der Ringform
des Spulenmantels angeordnet. Der Spulenmantel weist ferner einen
spulenseitigen Anschluss zum Anbringen des Spulenkörpers an einem
Substrat mit einem Lötbauglied
auf. Der Verstärkungsrahmen
ist mit dem Spulenmantel entlang der Umfangsrichtung der Ringform
des Spulenmantels integriert. Der Verstärkungsrahmen ist aus einem Material
hergestellt, das ein Elastizitätsmodul,
das höher
als dasselbe des Harzes des Spulenmantels ist, aufweist.
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Bei
der vorhergehenden Antenne ist die Steifigkeit des Spulenmantels
verbessert, da der Verstärkungsrahmen
mit dem Harzspulenmantel entlang der Umfangsrichtung des Spulenmantels
integriert ist. Dies liegt daran, dass der Verstärkungsrahmen aus einem Material
hergestellt ist, das ein Elastizitätsmodul aufweist, das höher als
dasselbe des Harzes des Spulenmantels ist. Obwohl der Spulenmantel
die flache Luftkerntyp-Ringform,
die dem Spulenkörper
entspricht, aufweist, ist daher der Spulenmantel vor einem Verziehen
geschützt,
selbst wenn bei einem Lotaufschmelzschritt thermische Spannung an
den Spulenmantel angelegt ist. Der Lotaufschmelzschritt wird bei
einem Herstellungsverfahren des Kommunikationsmoduls, das die Antennenspule
aufweist, durchgeführt.
Dementsprechend ist das Lötfehlerverhältnis des
spulenseitigen Anschlusses der Antennenspule sehr reduziert.
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Ein
Verfahren zum Herstellen eines Kommunikationsmoduls mit einer Antennenspule
und einer Sende-/Empfangsschaltung, die an einem Substrat angebracht
sind, ist ferner geschaffen. Die Antennenspule ist mit der Sende-/Empfangsschaltung
verbunden. Das Verfahren weist die Schritte des Positionierens eines
spulenseitigen Anschlusses der Antennenspule zusammen mit einem
Lotbauglied zum Verbinden zwischen einem substratseitigen Anschluss des
Substrats und dem spulenseitigen Anschluss der Antennenspule, und
das Wärmen
des Substrats zusammen mit der Antennenspule in einem Lotaufschmelzofen,
derart, dass das Lotbauglied zwischen den spulenseitigen Anschluss
und den substratseitigen Anschluss geschmolzen und gelötet wird,
auf.
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Bei
dem vorergehenden Kommunikationsmodul ist die Steifigkeit des Spulenmantels
verbessert, da der Verstärkungsrahmen
mit dem Harz-Spulenmantel entlang der Umfangsrichtung des Spulenmantels
integriert ist. Obwohl daher der Spulenmantel die flache Luftkerntyp-Ringform
aufweist, die dem Spulenkörper
entspricht, ist der Spulenmantel vor einem Verziehen geschützt, selbst
wenn eine thermische Spannung an den Spulenmantel bei einem Lotaufschmelzschritt
angelegt ist. Ein Lötfehlerverhältnis des
spulenseitigen Anschlusses der Antennenspule ist dementsprechend
sehr reduziert.
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Eine
drahtlose Kartentyp-Vorrichtung weist ferner ein Kommunikationsmodul
mit einer Antennenspule, einer Sende-/Empfangsschaltung, die mit der
Antennenspule verbunden ist, und einem Substrat, und eine Kartentyp-Ummantelung
auf. Der Spulenkörper
weist eine Achse auf, die mit einer senkrechten Linie des Substrats
zusammenfällt,
und die Kartentyp-Ummantelung nimmt das Kommunikationsmodul auf
eine solche Art und Weise auf dass eine Dickenrichtung des Substrats
mit einer Dickenrichtung der Kartentyp-Ummantelung zusammenfällt.
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Bei
der vorhergehenden drahtlosen Vorrichtung ist die Steifigkeit des
Spulenmantels verbessert, da der Verstärkungsrahmen mit dem Harzspulenmantel
entlang der Umfangsrichtung des Spulenmantels integriert ist. Obwohl
daher der Spulenmantel die flache Luftkerntyp-Ringform, die dem
Spulenkörper
entspricht, aufweist, ist der Spulenmantel vor einem Verziehen geschützt, selbst
wenn bei einem Lotaufschmelzschritt thermische Spannung an den Spulenmantel
angelegt ist. Ein Lötfehlerverhältnis des
spulenseitigen Anschlusses der Antennenspule ist dementsprechend
sehr reduziert. Die drahtlose Kartentyp-Vorrichtung ist ferner für einen
drahtlosen Zugangsschlüssel
eines Fahrzeugs mit Eigenantrieb geeignet verwendbar. Die drahtlose
Kartentyp-Vorrichtung ist ferner dünn. Es ist daher vorzuziehen,
die drahtlose Kartentyp-Vorrichtung in eine Brieftasche oder dergleichen
zu legen.
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Wenn
ein Benutzer die drahtlose Vorrichtung mit der Antennenspule zusammen
mit der Brieftasche und dergleichen trägt, kann eine Münze in der Brieftasche
die Antennenspule unterbrechen, da die Münze ein Leiter ist, der eine
große
Fläche
aufweist. Daher kann die Empfindlichkeit und der Q-Wert der Antennenspule
reduziert sein. Hier ist der Q-Wert ein Grad der Selektivität von Frequenzen.
Selbst wenn jedoch die Münze
die Hauptoberfläche
der drahtlosen Kartentyp-Vorrichtung überlappt, besitzt die Antennenspule
eine ausreichende Fläche,
derart, dass die Münze
die Antennenspule nicht vollständig
unterbricht. Die drahtlose Kartentyp-Vorrichtung besitzt ferner
eine hohe Empfindlichkeit.
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Die
vorhergehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen vorgenommen ist, offensichtlicher. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Explosionsansicht, die eine Antennenspule gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2A eine
Vorderansicht,
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2B eine
Unteransicht,
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2C eine
Rückansicht,
und
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2D eine
Seitenansicht, die die Antennenspule in 1 zeigt;
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3A eine
Querschnittsansicht, die die Antennenspule entlang einer Linie IIIA-IIIA
in 2A zeigt, und
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3B eine
Querschnittsansicht, die die Antennenspule entlang einer Linie IIIB-IIIB
in 2A zeigt;
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4 eine
schematische Ansicht, die ein drahtloses Schlüsselsystem mit einer drahtlosen
Kartentyp-Vorrichtung zeigt;
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5 eine
perspektivische Teilwegschnittansicht, die die drahtlose Kartentyp-Vorrichtung zeigt;
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6 eine
schematische Ansicht, die ein Verfahren zum Herstellen eines Kommunikationsmoduls
gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erklärt;
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7A eine
schematische Ansicht, die ein Verziehen eines Spulenmantels bei
einem Aufschmelzverfahren erklärt,
und
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7B eine
schematische Ansicht, die einen Lötfehler des Spulenmantels zeigt;
und
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8A eine
perspektivische Explosionsansicht, die eine Antennenspule gemäß einer
ersten Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt, und
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8B eine
Querschnittsansicht, die die Antennenspule in 8A zeigt;
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9A eine
perspektivische Explosionsansicht, die eine Antennenspule gemäß einer
zweiten Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt, und
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9B eine
Querschnittsansicht, die die Antennenspule in 9A zeigt;
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10 eine
perspektivische Explosionsansicht, die eine Antennenspule gemäß einer
dritten Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11 eine
Querschnittsansicht, die eine Antennenspule gemäß einer vierten Modifikation
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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12 eine
perspektivische Explosionsansicht, die eine Antennenspule gemäß einer
fünften Modifikation
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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13A und 13B perspektivische
Explosionsansichten, die eine Antennenspule gemäß einer sechsten Modifikation
der vorliegenden Erfindung zeigen;
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14 eine
perspektivische Explosionsansicht, die eine Antennenspule gemäß einer
siebten Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Ein
Ausführungsbeispielmodus
der Erfindung ist im Folgenden unter Verwendung der Zeichnungen
erklärt.
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1 zeigt
eine perspektivische Explosionsansicht einer Antennenspule 1 als
ein Beispiel der Erfindung. 2A bis 2D sind
vier Flächenansichten
(eine Draufsicht, eine Vorderansicht, eine Seitenansicht und eine
Unteransicht) der Antennenspule 1. Die Antennenspule 1 weist
einen Spulenhauptkörper 10 eines
Luftkerntyps einer flachen Form und einen Spulenmantel 20,
der aus Harz hergestellt ist, auf. Der Spulenmantel 20 ist
in einem ringförmigen
Modus, der dem Spulenhauptkörper 10 entspricht,
gebildet, und ein Spulenaufbewahrungsabschnitt 24 zum Aufbewahren
bzw. Lagern dieses Spulenhauptkörpers 10 ist
in der Umfangsrichtung gebildet. Die Dicke des Spulenhauptkörpers 10 in
der axialen Richtung desselben ist eingestellt, um kleiner als der
Radius eines Kreises der gleichen Fläche wie eine Fläche (Fläche der
planaren äußeren Form)
zu sein, die durch eine eigene äußere Formlinie
zu einem Projektionszeitpunkt zu einer Projektionsfläche, die
senkrecht zu dieser Achse ist, umgeben ist. "Der Spulenhauptkörper 10 ist in der
flachen Form gebildet" bedeutet,
dass "die Dicke
des Spulenhauptkörpers 10 in
der axialen Richtung desselben eingestellt ist, um kleiner als der
Radius des Kreises der gleichen Fläche wie die Fläche (Fläche der
planaren äußeren Form)
zu sein, die durch die eigene äußere Formlinie zu
dem Projektionszeitpunkt auf die Projektionsfläche, die senkrecht zu dieser
Achse ist, umgeben ist". Ein
spulenseitiger Anschlussabschnitt 21 zum Löten und
Anbringen des Spulenhauptkörpers 10 an
einem Substrat ist in dem Spulenmantel 20 angeordnet. Ein Verstärkungsrahmen 30,
der durch ein Material mit einem höheren Elastizitätsmodul
als das Harz aufgebaut ist, ist entlang der Umfangsrichtung dieses
Spulenmantels 20 integriert.
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Wie
in 4 gezeigt ist, ist die vorhergehende Antennenspule 1 an
das Substrat 10 zusammen mit einer Signal-Sende-Empfangs-Schaltung 14,
die mit dieser Antennenspule 1 verbunden ist, in einer Positionsbeziehung,
bei der die Achse des Spulenhauptkörpers 10 mit der senkrechten
Richtung des Substrats 17 übereinstimmt, gelötet und
an demselben angebracht. Ein Kommunikationssubstratmodul 3M ist
daher aufgebaut. Bei diesem Kommunikationssubstratmodul 3M bildet
die Antennenspule 1 zusammen mit einem Kondensator 12,
der mit dieser Antennenspule 1 parallel in Resonanz gekoppelt
ist, eine LF-Antenne 13. Wie in 5 gezeigt
ist, sind dieser Kondensator 12 und die Signal-Sende-Empfangs-Schaltung
(IC) 14 an einer Substratfläche an der Innenseite eines
Luftspalts der Antennenspule 1 angebracht. Eine Transponder-
bzw. Sendeempfänger-Schaltung 15 ist
mit der vorhergehenden LF-Antenne parallel zu der Signal-Sende-Empfangs-Schaltung 14 geschaltet.
Wie in 5 gezeigt ist, ist die Sendeempfänger-Schaltung
(IC) 15 an einem Substratbereich außerhalb der Antennenspule 1 angebracht.
Die Signal-Sende-Empfangs-Schaltung 14 und die Sendeempfänger-Schaltung 15 können ferner
als eine eine Einheit bildende bzw. einstückige IC aufgebaut sein.
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Die
Spulenachse der Antennenspule 1 stimmt mit der senkrechten
Richtung der Substratfläche überein,
derart, dass die Richtwirkung hinsichtlich der Sendung und des Empfangs
einer Funkwelle in dieser Richtung angehoben ist. Getrennte Spulen 7, 8 mit
Achsen, die mit zwei unabhängigen
Richtungen in der Substratfläche übereinstimmen,
können ebenfalls
an dem Substrat 17 angebracht sein (diese Spulen 7, 8 sind
durch Weglassen der Verbindungsverdrahtung in 4 gezeichnet,
jedoch ist jede dieser Spulen 7, 8 zu der Antennenspule 1 parallel
geschaltet).
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Wie
in 5 gezeigt ist, ist das vorhergehende Kommunikationssubstratmodul 3M in
einem Gehäusekörper 18 einer
Kartenform in einer Form aufbewahrt, die mit der Dickenrichtung
des Substrats 17 übereinstimmt,
derart, dass eine drahtlose Kartentyp-Vorrichtung 3 aufgebaut ist.
Diese drahtlose Kartentyp-Vorrichtung 3 wird als ein drahtloser
Schlüssel für ein Automobil
verwendet und ist vorteilhafterweise in einem Geldbeutel etc. aufbewahrt,
da diese drahtlose Kartentyp-Vorrichtung 3 dünn ist.
Wie in 4 gezeigt ist, ist eine Trockenbatterie 16 als
eine Treibleistungsquelle der Signal-Sende-Empfangs-Schaltung 14 ebenfalls
in dem Gehäusekörper 18 aufbewahrt.
Ein mechanischer Schlüssel 137 für einen
Notfall ist ferner ebenfalls in dem Gehäusekörper 18 aufbewahrt
und kann aus einem Schlitz 138, der an einer Seitenfläche des
Gehäusekörpers 18, wie
in 5 gezeigt ist, gebildet ist, gelöst werden.
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Wie
in 4 gezeigt ist, sendet eine Körpersystem-ECU 107 des
Automobils 105 eine Anfragefunkwelle zum Erfassen des sich
Annäherns
eines Benutzers, der die drahtlose Kartentyp-Vorrichtung 3 trägt, von
einer Antenne 116 durch eine Signal-Sende-Empfangs-Schaltung 115,
die mit dieser Körpersystem-ECU 107 verbunden
ist, periodisch aus. Wenn sich der Benutzer dem Automobil 105 innerhalb
eines konstanten Abstands nähert,
empfängt
die LF-Antenne 13, die in die drahtlose Kartentyp-Vorrichtung 3 eingebaut
ist, diese Anfragefunkwelle. Die Signal-Sende-Empfangs-Schaltung 14 empfängt diese
Anfragefunkwelle und sendet einen ID-Code zur Authentifizierung
durch eine Funkwelle eines vorgeschriebenen Frequenzbandes aus.
Die automobilseitige Körpersystem-ECU 107 empfängt durch
die Antenne 116 diese ID-Code-Funkwelle, und die Signal-Sende-Empfangs-Schaltung 115 authentifiziert, ob
der gesendete ID ein korrekter ID ist. Wenn die Authentifizierung
empfangen wird, gibt die Körpersystem- ECU 107 ein
Aufschließen-Erlaubnissignal zum
Lösen des
Türschlosses
und ein Start-Erlaubnissignal
eines Motors aus.
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Wenn
andererseits die Trockenbatterie 16 der drahtlosen Kartentyp-Vorrichtung 3 verbraucht
ist und keine Signal-Sende-Empfangs-Schaltung 14 betrieben
wird, wird die Anfragefunkwelle, die durch die LF-Antenne 13 empfangen
wird, zu der Sendeempfänger-Schaltung 15 gesendet.
Bei der Sendeempfänger-Schaltung 15 wird
eine elektromotorische Kraft, die in der Antennenspule 10 durch
die Anfragefunkwelle angeregt wird, in eine elektrische Leistung umgesetzt,
und die Sendeempfänger-Schaltung 15 sendet
eine ID-Code-Funkwelle von der LF-Antenne 13 aus. In dem
Automobil 105 wird diese ID-Code-Funkwelle durch Antennen 113 und 119 empfangen,
und Verarbeitungen nach der Authentifizierung können ähnlich durchgeführt werden.
Die Sendeempfänger-Schaltung
der drahtlosen Kartentyp-Vorrichtung 3 wirkt nämlich zu
einem Batterie-leer-Zeitpunkt als eine Sicherungsschaltung.
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Wenn
die vorhergehende drahtlose Kartentyp-Vorrichtung 3 zusammen
mit einem Geldbeutel etc. getragen wird, besteht eine Befürchtung,
dass ein Leiter einer vergleichsweise großen Fläche, wie z. B. eine Münze etc.,
die Antennenspule 1 bedeckt und die Empfindlichkeit der
Antenne und der Q (Frequenzauswahlgrad) reduziert sind. Selbst wenn
jedoch eine Situation des Überlappens
der Münze
mit der Hauptoberfläche
der drahtlosen Kartentyp-Vorrichtung 3 angenommen wird,
ist es möglich,
die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass die Antennenspule 1 völlig von
der Münze
etc. bedeckt ist, wie es im Vorhergehenden erwähnt ist, wenn die Antennenspule 1 an
dem Substrat als eine flache Luftkerntyp-Spule einer konstanten
Fläche
oder mehr, wie in 4 gezeigt ist, angebracht ist.
Es kann seinerseits eine drahtlose Kartentyp-Vorrichtung 3 mit
einer hohen Empfindlichkeit realisiert werden.
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Die
planare äußere Form
der drahtlosen Kartentyp-Vorrichtung 3 kann eingestellt
sein, um kurze Seiten von 40 mm oder mehr und 60 mm oder weniger
(z. B. 50 mm), und 75 mm oder mehr und 95 mm oder weniger (z. B.
85 mm) und eine Dicke von 2 mm oder mehr und 5 mm oder weniger (z.
B. 4 mm) (z. B. hat diese planare äußere Form etwa die gleiche
Größe wie die
Größe einer
Kreditkarte) aufzuweisen. Bei der zusammengebauten Antennenspule
kann die Fläche
einer planaren äußeren Form
auf 8 cm2 oder mehr und 15 cm2 oder
weniger (z. B. 12 cm2) eingestellt sein.
Die Breite des Spulenhauptkörpers 10 zu einem
Projektionszeitpunkt zu einer Projektionsfläche, die senkrecht zu der Achse
ist, kann auf 1 mm oder mehr und 4 mm oder weniger (z. B. 3 mm)
eingestellt sein. Die Dicke des Spulenmantels 20 in der axialen
Richtung desselben kann ferner auf 1 mm oder mehr und 3 mm oder
weniger (z. B. 1,6 mm) eingestellt sein. Wie im Folgenden beschrieben
ist, ist bei diesem Ausführungsbeispiehnodus
die Antennenspule 1 aufgebaut, um einen planaren Modus
einer rechtwinkligen Form aufzuweisen, und um eine kurze Seite von
25 mm oder mehr und 35 mm oder weniger (z. B. 30 mm) und eine lange
Seite von 35 mm oder mehr und 45 mm oder weniger (z. B. 40 mm) aufzuweisen.
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Der
Durchmesser eines Wicklungsdrahts der Spule ist ferner auf 50 μm oder mehr
und 70 μm
oder weniger eingestellt (ein Harz- (z. B. Polyurethan-) Beschichtungsdraht
mit einer Beschichtungsdicke von 2 μm oder mehr und 5 μm oder weniger
(z. B. 3 μm)). Die
Zahl der Windungen ist auf 200 oder mehr und 300 oder weniger eingestellt
(die Eigeninduktivität des
Spulenhauptkörpers 10 ist
auf 4 mH oder mehr und 6 mH oder weniger eingestellt). Die elektrostatische
Kapazität
des Kondensators 12 ist auf 300 pF oder mehr und 400 pF
oder weniger (z. B. 350 pF) eingestellt. Eine Resonanzfrequenz der
LF-Antenne 13 kann daher auf 100 kHz oder mehr und 150
kHz oder weniger (z. B. 134 kHz) eingestellt sein. Der Q-Wert der
Antenne ist auf 18 bis 21 eingestellt, und es kann eine Empfindlichkeit
von 100 bis 110 dB μV/m
realisiert werden.
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Wie
in 6 gezeigt ist, ist bei dem Kommunikationssubstratmodul 3M,
das bei der vorhergehenden drahtlosen Kartentyp-Vorrichtung 3 verwendet
wird, ein spulenseitiger Anschlussabschnitt 21 der Antennenspule 1 in
einem substratseitigen Anschlussabschnitt (substratseitige Kontaktstelle) 134 zusammen
mit einem Lötmaterial 135 zur
Verbindung positioniert. Das Substrat 17 wird in seinem
Zustand zusammen mit der Antennenspule 1, die auf diesem
Substrat 17 positioniert und platziert ist, in einen Auf schmelzofen 50 eingeführt und
gewärmt.
Das Lötmaterial 135 wird
geschmolzen, und der spulenseitige Anschlussabschnitt 21 wird
mit dem substratseitigen Anschlussabschnitt 134 verlötet und
verbunden, derart, dass das Kommunikationssubstratmodul 3M hergestellt
ist. Zu diesem Zeitpunkt, wie in 7A und 7B gezeigt
ist, schreitet bei einem Antennenmantel 20 an dem Substrat 17 eine
Wärmeübertragung
auf der Seite des Substrats 17 ohne weiteres auf die Seite
der unteren Fläche
fort. Eine große
Menge Strahlungswärme
von einer Ofenwärmequelle
wird andererseits ohne weiteres auf einer Seite der oberen Fläche aufgenommen.
Ein Anstieg der Temperatur der Seite der oberen Fläche schreitet dementsprechend
ohne weiteres fort, derart, dass ein Temperaturgradient der Dickenrichtung
ohne weiteres zwischen der Seite der oberen Fläche und der Seite der unteren
Fläche,
die dem Substrat 17 gegenüberliegt, verursacht wird.
Bei dem Spulenmantel 20, der aus Harz hergestellt ist und
einen hohen linearen Ausdehnungskoeffizienten bzw. Längenausdehnungskoeffizienten
aufweist, wird daher eine Ausdehnungsversetzung der In-Ebenen-Richtung
an der Seite der oberen Fläche
größer als
dieselbe an der Seite der unteren Fläche, derart, dass ein Verziehen
ohne weiteres in einem nach oben konvexen Modus verursacht wird.
Als ein Resultat desselben schwebt durch dieses Verziehen der spulenseitige Anschlussabschnitt 21 von
der substratseitigen Kontaktstelle (substratseitiger Anschlussabschnitt) 134, derart,
dass ein Lötdefekt
ohne weiteres verursacht wird.
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Gemäß dem Aufbau
der in 1 und 2 gezeigten
Antennenspule 1 ist jedoch der Verstärkungsrahmen 30, der
aus einem Material mit einem Elastizitätsmodul, das höher als
dasselbe von Harz ist, aufgebaut ist, entlang der Umfangsrichtung
des Spulenmantels 20, der aus Harz hergestellt ist, integriert.
Die Steifigkeit des Spulenmantels 20 kann dementsprechend
angehoben werden. Selbst wenn thermische Spannung zu der vorhergehenden Lotaufschmelzzeit
angelegt ist, wird als ein Resultat desselben ein Spulenmantel 20 nicht
ohne weiteres verzogen. Ein Lötdefekt-Erzeugungsverhältnis des spulenseitigen
Anschlussabschnitts 21 kann seinerseits start reduziert
werden.
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Wie
in 6 gezeigt ist, ist ein spulenseitiger Anschlussabschnitt 21 als
eine Anschlusskontaktstelle 21 zum Durchführen eines
Flächenanbringens an
dem Substrat als ein Anbringungsziel an der Seite der unteren Fläche des
Spulenmantels 20 eingerichtet. Ein Lotpastenmuster, das
durch Drucken etc. gebildet wird, ist als das vorhergehende Lotmaterial 135 zwischen
der Anschlussstelle 21 und der substratseitigen Kontaktstelle 134 angeordnet.
Wie in 2A bis 2D gezeigt
ist, sind die äußeren Formlinien des
Spulenhauptkörpers 10 und
des Spulenmantels 20 rechtwinklige Formen, und die Anschlusskontaktstelle 21 ist
in einem Endabschnitt in Richtung der langen Seite des Spu- lenmantels 20 angeordnet.
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In 2A bis 2D ist
ein Spulenaufbewahrungsabschnitt 24 in eine Rillenform
gebildet, die zu einer Endfläche
in der axialen Richtung des Spulenmantels 20 geöffnet ist.
Wie in 3A und 3B gezeigt
ist, ist der Verstärkungsrahmen 30 in dem
Bodenabschnitt 20b des Spulenmantels 20 zum Bilden
des Spulenaufbewahrungsabschnitts 24 dieser Rillenform
vergraben. Der Verstärkungsrahmen 30 ist
konkret in dem Bodenabschnitt 20b des Spulenmantels 20 durch
Einlagegießen
(engl. insert molding) bei einem Modus vergraben, bei dem die äußere Fläche des
Verstärkungsrahmens 30 und
die äußere Fläche des
Bodenabschnitts 20b zur gleichen Fläche werden.
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Die
Anschlusskontaktstelle 21 kann ferner an der Bodenfläche des
Spulenmantels 20 angeordnet sein. Bei diesem Fall muss
jedoch ein Leitungsabschnitt 11 des Spulenhauptkörpers 10 mit
einer Position verbunden sein, die der vorhergehenden Anschlusskontaktstelle 21 der
Bodenfläche
des Spulenaufbewahrungsabschnitts 24 mit einer schmalen Breite
entspricht, und eine Zusammenbauarbeit des Spulenhauptkörpers 10 in
den Mantel wird sehr kompliziert. Wie in 3A und 3B gezeigt
ist, wird daher bei diesem Ausführungsbeispielmodus
ein Stiftvergrabungsabschnitt, der einen Verbindungsstift 26 in
demselben in der axialen Richtung vergräbt, geplant und an der äußeren Umfangsfläche des
Spulenmantels 20 gebildet. Der Leitungsabschnitt 11 des Spulenhauptkörpers 10 ist
aufgebaut, um mit dem oberen Ende des Verbindungsstifts 26,
der auf die obere Fläche
dieses Stiftvergrabungsabschnitts 23 vorsteht, verbunden
zu sein. Die Zusammenbauarbeit wird daher wesentlich einfacher.
Die Anschlusskontaktstelle 21 ist an der unteren Fläche des
Stiftvergrabungsabschnittes 23 angeordnet, und ein un terer
Endabschnitt des Verbindungsstiftes 26 ist zu der Anschlusskontaktstelle 21 geführt.
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Bei
dem Material des Harzes, das den Spulenmantel 20 bildet,
ist es wünschenswert,
ein Material zu verwenden, das fähig
ist, spritzgegossen zu werden und nicht ohne weiteres weich gemacht
und deformiert wird, selbst wenn eine thermische Hysterese zu dem
Aufschmelzzeitpunkt angewendet wird. Von diesem Standpunkt aus wird
bei diesem Ausführungsbeispiehnodus
als ein besonders bevorzugtes Material Polyphenylensulfid (PPS:
282°C Schmelzpunkt;
fähig,
bei etwa einer oberen Grenztemperatur von 240°C kontinuierlich verwendet zu
werden, und mit einer thermischen Deformationstemperatur von 260°C oder mehr)
verwendet. Anstelle dieses Materials kann jedoch auch thermoplastisches
Polyimid (Schmelzpunkt: 388°C)
verwendet werden.
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In 1 ist
der Verstärkungsrahmen 30 als ein
Metallrahmen (im Folgenden ferner Metallrahmen 30 genannt)
eingerichtet. Das Metallmaterial weist ein hohes Elastizitätsmodul
auf und ist hinsichtlich der Verarbeitungseigenschaft ausgezeichnet,
und dasselbe ist ohne weiteres einer Rahmenform, die dem Luftkerntyp-Spulenmantel 20 entspricht,
durch Stanzverarbeiten etc. gewachsen. Die Rahmenschnittformen einer
L-Form und einer
C-Form können
ferner ohne weiteres durch Pressformen erhalten werden.
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Der
Metallrahmen ist ein Leiter. Wie durch Anführen in 14 gezeigt
ist, wird ein Weg eines elektrischen Stroms, der sich um die Achse
des Spulenhauptkörpers 10 dreht,
gebildet, wenn der Metallrahmen in einen kontinuierlichen Ringformmodus (Bezugsziffer 37)
entlang des Spulenmantels 20 gebildet ist. Es wird dementsprechend
ein Problem verursacht, dass der Metallrahmen mit dem Spulenhauptkörper 10 induktiv
gekoppelt ist und dass die scheinbare Induktivität bzw. Scheininduktivität der gesamten
Antennenspule reduziert ist. Wenn sich nämlich ein Funkwellenmagnetfeld
H, das sich durch den Spulenhauptkörper 10 erstreckt, ändert, fließt ein induzierter
elektrischer Strom zu dem Metallrahmen 30. Das Funkwellenmagnetfeld,
das sich auf die Antennensignalsendung und den Antennensignalempfang
bezieht, wird durch das entgegenge setzte Magnetfeld H' desselben aufgehoben,
derart, dass die Scheininduktivität reduziert ist. Bei dem Fall
der in 4 gezeigten LF-Antenne 13 ist insbesondere
der Kondensator 12, der hinsichtlich der Kapazität eingestellt
ist, um einen Resonanzpunkt bei einer gewünschten Frequenz hinsichtlich
der Induktivität
des Spulenhauptkörpers 10 derselben
zu verursachen, zu der Antennenspule 1 parallel geschaltet.
Der Q-Wert der Antenne ist durch die Charakteristika der LC-Parallelresonanzschaltung
bzw. des LC-Parallelschwingkreises derselben bestimmt. Wenn jedoch der
Metallrahmen in einem Modus gebildet ist, wie es durch die Bezugsziffer 37 von 14 gezeigt
ist, ist die Scheininduktivität
der Antennenspule durch die Induktionskopplung derselben reduziert.
Der Resonanzpunkt der vorhergehenden LC-Parallelresonanzschaltung
ist von der gewünschten
Frequenz verschoben, derart, dass der Q-Wert und der Antennengewinn
stark reduziert sind. Bei diesem Fall können die vorhergehenden Nachteile
sehr wirksam aufgehoben werden, wenn ein Isolationsabschnitt 30k zum
teilweise Teilen des Weges des elektrischen Strom, der sich um die
Achse des Spulenhauptkörpers 10 dreht,
bei einer Zwischenposition in der Umfangsrichtung des Metallrahmens 30 angeordnet
ist.
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Bei
dem Aufbaumaterial des Metallrahmens 30 ist Aluminium oder
eine Aluminiumlegierung hinsichtlich der Festigkeit und der Korrosionseigenschaft
vergleichsweise ausgezeichnet und hinsichtlich der Verarbeitungseigenschaften
vorzuziehen und kann daher vorzugsweise bei der Erfindung verwendet
werden. Das Aufbaumaterial des Metallrahmens 30 kann andererseits
als ein Eisensystemmaterial eingerichtet sein. Bei diesem Fall kann
ein nicht-magnetisches Material, wie z. B. ein rostfreier Austenitsystemstahl,
ebenfalls verwendet werden (Aluminium oder eine Aluminiumlegierung
sind ebenfalls nicht magnetisch), es kann jedoch ebenfalls ein weichmagnetisches
Eisensystem-Material verwendet werden. Das weichmagnetische Material
ist ein ferromagnetisches Material und weist eine hohe magnetische
Permeabilität
auf, und ein Funkwellenmagnetfeld, das sich auf die Antennensignalsendung
und den Antennensignalempfang bezieht, kann auf den Metallrahmen 30 konzentriert
werden. Es ist dementsprechend möglich,
zu den Verbesserungen der Empfindlichkeit und des Gewinns der Antennen
beizutragen. Als das weichmagnetische Eisensystem-Material ist es
möglich,
eine Siliziumstahlplatte, Kohlenstoffstahl, eine Fe-Ni-Legierung
(z. B. Permalloy etc.) oder einen rostfreien Ferritsystemstahl etc. zusätzlich zu
dem elektromagnetischen Weicheisen zu verwenden (es kann ferner
ausgesagt werden, dass das elektromagnetische Weicheisen und der rostfreie
Ferritsystemstahl von dem Standpunkt der Verarbeitungseigenschaften
aus vorteilhaft sind).
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Wie
in 1 und 2 gezeigt ist,
ist bei dem vorhergehenden Metallrahmen 30, der in einer
Form entlang des Ringformweges, der in der Umfangsrichtung des Spulenrahmens 20 eingerichtet
ist, angeordnet ist, der vorhergehende Isolationsabschnitt 30k als
ein Aussparungsabschnitt (im Folgenden ferner ein Aussparungsabschnitt 30k genannt)
eingerichtet, bei dem der Metallrahmen 30 bei einem Teilzwischenraum
des Anordnungsweges ausgespart ist. Der Isolationsabschnitt 30k zum
teilweise Teilen eines elektrischen Stromleitungswegs der Umfangsrichtung
kann einfach durch Einrichten des Metallrahmens 30 als
eine beendete Form anstatt der kontinuierlichen Ringform und durch
Beabstanden der Endabschnitte desselben um eine konstante Länge und durch
Einrichten eines Aussparungsmodus gebildet sein.
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In 2A bis 2D weisen
die äußeren Formlinien
des Spulenhauptkörpers 10 und
des Spulenmantels 20 rechtwinklige Formen auf, und der
Metallrahmen 30 ist in einer C-Form, mit einem kurzen Seitenabschnitt 30s,
der der äußeren Formlinie
der rechtwinkligen Form entspricht, und zwei langen Seitenabschnitten 30l,
die mit beiden Enden dieses kurzen Seitenabschnitts 30s verbunden
sind, angeordnet. Der vorhergehende Aussparungsabschnitt 30k ist
unter Verwendung des gesamten Zwischenraums an der verbleibenden
kurzen Seite der äußeren Formlinie
der rechtwinkligen Form gebildet. Wenn der C-förmige Abschnitt, der durch
Integrieren bzw. Zusammenschließen
der zwei langen Seitenabschnitte 30l und des einen kurzen
Seitenabschnitts 30s vorgesehen ist, in dem Metallrahmen 30 gebildet ist,
wird eine Steifigkeit hinsichtlich einer Verdrehungsdeformation
einer Rahmenfläche
im Vergleich zu einem Fall, der teilweise geteilt und an jeder Seite der
rechtwinkligen Form gebildet ist, angehoben, und ein Verziehen,
das die Verdrehungsdeformation verursacht, kann wirksam behindert
werden. Wie in 8A und 8B gezeigt
ist, kann ein Teilzwischenraum der verbleibenden kurzen Seite ferner
als der Aussparungsabschnitt 30k verwendet werden.
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Ein
modifiziertes Beispiel der Antennenspule 1 der Erfindung
ist als Nächstes
erklärt
(Abschnitte, die 2A bis 2D gemeinsam
sind, sind durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet und die Erklärungen derselben
sind weggelassen). In 8 und 9 weisen Metallrahmen 32, 31 Hauptkörperabschnitte 32a, 31a auf,
die in einer C-Form an der Bodenfläche des Spulenmantels 20 angeordnet
sind. Bei mindestens zwei langen Seitenabschnitten 32l, 31l sind
Verstärkungsrippenabschnitte 32b, 31c,
die zu der äußeren Umfangsfläche oder
der inneren Umfangsfläche
des Spulenmantels 20 freigelegt sind, in den Hauptkörperabschnitten 32a, 31a in
einer Form, die einen L-förmigen
Schnitt zusammen mit diesen Hauptkörperabschnitten 32a, 31a bildet,
integriert. Da die Schnittform des Metallrahmens 30 auf
die L-Form eingerichtet ist und entsprechend der lange Seitenabschnitt 30l des
Spulenmantels 20 hinsichtlich der Verziehungsversetzung
ohne weiteres verstärkt
ist, ist die Biegesteifigkeit desselben angehoben, und die Verziehungsdeformation
in der Richtung der langen Seite kann wirksam behindert werden.
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In 8A und 8B ist
der Verstärkungsrippenabschnitt 32b in
einer kontinuierlichen C-Form gebildet, die über einen kurzen Seitenabschnitt 32s und
zwei lange Seitenabschnitte 32l, die mit beiden Enden dieses
kurzen Seitenabschnitts 32s verbunden sind, gelegt ist.
Wenn der Verstärkungsrippenabschnitt 32b auf
diese Weise gebildet ist, ist es möglich, die Steifigkeit hinsichtlich
der Verdrehungsdeformation der Rahmenfläche, die durch diesen C-förmigen Abschnitt
hergestellt ist, anzuheben. In 8A und 8B sind
sowohl der Hauptkörperabschnitt 32a als
auch der Verstärkungsrippenabschnitt 32b in einer
Form gebildet, die über
einen Teilzwischenraum 32s',
der beide Endabschnitte der verbleibenden kurzen Seitenabschnitte
von zwei langen Seitenabschnitten 30l bildet, gelegt ist,
derart, dass ein Verstärkungseffekt
weiter angehoben ist. Der Metallrahmen 32 ist mit dem Spulenmantel 20 durch
Einlagegießen
integriert, derart, dass der Hauptkörperabschnitt 32a die
gleiche Fläche
wie die äußere Fläche des
Bodenabschnitts 20b des Spulenmantels 20 aufweist
und der Verstärkungsrippenabschnitt 32b die gleiche
Fläche
wie die äußere Fläche eines
Seitenwandabschnitts 20w aufweist. Hier ist der verstärkende Rippenabschnitt 32b auf
der Seite der inneren Umfangsfläche
des Spulen mantels 20b angeordnet, kann jedoch ferner auf
der Seite der äußeren Umfangsfläche angeordnet
sein.
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Bei
dem Aufbau von 9A und 9B ist andererseits
der Verstärkungsrippenabschnitt 31c lediglich
in zwei langen Seitenabschnitten 30l des Hauptkörperabschnitts 31a angeordnet.
Dieser Modus besitzt einen Vorteil dahingehend, dass die Herstellung
unter Verwendung eines Pressformens einfach ist. Hier ist der Verstärkungsrippenabschnitt 31c auf
der Seite der äußeren Umfangsfläche des
Spulenmantels 20b angeordnet (kann jedoch ferner entgegengesetzt
angeordnet sein).
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Bei
dem Aufbau von 10 ist ein Metallrahmen 33 durch
Bilden von Aussparungsabschnitten 30k in vier Eckabschnitten
der äußeren Formlinie
einer rechtwinkligen Form und durch Teilen des Metallrahmens 33 in
vier Abschnitte, die durch zwei lange Seitenabschnitte 33l und
zwei kurze Seitenabschnitte 33s durch diese Aussparungsabschnitte 30k aufgebaut
sind, aufgebaut. Gemäß diesem
Aufbau besteht ein Vorteil darin, dass es möglich ist, alle vier Seiten
des Spulenmantels 20 der rechtwinkligen Form zu verstärken. Bei
diesem Fall kann der Verziehungsverhinderungseffekt durch Aufbauen
jedes Abschnitts, um einen L-förmigen
Schnitt aufzuweisen, der einen Hauptkörperabschnitt 33a aufweist,
der an der Bodenfläche
des Spulenrahmens 20 angeordnet ist, und ferner einen Verstärkungsrippenabschnitt 33b aufweist,
der mit diesem Hauptkörperabschnitt 33a in
einer Form integriert ist, die zu der inneren Umfangsfläche (oder
der äußeren Umfangsfläche) des
Spulenmantels 20 freigelegt bzw. unverdeckt ist, weiter
beträchtlich
erreicht werden.
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Bei
dem Aufbau von sowohl der 8, 9 als auch 10 kann
der Metallrahmen so aufgebaut sein, dass er die Schnittform eines
C-förmigen
Modus aufweist, der durch Integrieren des Hauptkörperabschnittes 34a,
der in dem Bodenabschnitt 20b des Spulenrahmens 20 angeordnet
ist, und eines Paars von Verstärkungsrippenabschnitten 34b bzw. 34c, die
in zwei Seitenwandabschnitten 20w, wie in 11 gezeigt
ist, angeordnet sind, gebildet ist.
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Bei
dem Aufbau von 12 und 13 ist
der Metallrahmen 35 ferner gebildet, um in lediglich dem Seitenwandabschnitt 20w der
Seite der inneren Umfangsfläche
(die Seite der äußeren Umfangsfläche kann
ebenfalls eingerichtet sein) des Spulenmantels 20 vergraben
zu sein. In 12 ist der Isolationsabschnitt
als ein Aussparungsabschnitt 30k einer Schlitzform gebildet.
Der Metallrahmen 36 von 13A und 13B weist einen Modus auf, bei dem die Anschlussabschnitte 36t, 36u eines
Metallbauglieds einer beendeten Bandform überlappen, und eine isolierende
Klebstoffschicht 36j (Harz oder Glas) ist zwischen beide
Anschlussabschnitte 36t und 36u verbunden. Die
Klebstoffschicht 36j wirkt als ein Isolationsabschnitt.
Gemäß diesem
Aufbau wird eine Synthese hinsichtlich des Biegens und Verdrehens
stark angehoben, und der Verziehungsverhinderungseffekt zeigt sich
weiter beträchtlich,
da das beendete Metallbauglied durch Kleben in eine Ringform gebildet
ist.
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Als
Nächstes
ist das Material des Verstärkungsrahmens
nicht besonders begrenzt, wenn das Elastizitätsmodul dieses Materials höher als
dasselbe des Harzes ist, das den Spulenmantel 20 bildet. Es
ist ferner beispielsweise möglich,
ein isolierendes anorganisches Material, wie z. B. Glas, Keramik
oder Aluminiumoxid etc., Sintern von weichmagnetischem Ferrit etc.
zu verwenden. Das Material des Verstärkungsrahmens kann ferner außerdem aus
einem Harzverbundmaterial, das durch ein Füllmaterial aus Glas, Keramik
etc. verstärkt
ist, aufgebaut sein. Bei diesem Fall besteht keine Befürchtung
einer Reduzierung einer Scheininduktivität durch induktive Kopplung
mit dem Spulenhauptkörper 10,
selbst wenn der Verstärkungsrahmen 37 in
einem Modus einer kontinuierlichen Ringform in der Umfangsrichtung
in dem Spulenmantel 20, wie in 14 gezeigt ist,
aufgebaut ist, da der Verstärkungsrahmen 37 zu einem
Isolator wird. Dementsprechend ist der Verstärkungseffekt des Spulenmantels 20 ausgezeichnet.
Wenn in diesem Fall der Verstärkungsrahmen 37 durch
Sintern von weichemagnetischem Ferrit und Harzferrit, das durch
Harzkoppeln von weichmagnetischem Ferritpulver gebildet wird, aufgebaut
ist, kann das Funkwellenmagnetfeld, das sich auf die Antennensignalsendung
und den Antennensignalempfang bezieht, auf den Metallrahmen 37 konzentriert werden.
Es ist dementsprechend möglich,
zu den Verbesserungen der Empfindlichkeit und des Gewinns der Antenne
beizutragen.
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Die
vorliegende Erfindung besitzt die folgenden Aspekte.
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Eine
Antennenspule weist einen flachen Luftkerntyp-Spulenkörper mit
einer Dicke in einer axialen Richtung des Spulenkörpers, einen
Spulenmantel, der aus Harz hergestellt ist, und einen Verstärkungsrahmen
auf. Die Dicke des Spulenkörpers
ist kleiner als ein Radius eines Kreises, wobei eine Fläche desselben
gleich einer Fläche
einer Region ist, die von einem Umriss eines projizierten Spulenkörpers umgeben
ist, wobei der projizierte Spulenkörper durch Projizieren des
Spulenkörpers
auf eine Projektionsebene, die senkrecht zu der axialen Richtung des
Spulenkörpers
ist, vorgesehen ist. Der Spulenmantel weist eine Ringform auf, die
dem Spulenkörper
entspricht. Der Spulenkörper
weist einen Spulenaufnahmeraum zum Aufnehmen des Spulenkörpers auf.
Der Spulenaufnahmeraum ist in einer Umfangsrichtung der Ringform
des Spulenmantels angeordnet. Der Spulenmantel weist ferner einen
spulenseitigen Anschluss zum Anbringen des Spulenkörpers an einem
Substrat mit einem Lotbauglied auf. Der Verstärkungsrahmen ist mit dem Spulenmantel
entlang der Umfangsrichtung der Ringform des Spulenmantels integriert.
Der Verstärkungsrahmen
ist aus einem Material mit einem höheren Elastizitätsmodul
als das des Harzes des Spulenmantels hergestellt.
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Bei
der vorhergehenden Antenne ist die Steifigkeit des Spulenmantels
verbessert, da der Verstärkungsrahmen
mit dem Harzspulenmantel entlang der Umfangsrichtung des Spulenmantels
integriert ist. Dies liegt daran, dass der Verstärkungsrahmen aus einem Material
mit einem Elastizitätsmodul,
das höher
als dasselbe des Harzes des Spulenmantels ist, hergestellt ist.
Obwohl daher der Spulenmantel die flache Luftkerntyp-Ringform aufweist,
die dem Spulenkörper
entspricht, ist der Spulenmantel vor einem Verziehen geschützt, selbst
wenn bei einem Lotaufschmelzschritt thermische Spannung an den Spulenmantel
angelegt ist. Der Lotaufschmelzschritt wird bei einem Herstellungsverfahren
des Kommunikationsmoduls, das die Antennenspule aufweist, durchgeführt. Ein
Lötfehlerverhältnis des
spulenseitigen Anschlusses der Antennenspule ist dementsprechend
sehr reduziert.
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Der
Spulenaufnahmeraum kann alternativ eine Rille mit einer Öffnung sein,
die an einer Seite des Spulenmantels in der axialen Richtung angeordnet
ist. Der Spulenmantel kann ferner einen Boden und ein Paar von Seitenwänden aufweisen,
derart, dass der Boden und die Seitenwände den Spulenaufnahmeraum
vorsehen. Der Verstärkungsrahmen kann
in mindestens entweder dem Boden oder den Seitenwänden eingebaut
bzw. eingebettet sein. Bei diesem Fall wird der Spulenkörper, der
bei einem weiteren Verfahren zum Wickeln gebildet wird, ohne weiteres
in den Spulenaufnahmeraum von der Öffnung der Rille untergebracht
und angebracht. Bei diesem Fall kann der Verstärkungsrahmen ferner in dem
Boden oder der Seitenwand des Spulenmantels eingebaut sein. Der
Spulenmantel sieht den Spulenaufnahmeraum vor.
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Der
Verstärkungsrahmen
kann alternativ eine Außenoberfläche aufweisen,
die mit einer Außenoberfläche des
Bodens oder der Seitenwände zusammenfällt, und
der Verstärkungsrahmen
kann in mindestens entweder den Boden oder die Seitenwände einlagegegossen
sein. Der Verstärkungsrahmen
ist daher mit dem Spulenmantel integriert, und das Herstellungsverfahren
der Antennenspule ist vereinfacht.
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Der
Verstärkungsrahmen
kann alternativ in dem Boden und den Seitenwänden eingebaut sein. Bei diesem
Fall ist der Querschnitt des Verstärkungsrahmens eine L-Form oder eine C-Form,
die durch den Boden und die Seitenwand des Verstärkungsrahmens vorgesehen ist.
Die Biegefestigkeit des Verstärkungsrahmens
ist daher verbessert. Der Spulenmantel ist dementsprechend vor einem
Verziehen ausreichend geschützt.
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Der
spulenseitige Anschluss des Spulenmantels kann alternativ eine Anschlusskontaktstelle für ein Oberflächenanbringen
des Spulenmantels an dem Substrat sein, und der Boden des Spulenmantels
kann an dem Substrat angebracht sein. Bei diesem Fall ist die Antennenspule
als ein Oberflächenanbringungsteil
zum Durchführen
eines automatischen Anbringungsverfahrens vorgesehen. Da lediglich
ein Lotpastenmuster zwischen der Anschlusskontaktstelle einer Antennenspulenseite
und einer substratseitigen Kontaktstelle einer Substratseite durch
ein Druckverfahren oder dergleichen gebildet ist, kann herkömmlicherweise
der Lötfehler
auftreten, wenn das Lotpastenmuster bei einem Lotaufschmelzschritt
geschmolzen wird. Dies liegt daran, dass das geschmolzene Lotpastenmuster
keine ausreichende Widerstandsfähigkeit
aufweist, um eine Versetzung der Anschlusskontaktstelle der Antennenspulenseite
von der Substratkontaktstelle zu verhindern. Bei der vorhergehenden
Antennenspule ist jedoch der Spulenmantel vor einem Verziehen geschützt, derart,
dass das Verhältnis
des Lötfehlers
reduziert ist.
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Der
Spulenkörper
kann alternativ einen Umriss aufweisen, der eine rechtwinklige Form
aufweist, und der Spulenmantel kann einen Umriss aufweisen, der
eine rechtwinklige Form aufweist. Die Anschlusskontaktstelle kann
an einer der kurzen Seiten der rechtwinkligen Form des Spulenmantels
angeordnet sein. Bei diesem Fall ist das Verziehen an der kurzen Seite
kleiner als dasselbe an der langen Seite, derart, dass ein Lötfehler
sehr verhindert wird.
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Der
Spulenmantel kann alternativ ferner einen Stifteinbauabschnitt und
einen Verbindungsstift aufweisen. Der Stifteinbauabschnitt kann
von einem äußeren Umfang
des Spulenmantels vorspringen. Der Verbindungsstift kann in dem
Stifteinbauabschnitt entlang der axialen Richtung des Spulenmantels
eingebaut sein. Der Verbindungsstift kann ein oberes Ende und ein
unteres Ende aufweisen, die von dem Stifteinbauabschnitt freigelegt
sind. Das obere Ende des Verbindungsstifts kann an einer oberen
Oberfläche
des Stifteinbauabschnitts in der axialen Richtung des Spulenmantels
freigelegt sein. Das untere Ende des Verbindungsstifts kann an einer
unteren Oberfläche
des Stifteinbauabschnitts in der axialen Richtung des Spulenmantels
freigelegt sein. Das obere Ende des Verbindungsstifts kann mit einem
Leitungsanschluss des Spulenkörpers
elektrisch verbunden sein. Die Anschlusskontaktstelle kann an der
unteren Oberfläche
des Stifteinbauabschnitts angeordnet sein, derart, dass das untere Ende
des Verbindungsstiftes mit der Anschlusskontaktstelle elektrisch
verbunden ist.
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Der
Verstärkungsrahmen
kann alternativ aus einem anderen Material, wie z. B. Glas, Keramik,
wie z. B. Aluminiumoxid, anorganisches Isolationsmaterial, wie z.
B. gesinterter weichmagnetischer Ferrit, hergestellt sein. Der Verstärkungsrahmen
kann ferner aus einem Harzkomplexmaterial, das ein Füllmaterial
aus Glas oder Keramik aufweist, hergestellt sein.
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Der
Verstärkungsrahmen
kann alternativ aus Metall hergestellt sein. Der Verstärkungsrahmen kann
einen Isolationsabschnitt zum Teilen eines Stromweges des Verstärkungsrahmens,
der eine Achse des Spulenkörpers
umgibt, aufweisen. Der Isolationsabschnitt des Verstärkungsrahmens
kann bei einem Zwischenteil des Verstärkungsrahmens in einer Umfangsrichtung
des Verstärkungsrahmens angeordnet
sein. Das Metall weist ein hohes Elastizitätsmodul und eine ausgezeichnete
Zerspanbarkeit auf, derart, dass der Verstärkungsrahmen, der eine Form
aufweist, die dem Luftkerntyp-Spulenmantel entspricht, durch ein
Stanzverfahren oder dergleichen ohne weiteres gebildet werden kann.
Die Rahmenform kann ferner ohne weiteres unter Verwendung eines
Pressverfahrens gebildet werden, um eine L-Form oder eine C-Form
aufzuweisen.
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Der
Verstärkungsrahmen
kann alternativ aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sein.
Der Verstärkungsrahmen
kann alternativ aus einem weichmagnetischem Eisenmaterial hergestellt sein.
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Wenn
der Verstärkungsrahmen
aus Metall hergestellt ist, liefert der Rahmen einen Stromweg, der
die Achse des Spulenkörpers
bei einem Fall umgibt, bei dem der Rahmen eine Ringform entlang
des Spulenmantels liefert. Dies liegt daran, dass Metall ein Leiter
ist. Der Stromweg ist daher mit dem Spulenkörper induktiv gekoppelt, derart,
dass eine Scheininduktivität
der gesamten Antennenspule reduziert ist. Wenn insbesondere das
Magnetfeld einer elektrischen Welle, die durch den Spulenkörper dringt,
abweicht oder geändert
wird, fließt
ein Induktionsstrom durch den Verstärkungsrahmen. Ein entgegengesetztes
Magnetfeld, das dem Induktionsstrom entspricht, hebt das Magnetfeld
der elektrischen Welle hinsichtlich der Sendung oder des Empfangs
der Antenne auf, derart, dass die Scheininduktivität der Antenne
reduziert ist. Wenn insbesondere die Antenne eine LF-Typ-Antenne
ist, ist die Antennenspule zu einem Kondensator parallel geschaltet. Der
Kondensator weist hier eine Kapazität auf, die eingestellt ist,
um eine Resonanz bei einer vorbestimmten Frequenz zu erzeugen. Die
Kapazität
ist gemäß der Induktivität des Spulenkörpers eingestellt. Der
Q-Wert der Antenne ist daher auf der Basis der Charakteristika einer
LC-Parallelresonanzschaltung bestimmt. Wenn jedoch der Metallverstärkungsrahmen
die induktive Kopplung verursacht, ist die Scheininduktivität der Antennenspule
reduziert, derart, dass die Resonanzfrequenz von der vorbestimmten
Frequenz abweicht. Der Q-Wert und der Antennengewinn sind daher
stark reduziert. Bei diesem Fall wird berücksichtigt, dass der Stromweg,
der den Spulenkörper
umgibt, geteilt ist. Alternativ kann daher der Verstärkungsrahmen
entlang der Ringform des Spulenmantels angeordnet sein, derart,
dass der Verstärkungsrahmen
eine Ringform aufweist. Der Isolationsabschnitt des Verstärkungsrahmens
kann durch eine Aussparung des Verstärkungsrahmens vorgesehen sein.
Die Aussparung des Verstärkungsrahmens
kann in einem Teil der Ringform des Verstärkungsrahmens angeordnet sein.
Bei diesem Fall verhindert die Aussparung den Stromweg, derart, dass
die Resonanzfrequenz nicht von der vorbestimmten Frequenz abweicht.
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Der
Spulenkörper
kann alternativ einen Umriss aufweisen, der eine rechtwinklige Form
aufweist. Der Spulenmantel kann einen Umriss aufweisen, der eine
rechtwinklige Form aufweist. Der Verstärkungsrahmen kann eine C-Form
aufweisen, derart, dass die C-Form des Verstärkungsrahmens durch eine kurze
Seite und zwei lange Seiten der rechtwinkligen Form des Spulenmantels
vorgesehen ist. Die Aussparung des Verstärkungsrahmens kann an einem Teil
oder der gesamten der anderen der kurzen Seiten der rechtwinkligen
Form des Spulenmantels angeordnet sein.
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Der
Verstärkungsrahmen
kann alternativ einen Hauptteil mit einer C-Form und einer Rippe
aufweisen. Der Hauptteil des Verstärkungsrahmens kann auf dem
Boden des Spulenmantels angeordnet sein. Der Verstärkungsrahmen
kann einen L-förmigen
Querschnitt senkrecht zu der Umfangsrichtung der Ringform des Spulenmantels
aufweisen. Die Rippe kann an einer äußeren Umfangsoberfläche oder einer
inneren Umfangsoberfläche
des Spulenmantels angeordnet sein, derart, dass die Rippe der Hauptteil
des Verstärkungsrahmens
den L-förmigen Querschnitt
liefern. Die Rippe kann an mindestens zwei langen Seiten der rechtwinkligen
Form des Spulenmantels angeordnet sein.
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Die
Rippe kann alternativ lediglich an zwei langen Seiten der rechtwinkligen
Form des Spulenmantels angeordnet sein.
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Die
Rippe kann alternativ an zwei langen Seiten und einer kurzen Seite
der rechtwinkligen Form des Spulenmantels angeordnet sein, derart, dass
die Rippe eine C-Form vorsieht.
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Die
Rippe und der Hauptteil des Verstärkungsrahmens können alternativ
an zwei langen Seiten, einer kurzen Seite und einem Teil der anderen kurzen
Seite der rechtwinkligen Form des Spulenmantels angeordnet sein.
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Der
Verstärkungsrahmen
kann alternativ vier Teile aufweisen. Jeder Teil des Verstärkungsrahmens kann
einen Hauptteil und eine Rippe, die miteinander integriert sind,
aufweisen. Der Hauptteil von jedem Teil des Verstärkungsrahmens
kann an dem Boden des Spulenmantels angeordnet sein. Jeder Teil
des Verstärkungsrahmens
kann einen L-förmigen Querschnitt
senkrecht zu der Umfangsrichtung der Ringform des Spulenmantels
aufweisen. Die Rippe von jedem Teil des Verstärkungsrahmens kann an einer äußeren Umfangsoberfläche oder
einer inneren Umfangsoberfläche
des Spulenmantels angeordnet sein, derart, dass die Rippe und der
Hauptteil in jedem Teil des Verstärkungsrahmens den L-förmigen Querschnitt
vorsehen. Der Verstärkungsrahmen kann
in vier Teile durch vier Aussparungen aufgeteilt sein, derart, dass
vier Teile des Verstärkungsrahmens
an zwei langen Seiten und zwei kurzen Seiten der rechtwinkligen
Form des Spulenmantels jeweils angeordnet sind. Jede Aussparung
kann bei einer Ecke der rechtwinkligen Form des Spulenmantels angeordnet
sein.
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Ein
Verfahren zum Herstellen eines Kommunikationsmoduls mit einer Antennenspule
und einer Sende-/Empfangsschaltung, die an einem Substrat angebracht
sind, ist ferner vorgesehen. Die Antennenspule ist mit der Sende-/Empfangsschaltung
verbunden. Das Verfahren weist die Schritte des Positionierens eines
spulenseitigen Anschlusses der Antennenspule zusammen mit einem
Lotbauglied zum Verbinden zwischen einem substratseitigen Anschluss
des Substrats und einem spulenseitigen Anschluss der Antennenspule,
und des Wärmens
des Substrats zusammen mit der Antennenspule in einem Lotaufschmelzofen,
derart, dass das Lotbauglied zwischen dem spulenseitigen Anschluss
und dem substratseitigen Anschluss geschmol- zen und gelötet wird,
auf.
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Bei
dem vorhergehenden Kommunikationsmodul ist die Steifigkeit des Spulenmantels
verbessert, da der Verstärkungsrahmen
mit dem Harzspulenmantel entlang der Umfangsrichtung des Spulenmantels
integriert ist. Obwohl daher der Spulenmantel die flache Luftkerntyp-Ringform
aufweist, die dem Spulenkörper
entspricht, ist der Spulenmantel vor einem Verziehen geschützt, selbst
wenn thermische Spannung an den Spulenmantel bei einem Lotaufschmelzschritt
angelegt ist. Ein Lötfehlerverhältnis des
spulenseitigen Anschlusses der Antennenspule ist dementsprechend
stark reduziert.
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Eine
drahtlose Kartentyp-Vorrichtung weist ferner ein Kommunikationsmodul
mit einer Antennenspule, einer Sende-/Empfangsschaltung, die mit der
Antennenspule verbunden ist, und einem Substrat, und eine Kartentyp-Ummantelung
auf. Der Spulenkörper
weist eine Achse auf, die mit einer senkrechten Linie des Substrats
zusammenfällt,
und die Kartentyp-Ummantelung nimmt das Kommunikationsmodul auf.
eine solche Art und Weise auf, dass eine Dickenrichtung des Substrats
mit einer Dickenrichtung der Kartentyp-Ummantelung zusammenfällt.
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Bei
der vorhergehenden drahtlosen Vorrichtung ist die Steifigkeit des
Spulenmantels verbessert, da der Verstärkungsrahmen mit dem Harzspulenmantel
entlang der Umfangsrichtung des Spulenmantels integriert ist. Obwohl
daher der Spulenmantel die flache Luftkerntyp-Ringform, die dem
Spulenkörper
entspricht, aufweist, ist der Spulenmantel vor einem Verziehen geschützt, selbst
wenn thermische Spannung an den Spulenmantel bei einem Lotaufschmelzschritt
angelegt ist. Ein Lötfehlerverhältnis des
spulenseitigen Anschlusses der Antennenspule ist entsprechend sehr
reduziert. Die drahtlose Kartentyp-Vorrichtung ist ferner für einen
drahtlosen Zugangsschlüssel
eines Fahrzeugs mit Eigenantrieb geeignet verwendbar. Die drahtlose
Kartentypvorrichtung ist ferner dünn. Es ist daher vorzuziehen,
die drahtlose Kartenvorrichtung in eine Brieftasche oder dergleichen
zu legen.
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Wenn
ein Benutzer die drahtlose Vorrichtung, die die Antennenspule aufweist,
zusammen mit der Brieftasche und dergleichen trägt, kann eine Münze in der
Brieftasche die Antennenspule unterbrechen, da die Münze ein
Leiter mit einer großen Fläche ist.
Die Empfindlichkeit und der Q-Wert der Antennenspule können daher
reduziert sein. Der Q-Wert ist hier ein Grad einer Selektivität von Frequenzen.
Selbst wenn jedoch die Münze
die Hauptoberfläche
der drahtlosen Kartentyp-Vorrichtung überlappt, weist die Antennenspule
eine ausreichende Fläche
auf, derart, dass die Münze
die Antennenspule nicht vollständig
unterbricht. Die drahtlose Kartentyp-Vorrichtung besitzt ferner
eine hohe Empfindlichkeit.
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Obwohl
die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele
derselben beschrieben ist, ist es offensichtlich, dass die Erfindung nicht
auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele
und Aufbauten begrenzt ist. Die Erfindung soll verschiedene Modifikationen
und äquivalente
Anordnungen derselben umfassen. Trotz der verschiedenen Kombinationen
und Konfigurationen, die bevorzugt sind, liegen zusätzlich andere
Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder lediglich
ein einziges Element aufweisen, ebenfalls innerhalb des Geistes
und des Schutzbereichs der Erfindung.