コイルアンテナ装置、非接触式電子カード及び携帯通信機器
【課題】特に共振周波数調整の簡易化かつ確実化に好適なコイルアンテナ装置、非接触式電子カード及び携帯通信機器を提供する。
【解決手段】コイルアンテナ装置は、第１及び第２端子間に接続されたＬＣ共振回路を有し、前記第１、第２端子間に直列接続されたアンテナコイル及び調整用インダクタと、前記調整用インダクタの両端に並列接続された第１調整用スイッチと、前記第１、第２端子間に接続された基準キャパシタと、前記基準キャパシタに並列接続された調整用キャパシタと、前記第１、第２端子間において前記調整用キャパシタに直列接続された第２調整用スイッチとを備えていることを特徴とする。
【解決手段】コイルアンテナ装置は、第１及び第２端子間に接続されたＬＣ共振回路を有し、前記第１、第２端子間に直列接続されたアンテナコイル及び調整用インダクタと、前記調整用インダクタの両端に並列接続された第１調整用スイッチと、前記第１、第２端子間に接続された基準キャパシタと、前記基準キャパシタに並列接続された調整用キャパシタと、前記第１、第２端子間において前記調整用キャパシタに直列接続された第２調整用スイッチとを備えていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルアンテナ装置、非接触式電子カード及び携帯通信機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触式ＩＣ電子カードと一般に称される非接触式電子カードは、電子マネー分野だけでなく乗車券などにも用いられ、その用途は益々拡大傾向にあり、例えば携帯電話機などの携帯通信機器にも応用され始めてきている。このような携帯通信は電磁誘導方式により行われ、その動作周波数は、通常、１３．５６ＭＨｚとされている。そのために、非接触式電子カードに用いられるアンテナ装置の共振周波数（ｆ（Ｈｚ）＝（１／２π）×（１／√（ＬＣ））は前記動作周波数に近い値となるように調整される。
【０００３】
しかしながら、非接触式電子カードに組み込まれるコイルやインダクタやキャパシタなどの構成部品の電気的特性のばらつきやカード毎の部品配置のずれなどがあるために、多量生産した非接触式電子カードの中には、その共振周波数が前記動作周波数の許容範囲から離脱するものがあり、このように離脱したものについては、前記許容範囲に収まるように共振周波数の調整が必要とされている。このような共振周波数の調整を可能とする非接触式ＩＣ電子カードに関する従来技術の一例としては、次の従来技術１及び従来技術２に示すようなものがある。
【０００４】
（従来技術１）：非接触式ＩＣ電子カードの共振回路に配置した複数の調整用コンデンサの一部を切断することにより、キャパシタンスＣによる共振周波数の調整を行うことが記載されている（特許文献１）。
【０００５】
ところで、前記動作周波数と同じ共振周波数をもつ非接触式電子カードを同一仕様下で多量生産しても、前述のような構成部品の特性のばらつき等により、共振周波数値にも製品毎にばらつきが生じ、製作過程中における中間製品の共振周波数に対応した数量分布は、一般的に図４（ａ）に示すような山形の分布線４１を呈する。
【０００６】
一方、中心線４２で示す通信機器の動作周波数に対して例えば±１５０ＫＨｚというようなユーザー規格の範囲４３（図中の中心線４２を挟む左右の範囲）が許容範囲（良品）として設定されている。そして、前記分布線４１の最大値が前記中心線４２に一致するような設計仕様で非接触式ＩＣカードを製作した場合、前記分布線４１の左右の裾部分４１ａ及び４１ｂに示されているように前記範囲４３からはみ出た規格外のものが発生する。
【０００７】
従来技術１によれば、前記共振周波数の調整は、キャパシタンスＣの低減により共振周波数を増加方向のみの一方向調整に限られるので、前記左側の裾部分４１ａのものは調整が可能で前記規格範囲４３内の良品に持ち込むことができるが、右側の裾部分４１ｂのものは調整不可能であり不良品となってしまう問題がある。
【０００８】
そこで、図４（ｂ）に示すように、前記分布線４１の最大値を中心線４２より左側にシフトさせた分布となるように、設計仕様の共振周波数を動作周波数よりも低めにして製作する場合がある。この場合、前記右側裾部分４１ｂのものは規格範囲４３内に含まれ、規格範囲４３の左側にはみ出た部分４１Ａのものは、キャパシタンスＣの低減による一方向調整により前記規格範囲４３内の良品にシフトさせることができる。その反面、前記はみ出し部分４１Ａにおける調整対象品数量が著しく多くなるので、調整対象品を一定調整幅毎にグループ分けして調整及び測定する作業を幾度も繰り返さなければならず、ＩＣカードの生産が繁雑であり、生産時間及び製造コストの増大化を招くという問題がある。
【０００９】
（従来技術２）：アンテナの一端に接続された長尺状の共通接続パッドの長手方向に沿って配列された複数の個別接続パッドを、アンテナの複数の中間端子部にそれぞれ接続し、前記複数の個別接続パッドから選択された一個別接続パッドと共通接続パッドにＩＣチップを実装することによって、インダクタンスによる共振周波数の調整を行うことが記載されている（特許文献２）。
【００１０】
この従来技術２では、ＩＣカードを量産する際に各ロット内においてインダクタンス特性の大きなばらつきが発生した場合などには、個々の共振周波数を予測できないことが起きて、ＩＣチップをどの位置の個別接続パッドに接続すればよいのか特定できなかったり、適切な共振周波数調整を行えなかったりする虞がある。また、共振周波数を知るためには、ＩＣチップを実装した上で測定しなければならず、測定結果が規定範囲から外れていた場合は、調整不可能となったりチップの実装し直しが生じるなどの問題がある。
【特許文献１】特開２００１− １０２６４号特許公開公報
【特許文献２】特開２００６−２１７１８５号特許公開公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するものであり、特に共振周波数調整の簡易化かつ確実化に好適なコイルアンテナ装置、非接触式電子カード及び携帯通信機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の本発明のコイルアンテナ装置は、第１及び第２端子間に接続されたＬＣ共振回路を有するコイルアンテナ装置であって、前記第１、第２端子間に直列接続されたアンテナコイル及び調整用インダクタと、前記調整用インダクタの両端に並列接続された第１調整用スイッチと、前記第１、第２端子間に接続された基準キャパシタと、前記基準キャパシタに並列接続された調整用キャパシタと、前記第１、第２端子間において前記調整用キャパシタに直列接続された第２調整用スイッチとを備えていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のコイルアンテナ装置において、基体としての絶縁基板と、前記絶縁基板の一部に設けられた前記第１、第２端子を構成する第１、第２パッドとを含み、前記アンテナコイルは前記絶縁基板の周辺に沿って配置され、前記調整用インダクタは前記絶縁基板上に設けられたインダクタパターン層からなり、前記第１及び第２調整用スイッチは前記絶縁基板上に設けられた配線パターン層からなることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載のコイルアンテナ装置において、前記アンテナコイルは、前記絶縁基板の周辺に沿って形成されたコイル状パターン層からなることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の本発明は、請求項１〜請求項３のうちいずれか１つに記載のコイルアンテナ装置において、前記第１、第２調整用スイッチをオン状態から選択的にオフ状態にし、前記インダクタのインダクタンスを増加して共振周波数を低減し、相互に並列接続された前記基準キャパシタ及び調整用キャパシタによるキャパシタンスを低減して共振周波数を増加することによって、調整された共振周波数を得ることができるようにしたことを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の本発明は、請求項４に記載のコイルアンテナ装置において、前記第１、第２調整用スイッチの選択的オフ状態は、選択された前記第１、第２調整用スイッチを構成する配線パターン層を切断することによって得られることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の本発明の非接触式電子カードは、前記第１、第２端子に接続された能動素子チップ及び請求項１〜請求項５のうちいずれか１つに記載のコイルアンテナ装置を、カード状収容体内に収納したことを特徴とする。
【００１８】
請求項７に記載の本発明の携帯通信機器は、請求項１〜請求項５のうちいずれか１つに記載の前記コイルアンテナ装置を携帯通信機器用筐体内に収納したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のコイルアンテナ装置、非接触式電子カード及び携帯通信機器は、調整用インダクタ及び調整用キャパシタの双方によって共振周波数を調整することができるために、多量生産における共振周波数の調整対象品数を最小限化して簡易にかつ確実にその共振周波数を規格範囲内に収めることができる。そして、本発明に係わるこれら製品の良品数量を確実に向上させるができ、その製造が簡素化されて生産時間及び製造コストを軽減できるという効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明のコイルアンテナ装置の一実施形態について図１〜図３を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係わるコイルアンテナ装置の回路図、図２は図１に示された回路をコイルアンテナ装置に組み込んだ構造を示す平面図、図３は前記一実施形態のコイルアンテナ装置の共振周波数の調整について説明するための分布図である。
【００２１】
まず、図１を参照して、本実施形態におけるＬＣ共振回路を有するコイルアンテナ装置の回路構成について説明すると、第１端子Ｐ１及び第２端子Ｐ２は、コイルアンテナ装置に実装される例えば半導体ＩＣやＬＳＩなどからなる能動素子チップ１に接続される。
【００２２】
そして、前記第１、第２端子Ｐ１、Ｐ２間には、アンテナコイルＬ０及び一連の複数の調整用インダクタＬ１〜Ｌｍが直列に接続されている。前記アンテナコイルＬ０のインダクタンスは例えば１．８μＨのものとし、前記調整用インダクタＬ１〜Ｌｍは必要に応じて１個だけ（ｍ＝１）の場合もあり得、個々の前記調整用インダクタＬ１〜ＬｍのアンテナコイルＬ０に対するインダクタンスの比率は例えば１／１００程度に設定されている。前記各調整用インダクタＬ１１〜Ｌ１ｍの各両端には、複数の第１調整用スイッチＳＬ１〜ＳＬｍがそれぞれ並列接続されている。
【００２３】
一方、前記第１、第２端子Ｐ１、Ｐ２間に接続された共振回路用のキャパシタＣは、前記アンテナコイルＬ０及び複数の調整用インダクタＬ１〜Ｌｍに対して並列接続されていて、相互に並列接続された基準キャパシタＣ０及び複数の調整用キャパシタＣ１〜Ｃｎによって構成されている。前記基準キャパシタＣ０は例えば６０ｐＦのものとし、前記調整用キャパシタＣ１〜Ｃｎは必要に応じて１個だけ（ｎ＝１）の場合もあり得、個々の調整用キャパシタＣ１〜Ｃｎの基準キャパシタＣ０に対するキャパシタンスの比率は例えば１／１００程度に設定されている。
【００２４】
前記各調整用キャパシタＣ１〜Ｃｎには、複数の第１調整用スイッチＳＣ１〜ＳＣｎがそれぞれ直列接続されている。前記第１調整用スイッチＳＣ１〜ＳＣｎは、図中では調整用キャパシタＣ１〜Ｃｎの上側に接続された状態で示されているが、前記第１、第２端子Ｐ１、Ｐ２間に直列接続されていればよく、調整用キャパシタＣ１〜Ｃｎの下側に接続するも自由である。
【００２５】
また、共振周波数の調整前の前記第１、第２調整用スイッチＳＬ１〜ＳＬｍ、ＳＣ１〜ＳＣｎはオン状態にあり、前記調整用キャパシタＣ１〜Ｃｎは作動可能状態に、前記調整用インダクタＬ１〜Ｌｍは作動不能状態にある。そこで、共振周波数の調整に当たって、インダクタンスを増加させる場合には、前記第１調整用スイッチＳＬ１〜ＳＬｍのうち少なくとも１つを選択的にオフ状態にして調整用インダクタＬ１〜Ｌｍのうち少なくとも１つを作動可能状態に切り換える（機能開始）。また、キャパシタンスを減少させる場合には、前記第２調整用スイッチＳＣ１〜ＳＣｎのうち少なくとも１つを選択的にオフ状態にして調整用キャパシタＣ１〜Ｃｎのうち少なくとも１つを作動不能状態に切り換える（機能停止）。
【００２６】
ところで、コイルアンテナ装置の共振周波数（ｆ（Ｈｚ）＝（１／２π）×（１／√（ＬＣ））は、この装置に適応する通信機器の動作周波数、例えば携帯通信機器に一般的に使用される１３．５６ＭＨｚに対応するように設定される。
【００２７】
そこで、設計仕様において、前記共振周波数を前記動作周波数に一致させる際には、前記基準キャパシタＣ０及び調整用キャパシタＣ１〜Ｃｎの並列接続構成からなる共振回路用のキャパシタＣのキャパシタンス値、及び前記アンテナコイルＬ０のインダクタンス値は、前述共振周波数１３．５６ＭＨｚとなるように予め設定されている。
【００２８】
このように設定されていても、量産されたコイルアンテナ装置は、実際には従来技術の説明において述べたように、図４（ａ）に示された分布線４１にみられるような規格外の共振周波数を含んだ分布をもつことが多い。その場合、前記第１及び第２調整用スイッチを操作すると、前記共振周波数を、調整用インダクタＬ１〜Ｌｍによるインダクタンスの増加によって低減したり、調整用キャパシタＣ１〜Ｃｎによるキャパシタンスの低減によって増加するよう、前記分布線の左右両面（側）から調整することができる。
【００２９】
次に、前記回路構成を備えたコイルアンテナ装置の構造の一実施例について、図２を参照して説明する。コイルアンテナ装置の構造上の基体となる絶縁基板２は、ここでは、長矩形のカード状に形成されていて、その上表面には、前記能動素子チップ１（図１参照）の実装予定位置に、前記第１及び第２端子を構成する第１及び第２パッド（端子）Ｐ１、Ｐ２が所定の間隔で配置されている。
【００３０】
前記絶縁基板２の周辺位置に配置されたアンテナコイルＬ０は、絶縁基板２の上表面の長矩形の周辺に沿った螺旋形状を有していて、その一端が前記第２パッド（端子）Ｐ２に接続され、他端が一連の調整用インダクタＬ１〜ＬｍのＬ１側の一端に接続されている。
【００３１】
一連の前記調整用インダクタＬ１〜Ｌｍは、例えばカーボンペーストをスクリーン印刷することによって前記絶縁基板２の一部上表面に形成された薄膜受動素子であり、例えばクランク蛇行状にパターンニングされたインダクタパターン層により形成されている。勿論、前記調整用インダクタはチップインダクタで構成してもよい。
【００３２】
また、一連の前記調整用インダクタＬ１〜ＬｍのＬｍ側他端は、前記絶縁基板２の上表面に形成された第１配線層３を通じて前記第１パッド（端子）Ｐ１に接続されている。個々の前記調整用インダクタＬ１、〜、Ｌｍ毎に、各インダクタの両端に並列接続された第１調整用スイッチＳＬ１〜ＳＬｍは、前記各調整インダクタ両端を電気的に短絡しオン状態にするように前記絶縁基板２の上表面に設けられた配線パターン層からなっている。前記配線パターン層は、前記調整用インダクタＬ１〜Ｌｍと平行な主幹部分と各インダクタの両端に延びる枝部を有する平面パターンとされている。
【００３３】
前記絶縁基板２の上表面に形成された第２配線層４は、前記第１配線層３に対して所定の間隔で平行する部分を有していて、その一端が前記第２パッド（端子）Ｐ２に接続されている。
【００３４】
そして、前記第１配線層３と第２配線層４との間に設けられた共振回路用のキャパシタＣは、前記絶縁基板２の上表面に並列して配置された基準キャパシタＣ０及び複数の調整用キャパシタＣ１〜Ｃｍで構成されている。これらのキャパシタＣ０〜Ｃｍは、例えば薄膜キャパシタチップを絶縁基板２上の配線ランド部（図示せず）への実装によって設けられている。
【００３５】
前記基準キャパシタＣ０は、共振回路用のキャパシタＣの主体部となっていて常に機能させるものであり、前記第１配線層３と第２配線層４との間に、第３配線層５によって接続されている。また、前記調整用キャパシタＣ１〜Ｃｍは、前記第１配線層３と第２配線層４との間に、第２調整用スイッチＳＣ１〜ＳＣｎをそれぞれ通じて接続されている。前記第２調整用スイッチＳＣ１〜ＳＣｎは、前記調整用キャパシタＣ１〜Ｃｍにそれぞれ直列接続されるように、前記絶縁基板２の上表面にパターンニング形成された配線パターン層からなっている。
【００３６】
ところで、前記キャパシタＣ０〜Ｃｍは、いずれも薄膜チップに限らず、前記絶縁基板２の厚さ方向の全部または一部をキャパシタ用の誘電体として利用し、厚さ方向にキャパシタ両電極を配置することによって内蔵形キャパシタとして構成することもできる。この場合は、図２に示された前記キャパシタＣ０〜Ｃｍは、各一方のキャパシタ電極を前記絶縁基板２の上表面側に配置し、各他方のキャパシタ電極を下面（裏面）側に配置することによって形成される。従って、前記第２配線層４は、図２に示された形態の代わりに前記絶縁基板２の下面（裏面）側に形成される。また、前記絶縁基板２の表面にキャパシタ両電極に相当する平行な電極パターン層を形成することによってキャパシタを構成してもよい。
【００３７】
なお、例えば前記アンテナコイルＬ０の一端と前記第２パッドＰ２との接続部分が前記アンテナコイルＬ０の一部と交差している場合のように、配線の交差箇所には、その絶縁性を保つために、一般的なジャンパー配線やプリント配線におけるスルーホール及びビアホールを利用した層間接続技術などを適用すればよい。また、調整用インダクタＬ１〜ＬｍやキャパシタＣ０〜Ｃｍや第１、第２端子Ｐ１、Ｐ２などの各要素の配置パターンは、図２に示す形態に限らず、用途に応じて他の形態とすることもできる。
【００３８】
前記第１、第２調整用スイッチＳＬ１〜ＳＬｍ、ＳＣ１〜ＳＣｎをオフ状態にするには、これらのスイッチＳＬ１〜ＳＬｍ、ＳＣ１〜ＳＣｎをそれぞれ構成する前記各配線パターン層を例えば機械的けがき或いはレーザカットなどの簡単な手段で切断すればよい。図２を参照すると、共振周波数の調整のために選択された例えば第１調整用スイッチＳＬ１及び第２調整用スイッチＳＣｎをオフ状態にするための切断箇所の一例が×印で示されている。
【００３９】
勿論、前記各配線パターン層の一部分を予め分断して、その部分に各スイッチに対応するヒューズ層を設けておき、通電溶断によって切断するなどの他の手段を用いてもよい。しかし、前記機械的けがき或いはレーザカットによる方が、パターン形成や切断作業が簡易であるので好ましい。
【００４０】
ここで、前記コイルアンテナ装置の構成材料などについて説明を加える。前記絶縁基板２としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を用い、前記各スイッチ用の配線パターン層や回路配線層３〜５及びアンテナコイルＬ０は、前記基板表面に、例えば銀ペーストなどのような導電性ペーストを所望のパーターンでスクリーン印刷することによって薄層状に形成することができる。
【００４１】
また、基材として銅張積層基板（ＣＣＬ）を用い、このＣＣＬの絶縁フィルムを前記絶縁基板２として適用し、その銅箔層に所望のパターンニングを施して前記各スイッチ用の配線パターン層や回路配線層３〜５及びアンテナコイルＬ０を形成してもよい。前記ＣＣＬは、コイルアンテナ装置の適用分野に応じてＦＰＣ／ＲＰＣタイプを適宜選択して採用すればよい。
【００４２】
次に、本発明の一実施形態に係わるコイルアンテナ装置の共振周波数の調整について、図３を参照して説明する。図３の横軸は共振周波数値を表し、縦軸は量産されたコイルアンテナ装置の共振周波数値に対応した数量分布を表している。
【００４３】
本実施形態に係わるコイルアンテナ装置においても、製作過程における多数の中間製品の共振周波数に対応する製品数量分布が、従来技術１の場合と同様に分布線１０で示すような山形を呈し、携帯通信機器の動作周波数１３．５６ＭＨｚに一致した中心線１１の左右に跨るユーザー規格範囲１２が例えば±１５０ＫＨｚの範囲として示されている。
【００４４】
そして、量産されるコイルアンテナ装置は、設計仕様として、その共振周波数が前記動作周波数に一致する（分布線１０の最大値と中心線１１が重なる）ように製作されている。しかしながら、前記分布線１０の左右の裾部分１０ａ及び１０ｂには、従来技術１の説明の場合と同様に、規格範囲１２からはみ出た規格外のものが発生することがある。
【００４５】
そこで、左側の裾部分１０ａに分布するコイルアンテナ装置については、前記第２調整用スイッチＳＣ１〜ＳＣｎを選択的にオフ状態にすることによってキャパシタＣのキャパシタンスを低減して、共振周波数を規格範囲１２内に増加方向にシフトさせる。
【００４６】
右側の裾部分１０ｂに分布するコイルアンテナ装置については、前記第１調整用スイッチＳＬ１〜ＳＬｍを選択的にオフ状態にすることによってアンテナコイルＬ０と一部の調整用インダクタとによるインダクタンスを増加して、共振周波数を規格範囲１２内に低減方向にシフトさせる。
【００４７】
このようにして、初期状態においては規格範囲外の不良品となっている左右の裾部分１０ａ及び４１ｂに分布していたコイルアンテナ装置の全てを調整対象として調整して規格範囲１２内（良品）に持ち込むことができる。この結果、規格範囲１２に該当するコイルアンテナ装置の数量が増加するので、その増加分が分布線１３（破線）で表現されている。この表現において、前記分布線１３は、前記裾部分１０ａ及び４１ｂに相当する増加分が存在することを増加分の面積としてとらえ、その曲線形状にこだわるものではない。
【００４８】
ところで、共振周波数の規格範囲１２が±１５０ＫＨｚの比較的広い範囲である場合は、１回の調整でシフトする量は例えば１００ＫＨｚ程度に大きなシフト量とすることができるので、調整用インダクタ及び調整用キャパシタは、シフト量１００ＫＨｚに相当するインダクタンス及びキャパシタンスをそれぞれ有する各１個づつとすることができる。このように１回のシフト量を、規格範囲１２に収まるようにして、できるだけ大きな量にした場合は、調整回数や調整用インダクタ及びキャパシタの部品点数を最小限にすることができる。
【００４９】
そして、前記規格範囲１２が±１５０ＫＨｚ以下の狭い範囲になるに従って１回の調整でのシフト量も小さく設定する必要があり、ユーザ側の前記規格範囲１２の設定幅の多様化要求に対応するために、調整用インダクタＬ１〜Ｌｍ及び調整用キャパシタＣ０〜Ｃｍは、様々なシフト量に対応して、インダクタンス及びキャパシタンスの大小関係が段階的に異なるものを組み込んでおくとよい。
【００５０】
また、前記シフト量が例えば５０ＫＨｚ以下の小さい量となるような調整用インダクタ及びキャパシタを組み合わせて設けておけば、規格範囲１２内の最外郭近傍に分布する既に良品であるコイルアンテナ装置に対しても調整を施すことによって、分布線１０の最大幅を規格範囲１２幅より小さくすることができる。即ち、分布線１０の尖鋭度を高めて動作周波数により近い共振周波数を有する品質の揃ったコイルアンテナ装置を提供することができる。規格範囲１２の両面（両側）からの調整が、このようにシフト量を考慮し、調整数が負担にならない狭い分布範囲のものについて行われると、動作周波数により近い品質の揃ったものが簡易かつ確実に得られるという利点がある。
【００５１】
以上のように、本実施形態に係わるコイルアンテナ装置にあっては、前記分布線１０の両面（両側）から周波数シフトの調整ができるので、多量生産における共振周波数の調整対象品数を最小限化して簡単かつ確実にその共振周波数を規格範囲内に収めることができる。そして、良品数量を確実に向上させるができ、その製造が簡素化されて生産時間及び製造コストを軽減できる。また、従来技術２におけるようなＩＣチップの実装後の調整不可能等の問題もなく、調整用スイッチの配線パターン層を切断するだけで動作周波数の規格範囲の両面から共振周波数を簡単に調整できる。
【００５２】
なお、前記第２調整用スイッチＳＣ１〜ＳＣｎは、調整用キャパシタＣ０〜Ｃｎを選択的にオフ状態にして機能停止させるものであるから、そのオフ状態を得るには、前述のような配線パターン層の切断による手法（第１手法）に代えて、調整用キャパシタＣ０〜Ｃｎ自身を選択的に取り除く手法（第２手法）を採用してもよい。従って、本発明では前記第２調整用スイッチＳＣ１〜ＳＣｎは、前記第１、第２手法を含むものとして定義する。
【００５３】
本発明は、更に、前述の一実施形態に係わるコイルアンテナ装置を組み込んだ非接触式電子カードを提供するものである。この場合、前記コイルアンテナ装置における絶縁基板２は、カード状或いはタグ状に形成され、実装されるＩＣチップ等の電子部品が過度に突出しないように、その表裏面全体が平坦化された形態とされる。
【００５４】
そして、前記絶縁基板２の両面には、カードの種類などが印刷された表面フィルム（図示せず）及び取り扱い説明文が印刷された裏面フィルム（図示せず）がそれぞれ貼着される。このようにして前記絶縁基板２及び表裏面フィルムがカード状収容体（図示せず）を構成し、前記コイルアンテナ装置は前記カード状収容体内に収容若しくは内蔵される。
【００５５】
なお、本発明の非接触式電子カードのカードという用語は、ユーザー要求に伴って、カード状、タグ状或いはリボン状などの様々な形状を含むものと定義する。
【００５６】
更に、本発明は、前述の一実施形態に係わるコイルアンテナ装置を組み込んだ携帯通信機器を提供するものである。この場合、前記コイルアンテナ装置は、例えば携帯電話機などの携帯通信機器の本体を構成する筐体内に収納される。ところで、前記一実施形態におけるコイルアンテナ装置のアンテナコイルＬ０は、印刷などにより薄層状に形成されているが、コイル状に巻回されたアンテナ線を用いて構成し、前記筐体のスペースに収納してもよい。
【００５７】
このような本発明の非接触式電子カード及び携帯通信機器は、いずれも前記一実施形態に係わるコイルアンテナ装置の場合と同様な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態のコイルアンテナ装置の回路構成を示す回路図である。
【図２】本発明の一実施形態のコイルアンテナ装置の構造を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態のコイルアンテナ装置における共振周波数の調整について説明するための分布図。
【図４】従来のコイルアンテナ装置における共振周波数の調整について説明するための分布図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 能動素子チップ
２ 絶縁基板
３ 第１配線層
４ 第２配線層
５ 第３配線層
Ｃ 共振回路用のキャパシタ
Ｃ０ 基準キャパシタ
Ｃ１〜Ｃｎ 調整用キャパシタ
Ｌ０ アンテナコイル
Ｌ１〜Ｌｍ 調整用インダクタ
ＳＬ１〜ＳＬｍ 第１調整用スイッチ
ＳＣ１〜ＳＣｎ 第２調整用スイッチ
Ｐ１ 第１端子（パッド）
Ｐ２ 第２端子（パッド）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルアンテナ装置、非接触式電子カード及び携帯通信機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触式ＩＣ電子カードと一般に称される非接触式電子カードは、電子マネー分野だけでなく乗車券などにも用いられ、その用途は益々拡大傾向にあり、例えば携帯電話機などの携帯通信機器にも応用され始めてきている。このような携帯通信は電磁誘導方式により行われ、その動作周波数は、通常、１３．５６ＭＨｚとされている。そのために、非接触式電子カードに用いられるアンテナ装置の共振周波数（ｆ（Ｈｚ）＝（１／２π）×（１／√（ＬＣ））は前記動作周波数に近い値となるように調整される。
【０００３】
しかしながら、非接触式電子カードに組み込まれるコイルやインダクタやキャパシタなどの構成部品の電気的特性のばらつきやカード毎の部品配置のずれなどがあるために、多量生産した非接触式電子カードの中には、その共振周波数が前記動作周波数の許容範囲から離脱するものがあり、このように離脱したものについては、前記許容範囲に収まるように共振周波数の調整が必要とされている。このような共振周波数の調整を可能とする非接触式ＩＣ電子カードに関する従来技術の一例としては、次の従来技術１及び従来技術２に示すようなものがある。
【０００４】
（従来技術１）：非接触式ＩＣ電子カードの共振回路に配置した複数の調整用コンデンサの一部を切断することにより、キャパシタンスＣによる共振周波数の調整を行うことが記載されている（特許文献１）。
【０００５】
ところで、前記動作周波数と同じ共振周波数をもつ非接触式電子カードを同一仕様下で多量生産しても、前述のような構成部品の特性のばらつき等により、共振周波数値にも製品毎にばらつきが生じ、製作過程中における中間製品の共振周波数に対応した数量分布は、一般的に図４（ａ）に示すような山形の分布線４１を呈する。
【０００６】
一方、中心線４２で示す通信機器の動作周波数に対して例えば±１５０ＫＨｚというようなユーザー規格の範囲４３（図中の中心線４２を挟む左右の範囲）が許容範囲（良品）として設定されている。そして、前記分布線４１の最大値が前記中心線４２に一致するような設計仕様で非接触式ＩＣカードを製作した場合、前記分布線４１の左右の裾部分４１ａ及び４１ｂに示されているように前記範囲４３からはみ出た規格外のものが発生する。
【０００７】
従来技術１によれば、前記共振周波数の調整は、キャパシタンスＣの低減により共振周波数を増加方向のみの一方向調整に限られるので、前記左側の裾部分４１ａのものは調整が可能で前記規格範囲４３内の良品に持ち込むことができるが、右側の裾部分４１ｂのものは調整不可能であり不良品となってしまう問題がある。
【０００８】
そこで、図４（ｂ）に示すように、前記分布線４１の最大値を中心線４２より左側にシフトさせた分布となるように、設計仕様の共振周波数を動作周波数よりも低めにして製作する場合がある。この場合、前記右側裾部分４１ｂのものは規格範囲４３内に含まれ、規格範囲４３の左側にはみ出た部分４１Ａのものは、キャパシタンスＣの低減による一方向調整により前記規格範囲４３内の良品にシフトさせることができる。その反面、前記はみ出し部分４１Ａにおける調整対象品数量が著しく多くなるので、調整対象品を一定調整幅毎にグループ分けして調整及び測定する作業を幾度も繰り返さなければならず、ＩＣカードの生産が繁雑であり、生産時間及び製造コストの増大化を招くという問題がある。
【０００９】
（従来技術２）：アンテナの一端に接続された長尺状の共通接続パッドの長手方向に沿って配列された複数の個別接続パッドを、アンテナの複数の中間端子部にそれぞれ接続し、前記複数の個別接続パッドから選択された一個別接続パッドと共通接続パッドにＩＣチップを実装することによって、インダクタンスによる共振周波数の調整を行うことが記載されている（特許文献２）。
【００１０】
この従来技術２では、ＩＣカードを量産する際に各ロット内においてインダクタンス特性の大きなばらつきが発生した場合などには、個々の共振周波数を予測できないことが起きて、ＩＣチップをどの位置の個別接続パッドに接続すればよいのか特定できなかったり、適切な共振周波数調整を行えなかったりする虞がある。また、共振周波数を知るためには、ＩＣチップを実装した上で測定しなければならず、測定結果が規定範囲から外れていた場合は、調整不可能となったりチップの実装し直しが生じるなどの問題がある。
【特許文献１】特開２００１− １０２６４号特許公開公報
【特許文献２】特開２００６−２１７１８５号特許公開公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するものであり、特に共振周波数調整の簡易化かつ確実化に好適なコイルアンテナ装置、非接触式電子カード及び携帯通信機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の本発明のコイルアンテナ装置は、第１及び第２端子間に接続されたＬＣ共振回路を有するコイルアンテナ装置であって、前記第１、第２端子間に直列接続されたアンテナコイル及び調整用インダクタと、前記調整用インダクタの両端に並列接続された第１調整用スイッチと、前記第１、第２端子間に接続された基準キャパシタと、前記基準キャパシタに並列接続された調整用キャパシタと、前記第１、第２端子間において前記調整用キャパシタに直列接続された第２調整用スイッチとを備えていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のコイルアンテナ装置において、基体としての絶縁基板と、前記絶縁基板の一部に設けられた前記第１、第２端子を構成する第１、第２パッドとを含み、前記アンテナコイルは前記絶縁基板の周辺に沿って配置され、前記調整用インダクタは前記絶縁基板上に設けられたインダクタパターン層からなり、前記第１及び第２調整用スイッチは前記絶縁基板上に設けられた配線パターン層からなることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載のコイルアンテナ装置において、前記アンテナコイルは、前記絶縁基板の周辺に沿って形成されたコイル状パターン層からなることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の本発明は、請求項１〜請求項３のうちいずれか１つに記載のコイルアンテナ装置において、前記第１、第２調整用スイッチをオン状態から選択的にオフ状態にし、前記インダクタのインダクタンスを増加して共振周波数を低減し、相互に並列接続された前記基準キャパシタ及び調整用キャパシタによるキャパシタンスを低減して共振周波数を増加することによって、調整された共振周波数を得ることができるようにしたことを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の本発明は、請求項４に記載のコイルアンテナ装置において、前記第１、第２調整用スイッチの選択的オフ状態は、選択された前記第１、第２調整用スイッチを構成する配線パターン層を切断することによって得られることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の本発明の非接触式電子カードは、前記第１、第２端子に接続された能動素子チップ及び請求項１〜請求項５のうちいずれか１つに記載のコイルアンテナ装置を、カード状収容体内に収納したことを特徴とする。
【００１８】
請求項７に記載の本発明の携帯通信機器は、請求項１〜請求項５のうちいずれか１つに記載の前記コイルアンテナ装置を携帯通信機器用筐体内に収納したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のコイルアンテナ装置、非接触式電子カード及び携帯通信機器は、調整用インダクタ及び調整用キャパシタの双方によって共振周波数を調整することができるために、多量生産における共振周波数の調整対象品数を最小限化して簡易にかつ確実にその共振周波数を規格範囲内に収めることができる。そして、本発明に係わるこれら製品の良品数量を確実に向上させるができ、その製造が簡素化されて生産時間及び製造コストを軽減できるという効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明のコイルアンテナ装置の一実施形態について図１〜図３を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係わるコイルアンテナ装置の回路図、図２は図１に示された回路をコイルアンテナ装置に組み込んだ構造を示す平面図、図３は前記一実施形態のコイルアンテナ装置の共振周波数の調整について説明するための分布図である。
【００２１】
まず、図１を参照して、本実施形態におけるＬＣ共振回路を有するコイルアンテナ装置の回路構成について説明すると、第１端子Ｐ１及び第２端子Ｐ２は、コイルアンテナ装置に実装される例えば半導体ＩＣやＬＳＩなどからなる能動素子チップ１に接続される。
【００２２】
そして、前記第１、第２端子Ｐ１、Ｐ２間には、アンテナコイルＬ０及び一連の複数の調整用インダクタＬ１〜Ｌｍが直列に接続されている。前記アンテナコイルＬ０のインダクタンスは例えば１．８μＨのものとし、前記調整用インダクタＬ１〜Ｌｍは必要に応じて１個だけ（ｍ＝１）の場合もあり得、個々の前記調整用インダクタＬ１〜ＬｍのアンテナコイルＬ０に対するインダクタンスの比率は例えば１／１００程度に設定されている。前記各調整用インダクタＬ１１〜Ｌ１ｍの各両端には、複数の第１調整用スイッチＳＬ１〜ＳＬｍがそれぞれ並列接続されている。
【００２３】
一方、前記第１、第２端子Ｐ１、Ｐ２間に接続された共振回路用のキャパシタＣは、前記アンテナコイルＬ０及び複数の調整用インダクタＬ１〜Ｌｍに対して並列接続されていて、相互に並列接続された基準キャパシタＣ０及び複数の調整用キャパシタＣ１〜Ｃｎによって構成されている。前記基準キャパシタＣ０は例えば６０ｐＦのものとし、前記調整用キャパシタＣ１〜Ｃｎは必要に応じて１個だけ（ｎ＝１）の場合もあり得、個々の調整用キャパシタＣ１〜Ｃｎの基準キャパシタＣ０に対するキャパシタンスの比率は例えば１／１００程度に設定されている。
【００２４】
前記各調整用キャパシタＣ１〜Ｃｎには、複数の第１調整用スイッチＳＣ１〜ＳＣｎがそれぞれ直列接続されている。前記第１調整用スイッチＳＣ１〜ＳＣｎは、図中では調整用キャパシタＣ１〜Ｃｎの上側に接続された状態で示されているが、前記第１、第２端子Ｐ１、Ｐ２間に直列接続されていればよく、調整用キャパシタＣ１〜Ｃｎの下側に接続するも自由である。
【００２５】
また、共振周波数の調整前の前記第１、第２調整用スイッチＳＬ１〜ＳＬｍ、ＳＣ１〜ＳＣｎはオン状態にあり、前記調整用キャパシタＣ１〜Ｃｎは作動可能状態に、前記調整用インダクタＬ１〜Ｌｍは作動不能状態にある。そこで、共振周波数の調整に当たって、インダクタンスを増加させる場合には、前記第１調整用スイッチＳＬ１〜ＳＬｍのうち少なくとも１つを選択的にオフ状態にして調整用インダクタＬ１〜Ｌｍのうち少なくとも１つを作動可能状態に切り換える（機能開始）。また、キャパシタンスを減少させる場合には、前記第２調整用スイッチＳＣ１〜ＳＣｎのうち少なくとも１つを選択的にオフ状態にして調整用キャパシタＣ１〜Ｃｎのうち少なくとも１つを作動不能状態に切り換える（機能停止）。
【００２６】
ところで、コイルアンテナ装置の共振周波数（ｆ（Ｈｚ）＝（１／２π）×（１／√（ＬＣ））は、この装置に適応する通信機器の動作周波数、例えば携帯通信機器に一般的に使用される１３．５６ＭＨｚに対応するように設定される。
【００２７】
そこで、設計仕様において、前記共振周波数を前記動作周波数に一致させる際には、前記基準キャパシタＣ０及び調整用キャパシタＣ１〜Ｃｎの並列接続構成からなる共振回路用のキャパシタＣのキャパシタンス値、及び前記アンテナコイルＬ０のインダクタンス値は、前述共振周波数１３．５６ＭＨｚとなるように予め設定されている。
【００２８】
このように設定されていても、量産されたコイルアンテナ装置は、実際には従来技術の説明において述べたように、図４（ａ）に示された分布線４１にみられるような規格外の共振周波数を含んだ分布をもつことが多い。その場合、前記第１及び第２調整用スイッチを操作すると、前記共振周波数を、調整用インダクタＬ１〜Ｌｍによるインダクタンスの増加によって低減したり、調整用キャパシタＣ１〜Ｃｎによるキャパシタンスの低減によって増加するよう、前記分布線の左右両面（側）から調整することができる。
【００２９】
次に、前記回路構成を備えたコイルアンテナ装置の構造の一実施例について、図２を参照して説明する。コイルアンテナ装置の構造上の基体となる絶縁基板２は、ここでは、長矩形のカード状に形成されていて、その上表面には、前記能動素子チップ１（図１参照）の実装予定位置に、前記第１及び第２端子を構成する第１及び第２パッド（端子）Ｐ１、Ｐ２が所定の間隔で配置されている。
【００３０】
前記絶縁基板２の周辺位置に配置されたアンテナコイルＬ０は、絶縁基板２の上表面の長矩形の周辺に沿った螺旋形状を有していて、その一端が前記第２パッド（端子）Ｐ２に接続され、他端が一連の調整用インダクタＬ１〜ＬｍのＬ１側の一端に接続されている。
【００３１】
一連の前記調整用インダクタＬ１〜Ｌｍは、例えばカーボンペーストをスクリーン印刷することによって前記絶縁基板２の一部上表面に形成された薄膜受動素子であり、例えばクランク蛇行状にパターンニングされたインダクタパターン層により形成されている。勿論、前記調整用インダクタはチップインダクタで構成してもよい。
【００３２】
また、一連の前記調整用インダクタＬ１〜ＬｍのＬｍ側他端は、前記絶縁基板２の上表面に形成された第１配線層３を通じて前記第１パッド（端子）Ｐ１に接続されている。個々の前記調整用インダクタＬ１、〜、Ｌｍ毎に、各インダクタの両端に並列接続された第１調整用スイッチＳＬ１〜ＳＬｍは、前記各調整インダクタ両端を電気的に短絡しオン状態にするように前記絶縁基板２の上表面に設けられた配線パターン層からなっている。前記配線パターン層は、前記調整用インダクタＬ１〜Ｌｍと平行な主幹部分と各インダクタの両端に延びる枝部を有する平面パターンとされている。
【００３３】
前記絶縁基板２の上表面に形成された第２配線層４は、前記第１配線層３に対して所定の間隔で平行する部分を有していて、その一端が前記第２パッド（端子）Ｐ２に接続されている。
【００３４】
そして、前記第１配線層３と第２配線層４との間に設けられた共振回路用のキャパシタＣは、前記絶縁基板２の上表面に並列して配置された基準キャパシタＣ０及び複数の調整用キャパシタＣ１〜Ｃｍで構成されている。これらのキャパシタＣ０〜Ｃｍは、例えば薄膜キャパシタチップを絶縁基板２上の配線ランド部（図示せず）への実装によって設けられている。
【００３５】
前記基準キャパシタＣ０は、共振回路用のキャパシタＣの主体部となっていて常に機能させるものであり、前記第１配線層３と第２配線層４との間に、第３配線層５によって接続されている。また、前記調整用キャパシタＣ１〜Ｃｍは、前記第１配線層３と第２配線層４との間に、第２調整用スイッチＳＣ１〜ＳＣｎをそれぞれ通じて接続されている。前記第２調整用スイッチＳＣ１〜ＳＣｎは、前記調整用キャパシタＣ１〜Ｃｍにそれぞれ直列接続されるように、前記絶縁基板２の上表面にパターンニング形成された配線パターン層からなっている。
【００３６】
ところで、前記キャパシタＣ０〜Ｃｍは、いずれも薄膜チップに限らず、前記絶縁基板２の厚さ方向の全部または一部をキャパシタ用の誘電体として利用し、厚さ方向にキャパシタ両電極を配置することによって内蔵形キャパシタとして構成することもできる。この場合は、図２に示された前記キャパシタＣ０〜Ｃｍは、各一方のキャパシタ電極を前記絶縁基板２の上表面側に配置し、各他方のキャパシタ電極を下面（裏面）側に配置することによって形成される。従って、前記第２配線層４は、図２に示された形態の代わりに前記絶縁基板２の下面（裏面）側に形成される。また、前記絶縁基板２の表面にキャパシタ両電極に相当する平行な電極パターン層を形成することによってキャパシタを構成してもよい。
【００３７】
なお、例えば前記アンテナコイルＬ０の一端と前記第２パッドＰ２との接続部分が前記アンテナコイルＬ０の一部と交差している場合のように、配線の交差箇所には、その絶縁性を保つために、一般的なジャンパー配線やプリント配線におけるスルーホール及びビアホールを利用した層間接続技術などを適用すればよい。また、調整用インダクタＬ１〜ＬｍやキャパシタＣ０〜Ｃｍや第１、第２端子Ｐ１、Ｐ２などの各要素の配置パターンは、図２に示す形態に限らず、用途に応じて他の形態とすることもできる。
【００３８】
前記第１、第２調整用スイッチＳＬ１〜ＳＬｍ、ＳＣ１〜ＳＣｎをオフ状態にするには、これらのスイッチＳＬ１〜ＳＬｍ、ＳＣ１〜ＳＣｎをそれぞれ構成する前記各配線パターン層を例えば機械的けがき或いはレーザカットなどの簡単な手段で切断すればよい。図２を参照すると、共振周波数の調整のために選択された例えば第１調整用スイッチＳＬ１及び第２調整用スイッチＳＣｎをオフ状態にするための切断箇所の一例が×印で示されている。
【００３９】
勿論、前記各配線パターン層の一部分を予め分断して、その部分に各スイッチに対応するヒューズ層を設けておき、通電溶断によって切断するなどの他の手段を用いてもよい。しかし、前記機械的けがき或いはレーザカットによる方が、パターン形成や切断作業が簡易であるので好ましい。
【００４０】
ここで、前記コイルアンテナ装置の構成材料などについて説明を加える。前記絶縁基板２としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を用い、前記各スイッチ用の配線パターン層や回路配線層３〜５及びアンテナコイルＬ０は、前記基板表面に、例えば銀ペーストなどのような導電性ペーストを所望のパーターンでスクリーン印刷することによって薄層状に形成することができる。
【００４１】
また、基材として銅張積層基板（ＣＣＬ）を用い、このＣＣＬの絶縁フィルムを前記絶縁基板２として適用し、その銅箔層に所望のパターンニングを施して前記各スイッチ用の配線パターン層や回路配線層３〜５及びアンテナコイルＬ０を形成してもよい。前記ＣＣＬは、コイルアンテナ装置の適用分野に応じてＦＰＣ／ＲＰＣタイプを適宜選択して採用すればよい。
【００４２】
次に、本発明の一実施形態に係わるコイルアンテナ装置の共振周波数の調整について、図３を参照して説明する。図３の横軸は共振周波数値を表し、縦軸は量産されたコイルアンテナ装置の共振周波数値に対応した数量分布を表している。
【００４３】
本実施形態に係わるコイルアンテナ装置においても、製作過程における多数の中間製品の共振周波数に対応する製品数量分布が、従来技術１の場合と同様に分布線１０で示すような山形を呈し、携帯通信機器の動作周波数１３．５６ＭＨｚに一致した中心線１１の左右に跨るユーザー規格範囲１２が例えば±１５０ＫＨｚの範囲として示されている。
【００４４】
そして、量産されるコイルアンテナ装置は、設計仕様として、その共振周波数が前記動作周波数に一致する（分布線１０の最大値と中心線１１が重なる）ように製作されている。しかしながら、前記分布線１０の左右の裾部分１０ａ及び１０ｂには、従来技術１の説明の場合と同様に、規格範囲１２からはみ出た規格外のものが発生することがある。
【００４５】
そこで、左側の裾部分１０ａに分布するコイルアンテナ装置については、前記第２調整用スイッチＳＣ１〜ＳＣｎを選択的にオフ状態にすることによってキャパシタＣのキャパシタンスを低減して、共振周波数を規格範囲１２内に増加方向にシフトさせる。
【００４６】
右側の裾部分１０ｂに分布するコイルアンテナ装置については、前記第１調整用スイッチＳＬ１〜ＳＬｍを選択的にオフ状態にすることによってアンテナコイルＬ０と一部の調整用インダクタとによるインダクタンスを増加して、共振周波数を規格範囲１２内に低減方向にシフトさせる。
【００４７】
このようにして、初期状態においては規格範囲外の不良品となっている左右の裾部分１０ａ及び４１ｂに分布していたコイルアンテナ装置の全てを調整対象として調整して規格範囲１２内（良品）に持ち込むことができる。この結果、規格範囲１２に該当するコイルアンテナ装置の数量が増加するので、その増加分が分布線１３（破線）で表現されている。この表現において、前記分布線１３は、前記裾部分１０ａ及び４１ｂに相当する増加分が存在することを増加分の面積としてとらえ、その曲線形状にこだわるものではない。
【００４８】
ところで、共振周波数の規格範囲１２が±１５０ＫＨｚの比較的広い範囲である場合は、１回の調整でシフトする量は例えば１００ＫＨｚ程度に大きなシフト量とすることができるので、調整用インダクタ及び調整用キャパシタは、シフト量１００ＫＨｚに相当するインダクタンス及びキャパシタンスをそれぞれ有する各１個づつとすることができる。このように１回のシフト量を、規格範囲１２に収まるようにして、できるだけ大きな量にした場合は、調整回数や調整用インダクタ及びキャパシタの部品点数を最小限にすることができる。
【００４９】
そして、前記規格範囲１２が±１５０ＫＨｚ以下の狭い範囲になるに従って１回の調整でのシフト量も小さく設定する必要があり、ユーザ側の前記規格範囲１２の設定幅の多様化要求に対応するために、調整用インダクタＬ１〜Ｌｍ及び調整用キャパシタＣ０〜Ｃｍは、様々なシフト量に対応して、インダクタンス及びキャパシタンスの大小関係が段階的に異なるものを組み込んでおくとよい。
【００５０】
また、前記シフト量が例えば５０ＫＨｚ以下の小さい量となるような調整用インダクタ及びキャパシタを組み合わせて設けておけば、規格範囲１２内の最外郭近傍に分布する既に良品であるコイルアンテナ装置に対しても調整を施すことによって、分布線１０の最大幅を規格範囲１２幅より小さくすることができる。即ち、分布線１０の尖鋭度を高めて動作周波数により近い共振周波数を有する品質の揃ったコイルアンテナ装置を提供することができる。規格範囲１２の両面（両側）からの調整が、このようにシフト量を考慮し、調整数が負担にならない狭い分布範囲のものについて行われると、動作周波数により近い品質の揃ったものが簡易かつ確実に得られるという利点がある。
【００５１】
以上のように、本実施形態に係わるコイルアンテナ装置にあっては、前記分布線１０の両面（両側）から周波数シフトの調整ができるので、多量生産における共振周波数の調整対象品数を最小限化して簡単かつ確実にその共振周波数を規格範囲内に収めることができる。そして、良品数量を確実に向上させるができ、その製造が簡素化されて生産時間及び製造コストを軽減できる。また、従来技術２におけるようなＩＣチップの実装後の調整不可能等の問題もなく、調整用スイッチの配線パターン層を切断するだけで動作周波数の規格範囲の両面から共振周波数を簡単に調整できる。
【００５２】
なお、前記第２調整用スイッチＳＣ１〜ＳＣｎは、調整用キャパシタＣ０〜Ｃｎを選択的にオフ状態にして機能停止させるものであるから、そのオフ状態を得るには、前述のような配線パターン層の切断による手法（第１手法）に代えて、調整用キャパシタＣ０〜Ｃｎ自身を選択的に取り除く手法（第２手法）を採用してもよい。従って、本発明では前記第２調整用スイッチＳＣ１〜ＳＣｎは、前記第１、第２手法を含むものとして定義する。
【００５３】
本発明は、更に、前述の一実施形態に係わるコイルアンテナ装置を組み込んだ非接触式電子カードを提供するものである。この場合、前記コイルアンテナ装置における絶縁基板２は、カード状或いはタグ状に形成され、実装されるＩＣチップ等の電子部品が過度に突出しないように、その表裏面全体が平坦化された形態とされる。
【００５４】
そして、前記絶縁基板２の両面には、カードの種類などが印刷された表面フィルム（図示せず）及び取り扱い説明文が印刷された裏面フィルム（図示せず）がそれぞれ貼着される。このようにして前記絶縁基板２及び表裏面フィルムがカード状収容体（図示せず）を構成し、前記コイルアンテナ装置は前記カード状収容体内に収容若しくは内蔵される。
【００５５】
なお、本発明の非接触式電子カードのカードという用語は、ユーザー要求に伴って、カード状、タグ状或いはリボン状などの様々な形状を含むものと定義する。
【００５６】
更に、本発明は、前述の一実施形態に係わるコイルアンテナ装置を組み込んだ携帯通信機器を提供するものである。この場合、前記コイルアンテナ装置は、例えば携帯電話機などの携帯通信機器の本体を構成する筐体内に収納される。ところで、前記一実施形態におけるコイルアンテナ装置のアンテナコイルＬ０は、印刷などにより薄層状に形成されているが、コイル状に巻回されたアンテナ線を用いて構成し、前記筐体のスペースに収納してもよい。
【００５７】
このような本発明の非接触式電子カード及び携帯通信機器は、いずれも前記一実施形態に係わるコイルアンテナ装置の場合と同様な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態のコイルアンテナ装置の回路構成を示す回路図である。
【図２】本発明の一実施形態のコイルアンテナ装置の構造を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態のコイルアンテナ装置における共振周波数の調整について説明するための分布図。
【図４】従来のコイルアンテナ装置における共振周波数の調整について説明するための分布図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 能動素子チップ
２ 絶縁基板
３ 第１配線層
４ 第２配線層
５ 第３配線層
Ｃ 共振回路用のキャパシタ
Ｃ０ 基準キャパシタ
Ｃ１〜Ｃｎ 調整用キャパシタ
Ｌ０ アンテナコイル
Ｌ１〜Ｌｍ 調整用インダクタ
ＳＬ１〜ＳＬｍ 第１調整用スイッチ
ＳＣ１〜ＳＣｎ 第２調整用スイッチ
Ｐ１ 第１端子（パッド）
Ｐ２ 第２端子（パッド）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２端子間に接続されたＬＣ共振回路を有するコイルアンテナ装置であって、前記第１、第２端子間に直列接続されたアンテナコイル及び調整用インダクタと、前記調整用インダクタの両端に並列接続された第１調整用スイッチと、前記第１、第２端子間に接続された基準キャパシタと、前記基準キャパシタに並列接続された調整用キャパシタと、前記第１、第２端子間において前記調整用キャパシタに直列接続された第２調整用スイッチとを備えていることを特徴とするコイルアンテナ装置。
【請求項２】
基体としての絶縁基板と、前記絶縁基板の一部に設けられた前記第１、第２端子を構成する第１、第２パッドとを含み、前記アンテナコイルは前記絶縁基板の周辺に沿って配置され、前記調整用インダクタは前記絶縁基板上に設けられたインダクタパターン層からなり、前記第１及び第２調整用スイッチは前記絶縁基板上に設けられた配線パターン層からなることを特徴とする請求項１に記載のコイルアンテナ装置。
【請求項３】
前記アンテナコイルは、前記絶縁基板の周辺に沿って形成されたコイル状パターン層からなることを特徴とする請求項２に記載のコイルアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１、第２調整用スイッチをオン状態から選択的にオフ状態にし、前記インダクタのインダクタンスを増加して共振周波数を低減し、相互に並列接続された前記基準キャパシタ及び調整用キャパシタによるキャパシタンスを低減して共振周波数を増加することによって、調整された共振周波数を得ることができるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか１つに記載のコイルアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１、第２調整用スイッチの選択的オフ状態は、選択された前記第１、第２調整用スイッチを構成する配線パターン層を切断することによって得られることを特徴とする請求項４に記載のコイルアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１、第２端子に接続された能動素子チップ及び請求項１〜請求項５のうちいずれか１つに記載のコイルアンテナ装置を、カード状収容体内に収納したことを特徴とする非接触式電子カード。
【請求項７】
請求項１〜請求項５のうちいずれか１つに記載の前記コイルアンテナ装置を携帯通信機器用筐体内に収納したことを特徴とする携帯通信機器。
【請求項１】
第１及び第２端子間に接続されたＬＣ共振回路を有するコイルアンテナ装置であって、前記第１、第２端子間に直列接続されたアンテナコイル及び調整用インダクタと、前記調整用インダクタの両端に並列接続された第１調整用スイッチと、前記第１、第２端子間に接続された基準キャパシタと、前記基準キャパシタに並列接続された調整用キャパシタと、前記第１、第２端子間において前記調整用キャパシタに直列接続された第２調整用スイッチとを備えていることを特徴とするコイルアンテナ装置。
【請求項２】
基体としての絶縁基板と、前記絶縁基板の一部に設けられた前記第１、第２端子を構成する第１、第２パッドとを含み、前記アンテナコイルは前記絶縁基板の周辺に沿って配置され、前記調整用インダクタは前記絶縁基板上に設けられたインダクタパターン層からなり、前記第１及び第２調整用スイッチは前記絶縁基板上に設けられた配線パターン層からなることを特徴とする請求項１に記載のコイルアンテナ装置。
【請求項３】
前記アンテナコイルは、前記絶縁基板の周辺に沿って形成されたコイル状パターン層からなることを特徴とする請求項２に記載のコイルアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１、第２調整用スイッチをオン状態から選択的にオフ状態にし、前記インダクタのインダクタンスを増加して共振周波数を低減し、相互に並列接続された前記基準キャパシタ及び調整用キャパシタによるキャパシタンスを低減して共振周波数を増加することによって、調整された共振周波数を得ることができるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか１つに記載のコイルアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１、第２調整用スイッチの選択的オフ状態は、選択された前記第１、第２調整用スイッチを構成する配線パターン層を切断することによって得られることを特徴とする請求項４に記載のコイルアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１、第２端子に接続された能動素子チップ及び請求項１〜請求項５のうちいずれか１つに記載のコイルアンテナ装置を、カード状収容体内に収納したことを特徴とする非接触式電子カード。
【請求項７】
請求項１〜請求項５のうちいずれか１つに記載の前記コイルアンテナ装置を携帯通信機器用筐体内に収納したことを特徴とする携帯通信機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２００７４８（Ｐ２００９−２００７４８Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３９２８７（Ｐ２００８−３９２８７）
【出願日】平成２０年２月２０日（２００８．２．２０）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２０日（２００８．２．２０）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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