無線通信モジュールおよび電気・電子機器
【課題】携帯機器端末などに内蔵される、安定した通信特性を有し、かつ低コストである無線通信モジュール、およびそれを備えた電気・電子機器を提供する。
【解決手段】無線通信モジュールは、ＩＣチップモジュールと、ＩＣチップモジュールに接続される導体を絶縁被覆した電線からなるループアンテナ部分と、電線をはめ込み保持するための溝を有する枠とから構成される。
【解決手段】無線通信モジュールは、ＩＣチップモジュールと、ＩＣチップモジュールに接続される導体を絶縁被覆した電線からなるループアンテナ部分と、電線をはめ込み保持するための溝を有する枠とから構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信モジュールおよびそれを実装した携帯端末など電気・電子機器に関するものであり、特に、電気・電子機器に実装した場合に、所望の通信特性を安定して発揮するだけでなく、機器の低コスト化に寄与できる無線通信モジュールおよびそれを内蔵した電気・電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＲＦＩＤ（Radio Frequency-Identification）回路を内蔵した非接触型ＩＣカード（以下、ＲＦＩＤカードと称す）が、使い易い、耐久性が高い、複数カードへの同時アクセスが可能、メンテナンス性が高いなどの特徴を活かし大きく普及している。ＲＦＩＤカードと非接触ＩＣカードリーダ／ライタ（以下、ＲＦＩＤカードリーダ／ライタ）との通信は、ＲＦＩＤカードリーダ／ライタから発信される電磁波によって行われる。ＲＦＩＤカードは、例えばＩＣチップと回路およびループアンテナを樹脂でラミネートした構造である。そのシステムの適用事例として、電子マネー、交通機関決済、社員証／会員証などの個人認証、カードキーなど多岐に渡っている。
【０００３】
また、ＲＦＩＤカードを内蔵した携帯電話端末が提供されており、携帯電話端末を用いることにより、例えば、店舗に設置されているカードリーダ／ライタとの間で精算を容易に行える。ＲＦＩＤカード内蔵携帯電話端末は、日本における主要携帯電話会社で採用が進んでいる。また、自販機やパソコンなどにもＲＦＩＤカードリーダ／ライタが搭載され始めており、ＲＦＩＤカードを内蔵した携帯機器端末の用途が大きく広がっている。
【０００４】
携帯電話など携帯機器端末へ実装されるＲＦＩＤカードには、主として(1)ラミネートによるカードタイプや(2)リジッド基板タイプ、(3)ＦＰＣ（フレキシブル基板）タイプがある（例えば、特許文献１，２，３）。図２は(1)ラミネートによるカードタイプの無線通信モジュールの概略図である。アンテナ回路２１とＩＣチップモジュール２２にプラスチックフィルムなどの絶縁フィルム２３を貼り合わせて形成される。図３は(2)リジット基板タイプの無線通信モジュールの概略図である。リジット基板２４の表面にＩＣチップモジュール２５を搭載するともに金属膜のアンテナ回路パターン２６を形成するものである。
【特許文献１】特開２００４−３０４６３４号公報
【特許文献２】特開２００５−２１７９４６号公報
【特許文献３】特開２００７−１１４９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
普及に伴い、ＲＦＩＤカードには低コスト化が要求されている。コスト面から(2)リジット基板タイプが主流になりつつある。しかしながら、(2)リジット基板タイプでもコスト的に十分とは言えず、更なる低コスト化が必要となっている。
【０００６】
そこで本発明の目的は、携帯機器端末などに内蔵される、安定した通信特性を有し、かつ低コストである無線通信モジュール、およびそれを備えた電気・電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の無線通信モジュールは、ＩＣチップモジュールとＩＣチップモジュールに接続される導体を絶縁被覆した電線からなるループアンテナ部分と、電線をはめ込み保持するＵ字状溝を有する枠を備えることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の電気・電子機器は上記無線通信モジュールを内蔵したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、ガラエポ基板による無線通信モジュールのさらなる低コスト化が実現できる。また、無線通信モジュールのループアンテナ部を電線にすることで生ずる問題点（電線の動き）を対策し、安定した通信特性を付与できる。その結果、それを実装する携帯機器等の電気・電子機器の低コスト化に貢献ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明では、リジット基板、例えばガラス繊維入りエポキシ樹脂（以下、ガラエポ基板と称す）におけるループアンテナパターン部分を、絶縁被覆した電線に置換したものを提案する。
【００１１】
但し、電線をループアンテナとしたガラエポ基板による無線通信モジュールは、アンテナの役目を果たす電線が柔軟で動き易いため、携帯電話の組み立て、輸送そして使用時にその部品（電池パックや基板など）と振動などで距離が変化し、アンテナ特性が不安定になる可能性がある。そこで、電線について、その動きをできるだけ抑える目的で短尺化することが考えられる。しかしその結果、ガラエポ基板にループアンテナ部分を一部回路形成する必要があり、電線を適用したコスト低減効果が十分得られないことが懸念される。
【００１２】
そこで本発明では、電線をＵ字状溝の枠に挿入して固定する構成を採用している。それにより電線の動きが防止できるため、基板の寸法を必要以上に大きくする必要がない。基板と枠は接着剤などで接着させる。また、電線によるアンテナ部分を挿入するＵ字状溝の構造は、実装する携帯機器端末構造に合わせて３次元的に自由に変化可能である。プラスチックの枠を製作し、それにワイヤを挿入する作業を加えても、本発明ではガラエポ基板が小さく済むため、結果としてコスト低減が図れる。加えて、電線を枠に入れることで機器構造設計の裕度が広がる、電線長のミスが軽減するなどの効果も現われる。
【００１３】
図１（ａ）は本発明の無線通信モジュール全体の概略図である。無線通信モジュール１はリジット基板部２と電線からなるループアンテナ部分３とから構成される。リジット基板部２は、リジット基板４と、リジット基板４表面に搭載されたＩＣチップモジュール５と、リジット基板４表面に形成されたループアンテナの一部を構成する回路パターン６とからなる。ＩＣチップモジュール５と回路パターン６は電気的に接続されるように配線されている。
【００１４】
本発明においてループアンテナ部分３は複数の電線７からなる。図１（ｂ）にループアンテナ部分３の断面図を示す。電線７は銅線などの導体８を絶縁層９により絶縁被覆したものである。本実施形態では４本の電線７を用いている。電線７の本数は適宜選択することができる。また、複数の電線７は撚り合わせても良い。電線７はＵ字溝状の枠１０にはめ込まれて保持される。電線７はリジット基板部４の回路パターン６と接続部１１において電気的に接続される。接続ははんだ接合により行われる。
【００１５】
Ｕ字状溝の枠１０の材質は、絶縁性の高い硬質のプラスチックで、かつ射出成形性の高いＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファィド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、そしてＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などとする。電線７とリジット基板部４をはんだ接合するため、枠１０は耐熱性の高いものが好ましい。尚、生産量が少なく、射出成形で製造するとコスト高になる場合など、その加工は状況に応じてフライス盤などを使った切削であってもよい。剛性の高いプラスチックの枠に電線を挿入することによって、アンテナ形状が安定維持され、上記不具合が大きく改善される。
【００１６】
従って、本発明は従来のガラエポ基板による無線通信モジュールと比較し、アンテナ特性を維持しつつ、低コスト化できる効果が得られる。
【００１７】
本発明は、無線通信モジュールのループアンテナに採用した電線をＵ字溝状の枠に挿入し固定した点に大きな特徴がある。重量面からＵ字溝状の枠が好ましいが、平板に切削機械等で溝を掘り電線を埋設する形式であっても構わない。
【００１８】
本発明の効果の検証のため、ループアンテナ部分を電線としたガラエポ基板による無線通信モジュールの製作し、従来のガラエポ基板による無線通信モジュールと性能及びコストの比較評価を実施した。
【００１９】
無線通信モジュールはＦｅｌｉＣａ（登録商標）タイプとし、アンテナ部分は４ループとし、３２ＡＷＧの電線で成形した。電線を挿入するＵ字状溝による枠はＰＰ（ポリプロピレン）から成るものを射出成形で製作した。
【００２０】
アンテナ部となる電線は４ループ分を撚り合せて一纏めに束ね、Ｕ字状溝の枠に挿入した。枠の肉厚は０．２ｍｍとした。モジュールに印加する電波はＦｅｌｉＣａの規格である１３．５６ＭＨｚとした。
【００２１】
上記モジュールを携帯電話に実装し評価した。その結果、本発明は従来技術と同等の通信特性を有しつつ、低価格で製作できることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の無線通信モジュールを示す図であり、（ａ）は全体の概略図、（ｂ）はＡＡ線断面図である。
【図２】ラミネートによるカードタイプ無線通信モジュールの概略図である。
【図３】リジッド基板タイプ無線通信モジュールの概略図である。
【符号の説明】
【００２３】
１ 無線通信モジュール
２ リジット基板部
３ ループアンテナ部分
４ リジット基板
５ ＩＣチップモジュール
６ 回路パターン
７ 電線
８ 導体
９ 絶縁層
１０ 枠
１１ 接続部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信モジュールおよびそれを実装した携帯端末など電気・電子機器に関するものであり、特に、電気・電子機器に実装した場合に、所望の通信特性を安定して発揮するだけでなく、機器の低コスト化に寄与できる無線通信モジュールおよびそれを内蔵した電気・電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＲＦＩＤ（Radio Frequency-Identification）回路を内蔵した非接触型ＩＣカード（以下、ＲＦＩＤカードと称す）が、使い易い、耐久性が高い、複数カードへの同時アクセスが可能、メンテナンス性が高いなどの特徴を活かし大きく普及している。ＲＦＩＤカードと非接触ＩＣカードリーダ／ライタ（以下、ＲＦＩＤカードリーダ／ライタ）との通信は、ＲＦＩＤカードリーダ／ライタから発信される電磁波によって行われる。ＲＦＩＤカードは、例えばＩＣチップと回路およびループアンテナを樹脂でラミネートした構造である。そのシステムの適用事例として、電子マネー、交通機関決済、社員証／会員証などの個人認証、カードキーなど多岐に渡っている。
【０００３】
また、ＲＦＩＤカードを内蔵した携帯電話端末が提供されており、携帯電話端末を用いることにより、例えば、店舗に設置されているカードリーダ／ライタとの間で精算を容易に行える。ＲＦＩＤカード内蔵携帯電話端末は、日本における主要携帯電話会社で採用が進んでいる。また、自販機やパソコンなどにもＲＦＩＤカードリーダ／ライタが搭載され始めており、ＲＦＩＤカードを内蔵した携帯機器端末の用途が大きく広がっている。
【０００４】
携帯電話など携帯機器端末へ実装されるＲＦＩＤカードには、主として(1)ラミネートによるカードタイプや(2)リジッド基板タイプ、(3)ＦＰＣ（フレキシブル基板）タイプがある（例えば、特許文献１，２，３）。図２は(1)ラミネートによるカードタイプの無線通信モジュールの概略図である。アンテナ回路２１とＩＣチップモジュール２２にプラスチックフィルムなどの絶縁フィルム２３を貼り合わせて形成される。図３は(2)リジット基板タイプの無線通信モジュールの概略図である。リジット基板２４の表面にＩＣチップモジュール２５を搭載するともに金属膜のアンテナ回路パターン２６を形成するものである。
【特許文献１】特開２００４−３０４６３４号公報
【特許文献２】特開２００５−２１７９４６号公報
【特許文献３】特開２００７−１１４９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
普及に伴い、ＲＦＩＤカードには低コスト化が要求されている。コスト面から(2)リジット基板タイプが主流になりつつある。しかしながら、(2)リジット基板タイプでもコスト的に十分とは言えず、更なる低コスト化が必要となっている。
【０００６】
そこで本発明の目的は、携帯機器端末などに内蔵される、安定した通信特性を有し、かつ低コストである無線通信モジュール、およびそれを備えた電気・電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の無線通信モジュールは、ＩＣチップモジュールとＩＣチップモジュールに接続される導体を絶縁被覆した電線からなるループアンテナ部分と、電線をはめ込み保持するＵ字状溝を有する枠を備えることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の電気・電子機器は上記無線通信モジュールを内蔵したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、ガラエポ基板による無線通信モジュールのさらなる低コスト化が実現できる。また、無線通信モジュールのループアンテナ部を電線にすることで生ずる問題点（電線の動き）を対策し、安定した通信特性を付与できる。その結果、それを実装する携帯機器等の電気・電子機器の低コスト化に貢献ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明では、リジット基板、例えばガラス繊維入りエポキシ樹脂（以下、ガラエポ基板と称す）におけるループアンテナパターン部分を、絶縁被覆した電線に置換したものを提案する。
【００１１】
但し、電線をループアンテナとしたガラエポ基板による無線通信モジュールは、アンテナの役目を果たす電線が柔軟で動き易いため、携帯電話の組み立て、輸送そして使用時にその部品（電池パックや基板など）と振動などで距離が変化し、アンテナ特性が不安定になる可能性がある。そこで、電線について、その動きをできるだけ抑える目的で短尺化することが考えられる。しかしその結果、ガラエポ基板にループアンテナ部分を一部回路形成する必要があり、電線を適用したコスト低減効果が十分得られないことが懸念される。
【００１２】
そこで本発明では、電線をＵ字状溝の枠に挿入して固定する構成を採用している。それにより電線の動きが防止できるため、基板の寸法を必要以上に大きくする必要がない。基板と枠は接着剤などで接着させる。また、電線によるアンテナ部分を挿入するＵ字状溝の構造は、実装する携帯機器端末構造に合わせて３次元的に自由に変化可能である。プラスチックの枠を製作し、それにワイヤを挿入する作業を加えても、本発明ではガラエポ基板が小さく済むため、結果としてコスト低減が図れる。加えて、電線を枠に入れることで機器構造設計の裕度が広がる、電線長のミスが軽減するなどの効果も現われる。
【００１３】
図１（ａ）は本発明の無線通信モジュール全体の概略図である。無線通信モジュール１はリジット基板部２と電線からなるループアンテナ部分３とから構成される。リジット基板部２は、リジット基板４と、リジット基板４表面に搭載されたＩＣチップモジュール５と、リジット基板４表面に形成されたループアンテナの一部を構成する回路パターン６とからなる。ＩＣチップモジュール５と回路パターン６は電気的に接続されるように配線されている。
【００１４】
本発明においてループアンテナ部分３は複数の電線７からなる。図１（ｂ）にループアンテナ部分３の断面図を示す。電線７は銅線などの導体８を絶縁層９により絶縁被覆したものである。本実施形態では４本の電線７を用いている。電線７の本数は適宜選択することができる。また、複数の電線７は撚り合わせても良い。電線７はＵ字溝状の枠１０にはめ込まれて保持される。電線７はリジット基板部４の回路パターン６と接続部１１において電気的に接続される。接続ははんだ接合により行われる。
【００１５】
Ｕ字状溝の枠１０の材質は、絶縁性の高い硬質のプラスチックで、かつ射出成形性の高いＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファィド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、そしてＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などとする。電線７とリジット基板部４をはんだ接合するため、枠１０は耐熱性の高いものが好ましい。尚、生産量が少なく、射出成形で製造するとコスト高になる場合など、その加工は状況に応じてフライス盤などを使った切削であってもよい。剛性の高いプラスチックの枠に電線を挿入することによって、アンテナ形状が安定維持され、上記不具合が大きく改善される。
【００１６】
従って、本発明は従来のガラエポ基板による無線通信モジュールと比較し、アンテナ特性を維持しつつ、低コスト化できる効果が得られる。
【００１７】
本発明は、無線通信モジュールのループアンテナに採用した電線をＵ字溝状の枠に挿入し固定した点に大きな特徴がある。重量面からＵ字溝状の枠が好ましいが、平板に切削機械等で溝を掘り電線を埋設する形式であっても構わない。
【００１８】
本発明の効果の検証のため、ループアンテナ部分を電線としたガラエポ基板による無線通信モジュールの製作し、従来のガラエポ基板による無線通信モジュールと性能及びコストの比較評価を実施した。
【００１９】
無線通信モジュールはＦｅｌｉＣａ（登録商標）タイプとし、アンテナ部分は４ループとし、３２ＡＷＧの電線で成形した。電線を挿入するＵ字状溝による枠はＰＰ（ポリプロピレン）から成るものを射出成形で製作した。
【００２０】
アンテナ部となる電線は４ループ分を撚り合せて一纏めに束ね、Ｕ字状溝の枠に挿入した。枠の肉厚は０．２ｍｍとした。モジュールに印加する電波はＦｅｌｉＣａの規格である１３．５６ＭＨｚとした。
【００２１】
上記モジュールを携帯電話に実装し評価した。その結果、本発明は従来技術と同等の通信特性を有しつつ、低価格で製作できることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の無線通信モジュールを示す図であり、（ａ）は全体の概略図、（ｂ）はＡＡ線断面図である。
【図２】ラミネートによるカードタイプ無線通信モジュールの概略図である。
【図３】リジッド基板タイプ無線通信モジュールの概略図である。
【符号の説明】
【００２３】
１ 無線通信モジュール
２ リジット基板部
３ ループアンテナ部分
４ リジット基板
５ ＩＣチップモジュール
６ 回路パターン
７ 電線
８ 導体
９ 絶縁層
１０ 枠
１１ 接続部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップモジュールと
前記ＩＣチップモジュールに接続される導体に絶縁被覆した電線からなるループアンテナ部分と、
前記電線をはめ込み保持するための溝を有する枠を備えることを特徴とする無線通信モジュール。
【請求項２】
前記ＩＣチップモジュールが搭載されるとともにループアンテナの一部の回路パターンが形成されたリジット基板部を備え、
前記回路パターンと前記電線からなるループアンテナ部分を接続した構成を特徴とする請求項１記載の無線通信モジュール。
【請求項３】
前記枠はＰＰ、ＰＰＳ、ＰＥＴ、ＰＢＴなどの絶縁性プラスチックからなることを特徴とする請求項１記載の無線通信モジュール。
【請求項４】
前記絶縁性プラスチックを射出成型や切削加工で製作することを特徴とする請求項３記載の無線通信モジュール。
【請求項５】
請求項１〜４いずれかに記載の無線通信モジュールを内蔵したことを特徴とする電気・電子機器。
【請求項１】
ＩＣチップモジュールと
前記ＩＣチップモジュールに接続される導体に絶縁被覆した電線からなるループアンテナ部分と、
前記電線をはめ込み保持するための溝を有する枠を備えることを特徴とする無線通信モジュール。
【請求項２】
前記ＩＣチップモジュールが搭載されるとともにループアンテナの一部の回路パターンが形成されたリジット基板部を備え、
前記回路パターンと前記電線からなるループアンテナ部分を接続した構成を特徴とする請求項１記載の無線通信モジュール。
【請求項３】
前記枠はＰＰ、ＰＰＳ、ＰＥＴ、ＰＢＴなどの絶縁性プラスチックからなることを特徴とする請求項１記載の無線通信モジュール。
【請求項４】
前記絶縁性プラスチックを射出成型や切削加工で製作することを特徴とする請求項３記載の無線通信モジュール。
【請求項５】
請求項１〜４いずれかに記載の無線通信モジュールを内蔵したことを特徴とする電気・電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１５４５４（Ｐ２００９−１５４５４Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７４３８２（Ｐ２００７−１７４３８２）
【出願日】平成１９年７月２日（２００７．７．２）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【出願人】（３０００５５７１９）日立電線ファインテック株式会社 (96)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２日（２００７．７．２）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【出願人】（３０００５５７１９）日立電線ファインテック株式会社 (96)
【Ｆターム（参考）】
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