非接触通信媒体
【課題】 小型でかつ周囲の影響を受けにくく、長い通信距離が確保できる非接触通信媒体を提供すること。
【解決手段】 多層構造を有し、外部の装置との間で電磁誘導を利用して情報の送受信を行う機能を有する非接触通信媒体であって、前記情報の送受信を制御する機能を有するＩＣと、そのＩＣに接続されたアンテナコイル２と、アンテナコイル２及びＩＣのいずれにも結線されていない共振コイル１と、共振コイル１に接続されたコンデンサと、磁性体３とを具備している。アンテナコイル２と、共振コイル１と、磁性体３とが、それぞれ別の層内に配置され、アンテナコイル２を有する層が、共振コイル１を有する層と磁性体３を有する層との間に配置され、アンテナコイル２と共振コイル１とが電磁的に結合している。
【解決手段】 多層構造を有し、外部の装置との間で電磁誘導を利用して情報の送受信を行う機能を有する非接触通信媒体であって、前記情報の送受信を制御する機能を有するＩＣと、そのＩＣに接続されたアンテナコイル２と、アンテナコイル２及びＩＣのいずれにも結線されていない共振コイル１と、共振コイル１に接続されたコンデンサと、磁性体３とを具備している。アンテナコイル２と、共振コイル１と、磁性体３とが、それぞれ別の層内に配置され、アンテナコイル２を有する層が、共振コイル１を有する層と磁性体３を有する層との間に配置され、アンテナコイル２と共振コイル１とが電磁的に結合している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのＩＣチップ、及びアンテナを有し、外部の装置との間で非接触で情報の送受信を行うことが可能な非接触通信媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報を記憶し、外部の装置との間で情報の送受信ができる非接触通信媒体は、情報の記憶と送受信を制御する機能を有するＩＣと、電磁波の送受信を行うアンテナとからなり、ＩＣカードやＩＣタグとして広く普及している。このような非接触通信媒体による個体識別技術は、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）と呼ばれ、電磁誘導や電波を介して通信が行われる。その通信の無線周波数としては、電磁誘導で通信を行う場合は１２５ｋＨｚ帯や１３．５６ＭＨｚ帯が使用され、電波で通信を行う場合は８００ＭＨｚ帯から１０００ＭＨｚ帯、２４００ＭＨｚ帯などを使用したものが多い。特に、電磁誘導で１３．５６ＭＨｚ帯を使用した非接触通信媒体は、電子マネーや交通乗車券などとして実用化されている。このような電磁誘導を利用したＲＦＩＤの技術の具体例が特許文献１などに開示されている。
【０００３】
図１１は従来の電磁誘導を利用した非接触通信媒体と外部の読取装置との間の通信の原理を説明する斜視図である。読取装置２００に設置されたアンテナコイル２０１に電流が流れることにより、磁界が発生する。その発生した磁束５０を介して、アンテナコイル２０１と非接触通信媒体１００に設置されたアンテナコイル１０１とが電磁誘導により結合し、読取装置２００から非接触通信媒体１００への非接触での電力供給が可能となる。さらに、読取装置２００のアンテナコイル２０１に流れる電流に変化を与えることで、磁界にも変化を与えることができるため、非接触通信媒体１００へ信号を送信することが可能となる。また、非接触通信媒体１００において、アンテナコイル１０１の負荷に変化を与えることにより、読取装置２００のアンテナコイル２０１の負荷も変化するため、読取装置２００でその負荷変動を検知することにより、非接触通信媒体１００からの信号を受信することが出来る。
【０００４】
このような電磁誘導を利用した非接触通信媒体においては、上述のように磁界を介しての通信となるため、周囲に金属が存在することにより通信が乱れるという問題がある。そこで非接触通信媒体に磁性体を組み合わせることによりこの問題を解決しようとする試みもなされており、このような技術の一例が特許文献２に開示されている。
【０００５】
従来の非接触通信媒体は、たとえば、フィルム上に接着した金属箔をエッチングすることによりアンテナが形成されたアンテナシート上に、ＩＣチップを接着剤で固定して電気的に接続し、そのアンテナシートの両面に樹脂シートを接着して型抜きするなどの方法で製造される。また、近年では、携帯端末にアンテナと非接触通信用のＩＣチップを搭載し、携帯端末自体を非接触通信媒体として機能させる技術も実現されている。この技術を用いれば、携帯端末内にあらかじめ複数のアプリケーションを搭載したり、通信回線を通じて新しいアプリケーションをダウンロードしたりすることによって、１つの携帯端末を複数の通信媒体のように機能させることが可能になる。
【０００６】
一方、非接触通信では、その電力供給能力や通信速度に制限があるため、より高速の通信が求められる場合や、ＩＣを動作させるためにより大きな電力を必要とするような場合には、接触通信のための外部端子を設けた接触型の通信媒体が採用される。たとえば、セキュリティのため高度な暗号化を必要とする場合などにこのような接触型の通信媒体が使用され、金融機関のキャッシュカードやクレジットカードなどに採用されている。また、近年の携帯端末にはＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｆｙ Ｍｏｄｕｌｅ）カードと呼ばれる小型の接触通信媒体が搭載されており、ＳＩＭカード内のメモリに保持した番号により、通信事業者が加入者情報の識別をしている。非接触通信媒体には、上述のような接触通信用の外部端子を併せ持つものも存在しており、特許文献３などに開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−２５６０８９号公報
【特許文献２】特開平８−１６７４５号公報
【特許文献３】特開昭６０−１７９８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、電磁誘導により通信を行う非接触通信媒体は、媒体の周囲の環境によってその通信性能が影響を受け、特に金属が近づくと、通信距離が極端に短くなったり、もしくは通信できなくなってしまうという問題がある。さらに、アンテナの大きさが小さくなるにしたがって通信距離が短くなってしまうという問題もある。たとえば、電磁誘導を利用する場合、その通信は磁界を介して行われ、金属は磁界を妨げるため、アンテナと金属が密着すると通信はほとんど不可能となる。また、発生する磁界の強さはアンテナの大きさに依存するため、一般に用いられるＩＣカードのサイズに比して媒体のサイズを大幅に小さくした場合にも、通信距離は著しく短くなってしまう。一方、非接触通信媒体に対しては、小型化の要求や、装置の内部などの金属が多い環境で使用したいという要求がある。また、ＳＩＭカードに適用する場合には、接触通信用の外部端子がアンテナに近接して配置されることとなる。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、小型でかつ周囲の影響を受けにくく、長い通信距離を確保できる非接触通信媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明による非接触通信媒体は、多層構造を有し、外部の装置との間で電磁誘導を利用して情報の送受信を行う機能を有する非接触通信媒体であって、前記情報の送受信を制御する機能を有するＩＣと、前記ＩＣに接続されたアンテナコイルと、前記アンテナコイル及び前記ＩＣのいずれにも結線されていない共振コイルと、前記共振コイルに接続されたコンデンサと、磁性体とを具備し、前記アンテナコイルと、前記共振コイルと、前記磁性体とが、それぞれ別の層内に配置され、前記アンテナコイルを有する層が、前記共振コイルを有する層と前記磁性体を有する層との間に配置され、前記アンテナコイルと前記共振コイルとが電磁的に結合していることを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記ＩＣの内部または外部の少なくとも一方に前記アンテナコイルに接続されたコンデンサを有し、前記共振コイルと前記共振コイルに接続されたコンデンサにより構成される共振回路の共振周波数が、前記アンテナコイルと前記ＩＣの内部または外部のコンデンサにより構成される共振回路の共振周波数より低いことが望ましい。
【００１２】
また、前記共振コイルの外形の最大寸法及び最小寸法は、それぞれ前記アンテナコイルの外形の最大寸法及び最小寸法のそれぞれ９０％〜１１０％であってもよい。
【００１３】
また、前記アンテナコイルと前記共振コイルは、多層の導体層を有する基板のそれぞれ異なる導体層に形成されていてもよい。または、前記共振コイルと前記アンテナコイルとが、フレキシブルな基板に並置されて形成され、前記フレキシブルな基板を前記共振コイルと前記アンテナコイルとの間で折り曲げることにより、前記共振コイルと前記アンテナコイルとが互いに隣接する層に配置されていてもよい。
【００１４】
ここで、全体の厚さが０．８４ｍｍ以下であることが望ましい。
【００１５】
また、外部端子を有し、前記外部端子への接触により外部の装置との間で情報の送受信を行う機能を有していてもよく、さらに、ＳＩＭカードとしての機能を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
上記のように、本発明の非接触通信媒体は、磁性体、アンテナコイル、共振コイルをこの順にそれぞれ別の層に配置することにより、磁性体によって磁性体の外側にある金属が磁性体の内側のアンテナコイルに及ぼす影響を抑制し、さらに、共振コイルと共振コイルに接続されたコンデンサによる共振回路に磁界エネルギーを一度滞留させ、それとアンテナコイルを結合させることによって発生する磁界を強め、通信距離を拡大させる効果を有している。
【００１７】
さらに、共振コイルと共振コイルに接続されたコンデンサにより構成される共振回路の共振周波数が、アンテナコイルとＩＣの内部または外部のコンデンサにより構成される共振回路の共振周波数より低くなるようにすることにより、通信距離をより長くすることができる。
【００１８】
また、非接触通信媒体を小型化する場合、その通信距離を最大化するためにはアンテナコイルは可能な限り大きくした方がよく、同様に共振コイルも可能な限り大きくした方がより高いＱ値が得られること、さらに、アンテナコイルと共振コイルの結合を強くするためにもアンテナコイルと共振コイルは同様な形状であることが望ましいことから、アンテナコイルと共振コイルの外形はほぼ同じ寸法であることが望ましい。詳しくは、共振コイルの外形の最大寸法及び最小寸法は、それぞれアンテナコイルの外形の最大寸法及び最小寸法のそれぞれ９０〜１１０％であることが望ましい。
【００１９】
本発明による非接触通信媒体の製造方法を考える場合、アンテナコイルと共振コイルとが隣り合う層に配置されているので、それらを１つの多層基板内で形成することにより、製造の簡略化が図れる。また、１枚のフレキシブルな基板にアンテナコイルと共振コイルとを形成し、それを折り曲げることによりそれらを隣り合う層に配置でき、これによっても製造の簡略化が可能である。
【００２０】
本発明による非接触通信媒体では、外部の金属の影響を抑制しているため、たとえば接触通信用の外部端子を有する場合でも、その外部端子を磁性体の外側に配置することにより、その金属部分の影響を受けにくくすることができる。また非接触通信媒体を装置内に搭載する場合、その装置内の他の回路による影響を抑制できる。たとえば携帯端末に用いられているＳＩＭカード等に本発明を適用することにより、非接触通信機能を併せ持つＳＩＭカードが得られる。
【００２１】
以上のように、本発明によれば、小型でかつ周囲の影響を受けにくく、長い通信距離を確保できる非接触通信媒体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による非接触通信媒体の原理を説明するために示す模式的な断面図。
【図２】磁性体がない場合の磁束の変化を模式的に示す断面図。
【図３】本発明の実施例１の非接触通信媒体における多層構造の全体構成を示す斜視図。
【図４】本発明の実施例１の非接触通信媒体における共振コイルを有する層の斜視図。
【図５】本発明の実施例１の非接触通信媒体におけるアンテナコイルを有する層の斜視図。
【図６】本発明の実施例１の非接触通信媒体における磁性体の斜視図。
【図７】本発明の実施例１の非接触通信媒体におけるアンテナコイルによる共振回路の共振周波数と通信距離との関係を、共振コイルによる共振回路の共振周波数をパラメータとして示す図。
【図８】本発明の実施例２の非接触通信媒体におけるアンテナコイルを有する層と共振コイルを有する層の模式的な断面図。
【図９】本発明の実施例３の非接触通信媒体におけるアンテナコイルを有する層と共振コイルを有する層の模式的な断面図。
【図１０】本発明の実施例４の非接触通信媒体の分解斜視図。
【図１１】従来の電磁誘導を利用した非接触通信媒体と外部の読取装置との間の通信の原理を説明する斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明による非接触通信媒体の原理を説明するために示す模式的な断面図である。図１においてはＩＣと共振コイルに接続されたコンデンサは省略して示しているが、図１のように、本発明の非接触通信媒体は、多層構造を有し、外部の装置との間で電磁誘導を利用して情報の送受信を行う機能を有する非接触通信媒体であって、前記情報の送受信を制御する機能を有するＩＣと、そのＩＣに接続されたアンテナコイル２と、アンテナコイル２及びＩＣのいずれにも結線されていない共振コイル１と、共振コイル１に接続されたコンデンサと、磁性体３とを具備している。アンテナコイル２と、共振コイル１と、磁性体３とが、それぞれ別の層内に配置され、アンテナコイル２を有する層が、共振コイル１を有する層と磁性体３を有する層との間に配置され、アンテナコイル２と共振コイル１とが電磁的に結合している。なお、図１においては、磁性体３の外側に金属体４０が近接して存在する場合を示している。
【００２５】
図１において、共振コイル１が外部の読取装置と結合し、さらにアンテナコイル２がその共振コイル１と結合することによって、単にアンテナコイル２のみが読取装置と結合するよりも高い効率が得られる、すなわち通信距離が伸びるという効果がある。このような技術として、多段ループアンテナなどが知られているが、多段ループアンテナの場合、各段のループアンテナ間の距離は約１／４波長必要である。一方、本発明では、アンテナコイル２と共振コイル１間は、ほぼ密着していても効果があり、薄型化が可能となる。共振コイル１の作製方法としては、銅線を基材に埋めこんで形成する方法や基材上に金属箔を接着した後エッチングによって形成する方法がある。さらに、基材に導電性ペーストを印刷して形成してもよい。エッチングや印刷によって形成する場合、コイルの始点と終点を結線するためにコイル上を跨いで配線する場合は、基材の裏面にその配線部分を形成し、表面と裏面間はスルーホールや超音波かしめ等の方法で電気的に接続される。または、コイル上の配線部分の表面に絶縁性のレジストを設置した後、その上に配線を印刷してもよい。アンテナコイル２も共振コイル１と同様な作製方法で実現できる。
【００２６】
本発明の非接触通信媒体では、磁性体３によって、その外側の金属の影響を抑制することが出来る。図１に示すように、金属体４０が近接して置かれた場合でも、磁性体３があることにより、磁性体３内に磁路が生じるため、金属体４０に入射する磁束が減り、結果として磁界強度の劣化を抑制できる。図２は磁性体がない場合の磁束の変化を模式的に示す断面図である。共振コイル１及びアンテナコイル２により発生した磁界の磁束５０が金属体４０にぶつかった場合、図２に示すように、金属体４０上に渦電流５１が発生し、熱となってエネルギーが消費されるため、磁束５０の強度が弱くなってしまう。
【００２７】
上述のように、本発明においては磁性体３があることにより磁界強度の劣化を抑制でき、この効果はアンテナコイル２と共振コイル１の両方に良好な作用をもたらすため、通信距離を伸張させる効果はより高まる。磁性体３としては、フェライトや可撓性のある磁性シートなどが使用できる。磁性体３は、コイルに電流が流れることによって生じる磁界に作用するため、コイル線の直下にある場合に最も大きい効果が得られる。よって、磁性体３の中央部分など、コイル線の直下以外の部分に穴を開けても磁束の劣化抑制の効果は保存されるので、その穴の部分にＩＣや他の構成部品を配置することによって、媒体の厚みを小さくすることもできる。これにより、一般的に使用されている基板部材を用いても媒体の厚みを抑えることができ、たとえばＩＳＯ／ＩＥＣ ７８１０で規定されているＩＣカードの厚さ０．６８ｍｍ以上０．８４ｍｍ以下の規格を満たすことができる。
【００２８】
以上のように、本発明により、それぞれ別の層内に配置された、磁性体、アンテナコイル、共振コイルなどを具備することにより、小型でかつ周囲の影響を受けにくく、長い通信距離を確保できる非接触通信媒体が得られる。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００３０】
先ず、本発明による非接触通信媒体の実施例１について説明する。図３は、本発明の実施例１の非接触通信媒体における多層構造の全体構成を示す斜視図である。図４は本発明の実施例１の非接触通信媒体における共振コイルを有する層の斜視図、図５は本発明の実施例１の非接触通信媒体におけるアンテナコイルを有する層の斜視図、図６は本発明の実施例１の非接触通信媒体における磁性体の斜視図である。図３のように、実施例１では、共振コイルを有する層１０、アンテナコイルを有する層２０、磁性体３０がこの順に積層されて構成されている。図４及び図５において、共振コイル１１及びアンテナコイル２１は、それぞれ、ポリイミドフィルムからなる基材１３及び２３の両面に接着された銅箔をエッチングして形成した。基材１３及び２３の厚みは５０μｍ、大きさは３０×４０ｍｍであり、銅箔の厚みは３０μｍである。共振コイル１１のターン数は２ターン、アンテナコイル２１のターン数は２ターンである。共振コイル１１には、容量２００ｐＦのセラミックコンデンサ１２を半田付けにより接続し、共振回路を形成する。一方、アンテナコイル２１を設置した基材２３には、アンテナコイル２１と接続される通信制御用のＩＣ２２を設置する。ＩＣ２２は、ＩＳＯ／ＩＥＣ １４４４３ Ｔｙｐｅ−Ａで規定される通信規約に準拠した２ｍｍ角のチップのＩＣを採用し、アンテナコイル２１とはフリップチップ実装によって接続した。通信に使用する無線周波数は１３．５６ＭＨｚである。図６において、磁性体３０としては厚み２００μｍ、比透磁率８０のフェライト板を採用した。磁性体３０には４ｍｍ角の穴３１を開け、アンテナコイル用の基材２３と磁性体３０を貼り合わせた際に、ＩＣ２２が穴３１に入ることにより、全体の厚みを抑制し、突起部の無い構造とした。アンテナコイル用の基材２３（図５）と磁性体３０との貼り合わせ、及びアンテナコイル用の基材２３と共振コイル用の基材１３（図４）の貼り合わせには、厚み５０μｍの両面テープを使用した。さらに、この磁性体３０の下には厚み１５０μｍの両面テープ（図示せず）と厚み１００μｍの剥離紙６０（図３）を設置し、実施例１の非接触通信媒体を物品に貼り付けて使用できるようにした。剥離紙６０を加えた実施例１の非接触通信媒体の全体の厚さは約０．７ｍｍとなった。
【００３１】
実施例１の非接触通信媒体と従来の非接触通信媒体とを、電子機器の組み立てラインにおいて部品に貼り付けて使用し、製造管理用途における比較評価を行った。従来の非接触通信媒体は、その部品が組み立てられて電子機器のケースの中に入ってしまうと、機器内部の金属の影響と、部品からケースまでに１０ｍｍ以上の距離が生じるために読み取りができなかった。一方、実施例１の非接触通信媒体は、機器を組み立てた後もケースの外側からの読み取りが可能であり、組み立て後の部品トレース管理が可能となった。
【００３２】
また、本発明では、ＩＣの内部または外部の少なくとも一方にアンテナコイルに接続されたコンデンサを有する。図７は、本発明の実施例１の非接触通信媒体におけるアンテナコイルとそれに接続されたコンデンサにより構成される共振回路の共振周波数と通信距離との関係を、共振コイルと共振コイルに接続されたコンデンサにより構成される共振回路の共振周波数をパラメータとして示す図である。なお、図７においては、共振コイルによる共振回路がない場合の結果も合わせて示している。実施例１においては、通信に使用する無線周波数１３．５６ＭＨｚに対して、アンテナコイルによる共振回路の共振周波数が２１ＭＨｚ、共振コイルによる共振回路の共振周波数が１５ＭＨｚのときに最も長い通信距離が得られた。図７において、共振コイルによる共振回路を設置した場合は、共振コイルによる共振回路の共振周波数が２０ＭＨｚの場合を除いて、共振コイルがない従来の非接触通信媒体の場合よりも長い通信距離が得られている。さらに、共振コイルによる共振回路の共振周波数とアンテナコイルによる共振回路の共振周波数が、無線周波数より高く、かつ、共振コイルによる共振回路の共振周波数がアンテナコイルによる共振回路の共振周波数より低いときに、通信距離を伸張する上でより大きな効果が得られることを見出した。
【００３３】
なお、実施例１に係る非接触通信媒体において、図４及び図５のような共振コイル１１やアンテナコイル２１は、先に述べたような銅線や導電ペーストの印刷などの方法によっても形成できる。基材１３及び２３の材料としては、ガラスエポキシ基板や、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなども採用できる。さらに、図６のような磁性体３０としては、軟磁性材料を樹脂と混合して作製した磁性体も採用できる。
【００３４】
次に、本発明による非接触通信媒体の実施例２について説明する。図８は、本発明の実施例２の非接触通信媒体におけるアンテナコイルを有する層と共振コイルを有する層の模式的な断面図である。図８において、共振コイル１１１及びアンテナコイル１２１は、ガラスエポキシからなる２層の基材層とそれらの層の表面及び間に配置された３層の金属層とからなる１枚の基板内に形成されている。共振コイル１１１は、基材１１３の表面にコイルパターンが形成され、アンテナコイル１２１は基材１２３の表面にコイルパターンが形成されている。共振コイル１１１及びアンテナコイル１２１は、コイルパターンの始点と終点を最終的に短絡する必要があるため、基材１１３と基材１２３の間の金属層に短絡用電極７１を形成し、スルーホール７０を介してそれぞれの基材の表面と裏面とを接続することで短絡している。この場合、図８のように、共振コイル１１１とアンテナコイル１２１のそれぞれの短絡用電極７１が重ならないように配置をすることで、共振コイル１１１とアンテナコイル１２１で短絡用の金属層を共用し、１枚の基板内で共振コイル１１１とアンテナコイル１２１の両方を実現している。なお、磁性体はアンテナコイル１２１が設置された基材１２３の下側に配置される。
【００３５】
図９は、本発明の実施例３の非接触通信媒体におけるアンテナコイルを有する層と共振コイルを有する層の模式的な断面図である。実施例３においては、共振コイル１１１及びアンテナコイル１２１を１枚のＰＥＴフィルムからなる基材４３上に並置して形成し、その後、基材４３を共振コイル１１１とアンテナコイル１２１の間で折り曲げることにより、共振コイル１１１とアンテナコイル１２１を隣り合う層に配置する構造を実現したものである。この方法によれば、必要な基材を減らすことが可能となり、また共振コイル１１１と接続されるセラミックコンデンサ１２と、アンテナコイル１２１に接続されるＩＣ２２を同じ面に設置することができるため、自動マウント機でセラミックコンデンサ１２とＩＣ２２を設置する際に、工程時間を短縮できるなどの利点がある。
【００３６】
図１０は、本発明の実施例４の非接触通信媒体の分解斜視図である。実施例４は外部の装置との間で接触通信を行う機能も有しており、そのための外部端子を有する非接触通信媒体である。図１０において、実施例４は、共振コイルを有する層２１０、アンテナコイルを有する層２２０、磁性体２３０に加えて、裏面に接触通信用の外部端子８１を設置した基板８０から構成されている。基板８０は基材８３上に、アンテナコイル２２１と接続される非接触通信用のＩＣ２２と、接触通信用の外部端子８１に接続される接触通信用のＩＣ２４とを設置している。外部端子８１は、基材８３のＩＣの実装面の裏面に形成される。磁性体２３０の中央には穴２３１を設け、２つのＩＣと磁性体２３０とが物理的に干渉しないように配置されている。また、アンテナコイル２２１が設けられた基材２２３には、接続用電極７２が形成され、基材８０上に設置した接続ピン７３と接触することにより、アンテナコイル２２１が非接触通信用のＩＣ２２と電気的に接続される。なお、アンテナコイル２２１とＩＣ２２の接続は、アンテナコイル用の基材２２３にタブ状の端子部を形成し、これを基板８０の部分で折り曲げて半田付け等の手段により接続してもよい。共振コイル２１１は基材２１３上に実施例１の共振コイルと同様な方法で形成されている。
【００３７】
実施例４の非接触通信媒体において、接触通信用のＩＣ２４としてＳＩＭカードの機能を有するＩＣを搭載し、携帯電話用のＳＩＭカードとして使用可能とした。この場合、上記のように構成した非接触通信媒体をプラスチックからなるケース９０に封止した。これを携帯電話に搭載した状態で、外部の読取装置との間で通信が可能であることを確認し、その通信距離は３０ｍｍであった。
【００３８】
以上のように、本発明の非接触通信媒体は、たとえば小型の金属製品に貼付して物品管理に利用することが可能になり、また、非接触通信機能を持つＳＩＭカード等にも利用できる。
【００３９】
なお、本発明の非接触通信媒体は、上記の実施例に示したものに限定されるものではないことはいうまでもなく、目的や用途に応じて設計変更可能である。例えば、アンテナコイルや共振コイルの形状、各層内での配置、それを搭載する基材の形状や材料、磁性体の形状や材料などは任意に設計変更可能である。また、実施例に記載した部材以外の部品や部材を、必要とする機能、性能、用途に応じて追加することも可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１、１１、１１１、２１１ 共振コイル
２、２１，１０１，１０２、１２１、２０１、２２１ アンテナコイル
３、３０、２３０ 磁性体
１０、２１０ 共振コイルを有する層
１２ セラミックコンデンサ
１３、２３、３３、４３、８３、１１３、１２３、２１３、２２３ 基材
２０、２２０ アンテナコイルを有する層
２２、２４ ＩＣ
３１、２３１ 穴
４０ 金属体
５０ 磁束
５１ 渦電流
６０ 剥離紙
７０ スルーホール
７１ 短絡用電極
７２ 接続用電極
７３ 接続ピン
８０ 基板
８１ 外部端子
９０ ケース
１００ 非接触通信媒体
２００ 読取装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのＩＣチップ、及びアンテナを有し、外部の装置との間で非接触で情報の送受信を行うことが可能な非接触通信媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報を記憶し、外部の装置との間で情報の送受信ができる非接触通信媒体は、情報の記憶と送受信を制御する機能を有するＩＣと、電磁波の送受信を行うアンテナとからなり、ＩＣカードやＩＣタグとして広く普及している。このような非接触通信媒体による個体識別技術は、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）と呼ばれ、電磁誘導や電波を介して通信が行われる。その通信の無線周波数としては、電磁誘導で通信を行う場合は１２５ｋＨｚ帯や１３．５６ＭＨｚ帯が使用され、電波で通信を行う場合は８００ＭＨｚ帯から１０００ＭＨｚ帯、２４００ＭＨｚ帯などを使用したものが多い。特に、電磁誘導で１３．５６ＭＨｚ帯を使用した非接触通信媒体は、電子マネーや交通乗車券などとして実用化されている。このような電磁誘導を利用したＲＦＩＤの技術の具体例が特許文献１などに開示されている。
【０００３】
図１１は従来の電磁誘導を利用した非接触通信媒体と外部の読取装置との間の通信の原理を説明する斜視図である。読取装置２００に設置されたアンテナコイル２０１に電流が流れることにより、磁界が発生する。その発生した磁束５０を介して、アンテナコイル２０１と非接触通信媒体１００に設置されたアンテナコイル１０１とが電磁誘導により結合し、読取装置２００から非接触通信媒体１００への非接触での電力供給が可能となる。さらに、読取装置２００のアンテナコイル２０１に流れる電流に変化を与えることで、磁界にも変化を与えることができるため、非接触通信媒体１００へ信号を送信することが可能となる。また、非接触通信媒体１００において、アンテナコイル１０１の負荷に変化を与えることにより、読取装置２００のアンテナコイル２０１の負荷も変化するため、読取装置２００でその負荷変動を検知することにより、非接触通信媒体１００からの信号を受信することが出来る。
【０００４】
このような電磁誘導を利用した非接触通信媒体においては、上述のように磁界を介しての通信となるため、周囲に金属が存在することにより通信が乱れるという問題がある。そこで非接触通信媒体に磁性体を組み合わせることによりこの問題を解決しようとする試みもなされており、このような技術の一例が特許文献２に開示されている。
【０００５】
従来の非接触通信媒体は、たとえば、フィルム上に接着した金属箔をエッチングすることによりアンテナが形成されたアンテナシート上に、ＩＣチップを接着剤で固定して電気的に接続し、そのアンテナシートの両面に樹脂シートを接着して型抜きするなどの方法で製造される。また、近年では、携帯端末にアンテナと非接触通信用のＩＣチップを搭載し、携帯端末自体を非接触通信媒体として機能させる技術も実現されている。この技術を用いれば、携帯端末内にあらかじめ複数のアプリケーションを搭載したり、通信回線を通じて新しいアプリケーションをダウンロードしたりすることによって、１つの携帯端末を複数の通信媒体のように機能させることが可能になる。
【０００６】
一方、非接触通信では、その電力供給能力や通信速度に制限があるため、より高速の通信が求められる場合や、ＩＣを動作させるためにより大きな電力を必要とするような場合には、接触通信のための外部端子を設けた接触型の通信媒体が採用される。たとえば、セキュリティのため高度な暗号化を必要とする場合などにこのような接触型の通信媒体が使用され、金融機関のキャッシュカードやクレジットカードなどに採用されている。また、近年の携帯端末にはＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｆｙ Ｍｏｄｕｌｅ）カードと呼ばれる小型の接触通信媒体が搭載されており、ＳＩＭカード内のメモリに保持した番号により、通信事業者が加入者情報の識別をしている。非接触通信媒体には、上述のような接触通信用の外部端子を併せ持つものも存在しており、特許文献３などに開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−２５６０８９号公報
【特許文献２】特開平８−１６７４５号公報
【特許文献３】特開昭６０−１７９８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、電磁誘導により通信を行う非接触通信媒体は、媒体の周囲の環境によってその通信性能が影響を受け、特に金属が近づくと、通信距離が極端に短くなったり、もしくは通信できなくなってしまうという問題がある。さらに、アンテナの大きさが小さくなるにしたがって通信距離が短くなってしまうという問題もある。たとえば、電磁誘導を利用する場合、その通信は磁界を介して行われ、金属は磁界を妨げるため、アンテナと金属が密着すると通信はほとんど不可能となる。また、発生する磁界の強さはアンテナの大きさに依存するため、一般に用いられるＩＣカードのサイズに比して媒体のサイズを大幅に小さくした場合にも、通信距離は著しく短くなってしまう。一方、非接触通信媒体に対しては、小型化の要求や、装置の内部などの金属が多い環境で使用したいという要求がある。また、ＳＩＭカードに適用する場合には、接触通信用の外部端子がアンテナに近接して配置されることとなる。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、小型でかつ周囲の影響を受けにくく、長い通信距離を確保できる非接触通信媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明による非接触通信媒体は、多層構造を有し、外部の装置との間で電磁誘導を利用して情報の送受信を行う機能を有する非接触通信媒体であって、前記情報の送受信を制御する機能を有するＩＣと、前記ＩＣに接続されたアンテナコイルと、前記アンテナコイル及び前記ＩＣのいずれにも結線されていない共振コイルと、前記共振コイルに接続されたコンデンサと、磁性体とを具備し、前記アンテナコイルと、前記共振コイルと、前記磁性体とが、それぞれ別の層内に配置され、前記アンテナコイルを有する層が、前記共振コイルを有する層と前記磁性体を有する層との間に配置され、前記アンテナコイルと前記共振コイルとが電磁的に結合していることを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記ＩＣの内部または外部の少なくとも一方に前記アンテナコイルに接続されたコンデンサを有し、前記共振コイルと前記共振コイルに接続されたコンデンサにより構成される共振回路の共振周波数が、前記アンテナコイルと前記ＩＣの内部または外部のコンデンサにより構成される共振回路の共振周波数より低いことが望ましい。
【００１２】
また、前記共振コイルの外形の最大寸法及び最小寸法は、それぞれ前記アンテナコイルの外形の最大寸法及び最小寸法のそれぞれ９０％〜１１０％であってもよい。
【００１３】
また、前記アンテナコイルと前記共振コイルは、多層の導体層を有する基板のそれぞれ異なる導体層に形成されていてもよい。または、前記共振コイルと前記アンテナコイルとが、フレキシブルな基板に並置されて形成され、前記フレキシブルな基板を前記共振コイルと前記アンテナコイルとの間で折り曲げることにより、前記共振コイルと前記アンテナコイルとが互いに隣接する層に配置されていてもよい。
【００１４】
ここで、全体の厚さが０．８４ｍｍ以下であることが望ましい。
【００１５】
また、外部端子を有し、前記外部端子への接触により外部の装置との間で情報の送受信を行う機能を有していてもよく、さらに、ＳＩＭカードとしての機能を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
上記のように、本発明の非接触通信媒体は、磁性体、アンテナコイル、共振コイルをこの順にそれぞれ別の層に配置することにより、磁性体によって磁性体の外側にある金属が磁性体の内側のアンテナコイルに及ぼす影響を抑制し、さらに、共振コイルと共振コイルに接続されたコンデンサによる共振回路に磁界エネルギーを一度滞留させ、それとアンテナコイルを結合させることによって発生する磁界を強め、通信距離を拡大させる効果を有している。
【００１７】
さらに、共振コイルと共振コイルに接続されたコンデンサにより構成される共振回路の共振周波数が、アンテナコイルとＩＣの内部または外部のコンデンサにより構成される共振回路の共振周波数より低くなるようにすることにより、通信距離をより長くすることができる。
【００１８】
また、非接触通信媒体を小型化する場合、その通信距離を最大化するためにはアンテナコイルは可能な限り大きくした方がよく、同様に共振コイルも可能な限り大きくした方がより高いＱ値が得られること、さらに、アンテナコイルと共振コイルの結合を強くするためにもアンテナコイルと共振コイルは同様な形状であることが望ましいことから、アンテナコイルと共振コイルの外形はほぼ同じ寸法であることが望ましい。詳しくは、共振コイルの外形の最大寸法及び最小寸法は、それぞれアンテナコイルの外形の最大寸法及び最小寸法のそれぞれ９０〜１１０％であることが望ましい。
【００１９】
本発明による非接触通信媒体の製造方法を考える場合、アンテナコイルと共振コイルとが隣り合う層に配置されているので、それらを１つの多層基板内で形成することにより、製造の簡略化が図れる。また、１枚のフレキシブルな基板にアンテナコイルと共振コイルとを形成し、それを折り曲げることによりそれらを隣り合う層に配置でき、これによっても製造の簡略化が可能である。
【００２０】
本発明による非接触通信媒体では、外部の金属の影響を抑制しているため、たとえば接触通信用の外部端子を有する場合でも、その外部端子を磁性体の外側に配置することにより、その金属部分の影響を受けにくくすることができる。また非接触通信媒体を装置内に搭載する場合、その装置内の他の回路による影響を抑制できる。たとえば携帯端末に用いられているＳＩＭカード等に本発明を適用することにより、非接触通信機能を併せ持つＳＩＭカードが得られる。
【００２１】
以上のように、本発明によれば、小型でかつ周囲の影響を受けにくく、長い通信距離を確保できる非接触通信媒体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による非接触通信媒体の原理を説明するために示す模式的な断面図。
【図２】磁性体がない場合の磁束の変化を模式的に示す断面図。
【図３】本発明の実施例１の非接触通信媒体における多層構造の全体構成を示す斜視図。
【図４】本発明の実施例１の非接触通信媒体における共振コイルを有する層の斜視図。
【図５】本発明の実施例１の非接触通信媒体におけるアンテナコイルを有する層の斜視図。
【図６】本発明の実施例１の非接触通信媒体における磁性体の斜視図。
【図７】本発明の実施例１の非接触通信媒体におけるアンテナコイルによる共振回路の共振周波数と通信距離との関係を、共振コイルによる共振回路の共振周波数をパラメータとして示す図。
【図８】本発明の実施例２の非接触通信媒体におけるアンテナコイルを有する層と共振コイルを有する層の模式的な断面図。
【図９】本発明の実施例３の非接触通信媒体におけるアンテナコイルを有する層と共振コイルを有する層の模式的な断面図。
【図１０】本発明の実施例４の非接触通信媒体の分解斜視図。
【図１１】従来の電磁誘導を利用した非接触通信媒体と外部の読取装置との間の通信の原理を説明する斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明による非接触通信媒体の原理を説明するために示す模式的な断面図である。図１においてはＩＣと共振コイルに接続されたコンデンサは省略して示しているが、図１のように、本発明の非接触通信媒体は、多層構造を有し、外部の装置との間で電磁誘導を利用して情報の送受信を行う機能を有する非接触通信媒体であって、前記情報の送受信を制御する機能を有するＩＣと、そのＩＣに接続されたアンテナコイル２と、アンテナコイル２及びＩＣのいずれにも結線されていない共振コイル１と、共振コイル１に接続されたコンデンサと、磁性体３とを具備している。アンテナコイル２と、共振コイル１と、磁性体３とが、それぞれ別の層内に配置され、アンテナコイル２を有する層が、共振コイル１を有する層と磁性体３を有する層との間に配置され、アンテナコイル２と共振コイル１とが電磁的に結合している。なお、図１においては、磁性体３の外側に金属体４０が近接して存在する場合を示している。
【００２５】
図１において、共振コイル１が外部の読取装置と結合し、さらにアンテナコイル２がその共振コイル１と結合することによって、単にアンテナコイル２のみが読取装置と結合するよりも高い効率が得られる、すなわち通信距離が伸びるという効果がある。このような技術として、多段ループアンテナなどが知られているが、多段ループアンテナの場合、各段のループアンテナ間の距離は約１／４波長必要である。一方、本発明では、アンテナコイル２と共振コイル１間は、ほぼ密着していても効果があり、薄型化が可能となる。共振コイル１の作製方法としては、銅線を基材に埋めこんで形成する方法や基材上に金属箔を接着した後エッチングによって形成する方法がある。さらに、基材に導電性ペーストを印刷して形成してもよい。エッチングや印刷によって形成する場合、コイルの始点と終点を結線するためにコイル上を跨いで配線する場合は、基材の裏面にその配線部分を形成し、表面と裏面間はスルーホールや超音波かしめ等の方法で電気的に接続される。または、コイル上の配線部分の表面に絶縁性のレジストを設置した後、その上に配線を印刷してもよい。アンテナコイル２も共振コイル１と同様な作製方法で実現できる。
【００２６】
本発明の非接触通信媒体では、磁性体３によって、その外側の金属の影響を抑制することが出来る。図１に示すように、金属体４０が近接して置かれた場合でも、磁性体３があることにより、磁性体３内に磁路が生じるため、金属体４０に入射する磁束が減り、結果として磁界強度の劣化を抑制できる。図２は磁性体がない場合の磁束の変化を模式的に示す断面図である。共振コイル１及びアンテナコイル２により発生した磁界の磁束５０が金属体４０にぶつかった場合、図２に示すように、金属体４０上に渦電流５１が発生し、熱となってエネルギーが消費されるため、磁束５０の強度が弱くなってしまう。
【００２７】
上述のように、本発明においては磁性体３があることにより磁界強度の劣化を抑制でき、この効果はアンテナコイル２と共振コイル１の両方に良好な作用をもたらすため、通信距離を伸張させる効果はより高まる。磁性体３としては、フェライトや可撓性のある磁性シートなどが使用できる。磁性体３は、コイルに電流が流れることによって生じる磁界に作用するため、コイル線の直下にある場合に最も大きい効果が得られる。よって、磁性体３の中央部分など、コイル線の直下以外の部分に穴を開けても磁束の劣化抑制の効果は保存されるので、その穴の部分にＩＣや他の構成部品を配置することによって、媒体の厚みを小さくすることもできる。これにより、一般的に使用されている基板部材を用いても媒体の厚みを抑えることができ、たとえばＩＳＯ／ＩＥＣ ７８１０で規定されているＩＣカードの厚さ０．６８ｍｍ以上０．８４ｍｍ以下の規格を満たすことができる。
【００２８】
以上のように、本発明により、それぞれ別の層内に配置された、磁性体、アンテナコイル、共振コイルなどを具備することにより、小型でかつ周囲の影響を受けにくく、長い通信距離を確保できる非接触通信媒体が得られる。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００３０】
先ず、本発明による非接触通信媒体の実施例１について説明する。図３は、本発明の実施例１の非接触通信媒体における多層構造の全体構成を示す斜視図である。図４は本発明の実施例１の非接触通信媒体における共振コイルを有する層の斜視図、図５は本発明の実施例１の非接触通信媒体におけるアンテナコイルを有する層の斜視図、図６は本発明の実施例１の非接触通信媒体における磁性体の斜視図である。図３のように、実施例１では、共振コイルを有する層１０、アンテナコイルを有する層２０、磁性体３０がこの順に積層されて構成されている。図４及び図５において、共振コイル１１及びアンテナコイル２１は、それぞれ、ポリイミドフィルムからなる基材１３及び２３の両面に接着された銅箔をエッチングして形成した。基材１３及び２３の厚みは５０μｍ、大きさは３０×４０ｍｍであり、銅箔の厚みは３０μｍである。共振コイル１１のターン数は２ターン、アンテナコイル２１のターン数は２ターンである。共振コイル１１には、容量２００ｐＦのセラミックコンデンサ１２を半田付けにより接続し、共振回路を形成する。一方、アンテナコイル２１を設置した基材２３には、アンテナコイル２１と接続される通信制御用のＩＣ２２を設置する。ＩＣ２２は、ＩＳＯ／ＩＥＣ １４４４３ Ｔｙｐｅ−Ａで規定される通信規約に準拠した２ｍｍ角のチップのＩＣを採用し、アンテナコイル２１とはフリップチップ実装によって接続した。通信に使用する無線周波数は１３．５６ＭＨｚである。図６において、磁性体３０としては厚み２００μｍ、比透磁率８０のフェライト板を採用した。磁性体３０には４ｍｍ角の穴３１を開け、アンテナコイル用の基材２３と磁性体３０を貼り合わせた際に、ＩＣ２２が穴３１に入ることにより、全体の厚みを抑制し、突起部の無い構造とした。アンテナコイル用の基材２３（図５）と磁性体３０との貼り合わせ、及びアンテナコイル用の基材２３と共振コイル用の基材１３（図４）の貼り合わせには、厚み５０μｍの両面テープを使用した。さらに、この磁性体３０の下には厚み１５０μｍの両面テープ（図示せず）と厚み１００μｍの剥離紙６０（図３）を設置し、実施例１の非接触通信媒体を物品に貼り付けて使用できるようにした。剥離紙６０を加えた実施例１の非接触通信媒体の全体の厚さは約０．７ｍｍとなった。
【００３１】
実施例１の非接触通信媒体と従来の非接触通信媒体とを、電子機器の組み立てラインにおいて部品に貼り付けて使用し、製造管理用途における比較評価を行った。従来の非接触通信媒体は、その部品が組み立てられて電子機器のケースの中に入ってしまうと、機器内部の金属の影響と、部品からケースまでに１０ｍｍ以上の距離が生じるために読み取りができなかった。一方、実施例１の非接触通信媒体は、機器を組み立てた後もケースの外側からの読み取りが可能であり、組み立て後の部品トレース管理が可能となった。
【００３２】
また、本発明では、ＩＣの内部または外部の少なくとも一方にアンテナコイルに接続されたコンデンサを有する。図７は、本発明の実施例１の非接触通信媒体におけるアンテナコイルとそれに接続されたコンデンサにより構成される共振回路の共振周波数と通信距離との関係を、共振コイルと共振コイルに接続されたコンデンサにより構成される共振回路の共振周波数をパラメータとして示す図である。なお、図７においては、共振コイルによる共振回路がない場合の結果も合わせて示している。実施例１においては、通信に使用する無線周波数１３．５６ＭＨｚに対して、アンテナコイルによる共振回路の共振周波数が２１ＭＨｚ、共振コイルによる共振回路の共振周波数が１５ＭＨｚのときに最も長い通信距離が得られた。図７において、共振コイルによる共振回路を設置した場合は、共振コイルによる共振回路の共振周波数が２０ＭＨｚの場合を除いて、共振コイルがない従来の非接触通信媒体の場合よりも長い通信距離が得られている。さらに、共振コイルによる共振回路の共振周波数とアンテナコイルによる共振回路の共振周波数が、無線周波数より高く、かつ、共振コイルによる共振回路の共振周波数がアンテナコイルによる共振回路の共振周波数より低いときに、通信距離を伸張する上でより大きな効果が得られることを見出した。
【００３３】
なお、実施例１に係る非接触通信媒体において、図４及び図５のような共振コイル１１やアンテナコイル２１は、先に述べたような銅線や導電ペーストの印刷などの方法によっても形成できる。基材１３及び２３の材料としては、ガラスエポキシ基板や、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなども採用できる。さらに、図６のような磁性体３０としては、軟磁性材料を樹脂と混合して作製した磁性体も採用できる。
【００３４】
次に、本発明による非接触通信媒体の実施例２について説明する。図８は、本発明の実施例２の非接触通信媒体におけるアンテナコイルを有する層と共振コイルを有する層の模式的な断面図である。図８において、共振コイル１１１及びアンテナコイル１２１は、ガラスエポキシからなる２層の基材層とそれらの層の表面及び間に配置された３層の金属層とからなる１枚の基板内に形成されている。共振コイル１１１は、基材１１３の表面にコイルパターンが形成され、アンテナコイル１２１は基材１２３の表面にコイルパターンが形成されている。共振コイル１１１及びアンテナコイル１２１は、コイルパターンの始点と終点を最終的に短絡する必要があるため、基材１１３と基材１２３の間の金属層に短絡用電極７１を形成し、スルーホール７０を介してそれぞれの基材の表面と裏面とを接続することで短絡している。この場合、図８のように、共振コイル１１１とアンテナコイル１２１のそれぞれの短絡用電極７１が重ならないように配置をすることで、共振コイル１１１とアンテナコイル１２１で短絡用の金属層を共用し、１枚の基板内で共振コイル１１１とアンテナコイル１２１の両方を実現している。なお、磁性体はアンテナコイル１２１が設置された基材１２３の下側に配置される。
【００３５】
図９は、本発明の実施例３の非接触通信媒体におけるアンテナコイルを有する層と共振コイルを有する層の模式的な断面図である。実施例３においては、共振コイル１１１及びアンテナコイル１２１を１枚のＰＥＴフィルムからなる基材４３上に並置して形成し、その後、基材４３を共振コイル１１１とアンテナコイル１２１の間で折り曲げることにより、共振コイル１１１とアンテナコイル１２１を隣り合う層に配置する構造を実現したものである。この方法によれば、必要な基材を減らすことが可能となり、また共振コイル１１１と接続されるセラミックコンデンサ１２と、アンテナコイル１２１に接続されるＩＣ２２を同じ面に設置することができるため、自動マウント機でセラミックコンデンサ１２とＩＣ２２を設置する際に、工程時間を短縮できるなどの利点がある。
【００３６】
図１０は、本発明の実施例４の非接触通信媒体の分解斜視図である。実施例４は外部の装置との間で接触通信を行う機能も有しており、そのための外部端子を有する非接触通信媒体である。図１０において、実施例４は、共振コイルを有する層２１０、アンテナコイルを有する層２２０、磁性体２３０に加えて、裏面に接触通信用の外部端子８１を設置した基板８０から構成されている。基板８０は基材８３上に、アンテナコイル２２１と接続される非接触通信用のＩＣ２２と、接触通信用の外部端子８１に接続される接触通信用のＩＣ２４とを設置している。外部端子８１は、基材８３のＩＣの実装面の裏面に形成される。磁性体２３０の中央には穴２３１を設け、２つのＩＣと磁性体２３０とが物理的に干渉しないように配置されている。また、アンテナコイル２２１が設けられた基材２２３には、接続用電極７２が形成され、基材８０上に設置した接続ピン７３と接触することにより、アンテナコイル２２１が非接触通信用のＩＣ２２と電気的に接続される。なお、アンテナコイル２２１とＩＣ２２の接続は、アンテナコイル用の基材２２３にタブ状の端子部を形成し、これを基板８０の部分で折り曲げて半田付け等の手段により接続してもよい。共振コイル２１１は基材２１３上に実施例１の共振コイルと同様な方法で形成されている。
【００３７】
実施例４の非接触通信媒体において、接触通信用のＩＣ２４としてＳＩＭカードの機能を有するＩＣを搭載し、携帯電話用のＳＩＭカードとして使用可能とした。この場合、上記のように構成した非接触通信媒体をプラスチックからなるケース９０に封止した。これを携帯電話に搭載した状態で、外部の読取装置との間で通信が可能であることを確認し、その通信距離は３０ｍｍであった。
【００３８】
以上のように、本発明の非接触通信媒体は、たとえば小型の金属製品に貼付して物品管理に利用することが可能になり、また、非接触通信機能を持つＳＩＭカード等にも利用できる。
【００３９】
なお、本発明の非接触通信媒体は、上記の実施例に示したものに限定されるものではないことはいうまでもなく、目的や用途に応じて設計変更可能である。例えば、アンテナコイルや共振コイルの形状、各層内での配置、それを搭載する基材の形状や材料、磁性体の形状や材料などは任意に設計変更可能である。また、実施例に記載した部材以外の部品や部材を、必要とする機能、性能、用途に応じて追加することも可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１、１１、１１１、２１１ 共振コイル
２、２１，１０１，１０２、１２１、２０１、２２１ アンテナコイル
３、３０、２３０ 磁性体
１０、２１０ 共振コイルを有する層
１２ セラミックコンデンサ
１３、２３、３３、４３、８３、１１３、１２３、２１３、２２３ 基材
２０、２２０ アンテナコイルを有する層
２２、２４ ＩＣ
３１、２３１ 穴
４０ 金属体
５０ 磁束
５１ 渦電流
６０ 剥離紙
７０ スルーホール
７１ 短絡用電極
７２ 接続用電極
７３ 接続ピン
８０ 基板
８１ 外部端子
９０ ケース
１００ 非接触通信媒体
２００ 読取装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層構造を有し、外部の装置との間で電磁誘導を利用して情報の送受信を行う機能を有する非接触通信媒体であって、前記情報の送受信を制御する機能を有するＩＣと、前記ＩＣに接続されたアンテナコイルと、前記アンテナコイル及び前記ＩＣのいずれにも結線されていない共振コイルと、前記共振コイルに接続されたコンデンサと、磁性体とを具備し、前記アンテナコイルと、前記共振コイルと、前記磁性体とが、それぞれ別の層内に配置され、前記アンテナコイルを有する層が、前記共振コイルを有する層と前記磁性体を有する層との間に配置され、前記アンテナコイルと前記共振コイルとが電磁的に結合していることを特徴とする非接触通信媒体。
【請求項２】
前記ＩＣの内部または外部の少なくとも一方に前記アンテナコイルに接続されたコンデンサを有し、前記共振コイルと前記共振コイルに接続されたコンデンサにより構成される共振回路の共振周波数が、前記アンテナコイルと前記ＩＣの内部または外部のコンデンサにより構成される共振回路の共振周波数より低いことを特徴とする請求項１に記載の非接触通信媒体。
【請求項３】
前記共振コイルの外形の最大寸法及び最小寸法は、それぞれ前記アンテナコイルの外形の最大寸法及び最小寸法のそれぞれ９０％〜１１０％であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の非接触通信媒体。
【請求項４】
前記アンテナコイルと前記共振コイルは、多層の導体層を有する基板のそれぞれ異なる導体層に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触通信媒体。
【請求項５】
前記共振コイルと前記アンテナコイルとが、フレキシブルな基板に並置されて形成され、前記フレキシブルな基板を前記共振コイルと前記アンテナコイルとの間で折り曲げることにより、前記共振コイルと前記アンテナコイルとが互いに隣接する層に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触通信媒体。
【請求項６】
全体の厚さが０．８４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の非接触通信媒体。
【請求項７】
外部端子を有し、前記外部端子への接触により外部の装置との間で情報の送受信を行う機能を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の非接触通信媒体。
【請求項８】
ＳＩＭカードの機能を有することを特徴とする請求項７に記載の非接触通信媒体。
【請求項１】
多層構造を有し、外部の装置との間で電磁誘導を利用して情報の送受信を行う機能を有する非接触通信媒体であって、前記情報の送受信を制御する機能を有するＩＣと、前記ＩＣに接続されたアンテナコイルと、前記アンテナコイル及び前記ＩＣのいずれにも結線されていない共振コイルと、前記共振コイルに接続されたコンデンサと、磁性体とを具備し、前記アンテナコイルと、前記共振コイルと、前記磁性体とが、それぞれ別の層内に配置され、前記アンテナコイルを有する層が、前記共振コイルを有する層と前記磁性体を有する層との間に配置され、前記アンテナコイルと前記共振コイルとが電磁的に結合していることを特徴とする非接触通信媒体。
【請求項２】
前記ＩＣの内部または外部の少なくとも一方に前記アンテナコイルに接続されたコンデンサを有し、前記共振コイルと前記共振コイルに接続されたコンデンサにより構成される共振回路の共振周波数が、前記アンテナコイルと前記ＩＣの内部または外部のコンデンサにより構成される共振回路の共振周波数より低いことを特徴とする請求項１に記載の非接触通信媒体。
【請求項３】
前記共振コイルの外形の最大寸法及び最小寸法は、それぞれ前記アンテナコイルの外形の最大寸法及び最小寸法のそれぞれ９０％〜１１０％であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の非接触通信媒体。
【請求項４】
前記アンテナコイルと前記共振コイルは、多層の導体層を有する基板のそれぞれ異なる導体層に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触通信媒体。
【請求項５】
前記共振コイルと前記アンテナコイルとが、フレキシブルな基板に並置されて形成され、前記フレキシブルな基板を前記共振コイルと前記アンテナコイルとの間で折り曲げることにより、前記共振コイルと前記アンテナコイルとが互いに隣接する層に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触通信媒体。
【請求項６】
全体の厚さが０．８４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の非接触通信媒体。
【請求項７】
外部端子を有し、前記外部端子への接触により外部の装置との間で情報の送受信を行う機能を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の非接触通信媒体。
【請求項８】
ＳＩＭカードの機能を有することを特徴とする請求項７に記載の非接触通信媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
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【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２１５９５３（Ｐ２０１２−２１５９５３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７９１４８（Ｐ２０１１−７９１４８）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
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