(57)【要約】【課題】ＵＨＦ帯アンテナ及びＨＦ帯アンテナの送受信性能をより向上させたＩＣカードを提供する。【解決手段】本発明に係るＩＣカード１は、矩形状の基板２と、基板２の長辺方向に沿って実装され、ＵＨＦ帯の電磁波により情報を送受信するＵＨＦ帯アンテナ３と、基板２の長辺方向に沿って、ＵＨＦ帯アンテナ３と並列に実装され、ＨＦ帯の電磁波により情報を送受信するＨＦ帯アンテナ４と、を備え、ＨＦ帯アンテナ４の長辺寸法は、ＵＨＦ帯アンテナ３におけるインピーダンス調整部３２１の長辺寸法よりも長く、且つＵＨＦ帯アンテナ３における長辺寸法の１／２乃至２／３の範囲に設定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の基板と、
前記基板の長辺方向に沿って実装され、ＵＨＦ帯の電磁波により情報を送受信するＵＨＦ帯アンテナと、
前記基板の長辺方向に沿って、前記ＵＨＦ帯アンテナと並列に実装され、ＨＦ帯の電磁波により情報を送受信するＨＦ帯アンテナと、を備え、
前記ＨＦ帯アンテナの長辺寸法は、前記ＵＨＦ帯アンテナにおけるインピーダンス調整部の長辺寸法よりも長く、且つ前記ＵＨＦ帯アンテナにおける長辺寸法の１／２乃至２／３の範囲に設定されることを特徴とするＩＣカード。
【請求項２】
請求項１に記載のＩＣカードにおいて、
前記ＨＦ帯アンテナの短辺寸法は、前記ＵＨＦ帯アンテナの短辺寸法よりも長くなるように設定されることを特徴とするＩＣカード。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のＩＣカードにおいて、
前記ＨＦ帯アンテナの形状は、当該ＨＦ帯アンテナとの間で情報を送受信するリーダ／ライタ装置のアンテナ形状と相似形であることを特徴とするＩＣカード。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＩＣカードにおいて、
前記ＨＦ帯は、１４．７乃至１５ＭＨｚの範囲であることを特徴とするＩＣカード。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＩＣカードおいて、
前記ＵＨＦ帯アンテナ及び前記ＨＦ帯アンテナは、少なくとも一部が前記基板の四隅に近接する領域に位置しないことを特徴とするＩＣカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる周波数帯のアンテナを実装した非接触型のＩＣカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ  Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯アンテナと、ＨＦ（Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯アンテナとを、１枚の基板上に実装した非接触型のＩＣカードが知られている。この種のＩＣカードに関して、ＨＦ帯アンテナを基板の外形に沿って矩形状に配置し、ＵＨＦ帯アンテナをその内側に配置したＩＣカードが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２４０８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１のＩＣカードでは、ＵＨＦ帯アンテナ及びＨＦ帯アンテナのそれぞれが互いの位置や形状の影響を受けるため、基板上に単体で実装した場合に比べて、それぞれのアンテナの送受信性能が低下するという課題があった。
【０００５】
本発明の目的は、同一基板上に実装されたＵＨＦ帯アンテナ及びＨＦ帯アンテナの送受信性能をより向上させたＩＣカードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。また、符号を付して説明した構成は、適宜に改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
・第１の発明は、矩形状の基板（２）と、前記基板の長辺方向に沿って実装され、ＵＨＦ帯の電磁波により情報を送受信するＵＨＦ帯アンテナ（３）と、前記基板の長辺方向に沿って、前記ＵＨＦ帯アンテナと並列に実装され、ＨＦ帯の電磁波により情報を送受信するＨＦ帯アンテナ（４）と、を備え、前記ＨＦ帯アンテナの長辺寸法は、前記ＵＨＦ帯アンテナにおけるインピーダンス調整部の長辺寸法よりも長く、且つ前記ＵＨＦ帯アンテナにおける長辺寸法の１／２乃至２／３の範囲に設定されることを特徴とするＩＣカード（１）である。
・第２の発明は、第１の発明のＩＣカードにおいて、前記ＨＦ帯アンテナの短辺寸法は、前記ＵＨＦ帯アンテナの短辺寸法よりも長くなるように設定されることを特徴とするＩＣカードである。
・第３の発明は、第１又は第２の発明のＩＣカードにおいて、前記ＨＦ帯アンテナの形状は、当該ＨＦ帯アンテナとの間で情報を送受信するリーダ／ライタ装置のアンテナ形状と相似形であることを特徴とするＩＣカードである。
・第４の発明は、第１から第３のいずれかのＩＣカードにおいて、前記ＨＦ帯は、１４．７乃至１５ＭＨｚの範囲であることを特徴とするＩＣカードである。
・第５の発明は、第１から第４のいずれかのＩＣカードおいて、前記ＵＨＦ帯アンテナ及び前記ＨＦ帯アンテナは、少なくとも一部が前記基板の四隅に近接する領域に位置しないことを特徴とするＩＣカードである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、同一基板上に実装されたＵＨＦ帯アンテナ及びＨＦ帯アンテナの送受信性能をより向上させたＩＣカードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態のＩＣカード１の構成を示す平面図である。
【図２】ＵＨＦ帯アンテナ４の送受信性能を示すグラフである。
【図３】比較例となるＩＣカード１０の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本発明に係るＩＣカードの実施形態について説明する。
図１は、本実施形態のＩＣカード１の構成を示す平面図である。図１に示すように、本実施形態のＩＣカード１は、基板２と、ＵＨＦ帯アンテナ３と、ＨＦ帯アンテナ４と、を備えた非接触型のＩＣカードである。
【００１０】
基板２は、ＩＳＯ／ＩＦＣ７８１０等の規格に準拠した矩形状の基材である。基板２は、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等の樹脂材料により構成される。基板２の内層には、後述するＵＨＦ帯アンテナ３及びＨＦ帯アンテナ４が実装される（図１及び後述する図３では、各アンテナを露出させた状態を示す）。
【００１１】
ＵＨＦ帯アンテナ３は、ＵＨＦ帯の電磁波により情報を送受信するアンテナである。ＵＨＦ帯アンテナ３は、基板２の長辺方向に沿って実装されている。ＵＨＦ帯アンテナ３は、ＩＣチップ３１と、アンテナ部３２と、を備える。
【００１２】
ＩＣチップ３１は、後述するアンテナ部３２を介して、ＵＨＦ帯用のリーダ／ライタ装置（不図示）との間で情報の送受信を行う電子部品である。ＩＣチップ３１は、ＣＰＵ及びメモリ（不図示）等により構成される。
【００１３】
アンテナ部３２は、インピーダンス調整部としてのループ電極３２１と、メアンダ電極３２２と、電磁波受信部としての主電極３２３と、を備える。ループ電極３２１、メアンダ電極３２２、及び主電極３２３は、ダイポールアンテナを構成する。これらの電極は、導電体をエッチングすることにより基板２上に形成される。ループ電極３２１には、ＩＣチップ３１が電気的に接続されている。なお、本実施形態のＵＨＦ帯アンテナ３は、従来の一般的な構成、形状を有する。
【００１４】
ＨＦ帯アンテナ４は、ＨＦ帯の電磁波により情報を送受信するアンテナである。ＨＦ帯アンテナ４は、基板２の長辺方向に沿って、ＵＨＦ帯アンテナ３と並列に実装されている。本実施形態において、送受信に使用するＨＦ帯の通信周波数は、１４．７乃至１５ＭＨｚの範囲である。ＨＦ帯アンテナ４は、ＩＣチップ４１と、コイル部４２と、を備える。
【００１５】
ＩＣチップ４１は、後述するコイル部４２を介して、ＨＦ帯用のリーダ／ライタ装置（不図示）との間で情報の送受信を行う電子部品である。ＩＣチップ４１は、ＣＰＵ及びメモリ（不図示）等により構成される。
【００１６】
コイル部４２は、所定の線幅、巻数及び線間ピッチにより形成されたコイル状配線である。コイル部４２は、基板２上に金属線（導電体）を矩形状に巻き回すことにより形成される。コイル部４２には、ＩＣチップ４１が電気的に接続されている。
【００１７】
図１において、コイル部４２の長辺寸法Ｌ５は、ＵＨＦ帯アンテナ３におけるループ電極３２１の長辺寸法Ｌ１よりも長く、且つＵＨＦ帯アンテナにおける長辺寸法Ｌ２の１／２乃至２／３の範囲に設定される。このような寸法に設定した場合、コイル部４２の長辺寸法Ｌ３は、ループ電極３２１の長辺寸法Ｌ１よりも長く、且つループ電極３２１の両端に接続された主電極３２３の離間する長さ寸法Ｌ３よりも短くなる。
【００１８】
また、コイル部４２の短辺寸法Ｌ６は、ＵＨＦ帯アンテナ３の短辺寸法Ｌ４よりも長くなるように設定される。具体的には、ＵＨＦ帯アンテナ４と隣接するＨＦ帯アンテナ４の長辺領域４ａが、ＵＨＦ帯アンテナ３と近接する位置に配置されるように、コイル部４２の短辺寸法Ｌ６を設定する。
【００１９】
コイル部４２の長辺寸法Ｌ５及び短辺寸法Ｌ６は、上述した条件を満たすと共に、ＨＦ帯用のリーダ／ライタ装置（不図示）のアンテナ形状と相似形となるように設定される。この場合の相似形とは、コイル部４２とリーダ／ライタ装置のアンテナにおいて、それぞれの二辺の比がほぼ等しいことをいう。ＨＦ帯用のリーダ／ライタ装置のアンテナ形状が、ＩＣカード１（基板２）の形状とほぼ同じであれば、コイル部４２の長辺寸法Ｌ５及び短辺寸法Ｌ６を、基板２の長辺寸法及び短辺寸法と相似形とする。これにより、コイル部４２の長辺寸法Ｌ５及び短辺寸法Ｌ６は、ＨＦ帯用のリーダ／ライタ装置のアンテナ形状と相似形となる。
【００２０】
また、ＩＣカード１において、ＵＨＦ帯アンテナ３及びＨＦ帯アンテナ４は、図１に示すように、少なくとも一部が基板２の四隅に近接する領域Ａに位置しないように配置される。領域Ａは、カード使用者がＩＣカード１を指先で保持する部分である。
【実施例】
【００２１】
次に、本発明に係るＩＣカードの実施例について説明する。ここでは、ＵＨＦ帯アンテナ３に対して、ＨＦ帯アンテナ４の配置及び形状を図１のように設定すると共に、送受信の条件（後述）を変えて、ＵＨＦ帯アンテナ３の送受信性能について検証した。
【００２２】
本実施例では、サンプルとなるＩＣカード１において、基板２の長辺寸法×短辺寸法を、８５ｍｍ×５４ｍｍ（ＩＳＯ／ＩＦＣ７８１０の規格）とし、ＨＦ帯アンテナ４におけるコイル部４２の長辺寸法Ｌ５×短辺寸法Ｌ６を、４０ｍｍ×２４ｍｍとした。すなわち、コイル部４２の長辺寸法Ｌ５及び短辺寸法Ｌ６を、基板２の長辺寸法及び短辺寸法と相似形とした。すなわち、ＨＦ帯アンテナ４のコイル部４２は、上記実施形態で説明した配置及び形状となるように設定した。
【００２３】
また、コイル部４２を構成する金属線の直径を０．１１ｍｍとし、下記の表１に示すように、それぞれ異なる巻数、線間ピッチ、通信周波数を設定した。このうち、通信周波数が１５．０ＭＨｚを超過するものを試作１（比較例）とし、１５．０ＭＨｚ以下となるものを試作２〜４（実施例）とした。
【表１】
2015087948.tif 000003
【００２４】
図２は、ＵＨＦ帯アンテナ４の送受信性能を示すグラフである。図２において、横軸は通信周波数（ＭＨｚ）、縦軸は通信距離（ｍ）を示す。図２は、ＵＨＦ帯アンテナ４を同じ電力で動作させたときに、送受信が可能な距離を通信周波数ごとにプロットしたグラフである。図２では、通信距離が長いほど（グラフ線が縦軸の上方に向かうほど）送受信性能が優れていることを示している。現在、国内で使用されているＵＨＦ帯の通信周波数は、９２０ＭＨｚと９５０ＭＨｚの２つである。そこで、周波数帯９２０ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚの範囲で良好な送受信性能が得られるか否かについて検証した。
【００２５】
図２に示すように、試作１は、９２０ＭＨｚ付近において、試作２〜４とほぼ同じ良好な結果（８ｍ以上）となった。しかし、試作１は、９５０ＭＨｚ付近において、通信距離の急激な低下が認められ、９２０ＭＨｚ付近に比べて送受信性能が悪化している。ちなみに、試作１の巻数、線間ピッチを変えると共に、通信周波数を１６〜１８ＭＨｚの範囲で設定した５つのサンプルについても、試作１と同様の特性となった。一方、図２に示すように、試作２〜４は、９２０ＭＨｚ付近だけでなく、９５０ＭＨｚ付近においても、通信距離が急激に低下することがなく、良好な送受信性能が維持されている。
【００２６】
なお、試作１についても、特許文献１のＩＣカードや、後述する比較例のＩＣカード１０に比べて、図１に示す送受信性能は良好な結果を示している。これは、試作１におけるＨＦ帯アンテナ４のコイル部４２を、上記実施形態で説明した配置及び形状としたため、ＵＨＦ帯アンテナ３がＨＦ帯アンテナ４の影響を受けにくくなったためである。従って、使用可能なＵＨＦ帯の通信周波数が９２０ＭＨｚのみであれば、試作１のＩＣカードについても、従来のＩＣカードに比べて良好な送受信性能を得ることができる。
【００２７】
一方、ＨＦ帯アンテナ３についても、送受信性能を検証した。図３は、比較例となるＩＣカード１０の構成を示す平面図である。この比較例１のＩＣカード１０において、基板２０、ＵＨＦ帯アンテナ３０の構成、形状及び配置は、図１のＩＣカード１と同じである。比較例１のＩＣカード１０では、ＨＦ帯アンテナ４０形状及び配置が図１のＩＣカード１と異なる。比較例１のＨＦ帯アンテナ４０は、長辺寸法Ｌ５×短辺寸法Ｌ６を、６６ｍｍ×１０ｍｍとした。また、ＨＦ帯アンテナ４０を、ＵＨＦ帯アンテナ３０から離間するように基板２０の端に配置した。
【００２８】
この比較例１のＩＣカード１０及び試作１〜４のＩＣカードについて、基準となるＩＣカード（基板上に単体のＨＦ帯アンテナを実装したカード）に対する送受信性能を比較した。その結果、基準となるＩＣカードの送受信性能を１００％とすると、比較例１のＩＣカード１０における送受信性能は５０〜７０％、試作１〜４のＩＣカードにおける送受信性能は９０％となった。
【００２９】
従って、試作１〜４のＩＣカードは、ＵＨＦ帯アンテナ３及びＨＦ帯アンテナ４のそれぞれが互いの位置や形状の影響を受けにくくなるため、ＵＨＦ帯アンテナ３及びＨＦ帯アンテナ４を基板２上に単体で実装した場合と同等の送受信性能を得ることができた。
【００３０】
なお、試作２のＩＣカードでは、基準となるＩＣカードと同じく、天地左右の４方向すべてにおいて、情報の送受信が可能であった。そのため、ＨＦ帯での送受信性能を考慮すると、試作１〜４のうち、試作２のＩＣカードにおいて、総合的に最も良好な送受信性能を得ることができた。
【００３１】
上述した本実施形態のＩＣカード１によれば、例えば、以下のような効果を奏する。
本実施形態のＩＣカード１において、ＨＦ帯アンテナ４の長辺寸法は、ＵＨＦ帯アンテナ３におけるループ電極３２１の長辺寸法よりも長く、且つＵＨＦ帯アンテナ３における長辺寸法の１／２乃至２／３の範囲に設定される。これによれば、特許文献１のＩＣカードや、図３に示す比較例のＩＣカード１０に比べて、ＨＦ帯アンテナ４の影響を受けにくくなるため、ＵＨＦ帯アンテナ３において、良好な送受信性能を得ることができる。
【００３２】
一般に、ＵＨＦ帯アンテナへの影響を考慮して、ＨＦ帯アンテナをＵＨＦ帯アンテナから離間させる（端に寄せる）と、ＨＦ帯アンテナの形状が小さくなるため、良好な送受信性能が得られなくなる。また、図３に示すように、ＨＦ帯アンテナ４０をＵＨＦ帯アンテナ３０から離間させ、且つＨＦ帯アンテナ４０を横長の矩形状とした場合には、ＵＨＦ帯アンテナ４０の送受信性能に影響を与えやすくなる。特に、ＨＦ帯アンテナ３０の長辺寸法と、ＵＨＦ帯アンテナ３０の長辺寸法とがほぼ同じであると、ＵＨＦ帯アンテナ４０の送受信性能により影響を与えやすくなる。
【００３３】
これに対して、本実施形態のＩＣカード１では、ＨＦ帯アンテナ４の形状を小さくすることなく、ＨＦ帯アンテナ４の長辺寸法をＵＨＦ帯アンテナ３における長辺寸法の１／２乃至２／３の範囲に設定したので、ＵＨＦ帯アンテナ３の送受信性能に影響を与えることなしに、ＨＦ帯アンテナ３の送受信性能を向上させることができる。
【００３４】
上述したように、本実施形態のＩＣカード１では、ＵＨＦ帯アンテナ３及びＨＦ帯アンテナ４のそれぞれが互いの位置や形状の影響を受けにくくなるため、同一基板上に実装されたＵＨＦ帯アンテナ３及びＨＦ帯アンテナ４の送受信性能をより向上させることができる。
【００３５】
また、本実施形態のＩＣカード１において、ＨＦ帯アンテナ４の短辺寸法は、ＵＨＦ帯アンテナ３の短辺寸法よりも長くなるように設定される。これによれば、ＵＨＦ帯アンテナ３の送受信性能に影響を与えることなしに、ＨＦ帯アンテナ４の形状をより大きくすることができるため、ＨＦ帯アンテナ４の送受信性能をより向上させることができる。
【００３６】
また、図３に示すように、ＨＦ帯アンテナが基板の中心から大きく離れていると、カード使用者がＩＣカードをリーダ／ライタ装置にかざしたときに、そのずれが少しであっても、送受信性能が大幅に低下してしまう場合がある。例えば、カード使用者がＩＣカードをリーダ／ライタ装置にかざしたときに、ＩＣカードのＨＦ帯アンテナが、リーダ／ライタ装置のアンテナと離れる方向にずれた場合である。
【００３７】
しかし、本実施形態のＩＣカード１では、ＨＦ帯アンテナ４の位置が基板２の中心から離れていないため、カード使用者がＩＣカード１をリーダ／ライタ装置にかざしたときに、ＨＦ帯アンテナ４がリーダ／ライタ装置のアンテナと離れる方向に少しずれたとしても、リーダ／ライタ装置の読み取りエラーが生じにくくなる。そのため、カード使用者は、ＨＦ帯アンテナ４の位置を意識することなしに、ＩＣカード１をリーダ／ライタ装置にかざすことができる。また、リーダ／ライタ装置の読み取りエラーにより、カード使用者がＩＣカード１を再びリーダ／ライタ装置にかざす煩雑さを軽減することができる。従って、本実施形態のＩＣカード１によれば、使い勝手を向上させることができる。
【００３８】
また、本実施形態のＩＣカード１において、ＨＦ帯アンテナ４の形状は、ＨＦ帯用のリーダ／ライタ装置のアンテナ形状と相似形となるため、ＨＦ帯アンテナ４の送受信性能をより向上させることができる。
【００３９】
また、本実施形態のＩＣカード１において、ＵＨＦ帯アンテナ３及びＨＦ帯アンテナ４は、少なくとも一部が基板２の四隅に近接する領域Ａ（図１参照）に位置しないように配置される。そのため、カード使用者が指先でＩＣカード１のいずれかの隅を保持しても、ＵＨＦ帯アンテナ３及びＨＦ帯アンテナ４の誘電率等が変化しないため、送受信性能の低下を抑えることができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。
【符号の説明】
【００４１】
１  ＩＣカード
２  基板
３  ＵＨＦ帯アンテナ
４  ＨＦ帯アンテナ
３１、４１  ＩＣチップ
３２  アンテナ部
４２  コイル部
３２１  ループ電極
３２２  メアンダ電極
３２３  主電極
【図１】
2015087948.tif 000004
【図２】
2015087948.tif 000005
【図３】
2015087948.tif 000006