(57)【要約】【課題】非接触通信において、アンテナを情報処理機器に近づけた際にアンテナと情報処理機器との間で干渉が生じることがなく、アンテナコイルの共振点がずれた場合においても安定した通信感度を確保できるアンテナモジュールを提供する。【解決手段】非接触通信用のアンテナモジュールであって、ループ状の複数のアンテナコイル１１、３１を有し、このアンテナコイル１１、３１はそれぞれが１ループ以上を構成するとともにそれぞれにコンデンサ４、５が並列に接続されている同調用コンデンサを有し、これらのアンテナコイル１１、３１は直列接続を形成している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触通信用のアンテナモジュールであって、
ループ状の複数のアンテナコイルを有し、
前記アンテナコイルは、それぞれが１ループ以上を構成するとともに、それぞれにコンデンサが並列に接続している同調用コンデンサを有し、
前記複数のアンテナコイルは直列接続している
アンテナモジュール。
【請求項２】
前記アンテナコイルどうしは、スルーホールを介して接続することにより、直列接続している請求項１に記載のアンテナモジュール。
【請求項３】
前記アンテナコイルは、多層にわたって基板両面に形成される請求項１に記載のアンテナモジュール。
【請求項４】
前記アンテナコイルは、１つの平面基板上に形成している請求項１に記載のアンテナモジュール。
【請求項５】
前記同調用コンデンサは、前記アンテナコイルを形成している基板面に実装している請求項１に記載のアンテナモジュール。
【請求項６】
前記複数のアンテナコイルは、線幅、長さ、又は巻き数を変化させることにより、インダクタンスを操作可能にした請求項１に記載のアンテナモジュール。
【請求項７】
前記同調用コンデンサは、容量を変更可能にした請求項１に記載のアンテナモジュール。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のアンテナモジュールを搭載したＩＣカード。
【請求項９】
請求項８に記載のＩＣカードを備える電子機器。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のアンテナモジュールを搭載した電子機器。
【請求項１１】
前記アンテナモジュールは、非接触通信用のＩＣを実装するＩＣ基板を備える請求項１０に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯端末機器などに搭載され非接触通信を行うアンテナモジュール、及びこれを搭載したＩＣカード並びに電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯端末機器や無線タグ等の非接触通信システムの普及に伴い、安定した通信感度を有する非接触通信システムの開発が市場から要求されている。この非接触通信システムにあっては、磁界や電界などを利用した通信を行っており、非接触通信用アンテナとしては一般にループアンテナを使用している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来、ループアンテナに関しては、例えば図６に示すように、基板１０１上にループ状の導体からなるアンテナコイル１０２を形成することによって、平面構造を実現するものが知られている。また、より大きな誘起電力を得るため、アンテナコイルに並列に静電容量を接続し、所望の周波数に同調させる技術なども知られている。
【特許文献１】特開２０００−５７２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、携帯機器やＩＣカード等において、通信相手である情報処理機器との間でデータの読み出しや書き込みを行う場合、アンテナコイルを情報処理機器に近づける際に、アンテナコイルと情報処理機器の間で干渉が生じ、アンテナコイルの共振周波数がずれる現象を起こすことがある。その結果、通信感度が安定しないという不都合を生じている。
【０００５】
本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、非接触通信において、アンテナを情報処理機器に近づけたときにアンテナと情報処理機器との間で干渉が生じることがなく、アンテナコイルの共振点がずれた場合においても安定した通信感度を確保できる非接触通信用のアンテナモジュール、及びこれを搭載したＩＣカード、並びに電子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】
【０００６】
本発明の非接触通信用アンテナモジュールは、非接触通信用のアンテナモジュールであって、ループ状の複数のアンテナコイルを有し、前記アンテナコイルは、それぞれが１ループ以上を構成するとともに、それぞれにコンデンサが並列に接続している同調用コンデンサを有し、前記複数のアンテナコイルは直列接続しているものである。上記構造により、並列共振回路が直列に接続する回路を形成する。これによって、各アンテナコイルそれぞれに共振点をもつため複数の共振点ができる（図３（Ｃ）に示す）。これらの共振点をコンデンサの容量と前記アンテナコイルのインダクタンスで操作し、２つの共振点をそれぞれ所望の周波数に近づけると、所望の周波数における帯域幅が広がる（図３（Ｄ）に示す）。その結果、本発明の非接触通信用アンテナと通信相手の情報処理機器の間で干渉が生じ、共振周波数がずれる場合においても、安定した通信感度を確保することができる。
【０００７】
また、本発明の非接触通信用アンテナモジュールは、前記アンテナコイルどうしが、スルーホールを介して接続することにより、直列接続しているものである。
【０００８】
また、本発明のアンテナモジュールは、前記アンテナコイルが、多層にわたって基板両面に形成されるものである。
【０００９】
また、本発明のアンテナモジュールは、前記アンテナコイルが、１つの平面基板上に形成しているものである。
【００１０】
また、本発明のアンテナモジュールは、前記同調用コンデンサが、前記アンテナコイルを形成している基板面に実装しているものである。
【００１１】
また、本発明のアンテナモジュールは、前記複数のアンテナコイルの線幅、長さ、又は巻き数を変化させることにより、インダクタンスを操作可能にしたものである。
【００１２】
また、本発明のアンテナモジュールは、前記同調用コンデンサの容量を変更可能にしたものである。
【００１３】
また、本発明のＩＣカードは、上記のいずれかに記載のアンテナモジュールを搭載するものである。
【００１４】
また、本発明の電子機器は、上記のＩＣカードを備えるものである。
【００１５】
また、本発明の電子機器は、上記のいずれかに記載のアンテナモジュールを搭載するものである。
【００１６】
また、本発明の電子機器は、前記アンテナモジュールが、非接触通信用のＩＣを実装するＩＣ基板を備えるものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、通信帯域を広帯域にすることで、アンテナコイルと通信相手の情報処理機器の間で干渉が生じた場合でも、安定した通信感度を得ることができる非接触通信用のアンテナモジュール、及びこれを搭載したＩＣカード、並びに電子機器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明における実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
本発明の実施形態に係る非接触通信用アンテナモジュールについて、図１、２を用いて説明する。なお、本実施形態の非接触通信用アンテナモジュールは、３層の基板を備えており、図１はその非接触通信用アンテナモジュールを示す断面図、図２（Ａ）はそのうちの１層目の基板（以下、これを第１基板１０とよぶ）の上面図、図２（Ｂ）はそのうちの２層目の基板（以下、これを第２基板２０とよぶ）の上面図、図２（Ｃ）はそのうちの３層目の基板（以下、これを第３基板３０とよぶ）の下面図を示している。
【００２０】
本実施形態の非接触通信用のアンテナモジュールは、ＩＣカード或いは電子機器などに搭載可能な平面形状を有するものであり、第１基板１０〜第３基板３０と、第１基板１０の上面にループ状に導体を設けて形成したアンテナコイル１１と、第２基板２０上に導体を設けて形成した内層ライン２１、２２と、第３基板３０下面にループ状に導体に設けて形成したアンテナコイル３１とを備えている。
【００２１】
アンテナコイル１１は、図２（Ａ）に示すように始端が第１基板１０の外面（図中上面）上の電極１１Ａにあり、終端は、同図（Ｂ）に示すスルーホール２０Ａを介した第２基板２０の内層ライン２１（図１参照）を通り、スルーホール２０Ｂを介した第１基板１０の外面上の電極１１Ｂにある。これら電極１１Ａと電極１１Ｂの間には、図２（Ａ）に示すようにコンデンサ４が接続されることにより、図３（Ａ）で示すような並列共振回路を構成している。
【００２２】
また同様に、図２（Ｃ）に示すアンテナコイル３１は、始端がスルーホール３０Ａ、２０Ｃを介した第１基板１０の外面（図中上面）上の電極１１Ｃにあり、終端は、スルーホール３０Ｂ、２０Ｄを介した第２基板２０における内層ライン２２を通り、スルーホール２０Ｅを介した第１基板１０の外面上の電極１１Ｄにある。これら電極１１Ｃと電極１１Ｄとの間にも、図２（Ａ）に示すようにコンデンサ５が接続されることにより、アンテナコイル３１は、アンテナコイル１１の場合と同様に、図３（Ａ）で示すような並列共振回路を構成する。
【００２３】
これらのアンテナコイル１１、３１は、図１に示すように接続することにより、図３（Ｂ）に示すような並列共振回路が直列に接続された回路を構成する。このような構成をとることにより、アンテナコイル１１、３１は、それぞれにおいて共振点をもつようになる。その結果、アンテナモジュール全体としては、図３（Ｃ）のグラフβ１に示すように、複数の共振点を持つことが可能となる。なお、図３（Ｃ）、（Ｄ）において、符号α１、α２は、図３（Ａ）に示すような構成をとるときのグラフであり、比較(参考)のために示している。
【００２４】
また、これら複数の共振点は、図３（Ｃ）のグラフβ１のように互いに離れて２つある場合、アンテナモジュールのコンデンサの容量とアンテナコイルのインダクタを操作することにより、共振点を単一にして、共振周波数を所望の周波数に近づけることができる。即ち、図３（Ｄ）のグラフβ２に示すように、所望の周波数の帯域幅を広げることができる。この結果、アンテナコイルを通信相手の情報処理機器に近づけたときに、アンテナコイルと情報処理機器の間で磁界（或いは電界など）に干渉が生じてアンテナコイルの共振周波数がずれた場合でも、安定した通信感度を得ることができる。
【００２５】
次に、本発明の実施形態に係る非接触通信用のアンテナモジュールを搭載した電子機器の一つである携帯電話機１００について、図４、５を用いて説明する。なお、図４は、本発明に係る非接触通信用アンテナを搭載した携帯電話機１００を示す。また、図５（Ａ）はその携帯電話機１００に搭載する非接触通信用のアンテナ（アンテナコイル６１、６２）を実装した基板（以下、アンテナ基板６０とよぶ）の構成図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のアンテナ（アンテナコイル６１、６２）と接続する非接触通信用のＩＣ７４を実装した基板（以下、ＩＣ基板７０とよぶ）、同図（Ｃ）は同図（Ａ）の非接触通信用アンテナ６１、６２と同図（Ｂ）の非接触通信用のＩＣ７４が接続した非接触アンテナモジュール１１０の側面図を示している。
【００２６】
本実施形態の携帯電話機１００は、図４に示すように、非接触アンテナモジュール１１０を筐体内部に備えており、この非接触アンテナモジュール１１０には、図５（Ａ）に示すように、アンテナ基板６０及びＩＣ基板７０を備えている。換言すれば、これらアンテナ基板６０及びＩＣ基板７０は、図５（Ｃ）に示すように、電極７１を介して積層するように接続して非接触通信用のアンテナモジュール１１０を構成しており、この非接触通信用のアンテナモジュール１１０が電子機器、例えば携帯電話機１００の内部に搭載されている。
【００２７】
このうち、アンテナ基板６０には、図５（Ａ）に示すように、上面にループ状の導体に設けたアンテナコイル６１、６２を備える。一方、ＩＣ基板７０には、図５（Ｂ）に示すように、上面に形成される回路ライン７３と、この回路ライン７３上に接続された非接触通信用のＩＣ７４と、同調用コンデンサ８、９とを備える。なお、非接触通信用のＩＣ７４は、リーダライタとの通信時のデータ処理を行うためのものであり、主にＣＰＵ、コプロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＲＯＭなどで構成している。
なお、第１基板６０には、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、電極６１Ａ、６１Ｂ、６２Ａ、６２Ｂが電極７１を介して回路ライン７３に接続されている。また、アンテナコイル６１には同調用コンデンサ８が、アンテナコイル６２には同調用コンデンサ９が、それぞれ、並列接続する構成をとっており、第１の実施形態と同様に、図３（Ｂ）に示すような回路を構成している。
【００２８】
このような構成により、本実施形態でも、第１の実施形態と同等の効果が得られ、電子機器である携帯電話機１００を図示外の情報処理機器に近づけたときに、携帯電話機１００と情報処理機器の間で干渉が生じ、アンテナコイルの共振周波数がずれた場合でも、安定した通信感度を得ることができる。
【００２９】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。例えば、本発明の非接触通信用アンテナモジュールは、図４に示す携帯電話機１００のような電子機器に搭載する構成ではなく、ＩＣカードに搭載する構成の場合にも、同様の効果が得られる。また、ＩＣ基板７０は、図５においては、非接触通信用の関連する部品のみを実装したが、他の部品が実装されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の非接触通信用アンテナモジュールは、通信帯域を広帯域にすることで、例えば、アンテナコイルと各種の情報処理機器などの間で非接触通信を行う場合に干渉が生じたも、安定した通信感度を得ることのできる効果を有し、各種の情報処理機器との非接触通信を行う非接触通信用アンテナモジュールを搭載したＩＣカードや電子機器等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】非接触通信用アンテナモジュールを示すものであり、図２（Ａ）から（Ｃ）におけるＩ−Ｉ線断面図
【図２】本発明の第１の実施形態における非接触通信用アンテナモジュールの構成であり、(Ａ)は１枚目基板上面図、(Ｂ)は２枚目基板上面図、（Ｃ）は３枚目基板下面図、
【図３】（Ａ）は本発明の一部を示す並列共振回路図、（Ｂ）は本発明の原理を示す並列共振回路が直列に接続された回路図、（Ｃ）は並列共振回路における共振点の出現のグラフであり複数の共振点が離れているグラフ、（Ｄ）は並列共振回路における共振点の出現のグラフであり複数の共振点が近づいたときのグラフ
【図４】本発明の非接触アンテナモジュールを搭載した電子機器を示示す構成図
【図５】本発明の実施形態に係る電子機器に搭載した非接触通信用のアンテナモジュールを示すものであり、(Ａ)は非接触通信用のアンテナを搭載した第１基板を示す平面図、(Ｂ)は(Ａ)に示す第１基板と接続される第２基板を示す平面図、(Ｃ)は(Ａ)の第１基板及び(Ｂ)の第２基板が接続された非接触通信用のアンテナモジュールを示す側面図
【図６】従来の非接触通信用のアンテナコイルを示すものであり、(Ａ)はその平面図、(Ｂ)は（Ａ）のＶＩ−ＶＩ線断面図
【符号の説明】
【００３２】
１０  第１基板
１１、３１、６１、６２  アンテナコイル
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、６１Ａ、６１Ｂ、６２Ａ、６２Ｂ、７１  電極
１４Ｅ、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、３０Ａ、３０Ｂ  スルーホール
２０  第２基板
２１、２２  内層ライン
３０  第３基板
４、５、８、９  コンデンサ
６０  アンテナ基板
７０  ＩＣ基板
７３  回路ライン
７４  非接触通信用のＩＣ
１００  電子機器
１１０  アンテナモジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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