(57)【要約】【課題】  小さい製品寸法の非接触および接触の両方で通信することが可能な通信媒体に対応でき、さらに、ノイズの影響を受けにくく、非接触通信における通信距離を伸長することができる通信媒体を提供する。【解決手段】  磁性体１４の上に載置した基材１５の両面にアンテナコイル１６と補助アンテナコイル１７を設けた構成とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部装置と非接触通信および接触通信の両方を行う通信媒体であって、
前記接触通信のための外部端子を備える回路基板と、
前記回路基板の前記外部端子と反対面に搭載されたＩＣチップと、
前記回路基板の前記ＩＣチップが搭載された面に載置された磁性体と、
前記磁性体の上に載置された絶縁基材と、
前記絶縁基材の両面に配列されたアンテナコイルと、
前記アンテナコイルと平行に配列された補助アンテナコイルとで構成されたことを特徴とする通信媒体。
【請求項２】
前記磁性体が、貫通部を有することを特徴とする請求項１に記載の通信媒体。
【請求項３】
前記アンテナコイルの巻数が、前記補助アンテナコイルの巻数より少ないことを特徴とする請求項１または２に記載の通信媒体。
【請求項４】
前記アンテナコイルと前記補助アンテナコイルのコイルパターン幅が同じであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の通信媒体。
【請求項５】
ＳＩＭカードであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の通信媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に少なくとも１つのＩＣチップとアンテナを有し、データを非接触および接触の両方で通信することが可能な通信媒体に係り、特に、アンテナコイルと補助アンテナコイルを有する通信媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、接触型通信媒体としては、接触型ＩＣカードやＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｉｄｅｎｔｉｙ  Ｍｏｄｕｌｅ）カード等が、知られている。近年、携帯電話に内蔵する必要があるため外形寸法に制約のあるＳＩＭカード等の接触型通信媒体に、多様なサービスに対応する非接触通信を行う機能を併せ持つ通信媒体の要望がある。しかしながら、通信媒体の製品寸法が小さいため、アンテナの形状、寸法に制約があり、非接触通信時の外部装置との通信距離が短いことが課題となっている。非接触通信において、外部装置との通信距離を伸長するため、通信媒体に補助アンテナを設ける技術が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、外来電波に共振するアンテナコイルと、アンテナコイルに電磁的に結合した補助アンテナコイルにより、２次電圧を誘起して給電することで、通信距離を伸長するＩＣカードの電力供給装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、共振周波数を調整できる補助アンテナコイルにより、通信距離を伸長することが可能となる非接触式データキャリア装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−５０５３４号公報
【特許文献２】特開２００１−３１９２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のＩＣカードの電力供給装置においては、コイルで給電しているため、自己のノイズの影響を受けやすく、コイルの小型化が難しいという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載の非接触式データキャリア装置および補助アンテナにおいては、外部からのノイズの影響を受けやすいという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、小さい製品寸法の非接触および接触の両方で通信することが可能な通信媒体に対応でき、さらに、ノイズの影響を受けにくく、非接触通信における通信距離を伸長することができる通信媒体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、アンテナコイルと補助アンテナコイルを基材の両面に配置して通信媒体を構成したものである。
【００１０】
すなわち、本発明によれば、外部装置と非接触通信および接触通信の両方を行う通信媒体であって、前記接触通信のための外部端子を備える回路基板と、前記回路基板の前記外部端子と反対面に搭載されたＩＣチップと、前記回路基板の前記ＩＣチップが搭載された面に載置された磁性体と、前記磁性体の上に載置された絶縁基材と、前記絶縁基材の両面に配列されたアンテナコイルと、前記アンテナコイルと平行に配列された補助アンテナコイルとで構成されたことを特徴とする通信媒体が得られる。
【００１１】
また、本発明によれば、前記磁性体が、貫通部を有することを特徴とする上記の通信媒体が得られる。
【００１２】
また、本発明によれば、前記アンテナコイルの巻数が、前記補助アンテナコイルの巻数より少ないことを特徴とする上記の通信媒体が得られる。
【００１３】
また、本発明によれば、前記アンテナコイルと前記補助アンテナコイルのコイルパターン幅が同じであることを特徴とする上記の通信媒体が得られる。
【００１４】
また、本発明によれば、ＳＩＭカードであることを特徴とする上記の通信媒体が得られる。
【００１５】
また、非接触通信における通信距離を大きくするためには、アンテナコイルのＱより、補助アンテナコイルのＱを高くすることが好ましい。
【００１６】
また、アンテナコイルと補助アンテナコイルを同形状とし、２つのアンテナコイル間の結合を強くして、補助アンテナコイルの効果を高めることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、小型の非接触および接触の両方で通信することが可能な通信媒体の製品に対応でき、さらに、ノイズの影響を受けにくく、非接触通信における通信距離を伸長することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る通信媒体の斜視図。
【図２】本発明に係る図１の通信媒体におけるＡ−Ａ断面図。
【図３】本発明に係る通信媒体の回路基板の構成図。図３（ａ）は、平面図。図３（ｂ）は、透過底面図。
【図４】本発明に係る通信媒体の磁性体の平面図。
【図５】本発明に係る通信媒体のアンテナコイルと補助アンテナコイルのコイルパターン図。図５（ａ）は、平面図。図５（ｂ）は、透過底面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２０】
外部装置と非接触通信および接触通信の両方を行う通信媒体として、携帯電話等に用いられているＳＩＭカードを用いて実施の形態を説明する。図１は、本発明に係る通信媒体の斜視図である。図２は、本発明に係る図１の通信媒体におけるＡ−Ａ断面図である。
【００２１】
通信媒体１１は、接触通信を行うための外部端子１３と、電子部品を搭載した回路基板１２と、非接触通信を行うためのアンテナコイル１６と補助アンテナコイル１７を設けた絶縁基材１５を備えている。回路基板１２に設けられた配線パターン２４の表面配線パターン２４ａと外部端子１３をハンダにより接続し、外部端子１３と反対面に設けられた配線パターン２４の裏面配線パターン２４ｂ上にＩＣチップ１８とコンデンサ１９の電子部品を搭載し、ワイヤー２１やハンダにより裏面配線パターン２４ｂと接続する。その後、回路基板１２に搭載した電子部品をチップモールド２２により保護する。回路基板１２上のＩＣチップ１８の搭載側に配置された磁性体１４と、磁性体１４の上に絶縁基材１５の両面に配されたアンテナコイル１６と補助アンテナコイル１７で構成し、モールド樹脂により外装モールド２３を形成して通信媒体１１が得られる。
【００２２】
図３は、本発明に係る通信媒体の回路基板の構成図である。図３（ａ）は、平面図である。図３（ｂ）は、透過底面図である。説明を容易にするため、回路基板の裏面構成図を透過させて示している。回路基板１２は、ガラスエポキシ等からなり、回路基板１２の片面に接触通信用の外部端子１３を搭載する凹部を形成し、回路基板１２の両面に銅箔をエッチングして配線パターン２４を形成する。配線パターン２４は、回路基板１２の両面に形成され、外部端子１３を搭載した面を表面配線パターン２４ａとして、反対側を裏面配線パターン２４ｂとする。回路基板１２の表面に接触通信用の外部端子１３をハンダにより表面配線パターン２４ａと導通させながら接着により搭載する。外部端子１３は、回路基板１２の表面配線パターン２４ａと裏面配線パターン２４ｂはビアホール２６により導通している。回路基板１２の裏面配線パターン２４ｂに、ＩＣチップ１８とコンデンサ１９の電子部品を搭載し、ワイヤー２１やハンダにより裏面配線パターン２４ｂと導通させる。非接触通信用のアンテナコイル１６と補助アンテナコイル１７と接続するために、接続端子２０としてアンテナコイル接続端子２０ａと補助アンテナコイル接続端子２０ｂを設ける。電子部品の搭載部をモールドしてＩＣモジュールを構成する。ＩＣチップ１８には、非接触通信と接触通信の両方に対応可能なものを用いる。その時、ＩＣモジュールとアンテナを接続するための接続端子２０は、モールドの範囲外に設けて、その後アンテナと接続する。また、接触通信用の外部端子１３の裏面に、ＩＣチップ１８とコンデンサ１９の電子部品を搭載し、電子部品の表面をモールドしてＩＣモジュールを構成し、ＩＣモジュールの電子部品が回路基板１２にぶつからない様に貫通部を設けた回路基板１２に、ＩＣモジュールを搭載する構成としても良い。
【００２３】
図４は、本発明に係る通信媒体の磁性体の平面図である。フィルム状の絶縁体からなるフレキシブル基板上に、フェライトシートを接着して磁性体１４を作製する。回路基板１２や、アンテナの形状に合せて、ＩＣチップ１８などの電子部品がぶつからない形状の貫通部２５をプレスなどの型抜き工程により作製する。この時、磁性体１４の形状はアンテナの形状を完全に覆うように、大きく設けるのが良い。これにより、よりノイズに強い構造とすることが可能になる。
【００２４】
図５は、本発明に係る通信媒体のアンテナコイルと補助アンテナコイルのコイルパターン図である。図５（ａ）は、平面図である。図５（ｂ）は、透過底面図である。説明を容易にするため、コイルパターン図の裏面を透過させて示している。非接触通信用のアンテナコイル１６と補助アンテナコイルは、ポリイミドフィルムからなる絶縁基材１５の表裏面に形成した銅箔をエッチングすることにより形成する。絶縁基材１５の表裏面に対向するように形成されたアンテナコイル１６と補助アンテナコイル１７は、ビアホール２６により接続され、それぞれ１つのアンテナコイル１６と補助アンテナコイル１７となる。また、回路基板１２の接続端子２０と接続するために接続端子用電極２７として、アンテナコイル接続電極２７ａと補助アンテナコイル接続電極２７ｂを設ける。非接触通信用のアンテナコイル１６の巻数は、補助アンテナコイル１７の巻数より少なくすることで、補助アンテナコイル１７のＱを高くすることができ、非接触通信における通信距離を伸ばすことが可能になる。絶縁基材１５の表裏面に設けられた、アンテナコイル１６と補助アンテナコイル１７のコイルパターンは、絶縁基材１５に対して表面から見て互いに同方向のループとなるように設けることにより、非接触通信における通信距離を伸ばすことになる。
【００２５】
最後に、図２に示すように、アンテナが形成された絶縁基材１５と磁性体１４の貫通部２５を位置合わせして接着し、さらに外部端子１３を搭載した回路基板１２と位置合わせをして搭載する。回路基板１２に設けられた接続端子２０のアンテナコイル接続端子２０ａと補助アンテナコイル接続端子２０ｂを、絶縁基材１５に設けられた接続端子用電極２７のアンテナコイル接続電極２７ａと補助アンテナコイル接続電極２７ｂに、それぞれハンダにより接続する。これにより、非接触通信用のアンテナコイル１６とＩＣチップ１８やコンデンサ１９の電子部品が、また、補助アンテナコイル１７とコンデンサ１９が接続される。その後、通信媒体の型に移し、モールド樹脂で外装モールド２３を形成して、通信媒体１１を完成させる。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明の実施例について、ＳＩＭカードを例に詳述する。
【００２７】
（実施例１）
ＳＩＭカードは、図１に示すような、接触通信用の外部端子１３を通じて、外部との情報通信を行うカードである。本発明の通信媒体１１は、従来の接触通信機能に加えて、新たに非接触通信機能を併せ持つＳＩＭカードである。
【００２８】
図３に示すように、回路基板１２は、外形寸法２５ｍｍ×１５ｍｍで、厚さ１００μｍのガラスエポキシからなる絶縁された基材の両面に、接触通信用の外部端子１３を搭載する凹部と接続用の貫通穴を形成してから、３０μｍの銅箔をメッキして、図３に示す配線パターンをエッチングにより形成した。
【００２９】
図４に示す磁性体１４は、フィルム状の絶縁体であるフレキシブルプリント基板に、比透磁率１００で厚み２００μｍのフェライトシートを接着した。また、図２に示すように、回路基板１２に搭載したＩＣチップ１８とコンデンサ１９と接続端子２０が接触しないように、１８ｍｍ×８ｍｍの貫通部２５を有する、外形寸法２４ｍｍ×１４ｍｍの磁性体１４となるように、プレスで打ち抜き作製した。
【００３０】
アンテナコイル１６と補助アンテナコイル１７を形成する絶縁基材１５は、外形寸法２４ｍｍ×１４ｍｍで、厚さが２５μｍのポリイミドフィルムを用いた。絶縁基材１５の両面に３０μｍの銅箔をメッキして、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すようなアンテナコイルパターンをエッチングにより形成した。アンテナコイル１６と補助アンテナコイル１７のコイルパターン幅は、２００μｍで同一とし、コイルパターン間隔は１００μｍとした。非接触通信用のアンテナは、ビアホール２６で接続することにより絶縁基材１５の両面を用いて作製した。アンテナコイル１６の巻数は、絶縁基材１５の両面で４ターン、補助アンテナコイルの巻数は、絶縁基材１５の両面で６ターンとした。
【００３１】
アンテナが形成された絶縁基材１５と磁性体１４の貫通部２５を位置合わせして接着し、さらに回路基板１２を位置合わせして重ねた。回路基板１２の接続端子２０と絶縁基材１５の接続端子用電極２７を接続した。その後、通信媒体の型に移し、モールド樹脂で外装モールド２３を形成して図２に示すような通信媒体を作製した。
【００３２】
（実施例２）
実施例２は、補助アンテナコイルの巻数を実施例１から１回減じて、その他は同様に通信媒体を作製した。よって、アンテナコイル１６の巻数は、絶縁基材１５の両面で４ターン、補助アンテナコイルの巻数は、絶縁基材１５の両面で５ターンとした。
【００３３】
（比較例１、２）
本発明の通信媒体との比較として、非接触通信を行うためのアンテナコイルの巻数と補助アンテナコイルの巻数を変えて作製した。それ以外は実施例と同様に、アンテナコイルと補助アンテナコイルのコイルパターン幅を２００μｍ、コイルパターン間隔を１００μｍとした。アンテナコイルの巻数と補助アンテナコイルの巻数が５回で、同じ巻数の非接触通信用のアンテナコイルと補助アンテナコイルの通信媒体を比較例１として作製した。また、アンテナコイルの巻数が６回で、補助アンテナコイルの巻数の４回より多い巻数の通信媒体を比較例２として作製した。
【００３４】
実施例１、２、比較例１、２の非接触通信時における通信性能を、外部装置との通信距離を測定することにより行った。通信媒体と非接触通信を行う外部装置としては、市販されているＶｉＶＯｐａｙ  ５０００（ＶｉＶＯｔｅｃｈ社製）を用いた。外部装置上に、通信媒体との距離を設定できる治具を作製し、５ｍｍの距離から連続して１０回以上非接触通信できるかを確認しながら、２５ｍｍまで距離を１ｍｍ毎に増やしていって測定した。各通信媒体における、非接触通信時における通信距離の測定結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
2013174948.tif 000003
【００３６】
表１より、比較例１、２より、通信媒体のアンテナコイルの巻数が補助アンテナコイルの巻数より少ない実施例１、２の方が、通信できる距離が伸びていることが確認できた。
【００３７】
（比較例３）
本発明の実施例１の通信媒体との比較として、非接触通信を行うためのアンテナコイルと補助アンテナコイルのコイルパターン幅を変えて、実施例１と同様にアンテナコイルの巻数を４ターン、補助アンテナコイルの巻数を６ターン、アンテナコイルと補助アンテナコイルのコイルパターン間隔を１００μｍとし、アンテナコイルと補助アンテナコイルのコイルパターン幅は、１００μｍとした比較例３を作製した。
【００３８】
実施例１と比較例３の非接触通信時における通信媒体の通信性能を、外部装置との通信距離により測定を行った。通信媒体と非接触通信を行う外部装置としては、市販されているＶｉＶＯｐａｙ  ５０００（ＶｉＶＯｔｅｃｈ社製）を用いた。外部装置上に、通信媒体との距離を設定できる治具を作製し、５ｍｍの距離から連続して１０回以上非接触通信できるかを確認しながら、２５ｍｍまで距離を１ｍｍ毎に増やしていって測定した。各通信媒体における、非接触通信時における通信距離の測定結果を表２に示す。
【００３９】
【表２】
2013174948.tif 000004
【００４０】
表２より、通信媒体のアンテナコイルと補助アンテナコイルのコイルパターン幅を同じにした場合、コイルパターン幅により通信できる距離が大きく変化することを、確認することができた。アンテナコイルと補助アンテナコイルを同形状とすることにより、２つのアンテナコイルの間の結合を強くすることができる。また、設計と製造の工数を削減することができる。
【００４１】
以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００４２】
１１              通信媒体
１２              回路基板
１３              外部端子
１４              磁性体
１５              絶縁基材
１６              アンテナコイル
１７              補助アンテナコイル
１８              ＩＣチップ
１９              コンデンサ
２０              接続端子
２０ａ            アンテナコイル接続端子
２０ｂ            補助アンテナコイル接続端子
２１              ワイヤー
２２              チップモールド
２３              外装モールド
２４              配線パターン
２４ａ            表面配線パターン
２４ｂ            裏面配線パターン
２５              貫通部
２６              ビアホール
２７              接続端子用電極
２７ａ            アンテナコイル接続電極
２７ｂ            補助アンテナコイル接続電極
【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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