(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元の螺旋状の励磁コイルと、２次元の螺旋状のブースタコイルと、該ブースタコイル内の共振用のコンデンサとをカード基材上に形成してなり、前記励磁コイルは、内部に設置するアンテナ搭載形のＩＣチップのアンテナに電磁結合し、前記ブースタコイルは、前記励磁コイルより開口面積が大きく、前記励磁コイル、ブースタコイル、コンデンサは、それぞれが互いに重ならないようにカード基材上に配置するとともに、直列接続して閉回路を形成することを特徴とするＩＣカード用のブースタアンテナ。
【請求項２】
前記励磁コイルは、前記ブースタコイルの外部に形成することを特徴とする請求項１記載のＩＣカード用のブースタアンテナ。
【請求項３】
前記励磁コイルは、カード基材上の複数のＩＣチップごとに設けることを特徴とする請求項２記載のＩＣカード用のブースタアンテナ。
【請求項４】
前記励磁コイルは、前記ブースタコイルの内部に形成することを特徴とする請求項１記載のＩＣカード用のブースタアンテナ。
【請求項５】
前記励磁コイルとＩＣチップとの間には、単一ループの補助コイルをカード基材上に形成することを特徴とする請求項４記載のＩＣカード用のブースタアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無接触形のＩＣカードに好適に使用することができるＩＣカード用のブースタアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
無接触形のＩＣカードには、アンテナ搭載形の通信用のＩＣチップが組み込まれている。ただし、ここでいうＩＣカードとは、いわゆるＩＣタグを含むものとする。
【０００３】
アンテナ搭載形のＩＣチップには、通信用のチップ本体とともに、使用周波数に適合するアンテナが一体に搭載されている。そこで、ＩＣチップのアンテナは、外部のリーダライタからの電波を受信してチップ本体に作動用の電力を供給し、チップ本体とリーダライタとの間において必要なデータ交信を実現することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来技術によるときは、ＩＣチップのアンテナは、極めて小形に形成されているので、十分な送受信感度を得ることができず、ＩＣカードによる情報伝達距離が不足しがちであるという問題があった。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、ＩＣチップのアンテナに電磁結合する励磁コイルと、ブースタコイルとを設けることによって、情報伝達距離の拡大を図ることができるＩＣカード用のブースタアンテナを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、２次元の螺旋状の励磁コイルと、２次元の螺旋状のブースタコイルと、ブースタコイル内の共振用のコンデンサとをカード基材上に形成してなり、励磁コイルは、内部に設置するアンテナ搭載形のＩＣチップのアンテナに電磁結合し、ブースタコイルは、励磁コイルより開口面積が大きく、励磁コイル、ブースタコイル、コンデンサは、それぞれが互いに重ならないようにカード基材上に配置するとともに、直列接続して閉回路を形成することをその要旨とする。
【０００８】
また、励磁コイルは、ブースタコイルの外部に形成してもよい。
【０００９】
さらに、励磁コイルは、カード基材上の複数のＩＣチップごとに設けてもよい。
【００１０】
なお、励磁コイルは、ブースタコイルの内部に形成してもよく、励磁コイルとＩＣチップとの間には、単一ループの補助コイルをカード基材上に形成してもよい。
【００１１】
【作用】
かかる発明の構成によるときは、励磁コイルは、ＩＣチップのアンテナと電磁結合し、ブースタコイルに直列接続されているから、ブースタコイルをＩＣチップの外部アンテナとして作動させることができる。ブースタコイルは、外部のリーダライタからの電波を受信し、励磁コイルを介してＩＣチップのアンテナに伝送することができ、励磁コイルを介してＩＣチップのアンテナからの電波を受信して、外部のリーダライタに送信することができるからである。
【００１２】
なお、励磁コイルは、ＩＣチップのアンテナからの電波を受信するとき、ＩＣチップのアンテナに対する２次コイルとして作用し、両者のターン数比に従って信号増幅作用をすることができる。また、ブースタアンテナは、励磁コイルより大きな開口面積に形成することにより、十分高い送受信感度を容易に実現することができる。
【００１３】
２次元の螺旋状に形成する励磁コイル、ブースタコイルは、それぞれ所定のターン数に形成し、必要なインダクタンスを実現することができる。
【００１４】
励磁コイル、ブースタコイルは、巻き方向を同一にして、１本の導電パターンや線材により簡単に形成することができる。
【００１５】
励磁コイル内にＩＣチップを設置すれば、励磁コイルは、ＩＣチップのアンテナに対し、十分密に電磁結合させることができる。
【００１６】
ブースタコイル内に形成する共振用のコンデンサは、たとえば平行パターンによって所要容量を精度よく実現し、外付けのコンデンサを不要にすることができる。
【００１７】
ブースタコイルの外部に励磁コイルを形成すれば、ブースタコイルは、その実効開口面積を最大にすることができる。
【００１８】
複数のＩＣチップごとに設ける励磁コイルは、共通のブースタコイルに直列接続することにより、複数のＩＣチップを連係して作動させることができ、たとえばＩＣカードのメモリ容量を大きくするために有効である。なお、各ＩＣチップは、それぞれに対応する励磁コイルと、共通のブースタコイルとを介し、外部のリーダライタと相互にデータ交信することができる。
【００１９】
ブースタコイルの内部に励磁コイルを形成するときは、励磁コイル、ブースタコイルは、ブースタコイル相当のサイズにコンパクトにまとめることができる。なお、このときも、ＩＣチップは、励磁コイル内に設けるものとする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
ＩＣカード用のブースタアンテナは、励磁コイルＬ1 と、励磁コイルＬ1 に直列接続するブースタコイルＬ2 とをカード基材ＣＤ上に形成してなる（図１、図２）。
【００２２】
カード基材ＣＤは、紙材や合成樹脂材などの絶縁材料によって薄いカード状に形成されている。励磁コイルＬ1 、ブースタコイルＬ2 は、それぞれ印刷やエッチングなどの手法によりカード基材ＣＤ上に２次元の螺旋状の導電パターンとして形成されている。なお、励磁コイルＬ1 、ブースタコイルＬ2 は、巻き方向が同一に揃えられている。励磁コイルＬ1 は、ブースタコイルＬ2 の外部に形成されており、励磁コイルＬ1 内には、チップ本体ＩＣ、アンテナＡを搭載するアンテナ搭載形のＩＣチップＣＰが設置されている。
【００２３】
ブースタコイルＬ2 は、励磁コイルＬ1 より大きい開口面積に形成され、励磁コイルＬ1 より多くのターン数となっている。ブースタコイルＬ2 内には、共振用のコンデンサＣが形成されている。コンデンサＣは、相対向する櫛歯状の導電パターンを介して所定長さ、所定間隔の平行パターンを形成することにより、所要容量を確保することができる。
【００２４】
励磁コイルＬ1 は、ＩＣチップＣＰのアンテナＡに電磁結合されている。ブースタコイルＬ2 は、コンデンサＣとともに、ジャンパ線Ｂ1 、ブースタコイルＬ2 の外側の迂回パターンＢ2 、ジャンパ線Ｂ3 を介して励磁コイルＬ1 に直列接続され、閉回路を形成している。ただし、励磁コイルＬ1 、ブースタコイルＬ2 、コンデンサＣは、それぞれが互いに重ならないようにカード基材ＣＤ上に配置されており、図２の符号Ｍは、アンテナＡ、励磁コイルＬ1 の電磁結合を示している。なお、励磁コイルＬ1 は、ＩＣチップＣＰの外形サイズ相当に開口面積を小さくすることにより、アンテナＡに対して十分密に電磁結合されている。
【００２５】
ブースタコイルＬ2 は、外部の図示しないリーダライタからの電波Ｓ1 を受信し、励磁コイルＬ1 、アンテナＡを介してＩＣチップＣＰのチップ本体ＩＣに高周波電力を供給し、チップ本体ＩＣを起動するとともに、電波Ｓ1 に含まれるデータをチップ本体ＩＣに伝送することができる。このとき、アンテナＡは、励磁コイルＬ1 により励磁される。また、ＩＣチップＣＰは、アンテナＡを介して必要なデータを含む電波を発信し、励磁コイルＬ1 を介してブースタコイルＬ2 に伝送し、ブースタコイルＬ2 は、電波Ｓ2 としてリーダライタに送出する。すなわち、ブースタコイルＬ2 は、励磁コイルＬ1 、アンテナＡを介し、ＩＣチップＣＰ用の外部アンテナとして作動し、ＩＣチップＣＰの情報伝達距離を拡大することができる。
【００２６】
以上の説明において、励磁コイルＬ1 、ブースタコイルＬ2 は、絶縁性の被膜を有する１本の線材を使用してカード基材ＣＤ上に形成してもよい（図３）。また、共振用のコンデンサＣは、線材の両端部をブースタコイルＬ2 内に引き出して所定長さ、所定間隔の平行パターンに形成することにより、所要容量に形成することができる（同図）。なお、コンデンサＣは、ブースタコイルＬ2 内に形成する螺旋状の平行パターンにより形成してもよい（図４）。さらに、ブースタコイルＬ2 は、カード基材ＣＤに帯状の磁気記憶部分ＣＤ1 を設けるとき（図５）、磁気記憶部分ＣＤ1 を横切らないように形成するものとする。
【００２７】
【他の実施の形態】
励磁コイルＬ1 は、カード基材ＣＤ上の複数のＩＣチップＣＰ、ＣＰごとに形成することができる（図６、図７）。なお、励磁コイルＬ1 、Ｌ1 は、共通のブースタコイルＬ2 に対応しており、各励磁コイルＬ1 内には、ＩＣチップＣＰが設置されている。ブースタコイルＬ2 は、ジャンパ線Ｂ4 、迂回パターンＢ5 、ジャンパ線Ｂ6 、迂回パターンＢ7 、ジャンパ線Ｂ8 を介し、コンデンサＣとともに、励磁コイルＬ1 、Ｌ1 に直列接続されている。すなわち、ＩＣチップＣＰ、ＣＰは、それぞれ励磁コイルＬ1 を介して共通のブースタコイルＬ2 を使用し、外部のリーダライタとデータ交信することができる。なお、図６、図７において、ＩＣチップＣＰ、励磁コイルＬ1 は、２以上の任意の組数を設けてもよい。
【００２８】
励磁コイルＬ1 は、ブースタコイルＬ2 の内部に設けてもよい（図８、図９）。なお、励磁コイルＬ1 、ブースタコイルＬ2 の間には、共振用のコンデンサＣ1 、Ｃ2 、Ｃ3 、Ｃ4 が並列接続して形成されている。また、励磁コイルＬ1 内には、ＩＣチップＣＰが設置され、励磁コイルＬ1 、ＩＣチップＣＰの間には、単一ループの補助コイルＬ1a、Ｌ1aがカード基材ＣＤ上に形成されている。
【００２９】
ブースタコイルＬ2 は、ジャンパ線Ｂ9a、Ｂ9bを介し、コンデンサＣ1 、Ｃ2 、Ｃ3 、Ｃ4 とともに、励磁コイルＬ1 に直列接続されている。補助コイルＬ1a、Ｌ1aは、励磁コイルＬ1 の導体パターンの幅を実質的に大きくして見掛けのＱを向上させるとともに、励磁コイルＬ1 をＩＣチップＣＰのアンテナＡに密に電磁結合させることができる。また、励磁コイルＬ1 は、ブースタコイルＬ2 の内部に形成することにより、全体サイズをブースタコイルＬ2 の外形相当に小形化することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ＩＣチップのアンテナに電磁結合する励磁コイルと、励磁コイルに直列接続するブースタコイルとをカード基材上に形成することによって、ブースタコイルは、励磁コイルを介してＩＣチップの外部アンテナとして作動することができるから、ＩＣカードの情報伝達距離を拡大することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  全体構成平面説明図
【図２】  等価回路図
【図３】  他の実施の形態を示す図１相当図（１）
【図４】  他の実施の形態を示す模式平面図（１）
【図５】  他の実施の形態を示す模式平面図（２）
【図６】  他の実施の形態を示す模式平面図（３）
【図７】  図６の等価回路図
【図８】  他の実施の形態を示す図１相当図（２）
【図９】  図８の等価回路図
【符号の説明】
ＣＤ…カード基材
ＣＰ…ＩＣチップ
Ａ…アンテナ
Ｌ1 …励磁コイル
Ｌ2 …ブースタコイル
Ｃ…コンデンサ
【図１】
0003915092.tif 000002
【図２】
0003915092.tif 000003
【図３】
0003915092.tif 000004
【図４】
0003915092.tif 000005
【図５】
0003915092.tif 000006
【図６】
0003915092.tif 000007
【図７】
0003915092.tif 000008
【図８】
0003915092.tif 000009
【図９】
0003915092.tif 000010