(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップの外部アンテナとして作動するブースタコイルをカード基材上に形成してなり、前記ブースタコイルは、コイル幅の３倍以上の有効幅となるようにカード基材の各長辺方向に繰返し連続的に屈曲させ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】
前記ブースタコイルは、コイル幅の３倍以上の有効幅となるようにカード基材の一方の短辺方向に繰返し連続的に屈曲させ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】
前記ブースタコイルには、ＩＣチップのアンテナに電磁結合する励磁コイルを直列接続することを特徴とする請求項１または請求項２記載のＩＣカード用のブースタアンテナ。
【請求項４】
前記ブースタコイルは、前記励磁コイルより開口面積を大きくすることを特徴とする請求項３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、ブースタコイルは、２次元の螺旋状に形成することを特徴とする請求項３または請求項４記載のＩＣカード用のブースタアンテナ。
【請求項６】
前記励磁コイル、ブースタコイルは、巻き方向を同一にすることを特徴とする請求項５記載のＩＣカード用のブースタアンテナ。
【請求項７】
前記ブースタコイルには、共振用のコンデンサを付設することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか記載の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、非接触式の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】
非接触式のＩＣカードには、通信用のＩＣチップとともにアンテナコイル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】
ＩＣチップは、使用周波数に適合するアンテナコイルとともにカード基材に一体に搭載されている。アンテナコイルは、十分な送受信感度を得るために、ＩＣカードのカード基材の外周に沿って長方形の枠状に形成されている。そこで、アンテナコイルは、外部のリーダライタからの電波を受信してＩＣチップに作動用の電力を供給し、ＩＣチップ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。なお、ＩＣチップは、使用用途や必要な情報伝達距離に応じて通信方式や使用周波数が適切に選定されている。
【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、複数枚のＩＣカードを重ねて使用すると、それぞれのＩＣカードのアンテナコイルが互いに干渉し、送受信感度が低下したり、情報伝達距離が不足したりすることが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、ブースタコイルをカード基材の長辺方向に繰返し連続的に屈曲させることによって、ＩＣカードを重ねて使用しても十分な情報伝達距離を得ることができる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、ＩＣチップの外部アンテナとして作動するブースタコイルをカード基材上に形成してなり、ブースタコイルは、コイル幅の３倍以上の有効幅となるようにカード基材の各長辺方向に繰返し連続的に屈曲させることをその要旨とする。
【０００７】
なお、ブースタコイルは、コイル幅の３倍以上の有効幅となるようにカード基材の一方の短辺方向に繰返し連続的に屈曲させることができる。
【０００８】
また、ブースタコイルには、ＩＣチップのアンテナに電磁結合する励磁コイルを直列接続してもよく、ブースタコイルは、励磁コイルより開口面積を大きくしてもよい。
【０００９】
さらに、励磁コイル、ブースタコイルは、２次元の螺旋状に形成することができ、巻き方向を同一にすることができる。
【００１０】
なお、ブースタコイルには、共振用のコンデンサを付設してもよい。
【００１１】
ただし、この発明において、ブースタコイルのコイル幅とは、ギャップを介してブースタコイルのターン数相当だけ平行配列する平行導体パターンのギャップを含む総幅をいい、有効幅とは、このような平行導体パターンの屈曲部分における最大幅をいう。
【００１２】
【作用】
かかる発明の構成によるときは、ＩＣチップの外部アンテナとして作動す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てＩＣチップに伝送することができ、ＩＣチップからの応答データを外部のリーダライタに伝達することができる。なお、ブースタコイルは、コイル幅の３倍以上の有効幅に繰返し連続的に屈曲しているから、長方形のアンテナコイルを有する別のＩＣカードを重ねても、カード基材の長辺に沿うアンテナコイルの直線状の長辺を斜めに完全に横切るため、別のＩＣカードのアンテナコイルとの相互干渉が極めて少なく、送受信感度の低下や情報伝達距離の減少が殆ど認められない。ただし、ブースタコイルは、カード基材の有効面積内に最大開口面積を実現するように、カード基材上に形成するものとする。
【００１３】
ブースタコイルは、カード基材の短辺方向にも繰返し連続的に屈曲させることにより、別のＩＣカードのアンテナコイルとの相互干渉を一層効果的に抑制することができる。
【００１４】
ブースタコイルに直列接続する励磁コイルは、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。
【００１５】
ブースタコイルは、励磁コイルより大きな開口面積にすることにより、十分高い送受信感度を容易に実現することができる。なお、励磁コイルは、ＩＣチップのアンテナに対して十分密に電磁結合させるために、内部にＩＣチップを設置するに必要な最小の開口面積とすることが好ましい。
【００１６】
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、カード基材上に互いに重ならないように配列し、それぞれ所定のターン数に形成して必要なインダクタンスを実現することができる。
【００１７】
励磁コイル、ブースタコイルは、巻き方向を同一にすることにより、１本の導電パターンや線材を使用して簡単に形成することができる。
【００１８】
ブースタコイルは、共振用のコンデンサを付設することにより、共振時のＱを高くして鋭い周波数特性を実現することができる。
【００１９】
【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。
【００２０】
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）。
【００２１】
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って作る導電パターンにより、または１本の線材により、カード基材ＣＤ上に巻き方向が同一の２次元の螺旋状の平行導体パターンとして形成されている。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にアンテナＡを搭載するＩＣチップＣＰが設置されている。
【００２２】
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 は、カード基材ＣＤの各長辺方向に屈曲角θ≒９０°となるように繰返し連続的に屈曲されて屈曲部分Ｇ1 、Ｇ1 を形成するとともに、カード基材ＣＤの一方の短辺方向にも、屈曲角θ≒９０°となるように繰返し連続的に屈曲され、別の屈曲部分Ｇ2 を形成している。なお、各屈曲部分Ｇ1 、Ｇ2 におけるブースタコイルＬ2 の有効幅Ｗ1 、Ｗ2 は、コイル幅Ｗa に対し、Ｗ2 ＞Ｗ1 ≧３Ｗa 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、ブースタコイルＬ2 に付設されている。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、所定間隔の平行導体パターンを形成し、所要容量を確保することができる。
【００２３】
励磁コイルＬ1 は、ＩＣチップＣＰのアンテナＡに電磁結合されており、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 を介して励磁コイルＬ1 に直列接続されている。ただし、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し、アンテナＡに対して十分密に電磁結合されている。
【００２４】
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、必要に応じてリーダライタからの電波Ｓ1 に含まれるデータに応答し、応答データに従って電波Ｓ1 を負荷変調する。負荷変調の内容は、アンテナＡから励磁コイルＬ1 を介してブースタコイルＬ2 に伝送され、ブースタコイルＬ2 を介してリーダライタに伝達される。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の情報伝達距離を大きくすることができる。
【００２５】
ブースタコイルＬ2 を有するＩＣカードは、カード基材ＣＤに別のＩＣカードのカード基材ＣＤa を重ねて使用しても、リーダライタＲＷとの情報伝達距離の減少が殆どない（図３）。なお、別のカード基材ＣＤa には、長方形の枠状のアンテナコイルＬa が外周に沿って形成されており、アンテナコイルＬa は、たとえば共振用のコンデンサＣa を介してカード基材ＣＤa 上のＩＣチップＣＰa に接続されている。そこで、カード基材ＣＤ、ＣＤa を重ねると、ブースタコイルＬ2 は、屈曲部分Ｇ1 、Ｇ1 、Ｇ2 がアンテナコイルＬa の直線状の各辺を斜めに完全に横切り（図４）、アンテナコイルＬa との相互干渉を最小に抑えることができる。
【００２６】
【他の実施の形態】
カード番号や名前、有効期限などを表示するエンボス加工部分ＣＤ1 、ＣＤ1 をカード基材ＣＤに設ける場合（図５）、ブースタコイルＬ2 は、エンボス加工部分ＣＤ1 、ＣＤ1 を避けて形成するものとする。また、ブースタコイルＬ2 は、カード基材ＣＤの短辺方向の屈曲部分Ｇ2 を省略してもよい（同図）。さらに、コンデンサＣは、複数のコンデンサＣ1 、Ｃ2 …を並列接続して所要容量を実現してもよい（同図）。
【００２７】
励磁コイルＬ1 は、ブースタコイルＬ2 の内部に設けてもよく（図６）、共振用のコンデンサＣは、ブースタコイルＬ2 の外部に形成してもよい（同図）。また、ブースタコイルＬ2 は、カード基材ＣＤの短辺方向に複数回、繰返し連続的に屈曲させて屈曲部分Ｇ2 を形成してもよい（同図）。なお、図６において、屈曲部分Ｇ2 の有効幅Ｗ2 は、Ｗ2 ≒Ｗ1 ≧３Ｗa に設定されている。
【００２８】
以上の説明において、ブースタコイルＬ2 は、各屈曲部分Ｇ1 、Ｇ2 において、屈曲角θ≒９０°に屈曲させるに代えて、θ＜９０°に屈曲させてもよく（図７（Ａ））、θ＞９０°に屈曲させてもよい（同図（Ｂ））。また、屈曲角θを不連続的に変化させてもよく（同図（Ｃ））、連続的に変化させてもよい（同図（Ｄ））。ただし、図７において、ブースタコイルＬ2 、アンテナコイルＬa は、それぞれのコイル幅を無視して図示されている。
【００２９】
なお、励磁コイルＬ1 、ブースタコイルＬ2 は、１本の絶縁性の線材によりカード基材ＣＤ上に形成してもよい。さらに、ブースタコイルＬ2 は、共振用のコンデンサＣとともに、アンテナＡを有しないＩＣチップＣＰに直接接続し（図８）、ＩＣチップＣＰの外部アンテナとして作動させてもよい。ただし、このときのＩＣチップＣＰは、結合用のコンデンサを内蔵していてもよく、外部のコンデンサＣに対し、直列接続してもよく（同図（Ａ））、並列接続してもよい（同図（Ｂ））。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、カード基材上に形成するブースタコイルを繰返し連続的に屈曲させることによって、ブースタコイルは、別のＩＣカードのアンテナコイルとの相互干渉を最小に抑えることができるから、ＩＣカードを重ねて使用しても十分な情報伝達距離を容易に得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】  全体構成模式平面図
【図２】  等価回路図
【図３】  使用状態説明図
【図４】  使用状態模式説明図
【図５】  他の実施の形態を示す図１相当図（１）
【図６】  他の実施の形態を示す図１相当図（２）
【図７】  他の実施の形態を示す模式説明図
【図８】  他の実施の形態を示す等価回路説明図
【符号の説明】
ＣＰ…ＩＣチップ
Ａ…アンテナ
ＣＤ…カード基材
Ｗa …コイル幅
Ｗ1 、Ｗ2 …有効幅
Ｌ1 …励磁コイル
Ｌ2 …ブースタコイル
Ｃ…コンデンサ
【図１】
0003879098.tif 000002
【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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【図７】
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【図８】
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