(57)【要約】配線基板（１４）の一方面に、半導体素子（１１）を内装した半導体パッケージ部品（１２）が実装され、配線基板（１４）の他方面に、アンテナ（１５）がそれぞれ実装されている。そして、半導体パッケージ部品（１２）と配線基板（１４）との空隙に、磁性体から構成される磁力線を積極的に通過させる磁力線通過部（１３）が挿入されている。この構造により、半導体素子（１１）がアンテナ（１５）に与える影響を低減させることができるので、アンテナを内蔵したカードの小型化を容易に実現できる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナを内蔵したカードであって、
半導体素子が内装された半導体パッケージ部品と、
前記半導体パッケージ部品を実装する配線基板と、
前記配線基板の実装面又は内部に設けられたアンテナと、
前記半導体素子と前記アンテナとで挟まれた領域の少なくとも一部に設けられた、磁性体からなる磁力線通過部とを備える、アンテナ内蔵カード。
【請求項２】
前記磁力線通過部が、前記半導体パッケージ部品内に埋め込まれていることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ内蔵カード。
【請求項３】
前記磁力線通過部が、前記半導体パッケージ部品と前記配線基板とで挟まれた空隙に挿入されていることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ内蔵カード。
【請求項４】
前記磁力線通過部が、前記配線基板内に埋め込まれていることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ内蔵カード。
【請求項５】
前記配線基板の磁力線が通過する領域において、導体パターンが占める領域が当該磁力線が通過する領域の２５％以下であることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ内蔵カード。
【請求項６】
前記配線基板の磁力線が通過する領域において、導体パターンが占める領域が当該磁力線が通過する領域の２５％以下であることを特徴とする、請求項２に記載のアンテナ内蔵カード。
【請求項７】
前記配線基板の磁力線が通過する領域において、導体パターンが占める領域が当該磁力線が通過する領域の２５％以下であることを特徴とする、請求項３に記載のアンテナ内蔵カード。
【請求項８】
前記配線基板の磁力線が通過する領域において、導体パターンが占める領域が当該磁力線が通過する領域の２５％以下であることを特徴とする、請求項４に記載のアンテナ内蔵カード。
【請求項９】
請求項１に記載のアンテナ内蔵カードを使用する、携帯情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、アンテナ内蔵カード及び携帯情報機器に関し、より特定的には、非接触通信に代表される無線を用いた近距離通信を実現する小型のアンテナ内蔵カード、及びそのアンテナ内蔵カードを使用するアンテナ内蔵カードソケットや携帯情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来のアンテナ内蔵カードとしては、クレジットカード等のＩＣカードに非接触通信機能を内蔵しているものがあった（特許文献１を参照）。また、アンテナをソケットに内蔵するものがあった（特許文献２を参照）。【０００３】  図２５は、特許文献１に記載された従来のアンテナ内蔵カードを説明する図である。図２５において、従来のアンテナ内蔵カード１１０は、ＩＣ基板装填部形成孔１１２ｂ、１１３ｂ及び１１５ｂが予め形成された後に積層された所定枚数の基材形成シート１１２、１１３及び１１５と、基材形成シート１１２、１１３及び１１５の間に挟み込まれて配置され、外部装置と非接触でデータ授受を行う通信アンテナ１１４ｃを有している。そして、この通信アンテナ１１４ｃの両端の接続端子１１４ｄが、ＩＣ基板装填部形成孔１１５ｂから露出されているアンテナシート１１４と、ＩＣ基板装填部形成孔１１２ｂ、１１３ｂ及び１１５ｂによって形成されたＩＣ基板装填部１２０ａに装填されるＩＣ実装基板２１６とを備えていた。【０００４】  図２６は、特許文献２に記載された従来のアンテナ内蔵カードを説明する図である。図２６において、従来のアンテナ内蔵カード２１０は、プログラムやデータを格納したメモリチップ２０１及びＩＤ情報を格納したＩＣチップ２０２を封止して形成される半導体装置２０３と、半導体装置２０３と接続されるアンテナ２０６を内蔵したソケット２０４とを備える。この構成では、ＩＣチップ２０２に格納されているＩＤ情報が、ソケット２０４を介してアンテナ２０６から送信される。このアンテナ２０６から送信されるＩＤ情報は、スキャナーによって非接触で読み取られかつ照合されることで、半導体装置２０３が適合しているものか否かが検出される。このアンテナ内蔵カード２１０は、半導体チップを検査するための手段として利用されている。
【特許文献１】特開２００１−１０１３７２号公報（第６頁、図１）
【特許文献２】特開２００１−１２７２１７号公報（第８頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかしながら、上記従来のアンテナ内蔵カード１１０の構成では、アンテナ及び半導体がカード内部に設けられているが、アンテナと半導体とがカード上の別の場所に配置されている。また、上記従来のアンテナ内蔵カード２１０の構成では、アンテナが、通信処理機能が含まれるカード側ではなくソケット側に設けられている。このため、これら従来のアンテナ内蔵カードでは、カード単体による通信機能とカードの小型化とを同時に実現できないという課題を有していた。【０００６】  それ故に、本発明の目的は、アンテナの配置を工夫することにより小型化を実現したアンテナ内蔵カード、及びそのアンテナ内蔵カードを使用する携帯情報機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明は、アンテナを内蔵したカード及びこのアンテナ内蔵カードを使用する携帯情報機器に向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明のアンテナ内蔵カードは、半導体素子が内装された半導体パッケージ部品、半導体パッケージ部品を実装する配線基板、配線基板の実装面又は内部に設けられたアンテナ、及び半導体素子とアンテナとで挟まれた領域の少なくとも一部に設けられた、磁性体からなる磁力線通過部で構成される。【０００８】  この構成を実効あるものとするためには、配線基板の磁力線が通過する領域において、導体パターンが占める領域がその磁力線が通過する領域の２５％以下であることが好ましい。また、アンテナ内蔵カードの構造としては、磁力線通過部が、半導体パッケージ部品内に埋め込まれていてもよいし、半導体パッケージ部品と配線基板とで挟まれた空隙に挿入されていてもよいし、配線基板内に埋め込まれていてもよい。
【発明の効果】
【０００９】  上記本発明によれば、磁力線通過部を設けることで半導体素子がアンテナに与える影響を低減させることができる。これにより、アンテナと半導体素子を磁力線に対して垂直方向に実装しても、アンテナの性能を十分に発揮させることができるので、アンテナを内蔵したカードの小型化を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの構造斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの構造断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、磁力線通過部１３がない構造での磁力線の流れを説明する図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、磁力線通過部１３がある構造での磁力線の流れを説明する図である。
【図３】図３は、導体パターンで磁力線が遮られる場合を説明する図である。
【図４】図４は、磁力線が遮られる面積の違いによる特性の差を説明する図である。
【図５】図５は、アンテナ１５の位置を変えた第１の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの他の構造断面図である。
【図６】図６は、アンテナ１５の位置を変えた第１の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの他の構造断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの構造斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの構造断面図である。
【図８】図８は、アンテナ１５の位置を変えた第２の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの他の構造断面図である。
【図９】図９は、アンテナ１５の位置を変えた第２の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの他の構造断面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの構造斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの構造断面図である。
【図１１】図１１は、アンテナ１５の位置を変えた第３の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの他の構造断面図である。
【図１２】図１２は、アンテナ１５の位置を変えた第３の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの他の構造断面図である。
【図１３】図１３は、本発明のアンテナ内蔵カードの使用例を説明する図である。
【図１４】図１４は、本発明のアンテナ内蔵カードの発展的な使用方法を説明する図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、本発明の第４の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する斜視図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、本発明の第４の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する平面図である。
【図１６】図１６は、第２アンテナ４３によって通信距離が延びるメカニズムを説明するための図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、本発明の第５の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する斜視図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、本発明の第５の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する平面図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、本発明の第６の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する斜視図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、本発明の第６の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する平面図である。
【図１９】図１９は、本発明の第７の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する斜視図である。
【図２０】図２０は、本発明の各実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットを応用した他の構造を説明する斜視図である。
【図２１】図２１は、本発明の各実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットを応用した他の構造を説明する斜視図である。
【図２２】図２２は、本発明の各実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットを応用した他の構造を説明する斜視図である。
【図２３】図２３は、本発明の各実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットを応用した他の構造を説明する斜視図である。
【図２４】図２４は、本発明の各実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットを応用した他の構造を説明する斜視図である。
【図２５】図２５は、従来のアンテナ内蔵アンテナの構造断面図である。
【図２６】図２６は、従来の他のアンテナ内蔵アンテナの構造斜視図である。
【符号の説明】
【００１１】１〜３、１０４  アンテナ内蔵カード
１１  半導体素子
１２、２２  半導体パッケージ部品
１２ａ、５１  入出力端子
１３、２３、３３  磁力線通過部
１４、３４  配線基板
１４ａ  パッド
１４ｂ  磁力線通過領域
１５、５０、１０２、１０５、７０２、１００２、１４０５  アンテナ
３４ａ  導体パターン
４０  メモリカード
４１  携帯情報機器
４２、１０１、７０１  カードソケット
５２  スイッチ
１０３、７０３、１４２１  スロット
３０７、４０７  リアクタンス素子
５１０、６１０  カードソケットの凸部
７０４  カード
１２２０  磁性体材料
１４０４  カードアダプタ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  〔第１の実施形態〕
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの構造を説明する斜視図及び断面図である。図１Ａ及び図１Ｂにおいて、第１の実施形態に係るアンテナ内蔵カード１は、半導体パッケージ部品１２と、磁力線通過部１３と、配線基板１４と、アンテナ１５とを備える。このアンテナ内蔵カード１は、配線基板１４の一方面に半導体パッケージ部品１２が他方面にアンテナ１５がそれぞれ実装され、半導体パッケージ部品１２と配線基板１４との空隙に磁力線通過部１３が挿入された構造である。【００１３】  半導体パッケージ部品１２は、半導体素子１１を内装したパッケージ部品であり、その形状としてフラットパッケージが典型的である。半導体パッケージ部品１２は、その入出力端子１２ａが配線基板１４上のパッド１４ａに接続されることで実装される。なお、この例では、配線基板１４に実装される半導体パッケージ部品１２は１つであるが、複数の半導体パッケージ部品１２が実装されてもよい。また、半導体パッケージ部品１２に内装される半導体素子１１の数も２つ以上であってもよい。配線基板１４は、半導体パッケージ部品１２及びアンテナ１５を実装できれば、その構造が単層であるか多層であるかは問わない。アンテナ１５は、半導体素子１１と電気的に接続された無線通信用のアンテナであり、半導体パッケージ部品１２が実装された配線基板１４の面と反対側の面に実装される。磁力線通過部１３は、磁性体から構成される磁力線を積極的に通過させる物質であり、シート形状で配線基板１４に貼り付け等されてもよいし、配線基板１４上に蒸着によって塗布等されてもよい。第１の実施形態では、この磁力線通過部１３を、半導体素子１１とアンテナ１５とで挟まれた領域の少なくとも一部に設けることを特徴とする。このように磁力線通過部１３を設けることで、以下の効果が得られる。【００１４】  図２Ａは、磁力線通過部１３がない構造での磁力線の流れを説明する図であり、図２Ｂは、磁力線通過部１３がある構造、すなわちアンテナ内蔵カード１の構造での磁力線の流れを説明する図である。
図２Ａでは、半導体素子１１の下に配線基板１４を介してアンテナ１５を設けただけの構造であるため、金属板として見なせる半導体素子１１に磁力線が反射されて、磁力線がアンテナ１５を通過しなくなる。このため、アンテナの性能を発揮することができない。一方、図２Ｂでは、半導体素子１１とアンテナ１５との間に磁力線通過部１３を設けているため、この磁力線通過部１３を通過することで磁力線がアンテナ１５を通過できる。よって、半導体素子１１の影響を受けることなく、アンテナの性能を十分に発揮することができる。【００１５】  また、同様の理由で、配線基板１４上に存在する配線パターンやグランドパターン等の導体パターンも、磁力線を反射させる金属板として見なせる。従って、配線基板１４の磁力線が通過する領域１４ｂ（図１Ａを参照）では、この導体パターンを極力少なくすることが望ましい。検証のため、アンテナ内蔵カード１の構造の磁力線通過部１３とアンテナ１５との間に、占有面積ｄを変化させて金属板Ｂを挿入し、通信相手のアンテナＡと通信可能な最大距離比率の変化を測定する実験を行った（図３）。この実験の結果、導体パターンが占める領域（ｄ／Ｄ）が、配線基板１４の磁力線が通過する領域１４ｂの２５％以下であれば、十分な性能が発揮できることが確認された（図４）。【００１６】  上記第１の実施形態に係るアンテナ内蔵カード１によれば、磁力線通過部１３を設けることで半導体素子１１がアンテナ１５に与える影響を低減させることができる。これにより、アンテナ１５と半導体素子１１を磁力線に対して垂直方向に実装しても、アンテナ１５の性能を十分に発揮させることができるので、アンテナを内蔵したカードの小型化を容易に実現することができる。【００１７】  なお、上記第１の実施形態では、アンテナ１５が半導体パッケージ部品１２が実装された配線基板１４の面と反対側の面に実装される場合を説明した。しかし、この構造は一例であって、磁力線通過部１３が半導体素子１１とアンテナ１５とで挟まれた領域の少なくとも一部に設けられていれば、例えば、図５のようにアンテナ１５が配線基板１４の同一面に実装されてもよいし、図６のようにアンテナ１５が配線基板１４の内部に埋め込まれていてもよい。【００１８】  〔第２の実施形態〕
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの構造を説明する斜視図及び断面図である。図７Ａ及び図７Ｂにおいて、第２の実施形態に係るアンテナ内蔵カード２は、半導体パッケージ部品２２と、配線基板１４と、アンテナ１５とを備える。このアンテナ内蔵カード２は、配線基板１４の一方面に半導体パッケージ部品２２が他方面にアンテナ１５が、それぞれ実装された構造である。【００１９】  半導体パッケージ部品２２は、配線基板１４の実装面に対向して磁力線通過部２３及び半導体素子１１の順に内装したパッケージ部品であり、その形状としてフラットパッケージやチップサイズパッケージ等が挙げられる。半導体パッケージ部品２２は、その入出力端子１２ａが配線基板１４上のパッド１４ａに接続されることで実装される。なお、この例では、配線基板１４に実装される半導体パッケージ部品２２は１つであるが、複数の半導体パッケージ部品２２が実装されてもよい。また、半導体パッケージ部品２２に内装される半導体素子１１の数も２つ以上であってもよい。配線基板１４及びアンテナ１５は、上記第１の実施形態で説明した通りである。磁力線通過部２３は、磁性体から構成される磁力線を積極的に通過させる物質であり、半導体パッケージ部品２２に埋め込まれている。なお、磁力線通過部２３は、半導体パッケージ部品２２に埋め込む以外にも、シート形状で貼り付けてもよいし、蒸着によって塗布等されてもよい。第２の実施形態では、この磁力線通過部２３を、半導体素子１１とアンテナ１５とで挟まれた領域の少なくとも一部に設けることを特徴とする。この磁力線通過部２３を設けることで得られる効果は、上記第１の実施形態で説明した通りである。【００２０】  上記第２の実施形態に係るアンテナ内蔵カード２によれば、磁力線通過部２３を設けることで半導体素子１１がアンテナ１５に与える影響を低減させることができる。これにより、アンテナ１５と半導体素子１１を磁力線に対して垂直方向に実装しても、アンテナ１５の性能を十分に発揮させることができるので、アンテナを内蔵したカードの小型化を容易に実現することができる。また、磁力線通過部２３を半導体パッケージ部品２２内に埋め込むので、更なる小型化及び低コスト化が期待できる。【００２１】  なお、上記第２の実施形態では、アンテナ１５が半導体パッケージ部品２２が実装された配線基板１４の面と反対側の面に実装される場合を説明した。しかし、この構造は一例であって、例えば、図８のようにアンテナ１５が配線基板１４の同一面に実装されてもよいし（但し、チップサイズパッケージでは困難）、図９のようにアンテナ１５が配線基板１４の内部に埋め込まれていてもよい。【００２２】  〔第３の実施形態〕
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの構造を説明する斜視図及び断面図である。図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて、第３の実施形態に係るアンテナ内蔵カード３は、半導体パッケージ部品１２と、配線基板３４と、アンテナ１５とを備える。このアンテナ内蔵カード３は、配線基板３４の一方面に半導体パッケージ部品１２が他方面にアンテナ１５が、それぞれ実装された構造である。【００２３】  半導体パッケージ部品１２及びアンテナ１５は、上記第１の実施形態で説明した通りである。磁力線通過部３３は、磁性体から構成される磁力線を積極的に通過させる物質であり、配線基板３４に埋め込まれている。配線基板３４は、半導体パッケージ部品１２及びアンテナ１５を異なる面にそれぞれ実装できれば、その構造が単層であるか多層であるかは問わない。第３の実施形態では、この磁力線通過部３３を、半導体素子１１とアンテナ１５とで挟まれた領域の少なくとも一部に設けることを特徴とする。この磁力線通過部３３を設けることで得られる効果は、上記第１の実施形態で説明した通りである。【００２４】  上記第３の実施形態に係るアンテナ内蔵カード３によれば、磁力線通過部３３を設けることで半導体素子１１がアンテナ１５に与える影響を低減させることができる。これにより、アンテナ１５と半導体素子１１を磁力線に対して垂直方向に実装しても、アンテナ１５の性能を十分に発揮させることができるので、アンテナを内蔵したカードの小型化を容易に実現することができる。また、磁力線通過部３３を配線基板３４内に埋め込むので、基板製作の一部の工程を替えるだけで容易に実現でき、更なる小型化及び抵コスト化が期待できる。【００２５】  なお、上記第３の実施形態では、アンテナ１５が半導体パッケージ部品１２が実装された配線基板３４の面と反対側の面に実装される場合を説明した。しかし、この構造は一例であって、磁力線通過部３３が半導体素子１１とアンテナ１５とで挟まれた領域の少なくとも一部に設けられていれば、例えば、図１１のようにアンテナ１５が配線基板３４の内部に埋め込まれていてもよい。また、図１２のように、磁力線通過部３３と半導体素子１１との間における配線基板３４の内部に、導体パターン３４ａを設けてもよい。この構造にすれば、磁力線がこの導体パターン３４ａによってアンテナ１５を通過するようになるので、配線基板３４上の配線設計に自由度が生まれる。【００２６】  上記第１〜第３の実施形態で説明したアンテナ内蔵カード１〜３の典型的な使用例としては、ＳＤカード（登録商標）等に代表されるメモリカード４０が考えられる（図１３）。そして、このメモリカード４０が、携帯情報機器４１（携帯電話、デジタルカメラ、ＥＴＣ端末、及びＡＶ機器等）に備えられたカードソケット４２に挿入されることで、アンテナ内蔵カード１〜３が提供する機能が携帯情報機器４１に導入される。このような形態で携帯情報機器４１に導入することにより、携帯情報機器４１に無線通信用のアンテナを実装する必要がなくなるため、携帯情報機器４１の設計容易化及び低コスト化を実現することができる。【００２７】  なお、携帯情報機器４１によっては、アンテナ内蔵カード１〜３内部��アンテナ１５が利用できない場合も考えられる。例えば、カードソケット４２の位置関係に問題がある場合である。よって、この場合には、外部アンテナ５０を接続できる入力力端子５１、及び内部のアンテナ１５と外部アンテナ５０とを切り替えるスイッチ５２を、アンテナ内蔵カード１〜３に新たに設けて、該当する携帯情報機器４１へメモリカード４０を挿入した場合に、携帯情報機器４１側に設けられた外部アンテナ５０を利用できるようにすればよい（図１４）。【００２８】  〔第４の実施形態〕
上述した第１〜第３の実施形態で説明したアンテナ内蔵カード１〜３では、カードサイズに縛られて内蔵アンテナの大きさに限界があるため、確保できる通信距離も限られてしまう。そこで、第４の実施形態以降では、カードに内蔵されたアンテナ以外に磁界を誘導する他のアンテナをさらに用いることで、確保できる通信距離を伸長させた例を説明する。特に、本発明では、この他のアンテナを、アンテナ内蔵カード１〜３を挿入するソケット（例えば、図１３のカードソケット４２に相当）に内蔵することにより、部品点数の削減と携帯情報機器の設計とを容易にさせることを実現する。【００２９】  図１５Ａ及び図１５Ｂは、本発明の第４の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する斜視図及び平面図である。図１５Ａにおいて、アンテナ内蔵カード１０４は、無線通信用の第１のアンテナ１０５を内蔵した上記第１〜第３の実施形態で説明したアンテナ内蔵カード１〜３である。カードソケット１０１は、アンテナ内蔵カード１０４をスロット１０３に挿入するソケット部品であり、無線通信用の第２のアンテナ１０２及び第２のアンテナ１０２を通信周波数に同調させるためのリアクタンス素子３０７を内蔵する。典型的な第２のアンテナ１０２は、コイル状に巻かれた１本の線で構成される。【００３０】  この第１のアンテナ１０５と第２のアンテナ１０２とは、アンテナ内蔵カード１０４がカードソケット１０１に挿入された場合に、アンテナ線巻方向に対する水平方向の位置関係が、図１５Ｂに示す状態になることが好ましい。すなわち、第１のアンテナ１０５が、第２のアンテナ１０２の内側に重なることなく水平配置される位置関係である。このような位置関係にすれば、第２のアンテナ１０２の効果を最大限に引き出すことができる。なお、第１のアンテナ１０５と第２のアンテナ１０２とのアンテナ線巻方向に対する垂直方向の位置関係は、特に問わない。【００３１】  次に、第４の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造によって通信距離が延びる理由を、図１６をさらに参照して説明する。図１６は、第２のアンテナ１０２によって通信距離が延びるメカニズムを説明するための図である。
無線通信の送信部分にある給電アンテナ付近では磁界強度が最も強く、給電アンテナから遠ざかるにつれて磁界強度は弱くなる。ここで、磁界強度が弱い場所に、無給電で通信周波数に同調した第２のアンテナ１０２を設置すると、第２のアンテナ１０２に起電力が発生し、その起電力により新たな磁界が発生する。従って、図１６に示したように、第２のアンテナ１０２付近の磁界強度が、第２のアンテナ１０２が無い時と比較して強くなり、この強くなった磁界の中に第１のアンテナ１０５を設置することにより、給電アンテナからの距離が遠いにもかかわらず磁界強度が強いため、通信距離が延びることとなる。なお、送信の場合でも可逆性が成り立つため、受信の場合と同様に到達距離が延びることとなる。【００３２】  上記第４の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットによれば、第２のアンテナ１０２をカードソケット１０１に内蔵することで、通信機能を備えたカードを携帯情報機器に実装する場合に、第２のアンテナ１０２を携帯情報機器側に実装する必要がなくなる。このため、携帯情報機器の設計が容易になると共に、構成部品点数を削減することができる。【００３３】  〔第５の実施形態〕
図１７Ａ及び図１７Ｂは、本発明の第５の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する斜視図及び平面図である。図１７Ａにおいて、アンテナ内蔵カード１０４は、無線通信用の第１のアンテナ１０５を内蔵した上記第１〜第３の実施形態で説明したアンテナ内蔵カード１〜３である。カードソケット１０１は、アンテナ内蔵カード１０４をスロット１０３に挿入するソケット部品であり、無線通信用の第２のアンテナ１０２及び第２のアンテナ１０２を通信周波数に同調させるためのリアクタンス素子３０７を内蔵する。【００３４】  この第５の実施形態のカードソケット１０１の形状は、上記第４の実施形態と異なり、スロット１０３の上部、すなわち第２のアンテナ１０２が実装されている側がカード挿入方向に凸状５１０に突き出ている。この形状によって、アンテナ内蔵カード１０４をスロット１０３に挿入した状態でも、アンテナ内蔵カード１０４の一部がスロット１０３の外に露出することになる。【００３５】  上記第５の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットによれば、図１７Ｂに示すように、第１のアンテナ１０５が、第２のアンテナ１０２の内側に重なることなく水平配置される位置関係を維持しつつ、露出した部分を利用することでアンテナ内蔵カード１０４の取り出しが容易になる。【００３６】  〔第６の実施形態〕
図１８Ａ及び図１８Ｂは、本発明の第６の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する斜視図及び平面図である。図１８Ａにおいて、アンテナ内蔵カード１０４は、無線通信用の第１のアンテナ１０５を内蔵した上記第１〜第３の実施形態で説明したアンテナ内蔵カード１〜３である。カードソケット１０１は、アンテナ内蔵カード１０４をスロット１０３に挿入するソケット部品であり、無線通信用の第２のアンテナ１０２及び第２のアンテナ１０２を通信周波数に同調させるためのリアクタンス素子３０７を内蔵する。【００３７】  この第６の実施形態のカードソケット１０１の形状は、上記第５の実施形態と異なり、凸状６１０に突き出ているスロット１０３の上部の一部が凹状になっている。この凹状部分６１１は、アンテナ内蔵カード１０４の挿入又は抜取のために手指を当てる切り欠け部分である。この形状によって、アンテナ内蔵カード１０４をスロット１０３に挿入した状態でも、アンテナ内蔵カード１０４の一部がスロット１０３外に露出することになる。【００３８】  上記第６の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットによれば、図１８Ｂに示すように、第１のアンテナ１０５の一部が第２のアンテナ１０２の内側に重なるものの、その重なり部分を極力少なくした構造によって第２のアンテナ１０２の効果を有効に引き出しつつ、露出した部分を利用することでアンテナ内蔵カード１０４の抜き取りをより容易にすることができる。【００３９】  〔第７の実施形態〕
図１９は、本発明の第７の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する斜視図である。図１９において、アンテナ内蔵カード１０４は、無線通信用の第１のアンテナ１０５を内蔵した上記第１〜第３の実施形態で説明したアンテナ内蔵カード１〜３である。カードソケット１０１は、アンテナ内蔵カード１０４をスロット１０３に挿入するソケット部品であり、無線通信用の第２のアンテナ１０２及び第２のアンテナ１０２を通信周波数に同調させるためのリアクタンス素子３０７を内蔵する。また、カードソケット１０１は、スロット１０３面以外の３つの側面（磁界発生方向に水平な面）に磁性体材料１２２０がそれぞれ貼り付けられている。【００４０】  上記第７の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットによれば、カードソケット１０１の近傍に金属部品が配置されたとしても、磁性体材料１２２０の効果によってカードソケット１０１に内蔵された第２のアンテナ１０２が受ける影響を抑えることができる。【００４１】  なお、上記第４〜第７の実施形態で説明した構造は一例であり、次のように適宜変更することが可能である。
（１）リアクタンス素子４０７を携帯情報機器の基板側に実装して、カードソケット１０１とリアクタンス素子４０７とを端子４０８及び４０９を介して接続する（図２０を参照）。このようにすれば、リアクタンス素子４０７を自由に調整することができるので、カードソケット１０１の携帯情報機器への実装状況によって生じる第２のアンテナ１０２の同調周波数のずれに、対応することができる。【００４２】（２）アンテナ内蔵カード１０４を、第１のアンテナ１０５が接触端子２０６側に配置されるように設計する（図２１を参照）。このように設計すれば、接触端子２０６の裏面に第１のアンテナ１０５を設けた場合と比較して、アンテナ内蔵カード１０４に実装する半導体等の部品領域を広く取ることができる。【００４３】（３）カードソケット１０１に内蔵する第２のアンテナ１００２を、コイル状に巻いた線を２本以上並列に配置して構成する（図２２を参照。図２２は、３本のアンテナ１００２ａ〜ｃを用いた例を示す）。このように複数の線を並列に巻くことにより、アンテナの単位長さ当たりの表面積が大きくなり、アンテナのＱ値を高くすることができる。よって、第２のアンテナ１００２の効果を最大限に引き出すことができる。【００４４】（４）カードソケット７０１に挿入されるカード７０４が、アンテナを内蔵せずに通信機能を有した集積回路（ＩＣ）７０８だけを備えている場合、通信機能を有した集積回路７０８とカードソケット７０１とを接触端子７０６、７０７、７０９及び７１０を介して接続させて、無線通信を行う（図２３を参照）。なお、この場合には、通信機能を有した集積回路７０８だけを備えたカード７０４を、第３のアンテナ１４０５を備えたカードアダプタ１４０４に装着してからカードソケット１０１に挿入するといった形態も考えられる（図２４を参照）。
上述した（１）〜（４）の変更例は、自由に組み合わせて用いることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】  本発明は、非接触通信に代表される無線を用いた近距離通信用等のアンテナ内蔵カードに利用可能であり、特にアンテナ内蔵カードを小型化したい場合等に有用である。
【図１Ａ】
2006038446.tif 000002
【図１Ｂ】
2006038446.tif 000003
【図２Ａ】
2006038446.tif 000004
【図２Ｂ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年2月14日(2006.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナを内蔵したカードであって、
半導体素子が内装された半導体パッケージ部品と、
前記半導体パッケージ部品を実装する配線基板と、
前記配線基板の実装面又は内部に設けられたアンテナと、
前記半導体素子と前記アンテナとで挟まれた領域の少なくとも一部に設けられた、磁性体からなる磁力線通過部とを備える、アンテナ内蔵カード。
【請求項２】
前記磁力線通過部が、前記半導体パッケージ部品内に埋め込まれていることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ内蔵カード。
【請求項３】
前記磁力線通過部が、前記半導体パッケージ部品と前記配線基板とで挟まれた空隙に挿入されていることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ内蔵カード。
【請求項４】
前記磁力線通過部が、前記配線基板内に埋め込まれていることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ内蔵カード。
【請求項５】
前記配線基板の磁力線が通過する領域において、導体パターンが占める領域が当該磁力線が通過する領域の２５％以下であることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ内蔵カード。
【請求項６】
前記配線基板の磁力線が通過する領域において、導体パターンが占める領域が当該磁力線が通過する領域の２５％以下であることを特徴とする、請求項２に記載のアンテナ内蔵カード。
【請求項７】
前記配線基板の磁力線が通過する領域において、導体パターンが占める領域が当該磁力線が通過する領域の２５％以下であることを特徴とする、請求項３に記載のアンテナ内蔵カード。
【請求項８】
前記配線基板の磁力線が通過する領域において、導体パターンが占める領域が当該磁力線が通過する領域の２５％以下であることを特徴とする、請求項４に記載のアンテナ内蔵カード。
【請求項９】
請求項１に記載のアンテナ内蔵カードを使用する、携帯情報機器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ内蔵カード及び携帯情報機器に関し、より特定的には、非接触通信に代表される無線を用いた近距離通信を実現する小型のアンテナ内蔵カード、及びそのアンテナ内蔵カードを使用するアンテナ内蔵カードソケットや携帯情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のアンテナ内蔵カードとしては、クレジットカード等のＩＣカードに非接触通信機能を内蔵しているものがあった（特許文献１を参照）。また、アンテナをソケットに内蔵するものがあった（特許文献２を参照）。
【０００３】
図２５は、特許文献１に記載された従来のアンテナ内蔵カードを説明する図である。図２５において、従来のアンテナ内蔵カード１１０は、ＩＣ基板装填部形成孔１１２ｂ、１１３ｂ及び１１５ｂが予め形成された後に積層された所定枚数の基材形成シート１１２、１１３及び１１５と、基材形成シート１１２、１１３及び１１５の間に挟み込まれて配置され、外部装置と非接触でデータ授受を行う通信アンテナ１１４ｃを有している。そして、この通信アンテナ１１４ｃの両端の接続端子１１４ｄが、ＩＣ基板装填部形成孔１１５ｂから露出されているアンテナシート１１４と、ＩＣ基板装填部形成孔１１２ｂ、１１３ｂ及び１１５ｂによって形成されたＩＣ基板装填部１２０ａに装填されるＩＣ実装基板２１６とを備えていた。
【０００４】
図２６は、特許文献２に記載された従来のアンテナ内蔵カードを説明する図である。図２６において、従来のアンテナ内蔵カード２１０は、プログラムやデータを格納したメモリチップ２０１及びＩＤ情報を格納したＩＣチップ２０２を封止して形成される半導体装置２０３と、半導体装置２０３と接続されるアンテナ２０６を内蔵したソケット２０４とを備える。この構成では、ＩＣチップ２０２に格納されているＩＤ情報が、ソケット２０４を介してアンテナ２０６から送信される。このアンテナ２０６から送信されるＩＤ情報は、スキャナーによって非接触で読み取られかつ照合されることで、半導体装置２０３が適合しているものか否かが検出される。このアンテナ内蔵カード２１０は、半導体チップを検査するための手段として利用されている。
【特許文献１】特開２００１−１０１３７２号公報（第６頁、図１）
【特許文献２】特開２００１−１２７２１７号公報（第８頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のアンテナ内蔵カード１１０の構成では、アンテナ及び半導体がカード内部に設けられているが、アンテナと半導体とがカード上の別の場所に配置されている。また、上記従来のアンテナ内蔵カード２１０の構成では、アンテナが、通信処理機能が含まれるカード側ではなくソケット側に設けられている。このため、これら従来のアンテナ内蔵カードでは、カード単体による通信機能とカードの小型化とを同時に実現できないという課題を有していた。
【０００６】
それ故に、本発明の目的は、アンテナの配置を工夫することにより小型化を実現したアンテナ内蔵カード、及びそのアンテナ内蔵カードを使用する携帯情報機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、アンテナを内蔵したカード及びこのアンテナ内蔵カードを使用する携帯情報機器に向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明のアンテナ内蔵カードは、半導体素子が内装された半導体パッケージ部品、半導体パッケージ部品を実装する配線基板、配線基板の実装面又は内部に設けられたアンテナ、及び半導体素子とアンテナとで挟まれた領域の少なくとも一部に設けられた、磁性体からなる磁力線通過部で構成される。
【０００８】
この構成を実効あるものとするためには、配線基板の磁力線が通過する領域において、導体パターンが占める領域がその磁力線が通過する領域の２５％以下であることが好ましい。また、アンテナ内蔵カードの構造としては、磁力線通過部が、半導体パッケージ部品内に埋め込まれていてもよいし、半導体パッケージ部品と配線基板とで挟まれた空隙に挿入されていてもよいし、配線基板内に埋め込まれていてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
上記本発明によれば、磁力線通過部を設けることで半導体素子がアンテナに与える影響を低減させることができる。これにより、アンテナと半導体素子を磁力線に対して垂直方向に実装しても、アンテナの性能を十分に発揮させることができるので、アンテナを内蔵したカードの小型化を容易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
〔第１の実施形態〕
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの構造を説明する斜視図及び断面図である。図１Ａ及び図１Ｂにおいて、第１の実施形態に係るアンテナ内蔵カード１は、半導体パッケージ部品１２と、磁力線通過部１３と、配線基板１４と、アンテナ１５とを備える。このアンテナ内蔵カード１は、配線基板１４の一方面に半導体パッケージ部品１２が他方面にアンテナ１５がそれぞれ実装され、半導体パッケージ部品１２と配線基板１４との空隙に磁力線通過部１３が挿入された構造である。
【００１１】
半導体パッケージ部品１２は、半導体素子１１を内装したパッケージ部品であり、その形状としてフラットパッケージが典型的である。半導体パッケージ部品１２は、その入出力端子１２ａが配線基板１４上のパッド１４ａに接続されることで実装される。なお、この例では、配線基板１４に実装される半導体パッケージ部品１２は１つであるが、複数の半導体パッケージ部品１２が実装されてもよい。また、半導体パッケージ部品１２に内装される半導体素子１１の数も２つ以上であってもよい。配線基板１４は、半導体パッケージ部品１２及びアンテナ１５を実装できれば、その構造が単層であるか多層であるかは問わない。アンテナ１５は、半導体素子１１と電気的に接続された無線通信用のアンテナであり、半導体パッケージ部品１２が実装された配線基板１４の面と反対側の面に実装される。磁力線通過部１３は、磁性体から構成される磁力線を積極的に通過させる物質であり、シート形状で配線基板１４に貼り付け等されてもよいし、配線基板１４上に蒸着によって塗布等されてもよい。第１の実施形態では、この磁力線通過部１３を、半導体素子１１とアンテナ１５とで挟まれた領域の少なくとも一部に設けることを特徴とする。このように磁力線通過部１３を設けることで、以下の効果が得られる。
【００１２】
図２Ａは、磁力線通過部１３がない構造での磁力線の流れを説明する図であり、図２Ｂは、磁力線通過部１３がある構造、すなわちアンテナ内蔵カード１の構造での磁力線の流れを説明する図である。
図２Ａでは、半導体素子１１の下に配線基板１４を介してアンテナ１５を設けただけの構造であるため、金属板として見なせる半導体素子１１に磁力線が反射されて、磁力線がアンテナ１５を通過しなくなる。このため、アンテナの性能を発揮することができない。一方、図２Ｂでは、半導体素子１１とアンテナ１５との間に磁力線通過部１３を設けているため、この磁力線通過部１３を通過することで磁力線がアンテナ１５を通過できる。よって、半導体素子１１の影響を受けることなく、アンテナの性能を十分に発揮することができる。
【００１３】
また、同様の理由で、配線基板１４上に存在する配線パターンやグランドパターン等の導体パターンも、磁力線を反射させる金属板として見なせる。従って、配線基板１４の磁力線が通過する領域１４ｂ（図１Ａを参照）では、この導体パターンを極力少なくすることが望ましい。検証のため、アンテナ内蔵カード１の構造の磁力線通過部１３とアンテナ１５との間に、占有面積ｄを変化させて金属板Ｂを挿入し、通信相手のアンテナＡと通信可能な最大距離比率の変化を測定する実験を行った（図３）。この実験の結果、導体パターンが占める領域（ｄ／Ｄ）が、配線基板１４の磁力線が通過する領域１４ｂの２５％以下であれば、十分な性能が発揮できることが確認された（図４）。
【００１４】
上記第１の実施形態に係るアンテナ内蔵カード１によれば、磁力線通過部１３を設けることで半導体素子１１がアンテナ１５に与える影響を低減させることができる。これにより、アンテナ１５と半導体素子１１を磁力線に対して垂直方向に実装しても、アンテナ１５の性能を十分に発揮させることができるので、アンテナを内蔵したカードの小型化を容易に実現することができる。
【００１５】
なお、上記第１の実施形態では、アンテナ１５が半導体パッケージ部品１２が実装された配線基板１４の面と反対側の面に実装される場合を説明した。しかし、この構造は一例であって、磁力線通過部１３が半導体素子１１とアンテナ１５とで挟まれた領域の少なくとも一部に設けられていれば、例えば、図５のようにアンテナ１５が配線基板１４の同一面に実装されてもよいし、図６のようにアンテナ１５が配線基板１４の内部に埋め込まれていてもよい。
【００１６】
〔第２の実施形態〕
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの構造を説明する斜視図及び断面図である。図７Ａ及び図７Ｂにおいて、第２の実施形態に係るアンテナ内蔵カード２は、半導体パッケージ部品２２と、配線基板１４と、アンテナ１５とを備える。このアンテナ内蔵カード２は、配線基板１４の一方面に半導体パッケージ部品２２が他方面にアンテナ１５が、それぞれ実装された構造である。
【００１７】
半導体パッケージ部品２２は、配線基板１４の実装面に対向して磁力線通過部２３及び半導体素子１１の順に内装したパッケージ部品であり、その形状としてフラットパッケージやチップサイズパッケージ等が挙げられる。半導体パッケージ部品２２は、その入出力端子１２ａが配線基板１４上のパッド１４ａに接続されることで実装される。なお、この例では、配線基板１４に実装される半導体パッケージ部品２２は１つであるが、複数の半導体パッケージ部品２２が実装されてもよい。また、半導体パッケージ部品２２に内装される半導体素子１１の数も２つ以上であってもよい。配線基板１４及びアンテナ１５は、上記第１の実施形態で説明した通りである。磁力線通過部２３は、磁性体から構成される磁力線を積極的に通過させる物質であり、半導体パッケージ部品２２に埋め込まれている。なお、磁力線通過部２３は、半導体パッケージ部品２２に埋め込む以外にも、シート形状で貼り付けてもよいし、蒸着によって塗布等されてもよい。第２の実施形態では、この磁力線通過部２３を、半導体素子１１とアンテナ１５とで挟まれた領域の少なくとも一部に設けることを特徴とする。この磁力線通過部２３を設けることで得られる効果は、上記第１の実施形態で説明した通りである。
【００１８】
上記第２の実施形態に係るアンテナ内蔵カード２によれば、磁力線通過部２３を設けることで半導体素子１１がアンテナ１５に与える影響を低減させることができる。これにより、アンテナ１５と半導体素子１１を磁力線に対して垂直方向に実装しても、アンテナ１５の性能を十分に発揮させることができるので、アンテナを内蔵したカードの小型化を容易に実現することができる。また、磁力線通過部２３を半導体パッケージ部品２２内に埋め込むので、更なる小型化及び低コスト化が期待できる。
【００１９】
なお、上記第２の実施形態では、アンテナ１５が半導体パッケージ部品２２が実装された配線基板１４の面と反対側の面に実装される場合を説明した。しかし、この構造は一例であって、例えば、図８のようにアンテナ１５が配線基板１４の同一面に実装されてもよいし（但し、チップサイズパッケージでは困難）、図９のようにアンテナ１５が配線基板１４の内部に埋め込まれていてもよい。
【００２０】
〔第３の実施形態〕
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの構造を説明する斜視図及び断面図である。図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて、第３の実施形態に係るアンテナ内蔵カード３は、半導体パッケージ部品１２と、配線基板３４と、アンテナ１５とを備える。このアンテナ内蔵カード３は、配線基板３４の一方面に半導体パッケージ部品１２が他方面にアンテナ１５が、それぞれ実装された構造である。
【００２１】
半導体パッケージ部品１２及びアンテナ１５は、上記第１の実施形態で説明した通りである。磁力線通過部３３は、磁性体から構成される磁力線を積極的に通過させる物質であり、配線基板３４に埋め込まれている。配線基板３４は、半導体パッケージ部品１２及びアンテナ１５を異なる面にそれぞれ実装できれば、その構造が単層であるか多層であるかは問わない。第３の実施形態では、この磁力線通過部３３を、半導体素子１１とアンテナ１５とで挟まれた領域の少なくとも一部に設けることを特徴とする。この磁力線通過部３３を設けることで得られる効果は、上記第１の実施形態で説明した通りである。
【００２２】
上記第３の実施形態に係るアンテナ内蔵カード３によれば、磁力線通過部３３を設けることで半導体素子１１がアンテナ１５に与える影響を低減させることができる。これにより、アンテナ１５と半導体素子１１を磁力線に対して垂直方向に実装しても、アンテナ１５の性能を十分に発揮させることができるので、アンテナを内蔵したカードの小型化を容易に実現することができる。また、磁力線通過部３３を配線基板３４内に埋め込むので、基板製作の一部の工程を替えるだけで容易に実現でき、更なる小型化及び抵コスト化が期待できる。
【００２３】
なお、上記第３の実施形態では、アンテナ１５が半導体パッケージ部品１２が実装された配線基板３４の面と反対側の面に実装される場合を説明した。しかし、この構造は一例であって、磁力線通過部３３が半導体素子１１とアンテナ１５とで挟まれた領域の少なくとも一部に設けられていれば、例えば、図１１のようにアンテナ１５が配線基板３４の内部に埋め込まれていてもよい。また、図１２のように、磁力線通過部３３と半導体素子１１との間における配線基板３４の内部に、導体パターン３４ａを設けてもよい。この構造にすれば、磁力線がこの導体パターン３４ａによってアンテナ１５を通過するようになるので、配線基板３４上の配線設計に自由度が生まれる。
【００２４】
上記第１〜第３の実施形態で説明したアンテナ内蔵カード１〜３の典型的な使用例としては、ＳＤカード（登録商標）等に代表されるメモリカード４０が考えられる（図１３）。そして、このメモリカード４０が、携帯情報機器４１（携帯電話、デジタルカメラ、ＥＴＣ端末、及びＡＶ機器等）に備えられたカードソケット４２に挿入されることで、アンテナ内蔵カード１〜３が提供する機能が携帯情報機器４１に導入される。このような形態で携帯情報機器４１に導入することにより、携帯情報機器４１に無線通信用のアンテナを実装する必要がなくなるため、携帯情報機器４１の設計容易化及び低コスト化を実現することができる。
【００２５】
なお、携帯情報機器４１によっては、アンテナ内蔵カード１〜３内部のアンテナ１５が利用できない場合も考えられる。例えば、カードソケット４２の位置関係に問題がある場合である。よって、この場合には、外部アンテナ５０を接続できる入力力端子５１、及び内部のアンテナ１５と外部アンテナ５０とを切り替えるスイッチ５２を、アンテナ内蔵カード１〜３に新たに設けて、該当する携帯情報機器４１へメモリカード４０を挿入した場合に、携帯情報機器４１側に設けられた外部アンテナ５０を利用できるようにすればよい（図１４）。
【００２６】
〔第４の実施形態〕
上述した第１〜第３の実施形態で説明したアンテナ内蔵カード１〜３では、カードサイズに縛られて内蔵アンテナの大きさに限界があるため、確保できる通信距離も限られてしまう。そこで、第４の実施形態以降では、カードに内蔵されたアンテナ以外に磁界を誘導する他のアンテナをさらに用いることで、確保できる通信距離を伸長させた例を説明する。特に、本発明では、この他のアンテナを、アンテナ内蔵カード１〜３を挿入するソケット（例えば、図１３のカードソケット４２に相当）に内蔵することにより、部品点数の削減と携帯情報機器の設計とを容易にさせることを実現する。
【００２７】
図１５Ａ及び図１５Ｂは、本発明の第４の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する斜視図及び平面図である。図１５Ａにおいて、アンテナ内蔵カード１０４は、無線通信用の第１のアンテナ１０５を内蔵した上記第１〜第３の実施形態で説明したアンテナ内蔵カード１〜３である。カードソケット１０１は、アンテナ内蔵カード１０４をスロット１０３に挿入するソケット部品であり、無線通信用の第２のアンテナ１０２及び第２のアンテナ１０２を通信周波数に同調させるためのリアクタンス素子３０７を内蔵する。典型的な第２のアンテナ１０２は、コイル状に巻かれた１本の線で構成される。
【００２８】
この第１のアンテナ１０５と第２のアンテナ１０２とは、アンテナ内蔵カード１０４がカードソケット１０１に挿入された場合に、アンテナ線巻方向に対する水平方向の位置関係が、図１５Ｂに示す状態になることが好ましい。すなわち、第１のアンテナ１０５が、第２のアンテナ１０２の内側に重なることなく水平配置される位置関係である。このような位置関係にすれば、第２のアンテナ１０２の効果を最大限に引き出すことができる。なお、第１のアンテナ１０５と第２のアンテナ１０２とのアンテナ線巻方向に対する垂直方向の位置関係は、特に問わない。
【００２９】
次に、第４の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造によって通信距離が延びる理由を、図１６をさらに参照して説明する。図１６は、第２のアンテナ１０２によって通信距離が延びるメカニズムを説明するための図である。
無線通信の送信部分にある給電アンテナ付近では磁界強度が最も強く、給電アンテナから遠ざかるにつれて磁界強度は弱くなる。ここで、磁界強度が弱い場所に、無給電で通信周波数に同調した第２のアンテナ１０２を設置すると、第２のアンテナ１０２に起電力が発生し、その起電力により新たな磁界が発生する。従って、図１６に示したように、第２のアンテナ１０２付近の磁界強度が、第２のアンテナ１０２が無い時と比較して強くなり、この強くなった磁界の中に第１のアンテナ１０５を設置することにより、給電アンテナからの距離が遠いにもかかわらず磁界強度が強いため、通信距離が延びることとなる。なお、送信の場合でも可逆性が成り立つため、受信の場合と同様に到達距離が延びることとなる。
【００３０】
上記第４の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットによれば、第２のアンテナ１０２をカードソケット１０１に内蔵することで、通信機能を備えたカードを携帯情報機器に実装する場合に、第２のアンテナ１０２を携帯情報機器側に実装する必要がなくなる。このため、携帯情報機器の設計が容易になると共に、構成部品点数を削減することができる。
【００３１】
〔第５の実施形態〕
図１７Ａ及び図１７Ｂは、本発明の第５の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する斜視図及び平面図である。図１７Ａにおいて、アンテナ内蔵カード１０４は、無線通信用の第１のアンテナ１０５を内蔵した上記第１〜第３の実施形態で説明したアンテナ内蔵カード１〜３である。カードソケット１０１は、アンテナ内蔵カード１０４をスロット１０３に挿入するソケット部品であり、無線通信用の第２のアンテナ１０２及び第２のアンテナ１０２を通信周波数に同調させるためのリアクタンス素子３０７を内蔵する。
【００３２】
この第５の実施形態のカードソケット１０１の形状は、上記第４の実施形態と異なり、スロット１０３の上部、すなわち第２のアンテナ１０２が実装されている側がカード挿入方向に凸状５１０に突き出ている。この形状によって、アンテナ内蔵カード１０４をスロット１０３に挿入した状態でも、アンテナ内蔵カード１０４の一部がスロット１０３の外に露出することになる。
【００３３】
上記第５の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットによれば、図１７Ｂに示すように、第１のアンテナ１０５が、第２のアンテナ１０２の内側に重なることなく水平配置される位置関係を維持しつつ、露出した部分を利用することでアンテナ内蔵カード１０４の取り出しが容易になる。
【００３４】
〔第６の実施形態〕
図１８Ａ及び図１８Ｂは、本発明の第６の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する斜視図及び平面図である。図１８Ａにおいて、アンテナ内蔵カード１０４は、無線通信用の第１のアンテナ１０５を内蔵した上記第１〜第３の実施形態で説明したアンテナ内蔵カード１〜３である。カードソケット１０１は、アンテナ内蔵カード１０４をスロット１０３に挿入するソケット部品であり、無線通信用の第２のアンテナ１０２及び第２のアンテナ１０２を通信周波数に同調させるためのリアクタンス素子３０７を内蔵する。
【００３５】
この第６の実施形態のカードソケット１０１の形状は、上記第５の実施形態と異なり、凸状６１０に突き出ているスロット１０３の上部の一部が凹状になっている。この凹状部分６１１は、アンテナ内蔵カード１０４の挿入又は抜取のために手指を当てる切り欠け部分である。この形状によって、アンテナ内蔵カード１０４をスロット１０３に挿入した状態でも、アンテナ内蔵カード１０４の一部がスロット１０３外に露出することになる。
【００３６】
上記第６の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットによれば、図１８Ｂに示すように、第１のアンテナ１０５の一部が第２のアンテナ１０２の内側に重なるものの、その重なり部分を極力少なくした構造によって第２のアンテナ１０２の効果を有効に引き出しつつ、露出した部分を利用することでアンテナ内蔵カード１０４の抜き取りをより容易にすることができる。
【００３７】
〔第７の実施形態〕
図１９は、本発明の第７の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する斜視図である。図１９において、アンテナ内蔵カード１０４は、無線通信用の第１のアンテナ１０５を内蔵した上記第１〜第３の実施形態で説明したアンテナ内蔵カード１〜３である。カードソケット１０１は、アンテナ内蔵カード１０４をスロット１０３に挿入するソケット部品であり、無線通信用の第２のアンテナ１０２及び第２のアンテナ１０２を通信周波数に同調させるためのリアクタンス素子３０７を内蔵する。また、カードソケット１０１は、スロット１０３面以外の３つの側面（磁界発生方向に水平な面）に磁性体材料１２２０がそれぞれ貼り付けられている。
【００３８】
上記第７の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットによれば、カードソケット１０１の近傍に金属部品が配置されたとしても、磁性体材料１２２０の効果によってカードソケット１０１に内蔵された第２のアンテナ１０２が受ける影響を抑えることができる。
【００３９】
なお、上記第４〜第７の実施形態で説明した構造は一例であり、次のように適宜変更することが可能である。
（１）リアクタンス素子４０７を携帯情報機器の基板側に実装して、カードソケット１０１とリアクタンス素子４０７とを端子４０８及び４０９を介して接続する（図２０を参照）。このようにすれば、リアクタンス素子４０７を自由に調整することができるので、カードソケット１０１の携帯情報機器への実装状況によって生じる第２のアンテナ１０２の同調周波数のずれに、対応することができる。
【００４０】
（２）アンテナ内蔵カード１０４を、第１のアンテナ１０５が接触端子２０６側に配置されるように設計する（図２１を参照）。このように設計すれば、接触端子２０６の裏面に第１のアンテナ１０５を設けた場合と比較して、アンテナ内蔵カード１０４に実装する半導体等の部品領域を広く取ることができる。
【００４１】
（３）カードソケット１０１に内蔵する第２のアンテナ１００２を、コイル状に巻いた線を２本以上並列に配置して構成する（図２２を参照。図２２は、３本のアンテナ１００２ａ〜ｃを用いた例を示す）。このように複数の線を並列に巻くことにより、アンテナの単位長さ当たりの表面積が大きくなり、アンテナのＱ値を高くすることができる。よって、第２のアンテナ１００２の効果を最大限に引き出すことができる。
【００４２】
（４）カードソケット７０１に挿入されるカード７０４が、アンテナを内蔵せずに通信機能を有した集積回路（ＩＣ）７０８だけを備えている場合、通信機能を有した集積回路７０８とカードソケット７０１とを接触端子７０６、７０７、７０９及び７１０を介して接続させて、無線通信を行う（図２３を参照）。なお、この場合には、通信機能を有した集積回路７０８だけを備えたカード７０４を、第３のアンテナ１４０５を備えたカードアダプタ１４０４に装着してからカードソケット１０１に挿入するといった形態も考えられる（図２４を参照）。
上述した（１）〜（４）の変更例は、自由に組み合わせて用いることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、非接触通信に代表される無線を用いた近距離通信用等のアンテナ内蔵カードに利用可能であり、特にアンテナ内蔵カードを小型化したい場合等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの構造斜視図
【図１Ｂ】本発明の第１の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの構造断面図
【図２Ａ】磁力線通過部１３がない構造での磁力線の流れを説明する図
【図２Ｂ】磁力線通過部１３がある構造での磁力線の流れを説明する図
【図３】導体パターンで磁力線が遮られる場合を説明する図
【図４】磁力線が遮られる面積の違いによる特性の差を説明する図
【図５】アンテナ１５の位置を変えた第１の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの他の構造断面図
【図６】アンテナ１５の位置を変えた第１の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの他の構造断面図
【図７Ａ】本発明の第２の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの構造斜視図
【図７Ｂ】本発明の第２の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの構造断面図
【図８】アンテナ１５の位置を変えた第２の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの他の構造断面図
【図９】アンテナ１５の位置を変えた第２の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの他の構造断面図
【図１０Ａ】本発明の第３の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの構造斜視図
【図１０Ｂ】本発明の第３の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの構造断面図
【図１１】アンテナ１５の位置を変えた第３の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの他の構造断面図
【図１２】アンテナ１５の位置を変えた第３の実施形態に係るアンテナ内蔵カードの他の構造断面図
【図１３】本発明のアンテナ内蔵カードの使用例を説明する図
【図１４】本発明のアンテナ内蔵カードの発展的な使用方法を説明する図
【図１５Ａ】本発明の第４の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する斜視図
【図１５Ｂ】本発明の第４の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する平面図
【図１６】第２アンテナ４３によって通信距離が延びるメカニズムを説明するための図
【図１７Ａ】本発明の第５の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する斜視図
【図１７Ｂ】本発明の第５の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する平面図
【図１８Ａ】本発明の第６の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する斜視図
【図１８Ｂ】本発明の第６の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する平面図
【図１９】本発明の第７の実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットの構造を説明する斜視図
【図２０】本発明の各実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットを応用した他の構造を説明する斜視図
【図２１】本発明の各実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットを応用した他の構造を説明する斜視図
【図２２】本発明の各実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットを応用した他の構造を説明する斜視図
【図２３】本発明の各実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットを応用した他の構造を説明する斜視図
【図２４】本発明の各実施形態に係るアンテナ内蔵カード及びカードソケットを応用した他の構造を説明する斜視図
【図２５】従来のアンテナ内蔵アンテナの構造断面図
【図２６】従来の他のアンテナ内蔵アンテナの構造斜視図
【符号の説明】
【００４５】
１〜３、１０４  アンテナ内蔵カード
１１  半導体素子
１２、２２  半導体パッケージ部品
１２ａ、５１  入出力端子
１３、２３、３３  磁力線通過部
１４、３４  配線基板
１４ａ  パッド
１４ｂ  磁力線通過領域
１５、５０、１０２、１０５、７０２、１００２、１４０５  アンテナ
３４ａ  導体パターン
４０  メモリカード
４１  携帯情報機器
４２、１０１、７０１  カードソケット
５２  スイッチ
１０３、７０３、１４２１  スロット
３０７、４０７  リアクタンス素子
５１０、６１０  カードソケットの凸部
７０４  カード
１２２０  磁性体材料
１４０４  カードアダプタ
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
2006038446.tif 000035
【図１Ｂ】
2006038446.tif 000036
【図２Ａ】
2006038446.tif 000037
【図２Ｂ】
2006038446.tif 000038
【図３】
2006038446.tif 000039
【図４】
2006038446.tif 000040
【図５】
2006038446.tif 000041
【図６】
2006038446.tif 000042
【図７Ａ】
2006038446.tif 000043
【図７Ｂ】
2006038446.tif 000044
【図８】
2006038446.tif 000045
【図９】
2006038446.tif 000046
【図１０Ａ】
2006038446.tif 000047
【図１０Ｂ】
2006038446.tif 000048
【図１１】
2006038446.tif 000049
【図１２】
2006038446.tif 000050
【図１３】
2006038446.tif 000051
【図１４】
2006038446.tif 000052
【図１５Ａ】
2006038446.tif 000053
【図１５Ｂ】
2006038446.tif 000054
【図１６】
2006038446.tif 000055
【図１７Ａ】
2006038446.tif 000056
【図１７Ｂ】
2006038446.tif 000057
【図１８Ａ】
2006038446.tif 000058
【図１８Ｂ】
2006038446.tif 000059
【図１９】
2006038446.tif 000060
【図２０】
2006038446.tif 000061
【図２１】
2006038446.tif 000062
【図２２】
2006038446.tif 000063
【図２３】
2006038446.tif 000064
【図２４】
2006038446.tif 000065
【図２５】
2006038446.tif 000066
【図２６】
2006038446.tif 000067
【国際調査報告】
2006038446.tif 000068
2006038446.tif 000069
2006038446.tif 000070
2006038446.tif 000071