JP2000067192A - 記憶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非接触型メモリカードにおけるループアンテ
ナの送受信感度を高める。 【解決手段】 非接触型メモリカード１の表面のフィル
ムシート１１上には、情報の記憶および処理を行うＩＣ
チップ２５、コンデンサ電極２３−ａおよび２４−ａが
実装されており、その周辺部に送受信用のアンテナ２１
および２２がコイル状に２カ所形成されている。これに
より、磁束密度を向上させることができる。アンテナ２
１および２２は、スルーホール２７を介して裏面のコン
デンサ電極に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記憶装置に関し、
特に、非接触でデータの読み出しや書き込みを行い得る
メモリカードのフィルムシート上に、スタック型ループ
アンテナを形成し、アンテナの送受信感度および指向性
を向上させることができるようにした記憶装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報処理の高能率化と機密保持な
どの観点から、ＩＣチップのような情報（データ）の記
憶および処理を行う半導体素子を実装し、記憶容量など
を飛躍的に高めたメモリカードがデータカードとして広
く使用されている。

【０００３】そして最近は、入出力の電波信号を送受信
するデータ送受信用アンテナ回路（コイル）を内蔵し、
外部処理装置との間のデータの読み出しや書き込みを、
いわゆる無線方式によって、非接触的に行うように構成
された非接触型メモリカードも開発されている。

【０００４】非接触型メモリカードの送受信感度は、ア
ンテナとして機能するコイルのインピーダンスと開口面
積などによって決定され、インピーダンスが低く、開口
面積が大きいほど送受信感度は良好となる。

【０００５】従って、従来の非接触型メモリカードにお
いては、一般に送受信用コイル状アンテナパターンを、
数１００μｍの幅、数１００μｍのピッチで数１０パタ
ーン形成してインピーダンスを低くするとともに、アン
テナパターンをフィルムシートの外周縁に沿って渦巻き
状に形成することで、開口面積の増大を図っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の非接触型メモリカードと情報処理装置との間でデー
タの読み出しや書き込みを行う場合、アンテナの送受信
感度がまだ充分でない（開口面積が小さい）ため、非常
に接近した状態でしか通信ができないという課題があっ
た。

【０００７】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、非接触型メモリカードにおいて、ループ
アンテナの送受信感度を高めることにより、情報処理装
置との通信距離が拡大できるようにするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の記憶装
置は、情報の記憶および処理を行い、外部装置との間で
情報の送受信を行う記憶装置において、ループ状に形成
され、異なる共振周波数で外部装置と情報の送受信を行
う少なくとも２つの送受信手段と、２つの送受信手段の
内側に形成された電荷を蓄積する電荷蓄積手段とを備え
ることを特徴とする。

【０００９】請求項１に記載の記憶装置においては、少
なくとも２つの送受信手段が、ループ状に形成され、異
なる共振周波数で外部装置と情報の送受信を行い、電荷
蓄積手段が、２つの送受信手段の内側に形成され、電荷
を蓄積する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
するが、特許請求の範囲に記載の発明の各手段と、以下
の実施の形態との対応関係を明らかにするために、各手
段の後の括弧内に、対応する実施の形態（但し一例）を
付加して本発明の特徴を記述すると、次のようになる。
但し、勿論この記載は、各手段を記載したものに限定す
ることを意味するものではない。

【００１１】即ち、請求項１に記載の記憶装置は、情報
の記憶および処理を行い、外部装置との間で情報の送受
信を行う記憶装置において、ループ状に形成され、異な
る共振周波数で外部装置と情報の送受信を行う少なくと
も２つの送受信手段（例えば、図１のアンテナ２１およ
びアンテナ２２）と、２つの送受信手段の内側に形成さ
れた電荷を蓄積する電荷蓄積手段（例えば、図１のコン
デンサ電極２３−ａ）とを備えることを特徴とする。

【００１２】請求項２に記載の記憶装置は、ループ状の
２つの送受信手段の内側に形成された磁束を集中させる
磁束集中手段（例えば、図４の磁性体５３および５４）
をさらに備えることを特徴とする。

【００１３】図１および図２を参照しながら、本発明の
一実施の形態の構成について説明する。

【００１４】図１は、本発明の非接触型メモリカード１
を表面から見たフィルムシート１１上の構成例を示して
いる。図１に示すように、非接触型メモリカード１の表
面のフィルムシート１１上には、情報の記憶および処理
を行うＩＣチップ２５（ワイヤボンディング後、エポキ
シ樹脂で封止）、コンデンサ電極２３−ａおよび２４−
ａが実装されており、その周辺部に送受信用のアンテナ
２１および２２がコイル状に２カ所形成されている。こ
れにより、磁束密度を向上させることができる。アンテ
ナ２１および２２は、スルーホール２７を介して裏面の
コンデンサ電極２３−ｂおよび２４−ｂに接続されてい
る。アンテナ２１および２２は、例えば、フィルムシー
ト１１上に形成された銅箔を選択エッチングすることに
より形成されたものである。

【００１５】図２は、非接触型メモリカード１を裏面か
ら見たフィルムシート１２上の構成例を示している。こ
のフィルムシート１２は、フィルムシート１１に対向し
て、その裏側に配置されている。フィルムシート１２上
には、コンデンサ電極２３−ｂおよび２４−ｂが実装さ
れている。コンデンサ電極２３−ｂと前述のコンデンサ
電極２３−ａの間には、誘電体（図示せず）が配置され
ており、これらが一体となってコンデンサとして機能し
ている。同様に、コンデンサ電極２４−ｂと前述のコン
デンサ電極２４−ａの間には、誘電体（図示せず）が配
置されている。尚、ここで、コンデンサを２ヶ所配置し
ているのは、アンテナ２１および２２において、それぞ
れ周波数同調をとるように構成したためである。

【００１６】次に、スタック型ループアンテナを２カ所
形成することにより、磁束密度が向上する理由につい
て、図３を参照しながら説明する。図３に示すように、
励振部３１から見て、アンテナ２１および２２に逆位相
で給電することにより、アンテナ２１のｂ点とアンテナ
２２のｃ点における電流の向きは、同一方向となる。従
って、電磁誘導作用が強まり、磁束密度が向上する。

【００１７】図４は、本発明の非接触型メモリカード１
の他の構成例を示している。図４に示すように、非接触
型メモリカード１の表面のフィルムシート４１上には、
情報の記憶および処理を行うＩＣチップ５５、送受信用
のアンテナ５１および５２がコイル状に２カ所形成され
ている。さらに、ループアンテナ５１および５２の送受
信感度を高めるため、アンテナ５１および５２の内側
に、磁性体５３および５４が塗布、形成されている。磁
性体５３および５４により、コイル状のアンテナ５１お
よび５２により発生された磁束を集中することができ、
その感度を高めることができる。

【００１８】次に、ループアンテナの内側に磁性体を塗
布することにより、アンテナの送受信感度が向上する理
由について、図５乃至図７を参照しながら説明する。

【００１９】図５は、アンペールの右ねじの法則を説明
するための図である。電荷の存在する空間には必ず電界
が現れるように、電流が存在すれば必ず磁界が現れるこ
とが知られている。電流により発生する磁界の磁力線
は、必ず電流のまわりを回る閉曲線となり、電流および
磁界の方向に関して、「（１）電流の方向が右ねじの進
む方向であるとき、磁界はねじの回る方向となる（図５
（Ａ））。（２）環状電流の方向が右ねじの回る方向で
あるとき、環の内側の磁界はねじの進む方向となる（図
５（Ｂ））。」が成り立つ。これが、アンペールの右ね
じの法則である。

【００２０】図６は、導線に電流が流れたときの電磁波
の伝搬の様子を示している。図６に示すように、導線に
電流Ｉが流れることにより、磁界Ｈが発生する。そし
て、電界Ｅと磁界Ｈが時間的に変化することにより、電
磁波エネルギーとして伝搬していく。尚、電磁波の伝わ
る方向と電界Ｅおよび磁界Ｈの向きは常に垂直をなして
いる。

【００２１】図７は、アンペールの周回積分の法則を説
明するための図である。図７に示すように、磁界の強さ
Ｈを閉曲線Ｃについて線積分（周回積分）すると、その
閉曲線Ｃで囲まれた面を貫く電流Ｉの代数和となること
が知られている。これが、アンペールの周回積分の法則
である。アンペールの周回積分の法則は、次の（１）式
で表される。

【００２２】

【数１】

【００２３】但し、Ｉ_iの正負はアンペールの右ねじの
法則に従って決めるものとする。

【００２４】従って、電流が流れる閉回路内に磁性体を
形成することにより、磁気誘導が発生し、閉回路内の磁
束密度を向上させることができる。即ち、アンテナ感度
を向上させることができる。

【００２５】次に、本発明の非接触型メモリカード１の
使用例について、図８乃至図１１を参照しながら説明す
る。

【００２６】図８は、非接触型メモリカード１がカセッ
ト６１に装着される様子を示している。図８に示すよう
に、非接触型メモリカード１は、カセット６１の筐体に
設けられた凹部６２および６３にそれぞれ装着される。

【００２７】図９は、リーダライタ７２をパーソナルコ
ンピュータ（以下、適宜パソコンと略記する）７１に接
続し、カセット６１に装着された非接触型メモリカード
１からデータを読み出したり、非接触型メモリカード１
にデータを書き込んだりする様子を示している。この例
の場合、リーダライタ７２は、パソコン７１によって制
御され、パソコン７１からの指令に従って、非接触型メ
モリカード１に記憶されているデータを読み出したり、
非接触型メモリカード１にデータを書き込んだりするこ
とができる。

【００２８】図１０は、非接触型メモリカード１の構成
例を示すブロック図である。非接触型メモリカード１を
構成するアンテナ２１は、後述するリーダライタ７２か
らの電波を受信し、受信した電波に対応する信号を同調
回路８１および電源回路９０に供給するようになされて
いる。同調回路８１は、アンテナ２１より供給された信
号から、非接触型メモリカード１とリーダライタ７２と
の間の通信に用いられる搬送波周波数を抽出するように
なされている。

【００２９】増幅回路８２は、入力された信号を所定の
レベルまでに増幅した後、出力するようになされてい
る。復調回路８３は、搬送波周波数に変調された信号を
復調し、対応する所定のデータに変換するようになされ
ている。通信制御回路８４は、データの送受信を切り替
えるようになされている。マイコン（マイクロコンピュ
ータ）８５は、ROM(Read Only Memory)８６に記憶され
た制御プログラムに従って各部を制御するようになされ
ている。また、通信制御回路８４を介して供給されたデ
ータのうち、記憶しておく必要のあるデータを適宜、EE
PROM(Electrically Erasable and Programmable Read O
nly Memory)８７に供給するようになされている。

【００３０】EEPROM８７は、マイコン８５より供給され
たデータを記憶するようになされている。変調回路８８
は、通信制御回路８４より供給されたデータを搬送波周
波数の信号に変調し、出力するようになされている。増
幅回路８９は、変調回路８８より供給された搬送波周波
数に変調された信号を、通信に必要なレベルにまで増幅
するようになされている。そして、アンテナ２１は、増
幅回路８９によって増幅された搬送波周波数の信号を電
波によって送信するようになされている。

【００３１】次に、その動作について説明する。先ず、
リーダライタ７２から送信された電波を受信し、それを
EEPROM８７に記憶させる場合の処理手順について説明す
る。アンテナ２１によって受信されたリーダライタ７２
からの電波は、対応する電気信号に変換され、同調回路
８１に供給される。同調回路８１は、アンテナ２１より
供給された信号のうち、所定の搬送波周波数に対応する
信号だけを抽出し、増幅回路８２に供給する。増幅回路
８２は、同調回路８１より供給された信号を所定の信号
レベルにまで増幅した後、復調回路８３に供給する。

【００３２】復調回路８３は、増幅回路８２より供給さ
れた信号を復調し、通信制御回路８４に供給する。通信
制御回路８４は、この場合、受信モードに切り替えられ
ており、復調回路８３より供給された信号をデジタルデ
ータに変換した後、マイコン８５に供給する。通信制御
回路８４よりマイコン８５に供給されたデータは、マイ
コン８５により記憶しておくべきデータであるか否かが
判定され、判定の結果に基づいて、適宜、EEPROM８７に
供給され、記憶される。

【００３３】アンテナ２１より供給された電気信号は、
電源回路９０にも供給される。ここでは、リーダライタ
７２から送信される搬送波との電磁結合により、エネル
ギーが取り出され、必要な電力が各部に供給される。こ
のように、非接触型メモリカード１には、外部から電源
が供給される。

【００３４】次に、通信制御回路８４より供給されたリ
ーダライタ７２からのデータ（コマンド）が、EEPROM８
７に記憶されているデータの伝送要求である場合の動作
について説明する。マイコン８５は、通信制御回路８４
を介してデータの送信要求に対応するデータ（コマン
ド）を受信すると、EEPROM８７から、そこに記憶されて
いるデータを読み出し、読み出したデータを通信制御回
路８４に供給する。通信制御回路８４は、動作モードを
送信モードに切り替え、マイコン８５より供給されたデ
ータを変調回路８８に供給する。

【００３５】変調回路８８は、通信制御回路８４より供
給された信号を搬送波周波数に変調し、増幅回路８９に
供給する。増幅回路８９は、変調回路８８より供給され
た信号を、通信に必要なレベルにまで増幅する。増幅回
路８９によって増幅された信号は、アンテナ２１を介し
て送信される。

【００３６】図１１は、図９のリーダライタ７２の構成
例を示すブロック図である。アンテナ１０１は、非接触
型メモリカード１に対して所定の信号を送信したり、非
接触型メモリカード１との間の通信を行うために、所定
の搬送波の送受信を行うようになされている。また、非
接触型メモリカード１に対して電源を供給するための磁
界を発生するようにもなされている。

【００３７】同調回路１０２は、アンテナ１０１より供
給された信号から、非接触型メモリカード１とリーダラ
イタ７２との間の通信に用いられる搬送波周波数を抽出
するようになされている。増幅回路１０３は、入力され
た信号を所定のレベルにまで増幅した後、出力するよう
になされている。復調回路１０４は、搬送波周波数に変
調された信号を復調し、所定のデータに変換するように
なされている。通信制御回路１０５は、データの送受信
を切り替えるとともに、通信を制御するようになされて
いる。マイコン１０６は、ROM１０７に記憶された制御
プログラムに従って各部を制御するようになされてい
る。また、通信制御回路１０５を介して供給されたデー
タのうち、記憶しておく必要のあるデータを適宜、RAM
(Random Access Memory)１０８に供給するようになされ
ている。

【００３８】RAM１０８は、マイコン１０６より供給さ
れたデータを記憶するようになされている。変調回路１
０９は、通信制御回路１０５より供給されたデータを搬
送波周波数の信号に変調し、出力するようになされてい
る。増幅回路１１０は、変調回路１０９より供給された
搬送波周波数に変調された信号を、通信に必要なレベル
にまで増幅するようになされている。そして、アンテナ
１０１は、増幅回路１１０によって増幅された搬送波周
波数の信号を電波によって送信するようになされてい
る。

【００３９】次に、リーダライタ７２の動作について説
明する。先ず、非接触型メモリカード１から送信された
データを受信する場合の動作について説明する。アンテ
ナ１０１によって受信された非接触型メモリカード１か
らの搬送波は、対応する電気信号に変換された後、同調
回路１０２に供給される。同調回路１０２は、アンテナ
１０１より供給された信号から、所定の搬送波周波数の
信号を抽出し、増幅回路１０３に供給する。増幅回路１
０３は、同調回路１０２より供給された信号を所定の信
号レベルにまで増幅した後、復調回路１０４に供給す
る。

【００４０】復調回路１０４は、搬送波周波数に変調さ
れた信号を復調し、通信制御回路１０５に供給する。通
信制御回路１０５は、受信モードに切り替えられ、復調
回路１０４より供給された信号をデジタルデータに変換
した後、マイコン１０６に供給する。マイコン１０６
は、通信制御回路１０５より供給されたデータを一旦RA
M１０８に記憶させる。その後、通信線１１１を介して
図示せぬ外部回路に伝送する。

【００４１】次に、データ伝送要求が発生し、リーダラ
イタ７２から非接触型メモリカード１に対して、所定の
データを伝送する場合の動作について説明する。その場
合、必要に応じて、通信線１１１を介して、外部回路か
らマイコン１０６に対して、非接触型メモリカード１に
記憶させたいデータ等が伝送される。マイコン１０６
は、通信線１１１を介して供給されたデータまたはRAM
１０８に記憶されているデータを通信制御回路１０５に
供給する。

【００４２】通信制御回路１０５は、マイコン１０６よ
り供給されたデータをアナログ信号に変換した後、変調
回路１０９に供給する。変調回路１０９は、通信制御回
路１０５より供給された信号を所定の搬送波周波数の信
号に変調し、増幅回路１１０に供給する。増幅回路１１
０は、変調回路１０９より供給された信号を通信に必要
なレベルにまで増幅した後、アンテナ１０１を介して送
信する。

【００４３】アンテナ１０１を介して送信された信号
は、非接触型メモリカード１のアンテナ２１によって受
信され、上述したようにして、EEPROM８７に書き込まれ
る。

【００４４】以上のようにして、非接触型メモリカード
１とリーダライタ７２との間で、データの送受信を行う
ことができる。

【００４５】尚、本発明は上述の実施の形態に限定され
るものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な
変形をとりうる。

【００４６】

【発明の効果】以上の如く、請求項１に記載の記憶装置
によれば、ループ状の送受信手段を２カ所配置するよう
にしたので、磁束密度を向上させることが可能となる。
即ち、アンテナ感度を向上させることが可能となる。従
って、記憶装置と外部装置との間の通信距離を拡大する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の非接触型メモリカード１の表面の構成
例を示す図である。

【図２】本発明の非接触型メモリカード１の裏面の構成
例を示す図である。

【図３】アンテナを２カ所配置することにより磁束密度
が向上する理由を説明するための図である。

【図４】本発明の非接触型メモリカード１の他の構成例
を示す図である。

【図５】アンペールの右ねじの法則を説明するための図
である。

【図６】電磁波の伝搬の様子を説明するための図であ
る。

【図７】アンペールの周回積分の法則を説明するための
図である。

【図８】非接触型メモリカード１のカセット６１への装
着例を示す図である。

【図９】カセット６１に装着された非接触型メモリカー
ド１の使用例を示す図である。

【図１０】本発明の非接触型メモリカード１の電気的な
構成を示すブロック図である。

【図１１】リーダライタ７２の電気的な構成を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１ 非接触型メモリカード， １１，１２，４１ フィ
ルムシート， ２１，２２，５１，５２，１０１ アン
テナ， ２３−ａ，２３−ｂ，２４−ａ，２４−ｂ コ
ンデンサ電極， ２５，５５ ＩＣチップ， ２６ 接
続点， ２７スルーホール， ３１ 励振部， ３２
整合回路， ５３，５４ 磁性体，６１ カセット，
６２，６３ 凹部， ７１ パソコン， ７２ リーダ
ライタ， ８１，１０２ 同調回路， ８２，８９，１
０３，１１０ 増幅回路，８３，１０４ 復調回路，
８４，１０５ 通信制御回路， ８５，１０６ マイコ
ン， ８６，１０７ ROM， ８７ EEPROM， ８８，
１０９ 変調回路，９０ 電源回路， １０８ RAM，
１１１ 通信線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 情報の記憶および処理を行い、外部装置
   との間で情報の送受信を行う記憶装置において、 ループ状に形成され、異なる共振周波数で前記外部装置
   と情報の送受信を行う少なくとも２つの送受信手段と、 前記２つの送受信手段の内側に形成された電荷を蓄積す
   る電荷蓄積手段とを備えることを特徴とする記憶装置。
2. 【請求項２】 ループ状の前記２つの送受信手段の内側
   に形成された磁束を集中させる磁束集中手段をさらに備
   えることを特徴とする請求項１に記載の記憶装置。
3. 【請求項３】 前記２つの送受信手段には電流が同一方
   向に流れるように給電されることを特徴とする請求項１
   に記載の記憶装置。