JP2001216485A - 非接触情報媒体及び通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、外部装置からの電磁エネルギーを
効率よく受信し、通信距離の増大が可能な非接触ＩＣモ
ジュール及びそれを備えた非接触情報媒体を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 電磁エネルギーを効率よく受信するため
の磁性体を、基板上であって、回路パターン、又はコイ
ルパターンを有する回路パターンの外側に配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、情報及
び電力の伝達システムに係り、特に、ＩＣチップを内蔵
した非接触情報媒体に関する。ここで、「ＩＣチップを
内蔵した非接触情報媒体」とは、ＩＣチップを情報記録
モジュールとして備え、リーダライタなどの外部装置と
非接触に交信する媒体である。従って、非接触であれ
ば、無線通信を利用して通信が可能であり、電波の波長
や通信距離の長さは問わない。

【０００２】ＩＣチップを内蔵した非接触情報媒体の典
型的なものは、例えば、マイクロ波を利用してリーダラ
イタと交信する非接触ＩＣカードである。なお、本出願
においては、「ＩＣカード」は、スマートカード、イン
テリジェントカード、チップインカード、マイクロサー
キット（マイコン）カード、メモリーカード、スーパー
カード、多機能カード、コンビネーションカードなどを
総括している。

【０００３】また、ＩＣチップを内蔵した非接触情報媒
体はその形状がカードに限定されるものではない。従っ
て、それはいわゆるＩＣタグも含む。ここでは、「ＩＣ
タグ」は、ＩＣカードと同様の機能を有するが、切手サ
イズやそれ以下の超小型やコイン等の形状を有する全て
の情報記録媒体を含むものである。

【０００４】非接触ＩＣカードやＩＣタグは非接触ＩＣ
モジュールとして表現される場合もある。ここで「非接
触ＩＣモジュール」とは、一般に、ＩＣチップとＩＣチ
ップと外部装置との非接触交信手段であるコイルやアン
テナ等が結合したものを意味し、モノリシックＩＣ構造
のオンコイルＩＣチップやＩＣチップとコイルがＩＣ表
面や同一基板に積載されて一体構造の形態を有する全て
のものを含む。なお、非接触ＩＣモジュールは広義には
その通信手段を問わないが、本出願では電（磁）波を媒
介として交信するものとする。

【０００５】

【従来の技術】ＩＣカード又はＩＣタグは、カードに内
蔵されているＩＣチップとリーダライタとの通信方法に
従って、接触型と非接触型に分類することができる。こ
のうち、非接触型は、リーダライタとの接点がないので
接触不良がなく、リーダライタから数ｃｍ乃至数十ｃｍ
離れた移動使用が可能で、汚れ、雨、静電気に強いなど
の特徴があり、セキュリティ性も高いことから、今後ま
すますその需要及び普及は増大するものと予想されてい
る。

【０００６】例えば、非接触ＩＣタグは、リーダライタ
から受信したキャリア周波数の電磁波を利用して電磁誘
導によって動作電力を得ると共に、電波を利用してリー
ダライタとの間でデータを交換する。そして、非接触Ｉ
Ｃタグとリーダライタは、通常、かかる電波を送受信す
るためのアンテナをそれぞれ内蔵している。例えば、ス
キーリフトのゲートシステムには、リーダライタと非接
触ＩＣタグとの間で電磁結合により無線で信号のやり取
りを行うデータキャリアシステムが使用されている。

【０００７】非接触ＩＣタグは、通常、基板上にＩＣチ
ップの端子に電波を送受信するためのアンテナコイルを
接続してモジュールを形成し、かかるモジュールにプラ
スチックシート等によってケーシングを施して所定形状
に打ち抜くことによって作製される。ＩＣチップ端子と
アンテナコイルとの接続方法としては、ＩＣチップ端子
とアンテナコイルのバルクコイル端部とを溶接などで直
付けする方法や、基板上に予め印刷又はエッチングによ
ってコイルパターンを形成し、かかるコイルパターンと
ＩＣチップ端子とをワイヤボンディングやフリップチッ
プ実装によって接続する方法がある。非接触ＩＣタグの
アンテナコイルは、リーダライタのアンテナコイルから
の電磁エネルギーを効率よく受信するためにモジュール
内に作成可能な限りの大きな外径を有する場合が多い。
例えば、スキーゲートシステムはコイン形状の非接触Ｉ
Ｃタグを使用し、コインの径に近い径を有するアンテナ
コイルを用いるものがある。

【０００８】また、ＩＣチップの回路パターン上にアン
テナコイルが形成されたオンコイルＩＣチップが特開平
１−１５７８９６号や米国特許第５,３０８,９６７号に
おいて提案されている。オンコイルＩＣチップはこのよ
うにＩＣチップとアンテナコイルとの接点がＩＣチップ
内にあるために、断線しないなどの長所を有している。
オンコイルＩＣチップにおいてはＩＣチップ面積により
アンテナコイルの面積が決定される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】非接触情報媒体の通信
距離はアンテナコイルの大きさに依存するが、アンテナ
コイルの大きさはモジュールの大きさによる制約を受
け、オンコイルＩＣチップであれば更にＩＣチップの大
きさによる制約を受け、非接触情報媒体の通信距離を効
果的に延ばすことができなかった。換言すれば、従来の
非接触情報媒体の構成は同一の通信距離に対して電磁エ
ネルギーの省力化を効果的に図ることができなかった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、上記の課題を解
決する新規かつ有用な非接触情報媒体及び通信システム
を提供することを本発明の概括的目的とする。

【００１１】より特定的には、本発明は、外部装置から
の電磁エネルギーを効率化と通信距離の増大が可能な非
接触情報媒体及び通信システムを提供することを例示的
目的とする。

【００１２】上記目的を達成するために、本発明の例示
的一態様としての非接触情報媒体は、基板と、当該基板
に形成された回路パターンと、前記回路パターンに接続
され、外部装置と電磁誘導を利用して無線通信をするこ
とが可能なコイルパターンと、 前記回路パターンの周
囲に形成される磁性体とを有する。かかる非接触情報媒
体は、磁性体をコイルパターンの外側に配置しており、
非接触情報媒体の厚みを増加させずに磁性体によりコイ
ルパターンの電磁誘導を補助することができる。

【００１３】本発明の例示的一態様としての通信システ
ムは、前記非接触情報媒体と外部装置とを有する。かか
る通信システムも上述した非接触情報媒体と同様の作用
を奏することができる。

【００１４】本発明の更なる目的又はその他の特徴は添
付図面を参照して説明される好ましい実施例において明
らかにされるであろう。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図６を参照して、
本発明の例示的一態様としての非接触ＩＣタグ１００を
説明する。なお、添付図面において、同一の参照番号を
付した部材は同一部材を表すものとし、また、同一の参
照番号にアルファベットを付した部材は対応する変形部
材を表すものとし、重複説明は省略する。また、特に断
らない限り、参照番号は大文字のアルファベットの付い
た同一の参照番号の全てを総括するものとする。

【００１６】本実施例の非接触ＩＣタグ１００は、ＩＣ
チップの回路パターン上にアンテナコイルが形成された
オンコイルＩＣチップ２０を内蔵しているが、本発明の
非接触情報媒体はアンテナコイルがＩＣチップに内蔵さ
れていない非接触情報媒体にも適用できることはいうま
でもない。図１は本発明の例示的一態様としての非接触
ＩＣタグ１００の平面図であり、図２はオンコイルＩＣ
チップ２０の概略ブロック図である。また、図３は、図
１に示す非接触ＩＣタグ１００をＡ−Ａ線に沿った概略
断面図である。非接触ＩＣタグ１００は、図２乃至図３
を参照するに、基板１０と、オンコイルＩＣチップ２０
と、共振用コンデンサ２６、磁性体３０と、接着層４０
と、保護基板５０を有する。基板１０はＳｉやＧａＰ等
の結晶基板から構成される。

【００１７】オンコイルＩＣチップ２０は、各種の半導
体回路を画定する回路パターン２２とアンテナコイルを
画定するコイルパターン（又はアンテナパターン）２４
とを有する。更に、図２を参照するに、オンコイルＩＣ
チップ２０は、上記構成要素以外に、基板２１と、共振
用コンデンサ２６とを有する。ここで、図２に示すコイ
ルパターン２４は概念的であり、実際の非接触ＩＣタグ
１００においては、コイルパターン２４は、図４及び図
５に示すように、基板２１上に、回路パターン２２の上
面に形成されて回路パターン２２と接続される。ここ
で、図４はオンコイルＩＣチップ１０の構造を示す概略
斜視図であり、図５は図４を上方から見た場合の概略図
である。

【００１８】回路パターン２２は、コイルパターン２４
を介して後述する外部装置２００と交信することができ
る。以下図２及び６を参照して、回路パターン２２につ
いて説明する。図６は、回路パターン２２に含まれてい
る各コンポーネントのより詳細なブロック図である。回
路パターン２２には、電源回路１０２と、リセット信号
発生回路１０３と、送受信回路１０４（即ち、１０４ａ
乃至１０４ｄ）と、ロジック制御回路１０６と、タイミ
ング回路（ＴＩＭ）１０７と、メモリ１０８とを有して
いる。

【００１９】電源回路（ＰＳ）１０２にはリセット信号
発生回路１０３が接続されており、リセット信号発生回
路１０３はロジック制御回路１０６のリセット端子（Ｒ
ＳＴ）に接続されている。回路パターン２２は、外部装
置２００から受信した電波Ｗ（キャリア周波数ｆ_c）か
ら電磁誘導によって通信系の動作電圧Ｖｃｃ（例えば、
５Ｖ）をロジック制御回路１０６に供給している。動作
電力Ｖｃｃが生成されるとリセット信号発生回路１０３
はロジック制御回路１０６をリセットして新規な動作の
準備をする。

【００２０】送受信回路１０４は、検波器（ＤＥＴ）１
０４ａ、変調器（ＭＯＤ）１０４ｂ、復調器（ＤＥＭ）
１０４ｃ及び符号器（ＥＮＣ）１０４ｄを含んでいる。
復調器１０４ｃと符号器１０４ｄは、それぞれロジック
制御回路１０６のデータ端子ＤＩ及びＤＯに接続されて
いる。必要があれば復調器１０４ｃの後段に独立の部材
としてＤ／Ａ変換器等からなる復号器が配置されてもよ
い。かかる復号器は符号器１０４ｄと共に一のコーデッ
ク回路を形成してもよい。タイミング回路１０７は各種
タイミング信号を生成するのに使用され、ロジック制御
回路１０６のクロック端子（ＣＬＫ）に接続されてい
る。

【００２１】送受信回路１０４の受信部は、検波器１０
４ａと復調器１０４ｃとにより構成されている。受信し
た電波Ｗは検波器１０４ａによって検波されて復調器１
０４ｃが検波信号からデータを得るために基底帯域信号
を復元する。復元された基底帯域信号（必要があればそ
の後復号された信号）はデータ信号ＤＩとしてロジック
制御回路１０６に送られる。

【００２２】送受信回路１０４の送信部は、変調器１０
４ｂと符号器１０４ｄとにより構成されている。変調器
１０４ｂや符号器１０４ｄには当業界で周知のいかなる
構成をも使用することができる。データを送信するため
に搬送波を送信データに応じて変化させてコイル１４に
送信する。変調方式には、例えば、キャリア（搬送）周
波数の振幅を変えるＡＳＫ、位相を変えるＰＳＫなどを
使用することができるが、負荷変調を使用することもで
きる。負荷変調とは、媒体電力（負荷）をサブキャリア
（副搬送波）に従って変調する方式をいう。符号器１０
４ｄは、送信されるべきデータＤＯを所定の符号（例え
ば、マンチェスター符号化やＰＳＫ符号化など）で符号
化（ビットエンコーディング）した後にアンテナコイル
２４に送信する。

【００２３】送受信回路１０４はロジック制御回路１０
６によって制御されて、タイミング回路１０７によって
生成されるタイミング信号（クロック）に同期して動作
する。ロジック制御回路１０６はＣＰＵにより実現する
ことができる。メモリ１０８はデータを保存するＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ及び／又はＦＲＡＭ等から構
成される。回路パターン２２は外部装置２００とかかる
データに基づいて交信したり、ロジック制御回路１０６
は所定の処理を行うことができる。例えば、メモリ１０
８は、ＩＤ情報や所定額の電子マネーなどの価値や取引
記録その他を格納することができ、ロジック制御回路１
０６は所定の取引（例えば、切符の購入や電子マネーの
入金など）によりかかる価値を増減等することができ
る。なお、これらの構成要素の構成や動作は当業者には
容易に理解できるため詳しい説明は省略する。

【００２４】コイルパターン２４は、図４及び図５に示
すように、回路パターン２２の上面に、渦巻状に形成さ
れている。コイルパターン２４は、例えば、スクリーン
プリントやエッチング、及びメッキによって形成され
る。コイルパターン２４は、回路パターン２２に電気的
に接続されると共に外部装置２００と無線交信すること
ができる。

【００２５】共振用コンデンサ２６は静電容量Ｃを有
し、コイルパターン２４のインダクタンスＬと協同し
て、送受信用電波のキャリア周波数ｆ_cに共振する共振
回路を形成するのに使用される。共振周波数ｆ_rは後述
する数式４を満たすので、これをキャリア周波数ｆ_cに
一致させればコイル２４及びコンデンサ２６に大きな共
振電流を流すことができ、かかる共振電流を回路パター
ン２２に供給することができる。コンデンサ２６の位置
は、以下に説明する回路パターン２２の各コンポーネン
トと同一平面に（即ち、単層的に）形成されてもよい
し、その上に（即ち、多層的に）形成されてもよい。

【００２６】磁性体３０は、図１のように、中心に正方
形の貫通孔を有する正方形の板状の金属である。また、
図３のように、磁性体３０はオンコイルＩＣチップ２０
の外側であって、基板１０に並列に設けられている。か
かる磁性体３０の材料としては、常磁性体と反磁性体が
ある。常磁性体としては、例えば、アルミニウム（Ａ
ｌ）、反磁性体としては金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅
（Ｃｕ）等が使用される。加えて、磁性体３０は、例え
ば、スクリーンプリント、エッチング及びメッキによっ
て形成される。

【００２７】磁性体３０は、オンコイルＩＣチップ２０
を使用することで、コイルパターン２４が短くなり、外
部装置２００との通信距離が短くなることを防止する。
換言すれば、磁性体３０は、コイルパターン２４が外部
装置２００から受信する電磁エネルギー量を増加するた
めに設けられている。その結果、本発明の非接触ＩＣタ
グ１００は同一の通信距離ならば、従来よりも少ない電
磁エネルギー量で通信を可能にする。また、図３のよう
に、磁性体３０は、薄膜形状であり、オンコイルＩＣチ
ップ２０の外側であって、基板１０に対し並列に設けら
れているため、非接触ＩＣタグ１００の厚さが増加する
ことを防止する。

【００２８】接着層４０は、オンコイルＩＣチップ２０
と磁性体３０とを封止し、外部からの負荷を低減するた
めに設けられている。保護基板５０は、例えば誘電体に
より形成され、完成した非接触ＩＣタグ１００の最表面
（最上面）に形成され、物理的及び化学的に表面を保護
している。接着層４０及び保護基板５０は化学処理や熱
処理に対する所望の耐久性等を有している。

【００２９】

【実施例】以下、本実施例の非接触ＩＣタグ１００を使
用し、電磁誘導による通信実験を行った。回路パターン
２２は、厚さ５５０μｍ、外径２．７×２．７ｍｍとし
た。また、コイルパターン２４は、銅（Ｃｕ）を使用
し、最外径（Ｄｏ）２．１ｍｍ、ピッチ（ｐｉｃｈ）１
９μｍ、コイル巻数４０ｔｕｒｎ、高さ５μｍとした。
更に、磁性体３０として、反磁性体物質の金１００μｍ
と、銅１８μｍとの積層構造とした。また、図１のよう
に、かかる磁性体３０は外径１２．２×１２．２ｍｍ、
内径２．２×２．２ｍｍとした。

【００３０】オンコイルＩＣチップ２０のコイルパター
ン２４に励起される電圧ｅｉは、以下の数式１によって
表される。

【数１】

【００３１】ここで、Ｂは後述する外部装置２００の送
信アンテナコイル２２２から発生する磁束の内、コイル
パターン２４に鎖交する磁束の磁束密度を示している。
この時、コイルパターン２４に鎖交する磁束密度は、コ
イルパターン２４の面上で一定であると仮定する。図７
を参照して、コイルパターン２４の持つインダクタンス
Ｌと、抵抗値Ｒに共振用コンデンサ３０を接続した場合
の等価回路を説明する。図７は本発明の非接触ＩＣタグ
１００による共振電圧測定回路である。この時、共振用
コンデンサ３０の両端の電圧は、数式２及び数式３によ
って表される。

【数２】

【数３】

【００３２】ここで、数式２は位相を含む電圧であり、
数式３は数式２の絶対値を示している。出力電圧Ｖの絶
対値｜Ｖ｜が最大となる時（共振時）の共振用コンデン
サ３０の容量Ｃは、ｄ｜Ｖ｜／ｄＣ＝０の解くことで、
次に示す数式４として表される。

【数４】

【００３３】コイルパターン２４のインダクタンスＬ及
び抵抗値Ｒはそれぞれ、Ｌ＝２．３μＨ、Ｒ＝６２ωで
ある。上記の数式１乃至数式４によれば、出力電圧｜Ｖ
｜は、磁束密度Ｂに比例していることが判明する。これ
により、外部装置２００の送信アンテナコイル２２２か
ら発生する磁束の内、コイルパターン２４に吸収した電
磁エネルギーを見積もることができる。

【００３４】以下、図８を参照し、外部装置２００の送
信アンテナコイル２２２と、オンコイルＩＣチップ２０
のコイルパターン２４との関係を説明する。図８は、外
部装置２００の送信アンテナコイル２２２とコイルパタ
ーン２４との距離を説明するための概要図である。外部
装置２００については、更に詳しく後述されるので、詳
細な説明は省略する。送信アンテナコイル２２２は、例
えば、４ｍｍφのフェライトに５ターンの銅線コイルを
巻いたものを使用した。送信アンテナコイル２２２の最
先端面と、コイルパターン２４の最先端面との距離を通
信距離として定義した。送信アンテナコイル２２２へ流
す電流は６１０ｍＡｐｐ、周波数は１３．５６ＭＨｚと
した。

【００３５】本通信実験では、コイルパターン２４に図
７に示す共振用コンデンサ２６ａを接続し、共振状態を
作成し、出力電圧｜Ｖ｜を測定した。測定結果を図９に
示す。図９は、通信実験による出力電圧の測定結果であ
る。図９の横軸には通信距離、左の縦軸にはコイルパタ
ーン２４に発生する共振電圧、右の縦軸は磁性体３０の
有無による前記共振電圧の比（磁性体３０有りの共振電
圧／磁性体３０無しの共振電圧）を示している。これに
よれば、コイルパターン２４に発生する共振電圧は、磁
性体３０の有無に関わらず、通信距離が大きくなるにつ
れ減少していく。しかし、共振電圧の比について検討す
るに、磁性体３０が無い場合と磁性体３０が有る場合を
比較すると、磁性体３０を有する非接触ＩＣタグ１００
の方がコイルパターン２４の共振電圧の減少量が少なく
なった。その結果、コイルパターン２４に発生する共振
電圧は、非接触ＩＣタグ１００に磁性体３０を設置する
ことで、通信距離が１．６乃至５．０ｍｍの範囲であれ
ば、３０乃至６０％上昇することが判明した。

【００３６】以上の結果より、コイルパターン２４に発
生する共振電圧が上昇するということは、磁性体３０を
有することによって、コイルパターン２４が外部装置２
００からの電磁エネルギーを効率よく吸収していること
を意味する。また、同一の通信距離で比較すれば、磁性
体３０の設置により、消費電力をより少なくすることが
可能であり、増幅器等の部品が不要となることが考察で
きる。

【００３７】以下、本発明の非接触ＩＣタグ１００を組
み込んだ通信システム３００について図１０及び図１１
を参照して説明する。通信システム３００は、例えば、
カード形状の基材３１０を有して、非接触ＩＣタグ１０
０の通信距離を延長するブースター部３２０を更に有し
て、外部装置であるリーダライタ２００と電（磁）波を
使用して交信する。基材３１０は、例えば、プラスチッ
クから構成される。この場合、通信システム３００は、
クレジットカードと同じ寸法を有するいわゆるＩＳＯ
（国際標準化機構：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒ
ｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚ
ａｔｉｏｎ）サイズ（縦５４ｍｍ、横８５．６ｍｍ、厚
さ０．７６ｍｍ）を有してもよい。

【００３８】選択的に、通信システム３００は、基材３
１０上に、図示しないディスプレイやキーボードなどを
更に有して更なる多機能化を達成してもよい。なお、通
信システム３００はカード形状に限定されず、用途に合
わせた任意の形状（例えば、ペンダント形状、コイン形
状、キー形状、カード形状、タグ形状など）を有するこ
とができる。

【００３９】このように、通信システム３００は外部装
置２００と非接触に無線交信することができるが、これ
は本発明が外部装置２００と接触して交信する機能を排
除しているものではない。例えば、通信システム３００
は、接触ＩＣチップを内蔵することにより、接触ＩＣカ
ード及び非接触ＩＣカードの両機能を有するコンビネー
ションカードとして構成することができる。

【００４０】本発明は、通信システム３００が磁気スト
ライプを有するカード媒体に適用されることを妨げるも
のではない。この場合は、本発明の通信システム３００
は、クレジットカード、キャッシュカードなどの磁気カ
ードとしての機能を有することになる。さらに、選択的
に、通信システム３００には、エンボス、サインパネ
ル、ホログラム、刻印、ホットスタンプ、画像プリン
ト、写真などが形成されてもよい。

【００４１】リーダライタ２００は、図１１に示すよう
に、制御インタフェース部２１０とアンテナ部２２０と
を有しており、両者はケーブル２３０により接続されて
いる。ここで、図６はリーダライタ２００の構成を示す
ブロック図である。リーダライタ２００は、キャリア周
波数ｆ_cを有する電波Ｗを非接触ＩＣタグ１００へ送信
及びから受信し、無線通信を利用して非接触ＩＣタグ１
００と交信する。なお、電波Ｗは任意の周波数帯のキャ
リア周波数ｆ_c（例えば、１３．５６ＭＨｚ）を使用す
ることができる。リーダライタ２００は、制御インタフ
ェース部２１０を介して更なる図示しない外部ホスト装
置（処理装置、制御装置、パーソナルコンピュータ、デ
ィスプレイなど）に接続されている。

【００４２】制御インタフェース部２１０は、送信回路
（変調回路）２１２と、受信回路（復調回路）２１４
と、コントローラ２１６とを内蔵している。送信回路２
１２は、更なる外部ホスト装置からのデータを、キャリ
ア周波数ｆ_cを利用して変調することにより、伝送信号
に変換してアンテナ部２２０に送信する。リーダライタ
２００から非接触ＩＣタグ１００へデータが送信される
ときには高い強度のキャリア周波数ｆ_cが変調に使用さ
れる。変調方式は、Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｍｉｌｌｅｒや
ＮＲＺなど当業界で利用可能な変調方式を利用すること
ができる。

【００４３】受信回路２１４はアンテナ部２２０を通じ
て通信システム３００から受信した信号を基底帯域信号
に変換してデータを得て、図示しない更なる外部ホスト
装置に送信する。送信回路２１２と受信回路２１４は、
実際の回路では、複数の駆動回路に接続されており、こ
れらの駆動回路によって駆動される。なお、当業者は、
送信回路２１２、受信回路２１４及び駆動回路２０８及
び２１０の動作や構成を容易に理解して実現することが
できるので、ここでは詳細な説明は省略する。アンテナ
部２２０は、例えば、図１１に示すようなアンテナコイ
ル２２２と整合回路２２４とを有する。

【００４４】以下、通信システム３００に備えられるブ
ースター部３２０について図１２を参照して説明する。
ブースター部３２０は、非接触ＩＣタグ１００に電磁結
合されると共にリーダライタ２００にも電磁結合され
て、基材３１０に設けられる。ブースター部３２０は、
リーダライタ２００から電波Ｗを受信してこれを非接触
ＩＣタグ１００へ送信し、また、非接触ＩＣタグ１００
から電波Ｗを受信してこれをリーダライタ２００へ送信
することができる。従って、ブースター部３２０はリー
ダライタ２００と非接触ＩＣタグ１００間の中継部とし
ての機能を有する。後述するように、ブースター部３２
０は電磁誘導を利用している。かかる、機能が達成され
る限りブースター部３２０は任意の構成を採用すること
ができる。

【００４５】図１２は、ブースター部３２０の構成例に
ついて説明するための概略図である。同図に示すよう
に、ブースター部３２０は、少なくとも一のアンテナコ
イル３２２と、好ましくはコンデンサ３２４とを、例え
ば、薄箔製の基材３２６に有している。リーダライタ２
００が受信する電波Ｗは磁束の変化としてコイル３２２
に誘導電流を生成する。かかる誘導電流はコイル３２２
に電磁結合されている非接触ＩＣタグ１００のコイルパ
ターン２４に誘導電流を生成する。また、コイル３２２
はコイルパターン２４に流れる電流の変化により誘起さ
れた誘導電流から電波Ｗを生成して、リーダライタ２０
０に送信することができる。

【００４６】このように、コイル３２２はブースター部
３２０においてリーダライタ２００及び非接触ＩＣタグ
１００と交信することができる通信部として機能する。
コイル３２２は、リーダライタ２００と交信することが
できる所定の通信距離を有しており、その大きさは調節
可能であるため、かかる所定の通信距離も必要に応じて
調節することができる。このため、本発明の通信システ
ム３００が従来のマイクロ波を利用する非接触ＩＣカー
ドの代替物として適用されるならば、上記所定の通信距
離を従来の非接触ＩＣカードに求められる通信距離と同
様の距離に設定することができる。例えば、通信距離を
１０ｍｍ程度までにするのであればコイル３２２を小型
とし、数ｃｍ程度であれば中型とし、１０ｃｍ以上であ
れば大型にするなどである。コイル３２２は、空心コイ
ルであるスパイラル平面コイルや複スパイラルコイルと
して構成することができる。また、コイル３２２はフェ
ライトコアの付いた平面コイル又はフェライトバーアン
テナとして構成することができる。

【００４７】非接触ＩＣタグ１００は、コイルパターン
２４と回路パターン２２とを一つの基板１０に搭載して
いるため、非接触ＩＣタグ１００は、機能的には、それ
自体で従来の非接触ＩＣカード又はＩＣタグと同様の機
能を有する。しかし、従来の非接触ＩＣカードとは以下
の点で相違している。従来の非接触ＩＣカードは、磁性
体３０に相当する部分がコイルパターン２４の内部にあ
ったため、オンコイルＩＣチップ２０の厚みが厚くな
り、結果的に非接触ＩＣタグ１００を厚くしていた。本
発明の非接触ＩＣタグ１００は、コイルパターン２４は
従来と同様であっても、磁性体３０をオンコイルＩＣチ
ップ２０の外側に設けたことで、非接触ＩＣタグ１００
を厚くすることなく、通信距離を長くすることができ
る。更に、オンコイルＩＣチップ２０と基板１０との間
にフェリ磁性体を設けることによって、上記効果を更に
上昇させることが考えられる。

【００４８】また、本発明は、従来の非接触ＩＣカード
にはその短い通信距離のためで適用できなかった非接触
ＩＣタグ１００がブースター部３２０により通信距離が
所望の距離まで延長されることを可能にしている。従っ
て、本発明の非接触ＩＣタグ１００は経済的価値を有す
る独立した取引媒体たり得る。即ち、非接触ＩＣタグ１
００は様々な形状を有することができ、また、所望の形
状を有するパッケージ（成形体）に収納されることがで
きる。従って、本発明の無線通信可能なＩＣチップは、
ＩＣカードやＩＣタグに限定されず、外部装置と無線通
信を行う装置に広く適用することができる。

【００４９】以下、図３を参照して、本発明の非接触Ｉ
Ｃタグ１００の製造方法について簡略的に説明する。な
お、ブースター部３２０の構成は単純にコイル（又はア
ンテナ）などからなる通信部とコンデンサから構成され
ているので、当業者は、非接触ＩＣタグ１００の製造方
法から通信システム３００の製造方法も理解するであろ
う。まず、基板１０上に磁性体３０をエッチング等で形
成する。次に、コイルパターン２４を有するオンコイル
ＩＣチップ２０を磁性体３０の貫通孔に嵌め、樹脂等で
固定する。その後、接着層４０を貼り付けた保護基板５
０によりケーシングを行い非接触ＩＣタグ１００が製造
される。

【００５０】上記の製造方法によって製造された非接触
ＩＣタグ１００は、図４に示すように回路パターン２２
上にコイルパターン２４を有し、本実施例では、かかる
回路パターン２２の外側に磁性体３０が形成されてい
る。

【００５１】以下、通信システム３００の動作について
説明する。図５を参照するに、通信システム３００は、
非接触ＩＣカードやＩＣタグと同様に様々な多目的用途
が見込まれている。これらの分野には、金融（キャッシ
ュカード、クレジットカード、電子マネー管理、ファー
ムバンキング、ホームバンキングなど）流通（ショッピ
ングカード、商品券など）、医療（診察券、健康保険
証、健康手帳など）、交通（ストアードフェア（ＳＦ）
カード、回数券、免許証、定期券、パスポートなど）、
保険（保険証券など）、証券（証券など）、教育（学生
証、成績証など）、企業（ＩＤカードなど）、行政（印
鑑証明、住民票など）などが含まれる。例えば、非接触
ＩＣタグ１００がＩＤ情報をそのメモリに格納している
場合には、通信システム３００は、会社、研究所、大学
などの入出力管理媒体として使用することができる。

【００５２】この場合、まず、ユーザーはドア付近に設
けられたリーダライタ２００に通信システム３００を、
例えば、１０乃至５０ｃｍの距離でかざす。これに応答
して、リーダライタ２００は、キャリア周波数ｆ_cで電
波Ｗを送出して通信システム３００にＩＤ番号を返答す
ることを促す。かかる電波Ｗは、好ましくはかかるキャ
リア周波数ｆ_cに共振するブースター部３２０のコイル
３２２により受信されて、同時に、コイル３２２に電磁
結合された非接触ＩＣタグ１００のコイル２４及び磁性
体３０に伝達される。その結果、コイル２４及び磁性体
３０には誘導電流が生じ、かかる誘導電流はＩＣ１６に
供給される。誘導電流は交流であるために、ＩＣ２２は
電源回路１０２直流に変換し、各部の動作用定電圧を得
る。

【００５３】一方、制御部１０６は、コイル２４と図示
しない復調回路を経て受信された信号（誘導電流）に応
答して、図示しないメモリからＩＤ情報を読み出してコ
イル２４から送出するように各部を動作させる。この結
果、ＩＤ情報がメモリ１０８から読み出され、送受信回
路１０４及びコイル２４を経て外部に送出する。コイル
２４からのこのＩＤ情報は、電磁誘導によりブースター
部３２０のコイル３２２に電磁結合されたリーダライタ
２００のアンテナ部２１０に伝達される。アンテナ部２
１０は受信したＩＤ情報を制御インタフェース部２１０
に送出して、制御インタフェース２１０はこれに接続さ
れたホストコンピュータなどにその正当性のチェックを
依頼する。

【００５４】選択的に、リーダライタ２００は、ユーザ
ーにパスワードの入力したり指紋、声紋、アイリス情報
を供給するように促してもよい。これにより、ユーザー
が通信システム３００の正当の所有者であるかどうかを
同時にチェックすることができる。この場合は、リーダ
ライタ２００は、図示しない指紋リーダなどを利用する
ことになる。その後、ＩＤ情報が正しいことが確認され
れば、ドアのロックが解除されてユーザーはドアを開け
て中に入ることができる。なお、ドアを金庫扉としても
同様である。ＩＤ情報が間違っていればドアのロックは
維持される。

【００５５】以上、本発明の好ましい実施例について説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないこと
はいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び
変更が可能である。

【００５６】例えば、非接触ＩＣタグ１００をブースタ
ー部３２０と分離可能なユニットとして構成することが
できる。かかるユニットはリーダライタ２００と機械的
に係合可能であり、かかる機械的係合があることを条件
に非接触ＩＣタグ１００はアンテナ部２１０と直接的か
つ非接触に交信することもできる。

【００５７】例えば、通信システム３００は電波（例え
ば、マイクロ波）によってデータをリーダライタ２００
と交換するので盗聴される可能性がある。また、ポケッ
トに入った通信システム３００にリーダライタ２００の
機能を果たす装置を近づけるとＩＣ２２と交信してしま
いＩＣ２２に格納された価値（例えば、電子マネー）が
盗まれる可能性もある。そこで、決済用途に使用する場
合はリーダライタ２００との通信距離を微小にして密着
型で行うことにすればシステムセキュリティを高めるこ
とができる。

【００５８】

【発明の効果】本発明の例示的一態様としての非接触Ｉ
Ｃタグ及び非接触情報媒体によれば、磁性体３０をオン
コイルＩＣチップ２０の外側であって、基板１０に対し
並列に設けられていることから、オンコイルＩＣチップ
２０の厚みを厚くすることなく、通信距離を延長するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の例示的一態様としての非接触ＩＣタ
グの概略平面図である。

【図２】 図１に示すオンコイルＩＣチップの概略ブロ
ック図である。

【図３】 図１の非接触ＩＣタグをＡ−Ａ線に沿って切
断した場合の断面図である。

【図４】 オンコイルＩＣチップの構造を示す概略斜視
図である。

【図５】 図４を上方から見た場合の概略図である。

【図６】 回路パターンに含まれている各コンポーネン
トのより詳細なブロック図である。

【図７】 本発明の非接触ＩＣタグによる共振電圧測定
回路である。

【図８】 外部装置の送信アンテナコイルとコイルパタ
ーンとの距離を説明するための概要図である。

【図９】 通信実験による出力電圧の測定結果である。

【図１０】 本発明の例示的一態様における非接触情報
媒体と外部装置であるリーダライタとの関係を説明する
ための概略ブロック図である。

【図１１】 図１０に示すリーダライタの概略ブロック
図である。

【図１２】 図１０に示す非接触情報媒体のブースター
部に適用可能な回路構成図である。

【符号の説明】

１０ 基板 ２０ オンコイルＩＣチップ ２２ 回路パターン ２４ コイルパターン ２６ 共振用コンデンサ ３０ 磁性体 ４０ 接着層 ５０ 保護基板 １００ 非接触ＩＣタグ ２００ 外部装置（リーダライタ） ３００ 通信システム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C005 MA15 MA29 MB01 MB03 MB04 NA08 NA09 PA40 5B035 BA05 BB09 CA01 CA23 5B058 CA17 5K012 AB03 AC06 AE02

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、 当該基板に形成された回路パターンと、 前記回路パターンに接続され、外部装置と電磁誘導を利
   用して無線通信をすることが可能なコイルパターンと、 前記コイルパターンの外側に形成される磁性体とを有す
   る非接触情報媒体。
2. 【請求項２】 前記磁性体は常磁性体又は反磁性体であ
   る請求項１記載の非接触情報媒体。
3. 【請求項３】 前記磁性体はアルミニウム、金、銀及び
   銅を含むグループから選択される請求項１記載の非接触
   情報媒体。
4. 【請求項４】 前記コイルパターンは前記回路パターン
   の上に形成され、コイル搭載型回路パターンを形成する
   請求項１記載の非接触情報媒体。
5. 【請求項５】 前記アンテナコイルの裏側にフェリ磁性
   体を更に有する請求項１記載の非接触情報媒体。
6. 【請求項６】 非接触情報媒体と、 当該非接触情報媒体と通信可能な外部装置とを有する通
   信システムであって、 前記非接触情報媒体は、 基板と、 当該基板に形成された回路パターンと、 前記回路パターンに接続され、外部装置と電磁誘導を利
   用して無線通信をすることが可能なコイルパターンと、 前記コイルパターンの外側に形成される磁性体とを有す
   る通信システム。
7. 【請求項７】 前記通信システムは、前記非接触情報媒
   体と前記外部装置との通信を中継するブースターを更に
   有する請求項６記載の通信システム。