JP2003037535A

JP2003037535A - 非接触ｉｃカード信号増強具及び非接触ｉｃカードシステム

Info

Publication number: JP2003037535A
Application number: JP2001224945A
Authority: JP
Inventors: Toshihide Hane; 敏秀羽根
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2003-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】非接触ＩＣカードの厚みあるいはコストを増
大することなく、非接触ＩＣカードの受信効率を向上さ
せる非接触ＩＣカード信号増強具、及び非接触ＩＣカー
ドシステムを提供する。【解決手段】厚み以外の外形寸法が非接触ＩＣカード
３とほぼ同等の板状の外形を有する基板１ａと、その基
板に封入された高比透磁率材料層２とを備える。高比透
磁率材料層の封入位置は、基板を非接触ＩＣカードと重
ねた時に、非接触ＩＣカードに設置されたコイルアンテ
ナ４の内側に対応する領域内に設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非接触ＩＣカード
の信号増強具、及び非接触ＩＣカードシステムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】公衆電話や乗車券自動改札機を利用する
カードとして、磁気カードに代えて、半導体チップを内
部に封入したＩＣカードを用いることが知られている。
特に近年、接点を持たず、また内部に電池を有さない非
接触ＩＣカードが利用されるようになった。

【０００３】非接触ＩＣカードは、ＩＣに接続したアン
テナにより、端末側であるリーダライタから供給される
電波を自身の電力供給源として動作し、またリーダライ
タとの間で電波を送受信して通信するものである。これ
らの非接触式ＩＣカードの搬送波は、１２５ＫＨｚを中
心とする長波帯、それを１３．５６ＭＨｚとする短波帯
があるが、何れもアンテナとしてコイルを使用してい
る。

【０００４】このような非接触ＩＣカードにおいては、
リーダライタとの距離が長くなるに伴い、非接触ＩＣカ
ードに誘起される電力が小さくなるため、効率的な受信
が求められる。そのための従来例として、特開平１０−
１４５２６７号公報には、図７に示すような非接触ＩＣ
カードが開示されている。この非接触ＩＣカード６は、
その上に形成されたスパイラル状のコイルアンテナ４の
内側に、比透磁率が１以上の材料、例えばフェライト等
からなる高比透磁率材料層２が配置されている。それに
より、コイルアンテナ４の効率が高められ、十分な電力
を半導体チップ５に供給することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例によれば、
高効率アンテナを構成できるが、非接触ＩＣカードとし
ては、高比透磁率材料層２を配置することにより、厚み
を増し非常に使い勝手が悪くなる。特に、例えば相互乗
り入れを実施していない電鉄会社を利用する場合、何枚
もの定期券を必要とし、非接触ＩＣカードを多数枚を所
持する必要があり、全体として非常に厚くなる。また１
枚毎に高比透磁率材料層２を使用することにより、コス
ト増を招くことになる。厚さを押えるために高比透磁率
材料層２の厚みを薄くすれば、アンテナ効率が悪くな
る。

【０００６】また、非接触ＩＣカード６がリーダライタ
に非常に近接した場合には、高比透磁率材料層２の作用
により、非接触ＩＣカードが受ける信号が大きくなりす
ぎて、半導体チップ５、あるいは非接触ＩＣカード６が
損傷を受ける危険性も増大する。

【０００７】本発明は、非接触ＩＣカードの厚さ、およ
びコストを増大させることなく、非接触ＩＣカードとリ
ーダライタ間での高効率の電波送受信を可能とする、非
接触ＩＣカード信号増強具、及び非接触ＩＣカードシス
テムを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の非接触ＩＣカード信号増強具は、厚み以外
の外形寸法が非接触ＩＣカードとほぼ同等の板状の外形
を有する基板と、その基板に封入された高比透磁率材料
層とを備える。前記高比透磁率材料層の封入位置は、前
記基板を前記非接触ＩＣカードと重ねた時に、前記非接
触ＩＣカードに設置されたコイルアンテナの内側に対応
する領域内に設定される。

【０００９】または、非接触ＩＣカードを１枚以上内部
に収納可能な空間を有する収納部と、収納された前記非
接触ＩＣカードの面に対向する前記収納部の側壁に封入
された高比透磁率材料層とを備えた構成とすることもで
きる。前記高比透磁率材料層の封入位置は、前記非接触
ＩＣカードを内部に収納したときに、前記非接触ＩＣカ
ードに設置されたコイルアンテナの内側に対応する領域
内に設定される。

【００１０】以上の構成によれば、リーダライタから放
射される磁力線が非接触ＩＣカードのコイルアンテナに
誘起される際の、誘起電圧を大きくすることができる。
つまり、通常の非接触ＩＣカードにＩＣカード信号増強
具を密着させるだけで、コイルアンテナ単体の場合に比
べて、高比透磁率材料例えばフェライトが近接して配置
されることにより、非接触ＩＣカード内のコイルアンテ
ナの誘起電圧が大きくなる。その結果、高効率アンテナ
を有した非接触ＩＣカードが得られる。しかも、非接触
ＩＣカード自体の厚みは増加しないので、多数枚の非接
触ＩＣカードを所持する場合に便利である。

【００１１】上記の構成において、コイルアンテナの位
置が異なる複数の非接触ＩＣカードに対応する、基板あ
るいは収納部の側壁の複数の位置に、高比透磁率材料層
が封入された構成とすることが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は、本発明
の実施の形態１における非接触ＩＣカード信号増強具に
ついて、その構造および機能を説明するための平面図で
ある。図１（ｂ）は、従来使用されている非接触ＩＣカ
ードの構造を示す。非接触ＩＣカード３は、プリントさ
れたコイル、または線を巻いたコイルからなるコイルア
ンテナ４を有する。コイルアンテナ４には半導体チップ
５が接続されており、コイルアンテナ４に誘起される電
圧が、半導体チップ５の電力や情報の送受信に使用され
る。

【００１３】図１（ａ）は、板状の非接触ＩＣカード信
号増強具１を示す。１ａは、非接触ＩＣカード３と厚さ
を除く外形寸法がほぼ等しく、樹脂や紙等でかためられ
た基板である。基板１ａの内部には、高比透磁率材料層
２が封入されている。高比透磁率材料層２としては、例
えばフェライトを用いることができる。基板１ａ内にお
ける高比透磁率材料層２が封入される位置は、非接触Ｉ
Ｃカード信号増強具１と非接触ＩＣカード３を重ね合わ
せた時に、非接触ＩＣカード３におけるコイルアンテナ
４の内側中央部のアンテナコイルが存在しない領域に、
高比透磁率材料層２が対応するように設定される。

【００１４】図２は、非接触ＩＣカード信号増強具１と
非接触ＩＣカード３を密着して重ね合わせた状態を示す
断面図であり、両者の断面構造と動作が示される。非接
触ＩＣカード３におけるコイルアンテナ４、半導体チッ
プ５は、基材８の上に搭載され、全体が樹脂等で外形を
形成されている。すなわち、図１には、コイルアンテナ
４、半導体チップ５がカードの表面に位置するように示
されているが、この断面図のように、それらは樹脂等の
中に埋没している。非接触ＩＣカード信号増強具１にお
ける高比透磁率材料層２も同様である。

【００１５】図示はしていないが、リーダライタは図面
上部にあり、磁力線９は上方から下方に貫通している。
上方からきた磁力線は、非接触ＩＣカード信号増強具１
内の高非透磁率材料２により収束され、コイルアンテナ
４を貫通するので、高い電圧が誘起されることになる。
磁界強度は比透磁率に比例するので、高比透磁率材料層
２は比透磁率が高いほうが望ましい。非接触ＩＣカード
信号増強具１の厚さは、内部に封入される高比透磁率材
料層２の比透磁率と厚さに依存する。換言すれば、非接
触ＩＣカード３のコイルアンテナ４に誘起されるべき所
望の電圧に依存して、非接触ＩＣカード信号増強具１の
厚さが変ることになる。

【００１６】非接触ＩＣカード３が複数枚あるときに
も、非接触ＩＣカード信号増強具１とともに互いに密着
して保持すれば、磁力線９は複数枚の非接触ＩＣカード
３のコイルアンテナ４を貫くので、各非接触ＩＣカード
３に対して効果的である。また非接触ＩＣカード３の枚
数が多い時は、非接触ＩＣカード信号増強具１の枚数を
増加して用意し、多くの非接触ＩＣカード３をサンドイ
ッチ状に間に挟めば、更に効果的である。

【００１７】（実施の形態２）実施の形態２における非
接触ＩＣ信号増強具について、図３を参照して説明す
る。非接触ＩＣ信号増強具１０は、１枚以上の非接触Ｉ
Ｃカード３を内部に収納できる非接触ＩＣカード収納部
１１を有する、箱状の構造を有する。その側壁には、高
比透磁率材料層２が封入されている。

【００１８】非接触ＩＣカード信号増強具１０内におけ
る高比透磁率材料層２が封入される位置は、非接触ＩＣ
カード３を非接触ＩＣカード収納部１１に収納した際
に、非接触ＩＣカード３におけるコイルアンテナ４の内
側中央部のアンテナコイルが存在しない領域に高比透磁
率材料層２が対応するように設定される。非接触ＩＣ信
号増強具１０に非接触ＩＣカード３を収納すれば、図２
と同様の相互配置となり、非接触ＩＣカード３のコイル
アンテナ４に、高い誘起電圧が誘起される。また非接触
ＩＣカード３が複数枚であっても、非接触ＩＣカード３
が互いに密着しておれば磁力線９が貫通し、同様の効果
が得られる。

【００１９】（実施の形態３）実施の形態３における非
接触ＩＣ信号増強具について、図４を参照して説明す
る。非接触ＩＣカード信号増強具１３は、１枚以上の非
接触ＩＣカード３を収納できる箱状の非接触ＩＣカード
収納部１４を有している。図３の非接触ＩＣカード信号
増強具１０と異なり、中央で折りたたむ構造となってい
る。非接触ＩＣカード収納部１４に非接触ＩＣカード３
を収納し、折りたたんだ状態で、非接触ＩＣカード３の
コイルアンテナ４の内側中央部のコイルアンテナ４が存
在しない領域に、高比透磁率材料層２が対応する。それ
により、結果的に図２と同様の配置が得られ、非接触Ｉ
Ｃカード３のコイルアンテナ４に高い誘起電圧が誘起さ
れる。

【００２０】（実施の形態４）図５は、非接触ＩＣカー
ドの構造が異なる、実施の形態４を示す。非接触ＩＣカ
ード１８は、上記の実施の形態と同様に、カードの中央
部にコイルアンテナ２０が配置された構造である。非接
触ＩＣカード１９は、隅にコイルアンテナ２１が配置さ
れた構造である。非接触ＩＣカード信号増強具１５に
は、非接触ＩＣカード１８、１９のコイルアンテナ２
０、２１の内側のコイルアンテナが存在しない領域に対
応して、高比透磁率材料層１６、１７が配置されてい
る。非接触ＩＣカード信号増強具１５は、非接触ＩＣカ
ード１８、１９と厚さを除く外形寸法がほぼ等しい樹脂
や紙等でかためられた板状である。

【００２１】非接触ＩＣカード信号増強具１５と非接触
ＩＣカード１８、１９は、使用に際して、互いに密着し
て保持される。それにより、上記実施の形態と同様の効
果が得られる。

【００２２】また非接触ＩＣカード信号増強具１５は、
図３、図４と同様な形態に構成することもできる。

【００２３】（実施の形態５）図６は、実施の形態５に
おける非接触ＩＣカードシステムを示す。図１、図３、
図４、図５に示したような非接触ＩＣカードと非接触Ｉ
Ｃカード信号増強具を用いて構成されている。

【００２４】図６において、リーダライタ２２は、図示
していないコンピュータと制御回路２５で接続されてい
る。コンピュータの指令をうけて制御回路２５は、変復
調回路を有する送受信回路２４を駆動する。送受信回路
２４は、更にコイルアンテナ２３に接続されていて、コ
イルアンテナ２３から非接触ＩＣカード３にむけて情報
で変調した電磁波を放射する。

【００２５】一方非接触ＩＣカード３は、変調された電
磁波をコイルアンテナ２６で受信する。電池を持たない
場合は、電源回路２９により電磁波から電源を再生して
必要な回路に供給する。又変復調回路を含んだ送受信回
路２７で情報を復調する。送受信回路２７で復調した情
報に基き、メモリを含んだ制御回路２８が動作し、必要
な情報は逆の経路を通り、コイルアンテナ２６から変調
されてリーダライタ２２に送信される。

【００２６】変調された電磁波を非接触ＩＣカード３か
ら受けて、コイルアンテナ２３は送信の時と逆の経路を
通り、送受信回路２４で復調され、非接触ＩＣカード３
からの情報はコンピュータに伝達される。非接触ＩＣカ
ード３は、上記実施の形態で説明した非接触ＩＣカード
信号増強具１、（または１０、１３、１５）に密着して
いるので、非接触ＩＣカード信号増強具１（または１
０，１３、１５）が無い時に比べて強い信号を受信する
ことができ、リーダライタ間の通信距離が伸び、安定し
た通信が得られる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、比透磁率の高い材料を
別体カードに封入して従来の非接触ＩＣカードと重ね合
わせて使用することにより、拡散する磁束を収束し、従
来と同様の構造の非接触ＩＣカードの受信電力効率を向
上させることができる。即ち、非接触ＩＣカードの価格
上昇を招くことなく通信範囲の拡大、安定化が可能とな
る。また厚みに制限されることの多い非接触ＩＣカード
とは別体のカードとすることにより、比透磁率の高い材
料を自由に選択でき、厚みも自由にできて、広い応用範
囲が期待できる。

【００２８】リーダライタに非接触ＩＣカード信号増強
具と非接触ＩＣカードが近接して、信号が大きくなり過
ぎるときは、非接触ＩＣカード信号増強具を非接触ＩＣ
カードから離すことにより、過大な信号を避けることが
でき、半導体チップや非接触カードの損傷を減らすこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１における非接触
ＩＣカード信号増強具を示す平面図、（ｂ）は通常の非
接触ＩＣカードの形態を示す平面図

【図２】図１に示した非接触ＩＣカード増強具と非接触
ＩＣカードの断面図

【図３】実施の形態２における非接触ＩＣカード信号増
強具を示す斜視図

【図４】実施の形態３における非接触ＩＣカード信号増
強具を示す斜視図

【図５】実施の形態４における非接触ＩＣカード信号増
強具を示す平面図

【図６】実施の形態５における非接触ＩＣカードシステ
ムを示す概念図

【図７】従来例における高効率アンテナを有する非接触
ＩＣカードの形態を示す平面図

【符号の説明】

１非接触ＩＣカード信号増強具１ａ基板２高比透磁率材料層３非接触ＩＣカード４コイルアンテナ５半導体チップ６高効率アンテナを有する非接触ＩＣカード８基材９磁力線１０非接触ＩＣカード信号増強具１１非接触ＩＣカード収納部１３非接触ＩＣカード信号増強具１４非接触ＩＣカード収納部１５非接触ＩＣカード信号増強具１６高比透磁率材料層１７高比透磁率材料層１８従来の非接触ＩＣカード１９従来の非接触ＩＣカード２０コイルアンテナ２１コイルアンテナ２２リーダライタ２３コイルアンテナ２４送受信回路２５制御回路２６コイルアンテナ２７送受信回路２８制御回路２９電源回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｑ 7/06 Ｇ０６Ｋ 19/00 ＫＦターム(参考） 2C005 MA17 MB07 MB10 NA08 NB03 TA22 5B035 AA07 BA03 BA09 BB09 CA02 CA23 5K012 AA01 AA04 AB05 AC06 AC08 AC10 BA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】厚み以外の外形寸法が非接触ＩＣカード
とほぼ同等の板状の外形を有する基板と、その基板に封
入された高比透磁率材料層とを備えた非接触ＩＣカード
信号増強具であって、前記高比透磁率材料層の封入位置
は、前記基板を前記非接触ＩＣカードと重ねた時に、前
記非接触ＩＣカードに設置されたコイルアンテナの内側
に対応する領域内に設定されたことを特徴とする非接触
ＩＣカード信号増強具。
【請求項２】コイルアンテナの位置が異なる複数の非
接触ＩＣカードに対応する、基板上の複数の位置に、高
比透磁率材料層が封入されたことを特徴とする請求項１
に記載の非接触ＩＣカード信号増強具。
【請求項３】非接触ＩＣカードを１枚以上内部に収納
可能な空間を有する収納部と、収納された前記非接触Ｉ
Ｃカードの面に対向する前記収納部の側壁に封入された
高比透磁率材料層とを備えた非接触ＩＣカード信号増強
具であって、前記高比透磁率材料層の封入位置は、前記
非接触ＩＣカードを内部に収納したときに、前記非接触
ＩＣカードに設置されたコイルアンテナの内側に対応す
る領域内に設定されたことを特徴とする非接触ＩＣカー
ド信号増強具。
【請求項４】コイルアンテナの位置が異なる複数の非
接触ＩＣカードに対応する、収納部の側壁の複数の位置
に、高比透磁率材料層が封入されたことを特徴とする請
求項３に記載の非接触ＩＣカード信号増強具。
【請求項５】コイルアンテナを有する非接触リーダラ
イタと、コイルアンテナを有する非接触ＩＣカードと、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の非接触Ｉ
Ｃカード信号増強具とを含み、前記非接触ＩＣカードが
前記非接触ＩＣカード信号増強具と重ね合わされるか、
または収納部の空間に収納された状態で、前記リーダラ
イタと前記非接触ＩＣカード間で通信が行われることを
特徴とする非接触ＩＣカードシステム。