JP2004206479A - 非接触タグ - Google Patents
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Abstract
【課題】アンテナコイルの開口部を広く確保しつつ、アンテナコイルの実質抵抗を下げることにより共振回路で発生する起電力の増加を図り、通信距離を長くできるようにした非接触タグの提供。
【解決手段】アンテナコイル4は、アンテナ基板1の表面に形成される第1コイル2a〜2cと、その裏面に形成される第2コイル3a、3bとからなる。第1コイル2a〜2cと、第2コイル3a、3bとは、アンテナ基板1を挟んでその一部が対向するように交互に配置されている。そして、アンテナコイル4は、1巻き目および2巻き目がアンテナ基板1の表面側の第1コイル2aおよび第1コイル2b、3巻き目および4巻き目がアンテナ基板1の裏面側の第2コイル3aおよび第2コイル3b、5巻き目がアンテナ基板1の表面側の第1コイル2cで形成される。
【選択図】 図3
【解決手段】アンテナコイル4は、アンテナ基板1の表面に形成される第1コイル2a〜2cと、その裏面に形成される第2コイル3a、3bとからなる。第1コイル2a〜2cと、第2コイル3a、3bとは、アンテナ基板1を挟んでその一部が対向するように交互に配置されている。そして、アンテナコイル4は、1巻き目および2巻き目がアンテナ基板1の表面側の第1コイル2aおよび第1コイル2b、3巻き目および4巻き目がアンテナ基板1の裏面側の第2コイル3aおよび第2コイル3b、5巻き目がアンテナ基板1の表面側の第1コイル2cで形成される。
【選択図】 図3
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、RFID(Radio Frequency Identification) などに使用される非接触ICカードのような非接触タグに関し、特にアンテナ基板にアンテナコイルを形成させた非接触タグに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、定期券やテレホンカードなどのカードが広く普及し、このようなカードを使用したカードシステムは、無線を使用した非接触型カード(以下、非接触タグという)へと移行しつつある。
従来の非接触タグとしては、アンテナ基板の表裏に表面側のアンテナパーンと裏面側のアンテナパターンとをそれぞれ独立に形成させ、その両アンテナパターンを単にスルーホールで接続してアンテナコイルを形成したものが知られている。また、表面側のアンテナパターンと裏面側のアンテナパターンとが、アンテナ基板を挟んで対向するようになっている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−295024号公報(図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の非接触タグにおけるアンテナコイルでは、上記のように、表裏のアンテナパターンとが、アンテナ基板を挟んで対向するようになっている。このため、その対向する両者間に浮遊容量が発生するので、同調用の静電容量が省略でき、アンテナコイルの開口部を広く確保できるという利点がある。
【0005】
しかし、従来の非接触タグにおけるアンテナコイルでは、上記のように表面側のアンテナパターンと裏面側のアンテナパターンとを個別に有し、これらはいずれも単層巻きに相当する。従って、両アンテナパターンをカシメなどにより単にスルーホールで接続させたにすぎないアンテナコイルは、全体として単相巻きに相当する。
【0006】
このため、従来の非接触タグにおけるアンテナコイルでは、近接効果により導体の外側表面に電流が集中する上に、表皮効果により実質抵抗の値が大きくなるという不都合があった。
そこで、本発明の目的は、アンテナコイルの開口部を広く確保しつつ、アンテナコイルの実質抵抗を下げることにより共振回路で発生する起電力の増加を図り、通信距離を長くできるようにした非接触タグを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は、以下のように構成した。
すなわち、発明1の非接触タグは、誘電体からなるアンテナ基板と、前記アンテナ基板の一方の面に形成される複数の第1コイル、およびその他方の面に形成される複数の第2コイルからなるアンテナコイルと、を備え、前記複数の第1コイルと前記複数の第2コイルとは、前記アンテナ基板を挟んでその一部が対向するように交互に配置させ、かつ前記各コイルは所定の順序で一連に接続するようにしたことを特徴とするものである。
【0008】
発明2の非接触タグは、発明1の非接触タグにおいて、前記複数の第1および第2コイルの接続順序は、バンク巻きとなるようにしたことを特徴とするものである。
発明3の非接触タグは、発明1の非接触タグにおいて、前記複数の第1および第2コイルの接続順序は、前記第1コイルと前記第2コイルとを交互に接続するようにしたことを特徴とするものである。
【0009】
発明4の非接触タグは、発明1、発明2または発明3の非接触タグにおいて、前記複数の第1コイルの配列方向の隙間、および前記複数の第2コイルの配列方向の隙間は、許容範囲内で最小にするようにしたことを特徴とするものである。発明5の非接触タグは、発明1乃至発明4のうちのいずれかの非接触タグにおいて、前記アンテナコイルにより形成される浮遊容量は、前記アンテナ基板の両面のうち、前記アンテナコイルの巻き数が多い方の面に形成される最外周または最内周のコイルの位置または幅を変えることにより調整するようにしたことを特徴とするものである。
【0010】
このような構成による本発明によれば、例えばバンク巻からなる一般的なコイルと同等のアンテナコイルを、アンテナ基板上で実現できる。このため、アンテナコイルを形成する1つのコイルに注目すると、そのコイルの周囲には少なくとも2つのコイルが隣接することになる。この結果、各コイルでは、近接効果による反発力が分散され、電流がコイルの断面の一部に集中せずに断面内で分散させることができる。
【0011】
また、本発明では、複数の第1コイルと複数の第2コイルとは、その一部がアンテナ基板を挟んで対向するように配置した。このため、その対向する両者間に浮遊容量が発生し、同調用の静電容量を省略できるので、アンテナコイルの開口部を広く確保できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の非接触タグの第1実施形態の構成について、図1〜図3を参照して説明する。
この第1実施形態に係る非接触タグは、図1に示すように、所定の誘電率を有する誘電体からなるアンテナ基板1の表面に、複数(この例では3個)の第1コイル2a、2b、2cがそれぞれ形成されている。また、アンテナ基板1の裏面には、図2に示すように、複数(この例では2個)の第2コイル3a、3bがそれぞれ形成されている。
【0013】
第1コイル2a〜2cおよび第2コイル3a、3bは、それぞれ導体(銅箔など)からなり後述の順序で一連に接続され、アンテナ基板1の表裏の両面を使用して全体で5巻き(5ターン)のアンテナコイル4を形成している。
第1コイル2a〜2cは所定の間隔(ピッチ)で配置され、第2コイル3a、3bも所定の間隔で配置されている(図1および図2参照)。さらに、第1コイル2a〜2cと第2コイル3a、3bとは、図3に示すように、アンテナ基板1を挟んでその一部が対向(重複)するように交互に配置されている。
【0014】
例えば、図3に示すように、第2コイル3aは、その幅方向の中央が、第1コイル2aと第1コイル2bとの隙間の中央にほぼ一致するように、アンテナ基板1を挟んで配置されている。また、その際に、第2コイル3aは、その幅方向の両端の各一部が、アンテナ基板1を挟んで第1コイル2aの幅方向の一部および第1コイル2bの幅方向の一部と対向する状態となるようにする。
【0015】
次に、アンテナコイル4を構成する第1コイル2a〜2cおよび第2コイル3a、3bの接続の順序について説明する。
アンテナコイル4は、アンテナ基板1の表面側に配置される集積回路(IC)5から開始され、その表面側に形成される2巻きからなる第1コイル2aおよび第1コイル2bを経由してスルーホール6aに到達する。スルーホール6aにてアンテナ基板1の裏面側に形成される第2コイル3aに接続し、さらに第2コイル3bを経由してスルーホール6bに到達する。スルーホール6bにてアンテナ基板1の表面側の第1コイル2cに接続し、さらにスルーホール6c、ブリッジ7、スルーホール6dなどを経て、終端が集積回路5に到達する。
【0016】
従って、アンテナコイル4は、1巻き目および2巻き目がアンテナ基板1の表面側の第1コイル2aおよび第1コイル2b、3巻き目および4巻き目がアンテナ基板1の裏面側の第2コイル3aおよび第2コイル3b、5巻き目がアンテナ基板1の表面側の第1コイル2cで形成される。
第1コイル2a〜2cと第2コイル3a、3bとは、図3に示すように、その一部がアンテナ基板1を挟んで対向するように配置されているので、その対向する両者間に浮遊容量が発生する。そこで、アンテナコイル4のインダクタンスとその浮遊容量との間で共振回路を形成し、この共振回路の共振周波数を調整する必要がある。
【0017】
そこで、その共振回路の共振周波数の調整を次のようにして行うようにした。すなわち、コイルの巻き数の多い面、この例ではアンテナ基板1の表面側の最外周の第1コイル2cまたはその最内周の第1コイル2aと、これらにアンテナ基板1を挟んで対向する第2コイル3bまたは第2コイル3aとの対向面積を、例えば第1コイル2cまたは第1コイル2aの位置や線幅を変えることにより調整するようにした。
【0018】
なお、第1コイル2a〜2cの配列方向の隙間は、加工上で支障が無い範囲でできるだけ狭くするのが良い(図3参照)。同様に、第2コイル3a、3bの配列方向の隙間は、許容範囲内で最小に、すなわち加工上で支障が無い範囲でできるだけ狭くするのが良い。
また、表面側と裏面側に対向するようにコイルを配置すると、近接効果がより一層強まるので、表面側と裏面側のコイルの重複部は同調用の浮遊容量を得るのに支障が無い程度に最小限にするのが望ましい。
【0019】
次に、このような構成からなる第1実施形態の作用および効果について説明する。
上記のように、アンテナコイル4は、1巻き目および2巻き目がアンテナ基板1の表面側に形成される2巻きからなる第1コイル2a、2b、3巻き目および4巻き目がアンテナ基板1の裏面側に形成される2巻きからなる第2コイル3a、3b、5巻き目がアンテナ基板1の表面側の第1コイル3cで形成される。
【0020】
このような構成からなるアンテナコイル4は、図4に示すように一般にバンク巻きと称される巻き方と実質的に同等である。
ここで、図4中の数字「1」〜「5」はコアなどにコイルを巻く順番を示し、その順番「1」〜「5」に相当する各コイルは、アンテナコイル4における第1コイル2a、第1コイル2b、第2コイル3a、第1コイル2c、第2コイル3bにそれぞれ対応する(図3参照)。
【0021】
換言すると、アンテナコイル4は、図3に示すように、第1コイル2aと第1コイル2bとの間にアンテナ基板1を挟んで第2コイル3aが配置され、第1コイル2bと第1コイル2cとの間にアンテナ基板1を挟んで第2コイル3bが配置される。
このため、アンテナコイル4を形成する1つのコイル(例えば第2コイル3a)に注目すると、そのコイルの周囲には少なくとも2つのコイルが隣接することになる(図3参照)。この結果、各コイル2a〜2c、3a、3bでは、近接効果による反発力が分散され、電流がコイルの断面の一部に集中せずに断面内で分散させることができる。従って、アンテナコイル4の実質抵抗を下げることができ、共振回路で発生する起電力の増加が図れるので、通信距離を長くすることができる。
【0022】
また、第1コイル2a〜2cと第2コイル3a、3bとは、図3に示すように、その一部がアンテナ基板1を挟んで対向するように配置されている。このため、その対向する両者間に浮遊容量が発生し、同調用の静電容量が不要となる。
次に、本発明の非接触タグの第2実施形態の構成について、図5〜図7を参照して説明する。
【0023】
この第2実施形態に係る非接触タグは、図5に示すように、所定の誘電率を有する誘電体からなるアンテナ基板11の表面に、複数(この例では3個)の第1コイル12a、12b、12cがそれぞれ形成されている。また、アンテナ基板11の裏面には、図6に示すように、複数(この例では3個)の第2コイル13a、13b、13cがそれぞれ形成されている。
【0024】
第1コイル12a〜12cおよび第2コイル13a〜13cは、それぞれ導体(銅箔など)からなり後述の順序で一連に接続され、アンテナ基板11の表裏の両面を使用して全体で6巻きのアンテナコイル14を形成している。
第1コイル12a〜12cは所定の間隔で配置され、第2コイル13a〜13cも所定の間隔で配置されている(図5および図6参照)。さらに、第1コイル12a〜12cと第2コイル13a〜13cとは、図7に示すように、アンテナ基板11を挟んでその一部が対向するように交互に配置されている。
【0025】
例えば、図7に示すように、第2コイル13aは、その幅方向の中央が、第1コイル12aと第1コイル12bとの隙間の中央にほぼ一致するように、アンテナ基板11を挟んで配置されている。また、その際に、第2コイル13aは、その幅方向の両端の各一部が、アンテナ基板11を挟んで第1コイル12aの幅方向の一部および第1コイル12bの幅方向の一部と対向する状態となるようにする。
【0026】
次に、アンテナコイル14を構成する第1コイル12a〜12cおよび第2コイル13a〜13cの接続の順序について説明する。
アンテナコイル14は、アンテナ基板11の表面側に配置される集積回路15から開始され、その表面側に形成される第1コイル12aを経由してスルーホール16aに到達する。スルーホール16aにてアンテナ基板11の裏面側の第2コイル13aに接続し、さらスルーホール16bに到達する。スルーホール16bにてアンテナ基板11の表面側の第1コイル12bに接続し、さらにスルーホール16cに達する。スルーホール16cにてアンテナ基板11の裏面側の第2コイル13bに接続し、さらにスルーホール16dに達する。
【0027】
スルーホール16dにてアンテナ基板11の表面側の第1コイル12cに接続し、さらにスルーホール16eに達する。スルーホール16eにてアンテナ基板11の裏面側の第1コイル12cに接続し、さらにスルーホール16fに達する。さらに、スルーホール16f、ブリッジ17、スルーホール16gなどを経て、終端が集積回路15に到達する。
【0028】
従って、アンテナコイル14は、1巻き目がアンテナ基板11の表面側の第1コイル12a、2巻き目がアンテナ基板11の裏面側の第2コイル13a、3巻き目がアンテナ基板11の表面側の第1コイル12b、4巻き目がアンテナ基板11の裏面側の第2コイル13b、5巻き目がアンテナ基板11の表面側の第1コイル12c、6巻き目がアンテナ基板11の裏面側の第2コイル13cというように、アンテナ基板11の表裏のコイルが交互に接続されている。
【0029】
また、第1コイル12a〜12cと第2コイル13a〜13cとは、図7に示すように、その一部がアンテナ基板11を挟んで対向するように配置されているので、その対向する両者間に浮遊容量が発生する。そこで、アンテナコイル14のインダクタンスとその浮遊容量との間で共振回路を形成し、この共振回路の共振周波数を調整する必要がある。
【0030】
そこで、その共振回路の共振周波数の調整を次のようにして行うようにした。すなわち、コイルの巻き数の多い面、この例ではアンテナ基板11の表面側の最外周の第1コイル12cまたはその最内周の第1コイル12aと、これらにアンテナ基板11を挟んで対向する第2コイル13cまたは第2コイル13aとの対向面積を、例えば第1コイル12cまたは第1コイル12aの位置や線幅を変えることにより調整するようにした。
【0031】
なお、第1コイル12a〜12cの配列方向の隙間は、加工上で支障が無い範囲でできるだけ狭くするのが良い。同様に、第2コイル13a〜13cの配列方向の隙間は、加工上で支障が無い範囲でできるだけ狭くするのが良い。
次に、このような構成からなる第2実施形態の作用および効果について説明する。
【0032】
上記のように、アンテナコイル14は、1巻き目が第1コイル12a、2巻き目が第2コイル13a、3巻き目が第1コイル12b、4巻き目が第2コイル13b、5巻き目が第1コイル12c、6巻き目が第2コイル13cで形成されている。このため、アンテナコイル14の巻き方は、上記のバンク巻きと実質的に同等と見なすことができる。
【0033】
換言すると、アンテナコイル14は、図7に示すように、第1コイル12aと第1コイル12bとの間にアンテナ基板11を挟んで第2コイル13aが配置され、第1コイル12bと第1コイル12cとの間にアンテナ基板11を挟んで第2コイル13bが配置されている。
このため、アンテナコイル14を形成する1つのコイル(例えば第2コイル13a)に注目すると、そのコイルの周囲には少なくとも2つのコイルが隣接することになる(図7参照)。この結果、各コイル12a〜12c、13a〜13cでは、近接効果による反発力が分散され、電流がコイルの断面の一部に集中せずに断面内で分散させることができる。従って、アンテナコイル14の実質抵抗を下げることができ、共振回路で発生する起電力の増加が図れるので、通信距離を長くすることができる。
【0034】
また、第1コイル12a〜12cと第2コイル13a〜13bとは、図7に示すように、その一部がアンテナ基板11を挟んで対向するように配置されている。このため、その対向する両者間に浮遊容量が発生し、同調用の静電容量が不要となる。
次に、本発明の非接触タグの第3実施形態の構成について、図8〜図10を参照して説明する。
【0035】
この第3実施形態に係る非接触タグは、図8に示すように、所定の誘電率を有する誘電体からなるアンテナ基板21の表面に、複数(この例では3個)の第1コイル22a、22b、22cがそれぞれ形成されている。また、アンテナ基板21の裏面には、図9に示すように、複数(この例では2個)の第2コイル23a、23bがそれぞれ形成されている。
【0036】
第1コイル22a〜22cおよび第2コイル23a、23bは、それぞれ導体(銅箔など)からなり後述の順序で一連に接続され、アンテナ基板21の表裏の両面を使用して全体で5巻きのアンテナコイル24を形成している。
第1コイル22a〜22cは所定の間隔で配置され、第2コイル23a、23bも所定の間隔で配置されている(図8および図9参照)。さらに、第1コイル22a〜22cと第2コイル23a、23bとは、図10に示すように、アンテナ基板21を挟んでその一部が対向するように交互に配置されている。
【0037】
例えば、図10に示すように、第2コイル23aは、その幅方向の中央が、第1コイル22aと第1コイル22bとの隙間の中央にほぼ一致するように、アンテナ基板21を挟んで配置されている。また、その際に、第2コイル23aは、その幅方向の両端の各一部が、アンテナ基板21を挟んで第1コイル22aの幅方向の一部および第1コイル22bの幅方向の一部と対向した状態となるようにする。
【0038】
次に、アンテナコイル24を構成する第1コイル22a〜22cおよび第2コイル23a、23bの接続の順序について説明する。
アンテナコイル24は、アンテナ基板21の表面側に配置される集積回路25から開始され、その表面側に形成される第1コイル22aを経由してスルーホール26aに到達する。スルーホール26aにてアンテナ基板21の裏面側の第2コイル23aに接続し、さらスルーホール26bに到達する。スルーホール26bにてアンテナ基板21の表面側の第1コイル22bに接続し、さらにスルーホール26cに達する。スルーホール26cにてアンテナ基板21の裏面側の第2コイル23bに接続し、さらにスルーホール26dに達する。スルーホール26dにてアンテナ基板11の表面側の第1コイル22cに接続し、さらにその第1コイル22cの終端が集積回路25に到達する。
【0039】
従って、アンテナコイル24は、1巻き目がアンテナ基板21の表面側の第1コイル22a、2巻き目がアンテナ基板21の裏面側の第2コイル23a、3巻き目がアンテナ基板21の表面側の第1コイル22b、4巻き目がアンテナ基板21の裏面側の第2コイル23b、5巻き目がアンテナ基板21の表面側の第1コイル22cというように、アンテナ基板21の表裏のコイルが交互に接続されている。
【0040】
第1コイル22a〜22cと第2コイル23a、23bとは、図10に示すように、その一部がアンテナ基板21を挟んで対向するように配置されているので、その対向する両者間に浮遊容量が発生する。そこで、アンテナコイル24のインダクタンスとその浮遊容量との間で共振回路を形成し、この共振回路の共振周波数を調整する必要がある。
【0041】
そこで、その共振回路の共振周波数の調整を次のようにして行うようにした。すなわち、コイルの巻き数の多い面、この例ではアンテナ基板21の表面側の最外周の第1コイル22cまたはその最内周の第1コイル22aと、これらにアンテナ基板21を挟んで対向する第2コイル23bまたは第2コイル23aとの対面積を、例えば第1コイル22cまたは第1コイル22aの位置や線幅を変えることにより調整するようにした。
【0042】
なお、第1コイル22a〜22cの配列方向の隙間は、加工上で支障が無い範囲でできるだけ狭くするのが良い。同様に、第2コイル23a、23bの配列方向の隙間は、加工上で支障が無い範囲でできるだけ狭くするのが良い。
次に、このような構成からなる第3実施形態の作用および効果について説明する。
【0043】
上記のように、アンテナコイル24は、1巻き目が第1コイル22a、2巻き目が第2コイル23a、3巻き目が第1コイル22b、4巻き目が第2コイル23b、5巻き目が第1コイル22cで形成される。このため、アンテナコイル24の巻き方は、上記のバンク巻きと実質的に同等と見なすことができる。
換言すると、アンテナコイル24は、図10に示すように、第1コイル22aと第1コイル22bとの間にアンテナ基板21を挟んで第2コイル23aが配置され、第1コイル22bと第1コイル22cとの間にアンテナ基板21を挟んで第2コイル23bが配置される。
【0044】
このため、アンテナコイル24を形成する1つのコイル(例えば第2コイル23a)に注目すると、そのコイルの周囲には少なくとも2つのコイルが隣接することになる(図10参照)。この結果、各コイル22a〜22c、23a、23bでは、近接効果による反発力が分散され、電流がコイルの断面の一部に集中せずに断面内で分散させることができる。従って、アンテナコイル24の実質抵抗を下げることができ、共振回路で発生する起電力の増加が図れるので、通信距離を長くすることができる。
【0045】
また、第1コイル22a〜22cと第2コイル23a、23bとは、図10に示すように、その一部がアンテナ基板21を挟んで対向するように配置されている。このため、その対向する両者間に浮遊容量が発生するので、同調用の静電容量が不要となる。
【0046】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アンテナコイルの開口部を広く確保しつつ、アンテナコイルの実質抵抗を下げることができ、これにより、共振回路で発生する起電力の増加を図って、通信距離を長くすることができ、もしくは同等距離で動作させる非接触タグを小面積で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のアンテナ基板の表面側の平面図である。
【図2】その第1実施形態のアンテナ基板の裏面側の平面図である。
【図3】図1のA−A線の断面図である。
【図4】一般的なバンク巻きを説明する図である。
【図5】本発明の第2実施形態のアンテナ基板の表面側の平面図である。
【図6】その第2実施形態のアンテナ基板の裏面側の平面図である。
【図7】図5のB−B線の断面図である。
【図8】本発明の第3実施形態のアンテナ基板の表面側の平面図である。
【図9】その第3実施形態のアンテナ基板の裏面側の平面図である。
【図10】図8のC−C線の断面図である。
【符号の説明】
1、11、21はアンテナ基板、2a〜2c、12a〜12c、22a〜22cは第1コイル、3a、3b、13a〜13c、23a、23bは第2コイル、4、14、24はアンテナコイルである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、RFID(Radio Frequency Identification) などに使用される非接触ICカードのような非接触タグに関し、特にアンテナ基板にアンテナコイルを形成させた非接触タグに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、定期券やテレホンカードなどのカードが広く普及し、このようなカードを使用したカードシステムは、無線を使用した非接触型カード(以下、非接触タグという)へと移行しつつある。
従来の非接触タグとしては、アンテナ基板の表裏に表面側のアンテナパーンと裏面側のアンテナパターンとをそれぞれ独立に形成させ、その両アンテナパターンを単にスルーホールで接続してアンテナコイルを形成したものが知られている。また、表面側のアンテナパターンと裏面側のアンテナパターンとが、アンテナ基板を挟んで対向するようになっている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−295024号公報(図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の非接触タグにおけるアンテナコイルでは、上記のように、表裏のアンテナパターンとが、アンテナ基板を挟んで対向するようになっている。このため、その対向する両者間に浮遊容量が発生するので、同調用の静電容量が省略でき、アンテナコイルの開口部を広く確保できるという利点がある。
【0005】
しかし、従来の非接触タグにおけるアンテナコイルでは、上記のように表面側のアンテナパターンと裏面側のアンテナパターンとを個別に有し、これらはいずれも単層巻きに相当する。従って、両アンテナパターンをカシメなどにより単にスルーホールで接続させたにすぎないアンテナコイルは、全体として単相巻きに相当する。
【0006】
このため、従来の非接触タグにおけるアンテナコイルでは、近接効果により導体の外側表面に電流が集中する上に、表皮効果により実質抵抗の値が大きくなるという不都合があった。
そこで、本発明の目的は、アンテナコイルの開口部を広く確保しつつ、アンテナコイルの実質抵抗を下げることにより共振回路で発生する起電力の増加を図り、通信距離を長くできるようにした非接触タグを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は、以下のように構成した。
すなわち、発明1の非接触タグは、誘電体からなるアンテナ基板と、前記アンテナ基板の一方の面に形成される複数の第1コイル、およびその他方の面に形成される複数の第2コイルからなるアンテナコイルと、を備え、前記複数の第1コイルと前記複数の第2コイルとは、前記アンテナ基板を挟んでその一部が対向するように交互に配置させ、かつ前記各コイルは所定の順序で一連に接続するようにしたことを特徴とするものである。
【0008】
発明2の非接触タグは、発明1の非接触タグにおいて、前記複数の第1および第2コイルの接続順序は、バンク巻きとなるようにしたことを特徴とするものである。
発明3の非接触タグは、発明1の非接触タグにおいて、前記複数の第1および第2コイルの接続順序は、前記第1コイルと前記第2コイルとを交互に接続するようにしたことを特徴とするものである。
【0009】
発明4の非接触タグは、発明1、発明2または発明3の非接触タグにおいて、前記複数の第1コイルの配列方向の隙間、および前記複数の第2コイルの配列方向の隙間は、許容範囲内で最小にするようにしたことを特徴とするものである。発明5の非接触タグは、発明1乃至発明4のうちのいずれかの非接触タグにおいて、前記アンテナコイルにより形成される浮遊容量は、前記アンテナ基板の両面のうち、前記アンテナコイルの巻き数が多い方の面に形成される最外周または最内周のコイルの位置または幅を変えることにより調整するようにしたことを特徴とするものである。
【0010】
このような構成による本発明によれば、例えばバンク巻からなる一般的なコイルと同等のアンテナコイルを、アンテナ基板上で実現できる。このため、アンテナコイルを形成する1つのコイルに注目すると、そのコイルの周囲には少なくとも2つのコイルが隣接することになる。この結果、各コイルでは、近接効果による反発力が分散され、電流がコイルの断面の一部に集中せずに断面内で分散させることができる。
【0011】
また、本発明では、複数の第1コイルと複数の第2コイルとは、その一部がアンテナ基板を挟んで対向するように配置した。このため、その対向する両者間に浮遊容量が発生し、同調用の静電容量を省略できるので、アンテナコイルの開口部を広く確保できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の非接触タグの第1実施形態の構成について、図1〜図3を参照して説明する。
この第1実施形態に係る非接触タグは、図1に示すように、所定の誘電率を有する誘電体からなるアンテナ基板1の表面に、複数(この例では3個)の第1コイル2a、2b、2cがそれぞれ形成されている。また、アンテナ基板1の裏面には、図2に示すように、複数(この例では2個)の第2コイル3a、3bがそれぞれ形成されている。
【0013】
第1コイル2a〜2cおよび第2コイル3a、3bは、それぞれ導体(銅箔など)からなり後述の順序で一連に接続され、アンテナ基板1の表裏の両面を使用して全体で5巻き(5ターン)のアンテナコイル4を形成している。
第1コイル2a〜2cは所定の間隔(ピッチ)で配置され、第2コイル3a、3bも所定の間隔で配置されている(図1および図2参照)。さらに、第1コイル2a〜2cと第2コイル3a、3bとは、図3に示すように、アンテナ基板1を挟んでその一部が対向(重複)するように交互に配置されている。
【0014】
例えば、図3に示すように、第2コイル3aは、その幅方向の中央が、第1コイル2aと第1コイル2bとの隙間の中央にほぼ一致するように、アンテナ基板1を挟んで配置されている。また、その際に、第2コイル3aは、その幅方向の両端の各一部が、アンテナ基板1を挟んで第1コイル2aの幅方向の一部および第1コイル2bの幅方向の一部と対向する状態となるようにする。
【0015】
次に、アンテナコイル4を構成する第1コイル2a〜2cおよび第2コイル3a、3bの接続の順序について説明する。
アンテナコイル4は、アンテナ基板1の表面側に配置される集積回路(IC)5から開始され、その表面側に形成される2巻きからなる第1コイル2aおよび第1コイル2bを経由してスルーホール6aに到達する。スルーホール6aにてアンテナ基板1の裏面側に形成される第2コイル3aに接続し、さらに第2コイル3bを経由してスルーホール6bに到達する。スルーホール6bにてアンテナ基板1の表面側の第1コイル2cに接続し、さらにスルーホール6c、ブリッジ7、スルーホール6dなどを経て、終端が集積回路5に到達する。
【0016】
従って、アンテナコイル4は、1巻き目および2巻き目がアンテナ基板1の表面側の第1コイル2aおよび第1コイル2b、3巻き目および4巻き目がアンテナ基板1の裏面側の第2コイル3aおよび第2コイル3b、5巻き目がアンテナ基板1の表面側の第1コイル2cで形成される。
第1コイル2a〜2cと第2コイル3a、3bとは、図3に示すように、その一部がアンテナ基板1を挟んで対向するように配置されているので、その対向する両者間に浮遊容量が発生する。そこで、アンテナコイル4のインダクタンスとその浮遊容量との間で共振回路を形成し、この共振回路の共振周波数を調整する必要がある。
【0017】
そこで、その共振回路の共振周波数の調整を次のようにして行うようにした。すなわち、コイルの巻き数の多い面、この例ではアンテナ基板1の表面側の最外周の第1コイル2cまたはその最内周の第1コイル2aと、これらにアンテナ基板1を挟んで対向する第2コイル3bまたは第2コイル3aとの対向面積を、例えば第1コイル2cまたは第1コイル2aの位置や線幅を変えることにより調整するようにした。
【0018】
なお、第1コイル2a〜2cの配列方向の隙間は、加工上で支障が無い範囲でできるだけ狭くするのが良い(図3参照)。同様に、第2コイル3a、3bの配列方向の隙間は、許容範囲内で最小に、すなわち加工上で支障が無い範囲でできるだけ狭くするのが良い。
また、表面側と裏面側に対向するようにコイルを配置すると、近接効果がより一層強まるので、表面側と裏面側のコイルの重複部は同調用の浮遊容量を得るのに支障が無い程度に最小限にするのが望ましい。
【0019】
次に、このような構成からなる第1実施形態の作用および効果について説明する。
上記のように、アンテナコイル4は、1巻き目および2巻き目がアンテナ基板1の表面側に形成される2巻きからなる第1コイル2a、2b、3巻き目および4巻き目がアンテナ基板1の裏面側に形成される2巻きからなる第2コイル3a、3b、5巻き目がアンテナ基板1の表面側の第1コイル3cで形成される。
【0020】
このような構成からなるアンテナコイル4は、図4に示すように一般にバンク巻きと称される巻き方と実質的に同等である。
ここで、図4中の数字「1」〜「5」はコアなどにコイルを巻く順番を示し、その順番「1」〜「5」に相当する各コイルは、アンテナコイル4における第1コイル2a、第1コイル2b、第2コイル3a、第1コイル2c、第2コイル3bにそれぞれ対応する(図3参照)。
【0021】
換言すると、アンテナコイル4は、図3に示すように、第1コイル2aと第1コイル2bとの間にアンテナ基板1を挟んで第2コイル3aが配置され、第1コイル2bと第1コイル2cとの間にアンテナ基板1を挟んで第2コイル3bが配置される。
このため、アンテナコイル4を形成する1つのコイル(例えば第2コイル3a)に注目すると、そのコイルの周囲には少なくとも2つのコイルが隣接することになる(図3参照)。この結果、各コイル2a〜2c、3a、3bでは、近接効果による反発力が分散され、電流がコイルの断面の一部に集中せずに断面内で分散させることができる。従って、アンテナコイル4の実質抵抗を下げることができ、共振回路で発生する起電力の増加が図れるので、通信距離を長くすることができる。
【0022】
また、第1コイル2a〜2cと第2コイル3a、3bとは、図3に示すように、その一部がアンテナ基板1を挟んで対向するように配置されている。このため、その対向する両者間に浮遊容量が発生し、同調用の静電容量が不要となる。
次に、本発明の非接触タグの第2実施形態の構成について、図5〜図7を参照して説明する。
【0023】
この第2実施形態に係る非接触タグは、図5に示すように、所定の誘電率を有する誘電体からなるアンテナ基板11の表面に、複数(この例では3個)の第1コイル12a、12b、12cがそれぞれ形成されている。また、アンテナ基板11の裏面には、図6に示すように、複数(この例では3個)の第2コイル13a、13b、13cがそれぞれ形成されている。
【0024】
第1コイル12a〜12cおよび第2コイル13a〜13cは、それぞれ導体(銅箔など)からなり後述の順序で一連に接続され、アンテナ基板11の表裏の両面を使用して全体で6巻きのアンテナコイル14を形成している。
第1コイル12a〜12cは所定の間隔で配置され、第2コイル13a〜13cも所定の間隔で配置されている(図5および図6参照)。さらに、第1コイル12a〜12cと第2コイル13a〜13cとは、図7に示すように、アンテナ基板11を挟んでその一部が対向するように交互に配置されている。
【0025】
例えば、図7に示すように、第2コイル13aは、その幅方向の中央が、第1コイル12aと第1コイル12bとの隙間の中央にほぼ一致するように、アンテナ基板11を挟んで配置されている。また、その際に、第2コイル13aは、その幅方向の両端の各一部が、アンテナ基板11を挟んで第1コイル12aの幅方向の一部および第1コイル12bの幅方向の一部と対向する状態となるようにする。
【0026】
次に、アンテナコイル14を構成する第1コイル12a〜12cおよび第2コイル13a〜13cの接続の順序について説明する。
アンテナコイル14は、アンテナ基板11の表面側に配置される集積回路15から開始され、その表面側に形成される第1コイル12aを経由してスルーホール16aに到達する。スルーホール16aにてアンテナ基板11の裏面側の第2コイル13aに接続し、さらスルーホール16bに到達する。スルーホール16bにてアンテナ基板11の表面側の第1コイル12bに接続し、さらにスルーホール16cに達する。スルーホール16cにてアンテナ基板11の裏面側の第2コイル13bに接続し、さらにスルーホール16dに達する。
【0027】
スルーホール16dにてアンテナ基板11の表面側の第1コイル12cに接続し、さらにスルーホール16eに達する。スルーホール16eにてアンテナ基板11の裏面側の第1コイル12cに接続し、さらにスルーホール16fに達する。さらに、スルーホール16f、ブリッジ17、スルーホール16gなどを経て、終端が集積回路15に到達する。
【0028】
従って、アンテナコイル14は、1巻き目がアンテナ基板11の表面側の第1コイル12a、2巻き目がアンテナ基板11の裏面側の第2コイル13a、3巻き目がアンテナ基板11の表面側の第1コイル12b、4巻き目がアンテナ基板11の裏面側の第2コイル13b、5巻き目がアンテナ基板11の表面側の第1コイル12c、6巻き目がアンテナ基板11の裏面側の第2コイル13cというように、アンテナ基板11の表裏のコイルが交互に接続されている。
【0029】
また、第1コイル12a〜12cと第2コイル13a〜13cとは、図7に示すように、その一部がアンテナ基板11を挟んで対向するように配置されているので、その対向する両者間に浮遊容量が発生する。そこで、アンテナコイル14のインダクタンスとその浮遊容量との間で共振回路を形成し、この共振回路の共振周波数を調整する必要がある。
【0030】
そこで、その共振回路の共振周波数の調整を次のようにして行うようにした。すなわち、コイルの巻き数の多い面、この例ではアンテナ基板11の表面側の最外周の第1コイル12cまたはその最内周の第1コイル12aと、これらにアンテナ基板11を挟んで対向する第2コイル13cまたは第2コイル13aとの対向面積を、例えば第1コイル12cまたは第1コイル12aの位置や線幅を変えることにより調整するようにした。
【0031】
なお、第1コイル12a〜12cの配列方向の隙間は、加工上で支障が無い範囲でできるだけ狭くするのが良い。同様に、第2コイル13a〜13cの配列方向の隙間は、加工上で支障が無い範囲でできるだけ狭くするのが良い。
次に、このような構成からなる第2実施形態の作用および効果について説明する。
【0032】
上記のように、アンテナコイル14は、1巻き目が第1コイル12a、2巻き目が第2コイル13a、3巻き目が第1コイル12b、4巻き目が第2コイル13b、5巻き目が第1コイル12c、6巻き目が第2コイル13cで形成されている。このため、アンテナコイル14の巻き方は、上記のバンク巻きと実質的に同等と見なすことができる。
【0033】
換言すると、アンテナコイル14は、図7に示すように、第1コイル12aと第1コイル12bとの間にアンテナ基板11を挟んで第2コイル13aが配置され、第1コイル12bと第1コイル12cとの間にアンテナ基板11を挟んで第2コイル13bが配置されている。
このため、アンテナコイル14を形成する1つのコイル(例えば第2コイル13a)に注目すると、そのコイルの周囲には少なくとも2つのコイルが隣接することになる(図7参照)。この結果、各コイル12a〜12c、13a〜13cでは、近接効果による反発力が分散され、電流がコイルの断面の一部に集中せずに断面内で分散させることができる。従って、アンテナコイル14の実質抵抗を下げることができ、共振回路で発生する起電力の増加が図れるので、通信距離を長くすることができる。
【0034】
また、第1コイル12a〜12cと第2コイル13a〜13bとは、図7に示すように、その一部がアンテナ基板11を挟んで対向するように配置されている。このため、その対向する両者間に浮遊容量が発生し、同調用の静電容量が不要となる。
次に、本発明の非接触タグの第3実施形態の構成について、図8〜図10を参照して説明する。
【0035】
この第3実施形態に係る非接触タグは、図8に示すように、所定の誘電率を有する誘電体からなるアンテナ基板21の表面に、複数(この例では3個)の第1コイル22a、22b、22cがそれぞれ形成されている。また、アンテナ基板21の裏面には、図9に示すように、複数(この例では2個)の第2コイル23a、23bがそれぞれ形成されている。
【0036】
第1コイル22a〜22cおよび第2コイル23a、23bは、それぞれ導体(銅箔など)からなり後述の順序で一連に接続され、アンテナ基板21の表裏の両面を使用して全体で5巻きのアンテナコイル24を形成している。
第1コイル22a〜22cは所定の間隔で配置され、第2コイル23a、23bも所定の間隔で配置されている(図8および図9参照)。さらに、第1コイル22a〜22cと第2コイル23a、23bとは、図10に示すように、アンテナ基板21を挟んでその一部が対向するように交互に配置されている。
【0037】
例えば、図10に示すように、第2コイル23aは、その幅方向の中央が、第1コイル22aと第1コイル22bとの隙間の中央にほぼ一致するように、アンテナ基板21を挟んで配置されている。また、その際に、第2コイル23aは、その幅方向の両端の各一部が、アンテナ基板21を挟んで第1コイル22aの幅方向の一部および第1コイル22bの幅方向の一部と対向した状態となるようにする。
【0038】
次に、アンテナコイル24を構成する第1コイル22a〜22cおよび第2コイル23a、23bの接続の順序について説明する。
アンテナコイル24は、アンテナ基板21の表面側に配置される集積回路25から開始され、その表面側に形成される第1コイル22aを経由してスルーホール26aに到達する。スルーホール26aにてアンテナ基板21の裏面側の第2コイル23aに接続し、さらスルーホール26bに到達する。スルーホール26bにてアンテナ基板21の表面側の第1コイル22bに接続し、さらにスルーホール26cに達する。スルーホール26cにてアンテナ基板21の裏面側の第2コイル23bに接続し、さらにスルーホール26dに達する。スルーホール26dにてアンテナ基板11の表面側の第1コイル22cに接続し、さらにその第1コイル22cの終端が集積回路25に到達する。
【0039】
従って、アンテナコイル24は、1巻き目がアンテナ基板21の表面側の第1コイル22a、2巻き目がアンテナ基板21の裏面側の第2コイル23a、3巻き目がアンテナ基板21の表面側の第1コイル22b、4巻き目がアンテナ基板21の裏面側の第2コイル23b、5巻き目がアンテナ基板21の表面側の第1コイル22cというように、アンテナ基板21の表裏のコイルが交互に接続されている。
【0040】
第1コイル22a〜22cと第2コイル23a、23bとは、図10に示すように、その一部がアンテナ基板21を挟んで対向するように配置されているので、その対向する両者間に浮遊容量が発生する。そこで、アンテナコイル24のインダクタンスとその浮遊容量との間で共振回路を形成し、この共振回路の共振周波数を調整する必要がある。
【0041】
そこで、その共振回路の共振周波数の調整を次のようにして行うようにした。すなわち、コイルの巻き数の多い面、この例ではアンテナ基板21の表面側の最外周の第1コイル22cまたはその最内周の第1コイル22aと、これらにアンテナ基板21を挟んで対向する第2コイル23bまたは第2コイル23aとの対面積を、例えば第1コイル22cまたは第1コイル22aの位置や線幅を変えることにより調整するようにした。
【0042】
なお、第1コイル22a〜22cの配列方向の隙間は、加工上で支障が無い範囲でできるだけ狭くするのが良い。同様に、第2コイル23a、23bの配列方向の隙間は、加工上で支障が無い範囲でできるだけ狭くするのが良い。
次に、このような構成からなる第3実施形態の作用および効果について説明する。
【0043】
上記のように、アンテナコイル24は、1巻き目が第1コイル22a、2巻き目が第2コイル23a、3巻き目が第1コイル22b、4巻き目が第2コイル23b、5巻き目が第1コイル22cで形成される。このため、アンテナコイル24の巻き方は、上記のバンク巻きと実質的に同等と見なすことができる。
換言すると、アンテナコイル24は、図10に示すように、第1コイル22aと第1コイル22bとの間にアンテナ基板21を挟んで第2コイル23aが配置され、第1コイル22bと第1コイル22cとの間にアンテナ基板21を挟んで第2コイル23bが配置される。
【0044】
このため、アンテナコイル24を形成する1つのコイル(例えば第2コイル23a)に注目すると、そのコイルの周囲には少なくとも2つのコイルが隣接することになる(図10参照)。この結果、各コイル22a〜22c、23a、23bでは、近接効果による反発力が分散され、電流がコイルの断面の一部に集中せずに断面内で分散させることができる。従って、アンテナコイル24の実質抵抗を下げることができ、共振回路で発生する起電力の増加が図れるので、通信距離を長くすることができる。
【0045】
また、第1コイル22a〜22cと第2コイル23a、23bとは、図10に示すように、その一部がアンテナ基板21を挟んで対向するように配置されている。このため、その対向する両者間に浮遊容量が発生するので、同調用の静電容量が不要となる。
【0046】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アンテナコイルの開口部を広く確保しつつ、アンテナコイルの実質抵抗を下げることができ、これにより、共振回路で発生する起電力の増加を図って、通信距離を長くすることができ、もしくは同等距離で動作させる非接触タグを小面積で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のアンテナ基板の表面側の平面図である。
【図2】その第1実施形態のアンテナ基板の裏面側の平面図である。
【図3】図1のA−A線の断面図である。
【図4】一般的なバンク巻きを説明する図である。
【図5】本発明の第2実施形態のアンテナ基板の表面側の平面図である。
【図6】その第2実施形態のアンテナ基板の裏面側の平面図である。
【図7】図5のB−B線の断面図である。
【図8】本発明の第3実施形態のアンテナ基板の表面側の平面図である。
【図9】その第3実施形態のアンテナ基板の裏面側の平面図である。
【図10】図8のC−C線の断面図である。
【符号の説明】
1、11、21はアンテナ基板、2a〜2c、12a〜12c、22a〜22cは第1コイル、3a、3b、13a〜13c、23a、23bは第2コイル、4、14、24はアンテナコイルである。
Claims (5)
- 誘電体からなるアンテナ基板と、
前記アンテナ基板の一方の面に形成される複数の第1コイル、およびその他方の面に形成される複数の第2コイルからなるアンテナコイルと、を備え、
前記複数の第1コイルと前記複数の第2コイルとは、前記アンテナ基板を挟んでその一部が対向するように交互に配置させ、かつ前記各コイルは所定の順序で一連に接続するようにしたことを特徴とする非接触タグ。 - 前記複数の第1および第2コイルの接続順序は、バンク巻きとなるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の非接触タグ。
- 前記複数の第1および第2コイルの接続順序は、前記第1コイルと前記第2コイルとを交互に接続するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の非接触タグ。
- 前記複数の第1コイルの配列方向の隙間、および前記複数の第2コイルの配列方向の隙間は、許容範囲内で最小にするようにしたことを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3に記載の非接触タグ。
- 前記アンテナコイルにより形成される浮遊容量は、前記アンテナ基板の両面のうち、前記アンテナコイルの巻き数が多い方の面に形成される最外周または最内周のコイルの位置または幅を変えることにより調整するようにしたことを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちのいずれかに記載の非接触タグ。
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