JP2004297681A

JP2004297681A - 非接触型情報記録媒体

Info

Publication number: JP2004297681A
Application number: JP2003090237A
Authority: JP
Inventors: Mitsugi Saito; 貢齋藤
Original assignee: Toppan Forms Co Ltd
Current assignee: Toppan Edge Inc
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】スルーホール等の複数の層間における電気的接点を形成することなくアンテナにおける高インダクタンスを実現する。
【解決手段】基材２０ａ〜基材２０ｄに形成されたアンテナ１２ａ〜１２ｄを、ランド部１３ａ〜１３ｊを介して所定の静電容量を有して、１つのループが形成されるように結合する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能な非接触型情報記録媒体に関し、特に、コイル状のアンテナを介して非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが行われる非接触型情報記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報化社会の進展に伴って、情報をカードに記録し、該カードを用いた情報管理や決済等が行われている。
【０００３】
このような情報管理や決済等に用いられるカードは、ＩＣチップが内蔵されたＩＣカードや、磁気により情報が書き込まれた磁気カード等があり、専用の装置を用いて情報の書き込み及び読み出しが行われる。
【０００４】
さらに、ＩＣカードにおいては、情報の書き込み及び読み出しを専用の装置に接触させることにより行う接触型ＩＣカードと、専用の装置に近接させるだけで情報の書き込み及び読み出しを行うことができる非接触型ＩＣカードがある。これらのＩＣカードは、磁気カードと比較してセキュリティ性が高いとともに書き込み可能な情報量が多く、また、１枚のカードを多目的に使用できるため、市場における普及度は増加の一途を辿っている。また、その中でも、非接触型ＩＣカードにおいては、情報の書き込みあるいは読み出しを行う際、カードを取り出して専用の装置に挿入したりする必要がなく取り扱いに便利なため、そのカード及び該カードに書き込まれた情報を読み取るための装置の急速な普及が進みつつある。
【０００５】
図３は、従来の非接触型ＩＣカードの構造の一例を示す図であり、（ａ）は内部構造を示す図、（ｂ）は断面図である。
【０００６】
本従来例における非接触型ＩＣカードは図３に示すように、樹脂シート５１５上に、外部からの情報の書き込み及び読み出しが可能なＩＣチップ５１１が搭載されるとともに、ＩＣチップ５１１の接続端子５１４を介してＩＣチップ５１１と接続され、外部に設けられた情報書込／読出装置（不図示）からの電磁誘導によりＩＣチップ５１１に電流を供給し、ＩＣチップ５１１に対する情報の書き込み及び読み出しを非接触状態にて行うための導電性のコイル形状からなるアンテナ５１２が形成されたインレット５１０が、コア材５２０ａ，５２０ｂ及び表面シート５３０ａ，５３０ｂに挟まれるようにこれらが積層されて構成されている。なお、ＩＣチップ５１１は、接続端子５１４によってアンテナ５１２と接続された状態で、接着剤５１６によって樹脂シート５１５に接着されている。
【０００７】
上記のように構成された非接触型ＩＣカードにおいては、外部に設けられた情報書込／読出装置に近接させることにより、情報書込／読出装置からの電磁誘導によりコイル形状のアンテナ５１２に電流が流れ、その電流がアンテナ５１２からＩＣチップ５１１に供給され、それにより、非接触状態において、情報書込／読出装置からＩＣチップ５１１に情報が書き込まれたり、ＩＣチップ５１１に書き込まれた情報が情報書込／読出装置にて読み出されたりする。
【０００８】
ここで、コイル状のアンテナ５１２にて高インダクタンスを得るためには、アンテナ５１２のパターンサイズが大きなことが好ましいが、非接触型ＩＣカードのような限られた面積では小さなパターンサイズしか実現することができず、そのため、高インダクタンスを実現することが困難である。
【０００９】
そこで、複数のコイル状のアンテナを複数の層構成とし、これらを直列に接続することにより、小さなパターンサイズで高インダクタンスを実現する技術が考えられている。
【００１０】
図４は、従来の非接触型ＩＣカードの他の例の構造を説明するための分解斜視図である。
【００１１】
本従来例は図４に示すように、複数の基材６２０ａ〜６２０ｃから構成され、最上層の基材６２０ａの上面には、非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能なＩＣチップ６１１が搭載されており、また、基材６２０ａ〜６２０ｃの下面には、コイル状のアンテナ６１２ａ〜６１２ｃが、互いに直列に接続されてそれぞれ形成されている。ここで、ＩＣチップ６１１は、スルーホール６１４ａを介してアンテナ６１２ａの外周端と接続され、アンテナ６１２ａの内周端はスルーホール６１４ｂを介してアンテナ６１２ｂの内周端と接続され、アンテナ６１２ｂの外周端はスルーホール６１４ｃを介してアンテナ６１２ｃの外周端と接続され、アンテナ６１２ｃの内周端はスルーホール６１４ｄを介してＩＣチップ６１１と接続されている。
【００１２】
上記のように構成された非接触型ＩＣカードにおいては、コイル状のアンテナ６１２ａ〜６１２ｃが複数の層に分かれた状態で直列に接続されているため、１つのアンテナのパターンサイズを変えることなく高インダクタンスを得ることができる（例えば、特許文献１参照。）。
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００−２６１２３０号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように、コイル状のアンテナを複数の層に分け、これらのアンテナをスルーホールを介して接続するものにおいては、スルーホールを形成するための工程を設定する必要が生じてしまうとともに、外力が加わった場合等においてスルーホールにおけるアンテナどうしの導通不良が生じてしまう虞れがある。
【００１５】
本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、スルーホール等の複数の層間における電気的接点を形成することなくアンテナにおける高インダクタンスを実現することができる非接触型情報記録媒体を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、
コイル状の複数のアンテナが、１つの磁界によって流れる電流の方向が同一となるように基材面にてそれぞれ形成されるとともに、前記アンテナを介して非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能なＩＣチップが搭載された非接触型情報記録媒体であって、
前記複数のアンテナは、前記基材を介して所定の静電容量を有して互いに結合されていることを特徴とする。
【００１７】
また、前記複数のアンテナはそれぞれ、所定の面積を有するランド部と接続され、前記ランド部を介して所定の静電容量を有して互いに結合されていることを特徴とする。
【００１８】
また、前記複数のアンテナは、前記基材を介して互いに重なり合うように形成されていることを特徴とする。
【００１９】
（作用）
上記のように構成された本発明においては、外部に設けられた情報書込／読出装置に近接させると、情報書込／読出装置にて発生した磁界が複数のアンテナのコア部分を通過し、それにより複数のアンテナに電流が流れるが、複数のアンテナにおいては、１つの磁界によって流れる電流の方向が同一方向となるように基材面にてそれぞれ形成されており、これらのアンテナは、所定の静電容量を有して結合されているので、アンテナを流れる電流がＩＣチップに供給され、それにより、非接触状態において、情報書込／読出装置からＩＣチップに情報が書き込まれたり、ＩＣチップに書き込まれた情報が情報書込／読出装置にて読み出されたりすることになる。
【００２０】
このように、基材面に形成され、磁界によって電流が流れる複数のアンテナが所定の静電容量を有して互いに結合されているので、スルーホール等の複数の層間における電気的接点を形成することなくアンテナにおける高インダクタンスを実現することができ、また、アンテナの両端に形成されたランド部どうしの対向する部分の面積を変化させたり、基材の材質や厚さを変化させたりすることによりアンテナ間の静電容量を変更し、それにより、共振点を変更することができるようになる。
【００２１】
また、複数のアンテナを、基材を介して互いに重なり合うように形成すれば、アンテナ間における相互インダクタンスの作用により、さらに高インダクタンスを得ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明の非接触型情報記録媒体の実施の一形態を示す図であり、積層状態を示す。
【００２４】
本形態は図１に示すように、複数の基材２０ａ〜２０ｄが積層されて構成されている。最上層となる基材２０ａには、コイル状のアンテナ１２ａが形成されているとともに、アンテナ１２ａの一端に接続されて非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能なＩＣチップ１１が搭載されている。また、アンテナ１２ａの一端には所定の面積を有するランド部１３ｂが形成されており、また、ＩＣチップ１１を介してアンテナ１２ａの他端と接続され、所定の面積を有するランド部１３ａが形成されている。また、基材２０ｂには、一端に所定の面積を有するランド部１３ｃが形成され、他端に所定の面積を有するランド部１３ｄが形成されたコイル状のアンテナ１２ｂが形成されているとともに、所定の領域に所定の面積を有するランド部１３ｅが形成されている。また、基材２０ｃには、一端に所定の面積を有するランド部１３ｆが形成され、他端に所定の面積を有するランド部１３ｇが形成されたコイル状のアンテナ１２ｃが形成されているとともに、所定の領域に所定の面積を有するランド部１３ｈが形成されている。また、最下層となる基材２０ｄには、一端に所定の面積を有するランド部１３ｉが形成され、他端に所定の面積を有するランド部１３ｊが形成されたコイル状のアンテナ１２ｄが形成されている。なお、コイル状のアンテナ１２ａ〜１２ｄは、基材２０ａ〜２０ｄが積層された場合に互いに重なり合うような位置に形成されている。
【００２５】
ここで、基材２０ａ〜２０ｄに形成されたアンテナ１２ａ〜１２ｄ及びランド部１３ａ〜１２ｊの関係について説明する。
【００２６】
最上層となる基材２０ａにおいては、アンテナ１２ａの内周端がＩＣチップ１１を介してランド部１３ａと接続され、時計回りにアンテナ１２ａが形成され、アンテナ１２ａの外周端にランド部１３ｂが形成されている。
【００２７】
基材２０ｂにおいては、基材２０ａに積層された場合に基材２０ａを介してランド部１３ｂ，１３ａと対向する領域にランド部１３ｃ，１３ｅがそれぞれ形成されており、ランド部１３ｃを外周端として時計回りにアンテナ１２ｂが形成され、アンテナ１２ｂの内周端にはランド部１３ｄが形成されている。
【００２８】
基材２０ｃにおいては、基材２０ｂに積層された場合に基材２０ｂを介してランド部１３ｄ，１３ｅと対向する領域にランド部１３ｆ，１３ｈがそれぞれ形成されており、ランド部１３ｆを内周端として時計回りにアンテナ１２ｃが形成され、アンテナ１２ｃの外周端にはランド部１３ｇが形成されている。
【００２９】
基材２０ｄにおいては、基材２０ｃに積層された場合に基材２０ｃを介してランド部１３ｇ，１３ｈと対向する領域にランド部１３ｉ，１３ｊがそれぞれ形成されており、ランド部１３ｉを外周端として時計回りにアンテナ１２ｄが形成され、アンテナ１２ｄの内周端はランド部１３ｊが接続されている。
【００３０】
以下に、上記のように構成された非接触型情報記録媒体の回路動作について説明する。
【００３１】
図２は、図１に示した非接触型情報記録媒体の等価回路図である。
【００３２】
図１に示した非接触型情報記録媒体においては、基材２０ａと基材２０ｂとが積層されると、基材２０ａに設けられたランド部１３ｂと基材２０ｂに設けられたランド部１３ｃとが基材２０ａを介して対向するため、ランド部１３ｂとランド部１３ｃとを両電極としたコンデンサが形成されることになり、ランド部１３ｃ，１３ｃの対向し合う部分の面積と基材２０ａの材質及び厚さから決まる静電容量Ｃ１を有して、基材２０ａに形成されたアンテナ１２ａと基材２０ｂに形成されたアンテナ１２ｂとがランド部１３ｂ，１３ｃを介して結合されることになり、アンテナ１２ａのインダクタンスＬ１とアンテナ１２ｂのインダクタンスＬ２とを加算した値のインダクタンスが得られ、さらに、アンテナ１２ａとアンテナ１２ｂとが互いに重なり合うように形成されているため、インダクタンスＬ１とインダクタンスＬ２との相互インダクタンスが得られ、これらのインダクタンスからなる高インダクタンスが得られる。
【００３３】
また、基材２０ｂと基材２０ｃとが積層されると、基材２０ｂに設けられたランド部１３ｄと基材２０ｃに設けられたランド部１３ｆとが基材２０ｂを介して対向するため、ランド部１３ｄとランド部１３ｆとを両電極としたコンデンサが形成されることになり、ランド部１３ｄ，１３ｆの対向し合う部分の面積と基材２０ｂの材質及び厚さから決まる静電容量Ｃ２を有して、基材２０ｂに形成されたアンテナ１２ｂと基材２０ｃに形成されたアンテナ１２ｃとがランド部１３ｄ，１３ｆを介して結合されることになり、アンテナ１２ｂのインダクタンスＬ２とアンテナ１２ｃのインダクタンスＬ３とを加算した値のインダクタンスが得られ、さらに、アンテナ１２ｂとアンテナ１２ｃとが互いに重なり合うように形成されているため、インダクタンスＬ２とインダクタンスＬ３との相互インダクタンスが得られ、これらのインダクタンスからなる高インダクタンスが得られる。
【００３４】
また、基材２０ｃと基材２０ｄとが積層されると、基材２０ｄに設けられたランド部１３ｇと基材２０ｄに設けられたランド部１３ｉとが基材２０ｃを介して対向するため、ランド部１３ｇとランド部１３ｉとを両電極としたコンデンサが形成されることになり、ランド部１３ｇ，１３ｉの対向し合う部分の面積と基材２０ｃの材質及び厚さから決まる静電容量Ｃ３を有して、基材２０ｃに形成されたアンテナ１２ｃと基材２０ｄに形成されたアンテナ１２ｄとがランド部１３ｇ，１３ｉを介して結合されることになり、アンテナ１２ｃのインダクタンスＬ３とアンテナ１２ｄのインダクタンスＬ４とを加算した値のインダクタンスが得られ、さらに、アンテナ１２ｃとアンテナ１２ｄとが互いに重なり合うように形成されているため、インダクタンスＬ３とインダクタンスＬ４との相互インダクタンスが得られ、これらのインダクタンスからなる高インダクタンスが得られる。
【００３５】
さらに、基材２０ａ〜２０ｄを積層すると、基材２０ａに設けられたランド部１３ａと基材２０ｂに設けられたランド部１３ｅとが基材２０ａを介して対向し、また、基材２０ｂに設けられたランド部１３ｅと基材２０ｃに設けられたランド部１３ｈとが基材２０ｂを介して対向し、また、基材２０ｃに設けられたランド部１３ｈと基材２０ｄに設けられたランド部１３ｊとが基材２０ｃを介して対向するようになるため、ランド部１３ａ，１３ｅ，１３ｈ，１３ｊが、それぞれ、ランド部１３ａ，１３ｅ，１３ｈ，１３ｊの対向し合う部分の面積と基材２０ａ〜２０ｄの材質及び厚さから決まる静電容量Ｃ４を有して互いに結合されることになり、これにより、アンテナ１２ａ〜１２ｄが直列に接続されることになる。
【００３６】
このように構成された非接触型情報記録媒体を、外部に設けられた情報書込／読出装置に近接させると、情報書込／読出装置にて発生した磁界がアンテナ１２ａ〜１２ｄのコア部分を通過し、それによりアンテナ１２ａ〜１２ｄに電流が流れるが、アンテナ１２ａ〜１２ｄにおいては、そのコイルの巻き方向が、磁界がコア部分を通過することにより流れる電流の方向が同一方向となるように構成されているため、アンテナ１２ａ〜１２ｄ及びＩＣチップ１１によって形成されるループには同一方向の電流が流れることになり、それにより、アンテナ１２ａ〜１２ｄを流れる電流がＩＣチップ１１に供給され、それにより、非接触状態において、情報書込／読出装置からＩＣチップ１１に情報が書き込まれたり、ＩＣチップ１１に書き込まれた情報が情報書込／読出装置にて読み出されたりすることになる。
【００３７】
上述したように本形態においては、積層される基材２０ａ〜２０ｄに形成されたアンテナ１２ａ〜１２ｄが、基材２０ａ〜２０ｄが積層された場合にランド部１３ａ〜１３ｊが互いに対向することにより所定の静電容量を有して結合されるので、スルーホール等の複数の層間における電気的接点を形成することなくアンテナにおける高インダクタンスを実現することができる。また、基材２０ａ〜２０ｄの材質及び厚さを変化させたり、ランド部１３ａ〜１３ｊの対向する部分の面積を変化させたりすることにより、共振点を変更することが可能となる。
【００３８】
なお、本形態においては、アンテナ及びランド部が形成された基材を４層設け、これらを積層することにより、それぞれの基材に設けられたアンテナを所定の静電容量を有して電気的に結合して高インダクタンスを得ているが、本発明は、積層する基材の層数が４つに限定されるものではなく、例えば、１つの基材の表裏にアンテナが形成されたもの等であっても、形成されたアンテナが互いに所定の静電容量を有して結合され、全てのアンテナとＩＣチップとで１つのループが形成されるものであればよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、コイル状の複数のアンテナが、１つの磁界によって流れる電流の方向が同一となるように基材面にてそれぞれ形成されるとともに、アンテナを介して非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能なＩＣチップが搭載された非接触型情報記録媒体において、複数のアンテナが、基材を介して所定の静電容量を有して互いに結合されている構成としたため、スルーホール等の複数の層間における電気的接点を形成することなくアンテナにおける高インダクタンスを実現することができ、また、アンテナの両端に形成されたランド部どうしの対向する部分の面積を変化させたり、基材の材質や厚さを変化させたりすることによりアンテナ間の静電容量を変更し、それにより、共振点を変更することができるようになる。
【００４０】
また、複数のアンテナが、基材を介して互いに重なり合うように形成されたものにおいては、アンテナ間における相互インダクタンスの作用により、さらに高インダクタンスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非接触型情報記録媒体の実施の一形態を示す図である。
【図２】図１に示した非接触型情報記録媒体の等価回路図である。
【図３】従来の非接触型ＩＣカードの構造の一例を示す図であり、（ａ）は内部構造を示す図、（ｂ）は断面図である。
【図４】従来の非接触型ＩＣカードの他の例の構造を説明するための分解斜視図である。
【符号の説明】
１１ＩＣチップ
１２ａ〜１２ｄアンテナ
１３ａ〜１３ｊランド部
２０ａ〜２０ｄ基材

Claims

コイル状の複数のアンテナが、１つの磁界によって流れる電流の方向が同一となるように基材面にてそれぞれ形成されるとともに、前記アンテナを介して非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能なＩＣチップが搭載された非接触型情報記録媒体であって、
前記複数のアンテナは、前記基材を介して所定の静電容量を有して互いに結合されていることを特徴とする非接触型情報記録媒体。
請求項１に記載の非接触型情報記録媒体において、
前記複数のアンテナはそれぞれ、所定の面積を有するランド部と接続され、前記ランド部を介して所定の静電容量を有して互いに結合されていることを特徴とする非接触型情報記録媒体。
請求項１または請求項２に記載の非接触型情報記録媒体において、
前記複数のアンテナは、前記基材を介して互いに重なり合うように形成されていることを特徴とする非接触型情報記録媒体。