JP2006332843A - アンテナ部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 ９００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯を利用して通信を行うＩＣチップを用いて非接触型ＩＣカードを作製する場合においても、広帯域を実現し、かつ、カードの定型サイズ内にて通信可能距離を確保する。
【解決手段】 樹脂シート１０２の中心部からずれた領域にて空隙を介して互いに対向する給電点１２０ａ，１２０ｂをそれぞれ具備する２つの導体１１０ａ，１１０ｂが形成されてなるアンテナ部材であって、２つの導体１１０ａ，１１０ｂのうち、空隙を介して樹脂シート１０２の中心部側となる導体１１０ａを、給電点１２０ａから離れる方向に延びるように形成されたメアンダ部１１１と、メアンダ部１１１から離れる方向に放射状に広がるボウタイ部１１２とから構成し、また、空隙を介して樹脂シート１０２の中心部とは反対側となる導体１１０ｂを、接地された導電領域とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触型情報記録媒体に用いられるアンテナ部材に関する。

昨今、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。また、商品等に貼付されるラベルやタグに情報を記録し、このラベルやタグを用いての商品等の管理も行われている。

このようなカードやラベル、あるいはタグを用いた情報管理においては、カードやラベル、あるいはタグに対して非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しを行うことが可能なＩＣが搭載された非接触型ＩＣカードや非接触型ＩＣラベル、あるいは非接触型ＩＣタグがその優れた利便性から急速な普及が進みつつある。

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ＩＣカードや非接触型ＩＣラベル、非接触型ＩＣタグにおいては、近年、小型化及び通信可能距離を確保するために、９００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯を利用して通信を行う微細なＩＣチップが用いられ始めている。

このような微細なＩＣチップを用いた場合、ＩＣチップに導電性のアンテナを接続することにより、ＩＣチップの通信可能距離を延ばすことができる。

図３は、９００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯を利用して通信を行うＩＣチップが搭載された非接触型ＩＣタグの一例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

本構成例は図３に示すように、樹脂や紙等からなるベース基材２０２上に、互いに直列に並ぶように所定の間隔を有して形成された２つの帯状の導体２１０ａ，２１０ｂからなるアンテナ部２１０が形成されており、この２つの導体２１０ａ，２１０ｂに接続されるように、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２０１が搭載されて構成されている。

上記のように構成された非接触型ＩＣタグ２００においては、外部に設けられた情報書込／読出装置（不図示）に近接させることにより、情報書込／読出装置からの電波によりアンテナ部２１０に電流が流れ、この電流がＩＣチップ２０１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２０１に情報が書き込まれたり、ＩＣチップ２０１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。このような非接触型ＩＣタグ２００においては、ＩＣチップ２０１に対しての情報の書き込み及び読み出しが可能な距離を確保するためにＩＣチップ２０１とアンテナ部２１０とのインピーダンス整合をとる必要があり、そのために、アンテナ部２１０の長さがＩＣチップ２０１に対する情報の書き込み及び読み出しの周波数に応じて設定されている。

ここで、従来より、三角形からなる２つの導体が、その頂点が空隙を介して互いに対向するように配置されてなるボウタイアンテナが利用されている。

図４は、一般的なボウタイアンテナを有する非接触型ＩＣタグの一例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

本例は図４に示すように、樹脂や紙等からなるベース基材３０２上に、二等辺三角形の形状を有する２つの導体３１０ａ，３１０ｂが、二等辺三角形の等しい辺がなす頂点どうしを結んだ直線が二等辺三角形の底辺のそれぞれに対して垂直となるように、かつ、頂点どうしが空隙を有するように配置されてなるアンテナ部３１０が形成されており、この２つの導体３１０ａ，３１０ｂに接続されるように、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３０１が搭載されて構成されている。

上記のように構成された非接触型ＩＣタグ３００においては、アンテナ部３１０について、Ｂ−Ｂ’間とＣ−Ｃ’間とで長さが互いに異なり、かつ、その長さがＢ−Ｂ’間からＣ−Ｃ’間に渡って無段階に変化しているため、アンテナ部３１０のインピーダンスが、Ｂ−Ｂ’間の長さに基づくインピーダンスからＣ−Ｃ’間の長さに基づくインピーダンスまで設定可能となる。このように、ボウタイアンテナを用いて広帯域なアンテナを実現する技術が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１３５０３７号公報

ここで、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は、上述したような非接触型ＩＣタグの他に非接触型ＩＣカードがある。この非接触型ＩＣカードは、カードの定型サイズが決められており、その定型サイズのカード基材にアンテナ部を形成するとともにＩＣチップを搭載する必要がある。

しかしながら、９００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯を利用して通信を行うＩＣチップを用いて非接触型ＩＣカードを作製する場合、上述したように、２つの導体を互いに直列に並ぶように所定の間隔を有して配置してアンテナ部を構成したり、２つのボウタイアンテナによってアンテナ部を形成したりするには、ＩＣチップに対しての情報の書き込み及び読み出しが可能な距離を確保するために必要となるアンテナ部の長さに対してカード基材の大きさが小さく、そのため、ＩＣチップとアンテナ部とのインピーダンス整合がとれず、ＩＣチップに対して情報の書き込み及び読み出しが可能な距離が短くなってしまうという問題点がある。

また、非接触型ＩＣカードにおいては、カード基材が曲げられた場合にＩＣチップが破損してしまう可能性を低減するために、カード基材の４辺のうち隣接する２辺からそれぞれ２０ｍｍ程度の領域にＩＣチップを搭載することが好ましいとされているため、その領域に２つの導体の給電点が設けられるように２つの導体を形成すれば、２つの導体のうち、カード基材の中心部側の導体についてはその長さを長くすることができるが、他方の導体については長くすることができない。

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、９００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯を利用して通信を行うＩＣチップを用いて非接触型ＩＣカードを作製する場合においても、広帯域を実現し、かつ、カードの定型サイズ内にて通信可能距離を確保することができるアンテナ部材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
ベース基材の中心部からずれた領域にて空隙を介して互いに対向する給電点をそれぞれ具備する２つの導体が形成されてなるアンテナ部材であって、
前記２つの導体のうち、前記空隙を介して前記中心部側となる導体は、前記給電点から離れる方向に延びるように形成されたメアンダアンテナ部と、該メアンダアンテナ部の前記給電点とは反対側の端部に接続され、前記メアンダアンテナ部から離れる方向に放射状に広がるボウタイアンテナ部とから構成され、
前記２つの導体のうち、前記空隙を介して前記中心部とは反対側となる導体は、接地された導電領域である。

上記のように構成された本発明においては、ベース基材の中心部からずれた領域にて空隙を介して互いに対向する給電点をそれぞれ具備する２つの導体が形成されてなるアンテナ部材について、そのアンテナ部が、２つの導体のうち、空隙を介してベース基材の中心部側となる導体がメアンダアンテナ部とボウタイアンテナ部とから構成され、また、空隙を介してベース基材の中心部とは反対側となる導体が接地された導電領域であるモノポールアンテナとなっている。そのため、メアンダアンテナ部によって省スペースにてアンテナ部のインピーダンスを大きくすることができるとともに、ボウタイアンテナ部によって広帯域を実現することができる。

このように、メアンダアンテナ部とボウタイアンテナ部とから構成される導体と、接地された導体領域である導体とからなるモノポールアンテナを構成することにより、９００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯を利用して通信を行うＩＣチップを用いて非接触型ＩＣカードを作製する場合においても、広帯域を実現し、かつ、カードの定型サイズ内にて通信可能距離を確保することができる。

また、前記アンテナ部材を用いた非接触型情報記録媒体であって、
前記ベース基材上に、前記２つの導体それぞれの給電点に接続され、前記２つの導体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構成とすることも考えられる。

以上説明したように本発明においては、ベース基材の中心部からずれた領域にて空隙を介して互いに対向する給電点をそれぞれ具備してアンテナ部材を形成する２つの導体のうち、空隙を介してベース基材の中心部側となる導体を、給電点から離れる方向に延びるように形成されたメアンダアンテナ部と、このメアンダアンテナ部の給電点とは反対側の端部に接続され、メアンダアンテナ部から離れる方向に放射状に広がるボウタイアンテナ部とから構成し、また、空隙を介してベース基材の中心部とは反対側となる導体を、接地された導電領域としたため、９００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯を利用して通信を行うＩＣチップを用いて非接触型ＩＣカードを作製する場合においても、広帯域を実現し、かつ、カードの定型サイズ内にて通信可能距離を確保することができる。

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。

図１は、本発明のアンテナ部材の実施の一形態を示す図である。

本形態は図１に示すように、ベース基材となる樹脂シート１０２上に、銅等の導電性材料によって２つの導体１１０ａ，１１０ｂからなるアンテナ部１１０が形成されて構成されており、この２つの導体１１０ａ，１１０ｂは、樹脂シート１０２の中心部からずれた領域、具体的には、樹脂シート１０２の図中下辺と左辺とからそれぞれ２０ｍｍ程度の領域にて空隙を介して互いに対向する給電点１２０ａ，１２０ｂをそれぞれ有している。

また、２つの導体１１０ａ，１１０ｂのうち、空隙を介して樹脂シート１０２の中心部側となる導体１１０ａは、給電点１２０ａから離れる方向、すなわち樹脂シート１０２の中心部側に延びるように形成されたメアンダ部１１１と、メアンダ部１１１の給電点１２０ａとは反対側の端部に接続され、メアンダ部１１１から離れる方向に放射状に広がるボウタイ部１１２とから構成されている。

また、２つの導体１１０ａ，１１０ｂのうち、空隙を介して樹脂シート１０２の中心部とは反対側となる導体１１０ｂは、接地された導電領域となっている。なお、その外形は、図示するような長方形に限らない。

これにより、２つの導体１１０ａ，１１０ｂからなるアンテナ部１１０が、一方の導体１１０ｂが接地され、メアンダアンテナを含むモノポールボウタイアンテナとなっている。

図２は、図１に示したアンテナ部材１０５を用いた非接触型情報記録媒体である非接触型ＩＣカードの実施の一形態を示す図であり、（ａ）は内部構造を示す図、（ｂ）は断面図である。

本形態は図２に示すように、樹脂シート１０２上に形成された導体１１０ａ，１１０ｂの給電点１２０ａ，１２０ｂにＩＣチップ１０１が接続されるように樹脂シート１０２上にＩＣチップ１０１が搭載されてインレット１０３が形成され、このインレット１０３が、複数の層からなるカード基材１０４の複数の層間に埋め込まれて構成されている。

上記のように構成された非接触型ＩＣカード１００においては、外部に設けられた情報書込／読出装置（不図示）に近接させることにより、情報書込／読出装置からの電波により導体１１０ａ，１１０ｂに電流が流れ、この電流がＩＣチップ１０１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１０１に情報が書き込まれたり、ＩＣチップ１０１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。

上述したような非接触型ＩＣカード１００を製造する場合は、まず、ＰＥＴ等からなる樹脂シート１０２上に、エッチングやスクリーン印刷等の手法によって、２つの導体１１０ａ，１１０ｂからなるアンテナ部１１０を形成し、図１に示したようなアンテナ部材１０５を作製する。

次に、導体１１０ａ，１１０ｂの給電点１２０ａ，１２０ｂにそれぞれ接続されるようにＩＣチップ１０１を樹脂シート１０２上に搭載し、導電性接着剤（不図示）によってＩＣチップ１０１を樹脂シート１０２に接着する。これにより、ＩＣチップ１０１が給電点１２０ａ，１２０ｂと電気的に接続され、ＩＣチップ１０１とアンテナ部１１０とからなる回路が形成されたインレット１０３が作製される。

その後、樹脂シート１０２上にＩＣチップ１０１が搭載、接着されてなるインレット１０３を、樹脂シートや粘着剤等の複数の層からなるカード基材１０４の複数の層間に埋め込み、図２に示したような非接触型ＩＣカード１００を作製する。

上述したように本形態においては、２つの導体１１０ａ，１１０ｂからなるアンテナ部１１０が、一方の導体１１０ｂが接地されたモノポールアンテナとなっており、さらに、２つの導体１１０ａ，１１０ｂの給電点１２０ａ，１２０ｂが樹脂シート１０２の中心部からずれた領域に設けられているとともに、空隙を介して樹脂シート１０２の中心部側となる導体１１０ａの一部がジグザグ構造のメアンダ部１１１となっているため、省スペースでアンテナの長さを長くすることができ、それにより、アンテナ部１１０のインピーダンスを決める要素となる部分の長さを長くとることができる。詳しく言えば、給電点１２０ａとボウタイ部１１２との間にメアンダ部１１１の代わりに直線的な導電パターンをアンテナとして形成した場合と比較して、メアンダ部１１１の幅方向の長さにジグザグ構造の数を乗算した長さだけアンテナの長さを長くとることができるようになる。これにより、ＩＣチップ１０１が９００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯を利用して通信を行うものであっても、ＩＣチップ１０１とアンテナ部１１０とのインピーダンス整合をとることができる。

さらに、本形態においては、空隙を介して樹脂シート１０２の中心部側となる導体１１０ａについてメアンダ部１１１にボウタイ部１１２が接続されているため、広帯域なアンテナが実現可能となる。具体的には、ボウタイ部１１２について、Ｂ−Ｃ間とＢ−Ｄ間とで長さが互いに異なり、かつ、その長さがＢ−Ｃ間からＢ−Ｄ間に渡って無段階に変化しているため、アンテナ部１１０のインピーダンスが、メアンダ部１１１の長さにＢ−Ｃ間の長さを加えたものに基づくインピーダンスから、メアンダ部１１１の長さにＢ−Ｄ間の長さを加えたものに基づくインピーダンスまで設定可能となり、それにより、広帯域なアンテナが実現可能となる。

なお、アンテナ部１１０を構成する導体１１０ａにおけるメアンダ部１１１とボウタイ部１１２との割合については、ＩＣチップ１０１のインピーダンスや非接触型ＩＣカード１００の使用用途に応じて適宜設定することが好ましい。

また、本形態においては、導体１１０ｂがその全面に銅等の導電性材料を付与することによっていわゆるベタパターンとして形成されているが、銅等の導電性材料を格子状に付与することにより、導体１１０ｂを構成する銅等の導電性材料と樹脂シート１０２との収縮率の違いから生じる反りを防止することができる。また、ボウタイ部１１２についても同様に、その全面に銅等の導電性材料を付与することによっていわゆるベタパターンとして形成されているが、銅等の導電性材料を放射状の外周のみに付与することにより、ボウタイ部１１２を構成する銅等の導電性材料と樹脂シート１０２との収縮率の違いから生じる反りを防止することができる。

また、本形態においては、非接触型情報記録媒体として非接触型ＩＣカードを例に挙げて説明したが、それ以外に非接触型ＩＣタグや非接触型ＩＣラベル等にも本発明を適用することができる。その場合、非接触型ＩＣタグや非接触型ＩＣラベルにおいては、定型サイズというものは決められてはいないが、本発明を適用しないものと比べて、非接触型ＩＣタグや非接触型ＩＣラベルを小型化しながらも、広帯域を実現することができるようになる。

本発明のアンテナ部材の実施の一形態を示す図である。 図１に示したアンテナ部材を用いた非接触型情報記録媒体である非接触型ＩＣカードの実施の一形態を示す図であり、（ａ）は内部構造を示す図、（ｂ）は断面図である。 ９００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯を利用して通信を行うＩＣチップが搭載された非接触型ＩＣタグの一例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。 一般的なボウタイアンテナを有する非接触型ＩＣタグの一例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

符号の説明

１００ 非接触型ＩＣカード
１０１ ＩＣチップ
１０２ 樹脂シート
１０３ インレット
１０４ カード基材
１０５ アンテナ部材
１１０ アンテナ部
１１０ａ，１１０ｂ 導体
１１１ メアンダ部
１１２ ボウタイ部
１２０ａ，１２０ｂ 給電点

Claims (1)

1. ベース基材の中心部からずれた領域にて空隙を介して互いに対向する給電点をそれぞれ具備する２つの導体が形成されてなるアンテナ部材であって、
   前記２つの導体のうち、前記空隙を介して前記中心部側となる導体は、前記給電点から離れる方向に延びるように形成されたメアンダアンテナ部と、該メアンダアンテナ部の前記給電点とは反対側の端部に接続され、前記メアンダアンテナ部から離れる方向に放射状に広がるボウタイアンテナ部とから構成され、
   前記２つの導体のうち、前記空隙を介して前記中心部とは反対側となる導体は、接地された導電領域であるアンテナ部材。

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