JP2012506079A - トランスポンダ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、アンテナ基板（１１）上に配置されたアンテナ配列およびチップ（１３）を有するトランスポンダ装置（１０）に関し、アンテナ配列は、ループアンテナ（１６）として形成された少なくとも第１のアンテナユニットを含み、第１のアンテナユニットは、ループアンテナを形成するために使用されるアンテナ導体（１７）の導体端部を介してチップの接触面（１４、１５）と導電的に接続され、アンテナ配列は、第１のアンテナユニットに加えて、ダイポールアンテナ（１９）として形成された少なくとも１つのさらなるアンテナユニットを含む。

Description

本発明は、アンテナ基板上に配置されたアンテナ配列およびチップを有するトランスポンダ装置に関し、アンテナ配列は、ループアンテナとして形成された少なくとも第１のアンテナユニットを含み、第１のアンテナユニットは、ループアンテナを形成するために使用されるアンテナ導体の導体端部を介してチップの接触面と導電的に接続される。

上記の種類のトランスポンダ装置は、さまざまな実施例において知られている。たとえば、この種のトランスポンダ装置は、マークされる対象物に接続されるタグとして設計され、または、たとえば認証システムにおいて特にアクセスまたは使用認可に関連して使用される「チップカード」として実現されたカード形式でも使用される。

上記の種類の公知のトランスポンダ装置は、各実施例において、トランスポンダ装置のチップと読取り装置との間のデータ送信のそれぞれの使用周波数範囲に合わせて構成される。したがって、実際は基本的に、標準化された送信周波数が１３．５６ＭＨｚである高周波数範囲と、超高周波数範囲が、広く使用されるようになった。このため、対応するトランスポンダ装置は、使用される周波数範囲に応じてループアンテナまたはダイポールアンテナを備える。

本発明の目的は、高周波数範囲および超高周波数範囲双方で使用できるトランスポンダ装置を提案することである。

この目的は、請求項１の特徴を示すトランスポンダ装置によって達成される。
本発明に従うトランスポンダ装置において、アンテナ基板上に配置されたアンテナ配列は、ループアンテナとして形成された第１のアンテナユニットに加えて、ダイポールアンテナとして形成された少なくとも１つのさらなるアンテナユニットを有する。

したがって、本発明に従うトランスポンダ装置は、高周波数範囲および超高周波数範囲双方で使用することができ、各々が異なる周波数範囲に割り当てられた複数のトランスポンダ装置を提供する必要はない。

好ましい実施例に従い、ダイポールアンテナが、各々がアンテナ導体で形成された２つの導電分岐部を有する場合、その端部はチップの接触面に導電的に接続されるので、ループアンテナおよびダイポールアンテナもチップの接触面に導電的に接続され、信号送信素子としてループアンテナを使用する必要なく、超高周波数範囲で動作するダイポールアンテナを介して直接実施することができる、読取り装置とチップとの間の超高周波数範囲のデータ送信を提供する。したがって、さまざまな周波数範囲におけるさまざまなデータの送信を同時に実施できるように、たとえばループアンテナをデータ送信のためにダイポールアンテナと並行して同時に使用することも可能である。

ダイポールアンテナが、各々がアンテナ導体で形成された２つの導電分岐部を有する場合、その端部は接続部を介して互いに導電的に接続され、読取り装置とチップとの間のデータ送信は、ダイポールアンテナを介して行なうことができ、これによって、ダイポールアンテナとループアンテナとの間の電磁結合が使用される。

特別な実施例において、第１のアンテナユニットのアンテナ導体と、第２のアンテナユニットのアンテナ導体とを、ダイポールアンテナが受信および送信アンテナとして使用されループアンテナが実質的に超高周波数範囲におけるデータ送信でダイポールアンテナに接続するための導体の役割を果たすように、互いに導電的に接続することができる。

ループアンテナのアンテナ導体とダイポールアンテナのアンテナ導体との間のこの種の導電接続は、ループアンテナのアンテナ導体とダイポールアンテナのアンテナ導体のうちの少なくとも１つとの接合導体部分として形成された接続部を介して、特に有利な態様で実現できる。このように、コヒーレントな連続的に形成されたアンテナユニットは、第１に高周波数アンテナとして使用することができ第２に超高周波数アンテナとしても使用することができ、これによって、アンテナ配列のある部分は、ループアンテナの実現にもダイポールアンテナの実現にも役立つ。

導電分岐部を有するダイポールアンテナがアンテナフィールドを定めループアンテナがこのアンテナフィールドの内側に配置される場合、アンテナ基板の縁の長さ全体を導電分岐部を形成するために使用することが可能である。

代替実施例に従い、導電分岐部を有するダイポールアンテナがアンテナフィールドを定めループアンテナがこのアンテナフィールドの外側に配置される場合、アンテナ基板の縁の長さ全体をループアンテナを形成するために使用することが可能であり、アンテナ基板の表面の外周を、巻線の長さを大きくするためにも巻線の数を多くするためにも有利に使用することが可能である。

この利点は、ループアンテナのアンテナ導体が、それがアンテナフィールドの周囲を定めダイポールアンテナがこのアンテナフィールドの内側に配置されるように、アンテナ基板上に配置された場合に、特に明らかになる。

とりわけダイポールアンテナの周波数同調にとっては、ダイポールアンテナのアンテナ導体が、可変構造上の特徴を有していると有利なことがある。

ダイポールアンテナおよびループアンテナの構造上の特徴は同一でもよいが、本発明の特に好ましい実施例では、ダイポールアンテナのアンテナ導体およびループアンテナのアンテナ導体を構造上の特徴を変えて形成し、それぞれの導体の形成を、アンテナ基板の基板表面上の空間条件に適合させることができるようにする、または、ダイポールアンテナおよびループアンテナそれぞれの元来のアンテナ機能の上にさらなる機能、たとえば機械的機能を重ね合せる。よって、ダイポールアンテナを基板の表面の中に埋込まれたワイヤによって形成することが好ましいことがある。

例として、ループアンテナのワイヤ導体がアンテナ導体として基板の表面上に、特にワイヤを基板表面の中に埋込むことによって設けられ、ダイポールアンテナの導体パターンがアンテナ導体として基板の表面のメタライゼーションによって形成された場合に特に有利なことがある。

ワイヤ導体アンテナとして設計されたループアンテナが特に高い効率を示すこととは関係なく、このワイヤ導体は、そのアンテナ機能に加えて、アンテナ基板を機械的に支持する支持機能を果たすこともできる。加えて、ワイヤ導体として形成されたループアンテナが、チップカードの使用中に生じ得る動的交番応力に対して高い耐性を示すこともわかっている。したがって、たとえば外周の内側で周囲に沿って形成されたワイヤ導体アンテナは、基板表面上のメタライゼーションパターンによってワイヤ導体アンテナの内部に形成されたダイポールアンテナに対して安定的な保護を与えることができる。

以下において、トランスポンダ装置の好ましい実施例について図面に基づいてより詳細に説明する。

第１の実施例におけるトランスポンダ装置を示す。 第２の実施例におけるトランスポンダ装置を示す。 第３の実施例におけるトランスポンダ装置を示す。 第４の実施例におけるトランスポンダ装置を示す。 第５の実施例におけるトランスポンダユニットを示す。 第６の実施例におけるトランスポンダユニットを示す。

図１は、チップモジュール１２を有するトランスポンダ装置１０を示し、チップモジュールは、アンテナ基板１１上に配置されこの場合はチップ接続面１４、１５を介してループアンテナ１６に導電的に接続されたチップ１３を含む。図１に示される例示的な実施例の場合、ループアンテナ１６は、一回巻かれてチップモジュールのチップコネクタ領域１４および１５を互いに接続するアンテナ導体１７によって形成される。

ループアンテナ１６以外にも、アンテナ基板１１の基板表面１８上には、接続部２０で合流する２つの導電分岐部２１および２２を有するダイポールアンテナ１９が配置される。導電分岐部２１および２２は各々、蛇行するように形成され、接続部２０を含めてアンテナ基板１１の長手方向の縁２３および横断方向の縁２４に沿ってそれぞれ延びる。

図１に示されるトランスポンダ装置１０の例示的な実施例の場合、基板表面１８上の、ループアンテナ１６のアンテナ導体１７およびダイポールアンテナ１９を形成するアンテナ導体２５は、同じように形成される。アンテナ導体１７およびアンテナ導体２５はどちらも、基板表面１８上に堆積させて形成されたメタライゼーションパターンによって形成される。しかしながら、同様に、アンテナ導体１７およびアンテナ導体２５双方を、基板表面１８上に置くことによって設けられたワイヤ導体として形成することも可能であろう。

図１に示されるトランスポンダ装置１０において、ループアンテナ１６の結合部２６は、基本的にダイポールアンテナ１９の接続部２０と平行に配置される。このため、結合部２６と接続部２０によって形成された重複する長さＬおよび結合部２６と接続部２０の間に形成された結合距離Ａは、所望の電磁結合がダイポールアンテナ１９とループアンテナ１６の間で可能となるように選択される。

図１からも明らかなように、示されている例示的な実施例では長手方向の縁２３および横断方向の縁２４に沿ってそれぞれ延びている導電部２１、２２を有するダイポールアンテナ１９は、ループアンテナ１６が中に配置されたアンテナフィールドを与える。

図２は、図１に示されたトランスポンダ装置１０に対応し、チップ接続面１４、１５を介してループアンテナ４６と接触するチップモジュール１２を有する、トランスポンダ装置２７を示す。

トランスポンダ装置１０と異なり、トランスポンダ装置２７はダイポールアンテナ２８を有し、その導電分岐部２９、３０は各々アンテナ導体３１で形成される。アンテナ導体３１は、チップモジュール１２のチップ接続面１４、１５と導電的に接触するループアンテナ４６のアンテナ導体４７に相当する。

図２に示されたトランスポンダ装置２７の例示的な実施例では、ダイポールアンテナ２８の導電分岐部２９、３０は、接続部３２を介して互いに接続され、同時にチップ接続面１４、１５を互いに導電的に接続する。加えて、トランスポンダ装置２７では、ダイポールアンテナ２８のアンテナ導体３１およびループアンテナ４６のアンテナ導体４７を、いずれもワイヤ導体として同様に形成する。それとは異なり、アンテナ導体を、基板表面のメタライゼーションによって形成される導体パターンによって形成することもできる。

図２に示された例示的な実施例では、ループアンテナ４６は、ダイポールアンテナ２８の導電リード２９、３０によって定められるアンテナフィールド５８の外側に配置される。

図３は、アンテナ基板１１の基板表面１８上に配置されたチップモジュール１２を有するトランスポンダ装置３３を示し、そのチップ接続表面１４、１５は、ループアンテナ３４を形成するアンテナ導体１７に接続される。ループアンテナ３４は、ダイポールアンテナ３７の導電リード３５、３６の間の導電接続を同時に形成する接続部４８を有する。図３に示される例示的な実施例では、導電分岐部３５、３６は、蛇行して基板表面１８上にワイヤ導体として形成されたアンテナ導体３８で形成される。トランスポンダ装置３３の示された実施例に代えて、ループアンテナ１６のワイヤ導体として形成されたアンテナ導体１７と異なり、基板表面１８のメタライゼーションによって形成された導体パターンによって導電分岐部３５、３６を形成するアンテナ導体３８を形成することも可能である。

図４は、図２に示されたトランスポンダ装置２７と基本的には同じように形成されたトランスポンダ装置３９を示し、相違点は、ダイポールアンテナ２８の代わりに、可変アンテナ導体４３、４４で形成された導電分岐部４１、４２を有するダイポールアンテナ４０が配置されていることである。この場合は、アンテナ導体４３はアンテナ基板１１の基板表面１８上に設けられたワイヤ導体で形成され、導電リード４２を形成するアンテナ導体４４は基板表面１８上にメタライゼーションを堆積させることによって形成された導体パターンによって形成される。トランスポンダ装置２７のダイポールアンテナ２８（図２）に対応して、ダイポールアンテナ４０の導電分岐部４１、４２は、アンテナ導体４３と同様ワイヤ導体で形成された接続部３２を介して互いに接続される。

図５は、基板１１の周囲の縁５０に沿って延びこの場合はワイヤ導体として形成されたアンテナ導体５２で形成された複数のアンテナ巻線を有するループアンテナ５１を備えた、トランスポンダ装置４５を示す。ループアンテナ５１によって定められるアンテナフィールド５３内に、ダイポールアンテナ５４が配置され、その導電分岐部５５、５６は、ループアンテナ５１のアンテナ導体５２の導体端部と同じく、チップモジュール１２のチップ接続領域１４、１５に導電的に接続される。

図６は、各々がチップモジュール１２のチップ接続領域１４、１５に導電的に接続されたダイポールアンテナ５８およびループアンテナ５９を有するトランスポンダ装置５７を示す。図２に示されたトランスポンダ装置２７と異なり、このダイポールアンテナ５８は、蛇行した形で延びるのではなく直線状に伸ばされた２つの分岐部６０、６１を示している。ダイポールアンテナ５８は、埋込まれたワイヤまたはメタライゼーションパターンによって形成してもよい。

図３は、アンテナ基板１１の基板表面１８上に配置されたチップモジュール１２を有するトランスポンダ装置３３を示し、そのチップ接続表面１４、１５は、ループアンテナ３４を形成するアンテナ導体５７に接続される。ループアンテナ３４は、ダイポールアンテナ３７の導電リード３５、３６の間の導電接続を同時に形成する接続部４８を有する。図３に示される例示的な実施例では、導電分岐部３５、３６は、蛇行して基板表面１８上にワイヤ導体として形成されたアンテナ導体３８で形成される。トランスポンダ装置３３の示された実施例に代えて、ループアンテナ１６のワイヤ導体として形成されたアンテナ導体１７と異なり、基板表面１８のメタライゼーションによって形成された導体パターンによって導電分岐部３５、３６を形成するアンテナ導体３８を形成することも可能である。

図６は、各々がチップモジュール１２のチップ接続領域１４、１５に導電的に接続されたダイポールアンテナ５８およびループアンテナ５９を有するトランスポンダ装置を示す。図２に示されたトランスポンダ装置２７と異なり、このダイポールアンテナ５８は、蛇行した形で延びるのではなく直線状に伸ばされた２つの分岐部６０、６１を示している。ダイポールアンテナ５８は、埋込まれたワイヤまたはメタライゼーションパターンによって形成してもよい。

Claims (11)

1. アンテナ基板（１１）上に配置されたアンテナ配列およびチップ（１３）を有するトランスポンダ装置（１０、２７、３３、３９、４５）であって、前記アンテナ配列は、ループアンテナ（１６、３４、４６、５１）として形成された少なくとも第１のアンテナユニットを含み、前記第１のアンテナユニットは、前記ループアンテナを形成するために使用されるアンテナ導体（１７、４７、５７）の導体端部を介して前記チップの接触面（１４、１５）と導電的に接続され、
   前記アンテナ配列は、前記第１のアンテナユニットに加えて、ダイポールアンテナ（１９、２８、３７、４０、５４）として形成された少なくとも１つのさらなるアンテナユニットを含む、トランスポンダ装置。
2. 前記ダイポールアンテナ（１９、２８、３７、４０、５４）は、各々がアンテナ導体（２５、３１、３８、４３、４４）で形成された２つの導電分岐部（２１、２２、２９、３０、３５、３６、４１、４２、５５、５６）を有し、その端部は前記チップ（１３）の接触面（１４、１５）に導電的に接続される、請求項１に記載のトランスポンダ装置。
3. 前記ダイポールアンテナ（１９、２８、３７、４０）は、各々がアンテナ導体（２５、３１、３８、４３、４４）で形成された２つの導電分岐部（２１、２２、２９、３０、３５、３６、４１、４２）を有し、その端部は、接続部を介して互いに導電的に接続される、請求項１または２に記載のトランスポンダ装置。
4. 前記ループアンテナ（３６、４６、５１）のアンテナ導体（４７、５７、５２）および前記ダイポールアンテナ（２８、３７、４０、５４）のアンテナ導体（３１、３８、４３、４４）は、互いに導電的に接続される、請求項３に記載のトランスポンダ装置。
5. 前記ループアンテナ（３４）のアンテナ導体（５７）および前記ダイポールアンテナ（３７）のアンテナ導体（３８）は、前記ループアンテナのアンテナ導体と前記ダイポールアンテナのアンテナ導体のうちの少なくとも１つとの接合導体部として形成された接続部（４８）を介して互いに導電的に接続される、請求項４に記載のトランスポンダ装置。
6. 導電分岐部（２１、２２）を備える前記ダイポールアンテナ（１９）はアンテナフィールド（４９）を定め、前記ループアンテナ（１６）は前記アンテナフィールドの内側に配置される、請求項１から５のうちいずれか１つに記載のトランスポンダ装置。
7. 導電分岐部（２９、３０）を備える前記ダイポールアンテナ（２８）はアンテナフィールド（５８）を定め、前記ループアンテナ（４６）は前記アンテナフィールドの外側に配置される、請求項１から５のうちいずれか１つに記載のトランスポンダ装置。
8. 前記ループアンテナ（５１）のアンテナ導体（５２）はアンテナフィールド（５３）の周囲を定め、前記ダイポールアンテナ（５４）は前記アンテナフィールドの内側に配置される、請求項１から５のうちいずれか１つに記載のトランスポンダ装置。
9. 前記ダイポールアンテナ（４０）のアンテナ導体（４３、４４）は、可変構造上の特徴を有する、請求項１から８のうちいずれか１つに記載のトランスポンダ装置。
10. 前記ダイポールアンテナ（５４）のアンテナ導体（５７）および前記ループアンテナ（５１）のアンテナ導体（５２）は、可変構造上の特徴を有する、請求項１から９のうちいずれか１つに記載のトランスポンダ装置。
11. 前記ループアンテナ（５１）は、アンテナ導体（５２）として前記基板（１１）の表面（２８）上に設けられたワイヤ導体を有し、前記ダイポールアンテナ（５４）は、アンテナ導体（５７）として前記基板の表面のメタライゼーションによって形成された導体パターンを有する、請求項１０に記載のトランスポンダ装置。

Images