JP2013174948A - Communication medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内部に少なくとも1つのICチップとアンテナを有し、データを非接触および接触の両方で通信することが可能な通信媒体に係り、特に、アンテナコイルと補助アンテナコイルを有する通信媒体に関する。 The present invention relates to a communication medium that has at least one IC chip and an antenna therein and can communicate data both in a non-contact manner and in a contact manner, and particularly relates to a communication medium having an antenna coil and an auxiliary antenna coil. .
従来、接触型通信媒体としては、接触型ICカードやSIM(Subscriber Identiy Module)カード等が、知られている。近年、携帯電話に内蔵する必要があるため外形寸法に制約のあるSIMカード等の接触型通信媒体に、多様なサービスに対応する非接触通信を行う機能を併せ持つ通信媒体の要望がある。しかしながら、通信媒体の製品寸法が小さいため、アンテナの形状、寸法に制約があり、非接触通信時の外部装置との通信距離が短いことが課題となっている。非接触通信において、外部装置との通信距離を伸長するため、通信媒体に補助アンテナを設ける技術が知られている。 Conventionally, as a contact type communication medium, a contact type IC card, a SIM (Subscriber Identity Module) card, and the like are known. In recent years, there is a need for a communication medium that has a function of performing non-contact communication corresponding to various services in addition to a contact communication medium such as a SIM card having a limited external dimension because it needs to be built in a mobile phone. However, since the product size of the communication medium is small, there are restrictions on the shape and size of the antenna, and it is a problem that the communication distance with the external device during non-contact communication is short. In non-contact communication, a technique of providing an auxiliary antenna on a communication medium is known in order to extend a communication distance with an external device.
例えば、特許文献1には、外来電波に共振するアンテナコイルと、アンテナコイルに電磁的に結合した補助アンテナコイルにより、2次電圧を誘起して給電することで、通信距離を伸長するICカードの電力供給装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses an IC card that extends a communication distance by inducing a secondary voltage by an antenna coil that resonates with external radio waves and an auxiliary antenna coil that is electromagnetically coupled to the antenna coil. A power supply apparatus is disclosed.
また、特許文献2には、共振周波数を調整できる補助アンテナコイルにより、通信距離を伸長することが可能となる非接触式データキャリア装置が開示されている。 Patent Document 2 discloses a non-contact type data carrier device that can extend the communication distance by an auxiliary antenna coil that can adjust the resonance frequency.
しかしながら、特許文献1に記載のICカードの電力供給装置においては、コイルで給電しているため、自己のノイズの影響を受けやすく、コイルの小型化が難しいという問題があった。 However, in the IC card power supply device described in Patent Document 1, since power is supplied by a coil, there is a problem that it is easily affected by its own noise and it is difficult to reduce the size of the coil.
また、特許文献2に記載の非接触式データキャリア装置および補助アンテナにおいては、外部からのノイズの影響を受けやすいという問題があった。 Further, the non-contact data carrier device and the auxiliary antenna described in Patent Document 2 have a problem that they are easily affected by external noise.
そこで、本発明は、小さい製品寸法の非接触および接触の両方で通信することが可能な通信媒体に対応でき、さらに、ノイズの影響を受けにくく、非接触通信における通信距離を伸長することができる通信媒体を提供する。 Therefore, the present invention can cope with a communication medium capable of communicating both in a non-contact manner and in a contact manner with a small product size, and is less susceptible to noise and can extend the communication distance in non-contact communication. Provide a communication medium.
上記の課題を解決するために、本発明は、アンテナコイルと補助アンテナコイルを基材の両面に配置して通信媒体を構成したものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention comprises a communication medium in which an antenna coil and an auxiliary antenna coil are arranged on both sides of a base material.
すなわち、本発明によれば、外部装置と非接触通信および接触通信の両方を行う通信媒体であって、前記接触通信のための外部端子を備える回路基板と、前記回路基板の前記外部端子と反対面に搭載されたICチップと、前記回路基板の前記ICチップが搭載された面に載置された磁性体と、前記磁性体の上に載置された絶縁基材と、前記絶縁基材の両面に配列されたアンテナコイルと、前記アンテナコイルと平行に配列された補助アンテナコイルとで構成されたことを特徴とする通信媒体が得られる。 That is, according to the present invention, a communication medium that performs both non-contact communication and contact communication with an external device, the circuit board including an external terminal for the contact communication, and opposite to the external terminal of the circuit board An IC chip mounted on a surface, a magnetic body placed on the surface of the circuit board on which the IC chip is mounted, an insulating base placed on the magnetic body, and an insulating base A communication medium comprising an antenna coil arranged on both sides and an auxiliary antenna coil arranged in parallel with the antenna coil is obtained.
また、本発明によれば、前記磁性体が、貫通部を有することを特徴とする上記の通信媒体が得られる。 Moreover, according to this invention, the said magnetic body has said penetration part, The said communication medium characterized by the above-mentioned is obtained.
また、本発明によれば、前記アンテナコイルの巻数が、前記補助アンテナコイルの巻数より少ないことを特徴とする上記の通信媒体が得られる。 In addition, according to the present invention, it is possible to obtain the above communication medium characterized in that the number of turns of the antenna coil is smaller than the number of turns of the auxiliary antenna coil.
また、本発明によれば、前記アンテナコイルと前記補助アンテナコイルのコイルパターン幅が同じであることを特徴とする上記の通信媒体が得られる。 In addition, according to the present invention, it is possible to obtain the above communication medium, wherein the antenna coil and the auxiliary antenna coil have the same coil pattern width.
また、本発明によれば、SIMカードであることを特徴とする上記の通信媒体が得られる。 In addition, according to the present invention, the above-described communication medium, which is a SIM card, is obtained.
また、非接触通信における通信距離を大きくするためには、アンテナコイルのQより、補助アンテナコイルのQを高くすることが好ましい。 In order to increase the communication distance in non-contact communication, it is preferable that the Q of the auxiliary antenna coil is made higher than the Q of the antenna coil.
また、アンテナコイルと補助アンテナコイルを同形状とし、2つのアンテナコイル間の結合を強くして、補助アンテナコイルの効果を高めることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the antenna coil and the auxiliary antenna coil have the same shape, and the coupling between the two antenna coils is strengthened to enhance the effect of the auxiliary antenna coil.
本発明は、小型の非接触および接触の両方で通信することが可能な通信媒体の製品に対応でき、さらに、ノイズの影響を受けにくく、非接触通信における通信距離を伸長することができる効果を奏する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can cope with a product of a communication medium that can communicate both in a small non-contact manner and in a contact state, and further has an effect of being less susceptible to noise and extending a communication distance in non-contact communication. Play.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
外部装置と非接触通信および接触通信の両方を行う通信媒体として、携帯電話等に用いられているSIMカードを用いて実施の形態を説明する。図1は、本発明に係る通信媒体の斜視図である。図2は、本発明に係る図1の通信媒体におけるA−A断面図である。 An embodiment will be described using a SIM card used in a mobile phone or the like as a communication medium that performs both contactless communication and contact communication with an external device. FIG. 1 is a perspective view of a communication medium according to the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in the communication medium of FIG. 1 according to the present invention.
通信媒体11は、接触通信を行うための外部端子13と、電子部品を搭載した回路基板12と、非接触通信を行うためのアンテナコイル16と補助アンテナコイル17を設けた絶縁基材15を備えている。回路基板12に設けられた配線パターン24の表面配線パターン24aと外部端子13をハンダにより接続し、外部端子13と反対面に設けられた配線パターン24の裏面配線パターン24b上にICチップ18とコンデンサ19の電子部品を搭載し、ワイヤー21やハンダにより裏面配線パターン24bと接続する。その後、回路基板12に搭載した電子部品をチップモールド22により保護する。回路基板12上のICチップ18の搭載側に配置された磁性体14と、磁性体14の上に絶縁基材15の両面に配されたアンテナコイル16と補助アンテナコイル17で構成し、モールド樹脂により外装モールド23を形成して通信媒体11が得られる。
The
図3は、本発明に係る通信媒体の回路基板の構成図である。図3(a)は、平面図である。図3(b)は、透過底面図である。説明を容易にするため、回路基板の裏面構成図を透過させて示している。回路基板12は、ガラスエポキシ等からなり、回路基板12の片面に接触通信用の外部端子13を搭載する凹部を形成し、回路基板12の両面に銅箔をエッチングして配線パターン24を形成する。配線パターン24は、回路基板12の両面に形成され、外部端子13を搭載した面を表面配線パターン24aとして、反対側を裏面配線パターン24bとする。回路基板12の表面に接触通信用の外部端子13をハンダにより表面配線パターン24aと導通させながら接着により搭載する。外部端子13は、回路基板12の表面配線パターン24aと裏面配線パターン24bはビアホール26により導通している。回路基板12の裏面配線パターン24bに、ICチップ18とコンデンサ19の電子部品を搭載し、ワイヤー21やハンダにより裏面配線パターン24bと導通させる。非接触通信用のアンテナコイル16と補助アンテナコイル17と接続するために、接続端子20としてアンテナコイル接続端子20aと補助アンテナコイル接続端子20bを設ける。電子部品の搭載部をモールドしてICモジュールを構成する。ICチップ18には、非接触通信と接触通信の両方に対応可能なものを用いる。その時、ICモジュールとアンテナを接続するための接続端子20は、モールドの範囲外に設けて、その後アンテナと接続する。また、接触通信用の外部端子13の裏面に、ICチップ18とコンデンサ19の電子部品を搭載し、電子部品の表面をモールドしてICモジュールを構成し、ICモジュールの電子部品が回路基板12にぶつからない様に貫通部を設けた回路基板12に、ICモジュールを搭載する構成としても良い。
FIG. 3 is a configuration diagram of a circuit board of a communication medium according to the present invention. FIG. 3A is a plan view. FIG. 3B is a transmission bottom view. For ease of explanation, the back side configuration diagram of the circuit board is shown transparently. The
図4は、本発明に係る通信媒体の磁性体の平面図である。フィルム状の絶縁体からなるフレキシブル基板上に、フェライトシートを接着して磁性体14を作製する。回路基板12や、アンテナの形状に合せて、ICチップ18などの電子部品がぶつからない形状の貫通部25をプレスなどの型抜き工程により作製する。この時、磁性体14の形状はアンテナの形状を完全に覆うように、大きく設けるのが良い。これにより、よりノイズに強い構造とすることが可能になる。
FIG. 4 is a plan view of the magnetic body of the communication medium according to the present invention. A
図5は、本発明に係る通信媒体のアンテナコイルと補助アンテナコイルのコイルパターン図である。図5(a)は、平面図である。図5(b)は、透過底面図である。説明を容易にするため、コイルパターン図の裏面を透過させて示している。非接触通信用のアンテナコイル16と補助アンテナコイルは、ポリイミドフィルムからなる絶縁基材15の表裏面に形成した銅箔をエッチングすることにより形成する。絶縁基材15の表裏面に対向するように形成されたアンテナコイル16と補助アンテナコイル17は、ビアホール26により接続され、それぞれ1つのアンテナコイル16と補助アンテナコイル17となる。また、回路基板12の接続端子20と接続するために接続端子用電極27として、アンテナコイル接続電極27aと補助アンテナコイル接続電極27bを設ける。非接触通信用のアンテナコイル16の巻数は、補助アンテナコイル17の巻数より少なくすることで、補助アンテナコイル17のQを高くすることができ、非接触通信における通信距離を伸ばすことが可能になる。絶縁基材15の表裏面に設けられた、アンテナコイル16と補助アンテナコイル17のコイルパターンは、絶縁基材15に対して表面から見て互いに同方向のループとなるように設けることにより、非接触通信における通信距離を伸ばすことになる。
FIG. 5 is a coil pattern diagram of the antenna coil and auxiliary antenna coil of the communication medium according to the present invention. FIG. 5A is a plan view. FIG. 5B is a transmission bottom view. For ease of explanation, the back surface of the coil pattern diagram is shown transparent. The
最後に、図2に示すように、アンテナが形成された絶縁基材15と磁性体14の貫通部25を位置合わせして接着し、さらに外部端子13を搭載した回路基板12と位置合わせをして搭載する。回路基板12に設けられた接続端子20のアンテナコイル接続端子20aと補助アンテナコイル接続端子20bを、絶縁基材15に設けられた接続端子用電極27のアンテナコイル接続電極27aと補助アンテナコイル接続電極27bに、それぞれハンダにより接続する。これにより、非接触通信用のアンテナコイル16とICチップ18やコンデンサ19の電子部品が、また、補助アンテナコイル17とコンデンサ19が接続される。その後、通信媒体の型に移し、モールド樹脂で外装モールド23を形成して、通信媒体11を完成させる。
Finally, as shown in FIG. 2, the insulating
以下、本発明の実施例について、SIMカードを例に詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail by taking a SIM card as an example.
(実施例1)
SIMカードは、図1に示すような、接触通信用の外部端子13を通じて、外部との情報通信を行うカードである。本発明の通信媒体11は、従来の接触通信機能に加えて、新たに非接触通信機能を併せ持つSIMカードである。
Example 1
The SIM card is a card that performs information communication with the outside through an
図3に示すように、回路基板12は、外形寸法25mm×15mmで、厚さ100μmのガラスエポキシからなる絶縁された基材の両面に、接触通信用の外部端子13を搭載する凹部と接続用の貫通穴を形成してから、30μmの銅箔をメッキして、図3に示す配線パターンをエッチングにより形成した。
As shown in FIG. 3, the
図4に示す磁性体14は、フィルム状の絶縁体であるフレキシブルプリント基板に、比透磁率100で厚み200μmのフェライトシートを接着した。また、図2に示すように、回路基板12に搭載したICチップ18とコンデンサ19と接続端子20が接触しないように、18mm×8mmの貫通部25を有する、外形寸法24mm×14mmの磁性体14となるように、プレスで打ち抜き作製した。
The
アンテナコイル16と補助アンテナコイル17を形成する絶縁基材15は、外形寸法24mm×14mmで、厚さが25μmのポリイミドフィルムを用いた。絶縁基材15の両面に30μmの銅箔をメッキして、図5(a)、図5(b)に示すようなアンテナコイルパターンをエッチングにより形成した。アンテナコイル16と補助アンテナコイル17のコイルパターン幅は、200μmで同一とし、コイルパターン間隔は100μmとした。非接触通信用のアンテナは、ビアホール26で接続することにより絶縁基材15の両面を用いて作製した。アンテナコイル16の巻数は、絶縁基材15の両面で4ターン、補助アンテナコイルの巻数は、絶縁基材15の両面で6ターンとした。
The insulating
アンテナが形成された絶縁基材15と磁性体14の貫通部25を位置合わせして接着し、さらに回路基板12を位置合わせして重ねた。回路基板12の接続端子20と絶縁基材15の接続端子用電極27を接続した。その後、通信媒体の型に移し、モールド樹脂で外装モールド23を形成して図2に示すような通信媒体を作製した。
The insulating
(実施例2)
実施例2は、補助アンテナコイルの巻数を実施例1から1回減じて、その他は同様に通信媒体を作製した。よって、アンテナコイル16の巻数は、絶縁基材15の両面で4ターン、補助アンテナコイルの巻数は、絶縁基材15の両面で5ターンとした。
(Example 2)
In Example 2, the number of turns of the auxiliary antenna coil was reduced once from Example 1, and the communication medium was manufactured in the same manner for the others. Therefore, the number of turns of the
(比較例1、2)
本発明の通信媒体との比較として、非接触通信を行うためのアンテナコイルの巻数と補助アンテナコイルの巻数を変えて作製した。それ以外は実施例と同様に、アンテナコイルと補助アンテナコイルのコイルパターン幅を200μm、コイルパターン間隔を100μmとした。アンテナコイルの巻数と補助アンテナコイルの巻数が5回で、同じ巻数の非接触通信用のアンテナコイルと補助アンテナコイルの通信媒体を比較例1として作製した。また、アンテナコイルの巻数が6回で、補助アンテナコイルの巻数の4回より多い巻数の通信媒体を比較例2として作製した。
(Comparative Examples 1 and 2)
As a comparison with the communication medium of the present invention, the antenna coil for performing non-contact communication was manufactured by changing the number of turns and the number of turns of the auxiliary antenna coil. Other than that, like the embodiment, the coil pattern width of the antenna coil and the auxiliary antenna coil was 200 μm, and the coil pattern interval was 100 μm. As a comparative example 1, an antenna coil for non-contact communication and a communication medium for auxiliary antenna coil having the same number of turns were prepared. Further, a communication medium having six turns of the antenna coil and more turns than four turns of the auxiliary antenna coil was manufactured as Comparative Example 2.
実施例1、2、比較例1、2の非接触通信時における通信性能を、外部装置との通信距離を測定することにより行った。通信媒体と非接触通信を行う外部装置としては、市販されているViVOpay 5000(ViVOtech社製)を用いた。外部装置上に、通信媒体との距離を設定できる治具を作製し、5mmの距離から連続して10回以上非接触通信できるかを確認しながら、25mmまで距離を1mm毎に増やしていって測定した。各通信媒体における、非接触通信時における通信距離の測定結果を表1に示す。 The communication performance at the time of non-contact communication in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 was performed by measuring a communication distance with an external device. A commercially available ViVOpay 5000 (manufactured by ViVOtech) was used as an external device that performs non-contact communication with a communication medium. Create a jig that can set the distance to the communication medium on the external device, and increase the distance by 1 mm up to 25 mm while checking whether contactless communication can be performed 10 times or more continuously from a distance of 5 mm. It was measured. Table 1 shows the measurement results of the communication distance at the time of non-contact communication in each communication medium.
表1より、比較例1、2より、通信媒体のアンテナコイルの巻数が補助アンテナコイルの巻数より少ない実施例1、2の方が、通信できる距離が伸びていることが確認できた。 From Table 1, it was confirmed from Comparative Examples 1 and 2 that Examples 1 and 2 in which the number of turns of the antenna coil of the communication medium is smaller than the number of turns of the auxiliary antenna coil have a longer communication distance.
(比較例3)
本発明の実施例1の通信媒体との比較として、非接触通信を行うためのアンテナコイルと補助アンテナコイルのコイルパターン幅を変えて、実施例1と同様にアンテナコイルの巻数を4ターン、補助アンテナコイルの巻数を6ターン、アンテナコイルと補助アンテナコイルのコイルパターン間隔を100μmとし、アンテナコイルと補助アンテナコイルのコイルパターン幅は、100μmとした比較例3を作製した。
(Comparative Example 3)
As a comparison with the communication medium of Example 1 of the present invention, the coil pattern width of the antenna coil and the auxiliary antenna coil for performing non-contact communication is changed, and the number of turns of the antenna coil is changed to 4 turns in the same manner as in Example 1. A comparative example 3 was manufactured in which the number of turns of the antenna coil was 6 turns, the coil pattern interval between the antenna coil and the auxiliary antenna coil was 100 μm, and the coil pattern width of the antenna coil and the auxiliary antenna coil was 100 μm.
実施例1と比較例3の非接触通信時における通信媒体の通信性能を、外部装置との通信距離により測定を行った。通信媒体と非接触通信を行う外部装置としては、市販されているViVOpay 5000(ViVOtech社製)を用いた。外部装置上に、通信媒体との距離を設定できる治具を作製し、5mmの距離から連続して10回以上非接触通信できるかを確認しながら、25mmまで距離を1mm毎に増やしていって測定した。各通信媒体における、非接触通信時における通信距離の測定結果を表2に示す。 The communication performance of the communication medium during non-contact communication in Example 1 and Comparative Example 3 was measured based on the communication distance with the external device. A commercially available ViVOpay 5000 (manufactured by ViVOtech) was used as an external device that performs non-contact communication with a communication medium. Create a jig that can set the distance to the communication medium on the external device, and increase the distance by 1 mm up to 25 mm while checking whether contactless communication can be performed 10 times or more continuously from a distance of 5 mm. It was measured. Table 2 shows the measurement results of the communication distance at the time of non-contact communication in each communication medium.
表2より、通信媒体のアンテナコイルと補助アンテナコイルのコイルパターン幅を同じにした場合、コイルパターン幅により通信できる距離が大きく変化することを、確認することができた。アンテナコイルと補助アンテナコイルを同形状とすることにより、2つのアンテナコイルの間の結合を強くすることができる。また、設計と製造の工数を削減することができる。 From Table 2, when the coil pattern width of the antenna coil of a communication medium and the auxiliary antenna coil was made the same, it has confirmed that the distance which can communicate was changing greatly with coil pattern width. By making the antenna coil and the auxiliary antenna coil have the same shape, the coupling between the two antenna coils can be strengthened. In addition, man-hours for design and manufacturing can be reduced.
以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。 The embodiments of the present invention have been described above using the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and the present invention is not limited to the scope of the present invention. Included in the invention. That is, various changes and modifications that can be naturally made by those skilled in the art are also included in the present invention.
11 通信媒体
12 回路基板
13 外部端子
14 磁性体
15 絶縁基材
16 アンテナコイル
17 補助アンテナコイル
18 ICチップ
19 コンデンサ
20 接続端子
20a アンテナコイル接続端子
20b 補助アンテナコイル接続端子
21 ワイヤー
22 チップモールド
23 外装モールド
24 配線パターン
24a 表面配線パターン
24b 裏面配線パターン
25 貫通部
26 ビアホール
27 接続端子用電極
27a アンテナコイル接続電極
27b 補助アンテナコイル接続電極
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記接触通信のための外部端子を備える回路基板と、
前記回路基板の前記外部端子と反対面に搭載されたICチップと、
前記回路基板の前記ICチップが搭載された面に載置された磁性体と、
前記磁性体の上に載置された絶縁基材と、
前記絶縁基材の両面に配列されたアンテナコイルと、
前記アンテナコイルと平行に配列された補助アンテナコイルとで構成されたことを特徴とする通信媒体。 A communication medium that performs both contactless communication and contact communication with an external device,
A circuit board comprising external terminals for the contact communication;
An IC chip mounted on the surface opposite to the external terminal of the circuit board;
A magnetic body placed on a surface of the circuit board on which the IC chip is mounted;
An insulating base placed on the magnetic body;
An antenna coil arranged on both surfaces of the insulating substrate;
A communication medium comprising an auxiliary antenna coil arranged in parallel with the antenna coil.
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