JP2014164732A

JP2014164732A - 非接触式情報処理装置

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Publication number: JP2014164732A
Application number: JP2013038181A
Authority: JP
Inventors: Atsuro Takeuchi; 淳朗竹内
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2014-09-08
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: CN104321788B; US9396371B2; CN104321788A; JP5956944B2; US20150356333A1; WO2014132540A1

Abstract

【課題】比較的小型化することが可能で、かつ、通信用アンテナが発生させる磁界の強さが低減されるのを抑制することが可能な非接触式情報処理装置を提供する。
【解決手段】カード状媒体と非接触で情報の通信を行う非接触式情報処理装置１は、環状に形成される通信用アンテナ６と通信用アンテナ６が電気的に接続される信号処理回路部７とが実装される平板状の基板２と、非接触式情報処理装置１が搭載される上位装置と非接触式情報処理装置１とを電気的に接続するためのコネクタ部材３、４とを備えている。信号処理回路部７は、環状に形成される通信用アンテナ６よりも外周側で基板２に実装され、コネクタ部材３、４は、環状に形成される通信用アンテナ６よりも内周側で、かつ、コネクタ部材３、４に差し込まれて接続される第２コネクタ部材の差込み方向が基板２の厚さ方向と略平行になるように基板２に実装されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、カード状媒体と非接触で情報の通信を行う非接触式情報処理装置に関する。

従来、ＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）機能を利用して外部のリーダライタと情報の通信を行うアンテナモジュールを有する情報端末が知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のアンテナモジュールは、アンテナコイルと信号処理回路部とを備えている。アンテナコイルは、略正方形の環状に形成されており、略正方形に形成された基板に実装されている。信号処理回路部は、環状に形成されるアンテナコイルよりも内周側で基板に実装されている。

特許文献１に記載のアンテナモジュールでは、情報端末の電気回路と信号処理回路部とを電気的に接続するための接続片が基板に形成されている。この接続片は、略正方形状の基板の外周側へ突出する帯状に形成されている。接続片の先端には、情報端末の電気回路に接続される端子部が形成されている。また、基板には、信号処理回路部を覆うシールド部材が取り付けられている。このシールド部材は、アンテナコイルが発生させる磁界が信号処理回路部に及ぼす影響を低減して、信号処理回路部の誤作動を防止する等の機能を果たしている。

特開２００５−２３６５８５公報

特許文献１に記載のアンテナモジュールでは、基板の外周側へ突出する帯状の接続片が基板に形成されているが、信号処理回路部がアンテナコイルよりも内周側で基板に実装されているため、アンテナモジュールを比較的小型化することが可能である。しかしながら、特許文献１に記載のアンテナモジュールでは、アンテナコイルよりも内周側で基板に実装される信号処理回路部がシールド部材に覆われており、シールド部材がアンテナコイルよりも内周側に配置されている。そのため、このアンテナモジュールでは、アンテナコイルが励磁されたときにシールド部材に生じる渦電流による損失で、アンテナコイルが発生させる磁界が大幅に弱まるおそれがある。

そこで、本発明の課題は、比較的小型化することが可能で、かつ、通信用アンテナが発生させる磁界の強さが低減されるのを抑制することが可能な非接触式情報処理装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の非接触式情報処理装置は、カード状媒体と非接触で情報の通信を行う非接触式情報処理装置において、環状に形成される通信用アンテナと通信用アンテナが電気的に接続される信号処理回路部とが実装される平板状の基板と、非接触式情報処理装置が搭載される上位装置と非接触式情報処理装置とを電気的に接続するためのコネクタ部材とを備え、信号処理回路部は、環状に形成される通信用アンテナよりも外周側で基板に実装され、コネクタ部材は、環状に形成される通信用アンテナよりも内周側で、かつ、コネクタ部材に差し込まれて接続される第２コネクタ部材の差込み方向が基板の厚さ方向と略平行になるように、基板に実装されていることを特徴とする。

本発明の非接触式情報処理装置では、信号処理回路部は、環状に形成される通信用アンテナよりも外周側で基板に実装されているが、コネクタ部材は、環状に形成される通信用アンテナよりも内周側で基板に実装されている。そのため、本発明では、コネクタ部材を実装するための領域を、基板の、通信用アンテナよりも外周側に設ける必要がない。たとえば、特許文献１に記載のアンテナモジュールのように基板の外周側へ接続片を突出させる必要がない。したがって、本発明では、基板を比較的小型化することが可能になり、その結果、非接触式情報処理装置を比較的小型化することが可能になる。

また、本発明の非接触式情報処理装置では、通信用アンテナよりも外周側で信号処理回路部が基板に実装されているため、通信用アンテナよりも内周側にシールド用の部材を配置する必要がないか、あるいは、通信用アンテナよりも内周側に配置されるシールド用の部材を小さくすることが可能になる。したがって、本発明では、通信用アンテナが発生させる磁界の強さが、シールド用の部材によって低減されるのを抑制することが可能になる。また、特許文献１に記載のアンテナモジュールでは、シールド部材に起因するアンテナモジュールへの大きな特性変動が生じやすくなるため、この特性変動を事前に加味したアンテナモジュールの調整等が必要となるが、本発明の非接触式情報処理装置では、シールド用の部材に起因する非接触式情報処理装置の特性変動量を低減することが可能になり、その結果、非接触式情報処理装置の特性変動調整等の負担を低減することが可能になる。

さらに、本発明の非接触式情報処理装置では、コネクタ部材に差し込まれて接続される第２コネクタ部材の差込み方向が基板の厚さ方向と略平行になるように、コネクタ部材が基板に実装されているため、第２コネクタ部材から引き出される配線が通信用アンテナを横切るように配置されるのを防止することが可能になる。したがって、本発明では、第２コネクタ部材から引き出される配線が、通信用アンテナが発生させる磁界に及ぼす影響を低減することが可能になる。また、通信用アンテナが発生させる磁界が、第２コネクタ部材から引き出される配線に及ぼす影響を低減することが可能になる。

本発明において、基板には、信号処理回路部とコネクタ部材とを電気的に接続する接続パターンが実装され、接続パターンは、基板の厚さ方向から見たときに、通信用アンテナと略直交するように通信用アンテナを横切っていることが好ましい。このように構成すると、接続パターンが、通信用アンテナが発生させる磁界に及ぼす影響を低減することが可能になり、また、通信用アンテナが発生させる磁界が接続パターンに及ぼす影響を低減することが可能になる。

本発明において、基板には、信号処理回路部とコネクタ部材とを電気的に接続する接続パターンとして、カード状媒体との間で通信される信号データが伝送される信号パターンが実装されるとともに、少なくとも通信用アンテナよりも内周側において信号パターンを覆う網目状のシールドパターンが実装されていることが好ましい。このように構成すると、通信用アンテナが発生させる磁界に起因するノイズが信号パターンで伝送される信号データに載るのを、シールドパターンによって防止することが可能になる。具体的には、通信用アンテナが発生させる磁界に含まれる搬送波および搬送波に起因して生じるノイズが信号パターンで伝送される信号データに載るのを、シールドパターンによって防止することが可能になる。また、このように構成すると、シールドパターンが網目状に形成されているため、シールドパターンの電気抵抗を高めることが可能になる。したがって、通信用アンテナよりも内周側にシールドパターンが配置されていても、シールドパターンで発生する渦電流の強度を低減して、この渦電流による損失を低減することが可能になる。その結果、通信用アンテナよりも内周側にシールドパターンが配置されていても、通信用アンテナが発生させる磁界の強さが、シールドパターンによって低減されるのを抑制することが可能になる。

本発明において、たとえば、シールドパターンは、直線状の複数の直線状パターンが交差し合うことで網目状に形成され、直線状パターンの幅は、信号パターンの幅と略等しくなっている。

本発明において、非接触式情報処理装置は、たとえば、ＳＡＭチップが取り付けられるＳＡＭソケットを備え、ＳＡＭソケットは、環状に形成される通信用アンテナよりも内周側で、基板に実装されている。この場合には、ＳＡＭソケットが基板に実装されている場合であっても、ＳＡＭソケットを実装するための領域を、基板の、通信用アンテナよりも外周側に設ける必要がない。したがって、ＳＡＭソケットが基板に実装されている場合であっても、基板を小型化することが可能になる。

以上のように、本発明では、非接触式情報処理装置を比較的小型化することが可能になり、また、通信用アンテナ（たとえば、環状に形成される通信用アンテナ）が発生させる磁界の強さが低減されるのを抑制することが可能になる。

本発明の実施の形態にかかる非接触式情報処理装置の表側を示す図である。図１に示す非接触式情報処理装置の裏側を示す図である。図２に示すシールドパターンの構成を説明するための拡大図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（非接触式情報処理装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる非接触式情報処理装置１の表側を示す図である。図２は、図１に示す非接触式情報処理装置１の裏側を示す図である。図３は、図２に示すシールドパターン１２の構成を説明するための拡大図である。

本形態の非接触式情報処理装置１は、カード状媒体である非接触式のＩＣカード（図示省略）と非接触で情報の通信を行うための非接触式ＩＣカードリーダであり、たとえば、ＡＴＭ（ＡｕｔｏｍａｔｅｄＴｅｌｌｅｒＭａｃｈｉｎｅ）等の所定の上位装置に搭載されて使用される。この非接触式情報処理装置１は、基板２と、非接触式情報処理装置１と上位装置とを電気的に接続するためのコネクタ部材３、４と、ＳＡＭ（ＳｅｃｕｒｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＭｏｄｕｌｅ）チップ（図示省略）が取り付けられるＳＡＭソケット５とを備えている。また、非接触式情報処理装置１は、基板２の表側の面（おもて面）２ａが上位装置で処理されるＩＣカードと対向するように、上位装置に搭載されている。この非接触式情報処理装置１は、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３の規格を満足するように設計されている。

基板２は、ガラスエポキシ基板等のリジッド基板であり、略長方形の平板状に形成されている。また、基板２は、複数の導体層と絶縁層とが交互に積み重ねられた多層基板である。基板２には、非接触式のＩＣカードと通信を行うための通信用アンテナ６と、通信用アンテナ６が電気的に接続される信号処理回路部７とが実装されている。

通信用アンテナ６は、環状に形成されている。具体的には、通信用アンテナ６は、円環状に形成されている。信号処理回路部７は、ＩＣカードとの間で通信される情報を処理するための各種の電子部品（図示省略）を備えている。具体的には、信号処理回路部７は、ＩＣチップ等の電子部品を備えている。また、信号処理回路部７は、電子部品間を接続する各種のパターンを備えており、各種のパターンは、基板２に実装されている。信号処理回路部７を構成する各種の電子部品は、基板２のおもて面２ａと裏面２ｂとの両面に実装されている。また、信号処理回路部７（より具体的には、信号処理回路部７を構成する各種の電子部品やパターン）は、円環状に形成される通信用アンテナ６よりも外周側で基板２に実装されている。なお、信号処理回路部７は、図示を省略するシールド部材によって覆われている。ただし、信号処理回路部７は、シールド部材によって覆われていなくても良い。

コネクタ部材３は、非接触式情報処理装置１に電力を供給するための電源用コネクタであり、たとえば、雄型のコネクタである。コネクタ部材４は、信号処理回路部７と上位装置との間で信号データを送受信するための通信用コネクタであり、たとえば、ＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）コネクタである。また、コネクタ部材４は、たとえば、雄型のコネクタである。

コネクタ部材３、４は、基板２の裏面２ｂに実装されている。また、コネクタ部材３、４は、円環状に形成される通信用アンテナ６よりも内周側で基板２に実装されている。本形態では、後述のように、通信用アンテナ６よりも内周側の中心位置にＳＡＭソケット５が実装されており、コネクタ部材３、４は、ＳＡＭソケット５に隣接するように実装されている。さらに、コネクタ部材３、４は、コネクタ部材３、４に差し込まれて接続される第２コネクタ部材としての雌型のコネクタ（図示省略）の差込み方向が基板２の厚さ方向と略平行になるように（図２の紙面垂直方向と略平行になるように）基板２に実装されている。コネクタ部材３、４に差し込まれて接続される雌型のコネクタから引き出される配線は、上位装置に接続されている。本形態では、この配線は、基板２の厚さ方向へ引き回されており、基板２の厚さ方向から見たときに、通信用アンテナ６を横切っていない。

基板２には、コネクタ部材３と信号処理回路部７とを電気的に接続する接続パターン１０と、コネクタ部材４と信号処理回路部７とを電気的に接続する接続パターン１１とが実装されている。接続パターン１０は、信号処理回路部７へ電力を供給するための電力供給用パターンである。本形態では、３本の接続パターン１０が基板２に実装されている。接続パターン１１は、ＩＣカードとの間で通信される信号データが伝送される信号パターンである。本形態では、２本の接続パターン１１が基板２に実装されている。接続パターン１０、１１は、通信用アンテナ６と異なる導体層に形成されており、通信用アンテナ６を横切っている。本形態では、基板２の厚さ方向から見たときに、接続パターン１０、１１は、通信用アンテナ６と略直交するように通信用アンテナ６を横切っている。なお、コネクタ部材４と信号処理回路部７とは、図示を省略する電力供給用パターンと接地パターンとによっても電気的に接続されている。

接続パターン１１の、通信用アンテナ６よりも内周側の部分は、基板２に実装される網目状のシールドパターン１２に覆われている。シールドパターン１２は、通信用アンテナ６および接続パターン１１と異なる導体層に形成されている。このシールドパターン１２は、図３に示すように、直線状の複数の直線状パターン１２ａが交差し合うことで網目状に形成されている。直線状パターン１２ａの幅Ｗ１は、接続パターン１１の幅Ｗ２と略等しくなっている。また、２本の接続パターン１１の間の間隔Ｓは、略一定になっており、間隔Ｓは、幅Ｗ２と略等しくなっている。また、接続パターン１１の形成方向（図３の上下方向）に直交する方向における接続パターン１１の端部とシールドパターン１２の端部との距離Ｄは、幅Ｗ２の２倍程度となっている。なお、距離Ｄは、幅Ｗ２の２倍以上となっていても良い。

ＳＡＭソケット５は、基板２の裏面２ｂに実装されている。また、ＳＡＭソケット５は、円環状に形成される通信用アンテナ６よりも内周側で基板２に実装されている。具体的には、ＳＡＭソケット５は、通信用アンテナ６よりも内周側の中心位置に実装されている。さらに、ＳＡＭソケット５は、ＳＡＭソケット５に差し込まれるＳＡＭチップの差込み方向が基板２の厚さ方向と略直交するように、基板２に実装されている。基板２には、ＳＡＭソケット５と信号処理回路部７とを電気的に接続する接続パターン（図示省略）が実装されている。この接続パターンは、通信用アンテナ６と異なる導体層に形成されており、基板２の厚さ方向から見たときに、通信用アンテナ６と略直交するように通信用アンテナ６を横切っている。

なお、本形態では、非接触式情報処理装置１とＩＣカードとの間で情報の通信が行われているときに、非接触式情報処理装置１とＳＡＭチップとの間で情報の通信が行われることはない。すなわち、非接触式情報処理装置１とＳＡＭチップとの間で情報の通信が行われているときに、非接触式情報処理装置１とＩＣカードとの間で情報の通信が行われることはない。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、信号処理回路部７は、円環状に形成される通信用アンテナ６よりも外周側で基板２に実装されているが、コネクタ部材３、４は、通信用アンテナ６よりも内周側で基板２に実装されている。そのため、本形態では、コネクタ部材３、４を実装するための領域を、基板２の、通信用アンテナ６よりも外周側に設ける必要がない。したがって、本形態では、基板２を比較的小型化することが可能になり、その結果、非接触式情報処理装置１を比較的小型化することが可能になる。

また、本形態では、ＳＡＭソケット５が通信用アンテナ６よりも内周側で基板２に実装されているため、ＳＡＭソケット５が基板２に実装されている場合であっても、ＳＡＭソケット５を実装するための領域を、基板２の、通信用アンテナ６よりも外周側に設ける必要がない。したがって、本形態では、ＳＡＭソケット５が基板２に実装されていても、基板２を小型化することが可能になる。

本形態では、通信用アンテナ６よりも外周側で信号処理回路部７が基板２に実装されており、通信用アンテナ６よりも内周側に配置されるシールド用の部材は、接続パターン１１を覆うシールドパターン１２のみである。そのため、本形態では、通信用アンテナ６が発生させる磁界の強さが、シールド用の部材によって低減されるのを抑制することが可能になる。特に本形態では、シールドパターン１２が網目状に形成されているため、シールドパターン１２の電気抵抗を高めることが可能になる。したがって、本形態では、通信用アンテナ６よりも内周側にシールドパターン１２が配置されていても、シールドパターン１２で発生する渦電流の強度を低減して、この渦電流による損失を低減することが可能になる。その結果、本形態では、通信用アンテナ６よりも内周側にシールドパターン１２が配置されていても、通信用アンテナ６が発生させる磁界の強さがシールドパターン１２によって低減されるのを抑制することが可能になる。

本形態では、コネクタ部材３、４は、コネクタ部材３、４に差し込まれて接続される雌型のコネクタの差込み方向が基板２の厚さ方向と略平行になるように基板２に実装されており、雌型のコネクタから引き出される配線は、基板２の厚さ方向から見たときに、通信用アンテナ６を横切っていない。そのため、本形態では、雌型のコネクタから引き出される配線が、通信用アンテナ６が発生させる磁界に及ぼす影響を低減することが可能になる。また、本形態では、通信用アンテナ６が発生させる磁界が、雌型のコネクタから引き出される配線に及ぼす影響を低減することが可能になる。

本形態では、基板２の厚さ方向から見たときに、接続パターン１０、１１は、通信用アンテナ６と略直交するように通信用アンテナ６を横切っている。そのため、本形態では、接続パターン１０、１１が、通信用アンテナ６が発生させる磁界に及ぼす影響を低減することが可能になり、また、通信用アンテナ６が発生させる磁界が接続パターン１０、１１に及ぼす影響を低減することが可能になる。

本形態では、接続パターン１１は、シールドパターン１２に覆われている。そのため、本形態では、通信用アンテナ６が発生させる磁界に起因するノイズや磁界に含まれる搬送波および搬送波に起因して生じるノイズが接続パターン１１で伝送される信号データに載るのを、シールドパターン１２によって防止することが可能になる。特に本形態では、接続パターン１１の端部とシールドパターン１２の端部との距離Ｄが接続パターン１１の幅Ｗ２の２倍程度となっているため、通信用アンテナ６が発生させる磁界に起因するノイズや磁界に含まれる搬送波および搬送波に起因して生じるノイズが、シールドパターン１２の端部から接続パターン１１へ回り込んで接続パターン１１で伝送される信号データに載るのを、シールドパターン１２によって防止することが可能になる。

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

上述した形態では、通信用アンテナ６は、円環状に形成されている。この他にもたとえば、通信用アンテナ６は、四角環状や六角環状等の多角環状に形成されても良いし、楕円環状等に形成されて良い。また、上述した形態では、コネクタ部材３、４が通信用アンテナ６よりも内周側で基板２に実装されているが、コネクタ部材３またはコネクタ部材４の一方のみが通信用アンテナ６よりも内周側で基板２に実装され、コネクタ部材３またはコネクタ部材４の他方は通信用アンテナ６よりも外周側で基板２に実装されても良い。コネクタ部材４が通信用アンテナ６よりも外周側で基板２に実装される場合には、通信用アンテナ６よりも内周側にシールドパターン１２が形成されない。そのため、この場合には、通信用アンテナ６が発生させる磁界の強さが低減されるのを効果的に抑制することが可能になる。

上述した形態では、基板２の厚さ方向から見たときに、接続パターン１０、１１は、通信用アンテナ６と略直交するように通信用アンテナ６を横切っている。この他にもたとえば、基板２の厚さ方向から見たときに、接続パターン１０、１１は、通信用アンテナ６と略直交する方向に対して傾くように通信用アンテナ６を横切っても良い。また、上述した形態では、基板２にＳＡＭソケット５が実装されているが、基板２にＳＡＭソケット５が実装されていなくても良い。この場合には、通信用アンテナ６よりも内周側の中心位置にコネクタ部材３、４が実装されることが好ましい。

上述した形態では、シールドパターン１２の直線状パターン１２ａの幅Ｗ１は、接続パターン１１の幅Ｗ２と略等しくなっているが、幅Ｗ１は、幅Ｗ２より広くても良いし、幅Ｗ２より狭くても良い。また、上述した形態では、シールドパターン１２は、隙間を有する網目状に形成されているが、シールドパターン１２は、隙間のない帯状に形成されても良い。また、上述した形態では、接続パターン１１の、通信用アンテナ６よりも内周側の部分がシールドパターン１２に覆われているが、接続パターン１１の全体がシールドパターン１２に覆われても良い。

１非接触式情報処理装置
２基板
３、４コネクタ部材
５ＳＡＭソケット
６通信用アンテナ
７信号処理回路部
１０接続パターン
１１接続パターン（信号パターン）
１２シールドパターン
１２ａ直線状パターン
Ｗ１直線状パターンの幅
Ｗ２接続パターンの幅（信号パターンの幅）

Claims

カード状媒体と非接触で情報の通信を行う非接触式情報処理装置において、
環状に形成される通信用アンテナと前記通信用アンテナが電気的に接続される信号処理回路部とが実装される平板状の基板と、前記非接触式情報処理装置が搭載される上位装置と前記非接触式情報処理装置とを電気的に接続するためのコネクタ部材とを備え、
前記信号処理回路部は、環状に形成される前記通信用アンテナよりも外周側で前記基板に実装され、
前記コネクタ部材は、環状に形成される前記通信用アンテナよりも内周側で、かつ、前記コネクタ部材に差し込まれて接続される第２コネクタ部材の差込み方向が前記基板の厚さ方向と略平行になるように、前記基板に実装されていることを特徴とする非接触式情報処理装置。
前記基板には、前記信号処理回路部と前記コネクタ部材とを電気的に接続する接続パターンが実装され、
前記接続パターンは、前記基板の厚さ方向から見たときに、前記通信用アンテナと略直交するように前記通信用アンテナを横切っていることを特徴とする請求項１記載の非接触式情報処理装置。
前記基板には、前記信号処理回路部と前記コネクタ部材とを電気的に接続する接続パターンとして、前記カード状媒体との間で通信される信号データが伝送される信号パターンが実装されるとともに、少なくとも前記通信用アンテナよりも内周側において前記信号パターンを覆う網目状のシールドパターンが実装されていることを特徴とする請求項１または２記載の非接触式情報処理装置。
前記シールドパターンは、直線状の複数の直線状パターンが交差し合うことで網目状に形成され、
前記直線状パターンの幅は、前記信号パターンの幅と略等しくなっていることを特徴とする請求項３記載の非接触式情報処理装置。
ＳＡＭチップが取り付けられるＳＡＭソケットを備え、
前記ＳＡＭソケットは、環状に形成される前記通信用アンテナよりも内周側で前記基板に実装されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の非接触式情報処理装置。