JP2015127919A - 非接触ic装置及び無線通信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】アンテナ部と磁性部材(磁性シート等)とを組み合わせて用いる場合に、非接触IC装置の共振数周波数のずれを低減できるようにする。
【解決手段】非接触IC装置(100)は、複数ターンのアンテナパターンを有するアンテナ手段(101)と、前記アンテナ手段の上に配置された磁性部材(106)とを有する。前記アンテナパターンの最外周を含むアンテナ領域の面積と前記磁性部材の面積との比率が90%以上であり、所定の共振周波数からの偏差が−1.720%〜+4.334%の範囲内である。
【選択図】図1

Description

本発明は、非接触IC(Integrated Circuit)を有する非接触IC装置及び無線通信装置に関する。
非接触ICカードなどの無線通信装置は、非接触IC(Integrated Circuit)を有している。特許文献1には、非接触IC装置の一種であるRFIDタグの共振周波数を調整する方法が記載されていることが記載されている。
特開2003−188765号公報
アンテナ部と非接触ICとを有する非接触IC装置を電子機器(カメラなど)に設置する場合に、当該電子機器に含まれる金属体によって非接触IC装置の共振周波数がずれてしまうという問題がある。このような問題は、磁性シートなどの磁性部材を用いることで低減することができる。磁性部材には、金属体が非接触IC装置の共振周波数に与える影響を低減することができるという利点があるからである。
しかしながら、磁性部材には、当該磁性部材が非接触IC装置の共振周波数のずれの原因になってしまうという欠点もある。そのため、磁性部材を用いる場合には、金属体が非接触IC装置の共振周波数に与える影響を低減することができるという利点と、磁性部材が非接触IC装置の共振周波数のずれの原因になってしまうという欠点との関係を適切に調整することが望まれる。
そこで、本発明は、アンテナ部と磁性部材(磁性シート等)とを組み合わせて用いる場合に、非接触IC装置の共振数周波数のずれを低減できるようにすることを目的とする。
本発明に係る非接触IC装置は、複数ターンのアンテナパターンを有するアンテナ手段と、前記アンテナ手段の上に配置された磁性部材と、非接触ICとを有し、前記アンテナパターンの最外周を含むアンテナ領域の面積と前記磁性部材の面積との比率が90%以上であり、所定の共振周波数からの偏差が−1.720%〜+4.334%の範囲内であることを特徴とする。
本発明に係る無線通信装置は、複数ターンのアンテナパターンを有するアンテナ手段と、前記アンテナ手段の上に配置された磁性部材と、非接触ICとを有し、前記アンテナパターンの最外周を含むアンテナ領域の面積と前記磁性部材の面積との比率が90%以上であり、所定の共振周波数からの偏差が−1.720%〜+4.334%の範囲内であることを特徴とする。
本発明によれば、アンテナ部と磁性部材(磁性シート等)とを組み合わせて用いる場合に、非接触IC装置の共振数周波数のずれを低減することができる。
実施形態1における非接触IC装置100の第1の例を説明するための図である。 図1に示す非接触IC装置100と非接触ICリーダーライターとの通信距離の測定結果の一例を説明するための図である。 図1に示す非接触IC装置100の等価回路を説明するための図である。 アンテナ部101と磁性シート105との積層状態のずれについて説明するための図である。 面積カバー率(Sb/Sa)[%]と、目標共振周波数(13.56MHz)からの偏差D3[%]との関係の一例を説明するための図である。 非接触IC装置100が組み込まれた電子機器200の第1の例及び第2の例を説明するための図である。 非接触IC装置100が組み込まれた電子機器200の第3の例及び第4の例を説明するための図である。 非接触IC装置100が組み込まれた電子機器200の第5の例及び第6の例を説明するための図である。 非接触IC装置100が組み込まれた電子機器200の第7の例及び第8の例を説明するための図である。 実施形態1における非接触IC装置100の第2の例を説明するための図である。 共振周波数の許容範囲と、13.56MHzからの偏差の範囲との関係の一例を説明するための図である。 外付けキャパシタの容量許容差が±5%である場合における共振周波数の偏差の範囲の一例を説明するための図である。 アンテナ部101に含まれるアンテナパターンのインダクタンスの値と、測定に使用した磁性シートの種類との関係の一例を説明するための図である。 目標共振周波数(13.56MHz)からの偏差D3の余裕値の範囲の一例を説明するための図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明の実施形態は以下の実施形態に限定されるものではない。
[実施形態1]
図1は、実施形態1における非接触IC装置100の第1の例を説明するための図である。図1の(A)は、非接触IC装置100の上面図である。図1の(B)は、非接触IC装置100の断面図である。
非接触IC装置100は、例えば、HF(High Frequency)帯の範囲内の周波数の無線通信を制御する無線通信装置である。非接触IC装置100は、例えば、NFC(Near Field Communication)規格に基づいた無線通信を制御する無線通信装置である。
図1の(A)及び(B)に示す非接触IC装置100は、アンテナ部101と、非接触IC102と、キャパシタ103と、基板104と、磁性シート105とを有する。実施形態1では、磁性シート105、アンテナ部101と、基板104とが積層される。例えば、実施形態1では、基板104上にアンテナ部101が配置され、基板104及びアンテナ部101上に磁性シート105が配置される。言い換えれば、実施形態1では、基板104と磁性シート105との間にアンテナ部101が配置される。
アンテナ部101は、例えば、複数ターンのスパイラル構造を有するアンテナパターンを有する。
非接触IC102は、非接触IC(Integrated Circuit)として動作するデバイスである。非接触IC102は、アンテナ部101と2つのアンテナ端子を介して接続されている。非接触IC102は、例えば、HF(High Frequency)帯の範囲内の周波数の無線通信を制御するためのデバイスとして動作する。非接触IC装置100は、例えば、NFC(Near Field Communication)規格に基づいた無線通信を制御するためのデバイスとして動作する。
キャパシタ103は、非接触IC装置100の共振周波数を調整するための外付けキャパシタである。なお、実施形態1では、キャパシタ103が2つのキャパシタから構成される場合を説明するが、キャパシタ103は、1つのキャパシタまたは3つ以上のキャパシタから構成してもよい。
基板104は、アンテナ部101、非接触IC102、キャパシタ103及び磁性シート105が配置された基板である。基板104は、リジッドまたはフレキシブルのどちらでもよい。
磁性シート105は、非接触IC装置100の近傍にある金属体の影響を低減するための磁性部材である。磁性シート105は、基板104及びアンテナ部101上に配置される。磁性シート105は、両面テープなどによって基板104上に設置してもよい。或いは、磁性シート105は、他の部品を用いて基板104上に付勢してもよい。
実施形態1では、アンテナ部101に含まれるアンテナパターンの最外周を含む形状を「アンテナ領域」と定義する。実施形態1では、アンテナ領域が矩形形状である場合を説明する。アンテナ部101のアンテナ領域の長さを「LX」と定義し、アンテナ部101のアンテナ領域の奥行きを「LY」と定義する。アンテナ部101のアンテナ領域の面積は、LX×LYによって計算される。
非接触IC装置100は、図6〜図9に示すように、電子機器200に設置される。電子機器200は、例えば、撮像装置として動作する装置である。電子機器200は、例えば、カメラ、ビデオカメラ、カメラを有する携帯電話、並びに、カメラを有する電子機器のいずれかである。
次に、図2を参照し、実施形態1における非接触IC装置100と非接触ICリーダーライターとの通信距離の測定結果の一例を説明する。
本願発明者は、図1に示すような非接触IC装置100を構成し、非接触IC装置100と非接触ICリーダーライターとの通信距離を測定した。
図2の(A)及び(B)において、横軸は、非接触IC装置100の共振周波数[MHz]を示す。縦軸は、非接触IC装置100と非接触ICリーダーライターとの通信距離[mm]を示す。ここで、通信距離[mm]は、非接触IC装置100の外装と非接触ICリーダーライターの外装との間の距離を示す。以下、非接触IC装置100の共振周波数を単に共振周波数と呼ぶ。
図2の(A)は、磁性シート105として磁性シートAを用いた場合の測定結果の一例である。磁性シートAの透磁率μ´は、約120である。
図2の(B)は、磁性シート105として磁性シートBを用いた場合の測定結果の一例である。磁性シートBの透磁率μ´は、約30である。
なお、非接触IC装置100と非接触ICリーダーライターとの通信には、JISX6319−4を使用した。非接触ICリーダーライターのキャリア周波数は、13.56MHzであった。非接触ICリーダーライターのアンテナ共振周波数は、13.01MHzであった。
図2の(A)及び(B)から明らかなように、共振周波数が非接触ICリーダーライターのキャリア周波数である13.56MHz付近である場合の通信距離が最も長いことが理解できる。共振周波数が13.56MHz付近である場合の通信距離の最大値は、24mmであった。また、図2の(A)及び(B)から明らかなように、共振周波数が13.56MHzからずれると、通信距離が低下することが理解できる。
通信距離の最大値(24mm)からの低下が10%未満である条件を条件C1と呼ぶ。条件C1を満たす共振周波数の範囲は、おおよそ13.00MHz〜14.50MHzであることが理解できる。以下、条件C1を満たす共振周波数の範囲を共振周波数の許容範囲と呼ぶ。
共振周波数の許容範囲と、目標共振周波数(13.56MHz)からの偏差D1の範囲との関係の一例を図11に示す。非接触IC装置100を構成する場合は、例えば、目標共振周波数(13.56MHz)からの偏差D1の範囲を−4.130%〜+6.932%の範囲に収まるように構成することが望ましいといえる。
次に、図3を参照し、非接触IC装置100の等価回路を説明する。
非接触IC装置100の等価回路は、LC共振回路と考えることができる。図3において、インダクタンスLの値は、非接触IC装置100の構造と非接触IC装置100に組み込まれる部品とに影響されて定まる。特に、インダクタンスLの値は、アンテナ部101のインダクタンスが支配的である。
キャパシタンスCの値も、インダクタンスLの値の同様に、非接触IC装置100の構造と非接触IC装置100に組み込まれる部品とに影響されて定まる。ただし、キャパシタンスCの値は、1つ以上の外付けキャパシタを用いることによって調整することが可能である。したがって、共振周波数は、1つ以上の外付けキャパシタを用いることによって任意の共振周波数に調整することが可能である。
非接触IC装置100の等価回路であるLC共振回路の共振周波数f0は、式(1)を用いて計算することができる。式1において、LはインダクタンスLの値を示し、CはキャパシタンスCの値を示す。
f0=1/(2π(LC)1/2)・・・式(1)
共振周波数f0が目標共振周波数(13.56MHz)になるように非接触IC装置100を設計する場合は、例えば、キャパシタ103のキャパシタンスの値を調整すればよい。実施形態1では、例えば、共振周波数を調整するための外付けキャパシタであるキャパシタ103の容量許容差が±5%である場合を説明する。
実施形態1では、例えば、キャパシタ103の温度特性が0±60ppmである場合を説明する。実施形態1では、温度係数による容量変化は無視するものとする。キャパシタ103の容量許容差が±5%である場合、目標共振周波数(13.56MHz)からの偏差D2の範囲は、例えば、図12に示すようになる。
図12に示すように、キャパシタ103の容量許容差が±5%である場合、目標共振周波数(13.56MHz)からの偏差D2の範囲は−2.410%〜+2.598%である。図12に示す偏差の範囲(−2.410%〜+2.598%)は、図11に示す偏差の範囲(−4.130%〜+6.932%)に収まる。したがって、非接触IC装置100を構成する場合は、例えば、キャパシタ103の容量許容差が±5%であれば問題ないといえる。
ただし、非接触IC装置100を構成する場合は、アンテナ部101と磁性シート105とが積層される。そのため、アンテナ部101と磁性シート105との積層状態のずれによって共振周波数がさらにずれてしまうことを考慮する必要がある。
次に、図4を参照し、アンテナ部101と磁性シート105との積層状態のずれについて説明する。
図4の(A)及び(B)は、アンテナ部101の中心点と磁性シート105の中心点とのずれが0になるように、アンテナ部101と磁性シート105とが積層されている状態の例を示す。
図4の(A)において、磁性シート105の面積Sbはアンテナ領域(LX×LY)の面積Saに対して十分に大きい。そのため、アンテナ部101と磁性シート105との積層状態が多少ずれたとしても、磁性シート105はアンテナ部101を十分に覆うことができると考えられる。ただし、図4の(A)に示す構成では、アンテナ部101と磁性シート105との積層状態のずれに対して厳しい管理は不要であるが、磁性シート105のコストは高くなってしまう。そのため、磁性シート105の面積Sbをできるだけ小さくすることが望ましい。
一方、図4の(B)〜(F)において、磁性シート105の面積Sbはアンテナ領域(LX×LY)の面積Saに対して大きいが、十分に大きいわけではない。この場合、アンテナ部101と磁性シート105との積層状態のずれが共振周波数に与える影響を考慮することが望ましい。
図4の(C)〜(F)は、磁性シート105の中心点がアンテナ部101の中心点に対してずれている場合を示す。図4の(C)は、磁性シート105の中心点が、X方向に+ΔXだけずれ、Y方向に−ΔYだけずれている場合を示す。図4の(D)は、磁性シート
105の中心点が、X方向に+ΔXだけずれ、Y方向に+ΔYだけずれている場合を示す
。図4の(E)は、磁性シート105の中心点が、X方向に−ΔXだけずれ、Y方向に−
ΔYだけずれている場合を示す。図4の(F)は、磁性シート105の中心点が、X方向
に−ΔXだけずれ、Y方向に+ΔYだけずれている場合を示す。
図4の(C)〜(F)に示す積層状態における共振周波数のずれは、図4(B)に示す積層状態における共振周波数のずれに比べて大きいことが予想される。そこで、本願発明者は、面積カバー率(Sb/Sa)[%]と、目標共振周波数(13.56MHz)からの偏差D3[%]との関係を測定した。その測定結果を図5の(A)〜(D)に示す。なお、実施形態1では、アンテナ部101の中心点と磁性シート105の中心点とのずれが0である状態における共振周波数が目標共振周波数(13.56MHz)となるように調整してから、当該目標共振周波数からの偏差D3[%]を測定した。
図5の(A)〜(D)において、横軸は、面積カバー率(Sb/Sa)[%]を示す。縦軸は、目標共振周波数(13.56MHz)からの偏差D3[%]を示す。
ここで、面積カバー率(Sb/Sa)[%]とは、アンテナ部101のアンテナ領域(LX×LY)の面積Saに対する磁性シート105の面積Sbの比率(Sb/Sa)を示す。磁性シート105の面積Sbとアンテナ領域(LX×LY)の面積Saとが一致している場合、面積カバー率(Sb/Sa)[%]は100%である。磁性シート105の面積Sbがアンテナ領域(LX×LY)の面積Saよりも大きい場合、面積カバー率(Sb/Sa)[%]は100%よりも大きくなる。磁性シート105の面積Sbがアンテナ領域(LX×LY)の面積Saよりも小さい場合、面積カバー率(Sb/Sa)[%]は100%よりも小さくなる。
図5の(A)に示すグラフは、図4の(C)に示す方向(右下方向)に磁性シート105をずらした場合における測定結果を示す。
図5の(B)に示すグラフは、図4の(D)に示す方向(右上方向)に磁性シート105をずらした場合における測定結果を示す。
図5の(C)に示すグラフは、図4の(E)に示す方向(左下方向)に磁性シート105をずらした場合における測定結果を示す。
図5の(D)に示すグラフは、図4の(F)に示す方向(左上方向)に磁性シート105をずらした場合における測定結果を示す。
アンテナ部101に含まれるアンテナパターンのインダクタンスの値と、測定に使用した磁性シートの種類との関係の一例は、図13に示すとおりである。
図5の(A)に示すグラフは、アンテナ部101に含まれるアンテナパターンのインダクタンスの値が1.02μHであり、磁性シートAが磁性シート105として用いられた場合における測定結果を示す。
図5の(B)に示すグラフは、アンテナ部101に含まれるアンテナパターンのインダクタンスの値が1.52μHであり、磁性シートAが磁性シート105として用いられた場合における測定結果を示す。
図5の(C)に示すグラフは、アンテナ部101に含まれるアンテナパターンのインダクタンスの値が1.02μHであり、磁性シートBが磁性シート105として用いられた場合における測定結果を示す。
図5の(D)に示すグラフは、アンテナ部101に含まれるアンテナパターンのインダクタンスの値が1.52μHであり、磁性シートBが磁性シート105として用いられた場合における測定結果を示す。
図5の(A)〜(D)に示すグラフを見れば理解できるように、面積カバー率(Sb/Sa)[%]が低下すれば、共振周波数(13.56MHz)からの偏差[%]は上昇する。言い換えれば、面積カバー率(Sb/Sa)[%]が低下すれば、共振周波数(13.56MHz)は高周波方向にシフトする。
上述したように、非接触IC装置100を構成する場合は、13.56MHzからの偏差の範囲を−4.130%〜+6.932%の範囲に収まるように構成することが望ましい。そこで、偏差D1(図11参照)と、偏差D2(図12参照)とに基づき、目標共振周波数(13.56MHz)からの偏差の余裕値を計算すると、例えば、図14に示すとおりになる。目標共振周波数(13.56MHz)からの偏差の余裕値は、目標共振周波数(13.56MHz)からの偏差D1−目標共振周波数(13.56MHz)からの偏差D2によって計算される。
図14に示すように、目標共振周波数(13.56MHz)からの偏差D3の余裕値の範囲は、例えば、−1.720%〜+4.334%となる。したがって、面積カバー率(Sb/Sa)[%]を変化させる場合は、目標共振周波数(13.56MHz)からの偏差D3が−1.720%〜+4.334%の範囲に収まるように構成することが望ましい。
図14に示す計算結果と、図5の(A)から(D)に示す測定結果とに基づいて、目標共振周波数(13.56MHz)からの偏差D3が−1.720%〜+4.334%の範囲に収まるように面積カバー率(Sb/Sa)[%]を決定する。その結果、面積カバー率(Sb/Sa)[%]は、90%以上にするのが望ましいことが理解できる。
このように、非接触IC装置100を電子機器200に組み込む場合は、面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるようにアンテナ部101と磁性シート105との配置を決定することが望ましい。例えば、電子機器200を動かすことによって、アンテナ部101と磁性シート105とがずれたとしても、面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%未満にならないようにアンテナ部101と磁性シート105との配置を決定するのが望ましい。
このように、アンテナ部101と磁性シート105とを配置すれば、アンテナ部101と磁性シート105とがずれた場合であっても、非接触IC装置100の共振周波数のずれを抑えることができ、通信距離の低下を抑えることができる。
なお、アンテナ部101に含まれるアンテナパターンは、面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるように構成できれば、どのような形状であってもよい。例えば、アンテナ部101に含まれるアンテナパターンは丸形であってよい。或いは、アンテナ部101に含まれるアンテナパターンはその一部が他の部分と異なる形状であってもよい。
次に、図6を参照し、非接触IC装置100が設置された電子機器200の第1の例及び第2の例を説明するための図である。
図6の(A)〜(C)は、非接触IC装置100が設置された電子機器200の第1の例を説明するための図である。
図6の(A)は、電子機器200を正面から見た図の一例である。図6の(A)に示すように、非接触IC装置100は、例えば、点線で囲まれた部分に内蔵される。非接触IC装置100は、例えば、電子機器200の一側面に通信感度を持たせるように内蔵される。
図6の(B)は、非接触IC装置100が設置された部分の一例である。図6の(B)の点線は、図6の(A)の点線に相当する。
図6の(C)は、非接触IC装置100が設置された部分を左手方向から見た斜視図である。図6の(B)及び(C)において、部材601は、電子機器200の外装部材であり、電子機器200の内側方向に平面形状部分を有する。非接触IC装置100は、例えば、部材601の平面形状部分に取り付けられる。部材601は、例えば、樹脂によって構成してもよい。
図6の(A)〜(C)では、面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるように、アンテナ部101と磁性シート105とが配置される。面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるように配置すれば、非接触IC装置100の共振周波数のずれを抑えることができ、通信距離の低下を抑えることができる。
図6の(D)〜(F)は、非接触IC装置100が設置された電子機器200の第2の例を説明するための図である。
図6の(D)は、電子機器200を正面から見た図の一例である。図6の(D)に示すように、非接触IC装置100は、例えば、点線で囲まれた部分に内蔵される。非接触IC装置100は、例えば、電子機器200の一側面に通信感度を持たせるように内蔵される。
図6の(E)は、非接触IC装置100が設置された部分の一例である。図6の(E)の点線は、図6の(D)の点線に相当する。図6の(F)は、非接触IC装置100が設置された部分を右手方向から見た斜視図である。図6の(E)及び(F)において、部材602は、電子機器200の内部に設置された保持部材であり、電子機器200の外側方向に平面形状部分を有する。
非接触IC装置100は、例えば、部材602の平面形状部分に取り付けられる。部材602は、例えば、樹脂又は金属によって構成してもよい。部材602は、例えば、電子機器200の構造を支えるフレームであってもよい。
図6の(D)〜(F)では、面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるように、アンテナ部101と磁性シート105とが配置される。面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるように配置すれば、非接触IC装置100の共振周波数のずれを抑えることができ、通信距離の低下を抑えることができる。
次に、図7を参照し、非接触IC装置100が設置された電子機器200の第3の例及び第4の例を説明する。
図7の(A)〜(C)は、非接触IC装置100が設置された電子機器200の第3の例を説明するための図である。
図7の(A)は、電子機器200を正面から見た図の一例である。図7の(A)に示すように、非接触IC装置100は、例えば、点線で囲まれた部分に内蔵される。非接触IC装置100は、例えば、電子機器200の一側面に通信感度を持たせるように内蔵される。
図7の(B)は、非接触IC装置100が設置された部分の一例である。図7の(B)の点線は、図7の(A)の点線に相当する。
図7の(C)は、非接触IC装置100が設置された部分を左手方向から見た斜視図である。
図7の(B)及び(C)において、部材701は、電子機器200の外装部材であり、電子機器200の内側方向に凹形状部分を有する。非接触IC装置100は、例えば、部材701が有する凹形状部分に納まるように取り付けられる。部材701は、例えば、樹脂によって構成してもよい。
図7の(A)〜(C)では、部材701が有する凹形状部分の形状によって、アンテナ部101と磁性シート105との相対的な位置を規制するように構成されている。面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるように規制すれば、非接触IC装置100の共振周波数のずれを抑えることができ、通信距離の低下を抑えることができる。
ただし、アンテナ部101と磁性シート105との相対的な位置は、部材701が有する凹形状部分の形状のみによって面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるように規制することもできるが、これに限るものではない。例えば、アンテナ部101と磁性シート105との相対的な位置は、部材701が有する凹形状部分の形状と、キャパシタ103、非接触IC102又はその他の部品とによって、面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるように規制してもよい。
なお、部材701が有する凹形状部分の深さ方向の長さは、例えば、非接触IC装置100の高さの最高値以上にすることができる。部材701が有する凹形状部分の深さは、例えば、基板104の厚さと、アンテナ部101の厚さと、磁性シート105の厚さとの合計値以上にすることができる。
図7の(D)〜(F)は、非接触IC装置100が設置された電子機器200の第4の例を説明するための図である。
図7の(D)は、電子機器200を正面から見た図の一例である。図7の(D)に示すように、非接触IC装置100は、例えば、点線で囲まれた部分に内蔵される。非接触IC装置100は、例えば、電子機器200の一側面に通信感度を持たせるように内蔵される。
図7の(E)は、非接触IC装置100が設置された部分の一例である。図7の(E)の点線は、図7の(D)の点線に相当する。
図7の(F)は、非接触IC装置100が設置された部分を右手方向から見た斜視図である。
図7の(E)及び(F)において、部材702は、電子機器200の内部に設置された保持部材であり、電子機器200の外側方向に凹形状部分を有する。非接触IC装置100は、例えば、部材702が有する凹形状部分に納まるように取り付けられる。部材702は、例えば、樹脂又は金属によって構成してもよい。部材702は、例えば、電子機器200の構造を支えるフレームであってもよい。
図7の(D)〜(F)では、部材702が有する凹形状部分の形状によって、アンテナ部101と磁性シート105との相対的な位置を規制するように構成されている。面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるように規制すれば、非接触IC装置100の共振周波数のずれを抑えることができ、通信距離の低下を抑えることができる。
ただし、アンテナ部101と磁性シート105との相対的な位置は、部材702が有する凹形状部分の形状のみによって面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるように規制することもできるが、これに限るものではない。例えば、アンテナ部101と磁性シート105との相対的な位置は、部材702が有する凹形状部分の形状と、キャパシタ103、非接触IC102又はその他の部品とによって、面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるように規制してもよい。
なお、部材702が有する凹形状部分の深さ方向の長さは、例えば、非接触IC装置100の高さの最高値以上にすることができる。部材702が有する凹形状部分の深さは、例えば、基板104の厚さと、アンテナ部101の厚さと、磁性シート105の厚さとの合計値以上にすることができる。
次に、図8を参照し、非接触IC装置100が設置された電子機器200の第5の例及び第6の例を説明する。
図8の(A)〜(C)は、非接触IC装置100が設置された電子機器200の第5の例を説明するための図である。
図8の(A)は、電子機器200を正面から見た図の一例である。図8の(A)に示すように、非接触IC装置100は、例えば、点線で囲まれた部分に内蔵される。非接触IC装置100は、例えば、電子機器200の一側面に通信感度を持たせるように内蔵される。
図8の(B)は、非接触IC装置100が設置された部分の一例である。図8の(B)の点線は、図8の(A)の点線に相当する。
図8の(C)は、非接触IC装置100が設置された部分を左手方向から見た斜視図である。
図8の(B)及び(C)において、部材801は、電子機器200の外装部材であり、電子機器200の内側方向に凸形状部分を有する。非接触IC装置100は、例えば、部材801が有する凸形状部分に取り付けられる。部材801は、例えば、樹脂によって構成してもよい。
図8の(A)〜(C)では、部材801が有する凸形状部分の形状によって、アンテナ部101と磁性シート105との相対的な位置を規制するように構成されている。面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるように規制すれば、非接触IC装置100の共振周波数のずれを抑えることができ、通信距離の低下を抑えることができる。
ただし、アンテナ部101と磁性シート105との相対的な位置は、部材801が有する凸形状部分の形状のみによって面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるように規制することもできるが、これに限るものではない。例えば、アンテナ部101と磁性シート105との相対的な位置は、部材801が有する凸形状部分の形状と、キャパシタ103、非接触IC102又はその他の部品とによって、面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるように規制してもよい。
なお、部材801が有する凸形状部分の深さ方向の長さは、例えば、非接触IC装置100の高さの最高値以上にすることができる。部材801が有する凸形状部分の深さは、例えば、基板104の厚さと、アンテナ部101の厚さと、磁性シート105の厚さとの合計値以上にすることができる。
図8の(D)〜(F)は、非接触IC装置100が設置された電子機器200の第6の例を説明するための図である。
図8の(D)は、電子機器200を正面から見た図の一例である。図8の(D)に示すように、非接触IC装置100は、例えば、点線で囲まれた部分に内蔵される。非接触IC装置100は、例えば、電子機器200の一側面に通信感度を持たせるように内蔵される。
図8の(E)は、非接触IC装置100が設置された部分の一例である。図8の(E)の点線は、図8の(D)の点線に相当する。
図8の(F)は、非接触IC装置100が設置された部分を右手方向から見た斜視図である。
図8の(E)及び(F)において、部材802は、電子機器200の内部に設置された保持部材であり、電子機器200の外側方向に凸形状部分を有する。非接触IC装置100は、例えば、部材802が有する凸形状部分に取り付けられる。部材802は、例えば、樹脂又は金属によって構成してもよい。部材802は、例えば、電子機器200の構造を支えるフレームであってもよい。
図8の(D)〜(F)では、部材802が有する凸形状部分の形状によって、アンテナ部101と磁性シート105との相対的な位置を規制するように構成されている。面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるように規制すれば、非接触IC装置100の共振周波数のずれを抑えることができ、通信距離の低下を抑えることができる。
ただし、アンテナ部101と磁性シート105との相対的な位置は、部材802が有する凸形状部分の形状のみによって面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるように規制することもできるが、これに限るものではない。例えば、アンテナ部101と磁性シート105との相対的な位置は、部材802が有する凸形状部分の形状と、キャパシタ103、非接触IC102又はその他の部品とによって、面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるように規制してもよい。
なお、部材802が有する凸形状部分の深さ方向の長さは、例えば、非接触IC装置100の高さの最高値以上にすることができる。部材802が有する凸形状部分の深さは、例えば、基板104の厚さと、アンテナ部101の厚さと、磁性シート105の厚さとの合計値以上にすることができる。
次に、図9を参照し、非接触IC装置100が設置された電子機器200の第7の例及び第8の例を説明する。
図9の(A)〜(C)は、非接触IC装置100が設置された電子機器200の第7の例を説明するための図である。
図9の(A)は、電子機器200を正面から見た図の一例である。図9の(A)に示すように、非接触IC装置100は、例えば、点線で囲まれた部分に内蔵される。非接触IC装置100は、例えば、電子機器200の一側面に通信感度を持たせるように内蔵される。
図9の(B)は、非接触IC装置100が設置された部分の一例である。図9の(B)の点線は、図9の(A)の点線に相当する。
図9の(C)は、非接触IC装置100が設置された部分を左手方向から見た斜視図である。
図9の(B)及び(C)において、部材901は、電子機器200の外装部材であり、電子機器200の内側方向に一つ以上の凸形状部材を有する。基板104は、例えば、部材901が有する一つ以上の凸形状部材と嵌合するための複数の開口部を有するように構成される。磁性シート105も、例えば、部材901が有する一つ以上の凸形状部材と嵌合するための複数の開口部を有するように構成される。基板104に設けられる複数の開口部は、アンテナパターン等に影響を与えない部分に設けることができる。部材901は、例えば、樹脂によって構成してもよい。
図9の(A)〜(C)では、部材901が有する一つ以上の凸形状部材によって、アンテナ部101と磁性シート105との相対的な位置を規制するように構成されている。面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるように規制すれば、非接触IC装置100の共振周波数のずれを抑えることができ、通信距離の低下を抑えることができる。
なお、部材901が有する一つ以上の凸形状部材の高さは、例えば、非接触IC装置100の高さの最高値以上にすることができる。部材901が有する一つ以上の凸形状部材の高さは、例えば、基板104の厚さと、アンテナ部101の厚さと、磁性シート105の厚さとの合計値以上にすることができる。
図9の(D)〜(F)は、非接触IC装置100が設置された電子機器200の第8の例を説明するための図である。
図9の(D)は、電子機器200を正面から見た図の一例である。図9の(D)に示すように、非接触IC装置100は、例えば、点線で囲まれた部分に内蔵される。非接触IC装置100は、例えば、電子機器200の一側面に通信感度を持たせるように内蔵される。
図9の(E)は、非接触IC装置100が設置された部分の一例である。図9の(E)の点線は、図9の(D)の点線に相当する。
図9の(F)は、非接触IC装置100が設置された部分を右手方向から見た斜視図である。
図9の(E)及び(F)において、部材902は、電子機器200の内部に設置された保持部材であり、電子機器200の外側方向に一つ以上の凸形状部材を有する。基板104は、例えば、部材902が有する一つ以上の凸形状部材と嵌合するための複数の開口部を有する。磁性シート105も、例えば、部材902が有する一つ以上の凸形状部材と嵌合するための複数の開口部を有する。
基板104が有する複数の開口部は、アンテナパターン等に影響を与えない部分に設けることができる。部材902は、例えば、樹脂又は金属によって構成してもよい。部材902は、例えば、電子機器200の構造を支えるフレームであってもよい。
図9の(D)〜(F)では、部材902が有する一つ以上の凸形状部材によって、アンテナ部101と磁性シート105との相対的な位置を規制するように構成されている。面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるように規制すれば、非接触IC装置100の共振周波数のずれを抑えることができ、通信距離の低下を抑えることができる。
なお、部材902が有する一つ以上の凸形状部材の高さは、例えば、非接触IC装置100の高さの最高値以上にすることができる。部材902が有する一つ以上の凸形状部材の高さは、例えば、基板104の厚さと、アンテナ部101の厚さと、磁性シート105の厚さとの合計値以上にすることができる。
次に、図10を参照し、実施形態1における非接触IC装置100の第2の例を説明する。
図1に示す非接触IC装置100の第1の例では、同一の基板104上に非接触IC102とアンテナ部101とに配置した例を説明した。しかしながら、非接触IC装置100の構成は、第1の例に示す構成に限るものではない。例えば、図10に示すように構成することも可能である。
図10の(A)は、非接触IC装置100の上面図である。図10の(B)は、非接触IC装置100の断面図である。
図10の(A)及び(B)に示す非接触IC装置100は、アンテナ部1001と、非接触IC1002と、キャパシタ1003と、第1の基板1004と、第2の基板1005と、コネクタ1006と、磁性シート1007とを有する。
実施形態1では、磁性シート1007、アンテナ部1001と、第2の基板1005とが積層される。例えば、実施形態1では、第2の基板1005上にアンテナ部1001が配置され、第2の基板1005及びアンテナ部1001上に磁性シート1007が配置される。言い換えれば、実施形態1では、第2の基板1005と磁性シート1007との間にアンテナ部1001が配置される。
アンテナ部1001は、アンテナ部101と同様に、例えば、複数ターンのスパイラル構造を有するアンテナパターンを有する。
非接触IC1002は、非接触IC102と同様に、非接触IC(Integrated Circuit)として動作するデバイスである。非接触IC1002は、アンテナ部1001と2つのアンテナ端子を介して接続されている。非接触IC1002は、例えば、HF(High Frequency)帯の範囲内の周波数の無線通信を制御するためのデバイスとして動作する。非接触IC装置100は、例えば、NFC(Near Field Communication)規格に基づいた無線通信を制御するためのデバイスとして動作する。
キャパシタ1003は、共振周波数を調整するための外付けキャパシタである。なお、実施形態1では、キャパシタ1003が2つのキャパシタから構成される場合を説明するが、キャパシタ1003は、1つのキャパシタまたは3つ以上のキャパシタから構成してもよい。
第1の基板1004は、非接触IC1002、キャパシタ1003及びコネクタ1006が配置された基板である。第1の基板1004は、リジッドまたはフレキシブルのどちらでもよい。
第2の基板1005は、アンテナ部1001及び磁性シート1007が配置された基板である。第2の基板1005は、リジッドまたはフレキシブルのどちらでもよい。第1の基板1004の非接触IC1002と第2の基板1005のアンテナ部1001とは、コネクタ1006を介して接続される。
磁性シート1007は、磁性シート105と同様に、非接触IC装置100の近傍にある金属体の影響を低減するための磁性部材である。磁性シート1007は、第2の基板1005及びアンテナ部1001上に配置される。磁性シート1007は、両面テープなどによって第2の基板1005上に貼付してもよい。或いは、磁性シート1007は、他の部品を用いて第2の基板1005上に付勢してもよい。
実施形態1では、アンテナ部1001のアンテナ領域は、アンテナ部101のアンテナ領域と同様に定義される。従って、アンテナ部1001のアンテナ領域の長さは「LX」であり、アンテナ部1001のアンテナ領域の奥行きは「LY」である。アンテナ部1001のアンテナ領域の面積は、LX×LYによって計算される。
非接触IC装置100が図10に示すように構成された場合であっても、面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるようにアンテナ部1001と磁性シート1007との配置を決定することが望ましい。ここで、面積カバー率(Sb/Sa)[%]とは、アンテナ部1001のアンテナ領域(LX×LY)の面積Saに対する磁性シート1007の面積Sbの比率(Sb/Sa)を示す。
例えば、電子機器200を動かすことによって、アンテナ部1001と磁性シート1007とがずれたとしても、面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%未満にならないようにアンテナ部1001と磁性シート1007との配置を決定するのが望ましい。このようにアンテナ部1001と磁性シート1007とを配置すれば、アンテナ部1001と磁性シート1007とがずれた場合であっても、非接触IC装置100の共振周波数のずれを抑えることができ、通信距離の低下を抑えることができる。
なお、アンテナ部1001に含まれるアンテナパターンは、面積カバー率(Sb/Sa)[%]が90%以上になるように構成できれば、どのような形状であってもよい。例えば、アンテナ部1001に含まれるアンテナパターンは丸形であってよい。或いは、アンテナ部1001に含まれるアンテナパターンはその一部が他の部分と異なる形状であってもよい。
図10に示す非接触IC装置100も、図1に示す非接触IC装置100と同様に、電子機器200に設置することができる(図6〜図9参照)。ただし、図10に示す非接触IC装置100を図9に示すように電子機器200に設置する場合、第2の基板1005は、例えば、部材902が有する一つ以上の凸形状部材と嵌合するための複数の開口部を有する。この場合、磁性シート1007も、例えば、部材902が有する一つ以上の凸形状部材と嵌合するための複数の開口部を有する。第2の基板1005が有する複数の開口部は、アンテナパターン等に影響を与えない部分に設けることができる。
以上説明したように、実施形態1では、アンテナ部101と磁性シート105とを組み合わせて用いる場合に、非接触IC装置100の共振数周波数のずれを低減し、通信距離の低下を抑えることができる。また、アンテナ部1001と磁性シート1007とを組み合わせて用いる場合に、非接触IC装置100の共振数周波数のずれを低減し、通信距離の低下を抑えることができる。
なお、実施形態1では、目標共振周波数が13.56MHzである場合を説明したが、目標共振周波数は13.56MHz以外の所定の共振周波数に変更してもよい。目標共振周波数が13.56MHz以外の所定の共振周波数に変更される場合は、目標共振周波数を所定の共振周波数に変更して偏差D1、D2及びD3を計算し、面積カバー率(Sb/Sa)[%]を決定すればよい。
[実施形態2]
実施形態1で説明した様々な機能、処理及び方法は、パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、CPU(Central Processing Unit)などがプログラムを用いて実現することもできる。以下、実施形態2では、パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、CPUなどを「コンピュータX」と呼ぶ。また、実施形態2では、コンピュータXを制御するためのプログラムであって、実施形態1で説明した様々な機能、処理及び方法を実現するためのプログラムを「プログラムY」と呼ぶ。
実施形態1で説明した様々な機能、処理及び方法は、コンピュータXがプログラムYを実行することによって実現される。この場合において、プログラムYは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体を介してコンピュータXに供給される。実施形態2におけるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、ハードディスク装置、光ディスク、CD−ROM、CD−R、メモリカード、ROM、RAMなどの少なくとも一つを含む。実施形態2におけるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、non−transitory(非一時的)な記憶媒体である。
100 非接触IC装置(無線通信装置)
101 アンテナ部
102 非接触IC
103 キャパシタ
104 キャパシタ
105 基板
106 磁性シート
200 電子機器

Claims (8)

  1. 複数ターンのアンテナパターンを有するアンテナ手段と、
    前記アンテナ手段の上に配置された磁性部材と、
    非接触ICと
    を有し、
    前記アンテナパターンの最外周を含むアンテナ領域の面積と前記磁性部材の面積との比率が90%以上であり、
    所定の共振周波数からの偏差が−1.720%〜+4.334%の範囲内であることを特徴とする非接触IC装置。
  2. 複数ターンのアンテナパターンを有するアンテナ手段と、
    前記アンテナ手段の上に配置された磁性部材と、
    非接触ICと
    を有し、
    前記アンテナパターンの最外周を含むアンテナ領域の面積と前記磁性部材の面積との比率が90%以上であり、
    所定の共振周波数からの偏差が−1.720%〜+4.334%の範囲内であることを特徴とする無線通信装置。
  3. 前記アンテナ手段、前記磁性部材及び前記非接触ICが設置される凹形状部分を有する部材をさらに有し、
    前記凹形状部分は、前記アンテナ手段と前記磁性部材との位置を規制するように構成されていることを特徴とする請求項2に記載の無線通信装置。
  4. 前記凹形状部分を有する部材は、前記無線通信装置の外装部材、前記無線通信装置の内部に設けられた保持部材のいずれかに設けられることを特徴とする請求項3に記載の無線通信装置。
  5. 前記アンテナ手段、前記磁性部材及び前記非接触ICが設置される凸形状部分を有する部材をさらに有し、
    前記凸形状部分は、前記アンテナ手段と前記磁性部材との位置を規制するように構成されていることを特徴とする請求項2に記載の無線通信装置。
  6. 前記凸形状部分を有する部材は、前記無線通信装置の外装部材、前記無線通信装置の内部に設けられた保持部材のいずれかに設けられることを特徴とする請求項5に記載の無線通信装置。
  7. 前記アンテナ手段が配置される基板が有する一つ以上の開口部と嵌合される1つ以上の部材をさらに有し、
    前記1つ以上の部材は、前記アンテナ手段と前記磁性部材との位置を規制するように構成されていることを特徴とする請求項2に記載の無線通信装置。
  8. 前記1つ以上の部材は、前記無線通信装置の外装部材、前記無線通信装置の内部に設けられた保持部材のいずれかに設けられることを特徴とする請求項7に記載の無線通信装置。
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