JP2016162369A - 通信媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナに対する電磁結合用のコイルの位置の精度を高めることのできる通信媒体を提供する。【解決手段】ＩＣカード１０の備えるＩＣモジュール２０は、通信端子を有した非接触通信部を備えるＩＣチップ２２と、通信端子に接続された結合コイル２４とを備える。ＩＣカード１０の備えるカード基体３０は、アンテナとして機能するアンテナ部を含む大径コイル３１と、結合コイル２４と電磁結合可能な位置に配置された小径コイル３２とを備える。大径コイル３１と小径コイル３２とは、ひとつながりの被覆導線から形成され、大径コイル３１の一部と、小径コイル３２の少なくとも一部とは、これらのコイル間における被覆導線の被覆同士の接合によって一体化されている。【選択図】図１

Description

本発明は、２つのコイルを備え、これらコイルの電磁結合を利用して外部機器と通信を行う通信媒体に関する。

外部機器と通信を行う通信媒体の一例として、ＩＣカードが知られている。ＩＣカードの一種である複合型のＩＣカードは、例えば特許文献１に記載のように、非接触型の通信を行うためのインターフェースと接触型の通信を行うためのインターフェースとを併せ持つ１つのＩＣチップを搭載している。

こうした複合型のＩＣカードの一例は、例えば特許文献２に記載のように、ＩＣチップの有する非接触通信用の端子とＩＣカードに組み込まれたアンテナとの電気的な接続の信頼性を高めるために、ＩＣカードが備える２つのコイルによる電磁結合を利用して通信を行っている。

具体的には、特許文献２に記載のＩＣカードは、カード基体と、カード基体に組み付けられたＩＣモジュールとを備えている。ＩＣモジュールの有するモジュール基板には、ＩＣチップが実装され、さらに、ＩＣチップの有する接触通信用の端子に接続された外部端子と、ＩＣチップの有する非接触通信用の端子に接続された第１結合コイルとが実装されている。そして、カード基体には、アンテナコイルと、アンテナコイルに接続された第２結合コイルとが配されている。ＩＣカードにおいて、ＩＣモジュールの備える第１結合コイルと、カード基体の備える第２結合コイルとは、互いに電磁結合が可能な位置に配置され、ＩＣカードの表面には、ＩＣモジュールの有する外部端子が露出される。

こうした構成を有するＩＣカードでは、第１結合コイルと第２結合コイルとが電磁結合することによって、ＩＣチップと外部機器との非接触通信が第１結合コイル、第２結合コイル、および、アンテナコイルを通じて可能になる。また、ＩＣチップの有する外部端子と、外部機器の有する接続端子とが接触することを通じて、ＩＣチップと外部機器との接触通信が可能になる。

特開２００９−１４１４６１号公報 特許第３８００７６６号

ところで、アンテナコイルと第２結合コイルとは、例えば、金属薄膜から形成された薄膜パターンから構成される。詳細には、まず、カード基体に含まれる基板の表裏に金属薄膜が形成され、金属薄膜がエッチングされることによって、基板の表裏に薄膜パターンが形成される。次に、基板の表に形成された薄膜パターンと、基板の裏に形成された薄膜パターンとが、基板に形成された貫通孔内で導通するように、これらの薄膜パターンが加圧される。しかしながら、アンテナコイルと第２結合コイルとの形成にエッチング工程を要することは、ＩＣカードの製造コストの増大を招き、また、薄膜パターンからなるこれらのコイルに対して加圧が行われることは、これらのコイルの導通状態の信頼性の低下を招く。

これに対し、アンテナコイルと第２結合コイルとを被覆導線から形成することが提案されている。詳細には、被覆導線が治具によって巻き回されることによってアンテナコイルと第２結合コイルとが形成され、これらのコイルが樹脂で封止されることによってカード基体が形成される。こうした構成によれば、上述のような、金属薄膜からアンテナコイルと第２結合コイルとが形成されることに起因した課題は生じない。しかしながら、被覆導線からこれらのコイルが形成される構成では、所定のコイル状に形成されたアンテナコイルと第２結合コイルとが樹脂で挟み込まれてカード状に成形される際に、アンテナコイルに対する第２結合コイルの位置のずれが生じやすい。予め設定されたアンテナコイルと第２結合コイルとの位置関係にずれが生じると、これらのコイルを構成する導線の線間容量が変化して、ＩＣカードにおける共振周波数等の電気的特性が変化してしまう。

なお、通信媒体が、カード状とは異なる形状を有する場合であっても、アンテナコイルと第２結合コイルとが、これらを封止する基体に組み込まれる際には、上記実情が概ね共通している。
本発明は、アンテナに対する電磁結合用のコイルの位置の精度を高めることのできる通信媒体を提供することを目的とする。

上記課題を解決する通信媒体は、ＩＣモジュールと、前記ＩＣモジュールが組み付けられた基体とを備える通信媒体であって、前記ＩＣモジュールは、通信端子を有した非接触通信部を備えるＩＣチップと、前記通信端子に接続された結合コイルと、を備え、前記基体は、アンテナとして機能するアンテナ部を含む大径コイルと、前記結合コイルと電磁結合可能な位置に配置された小径コイルと、を備え、前記大径コイルと前記小径コイルとは、ひとつながりの被覆導線から形成され、前記大径コイルの一部と、前記小径コイルの少なくとも一部とは、これらのコイル間における前記被覆導線の被覆同士の接合によって一体化されている。

上記構成によれば、小径コイルの少なくとも一部は、大径コイルと一体化されているため、小径コイルの有する環が、大径コイルの有する環から離れている構成と比較して、大径コイルと小径コイルとが組み込まれて基体が形成される際に、大径コイルに対する小径コイルの相対的な位置にずれが生じることが抑えられる。その結果、アンテナに対する電磁結合用のコイルの位置の精度を高めることができる。

上記構成において、前記被覆導線は、巻き方向を転換する転換位置を含み、かつ、仮想的に区画される複数の導線部から構成され、前記大径コイルは、第１方向に巻かれた第１の前記導線部から構成された前記アンテナ部と、前記第１方向に巻かれた第２の前記導線部と、前記第１方向とは反対の方向である第２方向に巻かれた第３の前記導線部とから構成されて、前記第２の導線部と前記第３の導線部との間に容量を形成するコンデンサ部と、を含むことが好ましい。

上記構成によれば、被覆導線の利用によって、小径コイルとアンテナ部とを含む回路に容量が付加されるため、簡易な構成で上記回路に容量を付加することができる。従来、アンテナが被覆導線から形成されている場合、通信媒体における共振周波数等の電気的特性の調整を目的として、アンテナを含む回路に容量を付加するためには、被覆導線とは別体の独立したコンデンサをアンテナに接続することが必要であり、こうした構成は、通信媒体の製造工程の複雑化や製造コストの増加を招いていた。これに対し、上記構成によれば、アンテナを含む回路への容量の付加に起因した製造工程の複雑化や製造コストの増加が抑えられる。

また、コンデンサ部は、巻き方向が互いに反対となる導線部を含むため、周囲の磁界の変化によって上記導線部の各々に生じる起電力は、互いに打ち消し合う。したがって、コンデンサ部の存在が上記回路のインダクタンスに与える影響は小さいため、被覆導線を利用して容量を付加する構成であっても、インダクタンスの調整に要する負荷が増大することが抑えられる。

上記構成において、前記小径コイルは、前記第１方向に巻かれていることが好ましい。
上記構成によれば、アンテナ部における被覆導線の巻き方向と小径コイルにおける被覆導線の巻き方向とが一致しているため、アンテナ部によって生じる磁界と小径コイルによって生じる磁界とが打ち消し合うことが抑えられる。したがって、信号の送受信を効率よく行うことができる。

上記構成において、前記被覆導線の両端部は、前記大径コイルに含まれていることが好ましい。
上記構成によれば、大径コイルと小径コイルとからなるコイル部材は、大径コイルから巻き始められ、小径コイルが形成された後、大径コイルにて巻き終えられる。こうした構成によれば、上記コイル部材の形成が容易である。また、コンデンサ部の形成のためには、大径コイルの形成の途中で被覆導線の巻き方向を変える必要があるが、上記構成によれば、被覆導線の巻き方向の転換位置の設定も容易である。

上記構成において、前記両端部は、前記コンデンサ部に含まれ、前記両端部における一方の端部の巻き方向は、前記第１方向であり、前記両端部における他方の端部の巻き方向は、前記第２方向であることが好ましい。

上記構成によれば、被覆導線の２つの端部の巻き方向が変えられて、被覆導線の両端部を含む部分にコンデンサ部が形成されている。こうした構成によれば、大径コイルの中間部分にコンデンサ部が形成される構成と比較して、大径コイルにおける被覆導線の巻き方が複雑化することが抑えられ、被覆導線の巻き方向の転換位置の設定も容易である。

上記構成では、前記大径コイルにおいて、前記小径コイルの有する２つの端部の一方と繋がる部分の巻き方向は、前記第１方向であり、前記２つの端部の他方と繋がる部分の巻き方向は、前記第２方向であることが好ましい。

上記構成によれば、大径コイルと小径コイルとの境界部分にて、被覆導線の巻き方向が転換されている。こうした構成によれば、被覆導線の巻き方向の転換が容易であり、被覆導線の巻き方が複雑化することが抑えられる。

上記構成において、前記被覆導線の有する２つの端部の一方の巻き方向は、前記第１方向であり、前記２つの端部の他方の巻き方向は、前記第２方向であり、前記２つの端部は、前記２つの端部における被覆同士の接合によって一体化されて、前記大径コイルから引き出されていてもよい。

上記構成によれば、大径コイルから引き出された部分にて、コンデンサが形成され、引き出された部分の長さを調整することによって、小径コイルとアンテナ部とを含む閉回路に付加される容量の大きさを調整することができる。したがって、通信媒体の電気的特性を容易に微調整することができる。

上記構成において、前記小径コイルの外形は、矩形形状を有し、当該矩形の一辺以上の部分が、前記大径コイルと一体化されていてもよい。
上記構成によれば、小径コイルにて矩形の一辺よりも少ない部分が大径コイルと一体化されている構成と比較して、組み付けの際に大径コイルに対する小径コイルの相対的な位置にずれが生じることが的確に抑えられる。

上記構成において、前記小径コイルの外形は、円形状、楕円形状、および、矩形とは異なる多角形状のいずれかの形状を有し、前記小径コイルが有する環の半分以上の部分が、前記大径コイルと一体化されていてもよい。

上記構成によれば、小径コイルが有する環の半分よりも少ない部分が大径コイルと一体化されている構成と比較して、組み付けの際に大径コイルに対する小径コイルの相対的な位置にずれが生じることが的確に抑えられる。

上記構成において、前記大径コイルは、多段巻きコイルであって、前記第１方向および前記第２方向と直交する断面において、前記第３の導線部に含まれる導線の各々は、前記第２の導線部に含まれる１以上の導線と隣接することが好ましい。

上記構成によれば、第２方向に巻かれた導線部に含まれる導線が、第１方向に巻かれた導線部に含まれる導線と隣接するように導線を配置する場合であっても、平巻きコイルにて同様の構成を実現する場合と比較して、大径コイルの形成が容易である。しかも、上記構成では、第２方向に巻かれた導線部に含まれる導線の各々は、第１方向に巻かれた導線部に含まれる１以上の導線と隣接するため、これらの導線間に形成される静電容量、すなわち、アンテナを含む回路に付加される容量を大きく確保しやすい。

本発明によれば、アンテナに対する電磁結合用のコイルの位置の精度を高めることができる。

通信媒体の一実施形態であるＩＣカードの全体構成を分解して示す分解斜視図である。 ＩＣカードにおけるＩＣモジュールの構成を示す斜視図である。 ＩＣカードにおけるコイル部材の構成を示す平面図である。 ＩＣカードにおけるコイル部材の形成される過程を示す図であって、被覆導線によって大径コイルの一部が形成された状態を示す図である。 ＩＣカードにおけるコイル部材の形成される過程を示す図であって、被覆導線によって小径コイルが形成された状態を示す図である。 ＩＣカードにおけるコイル部材の形成される過程を示す図であって、被覆導線によって大径コイルの残部が形成された状態を示す図である。 ＩＣカードにおけるコイル部材において、大径コイルと小径コイルとの境界部分の付近を拡大して示す拡大平面図である。 ＩＣカードにおけるコイル部材において、被覆導線の両端部の付近を拡大して示すとともに、大径コイルの断面構造を被覆導線の巻き方向とともに示す図である。 ＩＣカードの断面構造を示す断面図である。 変形例のＩＣカードにおけるコイル部材の構成を示す平面図である。 変形例のＩＣカードにおけるコイル部材の構成を示す平面図である。 変形例のＩＣカードにおけるコイル部材の構成を示す平面図である。 変形例のＩＣカードにおけるコイル部材の構成を示す平面図である。 変形例のＩＣカードにおけるコイル部材の構成を示す平面図である。 変形例のＩＣカードにおける大径コイルの断面構造を被覆導線の巻き方向とともに示す断面図である。 変形例のＩＣカードにおける大径コイルの断面構造を被覆導線の巻き方向とともに示す断面図である。 変形例のＩＣカードにおける大径コイルの断面構造を被覆導線の巻き方向とともに示す断面図である。 変形例のＩＣカードにおける大径コイルの断面構造を被覆導線の巻き方向とともに示す断面図である。

図１〜図９を参照して、通信媒体の一実施形態について説明する。本実施形態では、通信媒体はＩＣカードに具体化されている。

［ＩＣカードの構成］
図１に示されるように、ＩＣカード１０は、ＩＣモジュール２０と、基体の一例であるカード基体３０とを備えている。
ＩＣモジュール２０は、基板２１と、ＩＣチップ２２と、外部端子２３と、結合コイル２４とを備え、ＩＣチップ２２と外部端子２３と結合コイル２４とは、基板２１に実装されている。

カード基体３０は、大径コイル３１と小径コイル３２とを含むコイル部材３６と、２つのシート部材として示された１つの封止部３３とを備え、これら２つのシート部材は、大径コイル３１と小径コイル３２とを挟んでいる。
ＩＣモジュール２０は、カード基体３０の封止部３３に形成された凹部３８に配置されている。

［ＩＣモジュールの構成］
図２を参照して、ＩＣモジュール２０の構成について詳細に説明する。
基板２１は、カード基体３０に対向する対向面Ｓ１と、対向面Ｓ１とは反対側の面である非対向面Ｓ２とを有している。対向面Ｓ１には、ＩＣチップ２２と結合コイル２４とが実装され、非対向面Ｓ２には、外部端子２３が配置されている。基板２１は、例えば、ガラスエポキシやセラミックによって形成されたリジッド基板であってもよいし、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等で形成されたフレキシブル基板であってもよい。

ＩＣチップ２２は、接触型の通信機能を実現する接触通信部と、非接触型の通信機能を実現する非接触通信部とを備えている。ＩＣチップ２２は、ベアチップであってもよいし、各種のＩＣパッケージやチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）のように封止材で封止されていてもよい。

外部端子２３は、ＩＣカード１０が外部機器と接触通信を行うときに、外部機器の有する接続端子と電気的に接続される。外部端子２３は、基板２１に形成されたスルーホールを通じてＩＣチップ２２の接触通信部に接続されている。

結合コイル２４は、ＩＣチップ２２の外側を囲うループ形状を有し、ＩＣチップ２２の非接触通信部が有する通信端子に接続されている。結合コイル２４は、金属薄膜から形成されてもよいし、被覆導線から形成されてもよい。結合コイル２４が金属薄膜から形成されル場合、結合コイル２４は、例えば、基板２１の対向面Ｓ１に成膜された銅箔のエッチングによって形成されてもよいし、対向面Ｓ１に印刷によって形成されてもよい。

［カード基体の構成］
図３〜図９を参照して、コイル部材３６の構成を中心に、カード基体３０の構成について詳細に説明する。なお、図３〜図８では、大径コイル３１および小径コイル３２について、図３〜図８にて右回りの方向である第１方向に巻かれた導線部を実線で示し、第１方向とは反対の方向である第２方向に巻かれた導線部を破線で示している。また、図３〜図８では、大径コイル３１および小径コイル３２の構成をわかりやすく示すために、互いに隣接する導線を離して示している。

図３に示されるように、大径コイル３１および小径コイル３２の各々は、平巻きコイルであって、大径コイル３１は、ループ形状を有し、例えば矩形の外形を有する。小径コイル３２は、大径コイル３１の内側に配置され、大径コイル３１よりも小さい内径および外径を有するループ形状を有し、例えば矩形の外形を有する。

大径コイル３１は、非接触通信のための電波を送受信するアンテナとして機能するアンテナ部３４と、コンデンサとして機能するコンデンサ部３５とを有している。コンデンサ部３５は、アンテナ部３４の外側に位置している。

小径コイル３２は、ＩＣモジュール２０における結合コイル２４と電磁結合することによって、非接触通信による外部機器とＩＣチップ２２との間での信号の送受信に寄与する。

大径コイル３１と小径コイル３２とは、１本の被覆導線が巻き回されることによって形成されており、小径コイル３２とアンテナ部３４とコンデンサ部３５とは、直列に接続されて閉回路を構成している。被覆導線は、絶縁被覆が施された金属線であって、金型を含む治具を用いて被覆導線が巻き回されるとともに、加熱処理等によって互いに隣接する被覆導線の被覆同士が融着されることによって、大径コイル３１と小径コイル３２とが形成される。

大径コイル３１が有する環の一部と小径コイル３２が有する環の一部とは接している。詳細には、上述のように、互いに隣接する導線の被覆同士が融着により互いに接合されていることによって、大径コイル３１が有する環の一部と小径コイル３２が有する環の一部とは、一体化されている。図３に示される例では、矩形形状をなす大径コイル３１の一辺の一部の最内周と、矩形形状をなす小径コイルの一辺の最外周とが一体となっている。
大径コイル３１と小径コイル３２とを構成する被覆導線には、巻き方向の転換位置が含まれ、転換位置にて被覆導線の巻き方向が転換されている。

アンテナ部３４を構成する被覆導線の巻き方向は一定であり、アンテナ部３４を構成する被覆導線の巻き方向が第１方向である。換言すれば、１本の被覆導線を仮想的に複数の部分に区分して、これらの各部を導線部とするとき、アンテナ部３４は、第１方向に巻かれた導線部４０ａから構成される。

一方、コンデンサ部３５は、第１方向に巻かれた導線部４０ｂと第２方向に巻かれた導線部４０ｃとから構成され、コンデンサ部３５においては、第１方向に巻かれた導線部４０ｂに含まれる導線と第２方向に巻かれた導線部４０ｃに含まれる導線とが互いに隣接している。

また、小径コイル３２においては、被覆導線は第１方向に巻かれている。すなわち、小径コイル３２は、第１方向に巻かれた導線部４０ｄから構成され、アンテナ部３４の巻き方向と小径コイル３２の巻き方向とは一致している。
上記構成においては、導線部４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄによって、１本の被覆導線が構成され、１本の被覆導線から、コイル部材３６が形成されている。

なお、コイル部材３６を構成する導線は、第１端部Ｅ１と第２端部Ｅ２との２つの端部を有し、第１端部Ｅ１から第２端部Ｅ２に向けて電流が流れるとき、導線部４０ａ，４０ｂ，４０ｄでは第１方向に電流が流れ、導線部４０ｃでは第２方向に電流が流れる。反対に、第２端部Ｅ２から第１端部Ｅ１に向けて電流が流れるとき、導線部４０ａ，４０ｂ，４０ｄでは第２方向に電流が流れ、導線部４０ｃでは第１方向に電流が流れる。
図４〜図８を参照して、大径コイル３１および小径コイル３２における被覆導線の巻き方について、詳細に説明する。

図４に示されるように、まず、大径コイル３１の第１端部Ｅ１となる部分から、被覆導線が第１方向に巻かれる。図４に示される例では、大径コイル３１の第１端部Ｅ１となる部分から、被覆導線が第１方向に約６周巻かれている。これにより、大径コイル３１における第１方向にまかれた導線部４０ａ，４０ｂが形成される。なお、図４に示される例では、大径コイル３１の径方向の内側に向かって、導線部４０ｂとして被覆導線が約３周巻かれた後に、導線部４０ａとして被覆導線が３周巻かれている。

図５に示されるように、続いて、大径コイル３１の一部である第１方向に巻かれた導線部４０ａ，４０ｂがなす矩形の一辺の途中から、径を小さくして被覆導線が第１方向に巻かれて、小径コイル３２が形成される。図５に示される例では、小径コイル３２として、被覆導線が第１方向に３周巻かれている。これにより、小径コイル３２における第１方向に巻かれた導線部４０ｄが形成される。

図６に示されるように、小径コイル３２を形成して大径コイル３１における第１方向に巻かれた導線部４０ａの付近まで達した被覆導線は、その後、導線部４０ａ，４０ｂに沿って、第２方向に巻かれる。図６に示される例では、大径コイル３１の一部として、被覆導線が第２方向に約３周巻かれている。これにより、大径コイル３１における第２方向に巻かれた導線部４０ｃが形成される。

大径コイル３１にて、第２方向にまかれた導線部４０ｃに含まれる導線は、大径コイル３１の最外周から内側に向かって、第１方向に巻かれた導線部４０ｂに含まれる導線と交互に配置される。これによって、第１方向に巻かれた導線部４０ａから構成されるアンテナ部３４と、第１方向に巻かれた導線部４０ｂと第２方向に巻かれた導線部４０ｃとから構成されるコンデンサ部３５とが形成され、コンデンサ部３５がアンテナ部３４の外側に配置される。コンデンサ部３５においては、第１方向に巻かれた導線部４０ｂに含まれる導線と第２方向に巻かれた導線部４０ｃに含まれる導線とが大径コイル３１の径方向に沿って交互に配置され、第１方向に巻かれた導線部４０ｂにおける巻数と第２方向に巻かれた導線部４０ｃにおける巻数とは一致している。

図７に示されるように、上述のような被覆導線の巻き方によって、大径コイル３１と小径コイル３２との境界部分では、大径コイル３１における被覆導線の巻き方向が逆になっている。具体的には、大径コイル３１のなかで、小径コイル３２の有する２つの端部の一方と繋がる部分、すなわち、小径コイル３２の巻き始めの直前の部分である導入部Ｐ１では、大径コイル３１における被覆導線の巻き方向は第１方向である。一方、大径コイル３１のなかで、小径コイル３２の有する２つの端部の他方と繋がる部分、すなわち、小径コイル３２の巻き終わりの直後の部分である導出部Ｐ２では、大径コイル３１における被覆導線の巻き方向は第２方向である。換言すれば、小径コイル３２の巻き始めの直前の導入部Ｐ１は、第１方向に巻かれた導線部４０ａに含まれ、小径コイル３２の巻き終わりの直後の導出部Ｐ２は、第２方向に巻かれた導線部４０ｃに含まれている。

図８に示されるように、被覆導線の巻き始めの端部である第１端部Ｅ１と、被覆導線の巻き終わりの端部である第２端部Ｅ２とは、互いに隣接し、大径コイル３１の最外周部に配置される。第１端部Ｅ１は、第１方向に巻かれた導線部４０ｂに含まれ、第２端部Ｅ２は、第２方向に巻かれた導線部４０ｃに含まれ、第１端部Ｅ１と第２端部Ｅ２との巻き方向は互いに異なっている。このように、第１端部Ｅ１と第２端部Ｅ２とは、コンデンサ部３５に含まれている。

大径コイル３１の最外周に位置する導線の巻き方向、すなわち、コンデンサ部３５の最外周に位置する導線の巻き方向は、第２方向であり、コンデンサ部３５のなかでアンテナ部３４と隣り合う導線の巻き方向、すなわち、コンデンサ部３５の最内周に位置する導線の巻き方向は第１方向である。
なお、図３〜図８に示される例では、アンテナ部３４における被覆導線の巻き数は３巻であり、コンデンサ部３５における被覆導線の巻き数は６巻である。

図４〜図８を参照して説明した被覆導線の巻き方によって、アンテナ部３４では、各タイミングにおいて電流の流れる方向は、径方向に並ぶ複数の導線間で一致する。一方、コンデンサ部３５では、各タイミングにおいて電流の流れる方向は、径方向に隣接する２つの導線間で逆向きになる。

こうした構成によれば、コンデンサ部３５では、径方向に隣接する２つの導線を流れる電流によって生じる磁界は、互いに打ち消し合う。また、コンデンサ部３５の周囲の磁界の変化によって第１方向に巻かれた導線部４０ｂと第２方向に巻かれた導線部４０ｃとの各々に生じる起電力は、互いに打ち消し合う。その結果、アンテナ部３４のみが、電磁誘導を利用した非接触通信用のアンテナコイルとして機能する。したがって、小径コイル３２とアンテナ部３４とを含む閉回路において、コンデンサ部３５がない場合と比較して、コンデンサ部３５の存在によるインダクタンスの変化は小さい。

一方、コンデンサ部３５では、近接する導線間に静電容量が形成されるため、コンデンサ部３５の存在によって、コンデンサ部３５がない場合と比較して、小径コイル３２とアンテナ部３４とを含む閉回路には容量が追加される。

従来から、ＩＣカードにおける共振周波数等の電気的特性の調整を目的として、ＩＣカードのアンテナを含む回路に容量を付加することが行われている。アンテナが被覆導線から形成されている場合、アンテナを含む回路に容量を付加するためには、被覆導線とは別体の独立したコンデンサをアンテナに接続することが必要であり、こうした構成は、ＩＣカードの製造工程の複雑化や製造コストの増加を招いていた。

これに対し、本実施形態のＩＣカードでは、アンテナ部３４と繋がる被覆導線の利用によって、小径コイル３２とアンテナ部３４とを含む閉回路に容量が付加されるため、簡易な構成で上記閉回路に容量を付加することが可能であり、容量の付加に起因した製造工程の複雑化や製造コストの増加が抑えられる。しかも、上述のように、コンデンサ部３５の存在が、上記閉回路のインダクタンスに与える影響は小さいため、被覆導線を利用して容量を付加する構成であっても、アンテナの設計の変更等によってインダクタンスを調整する負荷が増大することが抑えられる。

図９に示されるように、コイル部材３６が封止部３３に挟まれてカード状に成形されることによって、カード基体３０が形成される。
封止部３３は、樹脂から形成されることが好ましい。例えば、コイル部材３６が、ラミネート加工によって２枚の樹脂シートの間に挟まれることにより、これらの樹脂シートから封止部３３が形成される。

ここで、本実施形態では、小径コイル３２の一部が大径コイル３１と一体化されているため、小径コイル３２の有する環が、大径コイル３１の有する環から離れている構成と比較して、カード基体３０の形成の際に、大径コイル３１に対する小径コイル３２の位置のずれが生じることが抑えられる。

封止部３３にて小径コイル３２の上に位置する部分には、凹部３８が形成される。そして、ＩＣモジュール２０は、外部端子２３がＩＣカード１０の表面に露出し、ＩＣチップ２２および結合コイル２４がＩＣカード１０の内部に面するように、凹部３８内に配置される。

ＩＣモジュール２０は、例えば、対向面Ｓ１の一部が粘着層を介して凹部３８の内側面に貼り付けられることによって、凹部３８内に固定される。ＩＣモジュール２０がカード基体３０に組み付けられた状態において、結合コイル２４と小径コイル３２とは、これらのコイルが電磁結合可能な位置に配置される。

このように構成されるＩＣカード１０では、ＩＣカード１０が外部機器と接触通信を行うときには、ＩＣモジュール２０の外部端子２３と外部機器の接続端子とが接触して、ＩＣチップ２２と外部機器との間で信号の送受信が行われる。また、ＩＣカード１０が外部機器と非接触通信を行うときには、外部機器とアンテナ部３４とが近接し、外部機器が発信した信号による電磁誘導によって、大径コイル３１と小径コイル３２とを含む閉回路に電流が流れる。この際に、結合コイル２４と小径コイル３２とが電磁結合することによって、ＩＣチップ２２と外部機器との間で信号の送受信が行われる。
なお、上記実施形態では、導線部４０ａが第１の導線部の一例であり、導線部４０ｂが第２の導線部の一例であり、導線部４０ｃが第３の導線部の一例である。

以上、本実施形態の通信媒体の一例であるＩＣカード１０によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）大径コイル３１の一部と小径コイル３２の少なくとも一部とが、これらのコイル３１，３２間における被覆導線の被覆同士の接合によって一体化されている。そのため、小径コイル３２の有する環が、大径コイル３１の有する環から離れている構成と比較して、コイル部材３６が組み込まれてカード基体３０が形成される際に、大径コイル３１と小径コイル３２との相対的な位置にずれが生じることが抑えられる。その結果、組み付けの際におけるアンテナ部３４と小径コイル３２との相対的な位置のずれ、すなわち、アンテナと電磁結合用のコイルとの相対的な位置のずれが抑えられるため、アンテナに対する電磁結合用のコイルの位置の精度を高めることができる。

また、大径コイル３１と小径コイル３２とが１本の被覆導線から形成されているため、大径コイル３１と小径コイル３２とが別々に形成された後に、これらのコイルが接続される構成と比較して、大径コイル３１と小径コイル３２とからなるコイル部材３６の形成が容易であり、コイル部材３６の形成に要する時間も短縮される。

（２）大径コイル３１が、第１方向に巻かれた導線部４０ａから構成されたアンテナ部３４、および、第１方向に巻かれた導線部４０ｂと第２方向に巻かれた導線部４０ｃとから構成されて、各導線部４０ｂ、４０ｃに含まれる導線間に容量を形成するコンデンサ部３５を含む。こうした構成によれば、被覆導線の利用によって、小径コイル３２とアンテナ部３４とを含む閉回路に容量が付加されるため、簡易な構成で上記閉回路に容量を付加することが可能であり、容量の付加に起因した製造工程の複雑化や製造コストの増加が抑えられる。

さらに、コンデンサ部３５の存在が上記閉回路のインダクタンスに与える影響は小さいため、被覆導線を利用して容量を付加する構成であっても、インダクタンスの調整に要する負荷が増大することが抑えられる。

また、大径コイル３１の一部として、上記閉回路に容量を付加するコンデンサ部３５が形成されているため、アンテナとして機能するアンテナ部３４のみから大径コイル３１が構成される場合と比較して、大径コイル３１における総巻数は増加する。その結果、大径コイル３１の剛性が高められるため、コイル部材３６の組み付け時や、コイル部材３６が組み付けられた後のカード基体３０の加工等の後工程に際して、大径コイル３１が変形することが抑えられる。

（３）アンテナ部３４の巻き方向と小径コイル３２の巻き方向とが一致しているため、アンテナ部３４によって生じる磁界と小径コイル３２によって生じる磁界とが打ち消し合うことが抑えられる。したがって、信号の送受信を効率よく行うことができる。

（４）コイル部材３６を構成する被覆導線の両端部は、大径コイル３１に含まれている。すなわち、コイル部材３６は、大径コイル３１から巻き始められ、小径コイル３２が形成された後、大径コイル３１にて巻き終えられる。こうした構成によれば、コイル部材３６の形成が容易である。また、コンデンサ部３５の形成のためには、大径コイル３１の形成の途中で被覆導線の巻き方向を変える必要があるが、上記構成によれば、被覆導線の巻き方向の転換位置の設定も容易である。

（５）コイル部材３６を構成する被覆導線の両端部が、コンデンサ部３５に含まれ、両端部における端部の一方である第１端部Ｅ１の巻き方向は、第１方向であり、端部の他方である第２端部Ｅ２の巻き方向は、第２方向である。すなわち、被覆導線の２つの端部の巻き方向が変えられて、被覆導線の両端部を含む部分にコンデンサ部３５が形成されている。こうした構成によれば、大径コイル３１の中間部分にコンデンサ部３５が形成される構成と比較して、大径コイル３１における被覆導線の巻き方が複雑化することが抑えられ、被覆導線の巻き方向の転換位置の設定も容易である。

（６）大径コイル３１において、小径コイル３２の有する２つの端部の一方と繋がる部分の巻き方向は、第１方向であり、上記端部の他方と繋がる部分の巻き方向は、第２方向である。すなわち、大径コイル３１と小径コイル３２との境界部分にて、被覆導線の巻き方向が転換されている。こうした構成によれば、被覆導線の巻き方向の転換が容易であり、コイル部材３６における被覆導線の巻き方が複雑化することが抑えられる。

［変形例］
上記実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。なお、図１０〜図４では、大径コイル３１および小径コイル３２について、第１方向に巻かれた導線部を実線で示し、第２方向に巻かれた導線部を破線で示している。また、図１０〜図１４では、互いに隣接する導線を離して示しており、これによって図１３および図１４では、被覆導線の屈曲部が強調して示されている。

・図１０に示されるように、被覆導線の有する２つの端部が、これらの端部における被覆同士の接合によって一体化されて、大径コイル３１から引き出されていてもよい。大径コイル３１から引き出された部分である引き出し部３７は、第１方向に巻かれた導線部４０ｅと第２方向に巻かれた導線部４０ｆとからなり、第１端部Ｅ１は、第１方向に巻かれた導線部４０ｅに含まれ、第２端部Ｅ２は、第２方向に巻かれた導線部４０ｆに含まれている。すなわち、第１端部Ｅ１の巻き方向は第１方向であり、第２端部Ｅ２の巻き方向は第２方向である。そして、各導線部４０ｅ，４０ｆに含まれる導線間には、静電容量が形成されている。

こうした構成においては、引き出し部３７の長さを調整することによって、小径コイル３２とアンテナ部３４とを含む閉回路に付加される容量の大きさを調整することができる。したがって、コイル部材３６の電気的特性を容易に微調整することができる。

・上記実施形態では、矩形形状をなす小径コイル３２の一辺が、大径コイル３１と一体となっている。これに限らず、小径コイル３２の周方向における少なくとも一部が大径コイル３１の一部と一体化されていれば、小径コイル３２にて大径コイル３１と一体化される部位は限定されない。

例えば、図１１に示されるように、矩形形状の外形を有する小径コイル３２の二辺が、大径コイル４１と一体となっていてもよい。あるいは、図１２に示されるように、矩形形状の外形を有する小径コイル３２の三辺が、大径コイル５１と一体となっていてもよい。こうした場合、大径コイル４１，５１は、小径コイル３２と一体となっている部分では、小径コイル３２に沿って屈曲し、大径コイル４１，５１は、矩形とは異なる多角形状の外形を有する。

矩形形状の外形を有する小径コイルの一辺以上が、大径コイルと一体となっている構成では、組み付けの際における大径コイルに対する小径コイルの位置のずれが的確に抑えられる。なお、大径コイルの形状が複雑化して大径コイルの形成が困難になることを抑えるためには、小径コイルにて大径コイルと一体となっている部分は、矩形形状の外形を有する小径コイルの三辺以下であることが好ましい。

また例えば、図１３に示されるように、小径コイル４２は円形状の外形を有し、小径コイル４２が有する環の半分が、大径コイル６１と一体となっていてもよい。あるいは、図１４に示されるように、小径コイル４２が有する環の半分以上が、大径コイル７１と一体となっていてもよい。こうした場合、大径コイル６１，７１は、小径コイル４２と一体となっている部分では、小径コイル４２に沿って湾曲し、大径コイル６１，７１は、環の一部に曲線状の部分を含む。なお、小径コイル４２は、楕円形状を有していてもよい。

また、小径コイルは、矩形とは異なる多角形形状の外形を有していてもよく、こうした場合にも、小径コイルの少なくとも一部が大径コイルと一体化されていればよい。そして、大径コイルが小径コイルに沿って屈曲することによって、小径コイルが有する環の半分以上が、大径コイルと一体となっていることが好ましい。

小径コイルが有する環のなかで、大径コイルと一体化されている部分の割合が多いほど、組み付けの際における大径コイルと小径コイルとの位置のずれを抑えることができる。

・上記実施形態では、コンデンサ部３５では、第１方向に巻かれた導線部４０ｂに含まれる導線と第２方向に巻かれた導線部４０ｃに含まれる導線とが、大径コイル３１の径方向に沿って交互に配置されている。これに限らず、コンデンサ部３５は、第１方向に巻かれた導線部４０ｂと第２方向に巻かれた導線部４０ｃとから構成されていればよく、これらの導線部４０ｂ，４０ｃに含まれる導線の配置は限定されない。

例えば、図１５に示されるように、コンデンサ部３５では、第１方向および第２方向と直交する断面において、第１方向に巻かれた導線部４０ｂに含まれる導線が大径コイル３１の径方向に沿って３つ連続して配置され、かつ、第２方向に巻かれた導線部４０ｃが大径コイル３１の径方向に沿って３つ連続して配置されてもよい。こうした構成によれば、導線部４０ｂに含まれる導線と導線部４０ｃに含まれる導線とが１つずつ交互に配置される構成と比較して、大径コイル３１の形成が容易である。ただし、導線部４０ｂに含まれる導線と導線部４０ｃに含まれる導線との平均的な距離を短くしてその間に形成される静電容量を十分に確保するためには、導線部４０ｂに含まれる導線と導線部４０ｃに含まれる導線とが１つずつ交互に配置されていることが好ましい。

また、上記実施形態では、大径コイル３１は平巻きコイルであるが、大径コイルは多段巻きコイルであってもよい。この場合、第１方向および第２方向と直交する断面において、第２方向に巻かれた導線部４０ｃに含まれる導線の各々は、第１方向に巻かれた導線部４０ｂに含まれる導線の少なくとも１つと隣接していればよい。

例えば、図１６に示されるように、大径コイル８１は多段巻きに形成され、第１方向および第２方向と直交する断面において、各段における最外周に、第２方向に巻かれた導線部４０ｃに含まれる導線が配置され、各段における最外周以外の部分に、第１方向に巻かれた導線部４０ｂに含まれる導線が配置されてもよい。

あるいは、図１７に示されるように、大径コイル９１は多段巻きに形成され、コンデンサ部３５においては、第１方向および第２方向と直交する断面において、１つの段に第２方向に巻かれた導線部４０ｃが配置され、当該段と隣接する段に、第１方向に巻かれた導線部４０ｂが配置されてもよい。

あるいは、図１８に示されるように、大径コイル１０１は多段巻きに形成され、第１方向および第２方向と直交する断面において、各段に、第１方向に巻かれた導線部４０ｂに含まれる導線と第２方向に巻かれた導線部４０ｃに含まれる導線とが配置されてもよい。この場合も、第２方向に巻かれた導線部４０ｃに含まれる導線の各々は、第１方向に巻かれた導線部４０ｂに含まれる導線の少なくとも１つと隣接している。

このように、大径コイル８１，９１，１０１が多段巻きに形成される構成では、導線部４０ｃに含まれる導線が導線部４０ｂに含まれる導線と隣接するように導線を配置する場合であっても、平巻きコイルにて導線部４０ｂに含まれる導線と導線部４０ｃに含まれる導線とが交互に配置される構成と比較して大径コイル３１の形成が容易である。そして、上記構成では、第１方向および第２方向と直交する断面において、導線部４０ｃに含まれる導線の各々が、導線部４０ｂに含まれる導線の少なくとも１つと隣接している。そのため、導線部４０ｂに含まれる導線と導線部４０ｃに含まれる導線との間に形成される静電容量、すなわち、小径コイル３２とアンテナ部３４とを含む閉回路に付加される容量を、コンデンサ部３５の長さに見合う分だけ大きく確保することができる。

・コイル部材３６は、１本の被覆導線を利用して形成されていればよく、被覆導線が巻き回された後にコンデンサ部３５にて導線が切断され、コンデンサ部３５における容量結合を介してアンテナ部３４と小径コイル３２とコンデンサ部３５とを含む閉回路が構成されてもよい。要は、大径コイル３１と小径コイル３２とは、１本の仮想巻線上に位置する被覆導線、換言すれば、１本の線によってなぞることの可能な、ひとつながりの被覆導線から形成されていればよい。

・コイル部材３６における被覆導線の巻き方向の転換位置は、大径コイル３１と小径コイル３２との境界部分に限らず、例えば、大径コイル３１を形成するために被覆導線が巻かれている途中で、巻き方向が転換されてもよい。

また、大径コイル３１において、コンデンサ部３５の形成部位は、被覆導線の両端部を含む部位に限らず、例えば、大径コイル３１における内周部分にコンデンサ部３５が形成され、アンテナ部３４はコンデンサ部３５の外側に配置されてもよい。こうした場合、被覆導線の両端部は、大径コイル３１に含まれていなくてもよい。すなわち、被覆導線の第１端部Ｅ１と第２端部Ｅ２との少なくとも一方が、小径コイル３２に含まれていてもよい。

また、小径コイル３２における被覆導線の巻き方向が第２方向であってもよい。すなわち、アンテナ部３４の巻き方向と小径コイル３２の巻き方向とは一致していなくてもよい。
・大径コイル３１は、アンテナ部３４のみを含み、コンデンサ部３５を含まなくてもよい。こうした構成であっても、上記（１）の効果は得られる。

・ＩＣモジュール２０の構成は、上記実施形態の構成に限らず、例えば、ＩＣチップ２２と結合コイル２４とは、同一平面上に配置されていなくてもよいし、ＩＣチップ２２は、結合コイル２４の外側の領域に配置されていてもよい。要は、ＩＣモジュール２０は、ＩＣチップ２２と、ＩＣチップ２２に接続されて小径コイル３２と電磁結合する結合コイル２４とを備えていればよい。

・ＩＣチップ２２は、少なくとも非接触通信機能を有していればよく、接触通信機能を有していなくてもよい。すなわち、通信媒体は、外部機器と非接触通信によってのみ、通信を行う装置であってもよい。

・通信媒体は、ＩＣカード１０に限らず、スマートフォン、携帯情報端末等の携帯型や小型の電子機器であって、上述した構成を有するＩＣモジュール、および、基体を備えた電子機器であってもよい。

１０…ＩＣカード、２０…ＩＣモジュール、２１…基板、２２…ＩＣチップ、２３…外部端子、２４…結合コイル、３０…カード基体、３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１…大径コイル、３２，４２…小径コイル、３３…封止部、３４…アンテナ部、３５…コンデンサ部、３６…コイル部材、３７…引き出し部、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆ…導線部、Ｅ１…第１端部、Ｅ２…第２端部。

Claims (10)

1. ＩＣモジュールと、前記ＩＣモジュールが組み付けられた基体とを備える通信媒体であって、
   前記ＩＣモジュールは、
   通信端子を有した非接触通信部を備えるＩＣチップと、
   前記通信端子に接続された結合コイルと、を備え、
   前記基体は、
   アンテナとして機能するアンテナ部を含む大径コイルと、
   前記結合コイルと電磁結合可能な位置に配置された小径コイルと、を備え、
   前記大径コイルと前記小径コイルとは、ひとつながりの被覆導線から形成され、前記大径コイルの一部と、前記小径コイルの少なくとも一部とは、これらのコイル間における前記被覆導線の被覆同士の接合によって一体化されている
   通信媒体。
2. 前記被覆導線は、巻き方向を転換する転換位置を含み、かつ、仮想的に区画される複数の導線部から構成され、
   前記大径コイルは、
   第１方向に巻かれた第１の前記導線部から構成された前記アンテナ部と、
   前記第１方向に巻かれた第２の前記導線部と、前記第１方向とは反対の方向である第２方向に巻かれた第３の前記導線部とから構成されて、前記第２の導線部と前記第３の導線部との間に容量を形成するコンデンサ部と、を含む
   請求項１に記載の通信媒体。
3. 前記小径コイルは、前記第１方向に巻かれている
   請求項２に記載の通信媒体。
4. 前記被覆導線の両端部は、前記大径コイルに含まれている
   請求項２または３に記載の通信媒体。
5. 前記両端部は、前記コンデンサ部に含まれ、
   前記両端部における一方の端部の巻き方向は、前記第１方向であり、前記両端部における他方の端部の巻き方向は、前記第２方向である
   請求項４に記載の通信媒体。
6. 前記大径コイルにおいて、
   前記小径コイルの有する２つの端部の一方と繋がる部分の巻き方向は、前記第１方向であり、前記２つの端部の他方と繋がる部分の巻き方向は、前記第２方向である
   請求項２〜５のいずれか一項に記載の通信媒体。
7. 前記被覆導線の有する２つの端部の一方の巻き方向は、前記第１方向であり、前記２つの端部の他方の巻き方向は、前記第２方向であり、
   前記２つの端部は、前記２つの端部における被覆同士の接合によって一体化されて、前記大径コイルから引き出されている
   請求項２または３に記載の通信媒体。
8. 前記小径コイルの外形は、矩形形状を有し、当該矩形の一辺以上の部分が、前記大径コイルと一体化されている
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の通信媒体。
9. 前記小径コイルの外形は、円形状、楕円形状、および、矩形とは異なる多角形状のいずれかの形状を有し、前記小径コイルが有する環の半分以上の部分が、前記大径コイルと一体化されている
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の通信媒体。
10. 前記大径コイルは、多段巻きコイルであって、
    前記第１方向および前記第２方向と直交する断面において、
    前記第３の導線部に含まれる導線の各々は、前記第２の導線部に含まれる１以上の導線と隣接する
    請求項２〜７のいずれか一項に記載の通信媒体。