JP2016181797A - アンテナシートの設計方法、アンテナシートの製造方法、アンテナシート、インレット及び情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの回路が安定して動作可能となるアンテナシートの設計方法を提供する。
【解決手段】基材の第１面に配置される第１コイルパターン及び基材の第２面に配置される第２コイルパターンを有するアンテナシートの設計方法であって、第１コイルパターンを用いて非接触式通信を行うための第１回路と、第２コイルパターンを用いて、第１回路と同一周波数帯で非接触式通信を行うための第２回路とを、設計用基材上に配置し、第１コイルパターン及び第２コイルパターンの位置関係を変更させながら、複数の第１回路の第１共振周波数及び第１リターンロスと、複数の第２回路の第２共振周波数及び第２リターンロスとを測定し、測定された複数の第１回路の第１共振周波数又は第１リターンロスと、測定された複数の第２回路の第２共振周波数又は第２リターンロスとに基づいて、第１コイルパターン及び第２コイルパターンのアンテナシートの基材上における位置関係を決定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、アンテナシートの設計方法、アンテナシートの製造方法、アンテナシート、インレット及び情報記録媒体に関する。

近年、非接触式通信を行って情報の読み書きを行う情報記録媒体（ＩＣカード）が広く使用されている。

ＩＣカードは、基材と、基材に配置されるコイルパターンを有するアンテナと、アンテナを用いて非接触式通信を行うＩＣチップと、共振周波数を調整するためのコンデンサを有する。

共振周波数は、コイルパターンによるインダクタンスＬとコンデンサの容量値Ｃ１とＩＣチップの内部容量Ｃ２を合計した容量値Ｃを乗算した値に基づいて決定される。コンデンサの容量値Ｃ１は、製造工程で調整されて、通信の最適化をおこなう。

ＩＣカードは、リーダライタとの間で非接触式通信を行って、ＩＣカードが記憶する情報が読み取られたり、書き込まれたりする。例えば、ＩＣカードが交通系の場合、リーダライタは、駅の改札ゲートに配置されて、ＩＣカードと非接式触通信を行うことにより、改札ゲートの開閉制御が行われる。

ＩＣカードは、交通系、決済系、入退管理系等の多方面で盛んに利用されており、ＩＣカードの種類も増加している。そのため、ユーザは、複数枚のＩＣカードを持ち歩き、用途に応じてＩＣカードを使い分けることが多い。

複数枚のＩＣカードを持ち歩き、用途に応じてＩＣカードを使い分けることは手間であり、１枚のカードで様々な処理を行いたいという要望がある。また、実際に使用される環境では、同一周波数帯で非接式通信する２つのカード機能を１つのＩＣカードに搭載すること、具体的には、リーダーライタとの通信周波数帯が同じである２つのカード機能を搭載することが望まれている。

特許文献１には、ＩＣカードの基材の輪郭の内側に沿って配置される第１コイルパターンと、第１コイルパターンを用いて非接触式通信を行う第１回路と、第１コイルパターンの内側に配置される第２コイルパターンと、第２コイルパターンを用いて非接触式通信を行う第２回路を備えたＩＣカードが提案されている。

特開２００１−１０１３７０号公報

特許文献１に開示されているＩＣカードは、第１コイルパターンと第２コイルパターンが電磁結合しており、リーダライタとの間の電磁波の送受信は外側の第１コイルパターンで行い、内側の第２コイルパターンは、第１コイルパターンを介してリーダライタとの間の電磁波の送受信を行う。言い換えれば、第１コイルパターンを有する第１回路は、単独でリーダライタとの間の通信が可能であるが、第２コイルパターンを有する第２回路は、第２コイルパターン及び第１コイルパターンを介してリーダライタとの間の通信を行う。そのため、外側の第１コイルパターンが断線するなどして通信不良が起こった場合には、第１回路だけでなく、第２回路も通信不良になる。

ＩＣカードとリーダライタとの間の非接触式通信は、所定の距離の範囲内において安定して確立されることが求められる。従って、一つのＩＣカードに搭載された２つの回路は、それぞれが、安定して動作する必要がある。

しかし、近接して配置される２つのコイルパターンは、誘導結合して、共振周波数を低下させ、リーダライタとＩＣカードとの間の非接触式通信に影響を与える場合がある。

ＩＣカードに搭載されて非接触式通信を行う回路の特性は、共振周波数及びリターンロスに基づいて決定され得る。

そこで、本発明では、一つの基材に搭載され、同一周波数帯で非接触式通信を行う２つの回路のコイルパターンの位置関係を、共振周波数及びリターンロスを測定することにより決定するアンテナシートの設計方法を提供することを課題とする。

また、本発明は、共振周波数及びリターンロスを測定することにより、同一周波数帯で非接触式通信を行う２つの回路のコイルパターンの位置関係を決定して、一つの基材上に各コイルパターンを配置するアンテナシートの製造方法を提供することを課題とする。

更に、本発明は、共振周波数及びリターンロスを測定することにより、一つの基材上における位置関係が決定された、２つの回路のコイルパターンを有するアンテナシートを提供することを課題とする。

更にまた、本発明は、共振周波数及びリターンロスを測定することにより、一つの基材上における位置関係が決定された、２つの回路のコイルパターンを有するアンテナシートを備えた情報記録媒体を提供することを課題とする。

また、本発明は、共振周波数及びリターンロスを測定することにより、一つの基材上における位置関係が決定された、２つの回路のコイルパターンを有するアンテナシートを備えるインレットを提供することを課題とする。

本発明に係るアンテナシートの設計方法によれば、基材の第１面に配置される第１コイルパターン及び上記基材の第２面に配置される第２コイルパターンを有するアンテナシートの設計方法であって、上記第１コイルパターンを用いて非接触式通信を行うための第１回路と、上記第２コイルパターンを用いて、上記第１回路と同一周波数帯で非接触式通信を行うための第２回路とを、設計用基材上に配置し、上記第１コイルパターン及び第２コイルパターンの位置関係を変更させながら、複数の上記第１回路の第１共振周波数及び第１リターンロスと、複数の上記第２回路の第２共振周波数及び第２リターンロスとを測定し、測定された複数の上記第１回路の上記第１共振周波数又は上記第１リターンロスと、測定された複数の上記第２回路の上記第２共振周波数又は上記第２リターンロスとに基づいて、上記第１コイルパターン及び上記第２コイルパターンの上記アンテナシートの上記基材上における位置関係を決定する、ことを特徴とする。

また、本発明に係るアンテナシートの製造方法によれば、基材の第１面に配置される第１コイルパターン及び上記基材の第２面に配置される第２コイルパターンを有するアンテナシートの製造方法であって、上記第１コイルパターンを用いて非接触式通信を行うための第１回路と、上記第２コイルパターンを用いて非接触式通信を行うための第２回路とを、設計用基材上に配置し、上記第１コイルパターン及び第２コイルパターンの位置関係を変更させながら、複数の上記第１回路の第１共振周波数及び第１リターンロスと、複数の上記第２回路の第２共振周波数及び第２リターンロスとを測定し、測定された複数の上記第１回路の上記第１共振周波数又は上記第１リターンロスと、測定された複数の上記第２回路の上記第２共振周波数又は上記第２リターンロスとに基づいて、上記第１コイルパターン及び上記第２コイルパターンの上記アンテナシートの上記基材上における位置関係を決定し、上記決定された位置関係に基づいて、上記アンテナシートの上記基材上に、上記第１コイルパターン及び上記第２コイルパターンを配置する、ことを特徴とする。

更に、本発明に係るアンテナシートによれば、基材の第１面に配置される第１コイルパターン及び上記基材の第２面に配置される第２コイルパターンを有するアンテナシートであって、上記第１コイルパターンを用いて非接触式通信を行うための第１回路と、上記第２コイルパターンを用いて非接触式通信を行うための第２回路とを、設計用基材上に配置し、上記第１コイルパターン及び第２コイルパターンの位置関係を変更させながら、複数の上記第１回路の第１共振周波数及び第１リターンロスと、複数の上記第２回路の第２共振周波数及び第２リターンロスとを測定し、測定された複数の上記第１回路の上記第１共振周波数又は上記第１リターンロスと測定された複数の上記第２回路の上記第２共振周波数又は上記第２リターンロスとに基づいて上記アンテナシートの上記基材上における位置関係が決定された上記第１コイルパターン及び上記第２コイルパターンを有する、ことを特徴とする。

更にまた、本発明に係る情報記録媒体によれば、上述したアンテナシートを備える。

また、本発明に係るインレットによれば、上述したアンテナシートと、上記第１コイルパターンと接続する第１ＩＣチップと、上記第２コイルパターンと接続する第２ＩＣチップと、を備える。

上述した本発明に係るアンテナシートの設計方法によれば、測定した共振周波数又はリターンロスに基づいて、２つのコイルパターンの基材上における位置関係が決定されるので、同一周波数帯で非接触式通信を行う２つの回路は、安定して動作可能となる。

また、上述した本発明に係るアンテナシートの製造方法によれば、測定した共振周波数又はリターンロスに基づいて、２つのコイルパターンの基材上における位置関係が決定されるので、同一周波数帯で非接触式通信を行う２つの回路は、安定して動作可能となる。

更に、上述した本発明に係るアンテナシートによれば、測定した共振周波数又はリターンロスに基づいて、２つのコイルパターンの基材上における位置関係が決定されるので、同一周波数帯で非接触式通信を行う２つの回路は、安定して動作可能となる。

更にまた、上述した本発明に係る情報記録媒体によれば、測定した共振周波数又はリターンロスに基づいて、２つのコイルパターンの基材上における位置関係が決定されるので、同一周波数帯で非接触式通信を行う２つの回路は、安定して動作可能となる。

また、上述した本発明に係るインレットによれば、測定した共振周波数又はリターンロスに基づいて、２つのコイルパターンの基材上における位置関係が決定されるので、同一周波数帯で非接触式通信を行う２つの回路は、安定して動作可能となる。

（Ａ）は、本明細書に開示するインレットの一実施形態の第１面を示す図であり、（Ｂ）は、第２面を示す図である。 （Ａ）は、本明細書に開示するインレットの設計方法の一実施形態で用いられる第１設計用インレットを示す図であり、（Ｂ）は、第２設計用インレットを示す図である。 第１設計用インレットの第１コイルパターンと、第２設計用インレットの第２コイルパターンとの間の距離が４０ｍｍの時の位置関係を示す図である。 第１設計用インレットの第１コイルパターンと、第２設計用インレットの第２コイルパターンとの間の距離が２０ｍｍの時の位置関係を示す図である。 第１設計用インレットの第１コイルパターンと、第２設計用インレットの第２コイルパターンとの間の距離が０ｍｍの時の位置関係を示す図である。 第１設計用インレットの第１コイルパターンと、第２設計用インレットの第２コイルパターンとの間の距離が−２０ｍｍの時の位置関係を示す図である。 第１設計用インレットの第１コイルパターンと、第２設計用インレットの第２コイルパターンとの間の距離が−４０ｍｍの時の位置関係を示す図である。 （Ａ）は、第１設計用インレットに対する共振周波数及びリターンロス及び最大通信距離の測定結果を示す図であり、（Ｂ）は、第２設計用インレットに対する共振周波数及びリターンロス及び最大通信距離の測定結果を示す図である。 （Ａ）は、第１設計用インレットの第１共振周波数と、第２設計用インレットの第２共振周波数とが一致する場合のリターンロスと周波数との関係を示す図であり、（Ｂ）は、第１設計用インレットの第１共振周波数と、第２設計用インレットの第２共振周波数とが異なる場合のリターンロスと周波数との関係を示す図である。 （Ａ）は、第１設計用インレットの第１コイルパターンと、第２設計用インレットの第２コイルパターンとの間の距離が０ｍｍの時の位置関係を示す図であり、（Ｂ）は、２０ｍｍの時の位置関係を示す図である。 （Ａ）は、第１設計用インレットに対する共振周波数及びリターンロス及び最大通信距離の測定結果を示す図であり、（Ｂ）は、第２設計用インレットに対する共振周波数及びリターンロス及び最大通信距離の測定結果を示す図である。

以下、本明細書で開示するインレットの好ましい一実施形態を、図を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。

図１（Ａ）は、本明細書に開示するインレットの一実施形態の第１面を示す図であり、図１（Ｂ）は、第２面を示す図である。

図１に示すインレット１０は、本明細書に開示するアンテナシートの設計方法に基づいて製造されている。

インレット１０には、同一周波数帯で非接触式通信を行う２つの回路が搭載されており、２つのインレットの機能が一枚のインレットに組み込まれている。２つの回路それぞれは、異なる通信方式を用いて、図示しないリーダライタとの間で、同一周波数帯で非接触式通信を行うことができる。

本明細書では、同一周波数帯とは、同一の通信システム、方式で使用される複数のチャンネルが集まった一定の帯域幅を有する周波数帯域を意味する。具体的には、長波帯（ＬＦ帯）、短波帯（ＨＦ帯）、極超短波帯（ＵＨＦ帯）、マイクロ波帯（ＳＨＦ帯）等といわれる周波数帯が挙げられる。インレット又はＲＦＩＤシステムでは、ＬＦ帯の〜１３５ｋＨｚ、ＨＦ帯の１３．５６ＭＨｚ、ＵＨＦ帯の４３３．９２ＭＨｚ、９００ＭＨｚ、ＳＨＦ帯の２．４５ＧＨｚといった周波数帯の中から用途等に合わせて適切な周波数帯が選択され、非接触式通信で使用される。

本実施形態のインレット１０は、電気絶縁体である基材１１を有する。基材１１は、第１面１１ａ及び第２面１１ｂを有する。

図１（Ａ）に示すように、基材１１の第１面１１ａには、第１コイルパターン１２ａ及び第１コイルパターン１２ａを用いて非接触式通信を行う第１ＩＣチップ１４ａが配置される。第１コイルパターン１２ａは、捲回した導電体層を基材１１上に配置して形成されており、アンテナとして機能する。また、基材１１には、図示しない配線によって第１コイルパターン１２ａと電気的に並列に接続され、共振周波数を調整する第１コンデンサ１３ａが配置される。第１ＩＣチップ１４ａは、図示しない配線によって、第１コイルパターン１２ａ及び第１コンデンサ１３ａと電気的に接続する。第１コイルパターン１２ａと、第１コンデンサ１３ａと、第１ＩＣチップ１４ａとにより非接触式通信を行う第１回路が形成される。

また、図１（Ｂ）に示すように、基材１１の第２面１１ｂには、第２コイルパターン１２ｂ及び第２コイルパターン１２ｂを用いて非接触式通信を行う第２ＩＣチップ１４ｂが配置される。第２コイルパターン１２ｂは、捲回した導電体層を基材１１上に配置して形成されており、アンテナとして機能する。また、基材１１には、図示しない配線によって第２コイルパターン１２ｂと電気的に並列に接続され、共振周波数を調整する第２コンデンサ１３ｂが配置される。第２ＩＣチップ１４ｂは、図示しない配線によって、第２コイルパターン１２ｂ及び第２コンデンサ１３ｂと電気的に接続する。第２コイルパターン１２ｂと、第２コンデンサ１３ｂと、第２ＩＣチップ１４ｂとにより、第１回路と同一周波数帯で非接触式通信を行う第２回路が形成される。

第１コンデンサ１３ａ及び第２コンデンサ１３ｂは、基材１１を挟んで対向する電極により形成され得る。

基材１１と、第１コイルパターン１２ａ及び第１コイルパターン１２ａとにより、アンテナシート１０ａが形成される。

第１コイルパターン１２ａを用いて非接触式通信を行う第１回路と、第２コイルパターン１２ｂを用いて非接触式通信を行う第２回路とは、それぞれ、図示しないリーダライタとの間で、異なる通信方式を用いて、独立して非接触式通信を行うことができる。例えば、第１回路は、ＴｙｐｅＡの非接触式通信を行い、第２回路は、ＪＩＳＸ ６３１９−４にもとづく通信方式による非接触式通信を行う。

上述したように、第１コイルパターン１２ａは、基材１１の第１面１１ａ側に配置され、第２コイルパターン１２ｂは、基材の第２面１１ｂ側に配置される。従って、第１面１１ａ上の任意の位置に第１コイルパターン１２ａを配置することが可能である。同様に、第２面１１ｂ上の任意の位置に第２コイルパターン１２ｂを配置することが可能である。

ところで、一枚の基材１１上に近接して配置される２つのコイルパターンは、誘導結合して、２つの回路の共振周波数を低下させ、リーダライタとの間の非接触式通信に影響を与える場合があることが知られている。

従って、２つの回路が独立して安定に非接触式通信を行えるように、基材１１上における第１コイルパターン１２ａ及び第２コイルパターン１２ｂの位置関係を決定することが好ましい。

インレット１０は、以下に詳述するアンテナシートの設計方法に基づいて、第１コイルパターン１２ａ及び第２コイルパターン１２ｂの基材１１上における位置関係を決定し、決定された位置関係に基づいて、基材１１上に、第１コイルパターン１２ａ及び第２コイルパターン１２ｂを配置することにより、２つの回路が独立して安定に非接触式通信を行うように製造されている。

ここで、アンテナシートは、インレットのベースをなす構造であり、基材と、基材上に配置されたコイルパターンとを少なくとも有する。また、アンテナシートは、コンデンサと、コンデンサとコイルパターンとを接続する配線を有していてもよい。アンテナシートは、ＩＣチップが配置されてインレットとなり、更に、インレットの表裏にＰＥＴＧ等の熱可塑性樹脂のシートが接着された情報記録媒体となり得る。

次に、本明細書に開示するアンテナシートの設計方法の一実施形態を以下に説明する。

まず、図２（Ａ）に示すように、電気絶縁性の第１設計用基材２１ａ上に、第１コイルパターン１２ａを用いて非接触式通信を行う第１回路が配置されて、第１設計用インレット２０ａが形成される。第１設計用基材２１ａには、図示しないＩＣチップ及びコンデンサも配置される。第１コイルパターン１２ａと、図示しないＩＣチップ及びコンデンサとにより非接触式通信を行う第１回路が形成される。第１回路は、TypeＡの非接触式通信を行う。

同様に、図２（Ｂ）に示すように、電気絶縁性の第２設計用基材２１ｂ上に、第２コイルパターン１２ｂを用いて、第１回路と同一周波数帯で非接触式通信を行う第２回路が配置されて、第２設計用インレット２０ｂが形成される。第２設計用基材２１ｂには、図示しないＩＣチップ及びコンデンサも配置される。第２コイルパターン１２ｂと、図示しないＩＣチップ及びコンデンサとにより非接触式通信を行う第２回路が形成される。第２回路は、ＪＩＳＸ ６３１９−４に基づいて非接触式通信を行う。

次に、第１コイルパターン１２ａと、第２コイルパターン１２ｂとが外側を向くように、第１設計用基材２１ａと第２設計用基材２１ｂとを重ねて、第１設計用インレット２０ａと、第２設計用インレット２０ｂとを積層し、第１設計用基材２１ａと、第２設計用基材２１ｂとの相対的な位置を変更させながら、複数の第１回路の共振周波数及びリターンロスと、複数の第２回路の共振周波数及びリターンロスとを測定する。

第１設計用基材２１ａと、第２設計用基材２１ｂとの相対的な位置を変更させることにより、第１設計用基材２１ａ上の第１コイルパターン１２ａ及び第２設計用基材２１ｂ上の第２コイルパターン１２ｂの位置関係を変更する。

第１設計用基材２１ａと、第２設計用基材２１ｂとの相対的な位置は、第１設計用基材２１ａの基準位置Ｌ１と、第２設計用基材２１ｂの基準位置Ｌ２との間の距離を変更させることにより調整した。

本実施形態では、第１設計用基材２１ａの基準位置Ｌ１と第２設計用基材２１ｂの基準位置Ｌ２との間の距離を４０ｍｍ〜−４０ｍｍの範囲で１０ｍｍ毎に変化させて、第１設計用基材２１ａ上の第１コイルパターン１２ａ及び第２設計用基材２１ｂ上の第２コイルパターン１２ｂの位置関係を変更させながら、第１回路の共振周波数及びリターンロスと、第２回路の共振周波数及びリターンロスとを測定した。

第１設計用基材２１ａと第２設計用基材２１ｂをあわせた厚さは、アンテナシートの基材の厚さと同程度とすることが好ましい。通常のアンテナシートの厚みは、２０μｍ以上、３０μｍ以上又は４０μｍ以上とすることができ、また８０μｍ以下、７０μｍ以下又は６０μｍ以下とすることができる。同様に、第１設計用基材２１ａと第２設計用基材２１ｂをあわせた厚さも、２０μｍ以上、３０μｍ以上又は４０μｍ以上とし、また８０μｍ以下、７０μｍ以下又は６０μｍ以下とすることが好ましい。

図３〜図５は、基準位置Ｌ１と基準位置Ｌ２との間の距離が４０ｍｍ〜０ｍｍの時の第１設計用基材２１ａ上の第１コイルパターン１２ａ及び第２設計用基材２１ｂ上の第２コイルパターン１２ｂの位置関係を示す。第１設計用基材２１ａの輪郭を実線で示し、第２設計用基材２１ｂの輪郭を鎖線で示す。このことは、他の図でも同様である。

基準位置Ｌ１と基準位置Ｌ２との間の距離を４０ｍｍ〜０ｍｍの範囲で変化させることにより、設計用基材２１ａ、２１ｂを平面視して、第１コイルパターン１２ａと第２コイルパターン１２ｂとが重なる面積を変化させている。

図６及び図７は、基準位置Ｌ１と基準位置Ｌ２との間の距離が−２０ｍｍ〜−４０ｍｍの時の第１設計用基材２１ａ上の第１コイルパターン１２ａ及び第２設計用基材２１ｂ上の第２コイルパターン１２ｂの位置関係を示す。

基準位置Ｌ１と基準位置Ｌ２との間の距離を−２０ｍｍ〜−４０ｍｍの範囲で変化させることにより、第１コイルパターン１２ａと第２コイルパターン１２ｂとの間の距離を変化させている。

具体的には、設計用インレットの共振周波数及びリターンロスの測定は、以下の測定装置及び条件で行った。測定装置：アジレント・テクノロジー株式会社製ネットワークアナライザＥ５０６１Ａ、測定モード：Ｓ２１、測定装置のアンテナ：１００ｍｍ角のコイルアンテナ、周波数スイープ範囲：１０〜２０（ＭＨｚ）

コイルパターンの各位置関係において測定された第１設計用インレット２０ａの第１回路の共振周波数ｆ１及びリターンロスＲＬ１を図８（Ａ）に示す。また、コイルパターンの各位置関係において測定された第２設計用インレット２０ｂの第２回路の共振周波数ｆ２及びリターンロスＲＬ２を図８（Ｂ）に示す。

共振周波数は、コイルパターンの各位置関係における各回路の共振周波数を意味する。リターンロスは、その共振周波数において、ネットワークアナライザから各回路へ移動した電気エネルギー量を意味しており、移動した電気エネルギー量が多い程、大きな負の値となる。図８（Ａ）には、第１設計用インレット２０ａの第１回路の共振周波数ｆ１と、第２設計用インレット２０ｂの第２回路の共振周波数ｆ２との差を、共振周波数の差として示す。同様に、図８（Ｂ）には、第２設計用インレット２０ｂの第２回路の共振周波数ｆ２と、第１設計用インレット２０ａの第１回路の共振周波数ｆ１との差を、共振周波数の差として示す。

また、コイルパターンの各位置関係において、リーダライタと第１設計用インレット２０ａとの最大通信距離と、リーダライタと第２設計用インレット２０ｂとの最大通信距離とが測定された。ここで、最大通信距離は、リーダライタと設計用インレットの各回路との間でエラーを発生せずに通信が可能な最大距離を意味する。第１設計用インレット２０ａ及び第２設計用インレット２０ｂの最大距離も図８にあわせて示す。リーダライタとの通信は１３．５６ＭＨｚの周波数を用いた。

更に、図８（Ａ）には、距離が単体の項目では、第１設計用インレット２０ａを単独で測定した場合の共振周波数ｆ１及びリターンロスＲＬ１及び最大通信距離を示す。同様に、図８（Ｂ）には、第２設計用インレット２０ｂを単独で測定した場合の共振周波数ｆ２及びリターンロスＲＬ２及び最大通信距離を示す。

次に、図８に示す結果に基づいて、第１コイルパターン１２ａ及び第２コイルパターン１２ｂのインレットの基材１１上における位置関係を決定する考え方を以下に説明する。

まず、測定された複数の第１回路の共振周波数ｆ１と、測定された複数の第２回路の共振周波数ｆ２とに基づいて、第１回路の共振周波数ｆ１と第２回路の共振周波数ｆ２とが異なるように、第１コイルパターン１２ａ及び第２コイルパターン１２ｂのインレットの基材１１上における位置関係を決定することが好ましい。

図９（Ａ）は、第１回路の共振周波数ｆ１と第２回路の共振周波数ｆ２とが同じ場合のリターンロスと周波数との関係を示す図である。この場合、共振周波数が同一であるためピークが１つとなっている。一方、図９（Ｂ）は、第１回路の共振周波数ｆ１と第２回路の共振周波数ｆ２とが異なる場合のリターンロスと周波数との関係を示す図である。この場合、共振周波数が異なるためピークは２つとなっている。

本明細書では、第１回路の共振周波数ｆ１と第２回路の共振周波数ｆ２とが異なるとは、図９（Ｂ）に示すように、第１回路の共振周波数ｆ１と第２回路の共振周波数ｆ２のリターンロスと周波数との関係を示した際にピークが２つ表れている状態であることを意味する。

第１回路の共振周波数ｆ１と第２回路の共振周波数ｆ２とが同じ場合には、第１回路及び第２回路共に、リーダライタから電力を受電して消費している状態にある。通常、リーダライタと非接触式通信を行うのは第１回路又は第２回路の内の何れか一方であるので、一方の回路が動作している場合には、他方の回路は動作を停止していることが消費電力を低減する観点から好ましい。第１回路の共振周波数ｆ１と第２回路の共振周波数ｆ２とを異ならせることにより、一方の回路が動作している時の他方の回路の消費電力を抑制することができる。

図８に示す測定結果では、基準位置Ｌ１と基準位置Ｌ２との間の距離が１０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲において、第１回路及び第２回路は、図９（Ａ）に示すように、同じ共振周波数及びリターンロスを示している。これは、これらのコイルパターンの位置関係では、２つのコイルパターンの誘導結合が強いためだと考えられる。

例えば、基準位置Ｌ１と基準位置Ｌ２との間の距離が１０ｍｍの時には、第１回路及び第２回路のリターンロスは共に−０．３２５であり、測定した範囲では最も低い値を示した。しかし、上述したように、消費電力を低減する上では、このコイルパターンの位置関係を除外することが好ましい。

図８に示す測定結果では、基準位置Ｌ１と基準位置Ｌ２との間の距離が−４０ｍｍ〜０ｍｍ及び４０ｍｍにおいて、図９（Ｂ）に示すように、第１回路と第２回路とは、異なる共振周波数を示した。従って、基準位置Ｌ１と基準位置Ｌ２との間の距離が−４０ｍｍ〜０ｍｍ及び４０ｍｍの中から、第１コイルパターン１２ａ及び第２コイルパターン１２ｂのインレットの基材１１上における位置関係を決定することにより、第１回路の共振周波数ｆ１と第２回路の共振周波数ｆ２とを異ならせることができる。

また、測定された複数の第１回路のリターンロスＲＬ１と、測定された複数の第２回路のリターンロスＲＬ２とに基づいて、第１回路のリターンロス又は第２回路のリターンロスの内の何れか一方が最小値を示すように、第１コイルパターン１２ａ及び第２コイルパターン１２ｂのアンテナシートの基材１１上における位置関係を決定することが好ましい。

リターンロスが小さい程、各回路は、リーダライタからより多くの電力を受電して、安定した動作を行うことができる。

図８に示す測定結果では、基準位置Ｌ１と基準位置Ｌ２との間の距離が０ｍｍの時には、第１回路はリターンロスが−０．２５８の最小値を示し、第２回路もリターンロスが−０．２４８の最小値を示す。ここで、基準位置Ｌ１と基準位置Ｌ２との間の距離が１０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲は、選択対象から除外されている。

また、基準位置Ｌ１と基準位置Ｌ２との間の距離が０ｍｍの時には、第１設計用インレット２０ａの第１回路の最大通信距離は、測定した範囲で最大の値を示している。同様に、基準位置Ｌ１と基準位置Ｌ２との間の距離が０ｍｍの時には、第２設計用インレット２０ｂの第２回路の最大通信距離も、測定した範囲で最大の値を示している。

このようにして、図８に示す測定結果に基づいて、基準位置Ｌ１と基準位置Ｌ２との間の距離が０ｍｍになるように、第１コイルパターン１２ａ及び第２コイルパターン１２ｂのインレットの基材１１上における位置関係が決定される。

上述した本実施形態のインレットの設計方法によれば、測定した複数の共振周波数及びはリターンロスに基づいて、２つのコイルパターンの基材上における位置関係が決定されるので、同一の基材上において同一周波数帯で非接触式通信を行う２つの回路は、独立して安定した動作が可能となる。

なお、各回路が、リーダライタからより多くの電力を受電して、安定した動作を行うことができるようにする観点から、測定された複数の第１回路のリターンロスＲＬ１と、測定された複数の第２回路のリターンロスＲＬ２とに基づいて、第１回路のリターンロス及び第２回路のリターンロスの合計値が最小値を示すように、第１コイルパターン１２ａ及び第２コイルパターン１２ｂのアンテナシートの基材１１上における位置関係を決定してもよい。

上述したアンテナシートの設計方法では、設計用基材２１ａ、２１ｂを平面視して、第１コイルパターン１２ａ又は第２コイルパターン１２ｂが他方のコイルパターンに包含されないように、第１コイルパターン１２ａ及び第２コイルパターン１２ｂの位置関係を変更させながら、複数の第１回路の共振周波数及びリターンロスと、複数の第２回路の共振周波数及びリターンロスとを測定していた。

次に、設計用基材２１ａ、２１ｂを平面視して、第２コイルパターン１２ｂが、第１コイルパターン１２ａに包含されるように、第１コイルパターン１２ａ及び第２コイルパターン１２ｂの位置関係を変更させながら、複数の第１回路の共振周波数及びリターンロスと、複数の第２回路の共振周波数及びリターンロスとを測定した結果を、図１０及び図１１を参照しながら、以下に説明する。

まず、図１０（Ａ）に示すように、第１設計用基材２１ａ上に、第１コイルパターン１２ａを用いて非接触式通信を行う第１回路が配置されて、第１設計用インレット２０ａが形成される。第１設計用基材２１ａには、図示しないＩＣチップ及びコンデンサも配置される。第１コイルパターン１２ａと、図示しないＩＣチップ及びコンデンサとにより非接触式通信を行う第１回路が形成される。第１回路は、TypeＡの非接触式通信を行う。

同様に、図１０（Ａ）に示すように、第２設計用基材２１ｂ上に、第２コイルパターン１２ｂを用いて、第１回路と同一周波数帯で非接触式通信を行う第２回路が配置されて、第２設計用インレット２０ｂが形成される。第２設計用基材２１ｂには、図示しないＩＣチップ及びコンデンサも配置される。第２コイルパターン１２ｂと、図示しないＩＣチップ及びコンデンサとにより非接触式通信を行う第２回路が形成される。第２回路は、ＪＩＳＸ ６３１９−４に基づいた非接触式通信を行う。

ここで、第２コイルパターン１２ｂの寸法は、第１コイルパターン１２ａの内側の空間よりも小さいので、第１設計用基材２１ａと第２設計用基材２１ｂとを重ねた場合、設計用基材２１ａ、２１ｂを平面視して、第２コイルパターン１２ｂを、第１コイルパターン１２ａに包含させることができるようになされている。

次に、第１コイルパターン１２ａと、第２コイルパターン１２ｂとが反対側を向くように、第１設計用基材２１ａと第２設計用基材２１ｂとを重ねて、第１設計用インレット２０ａと、第２設計用インレット２０ｂとを積層し、第１設計用基材２１ａと、第２設計用基材２１ｂとの相対的な位置を変更させながら、複数の第１回路の共振周波数及びリターンロスと、複数の第２回路の共振周波数及びリターンロスとを測定する。

ここでは、第１設計用基材２１ａの基準位置Ｌ１と第２設計用基材２１ｂの基準位置Ｌ２との間の距離を０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲で変化させて、第１設計用基材２１ａ上の第１コイルパターン１２ａ及び第２設計用基材２１ｂ上の第２コイルパターン１２ｂの位置関係を変更させながら、第１回路の共振周波数及びリターンロスと、第２回路の共振周波数及びリターンロスとを測定した。

図１０（Ａ）は、基準位置Ｌ１と基準位置Ｌ２との間の距離が０ｍｍの時の第１設計用基材２１ａ上の第１コイルパターン１２ａ及び第２設計用基材２１ｂ上の第２コイルパターン１２ｂの位置関係を示す。図１０（Ｂ）は、基準位置Ｌ１と基準位置Ｌ２との間の距離が２０ｍｍの時の第１設計用基材２１ａ上の第１コイルパターン１２ａ及び第２設計用基材２１ｂ上の第２コイルパターン１２ｂの位置関係を示す。

基準位置Ｌ１と基準位置Ｌ２との間の距離を０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲で変化させることにより、設計用基材２１ａ、２１ｂを平面視して、第１コイルパターン１２ａの内側の空間における第２コイルパターン１２ｂの位置を変化させている。基準位置Ｌ１と基準位置Ｌ２との間の距離が０ｍｍの時には、第２コイルパターン１２ｂは、第１コイルパターン１２ａの内側の空間における下側に位置にしている。基準位置Ｌ１と基準位置Ｌ２との間の距離が２０ｍｍの時には、第２コイルパターン１２ｂは、第１コイルパターン１２ａの内側の空間における上側に位置にしている。

第１設計用インレット２０ａの第１回路の共振周波数ｆ１及びリターンロスＲＬ１及び最大通信距離を図１１（Ａ）に示す。第２設計用インレット２０ｂの第２回路の共振周波数ｆ２及びリターンロスＲＬ２及び最大通信距離を図１１（Ｂ）に示す。上述した図８に対する説明は、図１１に対して適宜適用される。

図１１（Ａ）に示すように、第１回路の共振周波数ｆ１及びリターンロスＲＬ１及び最大通信距離の値は、第１コイルパターン１２ａの内側の空間における第２コイルパターン１２ｂの位置を変更しても、大きく変化はしなかった。

同様に、図１１（Ｂ）に示すように、第２回路の共振周波数ｆ２及びリターンロスＲＬ２及び最大通信距離の値は、第１コイルパターン１２ａの内側の空間における第２コイルパターン１２ｂの位置を変更しても、大きく変化はしなかった。

また、コイルパターンの各位置関係において、第１回路の共振周波数ｆ１及びリターンロスＲＬ１と、第２回路の共振周波数ｆ２及びリターンロスＲＬ２とは同じ値を示しており、２つのコイルパターンの誘導結合が強いことが推定される。

従って、同一の基材上において同一周波数帯で非接触式通信を行う２つの回路を、独立して動作させる観点からは、設計用基材２１ａ、２１ｂを平面視して、第１コイルパターン１２ａ又は第２コイルパターン１２ｂが他方のコイルパターンに包含されないように、第１コイルパターン１２ａ及び第２コイルパターン１２ｂの位置関係を決定することが好ましいと考えられる。

本発明では、上述した実施形態のアンテナシートの設計方法、アンテナシートの製造方法、アンテナシート及び情報記録媒体は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。

例えば、上述した実施形態では、２枚の設計用基材を用いていたが、一枚の設計用基材を用いて、この設計用基材の第１面に第１コイルパターンを配置し、第２面に第２コイルパターンを配置して、２つのコイルパターンの位置関係を変更した複数の設計用インレットを形成する。そして、各設計用インレットを用いて、複数の第１回路の共振周波数及び第１リターンロスと、複数の第２回路の共振周波数及び第２リターンロスとを測定するようにしてもよい。

上述したアンテナシートの製造方法に基づいて製造されるアンテナシートの基材は、第１コイルパターンを用いて非接触式通信を行うための第１回路が配置される第１インレット用基材と、第２コイルパターンを用いて非接触式通信を行うための第２回路が配置される第２インレット用基材とが積層されて形成されていてもよい。

また、上述したアンテナシートの製造方法に基づいて製造されたアンテナシートに対して、ＩＣチップを搭載したインレットを形成し、ＰＥＴＧ等の熱可塑性樹脂のシートを、インレットの表裏に積層し、熱プレスをさせることにより接着して、ＩＣカード等の情報記録媒体を形成することが可能である。

１０ インレット
１０ａ アンテナシート
１１ 基材
１１ａ 第１面
１１ｂ 第２面
１２ａ 第１コイルパターン
１２ｂ 第２コイルパターン
１３ａ 第１コンデンサ
１３ｂ 第２コンデンサ
１４ａ 第１ＩＣチップ
１４ｂ 第２ＩＣチップ
２０ａ 第１設計用インレット
２０ｂ 第２設計用インレット
２１ａ 第１設計用基材
２１ｂ 第２設計用基材

Claims (10)

1. 基材の第１面に配置される第１コイルパターン及び前記基材の第２面に配置される第２コイルパターンを有するアンテナシートの設計方法であって、
   前記第１コイルパターンを用いて非接触式通信を行うための第１回路と、前記第２コイルパターンを用いて、前記第１回路と同一周波数帯で非接触式通信を行うための第２回路とを、設計用基材上に配置し、
   前記第１コイルパターン及び第２コイルパターンの位置関係を変更させながら、複数の前記第１回路の第１共振周波数及び第１リターンロスと、複数の前記第２回路の第２共振周波数及び第２リターンロスとを測定し、
   測定された複数の前記第１回路の前記第１共振周波数又は前記第１リターンロスと、測定された複数の前記第２回路の前記第２共振周波数又は前記第２リターンロスとに基づいて、前記第１コイルパターン及び前記第２コイルパターンの前記アンテナシートの前記基材上における位置関係を決定する、
   ことを特徴とするアンテナシートの設計方法。
2. 前記第１共振周波数と前記第２共振周波数とが異なるように、前記第１コイルパターン及び前記第２コイルパターンの前記アンテナシートの前記基材上における位置関係を決定することを特徴とする請求項１に記載のアンテナシートの設計方法。
3. 前記第１リターンロス又は前記第２リターンロスの内の何れか一方が最小値を示すように、前記第１コイルパターン及び前記第２コイルパターンの前記アンテナシートの前記基材上における位置関係を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナシートの設計方法。
4. 前記第１リターンロス及び前記第２リターンロスの合計値が最小値を示すように、前記第１コイルパターン及び前記第２コイルパターンの前記アンテナシートの前記基材上における位置関係を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナシートの設計方法。
5. 前記設計用基材を平面視して、前記第１コイルパターン又は前記第２コイルパターンが他方のコイルパターンに包含されないように、前記第１コイルパターン及び前記第２コイルパターンの位置関係を変更させながら、複数の前記第１回路の第１共振周波数及び第１リターンロスと、複数の前記第２回路の第２共振周波数及び第２リターンロスとを測定する請求項１〜４の何れか一項に記載のアンテナシートの設計方法。
6. 前記設計用基材は、前記第１コイルパターンを用いて非接触式通信を行うための前記第１回路が配置される第１設計用基材と、前記第２コイルパターンを用いて非接触式通信を行うための前記第２回路が配置される第２設計用基材とが積層されて形成されており、
   前記第１設計用基材と、前記第２設計用基材との相対的な位置を変更させながら、複数の前記第１回路の第１共振周波数及び第１リターンロスと、複数の前記第２回路の第２共振周波数及び第２リターンロスとを測定する請求項１〜５の何れか一項に記載のアンテナシートの設計方法。
7. 基材の第１面に配置される第１コイルパターン及び前記基材の第２面に配置される第２コイルパターンを有するアンテナシートの製造方法であって、
   前記第１コイルパターンを用いて非接触式通信を行うための第１回路と、前記第２コイルパターンを用いて非接触式通信を行うための第２回路とを、設計用基材上に配置し、
   前記第１コイルパターン及び第２コイルパターンの位置関係を変更させながら、複数の前記第１回路の第１共振周波数及び第１リターンロスと、複数の前記第２回路の第２共振周波数及び第２リターンロスとを測定し、
   測定された複数の前記第１回路の前記第１共振周波数又は前記第１リターンロスと、測定された複数の前記第２回路の前記第２共振周波数又は前記第２リターンロスとに基づいて、前記第１コイルパターン及び前記第２コイルパターンの前記アンテナシートの前記基材上における位置関係を決定し、
   前記決定された位置関係に基づいて、前記アンテナシートの前記基材上に、前記第１コイルパターン及び前記第２コイルパターンを配置する、
   ことを特徴とするアンテナシートの製造方法。
8. 基材の第１面に配置される第１コイルパターン及び前記基材の第２面に配置される第２コイルパターンを有するアンテナシートであって、
   前記第１コイルパターンを用いて非接触式通信を行うための第１回路と、前記第２コイルパターンを用いて非接触式通信を行うための第２回路とを、設計用基材上に配置し、
   前記第１コイルパターン及び第２コイルパターンの位置関係を変更させながら、複数の前記第１回路の第１共振周波数及び第１リターンロスと、複数の前記第２回路の第２共振周波数及び第２リターンロスとを測定し、
   測定された複数の前記第１回路の前記第１共振周波数又は前記第１リターンロスと測定された複数の前記第２回路の前記第２共振周波数又は前記第２リターンロスとに基づいて前記アンテナシートの前記基材上における位置関係が決定された前記第１コイルパターン及び前記第２コイルパターンを有する、
   ことを特徴とするアンテナシート。
9. 請求項８に記載のアンテナシートを備えた情報記録媒体。
10. 請求項８に記載のアンテナシートと、
    前記第１コイルパターンと接続する第１ＩＣチップと、
    前記第２コイルパターンと接続する第２ＩＣチップと、
    を備えることを特徴とするインレット。

Images