JP4099807B2 - Icカードの電力供給装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無接触形のICカードを安定に作動させることができるICカードの電力供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
無接触のICカードには、電磁誘導方式の電力供給装置が組み込まれている。
【0003】
このものは、外来電波に共振するコイルアンテナを使用しており、コイルアンテナは、ICカード内のICモジュールに接続されている。そこで、このものは、外来電波によりコイルアンテナに電圧を誘起させてICモジュールに給電することができる。なお、ICモジュールは、コイルアンテナからの誘起電圧を利用して作動し、外来電波を介して伝送されるデータを読み取り、必要なデータを外部に発信することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来技術によるときは、コイルアンテナは、外来電波によって誘起される電圧をそのままICモジュールに給電するため、外来電波が微弱であると、ICモジュールを安定に作動させることが難しく、ICカードによるデータ通信距離を十分大きくすることができないという問題があった。
【0005】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、1次コイルと、1次コイルに電磁的に結合する2次コイルとを組み合わせることによって、外来電波が微弱であっても、ICモジュールを安定に作動させ、ICカードによるデータ通信距離の拡大を図ることができるICカードの電力供給装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、外来電波に共振する1次コイルと、1次コイルに電磁的に結合する2次コイルとを備えてなり、1次コイル、2次コイルは、ICカード上においてそれぞれ同方向の複数ターンの螺旋状に形成し、2次コイルは、1次コイルよりターン数を多くするとともに、ICカード上に実装するICモジュールに接続し、1次コイルは、2次コイルよりライン幅を大きくし、全長を2次コイルと平行に接近させて組み合わせることをその要旨とする。
【0007】
なお、ICモジュールは、ランドを介してICカード上に実装することができ、2次コイルには、インピーダンス整合用のコンデンサを接続することができる。
【0008】
また、1次コイル、2次コイルは、同電位に保持してもよい。
【0009】
さらに、1次コイル、2次コイルは、二次元の螺旋状に形成してもよく、三次元の螺旋状に形成してもよい。
【0010】
【作用】
かかる発明の構成によるときは、外来電波に共振する1次コイルは、外来電波により1次電圧を誘起し、1次コイルと電磁的に結合する2次コイルは、1次コイルとのターン数の比に従って、1次電圧より高い2次電圧を誘起してICモジュールに給電することができる。すなわち、ICモジュールは、1次コイル、2次コイルを介して十分大きな電圧が給電され、安定に作動することができる。
【0011】
1次コイル、2次コイルを互いに同電位に保持することにより、1次コイルは、ICモジュールに対して極端に異なる電位になるおそれがなく、ICモジュールを一層安定に作動させることができる。なお、このときの1次コイル、2次コイルは、それぞれの同極側の一端または中間点を電気的に接続すればよい。
【0012】
1次コイル、2次コイルのそれぞれにコンデンサを接続すれば、1次コイルは、コンデンサを介して外来電波に容易に共振させることができ、2次コイルは、コンデンサを介し、ICモジュールに対して容易にインピーダンスを整合させることができる。
【0013】
容量設定可能に形成するコンデンサは、容量を適切に調節設定することにより、1次コイルを外来電波に共振させ、2次コイルをICモジュールのインピーダンスに整合させることができる。
【0014】
1次コイル、2次コイルは、二次元の螺旋状に形成することにより、印刷やエッチング等の形成工程を簡略化することができ、全体の製造コストを低減させることができる。
【0015】
また、1次コイル、2次コイルは、三次元の螺旋状に形成することにより、ターン数を高密度にすることができ、小形化、高インダクタンス化を図ることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【0017】
ICカードの電力供給装置は、1次コイルL1 、2次コイルL2 を備えてなる(図1、図2)。ただし、1次コイルL1 、2次コイルL2 は、ICカードCDに組み込まれている。
【0018】
ICカードCDは、所定サイズの薄い長方形のカード状に形成されている。ICカードCDには、ランドG、G…を介し、マイクロプロセッサや書込み可能な不揮発性メモリ等を含むICモジュール31が実装されている。また、1次コイルL1 、2次コイルL2 は、ICカードCD上において、印刷やエッチング等により、互いに平行な二次元の螺旋状に組み合わせて形成されている。1次コイルL1 は、2次コイルL2 よりライン幅が大きくなっている。また、2次コイルL2 は、1次コイルL1 よりターン数が多く設定され、1次コイルL1 に対して電磁的に結合されている。
【0019】
1次コイルL1 の両端には、コンデンサC1 が接続されており、2次コイルL2 は、一端のコンデンサC2 を介してICモジュール31に接続されている。また、1次コイルL1 、2次コイルL2 は、同極側の一端が接続され、互いに同電位に保持されている。
【0020】
1次コイルL1 は、外来電波Sa が到来すると、外来電波Sa に共振して1次電圧V1 を誘起する。すなわち、1次コイルL1 、コンデンサC1 は、外来電波Sa に共振している。一方、2次コイルL2 は、1次コイルL1 の1次電圧V1 により、2次電圧V2 >V1 を誘起してICモジュール31に給電することができる。2次コイルL2 は、1次コイルL1 よりターン数が多く設定されているからである。そこで、ICモジュール31は、2次コイルL2 からの2次電圧V2 により起動し、外来電波Sa に含まれているデータに従って作動するとともに、2次コイルL2 を介して所定の新たなデータを送信電波Sb として外部に発信することができる。
【0021】
【他の実施の形態】
1次コイルL1 、2次コイルL2 は、互いに電気的に分離させてもよい(図3(A)、(C))。また、コンデンサC2 は、2次コイルL2 に並列に接続してもよい(同図(B)、(C))。
【0022】
1次コイルL1 、2次コイルL2 は、ICカードCD上において、二次元の螺旋状に個別に形成してもよい(図4)。なお、同図において、2次コイルL2 は、1次コイルL1 の内側に形成されている。ただし、2次コイルL2 は、1次コイルL1 の外側に形成してもよく、1次コイルL1 と並行に配列してもよい。また、1次コイルL1 、2次コイルL2 は、ICカードCDの片面ではなく、両面に分離して形成してもよい。
【0023】
コンデンサC1 は、容量設定可能に形成することができる(図5)。コンデンサC1 は、一対の線状のパターン11、12のそれぞれに付設する電極11a、11a…、12a、12a…を櫛歯状に噛み合わせて形成されている。また、パターン11、12には、それぞれ接続用の端子11b、12bが形成されている。そこで、コンデンサC1 は、適当な位置P、Pにおいてパターン11、12を切断し、電極11a、11a…、12a、12a…の任意の組数を使用することにより、その容量を可変設定することができる。また、コンデンサC2 も、同様の構造に形成してもよい。すなわち、コンデンサC1 、C2 の少なくとも一方は、容量設定可能に形成することができる。なお、図5のコンデンサは、他の固定容量のコンデンサと組み合わせることにより、コンデンサC1 、C2 を形成してもよい。
【0024】
1次コイルL1 、2次コイルL2 は、三次元の螺旋状に形成してもよい(図6、図7)。
【0025】
1次コイルL1 は、端子21cを伴う下部の導電パターン21a、21a…と、中間の絶縁皮膜21dと、上部の導電パターン21b、21b…とを絶縁性のベース材23上に順に形成して構成されている。下部の導電パターン21a、21a…は、端子21cとともに、所定ピッチごとにベース材23の表面側に斜めに形成され、絶縁皮膜21dは、下部の導電パターン21a、21a…の両端部を除く中間部のみを被覆している。また、上部の導電パターン21b、21b…は、絶縁皮膜21d上において、下部の導電パターン21a、21a…と同一ピッチに逆方向に斜めに形成され、絶縁皮膜21dの両側においてベース材23上の下部の導電パターン21a、21a…の両端を順に連結している。
【0026】
したがって、上下の導電パターン21a、21a…、21b、21b…は、絶縁皮膜21dを介し、ベース材23上に三次元の1次コイルL1 を形成している(図7、図8)。なお、上部の導電パターン21b、21b…上には、保護皮膜21eが形成されており(図6)、保護皮膜21eは、端子21cを除く上下の導電パターン21a、21a…、21b、21b…の全体を保護している。
【0027】
2次コイルL2 は、1次コイルL1 と同様に、端子22c、22cを伴う上部の導電パターン22b、22b…と、中間の絶縁皮膜22dと、下部の導電パターン22a、22a…とをベース材23の裏面側に順に形成し、端子22c、22cを除く全体を保護皮膜22eによって保護することにより形成されている。なお、1次コイルL1 、2次コイルL2 は、ベース材23の端子孔23a、端子21c、22cに形成する端子孔21c1 、22c1 を介し、たとえばスルホールによって各一端を電気的に接続することができ、2次コイルL2 は、両端の端子22c、22cを介してICモジュール31に接続することができる。このような1次コイルL1 、2次コイルL2 は、エッチング技術を全く使用することなく、印刷技術のみによって形成することができる。
【0028】
なお、図6の1次コイルL1 、2次コイルL2 は、ベース材23の表面側において、複数の絶縁皮膜21d、21d…を介して互いに2重コイルを形成するように配列してもよく、共通の絶縁皮膜21dを介して互いに平行に配列してもよい。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、外来電波に共振する1次コイルと、ICモジュールに接続する2次コイルとを組み合わせることによって、1次コイルよりターン数が多く、1次コイルに電磁的に結合している2次コイルは、外来電波により大きな2次電圧を誘起してICモジュールに給電することができるから、ICモジュールを安定に作動させ、ICカードによるデータ通信距離を大幅に拡大することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 全体構成平面説明図
【図2】 図1の等価電気回路図
【図3】 他の実施の形態を示す図2相当図
【図4】 他の実施の形態を示す図1相当図
【図5】 他の実施の形態を示す要部拡大模式説明図
【図6】 他の実施の形態を示す要部拡大分解斜視図
【図7】 図6の要部拡大分解斜視説明図
【図8】 図6の要部拡大模式説明図
【符号の説明】
Sa …外来電波
L1 …1次コイル
L2 …2次コイル
C1 、C2 …コンデンサ
31…ICモジュール

Claims (6)

  1. 外来電波に共振する1次コイルと、該1次コイルに電磁的に結合する2次コイルとを備えてなり、前記1次コイル、2次コイルは、ICカード上においてそれぞれ同方向の複数ターンの螺旋状に形成し、前記2次コイルは、前記1次コイルよりターン数を多くするとともに、前記ICカード上に実装するICモジュールに接続し、前記1次コイルは、前記2次コイルよりライン幅を大きくし、全長を前記2次コイルと平行に接近させて組み合わせることを特徴とするICカードの電力供給装置。
  2. ICモジュールは、ランドを介して前記ICカード上に実装することを特徴とする請求項1記載のICカードの電力供給装置。
  3. 記2次コイルには、インピーダンス整合用のコンデンサを接続することを特徴とする請求項1または請求項2記載のICカードの電力供給装置。
  4. 前記1次コイル、2次コイルは、同電位に保持することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか記載のICカードの電力供給装置。
  5. 前記1次コイル、2次コイルは、二次元の螺旋状に形成することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか記載のICカードの電力供給装置。
  6. 前記1次コイル、2次コイルは、三次元の螺旋状に形成することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか記載のICカードの電力供給装置。
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