JP6357919B2 - 通信媒体 - Google Patents
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Description
本発明は、第1結合コイルの設計に要する負荷を軽減することの可能な通信媒体、および、通信媒体の設計方法を提供することを目的とする。
前記通信媒体において、前記第1結合コイルと前記第2結合コイルとの間に磁性体をさらに備えてもよい。
図1が示すように、ICカード1は、接触通信機能と非接触通信機能とを有する通信媒体の一例である。ICカード1は、ICチップが実装される第1基板2を有したICモジュール5と、ICモジュール5が搭載された基体を構成する第2基板7とを備えている。
なお、第2基板7が備える第2結合コイル8、アンテナ9、および、調整コンデンサ11の少なくとも1つは、第2基板7の非対向面に配置されてもよい。
次に、第1結合コイル4が有するインピーダンスの虚部の値について説明する。
第1結合コイル4の有するインピーダンスの虚部は、ICチップ3の非接触通信部3bが外部非接触通信装置と非接触通信する動作状態において、2つの通信端子4aの間の入力容量に基づくインピーダンス、すなわち、入力インピーダンスの虚部の値の範囲に含まれている。
次に、第1結合コイル4を含めたインピーダンスの実部の値について説明する。
第1結合コイル4の有するインピーダンスの実部の値は、ICチップ3の非接触通信部3bが外部非接触通信装置と非接触通信する動作状態において、2つの通信端子4aにおける入力インピーダンスの実部の値の範囲外である。こうした第1結合コイル4の有するインピーダンスの実部を含め、通信端子4a以降におけるインピーダンスの実部の値は、通信端子4a以降の回路における信号の周波数に対してピークを有し、かつ、通信端子4a以降におけるインピーダンスの実部の値のピークを示す周波数は、通信周波数とほぼ一致している。
次に、閉回路における自己共振周波数について説明する。
第2結合コイル8、アンテナ9、および、調整コンデンサ11から構成される閉回路は、ICチップ3の非接触通信部3bが外部非接触通信装置と非接触通信する動作状態において、通信周波数と一致する自己共振周波数を有している。
次に、第1結合コイル4と第2結合コイル8との間の結合度合いについて説明する。
第1結合コイル4と第2結合コイル8との電磁結合における結合度合いは、第2結合コイル8における巻線のターン数が増えることによって強まり、また、第2結合コイル8の透磁率が高まることによっても強まる。第2結合コイル8の透磁率は、例えば、第2結合コイル8を覆う磁性シートが第2結合コイル8に貼り付けられることによって高まる。また、第2結合コイル8の透磁率は、第1結合コイル4の開口と第2結合コイル8の開口とが互いに重なる部分に磁性シートが位置することによっても高まる。なお、第1結合コイル4と第2結合コイル8との電磁結合における結合度合いは、第1結合コイル4と第2結合コイル8との間の距離が短いほど強い。
ICカード1の設計に際しては、まず、第1結合コイル4の有するインピーダンスの虚部の値が、非接触通信部3bの動作状態における通信端子4aにおける入力インピーダンスの虚部の値の範囲内に設定される。
閉回路における自己共振周波数の設定は、例えば、調整コンデンサ11において切断される接続パターン12bの数量の設定によって実現される。すなわち、自己共振周波数の設定に際し、切断される接続パターン12bの数量を増やすことによって、調整コンデンサ11の容量は小さく設定され、反対に、切断される接続パターン12bの数量を減らすことによって、調整コンデンサ11の容量は大きく設定される。また、こうした閉回路における自己共振周波数の設定は、例えば、アンテナ9における内径、外形、線幅、厚み、ターン数、開口面積などの設定によっても実現される。
以下、上記ICカード1、および、その設計方法における一実施例を説明する。
[第1結合コイル4]
ICカード1に求められる規格に基づいて、まず、第1基板2の実装面の有する面積に13mm×12mmを設定し、ICチップ3の実装面の有する面積に3mm×3mmを設定し、第1結合コイル4の占有する面積に3mm×3mm以上、13mm×12mm以下を設定した。また、第1結合コイル4の低抵抗化が図られる観点から、第1結合コイル4を構成する導体に銅を用いた。また、第1結合コイル4の製造面における利便性から、第1結合コイル4の有する厚みに28μmを設定し、第1結合コイルの有するターン数に10を設定した。
次いで、閉回路の低抵抗化が図られる観点から、閉回路を構成する導体にアルミニウムを用い、第2基板7としてPETフィルムを用いた。また、閉回路の製造面における利便性から、閉回路の各回路要素の有する厚みに30μmを設定し、第2結合コイル8の有するターン数に5を設定し、第2結合コイル8の開口面積を12mm×13mmに設定した。
f0≒1/2π√C2(L2+L3)
C2:調整コンデンサの容量
L2:第2結合コイル8のリアクタンス
L3:アンテナ9のリアクタンス
以上、上記実施形態によれば以下に列挙する効果が得られる。
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
Claims (5)
- 通信端子を有した非接触通信部、および、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第1結合コイルとを備えるICモジュールであって、前記第1結合コイルのインピーダンスの虚部の値が、前記非接触通信部の動作状態における前記通信端子の入力インピーダンスの虚部の値の範囲に含まれる前記ICモジュールと、
前記第1結合コイルとの電磁結合が可能に前記第1結合コイルの外側に配置されて前記第1結合コイルよりも小さいインダクタンスを有する第2結合コイルと、前記第2結合コイルと直列に接続されたアンテナとを備えて前記ICモジュールが搭載された基体と、
を備える通信媒体。 - 前記第1結合コイルのインピーダンスの実部の値は、前記非接触通信部の動作状態における前記通信端子の入力インピーダンスの実部の値の範囲外である
請求項1記載の通信媒体。 - 前記基体は、前記アンテナと前記第2結合コイルとに直列に接続された平行平板コンデンサをさらに備え、前記アンテナ、前記平行平板コンデンサ、および、前記第2結合コイルが閉回路を構成し、
前記閉回路における自己共振周波数は、前記非接触通信部の動作状態における通信周波数と等しい
請求項1または請求項2に記載の通信媒体。 - 前記通信端子から見て前記ICチップとは反対側であって、前記第1結合コイル、前記第2結合コイル、および、前記アンテナを含むインピーダンスの実部の値は、
前記非接触通信部の動作状態における前記通信端子の入力インピーダンスの実部の値の範囲に含まれ、かつ、前記非接触通信部の動作状態における通信周波数においてピークを有する周波数特性を有する
請求項1から3のいずれか1つに記載の通信媒体。 - 前記第1結合コイルと前記第2結合コイルとの間に磁性体をさらに備える
請求項4記載の通信媒体。
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