JP7356659B2 - Ｉｃタグ及び複合型ｉｃカード - Google Patents

Description

ＵＨＦ帯通信用のＩＣタグと、ＵＨＦ帯通信及びＨＦ帯通信が可能な複合型ＩＣカードに関する。

従来、特許文献１に開示されているように、ＵＨＦ帯での通信機能を有した第１の集積回路と、第１の集積回路から給電される第１の導電性物体と、ＨＦ帯での通信機能を有した第２の集積回路と、第２の集積回路から給電される第２の導電性物体とを備えた無線通信装置があった。この無線通信装置は、第２の導電性物体が第１の集積回路又は第１の導電性物体に接続され、第１の導電性物体で成るアンテナのグランドとして利用されているという特徴がある。例えば、特許文献１の図３３に記載された無線通信装置は、第２の導電性物体（渦巻状導電性物体２）が、容量性結合手段（導電性物体１９）を介して第１の集積回路（集積回路４）に接続され、第２の導電性物体（渦巻状導電性物体２）が第１の導電性物体（Ｌ字状導電性物体３）で成るアンテナのグランドとして利用されている。

特開２０１２－１６０６２号公報

特許文献１の無線通信装置（図３３）のような構成は、例えば、ＨＦ帯通信用のコイルを内蔵した市販のＮＦＣカードに、ＵＨＦ帯通信用のアンテナを内蔵したＩＣタグを貼り付けることによって製作することができる。しかし、市販のＮＦＣカードは、コイルのレイアウト（大きさ、形状、配置等）がメーカ毎又は製品毎に異なるので、ＵＨＦ帯において一定の通信特性を実現するためには、メーカ毎又は製品毎にアンテナ形状を大幅に変更しなければならず、良好な通信特性を有したＩＣタグを効率よく設計することは難しいものであった。

本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、ＨＦ帯通信用のコイルのレイアウトが多少異なっても、組合せることにより良好なＵＨＦ帯通信が可能な導体層を備えたＩＣタグ及び複合型ＩＣカードを提供することを目的とする。

本発明は、ループ状に形成されたコイルを通じて電磁誘導方式のＨＦ帯通信を行うＮＦＣカードの片方の面に重ねて使用されるＩＣタグであって、誘電体材料で成る基材と、前記基材の表面側に形成された導体層と、前記基材に搭載された給電装置とを有し、前記導体層は、地板部と、前記地板部の一端縁に延設された縦アンテナ部と、前記縦アンテナ部の先端部に延設され、前記縦アンテナ部に対して直角方向に伸びる横アンテナ部とを有し、前記地板部の、前記縦アンテナ部が延設された端縁は、前記横アンテナ部と平行に、前記横アンテナ部の先端近傍又は先端を超える位置まで伸び、前記横アンテナ部に対して一定の距離を空けて対向し、前記給電装置は、前記地板部を基準に、前記横アンテナ部の長さ方向の途中位置に向けて給電するように設けられており、前記基材が前記ＮＦＣカードの片方の面に重ねられ、前記縦アンテナ部及び前記横アンテナ部が前記コイルの外側の非コイル領域に配置された状態で、縦アンテナ部及び前記横アンテナ部を通じて電波方式のＵＨＦ帯通信が可能になるＩＣタグである。

前記基材が前記ＮＦＣカードの片方の面に重ねられ、前記導体層の前記地板部が前記コイルに静電結合することによって、前記地板部と前記コイルとで成る地板が形成される構成にすることができる。また、前記地板部は、非導体領域を囲むように環状に形成され、その環状の特定部分がスリットによって切断されている構成にしてもよい。また、前記給電装置は、前記横アンテナ部の長さ方向の途中位置に直接接続されて給電を行う構成にすることができる。あるいは、前記給電装置は、前記横アンテナ部の長さ方向の途中位置に、電波方式の補助アンテナを通じて非接触で給電を行う構成にしてもよい。

また、本発明は、上記のＩＣタグと前記ＮＦＣカードとで構成され、前記ＩＣタグ及び前記ＮＦＣカードは、前記ＩＣタグの前記基材の裏面側が前記ＮＦＣカードの片方の面に重なるように相互に位置決めされ、前記縦アンテナ部及び前記横アンテナ部が前記コイルの外側の非コイル領域に配置され、前記縦アンテナ部及び前記横アンテナ部を通じて電波方式のＵＨＦ帯通信を行い、前記コイルを通じて電磁誘導方式のＨＦ帯通信を行う複合型ＩＣカードである。

その他、カード状に形成された外装材の内部に、誘電体層を介して互いに積層された導体層とループ状のコイルとが設けられ、前記導体層は、地板部と、前記地板部の一端縁に延設された縦アンテナ部と、前記縦アンテナ部の先端部に延設され、前記縦アンテナ部に対して直角方向に伸びる横アンテナ部とを有し、前記地板部の、前記縦アンテナ部が延設された端縁は、前記横アンテナ部と平行に、前記横アンテナ部の先端近傍又は先端を超える位置まで伸びて、前記横アンテナ部に対して一定の距離を空けて対向し、前記縦アンテナ部及び前記横アンテナ部が前記コイルの外側の非コイル領域に配置され、前記縦アンテナ部及び前記横アンテナ部を通じて電波方式のＵＨＦ帯通信を行い、前記コイルを通じて電磁誘導方式のＨＦ帯通信を行う構成の複合型ＩＣカードもある。

本発明のＩＣタグは、例えば、市販のＮＦＣカードに取り付けることによって、ＨＦ帯通信及びＵＨＦ帯通信が可能な複合型ＩＣカードを容易に製作することができる。また、製作された複合型ＩＣカードでは、ＨＦ帯通信とＵＨＦ帯通信との干渉が発生しにくい。

いわゆる逆Ｆ形や逆Ｌ形と呼ばれるアンテナは、ＵＨＦ帯において一定の通信特性を実現するため、横アンテナ部と地板との離間距離がばらつかないことが重要になる。これは、特許文献1の無線通信装置（図３３）においても同様である。本発明の複合型ＩＣカードによれば、横アンテナ部と地板の離間距離は、横アンテナと地板部との離間距離によって正確に決定される。したがって、複合型ＩＣカードを製作する時、横アンテナ部とコイルとの位置関係が多少ばらついたとしても、良好なＵＨＦ帯の通信特性が得られる。また、コイルのレイアウト（大きさ、形状、配置等）が多少変更される場合でも、導体層の設計変更を最小限に抑えることができ、条件が合えば、導体層の設計変更自体が不要になる。

本発明の複合型ＩＣカードの第一の実施形態の外観を示す斜視図（ａ）、内部構造を示す縦断面図（ｂ）である。 図１のＮＦＣカードの内部構造を示す図であって、外装材を透視した時の平面図である。 図１のＩＣタグの外観を示す平面図（ａ）、分解斜視図（ｂ）である。 第一の実施形態の複合型ＩＣカードの内部構造を示す図であって、カードホルダ、ＩＣタグの基材、及びＮＦＣカードの外装材を透視した時の平面図（ａ）、（ｂ）である。 本発明の複合型ＩＣカードの第二の実施形態の外観を示す斜視図（ａ）、内部構造を示す縦断面図（ｂ）である。 図５のＮＦＣカードの内部構造を示す図であって、外装材を透視した時の平面図（ａ）、図５のＩＣタグの外観を示す平面図（ｂ）である。 第二の実施形態の複合型ＩＣカードの内部構造を示す図であって、ＩＣタグの基材及びＮＦＣカードの外装材を透視した時の平面図である。 本発明の複合型ＩＣカードの第三の実施形態の外観を示す斜視図（ａ）、内部構造を示す縦断面図（ｂ）である。 図８のＮＦＣカードの内部構造を示す図であって、外装材を透視した時の平面図（ａ）、図８のＩＣタグの外観を示す平面図（ｂ）である。 第三の実施形態の複合型ＩＣカードの内部構造を示す図であって、ＩＣタグの基材及びＮＦＣカードの外装材を透視した時の平面図である。 複合型ＩＣカードの一形態の外観を示す斜視図（ａ）と、内部構造を示す縦断面図（ｂ）である。 図１１の複合型ＩＣカードの内部構造を示す図であって、外装材及び誘電体層を透視した時の平面図である。 変形例の給電装置を備えたＩＣタグを示す平面図及び分解斜視図（ａ）、給電装置の内部構成の例を示す図（ｂ）、（ｃ）である。 発明者が行った実験の内容（試作した複合型ＩＣカード、通信特性の測定方法）を示す図である。 発明者が行った実験の結果を示す図表である。

以下、本発明の複合型ＩＣカードの第一の実施形態について、図１～図４に基づいて説明する。この実施形態の複合型ＩＣカード１０は、ＵＨＦ帯通信とＨＦ帯通信とを行うことができるカードであり、図１に示すように、ＮＦＣカード１２（Near Field Communication Card １２）と、本発明のＩＣタグの一実施形態であるＩＣタグ１４と、ＮＦＣカード１２及びＩＣタグ１４を相互に位置決めするためのカードホルダ１６とで構成されている。

カードホルダ１６は、誘電体材料で成る透明又は半透明のシートを２枚重ねて袋状に形成され、上端部に首掛け用ストラップ１６ａが取り付けられている。そして、裏面側に、ＮＦＣカード１２を差し入れるためのカード収容口１６ｂが設けられている。

ＮＦＣカード１２は、例えば乗車カードや個人認証カードとして広く普及している略長方形の非接触ＩＣカードである。外形寸法は、長手方向の寸法が約８５ｍｍ、短手方向の寸法が約５４ｍｍであり、誘電体材料で成る外装材１８の内部に、ＨＦ帯通信モジュール２０が内蔵されている。ＨＦ帯通信モジュール２０は、図２に示すように、ループ状に形成されたコイル２２と、コイル２２に接続されたＩＣチップやインピーダンス整合回路等で成る通信回路２４とで構成され、コイル２２を通じて電磁誘導方式のＨＦ帯通信を行う（例えば１３．５６ＭＨｚの通信）。コイル２２は、外装材１８の周縁部に沿って周回するようレイアウトされ、通信回路２４は、コイル２２の内側に配置されている。

ＩＣタグ１４は、全体の外形が略長方形で、長手方向の寸法はＮＦＣカード１２より少し短く、短手方向の寸法はＮＦＣカード１２の約１／３である。ＩＣタグ１４は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、本体である基材２６と、基材２６の表面側に形成された導体層２８と、基材２６の表面側に搭載された給電装置３０とで構成されている。

基材２６は、ポリエステルフィルム等の誘電体材料で成るシート状の部材であり、例えば、ＮＦＣカード１２の表示やデザインが見えるように、透明又は半透明な素材を使用することが好ましい。

導体層２８は、略長方形の地板部３２と、地板部３２の一端縁に延設された縦アンテナ部３４と、縦アンテナ部３４の先端部に延設され、縦アンテナ部３４に対して直角方向に伸びる横アンテナ部３６とを有している。地板部３２の、縦アンテナ部３４が延設された端縁３２ａは、横アンテナ部３６と平行に横アンテナ部３６の先端を超える位置まで伸び、横アンテナ部３６に対して一定の距離を空けて対向している。縦アンテナ部３４と横アンテナ部３６の合計長さは、ＵＨＦ帯通信の電波の約１／４波長に設定されている。

給電装置３０は、ポリエステルフィルム等の誘電体材料で成るシート状の補助基材３０ａと、補助基材３０ａの表面側に形成された電波方式の補助アンテナ３０ｂと、補助基材３０ａの表面側に搭載されたＵＨＦ帯通信用（例えば９２０ＭＨｚの通信用）のＩＣチップ３０ｃとで構成されている。給電装置３０は、補助基材３０ａの裏面側が導体層２８の表面側の所定の場所に貼り付けられ、地板部３２を基準に、横アンテナ部３６の長さ方向の途中位置に向けて非接触で給電を行う。

その他、図示していないが、導体層２８及び給電装置３０は、保護シートで被覆することが好ましい。また、ＩＣタグ１４は、基材２６の裏面側をカードホルダ１６に貼り付けた状態で使用されるので、貼り付け作業を容易にするため、基材２６の裏面に粘着剤層を設けてもよい。

複合型ＩＣカード１０は、ＮＦＣカード１２をカードホルダ１６内に収容し、カードホルダ１６の表面側にＩＣタグ１４を貼り付けることによって組み立てられる。そして、組み立て状態で、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、縦アンテナ部３４及び横アンテナ部３６がコイル２２の外側の非コイル領域に配置される。この時、地板部３２は、コイル２２の内側の非コイル領域に入らないように配置することが好ましい。

図４（ａ）は、地板部３２の一部がコイル２２の一部に重なるように配置することを想定した設計例であり、地板部３２とコイル２２とが相対的に強く静電結合し、地板部３２とコイル２２とで成る大きい地板が形成され、安定に接地電位が設定される。そして、この大きい地板を利用して、縦アンテナ部３４及び横アンテナ部３６を通じて電波方式のＵＨＦ帯通信が行われる。

図４（ｂ）は、地板部３２がコイル２２に重ならないように配置することを想定した設計例であり、地板部３２とコイル２２との静電結合が相対的に弱く、等価的に小さい地板が形成される。そして、この小さい地板を利用して、縦アンテナ部３４及び横アンテナ部３６を通じて電波方式のＵＨＦ帯通信が行われる。

また、図４（ａ）、（ｂ）のどちらの場合も、ＮＦＣカード１２のコイル２２を通じてＨＦ帯通信が行われる。ＩＣタグ１４の有無は、このＨＦ帯通信にほとんど影響しない。

ＩＣタグ１４は、上記のように複合型ＩＣカード１０として組み立てられた状態で、良好にＵＨＦ帯通信が可能になる。つまり、導体層２８のレイアウト等は、あらかじめ図４（ａ）、（ｂ）に示すような組み立て状態を想定して、組み立て状態で狙いの通信特性が得られるように設計される。

縦アンテナ部３４及び横アンテナ部３６により構成されたアンテナを通じて行うＵＨＦ帯通信は、横アンテナ部３６と地板との離間距離Ｇが変動すると、実質的にアンテナ長や整合条件が変更されることになり、通信特性が大きく変化してしまう。しかし、複合型ＩＣカード１０の場合、この離間距離Ｇが、図４に示すように、横アンテナ部３６と地板部３２の端縁３２ｂとの離間距離ｇによって固定されている。従って、例えば、組み立て時の作業ばらつきが原因でコイル２２と横アンテナ部３６との位置関係が多少変動したとしても、離間距離Ｇは、一定の値ｇに保持され、ほぼ狙い通りのＵＨＦ帯通信特性が得られる。また、地板部３２の面積が比較的大きい（例えば、特許文献１の図３３の導電性物体１９より大きく取ることが可能である）ので、静電結合の強さのばらつきが相対的に小さくなり、製品毎の通信特性の差も抑えられる。

以上説明したように、ＩＣタグ１４及び複合型ＩＣカード１０によれば、市販のＮＦＣカード１２に、ＵＨＦ帯通信用の導体層２８（地板部３２、縦アンテナ部３４及び横アンテナ部３６）を内蔵したＩＣタグ１４を取り付けることによって、複合型ＩＣカード１０を容易に製作することができる。

ＵＨＦ帯通信の特性に大きく影響する横アンテナ部３６と地板との離間距離Ｇは、横アンテナ３６と地板部３２との離間距離ｇによって正確に決定される。したがって、複合型ＩＣカード１０に組み立てる時、ＩＣタグ１４内の横アンテナ部３６とＮＦＣカード１２内のコイル２２との位置決めが多少ばらついたとしても、良好なＵＨＦ帯通信特性が得られる。

また、市販されているＮＦＣカード１２は、メーカ毎又は製品毎にコイル２２のレイアウトが大きく異なっており、例えば、コイル２２の長辺の長さが横アンテナ部３６より短い場合がある。しかし、複合型ＩＣカード１０は、地板部３２の端縁３２ａが横アンテナ部３６の先端を超える位置まで伸びているので、実質的に大面積の地板を設けた場合と同様の機能を発揮し、ほぼ狙いのＵＨＦ帯通信特性を得ることができる。したがって、コイル２２のレイアウト（大きさ、形状、配置等）が異なっても、ＩＣタグ１４の導体層２８の設計変更を最小限に抑えることができ、条件が合えば、導体層２８の設計変更自体が不要になる。

次に、本発明の複合型ＩＣカードの第二の実施形態について、図５～図７に基づいて説明する。ここで、上記実施形態と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態の複合型ＩＣカード３８は、ＵＨＦ帯通信とＨＦ帯通信とを行うことができるカードであり、図５に示すように、ＮＦＣカード４０とＩＣタグ１４とで構成されている。ＩＣタグ１４は上記と同様のものである。

ＮＦＣカード４０は、図６（ａ）に示すように、ＨＦ帯通信用のコイルとしてコイル４２が設けられ、コイル４２は、大きさと配置がＮＦＣカード１２のコイル２２と異なっている。外装材１８の外形やコイル４２以外の内部構造は、上記のＮＦＣカード１２と同様である。

上記実施形態のＮＦＣカード１２のコイル２２は、図２に示すように、外装材１８の周縁部に沿って大きく周回するレイアウトになっている。これに対して、ＮＦＣカード４０のコイル４２は、コイル２２の短手方向の寸法を約２／３に短縮したような形状であり、外装材１８の下側の約２／３の領域に偏って配置されている。そのため、外装材１８の上側の約１／３の領域が、コイル４２の外側の非コイル領域になっている。

複合型ＩＣカード３８は、ＮＦＣカード４０の外装材１８の表面側の、上側の約１／３の領域にＩＣタグ１４を貼り付けることによって組み立てられる。そして、組み立て状態で、図７に示すように、縦アンテナ部３４及び横アンテナ部３６がコイル４２の外側の非コイル領域に配置される。

図７は、地板部３２の一部をコイル４２の一部に重なるように配置することを想定した設計例であり、地板部３２とコイル４２とが相対的に強く静電結合し、地板部３２とコイル４２とで成る地板が形成される。そして、この地板を利用して、縦アンテナ部３４及び横アンテナ部３６を通じて、電波方式のＵＨＦ帯通信が行われる。さらに、ＮＦＣカード４０のコイル４２を通じてＨＦ帯通信が行われる。

複合型ＩＣカード３８によれば、上記の複合型ＩＣカード１０と同様の作用効果が得られる。さらに、複合型ＩＣカード３８の場合、ＮＦＣカード４０の上側の約１／３の領域がコイル４２の外側の非コイル領域になっているので、ＩＣタグ１４をＮＦＣカード４０の表面側に直接貼り付けることによって、ＩＣタグ１４を適切な場所に簡単に位置決めすることができ、カードホルダ１６のような特別な部材を用意する必要がないという利点がある。

次に、本発明の複合型ＩＣカードの第三の実施形態について、図８～図１０に基づいて説明する。ここで、上記実施形態と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態の複合型ＩＣカード４４は、ＵＨＦ帯通信とＨＦ帯通信とを行うことができるカードであり、図８に示すように、ＮＦＣカード４６とＩＣタグ４８とで構成されている。ＩＣタグ４８は、本発明のＩＣタグの他の実施形態である。

ＮＦＣカード４６は、図９（ａ）に示すように、ＨＦ帯通信用のコイルとしてコイル５０が設けられ、コイル５０は、大きさと配置がＮＦＣカード１２，４０のコイル２２，４２と異なっている。外装材１８の外形やコイル５０以外の内部構造は、上記のＮＦＣカード１２，４０と同様である。

ＮＦＣカード４６のコイル５０は、図２に示すコイル２２の縦横の寸法を各々約１／２に短縮したような形状で、外装材１８の中央部の少し下側に配置されている。したがって、外装材１８の上側の約１／３の領域と、左右及び下側の周縁部が、コイル５０の外側の非コイル領域になっている。

ＩＣタグ４８は、全体の外形がＮＦＣカード１２とほぼ相似形で、ＮＦＣカード１２よりも少し小さい。ＩＣタグ４８は、図９（ｂ）に示すように、本体である基材５２と、基材５２の表面側に形成された導体層５４と、基材５２の表面側に搭載された給電装置３０とで構成されている。給電装置３０は上記と同様のものであり、基材５２は、上記の基材２６の外形を大きくしたものである。

導体層５４は、地板部５６と、地板部５６の一端縁に延設された縦アンテナ部３４と、縦アンテナ部３４の先端部に延設され、縦アンテナ部３４に対して直角方向に伸びる横アンテナ部３６とを有している。縦アンテナ部３４及び横アンテナ部３６は、上記と同じレイアウトである。

地板部５６は、非導体領域５８を囲むように環状に形成され、その環状の特定部分がスリット６０によって切断されている。非導体領域５８は、コイル５０が収まる大きさである。また、地板部５６の、縦アンテナ部３４が延設された端縁５６ａは、横アンテナ部３６と平行に、横アンテナ部３６の先端を超える位置まで伸び、横アンテナ部３６に対して一定の距離を空けて対向している。

複合型ＩＣカード４４は、ＮＦＣカード４６の外装材１８の表面側にＩＣタグ４８を貼り付けることによって組み立てられる。そして、組み立て状態で、図１０に示すように、縦アンテナ部３４及び横アンテナ部３６がコイル５０の外側の非コイル領域に配置される。

図１０は、地板部５６がコイル５０と重ならないように配置することを想定した設計例であり、地板部５６とコイル５０との静電結合が相対的に弱く、ほぼ地板部５６だけで地板が形成される。そして、この地板を利用して、縦アンテナ部３４及び横アンテナ部３６を通じて、電波方式のＵＨＦ帯通信が行われる。さらに、ＮＦＣカード４６のコイル５０を通じてＨＦ帯通信が行われる。

なお、地板部５６のスリット６０の部分は、ＨＦ帯においてインピーダンスが十分大きく、ＵＨＦ帯においてインピーダンスが十分小さくなるように設計されている。もし、地板部５６が環状に閉じていると（スリット６０が無いと）、地板部５６に渦電流が流れてＨＦ帯通信の磁束を弱めてしまう可能性があるが、スリット６０を設けることによって、ＨＦ帯通信に与える影響を小さく抑えることができる。

ＩＣタグ４８及び複合型ＩＣカード４４によれば、上記のＩＣタグ１４及び複合型ＩＣカード１０，３８と同様の作用効果が得られる。なお、発明者が実験を行ったところ、地板部５６を形成する導電材料の抵抗率を少し高いものに変更することにより、地板部５６が環状に閉じた状態でも、上記と同等の性能が得られることが分かった。

次に、複合型ＩＣカードの一形態について、図１１、図１２に基づいて説明する。ここで、上記実施形態と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態の複合型ＩＣカード６２は、第二の実施形態の複合型ＩＣカード３８とほぼ同様の性能を有したカードであり、図１１に示すように、ＮＦＣカード４０と同じ外形の外装材１８を有し、外装材１８の中にすべての部材が内蔵されている。

複合型ＩＣカード６２は、カード状に形成された外装材１８の内部に、誘電体層６４を介して互いに積層された導体層２８とループ状のコイル４２とを備えている。導体層２８は、ＩＣタグ１４の導体層２８と同様に、地板部３２，縦アンテナ部３６及び横アンテナ部３６を有し、横アンテナ部３６の長さ方向の途中位置に、ＵＨＦ帯通信用の給電装置３０が設けられている。コイル４２は、ＮＦＣカード４０に内蔵されているのと同様のＨＦ帯通信用のコイルである。導体層２８とコイル４２との位置関係は図１２に示す通りであり、複合型ＩＣカード３８（図７）とほぼ同様である。

複合型ＩＣカード６２は、例えば、ＨＦ帯通信用のＮＦＣカードを製造する過程で、外装材１８の内部にＵＨＦ通信用の部材（導体層２８、給電装置３０）を付設することによって製作することができる。また、製品をバージョンアップする時にコイル４２のレイアウト（大きさ、形状、配置等）が多少変更される場合があるが、そのような場合でも、上記と同様の理由で導体層２８の設計変更を最小限に抑えることができ、条件が合えば、導体層２８の設計変更自体が不要になる。

なお、本発明のＩＣタグ及び複合型ＩＣカードは、上記実施形態に限定されるものではない。本発明のＩＣタグの各部の構成は、上記ＩＣタグ１４，４８の構成に限定されず、ＩＣタグの製造工程や相手方のＮＦＣカードの構造に鑑みて適宜変更することができる。例えば、導体層の地板部の形状（縦アンテナ部が延設された端縁の以外の形状を除く）は、所望の通信特性が得られる範囲で自由に変更することができる。また、給電装置は、地板部を基準に、横アンテナ部の長さ方向の途中位置に向けて給電するものであればよく、上記の給電装置３０のように非接触で給電を行う構成以外に、図１３（ａ）に示すように、横アンテナ部３６の長さ方向の途中位置に、給電装置６６を直接接続し、接触式で給電を行う構成にしてもよい。給電装置６６は、例えば図１３（ｂ）に示すように、ＩＣチップ６６ａとインピーダンス整合回路６６ｂとで構成することができる。また、図１３（ｃ）に示すように、地板部３２、縦アンテナ部３４及び横アンテナ部３６の各内縁部３２ｎ，３４ｎ，３６ｎをインピーダンス整合回路として兼用できる時は、ＩＣチップ６６ａだけで給電装置６６を構成してもよい。

地板部の、縦アンテナ部が延設された端縁は、横アンテナ部の先端を超える位置まで伸びた構成であれば好ましいが、良好な通信が可能であれば、横アンテナ部の先端位置、又は僅かに短い状態で近傍まで延びたものでも良い。

導体層の形成方法は、特に限定されない。例えば、アルミ箔等の金属箔を使用して形成する方法、基材の表面に金属膜を蒸着する方法、基材の表面に導電性インクを印刷する方法等があり、適宜選択することができる。

本発明の複合型ＩＣカードを、ＩＣタグ及びＮＦＣカードにより構成する場合、ＩＣタグとＮＦＣカードを相互に位置決めする手段は特に限定されない。第一の実施形態の複合型ＩＣカード１０は、ＩＣタグ１４をカードホルダ１６の表面に貼り付けているが、例えば、ＩＣタグ１４の基材２６のサイズをホルダ１６の収容部に収まるサイズに変更し、ＩＣタグ１４もＮＦＣカード１２とともにカードホルダ１６内に収容する構造にしてもよい。またカードホルダを使用したり、ＩＣタグをＮＦＣカードの外装材に貼り付けたりするのとは異なる方法で位置決めしてもよい。その他、ＩＣタグが設けられた基材は、表裏の何れをＮＦＣカードに重ねても良く、例えば図1のＩＣタグ１４を表裏逆にして、図示しない絶縁層を介して、ＮＦＣカード１２に重ねて位置決めし、使用してもよい。

次に、本発明のＩＣタグ及び複合型ＩＣカードの作用効果を確認するために行った実験について説明する。発明者は、図１４に示すように、導体層２８及び給電装置３０で成る仮想ＩＣタグと、仮想のコイルに対応した地板としての長方形のアルミ箔６８を用意し、導体層２８の地板部３２がアルミ箔６８の長辺と平行になるように配置して、模擬的な複合型ＩＣカード１０ｘを製作した。そして、アルミ箔６８に対する導体層２８の位置を変化させた時のＵＨＦ帯の通信特性の変化（アルミ箔６８の上側の端縁と地板部３２の端縁３２ａとの離間距離αを１ｍｍずつ変化させた時のＵＨＦ帯の通信特性の変化）を観測することにした。

なお、複合型ＩＣカード１０ｘの導体層２８のレイアウトは、地板部３２の一部がアルミ箔６８（仮想コイル）の一部に重なるように配置されることを想定した設計、つまり、地板部３２とアルミ箔６８（仮想コイル）とが強く静電結合し、地板部３２とアルミ箔６８（仮想コイル）とで成る大きい地板が形成されることを想定した設計になっている。設計時に想定した離間距離αは約２～３ｍｍである。

ＵＨＦ帯の通信特性の測定には、リーダライタ７０及びパソコン７２を使用した。リーダライタ７０が出力する電波は２８ｄＢｍ／９２０ＭＨｚであり、利得６ｄＢｉのリーダライタ・アンテナ７０ａを通じて送出し、複合型ＩＣカード１０ｘからの反射波を受信して受信信号強度RSSIを測定した。また、この測定は、リーダライタ・アンテナ７０ａから複合型ＩＣタグ１０までの距離Ｌを１ｍずつ変化させて行った。

次に、図１５に示す実験結果を説明する。図１５は、受信信号強度RSSIを記載したもので、例えば、離間距離αを２ｍｍに設定した時のデータは、距離Ｌ＝１，２，・・・，１４ｍにおける各測定値が、－４８，－５３，・・・，－６３ｄＢｍであったことを示す。受信信号強度RSSIの測定値は、複合型ＩＣカード１０ｘを床からの高さを０～２ｍの範囲で変化させた時に測定された受信信号強度RSSIの最大値である。

図１５では、受信信号強度RSSIの測定値が－６０ｄＢｍ以上であれば、複合型ＩＣカード１０ｘからの反射波を安定に読み取りできたと判定し、安定に読み取りできた範囲を太枠で囲んだ。例えば、離間距離αを２ｍｍに設定した時のデータを見ると、距離Ｌ＝９ｍまで離れても安定に読み取りできたが、離間距離αを－２ｍｍに設定した時のデータを見ると、距離Ｌ＝３ｍまでしか安定に読み取りできなかったことが分かる。したがって、離間距離α＝２ｍｍでは良好な通信特性が得られたが、離間距離α＝－２ｍｍでは良好な通信特性が得られなかったと言うことができる。

離間距離αについて補足すると、離間距離α≧６ｍｍの範囲は、導体層２８の地板部３２とアルミ箔６８（仮想コイル）とが重ならない範囲である。反対に、離間距離α＜６ｍｍの範囲は、導体層２８の地板部３２とアルミ箔６８（仮想コイル）とが重なる範囲である。

また、離間距離α≧０ｍｍの範囲は、アルミ箔６８の上側の端縁が、地板部３２の端縁３２ａより上側にはみ出さず、横アンテナ部３２と地板との離間距離Ｇが、横アンテナ部３２と端縁３２ａとの離間距離ｇに保持される範囲である。反対に、離間距離α＜０ｍｍの範囲は、アルミ箔６８の上側の端縁が、地板部３２の端縁３２ａより上側にはみ出し、横アンテナ部３２と地板との離間距離Ｇが、横アンテナ部３２と端縁３２ａとの離間距離ｇよりも短くなる範囲である。

図１５の実験結果から分かるように、離間距離α＝０～６ｍｍの範囲で良好な通信特性が得られた。従って、離間距離αが約２～３ｍｍに設定した設計であれば問題が無く、地板部３２とＨＦ帯通信用のコイルとの組み立て時の位置決めに高い精度が要求されないことが確認された。

離間距離α≧６ｍｍの範囲に入ると、通信特性が急激に劣化している。離間距離αが６ｍｍを越えると導体層２８の地板部３２とアルミ箔６８（仮想コイル）とが重ならず、地板部３２とアルミ箔６８（仮想コイル）との静電結合が弱くなって、設計時に想定した大きい地板を形成できなくなったため、良好な通信特性が得られなくなったと考えられる。

また、離間距離α＜０ｍｍの範囲に入ると、通信特性が急激に劣化している。離間距離α＜０ｍｍの範囲は、アルミ箔６８の上側の端縁が、地板部３２の端縁３２ａより上側にはみ出す範囲であり、横アンテナ部３２と地板との離間距離Ｇが、横アンテナ部３２と端縁３２ａとの離間距離ｇよりも短くなったため、実質的にアンテナ長や整合条件が変化し、良好な通信特性が得られなくなったと考えられる。

一方、離間距離α＝０～６ｍｍの範囲は、アルミ箔６８の上側の端縁が、地板部３２の端縁３２ａより上側にはみ出さず、横アンテナ部３２と地板との離間距離Ｇが、横アンテナ部３２と端縁３２ａとの離間距離ｇに保持される。したがって、離間距離αが多少変化しても、良好な通信特性が維持されたと考えられる。

１０，３８，４４，６２ 複合型ＩＣカード
１２，４０，４６ ＮＦＣカード
１４，４８ ＩＣタグ
１８ 外装材
２２，４２，５０ ＨＦ帯通信用のコイル
２６，５２ 基材
２８，５４ 導体層
３０，６６ ＵＨＦ帯通信用の給電装置
３０ｂ 補助アンテナ
３２，５６ 地板部
３２ａ，５６ａ 端縁
３４ ＵＨＦ帯通信用の縦アンテナ部
３６ ＵＨＦ帯通信用の横アンテナ部
５８ 非導体領域
６０ スリット
６４ 誘電体層

Claims (6)

1. ループ状に形成されたコイルを通じて電磁誘導方式のＨＦ帯通信を行うＮＦＣカードの片方の面に重ねて使用されるＩＣタグであって、
   誘電体材料で成る基材と、前記基材の表面側に形成された導体層と、前記基材に搭載された給電装置とを有し、
   前記導体層は、地板部と、前記地板部の一端縁に延設された縦アンテナ部と、前記縦アンテナ部の先端部に延設され、前記縦アンテナ部に対して直角方向に伸びる横アンテナ部とを有し、前記地板部の、前記縦アンテナ部が延設された端縁は、前記横アンテナ部と平行に、前記横アンテナ部の先端近傍又は先端を超える位置まで伸び、前記横アンテナ部に対して一定の距離を空けて対向し、
   前記給電装置は、前記地板部を基準に、前記横アンテナ部の長さ方向の途中位置に向けて給電するように設けられており、
   前記基材が前記ＮＦＣカードの片方の面に重ねられ、前記縦アンテナ部及び前記横アンテナ部が前記コイルの外側の非コイル領域に配置された状態で、縦アンテナ部及び前記横アンテナ部を通じて電波方式のＵＨＦ帯通信が可能になることを特徴とするＩＣタグ。
2. 前記基材が前記ＮＦＣカードの片方の面に重ねられ、前記導体層の前記地板部が前記コイルに静電結合することによって、前記地板部と前記コイルとで成る地板が形成される請求項１記載のＩＣタグ。
3. 前記地板部は、非導体領域を囲むように環状に形成され、その環状の特定部分がスリットによって切断されている請求項１又は２記載のＩＣタグ。
4. 前記給電装置は、前記横アンテナ部の長さ方向の途中位置に直接接続されて給電を行う請求項１乃至３のいずれか記載のＩＣタグ。
5. 前記給電装置は、前記横アンテナ部の長さ方向の途中位置に、電波方式の補助アンテナを通じて非接触で給電を行う請求項１乃至３のいずれか記載のＩＣタグ。
6. 請求項１乃至５のいずれか記載のＩＣタグと前記ＮＦＣカードとで構成され、
   前記ＩＣタグ及び前記ＮＦＣカードは、前記ＩＣタグの前記基材の裏面側が前記ＮＦＣカードの片方の面に重なるように相互に位置決めされ、
   前記縦アンテナ部及び前記横アンテナ部が前記コイルの外側の非コイル領域に配置され、前記縦アンテナ部及び前記横アンテナ部を通じて電波方式のＵＨＦ帯通信を行い、前記コイルを通じて電磁誘導方式のＨＦ帯通信を行うことを特徴とする複合型ＩＣカード。

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