JPH06268436A

JPH06268436A - 薄型非接触ｉｃカード

Info

Publication number: JPH06268436A
Application number: JP4972993A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiko Tajima; 竜彦田島
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-03-11
Filing date: 1993-03-11
Publication date: 1994-09-22

Abstract

(57)【要約】【目的】薄型非接触ＩＣカードに関し、薄型カードの
厚さを変更することなく、アンテナ特性を向上させるこ
とが可能な薄型非接触ＩＣカードを提供することを目的
とする。【構成】裏面にアース導体が形成され表面に回路パタ
ーンが形成されたカード誘電体基板100 と、一方の面に
後述するアンテナ導体と該回路パターンの間で電気信号
の授受を行うための結合用のパターンが形成され、他方
の面が該カード誘電体基板の表面の所定の位置に対向す
るように搭載される第１の誘電体700 と、一方の面にア
ンテナ導体が形成され他方の面が該第１の誘電体の該結
合用のパターンが形成された面と対向するように搭載さ
れる第２の誘電体200 とを有し、該結合用のパターンと
該回路パターンを直流的に接続し、該回路パターンから
の電気信号を該結合用のパターンを介して該アンテナ導
体から電磁波として空中に放射するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄型非接触ＩＣカードの
改良に関するものである。非接触ＩＣカード（以下カー
ドを称する）はデータキャリア技術の一つとして近年研
究開発が盛んに行われている。なかでも、マイクロ波方
式を用いたカードは、通信の指向性等に利点を持つ。こ
の場合、アンテナはカードの薄型化を考慮し、パッチア
ンテナが採用される場合が殆どである。ここでも、カー
ドの薄型化とアンテナによる電磁波の有効到達距離の増
加が重要な点となる。

【０００２】しかし、直接給電を行うパッチアンテナで
は、アンテナと結合給電部とを直流的に直接接続してい
るためＥＭＩ（静電気）に弱く、実装方法にも手間がか
かるという問題があり、他方、結合給電型アンテナを用
いたカードでは、カードの薄型化と電磁波の有効到達距
離の増加は相反する特性であり、カードの薄型化は有効
到達距離の減少に繋がるという問題がある。

【０００３】

【従来の技術】図５は従来例の直接給電型パッチアンテ
ナ構造を示す図である。図６は従来例の結合給電型パッ
チアンテナ構造を示す図である。

【０００４】図５において、カード誘電体基板１は裏面
にアース導体５が全面に設けられ、表面には回路パター
ン（図示しない）が設けられ、要所には部品（図示しな
い）が取り付けられている。このカード誘電体基板１上
の所定の位置にアンテナ誘電体基板２が設けられ、この
アンテナ誘電体基板２上に、例えば正方形のパッチ導体
（アンテナ導体）３が設けられる。

【０００５】一方、カード誘電体基板１上の上記アンテ
ナ誘電体基板２の近辺に、前述した回路パターン（図示
しない）又は部品（図示しない）と接続される結合誘電
パターン４が設けられる。そして、接続ライン６を用い
て、上記アンテナ導体３の一辺の所定位置と接続ライン
６の一端、および接続ライン６の他端と結合給電パター
ン４の一端がそれぞれ半田付けにより接続される。

【０００６】このアンテナ導体３とアース導体５とでア
ンテナ部を構成し、回路パターン（図示しない）等から
結合給電パターン４を介して送られてくる電気信号が、
接続ライン６を介してアンテナ導体３から空中に電磁波
として放射される。あるいは、空中から送られてくる電
磁波をアンテナ導体３で受信して、電気信号を接続ライ
ン６および結合給電パターン４を介して回路パターン
（図示しない）等に転送する。

【０００７】しかしながら上述した直接給電型のパッチ
アンテナは、アンテナ導体３と結合給電パターン４とを
直流的に直接接続しているためＥＭＩ（静電気）に弱
く、実装時にも位置合わせ、半田付け等で手間がかかる
という問題点があった。そこでこれを解決するために図
６に示す結合給電型のパッチアンテナが用いられた。

【０００８】図６が図５と異なる点は、図５の接続ライ
ン６を用いる代わりに結合給電パターン４をカード誘電
体基板１上でアンテナ導体３の下部に相当する一定箇所
まで設けたことである。そして、回路パターン（図示し
ない）等から結合給電パターン４を介して送られてくる
電気信号がアンテナ誘電体基板２内で高周波的に結合さ
れ、アンテナ導体３から空中に電磁波として放射され
る。尚、図６において、結合給電型パッチアンテナの側
面図を(B) に、これに対応する斜視図を(A) に示した。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
結合給電型パッチアンテナの特性（アンテナ利得）は、
アンテナ導体とアース導体の間隔、および結合給電パタ
ーンとアンテナ導体の結合の強さに依存する。結合給電
パターンとアンテナ導体の結合の強さはアンテナ導体と
結合給電パターンの間隔（アンテナ誘電体基板の厚さ）
に依存する。この時のアンテナ利得のアンテナ形状パラ
メータ依存性を図４に示す。

【００１０】同図において(A) はアンテナ形状パラメー
タの定義を示し、(B) 、(C) はアンテナ利得のパラメー
タ依存性を示す図である。同図(B) 、(C) から、アンテ
ナ導体とアース導体の間隔ｔ₁は大きく、結合給電パタ
ーンとアンテナ導体の間隔ｔ₂は小さい方がアンテナ利
得が良いことがわかる。アンテナ導体とアース導体の間
隔ｔ₁は直接カードの厚さに係わる問題なので、これは
カードの外形から決定される場合が多い。それ故、カー
ド厚さを変えずに特性を向上させるには、結合給電パタ
ーンとアンテナ導体の間隔ｔ₂を小さくすると良いこと
が分かる。

【００１１】しかし、結合給電パターンとカードの部
品、回路等の実装面は同一平面上にある場合が多く、上
記の結果にしたがって実装を行う場合、部品の高さによ
って結合給電パターンの位置がある程度決定されてしま
うという問題点があった。

【００１２】したがって本発明は、カードの厚さを変更
することなく、アンテナ特性を向上させることが可能な
薄型非接触ＩＣカードを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題点は、図１に示
す回路の構成によって解決される。同図(A) において
（請求項１） 100 は裏面にアース導体が形成され表面
に回路パターンが形成されたカード誘電体基板である。

【００１４】700 は、一方の面に後述するアンテナ導体
と該回路パターンの間で電気信号の授受を行うための結
合用のパターンが形成され、他方の面が該カード誘電体
基板の表面の所定の位置に対向するように搭載される第
１の誘電体である。

【００１５】200 は、一方の面にアンテナ導体が形成さ
れ他方の面が該第１の誘電体の該結合用のパターンが形
成された面と対向するように搭載される第２の誘電体で
ある。

【００１６】そして、該結合用のパターンと該回路パタ
ーンを直流的に接続し、該回路パターンからの電気信号
を該結合用のパターンを介して該アンテナ導体から電磁
波として空中に放射し、該空中からの電磁波を該アンテ
ナ導体で受信して電気信号として該結合用のパターンを
介して該回路パターンに転送するように構成する。

【００１７】同図(B) において（請求項２）前記カー
ド誘電体基板100 と、前記第１の誘電体700 と、前記第
２の誘電体200 とを同一の多層基板で構成する。

【００１８】

【作用】図１(A)において、回路パターン等の実装面と
結合用のパターンの実装面を異なる平面上に設置し、結
合用のパターンとアンテナ導体との間隔を小さく設定す
ることにより、カードの薄型化とアンテナ利得の向上を
実現することができる。

【００１９】更に同図(B) に示すように、前記カード誘
電体基板100 と、前記第１の誘電体700 と、前記第２の
誘電体200 とを同一の多層基板で一体化して構成するこ
とにより、従来技術のような位置合わせ、半田付けの手
間等がはぶけ、アンテナ利得の向上だけでなくアンテナ
実装の工数削減と高信頼化を実現することが可能とな
る。

【００２０】

【実施例】図２は第１の本発明の実施例のアンテナ構造
を示す図であり、(B) は側面図、(A) はこれに対応する
斜視図である。

【００２１】図３は第２の本発明の実施例のアンテナ構
造を示す図である。図２において、カード誘電体基板１
は裏面にアース導体５が全面に設けられ、表面には回路
パターン（図示しない）が設けられ、要所には部品（図
示しない）が取り付けられている。このカード誘電体基
板１上の所定の位置に、例えば正方形の誘電体７を設け
接着剤等により固定し、この誘電体７上の所定の位置
に、結合パターン４を例えば蒸着等により設ける。この
誘電体７と同じ正方形で、下面の一辺の所定位置に結合
パターン４の一端と後述する接続ラインとを半田付けす
るための開口部を設けたアンテナ誘電体基板２を、この
誘電体７上に接着剤等により取り付ける。そして、この
アンテナ誘電体基板２上の所定の位置に、例えば正方形
のアンテナ導体３を蒸着、又はメッキ等により形成す
る。

【００２２】一方、カード誘電体基板１上の前記誘電体
７の近辺に、前述した回路パターン（図示しない）又は
部品（図示しない）と接続される給電パターン８が設け
られる。そして、接続ライン６を用いて、上記結合パタ
ーン４の外部に露出した一端と接続ライン６の一端、お
よび接続ライン６の他端と給電パターン８の一端をそれ
ぞれ半田付けにより接続する。

【００２３】上記アンテナ導体３とアース導体５とでア
ンテナ部を構成し、回路（図示しない）等から給電パタ
ーン８、接続ライン６および結合パターン４を介して送
られてくる電気信号が、アンテナ導体３から空中に電磁
波として放射される。あるいは、空中から送られてくる
電磁波をアンテナ導体３で受信して、電気信号を結合パ
ターン４、接続ライン６および給電パターン８を介して
回路（図示しない）等に転送する。

【００２４】この結果、アンテナ導体３とアース導体５
の間隔を一定のままで（即ちカードの厚さを変更するこ
となく）、アンテナ導体３と結合パターン４の間隔を小
さく設定することにより、アンテナ利得を向上させるこ
とができる。

【００２５】次に第２の本発明の実施例について、図３
により説明する。図３において、カード誘電体基板１’
内に、図２で説明したと同様の寸法、位置関係の結合パ
ターン４、給電パターン８と、結合パターン４と給電パ
ターン８を互いに接続する内側にメッキを施したＶＩＡ
ホール９とを予め多層基板の製法により一体化して設け
る。そして、このカード誘電体基板１’の裏面にはアー
ス導体５を蒸着等により設け、上面の所定の位置に例え
ば正方形のアンテナ導体３を蒸着、又はメッキ等により
形成する。上記多層基板は現時点のＩＣ製造技術により
作成可能である。

【００２６】この結果、前述した図２の場合に比べ、一
体化構造とし、かつＶＩＡホール９を設けたことにより
位置合わせおよび接続ライン６を半田付けする等の手間
が省けるため、カードの厚さを変更することなくアンテ
ナ特性を向上できるだけでなく、アンテナ実装の工数削
減による高信頼化を実現することが可能となる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、平
面アンテナを持つ薄型非接触ＩＣカードにおいて、回路
パターン等の実装面と結合用のパターンを異なる平面上
に設置することにより、カードの薄型化とアンテナ利得
の向上を実現することができる。更に、カード誘電体基
板100と、第１の誘電体700 と、第２の誘電体200 とを
同一の多層基板で一体化して構成することにより、アン
テナ利得の向上だけでなく、アンテナ実装の工数削減と
高信頼化を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は第１／第２の本発明の原理図、

【図２】は第１の本発明の実施例のアンテナ構造を示す
図、

【図３】は第２の本発明の実施例のアンテナ構造を示す
図、

【図４】は一例のアンテナ利得の形状パラメータ依存性
を示す図、

【図５】は従来例の直接給電型パッチアンテナ構造を示
す図、

【図６】は従来例の結合給電型パッチアンテナ構造を示
す図である。

【符号の説明】

100 はカード誘電体基板、700 は第１の誘電体、200 は
第２の誘電体を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】裏面にアース導体が形成され表面に回路
パターンが形成されたカード誘電体基板(100) と、一方の面に後述するアンテナ導体と該回路パターンの間
で電気信号の授受を行うための結合用のパターンが形成
され、他方の面が該カード誘電体基板の表面の所定の位
置に対向するように搭載される第１の誘電体(700) と、一方の面にアンテナ導体が形成され他方の面が該第１の
誘電体の該結合用のパターンが形成された面と対向する
ように搭載される第２の誘電体(200) とを有し、該結合用のパターンと該回路パターンを直流的に接続
し、該回路パターンからの電気信号を該結合用のパター
ンを介して該アンテナ導体から電磁波として空中に放射
し、該空中からの電磁波を該アンテナ導体で受信して電
気信号として該結合用のパターンを介して該回路パター
ンに転送するようにしたことを特徴とする薄型非接触Ｉ
Ｃカード。
【請求項２】前記カード誘電体基板(100) と、前記第
１の誘電体(700) と、前記第２の誘電体(200) とを同一
の多層基板で構成するようにしたことを特徴とする前記
請求項１に記載の薄型非接触ＩＣカード。