WO2007138770A1 - アンテナ回路及びトランスポンダ - Google Patents

Abstract

　共振回路を形成する極めて斬新な手法を提案し、安価且つ簡便な構造でありながら、所望の特性を得ることができるトランスポンダを提供する。トランスポンダに設けられるアンテナ回路４１は、基材４２の表面上に形成された所定の導体パターンからなるアンテナ導体４３と、基材４２の裏面上に配設された金属面４４とを備える。金属面４４の一部には、その始端Ａ及び終端Ｂがともに当該金属面４４が存在しない領域に開放されているような形状の切り込み４４ｂが設けられている。

Description

明 細 書

アンテナ回路及びトランスボンダ

技術分野

[0001] 本発明は、プリント配線基板カゝらなる所定の基材の面上に少なくともアンテナコイル が形成されたアンテナ回路、及び、このアンテナ回路を設け、各種データを読み出し 及び Z又は書き込み可能に記憶するとともに通信機能を有するトランスボンダに関す る。

背景技術

[0002] 近年、 、わゆる RFID (Radio Frequency IDentification)と称される個体管理を行うシ ステムが各種業界で注目されている。この RFIDシステムは、トランスボンダと称される 各種データを読み出し及び Z又は書き込み可能に記憶するとともに通信機能を有す る小型の非接触型集積回路 (Integrated Circuit ;以下、 ICという。）デバイスと所定の リーダ Zライタとの間で無線通信を行うことにより、トランスボンダに対して非接触でデ ータの読み出し及び Z又は書き込みを行う技術である。この RFIDシステムは、例え ば、トランスボンダを商品にタグとして取り付けることによって生産 ·物流管理を行う用 途をはじめとし、交通機関の料金徴収や身分証明書、さらには電子マネーといった 様々な用途への適用が試みられているものである。

[0003] このような RFIDシステムにおいては、数 mm力 数 mの通信距離を実現することが 可能とされており、通信距離が短いものから、密着型、近接型、近傍型、及び遠隔型 といった区分に大別される。また、 RFIDシステムにおいては、キャリア周波数として、 125kHz, 134kHz, 4. 9MHz、 13. 56MHz、 2. 45GHz、及び 5. 8GHz力—般 的に用いられる力 このうち、短波帯である 13. 56MHzのキャリア周波数については 、近接型で用いること力 SlSO (International Organization For Standardization) 1444 3として規格ィ匕され、また、近傍型で用いることが IS015693として規格ィ匕されており 、広く普及しつつある。

[0004] また、 RFIDシステムにお!/、ては、データの伝送方式によって電磁誘導方式と電波 方式との 2つの方式に大別される。電磁誘導方式は、リーダ Zライタ力 発生する磁 束にデータをのせて伝送する方式であり、主にキャリア周波数が 13. 56MHz程度ま での短波帯のものに用いられる。力かる電磁誘導方式は、雨や塵埃等の影響を受け にくく悪環境下でも使用可能であること、アンテナの指向性が広ぐカバーできる伝送 範囲が広いこと、非導電体に対する浸透性が良好であること、等の利点を有する。一 方、電波方式は、リーダ Zライタから発生する電波にデータをのせて伝送する方式で あり、主に高いキャリア周波数のものに用いられる。力かる電波方式は、電磁誘導方 式に比べて通信距離が長いこと、アンテナの指向性があり、伝送範囲の限定が容易 であること、等の利点を有する。

[0005] ここで、電磁誘導方式で動作するトランスボンダは、磁界のエネルギを効率よく電圧 に変換するために、並列共振回路を形成することにより、動作に必要な電圧とデータ の授受を行っている（例えば、特許文献 1及び特許文献 2等参照。 ) ₀そのため、この 種のトランスボンダは、動作に必要な電圧及びデータの授受のために、ループアンテ ナと、このループアンテナに対して並列接続されたコンデンサとにより、共振回路を形 成していることが多い。基本的には、トランスボンダは、図 14に示すように、アンテナ コイル 101と同調用のコンデンサ 102とを並列に配置した共振回路に、 ICチップ 103 が接続された回路構成とされる。

[0006] このような共振回路を構成するコンデンサ 102としては、同図に示すように、 ICチッ プ 103に対して接続される外付けタイプのものの他、当該 ICチップ 103に内蔵したタ イブが実現されており、さら〖こは、アンテナ基板に搭載されるフィルムコンデンサのタ イブのものも提案されて 、る。

[0007] 特許文献 1：特許第 3064840号公報

特許文献 2：特許第 3421334号公報

[0008] ところで、従来の電磁誘導方式で動作するトランスボンダにおいては、共振回路を 構成するコンデンサとして、外付けタイプのものを用いた場合には、部品点数の増加 と、 ICチップに対する接続の手間に起因する製造コストの増加とを招来するという問 題があった。

[0009] また、従来のトランスボンダにおいては、共振回路を構成するコンデンサとして、 IC チップに内蔵したタイプのものを用いた場合には、当該 ICチップの面積が増大し、製 造コストが増加するという問題があった。

[0010] さらに、従来のトランスボンダにおいては、共振回路を構成するコンデンサとして、フ イルムコンデンサのタイプのものを用いた場合には、アンテナ基板として両面基板を 用いる必要があることから、その基板の表裏面を電気的に接続するためのスルーホ ールの穿設が必要となり、製造コストの増加を招来するという問題があった。

[0011] 本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、共振回路を形成する極め て斬新な手法を提案し、安価且つ簡便な構造でありながら、所望の特性を得ることが できるアンテナ回路、及び、このアンテナ回路を設けたトランスボンダを提供すること を目的とする。

[0012] 本願発明者は、共振回路の形成手法に関して鋭意研究を重ねた結果、アンテナコ ィルを搭載する両面基板を利用することにより、共振回路を形成する手法を見出し、 さらに、この手法の問題点を解決するための工夫を施すことにより、本発明を完成さ せるに至った。

[0013] すなわち、上述した目的を達成する本発明にかかるアンテナ回路は、各種データを 読み出し及び Z又は書き込み可能に記憶するとともに通信機能を有するトランスボン ダに設けられ、所定の基材の面上に少なくともアンテナコイルが形成されたアンテナ 回路であって、上記基材の表面上に形成された上記アンテナコイルを構成する所定 の導体パターンカゝらなるアンテナ導体と、上記基材の裏面上に配設された金属面と を備え、上記金属面の一部には、切り込みが設けられており、上記切り込みは、その 始端及び終端がともに上記金属面が存在しな ヽ領域に開放されて!ヽることを特徴と している。

[0014] このような本発明にかかるアンテナ回路においては、基材裏面に配設された金属面 と表面側のアンテナ導体とによって生じる浮遊容量により、共振回路を形成すること ができる。このとき、本発明にかかるアンテナ回路においては、その始端及び終端が ともに金属面が存在しない領域に開放されているような形状の切り込みを当該金属 面の一部に設けていることから、当該金属面を配設した領域の全面にわたって電流 がループするのを回避することができ、金属面に流れる渦電流による損失を少なくす ることがでさる。 [0015] ここで、上記金属面は、上記アンテナ導体が形成されている上記基材の表面領域 に対向する当該基材の裏面領域に配設されているのが望ましい。具体的には、上記 金属面は、渦巻き状の上記アンテナ導体が形成されて！ヽる上記基材の表面領域に 対向する当該基材の裏面領域に配設されるように、中央部がくりぬかれたループ形 状力もなるものが望ましい。この場合、上記切り込みは、上記ループ形状の一部を切 断するように設けられる。これにより、本発明に力かるアンテナ回路においては、金属 面に流れる渦電流による損失を大幅に低減することができる。また、本発明にかかる アンテナ回路においては、上記ループ形状力 なる上記金属面の内周部分に、当該 金属面とは電気的に導通しないように微小間隔をあけて他の金属面を配設した場合 であっても、略同様の効果を得ることができる。

[0016] また、上記金属面には、上記切り込みを複数設けてもよい。これにより、本発明にか 力るアンテナ回路においては、切り込みの個数を変化させるのみで、所望の特性を 得ることができる。

[0017] さらに、上記金属面の他の態様としては、上記基材の裏面全面に配設することが考 えられる。この場合、上記切り込みは、上記金属面を複数に分割するように設けられ る。本発明にかかるアンテナ回路においては、このような態様であっても、当該金属 面を配設した領域の全面にわたって電流がループするのを回避することができ、金 属面に流れる渦電流による損失を少なくすることができる。

[0018] なお、上記基材としては、所定の導電体箔が両面に施された両面プリント配線基板 を用いることができる。この場合、上記アンテナ導体は、上記基材の表面上に施され ている導電体箔を用いて形成することができ、上記金属面は、上記基材の裏面上に 施されている導電体箔を用いて形成することができる。このように、本発明にかかるァ ンテナ回路においては、基材に安価なプリント配線基板を用 、たプリントアンテナとし てアンテナコイルを形成することにより、容易な力卩ェを実現することができ、また、プリ ント配線基板の製造工程を利用した製造が可能となり、全体の製造コストを大幅に削 減することができる。

[0019] また、上述した目的を達成する本発明に力かるトランスボンダは、各種データを読 み出し及び Z又は書き込み可能に記憶するとともに通信機能を有するトランスボンダ であって、所定の基材の面上に少なくともアンテナコイルが形成されたアンテナ回路 と、上記アンテナ回路に搭載された ICチップとを備え、上記アンテナ回路は、上記基 材の表面上に形成された上記アンテナコイルを構成する所定の導体パターン力ゝらな るアンテナ導体と、上記基材の裏面上に配設された金属面とを有し、上記金属面の 一部には、切り込みが設けられており、上記切り込みは、その始端及び終端がともに 上記金属面が存在しな 、領域に開放されて 、ることを特徴として 、る。

[0020] このような本発明に力かるトランスボンダにおいては、アンテナ回路の基材裏面に 配設された金属面と表面側のアンテナ導体とによって生じる浮遊容量により、共振回 路を形成することができる。そして、本発明に力かるトランスボンダにおいては、その 始端及び終端がともに金属面が存在しな！ヽ領域に開放されて！ヽるような形状の切り 込みを当該金属面の一部に設けていることから、当該金属面を配設した領域の全面 にわたつて電流がループするのを回避することができ、金属面に流れる渦電流による 損失を少なくすることができる。

[0021] 以上のような本発明は、金属面を基材裏面に配設し、その金属面の一部に切り込 みを設ける、という安価且つ簡便な構造でありながら、所望の特性を得ることができる 共振回路を形成することができる。

図面の簡単な説明

[0022] [図 1]本発明の実施の形態として示すトランスボンダが用いられる RFIDシステムの概 略構成例を示すブロック図である。

[図 2]本発明の実施の形態として示すトランスボンダに用いられる基本的な回路基板 の平面図である。

[図 3]基材裏面全面にわたって金属面を配設したアンテナ回路の分解斜視図である

[図 4(a)]図 3に示す態様について行ったシミュレーションにて用いたアンテナ回路の モデルを示す図である。

[図 4(b)]図 4(a)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての電流分布を示す 図である。

[図 4(c)]図 4(a)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての周波数特性を示 す図である。

[図 5]アンテナ導体が形成されている基材の表面領域に対向する当該基材の裏面領 域のみに金属面を配設したアンテナ回路の分解斜視図である。

[図 6(a)]図 5に示す態様について行ったシミュレーションにて用いたアンテナ回路の モデルを示す図である。

[図 6(b)]図 6(a)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての電流分布を示す 図である。

[図 6(c)]図 6(a)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての周波数特性を示 す図である。

圆 7(a)]正方形状力 なる金属面の一部にノッチ状の切り込みを設けたアンテナ回路 について行ったシミュレーションにて用いた当該アンテナ回路のモデルを示す図であ る。

[図 7(b)]図 7(a)に示すモデルを用 ヽたシミュレーション結果としての電流分布を示す 図である。

[図 7(c)]図 7(a)に示すモデルを用 、たシミュレーション結果としての周波数特性を示 す図である。

[図 8]アンテナ導体が形成されている基材の表面領域に対向する当該基材の裏面領 域のみに金属面を配設し、さら〖こ、その始端及び終端がともに当該金属面が存在し ない領域に開放されているような形状の切り込みを設けたアンテナ回路の分解斜視 図である。

[図 9(a)]図 8に示す態様について行ったシミュレーションにて用いたアンテナ回路の モデルを示す図である。

[図 9(b)]図 9(a)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての電流分布を示す 図である。

[図 9(c)]図 9(a)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての周波数特性を示 す図である。

圆 10(a)]正方形状力 なる金属面に切り込みを設けて当該金属面を 2分割したアン テナ回路について行ったシミュレーションにて用いた当該アンテナ回路のモデルを 示す図である。

[図 10(b)]図 10(a)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての電流分布を示 す図である。

[図 10(c)]図 10(a)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての周波数特性を 示す図である。

圆 11(a)]正方形状力 なる金属面に切り込みを設けて当該金属面を 4分割したアン テナ回路について行ったシミュレーションにて用いた当該アンテナ回路のモデルを 示す図である。

[図 11(b)]図 11(a)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての電流分布を示 す図である。

[図 11(c)]図 11(a)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての周波数特性を 示す図である。

圆 12(a)]切り込みを設けたループ形状力 なる金属面の内周部分に正方形状力 な る金属面を配設したアンテナ回路について行ったシミュレーションにて用いた当該ァ ンテナ回路のモデルを示す図である。

[図 12(b)]図 12(a)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての電流分布を示 す図である。

[図 12(c)]図 12(a)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての周波数特性を 示す図である。

圆 13(a)]2箇所に切り込みを設けたループ形状力もなる金属面を用いたアンテナ回 路について行ったシミュレーションにて用いた当該アンテナ回路のモデルを示す図 である。

[図 13(b)]図 13(a)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての電流分布を示 す図である。

[図 13(c)]図 13(a)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての周波数特性を 示す図である。

圆 14]トランスボンダの基本的な回路構成を示す図である。

発明を実施するための最良の形態 [0023] 以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に 説明する。

[0024] この実施の开態は、図 1に示すように、 、わゆる RFID (Radio Frequency IDentificat ion)システムにおいて用いられ、各種データを読み出し及び Z又は書き込み可能に 記憶するとともに通信機能を有し、所定のリーダ Zライタ 1との間で無線通信を行うこ とにより、当該リーダ Zライタ 1によって非接触でデータの読み出し及び Z又は書き込 みが行われる非接触型 IC (Integrated Circuit)カードとしてのトランスボンダ 10である 。このトランスボンダ 10は、基材となる所定の榭脂基板にアンテナ導体をパターニン グ形成した 、わゆるプリントアンテナ力 なるアンテナコイル (ループアンテナ）を実装 したものであり、共振回路を極めて斬新な手法をもって形成したものである。

[0025] トランスボンダ 10は、その内部に、少なくともアンテナコイルと ICチップとを実装した 回路基板が設けられる。

[0026] 図 2に、トランスボンダ 10に用いられる基本的な回路基板の概略斜視図を示す。こ の回路基板は、所定の絶縁支持体における両面に銅箔等の所定の導電体箔が施さ れた所定の基材 12の面上に、アンテナコイルを構成する所定の導体パターン力もな るアンテナ導体 13が少なくとも形成されたアンテナ回路 11に対して、例えば、ダイォ ードブリッジ、 CPU (Central Processing Unit)、 ROM (Read Only Memory)、並びに EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)と ヽつた、トフン スボンダ 10の機能を実現するための各種部材を単一の半導体チップ等として集積 回路化した ICチップが搭載されて構成される。

[0027] アンテナ回路 11は、例えばその主面が矩形状のカード状に形成される。このアンテ ナ回路 11は、プリント配線基板の基材として一般に用いられるものであれば、その種 類を問わずいずれを用いても構成することができる。具体的には、アンテナ回路 11 は、米国電気製造業者協会（National Electrical Manufacturers Association ;NEMA )による記号 XXP, XPC等として規定されている紙フエノール基板、同記号 FR— 2と して規定されて 、る紙ポリエステル基板、同記号 FR— 3として規定されて 、る紙ェポ キシ基板、同記号 CEM— 1として規定されているガラス紙コンポジットエポキシ基板、 同記号 CHE— 3として規定されて 、るガラス不織紙コンポジットエポキシ基板、同記 号 G— 10として規定されているガラス布エポキシ基板、同記号 FR— 4として規定され て 、るガラス布エポキシ基板と!/、つた銅箔等の所定の導電体箔が両面に施された ヽ わゆるリジッド基板を用いて構成される。なお、これらのうち、吸湿性や寸法変化が少 なぐ自己消炎性を有するガラス布エポキシ基板 (FR— 4)が最も好適である。

[0028] アンテナ回路 11は、基材 12の両面に施されている導電体箔のうち、一方の面（以 下、表面と称する。 M則の導電体箔をフォトエッチングすることにより、放射電極として のアンテナ導体 13が表面に露出形成されて構成される。具体的には、アンテナ回路 11においては、基材 12の表面上に、渦巻き状のアンテナ導体 13が形成される。な お、同図においては、当該基材 12の各辺に沿って卷回された渦巻き状のアンテナ 導体 13が形成されている様子を示しているが、かかるアンテナ導体 13によるアンテ ナパターンは、アンテナコイルとして機能するのであれば、例えば略同心円状に卷回 された渦巻き状のものであってもよ 、。

[0029] 本願発明者は、このような両面基板カゝらなる基材 12を加工して形成されるアンテナ 回路 11において、従来の共振回路を構成する外付けタイプ、 ICチップ内蔵タイプ、 及びフィルムコンデンサタイプのコンデンサに代わる構造として、アンテナ導体 13が 形成された表面とは反対の裏面に設けられている導電体箔 14を利用することを考え た。

[0030] すなわち、本願発明者は、アンテナコイルにおける導体損を減らすために幅広の導 体パターンを用いると、これに起因して、当該アンテナコイルの L成分が小さくなり、 所望の共振条件を満たさなくなってしまうことから、これを補うために、基材裏面の電 極を可能な限り大きなベタパターンとして C成分を稼ぐことを考えた。本発明にて提案 する共振回路の形成手法は、このような考え力 想起したものであり、アンテナ回路 の基材裏面に金属面を配設し、この金属面と表面側のアンテナ導体とによって生じる 浮遊容量により、共振回路を形成するものである。

[0031] ここで、アンテナ回路の基材裏面に配設する金属面としては、上述したように、可能 な限り大きなベタパターンとすることが望ましいと考えられることから、当該裏面全面 にわたつて配設することが考えられる。すなわち、図 3に分解斜視図を示すように、両 面基板力もなる基材 22に施されている金属面のうち表面側の金属面を加工してアン テナ導体 23を形成するとともに、裏面側の金属面 24をそのまま残したアンテナ回路 21が考えられる。

[0032] 本願発明者は、この種のアンテナ回路についてシミュレーションを行い、金属面に 流れる電流分布と周波数特性について調べた。具体的には、図 4(a)中斜線部で示 すように、正方形状力 なる金属面と、同図中破線で示すように、金属面の各辺に沿 つて卷回された渦巻き状のアンテナ導体とからなるアンテナ回路をモデルとしたシミ ユレーシヨンを行った。この結果、電流分布は、図 4(b)に示すように、正方形状からな る金属面の全面にわたって渦電流が発生するものとなり、周波数特性は、図 4(c)に 示すように、周波数の増加にともない金属面に流れる渦電流による損失が増加する のに起因してインダクタンスが大きく低下するものとなった。

[0033] また、本願発明者は、金属面を配設した基材裏面の全面にわたって渦電流が発生 するのを回避し、 L成分と C成分とによる並列共振回路を構成するために、図 5に分 解斜視図を示すように、両面基板カゝらなる基材 32に施されている金属面のうち表面 側の金属面を加工してアンテナ導体 33を形成するとともに、基材 32の裏面全面にわ たって金属面を配設するのではなぐ当該アンテナ導体 33が形成されている基材 32 の表面領域に対向する当該基材 32の裏面領域のみに金属面 34を配設したアンテ ナ回路 31を考えた。換言すれば、金属面 34として、中央部をくりぬいて貫通孔 34aと したループ形状力もなるものを用いたアンテナ回路 31を考えた。

[0034] 本願発明者は、この種のアンテナ回路についてもシミュレーションを行い、金属面 に流れる電流分布と周波数特性について調べた。具体的には、図 6(a)中斜線部で 示すように、ループ形状力 なる金属面と、同図中破線で示すように、金属面の各辺 に沿って卷回された渦巻き状のアンテナ導体とからなるアンテナ回路をモデルとした シミュレーションを行った。この場合にも、電流分布は、図 6(b)に示すように、ループ 形状力 なる金属面の全面にわたって渦電流が発生するものとなり、周波数特性は、 図 6(c)に示すように、図 4(c)に示した結果と比べて若干インダクタンスが大きくなるも のの、略同等の特性が得られた。

[0035] これらのシミュレーション結果から明らかなように、単に金属面を配設して浮遊容量 を増加させるのみでは、アンテナコイルとしての性能が著しく低下したものとなり、特 に広く使用されている短波帯（13. 56MHz)では、所望の Q値を得ることができない

[0036] ここで、特性の劣化を誘発している原因は、渦電流である。そこで、本願発明者は、 金属面を流れる電流を部分的に遮断することにより、渦電流の回避を図った。具体的 には、本願発明者は、図 7(a)中斜線部で示すように、正方形状からなる金属面の一 部にノッチ状の切り込みを設けたアンテナ回路をモデルとしたシミュレーションを行つ た。し力しながら、この場合における電流分布は、図 7(b)に示すように、切り込みの部 分で電流が回り込むだけであり、金属面の全面にわたって渦電流が発生することに 変わりはなかった。また、周波数特性は、図 7(c)に示すように、図 4(c)に示した結果と 比べてインダクタンスは大きくなるものの、アンテナコイルとしての性能を満たすもの ではなかった。

[0037] このシミュレーション結果から明らかなように、金属面を流れる電流を部分的に遮断 するのみでは渦電流の発生を回避することはできない。したがって、アンテナ回路と しては、金属面を配設した領域の全面にわたって電流がループしな 、構造とする必 要がある。

[0038] そこで、本願発明者は、金属面を配設した領域の全面にわたって電流がループし ない構造を実現するために、図 8に分解斜視図を示すように、両面基板からなる基材 42に施されている金属面のうち表面側の金属面をカ卩ェしてアンテナ導体 43を形成 するとともに、当該アンテナ導体 43が形成されている基材 42の表面領域に対向する 当該基材 42の裏面領域のみに金属面が配設されるように中央部をくりぬいて貫通孔 44aとした金属面 44を配設し、さらに、その金属面 44の一部に、その始端 A及び終 端 Bがともに当該金属面 44が存在しない領域に開放されているような形状の切り込 み 44bを設けることにより、アンテナ回路 41を構成した。

[0039] なお、切り込み 44bが、その始端 A及び終端 Bがともに金属面 44が存在しない領域 に開放されているような形状であるというのは、上述したノッチ状の切り込みのように、 一端が金属面に接して閉じているような切り込みや、金属面の内部に穿設されること によって両端が閉じているような切り込みを排除する趣旨である。

[0040] このようなアンテナ回路 41においては、ループ形状力もなる金属面 44に沿って電 流が流れる力 切り込み 44bがループ形状の一部を切断するように設けられて 、るこ と力 、当該切り込み 44bの部分で電流が遮断され、電流がループしないことが期待 される。

[0041] 実際に、図 9(a)中斜線部で示すように、一部に切り込みを設けたループ形状力 な る金属面と、同図中破線で示すように、金属面の各辺に沿って卷回された渦巻き状 のアンテナ導体とからなるアンテナ回路をモデルとしたシミュレーションを行 、、金属 面に流れる電流分布と周波数特性について調べた。この結果、電流分布は、図 9(b) に示すように、切り込みの部分で電流が遮断されたものとなり、これにより、金属面を 配設した領域の全面にわたって電流がループしてしまうことは回避されて 、る。また、 周波数特性は、図 9(c)に示すように、金属面の効果によって浮遊容量が増加して自 己共振が生じ、鋭いピークを有する共振周波数が得られ、且つ、渦電流による損失 が少な!/、ことから特性の劣化が少な！/、ものとなった。

[0042] このシミュレーション結果から明らかなように、アンテナ回路としては、単に金属面を 配設して浮遊容量を増加させるのではなぐ電流のループを回避する構造とすること が有効である。したがって、先に図 2に示したアンテナ回路 11としては、両面基板か らなる基材 12の表面においてアンテナ導体 13が形成されている領域に対向する基 材 12の裏面領域に金属面 14を配設し、さら〖こ、その金属面 14を配設した領域の全 面にわたって電流がループしないように、当該金属面 14の一部に切り込みを設けた ものが望ましい。

[0043] これにより、アンテナ回路 11においては、簡便な構造でありながら、所望の特性を 得ることができる共振回路を形成することができる。また、このアンテナ回路 11におい ては、共振回路用のコンデンサとして外付けタイプのものを一切用いる必要がなぐ 部品点数を削減し、製造コストを低減することができる。さらに、このアンテナ回路 11 においては、コンデンサを ICチップに内蔵する必要もないことから、当該 ICチップの 面積の削減を図ることができ、製造コストの増カロも抑制することができる。さらにまた、 このアンテナ回路 11においては、基材 12の表面に形成されたアンテナ導体 13と IC チップとを接続するのみでよいことから、従来のフィルムコンデンサのように、スルーホ ールを介して両面基板の表裏面を電気的に接続する必要がなぐ製造コストを低減 することができる。

[0044] また、アンテナ回路 11においては、基材 12として安価なプリント配線基板を用い、 プリントアンテナとしてアンテナコイルを形成することから、当該アンテナ回路 11の加 工も容易であり、また、プリント配線基板の製造工程を利用してアンテナ回路 11を製 造することが可能となり、全体の製造コストを大幅に低減することができる。

[0045] なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述し た実施の形態では、ループ形状力 なる金属面の一部に切り込みを設けるものとして 説明したが、本発明においては、その始端及び終端がともに金属面が存在しない領 域に開放されているような形状の切り込みを設けるのであれば、金属面の形状に拘 泥するものではない。

[0046] 例えば、アンテナ回路としては、図 10(a)中斜線部で示すように、正方形状からなる 金属面に切り込みを設けて当該金属面を 2分割したものを用いてもよい。図 10(b)及 び図 10(c)に、金属面を 2分割した場合におけるシミュレーション結果を示す。この結 果、電流分布は、図 10(b)に示すように、 2分割した金属面のそれぞれで渦電流が発 生するものの、一方の金属面の電流分布が他方の電流分布に影響を与えることはな かった。すなわち、電流分布は、切り込みの部分で電流が遮断されたものとなり、これ ら 2つの金属面を配設した領域の全面にわたって電流がループしてしまうことは回避 されている。また、周波数特性は、図 10(c)に示すように、図 9(c)に示した結果に比べ ると特性が劣化するものの、金属面の効果による自己共振が生じ、アンテナコイルと して十分に機能するレベルであった。

[0047] また、アンテナ回路としては、図 11(a)中斜線部で示すように、正方形状からなる金 属面に切り込みを設けて当該金属面を 4分割したものを用いてもよい。この場合、電 流分布は、図 11(b)に示すように、 2分割の場合と同様に、 4分割した金属面のそれ ぞれで渦電流が発生するものの、一方の金属面の電流分布が他方の電流分布に影 響を与えることはなぐ 4つの金属面を配設した領域の全面にわたって電流がループ してしまうことは回避されている。また、周波数特性についても、図 11(c)に示すように 、図 10(c)に示した結果に比べて改善されたものとなった。

[0048] このように、アンテナ回路としては、これら図 10(a)又は図 11(a)に示すがごとぐ金 属面を複数に分割するように切り込みを設けてもよい。

[0049] さらに、アンテナ回路としては、図 12(a)中斜線部で示すように、切り込みを設けた ループ形状からなる金属面を配設するとともに、このループ形状力 なる金属面の内 周部分に、当該金属面とは電気的に導通しないように微小間隔をあけて他の金属面 を配設したものを用いてもよい。この場合、電流分布は、図 12(b)に示すように、内周 部分に設けた正方形状力 なる金属面のエッジ部分に電流が誘起されたものとなる 力 ループ形状及び正方形状力 なる 2つの金属面を配設した領域の全面にわたつ て電流がループしてしまうことは回避されている。また、周波数特性についても、図 1 2(c)に示すように、正方形状力もなる金属面を設けたことに起因して図 9(c)に示した 結果に比べると特性が劣化するものの、金属面の効果による自己共振が生じ、アン テナコイルとして十分に機能するレベルであった。

[0050] さらにまた、アンテナ回路としては、金属面に複数の切り込みを設けてもよい。図 13 (a)乃至図 13(c)に、 2箇所に切り込みを設けたループ形状力もなる金属面を用いた 場合におけるシミュレーション結果を示す。なお、図 13(a)は、シミュレーションにて用 いたアンテナ回路のモデルであり、同図中斜線部で示すように、 2箇所に切り込みを 設けたループ形状からなる金属面と、同図中破線で示すように、金属面の各辺に沿 つて卷回された渦巻き状のアンテナ導体とからなるアンテナ回路のモデルを示してい る。この結果、電流分布は、図 13(b)に示すように、切り込みの部分で電流が遮断さ れたものとなり、金属面を配設した領域の全面にわたって電流がループしてしまうこと は回避されている。また、周波数特性は、図 13(c)に示すように、図 9(c)に示した結果 に比べて若干ではあるが改善されたものとなった。

[0051] このように、本発明においては、その始端及び終端がともに金属面が存在しない領 域に開放されているような形状の切り込みを設けるのであれば、いかなる形状力もな る金属面を用いた場合であっても適用することができる。なお、金属面の面積を減少 させたり切り込みの個数を増カロさせたりすることは、全体の電流損失は減少するもの の、金属面の面積が減少することに起因して浮遊容量も減少することにつながり、特 性の観点からはトレードオフの関係にある。したがって、アンテナ回路においては、所 望の Q値に応じて、金属面の形状や切り込みの個数を変化させればょ 、。 [0052] また、上述した実施の形態では、アンテナコイルをプリントアンテナとして形成するも のとして説明したが、本発明は、これに限定されるものではなぐアンテナコイルとして 機能するものであればいかなるものであっても適用することができる。

[0053] さらに、上述した実施の形態では、カード型のトランスボンダを用いて説明したが、 本発明は、カード型に限らず、用途に応じたその他各種の形状にも適用することが可 能である。

[0054] このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることは いうまでもない。

Claims

請求の範囲

[1] 各種データを読み出し及び Z又は書き込み可能に記憶するとともに通信機能を有 するトランスボンダに設けられ、所定の基材の面上に少なくともアンテナコイルが形成 されたアンテナ回路であって、

上記基材の表面上に形成された上記アンテナコイルを構成する所定の導体パター ンカ なるアンテナ導体と、

上記基材の裏面上に配設された金属面とを備え、

上記金属面の一部には、切り込みが設けられており、

上記切り込みは、その始端及び終端がともに上記金属面が存在しない領域に開放 されていること

を特徴とするアンテナ回路。

[2] 上記金属面は、上記アンテナ導体が形成されている上記基材の表面領域に対向 する当該基材の裏面領域に配設されていること

を特徴とする請求の範囲第 1項記載のアンテナ回路。

[3] 上記金属面は、渦巻き状の上記アンテナ導体が形成されている上記基材の表面領 域に対向する当該基材の裏面領域に配設されるように、中央部がくりぬかれたルー プ形状からなり、

上記切り込みは、上記ループ形状の一部を切断するように設けられて 、ること を特徴とする請求の範囲第 2項記載のアンテナ回路。

[4] 上記ループ形状力 なる上記金属面の内周部分に、当該金属面とは電気的に導 通しな 、ように微小間隔をあけて他の金属面が配設されて 、ること

を特徴とする請求の範囲第 3項記載のアンテナ回路。

[5] 上記金属面には、上記切り込みが複数設けられていること

を特徴とする請求の範囲第 1項乃至請求の範囲第 4項のうちいずれ力 1項記載の アンテナ回路。

[6] 上記切り込みは、上記金属面を複数に分割するように設けられていること

を特徴とする請求の範囲第 1項記載のアンテナ回路。

[7] 上記基材は、所定の導電体箔が両面に施された両面プリント配線基板力 なり、 上記アンテナ導体は、上記基材の表面上に施されている導電体箔を用いて形成さ れ、

上記金属面は、上記基材の裏面上に施されて!/ヽる導電体箔を用いて形成されて ヽ ること

を特徴とする請求の範囲第 1項記載のアンテナ回路。

各種データを読み出し及び Z又は書き込み可能に記憶するとともに通信機能を有 するトランスボンダであって、

所定の基材の面上に少なくともアンテナコイルが形成されたアンテナ回路と、 上記アンテナ回路に搭載された icチップとを備え、

上記アンテナ回路は、

上記基材の表面上に形成された上記アンテナコイルを構成する所定の導体パター ンカ なるアンテナ導体と、

上記基材の裏面上に配設された金属面とを有し、

上記金属面の一部には、切り込みが設けられており、

上記切り込みは、その始端及び終端がともに上記金属面が存在しない領域に開放 されていること

を特徴とする卜ランスボンダ。