WO2014155689A1

WO2014155689A1 - 近距離無線通信アンテナモジュール及びその製造方法、システム

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Publication number: WO2014155689A1
Application number: PCT/JP2013/059583
Authority: WO
Inventors: 國孝有村
Original assignee: 株式会社スマート
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2014-10-02
Also published as: JPWO2014155689A1

Abstract

　多方向の磁界による近距離無線通信機能を備えたＳＤやＳＩＭを取換えることで、セキュリティやアプリケーションを自由に選べる近距離無線通信アンテナモジュールであって、ＳＩＭ１１またはＳＤ７の接触端子ＣＴのある面とは反対側にＦＰＣと磁性体板６を備え、該磁性体板６には平面ループコイルアンテナ４と、コイルの一辺と重ねるように密結合をとる巻き廻しコイルアンテナ５とを直交して巻いたアンテナ部８を有し、且つ放射される磁界Ｈが２次元的または３次元的に放射されるアンテナ部８を構成し、磁性体板６のある基板ＦＰＣ面にアプリケーション用ＩＣチップ、セキュリティ用ＩＣチップ、近距離無線通信用ＩＣチップ、アナログ用ＩＣチップ、インターフェース用のＩＣチップからなるＩＣ回路部９を有し、アンテナ部８とＩＣ回路部９がモジュールに一体化された近距離無線通信アンテナモジュール。

Description

近距離無線通信アンテナモジュール及びその製造方法、システム

　携帯電話やスマートフォン等の携帯端末に装着されるＳＤまたはＳＩＭに、近距離無線通信機能を一体化させた近距離無線通信アンテナモジュール及びその製造方法、システムに関する。

　近距離無線通信（ＮＦＣ：Ｎｅａｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）を利用した従来のＲＦＩＤや密着型のＩＣカード（ＣＩＣＣ：Ｃｌｏｓｅ－ｃｏｕｐｌｅｄ　ｃａｒｄｓ）と、従来の携帯電話やスマートフォン（以下ＳＭＰと記す）等の携帯端末とでは、使用する通信周波数帯の違いにより別々の装置として発達してきた。しかし、急激な携帯電話やＳＭＰ等の携帯端末の普及と利用者の利便性向上の要求により、近距離無線通信を利用したＩＣカード機能が組込まれた携帯電話やＳＭＰが登場したことで、ＩＣカードと携帯電話の境界は殆どないのが現状である。例えば、特許文献１に開示されているＩＣモジュールと通信システムでは、ＩＣカードに装着されているＩＣモジュールと、携帯電話のＳＩＭとを共有することが可能な構成が紹介されている。

特開２００９－１３０４４６号公報

　しかし、ＳＭＰや携帯電話等の携帯端末に設置される近距離無線通信用の１３．５６ＭＨｚ帯ループアンテナは、アンテナサイズが大きく収納する場所が制限される。その上、設置場所についてもバッテリ等の金属面にアンテナを載せる工夫や、裏蓋にアンテナを取付ける或いは共振器を載せる等の工夫が必要である。しかし、薄い構造の携帯端末は、その内部に部品が詰まっているため、近距離無線通信アンテナの設置場所が容易に確保できない問題があった。

　また、最大の課題として、支払い等のアプリケーション（ＡＰ）におけるセキュリティ（ＳＥ）機能を有する部品を何処に置けば良いかが問題で、セキュリティが一旦破られると、そのセキュリティ用ＩＣチップは再使用できない。若し、携帯端末にセキュリティ用ＩＣチップが、部品として埋め込まれている場合は、その携帯端末自体が使用できなくなる。

　更に、様々なアプリケーション用ＩＣチップについて、携帯端末に最初から備え付けることは、それ以上アプリケーションを増やせないことを意味し、変更もできず増設もできないため、携帯端末の利用は限られたものとなる。

　本発明は、以上の課題に着目しなされたもので、携帯端末に用いられるＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ　Ｄｉｇｉｔａｌ）メモリカードやＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ　Ｉｄｅｎｔｉｔｙ　Ｍｏｄｕｌｅ）に、このセキュリティやアプリケーションに関する応用機能を備えさせると共に、ＩＣカードやＲＦＩＤとの交信用の近距離無線通信アンテナが組込まれたモジュールを提供することを目的とする。即ち、近距離無線通信アンテナの設置スペースも不要で、且つアプリケーションやセキュリティを自由に選択できる普遍性と大変便利な機能を付与するフレキシブルな近距離無線通信アンテナモジュールを備えた携帯端末を提供することを目的とする。

　本発明は、以下の構成を備えることにより、上記課題を解決できるものである。

　（１）ＳＩＭまたはＳＤを有するモジュールであって、前記ＳＩＭまたはＳＤの接触端子が形成された面とは反対側の面に設置された基板と、前記基板に形成されたＩＣ回路部と、前記基板上に載置されたアンテナ部と、を有し、前記アンテナ部は、磁性体板と、該磁性体板上に形成された平面ループコイルアンテナと、該平面ループコイルアンテナのコイルの一辺と重なるように前記磁性体板に巻き廻された巻き廻しコイルアンテナとから構成され、前記平面ループコイルアンテナと前記巻き廻しコイルアンテナから放出される磁界が、２次元的または３次元的に放出されることを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュール。

　（２）ＳＩＭまたはＳＤを有するモジュールであって、前記ＳＩＭまたはＳＤの接触端子が形成された面とは反対側の面に設置された基板と、前記基板に形成されたＩＣ回路部と、アンテナ部と、を有し、該アンテナ部は、前記基板上に形成された巻線印刷または平面ループコイルアンテナと、前記巻線印刷または前記平面ループコイルアンテナのコイルの一辺と重なるように密着された巻き廻しコイルアンテナとから構成され、前記平面ループコイルアンテナと前記巻き廻しコイルアンテナから放出される磁界が、２次元的または３次元的に放出されることを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュール。

　（３）ＳＩＭまたはＳＤを有するモジュールであって、前記ＳＩＭまたはＳＤの接触端子が形成された面とは反対側の面にＩＣの接触端子が設置された基板と、前記基板に形成されたＩＣ回路部と、アンテナ部と、を有し、該アンテナ部は、前記基板上に形成された平面ループコイルアンテナと、該平面ループコイルアンテナのコイルの一辺と重なるように磁性体板に巻き廻された巻き廻しコイルアンテナとから構成され、前記平面ループコイルアンテナと前記巻き廻しコイルアンテナから放出される磁界が、２次元的または３次元的に放出されることを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュール。

　（４）ＳＩＭまたはＳＤを有するモジュールであって、前記ＳＩＭまたはＳＤの接触端子が形成された面とは反対側の面に設置された第１の基板と、前記ＳＩＭまたはＳＤの接触端子が形成された面に設置された第２の基板と、前記第１の基板に形成されたＩＣ回路部と、アンテナ部と、を有し、該アンテナ部は、前記第１の基板上に形成された平面ループコイルアンテナと、該平面ループコイルアンテナのコイルの一辺と重なるように磁性体板に巻き廻された巻き廻しコイルアンテナと、前記第２の基板上に形成された平面ループコイルアンテナとから構成され、前記２つの平面ループコイルアンテナと前記巻き廻しコイルアンテナから放出される磁界が、２次元的または３次元的に放出されることを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュール。

　（５）ＳＩＭまたはＳＤを有するモジュールであって、前記ＳＩＭまたはＳＤの接触端子が形成された面とは反対側の面にＩＣやアンテナ端子との接触端子が設置された基板と、前記基板に形成されたＩＣ回路部と、アンテナ部と、を有し、該アンテナ部は、磁性体上に形成された平面ループコイルアンテナと、前記ＳＩＭまたはＳＤに巻き廻された巻き廻しコイルアンテナとから構成され、前記磁性体上に形成された平面ループアンテナが前記ＳＩＭまたはＳＤと分離可能であり、前記平面ループコイルアンテナと前記巻き廻しコイルアンテナから放出される磁界が、２次元的または３次元的に放出されることを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュール。

　（６）ＳＩＭまたはＳＤを有するモジュールであって、前記ＳＩＭまたはＳＤの接触端子が形成された面とは反対側の面に設置された第１の基板と、前記第１の基板に形成されたＩＣ回路部と、を有し、該アンテナ部は、第２の基板上に形成された平面ループコイルアンテナと、該平面ループコイルアンテナのコイルの一辺と重なるように磁性体板に巻き廻された巻き廻しコイルアンテナとから構成され、前記第１の基板の上に前記巻き廻しコイルアンテナが載置され、更に該巻き廻しコイルアンテナの上に前記アンテナ部が供えられた第２の基板が載置され、前記平面ループコイルアンテナと前記巻き廻しコイルアンテナから放出される磁界が、２次元的または３次元的に放出されることを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュール。

　（７）前記（１），（３），（４），（６）のいずれか１項に記載の近距離無線通信アンテナモジュールの製造方法であって、シート状の磁性体板に前記巻き廻しコイルアンテナの導線を両面印刷、メッキ、エッチングのいずれかで複数形成し、且つ前記シート状の磁性体板の両面に形成された前記導線を接続するスルーホールを形成して、複数の前記巻き廻しコイルアンテナを製造することを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュールの製造方法。

　（８）前記（１）乃至（６）いずれか１項に記載の近距離無線通信アンテナモジュールと携帯端末とから構成され、前記携帯端末は、前記近距離無線通信アンテナモジュールを装着するソケットにヒンジを設けて、斜め上向き状態でも前記近距離無線通信アンテナモジュールを挿入できるような機構を有することを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュールを用いたシステム。

　ＳＭＰやタブレット等の携帯端末の金属面が上方や下方にない場所、即ち基板やバッテリが殆どない端末上部の先端部、或いは裏蓋を開いた位置に、多方向指向性磁界を持つ本発明の近距離無線通信アンテナモジュールであるＤＳＤやＤＳＩＭを設置することにより、多方向の信号磁界を送信可能となり、この近距離無線通信アンテナモジュールを取換えることにより、セキュリティやアプリケーションを自由に選択することができる。

　その上、小形化による性能不足と周辺部の金属の影響等で、実現が難しいとされていた近距離無線通信アンテナを小形化して、セキュリティＩＣチップのようにＳＤやＳＩＭの基板ＦＰＣに載置できるような小形デバイスとして形成し、同時に単体でも作動できる近距離無線通信アンテナモジュールを提供できる。

　また、近距離無線通信機能に限らず、タグモードのみで用いる場合も同様にフレキシブルな対応が可能な近距離無線通信アンテナモジュールを提供できる。

近距離無線通信アンテナモジュールでの装着位置を示す図近距離無線通信アンテナモジュールの巻き廻しコイルアンテナと平面ループコイルアンテナの接合位置を示す図近距離無線通信アンテナモジュールのＤＳＤの構成を示す図近距離無線通信アンテナモジュールの構成を示す図近距離無線通信アンテナの機能を示す図アンテナ部の製造法を示す図ＤＳＩＭの部品構成を示す図ＤＳＤの部品構成を示す図ＤＳＩＭの他の部品構成を示す図近距離無線通信アンテナモジュールを装着した携帯端末の動作図近距離無線通信アンテナモジュールを装着した携帯端末の磁界結合を説明するための図携帯端末の動作を説明するための図スマートポスタとの通信を示す図携帯端末の通信方法を示す図近距離無線通信アンテナモジュールの携帯端末への装着方法を示す図金属面の影響を説明するための図二種類の近距離無線通信ンテナモジュールを搭載したＳＭＰの動作図近距離無線通信アンテナモジュールを搭載したｉＰｈｏｎｅ（登録商標）の動作図携帯端末の通信例を示す図携帯端末の他の通信例を示す図携帯端末の通信動作を説明する図携帯端末の近距離無線通信信号を増幅させる共振アンテナの配置と動作を説明する図

　以下、本発明を実施するための形態を、実施例により以下に説明する。

　図１は、本実施例に係る二種類の近距離無線通信アンテナモジュール２０のＳＭＰへの装着例である。近距離無線通信アンテナモジュール２０であるＤＳＤ（ＳＤデバイス）２やＤＳＩＭ（ＳＩＭデバイス）３は、ＳＭＰ、携帯電話、タブレットを含む携帯端末１、及びパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、カメラ、テレビ（ＴＶ）等に設けられたソケット１０に装着することで、多方向の指向性磁界を持つ近距離無線通信機能が付与される。近距離無線通信アンテナモジュール２０が装着されたＳＭＰや携帯電話等の携帯端末１の筐体は、通常はプラスチックで形成されている場合が殆どである。

　図１（ａ）、（ｂ）は、携帯端末１であるＳＭＰの裏蓋を開けて裏側から見た内部で、近距離無線通信アンテナモジュール２０と金属面Ｍａを有するバッテリ１２の配置を示し、図１（ｃ）は、携帯端末１のディスプレイ１３側の表面から見た配置を示す。

　ＤＳＤ２及びＤＳＩＭ３は、通常のＳＤ７及びＳＩＭ１１の表面に回路が形成された薄い基板ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌ　Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）を設け、該ＦＰＣ面に近距離無線通信アンテナ部とＩＣ回路部が組込まれて一体化させたモジュールである。

　ＤＳＤ２に使用されるＳＤ７は、通常サイズのＳＤ，ｍｉｎｉＳＤ，μ－ＳＤのいずれのＳＤメモリカードであっても良く、またＤＳＩＭ３に使用されるＳＩＭ１１は、通常サイズのＳＩＭやμ－ＳＩＭ等のいずれでも良い。

　尚、本実施例における説明では、特別な断りがない場合、ＤＳＤ２に使用するＳＤ７はμ－ＳＤを想定し、ＤＳＩＭ３に使用するＳＩＭ１１は通常サイズのＳＩＭを想定した構成とする。

　近距離無線通信アンテナモジュール２０であるＤＳＤ２とＤＳＩＭ３のいずれかまたは両方を、携帯端末１のプラスチック製のフレームで形成された先端側（図中上方）の中央部ＣＣまたは側方部ＳＬ，ＳＲに設置することができる。そのため後述する出力方向が多方向の指向性磁界を有し、外部に設置されているリーダライタやＩＣタグ等の近距離無線通信アンテナと容易に結合させることができる。

　近距離無線通信アンテナモジュール２０であるＤＳＤ２とＤＳＩＭ３は、図１に示すようにＳＭＰ等の携帯端末１の先端側の中央部ＣＣに設置された矩形状のモジュールとして示されている。図１（ａ）では近距離無線通信アンテナモジュール２０の近距離無線通信アンテナは、図中では紙面の上向きに設置され、図１（ｂ）では近距離無線通信アンテナモジュール２０の近距離無線通信アンテナは横向きに設置されている。

　近距離無線通信アンテナモジュール２０に形成されている近距離無線通信用のアンテナ部は、後述するように磁性体板に巻き廻されている巻き廻しコイルアンテナと、磁性体板の平面部に渦巻状に巻かれている平面ループコイルアンテナの二種類で構成され、ＳＤ７またはＳＩＭ１１に貼り付けられる基板ＦＰＣ上に設置されている。

　図１（ａ），（ｂ）に示すＳＭＰの裏蓋を開けた裏側内部の概略図では、中央部ＣＣに設けられたソケット１０に近距離無線通信アンテナモジュール２０が挿入されているように、携帯端末１の種類によってはＤＳＤ２とＤＳＩＭ３の両方を設置することもできる。ＤＳＤ２やＤＳＩＭ３の配置は、並んで置く場合と、図１（ｂ）のように直角に置く場合のどちらでも用いることが可能で、一方にＤＳＤ２を設置し、他方にＤＳＩＭ３を設置することができる。また、携帯端末１の種類によっては、ＤＳＤ２とＤＳＩＭ３のどちらか一方のみを装着する場合もある。

　ＤＳＤ２として利用されるＳＤ７は、もともとＳＤメモリカードとして用いられて来たことから、記録内容を自由に変えられる記録媒体として用いられる。

　また、ＤＳＩＭ３として利用されるＳＩＭ１１は、従来から携帯電話回線の支払いやＩＤに用いられて来たことから、一般の支払いやクレジットカードの支払、交通費の支払い等の公的な、または公的に近い目的に使用することができる。ＤＳＤ２についても同様の目的に用いることが可能である。

　これらの機能を使用目的別に切り換えて使用し、データ同士がコリジョンを起こさないようにプロトコルやアドレス及び符号を変えて使い分けることもできる。或いは、外部のリーダライタ側のポーリングにより、いずれかの機能を呼出すこともできる。ＤＳＩＭ、ＤＳＤ、Ｅｍｏｂｅｄｄｅｄ（サーバやクラウドからデータを呼び込むための組込みソフト）の三種類を備えるときは、優先順位を決めることで、この順位に従って外部との通信を行うことを定める。

　ＤＳＤ２やＤＳＩＭ３の設置場所である携帯端末１の先端側は周囲がプラスチックで形成され、且つ周囲にバッテリ１２等の金属面Ｍａがない場所を選定し、先端から出力される多方向指向性磁界を充分に生かせる配置が良い。しかし、それができない場所にＤＳＤ２やＤＳＩＭ３が設置された場合には、磁界の到達距離の変動や磁界の広がり等が影響を受けるため、外部のタグ、通信端末、リーダライタ等との間の近距離無線通信による通信距離が変わる。

　特に、金属面Ｍａ上で動作する一般の磁性体を備えていない近距離無線通信アンテナを設置する場合、磁界は金属面Ｍａによって打ち消されるため、金属面方向への近距離無線通信は行うことができない。従来型の近距離無線通信アンテナにおいて、平面構造のループコイルアンテナは、金属面側に磁性体を挟み込むことで磁界の磁路を確保して金属面Ｍａの影響をなくすように工夫している。しかし磁性体を挟み込むことで近距離無線通信アンテナのサイズが大きくなる上、携帯端末１の裏蓋に近距離無線通信アンテナが取付けられる構造では、バッテリ１２の金属面Ｍａの影響から逃れるように磁性体を取付けるので、磁界が放射される裏面方向のみ近距離無線通信が可能となり、ディスプレイ側は磁界が遮断されるため近距離無線通信機能は制限される。特に、ディスプレイの液晶面側に置かれたＩＣカードやタグとの近距離無線通信ができないという問題がある。

　図１（ｃ）に示すように、近距離無線通信アンテナモジュール２０のＤＳＤ２とＤＳＩＭ３を携帯端末１の先端側に配置し用いれば、バッテリ１２の金属面Ｍａの影響を受けずにディスプレイ１３の液晶面側の近距離無線通信が可能となる。特に、携帯端末１をリーダライタとして用いるＲ／Ｗモードでは、携帯端末１のアプリケーションを起動したまま常設することもでき、非常に使い勝手が良くなる。

　また、携帯端末１の先端側から前方の多方向に広がる磁界を生成することができるので、例えばＳＭＰの前方にスマートポスタが設置されている場合、該スマートポスタに内蔵されたタグや符号等との近距離無線通信が容易となる。近距離無線通信機能を備えた本発明の近距離無線通信アンテナモジュール２０を用いることで、装置の小型化、高機能化、多目的化の実用性と利便性を高めることができる。或いは、スマートポスタＳＰのリーダに対してＳＭＰから信号を送ることもできる。

　図中では、携帯端末１の先端側にＤＳＤ２やＤＳＩＭ３を並べて描いているが、取付け位置について先端側は透磁性のプラスチックで周囲を構成されているため、図中の上下方向に向くように近距離無線通信アンテナモジュール２０が取付けられる構造であれば、いずれの近距離無線通信アンテナモジュール２０が取付けられていても問題はない。左右の磁界の対称性を見て中央部ＣＣに近距離無線通信アンテナモジュール２０を設置することが望ましいが、携帯端末１に装備されている内蔵カメラやイヤホン等のデバイスや接続部を避けて取付け位置を定めることもできる。

　＜平面ループコイルアンテナと巻き廻しコイルアンテナ＞
　図２に示す近距離無線通信アンテナモジュール２０のＤＳＤ２及びＤＳＩＭ３は、通常のＳＤ７及びＳＩＭ１１の表面に回路が形成された薄い基板ＦＰＣを設置し、該ＦＰＣ面に近距離無線通信アンテナ部８とＩＣ回路部９が組込まれて一体化されている。

　近距離無線通信アンテナ部８は、磁性体板６に導線が巻き廻された巻き廻しコイルアンテナ５と、該巻き廻しコイルアンテナ５と密結合する平面ループコイルアンテナ４とで構成されている。ＩＣ回路部９は、近距離無線通信アンテナによる近距離無線通信機能、交流通信機能、ＲＦ機能等のＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ　Ｆｒｏｎｔ　Ｅｎｄ）回路を含むアナログ処理機能を有するアナログＩＣチップ９ａと、ハンドセット機器やＳＤ７及びＳＩＭ１１本体との交信機能であるインターフェース機能を有するインターフェースＩＣチップ９ｂと、アプリケーション（ＡＰ）機能、セキュリティ（ＳＥ）機能、ＩＤ（個体識別）機能等のデジタル処理機能を有するデジタルＩＣチップ９ｃとが、複数個のＩＣチップ或いは一個のＩＣチップに集約されている。ＩＣ回路部９は、近距離無線通信アンテナモジュール２０に必要なアナログ処理、デジタル処理、インターフェース処理、通信処理等を行うように構成されている。

　特に回路が形成された薄く柔軟性のある基板ＦＰＣ上には、アンテナ部８、ＩＣ回路部９、及び接続端子等を形成し、通常のＳＤ７及びＳＩＭ１１の表面に貼り付ける方法で近距離無線通信アンテナモジュール２０は形成されている。基板ＦＰＣは、後述の図９に示すアンテナ部８とＩＣ回路部９を分割した場合に、ＳＤ７及びＳＩＭ１１の表面に貼り付けられる第１基板ＦＰＣ（Ｎｏ．１ＦＰＣ）と、平面ループコイルアンテナ４が両面に形成された第２基板ＦＰＣ（Ｎｏ．２ＦＰＣ）に夫々回路が形成されていても、薄い基板構造を維持できる特徴がある。

　この近距離無線通信アンテナモジュール２０は、近距離無線通信機能を備えた近距離無線通信デバイス（ＤＮＦＣ）として、ＳＭＰ等の携帯端末１のソケット１０に、ＳＤ７及びＳＩＭ１１の形状で挿入し機能させることで、携帯端末１をタグモードやＲ／Ｗモード及びＰｔｏＰ（Ｐｅｅｒ　ｔｏ　Ｐｅｅｒ：端末同士の交信）モードで動作させることが可能となる。

　次に、ＤＳＤ２またはＤＳＩＭ３に組込まれている近距離無線通信アンテナの給電及び無給電結合の構造を図２（ａ），（ｂ）で説明する。平面ループコイルアンテナ４と磁性体板６に巻き廻しされている巻き廻しコイルアンテナ５とが、磁界（Ｈｈ，Ｈｖ）による密結合を行なうように、磁性体板６の前方に取付けた巻き廻しコイルアンテナ５の場合と、後方に取付けた巻き回しコイルアンテナ５の場合のコイルの重ね合わせの構造を示す。また、図２（ｃ）は図２（ａ）の巻き廻しコイルアンテナ５を互いに直交する巻き廻しコイルアンテナ５ａと巻き廻しコイルアンテナ５ｂとした場合であり、図２（ｄ）は図２（ｂ）の巻き廻しコイルアンテナ５を互いに直交する巻き廻しコイルアンテナ５ａと巻き廻しコイルアンテナ５ｂとした場合を示す。図２（ｃ）、図２（ｄ）のアンテナ部８は、平面ループコイルアンテナ４，巻き廻しコイルアンテナ５ａ，５ｂが三次元構造を有することになる。

　図２（ａ）に示すアンテナ部８の構造では、平面ループコイルアンテナ４と磁性体板６の上に巻き廻しされた巻き廻しコイルアンテナ５が前方のコイル部分で密結合を示し、図２（ｂ）には、平面ループコイルアンテナ４と巻き廻しコイルアンテナ５が後方のコイル部分で密結合を示す。両コイルの導線の一部分が、磁性体板６上で近接して重ね合わされ、当該接合部で結合磁界Ｈｃを形成し、重ね合わせたコイル間の距離が近い程、損失の少ない相互結合Ｍ_１２が得られる。

　平面ループコイルアンテナ４は、巻き廻しコイルアンテナ５の上に絶縁状態で密着結合するように貼り付けられ、どちらか一方が無給電であっても結合磁界Ｈｃにより共振回路の働きで給電され、二方向に巻かれた近距離無線通信コイルアンテナは連動して上下方向の垂直磁界Ｈｖと左右方向の水平磁界Ｈｈを形成することができる。

　一例を示すと、１４回巻きの巻き廻しコイルアンテナ５と、６回巻きの平面ループコイルアンテナ４を密結合するように重ね合わせている場合、両コイルの結合は殆どこの重ね合わせ部で行われる。もし両コイル間の距離が１０μｍ程度であると、相互結合Ｍ_１２は０．０４～０．０５μＨの値が得られ、このような小形アンテナ同士の結合であっても、コイル同士を密着させることにより平面ループコイルアンテナ４にも十分な電力を伝えることができる。

　上下左右の磁界（Ｈｈ，Ｈｖ）が、近距離無線通信アンテナモジュール２０から出力される詳しい構成は、図５を用いて後に説明する。

　＜近距離無線通信アンテナモジュールの構造と機能＞
　図３に示す近距離無線通信アンテナモジュール２０について、ＤＳＤ２に使用されるＳＤ７が小形のμ－ＳＤである場合の構成で説明する。

　近距離無線通信アンテナモジュール２０は、近距離無線通信用のアンテナ部８と必要な処理を行うＩＣ回路部９とが実装された基板ＦＰＣが、ＳＤ７の表面に装着された構成を有している。ＩＣ回路部９は、ＡＦＥ回路等のアナログＩＣチップ９ａと、ハンドセット機器やモジュール本体との交信等を行うインターフェースＩＣチップ９ｂと、主となるセキュリティ（ＳＥ）やアプリケーション（ＡＰ）やＩＤ等のデジタルＩＣチップ９ｃと、その他の接続用の端子部等から構成されている。

　図３（ａ）は、近距離無線通信アンテナモジュール２０のアンテナ部８とＩＣ回路部９の構成部品が、基板ＦＰＣ面に納まりＳＤ７と一体化された構造のＤＳＤ２で、携帯端末１のソケット１０に納まる場合を示している。

　図３（ｂ）は、アンテナ部８とＩＣ回路部９がＳＤ７に装着される基板ＦＰＣ面に納まらない場合の構成で、平面ループコイルアンテナ４と磁性体６に巻き廻わされた巻き廻しコイルアンテナ５とを一体化したアンテナ部８を分離し、接続用のピンＰとコネクタＴを介して、ＳＤ７本体に装着された基板ＦＰＣのＩＣ回路部９と接続される構造のＤＳＤ２を示している。アンテナ部８のピンＰをＳＤ７側のコネクタＴに差し込むことで、ＳＤ７と一体化したＤＳＤ２となる。

　アンテナ部８が分離可能な構造は、ＳＤ７（特にμ－ＳＤ）の大きさを保ち乍ら、必要に応じてアンテナ部８を付け足す構造が可能である例を示している。

　一般的に近距離無線通信アンテナでは、アンテナが大きい方が外部装置の近距離無線通信アンテナとの結合が良く取れて通信距離も長くなるので、アンテナ部８はできるだけ大きい方が良い。しかし、一体形の近距離無線通信アンテナモジュール２０として構成する場合は、ＳＤ７の大きさの中に全ての部品を納めなければならないという構造的な制約がある。

　しかし、巻き廻しコイルアンテナ５が、ＳＤ７本体を磁性体板６としてコイルを巻き廻して一体化することが可能であっても、平面ループコイルアンテナ４は、平面上にループコイルを形成するため、ある程度の大きささが必要である。そのためＳＤ７がμ－ＳＤの場合、全ての構成部品を実装した基板ＦＰＣの設置面をＳＤ７表面に確保することは難しい。そこで発想を変えて、２つの近距離無線通信アンテナを組合せたアンテナ部８とＩＣ回路部９とを分離する構造の方が、小形のＳＤ７を有効に利用できるという利点がある。

　或いは、ＩＣ回路部９のＡＦＥの出力や感度を向上させれば、アンテナ部８を小形化することが可能となるので、図３（ａ）に示すようにアンテナ部８を小形化して、μ－ＳＤを用いたＳＤ７表面に全部品を配置した基板ＦＰＣを装着し、機能全体を納めたＤＳＤ２を構成することは可能である。

　標準サイズのＳＩＭ１１を使用したＤＳＩＭ３の場合は、ＳＩＭ１１の表面は二つの近距離無線通信アンテナ同士を組合せたアンテナ部８を設置するのに必要な充分な大きさを確保できるので、アンテナ部８とＩＣ回路部９の全部品を実装した基板ＦＰＣを装着してＳＩＭ１１と一体化した近距離無線通信アンテナモジュール２０を構成することは容易である。

　図４を用いて、実際にアンテナ部８とＩＣ回路部９を実装した基板ＦＰＣと、ＳＤ７及びＳＩＭ１１とを一体化した近距離無線通信アンテナモジュール２０の構成と、アンテナ部８の機能を説明する。

　図４（ａ）は、ＳＤ７本体をアンテナ部８の磁性体板６に利用するように基板ＦＰＣを構成したＤＳＤ２を示す。ＳＤ７は、厚さ０．３～０．５ｍｍ（３００～５００μｍ）、幅約９ｍｍ、長さ約４～１５ｍｍのμ－ＳＤである。当該ＳＤ７本体をアンテナ部８の磁性体板６（コア）として利用し、０．０８～０．１ｍΦのコイルを約１４～２２（平均１５）回巻き廻して巻き廻しコイルアンテナ５を形成し、水平磁界Ｈｈを発生させる。

　更に、約９ｍｍ×９～１０ｍｍ角の矩形コイルの平面ループコイルアンテナ４を、多層基板パターンまたはコイルで約６回巻き廻して形成し、ＳＤ７本体に巻き廻された巻き廻しコイルアンテナ５の上面に密着させる密結合構造により、無給電でも垂直磁界Ｈｖを発生させ、約１～２μＨのインダクタンスを得ることができる。平面ループコイルアンテナ４は４～８回巻きで、該インダクタンスと外部コンデンサＣで共振回路を構成し、共振により給電される構造となっている。このように、巻き廻しコイルアンテナのコイルの巻数に対して、平面ループコイルアンテナのコイルの巻数を少なくし、電流の結合比を上昇させ平面ループコイルアンテナの磁界強度を上昇させるように構成されている。

　また、平面ループコイルアンテナ４に給電し、巻き廻しコイルアンテナ５を無給電として、外部にコンデンサＣを接続して共振回路を構成することも可能で、詳細は図５で説明する。

　図４（ｂ）は、ＳＩＭ１１本体を磁性体板６に利用したＤＳＩＭ３の構成を示す。標準のＳＩＭ１１は、厚さ０．３～０．５ｍｍ（３００～５００μｍ）、幅約１４ｍｍ、長さ約１０～１５ｍｍのサイズである。ＳＩＭ１１本体をアンテナ部８の磁性体板６のコアとして利用し、ＳＩＭ１１本体に０．０８～０．１ｍΦのコイルを巻き廻した巻き廻しコイルアンテナ５を形成している。

　更に、約１４ｍｍ×１４ｍｍ角の矩形コイルの平面ループコイルアンテナ４を、多層基板パターンまたはコイルで約４～１０（平均６～８）回巻きにして、巻き廻しコイルアンテナ５の上面に載せる或いは貼り付ける構造として無給電で垂直磁界Ｈｖを発生させ、約１～２μＨのインダクタンスを得ることができる。平面ループコイルアンテナ４は、当該インダクタンスと外部コンデンサＣを接続して共振回路を構成し、共振により給電される構造となっている。

　その他、平面ループコイルアンテナ４に給電し、磁性体板６に巻き廻した巻き廻しコイルアンテナ５を無給電としてコンデンサＣを加えた共振回路とすることも可能である。

　直交する磁界Ｈｈ，Ｈｖの作り方や、両アンテナコイル同士の密結合の仕方は、アンテナ部８のコイル同士を近接して重ね合わせることで損失の少ない相互結合Ｍ_１２により、コイルに流れる誘導電流の増加を実現して共振により直交する磁界Ｈｈ，Ｈｖを損失なく作り出すことができる。

　図４（ｃ）、図４（ｄ）は、近距離無線通信アンテナモジュール２０のアンテナ部８において、基板ＦＰＣに形成された平面ループコイルアンテナ４と、独立した磁性体板６に巻き廻した巻き廻しコイルアンテナ５を個別に作成し、両アンテナを貼り合わせてアンテナ部８を構成する構造を示す。両方のアンテナを密着させる場合、コイル同士が平面ループコイルアンテナ４の前方側、或いは後方側で重なるように貼り合わされる場合がある。両アンテナのコイルの導線に、絶縁ケーブルを使用するか、或いはコイルの導線が基板上にエッチングや印刷で製造され積層されている場合には、両アンテナ間をレジスタシートや被膜等で絶縁処理を行って両方のコイルの導線が途中で短絡しないようにしなければならない。

　図４（ｃ）の場合は、独立した磁性体板６に巻き廻された巻き廻しコイルアンテナ５が、平面ループコイルアンテナ４の後方側の一辺と密結合を行うように構成し、図４（ｄ）の場合は、平面ループコイルアンテナ４の前方側の一辺と、巻き廻しコイルアンテナ５が密結合を行うよう構成されている。

　両アンテナの共振による密結合の仕方は、図４（ｃ）と図４（ｄ）の場合ともあまり変わりはないが、水平磁界Ｈｈを用いる場合、近距離無線通信アンテナモジュール２０が携帯端末１の先端部に取付けられる関係上、水平の磁界Ｈｈを励振する巻き廻しコイルアンテナ５のコイル位置が前方側に位置する図４（ｄ）の構成の方が、僅かに通信距離が長くなる。

　また、平面ループコイルアンテナ４を６回巻きで構成する場合、後述する図７に示すように、基板ＦＰＣの上下面に夫々３回巻きのループコイルを形成し、上下面のアンテナの導線を貫通孔で接続すれば、基板ＦＰＣの両面に連続した平面ループコイルアンテナ４を形成することができる。この場合の平面ループコイルアンテナ４は、巻き廻しコイルアンテナ５と片方のみが密着されるので、インダクタンスが大きくなり結合磁界Ｈｃが増大するだけでなく、上下面に形成されることで平面ループコイルアンテナ４の有効面積も大きく取ることができる。また形状が小形であり、厚みが０．３ｍｍであっても、一般の大きなアンテナを磁性体の上に載せるのと異なり、金属面の影響を受けなくなるという効果も得られる。

　図４（ｅ）は、巻き廻しコイルアンテナ５と平面ループコイルアンテナ４のアンテナ部８を分離し、ＩＣ回路部９のみが形成された基板ＦＰＣの上に載せた近距離無線通信アンテナモジュール２０の例を示している。基板ＦＰＣの左側に載置された独立アンテナ部８と、右側に形成されたＩＣ回路部９とを一体化させた近距離無線通信アンテナモジュール２０となっている。

　図４（ｆ）は、近距離無線通信アンテナモジュール２０の回路構成の概略を示す図で、二つの直交する磁界Ｈｖ，Ｈｈを出力するアンテナ部８とＩＣ回路部９で構成されている。アンテナ部８の平面ループコイルアンテナ４は無給電で、コイルと共振用のコンデンサＣが共振するように置かれ、垂直磁界Ｈｖを上下方向に発生させる。給電されている巻き廻しコイルアンテナ５と無給電の平面ループコイルアンテナ４の結合磁界Ｈｃを強めるため、コイル同士が密結合するように重ね合わせ近接して置かれている。

　アンテナ部８の巻き廻しコイルアンテナ５は磁性体板６に巻き廻される構造で、磁性体板６の長手方向のコイルの軸方向に強い水平磁界Ｈｈを作る。磁性体６の比透磁率をμｒ、平面ループコイルアンテナ４と巻き廻しコイルアンテナ５による巻数比をｎ２／ｎ１とすると、電流の倍増及びこれによる磁界（Ｈｈ，Ｈｖ）の増強、共振コイルのＱ（Ｑ１，Ｑ２）等により、μ－ＳＤやＳＩＭに入る非常に小形のアンテナで、且つ直交する磁界（Ｈｈ，Ｈｖ）を持つ両コイルアンテナでも、性能の良い外部磁界を作り出すことができ、従って外部端末コイルとの結合を十分に取ることができる。

　磁性体板６の比透磁率μｒは２００に近いものを用いるが、実際の有効比透磁率μｅｒは７～１５程度である。金属面上に載置する構造では、金属面の影像効果を加えて磁性体板６の軸方向に強い磁束を作り出すと共に、金属面の影響も軽減できる。

　給電を平面ループコイルアンテナ４の方とした場合は、共振用のコンデンサＣを巻き廻しコイルアンテナ５に接続して無給電としても良い。

　水平磁界Ｈｈ、垂直磁界Ｈｖの両方を有効に使いたいモバイルフォン、ＳＭＰ、タブレット等の携帯端末１の使用環境では、できるだけいずれの方向へも磁界が通るようなプラスチックでアンテナ周囲を構成するか、或いは他の磁性体をアンテナ周囲に配置した構成にすれば、容易に磁路を確保できて使い勝手は良くなる。

　ＩＣ回路部９は、アンテナ部８に対する給電用の共振回路、フィルター用インダクタンス等を含むアンテナ部８との整合回路ＣＰ、交流通信をつかさどるＡＦＥ、ロードスイッチング回路ＬＳ等を含むアナログ処理用のアナログＩＣチップ９ａと、ロジック回路ＤＬＣ、セキュリティ回路ＳＥ、アプリケーション回路ＡＰ等を含むデジタル処理用ＩＣチップ９ｃと、携帯端末１本体との通信の信号変換を行うインターフェース回路ＩＦ、携帯端末１のコントローラＨＣとの通信処理を行うインターフェースＨＩＣ等のデータ変換用のインターフェースＩＣチップ９ｂとを複数のＩＣで構成するか、或いは一個のＩＣに集約して構成される。ＩＣ回路部９の配線は、予め回路パターンが形成されているＦＰＣにＩＣチップを実装して半田付け等で接続する。

　また、近距離無線通信アンテナモジュール２０がＤＳＩＭ３の場合、ＳＩＭ１１にはＩＣチップや近距離無線通信との通信処理を行うＳＷＰ（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｗｉｒｅ　Ｐｒｏｔｏｃａｌ）やＷＬ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ）等の内部回路を備え、またＤＳＤ２の場合も同様に、ＳＷＰ、ＷＬ等のプロトコルについては、標準仕様でＳＤ７の中で処理を行っている。

　但し、携帯端末１本体と外部リーダライタＲ／Ｗとの近距離無線通信標準に従って交信が行なわれることが大切で、必ずしもＳＤ７内部の構成はＳＷＰやＷＬ等の標準を作る必要はない。

　図５（ａ）にはｘｙ軸平面に平面ループコイルアンテナ４が置かれており、ｚ軸方向の垂直磁界Ｈｖが発生する場合を示している。

　図５（ｂ）にはｚｘ軸平面に巻き廻しループコイルアンテナ５が置かれており、ｙ軸方向に水平磁界Ｈｈが発生する場合を示している。更に、ループコイルアンテナ５を９０°水平回転させｚｙ軸平面に配置すれば、ｘ軸方向に水平磁界Ｈｈは発生する。二個の近距離無線通信アンテナモジュール２０を設置した構成では、三方向に磁界を放射することができる。

　図５（ｃ）にはｘｙ軸平面、ｚｘ軸平面またはｚｙ軸平面のいずれかにループコイルアンテナを配置することで、三方向（ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向）に磁界が発生できるため、二個のコイルの巻き方を直交するように構成することによりいずれの方向へも磁界を発生させる二次元または三次元の多指向性磁界を形成することが可能となる。

　例えばリーダ装置の近距離無線通信アンテナが、平面ループコイルアンテナ４で構成され、一方向にのみ磁界が出るようになっている場合でも、モバイルフォンまたはＳＭＰ等の携帯端末１に装着される近距離無線通信アンテナモジュール２０のアンテナ部８を、二次元または三次元の多指向性磁界を形成するように構成にしておけば良い。その際、携帯端末１を向ける方向を変えることなく、机上のリーダやタグ、壁上のリーダやタグ、或いはＳＭＰ等の携帯端末１にＩＣカードをかざしても、磁界がいずれの方向にも出ているので、外部装置との近距離無線通信がいずれの方向からであっても可能となる。図中の近距離無線通信アンテナは、夫々１回巻きで表示しているが、複数巻きであっても基本的な上下左右の磁界（Ｈｈ，Ｈｖ）の方向は変わらない。

　図５（ｄ）には相互に直交する平面ループコイルアンテナ４と巻き廻しコイルアンテナ５が並列に接続されている場合を示す。

　図５（ｅ）には平面ループコイルアンテナ４と巻き廻しコイルアンテナ５が直列に接続されている場合を示す。

　図５（ｆ）には直交する平面ループコイルアンテナ４と巻き廻しコイルアンテナ５において、一方の巻き廻しコイルアンテナ５に給電が行われ、他方の平面ループコイルアンテナ４は無給電であっても、電磁結合によりコンデンサＣとコイルとの寄生共振回路で連動して動作する場合を示している。これは、給電する近距離無線通信コイルアンテナがいずれか一方の場合であっても、コンデンサＣとコイルの共振回路の整合を取ることで、両方のアンテナを共に動作させることができることを示している。

　＜巻き廻しコイルアンテナの製造方法＞
　図６（ａ）、図６（ｂ）は、磁性体板６の両面に印刷やメッキやエッチングで、連続した巻き廻しコイルアンテナ５のパターンを作る製造方法を示す。

　シート状の磁性体板６の表面と裏面に、磁性体板６の横幅（約１４～１５ｍｍ）の間隔でスルーホールＴＨを長手方向に等間隔のピッチで穿孔し、該スルーホールＴＨを接続するように導電性インクを塗装して等幅の導線を形成する。

　表面の導線を形成する場合は、図６（ａ）に示す上下の同じ位置にあるスルーホールＴＨを結び一直線に導電性インクの線を引いても良い。

　しかし裏面の導線は、連続したコイルを形成するために、図６（ｂ）に示すように上下のスルーホールＴＨを導線で結ぶ際、片方は一ピッチずらせた位置のスルーホールＴＨと結ぶように斜めに導電性インクを塗装しなければならない。

　スルーホールＴＨのピッチの間隔は、線幅と絶縁材の幅によって定まるが、一ピッチずらせた位置のスルーホールＴＨを結ぶ裏面の導線の角度があまり大きくならないようにピッチ幅は広くしない方が良い。また、巻き数やターン数が多くなる場合、上下の金属面や隣のコイルとの浮遊容量（ストレーキャパシティ）が大きくなってインダクタンスの低下を生じさせないように、線幅は小さくした方が良い。

　スルーホールＴＨの径は少し幅を持たせ、これに導通性インクを刷り込むか、メッキで埋めるかで上下の線を接続する導線としてコイルが連続するように作成する。巻き廻しコイルアンテナ５を作成する際、スルーホールＴＨに沿ってスルーホールＴＨを半分に切り分けて複数の巻き廻しコイルアンテナ５を製造することができる。個々の巻き廻しコイルアンテナ５は、一方の角をＤＳＩＭ３の形状に合わせて角を切り落として形状を整える。

　実際の製造では、磁性体板６は、図６（ａ）に示すように厚さ０．３～０．５ｍｍの磁性体シートの表面に、磁性体両面の接続点となるスルーホールＴＨを横幅１４～１５ｍｍの間隔で複数穿孔し、導電性インク、メッキ或いはエッチングにより上下面に巻き廻しコイルのパターンを引き、スルーホールＴＨにも導電性インクを通すかメッキを同時に行って、上下両面の巻き廻しコイルアンテナ５のアンテナ線がスルーホールＴＨの導電金属で接続されように形成している。

　図６（ｂ）に示す巻き廻しコイルアンテナ５の裏面のパターンは、シート状の磁性体板６の上下面を接続するスルーホールＴＨの片方を下方に一ピッチずらして接続したアンテナ線のパターンを印刷、メッキ、或いはエッチングすることによって表面のパターンと裏面のパターンとがスルーホールＴＨで接続され、連続した所定の巻数の巻き廻しコイルアンテナ５を形成する。

　磁性体シート上に形成された複数の巻き廻しコイルアンテナ５を、個々に切り離す場合は、スルーホールＴＨの真中から切り分けるようにして、上下の導通の半分が残って上下面の巻き廻しアンテナ線の導通が保たれた状態で磁性体板６を切り離すことで、個々の巻き廻しコイルアンテナ５が形成される。

　図６（ｃ）には、図６（ａ），（ｂ）に示す製造方法で形成された磁性体板６に巻き廻した巻き廻しコイルアンテナ５上に、絶縁被膜Ｒ（絶縁塗装膜または絶縁塗料、或いはレジストシート）を挟み込んで、印刷またはメッキで形成された平面ループコイルアンテナ４を貼り付ける、或いは直接絶縁被膜Ｒ上に印刷またはメッキで形成する場合を示す。

　平面ループコイルアンテナ４の端部は、必要に応じて基板ＦＰＣと半田や導電塗料や印刷等で接続できるように接続ピンＰを形成して、当該接続ピンＰに寄生共振用のコンデンサＣを接続するか、或いは直接給電を行なえるようにしておく。

　図６（ｄ）は図６（ｃ）の側面図で、巻き廻しコイルアンテナ５の上に絶縁層となる絶縁被膜Ｒに平面ループコイルアンテナ４を直接印刷した状態を示している。アンテナコイル同士は、磁界によって密結合するように絶縁被膜Ｒを挟んで重ねられている。独立した磁性体板６に、印刷や塗装や焼き付け、或いはメッキ等で巻き廻しコイルアンテナ５と絶縁被膜Ｒと平面ループコイルアンテナ４を形成したアンテナ部８の例を示している。

　図６（ｅ）はＤＳＩＭ３を例に、ＳＩＭ１１に貼り付けられる基板ＦＰＣ上に、図６（ｃ）に示すアンテナ部と、ＩＣ回路部９のアンログＩＣチップ９ａとインターフェースＩＣチップ９ｂとデジタルＩＣチップ９ｃ等の電子部品の装着を示す部品構成図である。

　＜近距離無線通信アンテナモジュールの部品装着例＞
　近距離無線通信アンテナモジュール２０の構成について、図７にＤＳＩＭ３の場合、図８にＤＳＤ２の場合について、夫々の各アンテナ部８の構造とＩＣ回路部９のＩＣチップや回路部品の取付け例を示す。

　図７（ａ）に示すＤＳＩＭ３は、ＳＩＭ１１の接触端子ＣＴのない側の面上に載置される基板ＦＰＣと磁性体板６で、該磁性体板６に形成された巻き廻しコイルアンテナ５と、基板ＦＰＣ上に形成された平面ループコイルアンテナ４とＩＣ回路部９との部品搭載の概略構成を示す。

　巻き廻しコイルアンテナ５の配線や基板ＦＰＣとの接続端子ピンＰ１，Ｐ２は、磁性体板６の表面に印刷やメッキ、エッチングで予め作成しておき、無給電の場合はレジストシート等により絶縁をとってコイル同士を密結合によるクロスオーバ接続を行うか、或いは給電する場合には、基板ＦＰＣに載せる際に基板ＦＰＣの端子コネクタＴ１，Ｔ２と導通させるように接続を行う。巻き廻しコイルアンテナ５の端子ピンＰ１，Ｐ２と基板ＦＰＣの端子コネクタＴ１，Ｔ２との接続は、ボンディング、半田付、印刷等のいずれかの方法で接続が可能である。

　基板ＦＰＣの回路パターンを形成する場合は、ＩＣチップ等の部品の構成、上下平面ループコイルアンテナ４の構成、回路配線を含めたスルーホールＴＨ等の配置を考慮して設計し、エッチングで一度に回路パターンが作成される。基板ＦＰＣに形成された平面ループコイルアンテナ４と巻き廻しコイルアンテナ５の位置合わせや貼り付けを行った後、ＩＣチップや部品を載せてボンディングや部品の接続を半田等で一度に行った後、これをＳＩＭ１１上に載置してモールドすればＤＳＩＭ３の完成品として製造できる。

　ＤＳＩＭ３の基板ＦＰＣに形成されたＩＣ回路部９の構成部品において、個々のＩＣチップは５ｍｍ角程度のＩＣチップで作成し、ＡＦＥやロジック回路等の近距離無線通信のアナログ用ＩＣチップ９ａ、セキュリティＳＥを含むアプリケーション用ＩＣチップ９ｃ、インターフェースＩＦ等のＩＣチップ９ｂでＩＣ回路部９を構成して、アナログ部とデジタル部の処理別に分けられるか、或いは一個のＩＣチップに一本化することでスペースを有効に利用できる。

　しかし、実際のＳＩＭ１１表面のスペースは小さいため、基板ＦＰＣに装着されるＩＣチップは多層構造としなければならないこともある。特に小形のμ－ＳＩＭを使用する場合は、実装スペースは僅かしかないので、三つないしは四つの機能別ＩＣチップを重ね合わせて積層し接続するか、或いは一個のＩＣチップに集約しなければ、この限られたスペースに納まらない場合もある。

　図７（ｂ）はＤＳＩＭ３を裏返しにした場合の裏面を示す。一般にＳＩＭ１１は外部接続用に八個の接触端子ＣＴを備えているが、ＲＦの端子として平面ループコイルアンテナ４用の端子コネクタＴ１、Ｔ２を用いているため、外部と接続するのに必要な接触端子ＣＴは六端子で良いが、若し何らかの目的でアンテナ端子やアナログ端子を利用したいときには、このＲＦの端子を用いることができる。

　図７（ｃ）はＤＳＩＭ３の基板ＦＰＣ上に磁性体板６の巻き廻しコイルアンテナ５とＩＣ回路部９の部品が装着され、モールド或いはカプセル化される前の状態を示す。磁性体板６に巻き廻された巻き廻しコイルアンテナ５は、厚さ０．０９～０．１ｍｍ（９０～１００μｍ）の基板ＦＰＣ上に装着され、その他の必要な部品がＩＣチップとしてＩＣ回路部９に集約されている。

　図７（ｄ）は、ポリアミドや薄いエポキシ基板を用いた基板ＦＰＣを有するＤＳＩＭ３に、平面ループコイルアンテナ４を形成した場合を示す。基板ＦＰＣの両面に４回巻きの平面コイルを形成し、ショートホールＳｈで上下面の導線を接続することにより上下面で８回巻きの平面ループコイルアンテナ４を形成し、コイル両端の端子には共振用のコンデンサＣが接続されている。実際の回路では、片面に磁性体板６が載置されるとインダクタンスが高くなるため、中空の場合よりも平面ループコイルアンテナ４の巻数を減らして補正する。

　図７（ｅ）は、独立した磁性体板６の周りに、コイルを巻き廻した巻き廻しコイルアンテナ５を示す。巻き廻しコイルアンテナ５は、図６で説明したように印刷やメッキ等によって大量に作成することができる。巻き廻しコイルアンテナ５を、図７（ａ）に示すようにＤＳＩＭ３の基板ＦＰＣに形成された平面ループコイルアンテナ４と重ね合わせて接合し、多方向に指向性磁界を発生するアンテナ部８を構成することができる。

　図８（ａ）に示すＤＳＤ２は、ＳＤ７に貼り付けられた基板ＦＰＣ上に、アンテナ部８の平面ループコイルアンテナ４を形成し、その上に巻き廻しコイルアンテ５が巻き廻された磁性体板６を重ね合わせて接合し、更にＩＣ回路部９の部品を装着した構成を示す。ＤＳＤ２に使用するＳＤ７は、厚さが約０．３～０．５ｍｍ、サイズは約９ｍｍ×９～１２ｍｍの小形のμ－ＳＤを使用した例である。

　巻き廻しコイルアンテナ５の作成方法は、サイズが異なるだけで図６で示した作り方とほぼ同様の作成方法となる。巻き廻しコイルアンテナ５の配線の端部は、磁性体板６に形成された端子ピンＰ１，Ｐ２に接続され、ＳＤ７の基板ＦＰＣ上に形成された端子コネクタＴ１，Ｔ２と接続されるように貼り合わされる。接続方法は、ボンディング、印刷、半田付け等により接続しても良い。

　ＤＳＤ２の基板ＦＰＣ上に形成される平面ループコイルアンテナ４は、ＤＳＩＭ３の場合よりは小形となる。また、基板ＦＰＣに装着されるＩＣ回路部９は、近距離無線通信等の回路構成はＤＳＩＭ３と同じであり共通点はあるが、ＳＭＰや携帯電話等の携帯端末１本体とのインターフェース及び通信仕様については、ＳＤ７の仕様に沿ったものとなる。

　図８（ｂ）及び図８（ｄ）は、ＤＳＤ２を裏返した場合の図を示す。左側には平面ループコイルアンテナ４の片側のループコイルと、右側に携帯端末１の本体側ソケットと接続される接触端子ＣＴが形成されている。

　図８（ｃ）は、近距離無線通信機能を付加するアンテナ部８とＩＣ回路部９のＩＣチップ等の部品が装着された基板ＦＰＣと、ＳＤ７を一体化させたＤＳＤ２を示す図である。製造方法については、ＤＳＩＭ３の場合とほぼ同様である。

　図８（ｅ）はＳＤ７がμ－ＳＤ等のように圧縮された小形モジュールで作成されていると、近距離無線通信アンテナの大きさを確保できない場合もあり、小形モジュールの寸法規格に合わせたＤＳＤ２とするため、アンテナ部８の平面ループコイルアンテナ４を分割構造とした例を示す。

　図８（ｆ）は、図８（ｅ）に示した分割構造のＤＳＤ２の側面図である。接続には、分割された平面ループコイルアンテナ４側にピンＰやプラグを設け、本体側にコネクタＴ、ソケット等を設けて、ＳＤ７本体に分割構造のアンテナ部８の平面ループコイルアンテナ４を追加する構造例である。

　上記の図８（ｅ），（ｆ）に示す分割構造のＤＳＤ２において、巻き廻しコイルアンテナ５はＳＤ７本体側に形成されているため、分割された平面ループコイルアンテナ４は、寄生共振（共振アンテナとして動作）とする場合は、接続ピンＰやコネクタＴは単なる固定用の接続部であり、電気的な導通用には用いていない。

　図８（ｇ）は、巻き廻しコイルアンテナ５を分割構造にして、磁性体板６をＬ字状に折り曲げた構造を示す。特にμ－ＳＤのサイズが標準規格の場合、アンテナ部８が突き出てしまうため、アンテナ部８の磁性体板６を折り曲げて巻き廻しコイルアンテナ５を巻き廻すことで、突出部分を小さくできる。この場合、巻き廻しコイルアンテナ５を励振するため、取付けピンＰとコネクタＴは電気的に接続され給電されている。

　図８（ｈ）は、図８（ｇ）に示した分割構造の巻き廻しコイルアンテナ５の磁性体板６にヒンジを設け、角度を自由に折り曲げることができる構造の例である。

　尚、アンテナ部８を分割する構造は、μ－ＳＤに限らずμ－ＳＩＭでも利用することができる。

　図９は、アンテナ部８の別の構成例で、平面ループコイルアンテナ４を第２基板Ｎｏ．２ＦＰＣ上にエッチングで形成されている。この平面ループコイルアンテナ４を共振アンテナとして、共振用のチップコンデンサＣを第２基板Ｎｏ．２ＦＰＣに載せて、無給電で動作させている。平面ループコイルアンテナ４は、端子側の第１基板Ｎｏ．１ＦＰＣ側ではなく、磁性体板６を間に挟んで反対側の金属面がない側に配置する。

　図９（ａ）は近距離無線通信アンテナモジュール２０の構成を示し、図９（ｂ）は近距離無線通信アンテナモジュール２０を横から見た側面図、図９（ｃ）は第二基板Ｎｏ．２ＦＰＣの平面ループコイルアンテナ４の形成面で、共振用のチップコンデンサＣは裏側に配置される。平面ループコイルアンテナ４は磁性体板６の上に載せられ、共振用チップコンデンサＣを第二基板Ｎｏ．２ＦＰＣの裏に取付けることにより、近距離無線通信アンテナモジュール２０の上部に、突起物が生じないようにしている。夫々の基板は絶縁被膜Ｒ（接着シートＢａ，Ｆ）を介して貼り合わされている。

　第二基板Ｎｏ．２ＦＰＣは、コイルを重ねた寄生共振用として第一基板Ｎｏ．１ＦＰＣに接続しなくても良いが、必要なら第一基板Ｎｏ．１ＦＰＣ、第二基板Ｎｏ．２ＦＰＣをボンディングで接続しても良い。平面ループコイルアンテナ４の巻数は、ＳＩＭ１１の場合で片面に３回巻き、両面で６回巻き、ＳＤ７の場合は、片面で５回巻き、両面で１０回巻き位としている。

　図７、図８、図９に示すように、平面ループコイルアンテナ４を基板ＦＰＣの上下両側に形成してあれば、どちら側に金属面Ｍａが存在してもアンテナとしてどちら側か一方が動作できるように構成することもできる。

　図９（ｄ）には、巻き廻しコイルアンテナ５の端子Ｐ１，Ｐ２を第一基板Ｎｏ．１ＦＰＣの端子コネクタＴ１，Ｔ２に接続する方法を示すもので、ワイヤボンディングによる方法を示す。磁性体厚が約０．３～０．４ｍｍであるのでワイヤボンディングにしても良い。

　図９（ｅ）には磁性体板６の巻き廻しコイルアンテナ５の端子ピンＰ１，Ｐ２にバンプやパットを設けた構造は、基板ＦＰＣと接続するＦａｃｅ　ｄｏｗｎ方式の一つで、フリップチップ方式と呼ばれる構成である。フリップチップ方式とは、直接基板ＦＰＣに実装する工法を言い、このとき接続用電極にはバンプといわれる突起電極ピンＰを形成し、その電極ピンＰを直接基板ＦＰＣの電極コネクタＴに圧接して接続する。

　＜近距離無線通信アンテナモジュールの取付け位置と動作＞
　図１０には、アンテナ部８を有する本発明の近距離無線通信アンテナモジュール２０（ＤＳＤ２，ＤＳＩＭ３）の取付け位置と、平面ループコイルアンテナ４、巻き廻しコイルアンテナ５、磁性体板６による磁界の分布及び使用時の対応タグＴｇやリーダライタＲ／Ｗの位置関係を示す。

　下方のリーダライタＲ／Ｗのループコイルアンテナと垂直磁界Ｈｖとの結合により、ＳＭＰ等の携帯端末１に内蔵される近距離無線通信アンテナモジュール２０からの信号は、主に平面ループコイルアンテナ４の垂直磁界Ｈｖに搬送されて交信される。この場合、携帯端末１はＩＣカードエミュレーションモード或いはタグモードで作動している。

　一方、ＳＭＰ等の携帯端末１がリーダライタＲ／Ｗとして用いられる場合には、上方にＩＣカード２１やタグＴｇが接近するので上方の垂直磁界Ｈｖを利用することになり、上方に向う垂直磁界Ｈｖで結合して通信を行う。

　従来の携帯端末において、今迄検討されている裏蓋、特に電池１２等の金属面Ｍａの裏に取付けられる設置方法では、磁性体を取付けた平面ループコイルアンテナ４の場合は、従来のＳＭＰや携帯電話等と同様に下方のみの垂直磁界Ｈｖとなり、下方のリーダライタＲ／ＷやＩＣカード２１との通信ができても、ＳＭＰや携帯電話等の上方には垂直磁界Ｈｖが透過できないために、上方にＩＣカード２１をかざして通信を行うことができない。実際に従来のＳＭＰや携帯電話等をＲ／Ｗモードとして用いる場合、ＩＣカード２１やタグＴｇを置いてその上部にリーダライタＲ／ＷであるＳＭＰ等の裏面をかざさなければならない不自然な使用方法であった。従って、従来のＳＭＰや携帯電話等では、Ｒ／Ｗモードを使用できるとは云い乍ら、実際の使用状態を想定しているものではなかった。

　図１０に示すように、近距離無線通信アンテナモジュール２０を携帯端末１先端部に配置すれば、携帯端末１のディスプレイ１３の液晶面方向にも垂直磁界Ｈｖが充分に形成されているため、上下いずれの位置にＩＣカード２１やタグをかざしても読み取ることができる。一部の磁界Ｈがディスプレイ１３を通る場合と、或いは本発明の近距離無線通信アンテナモジュール２０が裏側にある場合は、多少ディスプレイ１３のある方の通信距離が少なくなるが、下方の距離に比べて約１ｃｍ通信距離が短くなる程度であり問題はない。

　また、このように垂直磁界Ｈｖを利用する方法は、ＳＭＰ等の携帯端末１を液晶側の表面と裏面の両面で使用できるため、特に急いで改札機のゲートを通過する際に、表裏を気にすることなく使用できるので、交通系の改札機の通過には便利である。

　次に、水平磁界Ｈｈを利用する場合、巻き廻しコイルアンテナ５から水平磁界Ｈｈが出力されるため、携帯端末１を横にしなくても水平にしたままで、前方のスマートポスタＳＰに組込まれているタグＴｇやリーダライタＲ／Ｗのアンテナと交信ができるので、前方との交信も可能なフレキシビリティーが更に増加する。近距離無線通信距離は、三方向ともほぼ同じであるが、近距離無線通信アンテナモジュール２０（ＤＳＤ２，ＤＳＩＭ３）を設置する位置が、携帯端末１の先端側に近い程、通信距離を長くすることができる。従って近距離無線通信アンテナモジュール２０の取付け位置は、先端部のプラスチック部Ｐｌａで囲まれた縁に近い所が良い。

　実際に、近距離無線通信アンテナモジュール２０の上方か下方のどちらかに磁界Ｈを出したい場合、携帯端末１の有する金属面Ｍａの有無によって、アンテナの磁界Ｈが影響を受ける。図９でも説明したように、上下両面に形成された平面コイルアンテナ４と巻き廻しコイルアンテナ５の構成を生かし、どちらか片側が動作すれば通信を行うこともできる。また、上下両面の平面コイルアンテナ４が動作しない場合でも、巻き廻しコイルアンテナ５が動作して、金属面Ｍａに挟まれた空間を磁界Ｈが通過し通信を行うこともできる。

　図１１（ａ）には本発明の二種類の近距離無線通信アンテナモジュール２０のＤＳＤ２とＤＳＩＭ３が、並列に使用されている場合を示す。現在の近距離無線通信の世界標準には、タイプＡ，Ｂ，Ｆの三種類の近距離無線通信タイプがあり、夫々のプロトコルが異なっているため、ポーリングにより夫々の近距離無線通信タイプを呼出すことができるので、二種類の近距離無線通信アンテナモジュール２０に、異なる近距離無線通信タイプのＩＣチップを搭載することにより、使用状況に応じて使い分けることができる。

　元来、μ－ＳＤ７やＳＩＭ１１は交換可能なモジュールであり、ユーザの使用目的に合わせて自由に交換できる。国が異なる場合、使用する国の状況に合わせたＳＩＭ１１やμ－ＳＤ７に、応用機能を組込んだ近距離無線通信アンテナモジュール２０のＤＳＩＭ３，ＤＳＤ２を使用することができる。

　図１１（ｂ）は、携帯端末１の先端側に近距離無線通信アンテナモジュール２０を横向きに設置した場合の例を示し、この配置であっても問題なく使用できる。

　次に図１２を使って、ＳＭＰ等の携帯端末１をカードエミュレーションモード或いはタグモードで使用する場合の詳しい説明を示す。

　図１２（ａ）は通常の使用の方法で、近距離無線通信アンテナの大きさは異なるが、近距離無線通信アンテナモジュール２０のアンテナ部８とリーダライタＲ／Ｗの近距離無線通信アンテナとの結合が充分に取れる。

　図１２（ｂ）は、ＳＭＰ等の携帯端末１を裏返しにしてディスプレイ１３の液晶面側を下方に向けた場合を示し、この場合でも先に説明した理由から充分にリーダライタＲ／Ｗの近距離無線通信アンテナとの通信ができる。

　図１２（ｃ）には、リーダライタＲ／Ｗに対して所定の角度θの傾きを与えて通信を行う場合を示している。一般にＳＭＰや携帯電話等の携帯端末１を持ってリーダライタＲ／Ｗにかざすときは、角度θ≒１５°程度で指が下方向に入った場合を想定している。

　図１２（ｄ）には、ＳＭＰ等の携帯端末１を横向きにしてリーダライタＲ／Ｗにかざす場合を示している。この場合も巻き廻しコイルアンテナ５の磁界と、リーダライタＲ／Ｗの近距離無線通信アンテナとは、問題なく結合させることができる。この方向の磁界をもっと形成したい場合には、図５（ｃ）のように対構造の直交コイルの一方を平面ループコイルアンテナ４の一辺と結合させて、磁性体板６に巻き廻しコイルアンテナ５の共振用コンデンサＣを取付けると強い磁界が得られる。構造としては、巻き廻しコイルアンテナ５の上に巻き付けるように、直交コイルを更に巻き廻しすれば良いので省略する。

　図１２（ｅ）には、本発明の近距離無線通信アンテナモジュール２０を横向きに取付けられた場合を示し、この構成であれば横向き方向に強い磁Ｈが得られる。

　＜近距離無線通信アンテナモジュールを装着した携帯端末の使用例＞
　図１３は、壁等に取付けられたスマートポスタＳＰや広告ディスプレイ等に内蔵されたタグＴｇやリーダライタＲ／Ｗの近距離無線通信アンテナとの通信を行う場合の使用例である。ＳＭＰ等の携帯端末１を横にしたまま、近距離無線通信アンテナモジュール２０の水平磁界ＨｈでスマートポスタＳＰとの通信を行い、携帯端末１のディスプレイ１３の液晶面で動作を確認し乍ら通信を行うことができる。

　図１４は、ＳＭＰ等の携帯端末１をＲ／Ｗモード、或いは携帯端末１同士のＰｔｏＰモードで使用する場合の使用例である。

　図１４（ａ）は、携帯端末１から下方のみに磁界が放射される場合である。従来なら、携帯端末１をかざして非接触のＩＣカード２１を読むもので、リーダライタＲ／ＷであるＳＭＰ等の携帯端末１をかざすと云う不自然な動作を伴う。本発明の近距離無線通信アンテナモジュール２０の場合も、このように用いることは勿論可能であるが、図に示すように、近距離無線通信アンテナモジュール２０を装着した携帯端末１は、Ｒ／Ｗモードの動作をディスプレイ１３液晶面の指示を見乍ら操作し、非接触のＩＣカード２１のデータを読取ることができる。

　図１４（ｂ）は、従来の近距離無線通信アンテナ技術を用いた裏面のみの通信が可能な場合を示し、夫々の携帯端末１のディスプレイ１３液晶面は互いに反対側を向くため、図中において下方の携帯端末１のディスプレイ１３液晶面は見えない状態となる。その結果、下方の携帯端末１をＲ／Ｗモードで動作させる場合、下向きのディスプレイ１３液晶面が見えないので動作が確認できず使用できない。

　図１４（ｃ）及び図１４（ｄ）は、近距離無線通信アンテナモジュール２０を備えたＳＭＰやタブレット等の携帯端末１同士が通信するＰｔｏＰ動作の場合である。両方の携帯端末１は、ディスプレイ１３を上にした状態でＲ／Ｗモードで用いることが可能で、お互いの動作を気にすることなく、且つディスプレイ１３の液晶面を常に見乍ら、通信状態を確認して操作できるので安心できる。

　近距離無線通信アンテナモジュール２０において、ＳＩＭ１１を使用する場合は近距離無線通信アンテナ部８とＩＣ回路部９をＳＩＭサイズに収容できるが、ＳＤ７の場合は多少アンテナ部８のサイズを大きくしなければならない場合がある。アンテナ部８とＩＣ回路部９を標準サイズのμ－ＳＤの大きさに納める際、アンテナ部８が小さ過ぎて目標の通信到達距離が得られない場合があるため、アンテナ部８の大きさを大きくするか、近距離無線通信アンテナモジュール２０のアナログＩＣチップに加わる給電電圧を大きくするか、或いはその両方を行わなければならない場合がある。

　その解決策として、図３（ｂ）でも説明したように、アンテナ部８を取り外す構造にすることも一つの方法である。しかし、アンテナ部８が一体構造であっても取り外し構造であっても、近距離無線通信アンテナモジュール２０が収容可能で、且つ着脱し易い構造を有する携帯端末１でなければならない。

　図１５（ａ）に示すように、近距離無線通信アンテナモジュール２０の接触端子ＣＴと接続される携帯端末１のソケット１０が、近距離無線通信アンテナモジュール２０を挿入する際に端が持ち上げられる可動構造にする方法がある。

　近距離無線通信アンテナモジュール２０を挿入するソケット１０に、ヒンジを取付けフレキシブルケーブルで本体と接続する構造にすれば挿入し易い構造を実現できる。近距離無線通信アンテナモジュール２０を挿入した後、標準のμ－ＳＤより長くなった場合でも、ソケット１０を元の位置に戻した状態で装着面が平面となるように、挿入ストロークに幅を持たせ、且つヒンジにはストッパーを取付けて近距離無線通信アンテナモジュール２０を固定できるようにする。固定された近距離無線通信アンテナモジュール２０を取り出す場合は、爪が入るように削り溝１４を設けても良い。

　図１５（ｂ）は、近距離無線通信アンテナモジュール２０のＤＳＤ２またはＤＳＩＭ３を挿入するためのスリット溝１５を付けた構造で、当該スリット溝１５に沿ってＤＳＤ２やＤＳＩＭ３を滑り込ませる構造となっている。

　いずれの場合も固定用の蓋が取付けられる構造なら、万が一にも近距離無線通信アンテナモジュール２０が脱落することはない。

　図１６では、特殊なケースを説明する。通常、携帯端末１の先端側の金属のない部分に、近距離無線通信アンテナモジュール２０を配置している。しかし、携帯端末１が、金属面Ｍａが近傍に存在する特殊な場所に近距離無線通信アンテナモジュール２０を挿入しなければならない場合の使用例である。その際、近距離無線通信アンテナモジュール２０のＤＳＤ２またはＤＳＩＭ３は、平面ループコイルアンテナ４と金属面Ｍａとの間に磁性体板６が配置できるように取付けなければならない。

　従って、携帯端末１のソケット１０の裏面と表面の構造には気をつけなければならない。平面ループコイルアンテナ４をコイルで作るか、印刷等でループコイルパターンを作るかは自由であるが、接触端子ＣＴの面が上にくるのか下に来るのかによって、平面ループコイルアンテナ４の配置を別途、上か下かに定めなければならない。金属面ＭａがＩＣ回路部９側に来るときは、平面ループコイルアンテナ４は磁路を確保するため、間に磁性体板６とモジュール（ＳＤ１１またはＳＩＭ７）を挟み込むように反対側の接触端子ＣＴ側に配置しなければならない。金属面Ｍａを考慮した配置として、図１６（ａ）はＤＳＩＭ３の場合、図１６（ｂ）はＤＳＤ２の場合の平面ループコイルアンテナ４の配置を示している。

　図１７はＳＭＰ等の携帯端末１に、近距離無線通信アンテナモジュール２０のＤＳＤ２、ＤＳＩＭ３の両方のモジュールを収容した場合で、近距離無線通信アンテナとリーダライタＲ／Ｗとの通信例を示す。従来のＳＭＰの場合と異なり、近距離無線通信アンテナモジュール２０のＤＳＤ２、ＤＳＩＭ３は、アンテナ部８がバッテリ１２等の金属面Ｍａのない前方の先端側に取付けられている。

　図１８は、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）に本発明の近距離無線通信アンテナモジュール２０のＤＳＩＭ３が取付けられている場合を示す。ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）の筐体はステンレスの金属面Ｍａで裏側が覆われており、薄形化、小形化を実現するため、内部に近距離無線通信アンテナを取付ける場所やスペースがない。また、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）には、ＳＤメモリカード用ソケットも用意されていない。

　近距離無線通信を行うためには、近距離無線通信アンテナは金属面Ｍａに強い構成でなければいけないし、またディスプレイ１３は磁界Ｈが通る構造でなければならない。また、通常のＳＩＭ１１は近距離無線通信の機能がないので、交換可能なＳＩＭ１１を利用したＤＳＩＭ３と換装しなければならない。これらの要求の全てを満足することは難しいが、唯一近距離無線通信アンテナ付きＳＩＭ１１である本発明の近距離無線通信アンテナモジュール２０のＤＳＩＭ３でしか実現できない。

　＜近距離無線通信アンテナモジュールを装着した携帯端末の運用法＞
　本発明の近距離無線通信アンテナモジュール２０を装着した携帯端末１を用いて、運用する場合の例を図１９、図２０、図２１に示す。

　図１９は、近距離無線通信アンテナモジュール２０を装着した携帯端末１で運用される近距離無線通信システムの実施形態を示す。

　図１９（ａ）はスマートポスタＳＰや電子看板等に内蔵されたタグＴｇやセンサにアクセスしてネットワーク上のＵＲＬから情報を読み取ったり、或いはスマートポスタＳＰに内蔵された近距離無線通信アンテナと結合して情報を入手したり、与えたりする例を示す。

　図１９（ｂ）は一般のリーダライタＲ／ＷとＰＣにアクセスし、ＰＣを介してインターネットに接続されたり、ＳＭＰ等の携帯端末１から直接Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）を介してリーダライタＲ／Ｗとの交信データを送受信したりするシステムである。一般のデータの取扱いと、個人のデータの取扱いとを別々に分けて記録するシステムが構築できる。

　図１９（ｃ）は非接触のＩＣカード２１のカードデータを読むリーダライタＲ／Ｗモードで用いられた場合で、ＳＭＰ等の携帯端末１によりＷｉ－Ｆｉ（登録商標）や電話回線を介してカードデータをサーバに記録することができる。

　図１９（ｄ）はＰｔｏＰやＳＭＰ等の携帯端末１同士の通信のやりとりを夫々の端末から夫々のデータをサーバに送ることができる。

　図２０は、現在一般に使用されている非接触のＩＣカード２１が利用できる設備を、近距離無線通信アンテナモジュール２０を装着した携帯端末１が同じように使用できる場合を示す。

　図２０（ａ）は改札ゲート１８をＳＭＰ等の携帯端末１の近距離無線通信アンテナモジュール２０の中に格納されたＩＣ情報により改札ゲート１８を通過する場合を示す。日本では、ＳＵＩＣＡ（登録商標）等が一般的である。

　図２０（ｂ）は改札ゲート１８を通過する際、ＳＭＰ等の携帯端末１の裏面で通信を行う場合を示す。

　図２０（ｃ）はアクセスコントロールの例で、エレベータ１９の上昇停止や扉の開閉に携帯端末１を用いる場合を示す。

　図２０（ｄ）はＰＯＳターミナルと連動して、携帯端末１で支払いを行う場合を示す。

　図２０（ｅ）はパーソナルコンピュータＰＣが近距離無線通信リーダライタＲ／Ｗを備える場合の通信例である。例えば教育界やビジネス業において、パーソナルコンピュータＰＣから近距離無線通信を介して携帯端末１で認証した後に、パーソナルコンピュータＰＣのデータを携帯端末１にＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）等の送受信機能を利用してデータを移して学校より持ち帰って復習することができる。また、家のパーソナルコンピュータＰＣにデータを伝送する目的に、或いは近距離無線通信機能付きパーソナルコンピュータＰＣとの通信に近距離無線通信アンテナモジュール２０を装着した携帯端末１を利用した例を示す。

　図２０（ｆ）は、例えば医療や健康保持に用いる例で、腕時計等に組込まれた血圧計ＢＰＭや心拍計からのデータを、本発明の近距離無線通信アンテナモジュール２０を装着したＳＭＰ等の携帯端末１で吸い上げ、携帯端末１上で計測データを表やグラフにしたり、ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）でデータをパーソナルコンピュータＰＣに送ったり、サーバや病院等に無線ＬＡＮ等を用いてデータを送ったりする例を示す。

　図２０（ｇ）は患者の体温計ＴＭのデータを、近距離無線通信アンテナモジュール２０を装着したＳＭＰ等の携帯端末１で吸い上げ、携帯端末１上で計測データを表やグラフにしたり、ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）でデータを医療装置ＭＤＭに送ったり、携帯端末１からサーバや病院等に無線ＬＡＮや回線を介してデータを送ったりする例を示す。その他の機器の管理やデータを吸い上げ、適当なサーバの伝送し機器の管理やデータを吸い上げ適当なサーバに伝送し機器を管理すること等に用いることができる。他の応用については、多種あるので省略する。

　図２１（ａ）はタブレット等の携帯端末１に装備されるＳＤ７やＳＩＭ１１を利用し、本発明の近距離無線通信アンテナモジュール２０を装着し、Ｒ／ＷモードでパーソナルコンピュウタＰＣからデータを読ませて、欲しい情報を得たり与えたりする例である。

　図２１（ｂ）はカメラ１６に本発明の近距離無線通信アンテナモジュール２０のμ－ＳＤ７を利用したＤＳＤ２を用いた場合で、直接近距離無線通信を行うことができる。カメラ１６にＤＳＤ２を用いた場合、認証をＤＳＤ２による近距離無線通信で行い、映像の伝送を、ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）を使ってＴＶやパーソナルコンピュータＰＣで行う方法を取っても良い。いずれＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）や近距離無線通信アンテナモジュール２０は、カメラ１６にも取入れられることになる。これはＳＭＰ等の携帯端末１にカメラが常設されているのと同様の機能である。

　図２１（ｃ）はＴＶ１６やパーソナルコンピュータＰＣに同様に近距離無線通信機能を備え、タブレットやＳＭＰ等の携帯端末１や、カメラ１６を含めて互いの接続を行う場合の認証用として近距離無線通信を利用する場合である。本発明の近距離無線通信デバイスモジュール２０のＤＳＤ２，ＤＳＩＭ３を用いることによって、簡単に互いの接続を行うという目的が達せられる。これにより近距離無線通信の接続や、夫々の装置からのデータの伝送が簡単になる。

　図２１（ｄ）は家庭の冷蔵庫２２が近距離無線通信機能を備え、内蔵する食品の在庫、賞味期限、購入時期等の在庫管理や、内蔵食品で可能な料理のレシピ、消費カロリ等を表示することができる。

　図２１（ｅ）は近距離無線通信機能を備えた自動販売機と交信することで、商品の購入や新製品情報等のデータの伝送が簡単になる。

　図２２は、内蔵カメラ１ｂやバッテリ１２等の金属面Ｍａや箱面等の影響を受け、本発明の近距離無線通信アンテナモジュール２０のＤＳＤ２，ＤＳＩＭ３に装備されている小形のアンテナ部８とＩＣ回路部９に発生する電圧上昇の効果が不十分な場合である。近距離無線通信アンテナモジュール２０は、磁性体板６の巻き廻しコイルアンテナ５や平面ループコイルアンテナ４にピンＰとコネクタＴで電磁結合させて重なるように、大きなループコイルからなる共振用コイルアンテナＡｔを裏蓋１ａに取付けることで近距離無線通信信号を更に増大させ、必要な近距離無線通信信号の電圧上昇を確保する構成である。

　以上に記述したように、多方向指向性磁界を持つ近距離無線通信アンテナモジュールと、その製造法及びシステムは、ＳＭＰ、携帯電話、タブレット等の携帯端末や、ＰＣ、カメラ、ＴＶ等のあらゆる電子機器に利用することが可能で、近距離無線通信アンテナの指向性を利用して種々の向きでの通信が可能となり、アンテナ部とＩＣ回路部を工夫することにより近距離無線通信機能を著しく向上でき、小形で交換可能な近距離無線通信アンテナモジュールを提供することができる。

Ａｔ　　共振用コイルアンテナ
ＣＴ　　接触端子
ＦＰＣ　フレキシブル基板回路
Ｈ　　　磁界
Ｈｃ　　結合磁界
Ｈｈ　　水平磁界
Ｈｖ　　垂直磁界
Ｍａ　　金属面
Ｐ　　　接続ピン
ＰＣ　　パーソナルコンピュータ
Ｐｌａ　プラスチック部
Ｒ　　　絶縁被膜
Ｒ／Ｗ　リーダライタ
ＳＭＰ　スマートフォン
ＳＰ　　スマートポスタ
Ｔ　　　コネクタ
Ｔｇ　　タグ
１　　　携帯端末
１ｂ　　内蔵カメラ
２　　　ＤＳＤ（近距離無線通信アンテナモジュールに対応）
３　　　ＤＳＩＭ（近距離無線通信アンテナモジュールに対応）
４　　　平面ループコイルアンテナ
５　　　巻き廻しコイルアンテナ
６　　　磁性体板
７　　　ＳＤ
８　　　アンテナ部
９　　　ＩＣ回路部
１０　　ソケット
１１　　ＳＩＭ
１２　　バッテリ
１３　　ディスプレイ
１４　　削り溝
１５　　スリット溝
１６　　カメラ
１７　　ＴＶ
１８　　改札ゲート
１９　　エレベータ
２０　　近距離無線通信アンテナモジュール
２１　　ＩＣカード
２２　　冷蔵庫
２３　　自動販売機

Claims

　ＳＩＭまたはＳＤを有するモジュールであって、
　前記ＳＩＭまたはＳＤの接触端子が形成された面とは反対側の面に設置された基板と、
　前記基板に形成されたＩＣ回路部と、
　前記基板上に載置されたアンテナ部と、を有し、
　前記アンテナ部は、磁性体板と、該磁性体板上に形成された平面ループコイルアンテナと、該平面ループコイルアンテナのコイルの一辺と重なるように前記磁性体板に巻き廻された巻き廻しコイルアンテナとから構成され、
　前記平面ループコイルアンテナと前記巻き廻しコイルアンテナから放出される磁界が、２次元的または３次元的に放出されることを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュール。
　前記巻き廻しコイルアンテナが、前記平面ループコイルアンテナのコイルの一辺と重なるように前記磁性体に巻き廻された第１の巻き廻しコイルアンテナと、該第１の巻き廻しコイルアンテナと直交するように前記磁性体に巻き廻された第２の巻き廻しコイルアンテナとから構成されることを特徴とする請求項１記載の近距離無線通信アンテナモジュール。
　端末装置に搭載される請求項１または２に記載の近距離無線通信アンテナモジュールであって、
　前記アンテナ部からの磁界が、前記端末装置の裏面からのみでなく表面からも放出されることを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュール。
　端末装置に搭載される請求項１または２に記載の近距離無線通信アンテナモジュールであって、
　前記アンテナ部からの磁界が、前記端末装置の裏面からのみでなく表面からも放出され、更に前記端末装置の側面からも放出されることを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュール。
　前記巻き廻しコイルが、前記磁性体板の端部に巻き廻されることを特徴とする請求項１または２に記載の近距離無線通信アンテナモジュール。
　前記アンテナ部が、前記ＳＩＭまたはＳＤと分離可能な構造を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の近距離無線通信アンテナモジュール。
　ＳＩＭまたはＳＤを有するモジュールであって、
　前記ＳＩＭまたはＳＤの接触端子が形成された面とは反対側の面に設置された基板と、
　前記基板に形成されたＩＣ回路部と、
　アンテナ部と、を有し、
　該アンテナ部は、前記基板上に形成された巻線印刷または平面ループコイルアンテナと、前記巻線印刷または前記平面ループコイルアンテナのコイルの一辺と重なるように密着された巻き廻しコイルアンテナとから構成され、
　前記平面ループコイルアンテナと前記巻き廻しコイルアンテナから放出される磁界が、２次元的または３次元的に放出されることを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュール。
　給電される前記巻き廻しコイルアンテナのコイルの巻数に対して、前記平面ループコイルアンテナのコイルの巻数を少なくし、電流の結合比を上昇させ前記平面ループコイルアンテナの磁界強度を上昇させるように構成したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の近距離無線通信アンテナモジュール。
　前記ＳＩＭまたはＳＤの外筐が、磁性体で構成されることを特徴とする請求項７記載の近距離無線通信アンテナモジュール。
　ＳＩＭまたはＳＤを有するモジュールであって、
　前記ＳＩＭまたはＳＤの接触端子が形成された面とは反対側の面にＩＣの接触端子が設置された基板と、
　前記基板に形成されたＩＣ回路部と、
　アンテナ部と、を有し、
　該アンテナ部は、前記基板上に形成された平面ループコイルアンテナと、該平面ループコイルアンテナのコイルの一辺と重なるように磁性体板に巻き廻された巻き廻しコイルアンテナとから構成され、
　前記平面ループコイルアンテナと前記巻き廻しコイルアンテナから放出される磁界が、２次元的または３次元的に放出されることを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュール。
　ＳＩＭまたはＳＤを有するモジュールであって、
　前記ＳＩＭまたはＳＤの接触端子が形成された面とは反対側の面に設置された第１の基板と、前記ＳＩＭまたはＳＤの接触端子が形成された面に設置された第２の基板と、
　前記第１の基板に形成されたＩＣ回路部と、
　アンテナ部と、を有し、
　該アンテナ部は、前記第１の基板上に形成された平面ループコイルアンテナと、該平面ループコイルアンテナのコイルの一辺と重なるように磁性体板に巻き廻された巻き廻しコイルアンテナと、前記第２の基板上に形成された平面ループコイルアンテナとから構成され、
　前記２つの平面ループコイルアンテナと前記巻き廻しコイルアンテナから放出される磁界が、２次元的または３次元的に放出されることを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュール。
　ＳＩＭまたはＳＤを有するモジュールであって、
　前記ＳＩＭまたはＳＤの接触端子が形成された面とは反対側の面にＩＣやアンテナ端子との接触端子が設置された基板と、
　前記基板に形成されたＩＣ回路部と、
　アンテナ部と、を有し、
　該アンテナ部は、磁性体上に形成された平面ループコイルアンテナと、前記ＳＩＭまたはＳＤに巻き廻された巻き廻しコイルアンテナとから構成され、
　前記磁性体上に形成された平面ループアンテナが前記ＳＩＭまたはＳＤと分離可能であり、
　前記平面ループコイルアンテナと前記巻き廻しコイルアンテナから放出される磁界が、２次元的または３次元的に放出されることを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュール。
　ＳＩＭまたはＳＤを有するモジュールであって、
　前記ＳＩＭまたはＳＤの接触端子が形成された面とは反対側の面に設置された第１の基板と、
　前記第１の基板に形成されたＩＣ回路部と、を有し、
　該アンテナ部は、第２の基板上に形成された平面ループコイルアンテナと、該平面ループコイルアンテナのコイルの一辺と重なるように磁性体板に巻き廻された巻き廻しコイルアンテナとから構成され、
　前記第１の基板の上に前記巻き廻しコイルアンテナが載置され、更に該巻き廻しコイルアンテナの上に前記アンテナ部が供えられた第２の基板が載置され、
　前記平面ループコイルアンテナと前記巻き廻しコイルアンテナから放出される磁界が、２次元的または３次元的に放出されることを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュール。
　前記第１の基板と前記巻き廻しコイルアンテと前記平面アンテナが備えられた前記第２の基板が絶縁被膜を介して貼りあわせられていることを特徴とする請求項１３記載の近距離無線通信アンテナモジュール。
　前記ＩＣ回路部が、アプリケーション用ＩＣチップと、セキュリティ用ＩＣチップと、近距離無線通信用ＩＣチップと、交流通信をつかさどるアナログ用ＩＣチップと、機器と通信を行うインターフェース用のＩＣチップとからなることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の近距離無線通信アンテナモジュール。
　前記基板が、ＦＰＣ基板であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の近距離無線通信アンテナモジュール。
　前記平面ループコイルアンテナまたは前記巻き廻しコイルアンテナが、共振用コンデンサを有することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の近距離無線通信アンテナモジュール。
　前記アンテナ部と前記ＩＣ回路部とが一体化された前記近距離無線通信アンテナモジュールを携帯端末のソケットに装着した際、
　前記アンテナ部が多方向の前記磁界を放出して、各種ループコイルを有するセンサ機器、タグ、リーダライタからなる外部端末と結合することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の近距離無線通信アンテナモジュール。
　前記近距離無線通信アンテナモジュールにおいて、前記アンテナ部と前記ＩＣ回路部とをピンとコネクタで接続することを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の近距離無線通信アンテナモジュール。
　請求項１，１０，１１，１３のいずれか１項に記載の近距離無線通信アンテナモジュールの製造方法であって、
　シート状の磁性体板に前記巻き廻しコイルアンテナの導線を両面印刷、メッキ、エッチングのいずれかで複数形成し、且つ前記シート状の磁性体板の両面に形成された前記導線を接続するスルーホールを形成して、
　複数の前記巻き廻しコイルアンテナを製造することを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュールの製造方法。
　請求項１乃至１９いずれか１項に記載の近距離無線通信アンテナモジュールと携帯端末とから構成され、
　前記携帯端末は、前記近距離無線通信アンテナモジュールを装着するソケットにヒンジを設けて、斜め上向き状態でも前記近距離無線通信アンテナモジュールを挿入できるような機構を有することを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュールを用いたシステム。
　請求項１乃至１９いずれか１項に記載の近距離無線通信アンテナモジュールと携帯端末とから構成され、
　スマートフォン、携帯電話、カメラ、ＰＣ、タブレット、ＴＶ、家電、自動車、通信端末、時計、体温計、血圧計、心拍計、医療機器のいずれかである前記携帯端末に前記近距離無線通信アンテナモジュールを装着して通信を行わせ、電話回線やＷｉＦｉ（登録商標）やＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）を介してネットワークを構築することを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュールを用いたシステム。
　請求項１乃至１９いずれか１項に記載の近距離無線通信アンテナモジュールと携帯端末とから構成され、
　前記近距離無線通信アンテナモジュールをスマートフォンまたは携帯電話である前記携帯端末に装着し、改札、アクセスコントロール、支払い情報の送信、機器の認証に使用することを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュールを用いたシステム。
　請求項１乃至１９いずれか１項に記載の近距離無線通信アンテナモジュールと携帯端末とから構成され、
　前記近距離無線通信アンテナモジュールを前記携帯端末に装着し、
　前記近距離無線通信アンテナモジュールのアンテナ部と、前記各種機器に取付けられた共振用アンテナとを結合させて信号を増大させ、通信距離を延ばすことを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュールを用いたシステム。
　請求項１乃至１９いずれか１項に記載の近距離無線通信アンテナモジュールと携帯端末とから構成され、
　前記近距離無線通信アンテナモジュールを装着可能な前記携帯端末は、金属面のない先端部に前記近距離無線通信アンテナモジュールを装着する際、
　前記アンテナ部の水平方向の磁界が前記携帯端末の先端部の前方方向に放出されるように、または前記アンテナ部の水平方向の磁界が前記携帯端末の先端部の側面部から放出されるように、いずれの向きでも前記近距離無線通信アンテナモジュールを装着できるように、前記携帯端末のソケットがいずれの方向にも対応が可能な機構を有することを特徴とする近距離無線通信アンテナモジュールを用いたシステム。