JP4743369B2 - 非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材、および該補助用アンテナ部材を配設した物品 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用するカード型の非接触式データキャリア装置の通信距離をのばすための非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材と、これを配設した物品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報の機密性の面からＩＣカードが次第に普及されつつ中、近年では、読み書き装置（リーダライタ）と接触せずに情報の授受を行う非接触型のＩＣカードが提案されている。
中でも、外部の読み書き装置との信号交換を、あるいは信号交換と電力供給とを電磁波により行う方式のものが一般的である。
一方、データを搭載したＩＣを、アンテナコイルと接続した、シート状ないし札状の非接触式のＩＣタグが、近年、種々提案され、商品や包装箱等に付け、万引き防止、物流システム等に利用されるようになってきた。
【０００３】
最近では、データキャリアであるＩＣチップの端子面上にアンテナを設けた、即ちコイルオンチップ型の、半導体チップまたは半導体チップモジュールの試験品が提供され、それを使用した非接触式ＩＣタグや非接触式ＩＣカードが提案されている。
このような非接触ＩＣカードや非接触式ＩＣタグ等の非接触式データキャリア装置では、外部リーダライタと信号交換用のブースターアンテナコイルを設け、且つ、これを一次コイル（ブースターアンテナとも言う）として、これと電磁結合するための二次コイルを設けたコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールとを備えて、非接触方式を実現する方法が、通常となつている。
尚、二次コイルを設けたデータキャリアモジュールとは、二次コイルとなる微細なコイルを有し、これをデータキャリア部に直接接続しているモジュールの総称である。
【０００４】
しかし、このような一次コイル（ブースターアンテナとも言う）と二次コイルを設けたデータキャリアモジュールを含むカード型の非接触式データキャリア装置においては、その外部リーダライタと信号交換が行なうことができる距離には制限があり、これが場合によっては問題となっていた。
例えば、図５に示すように、ＩＣモジュールを搭載したカード型の非接触式データキャリア装置５５０を定期券として、通勤における改札口にリーダライタ部５１０と交信する場合には、該定期券をリーダライタ５１０に所定の距離だけ近づける必要があり、改札の都度、ポケットから取り出すことが必要で、わずらわしかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、最近では、ＩＣモジュールを搭載したカード型のデータキャリア装置を定期券として用いることも、行なわれるようになってきたが、改札の都度、ポケットから取り出すことが必要で、わずらわしく、この対応が求められてきた。
本発明は、これに対応するもので、鞄や衣服等に付帯させ、これに添付ないし、これに設けられたポケットに入れたままで、リーダライタとの交信を遠距離で行なうことができる、非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材は、使用するカード型の非接触式データキャリア装置の通信距離をのばすための非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材であって、使用するカード型の非接触式データキャリア装置より大サイズの平面状のベース基材に沿い、リーダライタと交信する共振用のアンテナコイルを有するアンテナ回路を形成したもので、その略中心位置に、使用するカード型の非接触式データキャリア装置をその共振用のアンテナコイル面を、前記基材に沿った状態にして、入れるためのポケットを配し、該添付ないし設けられたポケットに前記使用するカード型の非接触式データキャリア装置を入れ、リーダライタとの交信を行なうものであることを特徴とするものである。
そして、上記の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材であって、使用するカード型の非接触式データキャリア装置が、ＩＳＯ１５６９３（近接型）仕様あるいはＩＳＯ１４４４３（近傍型）仕様のカード型の非接触式データキャリアモジュールであることを特徴とするものである。
そして、上記いずれかの非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材であって、半導体チップからなる容量部、およびまたは、ベース基材の両面に設けられた容量形成用の導電体からなる容量パターンにベース基材が挟まれて形成される容量部を設けていることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材であって、アンテナコイルあるいはアンテナコイルと容量パターンは、そのベースとなる基材の一面ないし両面に導電性薄層を設けた積層シートからフォトエッチング法により形成されたものであることを特徴とするものであり、導電性薄層がアルミニュウム薄層であることを特徴とするものである。
また、上記において、少なくとも、アンテナコイルは、ベース基材上に導電性ペーストを塗膜形成したものであることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の物品は、衣類あるいは鞄等の搬送用具であって、上記本発明の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材を配設していることを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】
本発明の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材は、上記のような構成にすることによって、鞄や衣服等に付帯させ、これに添付ないし、これに設けられたポケットに入れたままで、リーダライタとの交信を遠距離で行なうことができる、非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材の提供を可能としている。
使用するカード型の非接触式データキャリア装置としては、ＩＳＯ１５６９３（近接型）仕様あるいはＩＳＯ１４４４３（近傍型）仕様のカード型の非接触式データキャリアモジュールが挙げられ、更に具体的には、これらの仕様でブースターアンテナ部と、該ブースターアンテナ部を一次コイルとし、これと電磁結合するための二次コイルを設けたコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールとを備えたもの等が挙げられる。
また、本発明の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材は、半導体チップからなる容量部、およびまたは、ベース基材の両面に設けられた容量形成用の導電体からなる容量パターンにベース基材が挟まれて形成される容量部を設けていることにより、リーダライタとの交信の共振をとることができるものとしているが、特に、容量を変えることができる容量パターンを設けることにより、より共振の自由度を高いものとしている。
また、アンテナコイルあるいはアンテナコイルと容量パターンは、そのベースとなる基材の一面ないし両面に導電性薄層を設けた積層シートからフォトエッチング法により形成されたものである場合には、精度良く加工されたものを得ることができる。
この場合、導電性薄層としては、アルミニュウム薄層が得易いが、これに限定はされない。銅薄層でもよい。
また、少なくとも、アンテナコイルは、ベース基材上に導電性ペーストを塗膜形成したものである場合には、量産性に向いたものとなる。
尚、アンテナ部の形成方法としてはこれに限定されない。
【０００９】
本発明の物品は、上記のような構成にすることによって、これらに配設された非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材に添付ないし、配設された非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材のポケットに入れたままで、リーダライタとの交信を遠距離で行なうことができるものとしている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態例を図に基づいて説明する。
図１（ａ）は本発明の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材の実施の形態の１例の概略図で、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ２における断面図で、図２は図１（ｂ）のＡ１側から透視してからみた基材１１０のアンテナコイル１２０とは反対側の図で、図３はアンテナコイルの接続と容量パターンを説明するための図で、図４は実施の形態例の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材を鞄内に配設した場合の使用方法を説明するための図、図５は従来の非接触式データキャリア装置を用いた改札方法を説明するための図、図６は実施の形態例の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材における非接触式データキャリア装置を設置位置と通信距離の関係を示した図である。
尚、図１（ａ）、図１（ｂ）中、１点鎖線はそれぞれ、実施の形態例の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材の各方向の中心線で、ここでは、アンテナコイル１２０は中心線にほぼ線対称に形成されている。
また、ここでは、Ｘ方向、Ｙ方向を中心線に沿い図１（ａ）のようにとる。
図１〜図５中、１１０はベース基材、１１１、１１２は保護膜、１２０はアンテナコイル、１２１、１２２、１２５は接続用端子部、１３０は容量パターン、１３１は接続用配線、１３２は接続部、１３５は容量パターン、１３６は接続用配線、１３７は接続部、１４０はチップコンデンサ、１５０は接続用配線、１５１、１５２は接続用端子、１６０はポケット、１６０Ａはポケット領域、１７０は非接触式データキャリア装置、１７０Ａは非接触式データキャリア装置領域、１８１、１８２はかしめ接続部、４１０はリーダライタ部、４１１は電磁波、４２０は鞄、４３０は非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材、４５０は非接触式データキャリア装置である。
【００１１】
本発明の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材の実施の形態の１例を図１に基づいて説明する。
本例の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材は、使用するカード型の非接触式データキャリア装置の通信距離をのばすための非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材で、使用する非接触式データキャリア装置１７０より大サイズの平面状のベース基材１１０に沿い、リーダライタ（図４の４１０に相当）と交信する共振用のアンテナコイル１２０を有するアンテナ回路を形成したもので、アンテナ回路は、アンテナコイル１２０の他に、チップコンデンサ１４０と容量パターン１３０、１３５により形成される調整用の容量部を持つ。
そして、その略中心位置に、使用する非接触式データキャリア装置１７０をその共振用のアンテナコイル面を、前記基材に沿った状態にして、且つ、ベース基材１１０に沿い設けられたポケット１６０に入れ、且つ、全体を図４のように鞄４２０等に入れた状態で、リーダライタとの交信を行なうものである。
Ａ４サイズのベース基材１１０の周辺に沿いアンテナコイル１２０を有するアンテナ回路が形成されているもので、ＩＳＯ１５６９３（近接型）あるいはＩＳＯ１４４４３（近傍型）仕様のカード型の非接触式データキャリアモジュールを添付するための非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材である。
【００１２】
アンテナコイル１２０は、チップコンデンサ１４０と容量パターン１３０、１３５と合せて、アンテナ回路を形成し、リーダライタからの電磁波を共振のするもので、共振の微調整は容量パターン１３０、１３５にて行なう。
アンテナコイル１２０は、使用する非接触式データキャリア装置１７０の共振用のアンテナコイル（図示していない）に比べ大きく形成され、これより、リーダライターからの信号の共振のピークを大きくとることができ、使用する非接触式データキャリア装置１７０の共振用のアンテナコイル（図示していない）に比べ遠距離通信が可能となる。
これにより、ベース基材１１０に沿い設けられたポケット１６０に入れた状態で、更に、本例の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材を鞄等に入れたままの状態で、リーダライタとの交信を行なうことができる。
尚、非接触式データキャリア装置１７０としては、
ＩＳＯ１５６９３（近接型）あるいはＩＳＯ１４４４３（近傍型）仕様のカード型の非接触式データキャリアモジュールを適用対象とし、例えば、ブースターアンテナ部と、該ブースターアンテナ部を一次コイルとし、これと電磁結合するための二次コイルを設けた、コイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールが通信距離の面からは好ましく挙げられるが、これらに限定はされない。
本例の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材を用いて、ブースターアンテナ部と、該ブースターアンテナ部を一次コイルとし有するコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールを使用する場合、アンテナコイル１２０がリーダライターからの電磁波を受ける一次コイルとなり、ブースターアンテナ（図示していない）が二次コイルとなり、更に、このブースターアンテナ（図示していない）に電磁結合しているコイル（図示していない）を介して、信号の授受が行われる。
【００１３】
アンテナコイル１２０とこれに一体的に形成された、接続端子部１２１、１２２、１２５、および容量パターン１３０、接続用配線１３１、１３２、更にまた、接続用配線１５０とこれに一体的に形成された、接続用端子１５１、１５２、容量パターン１３０、接続用配線１３６、１３７は、いずれも、アルミニュウム薄層、銅薄層等の導電性薄層からなり、絶縁性の基材（ベース基材に対応）の両面に積層された導電性薄層をフォトエッチングして形成されたもので、各部は精度的に良く形成されている。
ベース基材となる絶縁性の基材としてはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のプラスチックあるいは、塩ビ（ポリエチレン）、ポリカーボネート、ポリイミド等が用いられるがこれに限定はされない。
図１（ａ）に示すアンテナコイル１２０は接続端子部１２１、１２２により、それぞれ、図２に示す接続端子部１５１、１５２と電器的に接続している。
これを図３にて説明しておく。
図３は図１（ａ）、図２に示す各容量パターン１３０、１３５のうち必要な４対の容量パターンを使用した場合の図であるが、かしめ接続部１８１、１８２にて接続端子部１５１、１５２とかしめ接続して容量部を形成している。
尚、図３中、点線部は、図１（ａ）に示すアンテナコイル１２０は接続端子部１２１、１２２の位置を示している。
容量パターン１３０は接続配線１３１、接続部１３２を介してアンテナコイル１２０の一方の端側に接続しており、アンテナコイル１２０の他方の端に接続していない。
また、容量パターン１３５は接続配線１３６、１３７を介して接続用配線１５０一方の端側に接続しており、接続用配線１５０他方の端には接続していない。
各容量パターンの組みは、ベース基材１１０をその間の誘電体層として、それぞれコンデンサーを形成しており、形成された各コンデンサーはその電極面積は略同じで、並列に構成されている。
共振の調整は、かしめ接続を行った後、共振調整時に必要なだけの容量パターンを残し、他はエッチング等により除去するか、あるいは、接続部１３２をレーザでカットする。
【００１４】
本例では、ベース基材１１０のアンテナコイル１２０側とは反対面側にポケット１６０を設け、これに非接触式データキャリア装置１７０を入れて使用するが、ポケット１６０に代え、略中心位置に、接着材層を設けこれに添付するようにしても良い。
また、アンテナコイル１２０とこれに一体的に形成された、接続端子部１２１、１２２、１２５、および容量パターン１３０、接続用配線１３１、１３２、更にまた、接続用配線１５０とこれに一体的に形成された、接続用端子１５１、１５２、容量パターン１３０、接続用配線１３６、１３７の、少なくとも一部を、導電性ペーストを用いた印刷法等により形成しても良い。
また、上記では、鞄に入れた状態で使用するとしたが、これに限定はされない。
例えば、衣類にこれを配設して使用しても良い。
【００１５】
本例の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材の別の形態としては、本例におけるチップコンデンサ１４０と、容量パターン１３０、１３５の組みとの、どちらか一方だけを有するものものが挙げられる。
特に、チップコンデンサ（１４０に相当）を使わずに容量パターン（１３０、１３５に相当）の容量のみで使用する形態が、構造面や作製面からは実用的である。
【００１６】
【実施例】
膜厚３０μｍのアルミニュム薄層、膜厚３８μｍのＰＥＴフィルムからなるベース基材１１０、膜厚２０μｍのアルミニュム薄層からなる積層材を用い、フォトエッチング法により、Ａ４サイズの図１、図２に示す実施の形態例の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材を作製した。
図１（ａ）でアンテナコイル１２０端位置をそのＸ方向を跨ぐ辺部端から２３ｍｍ、Ｙ方向を跨ぐ辺部端から１５ｍｍとし、ラインアンドスペース５ｍｍ、１ｍｍで周回数３のアンテナコイル１２０を、厚さ３０μｍで作製した。
容量パターン部は各１対の容量パターン（１３０と１３５で１対）１つが３ｐＦとなるようにし、エッチングにより３０個形成し、共振の調整時に１０個（あわせて３０ｐＦ）とした。
また、チップコンデンサ１４０は２５ｐＦを用いた。
このようにして、作製された非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材を用い、非接触式データキャリア装置の、その中心位置からの距離と通信距離の関係を調べた結果、図６のようなデータが得られた。
ここで、非接触式データキャリア装置としては、ＩＳＯ１５６９３（近接型）仕様のカード型のもの（大日本印刷社製のカード型データキャリア装置、チップはフィリップス社のＩ−ｃｏｄｅ）を用い、リーダライタとしては、１３. ５ＭＨｚ、出力１Ｗのものを用いた。
これより、通信距離が最大となる位置は、非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材のほぼ中心位置であり、約７９ｃｍの通信距離を得ることができた。
尚、通常、リーダライタとの交信の電磁波の周波数が１３．５６ＭＨｚでは２０ｃｍ程度の通信距離と言われている。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材装置は、鞄や衣服等に付帯させ、これに添付ないし、これに設けられたポケットに入れたままで、リーダライターとの交信を遠距離で行なうことができる、非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材の提供を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材の実施の形態の１例の概略図で、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ２における断面図である。
【図２】図１（ｂ）のＡ１側から透視してからみた基材１１０のアンテナコイル１２０とは反対側の図
【図３】アンテナコイルの接続と容量パターンを説明するための図
【図４】実施の形態例の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材を鞄内に配設した場合の使用方法を説明するための図
【図５】従来の非接触式データキャリア装置を用いた改札方法を説明するための図
【図６】実施の形態例の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材における非接触式データキャリア装置を設置位置と通信距離の関係を示した図
【符号の説明】
１１０ ベース基材
１１１、１１２ 保護膜
１２０ アンテナコイル
１２１、１２２、１２５ 接続用端子部
１３０ 容量パターン
１３１ 接続用配線
１３２ 接続部
１３５ 容量パターン
１３６ 接続用配線
１３７ 接続部
１４０ チップコンデンサ
１５０ 接続用配線
１５１、１５２ 接続用端子
１６０ ポケット
１６０Ａ ポケット領域
１７０ 非接触式データキャリア装置
１７０Ａ 非接触式データキャリア装置領域
１８１、１８２ かしめ接続部
４１０ リーダライタ部
４１１ 電磁波
４２０ 鞄
４３０ 非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材
４５０ 非接触式データキャリア装置
５１０ リーダライタ部
５１１ 電磁波
５５０ 非接触式データキャリア装置

Claims (7)

1. 使用するカード型の非接触式データキャリア装置の通信距離をのばすための非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材であって、使用するカード型の非接触式データキャリア装置より大サイズの平面状のベース基材に沿い、リーダライタと交信する共振用のアンテナコイルを有するアンテナ回路を形成したもので、その略中心位置に、使用するカード型の非接触式データキャリア装置をその共振用のアンテナコイル面を、前記基材に沿った状態にして、入れるためのポケットを配し、該添付ないし設けられたポケットに前記使用するカード型の非接触式データキャリア装置を入れ、リーダライタとの交信を行なうものであることを特徴とする非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材。
2. 請求項１に記載の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材であって、使用するカード型の非接触式データキャリア装置が、ＩＳＯ１５６９３（近接型）仕様あるいはＩＳＯ１４４４３（近傍型）仕様のカード型の非接触式データキャリアモジュールであることを特徴とする非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材。
3. 請求項１ないし２のいずれか１項に記載の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材であって、半導体チップからなる容量部、およびまたは、ベース基材の両面に設けられた容量形成用の導電体からなる容量パターンにベース基材が挟まれて形成される容量部を設けていることを特徴とする非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材であって、アンテナコイルあるいはアンテナコイルと容量パターンは、そのベースとなる基材の一面ないし両面に導電性薄層を設けた積層シートからフォトエッチング法により形成されたものであることを特徴とする非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材。
5. 請求項４に記載の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材であって、導電性薄層がアルミニュウム薄層であることを特徴とする非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材。
6. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材であって、少なくとも、アンテナコイルは、ベース基材上に導電性ペーストを塗膜形成したものであることを特徴とする非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材。
7. 衣類あるいは鞄等の搬送用具であって、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の非接触式データキャリア装置用補助アンテナ部材を配設していることを特徴とする物品。

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