JP2006191194A - 集合電線、コイルアンテナ、ｉｃカード及び携帯無線機 - Google Patents

Abstract

【課題】 多大な製作時間、製作費用を要することなく、各種の形状や大きさに適用可能な集合電線、コイルアンテナ、ＩＣアンテナ及び携帯無線機を提供する。
【解決手段】 本発明の集合電線１は、導体３に絶縁被覆４を施してなる絶縁電線２が３本集合され、集合された３本の絶縁電線２は、その両端部同士の互いに異なる導体３が結線されて環状となっており、結線された導体３同士が一連の電気的導通をなしている。これにより、コイルアンテナ１１が構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば電磁誘導による通信を行う際に用いられる集合電線、コイルアンテナ及びそれを備えたＩＣカード、携帯無線機に関する。

ＩＣ（Integrated Circuit）カードなどに用いられるＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）用コイルアンテナは、その通信方式が電磁誘導であり、その使用周波数領域としては、１３．５６ＭＨｚが一般的である。そして、このコイルアンテナでは、５ターン程度のコイル状にすることにより、上記周波数領域における通信を可能としている。
このコイルアンテナとしては、カードに組み込むため、例えば、印刷、エッチング、金属箔の附箋などで回路を形成したものが一般的である。
また、このコイルアンテナとしては、導線を複数回コイル状に巻回して基板上に貼り付けることにより構成したものも知られている（例えば、特許文献１参照）。

近年では、コイルアンテナは、ＩＣカードは勿論のこと、携帯無線機に組み込み、この携帯無線機によって電子マネーの決済、ドア等の鍵の施錠や開錠、各種チケットの発行や購入を可能としたり、携帯無線機をメンバーズカードとして用いることが行われている。

特開２００３−２４９８１５号公報

ところで、印刷、エッチング、金属箔の附箋などで回路を形成したアンテナにあっては、導体断面が四角形であり、厚さを薄くすることができる反面、導体の抵抗値を下げるために、回路の幅寸法を大きくして断面積を増やさなければならず、結果的に平面視におけるスペースが大きくなってしまう。このため、上記のような従来のコイルアンテナでは、カードの小型化に限度があり、また、小型化により狭隘な収納スペースしか確保できない携帯無線機に適用するのは困難を伴う。

さらに、印刷、エッチング、金属箔の附箋などで回路を形成する際には金型が必要であるため、各種の形状や大きさを有し、頻繁に設計変更される携帯無線機などの機器に適用させるために、アンテナの形状や大きさを変更する度に金型を作り替えなければならなかった。そのため、金型作製に多大な時間と費用を要していた。

また、特許文献１に記載されたような、導線を複数回コイル状に巻回して基板上に貼り付けるアンテナの場合も、基板への導線の貼り付け時に、アンテナの形状や大きさに合わせて導線の巻回状態を維持するための専用の治具を用いなければならない。したがって、他のコイルアンテナと同様に、各種の形状や大きさを有し、頻繁に設計変更される携帯無線機などの機器に適用させるためには、アンテナの形状や大きさの変更に合わせて治具を作り替えなければならず、治具作製に多大な時間と費用を要していた。

本発明は、多大な製作時間や製作費用を要することなく、各種の形状、大きさに適用可能な集合電線、コイルアンテナ、ＩＣアンテナ及び携帯無線機を提供することを目的としている。

上記課題を解決することのできる本発明の集合電線は、導体に絶縁被覆を施してなる絶縁電線が複数本集合された集合電線であって、集合された前記絶縁電線は、両端部同士の互いに異なる前記導体が結線されて環状となっており、前記結線された導体同士が一連の電気的導通をなしていることを特徴としている。

また、本発明の集合電線において、前記絶縁電線同士が撚り合わせにより集合されていることが好ましい。

また、本発明の集合電線において、前記導体同士が基板に接続されて電気的に結線されていることが好ましい。

また、本発明の集合電線において、前記導体が撚線導体であっても良い。

また、本発明の集合電線において、集合された前記絶縁電線の外周側が外被によって覆われていることが好ましい。

また、本発明の集合電線において、集合された前記絶縁電線の外周側にテープが巻き付けられていることが好ましい。

また、上記課題を解決することのできる本発明のコイルアンテナは、電磁誘導による通信を行うコイルアンテナであって、上記の集合電線を用いたことを特徴としている。

また、本発明のＩＣカードは、上記の本発明のコイルアンテナがシート状の基材に貼り付けられていることを特徴としている。

また、本発明の携帯無線機は、上記の本発明のコイルアンテナが筐体内に収納されていることを特徴としている。

本発明によれば、導体抵抗を適度に保ちつつ平面視における幅寸法を小さくすることができ、搭載する基材や機器等における占有面積を極力抑えてスペースの有効利用を図ることができる。また、専用の金型や治具を用いることなく各種の形状、大きさに応じて容易に屈曲あるいは湾曲させて基材や筐体等へ配設することができ、製作時間、製作費用を大幅に削減することができる。

以下、本発明に係る集合電線、コイルアンテナ、ＩＣアンテナ及び携帯無線機の実施形態の例を、図面を参照しつつ説明する。

（集合電線、コイルアンテナの形態）
図１は、本実施形態に係る集合電線を示す平面図であり、図２は、集合電線の断面形状を示す断面図である。
図１及び図２に示すように、この集合電線１は、３本の絶縁電線２から構成されている。これらの絶縁電線２は、例えば導体直径が約０．１８ｍｍの錫メッキ軟銅線からなる断面円形の導体３の周囲を絶縁被覆４によって覆った構造を有している。

導体３を覆っている絶縁被覆４は、導体３毎に異なる色に着色されて色分けされている。
そして、これらの絶縁電線２同士が螺旋状に撚り合わされて集合され、さらにその外周側が外被５によって覆われて、３本の絶縁電線２が一体化している。集合電線１の外径は、例えば直径で約０．７ｍｍである。なお、外被５を設ける代わりに、集合させた絶縁電線２の外周側に樹脂製のテープを巻き付け、絶縁電線２の一体化を図っても良い。

上記の集合電線１は、一体となった３本の絶縁電線２が一つの輪を形成するように、その両端が基板６に接続されている。そして、集合された３本の絶縁電線２により構成される集合電線１は、基板６も含め全体として環状となっている。
基板６には、その表面に配線パターン７が形成されており、これら配線パターン７に、絶縁電線２の導体３がはんだ付けされて接続されている。
配線パターン７は、その一端に接続端子部８ａを有し、他端に外部端子部８ｂを有する外部接続用パターン７ａと、両端に接続端子部８ａを有する導通用パターン７ｂとを備えている。

そして、絶縁電線２は、その１本目が、外部接続用パターン７ａの接続端子部８ａ及び導通用パターン７ｂの一端側の接続端子部８ａに接続され、２本目が、導通用パターン７ｂの他端側の接続端子部８ａ及び他の導通用パターン７ｂの一端側の接続端子部８ａに接続され、３本目が、導通用パターン７ｂの他端側の接続端子部８ａ及び他の外部接続用パターン７ａの接続端子部８ａに接続されている。
これにより、集合された３本の絶縁電線２は、その両端部同士の互いに異なる導体３が結線されることで、結線された導体３同士が一連の電気的導通をなし、実質的に３周に巻回されたコイルの形態となっている。
なお、この絶縁電線２の結線作業は、絶縁被覆４の色を判別することにより容易に行うことができる。

そして、上記のように集合電線１を結線することにより、コイルアンテナ１１が構成され、基板６の各外部接続用パターン７ａの接続端子部８ａに接続される整合回路によって、伝達する信号に応じた磁界を放射する。

このように、上記の集合電線１及びコイルアンテナ１１によれば、導体３に絶縁被覆４を施してなる絶縁電線２を複数本集合させ、これら複数の導体３が一つのループ状に一連の電気的導通を図るように絶縁電線２の両端部同士を結線しているため、導体断面積を確保して導体抵抗を適度に保ちつつ平面視における幅寸法を小さくすることができる。これにより、搭載する基材や機器等における占有面積を極力抑えてスペースの有効利用を図ることができる。特に、小型化のために狭隘なスペースしか確保することができない携帯無線機などの機器にも容易に収納することができる。

また、専用の金型や治具を用いることなく、各種の形状や大きさに応じて容易に屈曲あるいは湾曲させて基材等へ配設することができるため、搭載する機器等の設計変更による収納形状の変更にフレキシブルに対応することができ、製作時間や製作費用を大幅に削減することができる。また、導体３の径や長さ、絶縁被覆４の厚さ等を変更することにより、搭載する基材や機器等に合わせた設計変更も容易である。

また、絶縁電線２同士を撚り合わせて、その外周側を外被５によって覆って一体化しているため、搭載する基材や機器等への配設時に、各絶縁電線２の曲げ半径の差が発生せず、絶縁電線２がばらけるようなことがなく、良好な作業性を保つことができる。

なお、集合電線１を構成する導体３としては、撚線導体であっても良い。導体３として撚線導体を用いることにより、柔軟性等の機械的特性を向上させ、断線などの不具合なく信頼性と取り扱い性とを向上させることができる。

また、集合電線１を構成する導体３の本数は、３本に限定されず、適用する機器等の機能や要求される性能に合わせて増減すれば良い。また、上記実施形態では、集合電線１に含まれる複数の導体のうち、全ての導体によって一連の電気的導通をなしているが、本発明においては、集合電線１に含まれる複数の導体のうち、全ての導体によらずに少なくとも２本以上の導体によって一連の電気的導通をなしていても良い。すなわち、一連の電気的導通から外れた導体、例えばコイルアンテナとしての用途に寄与しない導体が、集合電線１に含まれていても構わない。

（ＩＣカードの形態）
次に、上記集合電線１からなるコイルアンテナ１１を用いたＩＣカードについて説明する。
図３は、ＩＣカードの構造を示す平面図である。
図３に示すように、このＩＣカード２１は、例えば、紙あるいは樹脂などからなるシート状の基材２２に接着固定されている。また、このＩＣカード２１は、基材２２上にＩＣチップ２３が貼り付けられ、コイルアンテナ１１の基板６に配線されている。

そして、このＩＣカード２１では、ＩＣチップ２３とコイルアンテナ１１によって共振回路が形成され、コイルアンテナ１１を介してリーダライター（図示省略）と交信することができるようになっている。
上記ＩＣカード２１では、コイルアンテナ１１を構成する集合電線１を基材２２の外形に沿って屈曲させた状態で接着することにより、コイルアンテナ１１を基材２２へ貼り付けることができる。

また、このＩＣカード２１によれば、平面視における幅寸法が抑えられた集合電線１を有するコイルアンテナ１１を基材２２に貼り付けて搭載するので、基材２２における配設面積を極力抑えることができ、カードの小型化を図ることができる。

（携帯無線機の形態）
次に、集合電線１からなるコイルアンテナ１１を備えた携帯無線機について説明する。
図４は、コイルアンテナを備えた携帯無線機の概略平面図である。
図４に示すように、本実施形態における携帯無線機３１は、操作部等を有する第１の筐体３２及び表示部等を有する第２の筐体３３を備え、これら第１の筐体３２及び第３の筐体３３が、ヒンジ部３４で互いに回動可能に連結されて開閉可能となっている。

この携帯無線機３１では、第１の筐体３２内にコイルアンテナ１１が配設されている。
第１の筐体３２は、一対の爪部３５からなる複数の係止部３６を有している。そして、この係止部３６には、コイルアンテナ１１の集合電線１が、爪部３５同士の間に押し込むことにより係止されている。これにより、コイルアンテナ１１は、第１の筐体３２内に、その外形に沿って屈曲されて配設されている。このように第１の筐体３２内に配設されたコイルアンテナ１１では、基板６が第１の筐体３２に収納された回路基板３７に配線されて共振回路が形成されている。これにより、携帯無線機３１は、コイルアンテナ１１を介して、リーダライター（図示省略）と交信することができるようになっている。

そして、この携帯無線機３１によれば、平面視における幅寸法が抑えられ、しかも容易に変形可能な集合電線１を有するコイルアンテナ１１を用いているため、このコイルアンテナ１１を第１の筐体３２内における狭隘なスペースへ変形させて収納することにより、携帯無線機３１の小型化を図ることができる。また、携帯無線機３１の設計が変更され、コイルアンテナ１１を配設する形状が変更されても、コイルアンテナ１１を自由に変形させて筐体内へ収納することが可能である。

なお、上記実施形態では、第１の筐体３２及び第２の筐体３３からなる折り畳み式の携帯無線機３１を例にとって説明したが、コイルアンテナ１１が適用可能な携帯無線機としては、折り畳み式に限らない。

本実施形態に係る集合電線を示す平面図である。 集合電線の断面形状を示す断面図である。 ＩＣカードの構造を示す平面図である。 コイルアンテナを備えた携帯無線機の概略平面図である。

符号の説明

１ 集合電線
２ 絶縁電線
３ 導体
４ 絶縁被覆
５ 外被
６ 基板
１１ コイルアンテナ
２１ ＩＣカード
３１ 携帯無線機
３２ 第１の筐体（筐体）

Claims (9)

1. 導体に絶縁被覆を施してなる絶縁電線が複数本集合された集合電線であって、
   集合された前記絶縁電線は、両端部同士の互いに異なる前記導体が結線されて環状となっており、
   前記結線された導体同士が一連の電気的導通をなしていることを特徴とする集合電線。
2. 請求項１に記載の集合電線であって、
   前記絶縁電線同士が撚り合わせにより集合されていることを特徴とする集合電線。
3. 請求項１または２に記載の集合電線であって、
   前記導体同士が基板に接続されて電気的に結線されていることを特徴とする集合電線。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の集合電線であって、
   前記導体が撚線導体であることを特徴とする集合電線。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の集合電線であって、
   集合された前記絶縁電線の外周側が外被によって覆われていることを特徴とする集合電線。
6. 請求項１〜４の何れか一項に記載の集合電線であって、
   集合された前記絶縁電線の外周側にテープが巻き付けられていることを特徴とする集合電線。
7. 電磁誘導による通信を行うコイルアンテナであって、
   請求項１〜６の何れか一項に記載の集合電線を用いたことを特徴とするコイルアンテナ。
8. 請求項７に記載のコイルアンテナがシート状の基材に貼り付けられていることを特徴とするＩＣカード。
9. 請求項７に記載のコイルアンテナが筐体内に収納されていることを特徴とする携帯無線機。

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