JP4550472B2 - 情報記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、外部機器との間で非接触式の通信を行う非接触式ＩＣチップと、外部機器との間で接触式の通信を行う接触式ＩＣチップとを併せ持つ情報記録媒体に関する。なお、本発明で云う情報記録媒体の最適な代表例はＩＣカードであるが、その他にも例えば、ＩＣタグであるとか、あるいは、カード状又は冊子状等の形態を持つＩＣを備えた媒体にも適用可能である。

従来より、キャッシュカード、ＩＤカード等といった、重要かつ大量のデータを記憶して処理する目的で、ＩＣチップを用いたＩＣカード等が普及しつつある。近年では、ＩＣカードの外部端子と外部機器の端子と接触して通信を行う接触式のＩＣチップ（接触式ＩＣチップ）を搭載したＩＣカード（接触式ＩＣカード）だけでなく、アンテナコイルを有し電波とか磁界により非接触で外部機器との間で通信を行う非接触式のＩＣチップ（非接触式ＩＣチップ）を備えたＩＣカード（非接触式ＩＣカード）の使用が増加している。このような非接触式ＩＣカードは、外部機器の端子に接触する必要がないためカードの使用は簡便となり、外部端末のメンテナンスを軽減できる等の利点を有している。これらの利点から、非接触式ＩＣカードとか非接触式ＩＣタグの需要が高まっている。

ところで、例えばかかる非接触式ＩＣカードの使用態様として、カード入れ等の収容具内に複数枚重ねられた状況で使用される場合が想定される。このように非接触式ＩＣカードが複数枚重なった状況では、それぞれのＩＣカードのアンテナコイルで受信する電磁波が互いに干渉してしまい、ＩＣカードを１枚だけで使用する場合と比較して、受信感度の低下や前記電磁波の波形のゆがみなどの悪影響が想定される。そこでアンチコリジョン対策が望まれている。

これらの悪影響を防止する観点から、例えば、特許文献１には、略四角形状で略板状の電子装置に配されるループアンテナ（アンテナコイルに相当）を構成する導体を、電子装置の角の近傍に位置する部分で重ならない形状にする技術が提案されている。

また、特許文献２には、２枚のＩＣカードを向かい合わせて重ねたときに、互いのアンテナコイルの重なる面積が少なくなるように迂回して形成されるＩＣカードに関する技術が提案されている。
特開２００２−２２２４００号公報 特開２０００−１１３１４３号公報

ところで、ＩＣカード等の高機能化、多機能化のニーズに伴って、（ＩＣカードを例にとると）単なる非接触式だけでなく接触式としても使えるＩＣカードが望まれ、特には非接触式ＩＣチップと接触式ＩＣチップを一つの媒体に別々に搭載した２チップ型のＩＣカードの開発が要望されている。
しかしながら、例えばＩＣカードの場合、接触式ＩＣモジュールの実装位置はＪＩＳＸ６３０３で規定されているので、アンテナコイルの形状とか配置によっては、非接触式ＩＣカードに単純に接触式ＩＣモジュールを配置しようとしてもアンテナコイルと重なるので実装することができない場合がある（アンチコリジョン対策のアンテナコイルの場合に比較的多く見られる）。これについて、図４を用いて説明する。図４は、従来型の非接触式ＩＣカードに単純にＪＩＳＸ６３０３に従っただけで接触式モジュールを搭載しようとした状態を示す概略平面図である。同図には、アンチコリジョン性能を確保するために、アンテナコイル３１を構成する４辺のうち互いに対向する２辺が略円弧状の曲線から構成され、残り２辺が直線で構成されるように、導線３２を巻回してなるＩＣカード３０を示している。この場合には、接触式ＩＣモジュール３の実装位置にアンテナコイル３１が形成されることになるため、接触式ＩＣモジュール３を搭載することができないという問題がある。

従って、本発明は、ＩＣチップを使用した情報記録媒体が単なる非接触式であったとした場合のアンテナ性能（例えば起電力性能とかアンチコリジョン性能など）をそのまま（又は略そのまま）維持したうえ、接触式としての機能も備えるよう、１媒体中に非接触式ＩＣチップとは別に接触式ＩＣチップとその外部端子も搭載することができる情報記録媒体を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、支持体に、コイル状に形成されたアンテナであるアンテナコイルと、前記アンテナコイルと組み合わさり外部機器との間で非接触式の通信を行う非接触式ＩＣチップと、前記支持体の外表面に端子面を持つ外部端子と、記外部端子と組み合わさり外部機器との間で接触式の通信を行う接触式ＩＣチップとを備えた情報記録媒体において、前記アンテナコイルは、前記情報記録媒体同士を対向配置したときに互いの隅部が重ならない形状に形成されるとともに、前記外部端子と接触式ＩＣチップを外周側に迂回する外周側迂回部と、前記接触式ＩＣチップを内周側に迂回する内周側迂回部とを形成してなり、前記アンテナコイルは、前記外周側迂回部を形成するコイルの巻数と、前記内周側迂回部を形成するコイルの巻数とが略同一であって、重ねられてもアンチコリジョン特性が維持されることを特徴とする。

この発明によれば、前記アンテナコイルが、前記情報記録媒体同士を対向配置したときに、互いの隅部が重ならないように非対称形状に形成されているので、それぞれの前記情報記録媒体のアンテナコイルで受信する電磁波が互いに干渉することを防止でき、アンチコリジョン性能を良好に確保することができる。また、前記アンテナコイルは、前記外周側迂回部では前記接触式ＩＣチップを外周側に迂回して、前記内周側迂回部では前記接触式ＩＣチップを内周側に迂回するため、前記アンテナコイルが前記接触式ＩＣチップの障害とならず、規定された位置に前記接触式ＩＣチップを搭載することができる。
そして、前記アンテナコイルを構成する導体のそれぞれの巻きにより区画される領域全体の面積を、前記内周側迂回部や外周側迂回部を形成しない場合と同様に設定することができるため、面積の大小が相殺されて、前記領域全体を通過する磁束の数を前記迂回部を形成しない場合と同様に設定することができる。これにより、ＩＣ使用の単なる非接触式の装備を持つ媒体であった場合と比べて、通信に必要十分な電力をそのまま（又は略そのまま）確保することができ、接触式の装備（機能）を備えてもなお非接触式のアンテナの性能をそのまま（又は略そのまま）良好に発揮することができる。

また、前記アンテナコイルの前記外周側迂回部をもつ導体のそれぞれの巻きにより区画される領域の面積は前記迂回部を形成しない場合に対して（同じ巻数で較べて）増加するが、前記内周側迂回部をもつ導体のそれぞれの巻きにより区画される領域の面積は前記迂回部を形成しない場合に対して（同じ巻数で較べて）減少して前記増加分を相殺できるため、外周側と内周側それぞれのコイルの巻数を略同一に設定することにより、前記アンテナコイル全体で区画される領域の面積を、前記迂回部を形成しない場合と同様に設定することができる。
これにより、接触式の装備（機能）を備えてもなお非接触式のアンテナの性能をそのまま（又は略そのまま）良好に発揮することができる。

請求項２に係る発明は、支持体に、コイル状に形成されたアンテナであるアンテナコイルと、前記アンテナコイルと組み合わさり外部機器との間で非接触式の通信を行う非接触式ＩＣチップと、前記支持体の外表面に端子面を持つ外部端子と、前記外部端子と組み合わさり外部機器との間で接触式の通信を行う接触式ＩＣチップとを備えた情報記録媒体において、前記アンテナコイルは、前記情報記録媒体同士を対向配置したときに互いの隅部が重ならない形状に形成されるとともに、前記外部端子と接触式ＩＣチップを外周側に迂回する外周側迂回部と、前記接触式ＩＣチップを内周側に迂回する内周側迂回部とを形成してなり、前記アンテナコイルは、前記外周側迂回部を形成するコイルの巻数が、前記内周側迂回部を形成するコイルの巻数よりも多く、かつその差は２以下であって、重ねられてもアンチコリジョン特性が維持されることを特徴とする。
この発明によれば、前記アンテナコイル全体で区画される領域の面積を前記迂回部を形成する場合よりも若干大きくすることができる。これによると、もし前記アンテナコイルを通過する磁束が一様でない状況（原因の一例としては前記アンテナコイルに電波又は磁界を適用するリーダライタの構造とか配置位置が予想される）であっても、前記のような区画の単なる面積の相殺は十分とはいかないまでも、アンテナコイルに発生する起電力を一定以上に確保することができる。
その結果、ＩＣ使用の単なる非接触式の装備を持つ媒体であった場合と比べて、通信に必要十分な電力をそのまま（又は略そのまま）確保することができ、接触式の装備（機能）を備えてもなお非接触式のアンテナの性能をそのまま（又は略そのまま）良好に発揮することができる。

請求項１に係る発明によれば、ＩＣ使用の単なる非接触式の装備を持つ媒体であった場合と比べて、アンチコリジョン性能を良好にそのまま（又は略そのまま）再現することができるとともに、規定により又は設計により望まれる位置に前記接触式ＩＣチップや外部端子を搭載することができ、非接触式ＩＣチップが外部端末と通信に必要十分な電力も、単なる非接触式の装備を持つ媒体であった場合と比べてそのまま（又は略そのまま）再現することができ、単なる非接触式の場合のアンテナの性能を良好に維持することができる。

請求項２に係る発明によれば、特にアンテナコイルを通過する磁束が一様という理想的に近い状況下で、接触式ＩＣチップや外部端子を搭載してもなお、単なる非接触式の場合のアンテナの性能を良好に維持することができる。
請求項３に係る発明によれば、特にアンテナコイルを通過する磁束が一様でない状況下で、接触式ＩＣチップや外部端子を搭載してもなお、単なる非接触式の場合のアンテナの性能を良好に維持することができる。

以下、この発明の実施の形態における情報記録媒体を図面と共に説明する。本実施の形態においては、情報記録媒体として、ＩＣカードを用いる場合について説明する。
図１は本発明が適用されるＩＣカードの概略平面図である。ＩＣカード１は、カード基材２と、ループ状に形成されるアンテナコイル５と、前記アンテナコイル５に電気的に接続された非接触式通信可能な非接触式ＩＣチップ４と、前記カード基材２に実装された接触式ＩＣモジュール３とを備えている。
尚、本発明で云う非接触式ＩＣモジュールは、非接触式ＩＣチップとアンテナが組み合わさったものである。また、接触式ＩＣモジュールは、接触式ＩＣチップと外部端子が組み合わさったもので、現在のＩＣカード用のものは基板を挟んで片面に接触式ＩＣチップが他面に外部端子がそれぞれ設けてあるコンパクトなものが主流である。
また、本発明で云うＩＣとは、単なるＩＣに限らずＬＳＩ等も含んでおり、いわゆる集積回路技術によって作製されｃｐｕと適宜メモリ等を具備したものの総称である。

前記カード基材２は、断面矩形状の略板状に形成され、例えばプラスチック等の絶縁材料からなる。接触式ＩＣモジュール３や非接触式ＩＣチップ４は、各種演算を行うＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリ等をそれぞれ備えている。この接触式ＩＣモジュール３は外部装置と直接接触する接触用ＩＣ端子（図示せず）を備えている。そして、接触式ＩＣモジュール３は、実装位置はＪＩＳＸ６３０３で規定された位置に搭載されている。
一方、非接触式ＩＣチップ４は、外部装置と一定周波数の電波を受信・送信する非接触型のアンテナコイル５を備えている。以下、これについて説明する。

前記アンテナコイル５は、前記ＩＣカード１、１同士を対向配置したときに、互いの隅部が重ならないように非対称形状に形成される。そして前記接触式ＩＣモジュール３を外周側に迂回する外周側迂回部８と、前記接触式ＩＣモジュール３を内周側に迂回する内周側迂回部７とを形成してなる。

前記アンテナコイル５の巻数は６ターンで形成され、前記外周側迂回部８を形成する導線６の巻数を、前記内周側迂回部７を形成する導線６の巻数よりも多くなるように設定されている。このアンテナコイル５の巻回方法について、図２、図３を用いて説明する。

図２は図１のアンテナコイルから内周側迂回部を形成するコイルを抜き出して示したＩＣカードの概略平面図である。同図には、６ターンで形成されるアンテナコイル５のうち、１ターン目と２ターン目の導線６−１、６−２を示している。これらの導線６−１、６−２は、非接触式ＩＣチップ４を囲むように巻回される。そして、これらの導線６−１、６−２により、前記接触式ＩＣモジュール３を内周側に迂回する内周側迂回部７が形成される。このように、接触式ＩＣモジュール３を内周側に迂回することにより、これらの導線６−１、６−２で区画される領域の面積は、迂回しない場合に比べて減少することになる。

そして、図３は図１のアンテナコイルから外周側迂回部を形成するコイルを抜き出して示したＩＣカードの概略平面図である。同図には、６ターンで形成されるアンテナコイル５のうち、３ターン目から６ターン目の導線６（６−３〜６−６）を示している。これらの導線６−３〜６−６は、非接触式ＩＣチップ４を囲むように巻回される。そして、これらの導線６−３〜６−６により、前記接触式ＩＣモジュール３を外周側に迂回する外周側迂回部８が形成される。このように、接触式ＩＣモジュール３を外周側に迂回することにより、これらの導線６−３〜６−６で区画される領域の面積は、迂回しない場合に比べて増加することになる。

図２、図３を用いて説明したように、本実施の形態においては、外周側迂回部８を形成する導線６の本数（４本）を、内周側迂回部７を形成する導線６の本数（２本）よりも多く設定している。従って、アンテナコイル５全体で区画される領域の面積は、上述の迂回部７、８を形成しない場合に比べてやや増大することになる。

なお、アンテナコイル５内で区画される領域内には、コンデンサ（図示せず）が形成されている。このアンテナコイル５とコンデンサとで共振回路を構成する。リーダライタ（図示せず）から放射された電磁波を受信し、受信した電磁波を電気信号に変換した後、非接触式ＩＣモジュール４に供給される。また、アンテナコイル５の端部には、端子１１、１２が形成されている。この端子１１，１２は、ジャンパ線（図示せず）を介して非接触式ＩＣモジュール３に電気的に接続されている。

このように、前記アンテナコイル５が、前記ＩＣカード１，１同士を対向配置したときに、互いの隅部が重ならないように非対称形状に形成されているため、それぞれのＩＣカード１，１のアンテナコイル５で受信する電磁波が互いに干渉することを防止でき、アンチコリジョン性能を良好に確保することができる。

また、前記アンテナコイル５は、前記外周側迂回部８では前記接触式ＩＣモジュール３を外周側に迂回して、前記内周側迂回部７では前記接触式ＩＣモジュール３を内周側に迂回するため、前記アンテナコイル５が前記接触式ＩＣモジュール３に干渉せず、規定された位置に前記接触式ＩＣモジュール３を搭載することができる。

また、アンテナコイル５全体で区画される領域の面積を前記迂回部７、８を形成する場合よりも若干大きくすることができるので、前記アンテナコイル５に電磁波を送信するリーダライタの配置位置によって前記アンテナコイル５を通過する磁束が湾曲して弱められたときでも、アンテナコイル５に発生する起電力を一定以上に確保することができる。従って、非接触式ＩＣチップ４の特性を大幅に変えることなく、通信距離特性を十分満足する機能を有し、性能を高めることができる。

さらに、上述のように迂回部７、８を形成することで、ＩＣカード１、１同士を互いに重ね合わせたときに加えて、その状態から１８０度回転させた場合でもアンテナコイル５の非対称を維持することができるので、さらなる通信の安定化を図ることができる。

なお、本発明の内容は上述の実施の形態のみに限られるものでないことはもちろんである。例えば、アンテナコイルを形成する導線の巻き回数は、上述の６回に限られず、任意に設定することが可能である。
また、実施の形態では、前記外周側迂回部８を形成する導線６の巻数を、内周側迂回部７を形成する導線６の巻数よりも多くなるように設定したが、これらの巻数を略同一に設定することもできる。この場合には、前記外周側迂回部８を形成する各導線６により区画される領域の面積は前記迂回部８を形成しない場合に対して増加するが、前記内周側迂回部７を形成する各巻線６により区画される領域の面積は前記迂回部７を形成しない場合に対して減少して前記増加分を打ち消すことができる。

従って、それぞれの導線６の巻数を略同一に設定することにより、前記アンテナコイル５全体で区画される領域の面積を、前記迂回部７，８を形成しない場合と同様に設定することができる。よって、アンテナコイル５の受信する磁界の面積の変動を最小限にすることにより、リーダライタが複数のカード１，１と安定した通信を行うことができるアンチコリジョンに対応した非接触方式の情報処理機能を有することができる。これにより、非接触式ＩＣチップの性能を維持しつつ、接触方式の情報処理機能を有したＩＣカード１を実現することができる。

また、本発明の情報記録媒体としてＩＣカードを用い、接触式ＩＣチップとして接触式ＩＣモジュールを、非接触式ＩＣチップとして非接触式ＩＣチップを用いた場合について説明したが、これに限らず、他の情報記録媒体にも適用することができる。

本発明の実施の形態におけるＩＣカードのチップやアンテナの様子の概略平面図である。 図１のアンテナコイルから内周側迂回部を形成する導線を抜き出して示したＩＣカードのチップやアンテナの様子の概略平面図である。 図１のアンテナコイルから外周側迂回部を形成する導線を抜き出して示したＩＣカードのチップやアンテナの様子の概略平面図である。 従来型の非接触式ＩＣカードに接触式ＩＣモジュールを単純に搭載しようとした状態のチップやアンテナの様子を示す概略平面図である。

符号の説明

１…ＩＣカード（情報記録媒体）
２…カード基材
３…接触式ＩＣモジュール
４…非接触式ＩＣチップ
５…アンテナコイル
６…導線
７…内周側迂回部
８…外周側迂回部

Claims (2)

1. 支持体に、
   コイル状に形成されたアンテナであるアンテナコイルと、
   前記アンテナコイルと組み合わさり外部機器との間で非接触式の通信を行う非接触式ＩＣチップと、
   前記支持体の外表面に端子面を持つ外部端子と、
   前記外部端子と組み合わさり外部機器との間で接触式の通信を行う接触式ＩＣチップとを備えた情報記録媒体において、
   前記アンテナコイルは、前記情報記録媒体同士を対向配置したときに互いの隅部が重ならない形状に形成されるとともに、前記外部端子と接触式ＩＣチップを外周側に迂回する外周側迂回部と、前記接触式ＩＣチップを内周側に迂回する内周側迂回部とを形成してなり、
   前記アンテナコイルは、前記外周側迂回部を形成するコイルの巻数と、前記内周側迂回
   部を形成するコイルの巻数とが略同一であることを特徴とする情報記録媒体。
2. 支持体に、
   コイル状に形成されたアンテナであるアンテナコイルと、
   前記アンテナコイルと組み合わさり外部機器との間で非接触式の通信を行う非接触式ＩＣチップと、
   前記支持体の外表面に端子面を持つ外部端子と、
   前記外部端子と組み合わさり外部機器との間で接触式の通信を行う接触式ＩＣチップとを備えた情報記録媒体において、
   前記アンテナコイルは、前記情報記録媒体同士を対向配置したときに互いの隅部が重ならない形状に形成されるとともに、前記外部端子と接触式ＩＣチップを外周側に迂回する外周側迂回部と、前記接触式ＩＣチップを内周側に迂回する内周側迂回部とを形成してなり、
   前記アンテナコイルは、前記外周側迂回部を形成するコイルの巻数が、前記内周側迂回
   部を形成するコイルの巻数よりも多く、かつその差は２以下であることを特徴とする情報記録媒体。

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