JPWO2014155689A1 - Short-range wireless communication antenna module and manufacturing method and system thereof - Google Patents
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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。A short-range wireless communication antenna module in which security and application can be freely selected by replacing an SD or SIM having a short-range wireless communication function using a multidirectional magnetic field, and a surface having a contact terminal CT of the SIM11 or SD7 Is provided with an FPC and a magnetic plate 6 on the opposite side, and a planar loop coil antenna 4 and a winding coil antenna 5 that is tightly coupled so as to overlap one side of the coil are wound around the magnetic plate 6 at right angles. The antenna unit 8 has an antenna unit 8 that radiates a two-dimensional or three-dimensional radiated magnetic field H, and an application IC chip and a security IC are formed on a substrate FPC surface on which the magnetic plate 6 is provided. The IC circuit unit 9 includes a chip, an IC chip for short-range wireless communication, an analog IC chip, and an interface IC chip. Short-range wireless communication antenna module part 8 and the IC circuit part 9 is integrated into the module.
Description
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。 The present invention relates to a short-range wireless communication antenna module in which a short-range wireless communication function is integrated with an SD or SIM that is mounted on a mobile terminal such as a mobile phone or a smartphone, and a manufacturing method and system thereof.
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。
Conventional RFID using close field communication (NFC: Near Field Communication), close contact type IC card (CICC: Close-coupled cards), and mobile terminals such as conventional mobile phones and smartphones (hereinafter referred to as SMP) Then, it has been developed as a separate device due to the difference in the communication frequency band to be used. However, due to the rapid spread of mobile terminals such as mobile phones and SMPs and demands for improving user convenience, mobile phones and SMPs that incorporate IC card functions using short-range wireless communication have appeared. At present, there is almost no boundary between a card and a mobile phone. For example, in the IC module and communication system disclosed in
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。 However, a 13.56 MHz band loop antenna for short-range wireless communication installed in a portable terminal such as an SMP or a cellular phone has a large antenna size and a place where it can be stored. In addition, as for the installation location, it is necessary to devise such as placing an antenna on a metal surface such as a battery, or attaching an antenna to the back cover or placing a resonator. However, since the portable terminal having a thin structure is packed with components, there is a problem that the installation location of the short-range wireless communication antenna cannot be easily secured.
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。 In addition, the biggest problem is where to place a part having a security (SE) function in an application (AP) such as a payment. Once security is broken, the security IC chip cannot be reused. . If the security IC chip is embedded as a component in the mobile terminal, the mobile terminal itself cannot be used.
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。 Furthermore, the provision of various application IC chips from the beginning to the portable terminal means that the application cannot be increased any more, and the use of the portable terminal is limited because it cannot be changed or added. .
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。 The present invention has been made paying attention to the above problems. An SD (Secure Digital) memory card and a SIM (Subscriber Identity Module) used in a portable terminal are provided with application functions related to this security and application, and an IC card. Another object of the present invention is to provide a module in which a short-range wireless communication antenna for communication with RFID or RFID is incorporated. That is, it is possible to provide a portable terminal equipped with a flexible short-range wireless communication antenna module that does not require an installation space for a short-range wireless communication antenna, and provides universality and a very convenient function for freely selecting applications and security. With the goal.
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。 This invention can solve the said subject by providing the following structures.
(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。 (1) A module having a SIM or SD, which is a substrate installed on a surface opposite to the surface on which the contact terminals of the SIM or SD are formed, an IC circuit section formed on the substrate, An antenna unit mounted on a substrate, wherein the antenna unit includes a magnetic plate, a planar loop coil antenna formed on the magnetic plate, and one side of a coil of the planar loop coil antenna. The coil coil antenna is wound around the magnetic plate so as to overlap, and the magnetic field emitted from the planar loop coil antenna and the coiled coil antenna is emitted two-dimensionally or three-dimensionally. A short-range wireless communication antenna module.
(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。 (2) A module having a SIM or SD, which is a substrate installed on a surface opposite to the surface on which the contact terminals of the SIM or SD are formed, an IC circuit portion formed on the substrate, and an antenna And the antenna unit is in close contact with the winding printed or planar loop coil antenna formed on the substrate so as to overlap one side of the coil of the winding printed or planar loop coil antenna A short-range wireless communication antenna module comprising a coiled coil antenna, wherein a magnetic field emitted from the planar loop coil antenna and the coiled coil antenna is emitted two-dimensionally or three-dimensionally.
(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。 (3) A module having a SIM or SD, a substrate having an IC contact terminal on a surface opposite to the surface on which the SIM or SD contact terminal is formed, and an IC formed on the substrate A planar loop coil antenna formed on the substrate and wound around a magnetic plate so as to overlap one side of the coil of the planar loop coil antenna. A short-range wireless communication antenna module comprising a coiled coil antenna, wherein a magnetic field emitted from the planar loop coil antenna and the coiled coil antenna is emitted two-dimensionally or three-dimensionally .
(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。 (4) A module having a SIM or SD, wherein the first substrate installed on the surface opposite to the surface on which the SIM or SD contact terminals are formed, and the SIM or SD contact terminals are formed A second substrate installed on the surface, an IC circuit unit formed on the first substrate, and an antenna unit, wherein the antenna unit is formed on the first substrate A planar loop coil antenna, a winding coil antenna wound around a magnetic plate so as to overlap one side of the coil of the planar loop coil antenna, and a planar loop coil antenna formed on the second substrate The short-range wireless communication antenna module is characterized in that magnetic fields emitted from the two planar loop coil antennas and the coiled coil antenna are emitted two-dimensionally or three-dimensionally. Yuru.
(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。 (5) A module having a SIM or SD, the substrate having a contact terminal for an IC or an antenna terminal on the surface opposite to the surface on which the contact terminal of the SIM or SD is formed; An IC circuit unit formed and an antenna unit, the antenna unit comprising a planar loop coil antenna formed on a magnetic material, and a wound coil antenna wound around the SIM or SD The planar loop antenna formed on the magnetic body is separable from the SIM or SD, and the magnetic field emitted from the planar loop coil antenna and the wound coil antenna is two-dimensionally or three-dimensionally. A short-range wireless communication antenna module which is emitted.
(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。 (6) A module having a SIM or SD, which is formed on the first substrate on the surface opposite to the surface on which the contact terminals of the SIM or SD are formed, and formed on the first substrate An IC circuit unit, and the antenna unit is wound around a magnetic plate so as to overlap a planar loop coil antenna formed on the second substrate and a coil of the planar loop coil antenna. The winding coil antenna is mounted, the winding coil antenna is mounted on the first substrate, and the second substrate provided with the antenna unit is mounted on the winding coil antenna. A short-range wireless communication antenna module, wherein magnetic fields emitted from the planar loop coil antenna and the coiled coil antenna are emitted two-dimensionally or three-dimensionally.
(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。 (7) The method of manufacturing a short-range wireless communication antenna module according to any one of (1), (3), (4), and (6), wherein the winding is wound around a sheet-like magnetic plate. A plurality of windings of the coil antenna are formed by double-sided printing, plating, or etching, and through holes are formed to connect the conductive wires formed on both sides of the sheet-like magnetic plate. A method for manufacturing a short-range wireless communication antenna module, comprising manufacturing a coil antenna.
(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。 (8) The short-range wireless communication antenna module according to any one of (1) to (6), and a portable terminal, wherein the portable terminal is hinged to a socket in which the short-range wireless communication antenna module is mounted. And a system using the short-range wireless communication antenna module, characterized in that the short-range wireless communication antenna module can be inserted even in an obliquely upward state.
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。 The present invention has a multi-directional magnetic field at a location where the metal surface of a portable terminal such as an SMP or tablet is not above or below, that is, at the top of the terminal where there is almost no board or battery, or at the position where the back cover is opened. By installing DSD and DSIM, which are short-range wireless communication antenna modules, it is possible to transmit multi-directional signal magnetic fields. By replacing this short-range wireless communication antenna module, security and applications can be freely selected. it can.
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。 In addition, the short-range wireless communication antenna, which was considered difficult to realize due to the lack of performance due to downsizing and the influence of metal in the surrounding area, etc., is downsized and placed on the SD or SIM board FPC like a security IC chip. It is possible to provide a short-range wireless communication antenna module that can be formed as a small device that can be operated and can be operated alone.
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。 Further, not only the short-range wireless communication function, but also a short-range wireless communication antenna module that can be flexibly handled similarly when used only in the tag mode can be provided.
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。 Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated below by an Example.
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。
FIG. 1 is an example in which two types of short-range wireless
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。
1A and 1B show an arrangement of a short-range wireless
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 and DSIM3 are provided with a thin substrate FPC (Flexible Printed Circuits) with a circuit formed on the surface of normal SD7 and SIM11, and the short-range wireless communication antenna unit and IC circuit unit are integrated on the FPC surface and integrated. Module.
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。 SD7 used for DSD2 may be any SD memory card of normal size SD, miniSD, or μ-SD, and SIM11 used for DSIM3 may be any of normal size SIM, μ-SIM, etc. But it ’s okay.
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。 In the description of this embodiment, unless otherwise specified, SD7 used for DSD2 is assumed to be μ-SD, and SIM11 used for DSIM3 is assumed to be a normal size SIM.
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。
One or both of DSD2 and DSIM3, which are short-range wireless
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。
As shown in FIG. 1, DSD2 and DSIM3, which are short-range wireless
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。
The short-distance wireless communication antenna section formed in the short-range wireless
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。
In the schematic diagram of the inside of the back side where the back cover of the SMP shown in FIGS. 1A and 1B is opened, the short-range wireless
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。 Since SD7 used as DSD2 has been used as an SD memory card, it can be used as a recording medium whose recording contents can be freely changed.
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。
Further, since the
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。 These functions can be switched according to the purpose of use, and the protocol, address and code can be changed and used properly so that the data does not collide. Alternatively, any function can be called by polling on the external reader / writer side. When three types of DSIM, DSD, and Embedded (embedded software for calling data from a server or cloud) are provided, it is determined that communication with the outside is performed according to this priority by determining the priority.
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。
The tip side of the
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。
In particular, when a short-range wireless communication antenna that does not include a general magnetic body that operates on the metal surface Ma is installed, the magnetic field is canceled out by the metal surface Ma, and therefore short-range wireless communication in the metal surface direction can be performed. Can not. In the conventional short-distance wireless communication antenna, the loop coil antenna having a planar structure is devised to secure the magnetic path of the magnetic field by sandwiching the magnetic material on the metal surface side and to eliminate the influence of the metal surface Ma. However, by sandwiching the magnetic material, the size of the short-range wireless communication antenna increases, and the structure in which the short-range wireless communication antenna is attached to the back cover of the
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。
As shown in FIG. 1C, if the
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。
In addition, since a magnetic field spreading in multiple directions forward from the front end side of the
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。
In the drawing, DSD2 and DSIM3 are drawn side by side on the tip side of the
<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。<Planar loop coil antenna and coiled coil antenna>
The DSD2 and DSIM3 of the short-range wireless
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。
The short-range wireless
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。
In particular, a short-distance wireless communication is performed by forming an
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。
This short-range wireless
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。
Next, the structure of feeding and parasitic coupling of the short-range wireless communication antenna incorporated in the
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M12が得られる。In the structure of the
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。
The planar
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M12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。As an example, when the 14-
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。
A detailed configuration in which the vertical and horizontal magnetic fields (Hh, Hv) are output from the short-range wireless
<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。<Structure and function of near field communication antenna module>
The short-range wireless
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。
The short-range wireless
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。
FIG. 3A shows a
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。
FIG. 3B shows a configuration in which the
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。
The structure in which the
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。
In general, in the short-range wireless communication antenna, the larger the antenna, the better the coupling with the short-range wireless communication antenna of the external device and the longer the communication distance. Therefore, the
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。
However, even though the
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。
Alternatively, if the output and sensitivity of the AFE of the
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。
In the case of the DSIM3 using the standard size SIM11, the surface of the SIM11 can secure a sufficient size necessary for installing the
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。
The configuration of the short-range wireless
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。
FIG. 4A shows a
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。
Further, a planar
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。
It is also possible to configure a resonance circuit by supplying power to the planar
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。
FIG. 4B shows the configuration of the
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。
Further, the planar
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。
In addition, it is also possible to provide a resonant circuit in which the planar
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M12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。Orthogonal magnetic field Hh, and how to make Hv, on how tightly coupled to each other both the antenna coil, the less mutual coupling M 12 loss by overlapping adjacent coils together of the
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。
4 (c) and 4 (d) show windings wound around the planar
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。
In the case of FIG. 4C, the winding
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。
The method of tight coupling by resonance of both antennas is not much different from the case of FIG. 4C and FIG. 4D, but when the horizontal magnetic field Hh is used, the short-range wireless
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。
Further, when the planar
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。
FIG. 4E shows a short-range wireless
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。
FIG. 4F is a diagram showing an outline of a circuit configuration of the short-range wireless
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。
The winding
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。
The
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。
When power is fed to the planar
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。
In the usage environment of the
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。
The
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。
When the short-range wireless
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。
However, it is important that communication is performed in accordance with the short-range wireless communication standard between the
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。
FIG. 5A shows a case where the planar
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。
FIG. 5B shows a case where the
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。 In FIG. 5 (c), a magnetic field is generated in three directions (x-axis direction, y-axis direction, and z-axis direction) by arranging the loop coil antenna on any of the xy-axis plane, the zx-axis plane, and the zy-axis plane. Therefore, it is possible to form a two-dimensional or three-dimensional multi-directional magnetic field that generates a magnetic field in any direction by configuring the winding directions of the two coils to be orthogonal.
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。
For example, even when the short-range wireless communication antenna of the reader device is configured by the planar
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。
FIG. 5D shows a case where the planar
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。
FIG. 5E shows a case where the planar
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。
In FIG. 5 (f), in the planar
<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。<Method of manufacturing a wound coil antenna>
6 (a) and 6 (b) show a manufacturing method for forming a continuous winding
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。
Through holes TH are drilled at equal pitches in the longitudinal direction at intervals of the lateral width (about 14 to 15 mm) of the
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。 When forming the conductive wire on the surface, the conductive ink line may be drawn in a straight line by connecting the through holes TH at the same upper and lower positions shown in FIG.
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。 However, in order to form a continuous coil, the conductive wire on the back surface is connected to the through hole TH at a position shifted by one pitch when connecting the upper and lower through holes TH with the conductive wires as shown in FIG. 6B. The conductive ink must be painted diagonally.
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。 The pitch interval of the through holes TH is determined by the line width and the width of the insulating material, but it is better not to widen the pitch width so that the angle of the conductive wire on the back surface connecting the through holes TH at the position shifted by one pitch is not so large. . Also, when the number of turns and turns increases, it is better to reduce the line width so that the stray capacity (stray capacity) between the upper and lower metal surfaces and the adjacent coil is increased and the inductance is not reduced. .
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。
The diameter of the through hole TH is slightly increased, and the coil is formed so that the coil is continuous as a conductive wire that connects the upper and lower wires by imprinting conductive ink on the diameter or filling it with plating. When the
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。
In actual manufacture, as shown in FIG. 6 (a), the
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。
The pattern on the back surface of the
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。
When the plurality of coiled
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。
6 (c) shows an insulating coating R (insulating coating film or insulating film) on the
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。
At the end of the planar
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。
FIG. 6D is a side view of FIG. 6C and shows a state in which the planar
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。
FIG. 6E shows the DSIM3 as an example, on the substrate FPC attached to the
<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。<Example of component mounting for near field communication antenna module>
As for the configuration of the short-range wireless
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。
A
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。
The connection terminal pins P1 and P2 for the winding
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。
When the circuit pattern of the substrate FPC is formed, it is designed in consideration of the configuration of components such as an IC chip, the configuration of the upper and lower planar
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。
In the components of the
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。
However, since the actual space on the surface of the
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。
FIG. 7B shows the back surface when the DSIM3 is turned upside down. Generally, the
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。
FIG. 7C shows a state before the components of the
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。
FIG. 7D shows a case where the planar
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。
FIG. 7E shows a
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。
A
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。
The method of creating the
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。
The planar
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。
FIG. 8B and FIG. 8D show diagrams when the
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。
FIG. 8C is a diagram showing a
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。
FIG. 8 (e) shows that the size of the short-range wireless communication antenna may not be ensured when the SD7 is made of a small module compressed like μ-SD, and is adapted to the dimensional standard of the small module. An example in which the planar
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。
FIG. 8F is a side view of the
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。
In the
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。
FIG. 8G shows a structure in which the
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。
FIG. 8H is an example of a structure in which a hinge is provided on the
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。
In addition, the structure which divides | segments the
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。
FIG. 9 is another configuration example of the
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。
9A shows the configuration of the short-range wireless
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。
Second substrate No. 2FPC uses the first substrate No. 1 for parasitic resonance with coils. It is not necessary to connect to 1FPC. 1FPC, second substrate No. 1 2FPC may be connected by bonding. The number of turns of the planar
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。
As shown in FIGS. 7, 8, and 9, if the planar
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。
In FIG. 9D, terminals P1 and P2 of the
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。
FIG. 9E shows a structure in which bumps and pads are provided on the terminal pins P1 and P2 of the
<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。<Short-range wireless communication antenna module mounting position and operation>
FIG. 10 shows the mounting position of the short-range wireless communication antenna module 20 (DSD2, DSIM3) of the present invention having the
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。
Due to the coupling between the loop coil antenna of the lower reader / writer R / W and the vertical magnetic field Hv, the signal from the short-range wireless
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。
On the other hand, when the
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。
In the conventional portable terminal, the installation method to be attached to the back cover, particularly the back of the metal surface Ma of the
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。
As shown in FIG. 10, if the short-range wireless
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。
In addition, since the method using the vertical magnetic field Hv can use the
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。
Next, when the horizontal magnetic field Hh is used, since the horizontal magnetic field Hh is output from the
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。
Actually, when it is desired to generate the magnetic field H either above or below the short-range wireless
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。
FIG. 11A shows a case where DSD2 and DSIM3 of two types of short-range wireless
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。
Originally, μ-SD7 and SIM11 are replaceable modules, and can be freely replaced according to the purpose of use of the user. When the countries are different, the DSIM3 and DSD2 of the short-range wireless
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。
FIG. 11B shows an example in which the short-range wireless
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。
Next, FIG. 12 is used to explain in detail the case where the
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。
FIG. 12A shows a normal use method. Although the size of the short-range wireless communication antenna is different, the
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。
FIG. 12B shows a case where the
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。
FIG. 12C shows a case where communication is performed with a predetermined angle θ inclined to the reader / writer R / W. In general, when the
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。
FIG. 12D shows a case where the
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。
FIG. 12 (e) shows a case where the short-range wireless
<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。<Usage example of a portable terminal equipped with a short-range wireless communication antenna module>
FIG. 13 shows an example of use when communication is performed with a smart poster SP mounted on a wall or the like, a tag Tg built in an advertisement display or the like, or a short-range wireless communication antenna of a reader / writer R / W. Communication with the smart poster SP is performed with the horizontal magnetic field Hh of the short-range wireless
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。
FIG. 14 shows a usage example when the
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。
FIG. 14A shows a case where a magnetic field is radiated only downward from the
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。
FIG. 14B shows a case where only the back surface communication using the conventional short-range wireless communication antenna technology is possible, and the liquid crystal surfaces of the
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。
FIG. 14C and FIG. 14D show the case of the PtoP operation in which the
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。
In the short-range wireless
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。
As a solution, as described with reference to FIG. 3B, it is one method to remove the
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。
As shown in FIG. 15A, the
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。
If the
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。
FIG. 15B shows a structure in which the
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。
In any case, the short-range wireless
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。
FIG. 16 illustrates a special case. Usually, the short-range wireless
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。
Therefore, attention must be paid to the structure of the back surface and the front surface of the
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。
FIG. 17 shows an example of communication between the short-range wireless communication antenna and the reader / writer R / W in the case where both the DSD2 and DSIM3 modules of the short-range wireless
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。
FIG. 18 shows a case where the
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。
In order to perform short-range wireless communication, the short-range wireless communication antenna must be strong against the metal surface Ma, and the
<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。<Operation method of portable terminal equipped with short-range wireless communication antenna module>
Examples of the case where the
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。
FIG. 19 shows an embodiment of a short-range wireless communication system operated in the
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。 FIG. 19A shows access to a tag Tg or a sensor built in a smart poster SP or an electronic signboard to read information from a URL on the network, or a combination with a short-range wireless communication antenna built in the smart poster SP. An example of obtaining and giving information is shown below.
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。
FIG. 19B shows a general reader / writer R / W and a PC that are accessed and connected to the Internet via the PC, or directly from the
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。
FIG. 19C shows a case where the reader / writer R / W mode for reading the card data of the
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。
In FIG. 19D, communication between the
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。
FIG. 20 shows a case where the
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。
FIG. 20A shows a case where the
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。
FIG. 20B shows a case where communication is performed on the back surface of the
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。
FIG. 20C shows an example of access control, and shows a case where the
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。
FIG. 20D shows a case where the
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。
FIG. 20E shows an example of communication when the personal computer PC includes a short-range wireless communication reader / writer R / W. For example, in the educational world and business industry, after authenticating with a personal computer PC via a short-range wireless communication with the
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。
FIG. 20 (f) is an example used for medical care or health maintenance, for example, data from a sphygmomanometer BPM or a heart rate monitor incorporated in a wristwatch or the like such as an SMP equipped with the short-range wireless
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。
FIG. 20 (g) shows the data of the patient's thermometer TM taken up by a
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。
FIG. 21 (a) uses the SD7 or SIM11 provided in the
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。
FIG. 21B shows a case where the
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。
FIG. 21 (c) shows a short-range wireless communication function for the case where the
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。
FIG. 21 (d) shows that the
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。 In FIG. 21 (e), communication with a vending machine having a short-range wireless communication function makes it easy to purchase products and transmit data such as new product information.
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。
FIG. 22 shows the effects of the metal surface Ma and the box surface of the built-in
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。 As described above, a short-range wireless communication antenna module having a multi-directional magnetic field, and a manufacturing method and system thereof include all terminals such as SMP, mobile phones, tablets, and other electronic devices such as PCs, cameras, and TVs. It can be used for equipment, and communication in various directions is possible by using the directivity of the short-range wireless communication antenna, and the short-range wireless communication function is remarkably improved by devising the antenna section and IC circuit section. In addition, a short-distance replaceable short-range wireless communication antenna module can be provided.
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At Resonant Coil Antenna CT Contact Terminal FPC Flexible Board Circuit H Magnetic Field Hc Coupling Magnetic Field Hh Horizontal Magnetic Field Hv Vertical Magnetic Field Ma Metal Surface P Connection Pin PC Personal Computer Pla Plastic Part R Insulation Coating R / W Reader / Writer SMP Smartphone SP Smart Poster T
3 DSIM (compatible with short-range wireless communication antenna module)
4 Planar
8
12
18
【0003】
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密着して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が密結合することで結合磁界を形成し、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。
[0010]
(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が密結合することで結合磁界を形成し、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。
[0011]
(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密着して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が密結合することで結合磁界を形成し、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。
[0012]
(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、[0003]
The antenna unit is wound around the magnetic plate so as to be in close contact with and overlap with a magnetic plate, a planar loop coil antenna formed on the magnetic plate, and one side of the coil of the planar loop coil antenna. A magnetic field emitted from the planar loop coil antenna and the wound coil antenna to form a coupled magnetic field by tightly coupling the planar loop coil antenna and the wound coil antenna. Is a two-dimensional or three-dimensionally emitted short-range wireless communication antenna module.
[0010]
(2) A module having a SIM or SD, which is a substrate installed on a surface opposite to the surface on which the contact terminals of the SIM or SD are formed, an IC circuit portion formed on the substrate, and an antenna And the antenna unit is in close contact with the winding printed or planar loop coil antenna formed on the substrate so as to overlap one side of the coil of the winding printed or planar loop coil antenna A coiled coil antenna is formed, and the planar loop coil antenna and the coiled coil antenna are tightly coupled to form a coupling magnetic field, and the magnetic field emitted from the planar loop coil antenna and the coiled coil antenna is A short-range wireless communication antenna module which is emitted two-dimensionally or three-dimensionally.
[0011]
(3) A module having a SIM or SD, a substrate having an IC contact terminal on a surface opposite to the surface on which the SIM or SD contact terminal is formed, and an IC formed on the substrate A planar loop coil antenna formed on the substrate and a magnetic plate so as to be in close contact with one side of the coil of the planar loop coil antenna. The coiled coil antenna is wound around, and the planar loop coil antenna and the coiled coil antenna are tightly coupled to form a coupling magnetic field, which is emitted from the planar loop coil antenna and the coiled coil antenna. A short-range wireless communication antenna module, wherein a magnetic field is emitted two-dimensionally or three-dimensionally.
[0012]
(4) A module having a SIM or SD, wherein the first substrate installed on the surface opposite to the surface on which the SIM or SD contact terminals are formed, and the SIM or SD contact terminals are formed A second substrate installed on the surface, an IC circuit unit formed on the first substrate, and an antenna unit, wherein the antenna unit is formed on the first substrate A planar loop coil antenna;
【0004】
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。
[0013]
(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。
[0014]
(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密着して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が密結合することで結合磁界を形成し、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。
[0015]
(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[0004]
The planar loop coil antenna comprises a wound coil antenna wound around a magnetic plate so as to overlap one side of a coil, and a planar loop coil antenna formed on the second substrate, and the two planes A short-range wireless communication antenna module, wherein a loop coil antenna and a magnetic field emitted from the wound coil antenna are emitted two-dimensionally or three-dimensionally.
[0013]
(5) A module having a SIM or SD, the substrate having a contact terminal for an IC or an antenna terminal on the surface opposite to the surface on which the contact terminal of the SIM or SD is formed; An IC circuit unit formed and an antenna unit, the antenna unit comprising a planar loop coil antenna formed on a magnetic material, and a wound coil antenna wound around the SIM or SD The planar loop antenna formed on the magnetic body is separable from the SIM or SD, and the magnetic field emitted from the planar loop coil antenna and the wound coil antenna is two-dimensionally or three-dimensionally. A short-range wireless communication antenna module which is emitted.
[0014]
(6) A module having a SIM or SD, which is formed on the first substrate on the surface opposite to the surface on which the contact terminals of the SIM or SD are formed, and formed on the first substrate An IC circuit unit, and the antenna unit is wound on a magnetic plate so as to be in close contact with and overlap with a planar loop coil antenna formed on the second substrate and one side of the coil of the planar loop coil antenna. A second substrate comprising a wound coil antenna, wherein the wound coil antenna is placed on the first substrate, and the antenna section is provided on the wound coil antenna. Is mounted, and a coupled magnetic field is formed by tightly coupling the planar loop coil antenna and the wound coil antenna, and is released from the planar loop coil antenna and the wound coil antenna. Short-range wireless communication antenna module, wherein a magnetic field is two-dimensionally or three-dimensionally released.
[0015]
(7) The method of manufacturing a short-range wireless communication antenna module according to any one of (1), (3), (4), and (6), wherein the winding is wound around a sheet-like magnetic plate. A plurality of conductors of the coil antenna are formed by double-sided printing, plating, or etching, and the conductors formed on both sides of the sheet-like magnetic material plate are formed.
Claims (25)
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。A module having a SIM or SD,
A substrate installed on a surface opposite to the surface on which the contact terminals of the SIM or SD are formed;
An IC circuit portion formed on the substrate;
An antenna unit placed on the substrate,
The antenna unit includes a magnetic plate, a planar loop coil antenna formed on the magnetic plate, and a winding coil wound around the magnetic plate so as to overlap one side of the coil of the planar loop coil antenna. Consists of an antenna and
A short-range wireless communication antenna module, wherein a magnetic field emitted from the planar loop coil antenna and the wound coil antenna is emitted two-dimensionally or three-dimensionally.
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。The short-range wireless communication antenna module according to claim 1 or 2, mounted on a terminal device,
A short-range wireless communication antenna module, wherein a magnetic field from the antenna unit is emitted not only from the back surface but also from the front surface of the terminal device.
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。The short-range wireless communication antenna module according to claim 1 or 2, mounted on a terminal device,
The short-range wireless communication antenna module, wherein a magnetic field from the antenna unit is emitted not only from the back surface but also from the front surface of the terminal device, and further from the side surface of the terminal device.
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。A module having a SIM or SD,
A substrate installed on a surface opposite to the surface on which the contact terminals of the SIM or SD are formed;
An IC circuit portion formed on the substrate;
An antenna unit,
The antenna unit is composed of a winding printed or planar loop coil antenna formed on the substrate, and a wound coil antenna that is in close contact with one side of the coil of the winding printed or planar loop coil antenna. And
A short-range wireless communication antenna module, wherein a magnetic field emitted from the planar loop coil antenna and the wound coil antenna is emitted two-dimensionally or three-dimensionally.
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。A module having a SIM or SD,
A substrate on which a contact terminal of the IC is installed on a surface opposite to the surface on which the contact terminal of the SIM or SD is formed;
An IC circuit portion formed on the substrate;
An antenna unit,
The antenna unit is composed of a planar loop coil antenna formed on the substrate, and a wound coil antenna wound around a magnetic plate so as to overlap one side of the coil of the planar loop coil antenna.
A short-range wireless communication antenna module, wherein a magnetic field emitted from the planar loop coil antenna and the wound coil antenna is emitted two-dimensionally or three-dimensionally.
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。A module having a SIM or SD,
A first substrate installed on a surface opposite to a surface on which the SIM or SD contact terminals are formed; a second substrate installed on a surface on which the SIM or SD contact terminals are formed;
An IC circuit portion formed on the first substrate;
An antenna unit,
The antenna section includes a planar loop coil antenna formed on the first substrate, a wound coil antenna wound around a magnetic plate so as to overlap one side of the coil of the planar loop coil antenna, A planar loop coil antenna formed on two substrates,
A short-range wireless communication antenna module, wherein magnetic fields emitted from the two planar loop coil antennas and the wound coil antenna are emitted two-dimensionally or three-dimensionally.
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。A module having a SIM or SD,
A substrate on which a contact terminal with an IC or an antenna terminal is installed on a surface opposite to the surface on which the contact terminal of the SIM or SD is formed;
An IC circuit portion formed on the substrate;
An antenna unit,
The antenna unit is composed of a planar loop coil antenna formed on a magnetic body and a wound coil antenna wound around the SIM or SD.
A planar loop antenna formed on the magnetic body is separable from the SIM or SD;
A short-range wireless communication antenna module, wherein a magnetic field emitted from the planar loop coil antenna and the wound coil antenna is emitted two-dimensionally or three-dimensionally.
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。A module having a SIM or SD,
A first substrate installed on a surface opposite to the surface on which the SIM or SD contact terminals are formed;
An IC circuit part formed on the first substrate,
The antenna section is composed of a planar loop coil antenna formed on the second substrate, and a wound coil antenna wound around a magnetic plate so as to overlap one side of the coil of the planar loop coil antenna.
The wound coil antenna is placed on the first substrate, and a second substrate provided with the antenna unit is placed on the wound coil antenna,
A short-range wireless communication antenna module, wherein a magnetic field emitted from the planar loop coil antenna and the wound coil antenna is emitted two-dimensionally or three-dimensionally.
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。When the short-range wireless communication antenna module in which the antenna unit and the IC circuit unit are integrated is attached to a socket of a mobile terminal,
The said antenna part discharge | releases the said magnetic field of multiple directions, and it couple | bonds with the external terminal which consists of a sensor apparatus which has various loop coils, a tag, and a reader / writer. Short-range wireless communication antenna module.
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。A method for manufacturing a short-range wireless communication antenna module according to any one of claims 1, 10, 11, and 13, comprising:
A through hole for connecting a plurality of conductors of the wound coil antenna to a sheet-like magnetic plate by either double-side printing, plating or etching, and connecting the conductors formed on both sides of the sheet-like magnetic plate. Forming
A method of manufacturing a short-range wireless communication antenna module, comprising manufacturing a plurality of wound coil antennas.
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。The short-range wireless communication antenna module according to any one of claims 1 to 19, and a mobile terminal,
The portable terminal has a mechanism for providing a hinge to a socket for mounting the short-range wireless communication antenna module so that the short-range wireless communication antenna module can be inserted even in an obliquely upward state. A system using an antenna module.
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。The short-range wireless communication antenna module according to any one of claims 1 to 19, and a mobile terminal,
The short-range wireless communication antenna module is mounted on the mobile terminal that is one of a smartphone, a mobile phone, a camera, a PC, a tablet, a TV, a home appliance, an automobile, a communication terminal, a clock, a thermometer, a blood pressure monitor, a heart rate monitor, or a medical device. System using a short-range wireless communication antenna module, characterized in that communication is performed and a network is constructed via a telephone line, WiFi (registered trademark) or BlueTooth (registered trademark).
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。The short-range wireless communication antenna module according to any one of claims 1 to 19, and a mobile terminal,
The short-range wireless communication antenna module is used for attaching the short-range wireless communication antenna module to the mobile terminal that is a smartphone or a mobile phone, and is used for ticket gates, access control, payment information transmission, and device authentication. System.
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。The short-range wireless communication antenna module according to any one of claims 1 to 19, and a mobile terminal,
Attaching the short-range wireless communication antenna module to the portable terminal,
The short-range wireless communication antenna module is characterized in that the antenna portion of the short-range wireless communication antenna module and a resonance antenna attached to the various devices are combined to increase the signal and extend the communication distance. system.
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。The short-range wireless communication antenna module according to any one of claims 1 to 19, and a mobile terminal,
The portable terminal that can be mounted with the short-range wireless communication antenna module, when mounting the short-range wireless communication antenna module on the tip without a metal surface,
The horizontal magnetic field of the antenna unit is emitted in the forward direction of the tip of the mobile terminal, or the horizontal magnetic field of the antenna unit is emitted from the side surface of the tip of the mobile terminal. The short-range wireless communication antenna module is characterized in that the socket of the mobile terminal has a mechanism capable of supporting any direction so that the short-range wireless communication antenna module can be mounted in any direction. system.
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