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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6597921
(24)【登録日】2019年10月11日
(45)【発行日】2019年10月30日
(54)【発明の名称】カード型無線通信デバイス
(51)【国際特許分類】
H01Q 21/28 20060101AFI20191021BHJP
G06K 19/077 20060101ALI20191021BHJP
【ＦＩ】
H01Q21/28
G06K19/077 240
G06K19/077 272
【請求項の数】7
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2018-567317(P2018-567317)
(86)(22)【出願日】2018年7月25日
(86)【国際出願番号】JP2018027906
(87)【国際公開番号】WO2019077830
(87)【国際公開日】20190425
【審査請求日】2018年12月21日
(31)【優先権主張番号】特願2017-203429(P2017-203429)
(32)【優先日】2017年10月20日
(33)【優先権主張国】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000006231
【氏名又は名称】株式会社村田製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100132241
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 博史
(74)【代理人】
【識別番号】100189555
【弁理士】
【氏名又は名称】徳山 英浩
(72)【発明者】
【氏名】越智 達也
(72)【発明者】
【氏名】加藤 登
【審査官】
佐藤 当秀
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許出願公開第２００４／０２３３０４２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２００９−０４３１６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−２８８８７４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０６Ｋ １９／０７７
Ｇ０８Ｂ １３／２４
Ｈ０１Ｑ ２１／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
支持基材と、
前記支持基材上に設けられ、第１周波数帯の信号を送受信するコイルアンテナと、
前記コイルアンテナに接続された第１周波数帯用ＲＦＩＣ素子と、
前記支持基材上において前記コイルアンテナの外側に設けられ、前記第１周波数帯よりも高い第２周波数帯の信号を送受信するダイポールアンテナと、
前記ダイポールアンテナに接続された第２周波数帯用ＲＦＩＣ素子と、
を備えるカード型無線通信デバイスであって、
前記ダイポールアンテナは、
前記第２周波数帯用ＲＦＩＣ素子に接続された第１接続端部と、前記第１接続端部から前記コイルアンテナの外縁に沿って延在するように配置された第１線状部と、平面視において前記第１線状部を介して前記コイルアンテナの外縁に対向する位置に配置された第１開放端部と、前記第１線状部における前記第１接続端部とは反対側の端部と前記第１開放端部とを接続する第１連結部と、を有する第１ダイポールエレメントと、
前記第２周波数帯用ＲＦＩＣ素子に接続された第２接続端部と、前記第１線状部と前記コイルアンテナの外縁との最短距離よりも前記コイルアンテナの外縁から離れた位置に配置された第２開放端部とを有する第２ダイポールエレメントと、
を備え、
前記第１開放端部と前記第１線状部との最短距離は、前記第１線状部と前記コイルアンテナの外縁との最短距離よりも大きい、カード型無線通信デバイス。
前記支持基材上に設けられ、第１周波数帯の信号を送受信するコイルアンテナと、
前記コイルアンテナに接続された第１周波数帯用ＲＦＩＣ素子と、
前記支持基材上において前記コイルアンテナの外側に設けられ、前記第１周波数帯よりも高い第２周波数帯の信号を送受信するダイポールアンテナと、
前記ダイポールアンテナに接続された第２周波数帯用ＲＦＩＣ素子と、
を備えるカード型無線通信デバイスであって、
前記ダイポールアンテナは、
前記第２周波数帯用ＲＦＩＣ素子に接続された第１接続端部と、前記第１接続端部から前記コイルアンテナの外縁に沿って延在するように配置された第１線状部と、平面視において前記第１線状部を介して前記コイルアンテナの外縁に対向する位置に配置された第１開放端部と、前記第１線状部における前記第１接続端部とは反対側の端部と前記第１開放端部とを接続する第１連結部と、を有する第１ダイポールエレメントと、
前記第２周波数帯用ＲＦＩＣ素子に接続された第２接続端部と、前記第１線状部と前記コイルアンテナの外縁との最短距離よりも前記コイルアンテナの外縁から離れた位置に配置された第２開放端部とを有する第２ダイポールエレメントと、
を備え、
前記第１開放端部と前記第１線状部との最短距離は、前記第１線状部と前記コイルアンテナの外縁との最短距離よりも大きい、カード型無線通信デバイス。
【請求項2】
前記第１ダイポールエレメントは、前記第１開放端部からＸ方向に延在する第１開放端側部分を有し、前記第２ダイポールエレメントは、前記第２開放端部から前記Ｘ方向に対して直交するＹ方向に延在する第２開放端側部分を有する、請求項１に記載のカード型無線通信デバイス。
【請求項3】
前記コイルアンテナ及び前記ダイポールアンテナが外部に露出しないように覆うとともに、上下方向の向きを有する情報が表示された表示面を有する外装部材を更に備え、
前記第２周波数帯用ＲＦＩＣ素子は、前記表示面の上側の領域に対応する位置に配置され、
前記コイルアンテナは、前記表示面の上側の領域よりも下側の領域に対応する位置に配置されている、請求項１又は２に記載のカード型無線通信デバイス。
前記第２周波数帯用ＲＦＩＣ素子は、前記表示面の上側の領域に対応する位置に配置され、
前記コイルアンテナは、前記表示面の上側の領域よりも下側の領域に対応する位置に配置されている、請求項１又は２に記載のカード型無線通信デバイス。
【請求項4】
前記第１ダイポールエレメントは、前記第１開放端部から前記第１ダイポールエレメントの全長の１／１０以上の部分が平面視において前記第１線状部を介して前記コイルアンテナの外縁に対向する位置に配置されている、請求項１〜３のいずれか１つに記載のカード型無線通信デバイス。
【請求項5】
前記第１ダイポールエレメントは、前記第１開放端部から前記第１ダイポールエレメントの全長の１／４以上の部分が平面視において前記第１線状部を介して前記コイルアンテナの外縁に対向する位置に配置されている、請求項１〜３のいずれか１つに記載のカード型無線通信デバイス。
【請求項6】
前記第２ダイポールエレメントは、前記第２接続端部から前記コイルアンテナの外縁に沿って延在するように配置された第２線状部を有し、
前記第２開放端部は、平面視において前記第２線状部を介して前記コイルアンテナの外縁に対向する位置に配置されている、請求項１〜５のいずれか１つに記載のカード型無線通信デバイス。
前記第２開放端部は、平面視において前記第２線状部を介して前記コイルアンテナの外縁に対向する位置に配置されている、請求項１〜５のいずれか１つに記載のカード型無線通信デバイス。
【請求項7】
前記第１周波数帯はＨＦ帯であり、前記第２周波数帯はＵＨＦ帯である、請求項１〜６のいずれか１つに記載のカード型無線通信デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、異なる周波数帯の信号を送受信可能なカード型無線通信デバイスに関する。【背景技術】
【0002】
従来、この種のカード型無線通信デバイスとして、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１には、ＨＦ帯の信号を用いるＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムとＵＨＦ帯の信号を用いるＲＦＩＤシステムの両方に対応するカード型無線通信デバイスが記載されている。【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５−８７９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の無線通信デバイスにおいては、ＨＦ帯の信号を送受信するコイルアンテナとＵＨＦ帯の信号を送受信するダイポールアンテナとを近接して配置した場合、相互干渉により、特にダイポールアンテナの通信性能が低下するという課題がある。【0005】
これに対して、特許文献１には、コイルアンテナとダイポールアンテナとの相対的なサイズを規定することで、ダイポールアンテナの通信性能の低下を抑えた構成が記載されている。【0006】
しかしながら、特許文献１の構成では、コイルアンテナのサイズの制約が厳しくなる。このため、例えば、無線通信デバイスのサイズをＩＣカードにおいて定められた国際規格に準拠するサイズとする場合、特許文献１の構成では、通常のリーダ装置で読み取り可能なレベルまでコイルアンテナのサイズを大きく確保することは困難である。【0007】
本発明の目的は、前記課題を解決することにあって、限られたカードサイズにおいて、コイルアンテナのサイズをより大きく確保しつつ、ダイポールアンテナの通信性能の低下を抑えることができるカード型無線通信デバイスを提供することにある。【課題を解決するための手段】
【0008】
前記目的を達成するために、本発明の一態様に係るカード型無線通信デバイスは、支持基材と、
前記支持基材上に設けられ、第１周波数帯の信号を送受信するコイルアンテナと、
前記コイルアンテナに接続された第１周波数帯用ＲＦＩＣ素子と、
前記支持基材上において前記コイルアンテナの外側に設けられ、前記第１周波数帯よりも高い第２周波数帯の信号を送受信するダイポールアンテナと、
前記ダイポールアンテナに接続された第２周波数帯用ＲＦＩＣ素子と、
を備えるカード型無線通信デバイスであって、
前記ダイポールアンテナは、
前記第２周波数帯用ＲＦＩＣ素子に接続された第１接続端部と、前記第１接続端部から前記コイルアンテナの外縁に沿って延在するように配置された第１線状部と、平面視において前記第１線状部を介して前記コイルアンテナの外縁に対向する位置に配置された第１開放端部とを有する第１ダイポールエレメントと、
前記第２周波数帯用ＲＦＩＣ素子に接続された第２接続端部と、前記第１線状部と前記コイルアンテナの外縁との最短距離よりも前記コイルアンテナの外縁から離れた位置に配置された第２開放端部とを有する第２ダイポールエレメントと、
を備える。
【発明の効果】
【0009】
本発明に係るカード型無線通信デバイスによれば、限られたカードサイズにおいて、コイルアンテナのサイズをより大きく確保しつつ、ダイポールアンテナの通信性能の低下を抑えることができる。【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明に係る実施の形態の無線通信デバイスとしてのＩＣカードの構成を示す平面図である。
【図12】第１比較例に係るＩＣカードの構成を示す平面図である。
【図13】第２比較例に係るＩＣカードの構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
（本発明の基礎となった知見）本発明者らは、限られたカードサイズにおいて、コイルアンテナのサイズをより大きく確保しつつ、ダイポールアンテナの通信性能の低下を抑えるために鋭意検討した結果、以下の知見を得た。
【0012】
ダイポールアンテナにおいては、ダイポールエレメントの開放端部側の部分が主として信号の送受信に寄与する一方、ＲＦＩＣ素子に接続されるダイポールエレメントの接続端部側の部分はほとんど信号の送受信に寄与しない。このため、ダイポールエレメントの接続端部側の部分（線状部）をコイルアンテナの外縁に近接して配置しても、ダイポールアンテナの通信性能への影響は少ない。また、平面視においてダイポールエレメントの開放端部とコイルアンテナの外縁との間に、ダイポールエレメントの接続端部側の部分を介在させることで、コイルアンテナによる干渉を一層抑えることができる。これらの新規な知見に基づき、本発明者らは以下の発明に至った。【0013】
本発明の一態様に係るカード型無線通信デバイスは、支持基材と、
前記支持基材上に設けられ、第１周波数帯の信号を送受信するコイルアンテナと、
前記コイルアンテナに接続された第１周波数帯用ＲＦＩＣ素子と、
前記支持基材上において前記コイルアンテナの外側に設けられ、前記第１周波数帯よりも高い第２周波数帯の信号を送受信するダイポールアンテナと、
前記ダイポールアンテナに接続された第２周波数帯用ＲＦＩＣ素子と、
を備えるカード型無線通信デバイスであって、
前記ダイポールアンテナは、
前記第２周波数帯用ＲＦＩＣ素子に接続された第１接続端部と、前記第１接続端部から前記コイルアンテナの外縁に沿って延在するように配置された第１線状部と、平面視において前記第１線状部を介して前記コイルアンテナの外縁に対向する位置に配置された第１開放端部とを有する第１ダイポールエレメントと、
前記第２周波数帯用ＲＦＩＣ素子に接続された第２接続端部と、前記第１線状部と前記コイルアンテナの外縁との最短距離よりも前記コイルアンテナの外縁から離れた位置に配置された第２開放端部とを有する第２ダイポールエレメントと、
を備えるように構成されている。
【0014】
この構成によれば、平面視において第１線状部を介してコイルアンテナの外縁と対向する位置に第１開放端部を配置しているので、第１ダイポールエレメントに対するコイルアンテナによる干渉を抑えることができる。これにより、第１ダイポールエレメントの全体をコイルアンテナの外縁により近接して配置することができる。また、第１線状部とコイルアンテナの外縁との最短距離よりもコイルアンテナの外縁から離れた位置に第２開放端部を配置しているので、第２ダイポールエレメントに対するコイルアンテナによる干渉も抑えることができる。その結果、限られたカードサイズにおいて、コイルアンテナのサイズをより大きく確保しつつ、ダイポールアンテナの通信性能の低下を抑えることができる。【0015】
なお、前記第１開放端部と前記第１線状部との最短距離は、前記第１線状部と前記コイルアンテナの外縁との最短距離よりも大きくしてもよい。この構成によれば、第１ダイポールエレメントに対するコイルアンテナによる干渉を一層抑えることができる。【0016】
また、前記第１ダイポールエレメントは、前記第１開放端部からＸ方向に延在する第１開放端側部分を有し、前記第２ダイポールエレメントは、前記第２開放端部から前記Ｘ方向に対して直交するＹ方向に延在する第２開放端側部分を有してもよい。この構成によれば、ダイポールアンテナによる信号の送受信範囲を広げることができる。【0017】
また、前記コイルアンテナ及び前記ダイポールアンテナが外部に露出しないように覆うとともに、上下方向の向きを有する情報が表示された表示面を有する外装部材を更に備え、前記第２周波数帯用ＲＦＩＣ素子は、前記表示面の上側の領域に対応する位置に配置され、前記コイルアンテナは、前記表示面の上側の領域よりも下側の領域に対応する位置に配置されてもよい。この構成によれば、天井などの使用者の上方に通常配置されるリーダ装置とダイポールアンテナとの間で、第２周波数帯の信号をコイルアンテナによる干渉を抑えてより確実に送受信させることができる。【0018】
また、前記第１ダイポールエレメントは、前記第１開放端部から前記第１ダイポールエレメントの全長の１／１０以上の部分が平面視において前記第１線状部を介して前記コイルアンテナの外縁に対向する位置に配置されてもよい。この構成によれば、主として信号の送受信に寄与する開放端部側のより広い部分を、第１線状部を介してコイルアンテナの外縁と対向する位置に配置しているので、コイルアンテナによる干渉を一層抑えることができる。【0019】
また、前記第１ダイポールエレメントは、前記第１開放端部から前記第１ダイポールエレメントの全長の１／４以上の部分が平面視において前記第１線状部を介して前記コイルアンテナの外縁に対向する位置に配置されてもよい。この構成によれば、主として信号の送受信に寄与する開放端部側のより広い部分を、第１線状部を介してコイルアンテナの外縁と対向する位置に配置しているので、コイルアンテナによる干渉を一層抑えることができる。【0020】
また、前記第２ダイポールエレメントは、前記第２接続端部から前記コイルアンテナの外縁に沿って延在するように配置された第２線状部を有し、前記第２開放端部は、平面視において前記第２線状部を介して前記コイルアンテナの外縁に対向する位置に配置されてもよい。この構成によれば、第２ダイポールエレメントに対するコイルアンテナによる干渉を一層抑えることができ、第２ダイポールエレメントの全体をコイルアンテナの外縁により近接して配置することができる。【0021】
また、前記第１周波数帯はＨＦ帯であり、前記第２周波数帯はＵＨＦ帯であってもよい。【0022】
以下、本発明に係るカード型無線通信デバイスの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。【0024】
本実施の形態に係るＩＣカード１は、第１周波数帯の一例であるＨＦ帯の信号と第１周波数帯よりも高い第２周波数帯の一例であるＵＨＦ帯の信号とを送受信可能な非接触型のＩＣカードである。すなわち、ＩＣカード１は、ＨＦ帯の信号を用いるＲＦＩＤシステムとＵＨＦ帯の信号を用いるＲＦＩＤシステムの両方に対応する非接触型のＩＣカードである。【0025】
ＩＣカード１は、支持基材２と、支持基材２上に設けられたコイルアンテナ３及びダイポールアンテナ４とを備えている。【0026】
本実施の形態において、支持基材２は、クレジットカードやキャッシュカードなどのＩＣカードにおいて定められた国際規格（ＩＳＯ／ＩＥＣ ７８１０）に準拠するサイズの矩形状の基材である。例えば、支持基材２の縦寸法は５３．９８ｍｍであり、横寸法は８５．６０ｍｍであり、厚さは０．７６ｍｍである。支持基材２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの可撓性を有するフィルム状の部材で構成されている。【0027】
コイルアンテナ３は、ＨＦ帯（例えば、１３．５６ＭＨｚ）の信号を送受信するアンテナである。本実施の形態において、コイルアンテナ３は、図１に示すように、導体線を複数ターン、矩形螺旋状に巻いた平面コイルである。コイルアンテナ３は、例えば、銅箔、アルミ箔、銀ペーストによりパターニングされている。【0028】
コイルアンテナ３には、第１周波数帯用ＲＦＩＣ素子の一例であるＨＦ帯ＲＦＩＣ素子５が接続されている。より具体的には、ＨＦ帯ＲＦＩＣ素子５の第１入出力端子５ａがコイルアンテナ３の一端部３ａに接続されるとともに、ＨＦ帯ＲＦＩＣ素子５の第２入出力端子５ｂがブリッジ導体３１を介してコイルアンテナ３の他端部３ｂに接続されている。なお、本明細書において「接続されている」とは、直接的に接続されている場合だけでなく、静電容量や電磁界結合などにより間接的（電気的）に接続されている場合を含む。【0029】
また、コイルアンテナ３には、キャパシタ素子３２が並列に接続されている。コイルアンテナ３とキャパシタ素子３２とによりアンテナ共振回路が構成されている。このアンテナ共振回路と外部機器のコイルアンテナ（図示せず）とが磁界結合することにより、損失の少ない電力を受け取ることができる。キャパシタ素子３２のキャパシタンスは、当該アンテナ共振回路の共振周波数がＨＦ帯の周波数になるように決定されている。なお、キャパシタ素子３２は、チップ状部品に限定されるものではなく、例えば、支持基材２の両主面に形成された導体線間の寄生容量により構成されてもよい。【0030】
ダイポールアンテナ４は、ＵＨＦ帯（例えば、９２０ＭＨｚ）の信号を送受信するアンテナである。ダイポールアンテナ４は、図１に示すように、支持基材２上においてコイルアンテナ３の外側に設けられている。ダイポールアンテナ４には、第２周波数帯用ＲＦＩＣ素子の一例であるＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子６が接続されている。ＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子６は、コイルアンテナ３の外縁、すなわち、最外周ターンに近接して配置されている。ＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子６の構成例については、後で詳しく説明する。【0031】
ダイポールアンテナ４は、第１ダイポールエレメント４１と、第２ダイポールエレメント４２とを備えている。本実施の形態において、第１ダイポールエレメント４１は、略Ｕ字状の一本の導体線で構成されている。また、第２ダイポールエレメント４２は、略Ｌ字状の一本の導体線で構成されている。各導体線の幅は、例えば１００μｍ以下である。第１ダイポールエレメント４１と第２ダイポールエレメント４２とは、例えば、銅箔、アルミ箔、銀ペーストによりパターニングされている。【0032】
第１ダイポールエレメント４１は、第１接続端部４１１と、第１線状部４１２と、第１開放端部４１３とを備えている。【0033】
第１接続端部４１１は、ＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子６の第１入出力端子６ａに接続される部分である。【0034】
第１線状部４１２は、第１接続端部４１１からコイルアンテナ３の外縁に沿って延在するように配置された部分である。本実施の形態において、第１線状部４１２は、コイルアンテナ３の上方の外縁に対して平行であるＸ方向に延在するように設けられている。第１線状部４１２における第１接続端部４１１とは反対側の端部４１２ａは、第１連結部４１４を介して第１開放端部４１３に接続されている。【0035】
第１開放端部４１３は、平面視において第１線状部４１２を介してコイルアンテナ３の外縁に対向する位置に配置されている。すなわち、第１開放端部４１３は、コイルアンテナ３の外縁との間に第１線状部４１２が位置し、第１開放端部４１３からコイルアンテナ３の外縁が直接見えないように構成されている。本実施の形態において、第１開放端部４１３と第１線状部４１２との最短距離Ｄ１は、第１線状部４１２とコイルアンテナ３の外縁との最短距離Ｄ２よりも大きく設定されている。【0036】
第１連結部４１４は、第１線状部４１２の端部４１２ａから１８０度向きを変えてＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子６側に配置された第１開放端部４１３まで延在するように設けられている。本実施の形態において、第１連結部４１４は、Ｘ方向に対して交差する方向に指向性を有するように、第１開放端部４１３からＸ方向（略Ｘ方向を含む）に延在する第１開放端側部分４１４ａを有している。【0037】
第２ダイポールエレメント４２は、第２接続端部４２１と、第２開放端部４２２とを備えている。【0038】
第２接続端部４２１は、ＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子６の第２入出力端子６ｂに接続される部分である。第２接続端部４２１は、第２連結部４２３を介して第２開放端部４２２に接続されている。【0039】
第２開放端部４２２は、第１線状部４１２とコイルアンテナ３の外縁との最短距離Ｄ２よりもコイルアンテナ３の外縁から離れた位置に配置されている。すなわち、第２開放端部４２２とコイルアンテナ３の外縁との最短距離Ｄ３は、第１線状部４１２とコイルアンテナ３の外縁との最短距離Ｄ２よりも大きく設定されている。本実施の形態において、第２開放端部４２２は、コイルアンテナ３の側方の外縁と支持基材２の側方の外縁との間に配置されている。【0040】
第２連結部４２３は、第２接続端部４２１から支持基材２の上方の外縁及び側方の外縁に沿って第２開放端部４２２まで延在するように設けられている。本実施の形態において、第２連結部４２３は、Ｙ方向に対して交差する方向に指向性を有するように、第２開放端部４２２からＹ方向（略Ｙ方向を含む）に延在する第２開放端側部分４２３ａを有している。【0042】
図２に示すように、ＩＣカード１は、支持基材２の両主面上に外装部材７を備えている。この外装部材７により、コイルアンテナ３及びダイポールアンテナ４が外部に露出しないように覆われている。外装部材７は、例えば、ポリエチレンテフレタレート、ポリイミドなどの樹脂材料により構成されている。【0043】
外装部材７は、上下方向の向きを有する情報が表示された表示面７Ａを有している。「上下方向の向きを有する情報」とは、文字、数字、図形（例えば、矢印、マーク）、写真（例えば、人物写真）などの情報である。【0044】
本実施の形態において、ＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子６は、表示面７Ａの上側の領域に対応する位置に配置されている。すなわち、ＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子６に接続されるダイポールアンテナ４の少なくとも一部も、表示面７Ａの上側の領域７Ｂに対応する位置に配置されている。コイルアンテナ３は、表示面７Ａの上側の領域７Ｂよりも下側の領域７Ｃに対応する位置に配置されている。【0045】
ＩＣカード１は、表示面７Ａを前面にするとともに、表示面７Ａの上側の領域７Ｂを上にしてカードホルダ１０に収納される。【0046】
次に、ＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子６の構成の一例について説明する。【0048】
図３に示すように、ＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子６は、三層からなる多層基板で構成されている。具体的には、ＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子６は、ポリイミドや液晶ポリマなどの樹脂材料から作製されて可撓性を備える絶縁シート６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃを積層して構成されている。なお、多層基板における基材層の積層数は、必要なインダクタンス値等に応じて適宜調整することができる。【0049】
また、ＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子６は、ＲＦＩＣチップ６２と、複数のインダクタンス素子６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄと、外部接続端子となる第１入出力端子６ａ及び第２入出力端子６ｂとを有している。本実施の形態において、インダクタンス素子６３Ａ〜６３Ｄ、第１入出力端子６ａ、及び第２入出力端子６ｂは、絶縁シート６１Ａ〜６１Ｃ上に形成され、銅などの導電性材料で構成されている。【0050】
ＲＦＩＣチップ６２は、絶縁シート６１Ｃ上の長手方向の中央部に実装されている。ＲＦＩＣチップ６２は、シリコン等の半導体を素材とする半導体基板に各種の素子を内蔵した構造を有している。また、ＲＦＩＣチップ６２は、第１入出力端子６２ａと第２入出力端子６２ｂとを備えている。【0051】
インダクタンス素子６３Ａは、絶縁シート６１Ｃの長手方向の一方側で、絶縁シート６１Ｃ上に渦巻きコイル状に設けられた導体パターンから構成されている。インダクタンス素子６３Ａの一端部（コイル外側の端部）には、ＲＦＩＣチップ６２の第１入出力端子６２ａに接続されるランド６３Ａａが設けられている。また、インダクタンス素子６３Ａの他端部（コイル中心側の端部）には、ランド６３Ａｂが設けられている。【0052】
インダクタンス素子６３Ｂは、絶縁シート６１Ｃの長手方向の他方側で、絶縁シート６１Ｃ上に渦巻きコイル状に設けられた導体パターンから構成されている。インダクタンス素子６３Ｂの一端部（コイル外側の端部）には、ＲＦＩＣチップ６２の第２入出力端子６２ｂに接続されるランド６３Ｂａが設けられている。また、インダクタンス素子６３Ｂの他端部（コイル中心側の端部）には、ランド６３Ｂｂが設けられている。【0053】
インダクタンス素子６３Ｃは、絶縁シート６１Ｂの長手方向の一方側で、絶縁シート６１Ｂ上に渦巻きコイル状に設けられた導体パターンから構成されている。また、インダクタンス素子６３Ｃは、積層方向にインダクタンス素子６３Ａに対して対向している。インダクタンス素子６３Ｃの一端部（コイル中心側の端）には、ランド６３Ｃａが設けられている。このランド６３Ｃａは、絶縁シート６１Ｂを貫通するスルーホール導体などの層間接続導体６４Ａを介して、絶縁シート６１Ｃ上のインダクタンス素子６３Ａのランド６３Ａｂに接続されている。【0054】
インダクタンス素子６３Ｄは、絶縁シート６１Ｂの長手方向の他方側で、絶縁シート６１Ｂ上に渦巻きコイル状に設けられた導体パターンから構成されている。また、インダクタンス素子６３Ｄは、積層方向にインダクタンス素子６３Ｂに対して対向している。インダクタンス素子６３Ｄの一端部（コイル中心側の端部）には、ランド６３Ｄａが設けられている。このランド６３Ｄａは、絶縁シート６１Ｂを貫通するスルーホール導体などの層間接続導体６４Ｂを介して、絶縁シート６１Ｃ上のインダクタンス素子６３Ｂのランド６３Ｂｂに接続されている。【0055】
なお、絶縁シート６１Ｂ上のインダクタンス素子６３Ｃ，６３Ｄは、１つの導体パターンとして一体化されている。すなわち、それぞれの他端部（コイル外側の端部）同士が接続されている。また、絶縁シート６１Ｂには、絶縁シート６１Ｃ上に実装されたＲＦＩＣチップ６２が収容される貫通穴６１Ｂａが形成されている。【0056】
第１入出力端子６ａ及び第２入出力端子６ｂは、絶縁シート６１Ａ上に設けられた導体パターンから構成されている。また、第１入出力端子６ａ及び第２入出力端子６ｂは、絶縁シート６１Ａの長手方向に対向している。【0057】
第１入出力端子６ａは、絶縁シート６１Ａを貫通するスルーホール導体などの層間接続導体６４Ｃを介して、絶縁シート６１Ｂ上のインダクタンス素子６３Ｃのランド６３Ｃａに接続されている。第１入出力端子６ａは、図１に示す第１ダイポールエレメント４１の第１接続端部４１１に接続される。【0058】
第２入出力端子６ｂは、絶縁シート６１Ａを貫通するスルーホール導体などの層間接続導体６４Ｄを介して、絶縁シート６１Ｂ上のインダクタンス素子６３Ｄのランド６３Ｄａに接続されている。第２入出力端子６ｂは、図１に示す第２ダイポールエレメント４２の第２接続端部４２１に接続される。【0059】
なお、ＲＦＩＣチップ６２は、インダクタンス素子６３Ａ，６３Ｂの間と、インダクタンス素子６３Ｃ，６３Ｄの間に存在する。このＲＦＩＣチップ６２がシールドとして機能することにより、絶縁シート６１Ｃ上に設けられた渦巻コイル状のインダクタンス素子６３Ａ，６３Ｂの間での磁界結合及び容量結合が抑制される。同様に、絶縁シート６１Ｂ上に設けられた渦巻コイル状のインダクタンス素子６３Ｃ，６３Ｄの間での磁界結合及び容量結合が抑制される。その結果、通信信号の通過帯域が狭くなることが抑制される。【0060】
次に、ＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子６の等価回路について説明する。【0061】
図４は、ＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子６の等価回路図である。図４において、インダクタＬ１は、インダクタンス素子６３Ａに対応している。インダクタＬ２は、インダクタンス素子６３Ｂに対応している。インダクタＬ３は、インダクタンス素子６３Ｃに対応している。インダクタＬ４は、インダクタンス素子６３Ｄに対応している。インダクタンス素子６３Ａ〜６３Ｄ及び層間接続導体６４Ａ〜６４Ｄによって構成される給電回路によるインピーダンス整合の特性は、インダクタＬ１〜Ｌ４の値によって規定される。【0062】
インダクタＬ１の一端部は、ＲＦＩＣチップ６２の第１入出力端子６２ａに接続されている。インダクタＬ２の一端部は、ＲＦＩＣチップ６２の第２入出力端子６２ｂに接続されている。インダクタＬ１の他端部は、インダクタＬ３の一端部に接続されている。インダクタＬ２の他端部は、インダクタＬ４の一端部に接続されている。インダクタＬ３の他端部は、インダクタＬ４の他端部に接続されている。第１入出力端子６ａは、インダクタＬ１，Ｌ３の接続点に接続されている。第２入出力端子６ｂは、インダクタＬ２，Ｌ４の接続点に接続されている。【0063】
図４に示す等価回路から分かるように、インダクタンス素子６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄは、磁界が同相となるように巻回され且つ互いに直列接続されている。【0064】
また、図３に示すＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子６の構成から分かるように、インダクタンス素子６３Ａ，６３Ｃは、ほぼ同一のループ形状で且つ同一の第１巻回軸を有している。同様に、インダクタンス素子６３Ｂ，６３Ｄは、ほぼ同一のループ形状で且つ同一の第２巻回軸を有している。第１巻回軸及び第２巻回軸は、ＲＦＩＣチップ６２を挟む位置に配置されている。すなわち、インダクタンス素子６３Ａ，６３Ｃは、磁気的且つ容量的に結合している。同様に、インダクタンス素子６３Ｂ，６３Ｄは、磁気的且つ容量的に結合している。【0065】
本実施の形態に係るＩＣカード１によれば、平面視において第１線状部４１２を介してコイルアンテナ３の外縁と対向する位置に第１開放端部４１３が配置されている。この構成によれば、第１ダイポールエレメント４１に対するコイルアンテナ３による干渉を抑えることができる。これにより、第１ダイポールエレメント４１の全体をコイルアンテナ３の外縁により近接して配置することができる。また、第１ダイポールエレメント４１のエレメント長を確保することができ、周波数調整を容易にすることができる。【0066】
また、本実施の形態に係るＩＣカード１によれば、第１線状部４１２とコイルアンテナ３の外縁との最短距離Ｄ２よりもコイルアンテナ３の外縁から離れた位置に第２ダイポールエレメント４２の第２開放端部４２２が配置されている。この構成によれば、第２ダイポールエレメント４２に対するコイルアンテナ３による干渉も抑えることができる。その結果、限られたカードサイズにおいて、コイルアンテナ３のサイズをより大きく確保しつつ、ダイポールアンテナ４の通信性能の低下を抑えることができる。【0067】
また、本実施の形態に係るＩＣカード１によれば、第１開放端部４１３と第１線状部４１２との最短距離Ｄ１が、第１線状部４１２とコイルアンテナ３の外縁との最短距離Ｄ２よりも大きく設定されている。この構成によれば、第１開放端部４１３がコイルアンテナ３の外縁からより離れるので、第１ダイポールエレメント４１に対するコイルアンテナ３による干渉を一層抑えることができる。【0068】
また、本実施の形態に係るＩＣカード１によれば、第１ダイポールエレメント４１は、第１開放端部４１３からＸ方向に延在する第１開放端側部分４１４ａを有している、また、第２ダイポールエレメント４２は、第２開放端部４２２からＹ方向に延在する第２開放端側部分４２３ａを有している。この構成によれば、ダイポールアンテナ４による信号の送受信範囲を広げることができる。【0069】
また、本実施の形態に係るＩＣカード１によれば、コイルアンテナ３及びダイポールアンテナ４が外部に露出しないように覆うとともに、上下方向の向きを有する情報が表示された表示面７Ａを有する外装部材７を備えている。また、ＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子６は、表示面７Ａの上側の領域７Ｂに対応する位置に配置され、コイルアンテナ３は、表示面７Ａの上側の領域７Ｂよりも下側の領域７Ｃに対応する位置に配置されている。この構成によれば、天井などの使用者の上方に通常配置されるＵＨＦ帯リーダ装置とダイポールアンテナ４との間で、ＵＨＦ帯の信号をコイルアンテナ３による干渉を抑えてより確実に送受信させることができる。【0070】
なお、第１ダイポールエレメント４１は、第１開放端部４１３から第１ダイポールエレメント４１の全長の１／１０以上の部分が平面視において第１線状部４１２を介してコイルアンテナ３の外縁に対向する位置に配置されることが好ましい。すなわち、第１開放端側部分４１４ａの長さが、第１ダイポールエレメント４１の全長の１／１０以上であることが好ましい。この構成によれば、主として信号の送受信に寄与する第１開放端側部分４１４ａを、第１線状部４１２を介してコイルアンテナ３の外縁と対向する位置に配置しているので、コイルアンテナ３による干渉を一層抑えることができる。【0071】
また、第１ダイポールエレメント４１は、第１開放端部４１３から第１ダイポールエレメント４１の全長の１／４以上の部分が平面視において第１線状部４１２を介してコイルアンテナ３の外縁に対向する位置に配置されることが更に好ましい。すなわち、第１開放端側部分４１４ａの長さが、第１ダイポールエレメント４１の全長の１／４以上であることが好ましい。この構成によれば、主として信号の送受信に寄与する第１開放端側部分４１４ａを、第１線状部４１２を介してコイルアンテナ３の外縁と対向する位置に配置しているので、コイルアンテナ３による干渉を一層抑えることができる。【0072】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、前記では、第２開放端部４２２とコイルアンテナ３の外縁との最短距離Ｄ３を大きくするだけで、第２ダイポールエレメント４２に対するコイルアンテナ３による干渉を抑えるようにしたが、本発明はこれに限定されない。【0073】
例えば、図５に示す第１変形例に係るＩＣカード１Ａのように、第２ダイポールエレメント４２が、第２接続端部４２１からコイルアンテナ３の外縁に沿って延在するように配置された第２線状部４２４を有してもよい。また、第２開放端部４２２が、平面視において第２線状部４２４を介してコイルアンテナ３の外縁に対向する位置に配置され、第２開放端側部分４２３ａがＸ方向に延在するように配置されてもよい。すなわち、第１ダイポールエレメント４１と第２ダイポールエレメント４２とを同様（左右対称）の構成としてもよい。この構成によれば、第２ダイポールエレメント４２に対するコイルアンテナ３による干渉を一層抑えることができ、第２ダイポールエレメント４２の全体をコイルアンテナ３の外縁により近接して配置することができる。その結果、限られたカードサイズにおいて、コイルアンテナ３のサイズをより大きく確保しつつ、ダイポールアンテナ４の通信性能の低下を抑えることができる。【0074】
また、例えば、図６に示す第２変形例に係るＩＣカード１Ｂのように、第２線状部４２４が、第２接続端部４２１からコイルアンテナ３の外縁に沿ってＸ方向及びＹ方向に延在するようＬ字状に形成されてもよい。また、第２開放端側部分４２３ａがＹ方向に延在するように配置されてもよい。この構成によれば、図５に示すＩＣカード１Ａの構成に比べて、ダイポールアンテナ４による信号の送受信範囲を広げることができる。【0075】
また、例えば、図７に示す第３変形例に係るＩＣカード１Ｃのように、第１線状部４１２は、第１接続端部４１１からコイルアンテナ３の外縁に沿ってＸ方向及びＹ方向に延在するようＬ字状に形成されてもよい。また、第１開放端側部分４１４ａがＹ方向に延在するように配置されてもよい。この構成によっても、図５に示すＩＣカード１Ａの構成に比べて、ダイポールアンテナ４による信号の送受信範囲を広げることができる。【0076】
また、前記では、第２周波数帯ＲＦＩＣ素子として、図３に示す構成を有するＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子６を用いるものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図８に示す第４変形例に係るＩＣカード１Ｄのように、ＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子６に代えて、ＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子８を用いてもよい。ＩＣカード１Ｄにおいて、ＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子８は、インピーダンス調整部としてのループ電極８１と、ループ電極８１に接続されたＲＦＩＣチップ８２とを備えている。第１ダイポールエレメント４１の第１接続端部４１１及び第２ダイポールエレメント４２の第２接続端部４２１は、ループ電極８１に接続される。このＩＣカード１Ｄによっても、図１に示すＩＣカード１と同様の効果を奏することができる。【0077】
また、前記では、第１ダイポールエレメント４１の第１連結部４１４がＬ字状に形成されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図９に示す第５変形例に係るＩＣカード１Ｅのように、第１連結部４１４は、Ｙ方向に延在する直線状に形成されてもよい。この構成によっても、第１開放端部４１３が、平面視において第１線状部４１２を介してコイルアンテナ３の外縁に対向する位置に配置されているので、第１ダイポールエレメント４１に対するコイルアンテナ３による干渉を抑えることができる。また、図５を参照して前述したように、第２ダイポールエレメント４２は、第１ダイポールエレメント４１と同様（左右対称）に構成されてもよい。【0078】
また、図９では、コイルアンテナ３の外縁が矩形であり、第１線状部４１２及び第２線状部４２４がＸ方向に延在する直線状に形成されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１０に示す第６変形例に係るＩＣカード１Ｆのように、コイルアンテナ３の外縁が円形又は楕円形であり、第１線状部４１２及び第２線状部４２４が円弧状又は曲線状に形成されてもよい。この構成によれば、ダイポールアンテナ４を配置するスペースをより小さくすることができる。【0079】
また、第１連結部４１４及び第２連結部４２３は、特に形状が限定されるものではなく、例えばミアンダ状に形成されてもよい。【0080】
また、前記では、第１周波数帯がＨＦ帯であり、第２周波数帯がＵＨＦ帯であるものとしたが、本発明はこれに限定されない。第２周波数帯が第１周波数帯よりも高ければよい。【0081】
また、前記では、ＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子６を、コイルアンテナ３の矩形の外縁における長辺の中央付近に隣接するように配置したが、本発明はこれに限定されない。ＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子６は、コイルアンテナ３の外縁のいずれかの部分に隣接して配置されていればよい。【0082】
次に、本実施の形態に係るＩＣカード１、第１比較例に係るＩＣカード１０１、及び第２比較例に係るＩＣカード１０２に対して行った性能評価試験の結果について説明する。図１１は、図１に示すＩＣカード１、第１比較例に係るＩＣカード１０１、及び第２比較例に係るＩＣカード１０２におけるＵＨＦ帯の信号の周波数と当該信号の送受信可能範囲との関係を示すグラフである。【0083】
ここでは、第１比較例に係るＩＣカード１０１として、図１２に示す構造を有するＩＣカードを作製した。第１比較例に係るＩＣカード１０１が図１に示すＩＣカード１と異なる点は、第２開放端部４２２とコイルアンテナ３の外縁との最短距離Ｄ３が、第１線状部４１２とコイルアンテナ３の外縁との最短距離Ｄ２以下に設定されている点である。それ以外の点については同様の構成であるので、同様の部材には同一の符号を付している。【0084】
また、第２比較例に係るＩＣカード１０２として、図１３に示す構造を有するＩＣカードを作製した。第２比較例に係るＩＣカード１０２が図１に示すＩＣカード１と異なる点は、第１開放端部４１３が第１線状部４１２よりもコイルアンテナ３の外縁側に配置されている点である。それ以外の点については同様の構成であるので、同様の部材には同一の符号を付している。【0085】
図１１より、ＩＣカード１によれば、第１比較例に係るＩＣカード１０１及び第２比較例に係るＩＣカード１０２に比べて、概ねどの周波数においてもリーダ装置との間での信号の送受信可能範囲が拡大され、通信性能の低下が抑えられることが分かる。【0086】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術に熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。【産業上の利用可能性】
【0087】
本発明は、限られたカードサイズにおいて、コイルアンテナのサイズをより大きく確保しつつ、ダイポールアンテナの通信性能の低下を抑えることができるので、例えば、ＨＦ帯ＲＦＩＤシステムとＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステムの両方に対応するＩＣカードとして有用である。【符号の説明】
【0088】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ ＩＣカード２ 支持基材
３ コイルアンテナ
３ａ 一端部
３ｂ 他端部
４ ダイポールアンテナ
５ ＨＦ帯ＲＦＩＣ素子
５ａ 第１入出力端子
５ｂ 第２入出力端子
６ ＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子
６ａ 第１入出力端子
６ｂ 第２入出力端子
７ 外装部材
７Ａ 表示面
７Ｂ 上側の領域
７Ｃ 下側の領域
８ ＵＨＦ帯ＲＦＩＣ素子
１０ カードホルダ
３１ ブリッジ導体
３２ キャパシタ素子
４１ 第１ダイポールエレメント
４２ 第２ダイポールエレメント
６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄ 絶縁シート
６１Ｂａ 貫通穴
６２ ＲＦＩＣチップ
６２ａ 第１入出力端子
６２ｂ 第２入出力端子
６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ インダクタンス素子
６３Ａａ，６３Ａｂ，６３Ｂａ，６３Ｂｂ，６３Ｃａ，６３Ｄａ ランド
６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄ 層間接続導体
８１ ループ電極
８２ ＲＦＩＣチップ
４１１ 第１接続端部
４１２ 第１線状部
４１２ａ 端部
４１３ 第１開放端部
４１４ 第１連結部
４１４ａ 第１開放端側部分
４２１ 第２接続端部
４２２ 第２開放端部
４２３ 第２連結部
４２３ａ 第２開放端側部分
４２４ 第２線状部