特許 6781145 携帯型無線通信装置、および携帯型無線通信装置を用いた情報識別装置

(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】6781145

(24)【登録日】2020年10月19日

(45)【発行日】2020年11月4日

(54)【発明の名称】携帯型無線通信装置、および携帯型無線通信装置を用いた情報識別装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 7/00 20060101AFI20201026BHJP

   H04B 1/59 20060101ALI20201026BHJP

   H04B 5/02 20060101ALI20201026BHJP

   G06K 19/077 20060101ALI20201026BHJP

【ＦＩ】

   H01Q7/00

   H04B1/59

   H04B5/02

   G06K19/077 264

   G06K19/077 300

【請求項の数】10

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2017-253950(P2017-253950)

(22)【出願日】2017年12月28日

(65)【公開番号】特開2019-121849(P2019-121849A)

(43)【公開日】2019年7月22日

【審査請求日】2020年5月7日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004640

【氏名又は名称】日本発條株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】特許業務法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】大久保 修平

【審査官】 佐藤 当秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−１７５２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１７／０３３６９８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｋ １９／０７７

Ｈ０１Ｑ １／３８

Ｈ０１Ｑ ７／００− ７／００

Ｈ０４Ｂ １／５９

Ｈ０４Ｂ ５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面および前記第１面の反対側の第２面を有する絶縁性基材と、
前記絶縁性基材にループ状に配置されたコイルアンテナと、
前記コイルアンテナと電気的に接続されたＩＣチップと、を含み、
前記コイルアンテナは、前記絶縁性基材の前記第１面側に配置され、第1部分および第２部分を有する複数の第１電極、前記絶縁性基材の前記第２面側に配置され、第３部分および第４部分を有する複数の第２電極、および前記絶縁性基材内に配置された複数の貫通電極を含み、
前記複数の第１電極のうち一つの第１電極の前記第１部分は、前記複数の貫通電極のうち一つの貫通電極を用いて、前記複数の第２電極のうち一つの第２電極の前記第４部分と接続され、
前記複数の第１電極のうち前記一つの第１電極の前記第２部分は、前記複数の貫通電極のうち他の一つの貫通電極を用いて、前記複数の第２電極のうち他の一つの第２電極の前記第３部分と接続され、
前記コイルアンテナは、周回方向に螺旋形状を有する、
携帯型無線通信装置。

【請求項2】

前記複数の第１電極および前記複数の第２電極の少なくともいずれかは蛇行形状を有する、
請求項１に記載の携帯型無線通信装置。

【請求項3】

ループ状に配置されたコイルアンテナと、
前記コイルアンテナと電気的に接続されたＩＣチップと、を含み、
前記コイルアンテナは、一つの配線が円環状の支持体に巻き付けられ、周回方向に螺旋形状を有する、
携帯型無線通信装置。

【請求項4】

前記コイルアンテナは、ループ状の第１アンテナと、平面視において第１アンテナの内側に配置されたループ状の第２アンテナとを含み、前記第１アンテナと前記第２アンテナとは一部において接続される、
請求項１乃至３のいずれかに記載の携帯型無線通信装置。

【請求項5】

前記コイルアンテナは、ループ状の第１アンテナと、前記第１アンテナに重畳して配置されたループ状の第２アンテナとを含み、前記第１アンテナと前記第２アンテナとは一部において接続される、
請求項１乃至３のいずれか記載の携帯型無線通信装置。

【請求項6】

第１面および前記第１面の反対側の第２面を有する絶縁性基材と、
前記絶縁性基材にループ状に配置されたコイルアンテナと、
前記コイルアンテナと電気的に接続されたＩＣチップと、を含み、
前記コイルアンテナは、
前記絶縁性基材の前記第１面または前記第２面上に配置され、複数の絶縁層、前記絶縁性基材または前記複数の絶縁層の各々に設けられた複数の電極、および前記複数の絶縁層に配置され、前記複数の電極の各々を接続する複数の貫通電極を含み、
前記コイルアンテナは、周回方向に対して直交する断面視において前記複数の電極および前記複数の貫通電極により形成された渦巻き形状を有する、
携帯型無線通信装置。

【請求項7】

前記コイルアンテナに重畳して配置された遮蔽体を含む、
請求項１乃至６のいずれか一に記載の携帯型無線通信装置。

【請求項8】

前記コイルアンテナは、平面視において円形状を有する、
請求項１乃至７のいずれか一に記載の携帯型無線通信装置。

【請求項9】

前記コイルアンテナは、平面視において矩形の形状を有する、
請求項１乃至７のいずれか一に記載の携帯型無線通信装置。

【請求項10】

一以上の請求項１乃至９のいずれか一の携帯型無線通信装置と、リーダ／ライタと、を含む情報識別装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の一実施形態は、携帯型無線通信装置、および携帯型無線通信装置を用いた情報識別装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、非接触方式の近距離通信技術を利用した情報伝達方法が飛躍的に普及し、様々な分野で利用されるに至っている。非接触方式の近距離通信では、集積回路が搭載された半導体素子とアンテナを基本構造とする携帯型の無線通信装置が用いられる。リーダ／ライタによる電磁誘導、または電波によってアンテナに電力が誘起され、これによって電源を有しない様々な素子を含む集積回路（ＩＣ）チップが駆動される。ＩＣチップは、ＩＣチップ内に組み込まれた情報の読出し、ＩＣチップ内への情報の書き込み、命令の生成と送信、リーダ／ライタからの命令の受信など、種々のプロセスを実行する。このような無線通信装置は、一般的にはＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）と呼ばれるが、その形状や用途によって多様な名称が付与されている。例えばＩＣタグ、無線タグ、ＲＦタグ、ＩＣカードなどとも呼ばれる。

【0003】

記憶される情報の多様性や無線通信装置自体の優れた携帯性に起因し、商品管理や個人識別、セキュリティ対策、電子乗車券、遊戯用カード、商取引決裁などの手段として、無線通信装置は幅広く利用されている。

【0004】

ＩＣタグの場合、複数のＩＣタグを重ねた状態でリーダ／ライタにより読み取りを行う場合がある。このとき、それぞれのＩＣタグが干渉しあうことにより、ＩＣタグに与える起電力を最大にする共振周波数が変動してしまう場合がある。この共振周波数の変動を抑えるために、例えば、特許文献１では、非接触情報媒体にチップコイルを設けることが開示されている。また、特許文献２では、チップコイルを用いずに主アンテナに比べて小さいコイルを複数設けることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−６７４７９号公報

【特許文献2】特開２００９−１４７５６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

一方で、特許文献１の場合、チップコイルを設ける必要がある分、コイルの品質のばらつきを受ける場合があったり、ＩＣタグの製造コストが高くなってしまう場合がある。また、特許文献２の場合、アンテナの製造タクトを上げることが困難であるため、製造装置を多数設ける必要がある。

【0007】

上記課題を鑑み、本発明の一実施形態は、安価に量産可能な、品質のばらつきの少ない携帯型無線通信装置を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一実施形態によれば、第１面および第１面の反対側の第２面を有する絶縁性基材と、絶縁性基材にループ状に配置されたコイルアンテナと、コイルアンテナと電気的に接続されたＩＣチップと、を含み、コイルアンテナは、絶縁性基材の第１面側に配置され、第1部分および第２部分を有する複数の第１電極、絶縁性基材の第２面側に配置され、第３部分および第４部分を有する複数の第２電極、および絶縁性基材内に配置された複数の貫通電極を含み、複数の第１電極のうち一つの第１電極の第１部分は、複数の貫通電極のうち一つの貫通電極を用いて、複数の第２電極のうち一つの第２電極の第４部分と接続され、複数の第１電極のうち一つの第1電極の第２部分は、複数の貫通電極のうち他の一つの貫通電極を用いて、複数の第２電極のうち他の一つの第２電極の第３部分と接続される、携帯型無線通信装置が、提供される。

【0009】

上記携帯型無線通信装置において、複数の第１電極および複数の第２電極の少なくともいずれかは蛇行形状を有してもよい。

【0010】

本発明の一実施形態によれば、ループ状に配置されたコイルアンテナと、コイルアンテナと電気的に接続されたＩＣチップと、を含み、コイルアンテナは、周回方向に螺旋形状を有する、携帯型無線通信装置が提供される。

【0011】

上記携帯型無線通信装置において、コイルアンテナは、ループ状の第１アンテナと、平面視において第１アンテナの内側に配置されたループ状の第２アンテナとを含み、第１アンテナと第２アンテナとは一部において接続されてもよい。

【0012】

上記携帯型無線通信装置において、コイルアンテナは、ループ状の第１アンテナと、第１アンテナに重畳して配置されたループ状の第２アンテナとを含み、第１アンテナと第２アンテナとは一部において接続されてもよい。

【0013】

本発明の一実施形態によれば、第１面および第１面の反対側の第２面を有する絶縁性基材と、絶縁性基材にループ状に配置されたコイルアンテナと、コイルアンテナと電気的に接続されたＩＣチップと、を含み、コイルアンテナは、絶縁性基材の第１面または第２面上に配置され、複数の絶縁層、複数の電極、および複数の絶縁層に配置され、複数の電極の各々を接続する複数の貫通電極を含み、断面視において渦巻き形状を有する、携帯型無線通信装置が提供される。

【0014】

上記携帯型無線通信装置において、コイルアンテナに重畳して配置された遮蔽体を含んでもよい。

【0015】

上記携帯型無線通信装置において、コイルアンテナは、平面視において円形の形状を有してもよい。

【0016】

上記携帯型無線通信装置において、コイルアンテナは、平面視において矩形の形状を有してもよい。

【0017】

本発明の一実施形態によれば、一以上の上記携帯型無線通信装置と、リーダ／ライタと、を含む情報識別装置が提供される。

【発明の効果】

【0018】

本発明の一実施形態によると、安価に量産可能な、品質のばらつきの少ない携帯型無線通信装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態の情報識別装置の斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置の上面図および断面図である。

【図3】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置のアンテナ部の斜視図である。

【図4】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置およびリーダ／ライタのブロック図である。

【図5】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置およびリーダ／ライタの駆動状態を示す断面図である。

【図6】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置における磁力線を示す模式図である。

【図7】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置およびリーダ／ライタの駆動状態を示す断面図である。

【図8】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置のアンテナ部の製造方法を示す斜視図である。

【図9】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置のアンテナ部の製造方法を示す斜視図である。

【図10】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置のアンテナ部の製造方法を示す斜視図である。

【図11】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置のアンテナ部の製造方法を示す斜視図である。

【図12】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置の上面図である。

【図13】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置の上面図である。

【図14】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置の上面図および断面図である。

【図15】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置の斜視図である。

【図16】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置のアンテナ部の断面図である。

【図17】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置の具体例である。

【図18】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置の上面図である。

【図19】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置の上面図および遮蔽体の上面図である。

【図20】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置の断面図である。

【図21】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置およびリーダ／ライタの駆動状態を示す断面図である。

【図22】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置の上面図である。

【図23】従来の携帯型無線通信装置およびリーダ／ライタの駆動状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本出願で開示される発明の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

【0021】

なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号（数字の後に−１、−２等を付しただけの符号）を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。

【0022】

さらに、本発明の詳細な説明において、ある構成物と他の構成物の位置関係を規定する際、「上に」「下に」とは、ある構成物の直上あるいは直下に位置する場合のみでなく、特に断りの無い限りは、間にさらに他の構成物を介在する場合を含むものとする。

【0023】

また、本明細書において、「導電層」、「電極」、「配線」という言葉とは、同様の意味を有し、状況に応じて入れ替えることが可能である。

【0024】

＜第１実施形態＞
以下、本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置（以下、ＩＣタグと記す）およびＩＣタグを含む情報識別装置について説明する。

【0025】

図１は、情報識別装置１０の模式図である。情報識別装置１０は、ＩＣタグ１００およびリーダ／ライタ３００を含む。

【0026】

（１−１．ＩＣタグの構成）
図１に示すように、ＩＣタグ１００は、ＩＣチップ１１０、コイルアンテナ１３０、支持部１４０、および基材１４５を含む。ＩＣチップ１１０およびコイルアンテナ１３０は、基材１４５に設けられる。ＩＣチップ１１０とコイルアンテナ１３０とは、一部において電気的に接続される。

【0027】

ＩＣチップ１１０は、リーダ／ライタ３００（後述）からの命令に従い、信号を生成するように構成される。信号は、コイルアンテナ１３０によってリーダ／ライタ３００へ送信される。

【0028】

支持部１４０は、ＩＣチップ１１０、コイルアンテナ１３０および基材１４５を支持する機能を有する。支持部１４０には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）または紙などの材料が用いられる。支持部１４０の厚さは、特に限定されないが、数百μｍから数ｃｍの間で目的に応じて適宜選択される。

【0029】

（１−２．アンテナ部の構成）
図２は、ＩＣタグ１００の上面図およびコイルアンテナ１３０のＡ１−Ａ２間の断面図である。図３は、コイルアンテナ１３０の斜視図である。コイルアンテナ１３０は、電磁誘導方式のアンテナであり、ループ状に配置されている。コイルアンテナ１３０は、平面視において円形状を有する。コイルアンテナ１３０に囲まれた領域を通過する磁束密度の変化に応じた大きさの起電力（電圧）がコイルアンテナ１３０に発生する。この起電力はコイルアンテナ１３０に電気的に接続されたＩＣチップ１１０に与えられ、ＩＣチップ１１０が駆動する。コイルアンテナ１３０は、例えば短波（ＨＦ）や極超短波（ＵＨＦ）の周波数帯域で共振するように構成される。具体的には、短波は１３．５６ＭＨｚの周波数帯域に相当する。また、極超短波は、８６０〜９６０ＭＨｚの周波数帯域に相当する。

【0030】

図２（Ｂ）および図３に示すように、コイルアンテナは、電極１３３、電極１３７および貫通電極１３５を含む。電極１３３および電極１３７は、貫通電極１３５を介して電気的に接続される。なお、電極１３３は第１電極、電極１３７は第２電極という場合がある。

【0031】

基材１４５は、第１面１４５Ａおよび第２面１４５Ｂを有する板状の部材である。基材１４５には、高抵抗な絶縁性材料が用いられる。例えば、基材１４５にはガラス・エポキシ樹脂基板が用いられる。なお、基材１４５は、ガラス・エポキシ樹脂に限定されず、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂などの樹脂材料が用いられてもよいし、紙基材にフェノール樹脂を含有させて硬化させた紙フェノール樹脂基板が用いられてもよい。

【0032】

また、基材１４５は、石英ガラス基板、ソーダガラス基板、ホウ珪酸ガラス基板、無アルカリガラス基板、サファイア基板、シリコン基板、炭化シリコン基板、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）基板、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板、ジルコニア（ＺｒＯ₂）基板などの無機材料が用いられてもよい。

【0033】

電極１３３は、基材１４５の上面（第１面１４５Ａ）側に複数個配置される。例えば、電極１３３には銅が用いられる。

【0034】

なお、電極１３３には、銅に限定されず、アルミニウム、銀、金などの抵抗率が低い材料が用いられてもよい。また、電極１３３は、鉄、ニッケル、コバルト、フェライトなどの磁性を有する導電体を含んでもよい。また、磁性を有する導電体は、単体でもよいし、合金でもよい。また、電極１３３は、磁性を有する導電体にホウ素を含んでもよい。また、電極１３３には、磁性体に限定されずに、チタンニッケル合金などの形状記憶合金、さらにステンレスなどが用いられてもよい。

【0035】

電極１３７は、基材１４５の下面（第２面１４５Ｂ）側に複数個配置される。電極１３７には、電極１３３と同様の材料が用いられる。

【0036】

貫通電極１３５は、基材１４５に複数個設けられる。貫通電極１３５には、銅が用いられる。なお、貫通電極１３５は、銅に限定されず、金、銀、銅、ニッケルまたは錫を含む材料が用いられてもよい。

【0037】

図２（Ａ）、図２（Ｂ）、および図３に示すように、複数の電極１３３の各々は、放射状に配置される。複数の電極１３７の各々は、電極１３３の配置される方向に対して所定の角度で傾いて配置される。電極１３３は、一方の端に部分１３３Ａおよび他方の端に部分１３３Ｂを有する。同様に、第２電極１３７は、一方の端に部分１３７Ａおよび他方の端に１３７Ｂを有する。このとき、電極１３３の部分１３３Ａは、複数の貫通電極１３５のうち貫通電極１３５−１を用いて複数の電極１３７のうち電極１３７−１の部分１３７Ｂと接続される。同様に、電極１３３の部分１３３Ｂは、複数の貫通電極１３５のうち貫通電極１３５−２を用いて複数の電極１３７のうち電極１３７−２の部分１３７Ａと接続される。上記の接続が他の電極１３３、他の貫通電極１３５および他の電極１３７において、繰り返される。これにより、コイルアンテナ１３０は、一つのつながった配線として構成される。（具体的には、一筆書きのように構成される）。なお、このとき、コイルアンテナ１３０は全体としてらせん状の形状を有するということもできる。

【0038】

（１−３．ＩＣチップの構成）
次に、図４（Ａ）に、ＩＣチップ１１０の構成例を示す。

【0039】

ＩＣチップ１１０は、主な構成として、電圧リミット回路１１１、整流回路１１３、復調回路１１５、変調回路１１７、制御回路１１９、記憶部１２１、および抵抗１２３などを有することができる。さらに、ＩＣチップ１１０は、共振周波数調整用の容量を含んでもよい。

【0040】

電圧リミット回路１１１は、コイルアンテナ１３０において過大な電圧が誘起された場合に入力される電圧からＩＣチップ１１０を保護する機能を有する。過大な電圧が誘起された場合、発生する電流のうち不要な部分は抵抗１２３を用いて熱に変換され、外部へ放出される。

【0041】

整流回路１１３は、コイルアンテナ１３０において誘起される交流電流を直流電流へ変換する機能を有する。整流回路１１３により直流となった電源電圧は、ＩＣタグ１００を構成するすべての回路に供給される。

【0042】

復調回路１１５は、リーダ／ライタ３００から入力される搬送波に重ねられた情報（信号）を１または０の信号列に変換する機能を有する。

【0043】

制御回路１１９は、リーダ／ライタ３００間の送受信、命令の解釈、記憶部１２１からの情報の読出しや記憶部１２１への書込みなどを制御する機能を有する。制御回路１１９は種々の論理回路によって構成される。制御回路１１９には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などが用いられてもよい。

【0044】

また、制御回路１１９は、リーダ／ライタ３００から受信した命令に対する返答を生成し、このデータを変調回路１１７へ送る。変調回路１１７は、送信するデータに基づいて搬送波を変調し、送信用の信号を生成する。生成された信号は、搬送波としてコイルアンテナ１３０から送信される。

【0045】

記憶部１２１には、データを記憶するためのメモリ素子が備えられる。記憶部１２１には、固有の情報や書き換え可能な様々な情報が保存される。

【0046】

（１−４．リーダ／ライタの構成）
図４（Ｂ）にリーダ／ライタ３００の構成例を示す。リーダ／ライタ３００は、制御回路３１０、記憶部３１３、変調回路３２０、送信回路３３０、アンテナ３４０、受信回路３５０、復調回路３６０、および発振回路３７０などを含む。

【0047】

制御回路３１０は、リーダ／ライタ３００全体を制御するものであり、受信したデータやコマンドの解釈、データの記憶部３１３への書き込み、記憶部３１３からのデータの読出し、受信した命令に適合する返答の生成などを行う。

【0048】

変調回路３２０は、制御回路３１０から送られる命令やデータを発振回路３７０で生成された搬送波に重ねて変調する。変調された搬送波は送信回路３３０へ送られ、信号の増幅、不要な周波数の減衰などを行い、送信すべき周波数のみを取り出す。このように処理された信号がアンテナ３４０を介してＩＣタグ１００へ送信される。

【0049】

受信回路３５０は、アンテナ３４０によって受信されたＩＣタグ１００から送信される搬送波を受信する機能を有する。受信回路３５０は、搬送波に含まれるノイズを取り除き、必要な信号を増幅する。増幅された信号は復調回路３６０へ送られ、必要な命令やデータへ復調される。

【0050】

発振回路３７０は、交信するために必要な搬送波を生成する機能を有する。搬送波として、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波が生成される。

【0051】

（１−５．情報識別装置１０の動作）
次に、情報識別装置１０の動作について説明する。図５は、リーダ／ライタ３００を駆動させたときのＩＣタグ１００の情報識別方法を説明する断面図である。

【0052】

図５に示すように、まずリーダ／ライタ３００を駆動させる。リーダ／ライタ３００が駆動すると、リーダ／ライタ３００から搬送波３８０がＩＣタグ１００のコイルアンテナ１３０に送られる。このとき、コイルアンテナ１３０の環の内側に磁力線Ｍ１３０が生じる。磁力線Ｍ１３０により、電磁誘導が生じ、誘導起電力がＩＣチップ１１０に供給される。これにより、ＩＣチップ１１０が起動し、リーダ／ライタ３００との送受信が可能となる。

【0053】

このとき、コイルアンテナ１３０には電流が流れるため、磁力線Ｍ１３１が生じる。図６は、コイルアンテナ１３０における磁力線を示す模式図である。図６において、コイルアンテナ１３０は上述した形状を有することにより、生じた磁力線Ｍ１３１は、コイルアンテナ１３０の内側に留まることとなる。

【0054】

図７は、ＩＣタグ１００を複数枚重ねた状態でリーダ／ライタ３００を駆動させたときのＩＣタグ１００の情報識別方法を説明する断面図である。比較例として、図２３に従来の一般的なＩＣタグ９９を重ねた場合の例を示す。図２３のように、一般的なＩＣタグ９９を重ねてしまうと、ＩＣタグ９９から生じる磁界Ｍ９９により相互干渉が起こるため（具体的には、相互インダクタンスが変化する）、共振周波数が変わってしまう場合がある。この場合、ＩＣタグ９９において起電力が発生せずに、ＩＣタグ９９の情報を読み取ることができない場合がある。

【0055】

一方で、本実施形態の場合、図６に示したように、磁力線Ｍ１３１がコイルアンテナの内側に留まることにより、一つのＩＣタグの上に他のＩＣタグ１００が重ねて配置された場合においても、相互干渉することが抑えられる。これにより、ＩＣタグ１００の共振周波数の変化が抑えられ、ＩＣタグ１００を複数枚重ねても、ＩＣタグ１００の読み取りが可能となる。

【0056】

（１−６．コイルアンテナの製造方法）
次に、コイルアンテナ１３０の製造方法について図８乃至図１１を用いて説明する。

【0057】

まず、図８に示すように、基材１４５に貫通孔１４７を形成する。

【0058】

基材１４５には、高抵抗な材料が用いられる。例えば、基材１４５にはガラス・エポキシ樹脂などの樹脂材料が用いられる。

【0059】

貫通孔１４７は、基材１４５に対してドリルなどを用いた機械的加工により形成される。貫通孔１４７の直径は、特に限定されないが、１０μｍ以上１０００μｍ以下で適宜設定される。

【0060】

なお、貫通孔１４７は、レーザー照射法（レーザーアブレーション法と呼ぶことができる）により形成されてもよい。レーザーには、エキシマレーザー、ネオジウム：ヤグレーザー（Ｎｄ：ＹＡＧ）等が用いられる。例えば、エキシマレーザーにおいて塩化キセノンを用いる場合、波長が３０８ｎｍの光が照射される。また、貫通孔１４７は、シリコン基板やガラス基板を用いた場合にはフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて形成されてもよい。

【0061】

次に、図９に示すように貫通孔１４７に貫通電極１３５を形成する。貫通電極１３５には、銅が用いられる。貫通電極１３５は、電解めっき法または無電解めっき法により形成されてもよい。例えば、銅を用いて、貫通電極１３５を形成する場合、貫通孔１４７の側壁にスパッタリング法により銅の薄膜を形成する。次に、銅薄膜をシード層として、電解めっき法により銅膜を形成する。最後に、基材１４５の第１面１４５Ａおよび第２面１４５Ｂに形成された銅膜を化学機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法により、基材１４５の第１面１４５Ａおよび第２面１４５Ｂ上の銅を除去することにより、貫通電極１３５が充填形成される。

【0062】

次に、図１０に示すように、基材１４５の第１面１４５Ａ側に電極１３３を形成する。電極１３３には、銅が用いられる。電極１３３は、例えばめっき法により形成される。電極１３３がめっき法により形成される場合、例えば以下の方法が用いられてもよい。まず、銅の薄膜（シード層）をスパッタリング法により形成する。次に、シード層上にレジスト膜を形成後、レジスト膜をフォトリソグラフィ法などにより所定の形状に加工する。次に、露出したシード層上に電極１３３を形成する。電極１３３は、電解めっき法により銅膜が形成される。最後に、レジスト膜およびレジスト膜下のシード層が除去される。

【0063】

なお、電極１３３は、めっき法に限定されず、印刷法、スパッタリング、ＣＶＤ法、塗布法などにより形成されてもよい。このとき、電極１３３は、フォトリソグラフィ法およびエッチング法により所定の形状に加工されればよい。

【0064】

次に、図１１に示すように、基材１４５の第２面１４５Ｂに電極１３７を形成する。電極１３７は、電極１３３と同様の材料および方法により形成されてもよい。

【0065】

以上の方法により、コイルアンテナ１３０が製造される。本実施形態を用いることにより、チップインダクタを用いずに、複数枚重ねても読み取り可能なＩＣタグを提供することができる。また、本実施形態を用いることにより、チップインダクタを用いない分、チップインダクタに依存する性能のばらつきが抑えられ、品質の優れたＩＣタグを提供することができる。また、上述の製造方法により、複数の第１電極、複数の第２電極および複数の貫通電極が一度に形成されるため、一つずつ巻線機などを用いて製造するよりも、コイルアンテナの製造タクトを向上させることができる。また、本実施形態の場合、既存の設備を利用して製造可能である。そのため、コイルアンテナの製造に用いられる巻線機と比べて設備を新たに設ける必要がない。また、製造設備は高度な機能を有するものでなくてもよい。つまり、コイルアンテナは、一般的な電子部品製造装置を用いて製造可能である。

【0066】

また、上記製造方法を用いることにより、コイルアンテナ１３０を基材１４５の厚さで制御することができる。つまり、基材１４５の厚さを薄くすることでコイルアンテナ１３０をさらに小さくすることができる。よって、コイルアンテナ１３０が小さくなることにより、ＩＣタグの小型化、薄型化を図ることができる。

【0067】

＜第２実施形態＞
本実施形態では、第1実施形態と形態の異なるコイルアンテナを有する携帯型無線通信装置について説明する。

【0068】

図１２は、ＩＣタグ１００−１の上面図である。なお、図１２において、ＩＣタグ１００−１のコイルアンテナ１３０−１の電極１３３−１を視認しやすくするために、電極１３７および貫通電極１３５は、図示せず省略されているが、第1実施形態と同様に第１電極１３３−１、電極１３７および貫通電極１３５は、全体として一つの配線となるように接続される。

【0069】

図１２に示すように、電極１３３−１は、外側に配置された電極１３３−１−１および内側に配置された電極１３３−1−２を含む。このとき、コイルアンテナ１３０−１は、電極１３３−１−１を用いて形成されたループ状のアンテナ（第１アンテナと呼ぶ場合がある。）と、電極１３３−1−２を用いて形成された平面視において第１アンテナの内側に配置されたループ状のアンテナ（第２アンテナと呼ぶ場合がある）を含む。第１アンテナと第２アンテナとは一部において電気的に接続される。コイルアンテナ１３０−１は、電極１３３−１−１および内側に配置された電極１３３−1−２を含むことにより、コイルアンテナ全体として巻き数を増やすことができる。このとき、コイルの巻き数Ｎ、コイルを貫いた磁束Φ、および時間ｔは、数式１の関係を有する。つまり、コイルの巻き数を増やすことができるため、コイルアンテナ１３０−１において生じる誘導起電力を高めることができる。これは、ＩＣタグ１００−１が、リーダ／ライタ３００に対する感度を高めることにつながる。

【数1】

【0070】

図１３は、ＩＣタグ１００−２の上面図である。図１３において、ＩＣタグ１００−２のコイルアンテナ１３０−２の電極１３３−２を視認しやすくするために、電極１３７および貫通電極１３５は、図示せず省略されている。図１３に示すように、電極１３３−２は、蛇行形状を有する。なお、電極１３７においても同様に蛇行形状を有してもよい。これにより、電極１３３−２および電極１３７の少なくともいずれかにおいて電極間の容量を増やすことができる。

【0071】

このとき、特定の共振周波数ｆ（例えば１３．５６ＭＨｚ）に必要なインダクタンス値Ｌおよび容量値Ｃは、数式２に示される関係にある。数式２に基づき、ＩＣタグ１００−２における容量を増やすことができるため、インダクタンス値Ｌを下げることができる。

【数2】

【0072】

さらに、インダクタンス値Ｌ、コイルの断面積Ｓ、コイルアンテナの巻き数Ｎ、およびコイルの長さｌには、数式３の関係がある。上記に基づき、インダクタンス値Ｌを小さくすることができることから、コイルアンテナ１３０−２の巻き数を減らすことができる。つまり、コイルアンテナをより簡易に形成することができる。

【数3】

【0073】

以上より、本実施形態を用いることにより、コイルアンテナの製造精度を下げることができる。これにより、スペックの低い製造装置を用いても上記コイルアンテナを含むＩＣタグを製造することができ、製造コストを下げることができる。

【0074】

＜第３実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態および第２実施形態とは異なる形態を有するコイルアンテナを含む携帯型無線通信装置について説明する。

【0075】

図１４は、ＩＣタグ１００−３の上面図およびコイルアンテナ１３０−３のＡ１−Ａ２間の断面図である。図１４（Ａ）において、ＩＣチップ１１０は、コイルアンテナ１３０−３と電気的に接続されている。コイルアンテナ１３０−３は、ループ状に配置されている。

【0076】

図１４（Ｂ）に示すように、Ａ１−Ａ２間において、コイルアンテナ１３０−３は、基材１４５の第１面１４５Ａ上に複数の電極１３３に加えて、複数の電極１５１（電極１５１−１、電極１５１−２、電極１５１−３、電極１５１−４、電極１５１−５、電極１５１−６）、複数の絶縁層１５３（絶縁層１５３−１、絶縁層１５３−２、絶縁層１５３−３、絶縁層１５３−４、絶縁層１５３−５、絶縁層１５３−６）、および複数の貫通電極１５５（貫通電極１５５−１、貫通電極１５５−２、貫通電極１５５−３、貫通電極１５５−４、貫通電極１５５−５、貫通電極１５５−６）を含む。

【0077】

このとき、電極１５１−１は、基材１４５の第１面１４５Ａに配置される。絶縁層１５３−１は、基材１４５および電極１５１−１上に配置される。電極１５１−２は、絶縁層１５３−１上に配置される。絶縁層１５３−２は、絶縁層１５３−１および電極１５１−２上に配置される。電極１５１−３は、絶縁層１５３−２上に配置される。絶縁層１５３−３は、絶縁層１５３−２および電極１５１−３上に配置される。電極１５１−４は、絶縁層１５３−３上に配置される。絶縁層１５３−４は、絶縁層１５３−３および電極１５１−４上に配置される。電極１５１−５は、絶縁層１５３−４上に配置される。絶縁層１５３−５は、絶縁層１５３−４および電極１５１−５上に配置される。電極１５１−６は、絶縁層１５３−５上に配置される。絶縁層１５３−６は、絶縁層１５３−５および電極１５１−６上に配置される。電極１３３は、絶縁層１５３−６上に配置される。

【0078】

複数の貫通電極１５５は、複数の電極１５１の各々を接続する。具体的には、貫通電極１５５−１は、電極１５１−３と、電極１５１−４とを接続する。貫通電極１５５−２は、電極１５１−３と、電極１５１−５とを接続する。貫通電極１５５−３は、電極１５１−２と、電極１５１−５とを接続する。貫通電極１５５−４は、電極１５１−２と、電極１５１−６とを接続する。貫通電極１５５−５は、電極１５１−１と、電極１５１−６とを接続する。貫通電極１５５−６は、電極１５１−１と、電極１３３（図３の部分１３３Ａに相当）とを接続する。このとき、貫通電極１５５−１乃至貫通電極１５５−６は、絶縁層１５３−１乃至絶縁層１５３−６の少なくともいずれかの絶縁層の中に配置されている。また、図１４（Ａ）に示すように、電極１５１−４は、電極１３３（図３の部分１３３Ｂに相当）と貫通電極（図示されず）により接続される。

【0079】

図１４（Ｂ）に示すように、コイルアンテナ１３０−３は、断面視において、渦巻き形状を有している。この形状を有することにより、少ない面積の中でインダクタンスを増やすことができる。

【0080】

＜第４実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態乃至第３実施形態とは異なる形態を有するコイルアンテナを含む携帯型無線通信装置について説明する。

【0081】

図１５は、ＩＣタグ１００−４の斜視図である。図１６は、ＩＣタグ１００−４のコイルアンテナ１３０−４の一部を示す断面模式図である。図１５および図１６に示すように、コイルアンテナ１３０−４は、アンテナ１３０−４−１およびアンテナ１３０−４−２を含む。アンテナ１３０−４−１は、基材１４５-４-１に配置され、ループ形状を有している。アンテナ１３０−４−２は、基材１４５-４-２に配置され、ループ形状を有している。アンテナ１３０−４−１と、アンテナ１３０−４−２とは重畳して配置される。基材１４５−４−１と基材１４５-４-２との間には、絶縁層１６０が配置される。絶縁層１６０の材料は、特に限定されないが、無機絶縁材料、有機絶縁材料、または無機絶縁材料および有機絶縁材料を含むものが用いられてもよい。例えば、絶縁層１６０には、繊維状のガラス基材にエポキシ樹脂を含むプラスチック成形材料が用いられてもよい。基材１４５−４−１および基材１４５−４−２と絶縁層１６０との間には接着剤を設けてもよい。

【0082】

アンテナ１３０−４−１は、複数の電極１３３−４−１、複数の電極１３７−４−１および複数の貫通電極１３５−４−１を有する。電極１３３−４−１の部分１３３−４−１Ａは、一つの電極１３７−４−１の部分１３７−４−１Ｂと一つの貫通電極１３５−４−１を介して接続される。電極１３３−４−１の部分１３３−４−１Ｂは、他の一つの電極１３７−４−１の部分１３７−４−１Ａと他の一つの貫通電極１３５−４−１を介して接続される。

【0083】

同様に、アンテナ１３０−４−２は、複数の電極１３３−４−２、複数の電極１３７−４−２および複数の貫通電極１３５−４−２を有する。電極１３３−４−２の部分１３３−４−２Ａは、一つの電極１３７−４−２の部分１３７−４−２Ｂと一つの貫通電極１３５−４−２を介して接続される。電極１３３−４−２の部分１３３−４−２Ｂは、他の一つの電極１３７−４−２の部分１３７−４−２Ａと他の一つの貫通電極１３５−４−２を介して接続される。

【0084】

基材１４５−４−１の第１面１４５−４−１Ａに配置された電極１３３−４−３と基材１４５−４−２の第２面１４５−４−２Ｂに配置された電極１３７−４−３は貫通電極１３５−４−３を介して接続される。つまり、アンテナ１３０−４−１と、アンテナ１３０−４−２とは一部において接続される。

【0085】

上記構造を有することにより、図１や図３に示したコイルアンテナを２つ重ねたものが一つのコイルアンテナとして形成される。これにより、コイルアンテナ全体として巻き数を増やすことができるため、誘導起電力を増やすことができる。さらに、コイルアンテナの開口面積を大きく維持したまま、外径を小さくすることができる。よって、ＩＣタグの形状を小さくしつつ、コイルアンテナの感度を高めることができる。

【0086】

以下に、第１〜第４実施形態において説明したＩＣタグ１００を搭載した具体例について説明する。

【0087】

図１７は、ＩＣタグ１００を搭載した携帯可能な媒体を説明する図である。ＩＣタグ１００は、例えば、商品管理や個人識別、セキュリティ対策、電子乗車券、遊戯用カード、商取引決裁などの様々な場面において用いられる。図１７（Ａ）は、コイン１０００の模式図である。図１７（Ｂ）は、トランプ２０００の模式図である。図１７（Ｃ）は、ＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）カード３０００の模式図である。

【0088】

これらの媒体において、ＩＣタグ１００が複数枚重ねられても情報を得ることができる。

【0089】

本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

【0090】

また、上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと理解される。

【0091】

（変形例１）
なお、本発明の第１実施形態においては、平面視において円形状を有するＩＣタグについて説明したが、これに限定されない。図１８は、ＩＣタグ１００−５の上面図である。ＩＣタグ１００−５は、ＩＣチップ１１０、コイルアンテナ１３０−５、基材１４５を含む。ＩＣチップ１１０、およびコイルアンテナ１３０−５は基材１４５に設けられる。図１８に示すように、コイルアンテナ１３０−５は、平面視において矩形の形状を有してもよい。

【0092】

（変形例２）
また、ＩＣタグ１００はさらに、遮蔽材を有してもよい。図１９は、ＩＣタグ１００−６の上面図および遮蔽体１８０の上面図である。図２０は、ＩＣタグ１００−６のＡ１−Ａ２間の断面図である。図１９（Ｂ）に示すように、遮蔽体１８０は、環状であるが、一部切り欠きを有する。（これにより、遮蔽体１８０は、Ｃのような形状を有するということができる。）図２０において、ＩＣタグ１００−６は、基材１４５の第１面１４５Ａ側に絶縁層１７０（絶縁層１７０−１）および遮蔽体１８０（遮蔽体１８０−１）を含む。また、ＩＣタグ１００−６は、基材１４５の第２面１４５Ｂ側に絶縁層１７０（絶縁層１７０−２）および遮蔽体１８０（遮蔽体１８０−２）を含む。このとき、遮蔽体１８０はコイルアンテナ１３０に重畳して配置されているということができる。絶縁層１７０（絶縁層１７０−１および絶縁層１７０−２）には、絶縁層１６０と同様の材料が用いられる。遮蔽体１８０（遮蔽体１８０−１および遮蔽体１８０−２）には、磁性体材料が用いられる。具体的には、遮蔽体１８０として、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、フェライトなど、磁性を有する磁性体が用いられる。遮蔽体１８０には、磁性体に限定されず、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの導電体が設けられてもよい。なお、遮蔽体１８０は、第１面１４５Ａおよび第２面１４５Ｂのいずれかに配置されてもよい。

【0093】

図２１は、ＩＣタグ１００−６を複数枚重ねた場合の断面図である。図２１において、ＩＣタグ１００−６は、遮蔽体１８０を有することにより、各々のコイルアンテナ１３０が発する磁界が遮蔽される。複数枚重ねた場合においても、相互干渉することが防止される。これにより、複数枚のＩＣタグが重ねられても安定してＩＣタグの情報を読み取ることができる。

【0094】

（変形例３）
本発明の第１実施形態において、貫通電極は、めっき法により形成される例を示したが、これに限定されない。例えば、基材１４５の第１面１４５Ａおよび第２面１４５Ｂにアルミニウムなどの展延性の高い材料で配線パターンを形成し、開口部において第１面１４５Ａおよび第２面１４５Ｂの両側から物理的に圧力をかける（かしめるという場合がある）ことにより、貫通電極となる接続部分を設けて第１電極と第２電極とが接続されてもよい。

【0095】

（変形例４）
本発明の第１実施形態〜第４実施形態では、絶縁性基材に上部電極、下部電極、および貫通電極を有するコイルアンテナについて説明したが、これに限定されない。図２２は、ＩＣタグ１００−７の上面図である。ＩＣタグ１００−７は、ＩＣチップ１１０、コイルアンテナ１３０−７および支持体１４９を含む。なお、支持体１４９は、コイルアンテナ１３０−７の形態を支持するために用いられるものであり、必ずしも設けられなくてもよい。

【0096】

図２２において、コイルアンテナ１３０−７は、周回方向にらせん形状を有する。コイルアンテナ１３０−７は、巻線機を用いて形成されてもよい。ＩＣタグ１００−７においても、コイルアンテナ１３０−７により生じる磁界が外側に出ていかないため、ＩＣタグ１００−７を複数重ねて配置した場合においても、ＩＣタグの読み取りが可能である。

【符号の説明】

【0097】

１００・・・ＩＣタグ，１１０・・・ＩＣチップ，１１１・・・電圧リミット回路，１１３・・・整流回路，１１５・・・復調回路，１１７・・・変調回路，１１９・・・制御回路，１２１・・・記憶部，１２３・・・抵抗，１３０・・・コイルアンテナ，１３３・・・電極，１３５・・・貫通電極，１３７・・・電極、１４０・・・支持部，１４５・・・基材、１４９・・・支持体、１５１・・・電極，１５３・・・絶縁層，１５５・・・貫通電極，１６０・・・絶縁層，１７０・・・絶縁層，１８０・・・遮蔽体、３００・・・リーダ／ライタ，３１０・・・制御回路，３１３・・・記憶部，３２０・・・変調回路，３３０・・・送信回路，３４０・・・アンテナ，３５０・・・受信回路，３６０・・・復調回路，３７０・・・発振回路，３８０・・・搬送波，１０００・・・コイン，２０００・・・トランプ，３０００・・・ＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）カード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】