特開 2023-167430 アンテナモジュール及びこれを備えるＩＣカード

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023167430

(43)【公開日】2023-11-24

(54)【発明の名称】アンテナモジュール及びこれを備えるＩＣカード

(51)【国際特許分類】

   H01Q 7/00 20060101AFI20231116BHJP

【ＦＩ】

H01Q7/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022078611

(22)【出願日】2022-05-12

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115738

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲頭 光宏

(74)【代理人】

【識別番号】100121681

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 和文

(72)【発明者】

【氏名】梶木屋 翔磨

(57)【要約】

【課題】ＩＣカードへの応用が好適なアンテナモジュールを提供する
【解決手段】アンテナモジュール１は、電流方向が互いに逆向きとなるよう直列に接続された第１及び第２コイル１１０，１２０と、第１コイル１１０の開口部１１１と重なる位置に設けられた貫通孔３１を有する磁性シート３０とを備える。第２コイル１２０は磁性シート３０と重なる。これによれば、磁性シート３０の貫通孔３１を介して第１コイル１１０と重なる位置にＩＣモジュール５０を配置することにより、第１及び第２コイル１１０，１２０とＩＣモジュール５０を電磁界結合させることが可能となる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電流方向が互いに逆向きとなるよう直列に接続された第１及び第２コイルと、
前記第１コイルの開口部と重なる位置に設けられた貫通孔を有する磁性シートと、を備え、
前記第２コイルは、前記磁性シートと重なる、アンテナモジュール。

【請求項2】

前記第１コイルと前記第２コイルの間に接続されたキャパシタをさらに備える、請求項１に記載のアンテナモジュール。

【請求項3】

前記第１及び第２コイルを介して前記磁性シートと重なる第１メタルプレートをさらに備え、
前記第１メタルプレートは、前記第１コイルの開口部と重なる第１貫通孔と、前記第２コイルの開口部と重なる第２貫通孔と、前記第１貫通孔と外縁の間に設けられた第１スリットと、前記第２貫通孔と前記外縁の間に設けられた第２スリットとを有する、請求項１に記載のアンテナモジュール。

【請求項4】

前記第１貫通孔内に位置する第１磁性体と、
前記第２貫通孔内に位置する第２磁性体と、をさらに備える、請求項３に記載のアンテナモジュール。

【請求項5】

前記第１磁性体は、前記第１コイル側の表面に凹部を有する、請求項４に記載のアンテナモジュール。

【請求項6】

前記第１及び第２コイルに直列接続され、前記第１メタルプレートの前記外縁に沿って周回する第３コイルをさらに備える、請求項３に記載のアンテナモジュール。

【請求項7】

前記第１貫通孔のエッジは、平面視で前記第１コイルの最内周ターンと最外周ターンの間に位置し、
前記第２貫通孔のエッジは、平面視で前記第２コイルの最内周ターンと最外周ターンの間に位置する、請求項３に記載のアンテナモジュール。

【請求項8】

前記第１メタルプレートの平面形状は略矩形状であり、
前記第１コイルの開口部と前記第２コイルの開口部は、前記第１メタルプレートの長手方向における位置が互いに異なっており、且つ、前記第１メタルプレートの短手方向における位置が部分的に重なるよう互いにオフセットしている、請求項３に記載のアンテナモジュール。

【請求項9】

前記磁性シートを介して前記第１メタルプレートと重なる第２メタルプレートをさらに備え、
前記第２メタルプレートは、前記磁性シートの前記貫通孔と重なる第３貫通孔を有する、請求項３乃至８のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。

【請求項10】

請求項９に記載のアンテナモジュールと、
前記第３貫通孔内に配置されたＩＣモジュールと、を備えるＩＣカード。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、アンテナモジュール及びこれを備えるＩＣカードに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、対向する２辺にそれぞれ切欠形状部が形成された面状導体と、切欠形状部と重なる位置に配置され、電流方向が互いに逆向きとなる２つのコイル導体を備えたアンテナモジュールが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１５／１３３５０４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載されたアンテナモジュールは、ポゴピンなどを用いてＲＦＩＣに接続する必要があることから、ＩＣカードへの応用は困難である。

【0005】

したがって、本開示は、ＩＣカードへの応用が好適なアンテナモジュールを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一実施態様によるアンテナモジュールは、電流方向が互いに逆向きとなるよう直列に接続された第１及び第２コイルと、第１コイルの開口部と重なる位置に設けられた貫通孔を有する磁性シートとを備え、第２コイルは磁性シートと重なる。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、ＩＣカードへの応用が好適なアンテナモジュールを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本開示の一実施形態によるアンテナモジュールを備えるＩＣカード３の外観を示す略斜視図である。

【図2】図２は、本開示の第１の実施形態によるアンテナモジュール１を備えるＩＣカード３の構造を説明するための略分解斜視図である。

【図3】図３は、本開示の第１の実施形態によるアンテナモジュール１を備えるＩＣカード３の構造を説明するための略断面図である。

【図4】図４は、基材２０の一方の表面２１に形成された導体パターンを基材２０の他方の表面２２側から見た略平面図である。

【図5】図５は、基材２０の他方の表面２２に形成された導体パターンの略平面図である。

【図6】図６は、ＩＣモジュール５０を裏面側から見た略斜視図である。

【図7】図７（ａ），（ｂ）は、ＩＣカード３とカードリーダー６が通信を行う状態を示す模式図である。

【図8】図８は、ＩＣカード３において第１メタルプレート１０に生じる渦電流の分布を示すシミュレーション結果であり、（ａ）は第１貫通孔１１と第２貫通孔１２のＸ方向における位置が同じである場合を示し、（ｂ）は第１貫通孔１１と第２貫通孔１２のＸ方向における位置が互いにオフセットしている場合を示している。

【図9】図９は、本開示の第２の実施形態によるアンテナモジュール２を備えるＩＣカード４の構造を説明するための略分解斜視図である。

【図10】図１０は、本開示の第２の実施形態によるアンテナモジュール２を備えるＩＣカード４の構造を説明するための略断面図である。

【図11】図１１は、基材２０の一方の表面２１に形成された導体パターンを基材２０の他方の表面２２側から見た略平面図である。

【図12】図１２は、基材２０の他方の表面２２に形成された導体パターンの略平面図である。

【図13】図１３は、ＩＣカード４とカードリーダー６が通信を行う状態を示す模式図である。

【図14】図１４は、本開示の第２の実施形態によるアンテナモジュール２を備えるＩＣカード５の構造を説明するための略断面図である。

【図15】図１５は、ＩＣカード５において第１メタルプレート１０に生じる渦電流の分布を示すシミュレーション結果である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。

【0010】

図１は、本開示の一実施形態によるアンテナモジュールを備えるＩＣカード３の外観を示す略斜視図である。

【0011】

図１に示すように、本実施形態によるＩＣカード３は、Ｙ方向を長手方向、Ｘ方向を短手方向、Ｚ方向を厚み方向とする板状体であり、ＸＹ面を構成する上面３ａと裏面３ｂを有している。ＩＣカード３には後述するＩＣモジュールが内蔵されており、ＩＣモジュールの端子電極ＥがＩＣカード３の上面３ａに露出している。

【0012】

図２及び図３は、それぞれ本開示の第１の実施形態によるアンテナモジュール１を備えるＩＣカード３の構造を説明するための略分解斜視図及び略断面図である。

【0013】

図２及び図３に示すＩＣカード３は、裏面３ｂ側から上面３ａ側に向かって、第１メタルプレート１０、基材２０、磁性シート３０及び第２メタルプレート４０がこの順に積層された構造を有している。第１及び第２メタルプレート１０，４０は、ステンレスやチタンなどの金属材料からなる。第２メタルプレート４０の表面はＩＣカード３の上面３ａを構成し、第１メタルプレート１０の表面はＩＣカード３の裏面３ｂを構成する。このように、ＩＣカード３は、本体にメタルプレートが用いられたカードであって、カード両面がメタルプレートから構成されるカードである。なお、ＩＣカード３の上面３ａ側は、金属材料からなる第２メタルプレート４０に代えて、プラスチックなどの樹脂材料からなる樹脂プレートから構成されていても構わない。

【0014】

第１メタルプレート１０には、第１及び第２貫通孔１１，１２と第１及び第２スリット１３，１４が設けられている。第１スリット１３は、第１貫通孔１１と外縁１５の間に設けられており、第２スリット１４は、第２貫通孔１２と外縁１５の間に設けられている。これにより、第１及び第２貫通孔１１，１２の内壁は、閉じることなくそれぞれ第１及び第２スリット１３，１４を介して、第１メタルプレート１０の外縁１５に繋がっている。その結果、第１及び第２貫通孔１１，１２の周囲に生じた渦電流は、第１及び第２スリット１３，１４によって第１及び第２貫通孔１１，１２の周囲を周回することができず、これにより第１メタルプレート１０のより広い領域がアンテナの一部として機能する。また、第１及び第２貫通孔１１，１２は、第１メタルプレート１０の長手方向であるＹ方向における位置が互いに異なっており、これにより第１メタルプレート１０のより広い領域がアンテナの一部として機能する。本実施形態では、第１スリット１３が繋がる第１メタルプレート１０の外縁１５と第２スリット１４が繋がる第１メタルプレート１０の外縁１５は、第１メタルプレート１０の対向する２辺であって、第１スリット１３が第１貫通孔１１から外縁１５に向かう方向と第２スリット１４が第２貫通孔１２から外縁１５に向かう方向は反対方向である。第２メタルプレート４０には第３貫通孔４１が設けられており、貫通孔４１の内部にはＩＣモジュール５０が配置されている。

【0015】

基材２０は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの絶縁性樹脂材料からなるフィルムであり、その一方の表面２１に第１コイル１１０、第２コイル１２０及びキャパシタ電極１０１が設けられ、他方の表面２２にキャパシタ電極１０３が設けられている。第１コイル１１０の開口部１１１は、Ｚ方向から見た平面視で第１メタルプレート１０の第１貫通孔１１と重なりを有している。第２コイル１２０の開口部１２１は、Ｚ方向から見た平面視で第１メタルプレート１０の第２貫通孔１２と重なりを有している。したがって、第１及び第２開口部１１１，１２１についても、Ｙ方向における位置が互いに異なっている。キャパシタ電極１０１，１０３は基材２０を介して対向しており、これによりキャパシタＣを構成する。基材２０は、一方の表面２１が第１メタルプレート１０側を向くよう配置される。第１メタルプレート１０と基材２０は、接着層６１を介して接着される。

【0016】

基材２０の他方の表面２２は、磁性シート３０で覆われる。磁性シート３０と基材２０は、接着層６２を介して接着される。磁性シート３０及び接着層６２には、第１コイル１１０の開口部１１１と重なる位置にそれぞれ貫通孔３１，６４が設けられている。磁性シート３０は、シート状の磁性体であっても構わないし、接着層６２を用いずに磁性粒子と樹脂を混合したペースト状部材を基材２０の他方の表面２２に塗布し、これを硬化させたものであっても構わない。本実施形態によるアンテナモジュール１は、少なくとも基材２０及びその表面２１，２２に形成された導体パターンと磁性シート３０によって構成される。第２メタルプレート４０と磁性シート３０は、接着層６３を介して接着される。第２メタルプレート４０及び接着層６３には、第１コイル１１０の開口部１１１と重なる位置にそれぞれ貫通孔４１，６５が設けられている。

【0017】

図３に示すように、第１メタルプレート１０の第１貫通孔１１、第１コイル１１０の開口部１１１、磁性シート３０の貫通孔３１及び第２メタルプレート４０の第３貫通孔４１は、Ｚ方向から見た平面視で、互いに重なる位置に設けられている。第１コイル１１０は、少なくとも開口部１１１が磁性シート３０の貫通孔３１と重なりを有している必要があるが、第１コイル１１０の全体が磁性シート３０の貫通孔３１と重なりを有していても構わない。つまり、第１コイル１１０は、磁性シート３０と重なる部分を有していなくても構わない。これに対し、第２コイル１２０と重なる領域には磁性シート３０に貫通孔が設けられておらず、第２コイル１２０の全体が磁性シート３０と重なっている。第２コイル１２０は、貫通孔３１と重なることなく磁性シート３０と重なっている。

【0018】

ここで、第１コイル１１０は、少なくとも開口部１１１が第１メタルプレート１０の第１貫通孔１１と重なりを有している必要があるが、Ｚ方向から見た平面視で、第１貫通孔１１のエッジが第１コイル１１０の最内周ターンと最外周ターンの間に位置していてもよい。同様に、第２コイル１２０は、少なくとも開口部１２１が第１メタルプレート１０の第２貫通孔１２と重なりを有している必要があるが、Ｚ方向から見た平面視で、第２貫通孔１２のエッジが第２コイル１２０の最内周ターンと最外周ターンの間に位置していてもよい。換言すれば、Ｚ方向から見た平面視で、第１及び第２コイル１１０，１２０の巻き幅領域内に開口部１１１，１２１のエッジが位置していてもよい。巻き幅領域は、最内周ターンの近傍や最外周ターンの近傍に比べると磁束密度が低いため、この位置に開口部１１１，１２１のエッジを配置することにより、第１及び第２コイル１１０，１２０が渦電流の影響を受けにくくなる。その結果、インダクタンスの低下や交流抵抗の増加が抑えられる。

【0019】

図４は、基材２０の一方の表面２１に形成された導体パターンを基材２０の他方の表面２２側から見た略平面図である。尚、図４に示すＡ－Ａ線は、図３の断面位置を示している。

【0020】

図４に示すように、基材２０の一方の表面２１には、第１コイル１１０と、第２コイル１２０と、第１コイル１１０の外周端と第２コイル１２０の外周端を接続する配線パターン１００と、配線パターン１００に接続されたキャパシタ電極１０１が設けられている。図４に示す例では、第１及び第２コイル１１０，１２０の外形及び開口部が略矩形であり、ターン数が約６ターンである。ここで、第１コイル１１０は、外周端から内周端に向かって左回り（反時計回り）に周回するのに対し、第２コイル１２０は、外周端から内周端に向かって右回り（時計回り）に周回する。そして、第１コイル１１０の外周端と第２コイル１２０の外周端が配線パターン１００を介して接続されていることから、第１コイル１１０と第２コイル１２０に流れる電流方向は、互いに逆向きとなる。但し、第１コイル１１０と第２コイル１２０に流れる電流方向が互いに逆向きとなる限り、第１及び第２コイル１１０，１２０の外周端から内周端に向かう周回方向については限定されない。例えば、第１及び第２コイル１１０，１２０の外周端から内周端に向かう周回方向が同じ場合は、第１及び第２コイル１１０，１２０の一方のコイルの外周端を他方のコイルの内周端に接続してもよい。なお、第１及び第２コイル１１０，１２０に流れる電流は交流電流であることから、電流方向は交流電流の周波数に応じて向きが切り替わることとなる。したがって、第１コイル１１０と第２コイル１２０に流れる電流方向が互いに逆向きとなるとは、第１コイル１１０と第２コイル１２０に同じタイミングで流れる電流の向きのことである。

【0021】

図５は、基材２０の他方の表面２２に形成された導体パターンの略平面図である。

【0022】

図５に示すように、基材２０の他方の表面２２には、配線パターン１０２と、配線パターン１０２に接続されたキャパシタ電極１０３が設けられている。キャパシタ電極１０３の平面位置はキャパシタ電極１０１と一致しており、これにより一対のキャパシタ電極１０１，１０３とその間に位置する基材２０によってキャパシタＣが構成される。また、配線パターン１０２の一端は基材２０を貫通して設けられたビア導体１１２を介して第１コイル１１０の内周端に接続される。配線パターン１０２の他端は基材２０を貫通して設けられたビア導体１２２を介して第２コイル１２０の内周端に接続される。これにより、第１コイル１１０の内周端と第２コイル１２０の内周端は、配線パターン１０２を介して接続される。

【0023】

かかる構成により、第１コイル１１０と第２コイル１２０が直列に接続されるとともに、第１コイル１１０と第２コイル１２０の間にキャパシタＣが並列に接続されることになる。これら第１コイル１１０、第２コイル１２０及びキャパシタＣは、外部回路に接続されない閉回路を構成する。第１及び第２コイル１１０，１２０にキャパシタＣを接続することは必須でないが、キャパシタＣを用いることにより共振周波数の微調整が可能となり、通信特性を高めることができる。

【0024】

第１及び第２コイル１１０，１２０に電流が流れると、第１メタルプレート１０には渦電流が発生する。ここで、第１コイル１１０と第２コイル１２０には互いに逆方向に電流が流れることから、第１貫通孔１１の周囲に発生する渦電流の周回方向と、第２貫通孔１２の周囲に発生する渦電流の周回方向も互いに逆方向となる。これにより、第１貫通孔１１の周囲に発生する渦電流と第２貫通孔１２の周囲に発生する渦電流が互いに強め合うことになり、第１メタルプレート１０自体がアンテナの一部として機能する。

【0025】

図６は、ＩＣモジュール５０を裏面側から見た略斜視図である。

【0026】

図６に示すように、ＩＣモジュール５０は、モジュール基板５１と、モジュール基板５１に搭載又は内蔵されたＩＣチップ５２と、カップリングコイル５３とを備えている。ＩＣチップ５２は、ドーム状の保護樹脂５４で覆われることにより保護されている。モジュール基板５１の表面側には、図１に示す端子電極Ｅが設けられる。このような構成を有するＩＣモジュール５０は、第２メタルプレート４０に設けられた第３貫通孔４１に収容される。ＩＣモジュール５０が第３貫通孔４１に収容されると、カップリングコイル５３と基材２０に設けられた第１コイル１１０が電磁界結合する。カップリングコイル５３及び第１コイル１１０と重なる位置においては、磁性シート３０の貫通孔３１が設けられていることから、カップリングコイル５３と第１コイル１１０の結合が磁性シート３０によって妨げられることはない。

【0027】

そして、第１コイル１１０の開口部１１１は、第１メタルプレート１０の第１貫通孔１１を介してＩＣカード３の裏面３ｂと対向していることから、図７（ａ）に示すように、ＩＣカード３の裏面３ｂに設けられた第１貫通孔１１をカードリーダー６と向かい合わせることによって、カードリーダー６とＩＣチップ５２との間で通信を行うことができる。さらに、第１コイル１１０は第２コイル１２０に接続されていることから、図７（ｂ）に示すように、ＩＣカード３の裏面３ｂに設けられた第２貫通孔１２をカードリーダー６と向かい合わせた場合であっても、カードリーダー６とＩＣチップ５２との間で通信を行うことができる。つまり、ＩＣカード３の長手方向における向きにかかわらず、カードリーダー６との間で正しく通信を行うことが可能となる。これにより、使用者は、ＩＣカード３の向きを意識することなく使用することが可能となる。

【0028】

しかも、本実施形態においては、第１メタルプレート１０に設けられた第１貫通孔１１と第２貫通孔１２のＸ方向における位置が互いにオフセットしており、これによって第１コイル１１０によって第１メタルプレート１０に生じる渦電流と、第２コイル１２０によって第１メタルプレート１０に生じる渦電流がより強められる。第１及び第２開口部１１１，１２１についても、Ｘ方向における位置が互いにオフセットしている。

【0029】

図８は、第１メタルプレート１０に生じる渦電流の分布を示すシミュレーション結果であり、（ａ）は第１貫通孔１１と第２貫通孔１２のＸ方向における位置が同じである場合を示し、（ｂ）は第１貫通孔１１と第２貫通孔１２のＸ方向における位置が互いにオフセットしている場合を示している。図８に示すように、第１貫通孔１１と第２貫通孔１２のＸ方向における位置がオフセットしている方が、第１貫通孔１１と第２貫通孔１２のＸ方向における位置が同じである場合よりも強い渦電流が生じていることが分かる。第１貫通孔１１と第２貫通孔１２のＸ方向におけるオフセット量については特に限定されないが、第１貫通孔１１と第２貫通孔１２のＸ方向における中間位置が第１メタルプレート１０のＸ方向における中心と略一致し、且つ、第１及び第２貫通孔１１，１２がいずれも第１メタルプレート１０のＸ方向における中心と重なりを有していてもよい。特に、第１貫通孔１１と重なる第１コイル１１０の開口部１１１と、第２貫通孔１２と重なる第２コイル１２０の開口部１２１がＸ方向に部分的に重なるよう互いにオフセットしていてもよい。これによれば、磁界強度の高い領域のＸ方向への偏りが抑えられる。

【0030】

図９及び図１０は、それぞれ本開示の第２の実施形態によるアンテナモジュール２を備えるＩＣカード４の構造を説明するための略分解斜視図及び略断面図である。

【0031】

図９及び図１０に示すＩＣカード４は、基材２０の表面２１，２２に形成された導体パターンの構成が異なる点において、図２及び図３に示したＩＣカード３と相違している。その他の基本的な構成は、図２及び図３に示したＩＣカード３と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図９及び図１０に示すように、本実施形態においては、基材２０に第３コイル１３０が追加されている。本実施形態によるアンテナモジュール２は、少なくとも基材２０及びその表面２１，２２に形成された導体パターンと磁性シート３０によって構成される。また、第２メタルプレート４０の表面はＩＣカード４の上面４ａを構成し、第１メタルプレート１０の表面はＩＣカード４の裏面４ｂを構成する。

【0032】

図１１は、基材２０の一方の表面２１に形成された導体パターンを基材２０の他方の表面２２側から見た略平面図である。尚、図１１に示すＡ－Ａ線は、図１０の断面位置を示している。

【0033】

図１１に示すように、基材２０の一方の表面２１には、第１コイル１１０と、第２コイル１２０と、第３コイル１３０と、第１コイル１１０の外周端と第３コイル１３０の内周端を接続する配線パターン１０４と、第２コイル１２０の外周端とキャパシタ電極１０１を接続する配線パターン１０５が設けられている。第１の実施形態と同様、第１コイル１１０は、外周端から内周端に向かって左回り（反時計回り）に周回するのに対し、第２コイル１２０は、外周端から内周端に向かって右回り（時計回り）に周回する。第３コイル１３０は、基材２０の一方の表面２１の外縁に沿って約１．５ターン周回する。

【0034】

図１２は、基材２０の他方の表面２２に形成された導体パターンの略平面図である。

【0035】

図１２に示すように、基材２０の他方の表面２２には、配線パターン１０２，１０７と、配線パターン１０２に接続されたキャパシタ電極１０３が設けられている。キャパシタ電極１０３の平面位置はキャパシタ電極１０１と一致しており、これにより一対のキャパシタ電極１０１，１０３とその間に位置する基材２０によってキャパシタＣが構成される。また、配線パターン１０２の一端は基材２０を貫通して設けられたビア導体１１２を介して第１コイル１１０の内周端に接続される。配線パターン１０２の他端は基材２０を貫通して設けられたビア導体１２２を介して第２コイル１２０の内周端に接続される。これにより、第１コイル１１０の内周端と第２コイル１２０の内周端は、配線パターン１０２を介して接続される。また、配線パターン１０７の一端は、基材２０を貫通して設けられたビア導体１０６を介してキャパシタ電極１０１及び第２コイル１２０の外周端に接続される。さらに、配線パターン１０７の他端は、基材２０を貫通して設けられたビア導体１０８を介して第３コイル１３０の外周端に接続される。これにより、第２コイル１２０の外周端と第３コイル１３０の外周端は、配線パターン１０５，１０７を介して接続される。

【0036】

その結果、第１コイル１１０、第２コイル１２０及び第３コイル１３０が直列に接続されるとともに、第２コイル１２０に対して並列にキャパシタＣが接続されることになる。これら第１コイル１１０、第２コイル１２０、第３コイル１３０及びキャパシタＣは、外部回路に接続されない閉回路を構成する。また、第１の実施形態と同様、第１コイル１１０と第２コイル１２０には互いに逆方向に電流が流れることから、第１貫通孔１１の周囲に発生する渦電流の周回方向と、第２貫通孔１２の周囲に発生する渦電流の周回方向も互いに逆方向となる。これにより、第１貫通孔１１の周囲に発生する渦電流と第２貫通孔１２の周囲に発生する渦電流が互いに強め合うことになる。

【0037】

第１及び第２コイル１１０，１２０に電流が流れると、第３コイル１３０にも電流が流れるため、第３コイル１３０からも磁界が発生する。図１０に示すように、第３コイル１３０は、Ｚ方向から見た平面視で第１及び第２メタルプレート１０，４０と重なるものの、これらの外縁に沿って周回することから、第１及び第２メタルプレート１０，４０の外縁近傍にも磁界が生じ、これにより通信が可能となる。このため、図１３に示すように、ＩＣカード４の表裏を逆にした状態でカードリーダー６と向かい合わせた場合であっても、第３コイル１３０を介して、カードリーダー６とＩＣチップ５２との間で通信を行うことが可能となる。これにより、使用者は、ＩＣカード４の表裏を意識することなく使用することが可能となる。

【0038】

図１４は、本開示の第２の実施形態によるアンテナモジュール２を備えるＩＣカード５の構造を説明するための略断面図である。

【0039】

図１４に示すＩＣカード５は、第１メタルプレート１０の貫通孔１１，１２の内部にそれぞれ第１及び第２磁性体７１，７２が設けられている点において、図９及び図１０に示したＩＣカード４と相違している。その他の基本的な構成は、図９及び図１０に示したＩＣカード４と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0040】

第１及び第２磁性体７１，７２はＮｉＺｎ系のフェライトなどからなり、第１及び第２コイル１１０，１２０とカードリーダー６との間の磁気結合を高める役割を果たす。また、第１磁性体７１は、第１コイル１１０側の表面の中央部に凹部７１ａが設けられている。これは、ドーム状に突出する保護樹脂５４と第１磁性体７１の干渉を防止することによって、ＩＣチップ５２に加わるダメージを低減するためである。これに対し、第２磁性体７２にこのような凹部を設ける必要はない。

【0041】

図１５は、図１４に示すＩＣカード５において、第１メタルプレート１０に生じる渦電流の分布を示すシミュレーション結果である。図１５に示すように、第１及び第２磁性体７１，７２を設けることによって、第１メタルプレート１０により強い渦電流が生じていることが分かる。

【0042】

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記の実施形態に限定されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本開示の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

【0043】

本開示に係る技術には、以下の構成例が含まれるが、これに限定されるものではない。

【0044】

本開示によるアンテナモジュールは、電流方向が互いに逆向きとなるよう直列に接続された第１及び第２コイルと、第１コイルの開口部と重なる位置に設けられた貫通孔を有する磁性シートとを備え、第２コイルは磁性シートと重なる。これによれば、磁性シートの貫通孔を介して第１コイルと重なる位置にＩＣモジュールなどを配置することにより、第１及び第２コイルとＩＣモジュールを電磁界結合させることが可能となる。

【0045】

上記アンテナモジュールにおいて、第１コイルと第２コイルの間に接続されたキャパシタをさらに備えていても構わない。これによれば、共振周波数の調整が容易となることから、通信特性が高められる。

【0046】

上記いずれかのアンテナモジュールにおいて、第１及び第２コイルを介して磁性シートと重なる第１メタルプレートをさらに備え、第１メタルプレートは、第１コイルの開口部と重なる第１貫通孔と、第２コイルの開口部と重なる第２貫通孔と、第１貫通孔と外縁の間に設けられた第１スリットと、第２貫通孔と外縁の間に設けられた第２スリットとを有するものであっても構わない。これによれば、第１メタルプレート自体がアンテナの一部として機能する。

【0047】

上記アンテナモジュールにおいて、第１貫通孔内に位置する第１磁性体と、第２貫通孔内に位置する第２磁性体をさらに備えていても構わない。これによれば、第１及び第２コイルの磁気特性を高めることができる。

【0048】

上記アンテナモジュールにおいて、第１磁性体の第１コイル側の表面の中央部には、凹部が設けられていても構わない。これによれば、ＩＣモジュールなどとの干渉を防止することが可能となる。

【0049】

上記いずれかのアンテナモジュールにおいて、第１及び第２コイルに直列接続され、第１メタルプレートの外縁に沿って周回する第３コイルをさらに備えていても構わない。これによれば、通信可能な範囲をより広げることが可能となる。

【0050】

上記いずれかのアンテナモジュールにおいて、第１貫通孔のエッジは、平面視で第１コイルの最内周ターンと最外周ターンの間に位置し、第２貫通孔のエッジは、平面視で第２コイルの最内周ターンと最外周ターンの間に位置しても構わない。これによれば、第１及び第２コイルが渦電流の影響を受けにくくなることから、インダクタンスの低下や交流抵抗の増加を抑えることができる。

【0051】

上記いずれかのアンテナモジュールにおいて、第１メタルプレートの平面形状は略矩形状であり、第１コイルの開口部と第２コイルの開口部は、第１メタルプレートの長手方向における位置が互いに異なっており、且つ、第１メタルプレートの短手方向における位置が部分的に重なるよう互いにオフセットしていても構わない。これによれば、第１メタルプレートに生じる渦電流がより強められることから、通信特性が向上する。

【0052】

上記いずれかのアンテナモジュールにおいて、磁性シートを介して第１メタルプレートと重なる第２メタルプレートをさらに備え、第２メタルプレートは、磁性シートの貫通孔と重なる第３貫通孔を有していても構わない。これによれば、第３貫通孔内にＩＣモジュールを配置することによって、両面がメタルプレートからなるＩＣカードを構成することが可能となる。

【0053】

本開示によるＩＣカードは、上記アンテナモジュールと、第３貫通孔内に配置されたＩＣモジュールと、を備える。これによれば、通信範囲の広いアンテナモジュールを備えたＩＣカードを得ることができる。

【符号の説明】

【0054】

１，２ アンテナモジュール
３～５ ＩＣカード
３ａ，４ａ ＩＣカードの上面
３ｂ，４ｂ ＩＣカードの裏面
６ カードリーダー
１０ 第１メタルプレート
１１ 第１貫通孔
１２ 第２貫通孔
１３ 第１スリット
１４ 第２スリット
１５ 外縁
２０ 基材
２１，２２ 基材の表面
３０ 磁性シート
３１ 貫通孔
４０ 第２メタルプレート
４１ 第３貫通孔
５０ ＩＣモジュール
５１ モジュール基板
５２ ＩＣチップ
５３ カップリングコイル
５４ 保護樹脂
６１～６３ 接着層
６４，６５ 貫通孔
７１ 第１磁性体
７１ａ 凹部
７２ 第２磁性体
１００，１０２，１０４，１０５，１０７ 配線パターン
１０１，１０３ キャパシタ電極
１０２，１０７ 配線パターン
１０６，１０８ ビア導体
１１０ 第１コイル
１１１ 第１コイルの開口部
１１２ ビア導体
１２０ 第２コイル
１２１ 第２コイルの開口部
１２２ ビア導体
１３０ 第３コイル
Ｃ キャパシタ
Ｅ 端子電極

【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】