特開 2024-134127 アンテナ装置及びこれを備える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】P2024134127

(43)【公開日】2024-10-03

(54)【発明の名称】アンテナ装置及びこれを備えるＩＣカード

(51)【国際特許分類】

   H01Q 7/00 20060101AFI20240926BHJP

   G06K 19/077 20060101ALI20240926BHJP

   B42D 25/305 20140101ALI20240926BHJP

   H01Q 19/02 20060101ALI20240926BHJP

【ＦＩ】

H01Q7/00

G06K19/077 144

G06K19/077 196

G06K19/077 216

G06K19/077 244

G06K19/077 272

G06K19/077 296

B42D25/305 100

H01Q19/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023044248

(22)【出願日】2023-03-20

(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

(72)【発明者】

【氏名】森木 朋大

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 由智

【テーマコード（参考）】

2C005

5J020

【Ｆターム（参考）】

2C005MA40

2C005NA08

5J020BC10

5J020DA02

(57)【要約】

【課題】メタルプレートが両面に配置されたＩＣカードに適したアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ装置１は、ボトムメタルプレート１０と、ボトムメタルプレート１０の外縁１１～１４に沿って周回する第１コイル１１０と、第１コイル１１０の開口１１０ａ内に配置され、第１コイル１１０に接続される第２コイル１２０とを備える。ボトムメタルプレート１０は、Ｙ方向に延在するスリット７０を有する。スリット７０は、第２コイル１２０と重なる第１区間Ｓ１と、第１区間Ｓ１とスリット７０の第１端部７１の間に位置する第２区間Ｓ２と、第１区間Ｓ１とスリット７０の第２端部７２の間に位置する第３区間Ｓ３とを含む。第２端部７２は、ボトムメタルプレート１０の外縁１２に達することなく外縁１２から第１距離Ｄ１離れた位置で終端する。第１距離Ｄ１は、第２及び第３区間Ｓ２，Ｓ３のいずれか長い方よりも短い。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１メタルプレートと、
平面視で前記第１メタルプレートと重なるよう配置され、前記第１メタルプレートの外縁に沿って周回する第１コイルと、
前記第１コイルの開口内に配置され、前記第１コイルに接続される第２コイルと、
を備え、
前記第１メタルプレートは、前記第１メタルプレートの長手方向に延在するスリットを有し、
前記スリットは、前記長手方向における両端に位置する第１及び第２端部を有し、
前記スリットの前記第１端部は、前記第１メタルプレートの前記外縁を分断するよう開放され、
前記スリットの前記第２端部は、前記第１メタルプレートの前記外縁に達することなく、前記外縁から第１距離離れた位置で終端し、
前記スリットは、前記第２コイルと重なる第１区間と、前記第１区間と前記第１端部の間に位置する第２区間と、前記第１区間と前記第２端部の間に位置する第３区間とを含み、
前記第１距離は、前記第２及び第３区間のいずれか長い方よりも短い、
アンテナ装置。

【請求項2】

前記第３区間は、前記第２区間より長い、
請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記スリットの幅は一定である、
請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記スリットの前記第２端部は、前記第１コイルの最内周ターンより内側に位置する、
請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記スリットの前記第２端部は、前記第１コイルの最内周ターンの内縁と第２距離離れており、
前記第１コイルの最外周ターンの外縁は、前記第１メタルプレートの前記外縁と第３距離離れており、
前記第２距離は、前記第３距離よりも大きい、
請求項４に記載のアンテナ装置。

【請求項6】

前記第２距離は、前記第１コイルのパターン幅よりも大きい、
請求項５に記載のアンテナ装置。

【請求項7】

前記スリットの幅は、前記第１コイルのターン間におけるスペース幅よりも大きく、前記第１コイルのパターン幅よりも小さい、
請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項8】

前記第１及び第２コイルに対して直列に接続されるキャパシタをさらに備える、
請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項9】

前記第１及び第２コイルに対して並列に接続されるキャパシタをさらに備え、
前記第１コイルの線路長は、前記第２コイルの線路長より短い、
請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項10】

請求項１乃至９のいずれか一項に記載のアンテナ装置と、
貫通孔を有する第２メタルプレートと、
前記第２メタルプレートの貫通孔内に配置されたＩＣモジュールと、
を備え、
前記第１及び第２コイルは、前記ＩＣモジュールと前記第２コイルが重なるよう、前記第１メタルプレートと前記第２メタルプレートの間に挟まれる、ＩＣカード。

【請求項11】

前記第１メタルプレートは、前記スリットと重ならない位置に署名欄を有する、
請求項１０に記載のＩＣカード。

【請求項12】

前記署名欄は、前記第１メタルプレートの前記長手方向に沿った第１エッジと、前記第１エッジとは異なる方向に延在する第２エッジとを有し、
前記スリットの前記第２及び第３区間の一方は、前記第１エッジに沿う部分と、前記第２エッジに沿う部分を有する、
請求項１１に記載のＩＣカード。

【請求項13】

第１メタルプレートと、
前記第１メタルプレートと重なる第２メタルプレートと、
を備え、
前記第１メタルプレートは、前記第１メタルプレートの長手方向に延在する第１スリットを有し、
前記第１スリットは、前記長手方向における両端に位置する第１及び第２端部を有し、
前記第１スリットの前記第１端部は、前記第１メタルプレートの外縁を分断するよう開放され、
前記第１スリットの前記第２端部は、前記第１メタルプレートの前記外縁に達することなく、前記外縁から第１距離離れた位置で終端し、
前記第２メタルプレートは、貫通孔と、前記第２メタルプレートの外縁と前記貫通孔を繋ぐ第２スリットとを有し、
前記第１スリットは、前記貫通孔と重なる第１区間と、前記第１区間と前記第１端部の間に位置する第２区間と、前記第１区間と前記第２端部の間に位置する第３区間とを含み、
前記第１距離は、前記第２及び第３区間のいずれか長い方よりも短い、
アンテナ装置。

【請求項14】

前記第２スリットの幅は、前記第１スリットの幅より狭い、
請求項１３に記載のアンテナ装置。

【請求項15】

請求項１３又は１４に記載のアンテナ装置と、
前記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、アンテナ装置及びこれを備えるＩＣカードに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、メタルプレートが両面に配置されたＩＣカードが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許公開第２０２１／０３５０１９８号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、メタルプレートが両面に配置されたＩＣカードに適したアンテナ装置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】

【0005】

本開示の一実施態様によるアンテナ装置は、第１メタルプレートと、平面視で第１メタルプレートと重なるよう配置され、第１メタルプレートの外縁に沿って周回する第１コイルと、第１コイルの開口内に配置され、第１コイルに接続される第２コイルとを備え、第１メタルプレートは、第１メタルプレートの長手方向に延在するスリットを有し、スリットは、長手方向における両端に位置する第１及び第２端部を有し、スリットの第１端部は、第１メタルプレートの外縁を分断するよう開放され、スリットの第２端部は、第１メタルプレートの外縁に達することなく、外縁から第１距離離れた位置で終端し、スリットは、第２コイルと重なる第１区間と、第１区間と第１端部の間に位置する第２区間と、第１区間と第２端部の間に位置する第３区間とを含み、第１距離は、第２及び第３区間のいずれか長い方よりも短い。

【0006】

本開示の他の実施態様によるアンテナ装置は、第１メタルプレートと、第１メタルプレートと重なる第２メタルプレートとを備え、第１メタルプレートは、第１メタルプレートの長手方向に延在する第１スリットを有し、第１スリットは、長手方向における両端に位置する第１及び第２端部を有し、第１スリットの第１端部は、第１メタルプレートの外縁を分断するよう開放され、第１スリットの第２端部は、第１メタルプレートの外縁に達することなく、外縁から第１距離離れた位置で終端し、第２メタルプレートは、貫通孔と、第２メタルプレートの外縁と貫通孔を繋ぐ第２スリットとを有し、第１スリットは、貫通孔と重なる第１区間と、第１区間と第１端部の間に位置する第２区間と、第１区間と第２端部の間に位置する第３区間とを含み、第１距離は、第２及び第３区間のいずれか長い方よりも短い。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、メタルプレートが両面に配置されたＩＣカードに適したアンテナ装置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装置を備えるＩＣカード３の外観を示す略斜視図である。

【図2】図２は、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、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、アンテナ装置１に用いるボトムメタルプレート１０の略平面図である。

【図5】図５は、基材２０の第１主面２１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、基材２０の第２主面２２に形成された導体パターンの略平面図である。

【図7】図７は、アンテナ装置１の等価回路図である。

【図8】図８は、変形例によるアンテナ装置の等価回路図である。

【図9】図９は、ボトムメタルプレート１０と基材２０を重ねた状態を示す略平面図である。

【図10】図１０は、ＩＣモジュール５０を裏面側から見た略斜視図である。

【図11】図１１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12】図１２は、変形例によるボトムメタルプレート１０の略平面図である。

【図13】図１３は、本開示の他の実施形態によるアンテナ装置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14】図１４は、アンテナ装置２に用いるボトムメタルプレート１０の略平面図である。

【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装置を備える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、それぞれ本開示の一実施形態によるアンテナ装置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、ボトムメタルプレート１０、基材２０、磁性体３０及びトップメタルプレート４０がこの順に積層された構造を有している。ボトムメタルプレート１０は第１のメタルプレートを構成し、その表面はＩＣカード３の裏面３ｂを構成する。トップメタルプレート４０は第２のメタルプレートを構成し、その表面はＩＣカード３の上面３ａを構成する。トップメタルプレート４０及びボトムメタルプレート１０は、ステンレスやチタンなどの金属材料からなる。トップメタルプレート４０には貫通孔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。このように、ＩＣカード３は、本体の両面にメタルプレートが用いられたカードである。

【0014】

基材２０は、絶縁性樹脂材料からなるフィルムであり、互いに反対側に位置する第１及び第２主面２１，２２に導体パターンが形成されている。基材２０に設けられた導体パターンは、第１コイル１１０及び第２コイル１２０を含む。本実施形態によるアンテナ装置１は、少なくとも、ボトムメタルプレート１０、第１コイル１１０及び第２コイル１２０によって構成される。ボトムメタルプレート１０は主に電磁界結合を利用して外部と通信するアンテナとして機能し、第１コイル１１０は主にボトムメタルプレート１０と電磁界結合する共振回路として機能し、第２コイル１２０は主にＩＣモジュール５０と電磁界結合するカップリングコイルとして機能する。本実施形態においては、第１及び第２コイル１１０，１２０がボトムメタルプレート１０とトップメタルプレート４０の間に挟まれる。

【0015】

導体パターンを構成する導電材料としては、例えば、銅、アルミニウム、又はこれらの合金などが挙げられる。フィルム状の基材２０を構成する絶縁性樹脂材料の例としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＩ（ポリイミド）などが挙げられる。基材２０の第１主面２１はボトムメタルプレート１０と向かい合い、基材２０の第２主面２２は磁性体３０を介してトップメタルプレート４０と向かい合う。ボトムメタルプレート１０と基材２０は、接着層６１を介して接着される。

【0016】

基材２０の第２主面２２は、磁性体３０で覆われる。磁性体３０は、シート状部材であっても構わないし、基材２０の第２主面２２に塗布されたものであっても構わない。磁性体３０がシート状部材である場合、磁性体３０と基材２０は、図３に示すように接着層６２を介して互いに接着される。磁性体３０が基材２０の第２主面２２に塗布されたものである場合、磁性体３０と基材２０は、接着層を介することなく直接接触する。磁性体３０は、接着層６３を介してトップメタルプレート４０に接着される。磁性体３０には、トップメタルプレート４０の貫通孔４１と重なる位置に貫通孔３１が設けられている。

【0017】

図４は、アンテナ装置１に用いるボトムメタルプレート１０の略平面図である。図４に示すＡ－Ａ線は、図３に示す断面位置を示している。この点は、図５、図６及び図９においても同様である。

【0018】

図４に示すように、ボトムメタルプレート１０は、短手方向であるＸ方向に延在し、長手方向であるＹ方向に対向する外縁１１，１２と、長手方向であるＹ方向に延在し、短手方向であるＸ方向に対向する外縁１３，１４とを有している。ボトムメタルプレート１０のＸ方向における長さはＸ１であり、ボトムメタルプレート１０のＹ方向における長さはＹ１である。さらに、ボトムメタルプレート１０は、Ｙ方向に延在するスリット７０を有している。スリット７０のＸ方向における幅Ｗ１は一定である。つまり、スリット７０は、Ｘ方向における幅が局所的に拡大されるような拡幅部を有していない。また、スリット７０の位置は、Ｘ方向における中心ではなく、外縁１３側にオフセットしている。なお、「一定」には製造ばらつきにより生じる誤差は含まれるものとする。

【0019】

スリット７０は、Ｙ方向における両端に位置する第１及び第２端部７１，７２を有している。スリット７０の第１端部７１は、外縁１１を分断するよう開放されている一方、スリット７０の第２端部７２は、外縁１２に達することなく外縁１２から第１距離Ｄ１だけ離れた位置で終端している。第１距離Ｄ１は、ボトムメタルプレート１０のＹ方向における長さＹ１よりも十分に短く、少なくとも長さＹ１の半分以下である。つまり、スリット７０のＹ方向における長さＹ０は十分に長く、少なくともボトムメタルプレート１０のＹ方向における長さＹ１の半分以上である。スリット７０のＹ方向における長さは、長さＹ１の２／３以上であっても構わないし、長さＹ１の３／４以上であっても構わないし、長さＹ１の４／５以上であっても構わない。図４に示す例では、スリット７０のＹ方向における長さＹ０は、長さＹ１の約９／１０である。

【0020】

図５は、基材２０の第１主面２１に形成された導体パターンの略平面図である。

【0021】

図５に示すように、基材２０の第１主面２１には、第１コイル１１０、第２コイル１２０及びキャパシタパターン１３１，１３３が設けられている。第１コイル１１０は、基材２０の外縁に沿って約３ターン周回するパターンであり、その開口１１０ａ内に第２コイル１２０及びキャパシタパターン１３１，１３３が配置されている。第１コイル１１０は、ボトムメタルプレート１０のそれぞれ外縁１１，１２に沿ってＸ方向に延在する区間１１１，１１２と、ボトムメタルプレート１０のそれぞれ外縁１３，１４に沿ってＹ方向に延在する区間１１３，１１４とを有している。第２コイル１２０は、磁性体３０の貫通孔３１と重なる位置に配置されている。図５に示す例では、第２コイル１２０のターン数も約３ターンである。

【0022】

キャパシタパターン１３１は、第１コイル１１０の最内周ターンからＸ方向に分岐したパターンである。図５に示す例では、第１コイル１１０の最内周ターンから７本のキャパシタパターン１３１が分岐しているが、キャパシタパターン１３１の数については特に限定されない。また、１本のキャパシタパターン１３１からは、複数のキャパシタパターン１３３が分岐している。キャパシタパターン１３３はいずれもＹ方向に延在する。図５に示す例では、１本のキャパシタパターン１３１から１２本のキャパシタパターン１３３が分岐しているが、キャパシタパターン１３３の数については特に限定されない。

【0023】

図６は、基材２０の第２主面２２に形成された導体パターンの略平面図である。

【0024】

図６に示すように、基材２０の第２主面２２には、キャパシタパターン１３２，１３４及び接続パターン１４１，１４２が配置されている。キャパシタパターン１３２，１３４の平面位置は、それぞれキャパシタパターン１３１，１３３と一致している。つまり、キャパシタパターン１３１，１３２は基材２０を介して互いに対向し、キャパシタパターン１３３，１３４は基材２０を介して互いに対向する。これにより、基材２０の第１主面２１に設けられたキャパシタパターン１３１，１３３と、基材２０の第２主面２２に設けられたキャパシタパターン１３２，１３４と、これら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。このようなパターン形状を有するキャパシタＣのキャパシタンスは、トリミングによっていくつかのキャパシタパターン１３３を除去することによって微調整することができる。

【0025】

図５及び図６に示すように、第１コイル１１０の外周端は、基材２０を貫通して設けられたビア導体１５１を介してキャパシタパターン１３２，１３４に接続される。また、第１コイル１１０を構成するターンのうち、最外周ターンから数えて２番目のターン（最内周ターンから数えて２番目のターン）の一部が分断されている。分断された一方及び他方の端部は、基材２０を貫通して設けられたビア導体１５２，１５３にそれぞれ接続される。ビア導体１５２は接続パターン１４１の一端に接続され、ビア導体１５３は接続パターン１４２の一端に接続される。接続パターン１４１，１４２の他端は、基材２０を貫通して設けられたビア導体１５４，１５５にそれぞれ接続される。ビア導体１５４，１５５は、第２コイル１２０の内周端及び外周端にそれぞれ接続される。

【0026】

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、図７に示すように、第１及び第２コイル１１０，１２０に対してキャパシタＣが直列に接続されることになる。第１及び第２コイル１１０，１２０並びにキャパシタＣからなる共振回路は、外部回路に接続されない閉回路を構成する。キャパシタＣは、共振周波数を調整することにより通信特性を高める役割を果たす。そして、この閉回路の共振周波数を１３．５６ＭＨｚ又は１３．５６ＭＨｚ近傍の周波数帯に設定することで、近距離無線通信（ＮＦＣ）が可能となる。或いは、図８に示すように、第１及び第２コイル１１０，１２０に対してキャパシタＣを並列に接続しても構わない。この場合、第１コイル１１０の線路長が第２コイル１２０の線路長より短くなるよう設計することにより、第１及び第２コイル１１０，１２０に対してキャパシタＣを直列に接続した場合と同様の共振特性を得ることが可能となる。

【0027】

図９は、ボトムメタルプレート１０と基材２０を重ねた状態を示す略平面図である。

【0028】

図９に示すように、ボトムメタルプレート１０と基材２０は、Ｚ方向から見た平面視で、貫通孔４１に囲まれた領域に第２コイル１２０が配置されるよう重ねられる。このようにしてボトムメタルプレート１０と基材２０を重ねると、第１コイル１１０は、Ｚ方向から見た平面視でボトムメタルプレート１０と重なるよう、ボトムメタルプレート１０の外縁１１～１４に沿って周回する。第１コイル１１０を構成する導体パターンのうち、外縁１１に沿ってＸ方向に延在する区間１１１の一部は、スリット７０と重なりを有している。これに対し、第１コイル１１０を構成する導体パターンのうち、外縁１２に沿ってＸ方向に延在する区間１１２はスリット７０と重なりを有していない。つまり、スリット７０の第２端部７２は、第１コイル１１０の最内周ターンより内側に位置する。

【0029】

ここで、スリット７０の第２端部７２は、第１コイル１１０の最内周ターンの内縁１１５と第２距離Ｄ２だけ離れている。第２距離Ｄ２は、第１コイル１１０のパターン幅Ｗ２よりも大きくても構わない。また、第１コイル１１０の最外周ターンの外縁１１６は、ボトムメタルプレート１０の外縁１２と第３距離Ｄ３だけ離れている。第２距離Ｄ２は、第３距離Ｄ３よりも大きくても構わない。これは、第１コイル１１０の開口１１０ａのうち第１コイル１１０の最内周ターン近傍は磁束密度が最も高くなることから、第２距離Ｄ２をある程度確保することにより、アンテナとして機能するボトムメタルプレート１０により多くの磁束を印加することができるからである。

【0030】

図９に示すように、第２コイル１２０は、スリット７０が横断する位置に配置される。これによりスリット７０は、第２コイル１２０と重なる第１区間Ｓ１と、第１区間Ｓ１と第１端部７１の間に位置する第２区間Ｓ２と、第１区間Ｓ１と第２端部７２の間に位置する第３区間Ｓ３とに区画される。第１区間Ｓ１は、第２コイル１２０のＹ方向における一方側に位置する最外周ターンの外周エッジと重なる部分と、第２コイル１２０のＹ方向における他方側に位置する最外周ターンの外周エッジと重なる部分の間の区間である。本実施形態においては、第２コイル１２０がＹ方向における一方側にオフセットして配置されていることから、第２区間Ｓ２よりも第３区間Ｓ３の方が長い。第３区間Ｓ３の長さは十分に長く、少なくとも第１距離Ｄ１よりも長い。上述の通り、第１距離Ｄ１は、スリット７０の第２端部７２とボトムメタルプレート１０の外縁１２の間のＹ方向における距離である。

【0031】

第２コイル１２０は、Ｙ方向における他方側にオフセットして配置しても構わない。例えば、図９に示す符号Ｂ１で示す位置に第２コイル１２０を配置しても構わない。この場合、第２区間Ｓ２よりも第３区間Ｓ３の方が短くなる。このような場合には、第２区間Ｓ２の長さを第１距離Ｄ１よりも長くすればよい。さらに、第２コイル１２０は、スリット７０のＹ方向における中間位置に配置しても構わない。例えば、図９に示す符号Ｂ２で示す位置に第２コイル１２０を配置しても構わない。この場合、第２区間Ｓ２と第３区間Ｓ３が等しくなる。このような場合には、第２及び第３区間Ｓ２，Ｓ３の長さを第１距離Ｄ１よりも長くすればよい。つまり、第１距離Ｄ１は、第２及び第３区間Ｓ２，Ｓ３のいずれか長い方よりも短くなるよう設計しても構わない。但し、第３区間Ｓ３を第２区間Ｓ２より長くする方が通信距離をより拡大することができる。

【0032】

スリット７０のＸ方向における幅Ｗ１は、第１コイル１１０のターン間におけるスペース幅Ｗ３より大きくても構わない。これによれば、第１コイル１１０の開口１１０ａの面積を十分に確保しつつ、ボトムメタルプレート１０の放射特性を高めることが可能となる。

【0033】

図１０は、ＩＣモジュール５０を裏面側から見た略斜視図である。

【0034】

図１０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。保護樹脂５４は絶縁部材からなり、図３に示すように、その一部が貫通孔３１内に配置されても構わない。モジュール基板５１の裏面側には、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、トップメタルプレート４０に設けられた貫通孔４１に収容される。ＩＣモジュール５０が貫通孔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２コイル１２０が電磁界結合する。第２コイル１２０は第１コイル１１０に直列接続されていることから、第２コイル１２０に電流が流れると第１コイル１１０にも電流が流れ、第１コイル１１０から磁界が生じる。第１コイル１１０によって生じる磁界は、ボトムメタルプレート１０に渦電流を生じさせる。ボトムメタルプレート１０に生じる渦電流には、図４に示すように、ボトムメタルプレート１０の外周に沿って周回する成分Ｐと、スリット７０に沿って周回する成分Ｑが含まれる。成分Ｐと成分Ｑの周回方向は互いに逆である。このうち、時計回りに周回する成分Ｑが通信に寄与し、反時計回りに周回する成分Ｐがアンテナの磁束を打ち消す。このように、ボトムメタルプレート１０には、スリット７０に沿って周回する成分Ｑが生じることから、ボトムメタルプレート１０自体がアンテナとして機能する。

【0035】

これにより、図１１に示すように、ＩＣカード３の裏面３ｂをカードリーダー６と向かい合わせれば、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、カードリーダー６は、ボトムメタルプレート１０、第１コイル１１０及び第２コイル１２０からなるアンテナ装置１を経由して、ＩＣモジュール５０のカップリングコイル５３と結合し、これによりＩＣチップ５２との通信が実現される。

【0036】

このように、本実施形態によるＩＣカード３は、第１及び第２コイル１１０，１２０と、スリット７０を有するボトムメタルプレート１０とを有するアンテナ装置１を含んでいることから、上面３ａ及び裏面３ｂの両方が金属部材からなるにも関わらず、ＩＣカード３の裏面３ｂをカードリーダー６と向かい合わることにより通信を行うことが可能となる。しかも、スリット７０の長さが十分に確保されていることから、ボトムメタルプレート１０の外縁１１～１４に沿って渦電流を大きく周回させることができ、これにより通信距離を拡大することが可能となる。また、第１コイル１１０がボトムメタルプレート１０の外縁１１～１４に沿って周回していることから、通信距離をより拡大することが可能となる。

【0037】

図１２は、変形例によるボトムメタルプレート１０の略平面図である。

【0038】

図１２に示すボトムメタルプレート１０は、スリット７０の第３区間Ｓ３が第４～第６区間Ｓ４～Ｓ６を含んでいる点において、図４に示したボトムメタルプレート１０と相違している。その他の基本的な構成は、図４に示したボトムメタルプレート１０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。第２コイル１２０は、図１２に示す符号Ｂ３で示す位置に配置される。

【0039】

第４区間Ｓ４はＹ方向に延在し、その一端が第１区間Ｓ１に接続されている。第５区間Ｓ５はＹ方向に延在し、その一端が第２端部７２を構成する。第４区間Ｓ４と第５区画Ｓ５は、Ｘ方向における位置が互いに異なっている。第６区間Ｓ６はＸ方向に延在し、第４区間Ｓ４の他端と第５区間Ｓ５の他端を接続する。このように、ボトムメタルプレート１０に形成するスリット７０はＹ方向に直線的である必要はなく、図１２に示す変形例のように、クランク状に折れ曲がっていても構わない。また、第６区間Ｓ６の延在方向が厳密にＸ方向である必要はなく、Ｘ方向に対して所定の傾きを有していても構わない。

【0040】

図１２に示す例では、ＩＣカード３の裏面３ｂを構成するボトムメタルプレート１０の表面に署名欄１５が設けられている。署名欄１５には、ＩＣカード３の使用者の署名が書き込まれる。スリット７０は、署名欄１５と重ならないようクランク状に折れ曲がっている。ここで、署名欄１５は、Ｙ方向に沿った第１エッジ１６と、Ｘ方向に延在する第２エッジ１７とを有している。そして、第５区画Ｓ５は署名欄１５の第１エッジ１６に沿って延在し、第６区画Ｓ６は署名欄１５の第２エッジ１７に沿って延在する。図１２に示す例のように、署名欄１５のＸ方向における位置と第２コイル１２０のＸ方向における位置が重なっている場合、仮に、スリット７０の第３区間Ｓ３をＹ方向に直線的に配置すると、署名欄１５とスリット７０が重なってしまう。しかしながら、図１２に示す例では、スリット７０の第３区間Ｓ３を署名欄１５の第１及び第２エッジ１６，１７に沿ってクランク状に折り曲げていることから、スリット７０が署名欄１５と重なることがない。

【0041】

図１３は、本開示の他の実施形態によるアンテナ装置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。

【0042】

図１３に示すＩＣカード４は、裏面４ｂ側から上面４ａ側に向かって、ボトムメタルプレート１０及びトップメタルプレート４０がこの順に積層された構造を有している。つまり、上述したＩＣカード３とは異なり、ボトムメタルプレート１０とトップメタルプレート４０の間に基材２０や磁性体３０が設けられていない。その代わりに、トップメタルプレート４０にスリット４２が設けられている。本実施形態によるアンテナ装置２は、このような構成を有するボトムメタルプレート１０とトップメタルプレート４０によって構成される。ボトムメタルプレート１０とトップメタルプレート４０は、図示しない絶縁性の接着剤などを介して接着される。これにより、ボトムメタルプレート１０とトップメタルプレート４０は互いに絶縁される。その他の基本的な構成は、上述した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。

【0043】

図１４は、アンテナ装置２に用いるボトムメタルプレート１０の略平面図である。

【0044】

図１４に示すように、トップメタルプレート４０に設けられたスリット４２は、トップメタルプレート４０のＸ方向に延在する外縁４３と貫通孔４１を繋ぐように設けられている。第２スリットであるスリット４２の幅は、第１スリットであるスリット７０の幅よりも狭い。これにより、ＩＣカード４の上面４ａ側における美観が保たれている。貫通孔４１の内部にはＩＣモジュール５０が配置される。上述の通り、ＩＣモジュール５０にはカップリングコイル５３が設けられており、カップリングコイル５３によって生じる磁界は、ボトムメタルプレート１０に渦電流を生じさせる。そして、ボトムメタルプレート１０にはスリット７０が設けられていることから、ボトムメタルプレート１０自体がアンテナとして機能する。本実施形態においては、ボトムメタルプレート１０とトップメタルプレート４０の間にコイルパターンや磁性体が設けられていないが、トップメタルプレート４０にスリット４２が設けられていることから、トップメタルプレート４０によって通信が阻害されることがない。

【0045】

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。

【0046】

例えば、基材２０の第１及び第２主面２１，２２に設けられる導体パターンは、間に導電性樹脂などの他の材料層を介して基材２０の第１及び第２主面２１，２２に設けられていても構わない。

【0047】

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。

【0048】

本開示の一実施態様によるアンテナ装置は、第１メタルプレートと、平面視で第１メタルプレートと重なるよう配置され、第１メタルプレートの外縁に沿って周回する第１コイルと、第１コイルの開口内に配置され、第１コイルに接続される第２コイルとを備え、第１メタルプレートは、第１メタルプレートの長手方向に延在するスリットを有し、スリットは、長手方向における両端に位置する第１及び第２端部を有し、スリットの第１端部は、第１メタルプレートの外縁を分断するよう開放され、スリットの第２端部は、第１メタルプレートの外縁に達することなく、外縁から第１距離離れた位置で終端し、スリットは、第２コイルと重なる第１区間と、第１区間と第１端部の間に位置する第２区間と、第１区間と第２端部の間に位置する第３区間とを含み、第１距離は、第２及び第３区間のいずれか長い方よりも短い。これによれば、通信距離を拡大することが可能となる。

【0049】

上記のアンテナ装置において、第３区間は第２区間より長くても構わない。これによれば、通信距離をより拡大することが可能となる。

【0050】

上記いずれかのアンテナ装置において、スリットの幅は一定であっても構わない。これによれば、第１メタルプレートをＩＣカードのボトムメタルプレートとして用いた場合であっても美観を保つことができる。

【0051】

上記いずれかのアンテナ装置において、スリットの第２端部は、第１コイルの最内周ターンより内側に位置しても構わない。これによれば、通信距離をより拡大することが可能となる。

【0052】

上記のアンテナ装置において、スリットの第２端部は、第１コイルの最内周ターンの内縁と第２距離離れており、第１コイルの最外周ターンの外縁は、第１メタルプレートの外縁と第３距離離れており、第２距離は第３距離よりも大きくても構わない。これによれば、アンテナとして機能する第１メタルプレートに多くの磁束を印加することが可能となる。

【0053】

上記のアンテナ装置において、第２距離は第１コイルのパターン幅よりも大きくても構わない。これによれば、アンテナとして機能する第１メタルプレートにより多くの磁束を印加することが可能となる。

【0054】

上記いずれかのアンテナ装置において、スリットの幅は、第１コイルのターン間におけるスペース幅よりも大きく、第１コイルのパターン幅よりも小さくても構わない。これによれば、第１コイルの開口面積を十分に確保しつつ、第１メタルプレートの放射特性を高めることが可能となる。

【0055】

上記いずれかのアンテナ装置は、第１及び第２コイルに対して直列に接続されるキャパシタをさらに備えていても構わない。或いは、上記いずれかのアンテナ装置は、第１及び第２コイルに対して並列に接続されるキャパシタをさらに備え、第１コイルの線路長は第２コイルの線路長より短くても構わない。これらによれば、キャパシタのキャパシタンスによって共振周波数を調整することが可能となるとともに、第１コイルに電流が流れやすくなり、通信距離をより拡大することが可能となる。

【0056】

本開示の一実施態様によるＩＣカードは、上記いずれかのアンテナ装置と、貫通孔を有する第２メタルプレートと、第２メタルプレートの貫通孔内に配置されたＩＣモジュールとを備え、第１及び第２コイルは、ＩＣモジュールと第２コイルが重なるよう、第１メタルプレートと第２メタルプレートの間に挟まれる。これによれば、本体の両面にメタルプレートが用いられたＩＣカードを提供することが可能となる。

【0057】

上記のＩＣカードにおいて、第１メタルプレートは、スリットと重ならない位置に署名欄を有していても構わない。これによれば、スリットが署名の妨げになることがない。

【0058】

上記のＩＣカードにおいて、署名欄は、第１メタルプレートの長手方向に沿った第１エッジと、第１エッジとは異なる方向に延在する第２エッジとを有し、スリットの第２及び第３区間の一方は、第１エッジに沿う部分と、第２エッジに沿う部分を有していても構わない。これによれば、直線的なスリットでは署名欄と重なる場合であっても、このような重なりを避けることが可能となる。

【0059】

本開示の他の実施態様によるアンテナ装置は、第１メタルプレートと、第１メタルプレートと重なる第２メタルプレートとを備え、第１メタルプレートは、第１メタルプレートの長手方向に延在する第１スリットを有し、第１スリットは、長手方向における両端に位置する第１及び第２端部を有し、第１スリットの第１端部は、第１メタルプレートの外縁を分断するよう開放され、第１スリットの第２端部は、第１メタルプレートの外縁に達することなく、外縁から第１距離離れた位置で終端し、第２メタルプレートは、貫通孔と、第２メタルプレートの外縁と貫通孔を繋ぐ第２スリットとを有し、第１スリットは、貫通孔と重なる第１区間と、第１区間と第１端部の間に位置する第２区間と、第１区間と第２端部の間に位置する第３区間とを含み、第１距離は、第２及び第３区間のいずれか長い方よりも短い。これによれば、部品点数を削減しつつ、外部との通信が可能となる。

【0060】

上記のアンテナ装置において、第２スリットの幅は第１スリットの幅より狭くても構わない。これによれば、第２メタルプレートをＩＣカードのトップメタルプレートとして用いた場合であっても美観を保つことができる。

【0061】

本開示の他の実施態様によるＩＣカードは、上記のアンテナ装置と、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、本体の両面にメタルプレートが用いられたＩＣカードを提供することが可能となる。

【符号の説明】

【0062】

１，２ アンテナ装置
３，４ 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 ボトムメタルプレート
１１～１４ 外縁
１５ 署名欄
１６，１７ エッジ
２０ 基材
２１ 第１主面
２２ 第２主面
３０ 磁性体
３１ 貫通孔
４０ トップメタルプレート
４１ 貫通孔
４２ スリット
４３ 外縁
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
７０ スリット
７１，７２ 端部
１１０ 第１コイル
１１０ａ 開口
１１１～１１４ 区間
１１５ 内縁
１１６ 外縁
１２０ 第２コイル
１３１～１３４ キャパシタパターン
１４１，１４２ 接続パターン
１５１～１５５ ビア導体
Ｃ キャパシタ
Ｅ 端子電極
Ｐ，Ｑ 渦電流
Ｓ１～Ｓ６ 区間

【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】