Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
LOOP ANTENNA
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/090745
Kind Code:
A1
Abstract:
A loop antenna which can reduce variation in characteristics due to the installation environment of the loop antenna and can prevent deterioration in data communication function. The loop antenna has a loop-like feeding pattern (21) connected with the data transmission/reception circuit of a noncontact IC card reader and performing communication with a card medium, and a pair of ground patterns (11, 31) laminated while sandwiching the feeding pattern (21) and connected with the ground of the data transmission/reception circuit. The ground patterns are interconnected electrically through a plurality of vias (41) penetrating an intermediate layer formed by the pair of ground patterns, and the plurality of vias (41) are arranged at such an interval as the resistance of the pair of ground patterns is distributed substantially uniformly.

Inventors:
TAKEUCHI JUNRO (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/000077
Publication Date:
July 31, 2008
Filing Date:
January 24, 2008
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
NIDEC SANKYO CORP (JP)
TAKEUCHI JUNRO (JP)
International Classes:
H01Q7/04; G06K19/07; G06K19/077
Domestic Patent References:
WO2001073889A12001-10-04
Foreign References:
JP2001326526A2001-11-22
JP2003087044A2003-03-20
JPH10261914A1998-09-29
JP2004222226A2004-08-05
JP2001196839A2001-07-19
JP2000341026A2000-12-08
JPH06310928A1994-11-04
JPH03166802A1991-07-18
JP2005026840A2005-01-27
Download PDF:
Claims:
 非接触ICカードリーダのデータ送受信回路に接続され、カード状媒体との通信を行うループ形状の給電パターンと、
 前記給電パターンを間に挟んで積層配置されるとともに、前記データ送受信回路のグランドに接続される一対のグランドパターンと、を有し、
 前記一対のグランドパターンは、当該一対のグランドパターンによって形成される中間層を貫通する複数のビアを介して、互いに電気的に接続されているとともに、
 前記複数のビアは、前記一対のグランドパターンの抵抗を略均一に分布させるような間隔で配置されていることを特徴とするループアンテナ。
 前記複数のビアは、前記給電パターンのループ形状に沿って配置されていることを特徴とする請求項1記載のループアンテナ。
 前記複数のビアは、略同一の間隔で配置されていることを特徴とする請求項2記載のループアンテナ。
 前記複数のビアの径を変えることによって、前記一対のグランドパターンの抵抗が略均一に分布していることを特徴とする請求項2又は3記載のループアンテナ。
 前記複数のビアには、半田が埋められていることを特徴とする請求項1から4のいずれか記載のループアンテナ。
Description:
ループアンテナ

 本発明は、非接触ICカードリーダにおい 、カード状媒体と通信を行うループアンテ に関する。

 従来から、例えばキャッシュカードやク ジットカードなど、個人情報,認証情報又は 経過情報などのデータが記録されたカード状 媒体がある。一般に、カード状媒体へ各種デ ータを記録するにあたっては、磁気ストライ プ,接触ICチップ又は非接触ICチップなどの磁 的・電子的素子が用いられる。また、これ のうち、非接触ICチップに記録されたデー にアクセスする際には、非接触式のICカード リーダが用いられる。具体的には、非接触IC ードリーダに設けられたループアンテナを いて、電磁誘導に基づきカード状媒体の非 触ICチップとデータ通信を行う。

 ループアンテナは、一般に、近傍での磁 による(電磁誘導による)データ通信を効率 く行うためにループ形状となっている。そ て、このループアンテナの各ループ(給電パ ーンコイル等)は、インダクタンスとして機 能しながらも線間に浮遊容量を持たせるため 、各々密接させるように束ねられている。

 ここで、例えば特許文献1に開示されたル ープアンテナ(シールドアンテナコイル)では 他の無線装置の通信妨害となる電界成分を らすために、給電パターンコイル及び共振 ターンコイルを挟むように、一対の電界シ ルドパターンが配置されている。

特開2001-326526号公報

 しかしながら、上述した電界シールドパ ーンによれば、確かに他の無線装置の通信 害となる電界成分を減らすことができるが ループアンテナの設置環境により特性変動 生ずる虞は否めない。

 例えば、非接触ICカードリーダが上位装 (例えばATM)などに設置されたとき、その非接 触ICカードリーダ内のループアンテナが何ら の導体(金属等の導電性物質)に近づいてし ったとすると、その導体には、ループアン ナから放射される磁界を打ち消す方向に渦 流が流れる。その結果、(例えばQ値がずれて )ループアンテナの周波数特性が変動し、ひ てはカード状媒体とのデータ通信の機能低 を招く虞がある。

 本発明は、以上の点に鑑みてなされたも であり、その目的は、ループアンテナの設 環境による特性変動を低減し、ひいてはデ タ通信の機能低下を防ぐことが可能なルー アンテナを提供することにある。

 以上のような課題を解決するために、本 明は、以下のものを提供する。

 (1) 非接触ICカードリーダのデータ送受信 回路に接続され、カード状媒体との通信を行 うループ形状の給電パターンと、前記給電パ ターンを間に挟んで積層配置されるとともに 、前記データ送受信回路のグランドに接続さ れる一対のグランドパターンと、を有し、前 記一対のグランドパターンは、当該一対のグ ランドパターンによって形成される中間層を 貫通する複数のビアを介して、互いに電気的 に接続されているとともに、前記複数のビア は、前記一対のグランドパターンの抵抗を略 均一に分布させるような間隔で配置されてい ることを特徴とするループアンテナ。

 本発明によれば、カード状媒体との通信を うループ形状の給電パターンと、この給電 ターンを間に挟むようにして積層配置され 一対のグランドパターンとを有している。
また、これら一対のグランドパターンは、デ ータ送受信回路のグランドに接続されている とともに、間に形成される中間層を貫通する 複数のビアを介して、互いに電気的に接続さ れている。さらに、複数のビアは、一対のグ ランドパターンの抵抗(抵抗値)を略均一に分 させるような間隔で配置されていることと たので、ループアンテナの設置環境による 性変動を低減することができる。

 すなわち、ループアンテナのループライ (給電パターン)の一部又は全部が、外層の ランドパターンで覆われる結果、外部(外部 通信装置等)からの悪影響を低減することが できる。また、一対のグランドパターンを電 気的に接続する複数のビアは、一対のグラン ドパターンの抵抗を略均一に分布させるよう な間隔で配置されているので、グランドパタ ーン全体を低インピーダンス化して、ループ アンテナの特性を安定化させることができ、 ひいては設置環境による特性変動を低減し、 データ通信の機能低下を防ぐことができる。

 なお、ループアンテナに導体(金属)が近 くこと(設置環境)に起因した特性変動を完全 に打ち消すのは極めて困難であるが、本発明 によれば、その特性変動を少なくとも低減す ることが可能な点で有益である。

 (2) 前記複数のビアは、前記給電パター のループ形状に沿って配置されていること 特徴とするループアンテナ。

 本発明によれば、上述した複数のビアは 上述した給電パターンのループ形状に沿っ 配置されていることとしたので、より効率 に、一対のグランドパターンの抵抗を略均 に分布させることができる。

 (3) 前記複数のビアは、略同一の間隔で 置されていることを特徴とするループアン ナ。

 本発明によれば、上述した複数のビアは 略同一の間隔で配置されていることとした で、より効果的に、一対のグランドパター の抵抗を略均一に分布させることができる

 (4) 前記複数のビアの径を変えることに って、前記一対のグランドパターンの抵抗 略均一に分布していることを特徴とするル プアンテナ。

 本発明によれば、上述した複数のビアの を変えることによって、一対のグランドパ ーンの抵抗が略均一分布していることとし ので、簡易かつ安価にグランドパターンの 抗値を調整することができる。

 すなわち、グランドパターンの抵抗値を 整するにあたっては、例えばビアの数を変 ることも考えられるが、これでは再度ビア 配置設計を行う必要があり、余計な手間が かる。しかし、本発明によれば、ビアの径 変えるのみでよいので、簡易かつ安価にグ ンドパターンの抵抗値を調整することがで る。

 (5) 前記複数のビアには、半田が埋めら ていることを特徴とするループアンテナ。

 本発明によれば、上述した複数のビアに 、半田が埋められていることとしたので、 ランドパターンの低インピーダンス化を容 にすることができる。また、グランドパタ ンの抵抗値を最適に調整することもできる

 本発明に係るループアンテナによれば、 対のグランドパターンを電気的に接続する アが複数設けられ、各ビアは、一対のグラ ドパターンの抵抗を略均一に分布させるよ な間隔で配置されているので、例えば周波 特性などのループアンテナの特性を安定化 せることができ、ひいては設置環境による 性変動を低減し、データ通信の機能低下を ぐことができる。

本発明の実施の形態に係るループアン ナの概要を示す外観図である。 図1に示すループアンテナのうちグラン ドパターン層のみに着目したときの平面図で ある。 図1に示すループアンテナのうち給電パ ターン層のみに着目したときの平面図である 。 図1に示すループアンテナのうちグラン ドパターン層のみに着目したときの平面図で ある。 グランドパターンとグランドパターン 電気的に接続するビアに着目したとき視図 ある。 ビアの他の分布例を説明するための概 図である。

符号の説明

 10,30 グランドパターン層
 11,31 グランドパターン
 20 給電パターン層
 21 給電パターン
 12 ギャップ
 15 共振回路
 41 ビア

 以下、本発明を実施するための最良の形 について、図面を参照しながら説明する。

 図1は、本発明の実施の形態に係るループ アンテナ1の概要を示す外観図である。

 図1において、ループアンテナ1は、グラ ドパターン層10と、給電パターン層20と、グ ンドパターン層30と、を有しており、給電 ターン層20がグランドパターン層10とグラン パターン層30によって挟まれた構成となっ いる。

 図2は、図1に示すループアンテナ1のうち ランドパターン層10のみに着目したときの 面図である。図3は、図1に示すループアンテ ナ1のうち給電パターン層20のみに着目したと きの断面図である。図4は、図1に示すループ ンテナ1のうちグランドパターン層30のみに 目したときの断面図である。

 図3に示すように、給電パターン層20には 非接触ICカードリーダのデータ送受信回路( 示せず)に接続され、カード状媒体との通信 を行うループ形状の給電パターン(アンテナ イル)21が形成されている。給電パターン21は 、電磁誘導によるデータ通信を効率良く行う ために、可能な限り面積が大きくなるように 配置されている(給電パターン層20の外周に概 ね沿って配置されている)。給電パターン21の 両端は、接続部51及び接続部52により、グラ ドパターン層10に設けられた共振回路15を介 て、グランドパターン層10に形成されたグ ンドパターン11に接続されている(図2及び図3 参照)。なお、共振回路15は、誘導性又は容量 性のインピーダンスを有する回路であって、 例えばコイルやコンデンサ(又は抵抗)などの 気要素から構成される。

 グランドパターン11は、データ送受信回 (図示せず)のグランドに接続されている(接 されている)。また、グランドパターン11は グランドパターン層30に形成されたグランド パターン31と一対になっており、間に給電パ ーン21を挟んで積層配置されている(図1参照 )。そして、グランドパターン31も、データ送 受信回路(図示せず)のグランドに接続されて る。

 また、グランドパターン11及びグランド ターン31は、給電パターン21のループ形状に って配置されている(図2及び図4参照)。これ により、給電パターン21は、グランドパター 11及びグランドパターン31により、その一部 又は全部が覆われることになる。給電パター ン21の大部分が覆われれば、それだけ外部か のノイズの悪影響を受け難くなる。なお、 ランドパターン11には、自身がアンテナに らないようにギャップ12が形成されており、 また、グランドパターン31にも、自身がアン ナにならないようにギャップ32が形成され いる。さらに、グランドパターン11及びグラ ンドパターン31は、例えば厚さが18μmや35μm、 または70μmの銅箔より構成され、給電パター 21とは絶縁層(図示せず)によって絶縁されて いる。

 ここで、本実施形態に係るループアンテ 1では、グランドパターン11及びグランドパ ーン31は、これらのグランドパターンによ て形成される中間層(給電パターン層20)を貫 する複数のビア41を介して、互いに電気的 接続されている。具体的には、図2及び図4に 示すように、グランドパターン11とグランド ターン31には、それぞれ複数のビア41が設け られている(図2及び図4では、説明の便宜上、 ビア41a~ビア41jだけを示している)。

 図5は、グランドパターン11とグランドパ ーン31を電気的に接続するビア41a~41dに着目 たときの斜視図である。なお、説明の便宜 、他のビアについては省略している。図5に 示すように、グランドパターン11に形成され ビア41a~41dと、グランドパターン31に形成さ たビア41a~41dは、円柱状の内壁に銅メッキが なされており電気的に連結されている。他の ビアについても同様である。そして、ビア41a ~41dには、半田が埋められているが、この半 は、埋められていなくてもよい。

 一方で、図2及び図4に示すように、複数 ビア41は、一対のグランドパターン11,31の抵 を略均一に分布させるような間隔で配置さ ている。より具体的には、複数のビア41は 給電パターン21のループ形状に凡そ沿って配 置されており、例えばビア41a~41dについてい ば、略同一の間隔で配置されている。

 このように、複数のビア41を介して、グ ンドパターン11とグランドパターン31を電気 に接続することによって(グランドパターン 11とグランドパターン31を、並列配置された 数の抵抗で連結することと同値である)、グ ンドパターンの低インピーダンス化を図る とができる。その結果、ループアンテナ1の 特性を安定化することができ、ひいては設置 環境による特性変動を低減し、データ通信の 機能低下を防ぐことができる。

 なお、グランドパターンが低インピーダ ス化する具体例について説明すると、まず スルーホールは、その穴径が0.8mmであり、 の抵抗値が1.1mωであるとする。また、グラ ドパターン11又はグランドパターン31の長さ1 cmあたりの配線抵抗は、導体厚を0.035mmとした 場合、幅1mmで0.0048ω、幅0.5mmで0.0096ω、幅0.3mm 0.016ω、幅0.2mmで0.024ω、幅0.1mmで0.048ωである とする。これを踏まえて、給電パターン21を ンドイッチしているグランドパターン11,31 1点のみの抵抗値は、穴径0.8mmを使用すると1. 1mωである。そして、例えばビアが35箇所設け られたとすると、0.729933mωとなる。加えて、 ルーホールに、抵抗値が約10μmの半田(Sn,Ag,C u)などを流し込むと、ビア1個の穴埋め抵抗分 はおよそ0.238854mωとなるので、結果的に、抵 値は0.196242mωとなる。

 このように、半田を流し込むことによっ 、グランドパターン11,31の低インピーダン 化を図ることができる。また、グランドパ ーン11,31のインピーダンスを調整する手法と しては、例えば、ビア41の数を変更すること できる。また、ビア41の径を変えるように てもよい。これら各種手法により、一対の ランドパターン11,31の抵抗が略均一に分布し ているようにする。

 以上説明したように、ビア41を、一対の ランドパターン11,31の抵抗を略均一に分布さ せるような間隔で配置することで、例えば周 波数特性などのループアンテナ1の特性を安 化させることができる。そして、ループア テナ1の特性を安定化させておくことで、給 パターン21へのノイズ(データ送受信時のノ ズ等)の悪影響を抑えたり、基準電位の変動 や位相変動を低減化したりすることができる 。

 また、複数のビア41を、給電パターン21に 凡そ沿って配置することで、より効果的に、 グランドパターン11,31の抵抗を略均一に分布 せることができる。また、ビア41の径を調 することで(例えば、ビア41の位置に応じて さを異ならせることで)、簡易かつ安価にグ ンドパターン11,31の抵抗値を調整すること できる。さらに、複数のビア41に半田が埋め られることで、グランドパターン11,31の更な 低インピーダンス化を図ることができる。

[変形例]
 図6は、ビア41の他の分布例を説明するため 概略図である。なお、説明の便宜上、図6で は、グランドパターン11の概略形状を示して る。

 上述した実施形態(図2~図4)では、複数の ア41について、間隔が略同一になっていると ころもあれば、間隔が略同一になっていない ところもあったが、本発明はこれに限られず 、例えば図6(a)に示すように、全てのビア41の 間隔を略同一にすることとしてもよい。一方 で、図6(b)に示すように、グランドパターン11 (又はグランドパターン31)の内周側と外周側 で交互になるように、複数のビア41を配置し てもよい。

 本発明に係るループアンテナは、設置環 による特性変動を低減し、データ通信の機 低下を防ぐことが可能なものとして有用で る。