(57)【要約】【課題】非接触ＩＣカードに使用するインレットに、金属ワイヤからなる巻き線アンテナを複数内蔵可能にしたインレット及びその製造方法を提供することを目的とした。【解決手段】折り畳まれたベース基材１の一方に絶縁性材料で被覆された金属ワイヤからなる第一の巻き線アンテナ４を備え、他方に第二の巻き線アンテナ５を備えることを特徴とするインレット１３であって、前記第一の巻き線アンテナ４と第二の巻き線アンテナ５とが折り畳まれたベース基材１の内側で相対するように描画されていることを特徴とするインレット１３である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース基材の一方に絶縁性材料で被覆された金属ワイヤからなる第一の巻き線アンテナを備え、他方に第二の巻き線アンテナを備えることを特徴とするインレット。
【請求項２】
折り畳まれたベース基材の一方に絶縁性材料で被覆された金属ワイヤからなる第一の巻き線アンテナを備え、他方に第二の巻き線アンテナを備えることを特徴とするインレット。
【請求項３】
前記第一の巻き線アンテナと第二の巻き線アンテナとが折り畳まれたベース基材の内側で相対するように描画されていることを特徴とする請求項２に記載のインレット。
【請求項４】
前記第一の巻き線アンテナと第二の巻き線アンテナとが折り畳まれたベース基材の外側で相対するように描画されていることを特徴とする請求項２に記載のインレット。
【請求項５】
受動部品を前記アンテナとは離間した位置に備えることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のインレット。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれか１項に記載のインレットの両側をオーバーコート材で狭持したことを特徴とする非接触ＩＣカード。
【請求項７】
ベース基材に開口部もしくは凹部を形成する工程と、
ベース基材の一方の面に第一の巻き線アンテナと第二の巻き線アンテナを離間して描画する工程と、
接続端子を有するフィルム基材をベース基材の開口部もしくは凹部に収容する工程と、
巻き線アンテナの端子をフィルム基材の接続端子と接続する工程と、
ＩＣチップをフィルム基材の所定の部位に実装する工程と、
ベース基材を折り畳む工程と、
加熱圧着する工程と、を有することを特徴とするインレットの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の工程に加え、
インレットの表裏を接着剤付きオーバーコート材で狭持する工程と、
加熱しながらラミネートする工程と、
個片に型抜きする工程と、を有することを特徴とする非接触ＩＣカードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナを内蔵する非接触ＩＣカード及びこれらに使用するインレットに係わり、詳しくは、複数の巻き線アンテナを備えるインレット及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信が可能な非接触ＩＣカードは、アンテナ回路を備えるベース基材の所定の部位に、ＩＣチップが実装されたフィルム基材を嵌め込んだインレットの上下を、意匠性を付与したオーバーコート材で狭持したものである。導電体からなる通信用アンテナはコイル（スパイラル）状に前記ベース基材の周辺部に配設され、コイルの両端はＩＣチップが実装されたフィルム上の接続端子に導かれてＩＣチップにつながっている。コイルの起電力はコイルの囲む面積に反比例しコイルの巻き数に比例するので、使用できる面積が小さい場合はコイルの巻き数を増やす必要がある。
【０００３】
コイル状のアンテナ回路は、ベース基材の周辺部に、金属箔をフォトリソ法によりパタニングしたり、銀ペースト等導電性インクを使って印刷したり、あるいは、絶縁性繊維を巻きつけた金属ワイヤを、布線機を用いてコイル状に描画し接着剤で固定する等幾つかあるが、コスト的・製法的に巻き線アンテナが使用されることも多い。
【０００４】
アンテナは、同一面上にコイル（スパイラル）状態で敷設されるので、アンテナ本体からみて相反する側に出る端部をＩＣチップの端子に接続するためには、アンテナ端部をＩＣチップのある同じ側に導く必要がある。フォトリソ法や印刷法は、同一面上ではアンテナ線が交差してしまうため、アンテナ線を乗り越えるジャンパー線を敷設するとか、ベース基材に貫通孔を設けてコイル端を裏面に引き出して引き回す必要がある。これに対し、巻き線アンテナは一応絶縁されており、同一面上で、前者に比べれば容易に交差させることが可能で一定程度曲げることもできるからである。
【０００５】
その場合、ジャンプする金属ワイヤ９Ａは、図２（ｂ）に示すような形態で、従前に描画したアンテナ線９Ｂを飛び越えている。浮かしたアンテナ線９Ｂ（単に、ワイヤとも記す。）は浮いた部分が自由に動けるため、自由端近傍の埋め込まれたアンテナ線を引き剥がしやすいという問題がある。
【０００６】
また、図２（ａ）に示すように複数のアンテナが必要な場合、同一面内に複数のアンテナを描画すると、ジャンパー部９と高密度配線部が必然的に多くなるため、ワイヤの描画自体が難しくなるという問題がある。加えて、描画スピードが上げられず生産性が低下する上、不良発生が多くなるという問題がある。
非接触ＩＣカードは、カードサイズに制限があり、元来描画可能領域が十分でなく、設計の段階で複数のアンテナを並存させられず設計に苦慮することが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許４３６７０１３号明細書
【特許文献２】特開平１１−１３４４５９号公報
【特許文献３】特開２００２−３６６９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、非接触ＩＣカードに使用するインレット
に、金属ワイヤからなる巻き線アンテナを複数内蔵可能にしたインレット及びその製造方法を提供することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を達成するための請求項1に記載の発明は、ベース基材の一方に絶縁性材料で被覆された金属ワイヤからなる第一の巻き線アンテナを備え、他方に第二の巻き線アンテナを備えることを特徴とするインレットとしたものである。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、折り畳まれたベース基材の一方にＩＣチップと絶縁性材料で被覆された金属ワイヤからなる第一の巻き線アンテナを備え、他方に第二の巻き線アンテナとを備えることを特徴とするインレットとしたものである。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、前記第一の巻き線アンテナと第二の巻き線アンテナとが折り畳まれたベース基材の内側で相対するように描画されていることを特徴とする請求項２に記載のインレットとしたものである。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、前記第一の巻き線アンテナと第二の巻き線アンテナとが折り畳まれたベース基材の外側で相対するように描画されていることを特徴とする請求項２に記載のインレットとしたものである。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、受動部品を前記アンテナとは離間した位置に備えることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のインレットとしたものである。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明は、請求項２から請求項５のいずれか１項に記載のインレットの両側をオーバーコート材で狭持したことを特徴とする非接触ＩＣカードとしたものである。
【００１５】
また、請求項７に記載の発明は、
ベース基材に開口部もしくは凹部を形成する工程と、
ベース基材の一方の面に第一の巻き線アンテナと第二の巻き線アンテナとを離間して描画する工程と、
接続端子を有するフィルム基材をベース基材の開口部もしくは凹部に収容する工程と、
巻き線アンテナの端子をフィルム基材の接続端子と接続する工程と、
ＩＣチップをフィルム基材の所定の部位に実装する工程と、
ベース基材を折り畳む工程と、
加熱圧着する工程と、を有することを特徴とするインレットの製造方法としたものである。
【００１６】
また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の工程に加え、インレットの表裏を接着剤付きオーバーコート材で狭持する工程と、加熱しながらラミネートする工程と、個片に型抜きする工程と、を有することを特徴とする非接触ＩＣカードの製造方法としたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、従来はカードサイズの面積内に複数の巻き線アンテナを描画していたのと比較して、概ねカードサイズの２倍もしくはそれ以上の面積を有する基材上にそれぞれコイルを配置してから、該基材を折り曲げてカードサイズに戻しているところ、金属ワイヤ間のジャンプ箇所と高密度配線部とが低減されているためアンテナ描画工程上のトラブルが減り歩留まりが向上するという効果がある。
【００１８】
また、従来ではある程度、長い距離を浮かしてワイヤを配置することが多く、ワイヤが大きく動くことがあり通信特性のバラつきが大きかった。しかし本発明では、ワイヤが浮いている距離を減らせるため、通信特性のバラつきを小さくできる。またワイヤが重なり合う箇所においてワイヤ同士が平行、あるいはカーブするアンテナも設計することが可能となる。
【００１９】
歩留まりが向上するだけでなく、アンテナの描画スピードを落とす必要がないため、その分生産効率が向上し、この点の利得のほうが折り畳みに工程追加の損失を上回るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る、（ａ）大きなベース基材上に二つの巻き線アンテナを敷設した様子を模式的に説明する上面視の図である、（ｂ）ベース基材を折り曲げて巻き線アンテナを重ねた形態を模式的に説明する上面視の図である。
【図２】（ａ）大きな径の巻き線アンテナの内側に小さな径の巻き線アンテナが敷設された様子を説明する上面視の図である。（ｂ）巻き線が下側に敷設された巻き線アンテナを乗り越えるジャンパー部を模式的に説明する断面視の図である。
【図３】三つ折りする場合の３個の巻き線アンテナの配置の一例を示す上面視図である。（ａ）三つ折り前、（ｂ）三つ折り後。
【図４】インレットの製造工程を説明する斜視工程図の一部である。
【図５】インレットから非接触ＩＣカードを製造する工程を説明する斜視工程図の一部である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
先ず、図面を参照ながら本発明の要点を説明する。
図２（ａ）は、スパイラル径が異なる二つの巻き線アンテナ４，５が、紙もしくはプラスチックからなるベース基材１の同一面上に敷設された様子を模式的に示す上面視の図である。二つの巻き線アンテナ４，５は、第一の巻き線アンテナ４の大径コイルを描画してから第二の巻き線アンテナ５の小径コイルを描画してＩＣチップの接続部に戻る敷設形態で、このような複雑なアンテナ配置は、例えば電磁結合用デュアルＩＣカードの場合に必要とされるものである（例えば、特許３８００７６５号参照）。
【００２２】
巻き線アンテナは、前記第一、第二に限らず第三、第四のアンテナが目的ごとに配置される場合がある。その他、ベース基材１上のコイル内には、アンテナと接続されるＩＣチップが搭載されたフィルム基材２が嵌め込まれ、コイルの外側には配線基板７あるいは抵抗、コンデンサ等の受動素子８が配置される場合がある。
【００２３】
アンテナ布線機を用いて、金属ワイヤをＩＣチップが搭載されるフィルム基材２の上側端子を開始点として左回りで第一のコイルの描画を始める場合を考える。数本の第一の巻き線アンテナ４を樹脂粘着層１１（図２（ａ）では省略）上に描画して（半）埋設した後、右下から描画したばかりのアンテナ線を乗り越えてコイル内に第二の巻き線アンテナ５を敷設する必要がある。このためにはジャンパー部９を設ける必要があるが、この様子を模式的に説明するのが図２（ｂ）である。ジャンパー線９Ａは樹脂粘着層１１に触れる余裕が少なく、一般には浮いた状態であるので、引っかかって剥がれる等トラブルの原因となる。
【００２４】
ジャンパー線９Ａは再度樹脂粘着層１１内に埋め込まれるように第二のまき線アンテナ５を外側から内側に向かって描画されてから、描画したばかりの第二の巻き線アンテナ５をジャンプしてフィルム基材２の接続端子に導かれる。ジャンパー部９の位置や順序を無
視すれば少なくとも４、５回のジャンプが必要である。アンテナ線が密集している部分やジャンプする部分において布線機のスピードダウンは避けられない。
【００２５】
本発明は、上記のようにアンテナコイルの内部に別のアンテナコイルを敷設するようなアンテナ配置の場合、図１（ａ）に示すように、一旦ベース基材１の面積を所望のカードサイズ以上に広げ、この共通基材面上の離れた部位に第一の巻き線アンテナ４と第二の巻き線アンテナ５を描画し、最後に、図１（ｂ）に示すように共通基材を折り畳んで、所望の基板サイズ（インレット１３）にするというものである。
【００２６】
尚、本発明では、図１（ａ）に示すような第一の巻き線アンテナと第二の巻き線アンテナが描画されてはいるが、ＩＣチップ１２や受動部品８が搭載されていないベース基材１もインレットに含み、さらにこれを折り畳んだだけのベース基材もインレットに含むものとする。
【００２７】
折り畳み方法は、二つ折りのみならず図３に示すような三つ折りでも構わないし、四つ折であっても構わない。図３に示す３個のアンテナコイルを、図２（ａ）のようにベース基材１個分に押し込めて描画するとジャンプ数は２１回程度になるが、図３（ａ）のように分けて描画するとジャンプ数３回に激減する。
【００２８】
ベース基材１の折り曲げ部分１０における金属ワイヤの折り曲げの形態は、金属ワイヤが含まれる曲げ面がベース基材１面と角度をなすように曲げるのでなく、できるだけ平行になるように金属ワイヤを湾曲させるのが好ましい。アンテナ線Ｂと樹脂粘着層１１はアンテナ敷設部領域全部で接着されている必要はなく、向きを変える箇所など局所的に接着もしくは（半）埋設させても構わない。
【００２９】
また、第一、第二、第三と複数の巻き線アンテナの敷設が必要な場合、仮に二つ折りにする場合、一方の折り畳み面には第一の巻き線アンテナ、他方の折り畳み面に第二、第三の巻き線アンテナを敷設する場合に限らず、一方に第一と第二、他方に第三の巻き線アンテナを敷設しても構わないし、一方に第一と第三、他方に第二の巻き線アンテナを敷設してもよい。必要とするコイル径と巻き数の点から適宜設定することができる。
【００３０】
次に、巻き線アンテナを敷設するベース基材面と折り畳み方向について述べる（図示せず）。二つ折りの場合について述べると、折り畳みは巻き線アンテナの敷設面が内側になるように、すなわち巻き線アンテナが相対するように配置しても、外側に来るように配置してもよい。三つ折りにするとこれも図示はしないが３通りの敷設形態になる。四つ折の場合は、観音折り、蛇腹折りと複数の折り畳み形態があり、アンテナ面の相対の仕方はそれぞれで異なる。外付けの受動部品がある場合は、受動部品が折り畳まれたインレットの外側に来るようにベース基材を折り畳む必要がある。
【００３１】
ＩＣチップ１２を搭載したフィルム基板２は、ベース基材１に設けた開口部に嵌め込むのが一般的であるが、三つ折り以上の場合は中間に配設されるベース基材１に開口部を設け、開口部表面からにＩＣチップが余り突出しないように載置・接続してから折り畳む必要がある。最後に、意匠性のあるオーバーコート材を用いて折り畳まれたインレットを狭持する。
【００３２】
以下、製造工程に即し、図４、図５を用いて本発明を説明する。
【００３３】
本実施形態に係るインレットは、図１（ａ）に示すように少なくとも、ベース基材１とベース基材１上に描画された第一、第二の巻き線アンテナ４，５とＩＣチップ１２が搭載されたフィルム基板２とを有している。インレットはこの他に、抵抗、コンデンサ、イン
ダクタ等の受動部品あるいは配線基板部分を備えることができるが、詳細は全て省略されている。最終的にインレットは、ホットメルト樹脂を用いてオーバーコート材で表裏から被覆され、非接触ＩＣカードあるいは通帳等の冊子となるものである。
【００３４】
（ベース基材）
ベース基材１（以下、単に基材とも記す。）は、厚さが０．２０ｍｍ程度の平板形状の上質紙やプラスチック樹脂などであって、大きさは単位の大きさの、概ね折り畳む回数倍程度の大きさを備える少なくとも表層が非導電性物質からなる。ベース基材１としては、折り畳んだ後、加熱プレスが可能なＰＥＴ―ＧやＰＶＣ等比較的容易に溶融し、冷却により固形化する熱可塑性素材が好適である。ベース基材１の想定折り畳み位置には、折り畳み方向と逆の面に貫通しない程度の切込みを入れておくのが好ましい。二つ折りするインレットを多面付けで製造する場合は、平行に並んだ折り曲げ想定位置を有するベース基材１を使用するのが望ましい。
【００３５】
ベース基材１表面のまき線アンテナ４、５が敷設される位置には、塗布等によって樹脂粘着層１１として熱可塑性樹脂層が予め塗布されているベース基材１を使用する。さらにベース基材１には、図４で示すような、ＩＣ搭載用樹脂基板２（以下、単に樹脂基板とも記す。）と略同形の開口部３が、所定のクリアランスを保つようにザグリ加工されており、その開口部３にフィルム基板２が嵌め込まれる。
【００３６】
（ＩＣチップ搭載用フィルム基板）
ＩＣチップ搭載用フィルム基板２は、ＦＲ−４、ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＥＮに代表される樹脂などの非導電性材料から板状に構成される。フィルム基板２の表面（上面）と裏面（下面）のうち、少なくとも表面には、図４（ａ）、（ｂ）に示すように一対の接続用電極２１Ａ，２１Ｂが形成されている。電極２１Ａ、２１Ｂは、Ｃｕ、Ａｌ等の導電性材料で構成されている。尚、図４（ａ），（ｂ）ではベース基材１上のアンテナ配線は省略してある。
【００３７】
電極部は、接続部２１Ａ，２１Ｂ以外にＩＣチップ実装部２２を備えている。電極２１Ａ，２１Ｂは、金属ワイヤの端部２０Ａ，２０Ｂを接続するための部分である。実装部２２は、ＩＣチップを電極のスリットを跨ぐように搭載する部分である。本実施形態の対を成す電極２１は、図４に示すように、平面視において左右対称に形成され、所定のスリットを挟んで実装部２２が対向配置し、その左右両側にそれぞれ長方形形状の接続用電極２１Ａ、２１Ｂが形成されている。電極は、上記スリットと同方向に長辺を向けて配置している。但し、電極の形状自体は図示したものに限られず一対の電極がＩＣチップと接続可能な範囲にあればよい。
【００３８】
また、図４（ｃ）に模式的に示すように接続電極２１Ａ、２１Ｂを含むフィルム基板２の総厚みを、ベース基材１の厚み（樹脂粘着層１１の厚みは除く）よりも薄くなるように調整して、ＩＣチップ１２がベース基材１から過剰に突出しないようにしている。なお、非接触ＩＣカードを製造する場合には、ベース基材１の厚みとフィルム基材２の厚みの差は０．２ｍｍ以下に収めるのが好ましい。
【００３９】
（インレットの製造方法）
ベース基材１を、上部に加熱圧着機構付金属ワイヤ敷設ヘッドを備えるステージ上の台座にセットする。それと同時に台座に設けた吸引穴から吸引してベース基材１を固定する。ステージには、ステージから突出する台座が設けられており、台座には、台座平端部の大きさがベース基材１の開口部３（ＩＣチップ搭載用フィルム基板程度）より若干小さく、一定のクリアランスでベース基材１の下部から僅かに開口部３に貫入するようになっている。台座の張り出し高さは、ベース基材１の厚みと開口部３に収容されるフィルム基板２
の厚みの差程度であって、丁度ベース基材１の上表面とフィルム基板２の表面が面一になる高さである。
【００４０】
次に、ベース基材１に形成した開口部３に一対の電極２１Ａ，２１Ｂ他が形成されたＩＣ搭載用フィルム基板２（以下、フィルム基板と記す。）を嵌め込む（図４（ａ），（ｂ）を参考に）。嵌め込むと同時に台座に設けた吸引穴から吸引して固定する。尚、ステージ上にベース基材１とフィルム基板２を載置する順序は、上述の順に限られず適宜入れ換えても構わない。
【００４１】
次に、ベース基材１表面に対し、金属ワイヤ敷設ヘッドから金属ワイヤ２０Ａを送り出し、接続電極２１Ａ上を通過させてから敷設ヘッドによって基材１の上面に塗布された樹脂粘着層を溶融・固化させることで、基材の左表面上に対して、第一の巻き線アンテナ４を敷設しつつ固定する（図４（ｃ））。次に右表面上に敷設ヘッドを移動して径が第一のアンテナより小さい第二の巻き線アンテナ５を同じように敷設した。巻き線アンテナの描画が終われば、敷設ヘッドから金属ワイヤを送り出して、接続電極２１Ｂを通過するように金属ワイヤ端部を敷設する（図４（ｂ））。その後、熱圧着ヘッドで金属ワイヤ２０Ａ、２０Ｂを電極２１Ａ，２１Ｂに押し付け熱圧着することで、アンテナ端部を電極に固定する。
【００４２】
このとき、台座のない平坦なステージの所定の位置にベース基材１載置すると、接続電極を含むフィルム基板２の総厚みが基材１の厚みよりも薄いことから、ベース基材１の上面よりも、フィルム基板２の電極が下方に凹んだ状態となる。この状態で金属ワイヤを開口部３を横断するように送り出して敷設すると、金属ワイヤ４は、弛んだ状態で敷設されることがあり、圧着後のフィルム基板２の開口部３内の停留形態と位置が安定しない。突出する台座を設けることでこうした不安定さが解消される。
【００４３】
次に、超音波実装ヘッドと前記と同じ台座を備える別のステージにベース基材を移動する。そして対をなす電極２１Ａ，２１Ｂの実装部２２に跨るようにＩＣチップ５を配置する。また、台座とその周囲に形成した吸引穴から真空引きすることで、ベース基材１及びＩＣ搭載用フィルム基板２を台座とステージに吸着固定した状態とする。この状態で、ＩＣチップ５に上側から超音波実装ヘッドを当接して超音波を付与することで、ＩＣチップ５を一対の実装部２２に接合して固定する。この場合の台座の高さは金属ワイヤを熱圧着する場合と同様である。
【００４４】
このようにベース基材１を持ち上げて支え、枠状の突起内にＩＣ搭載用フィルム基板２を載置すれば、該フィルム基板２を所定の位置に吸着・固定することが可能となり、ＩＣチップ５を超音波実装する際にも、超音波エネルギーを有効に活用できる。すなわち、ＩＣ搭載用フィルム基板２の裏面（下面）を台座に密着するように吸着した状態で、ＩＣチップの実装を行うのが望ましい。上記工程を経て、図４（ｃ）に示す折り畳む前のインレットが得られる。
【００４５】
上記加工に先立ってベース基材１の折り畳み想定部位には切り込み２３を入れておくのが好ましく、切込みを入れた部分２３でベース基材１を折り曲げる。その後、ＰＥＴＧが溶融する温度（１２０℃から１５０℃）で金型プレスして、冷却するとカード状に外形を整えると折り畳まれたインレット１３が得られる。加熱溶融により折り畳まれたＰＥＴＧの接触面が消失する。多面付けであれば型抜きすることで個片のインレット１３が得られる（図５）。
【００４６】
多面付けしたままのインレットを型抜きせずに、ホットメルト樹脂１５を表層として配した意匠性を付与したオーバーコート材１４（ＰＥＴ）でそのまま狭持する。この丁合済
みシートをラミネートして、最後にカード抜きを行うと非接触ＩＣカードを製造することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１、ベース基材
２、フィルム基板（ＩＣ搭載用）
３、開口部
４、第一の巻き線アンテナ
５、第二の巻き線アンテナ
６、第三の巻き線アンテナ
７、配線基板
８、受動素子等
９、ジャンパー部  
９Ａ、ジャンパー線
９Ｂ、アンテナ線（敷設済み）
１０、折り畳み線
１１、樹脂粘着層
１２、ＩＣチップ
１３、インレット
１４、オーバーコート材
１５、ホットメルト樹脂
２０、金属ワイヤ
２０Ａ、金属ワイヤ端部
２０Ｂ、金属ワイヤ端部
２１、（接続用）電極
２１Ａ、接続用電極
２１Ｂ、接続用電極
２２、ＩＣチップ実装部（電極間スリット）
２３、切り込み
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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