(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の基材上を周回する線状パターンからなるアンテナコイルと容量パターンとを該基材の一方の面にのみ形成し、当該アンテナコイルの両端にアンテナコイルをまたいで実装されたＩＣチップと、により共振回路を構成し、当該共振回路の有する共振周波数で外部装置と交信する非接触式データキャリア装置において、
アンテナコイルのＩＣチップと接続する端子部からさらに連続して周回する線状パターンをアンテナコイルに沿って延長して設け、当該延長部分を共振回路の容量パターンとして機能させるとともに、当該延長部分の線状である容量パターンの長さを調整することにより共振周波数を調整可能としたことを特徴とする非接触式データキャリア装置。
【請求項２】
アンテナコイルに連続して周回する線状パターンからなる容量パターンがアンテナコイルの内側に沿い、かつアンテナコイルに略等間隔で並行する線状パターンとして形成されていることを特徴とする請求項１記載の非接触式データキャリア装置。
【請求項３】
アンテナコイルに連続して周回する線状パターンからなる容量パターンがアンテナコイルの外側に沿い、かつアンテナコイルに略等間隔で並行する線状パターンとして形成されていることを特徴とする請求項１記載の非接触式データキャリア装置。
【請求項４】
容量パターンにおける線パターンの１周回の巻の切断が、０．０５〜０．１ＭＨｚの共振周波数変化を与えるように調整されていることを請求項１乃至請求項３の何れか１の請求項記載の非接触式データキャリア装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、非接触式データキャリア装置に関する。詳しくは、非接触式データキャリア装置における共振回路のコンデンサ容量を調整することにより、共振周波数を調整する技術に関する。
【０００２】
【従来技術】
非接触式データキャリア装置は、各種のデータを記憶できるメモリーを有し、外部のリーダーライタと非接触で交信して制御できることから、データキャリアの付いた荷物の自動仕分け、在庫品の管理、商品等の盗難防止、生産・流通管理、等各種の用途に使われるようになってきている。
ところで、非接触式データキャリア装置は、外部装置との交信を、データキャリアの有する固有共振周波数の電磁波により行うものであるが、最良の通信状態を確保するためには、外部装置の周波数とデータキャリアの共振周波数が一致するような正確な調整が必要となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の非接触式データキャリア装置では、そのような波長調整（チューニング）機能がなく、最適な通信状態が得られないという問題があった。また、あえてチューニング機能を持たせる場合は、基材の両面に容量パターンを形成して、当該パターンを調整する必要があり、データキャリアの製造工程が複雑となる問題があった。そこで、本発明では、パターンが基材の一方の面にだけ形成された単層構成の非接触式データキャリア装置であっても、チューニングが容易にできるデータキャリア構造を研究して完成されたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の要旨の第１は、絶縁性の基材上を周回する線状パターンからなるアンテナコイルと容量パターンとを該基材の一方の面にのみ形成し、当該アンテナコイルの両端にアンテナコイルをまたいで実装されたＩＣチップと、により共振回路を構成し、当該共振回路の有する共振周波数で外部装置と交信する非接触式データキャリア装置において、
アンテナコイルのＩＣチップと接続する端子部からさらに連続して周回する線状パターンをアンテナコイルに沿って延長して設け、当該延長部分を共振回路の容量パターンとして機能させるとともに、当該延長部分の線状である容量パターンの長さを調整することにより共振周波数を調整可能としたことを特徴とする非接触式データキャリア装置、にある。かかる非接触式データキャリア装置であるため、波長調整が容易にできる。
【０００５】
上記において、非接触式データキャリア装置は、アンテナコイルに連続して周回する線状パターンからなる容量パターンがアンテナコイルの内側に沿い、かつアンテナコイルに略等間隔で並行する線パターンとして形成されていること、もでき、アンテナコイルに連続して周回する線状パターンからなる容量パターンがアンテナコイルの外側に沿い、かつアンテナコイルに略等間隔で並行する線パターンとして形成されていること、もできる。
さらに、容量パターンにおける線パターンの１周回の巻の切断が、０．０５〜０．１ＭＨｚの共振周波数変化を与えるようにされていれば、調整量として好適である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の非接触式データキャリア装置について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の非接触式データキャリア装置の一例を示す平面図である。図１のように、非接触式データキャリア装置１０は、絶縁性基材１１の一方面上にアンテナコイル１５と、アンテナコイルに延長して形成される同様の線パターンからなり、コンデンサの機能をする容量パターン１６と、アンテナコイルの両端部に搭載されたＩＣチップと、から構成されている。
通常は、この絶縁性基材の回路全体を覆う保護被覆（不図示）が設けられる。
【０００７】
アンテナコイル１５は、絶縁性基材１１の周縁に沿って周回する線パターンとして形成されている。図１において、絶縁性基材１１の周縁から数えて６本までの線が、アンテナコイル１５に相当し、それより内側の６本の線が容量パターン１６に相当する。なお、図１ではＩＣチップの図示は省略されている。
【０００８】
図２は、非接触式データキャリア装置のＩＣチップ搭載部を拡大して示す図である。ＩＣチップ８は、線パターンの様子を判り易くするため、矩形状の枠としてのみ表示されている。
アンテナコイル１５の端子２２Ａおよび他方側端子２２Ｂの近傍に、マーク２１Ａ，２１Ｂ、２３Ａ，２３Ｂ等が形成されている。
マーク２１Ａ，２１Ｂ、２３Ａ，２３Ｂは、円形のマーク２１Ａ，２１Ｂの中心を結ぶ直線と、四角形のマーク２３Ａ，２３Ｂの中心をを結ぶ直線とが直交または実質的に直交するような配置となっている。
【０００９】
この非接触式データキャリア装置１０では、アンテナコイル１５と、マーク２１Ａ，２１Ｂとを絶縁性のレジスト材料による絶縁膜で覆い、端子２２Ａ，２２Ｂおよびマーク２３Ａ，２３Ｂを露出させてＩＣチップ８と接続してもよく、さらには端子２２Ａ，２２Ｂのうち、ＩＣチップ８のバンプ（不図示）と接続する部分のみを露出させ、他の部分を絶縁膜で覆うようにしてもよい。
【００１０】
ＩＣチップ８の実装では、四角形のマーク２３Ａ，２３Ｂのうち一方のマークを用い、当該一方のマークおよび端子２２Ａ，２２ＢにＩＣチップ８の電極を接合することで、ＩＣチップ８を３箇所で接合して安定性の向上を図ることが可能である。ＩＣチップのバンプと端子２２Ａ，２２Ｂとの接合は、溶融バンプ法による他、異方導電性シートや異方導電性接着剤を使用しても良い。ＩＣチップはフリップチップ実装される。
【００１１】
図２中、アンテナコイルの内周側の６本の線パターン、正確には端子２２Ａよりも内側方向の線パターン部分は、容量パターン１６となる部分である。
当該容量パターンの各線パターンとアンテナコイル１５の各線間に静電容量を生じ、回路全体の静電容量を増加するはたらきを行っていると解される。
ＩＣチップ８は、それ自体容量（キャパシタンス）を有する他、回路自体の浮遊容量もあるので、アンテナコイルのＬと、容量パターン、ＩＣチップ、回路の浮遊容量等の合成容量Ｃと、により共振回路を形成し、固有の共振周波数を有することになる。
【００１２】
本発明では、このような容量パターン１６の長さを調整することにより回路全体のキャパシタンスを調整して、それにより共振周波数の調整（チューニング）を行おうとするものである。容量パターン１６は、アンテナコイルに沿い、かつアンテナコイルに略等間隔で並行する線パターンとして形成されていることが調整量を安定的なものとする上で好ましい。
なお、図２の場合、容量パターン１６は、アンテナコイル１５の内側に形成されているが、端子２２Ｂに連続して延長し外側に周回する線パターンとして形成してもよい。
【００１３】
図３は、容量パターンの切断の具体例を示す図である。
図３のように、アンテナコイルに隣接して周回する容量パターン１６の最内側の線から切断１、切断２、切断３、切断４、切断５、の順で順次切断していく。切断５までの切断をしても、なお略１周回分の容量パターンが残存することになる。
この例の場合では、切断を１段ずつ進めることにより１周回分の線パターンが除去されていくことになるが、切断を他の隅でも行うようにすれば、さらに微調整も可能である。線パターンの切断は剃刀刃等によって可能であるが、レーザービームによる切断も可能である。
【００１４】
容量パターン１６の線パターンとアンテナコイル線間の静電容量は、線間の間隔、絶縁基材１１の材質、保護被覆の材質、アンテナコイル１５の大きさ、等により変化し、１段階の切断によりどの程度の静電容量の変化が生じるかは、一律ではないが、１３．５６ＭＨｚの共振周波数では、線パターン１巻の切断により、およそ０．０５〜０．１ＭＨｚの周波数変化を与えることが調整量としては適切である。通常、当該数値の範囲内であれば適切な通信状態が得られることが実験的に見出されているからである。
【００１５】
アンテナシート１１に使用する基材は、データキャリアの使用目的によって選択される。通常は絶縁性であって誘電体層としても機能する、硬質の塩化ビニルシートやポリエステルシート（ＰＥＴ）、あるいはポリイミドやガラスエポキシ樹脂シート等が使用される。アンテナシートの厚みは２０〜１５０μｍ程度であり、好ましくは２５〜１００μｍ程度となる。
通常はこの基材の面に、５〜５０μｍ厚のアルミ箔や銅箔あるいは鉄箔を積層した材料を使用し、当該アルミ箔や銅箔等をエッチングしてアンテナコイル部や容量パターンを形成するが、アルミペースト等の導電性インキによる印刷法でも形成することができる。
【００１６】
保護シートも同様の基材が使用され得るが、紙等の安価なものであっても良い。データキャリアシートは、一般的には生産や流通過程で使用されることが多く、定期券等のように人が携帯して使用する以外の場合は装飾的要素はあまり要求されない。特別の目的以外の場合は、小サイズのデータキャリアが望まれるので通常は、５０ｍｍ×５０ｍｍ以内の単位の大きさに製造される。
【００１７】
非接触式データキャリア装置１０は、コイルとコンデンサーとにより共振回路を形成して一定周波数の電波を送受信する。
一般的には１２５ｋＨｚ（中波）、１３．５６ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ（マイクロ波）の周波数帯が使用され、１２５ｋＨｚでは、２ｃｍ程度、１３．５６ＭＨｚでは、５０ｃｍ程度の通信距離といわれる。本発明のようなデータキャア装置構成であれば、６０ｃｍ程度の通信が可能となる。
【００１８】
図４は、容量パターンの切断数に対する共振周波数の変化をグラフに表した図である。後述の実施例から得られた試料の測定値である。
図４からは、容量パターンの切断により共振周波数が高くなることが認められる。切断数０（ゼロ）では、１３．３７ＭＨｚのものが切断数５では、１３．７５ＭＨｚとなっているので、一回の切断で平均して、０．０７６ＭＨｚずつ周波数が高くなることになる。
【００１９】
図５は、容量パターンの切断数に対するキャパシタンスの変化をグラフに表した図である。アンテナコイル１５自体のキャパシタンスを測定したもので、ＩＣチップを実装したり保護被覆をした非接触式データキャリア装置を測定したものではない。
１回の切断で、約０．５〜１．０ｐＦずつ容量が減少するが、５回切断後に、もキャパシタンスが０（ゼロ）にならないのは、チップ搭載用端子（パッド）２２Ａの内側に容量パターン１６の残る部分があるためと考えられる。
【００２０】
【実施例】
（実施例）
厚み、３８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製造）に３０μｍ厚のアルミ箔を片面にラミネートした基材を使用して非接触式データキャリア装置を試作した。
まず、アルミ箔面にカゼイン系レジストを塗布して乾燥し、図１〜図２図示の形状からなるアンテナコイル１５と容量パターン１６（アンテナコイル６回巻き、容量パターン６回巻き）を露光し焼き付けた。現像後、塩化鉄溶液でエッチングしてアンテナコイルと容量パターンとなる部分以外の部分のアルミ箔をエッチングして除去した。
【００２１】
エッチング後のアンテナコイル線状パターンの線幅は２００μｍ、線間隔は２００μｍであった。容量パターンも同等の線幅、線間隔であった。
このアンテナコイルの両端部端子２２Ａ，２２Ｂ上に、ＩＣチップ８（大きさ１．５ｍｍ×１．５ｍｍ）を位置合わせして搭載した。ＩＣチップはアンダーフィル剤を塗り、加熱圧着する方法で搭載した。
最後に、厚み、１００μｍのＰＥＴフィルムを表面保護シートとして積層し非接触式データキャリア装置を完成した。
【００２２】
完成した非接触式データキャリア装置は、容量パターンを切断３まで進めて、周波数１３．５６ＭＨｚで、約６０ｃｍの通信距離を得ることができた。
このような非接触式データキャリア装置は、定期券、配送物の仕分け等に好適に使用することができた。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の非接触式データキャリア装置は、上述のような構成を有するので、パターンが基材の一方の面にだけ形成された単層構成の非接触式データキャリアであっても、チューニングを容易に行うことができる。これにより、製造ロットによる特性のバラツキが生じても容易に最良な通信状態に調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の非接触式データキャリア装置の一例を示す平面図である。
【図２】  非接触式データキャリア装置のＩＣチップ搭載部を拡大して示す図である。
【図３】  容量パターンの切断の具体例を示す図である。
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【図４】  容量パターンの切断数に対する共振周波数の変化をグラフに表した図である。
【図５】  容量パターンの切断数に対するキャパシタンスの変化をグラフに表した図である。
【符号の説明】
８    ＩＣチップ
１０    非接触式データキャリア装置
１１    絶縁性基材
１５    アンテナコイル
１６    容量パターン
２１Ａ，２１Ｂ    円形マーク
２２Ａ，２２Ｂ    端子
２３Ａ，２３Ｂ    四角形マーク
【図１】
0004531198.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004531198.tif 000004
【図４】
0004531198.tif 000005
【図５】
0004531198.tif 000006