(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の通信装置からの電磁波を利用して、データの通信か又は電力を受給するか、少なくともいずれかを非接触で行う半導体チップを備えた非接触ＩＣ媒体用のモジュールであって、
絶縁基板の面上に、パターンニングされた導体層で形成されているループアンテナと、該絶縁基板の該ループアンテナが形成されている面と同じ側の面上に一方の電極が該導体層で形成してあり、もう一方の電極が絶縁皮膜を有する導電性ワイヤで形成され、該導体層で形成した一方の電極の該絶縁基板側とは反対側の面上に該導電性ワイヤを直接つけて配設することにより形成されたキャパシタとを備え、
該ループアンテナと該キャパシタとを用いた共振回路が形成されてあり、前記外部の通信装置からの電磁波に対して共振するよう、該ループアンテナのインダクタンスと該キャパシタのキャパシタンスとが任意の値に設定されてあって、
該共振回路に接続されたＬＳＩを少なくとも一つ備えており、該ＬＳＩには該外部通信装置からのデータを記憶するデータ記憶手段、
該外部通信装置との間でデータの通信を行うデータ通信手段、
該ＬＳＩに接続された共振回路から電力を得る電力受給手段、
以上を備えたことを特徴とする非接触ＩＣ媒体用モジュール。
【請求項２】
前記導電性ワイヤの断面の形状が略四角形であることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣ媒体用モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかに記載の非接触ＩＣ媒体用モジュールが、プラスチック基材に挟まれてあり、厚さが０．８４ｍｍ以下であって、しかもカード形状を成していることを特徴とする非接触ＩＣ媒体。
【請求項４】
請求項１又は２のいずれかに記載の非接触ＩＣ媒体用モジュールが、プラスチック基材に挟まれ、取り付け部か又は貼り付け剤のいずれかを用いることによって、他の物品に係着させることが可能なタグ状を成していることを特徴とする非接触ＩＣ媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は非接触ＩＣ媒体用モジュールとそれを用いた非接触ＩＣ媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非接触ＩＣ媒体は、電磁波を用いて自らの電力を賄い、かつ、データの送受信を行う。有効に電力を受電するために共振回路を形成することが一般的である。動作時は共振回路に発生した電力を用いて内蔵されたＬＳＩが動作する。その共振回路はインダクタとキャパシタで形成される。共振回路は通信に用いる任意の周波数に共振するように設計されるが、それらにＬＳＩが接続される場合はその入力インピーダンスも考慮する必要がある。
【０００３】
共振回路のインダクタはコイルを形成することで得られるためワイヤをコイル状にしたものが良く用いられる。カードに内蔵する場合など、薄型に形成する場合は絶縁基板上にスパイラルパターンを形成したループアンテナにすることでも得られる。インダクタンスはその周回数により決定される。また、その面積も重要である。共振回路のキャパシタは電極を向かい合わせれば実現され、電極間に絶縁物(誘電体)を挟みこむことが一般的である。キャパシタンスは誘電体の比誘電率と電極の面積および距離によって決まる。
【０００４】
カードに内蔵する共振回路は基板上にループアンテナのパターンを形成するとともにキャパシタの一方の電極を形成し、基板の反対面にもう一方のキャパシタの電極を形成することが一般的である。両面フレキシブルプリント配線板と呼ばれるものである。
【０００５】
この方法は、両面導体が必要であり、表裏を接続するためのスルホールが必要であるため、一般に高価である。さらにキャパシタのキャパシタンスは形成する基材すなわち誘電体の厚さに制限されるので、厚さの自由度が無い。形成する基材が薄いシートだとその後の搬送が困難である等の問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこれらの問題を鑑みてなされたもので、安価で搬送しやすく、カード化やタグ化に適した非接触ＩＣ媒体用モジュールとそれを用いた非接触ＩＣ媒体を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明において上記の課題を達成するために、まず請求項１の発明では、外部の通信装置からの電磁波を利用して、データの通信か又は電力を受給するか、少なくともいずれかを非接触で行う半導体チップを備えた非接触ＩＣ媒体用のモジュールであって、
絶縁基板の面上に、パターンニングされた導体層で形成されているループアンテナと、該絶縁基板の該ループアンテナが形成されている面と同じ側の面上に一方の電極が該導体層で形成してあり、もう一方の電極が絶縁皮膜を有する導電性ワイヤで形成され、該導体層で形成した一方の電極の該絶縁基板側とは反対側の面上に該導電性ワイヤを直接つけて配設することにより形成されたキャパシタとを備え、
該ループアンテナと該キャパシタとを用いた共振回路が形成されてあり、前記外部の通信装置からの電磁波に対して共振するよう、該ループアンテナのインダクタンスと該キャパシタのキャパシタンスとが任意の値に設定されてあって、
該共振回路に接続されたＬＳＩを少なくとも一つ備えており、該ＬＳＩには該外部通信装置からのデータを記憶するデータ記憶手段、
該外部通信装置との間でデータの通信を行うデータ通信手段、
該ＬＳＩに接続された共振回路から電力を得る電力受給手段、
以上を備えたことを特徴とする非接触ＩＣ媒体用モジュールとしたものである。
【０００８】
また請求項２の発明では、前記導電性ワイヤの断面の形状が略四角形であることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣ媒体用モジュールとしたものである。
【０００９】
また請求項３の発明では、請求項１又は２のいずれかに記載の非接触ＩＣ媒体用モジュールが、プラスチック基材に挟まれてあり、厚さが０．８４ｍｍ以下であって、しかもカード形状を成していることを特徴とする非接触ＩＣ媒体としたものである。
【００１０】
また請求項４の発明では、請求項１又は２のいずれかに記載の非接触ＩＣ媒体用モジュールが、プラスチック基材に挟まれ、取り付け部か又は貼り付け剤のいずれかを用いることによって、他の物品に係着させることが可能なタグ状を成していることを特徴とする非接触ＩＣ媒体としたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を示す。
【００１２】
１．本発明の非接触媒体用モジュール
まず、本発明の非接触媒体用モジュールについて、以下に説明する。
【００１３】
１．１．本発明の非接触媒体用モジュールの回路
本発明による非接触ＩＣ媒体用モジュールは、図１（ｄ）に示すように、インダクタ（１３）と、キャパシタ（１２）と、ＬＳＩ（４）とを有する。インダクタ（１３）と、キャパシタ（１２）とは、任意の周波数で共振するように値を設定する。通常、ＬＳＩ（４）の入力インピーダンスは容量性であることが多いのでそのキャパシタンスも加味して設計する。インダクタ（１３）は、例えば、ＩＳＯに規定されたＩＤ−１サイズのカード形状に入るように設計され、図1（ａ）のようにループアンテナ（２）のループ回数が３回程度であれば1〜2μＨ程度のインダクタンスになる。
【００１４】
インダクタンスを２μＨとし、共振周波数を１３．５６ＭＨｚとすれば、キャパシタ（１２）とＬＳＩ（４）の合計キャパシタンスは、６９ｐＦとなる。
【００１５】
尚、共振周波数ｆと、インダクタンスＬとが与えられると、キャパシタンスＣは、以下の数式で計算される。
【００１６】
【数１】
0003979178.tif 000002
【００１７】
１．２．本発明の非接触媒体用モジュールの構造
本発明による非接触ＩＣ媒体用モジュールの一例の上面図を、図1（ａ）に示す。非接触ＩＣ媒体用モジュール（１４）において、インダクタ（１３）は、例えば、絶縁基板（６）上に、パターンニングされた導体層で形成されているループアンテナ（２）として得られる。
【００１８】
パターンニングされた導体層は、例えば、絶縁基板（６）上に、導体箔を貼り付け、エッチング法等によりパターンニングすることにより得られる。
【００１９】
導体箔は、アルミニウムや銅、あるいはそれらの合金やそれらにメッキを施したものなどが用いられる。アルミニウムは銅に比べ安価であるが、導電性が低いので注意する必要がある。導体箔は電解法や圧延法を用いて形成するのが一般的である。これらの導体箔を絶縁基板（６）に貼り付ける。
【００２０】
絶縁基板（６）は、ポリエステルやポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリオレフィン、エポキシ、液晶ポリマーなどの樹脂及びこれらの樹脂をアロイ化したものやそれらに無機材料を混合したものが用いられ、一般的にはプリント配線板やフレキシブルプリント配線板に用いられる材料である。耐熱性が許せば非晶性ポリエステル（ＰＥＴ−Ｇ）やポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）などのカード用基材として用いられる樹脂も使用可能である。特にカード用基材と融点が近い熱可塑性材料を用いることで、カード形状の非接触ＩＣ媒体に加工する時に、絶縁基板（６）とカード用基材との接着に接着剤を用いずに、熱融着を用いるなど、一般的なプラスチックカードの製造方法を用いることができる。絶縁基板（６）に熱化塑性の樹脂を用いて、導体箔を熱と圧力で接着する方法もある。
【００２１】
また、導体層は、導体箔を貼り付ける代りに、絶縁基板（６）にスパッタリング法や蒸着法を用いて導体をつけ、それに任意の厚さまでメッキを施してことで形成しても良い。無論、導体層は、導電性樹脂などを用いて印刷法などで形成することも可能であるが、この場合は樹脂の導電性が低いので、それを補うため導電性樹脂の上に重ねて銅などをメッキして金属箔を形成すると良い。この場合はすでに導電性樹脂にてループアンテナ（２）のパターンとキャパシタの一方の電極（１）を形成することで、任意のループアンテナ（２）のパターンが得られる。
【００２２】
絶縁基板（６）に導体箔が貼り付けられた状態で、エッチング法を用いて、任意のループアンテナ（２）のパターンと、キャパシタの一方の電極（１）とを形成する。ループアンテナ（２）のパターン形状と、キャパシタの一方の電極（１）のパターン形状とは、共振周波数に合わせて決定される。通常、共振周波数と一致するように設計されるが、出来上がった非接触ＩＣ媒体用モジュール（１４）を、２枚以上重ねて使用する場合は共振周波数が変化するので、故意に共振周波数をずらす場合もある。
【００２３】
キャパシタのもう一方の電極（３）は、絶縁被覆導電性ワイヤ（１５）を用いて形成する。キャパシタの電極をＡ−Ａ’で切断した断面の一例を、図１（ｂ）に示す。
【００２４】
絶縁被覆導電性ワイヤ（１５）は、マグネットワイヤとも呼ばれ、導電性の芯線（８）に、絶縁性の被覆（７）が施された電線である。被覆（７）は、ポリエステルやウレタンなどが多いが、絶縁性を有していればどんなものでも良い。芯線（８）は、銅が一般的であるがアルミやそれらの合金などあるいはそれらにメッキを施したものなど導電性を有した物であればどんなものでも良い。ただし、ループアンテナ（２）のパターンとの接続を考慮する必要があるので、ループアンテナ（２）のパターンに使用した材料との接合に溶接法を用いるのであれば溶接可能な材料を選定しなければならない。また、はんだ付けするのであればはんだ付けに適した材料を選定し、接着剤を用いるのであれば接着剤との接着性を考慮するのは云うまでも無い。
【００２５】
ループアンテナ（２）のパターンと、キャパシタの一方の電極（１）とが形成された絶縁基板（６）に、絶縁皮膜導電性ワイヤ（１５）を配設する方法は、いくつか提案されている。絶縁皮膜導電性ワイヤ（１５）に超音波を加え、発生した熱を用いて熱可塑性の絶縁基板（６）に貼り付けていく方法や、超音波の替わりに熱ヘッドを用いて熱を加える方法、超音波や熱に圧力も同時に加える方法などがある。絶縁基板（６）が熱可塑性であれば、これらの方法を使用できるが、熱可塑性で無い場合は絶縁基板（６）と、絶縁被膜導電性ワイヤ（１５）との間に、接着層や粘着層を設けて、絶縁皮膜導電性ワイヤ（１５）に圧力を加えて配設していく方法もある。
【００２６】
絶縁皮膜導電性ワイヤ（１５）を配設するときに任意の過重を加え、図１（ｃ）のように、絶縁皮膜導電性ワイヤ（１５）が、絶縁基板（６）に形成されたキャパシタンスの一方の電極（１）に押し込まれたようにすることで、絶縁皮膜導電性ワイヤ（１５）による電極（３）と、導体層による電極（１）との近接する面積が増え、より大きいキャパシタンスを得ることができる。
【００２７】
さらに、図２（ｄ）のように、絶縁皮膜導電性ワイヤとして、平角線（３３）といわれる略４角形のものを利用することにより、導体層による電極（１）と、平角線（３３）による電極（３）との近接する面積を増大させ、より大きいキャパシタンスを得ることができる。
【００２８】
図１（ｅ）のように、キャパシタの導体箔による一方の電極（１）の幅寸法を２０ｍｍとし、キャパシタのもう一方の電極（３）として、φ０．１１ｍｍのウレタン被覆電線（１６）を、電極（１）の上に、１０往復（２０回）配設した時のキャパシタンスは、約２３．４ｐＦであった。したがって、キャパシタの一方の電極（１）上を、ウレタン被覆電線（１６）が一回通過するごとに約２ｐＦのキャパシタンスが得られることになり、ウレタン被覆電線（１６）の通過回数を調整することでキャパシタンスを約２ｐＦ単位で調整することが可能である。キャパシタンスの一方の電極（１）の幅を狭くすればキャパシタンスを小さくする微小な調整が可能であるし、逆に広くすれば大きなキャパシタンスを得ることができる。
【００２９】
２．非接触ＩＣ媒体
次に、本発明による非接触ＩＣ媒体を、以下に説明する。
【００３０】
本発明による非接触ＩＣ媒体は、本発明による非接触ＩＣ媒体用モジュールを、プラスチック基材で挟み、カード形状又はタグ形状に加工したものである。
【００３１】
本発明による非接触ＩＣ媒体の層構造の一例を、図２（ａ）の斜視図に示す。表面シート（２４ａ）と裏面シート（２４ｂ）とにて非接触ＩＣ媒体用モジュール（１４）を挟み込み、その後熱及び圧力を加え非接触ＩＣ媒体を得る。製造方法としては熱と圧力を同時に加える熱ラミネート法が一般的である。
【００３２】
図２（ａ）のように、非接触ＩＣ媒体用モジュールを、表裏のシートで挟み込んで製造する非接触ＩＣ媒体は、非常に単純な層構造を持つが、現実には印刷層や接着層が必要なため、図２（ｂ）の断面図に示す層構造を有する非接触ＩＣ媒体となることが多い。図２（ｂ）に断面図を示す非接触ＩＣ媒体は、熱ラミネート法にて製造されたものであって、非接触ＩＣ媒体用モジュール（１４）を表面シート（２４ａ）と裏面シート（２４ｂ）とにて挟み、さらにシートに印刷が施された表面印刷シート（２５ａ）及び裏面印刷シート（２５ｂ）とにて挟み、必要に応じて印刷を保護するための表面印刷保護層（２６ａ）、裏面印刷保護層（２６ｂ）を設けてラミネートすることで得られる。このとき全てを一度にラミネートしても良いし、必要に応じて数回に分けてラミネートしても良い。熱ラミネート法にてラミネートする場合は各層の材料が熱融着可能な熱可塑性の材料である必要がある。もし、熱可塑性の材料で無い場合は各層間に接着層を設ければよい。
【００３３】
非接触ＩＣ媒体用モジュール（１４）に用いるＬＳＩ（４）の厚さは１００μｍ〜３００μｍ程度の寸法であることが多い。また、ＬＳＩ（４）が封止剤等によって封止されたパッケージ状態になっていることも有り、その場合、その寸法は３００μｍ程度になる。その為、完成した非接触ＩＣ媒体の表面を平滑にするために、図２（ｃ）に示すように、ＬＳＩ（４）の部分を抜いたシート（２８）を用いて、カードを構成することもある。絶縁基板（６）にＬＳＩ（４）が実装された非接触ＩＣ媒体用モジュール（１４）に対して、ＬＳＩ（４）を避けるように嵌合穴をあけたシート（２８）を重ねた後は、表裏にシートや層（２４ａ〜２６ａ，２４ｂ〜２６ｂ）を重ねていくことで表面の平滑な非接触ＩＣ媒体を得ることができる。
【００３４】
非接触ＩＣ媒体は、従来の非接触ＩＣ媒体と同様に、磁気テープやホログラム、リライト印字層などを設けることはもちろん、ループアンテナを任意の形に設計し、エンボスを設けることも可能である。
【００３５】
尚、カード形状の非接触ＩＣ媒体の場合、厚さがもし０．８４ｍｍを超えると、曲げや捻じり等の機械的耐性に劣り、また携帯性の面でも劣るので、好ましくない。
【００３６】
また、タグ形状の非接触ＩＣ媒体の場合には、取り付け部か又は貼り付け剤のいずれかを設けて、他の物品に係着させることを可能にする。
【００３７】
【発明の効果】
本願の各請求項に係る発明は、以下のような効果がある。
【００３８】
請求項1による非接触ＩＣ媒体用モジュールでは、絶縁皮膜を有する導電性ワイヤにより簡易にキャパシタが得られ、しかも共振周波数の調整も可能であり、さらに調整の分解能も設定できる。また、スルーホールを用いない、片面のエッチング法によるループアンテナの形成は、表面プリント基板に比較して安価である。また、ループアンテナを形成する絶縁基板に、キャパシタを形成しないので、厚さが自由に選択でき、材質も自由である。また、絶縁基板に、熱可塑性のシートを使用することも可能であり、熱ラミネート法を用いて熱融着して非接触ＩＣ媒体を得ることが出来、カード形状の非接触ＩＣ媒体を製造する場合、従来のプラスチックカードの設備が流用できる。
【００３９】
請求項２による非接触ＩＣ媒体では、絶縁皮膜を有する導電性ワイヤの断面が略四角形であるため、より多くのキャパシタンスを得ることができる。
【００４０】
請求項３による非接触ＩＣ媒体では、請求項１又は２による非接触ＩＣ媒体をプラスチックフィルムに挟むことにより、厚さが０．８４ｍｍ以下の非接触ＩＣ媒体が得られ、曲げや捻じり等の機械的耐性に優れ、また携帯性の面でも優れたものとなる。
【００４１】
請求項４による非接触ＩＣ媒体では、取り付け部か又は貼り付け剤のいずれかを用いることによって、他の物品に係着させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明による非接触ＩＣ媒体用モジュールの一例の上面図。
（ｂ）は、（ａ）に示すＡ−Ａ’の断面の第一例を示す断面図。
（ｃ）は、（ａ）に示すＡ−Ａ’の断面の第二例を示す断面図。
（ｄ）は、（ａ）に示す非接触ＩＣ媒体用モジュールの回路図。
（ｅ）は、キャパシタの電極の一例を拡大した拡大図。
【図２】
（ａ）は、本発明による非接触ＩＣ媒体における層構造の第一例を示す斜視図。
（ｂ）は、本発明による非接触ＩＣ媒体における層構造の第二例を示す断面図。
（ｃ）は、本発明による非接触ＩＣ媒体におけるＬＳＩ内蔵部分の層構造の一例を示す断面図。
（ｄ）は、図１（ａ）に示すＡ−Ａ’の断面の第三例を示す断面図。
【符号の説明】
１…電極。
２…ループアンテナ
３…電極
４…ＬＳＩ
５ａ…接続部
５ｂ…接続部
６…絶縁基板
７…絶縁皮膜
８…芯線
１２…キャパシタ
１３…インダクタ
１４…非接触ＩＣ媒体用モジュール
１５…絶縁皮膜導電性ワイヤ
１６…ウレタン被覆電線
２４ａ…表面シート
２４ｂ…裏面シート
２５ａ…表面印刷シート
２５ｂ…裏面印刷シート
２６ａ…表面印刷保護層
２６ｂ…裏面印刷保護層
２８…シート
３３…平角線
【図１】
0003979178.tif 000003
【図２】
0003979178.tif 000004