(57)【要約】【課題】基材に、並列接続されたアンテナ２と金属線を用いたコンデンサ３と、その両端子に接続されたＩＣ８と、が形成されたＩＣモジュール１において、安価で信頼性の高い方法にてトリミング可能な非接触通信用アンテナを持つＩＣモジュールおよびそれを用いた非接触ＩＣ媒体ならびにその製造方法を提供する。【解決手段】コンデンサ３は、絶縁物で被覆された金属線４がその一部が露出するように基材に埋設してコンデンサ用金属線４１と配線用金属線４２が形成され、配線用金属線４２の露出した部位の絶縁物の一部が削除され、コンデンサ用金属線４１と配線用金属線４２とに導体層５が積層され、配線用金属線４２と削除された部位で電気接続され、導体層５とコンデンサ用金属線４１とで形成されたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に、並列接続されたアンテナとコンデンサと、その両端子に接続されたＩＣと、が形成されたＩＣモジュールにおいて、
コンデンサは、
絶縁物で被覆された金属線が、その一部が露出するように基材に埋設してコンデンサ用金属線と配線用金属線が形成され、
配線用金属線の露出した部位の絶縁物の一部が削除され、
コンデンサ用金属線と配線用金属線とに導体層が積層され、配線用金属線と削除された部位で電気接続され、
導体層とコンデンサ用金属線とで形成されたことを特徴とするＩＣモジュール。
【請求項２】
配線用金属線の露出した部位の絶縁物の一部を、物理的研磨により削除したことを特徴とする請求項１に記載のＩＣモジュール。
【請求項３】
コンデンサ用金属線は、複数の平行なライン状パターンを、隣接する各ライン状パターンの始終端部を接続して、１本の導線となるように配置された形状を有し、
コンデンサを形成する導体層は、始終端部の内側で、ライン状パターンを覆う形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載のＩＣモジュール。
【請求項４】
アンテナは、絶縁物で被覆された金属線をコイル状にして形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＩＣモジュール。
【請求項５】
コンデンサ用金属線と配線用金属線とを延長して、アンテナとＩＣチップに接続したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＩＣモジュール。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のＩＣモジュールの製造方法であって、
（１）絶縁物で導体を被覆した金属線を、その一部が露出するように基材に埋設してコンデンサ用金属線と配線用金属線を形成する工程、
（２）配線用金属線の露出した部位の絶縁物の一部を削除し、金属線剥離部を形成する工程、
（３）コンデンサ用金属線と配線用金属線上に導体層を積層する工程、
とでコンデンサを形成することを特徴とするＩＣモジュールの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載のＩＣモジュールの表裏を熱可塑性樹脂シートで挟み、加熱プレスで融着させたことを特徴とする非接触ＩＣ媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣモジュールおよびそれを用いた非接触ＩＣ媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非接触ＩＣ媒体を用い、リーダライタとの間で、非接触で電磁気エネルギーを利用してデータのやり取りを行うシステムが実施されている。この非接触ＩＣ媒体は一般に、基材に、並列接続されたアンテナとコンデンサと、その両端子に接続されたＩＣと、が形成されたＩＣモジュールを、プラスチック基材からなるシートで、表裏を挟んだ構成をしている。
【０００３】
ＩＣモジュールは、絶縁基材に導体をコイル状に設けてアンテナコイルとし、絶縁基板の表裏に導体を設けコンデンサとしていた。しかし、このような構成では絶縁基板がコンデンサとしては厚く、静電容量値を大きく取りがたいこと、また製造コストを削減することもあって、金属線を利用したコンデンサを構成するようになった（特許文献１、２、３、４）。
【０００４】
例えば、カード基材にブースタコイルとして、絶縁皮膜を有するコイル部分と、コイル部分の巻き始め、巻き終わりを延長して平行に引きそろえて蛇行させることにより、共振用コンデンサを形成して、コイル部分とこの共振用コンデンサとで使用周波数に共振する回路が開示されている(特許文献１)。これは、導線のみで導線間をコンデンサとして形成でき、特別な工程を用いることなく、また材料費も安価に形成できる。
【０００５】
しかしこのコンデンサの構成では、装置や導線、基材のクセ、基材の溶融による変形などにより導線同士を等間隔で隣接させることが難しい。その結果、特性のバラつきが大きくなり、安定しない。また、埋め込み式巻き線の特性上、ある一定以上に導線同士を近づけることが難しいため、キャパシタンス特性が低く、コンデンサの面積が非常に大きくなってしまう。
【０００６】
また、カード基材に埋め込まれたアンテナコイルの両端子部分から、コイルを平行に延ばし、それぞれが連続した矩形を描くように折り曲げて形成したコンデンサパターンと、カード表面に形成された導体層とでコンデンサを形成する構成が開示されている(特許文献２)。このコンデンサパターンを共振周波数調整手段としている。このようなコンデンサは、巻き線アンテナの作製工程において、負担が少なく、特性バラつきも比較的小さい。
【０００７】
しかしこのような構成では容量値も大きくとれず、通信特性の調整能力が小さい。また通信特性の調整は導電層が完全に左右する為、導電層のサイズや位置ズレ等で特性が変化してしまう。また個々の媒体に対しての調整が困難である。
【０００８】
また、樹脂で被覆された導線で形成されたアンテナとほぼ平行に、同じ導線を配置し、基板に埋め込むことで、コンデンサを形成する技術が開示されている(特許文献３)。この構成も上記の例と同様(特許文献１)、導線間でコンデンサを形成しているので、同様の利点、欠点を有する。
【０００９】
また、絶縁基板の面上に形成した導電層上に、絶縁皮膜付き導線を埋め込み、導電層と導線とで電極とするコンデンサを形成した、非接触ＩＣ媒体用モジュールが開示されている(特許文献４)。このような構成のコンデンサは、巻き線アンテナの作製工程において、
負担が少なく、特性バラつきも小さい。コンデンサ容量も幅広く調整できるため、様々な用途に適用できる。
【００１０】
しかし、導電層が導線と同じ程度の厚みが必要であり、絶縁基板の面上に形成しているため、媒体完成時の外観に影響を及ぼす。また、導電層と導線との接続が、溶接法や接着剤を用いると開示されているが、この方法では基材へのダメージや、工程増加の負荷が大きい。さらに、金属膜に金属導線を埋め込むことは難しく、導線剥がれ等で歩留りが低下する恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第４６１５６９５号公報
【特許文献２】特開２００２−００７９８５号公報
【特許文献３】特許第３６１１７９３号公報
【特許文献４】特許第３９７９１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
非接触ＩＣカードとリーダーとを利用した通信システムでは、ＩＣチップの種類や使用環境などにより、通信特性が大きく変化する。また、同じ種類のＩＣチップであっても、特性が微妙にばらつき、通信へ影響する場合がある。
【００１３】
近年、非接触ＩＣカードの通信方式が、ＮＦＣ(Near  Firld  Communication)として規格化され、NFCの浸透により、様々なサイズ・形状のリーダーが登場しており、それらのいくつものリーダーとＩＣカードとで通信が出来なくてはならない。そのため通信を主に受ける側であるカード側でそれらの問題を吸収しなくてはならず、針の穴を通す様な許容範囲の狭い通信規格が設定されることもあり、カード設計開発においては、大きな課題となっている。
【００１４】
さらに前述のICチップやアンテナなどによる、材料のバラツキもあり、カードを作製する過程において、個々に通信特性の微調整（トリミング）が必要となっている。
【００１５】
本発明のＩＣモジュールでは、基材に、並列接続されたアンテナと金属線を用いたコンデンサと、その両端子に接続されたＩＣと、が形成されたＩＣモジュールにおいて、安価で信頼性の高い方法にてトリミング可能な非接触通信用アンテナを持つＩＣモジュールおよびそれを用いた非接触ＩＣ媒体ならびにその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は係る課題に鑑みなされたものであり、請求項１の発明は、
基材に、並列接続されたアンテナとコンデンサと、その両端子に接続されたＩＣと、が形成されたＩＣモジュールにおいて、
コンデンサは、
絶縁物で被覆された金属線が、その一部が露出するように基材に埋設してコンデンサ用金属線と配線用金属線が形成され、
配線用金属線の露出した部位の絶縁物の一部が削除され、
コンデンサ用金属線と配線用金属線とに導体層が積層され、配線用金属線と削除された部
位で電気接続され、
導体層とコンデンサ用金属線とで形成されたことを特徴とするＩＣモジュールとしたものである。
本発明の請求項２の発明は、
配線用金属線の露出した部位の絶縁物の一部を、物理的研磨により削除したことを特徴とする請求項１に記載のＩＣモジュールとしたものである。
【００１７】
本発明の請求項３の発明は、
コンデンサ用金属線は、複数の平行なライン状パターンを、隣接する各ライン状パターンの始終端部を接続して、１本の導線となるように配置された形状を有し、
コンデンサを形成する導体層は、始終端部の内側で、ライン状パターンを覆う形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載のＩＣモジュールとしたものである。
【００１８】
本発明の請求項４の発明は、
アンテナは、絶縁物で被覆された金属線をコイル状にして形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＩＣモジュールとしたものである。
【００１９】
本発明の請求項５の発明は、
コンデンサ用金属線と配線用金属線とを延長して、アンテナとＩＣチップに接続したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＩＣモジュールとしたものである。
【００２０】
本発明の請求項６の発明は、
請求項１〜５のいずれかに記載のＩＣモジュールの製造方法であって、
（１）絶縁物で導体を被覆した金属線を、その一部が露出するように基材に埋設してコンデンサ用金属線と配線用金属線を形成する工程、
（２）配線用金属線の露出した部位の絶縁物の一部を削除し、金属線剥離部を形成する工程、
（３）コンデンサ用金属線と配線用金属線上に導体層を積層する工程、
とでコンデンサを形成することを特徴とするＩＣモジュールの製造方法としたものである。
【００２１】
本発明の請求項７の発明は、
請求項１〜５のいずれかに記載のＩＣモジュールの表裏を熱可塑性樹脂シートで挟み、加熱プレスで融着させたことを特徴とする非接触ＩＣ媒体としたものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、このような構成であるから、安価で信頼性の高い方法にてトリミング可能な非接触通信用アンテナを持つＩＣモジュールおよびそれを用いた非接触ＩＣ媒体ならびにその製造方法とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のＩＣモジュールの実施形態例を上から見た模式的な説明図である。
【図２】本発明のＩＣモジュールの実施形態のコンデンサを形成する工程を、模式的に断面で示した説明図である。
【図３】図１のコンデンサ部分を拡大した模式的な説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下本発明を実施するための形態につき説明する。図１は、本発明のＩＣモジュールの実施形態例を上から見た模式的な説明図である。
【００２５】
本実施形態のＩＣモジュール１は、基材７に、並列接続されたアンテナ２とコンデンサ３と、その両端子に接続されたＩＣ８と、が形成されたＩＣモジュールであることを前提とする。
【００２６】
コンデンサ３は、導体層５とコンデンサ用金属線４１とで形成されている。
ここで、絶縁物で被覆された金属線４がその一部が露出するように基材７に埋設してコンデンサ用金属線４１と配線用金属線４２が形成されている。そして、配線用金属線４２の露出した部位の絶縁物の一部が削除され金属線剥離部６を形成され、コンデンサ用金属線４１と配線用金属線４２とに導体層５が積層されている。これにより、配線用金属線５２と絶縁物が削除された金属線剥離部６で電気接続されている。このように、コンデンサ３が形成されている。
【００２７】
コンデンサ用金属線４１と配線用金属線４２とはそれぞれＩＣへの接続端子まで基材に埋設した金属線で、延長して配線され、接続される。接続部分でも、金属線４の露出した部位の絶縁物の一部が削除され、接続される。
【００２８】
このように本ＩＣモジュールは、コンデンサ用金属線４１と配線用金属線４２とを基材に埋め込み、配線用金属線４２の露出した部位の絶縁物の一部を削除し、導体層５を積層した構成である。従来のＩＣモジュールが導体層に金属線を埋設したことにたいして、基材に埋設したことから、容易にコンデンサを形成できる。また、金属線と導電層を溶接や接着剤で接続することなく、積層するだけでよいので、安価で作製できる。さらに、非接触ＩＣ媒体としたときに凹凸が少ない外観とすることができる。また、従来の金属線の間をコンデンサとしたものに比較して、静電容量を大きな値としている。これから、コンデンサ用金属線４１を、面積を小さくして長く配置でき、共振周波数の幅を広げられ、トリミングの幅も広げることが可能で、このため高精度にコンデンサを製造できる。
【００２９】
さらに、本実施形態では、コンデンサ用金属線４１を、複数の平行なライン状パターンを、隣接する各ライン状パターンの始端部と終端部を接続して始終端接続部４３とし、１本の導線となるように配置された形状としている。また、コンデンサを形成する導体層は、始終端部を除き、その内側に、ライン状パターンを覆う形状としている。
【００３０】
このような構成から、隣接する各ライン状パターンの始終端部を接続して形成された始終端接続部４３を容易にトリミングすることによって、安価で信頼性の高い方法にて容易にトリミング可能な非接触通信用アンテナを持つＩＣモジュールとすることができる。
【００３１】
図２は、本実施形態のコンデンサを形成する工程を模式的に断面で示した説明図である。図で、絶縁物で導体を被覆した金属線４を、その一部が露出するように基材７に埋設する(図２(ａ))。このとき、コンデンサ用金属線４１と配線用金属線４２となる部位に形成する。
【００３２】
つぎに、配線用金属線４２となる金属線４の露出した部位の一部を削除し、金属線剥離部６を形成する(図２(ｂ))。このとき、導体の一部も削除したほうが、平坦となり、好ましい。
【００３３】
つぎに、導体層を積層し、コンデンサ用金属線４１と配線用金属線４２とを形成する(図２(ｃ)、(ｄ))。このとき、配線用金属線５２と削除された金属線剥離部６とで電気接続される。
【００３４】
このようにして、導体層５とコンデンサ用金属線４１とでコンデンサが形成される。
【００３５】
アンテナは従来どおり、コンデンサの形成と同様に金属線４を用いてコイル状に基材を埋め込むことで形成できる。このように形成することによって、製造工程を簡略化できる。そのほかに、金属箔を積層し、あるいは金属膜を蒸着し、フォトリソ方法でコイル状の配線パターンを形成してもよい。しかし、金属線を埋設するほうが、アンテナコイルとコンデンサ用金属線などを一括して形成でき、また安価にアンテナを作製できるため、好ましい。
【００３６】
また、配線用金属線の露出した部位の絶縁物の一部は、物理的研磨により削除できる。その他に絶縁膜を熱溶解させる方法などもあるが、基材の変形などの影響が大きいため、この方法のほうが好ましい。
【００３７】
コンデンサやアンテナコイルに利用する絶縁物で導体を被覆した金属線としては、マグネットワイヤを使用することができる。
【００３８】
本発明のＩＣモジュールを用いて、従来の製造方法で非接触ＩＣ媒体を作製できる。たとえば、本発明のＩＣモジュールの表裏を熱可塑性樹脂シートで挟み、加熱プレスで融着させることで、本発明の効果を有する非接触ＩＣ媒体を作製できる。ただし、トリミングをする場合は、ＩＣモジュールをトリミング後に、熱可塑性樹脂シートを融着するのが好ましい。
【実施例】
【００３９】
本発明を実施例により説明する。
【００４０】
本実施例に係る金属線、基材、ＩＣパッケージ、導電層として、次の材料を使用した。導電性金属導線：東京特殊電線社製  融着マグネットワイヤ  ２−ＬＯＣＫ  Ｙ１ＣＣＡＷ  φ０．１ｍｍ。
ベース基材：三菱樹脂社  ＰＧ−ＷＨＩ  厚み０．２０ｍｍ。
モジュール：ＭＯＡ４  Mifare  UltraLite実装済みパッケージ。
導電性金属箔：三菱アルミニウム社製  三菱アルミホイル  厚み１２ｕｍ  幅３ｍｍにスリットされたものを使用。
瞬間接着剤：東亜合成社製  アロンアルファ。
【００４１】
ＩＣカードは、次のようにして作製した。
（１）ベース基材の規定位置にＭＯＡ４パッケージを配置した。
（２）導電性金属導線をベース基材に埋め込み、図１にある通りにアンテナコイル、コンデンサパターンを作製した。
（３）アンテナコイルとＭＯＡ４パッケージを溶接、あるいは半田にて接続した。
（４）導線研磨箇所を＃３００の紙ヤスリにて２〜３回擦り、導線の絶縁皮膜を取り除いた。
（５）研磨箇所とコンデンサ部を覆うように導電性金属箔を載せ、瞬間接着剤で端部を固定した。
（６）以上の工程でＩＣインレットを完成した。
（７）ＩＣインレットシートにベース基材を載せ、加熱プレスにてシート同士を融着させ、冷却プレスにて成形を行った。
（８）（７）で作製したコアシートをリーダ・ライタのライトで透過し、コンデンサ部の始終端接続部をカット、或いはパンチ等で穴を開け、任意の共振周波数に調整した。
（９）（８）のシートの表裏に熱可塑性樹脂シート（ＰＧ−ＷＨＩ）よりなる基材ベース
を一枚ずつ貼り合わせ、加熱プレスにより融着させ、冷却プレスにて成形を行った。
（１０）カード形状に打ち抜き、カードを完成した。
【００４２】
実施したカードについて、次のように特性確認を行った。上記（８）の工程まで作製したインレットを用いて、トリミング能力を確認した。
【００４３】
作製された媒体について、特性に影響を与えると考えられるファクターは、以下の通りである。
（１）アンテナコイル、ICモジュール自体の特性バラツキ
（２）導電性金属箔の寸法精度や貼り付け位置
（３）導電性金属箔と導線との距離
（４）導線径、金属箔厚み
そこで上記のようにして非接触ICカードを作製し、トリミング能力を確認した。その結果を表１に示す。アンテナ形状は、前述図１の通りとした。トリミング位置は２１箇所、作製した。図３は、図１のコンデンサ部分を拡大した模式的な説明図である。図３の(１)から(２１)で示した部位がトリミング位置１０である。サンプルを３個作成し、トリミング位置で順次トリミングし、それぞれのトリミングでの共振周波数（単位  ＭＨｚ）と、Return  Loss（単位  ｄＢ）とをネットワークアナライザを用いて測定した。
【００４４】
このようにしてトリミングし、確認した結果、比較的安定した特性が得られていることが確認できた。共振周波数などをピンポイントで調整したい場合は、金属箔の寸法を狭くすることで、さらに細かな調節が可能となる。
【００４５】
【表１】
2016091496.tif 000003
また本特許にて作製した媒体について、特性変化が発生する不良項目は以下の項目が予想される。
・媒体への曲げや捻じれなどの外的形状変化による箔の割れや剥がれ。
・銅線との距離変化による通信特性の変化。
そこで、前述と同様にして作製したＩＣカードに対し、サンプルを６個として動的曲げ試験を実施した（ＪＩＳ  Ｘ  ６３０１）。結果を表２に示す。それぞれのサンプルに対し、１０００回曲げるごとに、共振周波数（単位  ＭＨｚ）と、Return  Loss（単位  ｄＢ）とを測定した。回数は、０から５０００回までとした。
【００４６】
試験結果、ＪＩＳ規格である２０００回以上でも、特性変化は発生しなかった。
【００４７】
【表２】
2016091496.tif 000004
以上の事から、本発明のＩＣモジュールおよびそれを用いた情報記録媒体を作製すれば安価かつ、安定的なトリミング機能を持つ媒体を容易に作製できることが確認された。
【符号の説明】
【００４８】
１・・・非接触ＩＣモジュール
２・・・アンテナ
３・・・コンデンサ
４・・・金属線
４１・・・コンデンサ用金属線
４２・・・配線用金属線
５・・・導体層
６・・・金属製剥離部分
７・・・基材
８・・・ＩＣ
１０・・・トリミング位置
【図１】
2016091496.tif 000005
【図２】
2016091496.tif 000006
【図３】
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