(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上のアンテナコイル形成領域に全面に導電層を形成する工程と、
前記導電層にレーザー光を照射して前記導電層に溝を形成し、前記導電層をコイル状に加工する工程と、
前記コイル状に加工された導電層から２位置を選択し、ＩＣチップの２つの端子を前記２位置において前記導電層にそれぞれ電気的に接続させる工程と、
非接触型ＩＣカード用外部装置との通信を行い、前記２位置間の導電層をアンテナコイルとするときのアンテナ特性を調べる工程と
を有し、
前記２位置の少なくともいずれか一方の位置を変えて、前記ＩＣチップの２つの端子を前記導電層にそれぞれ電気的に接続させ、前記アンテナ特性を調べる工程を繰り返し、
得られたアンテナ特性データをもとに前記導電層から２位置を選択してアンテナコイルのパターンを決定する
非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターン決定方法。
【請求項２】
前記導電層にレーザー光を照射して溝を形成する工程においては、制御装置でレーザー光の照射位置を掃引制御して、前記導電層に溝を形成する
請求項１記載の非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターン決定方法。
【請求項３】
前記２位置間の導電層をアンテナコイルとするときのアンテナ特性を調べる工程においては、アンテナコイルとする前記導電層と前記非接触型ＩＣカード用外部装置との間の通信可能距離を調べ、
得られた通信可能距離データをもとに、通信可能距離が最大となる２位置を選択する
請求項１あるいは２に記載の非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターン決定方法。
【請求項４】
前記導電層を形成する工程においては、前記基板上に導電層を貼り付ける
請求項１〜３のいずれかに記載の非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターン決定方法。
【請求項５】
前記導電層を形成する工程においては、前記基板上に導電層を蒸着する
請求項１〜３のいずれかに記載の非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターン決定方法。
【請求項６】
前記導電層を形成する工程においては、導電インキを用いて前記基板上に印刷する
請求項１〜３のいずれかに記載の非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターン決定方法。
【請求項７】
前記レーザー光が、ＹＡＧレーザーの基本波である
請求項１〜６のいずれかに記載の非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターン決定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子（ＩＣチップ）を搭載したＩＣカード用の非接触型ＩＣモジュール、非接触型ＩＣモジュールを組み込んだ非接触型ＩＣカード、および、非接触型ＩＣモジュールの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報処理の効率化やセキュリティーの観点から、データの記録、処理を行う半導体素子（ＩＣチップ）を搭載したＩＣカードが普及しつつある。このようなＩＣカードには、カードの外部端子と外部処理装置の端子とを接続してデータの送受信を行う接触方式と、電磁波でデータの送受信を行うアンテナコイルとデータ処理のための半導体素子を内蔵し、リーダライタなどのＩＣカード用外部装置との間の読み書きをいわゆる無線方式で実現する非接触方式とがあり、非接触式のＩＣカードは、その通信結合方式として静電結合方式と電磁誘導方式に大別される。また、ＩＣ回路の駆動電力が電磁誘導で供給され、バッテリを内蔵しないタイプも開発されている。
【０００３】
上記の非接触方式のＩＣカードの構造は、データの読み出し、書き込みを行うリーダライタとの間でデータ信号及び電力を送受信するためのアンテナコイルと、上記の信号を処埋するためのＩＣチップおよびコンデンサなどの電子部品を実装した基板をプラスチック成形したケースに収納し、あるいは、プラスチックシートで挟み込んで内包し、カード形状に仕上げたものが一般的である。
【０００４】
上記のアンテナコイルの形態としては、銅線等を周回させ形成した巻線コイル、蒸着あるいは貼り合わせ（ラミネート）などによりプラスチック基板上に形成された銅またはアルミニウムなどの金属箔をコイル形状にエッチングして形成したコイル、および、プラスチック基板上に導電性インキを使用してスクリーン印刷などによりパターン形成したコイルの３つに大別される。
【０００５】
上記の３種類のコイルのうち、巻線コイルは特性的に優れ、比較的安価に製造できる利点があるが、巻線コイルにＩＣチップなどの電子部品を実装した回路基板は一般的に厚さが厚く、カード表面を平滑にしようとするとカード総厚がｌｍｍを超えてしまい、従来の接触型ＩＣカードのようなＩＳＯ規格に準拠した厚さ（０．７６±０．０８ｍｍ）を達成できないばかりか、柔軟性や携帯性の乏しいカードしか得られなかった。
【０００６】
上記の巻線コイルを用いたＩＣカードと比較して、エッチング法や印刷法でアンテナコイルなどの回路を形成する場合には上記のような問題は少なく、非接触ＩＣカードの薄型化が可能となるため、ＩＣカードの製造工程において上記のエッチング法あるいは印刷法が広く用いられるようになってきている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の銅またはアルミニウムなどの金属箔をコイル形状にエッチングしてアンテナコイルを形成する方法においては、ドライフィルムの作製、露光、現像、エッチングの各工程を経て、初めて設計した回路パターンが得られるが、アプリケーションの異なる様々なＩＣチップに対して個々に最適なアンテナコイルのパターン形状を設計していく場合に上記の方法を採用すると、上記の各工程を繰り返し行わなくてはならないために効率が悪く、アンテナコイルのパターン決定に多くの時間を必要としていた。
【０００８】
また、シルクスクリーンなどの印刷法によりアンテナコイルを形成する方法においては、ポジあるいはネガフィルムの作製、製版、刷版の各工程を経て初めて設計した回路パターンが得られ、この方法をアンテナコイルのパターン形状を設計するのに採用すると上記の各工程を繰り返し行わなければならず、エッチング法の場合と同様の問題を有していた。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、本発明は、アプリケーションの異なる様々なＩＣチップに対して個々に最適なアンテナコイルのパターン形状を設計していく場合に、開発時間を削減し、効率を高めることができる非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターン決定方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターン決定方法は、基板上のアンテナコイル形成領域に全面に導電層を形成する工程と、前記導電層にレーザー光を照射して前記導電層に溝を形成し、前記導電層をコイル状に加工する工程と、前記コイル状に加工された導電層から２位置を選択し、ＩＣチップの２つの端子を前記２位置において前記導電層にそれぞれ電気的に接続させる工程と、非接触型ＩＣカード用外部装置との通信を行い、前記２位置間の導電層をアンテナコイルとするときのアンテナ特性を調べる工程とを有し、前記２位置の少なくともいずれか一方の位置を変えて、前記ＩＣチップの２つの端子を前記導電層にそれぞれ電気的に接続させ、前記アンテナ特性を調べる工程を繰り返し、得られたアンテナ特性データをもとに前記導電層から２位置を選択してアンテナコイルのパターンを決定する。
【００１１】
上記の本発明の非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターン決定方法は、基板上のアンテナコイル形成領域に全面に導電層を形成し、導電層にレーザー光を照射して導電層に溝を形成し、導電層をコイル状に加工する。次に、コイル状に加工された導電層から２位置を選択し、ＩＣチップの２つの端子を２位置において導電層にそれぞれ電気的に接続させ、非接触型ＩＣカード用外部装置との通信を行い、２位置間の導電層をアンテナコイルとするときのアンテナ特性を調べる。ここで、上記の２位置の少なくともいずれか一方の位置を変えて、ＩＣチップの２つの端子を導電層にそれぞれ電気的に接続させ、アンテナ特性を調べる工程を繰り返す。上記で得られたアンテナ特性データをもとに導電層から２位置を選択してアンテナコイルのパターンを決定する。
【００１２】
上記の本発明の非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターン決定方法によれば、全面に形成された導電層をレーザー光によりコイル状に加工し、ＩＣチップと接続する位置を変えながら各接続位置におけるアンテナ特性を調べることにより、非接触型ＩＣカードとリーダライタなどの非接触型ＩＣカード用外部装置間で確実な信号の授受を行うために必要なコイルの設計値（線幅、線厚、ピッチ、巻数）、アンテナパラメーター、抵抗値およびインダクタンス値などを短時間で解析することができ、共振の鋭さを表す最適なＱ値を発生させるアンテナコイルのパターンを決定することが可能となり、また、アンテナコイルの設計の変更に対しても、レーザーにより加工するパターンを変更するだけで対応することが可能となり、アプリケーションの異なる様々なＩＣチップに対して個々に最適なアンテナコイルのパターン形状を設計していく場合に、従来のエッチングあるいは印刷によるアンテナ設計過程でのマスク作製あるいは製版の試行回数を減らすことが可能となり、開発時間を削減し、効率を高めて非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターンを決定することができる。
【００１３】
上記の本発明の非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターン決定方法は、好適には、前記導電層にレーザー光を照射して溝を形成する工程においては、制御装置でレーザー光の照射位置を掃引制御して、前記導電層に溝を形成する。レーザー光の照射位置を制御する制御装置上のプログラムを変更するだけで、アンテナコイルの設計の変更のためのレーザーにより加工するパターンを変更することが可能となり、従来のエッチングあるいは印刷によるアンテナ設計過程でのマスク作製あるいは製版の試行回数を減らすことが可能となり、開発時間を削減して効率を高めることができる。
【００１４】
上記の本発明の非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターン決定方法は、好適には、前記２位置間の導電層をアンテナコイルとするときのアンテナ特性を調べる工程においては、アンテナコイルとする前記導電層と前記非接触型ＩＣカード用外部装置との間の通信可能距離を調べ、得られた通信可能距離データをもとに、通信可能距離が最大となる２位置を選択する。非接触型ＩＣカードとリーダライタなどの非接触型ＩＣカード用外部装置間で確実な信号の授受を行うために最適な導電層の２位置を選択することができる。
【００１５】
上記の本発明の非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターン決定方法は、好適には、前記導電層を形成する工程においては、前記基板上に導電層を貼り付ける。あるいは、前記基板上に導電層を蒸着する。あるいは、導電インキを用いて前記基板上に印刷する。これにより、容易に基板上のアンテナコイル形成領域に全面に導電層を形成することができる。
【００１６】
上記の本発明の非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターン決定方法は、好適には、前記レーザー光が、ＹＡＧレーザーの基本波である。高出力なＹＡＧレーザーの基本波を用いることにより容易に基板上の導電層をコイル状に加工することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
本実施形態にかかる非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターン決定方法について説明する。まず、図１（ａ）に示すように、例えば導電性インキを用いるスクリーン印刷法により、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムからなる基板１０上のアンテナコイル形成領域（例えば５０ｍｍ×８０ｍｍの領域）に全面に厚さ１０μｍの導電層１１を形成する。あるいは、蒸着あるいは貼り合わせ（ラミネート）などによりプラスチック基板に形成された銅またはアルミニウムなどの金属箔を形成して、上記の導電層１１とする。
【００１９】
次に、図１（ｂ）に示すように、例えばＹＡＧレーザー発振器５１から出射されるレーザー光Ｌを基板１０上の導電層１１に照射し、制御装置５０でレーザー光の照射位置を掃引制御する。このようにして、図２（ｃ）に示すように、導電層１１に絶縁溝１２を形成し、導電層１１をコイル状に加工された導電層１３とする。図面上は簡単のために約５周回分のコイルを示しているが、実際にはより多くの周回を有するコイルとすることができる。ＹＡＧレーザーの照射条件は、例えば、出力１０Ｗ、走査速度を毎秒６０ｍｍとし、ＹＡＧレ一ザーにより形成する絶縁溝１２の幅は約３００μｍ、アンテナコイルとなるコイル状の導電層１３は１ピッチ当り幅１．０ｍｍとする。この場合、例えば５０ｍｍ×８０ｍｍの領域に形成された導電層１１をコイル状に加工するのに要する時間は１０秒程度であり、短時間で加工することができる。
【００２０】
次に、図２（ｄ）に示すように、コイル状の導電層１３から２位置（１３ａ，１３ｂ）を選択し、例えばＣＯＢ（Chip On Board ）形態を有する基板２０に固着されたＩＣチップ２１の２つの端子（２２ａ，２２ｂ）を、リード（２３ａ，２３ｂ）を用いて、上記の選択された２位置（１３ａ，１３ｂ）においてコイル状の導電層１３にそれぞれ電気的に接続させる。上記のコイル状の導電層１３から選択するの２位置（１３ａ，１３ｂ）としては、例えば、一方をコイルの最外周端部、他方をその内側のいずれかの位置とする。
【００２１】
上記のようにＩＣチップ２１の２つの端子（２２ａ，２２ｂ）を２位置（１３ａ，１３ｂ）においてコイル状の導電層１３にそれぞれ電気的に接続させた状態で、非接触型ＩＣカード用外部装置（不図示）との通信を行い、２位置間（１３ａ，１３ｂ）の導電層１３をアンテナコイルとするときのアンテナ特性を調べる。アンテナ特性としては、例えばアンテナコイルとする導電層１３と非接触型ＩＣカード用外部装置との間の通信可能距離を調べる。あるいは、選択した２位置（１３ａ，１３ｂ）間の直流抵抗値や、インダクタンス値などを調べることもできる。
【００２２】
次に、上記の２位置（１３ａ，１３ｂ）の少なくともいずれか一方の位置を変えて、ＩＣチップ２１の２つの端子（２２ａ，２２ｂ）をコイル状の導電層１３にそれぞれ電気的に接続させ、通信可能距離などのアンテナ特性を調べる工程を繰り返す。
【００２３】
上記のようにして得られた通信可能距離データなどのアンテナ特性データをもとにコイル状の導電層１３から２位置を選択して、非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターンを決定する。例えば、コイル状の導電層１３の最外周端部と最外周端部から５周回内側の位置の間の導電層をアンテナコイルとしたときに通信可能距離が最大となり、その２位置間の直流抵抗値が１０Ω、インダクタンス値が１．４μＨであって、所定のアンテナ特性を得ることができた場合には、この２位置間のコイル状の導電層１３を最適な非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターンとして決定する。
【００２４】
上記の本実施形態の非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターン決定方法によれば、全面に形成された導電層をレーザー光によりコイル状に加工し、ＩＣチップと接続する位置を変えながら各接続位置におけるアンテナ特性を調べることにより、非接触型ＩＣカードとリーダライタなどの非接触型ＩＣカード用外部装置間で確実な信号の授受を行うために必要なコイルの設計値（線幅、線厚、ピッチ、巻数）、アンテナパラメーター、抵抗値およびインダクタンス値などを短時間で解析することができ、共振の鋭さを表す最適なＱ値を発生させるアンテナコイルのパターンを決定することができる。
【００２５】
また、アンテナコイルの設計の変更に対しても、レーザーにより加工するパターンを変更することで対応することが可能となる。この場合、レーザー光の照射位置を制御する制御装置上のプログラムを変更するだけで、上記のパターン変更を行うことができる。このように、アプリケーションの異なる様々なＩＣチップに対して個々に最適なアンテナコイルのパターン形状を設計していく場合に、従来のエッチングあるいは印刷によるアンテナ設計過程でのマスク作製あるいは製版の試行回数を減らすことが可能となり、開発時間を削減し、効率を高めて非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターンを決定することができる。
【００２６】
上記のようにして決定した非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターンをそのまま利用して、非接触型ＩＣカードを構成することも可能であり、その製造方法について説明する。図３（ａ）は上記の非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターンを有する第１コアシートの一方の面からの平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図であり、また、図３（ｃ）は上記の第１コアシートの他方の面からの平面図である。まず、例えば厚さ１８８μｍの白色のＰＥＴフィルムからなる第１コアシート１０の両面に、導電性インキを用いるシルクスクリーン印刷により導電層をそれぞれ順に形成し、例えばＹＡＧレーザーを導電層に照射してパターン加工し、一方の面上にＩＣチップ接続用端子（１５ａ，１５ｂ）を、他方の面上にコイル状の導電層１３をそれぞれ形成する。コイル状の導電層１３は、絶縁溝１２により分離されてパターン化されたものである。次に、実験結果に基づき適切なコイル巻数に相当するコイル状の導電層の２位置において、ＹＡＧレーザーなどのレーザー光を照射して第１コアシート１０を貫通するスルーホールＴＨを形成する。次に、スルーホールＴＨ内に銀ぺーストをディスペンサーなどで供給し、乾燥固化して、スルーホール配線層１４を形成してＩＣチップ接続端子（１５ａ，１５ｂ）とアンテナコイルとなるコイル状の導電層１３を接続する。次にＩＣチップ接続端子上に異方性導電フイルム１６を転写し、その上層にＩＣチップ１７を位置決めして戴置し、ＩＣチップ１７上から熱圧をかけて固着する。
【００２７】
次に、例えば厚さ２５０μｍのＰＥＴフィルムからなり、レーザー光でＩＣチップ１７位置に相当する部分に窓孔を形成した第２コアシート３１に接着剤層３０を厚さ３０μｍでコーティングした後、ＩＣチップ１７が上記の窓孔に嵌込するようにして第１コアシート１０のＩＣチップ実装面上に第２コアシート３１を積層させる。さらにその上層に接着剤層３２をコーティングした厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムからなる保護シート３３を積層させる。一方、第１コアシート１０のアンテナ形成面上にも接着剤層３４をコーティングした厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムからなる保護シート３５を積層させる。上記の積層体を平面プレスにより熱圧をかけてラミネートし、必要に応じてカードサイズに打ち抜き、総厚７２８μｍの非接触型ＩＣカードとする。
【００２８】
第１コアシート１０、第２コアシート３１、および保護シート３３，３５を構成する樹脂としては特に限定はなく、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、共重合ポリエステル（ＰＥＴＧなど）、ポリアミド、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、などの樹脂シートを用いることが可能である。また、接着剤層（３０，３２，３４）もエポキシ樹脂などの熱硬化型樹脂系接着剤、熱可塑性樹脂、あるいはそれらを混合させた接着剤を用いることが可能である。また、使用する樹脂シートによっては接着剤を用いずに熱圧ラミネート加工を行って積層させることも可能である。
【００２９】
本発明は上記の実施の形態に限定されない。例えば、導電層をパターン加工するために照射するレーザー光は、ＹＡＧレーザーの基本波（１．０６４μｍ）に限らず、第２高調波（５３２ｎｍ）などの非線形効果により波長変換して得た光や、ＣＯ2 レーザー、エキシマレーザー、イオンレーザーなど、その他のレーザーを用いることもできる。
【００３０】
ＩＣカードとしては、非接触型のほか、接触型ＩＣモジュールも搭載したハイブリッドタイプとすることもできる。また、磁気ストライプなどを設けて情報を記録する、昇華転写印刷などにより顔写真を印刷する、ホログラム、エンボスなどの各機能を付与することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターン決定方法によれば、アプリケーションの異なる様々なＩＣチップに対して個々に最適なアンテナコイルのパターン形状を設計していく場合に、開発時間を削減し、効率を高めて非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターンを決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本実施形態にかかる非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターン決定方法の工程を示す斜視図であり、（ａ）は導電層の形成工程まで、（ｂ）はレーザー光の照射工程までを示す。
【図２】図２は図１の続きの工程を示し、（ｃ）はコイル状の導電層の形成工程まで、（ｄ）はＩＣチップと接続してアンテナ特性を調べる工程までを示す。
【図３】図３は非接触型ＩＣカード用アンテナコイルのパターンを利用した非接触型ＩＣカードの構成を示す断面図であり、（ａ）は第１コアシートの一方の面からの平面図、（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図、（ｃ）は第１コアシートの他方の面からの平面図、（ｄ）は非接触型ＩＣカードの断面図である。
【符号の説明】
１０…基板（第１コアシート）、１１…導電層、１２…絶縁溝、１３…コイル状の導電層、１３ａ，１３ｂ…接続位置、１４…スルーホール配線層、１５ａ，１５ｂ…ＩＣチップ接続端子、１６…異方性導電フイルム、１７…ＩＣチップ、２０…基板、２１…ＩＣチップ、２２ａ，２２ｂ…端子、２３ａ，２３ｂ…リード、３０，３２，３４…接着剤層、３１…第２コアシート、３３，３５…保護シート、５０…制御装置、５１…ＹＡＧレーザー発振器、ＴＨ…スルーホール。
【図１】
0004080613.tif 000002
【図２】
0004080613.tif 000003
【図３】
0004080613.tif 000004