CN105453114B - 双ic卡 - Google Patents

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Abstract

本发明的双IC卡具备IC模块、天线以及板状的卡主体,该IC模块具有:接触端子部,其用于与外部仪器接触;连接线圈,其构成通过电磁耦合的非接触端子部;以及IC芯片,其具有接触式通信功能以及非接触式通信功能,该天线具有:耦合用线圈部,其沿对电感进行规定的线圈配线路径而形成,并且用于与所述IC模块的所述连接线圈进行电磁耦合;主线圈部,其沿对电感进行规定的线圈配线路径而形成,并且为了进行与外部仪器的非接触通信而与所述耦合用线圈部连接;以及电阻增加部,其在形成所述耦合用线圈部以及所述主线圈部中的至少一者的所述线圈配线路径的一个区间内设置,使所述区间中的电阻增加,该卡主体用于配置所述天线。

Description

双IC卡
技术领域
本发明涉及一种双IC卡,例如涉及能够进行接触通信和非接触通信的双IC卡。
本申请基于2013年6月25日在日本申请的特愿2013-132654号、2013年6月25日在日本申请的特愿2013-132655号以及2013年6月25日在日本申请的特愿2013-132899号主张优先权,在此引用该内容。
背景技术
当前,提出有能够进行接触通信和非接触通信的双IC卡。例如,在专利文献1~3中记载有一种双IC卡,该双IC卡使具有通信功能的IC模块与在卡主体上设置的天线在电磁方面耦合(电磁耦合、变压器耦合),从而构成在IC模块和天线之间不具有电触点的结构。
具有接触式通信功能以及非接触式通信功能的双IC卡对应于使用者的用途而对通信方式进行区分使用,因此被用于各种各样的用途中。近年来,在双IC卡中使用下述卡结构,即,具有天线的IC模块通过绝缘性的粘接剂等接合于卡主体上,将天线埋设于卡主体中,通过在IC模块的天线和设置于卡主体的天线之间所产生的电磁耦合而能够进行电力供给和通信。通过以上述方式构成双IC卡,从而能够抑制IC模块和卡主体的电连接变得不稳定。其原因在于,在利用焊料等导电性的连接部件将IC模块和卡主体直接连接的情况下,存在使双IC卡弯曲、或者在连接部件随时间而老化时连接部件损坏的问题。
作为以上述方式将IC模块和卡主体通过电磁耦合而电连接的双IC卡,例如已知专利文献1至3中所记载的IC卡。
在双IC卡用的IC模块中,将与接触用外部仪器的接触界面用的端子(接触端子部)形成于表面处,将变压器耦合(电磁耦合)用的连接线圈形成于背面处。
对在薄板状的树脂(基板)的第一面上利用印刷线圈而形成的耦合线圈、和具有天线线圈(主线圈)的天线基板进行树脂封装,由此构成卡主体。在薄板状的树脂的厚度方向上观察时,耦合线圈以将IC模块的IC芯片的外侧包围的方式卷绕。
卡主体的耦合线圈与连接线圈进行变压器耦合,能够在天线线圈和读写器等非接触用外部仪器之间进行电力供给和通信。
作为双IC卡的用途,对于如信用卡等大量的数据交换、结算业务的互相通信这类要求可靠性和安全性的用途,使用接触式通信。另一方面,对于如进出室的门禁管理等之类的认证为主的互相通信、且互相通信数据量较少的用途,使用非接触式通信。
专利文献1:国际公开第WO99/26195号
专利文献2:国际公开第WO98/15916号
专利文献3:国际公开第WO96/35190号
发明内容
然而,在上述这种当前的双IC卡中存在如下问题。
在能够进行接触通信和非接触通信的双IC卡的情况下,例如使用ISO14443所规定的TypeA以及TypeB方式进行非接触通信。在该情况下,在从双IC卡向外部仪器即读写器的数据传送中使用副载波。
但是,在IC模块和天线被电磁耦合的双IC卡中,在卡主体上设置的天线不与IC芯片直接连接,因此,和天线与IC芯片直接连接的情况相比,谐振电路的负载变低。即,作为双IC卡整体的谐振电路的Q值变高。
因此,存在如下问题,即,在例如由于制造波动等而使得双IC卡的谐振频率相对于载波波动的情况下,高频带以及低频带的电平差变大,可能对通信品质带来影响。
另外,在上述这种当前的双IC卡中存在如下问题。
在当前的双IC卡中,在塑料制的卡主体中埋设有由耦合用线圈部和主线圈部构成的天线,在该卡主体中,在耦合用线圈部的附近所形成的凹部处配置有IC模块。
在凹部附近的区域中,卡主体的厚度急剧变化,因此,如果作用有要使卡主体弯曲的外力,则应力在凹部的底部的外周侧集中。因此,双IC卡容易从凹部处损坏。
特别是在IC模块被电磁耦合这一类型的双IC卡中,存在下述问题,即,在与凹部重合的区域或凹部附近的区域配置有耦合用线圈,因此即使在卡主体未损坏的情况下,耦合用线圈的配线也受到上述应力集中的影响而容易断线。如果耦合用线圈发生断线,则IC模块和天线的电磁耦合也受损,因此变得无法进行非接触通信。
另外,在当前的双IC卡中,通过对IC模块的连接线圈的圈数和卡主体的第2耦合线圈的圈数进行调整,从而实现阻抗匹配,将向IC芯片的电力供给优化。
然而,IC模块相对于卡主体的配置由标准(JISX6320-2:2009(ISO/IEC7816:2007))确定,或者需要对卡主体设置能够形成压花(embossing)的压花区域(例如,JISX6302-1:2005(ISO/IEC7811-1:2002)),因此,对卡主体中的第2耦合线圈的配置存在限制。
本发明就是鉴于上述这种问题而提出的,其目的在于提供一种双IC卡,该双IC卡能够实现使IC模块与天线电磁耦合、且谐振电路的Q值低的结构,并能获得稳定的通信品质。
本发明就是鉴于上述这种问题而提出的,其目的在于提供一种双IC卡,即使产生由外力而引起的弯曲应力,该双IC卡也能够抑制由耦合用线圈的断裂而引起的故障。
本发明就是鉴于上述这种问题而提出的,其目的在于提供一种双IC卡,该双IC卡能够提高卡主体中的耦合用线圈的配置的自由度。
为了解决上述课题,该发明提出了下面的方式。
本发明的第一方式所涉及的双IC卡具备IC模块、天线以及板状的卡主体,该IC模块具有:接触端子部,其用于与外部仪器接触;连接线圈,其构成通过电磁耦合的非接触端子部;以及IC芯片,其具有接触式通信功能以及非接触式通信功能,该天线具有:耦合用线圈部,其沿对电感进行规定的线圈配线路径而形成,并且用于与所述IC模块的所述连接线圈进行电磁耦合;主线圈部,其沿对电感进行规定的线圈配线路径而形成,并且为了进行与外部仪器的非接触通信而与所述耦合用线圈部连接;以及电阻增加部,其在形成所述耦合用线圈部以及所述主线圈部中的至少一者的所述线圈配线路径的一个区间内设置,使所述区间中的电阻增加,该卡主体用于配置所述天线配置,在所述电阻增加部中,在所述区间内设置有电阻配线部,该电阻配线部具有比以使对所述区间进行规定的第一点以及第二点短路的方式而虚拟设置的直接连结线的长度更长的线路长度,具有与所述直接连结线的截面积相同的截面积,并由与所述直接连结线的材质相同的材质形成,与在所述区间设置了所述直接连结线的情况相比,在所述区间内设置的所述抵抗配线部的电阻更高。
这里,对电感进行规定的线圈配线路径,可以是由卷绕一圈的线圈构成的配线路径,也可以是由具有多圈的圈数(多圈)的螺旋状的线圈构成的螺旋状的配线路径。
在本发明的第一方式所涉及的双IC卡中,优选所述电阻增加部中的所述电阻配线部的电阻,大于或等于在所述区间内设置了所述直接连结线的情况下的电阻的2倍。
在本发明的第一方式所涉及的双IC卡中,优选构成所述电阻增加部的配线的图案,具有与所述直接连结线多次交叉的第1弯曲图案。
在本发明的第一方式所涉及的双IC卡中,优选构成所述电阻增加部的配线的图案,具有相对于所述直接连结线而多重并列的第2弯曲图案。
在本发明的第一方式所涉及的双IC卡中,优选所述电阻增加部设置于所述主线圈部处。
在本发明的第一方式所涉及的双IC卡中,优选所述卡主体形成有压花部,所述电阻增加部在不与所述压花部相重合的区域内形成。
在本发明的第一方式所涉及的双IC卡中,优选俯视观察时的所述卡主体的外形为具有第1长边部以及第2长边部的矩形,在所述第1长边部的附近沿所述第1长边部而形成有可压花加工区域,在所述第2长边部的附近沿所述第2长边部而形成有压花加工禁止区域,所述电阻增加部形成于所述压花加工禁止区域。
在本发明的第一方式所涉及的双IC卡中,优选所述卡主体形成为矩形形状,所述电阻增加部在所述主线圈部的最外周处,在沿着所述卡主体的长边的直线状的所述线圈配线路径上形成。
在本发明的第一方式所涉及的双IC卡中,优选所述电阻增加部由厚度小于或等于30μm的铝层形成。
在本发明的第一方式所涉及的双IC卡中,优选所述电阻增加部由线宽小于或等于0.4mm的铝层。
本发明的第二方式所涉及的双IC卡形成为如下结构,即,具备IC模块、天线以及板状的卡主体,该IC模块具有:接触端子部,其用于与外部仪器接触;连接线圈,其构成通过电磁耦合的非接触端子部;以及IC芯片,其具有接触式通信功能以及非接触式通信功能,该天线具有:耦合用线圈部,其用于与所述IC模块的所述连接线圈进行电磁耦合;以及主线圈部,其为了进行与外部仪器的非接触通信而与所述耦合用线圈部连接,该卡主体用于配置所述天线,并且具有对所述IC模块进行收容的凹部,所述耦合用线圈部在从所述卡主体的凹部的开口侧观察时配置于所述凹部的外侧的位置。
在本发明的第二方式所涉及的双IC卡中,优选所述卡主体形成为矩形板状,所述凹部的开口形成为具有与所述卡主体的外形轮廓平行的4个直线部分的近似矩形形状,所述耦合用线圈部的最内周的配线的线宽,在与所述4个直线部分中的如下直线部分的延长线相交叉的位置处大于或等于1mm,该直线部分在所述卡主体的短边方向上在所述卡主体的最接近中央的位置处形成,并沿所述卡主体的长度方向延伸。
在本发明的第二方式所涉及的双IC卡中,优选所述耦合用线圈部的最内周的配线在隔着所述延长线的位置处,具备线宽大于或等于1mm的粗线部、以及线宽小于1mm的细线部,所述粗线部和所述细线部经由从所述细线部的线宽逐渐扩大至所述粗线部的线宽为止的线宽过渡部而连接。
本发明的第三方式所涉及的双IC卡具备IC模块、天线以及板状的卡主体,该IC模块具有:接触端子部,其用于与接触型外部仪器接触;连接线圈,其构成通过电磁耦合的非接触端子部;以及IC芯片,其具有接触式通信功能以及非接触式通信功能,该天线具有:耦合用线圈,其用于与所述IC模块的所述连接线圈进行电磁耦合;以及主线圈,其为了进行与非接触型外部仪器的非接触式通信而与所述耦合用线圈连接,该卡主体形成有对所述IC模块进行收容的凹部,所述卡主体具有基板,所述耦合用线圈具有:第一线圈分割体,其在所述基板的成为所述凹部的开口侧的第一面上设置;以及第二线圈分割体,其在所述基板的第二面上设置。
在本发明的第三方式所涉及的双IC卡中,在上述双IC卡中,优选所述第二线圈分割体以在所述基板的厚度方向上观察时将所述IC模块卷绕1次的方式而形成。
另外,在上述双IC卡中,更优选所述第一线圈分割体和所述第二线圈分割体在所述基板的厚度方向上观察时至少在一部分上相重合,在所述第一线圈分割体和所述第二线圈分割体在所述厚度方向上相重合的部分中,所述第一线圈分割体的线材的宽度和所述第二线圈分割体的线材的宽度不同。
在本发明的第三方式所涉及的双IC卡中,优选在所述第一线圈分割体和所述第二线圈分割体在所述厚度方向上相重合的部分中,所述第一线圈分割体的线材的宽度和所述第二线圈分割体的线材的宽度之差大于或等于0.5mm。
发明的效果
根据本发明的第一方式所涉及的双IC卡,天线具备电阻增加部,因此起到如下效果,即,能够实现使IC模块与天线进行电磁耦合且谐振电路的Q值低的结构,能够得到稳定的通信品质。
根据本发明的第二方式所涉及的双IC卡,将耦合用线圈部配置于凹部的外侧的位置处,因此起到如下效果,即,即使因外力而产生弯曲应力,也能够抑制由耦合用线圈的断裂而引起的故障。
根据本发明的第三方式所涉及的双IC卡,能够提高卡主体中的耦合用线圈的配置的自由度。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式所涉及的双IC卡的示意性的俯视图。
图2是图1的A-A剖面图。
图3是表示本发明的第一实施方式所涉及的双IC卡的天线的配置的示意性的俯视图。
图4是表示在本发明的第一实施方式所涉及的双IC卡的凹部附近处设置的耦合用线圈部的示意性的放大图。
图5A是表示本发明的第一实施方式所涉及的双IC卡中的电阻增加部的俯视观察时的局部放大图、以及配线图案的示意图。
图5B是表示本发明的第一实施方式所涉及的双IC卡中的电阻增加部的俯视观察时的局部放大图、以及配线图案的示意图。
图6是表示本发明的第一实施方式的第1变形例所涉及的双IC卡中的电阻增加部的配线图案的示意图。
图7是本发明的第一实施方式的第2变形例所涉及的双IC卡中的电阻增加部的配线图案的示意图。
图8是本发明的第一实施方式的第3变形例所涉及的双IC卡中的电阻增加部的配线图案的示意图。
图9是本发明的第一实施方式的第4变形例所涉及的双IC卡中的电阻增加部的配线图案的示意图。
图10是本发明的第一实施方式的第5变形例所涉及的双IC卡中的电阻增加部的配线图案的示意图。
图11A是本发明的第一实施方式的第6、7变形例所涉及的双IC卡中的电阻增加部的配线图案的示意图。
图11B是本发明的第一实施方式的第6、7变形例所涉及的双IC卡中的电阻增加部的配线图案的示意图。
图12是本发明的第二实施方式所涉及的双IC卡的示意性的俯视图。
图13是表示本发明的第二实施方式所涉及的双IC卡的天线的配置的示意性的俯视图。
图14A是表示对本发明的第二实施方式所涉及的双IC卡施加弯曲而使其变形的状况的示意图。
图14B是表示对本发明的第二实施方式所涉及的双IC卡施加弯曲而使其变形的状况的示意图。
图15是示意性地表示本发明的第三实施方式所涉及的双IC卡的侧视时的剖面图。
图16是透过本发明的第三实施方式所涉及的双IC卡的卡主体的一部分而观察的俯视图。
图17是图15中的A部放大图。
图18是用于对本发明的第三实施方式所涉及的双IC卡的原理进行说明的等效电路图。
图19是本发明的第三实施方式的变形例所涉及的双IC卡的要部的剖面图。
图20是本发明的第三实施方式的变形例所涉及的双IC卡的要部的剖面图。
具体实施方式
(第一实施方式)
下面,参照附图对本发明所涉及的双IC卡的第一实施方式进行说明。
图1是本发明的第一实施方式所涉及的双IC卡的示意性的俯视图。图2是图1的A-A剖面图。图3是表示本发明的第一实施方式所涉及的双IC卡的天线的配置的示意性的俯视图。图4是表示在本发明的第一实施方式所涉及的双IC卡的凹部附近处设置的耦合用线圈部的示意性的放大图。图5A是表示本发明的第一实施方式所涉及的双IC卡中的电阻增加部的俯视观察时的局部放大图。图5B是图5A中的配线图案的示意图。
如图1~图3所示,第一实施方式所涉及的双IC卡1是能够在双IC卡1和外部仪器之间进行接触式通信和非接触式通信的装置。双IC卡1具备:俯视观察时的外形为近似矩形形状的卡主体2;以及在卡主体2上设置的IC模块3和天线4。
双IC卡1的外形等的形状能够采用基于适当的卡标准的外形等的形状。
卡主体2形成为沿着长边的方向上的宽度为Lx(参照图1)、沿着短边的方向上的宽度为Ly(参照图1,其中Ly<Lx)、厚度为t(参照图2)的板状,具有俯视观察时的四角的角被倒圆角的近似矩形形状的外形轮廓。例如,在以JIS X6301:2005(ISO/IEC7816:2003)为基准的情况下,各自的标称值分别为Lx=85.60(mm)、Ly=53.98(mm)、t=0.76(mm),角R的标称值为R=3.18(mm)。
卡主体2的材质能够采用得到适当的电绝缘性和耐久性的树脂材料。作为合适的材质的例子,例如能够举出聚氯乙烯(PVC)等氯乙烯类材料、聚碳酸酯类材料、聚对苯二甲酸乙二醇脂共聚物(PET-G)等的例子。
另外,作为卡主体2的结构,能够使用对多个由上述材质构成的卡基材进行层叠而得到的结构。
在卡主体2的表面2e处记载有省略了图示的文字等,或者被压花成型为凸状,在如图1所示长边处于横向的配置状态下,将这些文字等信息排列于正确的方向。
下面,在以上述方式配置了卡主体2时,将构成上侧的长边的侧面称为第1长边部2a,将构成下侧的长边的侧面称为第2长边部2b,将构成左侧的短边的侧面称为第1短边部2c,将构成右侧的短边的侧面称为第2短边部2d。
另外,为了便于方向的参照,有时将沿着各长边的方向称为x方向,将沿着各短边的方向称为y方向。
这里,对在卡主体2上配置的IC模块3进行说明。
如图2所示,IC模块3具有:连接端子部31(接触端子部),其用于与外部仪器接触而进行电连接;连接线圈34,其构成用于产生电磁耦合的非接触端子部;以及IC芯片33,其具有接触式通信功能以及非接触式通信功能。
连接端子部31由在模块基板32的一个面上形成的多个电极构成,在沿卡主体2的表面2e而对齐的状态下,向卡主体2的外部露出。此外,只要连接端子部31的端子位置被限制为基于ISO/JIS标准的端子位置,则不特别限定接触端子部31以及模块基板32的外形·尺寸。
连接端子部31的俯视观察时的外形与模块基板32的外形一致,如图1所示,具有四角被倒圆角的矩形形状。
连接端子部31以及模块基板32的外形的直线部分分别沿x方向或y方向延伸。
连接端子部31中的各电极的形状及配置基于双IC卡1所依据的标准而设定。在第一实施方式中,在x方向上,连接端子部31位于第1短边部2c的附近,在y方向上,连接端子部31位于比宽度方向的中心稍微靠近第1长边部2a的位置。
例如,图1中作为一个例子而示出的形状与由JISX6320-2:2009(ISO/IEC7816:2007)所规定的端子配置相对应。
即,为了与由该标准所规定的“C1端子”、“C2端子”、以及“C3端子”进行接触而分别设置的第1端子部3a、第2端子部3b、以及第3端子部3c沿y方向而排列。另外,在与它们在x方向上相对的位置,排列有为了与由该标准所规定的“C5端子”、“C6端子”、以及“C7端子”进行接触而分别设置的第4端子部3d、第5端子部3e、以及第6端子部3f。此外,在图1中,“C1端子”等的位置在第1端子部3a等之上由双点划线表示,并标注标号C1等。
第1端子部3a、第2端子部3b、第3端子部3c、第4端子部3d、第5端子部3e、以及第6端子部3f通过省略图示的配线而与IC芯片33电连接。
为了实现这种电极配置,在第一实施方式中,连接端子部31的外形的x方向上的宽度为13.0mm、y方向上的宽度为11.8mm。
另外,在连接端子部31的外形中,在形成连接端子部31的外形的多条边之中与卡主体2的第1短边部2c最接近的边,配置于从第1短边部2c在x方向上分离9.0mm的位置处。在形成连接端子部31的外形的多条边之中与卡主体2的第2长边部2b最接近的边,配置于从第2长边部2b向y方向上分离26.0mm的位置处。
如图1以及图2所示,连接线圈34在连接端子部31的相反侧的模块基板32上,形成为沿连接端子部31的外形而在IC芯片33的周围环绕的螺旋状,并与IC芯片33电连接。
IC芯片33在连接端子部31的相反侧的模块基板32上,配置于连接线圈34的内周侧,并通过省略图示的配线而与连接端子部31以及连接线圈34电连接。
为了制造这种IC模块3,首先,准备例如由厚度50μm~200μm的环氧玻璃基板或PET薄板等的绝缘基板构成的模块基板32。然后,在模块基板32的表面以及背面,例如设置通过蚀刻等而形成的铜箔图案等,从而形成包含连接端子部31以及连接线圈34在内的配线图案。此时,在需要对在模块基板32的表面所形成的配线和在背面所形成的配线进行连接的情况下,例如将通孔等形成于模块基板32而对在表面以及背面所设置的配线彼此进行电连接。
对在表面以及背面所形成的铜箔图案的露出部分例如施加0.5μm~3μm的镍镀层,并在镍镀层上施加0.01μm~0.3μm的金镀层。
IC芯片33例如通过芯片粘结(die-attach)用粘接剂而粘接于模块基板32的背面处。例如,利用直径10μm~40μm的金或铜等导线并通过导线键合而将IC芯片33相对于连接端子部31、连接线圈34、或者与它们连接的配线图案连接。例如利用由环氧树脂等构成的树脂封装部36而对IC芯片33k进行封装。
此外,这种制造方法是一个例子,例如也可以采用如下方法,即,利用厚度50μm~200μm的引线框架而形成连接端子部31,在引线框架的背面侧利用铜线而形成连接线圈34。
为了对具有这种结构的IC模块3进行收容,如图2以及图3所示,在卡主体2处形成有由在表面2e开口的凹部构成的IC模块收容部21。
IC模块收容部21具有近似矩形形状的第1孔部22以及近似矩形形状的第2孔部23。第1孔部22供连接端子部31以及模块基板32嵌入,并且具有比模块基板32的外形大的开口。第2孔部23以比从模块基板32凸出的连接线圈34的高度更高的高度,对从模块基板32凸出的树脂封装部36进行收容。第2孔部23设置于第1孔部22的底部处。
第1孔部22的俯视观察时的开口的直线部分,如在图3、4中由双点划线所示,由下述部分构成:第1侧面部22a,其在构成第1孔部22的多条边之中与第1长边部2a最接近,并与第1长边部2a平行;第2侧面部22b,其在构成第1孔部22的多条边之中与第2长边部2b最接近,并与第2长边部2b平行;第3侧面部22c,其在构成第1孔部22的多条边之中与第1短边部2c最接近,并与第1短边部2c平行;以及第4侧面部22d,其在构成第1孔部22的多条边之中与第2短边部2d最接近,并与第2短边部2d平行。
第1侧面部22a在从第1长边部2a分离16.6mm的位置处形成。
第2侧面部22b在从第2长边部2b分离25.4mm的位置处形成,并大致位于卡主体2的y方向的宽度方向上的中心处。
第3侧面部22c在从第1短边部2c分离8.4mm的位置处形成。
第4侧面部22d在从第2短边部2d分离64.0mm的位置处形成,并在与卡主体2的x方向的宽度方向上的中心相比更接近第1短边部2c的位置处形成。
在以上述方式形成的IC模块收容部21的开口中,第2侧面部22b在4个直线部分即第1侧面部22a、第2侧面部22b、第3侧面部22c、第4侧面部22d之中,在卡主体2的短边方向上形成于与卡主体2的中央最接近的位置处。第2侧面部22b是沿卡主体2的长度方向延伸的直线部分。
如图2所示,第1孔部22的深度设定为比对连接端子部31、模块基板32、以及连接线圈34的厚度进行合计而得到的厚度更深。因此,以在连接端子部31的表面与表面2e对齐的状态下,使得在第1孔部22的底部和连接线圈34之间形成间隙的方式而决定第1孔部22的深度。
第2孔部23的深度以在连接端子部31的表面与表面2e对齐的状态下,使得在第2孔部23的底部和树脂封装部36之间形成间隙的方式而决定。
IC模块3以使连接端子部31的表面相对于表面2e被收容在由JISX6320-1:2009(ISO7816-1:1998,Amd1:2003)所规定的范围内的方式,嵌入到具有上述结构的IC模块收容部21中,通过粘接而固定于IC模块收容部21处。
因此,如图2所示,在第1孔部22以及第2孔部23的底部和模块基板32之间形成有粘接剂硬化而成的粘接剂层35。其中,还可以为在第2孔部23的底部处未配置粘接剂层35的结构。
可以在卡主体2的特定区域通过压花成型而设置适当的文字信息。在第一实施方式中,可以在图1中示出的第1压花区域5(可压花加工区域)和第2压花区域6(可压花加工区域)中进行压花成型。
例如,在以JIS X6302-1:2005(ISO/IEC7811-1:2002)为基准的情况下,第1压花区域5是“识别编号区域”,可以将1串字符串通过压花成型而设置于第1压花区域5中。第2压花区域6是“姓名以及住址区域”,可以将1串字符串通过压花成型而设置于第2压花区域6中。
第1压花区域5以及第2压花区域6的范围是沿卡主体2的长度方向延伸的带状的区域,在从第1长边部2a朝向第2长边部2b的y方向上,第1压花区域5以及第2压花区域6按顺序排列。第1压花区域5以及第2压花区域6的具体的配置位置由上述标准规定。
例如,第1压花区域5的第1长边部2a侧的边界5a(第1压花区域5的比第2长边部2b靠近第1长边部2a的边界部),位于从第2长边部2b最大分离24.03mm的位置处,且处于比y方向上的宽度中心稍微靠近第2长边部2b的位置。
第1压花区域5以及第2压花区域6的x方向上的范围(宽度范围),是从双IC卡1的x方向上的宽度范围将位于第1短边部2c以及第2短边部2d的附近的几毫米左右的区域(从端部朝向内侧的方向的区域)除去后的范围。
下面,对天线4的结构进行说明。
天线4经由IC模块3的连接线圈34而与IC芯片33电磁耦合,从外部将电力向IC芯片33供给,能够在IC芯片33和省略图示的外部仪器之间进行非接触通信。如图3所示,天线4在比卡主体2的外形小的俯视观察时呈矩形形状的、由绝缘体构成的薄板基板41的表面处形成,埋设于卡主体2的厚度方向的大致中心部。
天线4的厚度方向上的配置位置,是比IC模块收容部21的第1孔部22的底面位置深、且比第2孔部23的底面位置浅的位置。因此,在薄板基板41上贯穿有形状与第2孔部23的形状相同的近似矩形形状的孔。
天线4的概略结构具有:耦合用线圈部4A以及主线圈部4B,它们利用在薄板基板41上配置的配线而形成;以及电容性元件42,其与耦合用线圈部4A的端部和主线圈部4B的端部之间连接。
耦合用线圈部4A与IC模块3的连接线圈34电磁耦合,因此是在IC模块3的连接线圈34的附近配置的线圈部。耦合用线圈部4A由将连接线圈34的外周侧的区域环绕1~10次(1~10圈)的配线构成。
此外,在第一实施方式中,由将连接线圈34的外周侧的区域环绕5圈的配线构成。例如通过蚀刻等而对厚度T的金属层进行图案化,由此形成耦合用线圈部4A的配线。
如图4所示,在耦合用线圈部4A的最内周的端部处形成有用于实现与电容性元件42导通的近似圆形的焊盘部R1。
第一实施方式所涉及的焊盘部R1设置在与第1孔部22的第4侧面部22d相交叉的位置,形成于薄板基板41上的部位。
焊盘部R1通过压接而与在薄板基板41的背面侧所形成的近似圆形的焊盘部R2电连接。可以通过导电性膏状物、电阻焊接或激光焊接等而将焊盘部R1、R2电连接。
构成耦合用线圈部4A的最内周的第1圈的线圈配线A1包含:线宽W的细线部A1d,其从焊盘部R1沿第4侧面部22d按路线配置;线宽W的细线部A1a,其沿第1侧面部22a按路线配置;线宽W的细线部A1c,其沿第3侧面部22c按路线配置;以及线宽W1b的粗线部A1b,其沿第2侧面部22b按路线配置。此外,线宽能够设为W1b>W。
构成耦合用线圈部4A的第2圈的线圈配线A2,是从线圈配线A1的粗线部A1b的与第2短边部2d接近的端部环绕沿着包含焊盘部R1在内的线圈配线A1的外周的路径的配线。线圈配线A2具有:细线部A2d、A2a、A2c,它们具有线宽W;以及粗线部A2b,其具有线宽W2b。细线部A2d、A2a、A2c沿焊盘部R1、细线部A1d、A1a、A1c按路线配置。粗线部A2b沿粗线部A1b按路线配置。此外,线宽能够设为W2b>W1b。
同样,如图3所示,从粗线部A2b的与第2短边部2d接近的端部按路线配置有第3圈的线圈配线A3,从线圈配线A3的端部按路线配置有第4圈的线圈配线A4,从线圈配线A4的端部按路线配置有第5圈的线圈配线A5。
关于线圈配线A3、A4、A5各自的配线结构,线圈配线A3由细线部A3d、A3a、A3c(参照图4)、L字状的粗线部A3b(参照图3)构成,线圈配线A4由细线部A4d、A4a、A4c(参照图4)、L字状的粗线部A4b(参照图3)构成,线圈配线A5由细线部A5d、A5a、A5c(参照图4)、以及粗线部A5b(参照图3)构成。
线圈配线A3、A4、A5中的各细线部的线宽为W。
粗线部A3b、A4b、A5b的线宽均相同且为W3b。此外,线宽能够设为W1b<W3b<W2b。
另外,粗线部A3b相对于沿x方向延伸的粗线部A2b平行地按路线配置,在粗线部A2b的与第2短边部2d接近的端部处弯曲,沿粗线部A2b的y方向延伸。
另外,粗线部A4b相对于沿x方向延伸的粗线部A3b平行地按路线配置,在粗线部A3b的与第2短边部2d接近的端部处弯曲,沿粗线部A3b的y方向延伸。
各细线部的线宽W优选大于或等于0.1mm且小于1mm,在第一实施方式中,作为一个例子而为0.4mm。
粗线部A1b的线宽W1b大于或等于1mm,且以使该粗线部A1b不与第1压花区域5重合的方式决定线宽。由此,粗线部A1b沿第1压花区域5的边界5a延伸,并且位于第1压花区域5的范围外(参照图1)。
在第一实施方式中,如图1所示,粗线部A2b在与第1压花区域5重合的位置处形成。粗线部A2b的线宽W2b是与第1压花区域5的y方向上的宽度大致相同(也包含相同的情况)的线宽,比第1压花区域5中形成的文字的y方向上的宽度大。由此,即使在第1压花区域5中形成压花部,也不存在粗线部A2b断裂的问题。
另外,粗线部A3b、A4b、A5b的线宽W3b成为比在第2压花区域6中形成的各行的文字的y方向上的宽度大的线宽。由此,即使在第2压花区域6中形成压花部,也不存在粗线部A3b、A4b、A5b断裂的问题。
如图4所示,在粗线部A1b的端部和细线部A1c的端部之间,设置有线宽从W逐渐变化至W1b为止的线宽过渡部Atc。同样,在粗线部A1b的端部和细线部A2d的端部之间,设置有线宽从W1b逐渐变化至W为止的线宽过渡部Atd。
为了提高针对弯曲的耐久性,线宽过渡部Atc、Atd的形状是以使得沿着第2侧面部22b的延长线Lb的线宽Wc、Wd分别大于或等于1mm的方式进行设定的。
在第一实施方式中,线宽过渡部Atc的线宽从细线部A1c的端部朝向第1孔部22的外侧逐渐增大。在第1孔部22的角的沿着圆弧的拐角部,线宽过渡部Atc的线宽为最大值Wr(此外,线宽能够设为Wr≥W1b)。这样,线宽过渡部Atc设置为具有与线宽W1b的粗线部A1b的直线部分平滑地连接的形状。作为具体尺寸的例子,能够举出W=0.4(mm)、Wr=1.6(mm)、W1b=1.5(mm)、Wc=2.6(mm)的例子。
另外,与线宽过渡部Atd连接的粗线部A1b保持线宽W1b,沿第1孔部22的角的圆弧而弯曲。随着粗线部A1b沿焊盘部R1向倾斜方向前进,粗线部A1b的线宽逐渐减小而变为线宽W。这样,线宽减小后的线部设置为具有与如下细线部A2d的端部平滑地连接的形状,即,该细线部A2d沿焊盘部R1的与第2短边部2d接近的外周部以圆弧状而环绕。作为这种形状的具体尺寸的例子,能够举出Wd=2.6(mm)。
根据这种结构,将耦合用线圈部4A的电感作为具有将线圈配线A1、A2、A3、A4、A5的线宽的中心线相连的螺旋状(sprial状)的配线图案的线圈的电感而进行计算。因此,将线圈配线A1、A2、A3、A4、A5的线宽的中心线相连的路径,与对耦合用线圈部4A的电感进行规定的线圈配线路径一致。
如上所述,耦合用线圈部4A在IC模块收容部21的外侧配置。其理由在于,在外力作用于双IC卡1而使得双IC卡1弯曲时,配线未被配置于产生应力集中的角部、例如第1侧面部22a、第2侧面部22b、第3侧面部22c、以及第4侧面部22d和第1孔部22的底面相交叉的部位(参照图4中的双点划线)的正下方。
并且,沿第2侧面部22b延伸的线圈配线A1是线宽大于或等于1mm的粗线部A1b。其理由在于,在天线4、IC模块收容部21因制造波动而偏移并使得线圈配线A1与第2侧面部22b的角部相重合的情况下,相对于因沿x方向的弯曲而产生、且集中于角部的应力,使线圈配线A1的配线的耐久性提高。
另外,在与第2侧面部22b的延长线Lb重合的位置处相交叉的部位,设置线宽过渡部Atc、Atd,将与延长线Lb重合的线宽Wc、Wd分别设为大于或等于1mm。其理由在于,为了防止因利用第2侧面部22b形成的角部的延长线上的高应力场而引起的线圈配线A1的断线。
如图3所示,第一实施方式中的主线圈部4B与外部仪器进行非接触通信的发送接收,并且接受来自外部仪器的电力供给,因此是在与IC模块3相邻的区域中形成线圈开口的线圈部。主线圈部4B连接于耦合用线圈部4A的粗线部A5b的与第2短边部2d接近的端部。在第一实施方式中,作为整体,主线圈部4B由线宽根据设置配线的场所而不同的3圈配线构成。与主线圈部4B相同地,例如通过蚀刻而对厚度T的金属层进行图案化,由此形成主线圈部4B的配线。
主线圈部4B的最外周的配线即构成第3圈的线圈配线B3包含:线宽W3b的粗线部B3b,其在与第2长边部2b接近的位置处沿x方向按路线配置;线宽W3d(其中,W<W3d<W3b)的粗线部B3d,其在与第2短边部2d接近的位置处沿y方向按路线配置;电阻增加部B3a,其在与第1长边部2a接近的位置处沿x方向按路线配置;以及粗线部B3c,其在与耦合用线圈部4A接近的位置处沿y方向按路线配置。
与第1长边部2a接近的位置处的粗线部B3c的线宽为与粗线部B3d相同的W3d。与耦合用线圈部4A的粗线部A4b平行的部位的粗线部B3c的线宽扩大而变为与粗线部A4b相同的W3b。
如图5A中详细形状所示,电阻增加部B3a是配线部(电阻配线部),该配线部具有沿在x方向上延伸的直线O(直接连结线、虚拟线)而在±ha的区域中的点P1(第一点)、P2(第二点)之间(区间)所形成的矩形波状的配线图案。
电阻增加部B3a的线宽为恒定值Wa(其中,Wa≤W)。图5B表示将线宽的中心线相连后的配线图案。如图5B所示,沿着直线O的波长为da。因此,电阻增加部B3a的配线图案的振幅为ha-Wa/2。
线宽Wa设定为适合在面向通常的IC卡用途的凹版抗蚀印刷方式的蚀刻天线的制造中稳定的制造,另外,设定为在外力作用于双IC卡1时,大于或等于为了具有作为双IC卡1所需的耐久性而需要的线宽的下限值的适当值。
在电磁耦合方式的双IC卡中,为了在受到限制的天线形状中使电阻增大并使Q值降低,优选较小的线宽Wa。例如,各细线部的线宽W优选大于或等于0.1mm且小于或等于1mm,特别优选0.4mm左右的尺寸。
与此相对,电阻增加部B3a的线宽优选小于或等于各细线部的线宽W,特别优选小于或等于0.4mm。另外,电阻增加部B3a的线宽优选小于各细线部的线宽W,特别是如果小于0.4mm则更加优选。
根据具有这种配线图案的电阻增加部B3a,在点P1(第一点)和P2(第二点)的区间,电阻配线部的配线路径设置为沿着以直线O(直接连结线)为中心而进行振动的矩形波状。因此,构成电阻增加部B3a的配线的图案具有与直接连结线交叉多次的第1弯曲图案。
因此,对于沿y方向延伸的配线部分而言,在彼此相邻的配线部分中流动的电流方向不同,因此磁场互相抵消。因此,彼此相邻的配线部分不利于电感。
在沿x方向延伸的配线部分中,在将线圈配线B3的开口面积缩小的位置处配置的配线部分L1、和在将线圈配线B3的开口面积扩大的位置处配置的配线部分L2交替地配置。开口面积的缩小量S2、和开口面积的扩大量S1的总和变为0。
其结果,对线圈配线B3的电感进行规定的开口面积,由将粗线部B3b、B3d的线宽的中心线、直线O、以及粗线部B3c的线宽的中心线相连的线圈配线路径决定。因此,线圈配线B3的电感,与取代电阻增加部B3a而在对沿着直线O的直线状的配线进行配置的情况下计算而得到的线圈配线的电感等效。
另一方面,如果将电阻增加部B3a的沿着直线O的长度(点P1、P2之间的长度)设为LO、且将矩形波的个数设为N,则由下式(1)表示电阻增加部B3a的沿着线宽的中心所测量的长度即线路长度LB3a
LB3a=LO+4·N·(ha-Wa/2)···(1)
这里,考虑具有与线圈配线B3的电阻增加部B3a的电感相等的电感的线圈配线(下面,称为等效线圈配线B3’)。该等效线圈配线B3’具有与电阻增加部B3a的配线的截面积相同的截面积,由与电阻增加部B3a的材质相同的材质形成,具有长度LO。在该情况下,如果与等效线圈配线B3’的电阻相比,则线圈配线B3的电阻与电阻增加部B3a的线路长度的增量(LB3a-LO)成正比地增加。
即,线圈配线B3具有电阻增加部B3a,从而不会改变等效线圈配线B3’的电感,线圈配线B3的电阻增加。因此,在电阻增加部B3a中,具有比设置为虚拟地将对区间进行规定的点P1、P2连结的的直接连结线(直线O)的长度长的线路长度,具有与直接连结线的截面积相同的截面积,由与直接连结线的材质相同的材质形成的电阻配线部设置于点P1、P2之间。与将直接连结线设置于该区间中的情况相比,设置于该区间中的电阻配线部的电阻更高。
电阻增加部B3a的电阻设定为如下值,即,为了将天线4的谐振电路的电阻设为优选值所需的值。特别优选以使得天线4的Q值达到合适的值的方式对电阻增加部B3a的电阻进行设定。
另外,优选电阻增加部B3a的电阻设定为大于或等于如下配线(直接连结线)的电阻的2倍,该配线位于电阻增加部B3a的两端部之间且沿着线圈配线路径,并且具有与电阻增加部B3a的配线的截面积相同的截面积且由与电阻增加部B3a的材质相同的材质形成。在第一实施方式中,优选电阻增加部B3a的电阻设定为大于或等于如下的直线状的配线的电阻的2倍,该配线由上述材质形成、且具有上述的截面积以及长度LO
即,优选电阻增加部B3a的电阻配线部的电阻大于或等于将直接连结线设置于点P1与点P2之间的区间中的情况下的电阻的2倍。
构成主线圈部4B的第2圈的线圈配线B2是从粗线部B3c的与第2长边部2b接近的端部沿线圈配线B3的内周按路线配置的配线。线圈配线B2由如下部位构成:线宽W3b的粗线部B2b,其沿着粗线部B3b;侧配线部B2d,其沿着粗线部B3d;线宽W的细线部B2a,其沿着电阻增加部B3a;以及侧配线部B2c,其沿着粗线部B3c。
与耦合用线圈部4A的粗线部A4b平行、且与第2长边部2b接近的部位的侧配线部B2d、B2c的线宽均为W3b。与第1长边部2a接近的部位的侧配线部B2d、B2c的线宽均为W。这样,线宽不同的部位彼此经由具有大于或等于线宽W的配线宽度的中间配线部而连结。
在第一实施方式中,这些中间配线部在比第2侧面部22b的延长线Lb更靠近第1长边部2a的位置处形成。因此,在延长线Lb上,中间配线部的线宽均能够设为W3b。
构成主线圈部4B的第1圈的线圈配线B1是从侧配线部B2c的与第2长边部2b接近的端部沿线圈配线B2的内周而按路线配置的配线。线圈配线B1由如下部位构成:线宽W3b的粗线部B1b,其沿着粗线部B2b;侧配线部B1d,其沿着侧配线部B2d;线宽W的细线部B1a,其沿着细线部B2a;以及宽度W的细线部B1c,其沿着侧配线部B2c。
与耦合用线圈部4A的粗线部A4b平行、且与第2长边部2b的部位的侧配线部B1d的线宽为W3b。与第1长边部2a接近的部位的侧配线部B1d的线宽为W。
这样,线宽不同的部位彼此经由具有大于或等于线宽W的配线宽度的中间配线部而连结。
在第一实施方式中,这些中间配线部在比第2侧面部22b的延长线Lb更靠近第1长边部2a的位置处形成。因此,在延长线Lb上,中间配线部的线宽均能够设为W3b。
细线部B1c延伸至具有线宽W的侧配线部B2c的部位的中间部并形成终端,该终端部经由配线Ta而与电容性元件42电连接。
根据这种结构,作为具有将线圈配线B1、B2、和等效线圈配线B3’的线宽的中心线相连的螺旋状的配线图案的线圈的电感而对主线圈部4B的电感进行计算。因此,将线圈配线B1、B2、和等效线圈配线B3’的线宽的中心线相连的路径,构成对主线圈部4B的电感进行规定的线圈配线路径。
电容性元件42是形成对用于进行非接触通信的天线4的共振频率进行设定的静电容量的电路元件。第一实施方式所涉及的电容性元件42由如下部件构成:矩形形状的第1电极42a,其在形成有耦合用线圈部4A以及主线圈部4B的薄板基板41的表面处设置;以及矩形形状的第2电极42b,其在薄板基板41的背面侧设置于与第1电极42a相对的位置处。
第1电极42a经由配线Ta而与主线圈部4B的最内周的端部电连接。
在第2电极42b处经由配线Tb而与焊盘部R2电连接。
焊盘部R2以上述方式与焊盘部R1导通,因此第2电极42b与耦合用线圈部4A的最内周的端部电连接。
根据这种结构,天线4构成串联连接有耦合用线圈部4A、主线圈部4B、以及电容性元件42的闭合电路。
为了制造具有这种结构的天线4,首先,例如准备由聚对苯二甲酸乙二醇脂(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等绝缘性的薄板构成的薄板基板41。接下来,在薄板基板41表面以及背面上,例如通过层压加工等而形成例如铜箔或铝箔等的金属层。接下来,例如通过蚀刻等而对该金属层进行图案化,由此形成天线4上的配线图案。由此,制造天线4。
作为薄板基板41的厚度,优选为15μm~50μm。
作为金属层的厚度T,优选为5μm~50μm,更优选为5μm~20μm。作为天线4的构造的一个例子,例如,作为薄板基板41而能够采用如下结构,即,采用厚度38μm的PET薄膜,在用于形成耦合用线圈部4A、主线圈部4B、第1电极42a等的薄板基板41的表面对厚度10μm(厚度小于或等于30μm)的铝箔(铝层)进行层压,对层压有铝箔的基材进行蚀刻加工,由此形成上述的配线图案。另外,能够采用如下结构,即,在表面的相反侧的面、即用于形成第2电极42b、配线Tb等的薄板基板41的背面对厚度30μm的铝箔(铝层)进行层压,对层压有铝箔的基材进行蚀刻加工,由此形成上述的配线图案。
为了制造具有上述结构的双IC卡1,首先,分别制造IC模块3、天线4。然后,将该天线4夹入于用于形成卡主体2的合成树脂薄板,进行热压方式的层压或者粘接等的加工,使天线4以及合成树脂薄板一体化。
接下来,对这样实现了一体化的薄板进行冲裁而获得与1个卡主体2相对应的单片形状。
接下来,在卡主体2的表面2e,例如通过实施铣削加工等而形成IC模块收容部21。
接下来,例如将热熔胶片等的粘接剂以及IC模块3配置于IC模块收容部21中,在IC模块收容部21内对IC模块3进行粘接。
在第1压花区域5以及第2压花区域6内形成字符串等压花部的情况下,还进行压花加工。此时,与第1压花区域5以及第2压花区域6相重合的部位的耦合用线圈部4A以及主线圈部4B的配线的线宽变得比字符串的高度更宽,因此通过压花加工,即使应力作用于配线,配线也不会断裂。
由此制造双IC卡1。
下面,对双IC卡1的作用进行说明。
为了制造双IC卡1,首先,为了进行非接触通信,以满足由使用的IC芯片33的特性和标准等规定的通信特性的方式设定共振频率,对天线4的电感、电容性元件42的静电容量进行决定。
接下来,基于IC模块3的形状、配置位置等,将天线4的配线图案设计为收容于卡主体2的空间。
双IC卡1的天线4未直接与IC芯片33连接,因此与天线直接与IC芯片33连接的情况相比,谐振电路的负载变低,双IC卡1整体的谐振电路的Q值变高。
另一方面,如果Q值变得过高,则共振频带变得过窄,例如,如果因天线4的制造误差而使得共振频率产生波动,则存在通信品质下降的问题。
因此,为了将天线4的Q值设为合适的值,需要对天线4设定适当的电阻。
为了使天线4的电阻增大,想到将配线的长度延长的方法、将配线的截面积减小的方法。
但是,如果将线圈的圈数增加而使配线的长度伸长,则电感也变化,因此得不到希望的通信特性。另外,电阻仅按圈数单位而改变,因此难于对电阻进行微调整。
另外,对于与第1压花区域5、第2压花区域6相重合的区域内的配线,无法使线宽变细,因此在增加圈数方面存在极限。
如果减小配线的截面积,则相对于外力的强度降低,因此存在如下问题,即,在对卡进行制造的工序中或者在使用卡时,容易引起断线。
在第一实施方式中,由于具备电阻增加部B3a,因此能够适当地设定电阻增加部B3a的配线图案而改变线路长度,由此使电阻增加。
即,首先,取代线圈配线B3而使用等效线圈配线B3’,进行配线图案的设计,进行电感、Q值的计算。在Q值过高的情况下,计算出应增加的电阻,计算出与该电阻的增量相对应的电阻增加部B3a的线路长度。然后,计算出用于实现该线路长度的、矩形波状的配线图案。
此时,电感与等效线圈配线B3’的电感相同,因此不需要进行谐振电路的再设计,能够有效地进行设计。
这样,根据第一实施方式所涉及的双IC卡1,能够实现将IC模块3与天线4电磁耦合且谐振电路的Q值低的结构,能够得到稳定的通信品质。
另外,由于设计变得容易,因此能够缩短设计时间,能够削减设计成本。
[第1变形例]
下面,对第一实施方式的第1变形例所涉及的双IC卡进行说明。
图6是本发明的第一实施方式的第1变形例所涉及的双IC卡中的电阻增加部的配线图案的示意图。但是,由于图6是示意图,因此省略配线的线宽的图示,仅线宽的中心线利用实线而示出(后面出现的图7~10也相同)。
如图1所示,本变形例所涉及的双IC卡1A取代上述第一实施方式所涉及的双IC卡1的电阻增加部B3a而具备电阻增加部51(第1弯曲图案)。
下面,以与上述第一实施方式不同的结构为中心进行说明。另外,在本变形例中,对与上述第一实施方式相同或相当的部件标注相同的标号,共通的说明省略。
如图6所示,电阻增加部51是配线部,该配线部具有使以在点P1、P2之间形成的直线O为中心进行振动的、振幅A、波长λ、线宽Wa(图6中省略图示)的正弦波以波长λ的整数倍连续而得到的配线图案。
在图6中,作为一个例子,图示了5个波长的情况的例子,但电阻增加部51的配线图案并不限定于图6的情况,波长数、振幅A(其中,A≤ha-Wa/2)、波长λ、线宽Wa能够根据天线4所需的电阻值而进行设定。
电阻增加部51的线路长度能够通过对表示正弦波的函数进行线性积分而计算。
根据电阻增加部51,与上述第一实施方式所涉及的电阻增加部B3a相同,线圈配线B3的开口面积的缩小量S2、和开口面积的扩大量S1的总和变为0。因此,本变形例的线圈配线B3的电感与等效线圈配线B3’的电感相比未发生改变。另一方面,电阻增加部51的线路长度比距离LO长,因此仅电阻增加。
[第2变形例]
下面,对第一实施方式的第2变形例所涉及的双IC卡进行说明。
图7是本发明的第一实施方式的第2变形例所涉及的双IC卡中的电阻增加部的配线图案的示意图。
如图1所示,本变形例所涉及的双IC卡1B取代上述第一实施方式所涉及的双IC卡1的电阻增加部B3a而具备电阻增加部52(第1弯曲图案)。
下面,以与上述第一实施方式不同的结构为中心进行说明。另外,本变形例中,对与上述第一实施方式相同或相当的部件标注相同的标号,共通的说明省略。
如图7所示,电阻增加部52是在点P1、P2之间形成的直线O的中心处重合了多个正弦波的合成波。电阻增加部52与电阻增加部B3a同样地是配线部,该配线部具有线圈配线B3的开口面积的缩小量S2、和开口面积的扩大量S1的总和变为0的配线图案。
所重合的正弦波的各自的振幅、波长、相位并不特别限制,所重合的正弦波的个数也并不特别限制。
电阻增加部52的线路长度能够通过对表示波形的函数进行线性积分而计算。
根据电阻增加部52,与上述第一实施方式所涉及的电阻增加部B3a相同,线圈配线B3的开口面积的缩小量S2和开口面积的扩大量S1的总和变为0,因此本变形例的线圈配线B3的电感与等效线圈配线B3’的电感相比未发生改变。另一方面,电阻增加部52的线路长度比距离LO长,因此仅电阻增加。
[第3变形例]
下面,对第一实施方式的第3变形例所涉及的双IC卡进行说明。
图8是本发明的第一实施方式的第3变形例所涉及的双IC卡中的电阻增加部的配线图案的示意图。
如图1所示,本变形例所涉及的双IC卡1C取代上述第一实施方式所涉及的双IC卡1的电阻增加部B3a而具备配线部53。
如图8所示,配线部53由细线部53A、电阻增加部53B(第1弯曲图案)、以及细线部53C构成。
下面,以与上述第一实施方式不同的结构为中心进行说明。另外,在本变形例中,对与上述第一实施方式相同或相当的部件标注相同的标号,共通的说明省略。
细线部53A是从粗线部B3c的端部的点P1至配线部53的中间部的直线O上的点Q1沿直线O所形成的、线宽Wa的配线部。
电阻增加部53B是配线部,该配线部具有使以将点Q1、和在直线O上位于点Q1、P2之间的点Q2连结的直线O为中心进行振动的、振幅A、波长λ’(其中,λ’<λ)、线宽Wa(图8中省略图示)的正弦波以波长λ’的整数倍连续而得到的配线图案。
在图8中,作为一个例子,示出了5个波长的情况的例子,但电阻增加部53B的配线图案并不限定于此,波长数、振幅A(其中,A≤ha-Wa/2)、波长λ’、线宽Wa能够根据天线4所需的电阻值而进行设定。
电阻增加部53B的线路长度能够通过对表示正弦波的函数进行线性积分而计算。
细线部53C是从点Q2至粗线部B3d的端部的点P2沿直线O所形成的、线宽Wa的配线部。
如上所述,在本变形例所涉及的双IC卡1C的电阻增加部53B中,对沿上述第1变形例的线圈配线路径(直接连结线)而在长度LO的范围内所形成的电阻增加部51的波长进行变更。在与点Q1、Q2间的距离相等的、沿着线圈配线路径的长度L53B(其中,L53B<LO)的范围内形成有电阻增加部53B。
如上所述,在确保了电阻所需的增加量的情况下,电阻增加部也可以设置为线圈配线路径上的直线部分的一部分。
根据电阻增加部53B,与上述第1变形例的电阻增加部51相同,线圈配线B3的开口面积的缩小量S2、和开口面积的扩大量S1的总和变为0。因此,本变形例的线圈配线B3的电感与等效线圈配线B3’的电感相比未发生改变。另一方面,电阻增加部53B的线路长度比距离L53B长,因此仅电阻增加。
[第4变形例]
下面,对第一实施方式的第4变形例所涉及的双IC卡进行说明。
图9是本发明的第一实施方式的第4变形例所涉及的双IC卡中的电阻增加部的配线图案的示意图。
如图1所示,本变形例所涉及的双IC卡1D取代上述第一实施方式所涉及的双IC卡1的电阻增加部B3a而具备配线部54。
如图9所示,配线部54由细线部54A、电阻增加部54B、以及细线部54C构成。
下面,以与上述第一实施方式不同的结构为中心进行说明。另外,本变形例中,对与上述第一实施方式相同或相当的部件,标注相同的标号,共通的说明省略。
细线部54A是从粗线部B3c的端部的点P1至配线部53的中间部的直线O上的点Q1沿直线O所形成的、线宽Wa的配线部。其中,点Q1的位置可以与上述第3变形例的点Q1相同,也可以不同。
电阻增加部54B是配线部,该配线部具有将点Q1和在直线O上点位于Q1、P2之间的点Q2连结、且在沿着直线O的方向上往返的矩形波状的配线图案。
图9中,作为一个例子,示出了电阻增加部54B由端部配线55、往返配线56(第2弯曲图案)、端部配线57构成的情况。
端部配线55是L字状的配线部,该配线部从点Q1沿y方向朝向线圈配线B3的外侧以距离3×y0(y0的3倍的距离)进行延伸,沿x方向朝向点Q2侧(+x方向)以距离x0进行延伸,到达端部即点U1。
往返配线56从端部配线55的端部即点U1(路径起点)沿x方向朝向点Q2侧(+x方向)以距离x1前进,沿y方向朝向线圈配线B3的内侧以距离y0前进,沿x方向朝向点Q1侧以距离x1返回,再沿y方向朝向线圈配线B3的内侧以距离y0(间距y0)前进,到达构成往返配线56的一个路径图案的端部(路径终点)。通过使这种从路径起点至路径终点的一个路径图案重复3.5次(往返3.5次)而形成往返配线56。由此,各波形图案具有沿着直线O的宽度x1且在y方向上以间距y0分离的矩形波状的图案,由此构成往返配线56。
即,在包含直线O在内的线圈配线B3的外侧,形成使y方向的间隔为y0且x方向的距离为x1的路径图案往返2次而得到的配线图案,在除了直线O以外的线圈配线B3的内侧,形成使y方向的间隔为y0且x方向的距离为x1的路径图案往返1.5次而得到的配线图案。
这种往返配线56从点U1延伸至点U2为止。这里,点U2是相对于点Q1在x方向上分离x0+x1、相对于直线O朝向线圈配线B3的内侧以距离3×y0而分离的点。
端部配线57是L字状的配线部,该配线部从点U2沿x方向朝向点Q2侧(+x方向)以距离x0进行延伸,并沿y方向朝向线圈配线B3的外侧以距离3×y0进行延伸。
通过这种结构,电阻增加部54B构成以直线O上的线段Q1Q2的中点QM为中心而180°旋转对称的配线图案。在往返配线56中,线圈配线B3的开口面积的扩大量S1和缩小量S2的总和变为0。
细线部54C是从点Q2至粗线部B3d的端部的点P2沿直线O所形成的、线宽Wa的配线部。
在具有这种结构的电阻增加部54B中,由于电阻增加部54B的对称性,与上述第一实施方式所涉及的电阻增加部B3a相同,线圈配线B3的开口面积的缩小量S2和开口面积的扩大量S1的总和变为0。因此,本变形例的线圈配线B3的电感与等效线圈配线B3’的电感相比未发生改变。另一方面,电阻增加部54B的线路长度比距离2·x0+x1长,因此仅电阻增加。
构成本变形例的电阻增加部54B的往返配线56的配线图案,构成相对于直接连结线而多重并列的第2弯曲图案。
[第5变形例]
下面,对第一实施方式的第5变形例所涉及的双IC卡进行说明。
图10是本发明的第一实施方式的第5变形例所涉及的双IC卡中的电阻增加部的配线图案的示意图。
如图1所示,本变形例所涉及的双IC卡1E取代上述第一实施方式所涉及的双IC卡1的电阻增加部B3a而具备配线部58。
如图10所示,配线部58在上述第4变形例的配线部54中,是将电阻增加部54B置换为3个电阻增加部59A、59B、59C(第1弯曲图案)的配线图案。
下面,以与上述第一实施方式以及上述第4变形例不同的结构为中心进行说明。另外,本变形例中,对与上述第一实施方式以及上述第4变形例相同或相当的部件标注相同的标号,共通的说明省略。
电阻增加部59A是由螺旋配线59a、59b构成的螺旋状的配线图案以线宽Wa所形成的配线部。
螺旋配线59a是由角状的螺旋图案构成的配线部,该螺旋图案是通过将从点Q1至在直线O上位于点Q1、Q2之间的点V1为止与x方向、y方向平行的配线的组合,以隔着直线O的方式从线圈配线B3的外侧朝向内侧卷绕1.5次而得到的。
螺旋配线59b是由与螺旋配线59a关于点V1呈180°旋转对称的角状的螺旋图案构成的配线部。
螺旋配线59b的一端与点V1一致,另一端与点V2一致。这里,点V2在直线O上处于与点Q1关于点V1呈点对称的位置处。
此外,点Q1、V2间的距离L59是点Q1、Q2间的距离的三分之一。
电阻增加部59B是电阻增加部59A沿直线O以距离L59平行移动后得到的配线图案,具有与电阻增加部59A的起点Q1、对称中心点V1、终点V2分别相对应的起点V2、对称中心点V3、终点V4。
电阻增加部59C是电阻增加部59B沿直线O以距离L59平行移动后得到的配线图案,具有与电阻增加部59B的起点V2、对称中心点V3、终点V4分别相对应的起点V4、对称中心点V5、终点Q2。
通过这种结构,电阻增加部59A、59B、59C分别构成关于位于直线O上的对称中心点V1、V3、V5呈180°旋转对称的配线图案,在电阻增加部59A、59B、59C中,线圈配线B3的开口面积的扩大量S1和缩小量S2的总和分别变为0。
另外,电阻增加部59A、59B、59C的各配线的图案是与直接连结线多次交叉的第1弯曲图案。
在具有这种结构的电阻增加部59A、59B、59C中,线圈配线B3的开口面积的缩小量S2和开口面积的扩大量S1的总和分别变为0。因此,本变形例的线圈配线B3的电感与等效线圈配线B3’的电感相比未发生改变。另一方面,电阻增加部59A、59B、59C的各线路长度比距离L59长,因此,仅电阻增加。
此外,在上述第一实施方式以及各变形例中,对将电阻增加部形成在配线部处的情况进行了说明,该配线部沿着主线圈部4B的成为最外周的第3圈的第1长边部2a。只要将电阻增加部设置于可压花加工区域即第1压花区域5以及第2压花区域6不重合的区域(压花加工禁止区域)中,则可以将电阻增加部设置于主线圈部4B上的任意位置处。
在上述第一实施方式中,与沿一条长边即第1长边部2a延伸且与双IC卡1的短边方向的大约一半的位置相当的、从卡中心至第1长边部2a的附近为止的区域为压花加工禁止区域。在另一条长边即第2长边部2b的附近,形成有沿第2长边部2b延伸的可压花加工区域即第1压花区域5以及第2压花区域6。
因而,例如能够取代细线部B1c而在压花加工禁止区域中设置电阻增加部。
另外,例如在粗线部B3c、B3d、侧配线部B2c、B2d、细线部B1c、侧配线部B1d中,能够在与压花加工禁止区域重合的区域中局部地设置电阻增加部。
但是,在沿第1长边部2a延伸且位于第1长边部2a附近的线圈配线路径(直接连结线)上设置电阻增加部的情况下,不在该部分设置可压花加工区域。因此,能够使电阻增加部的长度变长,能够增加电阻的增加量,因此更优选。
在将电阻增加部设置在主线圈部的除了最外周以外的部分的情况下,最外周的配线的线宽优选大于或等于0.4mm。
图11A中示出作为这种结构的一个例子的第6变形例的配线图案。
图11A是本发明的第一实施方式的第6变形例所涉及的双IC卡中的电阻增加部的配线图案的示意图。
如图11A所示,在本变形例中,主线圈部的最外周由具有大于或等于0.4mm的线宽W4a的粗线部B4a形成,在粗线部B4a的内侧配置有小于0.4mm的线宽W的电阻增加部B3a。
在天线制造工序中,在最容易与蚀刻液接触的主线圈部的最外周,容易发生线圈的断线。然而,根据本变形例,在最外周设置有粗线部B4a,因此能够防止蚀刻工序中的线圈断线,并且通过在粗线部B4a的内周侧设置的小于0.4mm的电阻增加部B3a而高效地增加电阻值。
另外,即使在后述的在耦合用线圈部的内周侧设置电阻增加部的情况下,同样也能够高效地增加线宽的电阻值。
另外,在上述第一实施方式以及各变形例的说明中,叙述了将电阻增加部形成于主线圈部4B上的情况,但只要将电阻增加部形成于压花加工禁止区域,就可以将电阻增加部设置于耦合用线圈部4A上的任意位置处。
另外,在上述第一实施方式以及各变形例的说明中,叙述了将电阻增加部形成于压花加工禁止区域的情况,但即使是可压花加工区域,只要是在不与通过压花加工所形成的压花部相重合的区域中形成电阻增加部,就可以在耦合用线圈部4A以及主线圈部4B的线圈配线路径(直接连结线)上的适当位置处配置电阻增加部。
另外,在上述第1变形例的说明中,对电阻增加部51的配线图案是正弦波的情况进行了叙述,但电阻增加部51的配线图案并不限定于严格的正弦波,可以采用使开口面积的扩大量S1和缩小量S2相等的适当的波状。例如,可以是顶部尖锐的三角波的图案、锯齿状、将矩形波的角部倒圆角后的U字状的波形相连的波形的图案等。
另外,在上述第一实施方式以及各变形例的说明中,对在天线4内设置1个电阻增加部的情况进行了叙述,但也可以设置多个电阻增加部。
在设置多个电阻增加部的情况下,各电阻增加部中的电阻的增量可以分别不同。在该情况下,优选将电阻增加部的电阻的总和设定为大于或等于如下配线的电阻的2倍,即,该配线与沿着线圈配线路径的配线(直接连结线)相比具有相同的截面积并且由相同材质形成。
另外,在上述第一实施方式以及各变形例的说明中,对电阻增加部的线宽、以及截面积恒定的情况进行了叙述,但电阻增加部的线宽以及截面积并不限定于恒定值,可以沿线路长度而变化。在该情况下,优选的用于计算电阻的等效线圈配线的线宽与电阻增加部的线宽平均值相等,优选的用于计算电阻的等效线圈配线的截面积与电阻增加部的截面积的平均值相等。使用这种线宽的平均值以及截面积的平均值而计算出等效线圈配线的电阻。
在使电阻增加部的线宽局部性改变的情况下,位于最外周的配线的线宽优选大于或等于0.4mm。
图11B中示出作为这种结构的一个例子的第7变形例的配线图案。
图11B是本发明的第一实施方式的第7变形例所涉及的双IC卡中的电阻增加部的配线图案的示意图。
如图11B所示,在本变形例中,在配置于主线圈部的最外周处的电阻增加部B3a之中的最外周侧,形成具有线宽Wout大于或等于0.4mm的宽幅部Bout,位于比宽幅部Bout靠内侧的位置处的电阻增加部B3a具有小于0.4mm的线宽W。
在天线制造工序中,在最容易与蚀刻液接触的主线圈部的最外周,容易发生线圈的断线。然而,根据本变形例,在最外周处设置宽幅部Bout,因此能够防止蚀刻工序中的线圈断线,并且通过在宽幅部Bout的内周侧设置的、具有小于0.4mm的线宽的电阻增加部B3a的部分而高效地增加电阻值。
另外,在上述第一实施方式以及各变形例的说明中,对通过将电阻增加部的线宽变换为其他线圈配线而使每单位线路长度的电阻也增大的情况进行了叙述,但电阻增加部的每单位线路长度的电阻也可以与其他线圈配线相同。
另外,电阻增加部的每单位线路长度的电阻可以通过变更截面积而进行变更,除了线宽以外,例如也可以通过使配线的厚度变化而使每单位线路长度的电阻与其他线圈配线相比增大。
另外,在上述第一实施方式以及各变形例的说明中,对将电阻增加部设置于直线状的线圈配线路径(直接连结线)上的情况进行了叙述,但电阻增加部也可以设置于曲线状的直接连结线上。例如,在直接连结线为圆弧的情况下,由电阻增加部引起的线圈的开口面积的扩大量和缩小量是通过将圆弧作为边界而计算的。
另外,在上述第3~第5变形例的说明中,对在角形的螺旋状的线圈配线路径中,在直线部分的中间部处设置电阻增加部的情况进行了叙述,但电阻增加部也可以设置于直线部分的端部处。例如,在第3~第5变形例中,也可以构成将细线部53A、54A、或者细线部53C、54C删除的结构。
(第二实施方式)
下面,参照图12至图14B,对本发明所涉及的双IC卡的第二实施方式进行说明。
在图12至图14B中,对与第一实施方式相同的部件标注相同标号,其说明省略或简化。
如图13所示,第二实施方式中的主线圈部4B是如下线圈部,即,为了和外部仪器进行非接触通信的发送接收,并且接受来自外部仪器的电力供给,在与IC模块3相邻的区域中形成线圈开口。主线圈部4B与耦合用线圈部4A的粗线部A5b的靠近第2短边部2d的端部连接。主线圈部4B在第二实施方式中,由线宽根据配线所设置的场所而不同的3圈的配线构成。
主线圈部4B的最外周的配线即构成第3圈的线圈配线B13由下述部分构成:线宽W3b的粗线部B13b,其在与第2长边部2b接近的位置处沿x方向按路线配置;线宽W3d(其中,W<W3d<W3b)的粗线部B13d,其在与第2短边部2d接近的位置处沿y方向按路线配置;线宽W3a(其中,W<W3a≤W3d)的粗线部B13a,其在与第1长边部2a接近的位置处沿x方向按路线配置;以及粗线部B13c,其在与耦合用线圈部4A接近的位置处沿y方向按路线配置。
与第1长边部2a接近的位置处的粗线部B13c的线宽是与粗线部B13d相同的W3d。与耦合用线圈部4A的粗线部A4b并行的部位处的粗线部B13c的线宽以达到与粗线部A4b相同的W3b的方式被增宽。
构成主线圈部4B的第2圈的线圈配线B12是从粗线部B13c的与第2长边部2b接近的端部沿线圈配线B13的内周而按路线配置的配线。线圈配线B12由下述部分构成:线宽W3b的粗线部B12b,其沿着粗线部B13b;侧配线部B12d,其沿着粗线部B13d;线宽W的细线部B12a,其沿着粗线部B13a;以及侧配线部B12c,其沿着粗线部B13c。
与耦合用线圈部4A的粗线部A4b并行、且与第2长边部2b接近的部位处的侧配线部B12d、B12c的线宽均为W3b。与第1长边部2a接近的部位处的侧配线部B12d、B12c的线宽均为W。如上所述,线宽不同的部位彼此经由具有大于或等于线宽W的配线宽度的中间配线部而连结。
在第二实施方式中,上述这些中间配线部形成于比第2侧面部22b的延长线Lb更靠近第1长边部2a的位置处。因此,在延长线Lb上,中间配线部的线宽均成为W3b。
构成主线圈部4B的第1圈的线圈配线B11是从侧配线部B12c的与第2长边部2b接近的端部沿线圈配线B12的内周而按路线配置的配线。线圈配线B11由下述部分构成:线宽W3b的粗线部B11b,其沿着粗线部B12b;侧配线部B11d,其沿着侧配线部B12d;线宽W的细线部B11a,其沿着细线部B12a;以及宽度W的细线部B11c,其沿着侧配线部B12c。
在与耦合用线圈部4A的粗线部A4b平行的侧配线部B11d的部位处,线宽为W3b。在与第1长边部2a接近的侧配线部B11d的部位处,线宽为W。这些线宽不同的部位彼此经由具有大于或等于线宽W的配线宽度的中间配线部而连结。
在第二实施方式中,这些中间配线部在比第2侧面部22b的延长线Lb靠近第1长边部2a的位置处形成。因此,在延长线Lb上,中间配线部的线宽均变为W3b。
细线部B11c延伸至具有线宽W的侧配线部B12c的部位的中间部并形成终端,该终端部经由配线Ta而与电容性元件42电连接。
此外,第二实施方式中的位于粗线部B13a的附近的细线部B11a和电容性元件42之间的距离,比第一实施方式中的位于主线圈部4B的附近的细线部B1a和电容性元件42之间的距离大。即,在第二实施方式中,与第一实施方式相比,在细线部B11a和电容性元件42之间形成更大的区域。
下面,对双IC卡1的作用进行说明。
图14A以及图14B是表示对本发明的第二实施方式所涉及的双IC卡施加弯曲而使其变形的状况的示意图。此外,图14A以及图14B是示意图,因此除了卡主体2以外的部件的图示省略。
双IC卡1由矩形形状的薄板构成,因此如果在使用时受到外力则变形,根据双IC卡1的内部应力的大小,存在配线断裂的问题。
特别是在双IC卡1中形成有由用于埋设IC模块3的凹部构成的IC模块收容部21,因此在卡主体2的厚度急剧变化的部位处产生应力集中。
例如,如图14A所示,在双IC卡1在长度方向上弯曲的情况下,双IC卡1整体弯曲,在内部产生弯曲应力。该由外力引起的弯曲应力在双IC卡1的中心O的附近最大,弯曲应力从中心O朝向第1短边部2c以及第2短边部2d而逐渐减小。
应力集中产生在由第3侧面部22c和第1孔部22的底部所形成的角部Pc处、以及由第4侧面部22d和第1孔部22的底部所形成的角部Pd处。但是,与在接近第1短边部2c的角部Pc处所产生的应力相比,在与双IC卡1的中心接近的角部Pd处所产生的应力更大。
另外,如图14B所示,在双IC卡1在宽度方向上弯曲的情况下也一样,在双IC卡1的内部产生弯曲应力。该由外力引起的弯曲应力在双IC卡1的中心O的附近最大,弯曲应力从中心O朝向第1长边部2a、第2长边部2b而逐渐减小。
但是,只要两端部(第1长边部2a、第2长边部2b)处的挠曲量与因长度方向上的弯曲而引起的挠曲量相同,宽度方向上的弯曲的弯曲应力就比长度方向上的弯曲的弯曲应力大。
应力集中产生在由第1侧面部22a和第1孔部22的底部所形成的角部Pa处、以及由第2侧面部22b和第1孔部22的底部所形成的角部Pb处。但是,与在接近第1长边部2a的角部Pa处所产生的应力相比,在与双IC卡1的中心接近的角部Pb处所产生的应力更大。
如上所述,由IC模块收容部21中的应力集中而引起的弯曲应力的大小在角部Pb处最大,在角部Pa、Pd、Pc处所产生的弯曲应力按照角部Pa、Pd、Pc的顺序减小。
因此,在使双IC卡1弯曲的情况下,特别是在角部Pb和背面2f之间因应力集中而形成高应力场。另外,该高应力场在角部Pb的附近的恒定范围内传播,因此在角部Pb的延长线上且位于角部Pb的附近的区域中所产生的应力也升高。
在角部Pa、Pd、Pc处也产生应力集中,但由外力引起的弯曲应力低,因此并未产生需要加强的应力场。
实际上,发明人对在角部的正下方配置有线宽为0.4mm的配线的、当前的双IC卡进行了耐久试验,结果表明,在最接近与角部Pb或者角部Pb的延长线上重合的位置而设置的一圈的配线损坏的情况下,在与角部Pa、Pd、Pc重合的位置处设置的配线未损坏。
在第二实施方式所涉及的双IC卡1中,将耦合用线圈部4A配置于IC模块收容部21的外侧,因此在角部Pb、Pa、Pd、Pc的正下方未配置配线。因此,第二实施方式所涉及的双IC卡1成为难以受到由应力集中引起的高应力场的影响的结构。
并且,在沿着产生最大应力的角部Pb的位置所设置的线圈配线A1是线宽大于或等于1mm的粗线部A1b。因此,线圈配线A1的配线的耐久性提高,并且即使在因制造波动而使得天线4、IC模块收容部21偏移、且线圈配线A1卡挂于角部Pb的情况下,也能够防止断线。
另外,在与第2侧面部22b的延长线Lb相交叉的位置处设置有线宽过渡部Atc、Atd,将与延长线Lb相重合的线宽Wc、Wd分别设为大于或等于1mm。因此,能够防止因在角部Pb的延长线上产生的高应力场而引起的线圈配线A1的断线。
此外,线圈配线A2从角部Pb离开,因此即使在角部Pb的延长线上设置有线圈配线A2的情况下,也未受到由应力集中引起的应力场的影响。因此,即使线圈配线A2的线宽为W,也不存在线圈配线A2断线的问题。
以上对第1孔部22处的应力集中进行了说明。在第2孔部23的侧面部和底面部相交叉的角部处也同样产生应力集中,但第2孔部23将薄板基板41贯通而形成于第1孔部22的内侧。因此,配线不会位于角部的正下方。另外,应力集中在比薄板基板41更靠近背面2f的区域中产生。因此,对于在薄板基板41上且在接近表面2e的表面上所形成的线圈配线A1,能够忽略第2孔部23的应力集中的影响。
如上所述,根据双IC卡1,将耦合用线圈部4A配置于IC模块收容部21的外侧的位置,因此即使因外力而产生弯曲应力,也能够抑制由耦合用线圈部4A的断裂而引起的故障。
(第三实施方式)
下面,参照图15至图20对本发明所涉及的双IC卡的第三实施方式进行说明。
在图15至图20中,对与第一实施方式以及第二实施方式相同的部件标注相同标号,其说明省略或简化。
如图15以及图16所示,双IC卡101具有:板状的卡主体110,其形成有凹部111;以及IC模块130,其收容于上述凹部111中。
此外,图15是示意性地表示双IC卡101的剖面图。在图15中,将后述的天线113的圈数简化。在图16中,示出卡主体110中的天线113以及电容性元件114,以透过基板112的方式而仅示出电容性元件114的外形。在图16中,对后述的第二线圈分割体152标注剖面线而示出。
卡主体110具有:基板112;天线113,其设置于基板112上;电容性元件114,其与天线113连接(电连接);以及卡基材115,其对基板112、天线113以及电容性元件114进行封装。
基板112利用PET(聚对苯二甲酸乙二醇脂)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等具有绝缘性的材料而形成为俯视观察时的矩形形状(参照图16)。
在基板112的与短边112c接近的位置,形成有在基板112的厚度方向D上贯通的收容孔112d。收容孔112d在俯视观察时形成为具有与基板112的短边、长边平行的边的矩形形状。基板112的厚度例如为15~50μm(微米)。
天线113具有:耦合用线圈118,其用于与IC模块130的后述的连接线圈131电磁耦合;以及主线圈119,其为了进行与读写器等的非接触型外部仪器(未图示)的非接触式通信而与耦合用线圈118连接。此外,耦合用线圈118是在图16中的区域R11内配置的线圈,主线圈119是在与区域R11相邻的区域R12内配置的线圈。在基板112的相对于收容孔112d接近长边112e的位置处,基于IC卡的标准(X6302-1:2005(ISO/IEC7811-1:2002))而对可以形成压花的压花区域R13进行设定。
在该例子中,如图16以及图17所示,耦合用线圈118具有第一线圈分割体151以及第二线圈分割体152。第一线圈分割体151在基板112的第一面112a上设置,该第一面112a设置有凹部111的开口111a(参照图15)。第二线圈分割体152在基板112的第二面112b上设置。
第一线圈分割体151形成为螺旋状,在厚度方向D上观察时,绕IC模块130、即凹部111卷绕了5次。压花区域R13中的构成第一线圈分割体151的线材151a的宽度,比在除了压花区域R13以外的区域中设置的线材151b的宽度宽。
在第一线圈分割体151的配置于最内侧的线材151b的端部处,设置有宽度比线材151b的宽度宽、且形成为近似圆形形状的端子部120。该端子部120形成于第一面112a。
在图16中示出的厚度方向D上观察时,第二线圈分割体152形成为遍及整周地将IC模块130卷绕1次。在第二线圈分割体152的线材152a的第一端部、且在厚度方向D上与耦合用线圈118的端子部120相重合的位置处,设置有宽度比线材152a的宽度更宽、且形成为近似圆形形状的端子部153。第二线圈分割体15全部都配置于除了压花区域R13以外的区域中。第一线圈分割体151的端子部120和第二线圈分割体152的端子部153,通过公知的压接加工等而电连接。电容性元件114在耦合用线圈118和主线圈119之间串联连接。
此外,在图15中以卷绕于IC模块130的方式形成的第二线圈分割体152,在IC模块130的外侧形成,但也可以与IC模块130重合而形成。
如图16以及图17所示,第一线圈分割体151的配置于最内侧的线材151b、和第二线圈分割体152的线材152a,在厚度方向D上观察时绕IC芯片134重合1圈。在该例子中,第一线圈分割体151的线材151b的宽度、和第二线圈分割体152的线材152a的宽度相等。
图17中示出的部分的第一线圈分割体151的线材151b、以及第二线圈分割体152的线材152a,分别沿前述的与基板112的短边112c平行的延伸方向E延伸。即,图17中示出的线材151b和线材152a,不会在与厚度方向D以及延伸方向E分别正交的正交方向F上偏移而是重合。
第一线圈分割体151的配置于最内侧的线材151b,成为与后述的连接线圈131最接近的第一线圈分割体151的线材(参照图15)。
以使得线材151b和线材152a隔着基板112而相对的方式进行配置,从而使得天线113的电容容量增加。然而,如图16所示,第二线圈分割体152仅与第一线圈分割体151重合1圈。
如图16所示,主线圈119形成为螺旋状、且在区域R12内卷绕3次。压花区域R13中的构成主线圈119的线材119a的宽度,比在除了压花区域R13以外的区域中的线材119b的宽度宽。通过使线材119a的宽度以及前述的线材151a的宽度增大,能够防止在压花区域R13中形成压花时线材119a、151a断线。
在主线圈119的配置于最外侧的线材119a的端部处连接有第一线圈分割体151的配置于最外侧的线材151a的端部。
线材119b、151b的线宽以及间隔并不特别限定,但其线宽能够设为约0.1mm~1mm左右,线的间隔能够设为约0.1mm~1mm左右。另外,压花区域R13中的线材119a、151a的线宽能够形成为约1mm~15mm,线的间隔能够形成为0.1mm~1mm左右。
如图15以及图16所示,电容性元件114具有:电极板114a,其设置于基板112的第一面112a处;以及电极板114b,其设置于基板112的第二面112b处。电极板114a、114b配置为隔着基板112而相对。
电极板114a与主线圈119的配置于最内侧的线材119b的端部连接。
在电极板114b上连接有设置于第二面112b的连接配线121。该连接配线121与第二线圈分割体152的线材152a的第二端部连接。
例如在基板112上对铜箔、铝箔进行通常的凹版印刷的涂覆抗蚀剂方式的蚀刻,由此能够形成天线113、电容性元件114以及连接配线121。
卡基材115利用非晶质聚酯等的聚酯类材料、PVC(聚氯乙烯)等氯乙烯类材料、聚碳酸酯类材料、PET-G(聚对苯二甲酸乙二醇脂共聚物)等具有绝缘性的材料,在俯视观察时形成为矩形形状(参照图16)。
如图15所示,前述的凹部111形成于卡基材115。凹部111具有:第一收容部124,其在卡基材115的表面处形成;以及第二收容部125,其在第一收容部124的底面处形成、且直径比第一收容部124的直径小。第一收容部124的卡基材115的表面侧的开口成为前述的开口111a。
此外,将基板112、天线113、以及电容性元件114夹入一对薄膜之间,通过热压的层压或者粘接剂而使一对薄膜彼此一体化。然后,可以通过对一体化的薄膜进行冲裁而获得卡单片形状,由此形成卡主体。
如图15所示,IC模块130具有:薄板状的模块基材133;IC芯片134以及连接线圈131,它们在模块基材133的第一面设置;以及多个接触端子(接触端子部)135,它们在模块基材133的第二面设置。
IC模块130还可以具有IC树脂封装部136。
模块基材133由环氧树脂玻璃、PET(聚对苯二甲酸乙二醇脂)等的材料而形成为俯视观察时的矩形形状。模块基材133的厚度例如为50~200μm。
作为IC芯片134,能够使用具有接触式通信功能以及非接触式通信功能、且具有公知的结构的芯片。
连接线圈131以将IC芯片134和IC树脂封装部136包围的方式而形成为螺旋状。连接线圈131通过对铜箔、铝箔进行蚀刻并使其实现图案化而形成,厚度例如为5~50μm。连接线圈131构成与卡主体110的耦合用线圈118电磁耦合的非接触端子部。
多个接触端子135在模块基材133的第二面例如通过对铜箔进行层压而形成为规定的图案。在铜箔的在外部露出的部分,可以通过镀敷而设置厚度0.5~3μm的镍层,还可以在该镍膜上通过镀敷而设置厚度为0.01~0.3μm的金层。
各接触端子135用于与现金自动存取机等接触型外部仪器接触。接触端子135与内置于IC芯片134中的未图示的元件等连接。
IC芯片134和连接线圈131由未图示的导线连接,由IC芯片134、连接线圈131以及导线构成闭合电路。
可以在模块基材133的第二面上利用厚度50~200μm的引线框架而形成多个接触端子,并在模块基材133的第一面上利用铜线而形成连接线圈。
树脂封装部136能够由例如公知的环氧树脂等形成。因具有树脂封装部136而能够保护IC芯片134、并防止导线的断线。
下面,对以上述方式构成的双IC卡101的作用进行说明。图18是用于对双IC卡101的原理进行说明的等效电路图。
利用在读写器(非接触型外部仪器)D10的发送接收电路D11所产生的未图示的高频信号而在发送接收线圈D12感应出高频磁场。该高频磁场作为磁能而向空间辐射。
此时,如果双IC卡101位于该高频磁场中,则因高频磁场而使得电流在双IC卡101的由天线113以及电容性元件114构成的并联谐振电路中流动。
在主线圈119和电容性元件114的谐振电路中接收的信号被传递至耦合用线圈118。然后,通过耦合用线圈118和连接线圈131的电磁耦合而将信号传递至IC芯片134。
此外,并未进行图示,但在双IC卡101与现金自动存取机等接触型外部仪器之间进行电力供给和通信的情况下,使设置于现金自动存取机中的端子与双IC卡101的接触端子135接触。而且,在现金自动存取机的控制部和IC芯片134之间进行电力供给和通信。
如以上说明,根据第三实施方式所涉及的双IC卡101,耦合用线圈118具有:第一线圈分割体151,其在基板112的第一面112a处设置;以及第二线圈分割体152,其在第二面112b处设置。耦合用线圈118不仅在基板112的第一面112a处设置,还在第二面112b处设置,从而能够提高卡主体110中的耦合用线圈118的配置的自由度。
在基板112的两面112a、112b处具有线圈分割体151、152,从而能够使IC模块130的连接线圈131和卡主体110的耦合用线圈118的电磁耦合的阻抗匹配的调整自由度变大。由此,能够根据针对每个IC芯片134而不同的阻抗特性来可靠地进行应对,能够针对更多种类的IC芯片而将电力供给等性能优化。
第二线圈分割体152以对IC芯片134仅卷绕1次的方式而形成。
因此,即使在第一线圈分割体151的线材151b和第二线圈分割体152的线材152a在厚度方向D上重合的情况下,线圈分割体151、152也仅重合1圈,从而能够抑制天线113的电容容量的增加和波动。
以上参照附图对本发明的第三实施方式进行了详述,但具体的结构不限定于该实施方式,还包含未脱离本发明的主旨的范围的结构的变更、组合等。
例如,在第三实施方式中,如图19所示,在第一线圈分割体151的线材151b和第二线圈分割体152的线材152a在厚度方向D上相重合的部分,线材152a的宽度可以比线材151b的宽度更宽。在该例子中,在第一线圈分割体151的线材151b和第二线圈分割体152的线材152a在厚度方向D上重合的部分,线材152a的宽度比线材151b的宽度宽了长度L1即0.5mm。
由前述的凹版印刷的涂敷抗蚀剂方式的蚀刻而引起的位置偏移为0.5mm左右。例如,能够想到,在形成线材152a时,线材152a相对于线材151b向正交方向F偏移而在位置P处形成。即使在线材152a在所设计的位置处形成的情况下、以及在从所设计的位置偏移而在位置P处形成的情况下,线材151b和线材152a相对的部分的正交方向F上的长度也不变而保持为L2。
通过以上述方式构成,能够抑制线材151b和线材152a的电容容量因线材152a的位置偏移的有无而产生波动,能够提高双IC卡101的通信特性。
此外,在本变形例中,线材151b的宽度可以比线材152a的宽度更宽。
如图20所示,第一线圈分割体151和第二线圈分割体152可以具有在厚度方向D上观察时不重合的部分。通过以上述方式构成,能够抑制通过线材151b和线材152a而形成电容容量。
在第三实施方式中,第二线圈分割体152以将IC模块130仅卷绕1次的方式而形成。这是使用如下IC芯片的情况,即,该IC芯片的在第一线圈分割体151和第二线圈分割体152之间所形成的电容容量的波动使通信特性受到影响。因此,第二线圈分割体152在IC模块130卷绕的次数不限定于1次,根据使用的IC芯片的性能,可以是多次。
另外,在采用在天线形成之后能够调整电容性元件114的结构的情况下,能够使在第一线圈分割体151和第二线圈分割体152之间所形成的电容容量的波动抵消。因此,无论在使用任何特性的IC芯片的情况下,都能够将第二线圈分割体152在IC模块130卷绕的次数设为任意的次数,能够应用最佳的阻抗匹配设计。
此外,与在天线形成之后无法调整电容性元件114的结构相比,在天线形成之后能够调整电容性元件114的结构的成本增加。因此,为了还实现成本的降低、且抑制通信特性的波动,对于在天线形成之后无法调整电容性元件114的结构,优选将第二线圈分割体152在IC模块130卷绕的次数设为小于或等于2次。
第一线圈分割体151的配置于最内侧的线材151b、和第二线圈分割体152的线材152a在厚度方向D上观察时绕IC芯片134重合1圈。然而,只要这些线材151b与线材152a在IC芯片134的周围的至少一部分重合即可。
在第三实施方式中,连接线圈131绕凹部111卷绕了3次,第一线圈分割体151绕凹部111卷绕了5次。然而,这些线圈118、119以及第一线圈分割体151被卷绕的次数不限定于上述实施方式。只要线圈118、119以及第一线圈分割体151被卷绕大于或等于1次即可。
接触端子部所具有的接触端子135的数量可以不是多个而是1个。
在第三实施方式中,在第一线圈分割体151的线材151b和第二线圈分割体152的线材152a在厚度方向D上重合的部分,线材152a的宽度比线材151b的宽度宽0.5mm。但是,可以构成为线材152a的宽度比线材151b的宽度宽大于或等于0.5mm且小于或等于1mm。如前所述,由蚀刻而引起的天线形成位置的偏移约为0.5mm,因此只要处于该范围内,就能够使线材151b与线材152a的重合保持恒定。另外,可以通过设计而使线材151b的宽度比线材152a的宽度大。
(实施例)
在图16所示的双IC卡101的实施例中,在下面说明的条件下制造了双IC卡101。
由PET形成基板112,将厚度设为38μm。通过层压的方式将厚度30μm的铝箔设置于基板112的第一面112a,进行前述的蚀刻加工,形成了天线113以及电容性元件114。通过层压的方式将厚度20μm的铝箔设置于第二面112b,进行前述的蚀刻加工,形成了连接配线121。将第一线圈分割体151的线材151b的宽度设为0.4mm,将第二线圈分割体152的线材152a的宽度设为0.9mm。
以上对本发明的优选实施方式进行了说明,但应当理解,这些实施方式是本发明的示例,不应当将其考虑为对本发明进行限定。能够在不脱离本发明的范围的情况下进行追加、省略、替换以及其他变更。因此,不应当视为本发明被前述说明限定,本发明由权利要求书限制。
标号的说明
1、1A、1B、1C、1D、1E、101 双IC卡
2、110 卡主体
2a 第1长边部
2b 第2长边部
2c 第1短边部
2d 第2短边部
2e 表面
2f 背面
3 IC模块
4 天线
4A 耦合用线圈部
4B 主线圈部
5 第1压花区域
5a 边界
6 第2压花区域
21 IC模块收容部(凹部)
22 第1孔部
23 第2孔部
22a 第1侧面部
22b 第2侧面部(直线部分)
31 连接端子部(接触端子部)
32 模块基板
33 IC芯片
34 连接线圈
41 薄板基板
42 电容性元件
51、52、53B、59A、59B、59C、B3a 电阻增加部(第1弯曲图案)
53、53C、54、58 配线部
53A、54A、53C、54C、A1a、A1c、A1d、A2a、A2c、A2d、A3a、A3c、A3d、A4a、A4c、A4d、A5a、A5c、A5d、B1a、B1c、B2a 细线部
54B 电阻增加部(第2弯曲图案)
55 端部配线
56 往返配线(第2弯曲图案)
57 端部配线
59a、59b 螺旋配线
111 凹部
111a 开口
112 基板
112a 第一面
112b 第二面
113 天线
118 耦合用线圈
119 主线圈
130 IC模块
131 连接线圈
134 IC芯片
135 接触端子(接触端子部)
151 第一线圈分割体
151a、151b、152a 线材
152第二线圈分割体
A1、A2、A3、A4、A5、B1、B2、B3、B11、B12、B13 线圈配线
A1b、A2b、A3b、A4b、A5b、B1b、B2b、B3b、B3c、B3d 粗线部
Atc、Atd 线宽过渡部
B1d、B2c、B2d 侧配线部
B3’ 等效线圈配线
Lb 延长线
Pb、Pa、Pd、Pc 角部
O 直线
S1 开口面积的扩大量
S2 开口面积的缩小量
D 厚度方向
D10 读写器

Claims (14)

1.一种双IC卡,其具备IC模块、天线以及板状的卡主体,
该IC模块具有:接触端子部,其用于与外部仪器接触;连接线圈,其构成通过电磁耦合的非接触端子部;以及IC芯片,其具有接触式通信功能以及非接触式通信功能,
该天线具有:耦合用线圈部,其沿对电感进行规定的线圈配线路径而形成,并且用于与所述IC模块的所述连接线圈进行电磁耦合;主线圈部,其沿对电感进行规定的线圈配线路径而形成,并且为了进行与外部仪器的非接触通信而与所述耦合用线圈部连接;以及电阻增加部,其在形成所述耦合用线圈部以及所述主线圈部中的至少一者的所述线圈配线路径的一个区间内设置,使所述区间中的电阻增加,
该卡主体用于配置所述天线,
在所述电阻增加部中,在所述区间内设置有电阻配线部,该电阻配线部具有比以使对所述区间进行规定的第一点以及第二点短路的方式而虚拟设置的直接连结线的长度更长的线路长度,具有与所述直接连结线的截面积相同的截面积,并由与所述直接连结线的材质相同的材质形成,
与在所述区间设置了所述直接连结线的情况相比,在所述区间内设置的所述电阻配线部的电阻更高。
2.根据权利要求1所述的双IC卡,其中,
所述电阻增加部中的所述电阻配线部的电阻,大于或等于在所述区间内设置了所述直接连结线的情况下的电阻的2倍。
3.根据权利要求1或2所述的双IC卡,其中,
构成所述电阻增加部的配线的图案,具有与所述直接连结线多次交叉的第1弯曲图案。
4.根据权利要求1或2所述的双IC卡,其中,
构成所述电阻增加部的配线的图案,具有相对于所述直接连结线而多重并列的第2弯曲图案。
5.根据权利要求1或2所述的双IC卡,其中,
所述电阻增加部设置于所述主线圈部处。
6.根据权利要求1或2所述的双IC卡,其中,
所述卡主体形成有压花部,所述电阻增加部在不与所述压花部相重合的区域内形成。
7.根据权利要求1或2所述的双IC卡,其中,
俯视观察时的所述卡主体的外形为具有第1长边部以及第2长边部的矩形,
在所述第2长边部的附近沿所述第2长边部而形成有可压花加工区域,
在所述第1长边部的附近沿所述第1长边部而形成有压花加工禁止区域,
所述电阻增加部形成于所述压花加工禁止区域。
8.根据权利要求1或2所述的双IC卡,其中,
所述卡主体形成为矩形形状,
所述电阻增加部在所述主线圈部的最外周处,在沿着所述卡主体的长边的直线状的所述线圈配线路径上形成。
9.根据权利要求1或2所述的双IC卡,其中,
所述电阻增加部由厚度小于或等于30μm的铝层形成。
10.根据权利要求1或2所述的双IC卡,其中,
所述电阻增加部由线宽小于或等于0.4mm的铝层形成。
11.一种双IC卡,其具备IC模块、天线以及板状的卡主体,
该IC模块具有:接触端子部,其用于与接触型外部仪器接触;连接线圈,其构成通过电磁耦合的非接触端子部;以及IC芯片,其具有接触式通信功能以及非接触式通信功能,
该天线具有:耦合用线圈,其用于与所述IC模块的所述连接线圈进行电磁耦合;以及主线圈,其为了进行与非接触型外部仪器的非接触式通信而与所述耦合用线圈连接,
该卡主体形成有对所述IC模块进行收容的凹部,
所述卡主体具有基板,
所述耦合用线圈具有:
第一线圈分割体,其在所述基板的成为所述凹部的开口侧的第一面上设置;以及
第二线圈分割体,其在所述基板的第二面上设置。
12.根据权利要求11所述的双IC卡,其中,
所述第二线圈分割体以在所述基板的厚度方向上观察时将所述IC模块卷绕1次的方式而形成。
13.根据权利要求11或12所述的双IC卡,其中,
所述第一线圈分割体和所述第二线圈分割体在所述基板的厚度方向上观察时至少在一部分上相重合,
在所述第一线圈分割体和所述第二线圈分割体在所述厚度方向上相重合的部分中,所述第一线圈分割体的线材的宽度和所述第二线圈分割体的线材的宽度不同。
14.根据权利要求13所述的双IC卡,其中,
在所述第一线圈分割体和所述第二线圈分割体在所述厚度方向上相重合的部分中,所述第一线圈分割体的线材的宽度和所述第二线圈分割体的线材的宽度之差大于或等于0.5mm。
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