JP2002109492A - 非接触式データキャリア装置とブースターアンテナ部用配線部材 - Google Patents

非接触式データキャリア装置とブースターアンテナ部用配線部材

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JP2002109492A
JP2002109492A JP2000301665A JP2000301665A JP2002109492A JP 2002109492 A JP2002109492 A JP 2002109492A JP 2000301665 A JP2000301665 A JP 2000301665A JP 2000301665 A JP2000301665 A JP 2000301665A JP 2002109492 A JP2002109492 A JP 2002109492A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 高度の精密加工を必要とせず、ブースターア
ンテナコイルと二次コイルとの磁気結合効率が高い、非
接触式のデータキャリア装置を提供する。 【解決手段】 少なくともどちらかにアンテナコイルを
有する第1の配線層(110)と、第2の配線層(12
0)とを、誘電体層(130)を介して、重ね合せ、容
量結合させたブースターアンテナ部と、ブースターアン
テナ部を一次コイルとし、これと電磁結合するための二
次コイルを設けた非接触式のデータキャリア装置であっ
て、配線層のアンテナコイルは、その一周辺部におい
て、データキャリア用半導体チップ(150)あるいは
他のデータキャリアモジュールの、二次コイルの外形に
沿い、ほぼこれに重ね合わさるように略四角状に迂回す
る迂回路(111a,121a)を設けて、半導体チッ
プ(150)上のアンテナコイルと電磁結合して形成さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ブースターアンテ
ナ部と、コイルオンチップ型の、データキャリア用半導
体チップあるいはコイルオンチップ型のデータキャリア
用半導体チップモジュールとを設けた、非接触式のデー
タキャリア装置に関する。
【0002】
【従来の技術】情報の機密性の面からICカードが次第
に普及されつつ中、近年では、読み書き装置(リードラ
イター)と接触せずに情報の授受を行う非接触型のIC
カードが提案されている。中でも、外部の読み書き装置
(リードライター)との信号交換を、あるいは信号交換
と電力供給とを電磁波により行う方式のものが一般的で
ある。一方、データを搭載したICを、アンテナコイル
と接続した、シート状ないし札状の非接触式のICタグ
が、近年、種々提案され、商品や包装箱等に付け、万引
き防止、物流システム等に利用されるようになってき
た。このような、非接触型のICカード、ICタグ等の
非接触式データキャリアにおいて、外部との信号交換
を、あるいは外部との信号交換と電力供給とを電磁波に
より行う、コイル配線は、品質面、生産性の面からエッ
チングにより形成されるようになってきた。そして、場
合によっては、サイズの限られた面積で、十分な巻き数
を達成し、充分なインダクタンスを得るため、コイル配
線を2層に形成する方法も採られるようになってきた。
【0003】最近では、データキャリアであるICチッ
プ自体にアンテナを設けた、即ちコイルオンチップ型
の、半導体チップまたは半導体チップモジュールの試験
品が提供され、それを使用した非接触式ICタグや非接
触式ICカードが研究されている。このような非接触I
Cカードや非接触式ICタグ等の非接触式データキャリ
ア装置では、外部と信号交換用のブースターアンテナコ
イルを設け、且つ、これを一次コイルとして、これと電
磁結合するための二次コイルを設けたコイルオンチップ
型のデータキャリア用半導体チップあるいは他のデータ
キャリアモジュールとを備えて、非接触方式を実現する
方法が、通常となつている。この場合、ブースターアン
テナコイル(一次コイル)とコイルオンチップ型のデー
タキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリア
モジュールの二次コイルとは、直接接続されないで、相
対的な位置含わせをして使用する。従来は、例えば図4
(a)に示すように、ブースターアンテナ311側にコ
イル密集部311aを設け、その上にコイルオンチップ
型のデータキャリア用半導体チップの二次イルを、重な
るように、図4(a)の点線で示す枠部に搭載してい
た。コイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チッ
プのコイル形状とコイル密集部311aの形状とを、ほ
ぼ一致させ、電磁結合の効率を良くしている。
【0004】このような非接触方式の場合、コイル密集
部311aの中心にスルーホールを穿ってアンテナコイ
ル311の他方側に接続311sを行うような精密な導
通手法が必要となる。コイルオンチップ型のデータキャ
リア用半導体チップ上のコイル(二次コイル)は、3〜
5mm角程度の小サイズであり、それに対応する一次コ
イル(ブースターアンテナコイル)のコイル密集部31
1aも小サイズであり、その中心部にスルーホールを穿
孔するのは高度の精密加工で、位置合わせが困難なこと
から、図4(a)に示す構成を持つデータキャリア装置
では、歩留りが低下するという問題があった。図4
(b)は、コイルオンチップ型のデータキャリア用半導
体チップ(データキャリア用半導体チップモジュールと
も言う)を図示したものである。このコイルオンチップ
型のデータキャリア用半導体チップは、半導体チップ3
51に通信機能を持たせるため、半導体チップ351の
端子面側に、アンテナコイル355をめっき形成法等に
より形成したもので、アンテナコイル355の両端は、
半導体チップ351の端子352に接続される。二次コ
イルを設けたデータキャリアモジュールとは、二次コイ
ルとなる微細なコイルを有し、これをデータキャリア部
に直接接続しているモジュールの総称である。このよう
に、ブースターアンテナ(一次コイル)と、二次コイル
を設けたコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体
チップあるいはデータキャリアモジュールとを備えるこ
とにより、非接触方式で、実用レベルのデータキャリア
装置が実現できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、最近で
は、外部と信号交換用のブースターアンテナコイル(一
次コイル)と、これと電磁結合する二次コイルを設けた
コイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあ
るいはデータキャリアモジュールとを備えた、図4
(a)に示すような非接触式のデータキャリア装置が研
究されるようになってきたが、スルホール加工等、複
雑、且つ高度の精密加工が要求され、歩留りが低く、こ
の対応が求められていた。本発明は、これに対応するも
ので、外部と信号交換用のブースターアンテナコイル
(一次コイル)と、これと電磁結合する二次コイルを設
けたコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チッ
プあるいはデータキャリアモジュールとを備えた非接触
式のデータキャリア装置で、スルーホール加工のよう
な、高度の精密加工を必要とせず、これによる歩留りが
低下が発生せず、且つ、ブースターアンテナコイル(一
次コイル)と二次コイルとの、磁気結合効率が高い、非
接触式のデータキャリア装置を提供しようとするもので
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の非接触式のデー
タキャリア装置は、少なくともどちらかにアンテナコイ
ルを有する第1の配線層と、第2の配線層とを、誘電体
層を介して、重ね合せ、容量結合させたブースターアン
テナ部と、該ブースターアンテナ部を一次コイルとし、
これと電磁結合するための二次コイルを設けたコイルオ
ンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいは他
のデータキャリアモジュールとを備えた、非接触式のデ
ータキャリア装置であって、ブースターアンテナ部の第
1の配線層、第2の配線層がともに、一平面上を周回し
てアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイル
配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面
状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側および
外側に設けたもので、あるいは、第1の配線層、第2の
配線層の一方が、一平面上を周回してアンテナコイルを
形成するコイル配線部と、該コイル配線部の端部に接続
し、アンテナコイル面に沿った、面状の導体部を、それ
ぞれ、アンテナコイルの内側および外側に設けたもの
で、且つ、他方が、面状の導体部のみを有するもので、
両配線層の面状の導体部間に容量部を形成し、両配線層
を、容量結合させており、配線層のアンテナコイルは、
その一周辺部において、データキャリア用半導体チップ
あるいは他のデータキャリアモジュールの、二次コイル
の外形に沿い、ほぼこれに重ね合わさるように略四角状
に迂回する迂回路を設けて、該半導体チップ上のアンテ
ナコイルと電磁結合して形成されていることを特徴とす
るものである。そして、上記において、ブースターアン
テナ部の第1の配線層、第2の配線層がともに、一平面
上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部
と、該コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面
に沿った、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイル
の内側および外側に設けたもので、両配線層のコイル配
線部のアンテナコイルの内側および外側の面状の導体部
は、それぞれ互いに誘電体層を介して、導通させずに、
重ね合わさり、それぞれ、面状の導体部間に容量部を形
成しており、第1の配線層と、第2の配線層とが、その
両端において直列に容量結合されていることを特徴とす
るものであり、第1のアンテナコイルの迂回路部と第2
のアンテナコイルの迂回路部とは、互いに同形状、同サ
イズで、ほぼ一致して重なっていることを特徴とするも
のである。そしてまた、上記において、非接触ICタグ
あるいは非接触ICカードであることを特徴とするもの
である。
【0007】尚、ここでは、「二次コイルの外形に沿
い、ほぼこれに重ね合わさるように略四角状に迂回する
迂回路を設けて、」とは、各配線層のアンテナコイルと
二次コイルとの電磁結合が効率的になるように、重ね合
わさっていることで、各配線層のアンテナコイルの迂回
路の中心部と二次コイルの中心部とを一致させて、迂回
路と二次コイルとが、ほぼ重なっている状態を意味す
る。また、ここでは、二次コイルの外形が四角状である
ことを前提としている。
【0008】本発明のブースターアンテナ部用配線部材
は、コイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チッ
プあるいは他のデータキャリアモジュールのコイルを二
次コイルとし、これと電磁結合するための一次コイルで
あるブースターアンテナ部を形成する、非接触式データ
キャリア装置用の、ブースターアンテナ部用配線部材で
あって、少なくともどちらかにアンテナコイルを有する
第1の配線層と、第2の配線層とを、誘電体層を介し
て、重ね合せ、容量結合させたもので、ブースターアン
テナ部の第1の配線層、第2の配線層がともに、一平面
上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部
と、該コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面
に沿った、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイル
の内側および外側に設けたもので、あるいは、第1の配
線層、第2の配線層の一方が、一平面上を周回してアン
テナコイルを形成するコイル配線部と、該コイル配線部
の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の導
体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側および外側に
設けたもので、且つ、他方が、面状の導体部のみを有す
るもので、両配線層の面状の導体部間に容量部を形成
し、両配線層を、容量結合させており、コイル配線部
は、非接触式のデータキャリア装置作製の際に、コイル
オンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいは
データキャリアモジュールの、二次コイルと電磁結合す
るように、その一周辺部に、前記二次コイルの外形に沿
いほぼこれに重ね合わさる略四角状の迂回路を設けてい
ることを特徴とするものである。そして、上記におい
て、ブースターアンテナ部の第1の配線層、第2の配線
層がともに、一平面上を周回してアンテナコイルを形成
するコイル配線部と、該コイル配線部の端部に接続し、
アンテナコイル面に沿った、面状の導体部を、それぞ
れ、アンテナコイルの内側および外側に設けたもので、
両配線層のコイル配線部のアンテナコイルの内側および
外側の面状の導体部は、それぞれ互いに誘電体層を介し
て、導通させずに、重ね合わさり、それぞれ、面状の導
体部間に容量部を形成しており、第1の配線層と、第2
の配線層とが、その両端において直列に容量結合されて
いることを特徴とするものである。そしてまた、上記に
おいて、第1の配線層と第2の配線層とが、エッチング
加工により外形加工されたことを特徴とするものであ
り、第1の配線層ないし第2の配線層の、面状の導体部
の少なくとも一つに、その面積を変化させるための、切
断部をハーフエッチング部およびまたは貫通孔部を設け
て形成していることを特徴とするものである。
【0009】
【作用】本発明の非接触式のデータキャリア装置は、上
記のような構成にすることによって、外部と信号交換用
のブースターアンテナコイル(一次コイル)とコイルオ
ンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいはコ
イルオンチップ型のデータキャリア用半導体モジュール
の、半導体チップ上のコイル(二次コイル)とを備えた
非接触式のデータキャリア装置で、スルーホールを穿孔
のような、高度の精密加工を必要とせず、これによる歩
留り低下が発生せず、且つ、ブースターアンテナコイル
(一次コイル)と半導体チップ上のコイル(二次コイ
ル)との、磁気結合効率が高い、非接触式のデータキャ
リア装置の提供を可能としている。具体的には、ブース
ターアンテナ部の第1の配線層、第2の配線層がとも
に、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイ
ル配線部と、該コイル配線部の端部に接続し、アンテナ
コイル面に沿った、面状の導体部を、それぞれ、アンテ
ナコイルの内側および外側に設けたもので、あるいは、
第1の配線層、第2の配線層の一方が、一平面上を周回
してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイ
ル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、
面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側およ
び外側に設けたもので、且つ、他方が、面状の導体部の
みを有するもので、両配線層の面状の導体部間に容量部
を形成し、両配線層を、容量結合させており、配線層の
アンテナコイルは、その一周辺部において、データキャ
リア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュ
ールの、二次コイルの外形に沿い、ほぼこれに重ね合わ
さるように略四角状に迂回する迂回路を設けて、該半導
体チップ上のアンテナコイルと電磁結合して形成されて
いることにより、更に具体的には、ブースターアンテナ
部の第1の配線層、第2の配線層がともに、一平面上を
周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該
コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿っ
た、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側
および外側に設けたもので、両配線層のコイル配線部の
アンテナコイルの内側および外側の面状の導体部は、そ
れぞれ互いに誘電体層を介して、導通させずに、重ね合
わさり、それぞれ、面状の導体部間に容量部を形成して
おり、第1の配線層と、第2の配線層とが、その両端に
おいて直列に容量結合されていることにより、これを達
成している。そして、ブースターアンテナ部の第1の配
線層、第2の配線層がともに、一平面上を周回してアン
テナコイルを形成するコイル配線部と、該コイル配線部
の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の導
体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側および外側に
設けたものの場合、第1のアンテナコイルの迂回路部と
第2のアンテナコイルの迂回路部とは、互いに同形状、
同サイズで、ほぼ一致して重なっていることにより、電
磁結合効率のよいものとできる。特に、非接触式データ
キャリア装置が非接触ICタグあるいは非接触ICカー
ドである場合には有効である。ブースターアンテナ部の
第1の配線層、第2の配線層がともに、一平面上を周回
してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイ
ル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、
面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側およ
び外側に設けたものの場合、容量部形成のための面状の
導体部を、アンテナコイル部の内側と外側に設け、第1
の配線層のコイル配線部と第2の配線層のコイル配線部
とを、その両端において直列に容量結合させていること
により、スルーホールをあけ、第1の配線層のコイル配
線部と第2の配線層のコイル配線部とを導通するといっ
た工程が不要となり、結果、歩留りを高く製造でき、低
コストになる。更に、スルーホールをあけ、第1の配線
層のコイル配線部と第2の配線層のコイル配線部とを導
通する場合においても、導通させるパッドを広く設ける
ことが可能で(例えば、片方の面状の導体部容を導通用
パッドとして使用することにより)、微細部のスルーホ
ール製造といった微細加工を伴う難しい導通技術を使わ
なくてすむ。
【0010】本発明のブースターアンテナ部用配線部材
は、上記のような構成にすることによって、ブースター
アンテナ(一次コイル)と、二次コイルを設けたコイル
オンチップ型のデータキャリア半導体チップあるいはデ
ータキャリアモジュールとを有する非接触式データキャ
リア装置で、安価で、ブースターアンテナと半導体チッ
プ上のアンテナコイルとの電磁結合効率の良いものの提
供を可能としている。配線部材がエッチング加工により
外形加工されたものの場合、配線を微細に精度良く形成
することができ、品質面で優れ、量産にも向いている。
この場合、第1の配線層ないし第2の配線層の、面状の
導体部の少なくとも一つに、その面積を変化させるため
の、切断部をハーフエッチング部およびまたは貫通孔部
を設けて形成していることにより、形成する容量部の電
極面積を変化させることができ、自由度の大きいものと
できる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態例を図に基づ
いて説明する。図1(a)は本発明の非接触式データキ
ヤリア装置の実施の形態の1例の概略断面図で、図1
(b)は図1(a)のA1−A2側からみた第1のコイ
ル配線層の概略図で、図1(c)は図1(a)のA3−
A4側からみた第2のコイル配線層の概略図で、図1
(d)は四角状の迂回路部を拡大して示した図で、図2
(a)は図1(a)に示す非接触式データキヤリア装置
の概略回路全体図で、図2(b)はコイルオンチップ型
の半導体チップ(半導体チップモジュールとも言う)の
構成の1例を示した図である。また、図3(a)は本発
明のブースターアンテナ部用配線部材の実施の形態の第
1の例の概略断面図で、図3(b)は図3(a)のB1
−B2側からみた第1のコイル配線層の概略図で、図3
(c)は図3(a)のB3−B4側からみた第2のコイ
ル配線層の概略図で、図3(d)は図3(a)に示すブ
ースターアンテナ部用配線部材の概略回路図で、図5
(a)は本発明のブースターアンテナ部用配線部材の実
施の形態の第2の例の第1の配線層の概略図で、図5
(b)はその第2の配線層の概略図で、図6(a)は、
本発明のブースターアンテナ部用配線部材の実施の形態
の第3の例の第1の配線層の概略図で、図6(b)はそ
の第2の配線層の概略図である。尚、図1(b)、図1
(c)、図3(b)、図3(c)、図5、図6に示す各
配線層のコイル巻き数は便宜上、実際よりも少なくして
図示してある。図1〜図3、図5、図6中、110は第
1の配線層、111は第1のアンテナコイル(コイル配
線部とも言う)、111aは四角状の迂回路部、111
Aは(四角状の迂回路部の)中心部、116、117は
面状の導体部、118は位置合わせ用マーク、120は
第2の配線層、121は第2のアンテナコイル(コイル
配線部とも言う)、121aは四角状の迂回路部、12
1Aは(四角状の迂回路部の)中心部、126、127
は面状の導体部、126aは切り欠け部、130は絶縁
性シート(誘電体層あるいは単に絶縁層とも言う)、1
50は半導体チップ(データキャリア用半導体チップと
も言う)、161、162は保護シート、510は第1
の配線層、511は第1のアンテナコイル(コイル配線
部とも言う)、511aは四角状の迂回路部、516、
517は面状の導体部、516aは切り欠け部、518
は位置合わせ用マーク、520は第2の配線層、521
は第2のアンテナコイル(コイル配線部とも言う)、5
21aは四角状の迂回路部、526、527は面状の導
体部、528は位置合わせ用マーク、610は第1の配
線層、611はアンテナコイル(コイル配線部とも言
う)、611aは四角状の迂回路部、616、617は
面状の導体部、616aは切り欠け部、618は位置合
わせ用マーク、620は第2の配線層、626、627
は面状の導体部である。
【0012】本発明の非接触式データキヤリア装置の実
施の形態の1例を図1に基づいて説明する。本例は、ア
ンテナコイル部が同形状同サイズの、第1のアンテナコ
イル111を有する第1の配線層110と、第2のアン
テナコイル121を有する第2の配線層120とを、絶
縁性シート(誘電体層)130を介して、導通させず
に、重ね合せ、第1のアンテナコイルと第2のアンテナ
コイルとを、その両端において直列に容量結合させたブ
ースターアンテナ部と、該ブースターアンテナ部と電磁
結合するためのコイルを半導体チップ上に設けた、コイ
ルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップ150
を備えた、ICタグ用の非接触式のデータキャリア装置
である。そして、配線層110、120は、それぞれ、
一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配
線部(111、121)と、コイル配線部(111、1
21)の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面
状の導体部116、126を、それぞれ、アンテナコイ
ルの内側に、面状の導体部117、127をそれぞれ、
アンテナコイルの外側に設けたもので、両配線層11
0、120の面状の導体部116、126間、面状の導
体部117、127間に容量部を形成し、第1のアンテ
ナコイル111と第2のアンテナコイル121とを、そ
の両端において直列に容量結合させている。表裏は、保
護シート161、162により覆われている。本例にお
いては、特に、各配線層110、120それぞれのアン
テナコイル111、121は、図1(b)、図1(c)
に示すように、その一周辺部において、データキャリア
用半導体チップ150上の、アンテナコイル(図2のコ
イルL3)の外形に沿いほぼこれに重ね合わさるように
略四角状に迂回する迂回路111a,121aを設け
て、半導体チップ150上のアンテナコイルと電磁結合
して形成されている。尚、各配線層のアンテナコイル
は、半導体チップのアンテナコイルの外形に沿いほぼこ
れに重ね合わさるように略四角状に迂回する迂回路11
1a,121aを設けているが、これは、先にも述べた
ように、各配線層のアンテナコイル半導体チップのアン
テナコイルとの電磁結合が効率的になるように、重ね合
わさっていることを意味する。即ち、迂回路111a,
121aの中心部111A(121A)と半導体チップ
のアンテナコイルの中心部(図示していない)を一致さ
せて、迂回路111a,121aと半導体チップのアン
テナコイルとが、ほぼ重なっている状態を意味する。半
導体チップ150上のアンテナコイルは、高密度集積し
たものでその線幅や密度が、配線層110、120のア
ンテナコイルの線幅や密度に一致するものではないが、
このような状態にすることにより、磁気結合効率を高く
することができる。尚、ここでは、半導体チップ150
上のアンテナコイルの外形が四角状であることを前提と
している。
【0013】図1(a)に示すデータキャリア装置(I
Cタグ)の回路の概略構成は、図2(a)のようにな
る。即ち、コイルL1(第1のアンテナコイル111に
相当)、コイルL2(第2のアンテナコイル121に相
当)は、その両端において直列に容量結合されて、外部
回路との交信のLC共振回路を形成している。尚、図2
(a)中、C1、C2は、面状の導体部1116と12
6、面状の導体部1117と127で形成される容量で
ある。第1のアンテナコイル111と第2のアンテナコ
イル121とは、半導体チップ150上のアンテナコイ
ルに比べ、大きく形成され、外部読み書き装置(リード
ライター)からの信号の共振のピークを大きくとること
ができ、半導体チップ150上のアンテナコイルに比べ
遠距離通信が可能である。図2(a)は、また、コイル
L1(第1のアンテナコイル111に相当)とコイルL
2(第2のアンテナコイル121に相当)とが、それぞ
れの一部で、半導体チップ150上のアンテナコイル
(コイルL3)と電磁結合していることを示している。
このため、外部読み書き装置(リードライター)は、ブ
ースターアンテナ部(図2の、コイルL1(第1のアン
テナコイル111に相当)、コイルL2(第2のアンテ
ナコイル121に相当)を、容量C1,C2で直列接続
した回路部を介して、これに対応した所定の距離範囲
で、半導体チップ150のアンテナコイルと交信でき
る。即ち、外部読み書き装置(リードライター)から、
ブースターアンテナ部を介してデータキャリア半導体装
置をアクセスすることができる。図2(b)はデータキ
ャリア装置であるコイルオンチップ型のデータキャリア
用半導体チップの概略構成を示した図で、コイルL3も
また共振回路を構成している。コイルL3からの入力信
号は制御部183を介してメモリ184へアクセスさ
れ、メモリからの信号は制御部183を介して送信回路
182へ送られ、更に、コイルL3を経て、ブースター
アンテナ部を経て、外部回路へと送られる。このメモリ
184には、データキヤリア装置に必要な各種の情報が
記憶される。非接触式の本例のICタグ(データキヤリ
ア装置)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、2.45G
Hz(マイクロ波)の周波数帯が使用され、125kH
zでは、2cm程度、13.56MHzでは、20cm
程度の通信距離となる。実際の通信距離は、アンテナの
面積やリーダライタの出力電力によって大きく変化す
る。通常、50mm×50mmサイズのICタグ(デー
タキヤリア装置)では、50〜60cmの通信距離が得
られる。
【0014】次に、各部について説明する。絶縁性シー
ト(誘電体層)130としては、データキヤリア装置の
使用目的によって選択されるが、絶縁性であって、容量
形成のための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。絶縁性シート130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
はこの基材の両面に、5〜50μm厚のアルミや銅箔あ
るいは鉄箔を積層した材料を使用し、当該アルミや銅箔
等をエッチングして、第1のアンテナコイル配線層11
0や第2のアンテナコイル配線層120を形成する。
【0015】保護シート161,162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。I
Cタグ(データキャリ装置)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
ャリア半導体チップが望まれるので、通常は、50mm
×50mm以内の単位の大きさに製造される。
【0016】図1(b)、図1(c)は、それぞれ、ア
ンテナコイルを有する第1のアンテナコイル配線層11
0、第2のアンテナコイル配線層120の一例を示す図
である。コイルオンチップ型のデータキャリア半導体チ
ップ150の半導体チップ上のコイルと電磁結合を効率
的に行なえるように、各四角状の迂回路部111a、1
21aでは互いに一致して重なっている。本例の場合、
両配線層はアンテナコイル部が同形状、同サイズで、四
角状の迂回路部111a、121a以外でも、両配線層
はアンテナコイル部同志は一致して重なっているが、四
角状の迂回路部111a、121a以外では、必ずし
も、両配線層のアンテナコイル部同志は一致して重なる
必要は無く、一方が他方に内挿ないし外挿されていても
良い。尚、第1のアンテナコイル配線層110のアンテ
ナコイル111、第2のアンテナコイル配線層120の
アンテナコイルとは、磁束が互いに打ち消しあう方向と
ならないように、コイルの巻き方向が調整されている。
【0017】次に、本発明のブースターアンテナ部用配
線部材の実施の形態の第1の例を図3に基づいて説明す
る。第1の例は、図3(a)に示すように、第1のアン
テナコイル111を有する第1のアンテナコイル配線層
110と、第2121のアンテナコイルを有する第2の
アンテナコイル配線層120とを絶縁性シート(誘電体
層)130を介して、導通させずに、両層を重ね合せ、
第1のアンテナコイル111と第2のアンテナコイル1
21とを、その両端において直列に容量結合させたもの
で、図1(a)に示すICタグ(データキャリア装置)
用の、ブースターアンテナ部用配線部材である。コイル
オンチップ型のデータキャリア用半導体チップを二次コ
イルとし、これと電磁結合するための一次コイルである
ブースターアンテナ部を形成する、非接触式ICタグ
(データキャリア装置)用の、ブースターアンテナ部用
配線部材である。各アンテナコイル配線層110、12
0は、それぞれ、図3(b)、図3(c)に示すよう
に、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイ
ル配線部111、121と、コイル配線部111、12
1の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の
導体部116、126をアンテナコイルの内側に、面状
の導体部117、127をアンテナコイルの外側に設け
ている。コイル配線部111、121は、非接触式のデ
ータキャリア装置作製の際に、コイルオンチップ型のデ
ータキャリア用半導体チップの、二次コイルと電磁結合
するように、その一周辺部に、前記二次コイルの外形に
沿いほぼこれに重ね合わさる略四角状の迂回路111
a,121aを設けている。本例は、図1(a)に示す
ICタグ(データキャリア装置)の内の、絶縁性シート
130と配線層110、120とから成るもので、各部
については、図1(a)に示すICタグ(データキャリ
ア装置)と同じで、ここでは説明を省く。本例のブース
ターアンテナ部の回路の概略構成は図3(d)のように
なる。図1(a)に示すICタグ(データキャリア装
置)の場合と同様、両配線層110、120の面状の導
体部116、126間、面状の導体部117、127間
に、それぞれ容量部(図2のC1,C2に相当)が形成
され、第1のアンテナコイル111と第2のアンテナコ
イル121とが、その両端において直列に容量結合され
て、外部回路との交信のLC共振回路を形成している。
【0018】図3(c)に示すブースターアンテナ部用
配線部材の第2のアンテナコイル配線層の、面状の導体
部126には、その切断部に貫通孔を設けた切り欠き部
126aが形成されており、これにより、波長調整(チ
ューニング)を可能にしている。切り欠き部126a
は、この部分で端部から切断し、コンデンサ容量を調整
する際、切断を容易とし、且つ単位調整量の目安とする
ことができる。本例では、面状の導体部116、11
7、127には切り欠け部を設けていないが、勿論、こ
れらに切り欠け部を設けても良い。これにより、原材料
のロットのバラツキ、製造条件の違いにより生ずる共振
波長のずれを微調整することができる。切り欠き部とし
ては、その切断部に貫通孔部のみを設けたものの他、貫
通孔部とハーフエッチング部とを設けたもの、ハーフエ
ッチングのみを設けたものが挙げられる。
【0019】また、図3(b)においては、円形の位置
合わせ用マーク118を設けてあるが、これにより、半
導体チップを実装する際、例えば、フリップチップボン
ダ等の実装装置により実装する場合に、チップを装着機
に位置含わせしてチップを保持させた後、マーク116
を撮影して両像処理することができ、正確な位置に実装
することができる。
【0020】尚、本例のブースターアンテナ部用配線部
材においては、面状の導体部116と126とを、ある
いは、面状の導体部117と127とを、直接接続して
使用することもできる。例えば、絶縁性シート130と
面状の導体部116、126、あるいは、絶縁性シート
130と面状の導体部117、127を貫通するスルー
ホールを形成した後、蒸着処理等を施すことにより導通
がとれる。この場合、導通された箇所の容量分(コンデ
ンサ)は短絡するのでこの部分のコンデンサ機能は喪失
する。
【0021】次に、本発明のブースターアンテナ部用配
線部材の実施の形態の第2の例を図5に基づいて説明す
る。第2の例は、第1の例において、図3(b)に示す
第1の配線層110、図3(c)に示す第2の配線層1
20を、それぞれ、図5(a)、図5(b)に示す、配
線層510、520に置き換えたもので、第1のアンテ
ナコイル511を有する第1の配線層510と、第2の
アンテナコイル521を有する第2の配線層520とを
絶縁性(誘電体)シート(図示していない)を介して、
導通させずに、両層を重ね合せ、第1のアンテナコイル
511と第2のアンテナコイル521とを、第1の例と
同様、その両端において直列に容量結合させた、ICタ
グ(データキャリア装置)用のブースターアンテナ部用
配線部材である。第2の例の場合も、第1の例と同様、
コイル配線部は、非接触式のデータキャリア装置作製の
際に、コイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チ
ップあるいはデータキャリアモジュールの、二次コイル
と電磁結合するように、その一周辺部に、前記二次コイ
ルの外形に沿いほぼこれに重ね合わさる略四角状の迂回
路511a,521aを設けているが、第1の例が周回
するコイルの外側に設けているのに対し、周回するコイ
ルの内側に設けている。また、面状の導体部516に
は、2方向に切断分離するための切りかけ部516aが
設けられている。尚、本例の場合も、第1の例と同様、
両配線層はアンテナコイル部が同形状、同サイズで、四
角状の迂回路部511a、521a以外でも、両配線層
はアンテナコイル部同志は一致して重なっている。各部
については、第1の例と同様で、ここでは説明を省く。
【0022】次に、本発明のブースターアンテナ部用配
線部材の実施の形態の第3の例を図6に基づいて説明す
る。第3の例は、第1の例において、図3(b)に示す
第1の配線層110、図3(c)に示す第2の配線層1
20を、それぞれ、図6(a)、図6(b)に示す、配
線層610、620に置き換えたもので、アンテナコイ
ル611、面状の導体部616、617を有する第1の
配線層610と、コイル配線部をもたない面状の導体部
626、627からなる第2の配線層620とを絶縁性
(誘電体)シート(図示していない)を介して、導通さ
せずに、両層を重ね合せ、アンテナコイル611の両端
において容量結合させた、ICタグ(データキャリア装
置)用のブースターアンテナ部用配線部材である。第3
の例の場合も、第1の例、第2の例と同様、第1の配線
層610のコイル配線部(アンテナコイル611)は、
非接触式のデータキャリア装置作製の際に、コイルオン
チップ型のデータキャリア用半導体チップあるいはデー
タキャリアモジュールの、二次コイルと電磁結合するよ
うに、その一周辺部に、前記二次コイルの外形に沿いほ
ぼこれに重ね合わさる略四角状の迂回路611aを設け
ているが、これを、第2の例と同様、周回するコイルの
内側に設けている。第3の例の場合、アンテナコイル6
11の、迂回路611aとそれに接続する部分以外は、
迂回路611aとそれに接続する部分に比べ配線幅が広
くとられているが、これは、アンテナコイル611全体
の抵抗を所望値にしながら、迂回路611aを微細に形
成するためである。また、面状の導体部616には、2
方向に切断分離するための切りかけ部616aが設けら
れている。各部については、第1の例と同様で、ここで
は説明を省く。
【0023】尚、第2の例、第3の例のブースターアン
テナ部用配線部材の場合も、これを用いて、第1の例の
場合と同様に、ブースターアンテナ部のコイル配線部を
一次コイルとし、これと電磁結合するための二次コイル
を設けたコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体
チップあるいは他のデータキャリアモジュールの(二次
コイルとなる)コイル部を、ブースターアンテナ部のコ
イル配線部の迂回路に合せて搭載して、非接触式のデー
タキャリア装置とすることができる。
【0024】
【実施例】実施例は、図3(a)に示すブースターアン
テナ部用配線部材を用いて、図1(a)に示す、ICタ
グ(データキャリア装置)を形成したものである。図3
(a)、図1(a)を参照にして説明する。以下、各部
については、図3(a)、図1(a)に対応した図番を
用いている。先ず、ブースターアンテナ部用配線部材を
以下のようにして作製した。厚み、25μm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)に30
μm厚の銅箔をそれぞれ両面にラミネートした基材を用
い、その両面の銅箔にカゼイン系レジストを塗布し、乾
燥した後、その各面に、形成する配線層の形状のパタン
を有する所定のパタン版をそれぞれ用いて、位置合せし
て密着露光を行い、現像し、硬化し、レジストの開口か
ら露出した銅箔部を塩化第2鉄溶液でエッチングして、
絶縁性シート130となるポリエチレンテレフタレート
フィルムの両面に、アンテナコイル部が同形状、同サイ
ズで、ほぼ一致して重なった状態で、第1のアンテナコ
イル配線層110、第2のアンテナコイル配線層120
を形成した。本実施例では、アンテナコイルの巻き数は
6回巻き,パターンの全長45mmで、アンテナコイル
部の線幅は80μmであった。このようにして、図3
(a)に示すブースターアンテナ部用配線部材を作製し
た。
【0025】次いで、作製されたブースターアンテナ部
用配線部材の、第1の配線層110側において、四角状
の迂回路111a(121a)位置に合せ、オンチップ
コイル型のデータキヤリア用半導体チップ(3mm×3
mmサイズ)を搭載した。半導体チップは、その二次コ
イル側(図2(a)のL3)をブースターアンテナ部用
配線部材側にして、第1のアンテナコイル配線層110
との間に、接着剤を挟み押し付けながら熱を加え、接着
剤を硬化させる方法で装着した。次いで、厚み、20μ
m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)を上下の保護シート161,162として積層
し、非接触式のICタグ(データキャリア装置)を作製
した。このようにして、図1(a)に示すICタグ(デ
ータキャリア装置)が作製された。尚、作製された非接
触式のICタグ(データキャリア装置)は、周波数1
3.56MHzで、リーダライタが、微弱出力の場合で
も、約3cmの通信距離を得ることができた。
【0026】
【発明の効果】本発明の非接触式データキヤリア装置
は、外部読み書き装置(リードライター)と信号交換用
のブースターアンテナコイル(一次コイル)と、二次コ
イルを設けたコイルオンチップ型のデータキャリア用半
導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールとを
備えた非接触式のデータキャリア装置で、スルーホール
加工のような、高度の精密加工を必要とせず、これによ
る歩留りが低下が発生せず、且つ、ブースターアンテナ
コイルと二次コイルとの、磁気結合効率が高い、非接触
式のデータキャリア装置の提供を可能とした。これによ
り、低コストの非接触式のデータキャリア装置の提供を
可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)は本発明の非接触式データキヤリア
装置の実施の形態の1例の概略断面図で、図1(b)は
図1(a)のA1−A2側からみた第1のコイル配線層
の概略図で、図1(c)は図1(a)のA3−A4側か
らみた第2のコイル配線層の概略図で、図1(d)は四
角状の迂回路部を示した図である。
【図2】図2(a)は図1(a)に示す非接触式データ
キヤリア装置の概略回路全体図で、図2(b)はコイル
オンチップ型の半導体チップ(半導体チップモジュール
とも言う)の構成の1例を示した図である。
【図3】図3(a)は本発明のブースターアンテナ部用
配線部材の実施の形態の第1の例の概略断面図で、図3
(b)は図3(a)のB1−B2側からみた第1のコイ
ル配線層の概略図で、図3(c)は図3(a)のB3−
B4側からみた第2のコイル配線層の概略図で、図3
(d)は図3(a)に示すブースターアンテナ部用配線
部材の概略回路図である。
【図4】従来のブースターアンテナ部とコイルオンチッ
プ型のデータキャリア半導体チップとを有するデータキ
ャリア装置と、イルオンチップ型のデータキャリア半導
体チップとを説明するための図
【図5】図5(a)は、本発明のブースターアンテナ部
用配線部材の実施の形態の第2の例の第1の配線層の概
略図で、図5(b)はその第2の配線層の概略図であ
る。
【図6】図6(a)は、本発明のブースターアンテナ部
用配線部材の実施の形態の第3の例の第1の配線層の概
略図で、図6(b)はその第2の配線層の概略図であ
る。
【符号の説明】
110 第1のアンテナコイル配線層 111 第1のアンテナコイル(コイル配
線部とも言う) 111a 四角状の迂回路部 111A (四角状の迂回路部の)中心部 116、117 面状の導体部 118 位置合わせ用マーク 120 第2のアンテナコイル配線層 121 第2のアンテナコイル(コイル配
線部とも言う) 121a 四角状の迂回路部 121A (四角状の迂回路部の)中心部 126、127 面状の導体部 126a 切り欠け部 130 絶縁性シート(誘電体層あるいは
単に絶縁層とも言う) 150 半導体チップ(データキャリア用
半導体チップとも言う) 161、162 保護シート 510 第1の配線層 511 第1のアンテナコイル(コイル配
線部とも言う) 511a 四角状の迂回路部 516、517 面状の導体部 516a 切り欠け部 518 位置合わせ用マーク 520 第2の配線層 521 第2のアンテナコイル(コイル配
線部とも言う) 521a 四角状の迂回路部 526、527 面状の導体部 528 位置合わせ用マーク 610 第1の配線層 611 アンテナコイル(コイル配線部と
も言う) 611a 四角状の迂回路部 616、617 面状の導体部 616a 切り欠け部 618 位置合わせ用マーク 620 第2の配線層 626、627 面状の導体部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01Q 23/00 G06K 19/00 H H04B 5/00 K

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくともどちらかにアンテナコイルを
    有する第1の配線層と、第2の配線層とを、誘電体層を
    介して、重ね合せ、容量結合させたブースターアンテナ
    部と、該ブースターアンテナ部を一次コイルとし、これ
    と電磁結合するための二次コイルを設けたコイルオンチ
    ップ型のデータキャリア用半導体チップあるいは他のデ
    ータキャリアモジュールとを備えた、非接触式のデータ
    キャリア装置であって、ブースターアンテナ部の第1の
    配線層、第2の配線層がともに、一平面上を周回してア
    ンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイル配線
    部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の
    導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側および外側
    に設けたもので、あるいは、第1の配線層、第2の配線
    層の一方が、一平面上を周回してアンテナコイルを形成
    するコイル配線部と、該コイル配線部の端部に接続し、
    アンテナコイル面に沿った、面状の導体部を、それぞ
    れ、アンテナコイルの内側および外側に設けたもので、
    且つ、他方が、面状の導体部のみを有するもので、両配
    線層の面状の導体部間に容量部を形成し、両配線層を、
    容量結合させており、配線層のアンテナコイルは、その
    一周辺部において、データキャリア用半導体チップある
    いは他のデータキャリアモジュールの、二次コイルの外
    形に沿い、ほぼこれに重ね合わさるように略四角状に迂
    回する迂回路を設けて、該半導体チップ上のアンテナコ
    イルと電磁結合して形成されていることを特徴とする非
    接触式データキャリア装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、ブースターアンテナ
    部の第1の配線層、第2の配線層がともに、一平面上を
    周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該
    コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿っ
    た、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側
    および外側に設けたもので、両配線層のコイル配線部の
    アンテナコイルの内側および外側の面状の導体部は、そ
    れぞれ互いに誘電体層を介して、導通させずに、重ね合
    わさり、それぞれ、面状の導体部間に容量部を形成して
    おり、第1の配線層と、第2の配線層とが、その両端に
    おいて直列に容量結合されていることを特徴とする非接
    触式データキャリア装置。
  3. 【請求項3】 請求項2おいて、第1のアンテナコイル
    の迂回路部と第2のアンテナコイルの迂回路部とは、互
    いに同形状、同サイズで、ほぼ一致して重なっているこ
    とを特徴とする非接触式データキャリア装置。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3おいて、非接触ICタ
    グあるいは非接触ICカードであることを特徴とする非
    接触式データキャリア装置。
  5. 【請求項5】 コイルオンチップ型のデータキャリア用
    半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールの
    コイルを二次コイルとし、これと電磁結合するための一
    次コイルであるブースターアンテナ部を形成する、非接
    触式データキャリア装置用の、ブースターアンテナ部用
    配線部材であって、少なくともどちらかにアンテナコイ
    ルを有する第1の配線層と、第2の配線層とを、誘電体
    層を介して、重ね合せ、容量結合させたもので、ブース
    ターアンテナ部の第1の配線層、第2の配線層がとも
    に、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイ
    ル配線部と、該コイル配線部の端部に接続し、アンテナ
    コイル面に沿った、面状の導体部を、それぞれ、アンテ
    ナコイルの内側および外側に設けたもので、あるいは、
    第1の配線層、第2の配線層の一方が、一平面上を周回
    してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイ
    ル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、
    面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側およ
    び外側に設けたもので、且つ、他方が、面状の導体部の
    みを有するもので、両配線層の面状の導体部間に容量部
    を形成し、両配線層を、容量結合させており、コイル配
    線部は、非接触式のデータキャリア装置作製の際に、コ
    イルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップある
    いはデータキャリアモジュールの、二次コイルと電磁結
    合するように、その一周辺部に、前記二次コイルの外形
    に沿いほぼこれに重ね合わさる略四角状の迂回路を設け
    ていることを特徴とするブースターアンテナ部用配線部
    材。
  6. 【請求項6】 請求項5において、ブースターアンテナ
    部の第1の配線層、第2の配線層がともに、一平面上を
    周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該
    コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿っ
    た、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側
    および外側に設けたもので、両配線層のコイル配線部の
    アンテナコイルの内側および外側の面状の導体部は、そ
    れぞれ互いに誘電体層を介して、導通させずに、重ね合
    わさり、それぞれ、面状の導体部間に容量部を形成して
    おり、第1の配線層と、第2の配線層とが、その両端に
    おいて直列に容量結合されていることを特徴とするブー
    スターアンテナ部用配線部材。
  7. 【請求項7】 請求項5ないし6おいて、第1の配線層
    と第2の配線層とが、エッチング加工により外形加工さ
    れたことを特徴とするブースターアンテナ部用配線部
    材。
  8. 【請求項8】 請求項7おいて、第1の配線層ないし第
    2の配線層の、面状の導体部の少なくとも一つに、その
    面積を変化させるための、切断部をハーフエッチング部
    およびまたは貫通孔部を設けて形成していることを特徴
    とするブースターアンテナ部用配線部材。
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