JP2002157559A

JP2002157559A - 非接触通信式情報担体

Info

Publication number: JP2002157559A
Application number: JP2000351272A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kikuchi; 裕二菊地; Tomonori Kanai; 友範金井
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2000-11-17
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2002-05-31

Abstract

(57)【要約】【課題】安価かつ薄形にして良好な通信特性を有する
非接触通信式情報担体を提供する。【解決手段】非接触通信式情報担体を、アンテナコイ
ル１が一体形成されたＩＣ素子２と、ブースタコイル３
が形成された絶縁部材４と、これらＩＣ素子２及び絶縁
部材４を一体に担持する基体５とから構成する。ブース
タコイル３は、絶縁部材４の表面側に形成された導体３
ａと絶縁部材４の裏面側に形成された導体３ｂとから構
成される。これらの各導体３ａ，３ｂは、絶縁部材４を
介して対向に配置され、かつその巻線方向は、互いに逆
向きに形成される。良好な通信特性を有する非接触通信
式情報担体を容易に製造するため、絶縁部材４を介して
対向に配置される各導体３ａ，３ｂの導体幅を互いに異
ならせることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナコイルが
一体形成されたＩＣ素子とブースタコイルとを有する非
接触通信式情報担体に係り、特に、ブースタコイルに共
振用の静電容量を付与する手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、所定形状の基体内にＩＣ素子
と当該ＩＣ素子の端子部に電気的に接続されたアンテナ
コイルとを備え、リーダライタからの電力の受給及びリ
ーダライタとの間の信号の送受信を電磁波を用いて非接
触で行う非接触式の情報担体が知られている。この種の
情報担体としては、その外形により、カード形、コイン
形又はボタン形などがある。

【０００３】従来、この種の情報担体としては、アンテ
ナコイルを絶縁部材にパターン形成したもの、或いは、
巻線からなるアンテナコイルを絶縁部材に担持したもの
が用いられているが、近年に至って、アンテナコイルと
ＩＣ素子との接続点の保護処理や防湿対策が不要で安価
に作成できること、及び絶縁部材に曲げやねじれ等のス
トレスが作用した場合にもコイルに断線を生じることが
なく耐久性に優れることなどから、ＩＣ素子自体にアン
テナコイルが一体形成されたＩＣ素子を絶縁部材上に搭
載したものが提案されている。

【０００４】アンテナコイルをＩＣ素子に一体形成した
場合、アンテナコイルを基体にパターン形成したり、巻
線からなるアンテナコイルを絶縁部材に担持する場合に
比べて、コイルの巻径や導体幅が小さくなり、巻数につ
いても自ずと限界があるため、リーダライタとの間の通
信距離を大きくすることが困難で、必要な通信距離を確
保することできない場合がある。そこで、従来より、特
開平８−５３２９０４号公報等に記載されているよう
に、ＩＣ素子に一体形成されたアンテナコイルとリーダ
ライタに備えられたアンテナコイルとの間に、各アンテ
ナコイル間の電磁誘導結合を強化するための導体ループ
を配置し、アンテナコイル間の電磁誘導結合を強化する
技術が提案されている。

【０００５】なお、本明細書においては、このアンテナ
コイル間の電磁誘導結合を強化するための導体ループ
を、「ブースタコイル」という。

【０００６】ブースタコイルを備えた非接触式情報担体
においては、アンテナコイル間に共振状態を生成するた
めの静電容量を備える必要がある。従来より、非接触式
情報担体に静電容量を備える手段としては、基体にチッ
プコンデンサを搭載する方法や、例えば特開平１０−６
９５３３号公報等に記載されているように、誘電体膜の
表裏両面に導電体膜が対向に形成されたものを基体に搭
載する方法などが提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、基体にチッ
プコンデンサを搭載する方法は、非接触式情報担体が厚
型化すると共に、部品点数の増加と製造工程の複雑化を
避けられないので、非接触式情報担体が高コスト化する
という不都合がある。

【０００８】一方、誘電体膜の表裏両面に導電体膜が対
向に形成されたものを基体に搭載する方法は、ブースタ
コイルの近傍に平面導電体が存在することになるので、
導体に渦電流が発生し、ノイズが増加するおそれがあ
る。また、ブースタコイルの内部に平面導電体を配置さ
せた場合には、磁場から見たコイルの内部面積が低下す
るために、ブースタコイルが受けるエネルギの損失が大
きくなる。さらに、この方法は、導電膜が形成された誘
電体膜の設定に大面積を要するため、基体の小型化を図
りつつブースタコイルのターン数の確保することが難し
くなる。即ち、ブースタコイルのターン数を確保しよう
とすると基体が大型化し、基体のサイズを所用のサイズ
に維持しようとすると、ブースタコイルのターン数を確
保することが困難になって、通信特性の向上が図れなく
なる。

【０００９】本発明は、かかる従来技術の不備を解決す
るためになされたものであって、その課題は、安価かつ
薄形にして良好な通信特性を有する非接触通信式情報担
体を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するため、第１に、アンテナコイルが一体形成され
たＩＣ素子と、前記ＩＣ素子に一体形成されたアンテナ
コイルとリーダライタに備えられたアンテナコイルとの
電磁結合を強化するブースタコイルと、これらＩＣ素子
及びブースタコイルを担持する絶縁部材とを備えた非接
触通信式情報担体において、前記ブースタコイルを構成
する導体を前記絶縁部材の表面側及び裏面側の双方に形
成し、前記絶縁部材の表面側に形成された導体と前記絶
縁部材の裏面側に形成された導体の全部又は一部を前記
絶縁部材を介して対向に配置すると共に、前記絶縁部材
の表面側に形成された導体の巻線方向と前記絶縁部材の
裏面側に形成された導体の巻線方向とを互いに逆向きに
し、かつこれら絶縁部材の表面側に形成された導体と絶
縁部材の裏面側に形成された導体とを電気的に接続する
という構成にした。

【００１１】このように、ブースタコイルを構成する導
体を絶縁部材を介して対向に配置すると、静電容量が形
成されるので、静電容量を所定の値に調整することによ
って、ブースタコイルとアンテナコイルを含む系を共振
状態にすることができ、アンテナコイル間の通信特性を
改善することができる。また、ブースタコイルを構成す
る導体を対向に配置することによって所定の静電容量を
形成するので、導体に発生する渦電流を軽減できると共
に、部品点数の増加、製造工程の複雑化、基体面積の増
加及び基体厚さの増加を防止することができ、安価かつ
薄形にして良好な通信特性を有する非接触通信式情報担
体を得ることができる。

【００１２】また、本発明は、前記の課題を解決するた
め、第２に、前記第１の課題解決手段において、絶縁部
材を介して対向に配置される各導体の導体幅を互いに異
ならせるという構成にした。

【００１３】このように、絶縁部材を介して対向に配置
される各導体の導体幅を互いに異ならせると、製造上、
絶縁部材の表面側に形成されたブースタコイルと絶縁部
材の裏面側に形成されたブースタコイルとの形成位置が
各ブースタコイルの導体幅の差の範囲でずれたとして
も、静電容量の値が変化しないので、通信特性のばらつ
きが小さい非接触通信式情報担体を提供できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る非接触通信式
情報担体の実施形態例を、図１乃至図６に基づいて説明
する。図１は実施形態例に係る非接触通信式情報担体の
断面図、図２は実施形態例に係る非接触通信式情報担体
に搭載されるＩＣ素子の斜視図、図３は図２のＩＣ素子
の平面図、図４は実施形態例に係る非接触通信式情報担
体に適用される絶縁部材の表面図、図５は図４の絶縁部
材の裏面図、図６は実施形態例に係る非接触通信式情報
担体に備えられたブースタコイルの等価回路図である。

【００１５】図１に示すように、本例の非接触通信式情
報担体は、アンテナコイル１が一体形成されたＩＣ素子
２と、ブースタコイル３が形成された絶縁部材４と、こ
れらＩＣ素子２及び絶縁部材４を一体にケーシングする
基体５とからなる。

【００１６】ＩＣ素子２は、図２及び図３に示すよう
に、入出力端子２ａの形成面に、ポリイミド樹脂膜等か
らなる絶縁層２ｂを介して矩形スパイラル状のアンテナ
コイル１を一体に形成してなる。アンテナコイル１は、
フォトレジスト法、即ち、ＩＣ素子２（より実際的に
は、個々のＩＣ素子に分割される以前の完成ウエハ）の
絶縁層２ｂの形成面に、入出力端子２ａの形成部を除
いてフォトレジスト層を均一の厚さに形成し、このフォ
トレジスト層に所要のコイルパターンを露光・現像した
後、フォトレジスト層をマスクとしてＩＣ素子２の絶縁
層２ｂ上に導電性金属材料をスパッタリング又は真空蒸
着し、しかる後に、フォトレジスト層を除去して入出力
端子２ａの形成面に導電性金属材料からなるコイルパタ
ーンを形成するといった方法で形成することができる。
なお、コイルパターンの電気抵抗を減少するため、導電
性金属膜の表面に銅のめっき層を形成することもでき
る。

【００１７】また、図２及び図３の例では、アンテナコ
イル１が複数のターン数を有する矩形スパイラル状に形
成されているが、当該アンテナコイル１のターン数や平
面形状はこれに限定されるものではない。即ち、ターン
数に関しては、１ターン以上の任意のターン数とするこ
とができ、平面形状に関しては、角部に斜線状又は円弧
状の面取りが施された矩形や円形など、任意の形状に形
成できる。

【００１８】ブースタコイル３は、図４に示す絶縁部材
４の表面側に形成された表面パターン３ａと、図５に示
す絶縁部材４の裏面側に形成された裏面パターン３ｂと
からなる。これら表面パターン３ａを構成する導体と裏
面パターン３ｂを構成する導体とは、図４及び図５から
明らかなように、絶縁部材４の表面側から見て巻線方向
が互いに逆向きになっており、図４に示す６カ所の黒塗
りの部分Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆにおいて互いに対向に
配置され、図６に示す６個の静電容量Ｃ_Ａ，Ｃ _Ｂ，
Ｃ_Ｃ，Ｃ_Ｄ，Ｃ_Ｅ，Ｃ_Ｆを構成している。また、これら
表面パターン３ａを構成する導体と裏面パターン３ｂを
構成する導体とは、図４及び図５から明らかなように、
絶縁部材４を介して電気的に絶縁され、表面パターン３
ａを構成する導体の外周端Ｘが裏面パターン３ｂを構成
する導体の外周端の近傍Ｘ′と対向に配置され、裏面パ
ターン３ｂを構成する導体の外周端Ｙが表面パターン３
ａを構成する導体の外周端の近傍Ｙ′と対向に配置され
ている。これにより、図６に示すように、表裏面の導体
３ａ，３ｂが重なった部分に６個の静電容量Ｃ_Ａ，
Ｃ_Ｂ，Ｃ_Ｃ，Ｃ_Ｄ，Ｃ_Ｅ，Ｃ_Ｆが接続されたブースタコ
イル３が得られる。

【００１９】前記６個の静電容量Ｃ_Ａ，Ｃ_Ｂ，Ｃ_Ｃ，Ｃ
_Ｄ，Ｃ_Ｅ，Ｃ_Ｆの総和は、ＩＣ素子２に一体形成された
アンテナコイル１及びブースタコイル３を含む系におい
て、アンテナコイル１の両端に最大電圧が得られるよう
に調整される。

【００２０】このブースタコイル３は、絶縁部材４の片
面に形成された均一厚さの導電性金属層にエッチングを
施して所要のコイルパターンを形成するエッチング法
や、絶縁部材４の片面に導電性インクを用いて所要の導
電パターンを印刷形成する印刷法、それに電鋳法などを
もって形成することができる。

【００２１】なお、前記表面パターン３ａを構成する導
体と裏面パターン３ｂを構成する導体の導体幅とは、同
一幅に形成することもできるし、異なる幅に形成するこ
ともできる。これら各導体の導体幅を異ならせると、製
造上、表面パターン３ａを構成する導体と裏面パターン
３ｂを構成する導体の形成位置が導体幅の差の範囲でず
れたとしても静電容量の値が変化しないので、非接触通
信式情報担体の通信特性のばらつきを小さくすることが
できる。

【００２２】絶縁部材４は、所要の誘電率と剛性とをも
った絶縁材料をもって形成される。絶縁部材４を構成す
るに好適な絶縁材料としては、一例として、ガラスエポ
キシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチ
レンテレフタレート樹脂（以下、ＰＥＴと略称する。）
又は塩化ビニル樹脂などを挙げることができる。

【００２３】ＩＣ素子２は、図１に示すように、アンテ
ナコイル１とブースタコイル３とが重ね合わされ、か
つ、これら各コイル間の電磁誘導結合が最も強くなる位
置に設定される。

【００２４】基体５は、カバーシート６と接着剤層７と
をもって構成される。このうち、カバーシート６は、紙
やプラスチックシートなど、任意のシート状材料をもっ
て形成することができるが、廃棄しても分解し、焼却し
てもダイオキシン等の有害物質を発生しないことから、
紙をもって形成することが最も好ましい。カバーシート
材料としてプラスチックシートを用いる場合には、焼却
してもダイオキシン等の有害物質を発生しないことか
ら、ＰＥＴのような塩素を含まないプラスチックシート
を用いることが特に好ましい。一方、接着剤層７を構成
する接着剤としては、硬化後に所要の硬度を有する任意
の接着剤を用いることができるが、アンテナコイル１、
ブースタコイル３及びＩＣ素子４の保護効果を高めるた
め、例えばエポキシ樹脂のように吸湿性の低い樹脂材料
を用いることが特に好ましい。

【００２５】本例の非接触通信式情報担体は、ブースタ
コイル３を構成する導体３ａ，３ｂを絶縁部材４を介し
て対向に配置すると共に、絶縁部材４の表裏に形成され
る各導体３ａ，３ｂの巻線方向を逆向きにしたので、ブ
ースタコイル３及び当該ブースタコイル３と電磁誘導結
合されるアンテナコイルを含む系を共振状態にするため
の特別な静電容量を別途付加する必要がなく、部品点数
の増加、製造工程の複雑化、基体面積の増加及び基体厚
さの増加を防止することができ、安価かつ薄形の非接触
通信式情報担体を得ることができる。また、ブースタコ
イル３を構成する導体３ａ，３ｂを対向に配置すること
によって所定の静電容量を形成するので、導体に発生す
る渦電流を軽減することができ、良好な通信特性を有す
る非接触通信式情報担体を得ることができる。

【００２６】

【発明の効果】請求項１に記載の発明は、ブースタコイ
ルを構成する導体を絶縁部材を介して対向に配置すると
共に、絶縁部材の表裏に形成される各導体の巻線方向を
逆向きにしたので、ブースタコイル及び当該ブースタコ
イルと電磁誘導結合されるアンテナコイルを含む系を共
振状態にするための特別な静電容量を省略することがで
き、部品点数の増加、製造工程の複雑化、基体面積の増
加及び基体厚さの増加を防止することができて、非接触
通信式情報担体の低コスト化及び薄形化を図ることがで
きる。また、ブースタコイルを構成する導体を対向に配
置することによって所定の静電容量を形成するので、導
体に発生する渦電流を軽減することができ、非接触通信
式情報担体の通信特性を改善することができる。

【００２７】請求項２に記載の発明は、絶縁部材を介し
て対向に配置される各導体の導体幅を互いに異ならせた
ので、製造上、絶縁部材の表面側に形成されたブースタ
コイルと絶縁部材の裏面側に形成されたブースタコイル
との形成位置が各ブースタコイルの導体幅の差の範囲で
ずれたとしても、静電容量の値が変化せず、非接触通信
式情報担体の通信特性のばらつきを小さくすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例に係る非接触通信式情報担体の断面
図である。

【図２】実施形態例に係るＩＣ素子の斜視図である。

【図３】実施形態例に係るＩＣ素子の平面図である。

【図４】実施形態例に係る絶縁部材の表面図である。

【図５】実施形態例に係る絶縁部材の裏面図である。

【図６】実施形態例に係る非接触通信式情報担体に備え
られたブースタコイルの等価回路図である。

【符号の説明】

１アンテナコイル２ＩＣ素子３ブースタコイル３ａ表面パターン３ｂ裏面パターン４絶縁部材５基体６カバーシート７接着剤層

───────────────────────────────────────────────────── 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 1/36 Ｈ０１Ｑ 7/00 1/40 Ｈ０４Ｂ 5/02 7/00 Ｇ０６Ｋ 19/00 ＨＨ０４Ｂ 5/02 ＫＦターム(参考） 2C005 MA15 MA18 MA19 NA09 PA04 PA15 PA19 5B035 AA04 BB09 CA23 5J046 AA02 AA03 AB11 PA07 QA02 5J047 AA02 AA03 AB11 FD01 5K012 AA01 AB05 AC06 AD01 BA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アンテナコイルが一体形成されたＩＣ素
子と、前記ＩＣ素子に一体形成されたアンテナコイルと
リーダライタに備えられたアンテナコイルとの電磁結合
を強化するブースタコイルと、これらＩＣ素子及びブー
スタコイルを担持する絶縁部材とを備えた非接触通信式
情報担体において、前記ブースタコイルを構成する導体
を前記絶縁部材の表面側及び裏面側の双方に形成し、前
記絶縁部材の表面側に形成された導体と前記絶縁部材の
裏面側に形成された導体の全部又は一部を前記絶縁部材
を介して対向に配置すると共に、前記絶縁部材の表面側
に形成された導体の巻線方向と前記絶縁部材の裏面側に
形成された導体の巻線方向とを互いに逆向きにし、かつ
これら絶縁部材の表面側に形成された導体と絶縁部材の
裏面側に形成された導体とを電気的に接続しないことを
特徴とする非接触通信式情報担体。
【請求項２】請求項１に記載の非接触通信式情報担体
において、前記絶縁部材を介して対向に配置される各導
体の導体幅を互いに異ならせたことを特徴とする非接触
通信式情報担体。