JP2002175508A

JP2002175508A - 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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Publication number: JP2002175508A
Application number: JP2000372593A
Authority: JP
Inventors: Takuya Higuchi; 樋口　　拓也
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2002-06-21
Anticipated expiration: 2020-12-07
Also published as: JP4641096B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】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の配線層と、第２の配線層とを、誘電体層
を介して、重ね合せ、両配線層を容量結合させ、且つ、
両配線層間をかしめて直接接続している、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、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。

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（リーダラ
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
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、両配線層を容量結合させ、且
つ、両配線層間をかしめて直接接続している、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、他方が、面状の導体部のみを有するもので、且つ、
アンテナコイルの内側および外側に設けた面状導体部
は、それぞれ、他配線層の面状の導体部と相対して、そ
の一方は、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、他方は、両配線層の面
状の導体部同志をかしめて導通させており、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、
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、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、両配線層を容量結合させ、且つ、両配線
層間をかしめて直接接続しているもので、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、他方が、面状の導体部のみを有するもので、且
つ、アンテナコイルの内側および外側に設けた面状導体
部は、それぞれ、他配線層の面状の導体部と相対して、
その一方は、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、他方は、両配線層の面
状の導体部同志をかしめて導通させており、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、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る。そ
してまた、上記４ないし５において、第１の配線層ない
し第２の配線層の、容量結合する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、他方が、面状の導体部のみを有するもの
で、且つ、アンテナコイルの内側および外側に設けた面
状導体部は、それぞれ、他配線層の面状の導体部と相対
して、その一方は、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、他方は、両配線
層の面状の導体部同志をかしめて導通させており、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、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、また、面状の
導体部間でかしめによる、第１の配線層のコイル配線部
と第２の配線層との直接接続を行っていることにより、
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例の層構成を示した概略断
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の例の層構成を示した概略断面図で、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）、１１１
ａは四角状の迂回路部、１１１Ａ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）、１２
１ａは四角状の迂回路部、１２１Ａは（四角状の迂回路
部の）中心部、１２６、１２７は面状の導体部、１２６
ａ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）、１５０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、１６
２は保護シート、１８０はかしめ接続部、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、重ね合せ、面
状の導体部で両配線層を容量結合させ、且つ、面状の導
体部とをかしめにより接触させ、両配線層を電気的に直
接接続している、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
半導体チップとを備えた、非接触式のデータキャリア装
置（ＩＣタグ）である。そして、ブースターアンテナ部
の第１の配線層１１０、第２の配線層１２０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り、配線層１１
０、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、１２１）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１１０、１２０の面状の導体部１
１６、１２６間に容量部（図１（ａ）のＡ５部）を形成
し、両配線層をコイル配線部の一端において容量接続し
ており、且つ、面状の導体部１１７と１２７とをかしめ
により接触させて、かしめ接続部１８０を形成し、両配
線層をコイル配線部の他端において電気的に直接接続し
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）のアンテナコイル（１１１、１２１）は、それ
ぞれ図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の端
子面上に形成されたコイル（以下、二次コイルとも言
い、図２のコイルＬ３に相当する）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、半導体チップ１５０上の二次
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１１１、
１２１と半導体チップの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を意味する。
即ち、迂回路１１１ａ，１２１ａの中心部１１１Ａ（１
２１Ａ）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，１２１
ａ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上の二次コイ
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。

【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、その一端において容量結合されて、直列に外部
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は、面状の導体部１１６と１２６とで形
成される容量である。面状の導体部１１７と１２７とは
かしめによりをかしめ接続部１８０を形成している。第
１のアンテナコイル１１１と第２のアンテナコイル１２
１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（リーダライタ
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Ｌ２
（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上の二次コイル（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の二
次コイルと交信できる。即ち、外部読み書き装置から、
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。非接触式の本例のデータキヤリア装置（Ｉ
Ｃタグ）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ー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２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）１
３０を介して、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１２１とを、その一端に
おいて直列に容量結合させ、且つ、その他端において面
状の導体部とをかしめにより接触させ、両配線層を電気
的に直接接続したもので、図１（ａ）に示すＩＣタグ用
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、１２０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、１２１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１
１１、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１１１ａ，１２１ａを設けてい
る。本例は、図１（ａ）に示すＩＣタグの内の、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タグの場合と同様、両配線層１１０、
１２０の面状の導体部１１６、１２６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、その一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。面状の導体部
１１７、１２７間は、かしめによりかしめ接続部１８０
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１１７と１２７とを、かし
め以外の方法で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１１７、１２
７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。

【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、
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、その一端
において直列に容量結合させ、且つ、その他端において
かしめ接続した、ＩＣタグ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、両層を
重ね合せ、アンテナコイル６１１の一端において容量結
合させ、且つ、その他端においてかしめ接続した、ＩＣ
タグ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３０μｍ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１
３０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１１
０、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８０
μｍであった。

【００２５】次いで、所定の治具を用いて、面状の導体
部１１７側からかしめを行ない、かしめ接続部１８０を
形成した。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。

【００２６】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、コイルオン
チップ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タグが作
製された。尚、作製された非接触式のＩＣタグは、周波
数１３．５６ＭＨｚ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。

【００２７】

【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、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１８０かしめ接続部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 7/00 Ｈ０１Ｑ 23/00 21/06 Ｇ０６Ｋ 19/00 Ｈ 23/00 ＫＦターム(参考） 2C005 MA18 NA08 NA09 5B035 AA04 BA05 BB09 BC00 CA01 CA23 5J021 AA09 AB04 CA06 GA02 HA05 HA10 5J046 AA03 AB11 PA07 5J047 AA03 AB11 FD01

Claims

【特許請求の範囲】

【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、両配線層を容量結合させ、且つ、
両配線層間をかしめて直接接続している、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、他方が、面状の導体部のみを有するもので、且つ、
アンテナコイルの内側および外側に設けた面状導体部
は、それぞれ、他配線層の面状の導体部と相対して、そ
の一方は、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、他方は、両配線層の面
状の導体部同志をかしめて導通させており、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。
【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、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。
【請求項３】請求項１ないし２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。
【請求項４】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、両配線層を容量結合させ、且
つ、両配線層間をかしめて直接接続しているもので、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、他方が、面状の導体部のみを有する
もので、且つ、アンテナコイルの内側および外側に設け
た面状導体部は、それぞれ、他配線層の面状の導体部と
相対して、その一方は、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、他方は、両
配線層の面状の導体部同志をかしめて導通させており、
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。
【請求項５】請求項４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
とを特徴とするブースターアンテナ部用配線部材。
【請求項６】請求項４ないし５おいて、第１の配線層
ないし第２の配線層の、容量結合する面状の導体部の少
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。