JP2002288611A - 非接触icカードとその製造方法 - Google Patents

非接触icカードとその製造方法

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JP2002288611A
JP2002288611A JP2001089028A JP2001089028A JP2002288611A JP 2002288611 A JP2002288611 A JP 2002288611A JP 2001089028 A JP2001089028 A JP 2001089028A JP 2001089028 A JP2001089028 A JP 2001089028A JP 2002288611 A JP2002288611 A JP 2002288611A
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capacitor
card
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Shiko Honda
志行 本多
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/0723Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips the record carrier comprising an arrangement for non-contact communication, e.g. wireless communication circuits on transponder cards, non-contact smart cards or RFIDs
    • G06K19/0726Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips the record carrier comprising an arrangement for non-contact communication, e.g. wireless communication circuits on transponder cards, non-contact smart cards or RFIDs the arrangement including a circuit for tuning the resonance frequency of an antenna on the record carrier

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁皮膜された銅などの導線でアンテナを形
成する場合であっても、そのアンテナと外部通信機器と
の共振周波数をマッチングさせて、良好な通信状態を得
ることを可能にする。 【解決手段】 非接触ICカード1Aは、非接触型のI
Cモジュール21と、ICモジュール21に接続され、
外部通信機器と通信を行う、巻線の被覆銅線アンテナ3
1と、アンテナ31の共振周波数を変化させるコンデン
サ40とを備え、コンデンサ41は、被覆銅線アンテナ
31によって形成され、その静電容量が被覆銅線の間隔
(ピッチ)pによって調整されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リーダライタ(R
/W)などの外部通信機器と通信を行うアンテナを備え
た非接触ICカードとその製造方法に関し、特に、外部
通信機器とアンテナとの共振周波数をマッチングさせる
コンデンサを内蔵する非接触ICカードとその製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の非接触ICカードは、内
蔵するコンデンサとして、以下のように3種類のタイプ
があった。 (1)チップ内部のコンデンサ このコンデンサは、EEPROM等を設けるために、I
Cチップに内蔵させたものであり、通常、数pF(ピコ
ファラド)であるが、製造の精度は、高くなく、誤差が
10〜20%とバラツキが大きい。このため、チップ外
部のコンデンサによって調整する必要があり、結局は、
2度手間になってしまうために、ICチップ内部に、コ
ンデンサを用いることは減少する傾向がある。
【0003】(2)チップコンデンサ このコンデンサは、外部コンデンサとして、市販のチッ
プコンデンサを接続するものである。ただし、チップコ
ンデンサの厚みが通常400μm以上となるために、カ
ード厚みがISO規格(ISOの厚み:max0.84
mm)外となる可能性が高く、用いられる例は少ない。
そして、厚みが厚いことに加え、実装工程が増えること
もあって、主に、試作段階で用いられるが、実用化に至
らないことが多い。
【0004】(3)絶縁層を介して両側に導電材料(導
電インキ、銅箔エッチング等)を設けるコンデンサ 図4は、導電材料によりコンデンサを形成した非接触I
Cカードの従来例を示した図である。この非接触ICカ
ード1は、カード基材10と、非接触型のICチップ2
0と、ICチップ20に接続され、外部通信機器と通信
を行うアンテナ30と、アンテナ30の共振周波数を変
化させるコンデンサ40等とを備えている。
【0005】このコンデンサ40は、シルクインキ等に
銀などの粒子を含ませて導電性を持たせた導電インキに
よって、アンテナ30を形成するときに、PET等の絶
縁層であるカード基材10を介して、アンテナ面と反対
面に、同じような導電性材料を設けて、平行平板コンデ
ンサを構成するようにしたものである。このコンデンサ
40は、通常数pF〜数十pFであり、アンテナ30の
加工後に切断等で調整することができるために、精度よ
く形成することができる。
【0006】なお、この手法は、アンテナを導電インキ
や銅エッチングで形成するときによく使われ、特開2000
-057287 ,特開平11-353440 ,特開平11-306303 ,特開
平11-078325 などに開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の非接
触ICカードには、絶縁被覆された銅線で形成されたア
ンテナ(以下、巻線アンテナという)を内蔵したもの
が、(a)抵抗が小さい、すなわち、電力が消費されに
くいために、ICに大きな電圧供給が可能であること、
(b)塩化ビニル,PET−G等のカード基材への加工
適性が優れていること等の理由でよく用いられている。
【0008】この巻線アンテナを用いる場合には、以下
の理由により、上述したようなコンデンサが特に必要と
なる。この巻線アンテナは、アンテナの断面積が大き
く、抵抗が少ないために、共振回路の先鋭度(Q)が大
きくなる傾向がある。先鋭度Qは、アンテナコイルのイ
ンダクタンス(L)と静電容量(C)と抵抗成分(R)
との関数で表される。非接触ICカードの場合には、並
列共振回路となり、この場合の先鋭度(Q)は、以下の
式で示される。 Q=(1/R)×(√C)×(1/√L) …(1)
【0009】この先鋭度(Q)が大きくなると、R/W
のアンテナとのマッチング範囲が狭くなる。つまり、非
接触ICカードとR/Wとで共振周波数が合えば良好な
通信を行うことができるが、共振周波数が少しでもずれ
ると通信できなくなる可能性が高くなる。従って、コン
デンサを調整して、共振周波数を変化させる必要があっ
た。
【0010】しかし、上述した(3)の絶縁層を介して
両側に導電材料を設ける手法は、銅エッチングや導電イ
ンキを用いてアンテナを形成する場合には、現在でも多
用されているが、被覆銅線を用いた場合には用いられて
いなかった。この理由は、工程上の問題(コスト)と、
銅線の表面積が小さいために、コンデンサとして必要な
数pFという値を得ることができないためである。つま
り、静電容量(C)は、次式で表されるが、表面積
(S)が小さいと、必要な静電容量が得られない。但
し、誘電率をε、極板間の距離をdとする。 C=ε・S/d …(2)
【0011】本発明の課題は、絶縁皮膜された銅などの
導線でアンテナを形成する場合であっても、そのアンテ
ナと外部通信機器との共振周波数をマッチングさせて、
良好な通信状態を得ることができる非接触ICカードと
その製造方法を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、非接触型のICチップと、前記
ICチップに接続され、外部通信機器と通信を行うアン
テナと、前記アンテナの共振周波数を変化させるコンデ
ンサと、を備えた非接触ICカードにおいて、前記アン
テナは、被覆導線を用いた巻線であって、前記コンデン
サは、前記被覆導線によって形成され、その静電容量が
前記被覆導線の間隔によって調整されていること、を特
徴とする非接触ICカードである。
【0013】請求項2の発明は、非接触型のICチップ
と、前記ICチップに接続され、外部通信機器と通信を
行うアンテナと、前記アンテナの共振周波数を変化させ
るコンデンサと、を備えた非接触ICカードを製造する
非接触ICカードの製造方法において、被覆導線を用い
た巻線によって前記アンテナを形成するときに、前記被
覆導線によって前記コンデンサを形成すると共に、前記
被覆導線の間隔によって前記コンデンサの静電容量を調
整すること、を特徴とする非接触ICカードの製造方法
である。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して、本発明
の実施の形態について、さらに詳しくに説明する。図1
は、本発明による非接触ICカードの実施形態を示す図
である。なお、以下に示す実施形態では、前述した従来
例と同様な機能を果たす部分には、上位桁に同一の符号
を付して、重複する説明を適宜省略する。この実施形態
の非接触ICカード1Aは、非接触型のICモジュール
21と、ICモジュール21に接続され、外部通信機器
と通信を行う、巻線の被覆銅線アンテナ31と、アンテ
ナ31の共振周波数を変化させるコンデンサ41とを備
えたものである。コンデンサ41は、被覆銅線アンテナ
31によって形成され、その静電容量が被覆銅線の間隔
(ピッチ)pによって調整されている。
【0015】このように、本実施形態によれば、巻線に
よる被覆銅線アンテナ31を形成しつつ、同時に、その
被覆銅線アンテナ31によって、ICモジュール21の
外部にコンデンサ41を設けることができるので、IC
モジュール21内部のコンデンサ容量が製造ロットごと
にバラついた場合であっても、アンテナ31を再設計す
ることなく、R/W適性に優れた非接触ICカード1A
を製造することができるようになる。
【0016】例えば、被覆銅線アンテナ31は、ピッチ
pを0.2mm,0.25mm,0.30mmと変える
ことにより、静電容量(C)が変化し、共振周波数が約
0.7MHz程度変化する。このため、この範囲内であ
れば、アンテナ31の再設計を行うことなく、非接触I
Cカードを製造することができるようになる。
【0017】次に、より具体的な実施例をあげて、本発
明をさらに詳しく説明する。図2,図3は、本発明によ
る非接触ICカードの実施例を示す図であって、図2
は、層構成を示す図、図3は、平面構成を示す図であ
る。(層構成)非接触ICカード1Bにおいて、コア1
1は、図2に示すように、表面コア11a,裏面コア1
1b及びセンターコア11cの3層からなり、厚みは、
0.23〜0.26mmあり、PVCやPET−Gなど
の自己融着性を持つ樹脂が用いる。コア11の表面に
は、印刷層12a,12bが設けられ、印刷層12a,
12bは、透明オーバーシート13a,13bによって
保護される。
【0018】被覆銅線アンテナ31は、接着剤等による
貼付け又は熱圧等による埋め込みなどによって、センタ
ーコア11cに形成される。また、被覆銅線アンテナ3
1は、ICモジュール21のリードフレーム部分と結線
される。なお、接続する際に、被覆部分は、熱圧で溶か
すか削り取られる。さらに、3層のコア11と透明オー
バーシート13は、熱ラミネートにより自己融着させ
る。
【0019】(製造方法)次に、非接触ICカードの製
造工程について説明する。あらかじめ、厚さ0.25m
mのコアシート(3層)11と、厚さ0.05mmの透
明オーバーシート13を大判サイズ(例えば、600×
350mm)の外形寸法に切り揃えておく。ここで、3
層のコアシート11に、多面(例えば、30面付け)で
印刷層12を印刷しておく。表面コア11aと裏面コア
11bには、絵柄印刷を行い、センターコア11cに
は、表裏コア11a,11bと見当を合せるためのトン
ボ印刷などを行っておく。
【0020】次に、センターコア11cに対して、アン
テナ31とICモジュール21の実装を行う。アンテナ
31の形成は、被覆銅線を用いた巻線方法とする。アン
テナ31をセンターコア11cに形成するには、熱圧を
用い、アンテナ31とICモジュール21の接合させる
ときにも、熱圧をかけて被膜を破る方法とする。
【0021】この方法により、センターコア11cに対
して、30面付けで、ICモジュール21とアンテナ3
1とを実装し、インレット形状とした。ICモジュール
21は、ISO14443 TYPEA(FCD)のも
のを用い、ここでは、Mifare(フィリップスの登
録商標)を用いた。
【0022】アンテナ31は、図3に示すように、その
形状がカードサイズ(横x=85.0mm,縦y=5
4.0mm)より小さい長方形(例えば、80×20m
m)である。また、太さが110μmであって、巻数
は、6回とした。被覆銅線と被覆銅線のピッチpは、3
種類(0.20,0.25,0.30mm)とし、ピッ
チが0.30mmのときの共振周波数は、18.5MH
zとなった。コンデンサ41の容量は、直接測定するの
ではなく、共振周波数(f)の変化で読み取ることにす
る。
【0023】ここで、共振周波数(f)は、以下の通り
である。 f[Hz]=(1/2π)×(1/√(LC)) …(3)
【0024】このとき、同じICモジュール21を用い
てアンテナ31のピッチpを0.25mmとすると、共
振周波数fは18.2MHz,ピッチpを0.20mm
とすると共振周波数fは17.8MHzとなった。この
変化は、巻線によるアンテナ31の太さや長さによって
異なってくるが、製造ロットごとに、ICモジュール2
1の内部の静電容量がバラついても最初に測定し、設定
することにより(つまり、アンテナのピッチを決めて製
造することにより)、アンテナ31を外部コンデンサ代
わりとして利用することができるようになる。
【0025】次に、表裏面コア11a,11bの見当
と、センターコア(インレット)11cの見当を合わせ
て、超音波により仮貼りを行い、表裏面コア11a,1
1bの表面に、磁気テープを転写したオーバーシート1
3aを仮貼りした。
【0026】熱ラミネートを150℃、1.96MPa
(20kgf/cm2 )、20minで実施した。これ
は、塩化ビニルのコア11の特性によって異なるが、今
回利用した耐熱塩化ビニル(太平化学製品製)では、こ
の条件が最適であった。温度は±5℃、圧力は±0.4
9MPa(±5kgf/cm2 )、時間は±3minの
マージンがある。熱ラミネート後のシートを見当に合わ
せて、カード形状に打ち抜き、ICモジュール21の動
作検査を行ったところ、全数問題なく動作した。
【0027】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、被覆導線アンテナを形成しつつ、同時にICチッ
プの外部に、コンデンサを設けることができるので、I
Cチップ内部のコンデンサ容量が製造ロットごとにバラ
ついても、アンテナを再設計することなく、外部通信機
器との通信適性に優れた非接触ICカードを製造するこ
とができる。
【0028】このとき、被覆導線アンテナの間隔を変え
ることにより、静電容量が変化し、共振周波数が所定の
範囲で変化するため、この範囲内であれば、アンテナの
再設計を行うことなく、非接触ICカードカードを製造
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による非接触ICカードの実施形態を示
す図である。
【図2】本発明による非接触ICカードの実施例の層構
成を示す図である。
【図3】本発明による非接触ICカードの実施例の平面
構成を示す図である。
【図4】導電材料によりコンデンサを形成した非接触I
Cカードの従来例を示した図である。
【符号の説明】
1A,1B 非接触ICカード 21 ICモジュール 31 被覆銅線アンテナ 41 コンデンサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非接触型のICチップと、 前記ICチップに接続され、外部通信機器と通信を行う
    アンテナと、 前記アンテナの共振周波数を変化させるコンデンサと、 を備えた非接触ICカードにおいて、 前記アンテナは、被覆導線を用いた巻線であって、 前記コンデンサは、前記被覆導線によって形成され、そ
    の静電容量が前記被覆導線の間隔によって調整されてい
    ること、を特徴とする非接触ICカード。
  2. 【請求項2】 非接触型のICチップと、前記ICチッ
    プに接続され、外部通信機器と通信を行うアンテナと、
    前記アンテナの共振周波数を変化させるコンデンサと、
    を備えた非接触ICカードを製造する非接触ICカード
    の製造方法において、 被覆導線を用いた巻線によって前記アンテナを形成する
    ときに、前記被覆導線によって前記コンデンサを形成す
    ると共に、前記被覆導線の間隔によって前記コンデンサ
    の静電容量を調整すること、を特徴とする非接触ICカ
    ードの製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6885354B2 (en) * 2002-10-28 2005-04-26 Seiko Epson Corporation Non-contact communication medium

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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