JP2003036421A - 非接触型ｉｃカードおよびこれに用いる平面コイル - Google Patents

非接触型ｉｃカードおよびこれに用いる平面コイル

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planar coil
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Tomoji Fujii
朋治 藤井
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Shinko Electric Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 平面コイルのインダクタンスを調節可能と
し、異種のＩＣカードに汎用的に使用できる平面コイル
およびこれを用いたＩＣカードを提供する。 【解決手段】 平面的に導線を巻回して形成されたコイ
ル本体１０ａの内周端と外周端に半導体素子と電気的に
接続される端子部が各々形成された非接触型ＩＣカード
に用いられる平面コイル１０において、前記コイル本体
１０ａの内周端あるいは外周端の端子部１２ａ、１２ｂ
の少なくとも一方からコイル状に、前記半導体素子との
接続位置を選択して電気的に接続される調節コイル部１
１が延設されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非接触型ＩＣカー
ドおよびこれに用いる平面コイルに関し、より詳細に
は、平面コイルの構成を変えることなく種々の製品に対
応することができる非接触型ＩＣカードおよびこれに用
いる平面コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は非接触型ＩＣカードに使用されて
いる平面コイル１０の構成例を示す。平面コイル１０は
所定の巻き線数にわたって導線を平面的なコイル状に巻
いて形成し、コイルの両端に半導体素子と電気的に接続
するための端子部１２ａ、１２ｂを形成したものであ
る。図示例では、一方の端子部１２ａを幅広に形成し、
半導体素子を搭載する搭載孔１４を形成している。非接
触型のＩＣカードは、平面コイル１０に半導体素子を搭
載し、半導体素子と端子部１２ａ、１２ｂとを電気的に
接続し、ＩＣコイルおよび半導体素子を封止するように
平面コイル１０の両面から樹脂フィルムを加熱および加
圧してカード状に形成したものである。
【０００３】非接触型のＩＣカードの平面コイル１０
は、ＩＣカードと読み取り／書き換え装置との間で通信
により情報を授受するためのものであり、読み取り／書
き換え装置と共振周波数がマッチングするように巻き線
数や線幅等が設計されている。なお、平面コイル１０を
作成する方法には、プレス加工により金属薄板を打ち抜
いて所定のコイル状に形成する方法、金属箔をエッチン
グして所定の平面コイルのパターンを形成するといった
方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】非接触型ＩＣカードは
情報の読み取り／書き換え装置と共振周波数を一致させ
るようにするから、平面コイルのインダクタンスや回路
中におけるキャパシタンスは読み取り／書き換え装置と
の兼ね合いにおいて設計される。このため、従来は、搭
載する素子が異なったり、使用する装置が異なる場合に
は、共振周波数を合わせるため、各々別個に平面コイル
を設計して製作している。しかしながら、製品ごと別個
に平面コイルを設計して製作することは製造工程および
製造コストの点で非効率であり、ＩＣカードを異種製品
についても汎用的に利用することができればきわめて効
率的である。
【０００５】なお、ＩＣカードの共振周波数は素子の内
部キャパシタンスのばらつきや抵抗のばらつきによって
変動するため、共振周波数を精度よく調整する方法とし
て、アンテナにインダクタンスの調整用の回路部分を形
成する方法（特開２００１−１０２６４）、アンテナか
ら複数の接続端子を引き出し、任意の接続端子を選択す
ることによってインダクタンスを調整する方法（特開２
０００−２８５２１４）、共振回路内に調整用のコンデ
ンサあるいは抵抗を備えてコンデンサ値あるいは抵抗値
を調整して共振周波数のマッチングを図る方法等が提案
されている。
【０００６】これらの方法は、エッチング等で所定形状
に形成したアンテナに手を加えて所定の共振周波数にマ
ッチングするように調整するものであり、キャパシタン
スのばらつき等に対応して共振周波数を精度よく調整す
る方法としては有効であるが、異種のＩＣカードのよう
にインダクタンスが大きく変わるような製品の場合に対
応する方法としては不十分である。本発明は平面コイル
を備えた非接触型のＩＣカードにおいて、製品に応じて
平面コイルのインダクタンスを調節することができ、平
面コイルの形状を共通化して汎用的に使用することがで
きる非接触型ＩＣカードおよびこれに用いる平面コイル
を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次の構成を備える。すなわち、平面的に導
線を巻回して形成されたコイル本体の内周端と外周端に
各々形成された端子部に電気的に接続して半導体素子が
搭載された非接触型ＩＣカードにおいて、前記コイル本
体の内周端あるいは外周端の端子部の少なくとも一方か
らコイル状に調節コイル部を延設し、該調節コイル部と
前記半導体素子とが電気的に接続されていることを特徴
とする。また、前記調節コイル部に、半導体素子との接
続位置を選択するための接続部として、端子部の外側面
に沿って複数の導線が並列に配置されていることを特徴
とする。端子部の外側面に沿って接続部を配置したこと
により、半導体素子と調節コイル部とを接続する接続位
置を容易に選択することが可能となる。また、前記半導
体素子が、端子部に設けられた搭載孔に収納されて搭載
されていることを特徴とする。これにより、ＩＣカード
を薄型にコンパクトに形成することができる。また、前
記端子部の表面に、絶縁層を介して端子部との間でキャ
パシターを構成する電極部が形成され、該電極部が平面
コイルと電気的に接続されていることを特徴とする。電
極部の面積を調節することによって半導体素子に作用す
るキャパシタンスを調節することができる。また、前記
端子部と、端子部と調節コイル部との間の平面コイルの
表面が絶縁層によって被覆され、前記絶縁層に設けられ
たビア孔に導電性接着剤が充填されて形成されたビア、
および導電性接着剤により絶縁層の表面に設けられた配
線を介して半導体素子と平面コイルとが電気的に接続さ
れていることを特徴とする。
【０００８】また、平面的に導線を巻回して形成された
コイル本体の内周端と外周端に半導体素子と電気的に接
続される端子部が各々形成された非接触型ＩＣカードに
用いられる平面コイルにおいて、前記コイル本体の内周
端あるいは外周端の端子部の少なくとも一方からコイル
状に、前記半導体素子との接続位置を選択して電気的に
接続される調節コイル部が延設されていることを特徴と
する。また、前記調節コイル部に、端子部の外側面に沿
ってコイルを構成する複数の導線が並列に配置された接
続部が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る非接触型ＩＣ
カードの好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に
説明する。図１は非接触型ＩＣカードに使用する平面コ
イル１０の構成例を示す平面図である。図示した平面コ
イル１０は従来のＩＣカードに用いられている平面コイ
ルと同様に、平面的な矩形状に導線を巻回し、導線の両
端に平板状のやや広幅の端子部１２ａ、１２ｂを形成し
たものである。一方の端子部１２ａと他方の端子部１２
ｂとは、中間にコイルの導線を挟んで対向する位置に配
置される。端子部１２ａには半導体素子を搭載するため
の搭載孔１４が厚さ方向に貫通して形成される。
【００１０】図示例の平面コイル１０において特徴的な
構成は、コイル本体１０ａの内周端に形成した一方の端
子部１２ａからさらに内側に導線をコイル状に延出させ
た調節コイル部１１を設けた点である。調節コイル部１
１は、コイル本体１０ａの内側に所定数巻回して設ける
とともに、端子部１２ａの外側面に沿って、端子部１２
ａに搭載される半導体素子と電気的に接続する接続部１
１ａを並列させて設ける。
【００１１】平面コイル１０を作成する方法は、従来の
平面コイルを作成する方法と変わるものではない。たと
えば、銅板等の金属薄板をプレス抜きして所定のコイル
状のパターンを形成する方法、金属薄板を化学的にエッ
チングして所定のパターンに形成する方法、銅箔付き樹
脂基板の銅箔を所定パターンにエッチングして平面コイ
ルを形成するといった方法が利用できる。プレス抜き加
工あるいはエッチング加工によれば、任意のコイルパタ
ーンに平面コイル１０を形成することが容易に可能であ
る。
【００１２】図２は平面コイル１０に半導体素子１６を
搭載し、半導体素子１６と平面コイル１０とを電気的に
接続した状態を示す。半導体素子１６は、一方の端子部
１２ａに形成した搭載孔１４に収納して搭載し、半導体
素子１６と平面コイル１０との電気的接続は、本実施形
態では導電性ペーストによる配線１８ａ、１８ｂによっ
ている。従来のＩＣカードでは、半導体素子１６と平面
コイル１０とは半導体素子１６の電極１６ａ、１６ｂと
端子部１２ａ、１２ｂとを接続するが、本実施形態のＩ
Ｃカードでは、半導体素子１６と端子部１２ｂとは従来
と同様に接続するのに対して、半導体素子１６と内周側
の導線部分については、調節コイル部１１の接続部１１
ａに配置されている導線を選択して接続することが特徴
である。
【００１３】図２に示す例では、半導体素子１６と調節
コイル部１１とは、調節コイル部１１の最内周の導線Ａ
と接続している。調節コイル部１１に設けた接続部１１
ａは半導体素子１６との接続を選択する部分として設け
たものであり、図２に示す例ではＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの導線
の一つを選択して半導体素子１６に電気的に接続するこ
とができる。半導体素子１６に作用する平面コイル１０
のインダクタンスは、半導体素子１６の電極１６ａ、１
６ｂ間に作用するインダクタンス分であるから、半導体
素子１６に接続する接続部１１ａの位置を選択すること
によって、コイルの巻き数を実質的に変えることが可能
となり、平面コイル１０のインダクタンスを適宜調節す
ることができる。
【００１４】半導体素子１６と平面コイル１０とを電気
的に接続する配線１８ａ、１８ｂは、図２に示すように
導線を横断するように配置するから、あらかじめ、平面
コイル１０の表面を電気的絶縁性を有する絶縁層２０に
より被覆した後、導電性ペーストを印刷して半導体素子
１６と平面コイル１０とを電気的に接続する。絶縁層２
０は、電気的絶縁性を有する樹脂材をコーティングする
方法、樹脂フィルムを貼着する方法等によって形成され
る。
【００１５】図３は、平面コイル１０に半導体素子１６
を搭載し、導電性ペーストを印刷して形成した配線１８
ａ、１８ｂによって平面コイル１０と半導体素子１６と
が電気的に接続された状態を示す。本実施形態では、平
面コイル１０の片面に絶縁性の樹脂フィルムを貼着して
絶縁層２０としている。２２、２４は絶縁層２０に設け
たビア孔である。ビア孔２２は調節コイル部１１の接続
部１１ａに位置合わせして設けたもの、ビア孔２４は平
面コイル１０の外周側の端子部１２ｂに位置合わせして
設けたものである。また、半導体素子１６の電極１６
ａ、１６ｂにも位置合わせして絶縁層２０にビア孔２６
を設ける。ビア孔２２、２４、２６は平面コイル１０に
樹脂フィルムを貼着した後、レーザ光を照射して設ける
か、あらかじめビア孔２２、２４、２６を設けた樹脂フ
ィルムを使用して形成することができる。
【００１６】樹脂フィルムを貼着した後、樹脂フィルム
の表面側から導電性ペーストを印刷し、ビア孔２２、２
４、２６に導電性ペーストを充填し、半導体素子１６と
平面コイル１０とを配線１８ａ、１８ｂおよびビア１９
ａ、１９ｂ、１９ｃを介して電気的に接続する。図３に
示すように、半導体素子１６と調節コイル部１１の接続
部１１ａとは絶縁層２０に形成したビア孔２２を介して
電気的に接続するから、絶縁層２０に形成するビア孔２
２の位置を変えることによって、接続部１１ａの適宜導
線と接続することができる。２２ａ、２２ｂは他の導線
と接続する際のビア孔の位置を示す。このように、絶縁
層２０に設けたビア孔２２、２４、２６を介して半導体
素子１６と平面コイル１０とを電気的に接続する方法
は、調節コイル部１１の接続部１１ａの任意の位置で接
続できる点で有効である。
【００１７】前述したように、本実施形態のＩＣカード
において、平面コイル１０の内周端の端子部１２ａより
も内側にさらに導線を延出して調節コイル部１１を形成
しているのは、半導体素子１６と調節コイル部１１との
接続位置を変えることによって、平面コイル１０のイン
ダクタンスを可変にできるようにするためである。すな
わち、調節コイル部１１は平面コイル１０全体のインダ
クタンスに対する寄与分を変えることによってインダク
タンスを可変にするものである。したがって、平面コイ
ル１０の設計にあたっては、ＩＣカードに搭載される異
種の半導体素子１６について必要とされるインダクタン
ス値を考慮して調節コイル部１１、コイル本体１０ａの
巻き線数、配置等を決める必要がある。そして、このよ
うに平面コイル１０を設計することにより、異なる半導
体素子１６を搭載するＩＣカードの場合であっても、調
節コイル部１１と半導体素子１６との接続位置を適宜選
択することによって、所要のインダクタンス値を備えた
ＩＣカードとして提供することが可能となる。
【００１８】なお、本実施形態では、コイル本体１０ａ
の内周端の端子部１２ａから導線をコイル状に延出する
ことにより、コイル本体１０ａの内側領域を効果的に利
用して調節コイル部１１を形成したが、調節コイル部１
１は必ずしも、コイル本体１０ａの内側に設ける場合の
みに限るものではない。すなわち、コイル本体１０ａの
外周端の端子部１２ｂからさらに外側にコイル状に調節
コイル部を延出させて設け、端子部１２ｂとこの調節コ
イルとの接続位置を適宜選択することによって半導体素
子１６に作用する平面コイル１０のインダクタンスを調
節することも可能である。また、場合によっては、コイ
ル本体１０ａの内周端と外周端の端子部１２ａ、１２ｂ
の双方から各々調節コイル部を延出して形成し、双方の
調節コイル部と半導体素子１６との接続位置を選択して
平面コイル１０と半導体素子１６とを電気的に接続する
構成とすることも可能である。
【００１９】また、本実施形態ではコイル本体１０ａの
内周端の端子部１２ａに半導体素子１６を搭載したが、
他方の端子部１２ｂに半導体素子１６を搭載して平面コ
イル１０と電気的に接続するように構成することも可能
である。半導体素子１６に作用する平面コイル１０のイ
ンダクタンスは、半導体素子１６の電極１６ａ、１６ｂ
と平面コイル１０との接続位置によるのみだからであ
る。また、本実施形態では端子部１２ａに搭載孔１４を
設け、搭載孔１４に半導体素子１６を収納してＩＣカー
ドの薄形化を図ったが、半導体素子１６は端子部１２
ａ、１２ｂと電気的に接続できる配置であれば、とくに
その配置位置が限定されるものではない。
【００２０】なお、ＩＣカードと情報装置との間の共振
周波数には、回路中のキャパシタンスも影響する。本実
施形態では、このキャパシタンスを調節する方法とし
て、図２に示すように、端子部１２ａの表面に被着した
絶縁層２０の表面に導電性ペーストを印刷して電極部２
８を形成した。図４に端子部１２ａと絶縁層２０と電極
部２８の断面構成を示す。電極部２８と導電体である端
子部１２ａとこれらに挟まれた絶縁層２０とによりキャ
パシターが構成される。このキャパシターは端子部１２
ａに形成した電極部２８の面積を変えることによってキ
ャパシタンスを変えることができ、配線１８ａに電極部
２８を接続することによってＩＣカードに作用するキャ
パシタンスについても調節することが可能である。キャ
パシタンスの調節は導電性ペーストを塗布する際に、印
刷パターンを変えることによって簡単に調節することが
できる。
【００２１】ＩＣカードは平面コイル１０に半導体素子
を搭載した後、樹脂フィルムにより平面コイル１０を両
面から挟み、樹脂フィルムを熱圧着することにより薄い
カード状に形成して得ることができる。なお、上記実施
形態では半導体素子１６と平面コイル１０とを電気的に
接続するため、導電性接着剤を使用したが、ワイヤボン
ディング等の他の接続方法を利用することももちろん可
能である。また、ＩＣカードの形態には通常のカード形
のものの他に、タグ等として使用される小型の製品もあ
る。本発明に係る非接触型ＩＣカードは、平面コイル１
０として調節コイル部１１とコイル本体１０ａとを設け
たことにより、平面コイルの形態を変えることなく種々
の製品に汎用的に使用することができ、製品ごとに別個
に平面コイルを製造する必要がなく、平面コイルの製造
コストを効果的に下げることが可能になる。
【００２２】
【発明の効果】本発明に係る非接触型ＩＣカードおよび
これに用いる平面コイルによれば、上述したように、平
面コイルに調節コイル部を設け、半導体素子と調節コイ
ル部との接続位置を選択することによって平面コイルの
インダクタンスを適宜調節することができるから、異な
る半導体素子を搭載するＩＣカード製品について汎用的
に使用できる平面コイルとして提供することができ、こ
れによって平面コイルおよびＩＣカードの製造コストを
効果的に低減させることが可能になる。また、調節コイ
ル部との接続位置を調節することによって、インダクタ
ンスを適宜調節して所定の共振周波数に合わせることが
可能になる等の著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＩＣカードの平面コイルの構成を示す平面図で
ある。
【図２】平面コイルに半導体素子を搭載した状態の平面
図である。
【図３】平面コイルに半導体素子を搭載した状態の断面
図である。
【図４】電極部の構成を示す断面図である。
【図５】従来の平面コイルの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１０ 平面コイル １０ａ コイル本体 １１ 調節コイル部 １１ａ 接続部 １２ａ、１２ｂ 端子部 １４ 搭載孔 １６ 半導体素子 １６ａ、１６ｂ 電極 １８ａ、１８ｂ 配線 １９ａ、１９ｂ、１９ｃ ビア ２０ 絶縁層 ２２、２４、２６ ビア孔 ２８ 電極部

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 平面的に導線を巻回して形成されたコイ
    ル本体の内周端と外周端に各々形成された端子部に電気
    的に接続して半導体素子が搭載された非接触型ＩＣカー
    ドにおいて、 前記コイル本体の内周端あるいは外周端の端子部の少な
    くとも一方からコイル状に調節コイル部を延設し、 該調節コイル部と前記半導体素子とが電気的に接続され
    ていることを特徴とする非接触型ＩＣカード。
  2. 【請求項２】 調節コイル部に、半導体素子との接続位
    置を選択するための接続部として、端子部の外側面に沿
    って複数の導線が並列に配置されていることを特徴とす
    る請求項１記載の非接触型ＩＣカード。
  3. 【請求項３】 半導体素子が、端子部に設けられた搭載
    孔に収納されて搭載されていることを特徴とする請求項
    １または２記載の非接触型ＩＣカード。
  4. 【請求項４】 端子部の表面に、絶縁層を介して端子部
    との間でキャパシターを構成する電極部が形成され、該
    電極部が平面コイルと電気的に接続されていることを特
    徴とする請求項１、２または３記載の非接触型ＩＣカー
    ド。
  5. 【請求項５】 端子部と、端子部と調節コイル部との間
    の平面コイルの表面が絶縁層によって被覆され、 前記絶縁層に設けられたビア孔に導電性接着剤が充填さ
    れて形成されたビア、および導電性接着剤により絶縁層
    の表面に設けられた配線を介して半導体素子と平面コイ
    ルとが電気的に接続されていることを特徴とする請求項
    １、２、３または４記載の非接触型ＩＣカード。
  6. 【請求項６】 平面的に導線を巻回して形成されたコイ
    ル本体の内周端と外周端に半導体素子と電気的に接続さ
    れる端子部が各々形成された非接触型ＩＣカードに用い
    られる平面コイルにおいて、 前記コイル本体の内周端あるいは外周端の端子部の少な
    くとも一方からコイル状に、前記半導体素子との接続位
    置を選択して電気的に接続される調節コイル部が延設さ
    れていることを特徴とする平面コイル。
  7. 【請求項７】 調節コイル部に、端子部の外側面に沿っ
    てコイルを構成する複数の導線が並列に配置された接続
    部が設けられていることを特徴とする請求項６記載の平
    面コイル。
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