JP2003162701A - 非接触ｉｃカードのアンテナ形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 仕様変更に対して柔軟に対応できる非接触Ｉ
Ｃカードのアンテナ形成方法を提供する。 【解決手段】 本発明の非接触ＩＣカードのアンテナ形
成方法は、非接触ＩＣカード用のアンテナの形成方法で
あって、基材フィルム２にアンテナ用金属箔３を積層す
る工程と、当該金属箔のアンテナコイル４を形成しない
部分の金属箔をエンドミル３１により切削除去する工程
とにより、アンテナを形成することを特徴とする。アン
テナ用金属箔３の代わりに、真空蒸着等した金属薄膜を
用いることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非接触ＩＣカード
のアンテナ形成方法に関する。詳しくは、非接触ＩＣカ
ードのアンテナを捲線法やエッチング技術、あるいはプ
リント配線技術を使用しないで、金属薄膜層をエンドミ
ルで切削除去することによりアンテナコイルを形成する
技術に関する。

【０００２】

【従来技術】非接触ＩＣカードは、カードの表面に形成
したアンテナとアンテナに装着したＩＣチップおよびコ
ンデンサまたはアンテナとＩＣチップおよびそれらの浮
遊容量とにより共振回路を形成し、これによりリーダラ
イタとＩＣカード間において非接触交信を行うものであ
る。従来、このカード面に形成するアンテナは、エナメ
ル被覆線等をカード面に繰り出して（描画して）カード
面に溶着して固定する方法や、基材フィルムにラミネー
トした金属薄膜層をフォトエッチング等して平面コイル
状にパターン形成する方法や、カード面に導電性インキ
でアンテナパターンを印刷する方法、等各種の方法が採
用されている。

【０００３】捲線による平面状コイルを形成する先行技
術には、特表平９−５０７７２７号公報（特許第２８１
０５４７）に開示される技術があり、接合ヘッドを用い
てコイル線材を繰り出しながらチップカード基板やチッ
プに接合していく製造方法が開示されている。しかし、
同公報の製造方法では、コイルに実際の金属線を使用す
るので、コイルの形成に手間がかかりコスト高になるほ
か、ＩＣカードの薄型化が困難になる問題がある。アン
テナをフォトエッチングして形成する技術は多数あり、
当該形成法を含めたＩＣカードの製造方法を以下に後述
する。同製造方法の場合、フォトマスクを使用したりエ
ッチング工程が必要なため同様にコスト高となる問題が
ある。アンテナパターンを導電性インキで印刷する場合
も同様に、印刷版を作成するためのコストがかかる問題
がある。

【０００４】また、特開平11−250212号公報「配線パタ
ーンの形成方法」には、シート上に積層した熱破壊可能
な導電性金属薄膜を、配線パターンに応じて不要部分を
熱破壊してアンテナをパターン形成することが記載され
ている。しかし、熱破壊はサーマルヘッド等を用いるの
で大量の同時生産には必ずしも適切でない問題がある。

【０００５】図６は、アンテナ形成方法を含む非接触Ｉ
Ｃカードの製造方法の従来例を示す図である。金属箔貼
り合わせ工程♯２１は、厚み２０〜８００μｍ程度のポ
リイミド、塩化ビニル、ＰＥＴ、ガラスエポキシ等の絶
縁性の基材フィルム２０に、銅箔、アルミ箔などの金属
箔３０を貼り合わせする工程である。パターン形成工程
♯２２は、金属箔貼り合わせ工程♯２１で貼り込んだ金
属箔層に、アンテナコイル４０等のパターンをフォトエ
ッチングまたはレジスト印刷後のエッチングなどによっ
て形成する工程である。フォトエッチングは、金属箔層
上に感光性レジストを塗布して、コイルパターン形成済
みフォトマスクを密着し、露光、現像後、エッチング液
によって腐食することにより、パターンを形成する方法
である。なお、レジスト印刷による場合には、フォトマ
スクの密着露光を行わずにエッチングする。

【０００６】配線工程♯２３は、基材フィルム２０にＩ
Ｃチップ５０を搭載すると共に、パターン形成工程♯２
２で形成したアンテナコイル４０と搭載したＩＣチップ
５０とを、ワイヤボンディングやフリップチップ方式等
などにより配線４５をする工程である。アンテナコイル
の形状によっては、アンテナコイルの両端に直接ＩＣチ
ップを直接装着し、特別な配線を必要としない場合もあ
る。樹脂モールド工程♯２４は、配線工程♯２３で配線
した部分やＩＣチップ上に、保護用の樹脂４６をモール
ドする工程である。なお、この樹脂モールド工程は、省
略することも可能である。

【０００７】シートカット工程♯２５は、回路基材フィ
ルムを所定加工単位の回路基材２５ごとに切断する工程
である。図６では、単一の回路だけからなる基材のよう
に図示しているが、通常は切断後も、複数枚のカードの
多面付けの状態である。積層工程♯２６は、回路基材２
５の両面に、ＰＶＣ、ＰＣ、ＰＥＴ等などのオーバーシ
ート２８を積層する工程である。圧着工程♯２７は、積
層工程♯２６で積層したカード材料を、熱プレス機５１
などにより熱圧着する工程である。なお、回路基板２５
とオーバーシート２８とは、圧着する積層材料間が熱融
着性でない場合は、接着剤を用いて接着する。

【０００８】打ち抜き工程♯２８は、抜き型５２を用い
て単位のカードサイズに打ち抜き、生（ホワイト）カー
ド５５を作成する工程である。絵柄形成工程♯２９は、
生カード５５に、所定の絵柄（個人の顔写真、属性デー
タ等）を形成する。最後にＩＣチップへのデータエンコ
ードを行って、非接触型ＩＣカード１０を完成する。な
お、♯２６で、印刷済みのオーバーシートを積層するよ
うにしてもよい。また、個人所有のＩＣカードでなく物
品に付着する用途のような場合は絵柄の形成をしないこ
とが多い。

【０００９】アンテナコイルの形成は、上述の♯２１、
♯２２の工程による他、基材フィルム上に導電性インキ
を用いてシルクスクリーン印刷などで印刷したり、ホッ
トスタンプの箔押しにより形成することも可能である。

【００１０】しかし、このような従来のアンテナコイル
パターンの形成方法は、あらかじめエッチング用フォト
マスクを製版する必要があり、パターン変更の要請があ
った場合、またはＩＣチップの仕様等が変更になり、交
信距離を変更したい場合などに、コイルパターンを製版
段階から作り直す必要があると共に、すでに作ったパタ
ーン形成済みフォトマスクが無駄になる等、設計変更に
対する自由度がない、という問題があった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明では、
ＩＣチップの仕様変更等に伴うアンテナコイルの設計変
更に対して柔軟に対応できるアンテナ形成方法を研究し
た結果、本発明の完成に至ったものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の要旨の第１は、非接触ＩＣカード用のアンテ
ナ形成方法であって、基材フィルムにアンテナ用金属箔
を積層する工程と、当該金属箔のアンテナコイルを形成
しない部分の金属箔をエンドミルにより切削除去する工
程とにより、アンテナを形成することを特徴とする非接
触ＩＣカードのアンテナ形成方法、にある。かかるアン
テナ形成方法であるため、カードの仕様変更に柔軟に対
応できる。

【００１３】上記課題を解決するための本発明の要旨の
第２は、非接触ＩＣカード用のアンテナ形成方法であっ
て、基材フィルムにアンテナ用金属薄膜を積層する工程
と、当該金属薄膜層のアンテナコイルを形成しない部分
の金属薄膜層をエンドミルにより切削除去する工程とに
より、アンテナを形成することを特徴とする非接触ＩＣ
カードのアンテナ形成方法、にある。かかるアンテナ形
成方法であるため、カードの仕様変更に柔軟に対応でき
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態について説明する。本発明はアンテナコイルに
金属箔を用いる場合と、蒸着等による金属薄膜を用いる
場合との、２種の実施形態があるので、以下、場合を分
けて説明する。 〔１〕金属箔を用いる場合 図１は、本発明によるアンテナ形成工程を示す図であ
る。図１のように、金属箔貼り合わせ工程♯１１で、基
材フィルム２にあらかじめアンテナ外形形状に打ち抜い
た金属箔３を一定の間隔を置くか、連続したシート状の
金属箔の貼り合わせをする。次いで金属箔３をエンドミ
ル３１で切削する切削工程♯１２を行う。その後に続く
加工は、アンテナコイル４に対する配線工程♯１３、樹
脂モールド工程♯１４、シートカット工程♯１５、積層
工程♯１６等と、図６に図示の工程と同一の工程を行
う。

【００１５】基材フィルム２には、厚み２０〜８００μ
ｍ程度のＰＥＴ、ＰＶＣ、ＡＢＳ、ＰＣ、ガラスエポキ
シ、ポリイミド等の絶縁樹脂を用いる。基材フィルムと
表現しているが、センターコア材料として用い両面にオ
ーバーシート材を積層する場合は比較的薄肉の材料を使
用し、それ自体がカード基体として剛性が必要な場合
は、厚肉の材料を使用することになるので、フィルム状
から板状までの各種の材料が対象となることになる。金
属箔３は、銅やアルミ、錫等の箔の厚み５〜３０μｍ程
度のものを使用するのが一般的である。接着剤には耐熱
性のエポキシ樹脂等を用いる。図１の場合、金属箔３は
略長方形状で中穴のあるドーナッツ形状のアンテナコイ
ル外形に形成されているが、不要な部分は切削して除去
すれば良いので外形形状にされていない連続したシート
状金属箔であってもよい。金属箔３の貼り合わせは、あ
らかじめ打ち抜き加工し接着剤を塗工した金属箔を基材
フィルム２に移載し接着するような方法やラベラーによ
る貼着法を採用できるが、これらの方法には限られな
い。連続した金属箔フィルムの場合はラミネートマシン
による貼り合わせを行う。

【００１６】図２は、金属箔の切削工程を示す詳細図で
ある。図２（Ａ）は、平面図、図２（Ｂ）は、図２
（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。金属箔切削工程
♯１２では、図２のように、基材フィルム２（便宜上、
カード形状に図示している。）を真空吸引する穴あき定
盤３３上の多孔質ベース３２等により固定した後、アン
テナコイル４の外形部周囲やアンテナコイルの線間部分
４ｂをエンドミル３１により切削して除去する。図２
（Ａ）は、アンテナコイル４の途中まで切削した状態が
図示されているが、この後、切削予定線７に沿って切削
しアンテナコイルを完成する。

【００１７】エンドミルは、シャンク（軸芯）の外円周
と一端面に切刃があって、回転しながら刃の先端部分と
横部分に接触する面を切削することができ、加工物の外
周やみぞを仕上げるのに用いられる。カードの基材フィ
ルム２までを切削する場合と基材フィルムは残して金属
箔層だけを切削する場合とは、深さを調整することによ
り行う。このような操作は数値制御した機械加工（ＮＣ
加工）で容易に行うことができる。エンドミルには刃部
がストレートなものとテーパーを有するものがあるが目
的によって選択して使用することができる。ミルの径は
０．３〜５ｍｍ程度のものを使用することができる。

【００１８】このような切削加工は、多軸制御のＮＣ加
工機を使用することにより多数のアンテナを同時に加工
できるので多面付けシートの加工が可能である。また、
ＣＡＤデータを転送することにより各種の仕様を予め確
保しておくことができ、これにより即時に仕様を変更す
ることもできる。

【００１９】真空吸引用の多孔質ベースは、微細孔の開
いたいわゆるバキューム吸引用の穴あき定盤３３上に１
〜３ｍｍ厚の硬質ウレタンやラバーフォームの多孔質ベ
ース３２を貼着したような形態が好ましい。こうするこ
とにより微細加工で問題となる加工物の浮きを防止で
き、バキューム盤の孔の形状が加工物に凹みを生じるこ
ともなくなる。さらにミーリング刃の深さ方向位置精度
が多少低い場合でも、ウレタン等のクッションによりミ
ーリングの刃からの逃げが作れ、良好に切削が可能であ
る。

【００２０】図３は、アンテナコイル切削後の状態を示
す図、図４は、ＩＣチップ装着部を樹脂モールドした状
態を示す図である。アンテナコイル４の一端の内周端部
分４Ｅ１とＩＣチップ５の接続部５Ｅとのブリッジを配
線部材６により形成している。配線部材は後述するよう
に事前に基材フィルムに設けておくこともできる。アン
テナコイルの外周接続端部４Ｅ２と５Ｅとの間に、ＩＣ
チップ５が装着される。図示の場合は、ワイヤボンディ
ングした状態を示しているが、フリップチップ実装やＢ
ＧＡ（ボールグリッドアレイ）実装であっても良い。こ
の後の工程は、前記した、図６の♯２４樹脂モールド工
程、♯２５シートカット工程、♯２７積層工程等であ
り、アンテナコイル４およびＩＣチップ５を、図４のよ
うに樹脂モールドした後、図６の♯２６積層工程のよう
に全体を保護するオーバーシートを積層し、圧着、打ち
抜きして非接触ＩＣカード１を完成する。

【００２１】アンテナの内外周部の接続は、アンテナコ
イル形成前にブリッジ用金属箔を基材フィルムに貼着等
しておくものであってもよい。図５は、ブリッジ用金属
箔を設けた場合の基材フィルムを示す図であって、図５
（Ａ）は平面図、図５（Ｂ）、（Ｃ）は、図５（Ａ）の
Ａ−Ａ線における断面を示している。ブリッジ用金属箔
３ｂは、図５（Ｂ）のように基材フィルム２の裏面に予
め貼着しておくか、あるいは、図５（Ｃ）のように基材
フィルム２の表面であって金属箔３を貼着する前の所定
位置に予め設けておくことができる。後者の場合、金属
箔３は絶縁層９を介してブリッジ用金属箔３ｂ上に貼着
するようにする。絶縁層９は予めブリッジ用金属箔３ｂ
に積層したものか、適宜な絶縁材料を塗工することによ
り設ける。ブリッジ用金属箔３ｂと金属箔３とは、後に
スルーホール８ａ，８ｂを形成して導通させることがで
きる。この場合、８ａのスルーホールの表面側端子部分
は金属箔３を接続用ランドとして切削時に残すようにす
ることができる。

【００２２】〔２〕金属薄膜を用いる場合 基材フィルムの金属薄膜層は、真空蒸着法やスパッタリ
ング法、あるいはＣＶＤ法等の真空成膜法で設けること
ができる。基材フィルム２には、金属箔のラミネートの
場合と同様に、２０μｍ〜８００μｍ程度のＰＥＴ、Ｐ
ＶＣ、ＡＢＳ、ＰＣ、ガラスエポキシ、ポリイミド等の
絶縁樹脂を用いる。金属薄膜に使用できる金属は、真空
成膜法では、銅やアルミ、錫等の他、テルル、インジウ
ム、亜鉛、銀、クロム、あるいはこれらの合金等が用い
られる。この金属薄膜層の厚みは真空成膜の場合、１０
ｎｍ〜５μｍ程度である。

【００２３】金属薄膜の場合も、アンテナコイルの外形
形状を形成することができ、マスクを使用する成膜法が
行われる。基材フィルムにあらかじめブリッジ用金属薄
膜層を設けておくことができるのも金属箔の場合と同様
である。

【００２４】金属薄膜層の切削加工はエンドミルを用い
て同様に行うことができるが、一般に金属箔の場合より
も金属層が薄肉であるため、切削の負荷を小さくでき
る。金属薄膜層が脆弱な層である場合は、あらかじめ金
属薄膜面にオーバーコートニスやホットメルト系の接着
剤を塗工して切削加工をすることもできる。

【００２５】

【実施例】（実施例１）アンテナを形成する硬質塩化ビ
ニル基材（厚み；３５０μｍ）に、図１のように、ドー
ナッツ状外形（４０ｍｍ×７０ｍｍ）に打ち抜いた銅箔
（厚み；１８μｍ）をエポキシ系接着剤を用いて貼り合
わせした。図５（Ａ）（Ｂ）のように基材の裏面側所定
位置に、ブリッジ用金属箔３ｂを同様に銅箔（厚み；１
８μｍ）を用いて設けた。次に、基材を硬質ウレタンベ
ース上に載置してベース下から真空吸引して固定した状
態で、アンテナコイルの設計データに基づいてＣＡＤデ
ータをＮＣ加工機に転送し、直径０．５ｍｍのエンドミ
ルを用いて、送り速度１５０ｍｍ／ｍｉｎで、アンテナ
コイルの内側の形状に沿って表面から１８μｍの厚さに
切削して銅箔層を除去した。なお、アンテナコイルは線
幅０．８ｍｍ、線間０．８ｍｍとした。

【００２６】アンテナコイルの内外周の接続をブリッジ
用銅箔にスルーホール８ａ，８ｂを形成してブリッジ回
路を設け、アンテナコイルの終端に、ＡＣＦ（異方性接
着剤）を用いてＩＣチップをフェイスダウンの状態で装
着した。当該アンテナ付きカード基材２と同厚の硬質塩
化ビニル基材とを抱き合わせ、さらにその両側に厚み５
０μｍの透明な塩化ビニルシート（オーバーシート）を
積層し、鏡面板間において熱圧プレスすることにより一
体のカード基体を完成した。

【００２７】（実施例２）アンテナを形成する硬質塩化
ビニル基材（厚み；３５０μｍ）に、図１のように、ド
ーナッツ状外形（４０ｍｍ×７０ｍｍ）に金属アルミ
（厚み；１．５μｍ）を真空蒸着して形成した。基材の
裏面側にも、ブリッジ用金属薄膜層を同様に金属アルミ
（厚み；１．５μｍ）を用いて設けた。その後、実施例
１と同様に、エンドミル（直径０．５ｍｍ）を用いてア
ンテナコイルの切削を行い、スルーホールを形成してブ
リッジ回路を設け、ＩＣチップをフェイスダウン状態で
装着した。その後の積層工程は、実施例１と同様に行っ
た。

【００２８】実施例１、実施例２で得られた非接触ＩＣ
カードは、いずれも略０．８ｍｍの厚みであった。非接
触リーダライタによるリードライト試験を行ったとこ
ろ、それぞれ正常に動作することが確認できた。

【００２９】本発明のアンテナ形成法は、非接触ＩＣタ
グやＲＦＩＤ、あるいは無線タグとして物品に付着する
ＩＣタグにも適用できるもので、それらにおけるアンテ
ナ形成を本発明の適用外とするものではない。

【００３０】

【発明の効果】以上、詳しく説明したように本発明によ
れば以下の効果が得られる。エンドミルによって、アン
テナのスペース部や線間部分を形成するため、エンドミ
ルの動きを制御するＮＣプログラム等の変更によって任
意の形状が容易に作製でき仕様変更に柔軟に対応でき
る。アンテナ形状の再現性も優れるため、ハンドリング
による変形も生じない。基材に熱融着性のある材料を選
択すれば、エンドミルによって切削さたスペース部分は
当然に熱融着性を保持するので、熱圧プレスによるラミ
ネートが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるアンテナ形成工程を示す図であ
る。

【図２】 金属箔の切削工程を示す詳細図である。

【図３】 アンテナコイル切削後の状態を示す図であ
る。

【図４】 ＩＣチップ装着部を樹脂モールドした状態を
示す図である。

【図５】 ブリッジ用金属箔を設けた場合の基材フィル
ムを示す図である。

【図６】 アンテナ形成方法を含む非接触ＩＣカードの
製造方法の従来例を示す図である。

【符号の説明】

１ 非接触ＩＣカード ２ 基材フィルム ３ 金属箔、金属薄膜層 ３ｂ ブリッジ用金属箔、ブリッジ用金属薄膜層 ４ アンテナコイル ４ｂ アンテナコイルの線間部分 ５ ＩＣチップ ６ 配線部材 ７ 切削予定線 ８ａ，８ｂ スルーホール ９ 絶縁層 １０ 非接触ＩＣカード １６ モールド樹脂 ２０ 基材フィルム ２５ 回路基材 ２８ オーバーシート ３０ 金属箔 ３１ エンドミル ３２ 多孔質ベース ３３ 穴あき定盤 ５０ ＩＣチップ ４０ アンテナコイル ５１ 熱プレス機 ４５ 配線 ５２ 抜き型 ４６ 樹脂 ５５ 生カード

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非接触ＩＣカード用のアンテナ形成方法
   であって、基材フィルムにアンテナ用金属箔を積層する
   工程と、当該金属箔のアンテナコイルを形成しない部分
   の金属箔をエンドミルにより切削除去する工程とによ
   り、アンテナを形成することを特徴とする非接触ＩＣカ
   ードのアンテナ形成方法。
2. 【請求項２】 基材フィルムにラミネートするアンテナ
   用金属箔が、あらかじめアンテナコイルの外形形状に作
   られていることを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣ
   カードのアンテナ形成方法。
3. 【請求項３】 非接触ＩＣカード用のアンテナ形成方法
   であって、基材フィルムにアンテナ用金属薄膜を積層す
   る工程と、当該金属薄膜層のアンテナコイルを形成しな
   い部分の金属薄膜層をエンドミルにより切削除去する工
   程とにより、アンテナを形成することを特徴とする非接
   触ＩＣカードのアンテナ形成方法。
4. 【請求項４】 基材フィルムに蒸着するアンテナ用金属
   薄膜層をマスクを使用して、あらかじめアンテナコイル
   の外形形状に形成することを特徴とする請求項３記載の
   非接触ＩＣカードのアンテナ形成方法。
5. 【請求項５】 基材フィルムのアンテナ形成面と反対側
   の面にあらかじめブリッジ用金属箔または金属薄膜を設
   けることを特徴とする請求項１または請求項３記載の非
   接触ＩＣカードのアンテナ形成方法。
6. 【請求項６】 基材フィルムのアンテナ形成面にあらか
   じめブリッジ用金属箔または金属薄膜を設け、さらに当
   該金属箔または金属薄膜上に絶縁層を形成することを特
   徴とする請求項１または請求項３記載の非接触ＩＣカー
   ドのアンテナ形成方法。