JP2003331246A

JP2003331246A - 非接触ｉｃ媒体用モジュール及び非接触ｉｃ媒体

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Publication number: JP2003331246A
Application number: JP2002138194A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kobayashi; 一雄小林; Naoyuki Sakata; 直幸坂田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2002-05-14
Publication date: 2003-11-21
Anticipated expiration: 2022-05-14
Also published as: JP3979178B2

Abstract

(57)【要約】【課題】安価で搬送しやすく、カード化やタグ化に適し
た非接触ＩＣ媒体用モジュールとそれを用いた非接触Ｉ
Ｃ媒体を提供すること。【解決手段】絶縁基板（６）の面上に、パターンニング
された導体層で形成されているループアンテナ（２）
と、絶縁基板（６）のループアンテナ（２）が形成され
ている面と同じ側の面上に一方の電極（１）が形成して
あり、もう一方の電極（３）が絶縁皮膜を有する導電性
ワイヤ（１５）により形成されたキャパシタとを備え、
ループアンテナ（２）と前記キャパシタとを用いた共振
回路に接続されたＬＳＩ（４）を少なくとも一つ備えて
おり、ＬＳＩ（４）は、該外部通信装置からのデータを
記憶するデータ記憶手段と、外部通信装置との間でデー
タの通信を行うデータ通信手段と、前記共振回路から電
力を得る電力受給手段とを備えたことを特徴とする非接
触ＩＣ媒体用モジュール及び前記モジュール用いた非接
触ＩＣ媒体。

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媒体用モ
ジュールとそれを用いた非接触ＩＣ媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】非接触ＩＣ媒体は、電磁波を用いて自ら
の電力を賄い、かつ、データの送受信を行う。有効に電
力を受電するために共振回路を形成することが一般的で
ある。動作時は共振回路に発生した電力を用いて内蔵さ
れたＬＳＩが動作する。その共振回路はインダクタとキ
ャパシタで形成される。共振回路は通信に用いる任意の
周波数に共振するように設計されるが、それらにＬＳＩ
が接続される場合はその入力インピーダンスも考慮する
必要がある。

【０００３】共振回路のインダクタはコイルを形成する
ことで得られるためワイヤをコイル状にしたものが良く
用いられる。カードに内蔵する場合など、薄型に形成す
る場合は絶縁基板上にスパイラルパターンを形成したル
ープアンテナにすることでも得られる。インダクタンス
はその周回数により決定される。また、その面積も重要
である。共振回路のキャパシタは電極を向かい合わせれ
ば実現され、電極間に絶縁物(誘電体)を挟みこむことが
一般的である。キャパシタンスは誘電体の比誘電率と電
極の面積および距離によって決まる。

【０００４】カードに内蔵する共振回路は基板上にルー
プアンテナのパターンを形成するとともにキャパシタの
一方の電極を形成し、基板の反対面にもう一方のキャパ
シタの電極を形成することが一般的である。両面フレキ
シブルプリント配線板と呼ばれるものである。

【０００５】この方法は、両面導体が必要であり、表裏
を接続するためのスルホールが必要であるため、一般に
高価である。さらにキャパシタのキャパシタンスは形成
する基材すなわち誘電体の厚さに制限されるので、厚さ
の自由度が無い。形成する基材が薄いシートだとその後
の搬送が困難である等の問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの問題
を鑑みてなされたもので、安価で搬送しやすく、カード
化やタグ化に適した非接触ＩＣ媒体用モジュールとそれ
を用いた非接触ＩＣ媒体を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明において上記の課
題を達成するために、まず請求項１の発明では、外部の
通信装置からの電磁波を利用して、データの通信か又は
電力を受給するか、少なくともいずれかを非接触で行う
半導体チップを備えた非接触ＩＣ媒体用のモジュールで
あって、絶縁基板の面上に、パターンニングされた導体
層で形成されているループアンテナと、該絶縁基板の該
ループアンテナが形成されている面と同じ側の面上に一
方の電極が形成してあり、もう一方の電極が絶縁皮膜を
有する導電性ワイヤにより形成されたキャパシタとを備
え、該ループアンテナと該キャパシタとを用いた共振回
路が形成されてあり、前記外部の通信装置からの電磁波
に対して共振するよう、該ループアンテナのインダクタ
ンスと該キャパシタのキャパシタンスとが任意の値に設
定されてあって、該共振回路に接続されたＬＳＩを少な
くとも一つ備えており、該ＬＳＩには該外部通信装置か
らのデータを記憶するデータ記憶手段、該外部通信装置
との間でデータの通信を行うデータ通信手段、該ＬＳＩ
に接続された共振回路から電力を得る電力受給手段、以
上を備えたことを特徴とする非接触ＩＣ媒体用モジュー
ルとしたものである。

【０００８】また請求項２の発明では、前記導電性ワイ
ヤの断面の形状が略四角形であることを特徴とする請求
項１に記載の非接触ＩＣ媒体用モジュールとしたもので
ある。

【０００９】また請求項３の発明では、請求項１又は２
のいずれかに記載の非接触ＩＣ媒体用モジュールが、プ
ラスチック基材に挟まれてあり、厚さが０．８４ｍｍ以
下であって、しかもカード形状を成していることを特徴
とする非接触ＩＣ媒体としたものである。

【００１０】また請求項４の発明では、請求項１又は２
のいずれかに記載の非接触ＩＣ媒体用モジュールが、プ
ラスチック基材に挟まれ、取り付け部か又は貼り付け剤
のいずれかを用いることによって、他の物品に係着させ
ることが可能なタグ状を成していることを特徴とする非
接触ＩＣ媒体としたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を示
す。

【００１２】１．本発明の非接触媒体用モジュールまず、本発明の非接触媒体用モジュールについて、以下
に説明する。

【００１３】１．１．本発明の非接触媒体用モジュール
の回路本発明による非接触ＩＣ媒体用モジュールは、図１
（ｄ）に示すように、インダクタ（１３）と、キャパシ
タ（１２）と、ＬＳＩ（４）とを有する。インダクタ
（１３）と、キャパシタ（１２）とは、任意の周波数で
共振するように値を設定する。通常、ＬＳＩ（４）の入
力インピーダンスは容量性であることが多いのでそのキ
ャパシタンスも加味して設計する。インダクタ（１３）
は、例えば、ＩＳＯに規定されたＩＤ−１サイズのカー
ド形状に入るように設計され、図1（ａ）のようにルー
プアンテナ（２）のループ回数が３回程度であれば1〜2
μＨ程度のインダクタンスになる。

【００１４】インダクタンスを２μＨとし、共振周波数
を１３．５６ＭＨｚとすれば、キャパシタ（１２）とＬ
ＳＩ（４）の合計キャパシタンスは、６９ｐＦとなる。

【００１５】尚、共振周波数ｆと、インダクタンスＬと
が与えられると、キャパシタンスＣは、以下の数式で計
算される。

【００１６】

【数１】

【００１７】１．２．本発明の非接触媒体用モジュール
の構造本発明による非接触ＩＣ媒体用モジュールの一例の上面
図を、図1（ａ）に示す。非接触ＩＣ媒体用モジュール
（１４）において、インダクタ（１３）は、例えば、絶
縁基板（６）上に、パターンニングされた導体層で形成
されているループアンテナ（２）として得られる。

【００１８】パターンニングされた導体層は、例えば、
絶縁基板（６）上に、導体箔を貼り付け、エッチング法
等によりパターンニングすることにより得られる。

【００１９】導体箔は、アルミニウムや銅、あるいはそ
れらの合金やそれらにメッキを施したものなどが用いら
れる。アルミニウムは銅に比べ安価であるが、導電性が
低いので注意する必要がある。導体箔は電解法や圧延法
を用いて形成するのが一般的である。これらの導体箔を
絶縁基板（６）に貼り付ける。

【００２０】絶縁基板（６）は、ポリエステルやポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリカーボネー
ト、ポリオレフィン、エポキシ、液晶ポリマーなどの樹
脂及びこれらの樹脂をアロイ化したものやそれらに無機
材料を混合したものが用いられ、一般的にはプリント配
線板やフレキシブルプリント配線板に用いられる材料で
ある。耐熱性が許せば非晶性ポリエステル（ＰＥＴ−
Ｇ）やポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリロニトリルブ
タジエンスチレン（ＡＢＳ）などのカード用基材として
用いられる樹脂も使用可能である。特にカード用基材と
融点が近い熱可塑性材料を用いることで、カード形状の
非接触ＩＣ媒体に加工する時に、絶縁基板（６）とカー
ド用基材との接着に接着剤を用いずに、熱融着を用いる
など、一般的なプラスチックカードの製造方法を用いる
ことができる。絶縁基板（６）に熱化塑性の樹脂を用い
て、導体箔を熱と圧力で接着する方法もある。

【００２１】また、導体層は、導体箔を貼り付ける代り
に、絶縁基板（６）にスパッタリング法や蒸着法を用い
て導体をつけ、それに任意の厚さまでメッキを施してこ
とで形成しても良い。無論、導体層は、導電性樹脂など
を用いて印刷法などで形成することも可能であるが、こ
の場合は樹脂の導電性が低いので、それを補うため導電
性樹脂の上に重ねて銅などをメッキして金属箔を形成す
ると良い。この場合はすでに導電性樹脂にてループアン
テナ（２）のパターンとキャパシタの一方の電極（１）
を形成することで、任意のループアンテナ（２）のパタ
ーンが得られる。

【００２２】絶縁基板（６）に導体箔が貼り付けられた
状態で、エッチング法を用いて、任意のループアンテナ
（２）のパターンと、キャパシタの一方の電極（１）と
を形成する。ループアンテナ（２）のパターン形状と、
キャパシタの一方の電極（１）のパターン形状とは、共
振周波数に合わせて決定される。通常、共振周波数と一
致するように設計されるが、出来上がった非接触ＩＣ媒
体用モジュール（１４）を、２枚以上重ねて使用する場
合は共振周波数が変化するので、故意に共振周波数をず
らす場合もある。

【００２３】キャパシタのもう一方の電極（３）は、絶
縁被覆導電性ワイヤ（１５）を用いて形成する。キャパ
シタの電極をＡ−Ａ’で切断した断面の一例を、図１
（ｂ）に示す。

【００２４】絶縁被覆導電性ワイヤ（１５）は、マグネ
ットワイヤとも呼ばれ、導電性の芯線（８）に、絶縁性
の被覆（７）が施された電線である。被覆（７）は、ポ
リエステルやウレタンなどが多いが、絶縁性を有してい
ればどんなものでも良い。芯線（８）は、銅が一般的で
あるがアルミやそれらの合金などあるいはそれらにメッ
キを施したものなど導電性を有した物であればどんなも
のでも良い。ただし、ループアンテナ（２）のパターン
との接続を考慮する必要があるので、ループアンテナ
（２）のパターンに使用した材料との接合に溶接法を用
いるのであれば溶接可能な材料を選定しなければならな
い。また、はんだ付けするのであればはんだ付けに適し
た材料を選定し、接着剤を用いるのであれば接着剤との
接着性を考慮するのは云うまでも無い。

【００２５】ループアンテナ（２）のパターンと、キャ
パシタの一方の電極（１）とが形成された絶縁基板
（６）に、絶縁皮膜導電性ワイヤ（１５）を配設する方
法は、いくつか提案されている。絶縁皮膜導電性ワイヤ
（１５）に超音波を加え、発生した熱を用いて熱可塑性
の絶縁基板（６）に貼り付けていく方法や、超音波の替
わりに熱ヘッドを用いて熱を加える方法、超音波や熱に
圧力も同時に加える方法などがある。絶縁基板（６）が
熱可塑性であれば、これらの方法を使用できるが、熱可
塑性で無い場合は絶縁基板（６）と、絶縁被膜導電性ワ
イヤ（１５）との間に、接着層や粘着層を設けて、絶縁
皮膜導電性ワイヤ（１５）に圧力を加えて配設していく
方法もある。

【００２６】絶縁皮膜導電性ワイヤ（１５）を配設する
ときに任意の過重を加え、図１（ｃ）のように、絶縁皮
膜導電性ワイヤ（１５）が、絶縁基板（６）に形成され
たキャパシタンスの一方の電極（１）に押し込まれたよ
うにすることで、絶縁皮膜導電性ワイヤ（１５）による
電極（３）と、導体層による電極（１）との近接する面
積が増え、より大きいキャパシタンスを得ることができ
る。

【００２７】さらに、図２（ｄ）のように、絶縁皮膜導
電性ワイヤとして、平角線（３３）といわれる略４角形
のものを利用することにより、導体層による電極（１）
と、平角線（３３）による電極（３）との近接する面積
を増大させ、より大きいキャパシタンスを得ることがで
きる。

【００２８】図１（ｅ）のように、キャパシタの導体箔
による一方の電極（１）の幅寸法を２０ｍｍとし、キャ
パシタのもう一方の電極（３）として、φ０．１１ｍｍ
のウレタン被覆電線（１６）を、電極（１）の上に、１
０往復（２０回）配設した時のキャパシタンスは、約２
３．４ｐＦであった。したがって、キャパシタの一方の
電極（１）上を、ウレタン被覆電線（１６）が一回通過
するごとに約２ｐＦのキャパシタンスが得られることに
なり、ウレタン被覆電線（１６）の通過回数を調整する
ことでキャパシタンスを約２ｐＦ単位で調整することが
可能である。キャパシタンスの一方の電極（１）の幅を
狭くすればキャパシタンスを小さくする微小な調整が可
能であるし、逆に広くすれば大きなキャパシタンスを得
ることができる。

【００２９】２．非接触ＩＣ媒体次に、本発明による非接触ＩＣ媒体を、以下に説明す
る。

【００３０】本発明による非接触ＩＣ媒体は、本発明に
よる非接触ＩＣ媒体用モジュールを、プラスチック基材
で挟み、カード形状又はタグ形状に加工したものであ
る。

【００３１】本発明による非接触ＩＣ媒体の層構造の一
例を、図２（ａ）の斜視図に示す。表面シート（２４
ａ）と裏面シート（２４ｂ）とにて非接触ＩＣ媒体用モ
ジュール（１４）を挟み込み、その後熱及び圧力を加え
非接触ＩＣ媒体を得る。製造方法としては熱と圧力を同
時に加える熱ラミネート法が一般的である。

【００３２】図２（ａ）のように、非接触ＩＣ媒体用モ
ジュールを、表裏のシートで挟み込んで製造する非接触
ＩＣ媒体は、非常に単純な層構造を持つが、現実には印
刷層や接着層が必要なため、図２（ｂ）の断面図に示す
層構造を有する非接触ＩＣ媒体となることが多い。図２
（ｂ）に断面図を示す非接触ＩＣ媒体は、熱ラミネート
法にて製造されたものであって、非接触ＩＣ媒体用モジ
ュール（１４）を表面シート（２４ａ）と裏面シート
（２４ｂ）とにて挟み、さらにシートに印刷が施された
表面印刷シート（２５ａ）及び裏面印刷シート（２５
ｂ）とにて挟み、必要に応じて印刷を保護するための表
面印刷保護層（２６ａ）、裏面印刷保護層（２６ｂ）を
設けてラミネートすることで得られる。このとき全てを
一度にラミネートしても良いし、必要に応じて数回に分
けてラミネートしても良い。熱ラミネート法にてラミネ
ートする場合は各層の材料が熱融着可能な熱可塑性の材
料である必要がある。もし、熱可塑性の材料で無い場合
は各層間に接着層を設ければよい。

【００３３】非接触ＩＣ媒体用モジュール（１４）に用
いるＬＳＩ（４）の厚さは１００μｍ〜３００μｍ程度
の寸法であることが多い。また、ＬＳＩ（４）が封止剤
等によって封止されたパッケージ状態になっていること
も有り、その場合、その寸法は３００μｍ程度になる。
その為、完成した非接触ＩＣ媒体の表面を平滑にするた
めに、図２（ｃ）に示すように、ＬＳＩ（４）の部分を
抜いたシート（２８）を用いて、カードを構成すること
もある。絶縁基板（６）にＬＳＩ（４）が実装された非
接触ＩＣ媒体用モジュール（１４）に対して、ＬＳＩ
（４）を避けるように嵌合穴をあけたシート（２８）を
重ねた後は、表裏にシートや層（２４ａ〜２６ａ，２４
ｂ〜２６ｂ）を重ねていくことで表面の平滑な非接触Ｉ
Ｃ媒体を得ることができる。

【００３４】非接触ＩＣ媒体は、従来の非接触ＩＣ媒体
と同様に、磁気テープやホログラム、リライト印字層な
どを設けることはもちろん、ループアンテナを任意の形
に設計し、エンボスを設けることも可能である。

【００３５】尚、カード形状の非接触ＩＣ媒体の場合、
厚さがもし０．８４ｍｍを超えると、曲げや捻じり等の
機械的耐性に劣り、また携帯性の面でも劣るので、好ま
しくない。

【００３６】また、タグ形状の非接触ＩＣ媒体の場合に
は、取り付け部か又は貼り付け剤のいずれかを設けて、
他の物品に係着させることを可能にする。

【００３７】

【発明の効果】本願の各請求項に係る発明は、以下のよ
うな効果がある。

【００３８】請求項1による非接触ＩＣ媒体用モジュー
ルでは、絶縁皮膜を有する導電性ワイヤにより簡易にキ
ャパシタが得られ、しかも共振周波数の調整も可能であ
り、さらに調整の分解能も設定できる。また、スルーホ
ールを用いない、片面のエッチング法によるループアン
テナの形成は、表面プリント基板に比較して安価であ
る。また、ループアンテナを形成する絶縁基板に、キャ
パシタを形成しないので、厚さが自由に選択でき、材質
も自由である。また、絶縁基板に、熱可塑性のシートを
使用することも可能であり、熱ラミネート法を用いて熱
融着して非接触ＩＣ媒体を得ることが出来、カード形状
の非接触ＩＣ媒体を製造する場合、従来のプラスチック
カードの設備が流用できる。

【００３９】請求項２による非接触ＩＣ媒体では、絶縁
皮膜を有する導電性ワイヤの断面が略四角形であるた
め、より多くのキャパシタンスを得ることができる。

【００４０】請求項３による非接触ＩＣ媒体では、請求
項１又は２による非接触ＩＣ媒体をプラスチックフィル
ムに挟むことにより、厚さが０．８４ｍｍ以下の非接触
ＩＣ媒体が得られ、曲げや捻じり等の機械的耐性に優
れ、また携帯性の面でも優れたものとなる。

【００４１】請求項４による非接触ＩＣ媒体では、取り
付け部か又は貼り付け剤のいずれかを用いることによっ
て、他の物品に係着させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明による非接触ＩＣ媒体用モジ
ュールの一例の上面図。（ｂ）は、（ａ）に示すＡ−
Ａ’の断面の第一例を示す断面図。（ｃ）は、（ａ）に
示すＡ−Ａ’の断面の第二例を示す断面図。（ｄ）は、
（ａ）に示す非接触ＩＣ媒体用モジュールの回路図。
（ｅ）は、キャパシタの電極の一例を拡大した拡大図。

【図２】（ａ）は、本発明による非接触ＩＣ媒体におけ
る層構造の第一例を示す斜視図。（ｂ）は、本発明によ
る非接触ＩＣ媒体における層構造の第二例を示す断面
図。（ｃ）は、本発明による非接触ＩＣ媒体におけるＬ
ＳＩ内蔵部分の層構造の一例を示す断面図。（ｄ）は、
図１（ａ）に示すＡ−Ａ’の断面の第三例を示す断面
図。

【符号の説明】

１…電極。２…ループアンテナ３…電極４…ＬＳＩ５ａ…接続部５ｂ…接続部６…絶縁基板７…絶縁皮膜８…芯線１２…キャパシタ１３…インダクタ１４…非接触ＩＣ媒体用モジュール１５…絶縁皮膜導電性ワイヤ１６…ウレタン被覆電線２４ａ…表面シート２４ｂ…裏面シート２５ａ…表面印刷シート２５ｂ…裏面印刷シート２６ａ…表面印刷保護層２６ｂ…裏面印刷保護層２８…シート３３…平角線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部の通信装置からの電磁波を利用して、
データの通信か又は電力を受給するか、少なくともいず
れかを非接触で行う半導体チップを備えた非接触ＩＣ媒
体用のモジュールであって、絶縁基板の面上に、パターンニングされた導体層で形成
されているループアンテナと、該絶縁基板の該ループア
ンテナが形成されている面と同じ側の面上に一方の電極
が形成してあり、もう一方の電極が絶縁皮膜を有する導
電性ワイヤにより形成されたキャパシタとを備え、該ループアンテナと該キャパシタとを用いた共振回路が
形成されてあり、前記外部の通信装置からの電磁波に対
して共振するよう、該ループアンテナのインダクタンス
と該キャパシタのキャパシタンスとが任意の値に設定さ
れてあって、該共振回路に接続されたＬＳＩを少なくとも一つ備えて
おり、該ＬＳＩには該外部通信装置からのデータを記憶
するデータ記憶手段、該外部通信装置との間でデータの通信を行うデータ通信
手段、該ＬＳＩに接続された共振回路から電力を得る電力受給
手段、以上を備えたことを特徴とする非接触ＩＣ媒体用モジュ
ール。
【請求項２】前記導電性ワイヤの断面の形状が略四角形
であることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣ媒
体用モジュール。
【請求項３】請求項１又は２のいずれかに記載の非接触
ＩＣ媒体用モジュールが、プラスチック基材に挟まれて
あり、厚さが０．８４ｍｍ以下であって、しかもカード
形状を成していることを特徴とする非接触ＩＣ媒体。
【請求項４】請求項１又は２のいずれかに記載の非接触
ＩＣ媒体用モジュールが、プラスチック基材に挟まれ、
取り付け部か又は貼り付け剤のいずれかを用いることに
よって、他の物品に係着させることが可能なタグ状を成
していることを特徴とする非接触ＩＣ媒体。