JP2006331198A - 携帯可能電子装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 アンテナ配線基板と、このアンテナ配線基板上に設けられたパターン状のアンテナと、前記アンテナ配線基板に搭載され、アンテナと電気的に接続され、厚さT1および最大方向の長さS1を有するICチップと、ICチップと対向して固定され、ICチップと対向する全面と接触され、且つ、下に示す条件
1.0≦S2/S1≦3.0
5≦S2/T2≦840
5μm≦T1≦250μm
を満たす厚さT2および最大方向の長さS2を有する第1の補強板とを備えた無線ICカード。
【選択図】図2
Description
このような無線ICカードは、カード状の本体の中に、通信に必要なパターン状のアンテナおよびICチップを内蔵し、リーダー/ライターとの通信を非接触で行うことができ、鉄道の定期券や学生証、従業員証、各種免許証等の個人認証カードに利用されている。
無線ICカードを例えば個人認証IDカードとして用いる場合、カード表面には、認識識別用の顔画像が形成される。このような顔画像の形成時の押圧や熱によるICチップの破損、接合部の外れを防止するため、ICカードの中心位置から2mm以上離れた領域にICチップを配置する技術が提供されている(特許文献1)。
例えば、個人認証IDカードは、常時携帯されることが多く、ポケットの中など少しの動きでも繰り返しカードに曲げ応力、ねじれ応力がかかるような状況に置かれている。特に、カード基材のICチップが実装されている位置に急激な荷重がかかると、ICチップが破損し、無線ICカードとしての機能を失われる虞がある。
本発明は、上記課題を解決するためのものであって、無線その目的は、機械的ストレスの耐性が高く、信頼性の向上した携帯可能電子装置およびその製造方法を提供することにある。
1.0≦S2/S1≦3.0
5≦S2/T2≦840
5μm≦T1≦250μm
を満たす厚さT2および最大方向の長さS2を有する第1の補強板とを備えることを特徴としている。
1.0≦S2/S1≦3.0
5≦S2/T2≦840
5μm≦T1≦250μm
を満たす厚さT2および最大方向の長さS2を有する第1の補強板とを接合し、前記ICチップの回路面と電気的に接続される第1の面に有する基板とを接合し、前記基板の前記第1の面の裏面である第2の面と、下に示す条件
1.0≦S3/S1≦4.0
10≦S3/T3≦1120
1.0≦S3/S2≦4.0
5μm≦T1≦250μm
を満たす厚さT3および最大方向の長さS3を有する第2の補強板とを、前記アンテナ基板を挟んで、前記第2の補強板が前記ICチップを覆うように接合し、前記ICチップおよび前記第1の補強板を挟んで、前記基板の第1の面と第1の基材とを接合し、前記第2の補強板を挟んで、前記基板の第2の面と第2の基材とを接合することを特徴としている。
図1は、本発明の携帯可能電子装置の一実施形態に係る非接触式の無線ICカードを示す概略図である。図2は図1に示した無線ICカードの断面図を示す。
図1に示す通り、無線ICカード1は、例えば矩形状のアンテナ配線基板111と、アンテナ配線基板111上に形成されたコイル状のアンテナ112と、アンテナ配線基板111上に実装されアンテナ112に電気的に接続されたICチップ101とを備える。
アンテナ112は、アンテナ配線基板111上に接着剤等により固着されており、材質は銅、アルミ、銀等の箔、ワイヤ等が用いられる。
アンテナ112は、アンテナ配線基板111の周縁部に沿って矩形枠状に延びている。また、アンテナ112は、その両端部に、リード部113,114をそれぞれ有し、これらのリード部113,114はアンテナ配線基板111上に設けられたバンプ部102,103を介してそれぞれICチップ101に電気的に接続されている。
アンテナ配線基板111、ICチップ101およびアンテナ112は、モジュールとして一体化されたインレットシートを構成している。そして、インレットシートは、矩形状の第1の基材133および第2の基材134によって両面側から挟持されている。すなわち、第1の基材133は、アンテナ112、ICチップ101および第1の補強板121に重ねてアンテナ配線基板111の第1の面111aの上に積層され、第2の基材134は、第2の補強板123に重ねてアンテナ配線基板111の第2の面111b上に積層されている。第1および第2の基材133,134の材質としては、例えば、PET、PET−G、ポリカーボネート、アクリル、エポキシ等の紫外線硬化樹脂、塩化ビニル、紙等を用いることができる。そして、インレットシート、第1および第2の基材133,134により、ICチップ101、アンテナ112、第1および第2の補強板121,123を内蔵した矩形状のカード本体1が構成される。
ICチップ101は、厚さ650μmのSiウエハー上に回路を形成し、このSiウエハーの非回路面を研磨することにより、所定の厚さのウエハーとした後、ダイシング装置によりICチップ単位に分割することで製造される。なお、上記回路が形成されている面が、上述した回路面であって、研磨されるSiウエハー表面の非回路面が上述した研磨面である。
ICチップ側補強板121は、ステンレス板(SUS304H)をエッチングにより所定の厚さに形成した後、所定の大きさに切断して製造される。
アンテナ配線基板側補強板123は、ステンレス板(SUS301EH)をエッチングにより所定の厚さにした後、所定の大きさに切断して製造できる。
アンテナ112を備えるアンテナ配線基板111は、厚さ50μmのPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムを用意してアンテナ配線基板とし、エッチングまたはシルクスクリーン印刷によりアルミニウムのコイルアンテナパターンをアンテナ配線基板111上に形成することにより作製できる。続いて、アンテナ配線基板111の所定位置に、銀ペーストを用いてICチップ101とアンテナ112との接続部となるバンプ部102,103を形成する。
このようにして、所定のサイズを有するICチップ101、ICチップ側補強板121、アンテナ配線基板側補強板123及びアンテナ配線基板111を実装したインレットシートを作製できる。
これにより、厚さ方向に、ICチップ側補強板121およびアンテナ配線基板側補強板123により挟まれているICチップ101を備えた無線ICカード1を製造できる。
また、第2の基材134上に、例えば樹脂材料からなるフィルムが固定されて受像層132が形成される。この受像層132に、溶融型熱転写プリンタで顔画像及び個人情報を印刷し、顔画像印刷部分に経時変化による耐色を防止するための紫外線カット樹脂膜を形成する。そして、受像層132の全面に、紫外線硬化型樹脂系の透明保護膜を形成し、最後に紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂系の透明保護膜を硬化させる。
これにより、受像層側カード基材132に、顔画像及び個人情報が印刷され、透明の保護膜を形成することができる。
このようにして製造された無線ICカード1は、無線のリーダー/ライターにセットされ、無線ICカードとしての通信機能及び個人情報のデータ表示が問題なく行なえることが確認される。
図3は、上記ICチップ101の概略斜視図を示し、図4は、上記ICチップ側補強板121の概略斜視図を示し、図5は、上記アンテナ配線基板側補強板123の概略斜視図を示す。
図3〜5に示す通り、ICチップ101は、厚さT1と、最大方向の長さS1を有し、ICチップ側補強板121は、厚さT2と、最大方向の長さS2を有し、アンテナ配線基板側補強板123は、厚さT3と、最大方向の長さS3を有する。よって、図3〜5に示すように、最大方向の長さS1〜S3を含む面が矩形状に形成されたICチップ101、ICチップ側補強板121およびアンテナ配線基板側補強板123において、最大方向の長さS1〜S3は、対角線の長さである。
1.0≦S2/S1≦3.0 (式1)
5≦S2/T2≦840 (式2)
5μm≦T1≦250μm (式3)
式(1)に示す通り、ICチップ側補強板121は、ICチップ101の最大方向の長さS1よりも大きい最大方向の長さS2を有する。そして、対向しているICチップ101の全面とICチップ側補強板121が、接着剤122を介して接合されている。これにより、無線ICカード1の積層方向(厚さ方向)におけるICチップ101の耐衝撃性を向上させることができる。また、S2/S1=3.0の場合、ICチップ側補強板121の最大方向の長さS2が、ICチップ101の最大方向の長さS1の3倍の長さである。この場合、図2に示すようにICチップ101の両側にICチップ側補強板121が張り出し、繰り返しの曲げ応力がICチップ101にかかった場合であっても繰り返し曲げ応力への耐性を向上させることができる。その結果、ICチップ101にかかる応力が大幅に低減されICチップ101の破損や、アンテナ配線基板111のバンプ部102,103と無線ICカード1の接続の外れが防止され耐繰り返し曲げ特性が向上する。
また、上述の通り、ICチップ側補強板121の最大方向の長さS2は耐衝撃性や耐繰り返し曲げ特性に影響し、最適化することによりそれらを向上させることができるが、最大方向の長さS2だけではなく、その厚さも耐衝撃性や耐繰り返し曲げ特性に影響する。
例えばICチップ側補強板121の最大方向の長さS2を大きくして、ICチップ101を覆う面積を増やすことにより耐衝撃性はある程度向上する。しかし、ICチップ側補強板121の厚さがICチップ101の厚さと同等かそれよりも薄い場合、厚さ方向からの衝撃応力に弱く、また繰り返しの曲げ応力に対しては耐性が低くなり、ICチップ側補強板121を設けてもICチップ101が破損する虞がある。つまり、ICチップ側補強板121の最大方向S2及びその厚さT2の両方を最適化することにより、無線ICカード1の耐衝撃性及び耐繰り返し曲げ特性の両方を向上させることが可能となる。
ちなみに、ICチップ101の厚さT1が5μm以下であると、ICチップ側補強板121およびICチップ101を含むモジュールをアンテナ配線基板111に実装する際のハンドリング性が非常に悪くなり、実装の際にICチップ101にクラック等の欠陥が生じやすくなる。よって、耐衝撃性及び耐繰り返し曲げ特性が低下する虞がある。またSiウエハーを非常に薄く、例えば厚さ約600μmから5μm以下にするため研磨するには大変な労力が必要なため、作業効率が悪く、コストの上昇を招く虞がある。
一方、ICチップ101の厚さT1が250μmより厚くなると、ICチップ101およびICチップ側補強板121を含めたモジュールの厚さが厚くなり、JIS,ISO等の規格で定められている無線ICカードとしての厚さの規格を満たすことが難しくなる。またICチップ101の厚さが厚くなることにより、繰り返し曲げ応力に対してICチップ101の変形の追随できないため、クラック等の欠陥が生じる虞がある。
なお、本実施の形態において、ICチップ101の最大方向の長さS1は、2mmから14mmである。これは、現状におけるICチップ101の最大方向の長さS1を最小にできるサイズであって、且つ、無線ICカード1上に顔画像及び個人情報を印刷する際、ICチップ101を含めたモジュールの凹凸による弊害を少なくなくするためサイズである。よって、可能であればこの範囲以外のサイズであってもよい。
このように、ICチップ101と対向する全面と接触し、且つ、式(1)〜(3)の全てを満たすように、ICチップ側補強板121の最大方向の長さS2および厚さT2を最適化することにより耐衝撃性及び耐繰り返し曲げ特性を向上でき、あらゆる使用状況下において要求される機能を発現することができる信頼性の高い個人認証用IDカードとして使用可能な無線ICカード1を得ることができる。
1.0≦S3/S1≦4.0 (式4)
10≦S3/T3≦1120 (式5)
1.0≦S3/S2≦4.0 (式6)
5μm≦T1≦250μm (式7)
このように、ICチップ側補強板121は、ICチップ101と対応するサイズを有し、アンテナ配線基板側補強板123は、ICチップ101およびICチップ側補強板121と対応するサイズを有する。
よって、好ましくは、アンテナ配線基板側補強板123の最大方向の長さS3は、ICチップ側補強板121の最大方向の長さS2の4倍の長さ以下である。
なお、ICチップ101の回路面は、外部から衝撃応力によりクラックが発生しやすく、わずかなクラックが発生しただけでもICチップ101が機能しなくなり、無線ICカードの機能が失われる虞がある。
このように、ICチップ側補強板121およびアンテナ配線基板側補強板123の最大方向の長さの組み合わせを最適化することにより、筆記層131あるいは受像層132のどちらの方向からの衝撃応力に対しても十分な耐衝撃性及び耐繰り返し曲げ特性を発現することが可能となる。
また、ICチップ101は、式(7)に示したとおり、5μm≦T1≦250μmを満たす。上述の通り、本実施の形態において、ICチップ101の最大方向の長さS1は、2mmから14mmである。
このように、ICチップ101と対向する全面と接触し、且つ、式(4)〜(7)の全てを満たすように、アンテナ配線基板側補強板123の最大方向の長さS3および厚さT3を最適化することにより耐衝撃性及び耐繰り返し曲げ特性を向上でき、あらゆる使用状況下において要求される機能を発現することができる信頼性の高い個人認証用IDカードとして使用可能な無線ICカード1を得ることができる。
まず、上述した製造方法により、実施例1〜3の無線ICカードを、それぞれ15枚ずつ作成した。また、比較例として、本発明の条件を満たさない比較例1〜3の無線ICカードも、それぞれ15枚ずつ作成した。
実施例1〜3及び比較例1〜3の無線ICカードについて、以下の2種類の試験を実施し、耐衝撃性、耐繰り返し曲げ特性の評価を行った。
この結果を図7に示し、上記評価で問題がない場合は、評価結果として「〇」を記載し、通信機能及び個人情報のデータ表示どちらか一方でも不可となった場合は、評価結果として「×」を記載した。以上の評価試験を実施例1〜3及び比較例1〜3の無線ICカードについて、受像層面から落下させるものを5枚に対して行い(点圧強度試験−受像層面1〜5)、筆記層面から落下させるものを5枚に対して行なった(点圧強度試験−筆記層面1〜5)。
一方、比較例1〜3の無線ICカードは、点圧強度試験を行った後に、通信機能及び個人情報のデータ表示ができなかったカードが複数枚、発生した。また、比較例1〜3の無線ICカードは、連続繰り返し曲げ試験を行なった後に、通信機能及び個人情報のデータ表示ができなかったカードが複数枚、発生した。
なお図6より比較例1〜3の無線ICカードの構成について、比較例1の無線ICカードが、本発明の式(1)及び式(4)を、比較例2の無線ICカードが、本発明の式(4)及び式(6)を、比較例3の無線ICカードが、式(1)及び式(4)を、それぞれ満たしていない。
また、ICチップ101、ICチップ側補強板121およびアンテナ配線基板側補強板123の最大面積を有する面の形状は矩形状に限られず、例えば円形であってよい。この場合、上記最大方向の長さS1〜S3は、直径である。
さらに、筆記層131に筆記層樹脂膜を形成し、受像層132に受像層樹脂膜を形成すると説明したが、本発明はこれに限られず、それぞれ逆の面に形成されてもよい。例えば、筆記層樹脂膜は、樹脂材料を用いたプラスチック製の受像層上に形成され、受像層樹脂膜が筆記層131上に形成されてもよい。ちなみに、樹脂材料を用いたプラスチック製の基材のままでは、鉛筆など筆記具やインクジェットプリンタに対する筆記性や印刷性が欠如しているため、個人情報等の書き込みを長期間維持しておくことが困難である。しかし、筆記層樹脂膜を利用することにより、鉛筆など筆記具やインクジェットプリンタに対する筆記性や印刷性を確保することができる。なお、この筆記層樹脂膜は、耐衝撃性や耐繰り返し曲げ特性に何ら影響を与えることなく、第1,2基材(カード基材)131,132の上に設けることが可能である。これにより必要に応じて個人認証用IDカード所有者の個人情報の変更内容を記載したり、過去の履歴を印刷することが可能となる。また個人認証用IDカード所有者のサイン欄としても使用することが可能となり、本発明の無線ICカードは例えば自動車運転免許証やクレジットカード、デビットカード等への用途が可能となる。
上述のとおり、ICチップ101は、Siウエハー上に回路面を形成し、所定の厚さとなるまで研磨される。なお、これに限られず、例えば、エッチング方式または研削方式により、ICチップ101の厚さを調整してもよい。その後ダイシング装置によりICチップ単位に分割され個々のICチップ101が得られる。必要により回路面を保護する絶縁樹脂膜を設けてもよく、これにはポリイミド樹脂等の絶縁性を持つ樹脂材料が好ましい。アンテナ配線基板111は表面にアンテナ112及び必要に応じてコンデンサー(図示せず)等が設けられる。
PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルサルホン等の耐熱性の高いポリエステル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、酢酸セルロース、ポリエチレン誘導体、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリメチルペンテンまたはアイオノマー等のプラスチックの延伸または未延伸フィルム等及びエポキシ、ガラスエポキシ、ポリイミド、ポリカーボネート、ABS等の樹脂材料、ポリイミド等のプラスチックフィルムや不織布等が利用できる。これらのアンテナ配線基板111に用いる樹脂製フィルムは、その上に形成するアンテナ112及び必要に応じて形成されるコンデンサー(図示せず)との密着性を向上させるため、その表面にプライマー処理やコロナ放電処理を施したものを使用することができる。
これらの樹脂製フィルムは透明なもの、半透明なもの、透明でないものいずれも用いることができ、無線ICカード1に要求される仕様に準拠して適宜選択される。例えば個人認証用IDカードの偽変造防止対策として透かし模様等をカード基材に入れる場合は、アンテナ配線基板111に用いる樹脂製フィルムはその視認性を上げるために透明なものを用いることが好ましい。
Claims (9)
- 基板と、
前記基板に搭載され、外部器械と電気的に接続され、この外部器械との通信によりデータの授受を行なう厚さT1および最大方向の長さS1を有するICチップと、
前記ICチップと対向して固定され、前記ICチップを覆い、且つ、下に示す条件
1.0≦S2/S1≦3.0
5≦S2/T2≦840
5μm≦T1≦250μm
を満たす厚さT2および最大方向の長さS2を有する第1の補強板とを備えた携帯可能電子装置。 - 前記基板を挟んで、前記ICチップと対向して固定され、前記ICチップを覆い、且つ、下に示す条件
1.0≦S3/S1≦4.0
10≦S3/T3≦1120
1.0≦S3/S2≦4.0
5μm≦T1≦250μm
を満たす厚さT3および最大方向の長さS3を有する第2の補強板をさらに備えた請求項1に記載の携帯可能電子装置。 - 前記ICチップおよび第1の補強版に重ねて前記基板の一方の表面上に積層されているとともに、表面に筆記層を備えた第1の基材と、前記基板の他方の表面上に積層され、前記第1の基材との間に前記基材を挟持した第2の基材と、前記第2の基材の表面に重ねて設けられた表面に任意の情報を印刷可能な受像層と、前記受像層に重ねて形成された透明な保護膜とを備えた請求項1あるいは2に記載の携帯可能電子装置。
- 前記第1の補強板は、ステンレスSUS304Hを含む請求項1ないし3のいずれか1項に携帯可能電子装置。
- 前記第2の補強板は、ステンレスSUS301EHを含む請求項2ないし4のいずれか1項に携帯可能電子装置。
- 前記第2の補強板は、前記ICチップの回路面と対向して配置され、前記第1の補強板よりも大きい請求項2ないし6のいずれか1項に携帯可能電子装置。
- 前記基板には、前記ICチップと電気的に接続され、前記外部器械と無線通信を行なうアンテナが設けられている請求項1ないし6のいずれか1項に携帯可能電子装置。
- 厚さT1および最大方向の長さS1を有するICチップの非回路面の全面と、下に示す条件
1.0≦S2/S1≦3.0
5≦S2/T2≦840
5μm≦T1≦250μm
を満たす厚さT2および最大方向の長さS2を有する第1の補強板とを接合し、
前記ICチップの回路面と電気的に接続される第1の面に有する基板とを接合し、
前記基板の前記第1の面の裏面である第2の面と、下に示す条件
1.0≦S3/S1≦4.0
10≦S3/T3≦1120
1.0≦S3/S2≦4.0
5μm≦T1≦250μm
を満たす厚さT3および最大方向の長さS3を有する第2の補強板とを、前記アンテナ基板を挟んで、前記第2の補強板が前記ICチップを覆うように接合し、
前記ICチップおよび前記第1の補強板を挟んで、前記基板の第1の面と第1の基材とを接合し、
前記第2の補強板を挟んで、前記基板の第2の面と第2の基材とを接合する携帯可能電子装置の製造方法。 - 厚さT1および最大方向の長さS1を有するICチップの非回路面の全面と、下に示す条件
1.0≦S2/S1≦3.0
5≦S2/T2≦840
5μm≦T1≦250μm
を満たす厚さT2および最大方向の長さS2を有する第1の補強板とを接合し、
前記ICチップの回路面と、前記ICチップと電気的に接続されるアンテナを第1の面に有するアンテナ基板とを接合し、
前記アンテナ基板の前記第1の面の裏面である第2の面と、下に示す条件
1.0≦S3/S1≦4.0
10≦S3/T3≦1120
1.0≦S3/S2≦4.0
5μm≦T1≦250μm
を満たす厚さT3および最大方向の長さS3を有する第2の補強板とを、前記アンテナ基板を挟んで、前記第2の補強板が前記ICチップを覆うように接合し、
前記ICチップおよび前記第1の補強板を挟んで、前記アンテナ基板の第1の面と第1の基材とを接合し、
前記第2の補強板を挟んで、前記アンテナ基板の第2の面と第2の基材とを接合する携帯可能電子装置の製造方法。
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