JP2008211572A - 非接触式データキャリア装置、ブースターアンテナ基板 - Google Patents

Abstract

【課題】保持されたデータを非接触で読み出し可能な非接触式データキャリア装置およびそのブースターアンテナ基板において、安価な構成でより長い通信距離に対応すること。
【解決手段】データを格納可能なＩＣチップと、互いに平行する直線部分を少なくとも含む渦巻き形状のアンテナパターンを有する配線基板とを備えた非接触式データキャリアと、上記アンテナパターンの最外形より平面形状が大きく、かつ、互いに平行する複数の直線パターンを少なくとも含む複数巻きの単一のコイルパターンのアンテナがパターン形成された絶縁基板を備えたブースターアンテナ基板とを具備し、アンテナパターンの直線部分を含む配線基板における領域がアンテナの直線パターンを含む絶縁基板における領域と重なりを有しかつ該直線部分と該直線パターンとがほぼ平行になるように、非接触式データキャリアがブースターアンテナ基板に対して重なり位置している。
【選択図】図１

Description

本発明は、保持されたデータを非接触で読み出し可能な非接触式データキャリア装置およびこれに用いるブースターアンテナ基板に係り、特に、アンテナパターンを配線層に有する配線基板にＩＣチップが実装された非接触式データキャリアを主部品として有する非接触式データキャリア装置およびこれに用いるブースターアンテナ基板に関する。

データを格納可能なＩＣチップとこれを実装した配線基板とからなり、配線基板にはアンテナパターンを形成した配線層が備えられている構成の非接触式データキャリアが、近年、物品のタグ情報のキャリアとして用いられている。このような構成では、配線パターンを微細化する技術を用いてアンテナパターンを小さく形成することが可能であり、全体として小型化が実現する。

一方、より長い通信距離が求められる用途では、アンテナの口径を大きく構成することが効果的であるものの、この場合により安価に製造可能とすることも大きな要素である。そこで、上記の小型の非接触式データキャリアを主部品として利用して、開口面積の大きなアンテナパターンを有する基板（以下、ブースターアンテナ基板ともいう）と組み合わせる構成が考えられる。ブースターアンテナ基板では、求められる機能に応じてより安価な構成を採用し、これに、大量に生産されることでコストダウンが図られた小型の非接触式データキャリアを組み合わせる。

下記特許文献１には、ブースターアンテナ基板を有する「非接触式ＩＣタグ装置」が開示されている。この構成のブースターアンテナ基板は、リーダライタ側との通信をするための大口径のアンテナコイルと、ＩＣ側のアンテナパターンと電磁結合をするための小口径のアンテナコイルとを有している。小口径のアンテナコイルによりＩＣ側のアンテナパターンとの電磁結合を良好に確保することができるが、ブースターアンテナ基板にも細密なパターン形成が必要でありコスト的には高くなる。
特開２００２−１８３６９０号公報

本発明は、保持されたデータを非接触で読み出し可能な非接触式データキャリア装置およびこれに用いるブースターアンテナ基板において、安価な構成でより長い通信距離に対応できる非接触式データキャリア装置およびこれに用いるブースターアンテナ基板を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る非接触式データキャリア装置は、データを格納可能なＩＣチップと、該ＩＣチップが実装され、かつ、該ＩＣチップに接続されたアンテナパターンを有する配線層を含む配線基板とを備え、前記アンテナパターンが、互いに平行する直線部分を少なくとも備えた渦巻き状の形状である非接触式データキャリアと、前記アンテナパターンの最外形より平面形状が大きく、かつ、アンテナがパターン形成された絶縁基板を備え、前記アンテナが、互いに平行する複数の直線パターンを少なくとも備えた複数巻きの単一のコイルパターンであるブースターアンテナ基板とを具備し、前記アンテナパターンの前記直線部分を含む前記配線基板における領域が前記アンテナの前記直線パターンを含む前記絶縁基板における領域と重なりを有しかつ該直線部分と該直線パターンとがほぼ平行になるように、前記非接触式データキャリアが前記ブースターアンテナ基板に対して重なり位置していることを特徴とする。

すなわち、この装置は、非接触式データキャリアとブースターアンテナ基板とを具備し、非接触式データキャリアには、データ格納用のＩＣチップと、アンテナパターンを有する配線層を含む配線基板とが備えられている。一方、この配線基板より大きな平面形状のブースターアンテナ基板は、絶縁基板を備え、この絶縁基板上にアンテナがパターン形成されている。非接触式データキャリアのアンテナパターンとブースターアンテナ基板のアンテナとはともに、互いに平行する複数の直線のパターンを備えており、これらを含む基板領域が重なりかつ複数の直線のパターン同士がほぼ平行になるように、非接触式データキャリアとブースターアンテナ基板とが位置している。ここでブースターアンテナ基板のアンテナは複数巻きの単一のコイルパターンである。

したがって、ブースターアンテナ基板のアンテナは特に細密なパターンであることまでは要せず安価である。すなわち、ブースターアンテナ基板のアンテナは、単一のコイルパターンであり、リーダライタ側との通信をするため大口径に形成され得る。ここで、このアンテナの位置および形状を、非接触式データキャリアのアンテナパターンの位置および形状との関係として、上記のように所定に設定することで、これらの電磁結合を良好に維持する。この電磁結合を行うために、リーダライタ側との通信距離を確保するためのアンテナとは別のアンテナを要しない。

また、本発明の一態様に係るブースターアンテナ基板は、絶縁基板と、前記絶縁基板上にパターン形成されたアンテナとを具備し、前記アンテナが、互いに平行する複数の直線パターンを少なくとも備えた複数巻きの単一のコイルパターンであり、前記アンテナの前記直線パターンが、互いにほぼ直交する２方向に少なくとも備えられ、前記アンテナの前記直線パターンの前記互いにほぼ直交する２方向による角のパターンが、該角の最内側から一部、該一部の外側のパターンより丸みが小さいことを特徴とする。

このブースターアンテナ基板では、直線パターンの直交する２方向による角のパターンの部分を、非接触式データキャリアのアンテナパターンとのより密な電磁結合のため供することができる。よって通信距離を伸ばすことに貢献できる。リーダライタ側との通信距離を確保するためのアンテナと別のアンテナのパターンは要せず、構成的に安価になる。

また、本発明の別の態様に係るブースターアンテナ基板は、絶縁基板と、前記絶縁基板上にパターン形成されたアンテナとを具備し、前記アンテナが、互いに平行する複数の直線パターンを少なくとも備えた複数巻きの単一のコイルパターンであり、前記アンテナの前記直線パターンが、互いにほぼ直交する２方向に少なくとも備えられ、前記アンテナの前記直線パターンの前記互いにほぼ直交する２方向による角のパターンが、該アンテナの他のどの角のパターンより丸みが小さいことを特徴とする。

このブースターアンテナ基板の場合も、アンテナの直線パターンによる２方向の直交部分を、非接触式データキャリアのアンテナパターンとのより密な電磁結合のため供することができる。よって通信距離を伸ばすことに貢献できる。ここでリーダライタ側との通信距離を確保するためのアンテナと別のアンテナのパターンは要せず、構成的に安価になる。ひとつの角のパターンが他の角のパターンより丸みが小さいという意味で揃っていることにより、間隔の広狭がないパターン形成が可能であり不良発生を減らせる。

また、本発明のさらに別の態様に係るブースターアンテナ基板は、絶縁基板と、前記絶縁基板上にパターン形成されたアンテナとを具備し、前記アンテナが、互いに平行する複数の直線パターンを少なくとも備えた複数巻きの単一のコイルパターンであり、前記アンテナの前記直線パターンが、少なくとも、局所的な「コ」の字の形状で備えられていることを特徴とする。

このブースターアンテナ基板では、アンテナの局所的な「コ」の字の形状部分を、非接触式データキャリアのアンテナパターンとのより密な電磁結合のため供することができる。よって、アンテナの直線パターンの２方向による直交部分との電磁結合の場合よりさらに通信距離を伸ばすことに貢献できる。リーダライタ側との通信距離を確保するためのアンテナと別のアンテナのパターンは要せず、構成的に安価になる。

本発明によれば、保持されたデータを非接触で読み出し可能な非接触式データキャリア装置およびこれに用いるブースターアンテナ基板において、安価な構成でより長い通信距離に対応できる。

本発明たる非接触式データキャリア装置の実施態様として、前記非接触式データキャリアの前記アンテナパターンの前記直線部分が、互いにほぼ直交する２方向に少なくとも備えられており、前記ブースターアンテナ基板の前記アンテナの前記直線パターンが、互いにほぼ直交する２方向に少なくとも備えられており、前記アンテナパターンの前記直線部分の一方を含む前記配線基板における領域が前記アンテナの前記直線パターンの一方を含む前記絶縁基板における領域と重なりを有しかつ該直線部分の一方と該直線パターンの一方とがほぼ平行になり、前記アンテナパターンの前記直線部分の他方を含む前記配線基板における領域が前記アンテナの前記直線パターンの他方を含む前記絶縁基板の領域と重なりを有しかつ該直線部分の他方と該直線パターンの他方とがほぼ平行になるように、前記非接触式データキャリアが前記ブースターアンテナ基板に対して重なり位置している、とすることができる。

このようにアンテナとアンテナパターンとが位置することで、重なるパターン同士の対向距離が長くなるのでそれらの電磁結合がより密になる。したがって、さらに通信距離を伸ばすことに貢献できる。

また、実施態様として、前記非接触式データキャリアの前記アンテナパターンが、前記ブースターアンテナ基板の前記アンテナの最外形より外側にはみださないように、前記非接触式データキャリアが前記ブースターアンテナ基板に対して重なり位置している、とすることができる。このように構成することで、非接触式データキャリア装置全体としての平面的な大きさをより小さくすることができる。

上記の各実施態様において、前記アンテナの前記直線パターンの前記互いにほぼ直交する２方向による角のパターンを含む前記絶縁基板における領域であって前記非接触式データキャリアの前記アンテナパターンを含む前記配線基板における領域に重なる部分における該角のパターンが、前記アンテナパターンの前記直線部分の前記互いにほぼ直交する２方向による角のパターンを含む前記配線基板における領域であって前記ブースターアンテナ基板の前記アンテナを含む前記絶縁基板における領域に重なる部分における該角のパターンと同等の丸みを有している、とすることができる。

このようにすれば、絶縁基板のアンテナと配線基板のアンテナパターンとで、角のパターンによる重なりがそれらの丸みを含めて一致するので、より密な電磁結合が得られる。よって、さらに通信距離を伸ばすことに貢献できる。

ここで、前記アンテナの前記直線パターンの前記互いにほぼ直交する２方向による角のパターンを含む前記絶縁基板における領域であって前記非接触式データキャリアの前記アンテナパターンを含む前記絶縁基板における領域に重ならない部分における該角のパターンが、前記アンテナの前記直線パターンの前記互いにほぼ直交する２方向による角のパターンを含む前記絶縁基板における領域であって前記非接触式データキャリアの前記アンテナパターンを含む前記絶縁基板における領域に重なる部分における該角のパターンと同等の丸みを有している、とすることができる。

このようにすれば、ブースターアンテナ基板における２方向の直線パターンによる角のパターンが、丸みという意味ですべて揃っているので、間隔の広狭がないパターン形成が可能であり不良発生を減らせる。

また、実施態様として、前記非接触式データキャリアの前記アンテナパターンの前記直線部分が、少なくとも、「コ」の字の形状で備えられており、前記非接触式データキャリアに重なり位置している前記ブースターアンテナ基板の前記直線パターンが、少なくとも、前記非接触式データキャリアの前記アンテナパターンの前記「コ」の字の形状に重なるように局所的な「コ」の字の形状で備えられている、とすることができる。

このようにすれば、アンテナの直線パターンによる局所的な「コ」の字の形状部分が、非接触式データキャリアのアンテナパターンと対向する距離を伸ばすことになるので、より密な電磁結合が可能である。よってさらに通信距離を伸ばすことに貢献できる。

ここで、前記ブースターアンテナ基板の前記アンテナが、外周から内周へ至る周回の連続パターンを有し、該周回の連続パターンが、最外周のパターンが方向転換する部位で内周側のパターンのすべてが該最外周のパターンとほぼ同距離を保って方向転換するパターンである、とすることができる。

このようにすれば、ブースターアンテナ基板のアンテナの最外形を規定するその最外周のパターンに沿う広がりで内側のパターンが方向転換するので、実質的なアンテナの口径がほとんど狭まらず、通信距離確保への影響が少ない。

ここで、前記ブースターアンテナ基板の前記アンテナが、前記「コ」の字の形状の端部から外出するパターン部位において、該「コ」の字の形状の該端部までの方向に対して９０度超１８０度未満の方向で外出している、とすることができる。このようなアンテナのパターン形状にすれば、「コ」の字を設けたことによるアンテナの実質的口径減を、より小さく抑えることができる。よって通信距離の確保上好ましい。

また、実施態様として、前記ブースターアンテナ基板が、前記非接触式データキャリアが重なり位置すべき位置を案内するアライメントマークを有している、とすることができる。このようなアライメントマークを設けることで、生産性の向上および組み立ての位置精度向上に寄与することができる。アライメントマークは、アンテナが設けられた側とは反対の面上に設けるようにしてもよい。この場合、非接触式データキャリアをブースターアンテナ基板のアンテナがパターン形成されていない面上に位置させる構成に適する。非接触式データキャリアをアンテナがパターン形成されていない面上へ載置すれば、アンテナの存在による段差に影響されず傾かずに位置させることができる。よって、垂直方向において非接触式データキャリアとブースターアンテナとのより好ましい位置関係が得られる。

また、実施態様として、前記ブースターアンテナ基板の前記絶縁基板が、パターン形成されて対向位置する２つのランドを備え、前記絶縁基板の前記アンテナが、前記対向位置する２つのランドに接続され、かつ、該対向位置する２つのランドを介してパターンとして不連続になっており、該対向位置する２つのランド上に実装された導電部材をさらに具備する、とすることができる。このような２つのランドを備えることで、このブースターアンテナ基板を、直接にＩＣを電気的に実装する製品用の基板として供することも可能になる。

また、実施態様として、前記非接触式データキャリアと前記ブースターアンテナ基板との間に設けられた接着樹脂層をさらに具備する、とすることができる。非接触式データキャリアをブースターアンテナ基板上に固定するためのひとつの態様である。

また、実施態様として、前記ブースターアンテナ基板の前記絶縁基板の材質がＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）であり、該絶縁基板上にパターン形成された前記アンテナの材質がアルミニウムであり、前記ブースターアンテナ基板が、前記絶縁基板の一部領域を誘電体とするように両面にキャパシタとしての電極パターンをさらに備え、該電極パターンが電気的に前記アンテナに接続されている、とすることができる。これはブースターアンテナ基板を安価にするための具体例である。これによれば、材質的にも構成部品的にも安価になる。

以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る非接触式データキャリア装置の構成を模式的に示す平面図および断面図である。より具体的に、図１（ａ）に示す平面図内に示したＡ−Ａａ位置、Ｂ−Ｂａ位置、Ｃ−Ｃａ位置の断面が、それぞれ、図１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）である。この非接触式データキャリア装置は、絶縁基板１１上にパターン形成されたアンテナ１２を備えるブースターアンテナ基板と、小型の非接触式データキャリア１５とを概略構成として有している。小型の非接触式データキャリア１５については以下、小型タグとも言う。

ブースターアンテナ基板には、アンテナ１２の他に、キャパシタ１３、貫通導電接続部１４が設けられる。ブースターアンテナ基板の絶縁基板１１は、例えば、厚さ数１０μｍのＰＥＴやポリイミドからなる（このほか、ＦＲ−４やガラスエポキシ基板を採用することもできる）。その面積は、例えば、一般のカードサイズの半分程度であり、このような大きさにすることによりアンテナ１２の開口面積を十分に取り、リーダライタ側との十分な通信距離の確保を図る。

アンテナ１２は、導電材料（例えばアルミニウム）を材質として、複数巻きの単一のコイルパターンになるように形成されており、その外周側は、貫通導電接続部１４を介して裏面に導通し、さらに裏面側のパターンによりキャパシタ電極パターン１３ｂに導通している。アンテナ１２の内周側は、キャパシタ電極パターン１３ａに導通している。貫通導電接続部１４は、絶縁基板１１を貫通して設けられた、両面のパターン間を電気的に導通する充填構造の導電部材である。

キャパシタ電極パターン１３ｂとキャパシタ電極パターン１３ａとは、絶縁基板１１を介して対向位置しており、その対向面積によりキャパシタ１３として静電容量が所定になるようになっている。キャパシタ１３の誘電体には、キャパシタ電極パターン１３ｂとキャパシタ電極パターン１３ａとに挟まれて位置する絶縁基板１１がそのまま利用される。アンテナ１２とキャパシタ１３とにより共振回路が構成され、その共振周波数はリーダライタ側との通信に用いられる周波数にほぼ一致する。このような絶縁基板１２、アンテナ１３、キャパシタ１４、貫通導電接続部１４による構成は、要素数が少なく微細加工も不要なので、またそれらの材質を考えても非常に安価にできる利点がある。

アンテナ１２は、互いに平行する複数の直線パターンを有する形状であり、この直線パターンの一部に重なるように小型タグ１５が位置している。ここで小型タグ１５の絶縁基板１１上への固定のため、それらの間に接着樹脂層１６（例えば熱硬化性のエポキシ樹脂）を設けている。小型タグ１５の位置およびその内部構成については再度述べるが、概略的には、アンテナ１２の直線パターンに平行に重なるように小型タグ１５内に備えられているアンテナパターンの直線部分が位置している。このような位置関係により、アンテナ１２と小型タグ１５内のアンテナパターンとの確実な電磁結合を図る。この電磁結合により、ブースターアンテナ基板を介するリーダライタと小型タグ１５との通信が可能になっている。

なお、この非接触式データキャリア装置の図示は、構造が分かりやすいようにして示したものであり、実際の使用場面の形態としては、両面にラミネート素材を積層したりカード様の形態に仕上げるなどして、保護性を増した形態が考えられる。

図２は、図１中に示した非接触式データキャリア１５（小型タグ）の構成を模式的に示す平面図である。小型タグ１５は、例えば５ｍｍ角程度の大きさを有し、配線基板としての近年のパターン微細化技術や微細な縦方向導電技術を適用して小型・安価に大量製造することができる。小型タグ１５の構成は、図示するように、配線基板１５１、アンテナパターン１５２、データキャリアＩＣチップ１５３、ボンディングワイヤ１５４、モールド樹脂１５５を有する構成である。

データキャリアＩＣチップ１５３は、主たる内部構成要素として、通信回路部（不図示）とメモリ部（不図示）とを有する。通信回路部は、ボンディングワイヤ１５４を介してアンテナパターン１５２に接続され、このアンテナパターン１５２を介して外部からのデータ読み出し指令信号を受信しかつこれに反応してメモリ部に格納されたデータの出力の仲介を行う。データキャリアＩＣチップ１５３は、配線基板１５１のほぼ中央に位置して実装されさらに外気からの保護のためモールド樹脂１５５により封止されている。

アンテナパターン１５２は、渦巻き状の形状を有し、図示の外周端は縦方向導電体用ランド１５２ｂとなっている。このランド１５２ｂは、その下側に位置する縦方向導電体に電気的に接続しており、この縦方向導電体は、裏面に設けられた不図示のアンテナパターンの外周端に電気的に接続している。不図示の裏面アンテナパターンは、アンテナパターン１５２と同じ向きで渦巻き状に形成されその内周端が縦方向導電体を介して縦方向導電体用ランド１５２ａに電気的に接続している。以上のように、アンテナパターン１５２と裏面アンテナパターンとにより、ＩＣチップ１５３から見て一巡のアンテナパターンが形成されている。

なお、配線基板１５１として多層配線基板を採用し、このような一巡のアンテナパターンを、各配線層に設けた各アンテナパターンを直列させて構成することもできる。このような多層配線基板の採用により、アンテナパターンの外部との電磁結合度を増すことができ、信頼性の増加した通信への貢献になる。

渦巻き状の形状のアンテナパターン１５２は、互いに平行する直線部分を少なくとも有している。小型タグ１５としてブースターアンテナ基板との位置関係は、アンテナパターン１５２のその直線部分がブースターアンテナ基板に設けられたアンテナ１２の直線パターンと重なり平行になるように設定される。なお、アンテナパターン１５２が渦巻き状の形状であることから、アンテナパターン１５２には上記の直線部分とは誘導される起電力の向きが逆になる部分が必然的にあるが、この逆の部分がブースターアンテナ基板のアンテナ１２の直線パターンとは重ならないように小型タグ１５を位置させるのが好ましい。このような重なりがあると、アンテナ１２からのアンテナパターン１５２への（あるいはその逆方向の）電磁誘導が打ち消される結果になるからである。

また、図１に示したように、小型タグ１５のアンテナパターン１５２がブースターアンテナ基板のアンテナ１２の最外形より外側にはみださないように、小型タグ１５をブースターアンテナ基板に対して位置させるのがより好ましい。このようにすれば、非接触式データキャリア装置全体として平面的な大きさをより小さくできるからである。

小型タグ１５としては、図２に示した構成のものに限らず利用することができる。例えば、すでに述べたように多層配線基板を採用することのほかに、データキャリアＩＣチップ１５３の実装をフリップチップ実装とすること、モールド樹脂１５５に代えて配線基板１５１上全面に形成された樹脂層とすること、配線基板１５１中にデータキャリアＩＣチップ１５３を埋め込み基板内蔵すること、アンテナパターン１５２の形状を矩形状ではなくそれ以上の多角形とすることやその一部に曲線パターンを導入すること、などは適宜採用することができる。

次に、本発明の別の実施形態について図３を参照して説明する。図３は、本発明の別の実施形態に係る非接触式データキャリア装置の構成を模式的に示す平面図である。図３において、すでに説明した図中に示した構成要素と同じものには同一符号を付しその説明を省略する。

この実施形態では、電磁結合を生む、ブースターアンテナ基板のアンテナ１２と小型タグ１５のアンテナパターン１５２との対向距離をより長くし、これによりさらに通信距離を伸ばすことを意図する。このため、小型タグ１５のアンテナパターン１５２の直線部分が、互いにほぼ直交する２方向に少なくとも備えられており、ブースターアンテナ基板のアンテナ１２の直線パターンが、互いにほぼ直交する２方向に少なくとも備えられている形態を利用して、次のようにこれらを配置する。

すなわち、図示するように、まず、アンテナパターン１５２の直線部分の一方を含む配線基板１５１における領域がアンテナ１２の直線パターンの一方を含む絶縁基板１１における領域と重なりを有しかつ該直線部分の一方と該直線パターンの一方とがほぼ平行になるように、小型タグ１５をブースターアンテナ基板に対して重ねて位置させる。さらに、アンテナパターン１５２の直線部分の他方を含む配線基板１５１における領域がアンテナ１２の直線パターンの他方を含む絶縁基板１２の領域と重なりを有しかつ該直線部分の他方と該直線パターンの他方とがほぼ平行になるように、小型タグ１５をブースターアンテナ基板に対して重ねて位置させる。

換言すると、図示の場合、小型タグ１５における矩形のアンテナパターン１５２の２辺がブースターアンテナ基板のアンテナ１２と重なり電磁誘導を受けるような配置である。このような位置関係により、図１に示した実施形態に比べてパターン間の電磁的な結合度は倍近くになる。よって図１に示した実施形態より通信距離は延長する。

次に、本発明のさらに別の実施形態について図４を参照して説明する。図４は、本発明の一実施形態に係るブースターアンテナ基板の構成を模式的に示す平面図である。図４において、すでに説明した図中に示した構成要素と同じものには同一符号を付しその説明を省略する。なお図４では小型タグ１５については仮想線で示す。

この実施形態では、ブースターアンテナ基板のアンテナ１２ａが、図示するように、小型タグ１５に重なりを有する角の部分で丸みをより排除したパターンになっている。例えばこの部分における丸みは、小型タグ１５におけるアンテナパターン１５２の角のパターンと同程度の丸みにすることができる。このようなアンテナ１２ａによれば、絶縁基板１１のアンテナ１２ａと配線基板１５１のアンテナパターン１５２とで、角のパターンによる重なりがそれらの丸みを含めて一致するので、より密な電磁結合が得られる。よって、さらに通信距離を伸ばすことに貢献できる。

次に、本発明のさらに別の実施形態について図５を参照して説明する。図５は、本発明の別の実施形態に係るブースターアンテナ基板の構成を模式的に示す平面図である。図５において、すでに説明した図中に示した構成要素と同じものには同一符号を付しその説明を省略する。なお図５でも小型タグ１５については仮想線で示す。

この実施形態では、ブースターアンテナ基板のアンテナ１２ｂが、図示するように、小型タグ１５に重なりを有する角の部分を含む角の部分ですべて丸みをより排除したパターンになっている。例えばこの部分における丸みは、小型タグ１５におけるアンテナパターン１５２の角のパターンと同程度の丸みにすることができる。このようにすれば、ブースターアンテナ基板における２方向の直線パターンによる角のパターンが、丸みという意味ですべて揃っているので、間隔の広狭がないパターン形成が可能であり製造時の不良発生を減らせる。

次に、本発明のさらに別の実施形態について図６を参照して説明する。図６は、本発明のさらに別の実施形態に係るブースターアンテナ基板の構成を模式的に示す平面図である。図６において、すでに説明した図中に示した構成要素と同じものには同一符号を付しその説明を省略する。なお図６でも小型タグ１５については仮想線で示す。

この実施形態は、小型タグ１５のアンテナパターン１５２の直線部分が、少なくとも、「コ」の字の形状で備えられている形態であることを前提にこれを利用する。具体的には、図示するように、小型タグ１５に重なり位置しているブースターアンテナ基板のアンテナ１２ｃの直線パターンが、小型タグ１５におけるアンテナパターン１５２の「コ」の字の形状に重なるように局所的な「コ」の字の形状で備えられている。

これによれば、アンテナ１２ｃの直線パターンによる局所的な「コ」の字の形状部分が、小型タグ１５のアンテナパターン１５２と対向する距離を伸ばすことになるので、より密な電磁結合が可能である。よってさらに通信距離を伸ばすことに貢献できる。

次に、本発明のさらに別の実施形態について図７を参照して説明する。図７は、本発明のさらに別の実施形態に係るブースターアンテナ基板の構成を模式的に示す平面図である。図７において、すでに説明した図中に示した構成要素と同じものには同一符号を付しその説明を省略する。なお図７でも小型タグ１５については仮想線で示す。

この実施形態は、図６において説明したものと「コ」の字の形状の部分において同じであるが、ブースターアンテナ基板のアンテナ１２ｄが、外周から内周へ至る周回の連続パターンを有し、該周回の連続パターンが、最外周のパターンが方向転換する部位で内周側のパターンのすべてが該最外周のパターンとほぼ同距離を保って方向転換するパターンである、という点で異なっている。図６に示したものは、アンテナ１２ｃがその左上の方向転換の部位において、内周側のパターンのすべてが最外周のパターンとほぼ同距離を保っているわけではない。

図７に示すようなパターンにアンテナ１２ｄを構成することにより、アンテナ１２ｄの最外形を規定するその最外周のパターンに沿う広がりで内側のパターンが方向転換するので、実質的なアンテナの口径がほとんど狭まらず、通信距離低下が避けられる。

次に、本発明のさらに別の実施形態について図８を参照して説明する。図８は、本発明のさらに別の実施形態に係るブースターアンテナ基板の構成を模式的に示す平面図である。図８において、すでに説明した図中に示した構成要素と同じものには同一符号を付しその説明を省略する。なお図８でも小型タグ１５については仮想線で示す。

この実施形態も、図６において説明したものと「コ」の字の形状の部分において同じであるが、ブースターアンテナ基板のアンテナ１２ｅが、「コ」の字の形状の端部から外出するパターン部位において、該「コ」の字の形状の該端部までの方向に対して９０度超１８０度未満の方向で外出している、という点で異なっている。

このようなパターンにアンテナ１２ｅを構成することにより、「コ」の字を設けたことによる実質的口径減を、より小さく抑えることができる。よって通信距離の確保上好ましい。

次に、本発明のさらに別の実施形態について図９を参照して説明する。図９は、本発明のさらに別の実施形態に係るブースターアンテナ基板の構成を模式的に示す平面図である。図９において、すでに説明した図中に示した構成要素と同じものには同一符号を付しその説明を省略する。なお図９でも小型タグ１５については仮想線で示す。

この実施形態では、ブースターアンテナ基板の絶縁基板１１に小型タグ１５の配置位置案内のためアライメントマーク１７を設ける。アライメントマーク１７は、アンテナ１２ｂをパターン形成するための例えばアルミニウム層のエッチング工程で同時に形成することができる。アライメントマーク１７を設けることで、生産性の向上および組み立ての位置精度向上に寄与できる。例えばマシンビジョンを利用する組み立て工程時や、目視で組み立てを行う場合にも利用できる。

次に、本発明のさらに別の実施形態について図１０を参照して説明する。図１０は、本発明のさらに別の実施形態に係る非接触式データキャリア装置の構成を模式的に示す平面図および断面図である。より具体的に、図１０（ａ）に示す平面図内に示したＤ−Ｄａ位置の断面が、図１０（ｂ）である。図１０において、すでに説明した図中に示した構成要素と同じものには同一符号を付しその説明を省略する。

この実施形態は、小型タグ１５の配置位置を絶縁基板１１のアンテナ１２の形成された側の面とは反対の側の面上としたものである。なお、小型タグ１５の配置位置を案内するためのアライメントマーク１７ａ、１７ｂをやはり上記反対側の面上に設けている。このように反対面上に小型タグ１５を位置させれば、アンテナ１２の存在による段差に影響され傾くことなく小型タグ１５を位置させることができる。よって、垂直方向において小型タグ１５とブースターアンテナ基板とのばらつきの小さいより好ましい位置関係が得られる。

次に、本発明のさらに別の実施形態について図１１を参照して説明する。図１１は、本発明のさらに別の実施形態に係る非接触式データキャリア装置の構成を模式的に示す平面図である。図１１において、すでに説明した図中に示した構成要素と同じものには同一符号を付しその説明を省略する。

この実施形態では、ブースターアンテナ基板の絶縁基板１１が、パターン形成されて対向位置する２つのランド３２ａ、３２ｂを備え、絶縁基板１１のアンテナ２２がこの２つのランド３２ａ、３２ｂに接続されている。さらに、絶縁基板１１のアンテナ２２は、２つのランド３２ａ、３２ｂを介してパターンとして不連続になっており、２つのランド３２ａ、３２ｂ上に導電ダミー素子３２（導電部材）を実装させている。

この実施形態でアンテナ２２は、例えば銅のパターンである。ランド３２ａ、３２ｂ上には適当なめっき層が配されていてもよいが少なくとも地金の層部分はやはり例えば銅である。同じく、キャパシタ２３を構成するキャパシタ電極パターン２３ａ、２３ｂも例えば銅パターンである。また、絶縁基板１１の裏面のパターンに接続して貫通導電接続部２５が設けられ、この貫通導電接続部２５に接続した表側のパターンがアンテナ２２の内周側とランド３３ａ、３３ｂを介して対向位置している。この非接触式データキャリア装置ではランド３３ａ、３３ｂ上には何も実装しない。

図１１に図示する形態は、電気的には、図１に示した実施形態と全く同じになる。したがって、図１での説明と同様な作用および効果を有する。加えて、このようなブースターアンテナ基板は、ランド３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂを備えることで、絶縁基板１１上に直接に（小型タグ１５を用いず）データキャリアＩＣチップを電気的に実装する製品用の基板として用いることができる。すなわち、このような用途では、ランド３２ａ、３２ｂ上に、導電ダミー素子３２に代えてデータキャリアＩＣチップを実装（例えばフリップ実装）し、ランド３３ａ、３３ｂ上には導電ダミー素子を実装してキャパシタ２３を電気的に機能させないようにする。このブースターアンテナ基板をこのように利用可能とすることで、製品間で共通部品化がなされコスト削減に寄与することができる。

次に、本発明のさらに別の実施形態について図１２を参照して説明する。図１２は、本発明のさらに別の実施形態に係るブースターアンテナ基板の構成を模式的に示す平面図である。図１２において、すでに説明した図中に示した構成要素と同じものには同一符号を付しその説明を省略する。なお図１２では小型タグ１５については仮想線で示す。

この実施形態は、ブースターアンテナ基板として図１１に示したものと同じく、小型タグ１５を載せるタイプのものと、小型タグ１５を載せず直接にデータキャリアＩＣチップを実装するタイプのものとで兼用することができるアンテナ基板である。図１２（ａ）が小型タグ１５を載せる製品の場合を図示し、図１２（ｂ）が小型タグ１５を載せず直接にデータキャリアＩＣチップを実装する製品の場合を図示している。

アンテナ４２に局所的な「コ」の字の形状部分があることは図６、図７、図８に示した実施形態と同様である。また、アンテナ４２の外周端が貫通導電接続部４４を介して裏面に導通し、さらに裏面側のパターンによりキャパシタ４３の一方の端子に導通している。また、絶縁基板４１のこの裏面側のパターンに接続して貫通導電接続部４５が設けられ、この貫通導電接続部４５に接続した表側のパターンがアンテナ４２の内周側とランドを介して対向位置している。

小型タグ１５を載せる製品の場合には、図１２（ａ）に示すように、導電ダミー素子３２を実装することにより、アンテナ４２の内周端に導通してキャパシタ４３の他方の端子を接続させる。これにより、アンテナ４２とキャパシタ４３との電気的接続関係は図１に示した実施形態と同じになる。

一方、小型タグ１５を載せず直接にデータキャリアＩＣチップを実装する製品の場合には、図１２（ｂ）に示すように、貫通導電接続部４５に接続した表側のパターンとアンテナ４２の内周側との間にデータキャリアＩＣチップ５２を実装（例えばフリップ実装）する。これにより、キャパシタ４３は電気的には機能せず、ＩＣチップ５２の両端子間にアンテナ４２が接続された構成になる。

本発明の一実施形態に係る非接触式データキャリア装置の構成を模式的に示す平面図および断面図。 図１中に示した非接触式データキャリアの構成を模式的に示す平面図。 本発明の別の実施形態に係る非接触式データキャリア装置の構成を模式的に示す平面図。 本発明の一実施形態に係るブースターアンテナ基板の構成を模式的に示す平面図。 本発明の別の実施形態に係るブースターアンテナ基板の構成を模式的に示す平面図。 本発明のさらに別の実施形態に係るブースターアンテナ基板の構成を模式的に示す平面図。 本発明のさらに別の実施形態に係るブースターアンテナ基板の構成を模式的に示す平面図。 本発明のさらに別の実施形態に係るブースターアンテナ基板の構成を模式的に示す平面図。 本発明のさらに別の実施形態に係るブースターアンテナ基板の構成を模式的に示す平面図。 本発明のさらに別の実施形態に係る非接触式データキャリア装置の構成を模式的に示す平面図および断面図。 本発明のさらに別の実施形態に係る非接触式データキャリア装置の構成を模式的に示す平面図。 本発明のさらに別の実施形態に係るブースターアンテナ基板の構成を模式的に示す平面図。

符号の説明

１１…絶縁基板、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ…アンテナ、１３…キャパシタ、１３ａ，１３ｂ…キャパシタ電極パターン、１４…貫通導電接続部、１５…非接触式データキャリア（小型タグ）、１６…接着樹脂層、１７，１７ａ，１７ｂ…アライメントマーク、２２…アンテナ、２３…キャパシタ、２３ａ，２３ｂ…キャパシタ電極パターン、２４…貫通導電接続部、２５…貫通導電接続部、３２…導電ダミー素子、３２ａ，３２ｂ…ランド、３３ａ，３３ｂ…ランド、４１…絶縁基板、４２…アンテナ、４３…キャパシタ、４４…貫通導電接続部、４５…貫通導電接続部、５２…データキャリアＩＣチップ、１５１…配線基板、１５２…アンテナパターン、１５２ａ，１５２ｂ…縦方向導電体用ランド、１５３…データキャリアＩＣチップ、１５４…ボンディングワイヤ、１５５…モールド樹脂。

Claims (21)

1. データを格納可能なＩＣチップと、該ＩＣチップが実装され、かつ、該ＩＣチップに接続されたアンテナパターンを有する配線層を含む配線基板とを備え、前記アンテナパターンが、互いに平行する直線部分を少なくとも備えた渦巻き状の形状である非接触式データキャリアと、
   前記アンテナパターンの最外形より平面形状が大きく、かつ、アンテナがパターン形成された絶縁基板を備え、前記アンテナが、互いに平行する複数の直線パターンを少なくとも備えた複数巻きの単一のコイルパターンであるブースターアンテナ基板とを具備し、
   前記アンテナパターンの前記直線部分を含む前記配線基板における領域が前記アンテナの前記直線パターンを含む前記絶縁基板における領域と重なりを有しかつ該直線部分と該直線パターンとがほぼ平行になるように、前記非接触式データキャリアが前記ブースターアンテナ基板に対して重なり位置していること
   を特徴とする非接触式データキャリア装置。
2. 前記非接触式データキャリアの前記アンテナパターンの前記直線部分が、互いにほぼ直交する２方向に少なくとも備えられており、
   前記ブースターアンテナ基板の前記アンテナの前記直線パターンが、互いにほぼ直交する２方向に少なくとも備えられており、
   前記アンテナパターンの前記直線部分の一方を含む前記配線基板における領域が前記アンテナの前記直線パターンの一方を含む前記絶縁基板における領域と重なりを有しかつ該直線部分の一方と該直線パターンの一方とがほぼ平行になり、前記アンテナパターンの前記直線部分の他方を含む前記配線基板における領域が前記アンテナの前記直線パターンの他方を含む前記絶縁基板の領域と重なりを有しかつ該直線部分の他方と該直線パターンの他方とがほぼ平行になるように、前記非接触式データキャリアが前記ブースターアンテナ基板に対して重なり位置していること
   を特徴とする請求項１記載の非接触式データキャリア装置。
3. 前記非接触式データキャリアの前記アンテナパターンが、前記ブースターアンテナ基板の前記アンテナの最外形より外側にはみださないように、前記非接触式データキャリアが前記ブースターアンテナ基板に対して重なり位置していること
   を特徴とする請求項１または２記載の非接触式データキャリア装置。
4. 前記アンテナの前記直線パターンの前記互いにほぼ直交する２方向による角のパターンを含む前記絶縁基板における領域であって前記非接触式データキャリアの前記アンテナパターンを含む前記配線基板における領域に重なる部分における該角のパターンが、前記アンテナパターンの前記直線部分の前記互いにほぼ直交する２方向による角のパターンを含む前記配線基板における領域であって前記ブースターアンテナ基板の前記アンテナを含む前記絶縁基板における領域に重なる部分における該角のパターンと同等の丸みを有していることを特徴とする請求項２記載の非接触式データキャリア装置。
5. 前記アンテナの前記直線パターンの前記互いにほぼ直交する２方向による角のパターンを含む前記絶縁基板における領域であって前記非接触式データキャリアの前記アンテナパターンを含む前記絶縁基板における領域に重ならない部分における該角のパターンが、前記アンテナの前記直線パターンの前記互いにほぼ直交する２方向による角のパターンを含む前記絶縁基板における領域であって前記非接触式データキャリアの前記アンテナパターンを含む前記絶縁基板における領域に重なる部分における該角のパターンと同等の丸みを有していることを特徴とする請求項４記載の非接触式データキャリア装置。
6. 前記非接触式データキャリアの前記アンテナパターンの前記直線部分が、少なくとも、「コ」の字の形状で備えられており、
   前記非接触式データキャリアに重なり位置している前記ブースターアンテナ基板の前記直線パターンが、少なくとも、前記非接触式データキャリアの前記アンテナパターンの前記「コ」の字の形状に重なるように局所的な「コ」の字の形状で備えられていること
   を特徴とする請求項１記載の非接触式データキャリア装置。
7. 前記ブースターアンテナ基板の前記アンテナが、外周から内周へ至る周回の連続パターンを有し、該周回の連続パターンが、最外周のパターンが方向転換する部位で内周側のパターンのすべてが該最外周のパターンとほぼ同距離を保って方向転換するパターンであることを特徴とする請求項６記載の非接触式データキャリア装置。
8. 前記ブースターアンテナ基板の前記アンテナが、前記「コ」の字の形状の端部から外出するパターン部位において、該「コ」の字の形状の該端部までの方向に対して９０度超１８０度未満の方向で外出していることを特徴とする請求項７記載の非接触式データキャリア装置。
9. 前記ブースターアンテナ基板が、前記非接触式データキャリアが重なり位置すべき位置を案内するアライメントマークを有していることを特徴とする請求項１記載の非接触式データキャリア装置。
10. 前記ブースターアンテナ基板の前記絶縁基板が、パターン形成されて対向位置する２つのランドを備え、
    前記絶縁基板の前記アンテナが、前記対向位置する２つのランドに接続され、かつ、該対向位置する２つのランドを介してパターンとして不連続になっており、
    該対向位置する２つのランド上に実装された導電部材をさらに具備すること
    を特徴とする請求項１記載の非接触式データキャリア装置。
11. 前記アライメントマークが、前記ブースターアンテナ基板の前記アンテナがパターン形成された前記絶縁基板の面とは反対の面にあることを特徴とする請求項９記載の非接触式データキャリア装置。
12. 前記非接触式データキャリアと前記ブースターアンテナ基板との間に設けられた接着樹脂層をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の非接触式データキャリア装置。
13. 絶縁基板と、
    前記絶縁基板上にパターン形成されたアンテナとを具備し、
    前記アンテナが、互いに平行する複数の直線パターンを少なくとも備えた複数巻きの単一のコイルパターンであり、
    前記アンテナの前記直線パターンが、互いにほぼ直交する２方向に少なくとも備えられ、
    前記アンテナの前記直線パターンの前記互いにほぼ直交する２方向による角のパターンが、該角の最内側から一部、該一部の外側のパターンより丸みが小さいこと
    を特徴とするブースターアンテナ基板。
14. 絶縁基板と、
    前記絶縁基板上にパターン形成されたアンテナとを具備し、
    前記アンテナが、互いに平行する複数の直線パターンを少なくとも備えた複数巻きの単一のコイルパターンであり、
    前記アンテナの前記直線パターンが、互いにほぼ直交する２方向に少なくとも備えられ、
    前記アンテナの前記直線パターンの前記互いにほぼ直交する２方向による角のパターンが、該アンテナの他のどの角のパターンより丸みが小さいこと
    を特徴とするブースターアンテナ基板。
15. 絶縁基板と、
    前記絶縁基板上にパターン形成されたアンテナとを具備し、
    前記アンテナが、互いに平行する複数の直線パターンを少なくとも備えた複数巻きの単一のコイルパターンであり、
    前記アンテナの前記直線パターンが、少なくとも、局所的な「コ」の字の形状で備えられていること
    を特徴とするブースターアンテナ基板。
16. 前記アンテナが、外周から内周へ至る周回の連続パターンを有し、該周回の連続パターンが、最外周のパターンが方向転換する部位で内周側のパターンのすべてが該最外周のパターンとほぼ同距離を保って方向転換するパターンであることを特徴とする請求項１５記載のブースターアンテナ基板。
17. 前記アンテナが、前記「コ」の字の形状の端部から外出するパターン部位において、該「コ」の字の形状の該端部までの方向に対して９０度超１８０度未満の方向で外出していることを特徴とする請求項１６記載のブースターアンテナ基板。
18. 前記絶縁基板上にパターン形成されたアライメントマークをさらに具備することを特徴とする請求項１３ないし１５のいずれか１項記載のブースターアンテナ基板。
19. 前記アライメントマークが、前記アンテナがパターン形成された前記絶縁基板の面とは反対の面にあることを特徴とする請求項１８記載のブースターアンテナ基板。
20. 前記絶縁基板上にパターン形成され、対向位置する２つのランドをさらに具備し、
    前記アンテナが、前記対向位置する２つのランドに接続され、かつ、該対向位置する２つのランドを介してパターンとして不連続になっていること
    を特徴とする請求項１３ないし１５のいずれか１項記載のブースターアンテナ基板。
21. 前記ブースターアンテナ基板の前記絶縁基板の材質がＰＥＴであり、
    該絶縁基板上にパターン形成された前記アンテナの材質がアルミニウムであり、
    前記ブースターアンテナ基板が、前記絶縁基板の一部領域を誘電体とするように両面にキャパシタとしての電極パターンをさらに備え、該電極パターンが電気的に前記アンテナに接続されていること
    を特徴とする請求項１記載の非接触式データキャリア装置。

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