JP2011076201A - 非接触ｉｃカード - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナの電磁界感応感度を低下させたり電子部品の誤動作を引き起こさずに、自由に多くの電子部品を組み込むことができる非接触ＩＣカードを得る。
【解決手段】上側から第１のオーバーシート、第１のコアシート、第１のスペーサシート、ループ状のアンテナ配線パターンを形成したアンテナシート、第２のスペーサシート、第２のコアシート、第２のオーバーシートの順に積層して成る非接触ＩＣカードに、前記アンテナシートの前記アンテナ配線パターンに電子部品を電気接続させ、前記電子部品の下の絶縁層の下に金属箔層を設け、前記アンテナ配線パターンの近傍に磁性体層を設け、前記電子部品と前記磁性体層を、前記第１のコアシートと前記第２のコアシートの間に埋め込む。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子マネー、個人認証、その他の情報の授受を、リーダライタとの間で非接触で行う非接触ＩＣカードに関するものである。

電子マネー、個人認証、その他の情報の記憶媒体装置（電子装置の一種）として、非接触で情報の読み書きが可能なウオレット（札入れ）寸法の非接触ＩＣカードが知られている。非接触ＩＣカードシステムは、国際規格化され、広く用いられている。この非接触ＩＣカードは、薄型の半導体チップ及びアンテナを、薄厚且つ小型のプラスチック基板に配設した構成である。アンテナは、基板面上に方形ループのアンテナ配線パターンで形成される。そして、そのアンテナにより、非接触での電力受給機能と信号授受機能を有し、また、不揮発性メモリを備え、当該不揮発性メモリにデータを記憶する機能を備える。この非接触ＩＣカードは、アンテナを具備するリードライト装置と対になり、非接触で動作する。リードライト装置は情報処理装置として機能し、その一形態例の構成は、アンテナから電磁波を発射して形成される電磁界を介して非接触ＩＣカード側に非接触で電力供給するとともに、発射した電磁波に非接触ＩＣカードが感応した際にアンテナ（リードライト装置側）に生じる変化を検出することにより非接触ＩＣカードの存在を確認する。さらに、電磁波の送受信により非接触ＩＣカードに情報を書込み、または非接触ＩＣカードの備える不揮発性メモリから記憶情報を読取るよう構成される。

このような非接触ＩＣカードはリードライト装置近くに非接触で配置され、このリードライト装置が形成させる電磁界に感応して具備する負荷に電磁エネルギを吸収させることによりリードライト装置側のアンテナまたは電力供給部に状態変化を生じせしめるか、感応した電磁界の反射波を放射してリードライト装置側に反射波を受信させる等により、当該非接触ＩＣカードの存在をリードライト装置に検出させ、よって非接触ＩＣカード存在情報をリードライト装置に付与するよう構成される。または非接触ＩＣカードは、付与される電磁界に感応して生じる誘導起電流により電力を確保して各部へ供給し、かつ負荷の状態を制御して生じる電磁界の変動により信号授受することにより、内蔵する不揮発性メモリへ受信したデータを記録し、または不揮発性メモリから再生したデータをリードライト装置に伝送するよう構成される。

例えば、データに対応してＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：振幅シフトキーイング）変調された電磁波をリードライト装置から受信した非接触ＩＣカードが、電磁誘導により生じる起電流を整流して電源とするとともに、その電源に負荷をかけるか、または反射波を放出することで自身が存在することの情報をリードライト装置へ送付し、さらに送付する２値データの各々の値（「１」か「０」）に対応して負荷状態を変え、一方、リードライト装置側でアンテナ端子電圧の変化を検出することで非接触ＩＣカードの存在の検出ならびにデータ受信を行なうシステムが開示されている。これによれば、リードライト装置は所定の送信電力の投入による電磁波をアンテナから放射し、非接触ＩＣカードと誘電結合が為された際に生じるアンテナ電圧の変化等の検出に基づき通信範囲内に非接触ＩＣカードが存在するか否かを確認した上で、情報授受を実行する構成とされる。

特許文献１には、この非接触ＩＣカードとして、非接触で電磁界に感応可能なアンテナを具備する共振回路と、その共振回路に接続された負荷部とを具備する非接触ＩＣカードであって、アンテナ（配線パターン）を形成したアンテナシートの上に半導体チップ等の電子部品を設置し、そのアンテナシートの下面を覆うように強磁性体層と、その下に導電
体層が積層された非接触ＩＣカードが開示されている。特許文献１の非接触ＩＣカードでは、導電体層により強度と剛性が改善され、且つ、導電体層側が電磁波発生源側に向けられた際に電磁界が導電体層により遮断されてアンテナが電磁界に感応せず、一方、アンテナ側が電磁波発生源側に向けられた際にはアンテナが電磁界に感応可能になり、且つ強磁性体層の作用で感度低下がなく高効率で共振回路から負荷へのエネルギ吸収が為されるという、非接触ＩＣカードの表裏で異なる動作をさせることができる。

特開２００１−３３１７７２号公報

しかし、特許文献１では、非接触ＩＣカードの導電体層の上に強磁性体層を設置し、その上にアンテナ（配線パターン）と同じ高さに電子部品を組み込んでいるため、この非接触ＩＣカード上に多くの電子部品を組み込んだ場合、その電子部品が非接触ＩＣカードのアンテナの発生させる電磁界を乱し、アンテナが共振して空間から電力を受信する妨げになり、また、そのアンテナ近くの電磁界が、それらの電子部品の誤動作を引き起こし、また、不要電磁波放射を発生させる問題があった。また逆に、それらの電子部品が動作時に電磁界を発生させ、それがその近傍のアンテナに取り込まれてノイズを増幅させる問題もあった。更に、非接触ＩＣカードのアンテナに受信させるべくリーダライタが発生させる電磁界がアンテナ近傍の電子部品に受信されて、それらの電子部品の誤動作を引き起こす問題があった。

上記のように、従来の非接触ＩＣカード構成では電子部品とアンテナの電磁界の干渉により、アンテナの電磁界感応感度が低下したり電子部品の誤動作を引き起こす問題があるので、自由に多くの電子部品を組み込むことができない問題があった。本発明の課題は、このような従来技術における問題点を解決することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、上側から第１のオーバーシート、第１のコアシート、第１のスペーサシート、ループ状のアンテナ配線パターンを形成したアンテナシート、第２のスペーサシート、第２のコアシート、第２のオーバーシートの順に積層して成る非接触ＩＣカードであって、前記アンテナシートの前記アンテナ配線パターンに電子部品を電気接続させ、前記電子部品の下の絶縁層の下に金属箔層を有し、前記アンテナ配線パターンの近傍に磁性体層を有し、前記電子部品と前記磁性体層が、前記第１のコアシートと前記第２のコアシートの間に埋め込まれていることを特徴とする非接触ＩＣカードである。

また、本発明は、上記の非接触ＩＣカードであって、上記絶縁層が上記アンテナシートの絶縁層であり、上記磁性体層が上記第１のスペーサシートの空孔に設置されていることを特徴とする非接触ＩＣカードである。

また、本発明は、上記の非接触ＩＣカードであって、上記絶縁層が上記アンテナシートの絶縁層であり、上記磁性体層が上記第２のスペーサシートの空孔に設置されていることを特徴とする非接触ＩＣカードである。

また、本発明は、上記の非接触ＩＣカードであって、上記絶縁層が印刷配線板の絶縁層であり、上記金属箔層の下に上記磁性体層を有し、上記磁性体層の下に上記アンテナシートを有し、上記アンテナ配線パターンが前記印刷配線板の電気接続パターンを経由して上
記電子部品に電気接続されていることを特徴とする非接触ＩＣカードである。

本発明の非接触ＩＣカードは、電子部品の下の絶縁層の下に金属箔層を設けることで、その金属箔層の上部の電子部品に加わる磁界を弱くし電子部品と磁界との干渉による電子部品の誤動作を防止でき、また、不要電磁波放射を防止できる効果がある。また、アンテナ配線パターンの近傍に磁性体層を設置することにより、金属箔層によって低下させられるアンテナ配線パターンのインダクタンスを上昇させ、アンテナ配線パターンのインダクタンスを適正な値に維持させて安定させることができ、アンテナ配線パターンの共振を安定させることができ、アンテナ配線パターンの電磁界感応感度の低下を防ぐことができる効果がある。

本発明の第１の実施形態の非接触ＩＣカードの上面から見た平面図である。 本発明の第１の実施形態の非接触ＩＣカードのＸＸ’断面図である。 本発明の第１の実施形態の非接触ＩＣカードの製造方法を示すＸＸ’断面図である。 本発明の第１の実施形態の変形例の非接触ＩＣカードのＸＸ’断面図である。 本発明の第２の実施形態の非接触ＩＣカードの上面から見た平面図である。 本発明の第２の実施形態の非接触ＩＣカードのＸＸ’断面図である。 本発明の第２の実施形態の非接触ＩＣカードの印刷配線板の製造方法を示すＸＸ’断面図である。 本発明の第２の実施形態の電子回路モジュールとアンテナシートの積層工程を示すＸＸ’断面図である。 本発明の第２の実施形態の電子回路モジュールとアンテナシートの一体化構成を示すＸＸ’断面図である。 本発明の第２の実施形態の非接触ＩＣカードの製造方法を示すＸＸ’断面図である。

以下、本発明の非接触ＩＣカード１は、厚みが０．７６ｍｍ±０．０８ｍｍの銀行カード、クレジットカードサイズの非接触ＩＣカード１である。以下、本発明の好適な実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態の非接触ＩＣカード１の平面図を図１に示し、そのＸ−Ｘ’部断面図を図２に示す。この非接触ＩＣカード１は、図１のように、アンテナシート１０１には、その絶縁層１０１ｃの上面にアンテナ配線パターン１０１ａと電気接続パターン１０１ｂを形成する。図３のように、そのアンテナシート１０１の電気接続パターン１０１ｂに電子部品２のバンプや端子等の電極を異方性導電性接着シート（ＡＣＦ）で接続するか半田付けすることで接続することで電子部品２をアンテナシート１０１に設置する。電子部品２は例えばＩＣチップ、電子ペーパ等の表示デバイス、振動部品、三次元加速度センサー、バイオモトリックセンサー、その他センサー部品等を設置できる。電子部品２をアンテナシート１０１に実装する場合に、電子部品の厚さが厚い場合は、アンテナシート１０１の絶縁層１０１ｃに形成した空孔にその電子部品２の一部を嵌め込んでも良い。

電子部品２の下のアンテナシート１０１の下面には金属箔層５を形成する。そして、図３のように、アンテナシート１０１のアンテナ配線パターン１０１ａの上に強磁性体の磁性体層６を設置する。そのために、この電子部品２とアンテナシート１０１の一体化物を上から、電子部品２と磁性体層６とを嵌め込む空孔１０２ｅを有し、アンテナ配線パター
ン１０１ａの近傍に磁性体層６を嵌め込んだ第１のスペーサシート１０２で覆い、アンテナシート１０１の下を第２のスペーサシート１０３で覆い、更にそれらを上下から第１のコアシート１０４と第２のコアシート１０５で覆い、その上下の最外層を、第１のオーバーシート１０６と第２のオーバーシート１０７で覆って、積層する。その積層体を加熱加圧することで、磁性体層６と電子部品２の間にスペーサシート１０２の絶縁樹脂を流動させて充填して磁性体層６をアンテナ配線パターン１０１ａに接着させて固定した非接触ＩＣカード１を製造する。

この金属箔層５を下面に有するアンテナシート１０１上に設置した電子部品２は、以下のようにして、金属箔層５に垂直な外部磁界からは保護される。すなわち、外部磁界が付与されると、金属箔層５に達する。その磁界が時間変化し金属箔層５の表面に平行に電界を形成すると、その電界を打ち消すように金属箔層５内に渦電流が誘導されて、その渦電流により金属箔層５に垂直な磁界が発生されて、金属箔層５を通り抜けようとする外部磁界を打ち消して、外部磁界を金属箔層５の外に追い出し、この金属箔層５に垂直に加わる外部磁界を弱くする。そのため、外部磁界が金属箔層５に垂直に加わる箇所での磁界が弱くなり、その箇所に電子部品２を設置する場合は、その電子部品２は外部磁界の影響を受けない効果がある。

一方、そのように金属箔層５がそれに垂直に加わる磁界を打ち消すため、金属箔層５がループ状のアンテナ配線パターン１０１ａが囲む領域内にあると、その領域を通る磁界を打ち消し、ループ状のアンテナ配線パターン１０１ａが囲い込む磁束を少なくし、アンテナ配線パターン１０１ａのインダクタンスを下げてしまう問題がある。

そのため、アンテナ配線パターン１０１ａ上の近傍に、第１のスペーサシート１０２に嵌め込んだ磁性体層６を設置する。この磁性体層６がアンテナ配線パターン１０１ａのインダクタンスを上昇させ、金属箔層５によってインダクタンスが低下していたアンテナ配線パターン１０１ａのインダクタンスの低下分を補うことができる。磁性体層６は、例えば図１のように、アンテナ配線パターン１０１ａの上の一部を覆うことで、アンテナ配線パターン１０１ａのインダクタンスを十分良く上昇させることができる。磁性体層６のアンテナ配線パターン１０１ａを覆う面積を適宜調整することにより、ループ状のアンテナ配線パターン１０１ａが囲む領域を通る磁束を金属箔層５が打ち消した不足分の磁束を過不足無く補い、ループ状のアンテナ配線パターン１０１ａのインダクタンスを所定の値に調整する。こうして、ループ状のアンテナ配線パターン１０１ａのインダクタンスを適正な値に復帰させて安定させることができる効果がある。これにより、アンテナ配線パターン１０１ａの共振を安定させることができ、アンテナ配線パターン１０１ａの電磁界感応感度の低下を防ぐことができる効果がある。

（変形例）
なお、本実施形態の変形例として、図４のように、磁性体層６を、第２のスペーサシート１０３に設けた空孔に嵌め込んでアンテナ配線パターン１０１ａの近傍に設置することも可能である。ただし、磁性体層６とアンテナ配線パターン１０１ａとを隔てる間隙が大きくなるほど磁性体層６によるアンテナ配線パターン１０１ａのインダクタンス増加効果が低下する。また、更に、金属箔層５の下の第２のスペーサシート１０３の領域に空孔を設けて第２の磁性体層６ｂを嵌め込むことで、電子部品２の下の金属箔層５の下に第２の磁性体層６ｂを加えた構成も可能である。このように第２の磁性体層６ｂを金属箔層５の下に設置することで、金属箔層５の下の金属箔層に垂直な磁界を先ず第２の磁性体層６ｂが取り込んで、次に、その磁界の方向を第２の磁性体層６ｂに平行な方向に変換させて第２の磁性体層６ｂ内を進ませ第２の磁性体層６ｂの端部まで導くことができる。これにより、金属箔層５がそれに垂直な磁界を反発することによる磁気遮蔽を低減でき、それにより、金属箔層５によるアンテナ配線パターン１０１ａのインダクタンスの低下を低減でき
る効果がある。

本実施形態のアンテナシート１０１としては、ＰＥＮ(ポリエチレンナフタレート)、ＰＥＴ(ポリエチレンテレフタレート)、あるいはＰＩ(ポリイミド) からなる厚み１５〜２００μｍの絶縁フィルムに厚み１５〜５０μｍの銅箔、あるいはアルミ箔を貼り合わせてエッチングによりループ状のアンテナコイルのアンテナ配線パターン１０１ａと電気接続パターン１０１ｂを形成したアンテナシート１０１を用いることができる。また、アンテナシート１０１上のアンテナ配線パターン１０１ａは線材で構成するほか、導電性インキのパターン印刷により形成することも可能である。また、第１のスペーサシート１０２と第２のスペーサシート１０３、第１のコアシート１０４と第２と外層シート１０５はＰＥＴ（ポリエチエン・テレフタレート）材などの熱可塑性プラスチックで構成する。磁性体層６は、熱可塑性のシート基材に磁性粒子を備えた構造に形成し、磁性粒子は、１３．５６ＭＨｚでの透磁率が１０から４０程度のフェライト系またはセンダスト系などに代表される高透磁率材料で構成される。例えば、磁性材料粉として、センダスト（Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系）やパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系）、アモルファス（例えばＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｂ系）、フェライト（例えばＮｉ−Ｚｎフェライト、Ｍｎ−Ｚｎフェライト）等を用いることができる。

アンテナシート１０１上のアンテナ配線パターン１０１ａとそれに実装した電子部品２のうちのコンデンサとを電気接続して共振回路を成す。その共振回路が、外部から付与される特定周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）の電磁界に感応して共振する同調回路を構成する。電子部品２は、その共振回路が外部の電磁界に感応した際に、その電磁界を介して外部機器と情報を授受する情報処理部として機能させる。電子部品２は、外部の電磁界が共振してアンテナ配線パターン１０１ａに発生させる誘導起電流により電力を確保し、また情報授受および情報処理を行う。したがって電子部品２は、その共振回路が電磁界に感応した際に電磁エネルギを消費する負荷部となる。さらに、電子部品２としてメモリ回路を具備して情報記録／再生機能を有する非接触ＩＣカード１を構成することも可能である。ここでメモリ回路は情報記憶手段として機能し、例えば識別データＩＤを固定記録した読出専用メモリ回路により構成することができる。或いは、識別データＩＤ等の所定データを記憶するのに加え、任意のデータを記憶可能な不揮発性メモリ回路により構成することができる。

＜非接触ＩＣカードの製造方法＞
非接触ＩＣカード１の製造方法は、アンテナシート１０１を製造する工程と、アンテナシート１０１に電子部品２を半田付けして接続させて一体化させる工程と、その一体化物と、金属箔層５と磁性体層６とスベーサシートとコアシートをオーバーシートを重ねて積層する工程とを備えている。

（アンテナシートの製造工程）
先ず、ＰＥＮ(ポリエチレンナフタレート)、ＰＥＴ(ポリエチレンテレフタレート)、あるいはＰＩ(ポリイミド) からなる厚み１５〜２００μｍの絶縁フィルムに厚み１５〜５０μｍの銅箔、あるいはアルミ箔による金属箔を貼り合わせて、エッチングにより図１の平面図と図２の側面図のように導体のアンテナコイルのアンテナ配線パターン１０１ａと電気接続パターン１０１ｂを形成したアンテナシート１０１を製造する。

（アンテナシートへの電子部品の実装工程）
次に、図３に示すように、アンテナシート１０１上に厚さが約０．２ｍｍのＩＣやコンデンサ等の電子部品２を実装する。ここで、電子部品２は、アンテナシート１０１の上面にフェースダウン（素子面をアンテナシート１０１側に向け）し、その電子部品２のバンプや端子等の電極をアンテナシート１０１の上面の電気接続パターン１０１ｂに、異方性
導電性接着シート（ＡＣＦ）で接続するか半田付けすることで接続する。また、厚い電子部品２は、アンテナシート１０１に予め空孔を形成しておき、電子部品２をその空孔に嵌め込んで、電子部品２の端子をアンテナシート１０１の配線パターン４ａに半田付けすることも可能である。

（ＩＣカードの積層工程）
次に、図３のように、この電子部品２とアンテナシート１０１の一体化物の上下に、厚さ０．２ｍｍの非結晶性ポリエチレンテレフタレートコポリマー（ＰＥＴ−Ｇ）製あるいはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）製の第１のスペーサシート１０２と第２のスペーサシート１０３を重ねる。その第１のスペーサシート１０２の上に厚さ０．１ｍｍの、ＰＥＴ−Ｇ製あるいはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）製の白色の第１のコアシート１０４を重ね、第２のスペーサシート１０３の下に、同じ材質で厚さ０．１ｍｍの第２のコアシート１０５を重ね、最外層に厚さ０．０５ｍｍの、縦横の延伸方向を揃えた二軸延伸ＰＥＴフィルムの透明なオーバーシート１０６、１０７を重ねて積層する。第１のスペーサシート１０２には、電子部品２と磁性体層６を嵌め込む空孔１０２ｅを予め形成しておく。磁性体層６は、アンテナ配線パターン１０１ａの近傍に位置するようにスペーサ１０２に嵌め込む。なお、外形を加工した磁性体層６を空孔１０２ｅに設置するかわりに、磁性粒子を含浸した磁性樹脂液をアンテナ配線パターン１０１ａ上に塗布するか、あるいは、アンテナシート１０１上に第１のスペーサシート１０２を設置し、その空孔１０２ｅの上から磁性体樹脂液を塗布して空孔１０２ｅ内に充填させて、その磁性体樹脂液を硬化させて磁性体の層を形成するようにしても良い。

この積層体をピンに嵌め込みして位置合わせし、その積層体をプレス用金属プレート７で挟み、加熱プレス機による加熱加圧ラミネートの温度を１５０℃で、ラミネート圧力を１２０Ｎ／ｃｍ^２で５０分間加熱加圧ラミネートすることで、スペーサシートとコアシートを軟化流動させて、アンテナシート１０１と電子部品２と磁性体層６と、第１のコアシート１０４と第２のコアシート１０５の間の間隙を充填し、アンテナシート１０１と電子部品２と磁性体層６をコアシートと一体化し、その後にプレス用金属プレート７を外す。この熱圧着の条件は、使用するスペーサシートとコアシートの軟化点に応じて適宜変更されてよい。これにより、総厚０．８１ｍｍの、電子部品２を金属箔層５で遮蔽した非接触ＩＣカード１を製造する。この積層工程において、アンテナシート１０１の上下に、アンテナシート１０１と第１のスペーサシート１０２と第２のスペーサシート１０３のＰＥＴ−Ｇとの接着性を考慮して、ポリエステル系ホットメルト接着剤（溶融粘度２０００ｐｏｉｓｅ：１９０°Ｃ）の厚さ約５０μｍの接着シート（図示せず）を挟んで、積層するようにしても良い。

（打ち抜き工程）
次に、この積層基板を、個々のアンテナ配線パターン１０１ａ毎の所望の非接触ＩＣカード１の形状に打ち抜く。この非接触ＩＣカード１は、一般的には厚み０．７６ｍｍ±０．０８ｍｍの銀行カード、クレジットカードサイズに形成する。
（絵柄印刷工程）
次に、表裏最外層のオーバーシート１０６、１０７の表面や裏面に絵柄を印刷して印刷層を形成した非接触ＩＣカード１を製造する。

本実施形態の非接触ＩＣカード１は、以上のようにして、図２のように、上側から最上層の第１のオーバーシート１０６と磁性体層６を嵌め込んだ第１のコアシート層１０４と、磁性体層６を嵌め込み、電子部品２を嵌め込む第１のスペーサシート１０２の層を有し、その層の下に、電子部品２を実装したアンテナシート１０１を設置し、そのアンテナシート１０１の下に金属箔層５を介して第２のスペーサシート１０３と第２のコアシート１０５と最下層の第２のオーバーシート１０７の層を積層し、加熱加圧ラミネートして製造
する非接触ＩＣカード１である。特に、電子部品２の近傍にに金属箔層５を設置し、電子部品２をアンテナ配線パターン１０１ａの近傍の電磁界から遮蔽するとともに、アンテナシート１０１のアンテナ配線パターン１０１ａの近傍に磁性体層６を設置することで、アンテナ配線パターン１０１ａのインダクタンスの金属箔層５による低下分を磁性体層６によって回復させる効果を有する。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態の非接触ＩＣカード１の平面図を図５に示し、そのＸ−Ｘ’部断面図を図６に示す。この非接触ＩＣカード１は、図５のように、アンテナシート１０１の下面にアンテナ配線パターン１０１ａを形成し、アンテナシート１０１の上面に電気接続パターン１０１ｂを形成し、それを、ビアホール１０１ｖを介して下面のアンテナ配線パターン１０１ａに電気接続する。そのアンテナシート１０１の電気接続パターン１０１ｂに印刷配線板４の半田バンプ３ｂをクリーム半田３ｃで半田付けする。印刷配線板４には配線パターン４ａを形成し、その配線パターンの端部の電気接続パターン４ｂにアンテナシート１０１の電気接続パターン１０１ｂと接続する半田バンプ３ｂを設置する。配線パターン４ａに電子部品２のバンプや端子等の電極を異方性導電性接着シート（ＡＣＦ）で接続するか半田付けすることで接続することで電子部品２を印刷配線板４に設置する。電子部品２を印刷配線板４に実装する場合に、電子部品の厚さが厚い場合は、印刷配線板４に形成した空孔にその電子部品の一部を嵌め込んでも良い。電子部品２の下の印刷配線板４の下面に金属箔層５を形成する。そして、印刷配線板４とアンテナシート１０１の間に、アンテナ配線パターン１０１ａの近傍に位置するように磁性体層６を設置する。なお、金属箔層５は磁性体層６の上面に一体に形成した構成にしても良い。この電子部品２と印刷配線板４と磁性体層６とアンテナシート１０１の一体化物を上下から第１のスペーサシート１０２と第２のスペーサシート１０３で覆い、更にそれを上下から第１のコアシート１０４と第２のコアシート１０５で覆い、その上下の最外層を、第１のオーバーシート１０６と第２のオーバーシート１０７で覆って非接触ＩＣカード１を製造する。

電子部品２は、印刷配線板４の金属箔層５の上方に設置するので、金属箔層５がアンテナ配線パターン１０１ａ側から侵入した電磁界を遮蔽する。そのため、電子部品２が外部の電磁界から守られる効果がある。一方、金属箔層５は、それに垂直に加わる磁界を打ち消すが、金属箔層５がループ状のアンテナ配線パターン１０１ａが囲む領域内にあると、その領域を通る磁界を打ち消し、ループ状のアンテナ配線パターン１０１ａが囲い込む磁束を少なくし、アンテナ配線パターン１０１ａのインダクタンスを下げてしまう問題がある。そのため、この金属箔層５の下面に、磁性体層６を設置する。

アンテナ配線パターン１０１ａのアンテナコイルで囲まれる領域内の磁性体層６の下方側から金属箔層５に垂直に外部の磁界が付与されると、その磁界の時間変化が、金属箔層５の表面に平行に電界を形成する。そして、その電界の変化を打ち消すように金属箔層５に平行な成分と金属箔層５に垂直な成分を有する磁界が形成される。金属箔層５と磁性体層６に平行な方向の磁界成分Ｈについては、その方向にμＨの磁束密度Ｂが発生する。μは磁性体層６を構成する強磁性体の透磁率である。この磁性体層６の作用により、外部電磁界の磁界の方向が磁性体層６の面に沿った方向に曲げられ、磁性体層６の中央部分から端部まで磁界が導かれる。これにより、金属箔層５で磁界が反発されてアンテナ配線パターン１０１ａのインダクタンスが低下することを防止でき、アンテナ配線パターン１０１ａの十分な電界感応度（すなわち感度）を確保・維持することができる効果がある。すなわち、アンテナ配線パターン１０１ａの近傍の電磁界は、電子部品２からの影響で乱されることが無くなり、アンテナ配線パターン１０１ａが空間から電力を受信する際の共振状態が電子部品２の存在によって妨害されない効果がある。

＜非接触ＩＣカードの製造方法＞
非接触ＩＣカードの製造方法は、アンテナシート１を製造する工程と、印刷配線板４を製造する工程と、印刷配線板４に電子部品２を実装する工程と、電子部品２を実装した印刷配線板４とアンテナシート１を積層して、印刷配線板４をアンテナシート１と接続する工程とを備えている。

（アンテナシートの製造工程）
第１の実施形態と同様にして厚さ約１００μｍのアンテナシート１０１を製造する。ただし、第１の実施形態とは以下のように構造が相違する。すなわち、図５のように、アンテナシート１０１の下面にアンテナ配線パターン１０１ａを形成し、アンテナシート１０１の上面に電気接続パターン１０１ｂを形成し、それを、ビアホール１０１ｖを介して下面のアンテナ配線パターン１０１ａに電気接続する。

（印刷配線板）
図５の一部の印刷配線板４のＸ−Ｘ’断面図を図６に示す。印刷配線板４は、絶縁層４ｃと、絶縁層４ｃの上側の面に設けられた電気接続パターン４ｂと配線パターン４ａから成る導体パターンと、絶縁層４ｃの下側の面に設けられた電源面あるいはグラウンド面の金属箔層５を備えた厚さ約５０μｍの基板に構成する。電子部品２は、印刷配線板４の上面にフェースダウン（素子面を印刷配線板４側に向け）し、その電子部品２のバンプや端子等の電極を、異方性導電性接着シート（ＡＣＦ）やハンダを用いて印刷配線板４の上面の電気接続パターン４ｂに接続する。印刷配線板４には、ルータ加工あるいはプレス打ち抜き加工等で空孔を形成して、後にその空孔に電子部品２を嵌め込んで実装するようにしても良い。

印刷配線板４の絶縁層４ｃには、直径０．５ミリメートル（ｍｍ）から１．０ｍｍ程度の貫通孔４ｅが設けられている。絶縁層４ｃの材料としては、後述する半田バンプ３ｂの形成工程において高熱が加えられるため、耐熱性を有するものが好ましく、例えばガラスエポキシ等を好適に採用することができる。電気接続パターン４ｂは、銅箔パターン等により形成されている。当該銅箔パターンには、必要に応じてニッケルメッキ及び接触抵抗低減のための金メッキが施されてもよい。半田バンプ３ｂは、貫通孔４ｅに半田が充填されて形成されており、電気接続パターン４ｂと電気的に接続されて電気接続パターン４ｂを形成した面と反対側の面に突出している。半田バンプ３ｂの突出高さや径、及び半田バンプ３ｂの径に影響を及ぼす貫通孔４ｅの径は、印刷配線板４に貼り合わせる磁性体層６の厚みを考慮して適宜決定される。

（印刷配線板の製造工程）
図７を参照して本実施形態の印刷配線板４の製造方法を説明する。まず図７（ａ）に示すように、厚さが約０．０５ｍｍの絶縁層４ｃに貫通孔４ｅを形成し、上面に電気接続パターン４ｂを形成し、下面に金属箔層５を形成する。そして、図７（ｂ）に示すように下面側から、貫通孔４ｅに、貫通孔４ｅの容積より若干多い量の半田３ａを充填塗布する。半田３ａの塗布は、印刷配線板４の電気接続パターン４ｂの反対側の絶縁層４ｃの面を貫通孔４ｅ及びその周辺の一定範囲を除いてマスキングし、クリーム半田をスクリーン印刷すると容易に行える。上記方法以外に、貫通孔４ｅ内にディスペンサを用いてクリーム半田を塗布する方法、あるいは、貫通孔４ｅ内にフラックスをディスペンサ塗布したあとに半田ボールをマウントする等の各種の方法が採用されてもよい。

次に、半田が塗布された印刷配線板４を、リフロー炉に入れ、半田３ａに応じた温度プロファイルで半田３ａを溶融、固化させる。半田３ａは図７（ｃ）に示すように、セルフアライメント効果によって、貫通孔４ｅの中心を頂点として略球面状に基板上に突出する。このようにして、電気接続パターン４ｂと電気的に接続された半田バンプ３ｂを有する印刷配線板４が形成される。

なお、本実施形態においては、Ｓｎ−３．５Ａｇ（固相温度約２２０℃）の半田合金を使用して各々の貫通孔４ｅに約１．５ミリグラム（ｍｇ）のクリーム半田を塗布しリフローすることで、印刷配線板４から約１５０μｍの高さで突出した半田バンプ３ｂが形成されている。上記は一例であり、使用する半田の種類や半田バンプ３ｂの寸法等は、適宜決定されてよい。
（印刷配線板への電子部品の実装工程）
次に、この印刷配線板４上に厚さが約０．２ｍｍのＩＣと、コンデンサ等の電子部品２を半田付けして実装して電子回路モジュールを得る。

（電子回路モジュールとアンテナシートの積層工程）
次に、図８のように、この電子回路モジュールとアンテナシート１０１を積層する。先ず、アンテナシート１０１と厚さ約０．１ｍｍの磁性体層６を重ね、磁性体層６の開口部６ｅから露出させたアンテナシート１０１上の電気接続パターン１０１ｂ上にクリーム半田（接続部材）１３を塗布する。その塗布量は、一般的な表面実装部品（ＳＭＤ）搭載用の半田メッキと同程度の、一点あたり１〜２ｍｇで充分に半田バンプ３ｂと電気接続パターン１０１ｂとの接続が確保される。また、印刷配線板４の半田バンプ３ｂの接合時に、半田バンプ３ｂが磁性体層６の開口部６ｅの大部分を埋めるように挿入されるように磁性体層６の開口部６ｅの寸法を定めることが望ましい。あるいは、磁性体層６の開口部６ｅと半田バンプ３ｂの間隙にホットメルト接着剤を充填して接着するようにしても良い。

使用するクリーム半田３ｃは、溶融・接合時にカード本体に影響を与えない程度の温度プロファイルを有するものであれば特に制限はない。ただし、Ｓｎ−５７Ｂｉ−１Ａｇ（固相温度１４０℃）、Ｓｎ−８Ｚｎ―３Ｂｉ（固相温度１９０℃）のような低融点の半田合金を含むクリーム半田を用いて、半田バンプ３ｂを形成する半田３ａよりもクリーム半田３ｃの融点を低くすると、印刷配線板４の半田バンプ３ｂの接合時に半田バンプ３ｂが溶融して、接続部１０側に流れ落ちる可能性がなくなる。したがって、半田バンプ３ｂと電気接続パターン１０１ｂとの電気的接続を確実に保持することができ、好ましい。なお、半田バンプ３ｂの先端が略球面状に突出しており、磁性体層６の開口部６ｅに挿入される。

そして、磁性体層６の開口部６ｅの位置で露出するクリーム半田３ｃを赤外線加熱手段等の加熱手段を用いて加熱し、少なくとも１．５〜４秒間は、クリーム半田３ｃの温度を１８０℃〜２４０℃まで上昇させてクリーム半田３ｃを熔融させる。次に、クリーム半田３ｃの熔融状態が保たれている間に、その熔融したクリーム半田７Ａに、印刷配線板４の半田バンプ３ｂの先端を接触させて電気的に接合させ、印刷配線板４を、図９のように、磁性体層６を介してアンテナシート１０１に一体化させる。このとき、電気接続パターン１０１ｂを銅で形成していると、クリーム半田３ｃの半田合金と電気接続パターン１０１ｂの接続部とが合金化するため、両者の接続を良好に行うことができる。この加熱の条件は、使用するクリーム半田３ｃの融点に応じて適宜変更されてよい。

（ＩＣカードの積層工程）
次に、図１０のように、一体化されたアンテナシート１０１と磁性体層６と印刷配線板４の上に、予め電子部品２が嵌る空孔１０２ｅを形成した厚さ約０．２ｍｍの第１のスペーサシート１０２を設置し、その上に厚さ０．１ｍｍの第１のコアシート１０４を設置し、その上に厚さ約０．０５ｍｍの縦横の延伸方向を揃えた二軸延伸ＰＥＴフィルムの第１のオーバーシート１０６を設置する。アンテナシートの下には、厚さ約０．０５の第２のスペーサシート１０３と、厚さ約０．１ｍｍの第２のコアシート１０５を設置し、その下面に厚さ約０．０５ｍｍの第２のオーバーシート１０７を設置する。

図１０のように、その積層体をプレス用金属プレート７で挟み、第１の実施形態と同様に加熱加圧ラミネートすることで、第１のスペーサシート１０２と第１のコアシート１０４を軟化流動させて電子部品２と第１のスペーサシート１０２との間の間隙を充填し、図６のように、電子部品２と印刷配線板４と磁性体層６とアンテナシート１０１とをコアシートと一体化したシートを作成し、その後にプレス用金属プレート７を外す。

（打ち抜き工程及び絵柄印刷工程）
次に、第１の実施形態と同様に、以上の積層工程後に、基板を個々のアンテナ配線パターン１０１ａ毎の所望の非接触ＩＣカードの形状に打ち抜き、又、表裏最外層のオーバーシートの表面や裏面に絵柄を印刷して印刷層を形成した非接触ＩＣカードを製造する。

本実施形態の非接触ＩＣカード１は、以上のようにして、電子部品２を磁界から遮蔽する金属箔層５を電子部品２の下方に設置し、その金属箔層５の下に磁性体層６を設置し、その磁性体層６の下に、磁性体層６の近傍にアンテナシート１０１のアンテナ配線パターン１０１ａを配置する。それにより、アンテナ配線パターン１０１ａの近傍に磁性体層６があり、金属箔層５が、非接触ＩＣカード１の下から非接触ＩＣカード１の面に垂直に加えられる磁界から電子部品２を遮蔽する。それとともに、その磁界、すなわち、非接触ＩＣカードの下方からアンテナ配線パターン１０１ａのループ状の領域内に向かって金属箔層５に垂直に加えられた磁界を、磁性体層６の面に平行な方向の磁界に方向を変換する。そして、その磁界を磁性体層６内を通して、少なくともアンテナ配線パターン１０１ａの上方を通ってアンテナ配線パターン１０１ａの外の左右方向に通り抜けさせることができる。本実施形態の非接触ＩＣカード１は、そのように非接触ＩＣカード１の下方から垂直に入る磁界が、少なくともアンテナ配線パターン１０１ａの近傍の上方の磁性体層６を通って非接触ＩＣカード１の端部にまで通り抜けられる磁気回路を形成することにより、金属箔層５が磁界を遮蔽することによるアンテナ配線パターン１０１ａのインダクタンスの低下分を回復させる効果を有する。

１・・・ＩＣカード
２・・・電子部品
３ａ・・・半田
３ｂ・・・半田バンプ
３ｃ・・・クリーム半田
４・・・印刷配線板
４ａ・・・配線パターン
４ｂ・・・電気接続パターン
４ｃ・・・（印刷配線板の）絶縁層
４ｅ・・・貫通孔
５・・・金属箔層
６・・・磁性体層
６ｂ・・・第２の磁性体層
６ｅ・・・開口部
７・・・プレス用金属プレート
１０１・・・アンテナシート
１０１ａ・・・アンテナ配線パターン
１０１ｂ・・・電気接続パターン
１０１ｃ・・・（アンテナシートの）絶縁層
１０１ｖ・・・ビアホール
１０２・・・第１のスペーサシート
１０２ｅ・・・空孔
１０３・・・第２のスペーサシート
１０４・・・第１のコアシート
１０５・・・第２のコアシート
１０６・・・第１のオーバーシート
１０７・・・第２のオーバーシート

Claims (4)

1. 上側から第１のオーバーシート、第１のコアシート、第１のスペーサシート、ループ状のアンテナ配線パターンを形成したアンテナシート、第２のスペーサシート、第２のコアシート、第２のオーバーシートの順に積層して成る非接触ＩＣカードであって、前記アンテナシートの前記アンテナ配線パターンに電子部品を電気接続させ、前記電子部品の下の絶縁層の下に金属箔層を有し、前記アンテナ配線パターンの近傍に磁性体層を有し、前記電子部品と前記磁性体層が、前記第１のコアシートと前記第２のコアシートの間に埋め込まれていることを特徴とする非接触ＩＣカード。
2. 請求項１記載の非接触ＩＣカードであって、前記絶縁層が前記アンテナシートの絶縁層であり、前記磁性体層が前記第１のスペーサシートの空孔に設置されていることを特徴とする非接触ＩＣカード。
3. 請求項１記載の非接触ＩＣカードであって、前記絶縁層が前記アンテナシートの絶縁層であり、前記磁性体層が前記第２のスペーサシートの空孔に設置されていることを特徴とする非接触ＩＣカード。
4. 請求項１記載の非接触ＩＣカードであって、前記絶縁層が印刷配線板の絶縁層であり、前記金属箔層の下に前記磁性体層を有し、前記磁性体層の下に前記アンテナシートを有し、前記アンテナ配線パターンが前記印刷配線板の電気接続パターンを経由して前記電子部品に電気接続されていることを特徴とする非接触ＩＣカード。

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