JP2014220016A - アンテナシート、非接触型ｉｃ付データキャリア及びアンテナシートの製造方法 - Google Patents

アンテナシート、非接触型ｉｃ付データキャリア及びアンテナシートの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】アンテナの断線を防止して信頼性を向上させると共に電気抵抗を下げ、さらに生産性を向上させる。
【解決手段】アンテナシートの製造方法は、熱可塑性樹脂を形成材料とする基板の一方の面に設けられ金属材料を形成材料とするアンテナコイル及び／又は接続パターンと、基板の他方の面に設けられた金属材料を形成材料とする導電部材との重なり部分を、押圧手段を用いて、基板の少なくとも一方の面から押圧するプレス工程と、アンテナコイル及び／又は接続パターンと、導電部材との重なり部分を溶接する溶接工程と、を有する。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、アンテナシート、非接触型ＩＣ付データキャリア及びアンテナシートの製造方法に関するものである。
本願は、２００９年４月２８日に、日本に出願された特願２００９−１０９８５９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
近年、非接触ＩＣカードや非接触ＩＣタグを用いたシステムが普及している。例えば、パスポートや預貯金通帳などの冊子に、電子データの記入等が可能なＩＣインレットを設けた非接触情報媒体が利用されている。非接触情報媒体は、集積回路（ＩＣチップ）と、この集積回路に接続されたアンテナとを備えたアンテナシートの両面に、上質紙やコート紙などよりも高い引き裂き強度を持ち、かつ柔軟性に優れた基材が取り付けられている。
一般に、アンテナシートが有するアンテナは、情報通信のためのアンテナとしての機能の他に、電磁誘導によって集積回路駆動用の電力を生み出すコイルとしての機能を有する。そのため、アンテナシートでは、帯状のアンテナがアンテナシートの表面でコイル状（らせん状）に巻かれて形成される。このような構成のために、アンテナの両端は、コイルの内外にそれぞれ配置される。
アンテナの両端と集積回路とを接続するためには、少なくとも一箇所でアンテナの内外を橋渡しする必要がある。通常のアンテナシートでは、シート基材のアンテナ形成面とは反対の面に、内外接続のための導電部材（ブリッジパターン）を設け、ブリッジパターンと、アンテナの端部及び／又は接続パターンとを接続させることによりアンテナの内外を橋渡ししている。
このようなブリッジパターンとアンテナとの接続部分では、シート基材の両面にブリッジパターンとアンテナとを形成したのち、クリンピングによって両者を機械的に接触させることにより電気的導通を行う（例えば、特許文献１）。または、シート基材に貫通孔（スルーホール）を設けたのちに、このスルーホール内を導電部材でメッキ処理したり導電部材を充填したりすることにより電気的導通を行うことも知られている。
日本国特許第３６３４７７４号公報
しかしながら、上記方法には次のような問題がある。すなわち、クリンピングによる接続では、機械的に押しつけられて接続しているだけであるため、接続部分の接合強度が低く電気的接続に関しての信頼性が低い。そのため、例えば、クリンピングによる接続を行った後に熱処理を行うと、シート基材とアンテナとの熱膨張率の差によって生じる反りなどによって、接続部分が外れ電気的接続が十分に取れないおそれがある。また、クリンピングによる接続では、接続部分が接触しているだけであるため、ある程度の加圧がないと安定した接触抵抗を維持することができない。また、クリンピングによる接続では、接触面の酸化や腐食という問題が生じる。さらに、スルーホールを介した導通は、工程が複雑となるために製造効率が悪い。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、アンテナの断線を防止して信頼性を向上させると共に電気抵抗を下げ、さらに生産性を向上させることができるアンテナシートを提供することを目的とする。また、このようなアンテナシートを備えた非接触型ＩＣ付データキャリアを提供することをあわせて目的とする。また、アンテナの断線を防止して信頼性を向上させ、かつ生産性を向上させることができるアンテナシートの製造方法を提供することをあわせて目的とする。
本発明のアンテナシートの製造方法は、熱可塑性樹脂を形成材料とする基板の一方の面に設けられ金属材料を形成材料とするアンテナコイル及び／又は接続パターンと、前記基板の他方の面に設けられた金属材料を形成材料とする導電部材との重なり部分を、押圧手段を用いて、前記基板の少なくとも一方の面から押圧するプレス工程と、
前記プレス工程をおこなった後に、前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと、前記導電部材との重なり部分を溶接する溶接工程と、
を有することにより、上記の課題を解決した。
本発明のアンテナシートの製造方法は、熱可塑性樹脂を形成材料とする基板の一方の面に設けられ金属材料を形成材料とするアンテナコイル及び／又は接続パターンと、前記基板の他方の面に設けられた金属材料を形成材料とする導電部材との重なり部分を、押圧手段を用いて、前記基板の少なくとも一方の面から押圧し、前記基板の軟化温度まで冷却した後に、前記押圧を終了するプレス工程と、
前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと、前記導電部材との重なり部分を溶接する溶接工程と、
を有することにより、上記の課題を解決した。
本発明のアンテナシートの製造方法は、熱可塑性樹脂を形成材料とする基板の一方の面に設けられ金属材料を形成材料とするアンテナコイル及び／又は接続パターンと、前記基板の他方の面に設けられた金属材料を形成材料とする導電部材との重なり部分を、先端が平坦な押圧手段を用いて、前記基板の少なくとも一方の面から押圧するプレス工程と、
前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと、前記導電部材との重なり部分を溶接する溶接工程と、
を有することにより、上記の課題を解決した。
本発明のアンテナシートの製造方法は、熱可塑性樹脂を形成材料とする基板の一方の面に設けられ金属材料を形成材料とするアンテナコイル及び／又は接続パターンと、前記基板の他方の面に設けられた金属材料を形成材料とする導電部材との重なり部分を、押圧手段を用いて、前記基板の少なくとも一方の面から押圧するプレス工程と、
前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと、前記導電部材との重なり部分をレーザー光で溶接する溶接工程と、
を有することにより、上記の課題を解決した。
本発明のアンテナシートの製造方法は、熱可塑性樹脂を形成材料とする基板の一方の面に設けられ金属材料を形成材料とするアンテナコイル及び／又は接続パターンと、前記基板の他方の面に設けられた金属材料を形成材料とする導電部材との重なり部分を、押圧手段を用いて、前記基板の少なくとも一方の面から押圧するとともに、押圧箇所をエアーブローするプレス工程と、
前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと、前記導電部材との重なり部分を溶接する溶接工程と、
を有することにより、上記の課題を解決した。
本発明のアンテナシートの製造方法は、熱可塑性樹脂を形成材料とする基板の一方の面に設けられ金属材料を形成材料とするアンテナコイル及び／又は接続パターンと、前記基板の他方の面に設けられた金属材料を形成材料とする導電部材との重なり部分を、押圧手段を用いて、前記基板の少なくとも一方の面から押圧し、押圧箇所における溶融した前記基板の形成材料を押しのけて前記アンテナコイル及び／又は接続パターンと、前記導電部材との重なり部分を接触させるプレス工程と、
前記プレス工程をおこなった後に、接触状態である前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと、前記導電部材との重なり部分を溶接する溶接工程と、
を有することにより、上記の課題を解決した。
本発明は、前記プレス工程および該プレス工程後に前記押圧箇所をエアーブローすることができる。
本発明は、前記プレス工程における前記押圧箇所を空冷した後に加圧状態から開放するとともに、その後、前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと前記導電部材とを溶接することが好ましい。
本発明の前記プレス工程において、前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと、前記導電部材との重なり部分を、前記基板の形成材料の軟化温度以上に加熱した押圧手段を用いて、押圧することができる。
本発明の前記溶接工程において、前記押圧手段による押圧部分にレーザー光を照射し、前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと前記導電部材とを溶接することがある。
本発明において、前記プレス工程における前記押圧手段の径が、前記溶接工程における前記レーザー光の径に対して１．０倍〜１０倍とすることが好ましい。
本発明の前記アンテナコイルと集積回路とを接続する実装工程を更に有することがある。
（１） 上記の課題を解決するため、本発明の第１の態様によるアンテナシートの製造方法は、熱可塑性樹脂を形成材料とする基板の一方の面に設けられ金属材料を形成材料とするアンテナコイル及び／又は接続パターンと、前記基板の他方の面に設けられた金属材料を形成材料とする導電部材との重なり部分を、押圧手段を用いて、前記基板の少なくとも一方の面から押圧するプレス工程と、前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと、前記導電部材との重なり部分を溶接する溶接工程と、を有する。
（２） 本発明の第１の態様では、前記プレス工程において、前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと、前記導電部材との重なり部分を、前記基板の形成材料の軟化温度以上に加熱した押圧手段を用いて、押圧することが望ましい。
この方法によれば、プレス工程において、アンテナコイルと導電部材とが挟持する基板は、押圧手段によって軟化温度以上に加熱されつつ押圧される。そのため、溶融した基板が押しのけられる。
（３） 本発明の第１の態様では、前記溶接工程において、前記押圧手段による押圧部分にレーザー光を照射し、前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと前記導電部材とを溶接することが望ましい。
この方法によれば、レーザー光を用いた溶接工程にて溶接を行うことにより、アンテナコイル及び／又は接続パターンと、導電部材とが溶接され強固に接続される。レーザー溶接は非接触加工であるために、加工治具の汚れや摩耗の影響が接合品質に影響する接触加工と異なり、品質の安定した接合状態を実現することができる。また、加工治具の交換が不要となるため、高い生産効率を実現することができる。
（４） 本発明の第１の態様では、前記溶接工程において、前記レーザー光を照射する箇所に孔を形成することが望ましい。基板に貫通孔を形成した場合には、この貫通孔の内壁で、アンテナコイル及び／又は接続パターンと、導電部材とが接触する。この方法によれば、ラミネート後において、貫通孔により接合されたアンテナコイル及び／又は接続パターンと、導電部材との接合部の強度を高めることができる。レーザー光を照射する箇所に貫通孔が形成されているか否かを検知することにより、アンテナコイル及び／又は接続パターンと、導電部材との溶接が行われたか否かを判断することができ、接続不良の確認が容易となる。
（５） 本発明の第１の態様では、前記アンテナコイルと集積回路とを接続する実装工程を更に有する。
これにより、アンテナコイルと集積回路とが接続され、ＩＣインレットを製造することができる。
一般にＩＣチップなどの集積回路は、他の部材と比べて高価である。そのため、アンテナコイル及び／又は接続パターンと、導電部材とを接続した後に、集積回路を実装することで、アンテナコイル及び／又は接続パターンと、導電部材との接続不良による不良品が発生した場合の損害を小さくすることができる。
ここで、「集積回路」とは、ＩＣチップのみならず、ＩＣチップを封止する樹脂封止部や、ＩＣチップが実装されるリードフレームなどを、このＩＣチップとあわせて形成されたＩＣモジュールも含む。
（６） また、本発明の第２の態様によるアンテナシートは、基板と、前記基板の一方の面にらせん状に形成された帯状のアンテナコイルと、前記基板の他方の面において前記アンテナコイルと交差する方向に延在し、前記アンテナコイルの両端部のうちいずれか一方の端部と平面的に重なって設けられた導電部材と、を有し、前記導電部材と、前記アンテナコイルの一端及び／又は接続パターンとの接触部分の少なくとも一部は、溶接されている。
この構成によれば、基板の両面に配置されたアンテナコイル及び／又は接続パターンと、導電部材とが物理的に強固に接続され、電気的にも信頼性の高い安定したアンテナシートとすることができる。
（７） 本発明の第２の態様では、前記導電部材と、前記アンテナコイルの一端及び／又は前記接続パターンは、前記基板に設けられた貫通孔を覆って前記貫通孔の内壁で互いに接触していることが望ましい。
この構成によれば、信頼性の高いアンテナシートを提供することができる。
（８） 本発明の第２の態様では、前記導電部材と、前記アンテナコイルの一端及び／又は前記接続パターンとの溶接部分には、互いを貫通する孔が形成され、前記孔の内壁で前記導電部材と、前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンとが溶融していることが望ましい。
この構成によれば、アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと、導電部材とが強固に接続されるため、電気的な接続の信頼性を確保することができる。
（９） 本発明の第２の態様では、前記アンテナシートの前記アンテナコイルが設けられた面において、集積回路は、前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンに接続される。
この構成によれば、アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと、集積回路とが接続され、ＩＣインレットを製造することができる。また、この構成によれば、信頼性の高いアンテナシートを有するＩＣインレットを提供することができる。
（１０） 本発明の第２の態様では、前記アンテナコイル及び前記集積回路を覆う保護部材を更に有することが望ましい。
この構成によれば、信頼性の高いアンテナシートを有する情報記録媒体を提供することができる。
（１１） また、本発明の第３の態様による非接触型ＩＣ付データキャリアは、基板と、前記基板の一方の面にらせん状に形成された帯状のアンテナコイルと、前記基板の他方の面において前記アンテナコイルと交差する方向に延在し、前記アンテナコイルの両端部のうちいずれか一方の端部と平面的に重なって設けられた導電部材と、前記アンテナシートの前記アンテナコイルが設けられた面において、前記アンテナコイルに接続される集積回路と、前記アンテナコイル及び前記集積回路を覆う保護部材とを有し、前記導電部材と、前記アンテナコイルの一端及び／又は接続パターンとの接触部分の少なくとも一部は、溶接されている。
この構成によれば、信頼性の高い非接触型ＩＣ付データキャリアを提供することができる。
本発明によれば、アンテナの断線を防止し、信頼性を向上させると共に電気抵抗を下げ、かつ生産性を向上させることができるアンテナシートを提供することができる。さらにこのアンテナシートを備えることによってアンテナの断線が防止され、信頼性が向上し、かつ生産性が向上した非接触型ＩＣ付データキャリア、およびアンテナシートの製造方法を提供することができる。
本発明の実施形態に係るアンテナシートおよびＩＣインレットの一方の面 を示す平面図である。 本発明の実施形態に係るアンテナシートおよびＩＣインレットの他方の面 を示す平面図である。 本発明の実施形態に係るアンテナシートおよびＩＣインレットの斜視断面図 である。 本発明の実施形態に係るアンテナシートの製造工程を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るアンテナシートの製造工程を示す断面図であって 、図３Ａの後の状態を示す図である。 本発明の実施形態に係るアンテナシートの製造工程を示す断面図であって 、図３Ｂ後の状態を示す図である。 本発明の実施形態に係るアンテナシートの製造工程を示す断面図であって 、図４Ａの後の状態を示す図である。 本発明の別の実施形態に係るアンテナシートの製造工程を示す断面図であ る。 本発明の別の実施形態に係るアンテナシートの製造工程を示す断面図であ って、図５Ａの後の状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る情報記録媒体の平面図である。 図６Ａの線分Ｂ−Ｂにおける矢視断面図である。 本発明の実施形態に係る非接触型ＩＣ付データキャリアの説明図である。
以下、図１Ａ〜図４Ｂを参照しながら、本発明の実施形態に係るアンテナシートおよびＩＣインレットについて説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
（アンテナシート、ＩＣインレット）
図１Ａ及び図１Ｂは、本実施形態のアンテナシート１およびＩＣインレット１０を示す平面図である。図１Ａは、アンテナシート１およびＩＣインレット１０の一方の面を示す平面図である。図１Ｂは、アンテナシート１およびＩＣインレット１０の他方の面を示す平面図である。本実施形態のＩＣインレット１０は、アンテナシート１と、集積回路（ＩＣチップ）２０を有している。集積回路２０は、アンテナシート１に実装されている。
以下の説明においては、アンテナシート１の集積回路２０が実装された面を主面と称し、集積回路２０が実装された面と反対の面を裏面と称する。
アンテナシート１は、基板２、アンテナコイル４、接続端子５、ブリッジパターン６を有する。
基板２は、平面視略矩形の形状をしている。
アンテナコイル４は、基板２の一方の面に設けられ、帯状の形状をしている。
接続端子５は、アンテナコイル４の内側に設けられアンテナコイル４の外側の端部と電気的に導通している。
ブリッジパターン６は、基板２に設けられた貫通孔８を介して、アンテナコイル４と接続端子５とを、基板２の他方の面で接続する。
基板２において、アンテナコイル４が設けられている面が、基板２の主面であり、アンテナシート１の主面である。
基板２は、絶縁性の熱可塑性樹脂を形成材料としている。絶縁性および熱可塑性を備えるならば、基板２の形成材料として透明樹脂または不透明樹脂を問わず用いることができる。例えば、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などのポリエステル樹脂や、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、などを、基板２の形成材料として用いることができる。更には前記材料を、積層または混合して形成された複合材料を、基板２の形成材料として用いることもできる。本実施形態のＩＣインレット１０では、加工性や接着剤を用いて他部材と接着する際の接着性などを考慮して、ＰＥＴを用いている。基板２の厚さは３８μｍである。
基板２は、熱可塑性樹脂の中でもＰＥＴ樹脂フィルムを用いることが好ましく、基板２の厚みは、あまり厚いものは不適切である。基板２の厚みは、０．０１〜０．５ｍｍとすることが望ましい。
アンテナコイル４は、基板２の主面に設けられた金属薄膜をエッチングによりパターニングして帯状に設けられ、基板２の周縁部に沿って平面視略矩形のらせん状に形成されている。アンテナコイル４は、アルミニウムや銅などの導電性の良い金属材料を形成材料としている。本実施形態のアンテナコイル４は、アルミニウムを形成材料としており、厚さは３０μｍとしている。
接続端子５は、アンテナコイル４と同じ形成材料を用いて形成され、平面視方向でアンテナコイル４に周囲を囲まれた領域であるアンテナコイル４の内側の領域に設けられている。本実施形態の接続端子５の厚さは、アンテナコイル４と同じく３０μｍとしている。
ブリッジパターン６は、アンテナコイル４と同じ形成材料を用いて形成され、基板２の裏面に設けられている。ブリッジパターン６の両端は、基板２に設けられた貫通孔８を介して、アンテナコイル４の外側の一端３ａおよび接続端子５と電気的に接続している。ブリッジパターン６を介して、アンテナコイル４の一端３ａと、接続端子５とを接続することで、アンテナコイル４に干渉することなく、アンテナコイル４の内側と外側とを橋渡しすることができる。本実施形態のブリッジパターン６の厚さは、２０μｍとしている。
アンテナコイル４およびブリッジパターン６は、アルミニウム箔または銅箔からなる同種の金属箔を、基板２の表裏に接着剤で貼り合わせた後、エッチングにてパターンを形成する。基板２の表裏の金属箔を異なる金属で形成することも可能であるが、同じ金属で形成することが望ましい。基板２の表裏の金属箔を、同じ金属で形成することにより、基板２の表裏を同時に同じ条件でエッチングすることができる。また、異種金属を溶接する場合には、溶接可能な異種金属が限られ、溶接が可能な場合であっても電食を引き起こす可能性があるため、基板２の表裏の金属箔は、同じ金属で形成することが望ましい。
アンテナコイル４およびブリッジパターン６の厚みは、０．０１〜０．０５ｍｍとすることが望ましい。
ブリッジパターン６は、金属箔を必要な大きさに切り出し、基板２上で位置決めして溶接してもよい。つまり、ブリッジパターン６は、エッチングで形成せずに、アンテナコイル４だけをエッチングで形成することにより、アンテナシート１を製造しても良い。
集積回路２０は、アンテナコイル４の内側の領域に配置されている。集積回路２０には、アンテナコイル４の一端４ｂと接続端子５とが接続されている。アンテナコイルの一端４ｂと接続端子５とは、アンテナコイル４、アンテナコイルの他端４ａ、ブリッジパターン６を介して接続されている。
図２は、アンテナシート１およびＩＣインレット１０の斜視断面図であり、図１Ａの線分Ａ−Ａに対応する矢視断面を含む図である。
図２に示すように、貫通孔８と平面的に重なるアンテナコイル４の一端４ａ、接続端子５、ブリッジパターン６には、それぞれ基板２の方に向かって凹む凹部４ｘ、５ｘ、６ｘが形成されている。図２に示すように、接続端子５（接続パターン）と、アンテナコイル４の一端４ｂは、集積回路２０に電気的に接続されている。また、接続端子５は、基板２を挟んで反対側に形成されているブリッジパターン６に電気的に接続されている。アンテナコイル４とブリッジパターン６、および接続端子５とブリッジパターン６は、貫通孔８の内壁で互いの凹部が接触し互いに溶融して接合されている。
本実施形態のアンテナシート１およびＩＣインレット１０は、以上のような構成となっている。
次に、上述のアンテナシート１の製造方法について説明する。図３Ａ及び図３Ｂ，図４Ａ及び図４Ｂは、アンテナシート１の一形態であるアンテナシート１Ａの製造方法を示す工程図である。
本発明の製造方法は、基板２の両面に設けられたアンテナコイル４および接続端子５とブリッジパターン６とを互いに接続する工程が特徴的となっており、その他の製造工程は通常知られた製造方法を用いることができる。そのため、以下の説明では、アンテナコイル４とブリッジパターン６とを接続する工程を例に挙げ、アンテナコイル４とブリッジパターン６とを接続する工程を主として説明する。言うまでもなく、接続端子５とブリッジパターン６とを接続する工程も同様にして行うことができる。
まず、図３Ａに示すように、基板２の一方の面にアンテナコイル４を形成し、基板２の他方の面にブリッジパターン６を形成する。アンテナコイル４やブリッジパターン６は、例えば、基板２にアルミニウム薄膜を接着剤で貼り付けた後に、エッチングを行って所望のパターン以外のアルミニウム薄膜を除去することにより形成する。なお、蒸着法やスパッタ法等の方法を用いてアルミニウム薄膜を、基板２上に形成しても良い。もちろん、所望のパターンのアンテナコイル４，接続端子、ブリッジパターン６が形成できるならば、これに限らない。
そして、アンテナコイル４とブリッジパターン６とを接続させる部分に、基板２の両側から加熱されたヒートプレスヘッド３０をあてがい、両側からプレスを行う。
ヒートプレスヘッド３０としては、パルスヒート方式を採用したものを好適に用いることができる。パルスヒート方式を採用すると、瞬時にヘッドの温度を上昇させた後に、温度を保持することが可能である。また、ヒートプレスヘッド３０は、空冷方式または水冷方式による冷却手段を備えており、短時間でヘッド温度を下げることが出来る。プレスは、例えば、３００℃から６００℃のヘッド温度、０．５秒から２秒のプレス時間、１０Ｎから６０Ｎのプレス圧の条件で行う。
このような条件でプレスを行うことにより、熱可塑性樹脂を形成材料とする基板２は、図３Ａ中の符号ＡＲで示すヒートプレスヘッド３０と平面的に重なる領域において溶融する。ヒートプレスヘッド３０は、基板２に対して圧力Ｆを加える。そのため、溶融した基板２の形成材料は、符号Ｘの方向に押しのけられるように流動する。
なお、本実施形態では、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、基板２を符号Ｘの方向に押しのける押圧手段として、ヒートプレスヘッド３０を用いているが、これに限定されるものではない。例えば、押圧手段として、超音波を利用して、基板２を符号Ｘの方向に押しのける装置を用いても良い。
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、基板２の両側から、ヒートプレスヘッド３０をあてがい、ヒートプレスを行うことで、短い時間で、基板２を加工することができる。また、基板２の片側からのみ、ヒートプレスヘッド３０をあてがって、基板２を加工する場合に比べて、基板２が不均一に変形することを防ぐことができる。
一方で、金属材料を形成材料とするアンテナコイル４及びブリッジパターン６は、上述のプレス条件では溶融せず、プレス圧によって変形のみが生じる。
すると、図３Ｂに示すように、アンテナコイル４及びブリッジパターン６には、ヒートプレスヘッド３０によるプレスによって凹部４ｘ、６ｘが設けられ、基板２には、基板２が溶融し流動することで貫通孔８が形成される。アンテナコイル４及びブリッジパターン６は、貫通孔８の内壁で接触している。また、アンテナコイル４及びブリッジパターン６は、貫通孔８の内壁で基板２と密着している。
このような状態で、基板２の形成材料であるＰＥＴの軟化温度である７０℃にまで空冷したのち、加圧状態から開放する。このようにすることで、押しのけた基板２の形成材料が移動しなくなるため、アンテナコイル４とブリッジパターン６との接触状態を維持しやすくなる。また、基板２が一部溶融している状態で、接触しているヒートプレスヘッド３０を動かしプレス圧を開放しようとすると、アンテナコイル４やブリッジパターン６がヒートプレスヘッド３０の動きに追随して動くことで基板２が破損するおそれがある。しかし、本実施形態では、空冷した後に加圧から開放するため、そのような加工過程での破損も防ぐことができる。
図３Ａ及び図３Ｂでは、円柱状のヒートプレスヘッド３０を用いている。なお、ヒートプレスにより基板２を、符号Ｘ（図３Ａ）の方向に押しのけるためのヒートプレスヘッドの形状は、先端が平坦であって、側面にテーパーが形成されているものを用いても良い。
ヒートプレスヘッド３０の先端が球面であると、基板２を押しのける領域（ヒートプレスヘッド３０と基板２との接触部分）が点になり、レーザー光Ｌで溶接される箇所に厚く基板２が残り、アンテナコイル４とブリッジパターン６との接合が安定して行うことができない可能性がある。
ヒートプレスヘッド３０の側面にテーパーが形成されているものを用いることによって、符号Ｘ（図３Ａ）の方向に基板２を、押しのけ易くなる。また、ヒートプレスヘッド３０を基板２から引き離す際に、ヒートプレスヘッド３０の先端のエッジに基板２が引っ掛かることによって生じる力であって、アンテナコイル４とブリッジパターン６とを引き離す方向に掛かる力を軽減することができる。そのため、アンテナコイル４とブリッジパターン６との間のレーザー溶接による密着性を向上させることができる。
なお、ヒートプレスヘッド３０のヘッドの径は、レーザー光Ｌの径に対して、１．０倍以上とすると良い。より好ましくは、ヒートプレスヘッド３０のヘッド３０の径は、レーザー光Ｌの径に対して、１．０〜１０倍とすると良い。更に好ましくは、ヒートプレスヘッド３０のヘッドの径は、レーザー光Ｌの径に対して、５〜７倍とすると良い。
本実施形態では、レーザー光Ｌの径を、０．３ｍｍとし、ヒートプレスヘッド３０のヘッドの径を、２．０ｍｍとしている。なお、ヒートプレスヘッド３０のヘッドの径と、レーザー光Ｌの径とを近づけることにより、物理的な強度を高めることができる。
ヒートプレスヘッド３０によるヒートプレス時には、基板２の加工箇所の周辺をエアーブローすることで、加工箇所の近傍を冷やし、周囲の基板２の溶け過ぎを防止しても良い。これにより、基板２が溶け過ぎると、基板２の表裏を接続する接続部以外で、アンテナコイル４とブリッジパターン６とが接触してしまい、アンテナの電気特性が変わってしまうことを防ぐことができる。また、基板２の表裏を接続する溶接部の周辺に、基板２がないことによって、アンテナシート１の物理的な強度が低下することを防ぐことができる。
よって、ヒートプレスヘッド３０が接触している箇所のみ基板２を溶かし、押しのけることができるように、上述したように、エアーブロー等で基板２の加工箇所の周辺を、冷却すると良い。
次いで、図４Ａに示すように、凹部４ｘ，６ｘが設けられた箇所にレーザー光Ｌを照射し、アンテナコイル４とブリッジパターン６とを溶接する。図４Ａでは、アンテナコイル４側からレーザー光Ｌを照射する様子を示しているが、もちろんブリッジパターン６側から照射することとしても良い。
レーザー光Ｌは、溶接する部材の形成材料がアルミニウムの場合には、発振波長が１０６４ｎｍのＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザーを用い、形成材料が銅の場合には、発振波長が５３２ｎｍのＹＡＧレーザーを用いることが好ましい。レーザー光Ｌのエネルギーは１Ｊから１０Ｊであることが好ましい。
このようなレーザー光Ｌを用い、例えば焦点ＢＷをアンテナコイル４の表面から遠ざけることにより、金属材料の溶融状態を抑えて、アンテナコイル４とブリッジパターン６とを溶接する。この時のレーザー条件は、焦点ＢＷから５ｍｍ離した位置のレーザー光Ｌを、アンテナコイル４の表面に照射するものであり、エネルギーは２．２Ｊである。
このようにすることで、図４Ｂに示すようにアンテナコイル４とブリッジパターン６とを貫通させることなく、溶融部Ｍを介して、アンテナコイル４とブリッジパターン６とを溶接することができる。
以上のようにして、本実施形態のアンテナシート１Ａを製造する。
以上のような構成のアンテナシート１Ａによれば、基板２の両面に配置されたアンテナコイル４とブリッジパターン６とが溶融接合される。そのため、アンテナコイル４とブリッジパターン６とが、物理的に強固に接続されると共に電気抵抗を下げ、電気的にも信頼性の高い安定したアンテナシートとすることができる。
アンテナコイル４とブリッジパターン６との間の抵抗値を下げる目的は、アンテナコイル４とブリッジパターン６の接触部分での抵抗値成分をなくして、溶接部分も含めた金属の導体抵抗のみとすることである。これにより、アンテナコイル４とブリッジパターン６とが接触のみによって、電気的に接続されるという不安定要素をなくして信頼性を確保することができる。
アンテナコイル４とブリッジパターン６とを接触のみによって電気的に接続すると、ある程度の加圧がないと安定した接触抵抗は維持できず、接触面の酸化、腐食という問題が発生する可能性がある。
また、以上のような構成のアンテナシート１Ａの製造方法によれば、レーザー溶接により非接触でアンテナコイル４とブリッジパターン６とを接合させることができる。そのため、加工治具の汚れや摩耗の影響が接合品質に影響する接触加工と異なり、品質の安定した接合状態を実現することができる。また、加工治具の交換が不要となるため、高い生産効率を実現することができる。
レーザー溶接を用いることにより、接続部分の抵抗値成分を無くし、溶接部分も含めた金属の導体抵抗のみとすることにより、接触という不安定要素を無くして、信頼性を確保することができる。
なお、上述の製造工程においては、アンテナコイル４とブリッジパターン６とを貫通させることなく両者を溶接するアンテナシート１Ａについて説明したが、同様の製造工程を用いて別の実施形態のアンテナシート１を製造することができる。図５Ａ及び図５Ｂは、アンテナシート１の別の実施形態であるアンテナシート１Ｂの製造方法を示す工程図であり、図４Ａ及び図４Ｂに対応する図である。
図５Ａに示すように、例えば、焦点ＢＷがアンテナコイル４の表面、またはアンテナコイル４とブリッジパターン６との接触部近傍に位置するようにレーザー光Ｌを照射する。
これにより、レーザー光Ｌが、アンテナコイル４とブリッジパターン６とを貫通する。
このため、図５Ｂに示すように、アンテナコイル４とブリッジパターン６とを貫通する孔Ｈの周囲が溶融部Ｍとなって溶接され、アンテナコイル４とブリッジパターン６とが溶接されたアンテナシート１Ｂを得ることができる。孔Ｈの大きさは、直径０．２ｍｍから２ｍｍ程度である。
このようにして得られるアンテナシート１Ｂでは、アンテナコイル４とブリッジパターン６との形成材料が、孔Ｈの内壁で溶融する。これにより、アンテナコイル４とブリッジパターン６とを強固に保持するため、電気的な接続の信頼性を確保することができる。
また、レーザー光Ｌを貫通させることによりアンテナコイル４とブリッジパターン６と溶接すると、アンテナコイル４とブリッジパターン６とが溶接されているか否かについて、外観で確認できるため、接続不良の確認が容易となる。
本発明の実施形態に係るＩＣインレット１０は、上述の方法にてアンテナコイル４および接続端子５とブリッジパターン６とを電気的に接続した後に、図１Ａ及び図１Ｂに示す集積回路２０を実装することが望ましい。一般に、集積回路２０は、他の部材と比べて高価である。そのため、集積回路２０を実装した後にアンテナコイル４とブリッジパターン６とを接続しようとすると、接続不良による不良品が発生した場合の損害が大きくなる。
（情報記録媒体）
図６Ａ及び図６Ｂは、上述のＩＣインレット１０を有する情報記録媒体１００の説明図である。図６Ａは、情報記録媒体１００の平面図である。図６Ｂは、図６Ａの線分Ｂ−Ｂにおける矢視断面図である。
図６Ｂに示すように、情報記録媒体１００は、ＩＣインレット１０を保護部材１１０，１２０で挟みこみ、積層状態で保護部材１１０，１２０を接合して形成されている。
保護部材１１０，１２０としては、例えば、絶縁性のプラスティックフィルム、あるいは絶縁性の合成紙（ＰＰＧ社製のポリオレフィン系合成紙 商品名「Ｔｅｓｌｉｎ」（登録商標）、あるいはユポ・コーポレーション製のポリプロピレン系合成紙 商品名「ＹＵＰＯ」（登録商標））等が用いられる。プラスティックフィルムの形成材料としては、ＰＥＴ−Ｇ（非結晶性ＰＥＴコポリマー）のようなポリエステル樹脂や、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）などの熱可塑性樹脂を用いることができる。
ここで、保護部材１１０，１２０として上述のプラスティックフィルムを用いる場合には、可撓性プラスティックフィルムを用いることが好ましい。また、プラスティックフィルムの形成材料は、ＩＣインレット１０の基材１１の形成材料よりも軟化温度が低いものを用いることが好ましい。
また、保護部材１１０，１２０の厚さは、例えば、約１００μｍから約１０００μｍ程度のものを用いることができる。また、保護部材１１０，１２０の厚さは、約１００μｍから約５００μｍの範囲であることがより好ましい。これにより、強度等、基材としての機能を十分に発揮することができるだけでなく、保護部材１１０，１２０に十分な柔軟性を具備させて冊子形状の用途にも応用することができる。
（情報記録媒体の製造方法）
次に、本実施形態の情報記録媒体（インレイ）１００の製造方法について説明する。
まず、ＩＣインレット１０を一対の保護部材１１０，１２０の間に挟み込み、ＩＣインレット１０と保護部材１１０，１２０とを接合する。このとき、ＩＣインレット１０の集積回路実装面と接触する一方の保護部材１１０には、予めＩＣインレット１０が備える集積回路２０に対応する位置に、集積回路の外形よりも一回り大きい開口部を形成しても良い。
保護部材１１０，１２０として上述の合成紙を用いる場合には、ＩＣインレット１０と保護部材１１０，１２０との接合方法として、接着剤をＩＣインレット１０のアンテナシート１、あるいは保護部材１１０，１２０のアンテナシート１に接する面に塗布する。そして、例えば、約７０℃から１４０℃程度の比較的低温度で接合する接着ラミネート法を用いる。
接着剤としては、例えば、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート樹脂）系、ＥＡＡ（エチレンアクリル酸共重合樹脂）系、ポリエステル系、ポリウレンタン系等を用いることができる。また、接着剤を塗布する代わりに、上記の接着剤に用いられる樹脂を使用した接着シートを、アンテナシート１と保護部材１１０，１２０との間に挟んで使用することもできる。
また、保護部材１１０，１２０として上記の熱可塑性のプラスティックフィルムを用いる場合には、ＩＣインレット１０と保護部材１１０，１２０との接合方法として、両者を加圧しながら保護部材１１０，１２０の軟化温度を超える温度（例えば、約１３０℃から１７０℃程度）に加熱することにより溶融接合する熱ラミネート法を用いる。また、熱ラミネート法を用いる場合も、溶融接合を確実にするために、上述の接着剤を併用してもよい。
ここで、上述のように保護部材１１０，１２０としてプラスティックフィルムを用いる場合、形成材料の軟化温度は、基板２の形成材料の軟化温度よりも低い。そのため、保護部材１１０，１２０とＩＣインレット１０とを約１３０℃〜１７０℃程度に加熱すると、保護部材１１０，１２０は軟化するが、アンテナシート１の基板２は軟化しない。これにより、アンテナシート１を備えたＩＣインレット１０と保護部材１１０，１２０とを積層して熱ラミネート法により接合する際に、アンテナシート１の基板２に熱が加わった場合であっても、基板２が可塑化して流動することを防止できる。したがって、基板２の流動によるアンテナコイル４の移動を防止し、データ通信の信頼性を向上させることができる。
また、上述のラミネート法による貼り合わせにおいて、基板２の軟化温度を超えて過熱され、基板２が熱により可塑化して流動した場合に、上述のようにアンテナコイル４が帯状（膜状）に形成される。そのため、従来の巻線アンテナコイルと比較して、アンテナコイル４と基板２との接触面積が増大し、アンテナコイル４の流動抵抗を大きくすることができる。したがって、アンテナコイル４が基板２の流動に伴って移動することを防止し、データ通信の信頼性を向上させることができる。
ラミネート法による貼り合わせにおいては、必要に応じて保護部材１１０，１２０の一方または両方からプレスを行い、確実にＩＣインレット１０と保護部材１１０，１２０とを接合させる。
ＩＣインレット１０と保護部材１１０，１２０とが接合された後、一体化された保護部材１１０，１２０とＩＣインレット１０とを所望の形状に外形加工する。
以上により、図６Ａおよび図６Ｂに示す情報記録媒体１００を製造することができる。
（非接触型ＩＣ付データキャリア）
図７は、上述の情報記録媒体１００を備える非接触型ＩＣ付データキャリアの一例である冊子体の説明図である。ここでは、冊子体として電子パスポートを例に挙げて説明する。
図７に示すように、電子パスポート２００は、表紙として上述の情報記録媒体１００を備えている。情報記録媒体１００には、一方の面に電子パスポート２００の表紙となるカバー材２０１が接合されている。
このように、情報記録媒体１００にカバー材２０１を接合することで、情報記録媒体１００を備えた電子パスポート２００の外観および質感を従来のパスポートと同等のものとすることができる。また、情報記録媒体１００は、アンテナコイルの断線が防止され、かつ生産性の高い電子パスポート２００を提供することができる。
なお、この発明は上述した実施形態に限られるものではなく、例えば、アンテナコイルの形状は矩形でなくてもよい。また、アンテナコイルの巻き数は、上述の実施形態に限定されない。
また、上述した実施形態では、アンテナコイルの内側に、集積回路が配置された例を示しているが、これに限るものではなく、集積回路をアンテナコイルの外側に配置してもよい。
また、本実施形態では、２つのヒートプレスヘッド３０によって両面から挟みこむようにプレスを行うこととしたが（図３Ａ及び図３Ｂ）、１つのヒートプレスヘッド３０のみを用い、一方からのみヒートプレスを行うこととしても良い。
また、上述の実施形態では、情報記録媒体１００を備える非接触型ＩＣデータキャリアとして電子パスポートを例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、電子身分証明書類、各種活動履歴電子確認書類等に用いることもできる。
更に、本発明の実施形態に係る情報記録媒体１００を、例えば、ＩＣ付定期券や電子マネーカード等のカード型の非接触型ＩＣ付データキャリアに適用することもできる。これにより、ＩＣインレットが備えるアンテナシートによって、ＩＣ付定期券や電子マネーカード等のアンテナコイルの断線を防止し、データ通信の信頼性を向上させ、かつ生産性を向上させることができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々の変更を加えることが可能である。
以下に、本発明の実施例について説明する。本実施例では、発明の効果を確認するため、上述の図４Ｂで示した、接続部分をレーザー溶接しているアンテナシートにおける、アンテナコイル４とブリッジパターン６との間の抵抗値を測定した。比較例として、上述の図３Ｂで示した、溶接を行わずアンテナコイル４とブリッジパターン６とが接触しているのみの状態のアンテナシート１における、アンテナコイル４とブリッジパターン６との間の抵抗値を測定した。本実施例においては、複数の試験体について抵抗値を測定し、平均値を採用した。
測定の結果、アンテナコイル４とブリッジパターン６との間をレーザー溶接した本発明の実施例に係るアンテナシート１では、抵抗値が平均で１５．６ｍΩであった。これに対し、レーザー溶接を行わずアンテナコイル４とブリッジパターン６とが接触しているのみのアンテナシート１、つまり、アンテナコイル４とブリッジパターン６とがクリンピングにより接触しているアンテナシート１では、抵抗値が平均で１８．６ｍΩであった。
この結果より、本発明の実施形態に係る構成を備えるアンテナシート１では、電気抵抗が低下していることが確認でき、本発明の実施形態に係る構成が課題解決に有効であることが確かめられた。
本発明は、アンテナの断線を防止して信頼性を向上させると共に電気抵抗を下げ、さらに生産性を向上させることができるアンテナシートなどに適用することができる。
１，１Ａ，１Ｂ・・・アンテナシート、２・・・基板、４・・・アンテナコイル、４ａ、４ｂ・・・アンテナコイルの端、６・・・ブリッジパターン，導電部材、８・・・貫通孔、１０・・・ＩＣインレット、２０・・・集積回路（ＩＣチップ）、３０・・・ヒートプレスヘッド（押圧手段）、１１０，１２０・・・保護部材、１００・・・情報記録媒体、２００・・・電子パスポート（非接触型ＩＣ付データキャリア）、Ｈ・・・孔、Ｌ・・・レーザー光

Claims (12)

  1. 熱可塑性樹脂を形成材料とする基板の一方の面に設けられ金属材料を形成材料とするアンテナコイル及び／又は接続パターンと、前記基板の他方の面に設けられた金属材料を形成材料とする導電部材との重なり部分を、押圧手段を用いて、前記基板の少なくとも一方の面から押圧するプレス工程と、
    前記プレス工程をおこなった後に、前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと、前記導電部材との重なり部分を溶接する溶接工程と、
    を有するアンテナシートの製造方法。
  2. 熱可塑性樹脂を形成材料とする基板の一方の面に設けられ金属材料を形成材料とするアンテナコイル及び／又は接続パターンと、前記基板の他方の面に設けられた金属材料を形成材料とする導電部材との重なり部分を、押圧手段を用いて、前記基板の少なくとも一方の面から押圧し、前記基板の軟化温度まで冷却した後に、前記押圧を終了するプレス工程と、
    前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと、前記導電部材との重なり部分を溶接する溶接工程と、
    を有するアンテナシートの製造方法。
  3. 熱可塑性樹脂を形成材料とする基板の一方の面に設けられ金属材料を形成材料とするアンテナコイル及び／又は接続パターンと、前記基板の他方の面に設けられた金属材料を形成材料とする導電部材との重なり部分を、先端が平坦な押圧手段を用いて、前記基板の少なくとも一方の面から押圧するプレス工程と、
    前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと、前記導電部材との重なり部分を溶接する溶接工程と、
    を有するアンテナシートの製造方法。
  4. 熱可塑性樹脂を形成材料とする基板の一方の面に設けられ金属材料を形成材料とするアンテナコイル及び／又は接続パターンと、前記基板の他方の面に設けられた金属材料を形成材料とする導電部材との重なり部分を、押圧手段を用いて、前記基板の少なくとも一方の面から押圧するプレス工程と、
    前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと、前記導電部材との重なり部分をレーザー光で溶接する溶接工程と、
    を有するアンテナシートの製造方法。
  5. 熱可塑性樹脂を形成材料とする基板の一方の面に設けられ金属材料を形成材料とするアンテナコイル及び／又は接続パターンと、前記基板の他方の面に設けられた金属材料を形成材料とする導電部材との重なり部分を、押圧手段を用いて、前記基板の少なくとも一方の面から押圧するとともに、押圧箇所をエアーブローするプレス工程と、
    前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと、前記導電部材との重なり部分を溶接する溶接工程と、
    を有するアンテナシートの製造方法。
  6. 熱可塑性樹脂を形成材料とする基板の一方の面に設けられ金属材料を形成材料とするアンテナコイル及び／又は接続パターンと、前記基板の他方の面に設けられた金属材料を形成材料とする導電部材との重なり部分を、押圧手段を用いて、前記基板の少なくとも一方の面から押圧し、押圧箇所における溶融した前記基板の形成材料を押しのけて前記アンテナコイル及び／又は接続パターンと、前記導電部材との重なり部分を接触させるプレス工程と、
    前記プレス工程をおこなった後に、接触状態である前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと、前記導電部材との重なり部分を溶接する溶接工程と、
    を有するアンテナシートの製造方法。
  7. 前記プレス工程および該プレス工程後に前記押圧箇所をエアーブローする請求項６に記載のアンテナシートの製造方法。
  8. 前記プレス工程における前記押圧箇所を空冷した後に加圧状態から開放するとともに、その後、前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと前記導電部材とを溶接する 請求項６または７に記載のアンテナシートの製造方法。
  9. 前記プレス工程において、前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと、前記導電部材との重なり部分を、前記基板の形成材料の軟化温度以上に加熱した押圧手段を用いて、押圧する請求項１から８のいずれかに記載のアンテナシートの製造方法。
  10. 前記溶接工程において、前記押圧手段による押圧部分にレーザー光を照射し、前記アンテナコイル及び／又は前記接続パターンと前記導電部材とを溶接する請求項１から９のいずれかに記載のアンテナシートの製造方法。
  11. 前記プレス工程における前記押圧手段の径が、前記溶接工程における前記レーザー光の径に対して１．０倍〜１０倍とする請求項１０に記載のアンテナシートの製造方法。
  12. 前記アンテナコイルと集積回路とを接続する実装工程を更に有する請求項１から１１のいずれかに記載のアンテナシートの製造方法。
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