JP3876174B2 - 非接触通信式情報担体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ICチップに非接触通信用アンテナを一体に形成した半導体装置を備える非接触通信式情報担体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば部品や製品の在庫管理などのために、アンテナコイルを一体に形成したICチップを部品や製品に装着したり、あるいは入退室の管理や定期券等のアプリケーションに利用するために、アンテナコイルを一体に形成したICチップをカード本体に埋設した個人識別カードが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところがアンテナコイルを一体に形成したICチップは硬く、ICチップどうしが接触するとコイル形成面が傷つき易いため、前記ICチップの袋詰めやパーツフィーダーによる供給ができず、高価なマテリアルハンドリングに依らざるを得ない。
【0004】
またアンテナコイルを一体に形成したICチップは極めて薄く(厚さが0.2mm〜0.6mm程度)、脆性が高いのでコイル形成面側(またはその裏面側)に対する応力による割れや欠けなどが起こり易く、2次加工が困難である。
【0005】
さらに樹脂を利用したチップのインサート成形は可能であるが、アンテナコイルを一体に形成したICチップとモールド樹脂との物理的特性の違いが大きいため、成形性が悪く、多数個取りが難しく、コスト高になるなどの欠点を有している。
【0006】
また、インサート成形した場合、埋没した樹脂による熱膨張や使用時に生ずる応力歪がICチップに直接影響を与え、最悪の場合ICチップの回路破壊を生じるといった欠点を有している。
【0007】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、取扱性ならびに生産性が良好で安価な非接触通信式情報担体を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の第1の手段は、一面にアンテナコイルを一体に形成した正方形のICチップをコアピース本体に形成された円形の凹部内に挿入し、前記凹部の開口部周辺を内側にかしめて、そのかしめ部により前記ICチップを凹部内に担持してコアピースを構成し、そのコアピースを非接触通信式情報担体の所定位置に装着したことを特徴とするものである。
【0010】
本発明の第2の手段は前記第1の手段において、前記アンテナコイルがコアピース本体の底部と対向するようにICチップが凹部内に配置され、そのコアピース本体の底部が情報担体の表面側に配置されるようにコアピースが情報担体に取り付けられ、前記コアピース本体の底部表面が情報担体の表面よりも突出しないことを特徴とするものである。
【0011】
本発明の第3の手段は前記第1の手段において、前記ICチップが正方形で、アンテナコイルの巻回中心がICチップの中心と略一致するようにアンテナコイルがICチップ上に形成され、そのコアピース本体の中央位置に直径がICチップの対角線の長さとほぼ等しい円形凹部が形成され、その凹部内にICチップを装着してコアピースを構成し、前記コアピースを前記情報担体に装着したことを特徴とするものである。
【0012】
本発明の第4の手段は前記第3の手段において、前記非接触通信式情報担体が円板状をしており、その円板状情報担体の中央位置に円形の嵌入凹部が形成されて、その嵌入凹部内に前記コアピースが装着されることを特徴とするものである。
【0013】
本発明の第5の手段は前記第1の手段において、前記コアピースおよび非接触通信式情報担体の基体材料がプラスチックで構成され、コアピースの材料が非接触通信式情報担体の材料よりも硬い材料であることを特徴とするものである。
【0014】
本発明の第6の手段は前記第1の手段において、前記非接触通信式情報担体は、例えばDNAチップ,試験菅,検査片などの各種検査対象物を収納するケースであることを特徴とするものである。
【0015】
本発明の第7の手段は前記第1の手段において、前記コアピース本体が透明または半透明の材料で構成されていることを特徴とするものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図とともに説明する。図1は第1実施形態に係る非接触通信式情報担体用コアピースの平面図、図2は図1A−A線上の断面図、図3はそのコアピースに用いるICチップの拡大斜視図、図4はそのICチップの拡大平面図、図5と図6はそのICチップをコアピース本体に装着する工程を説明するための平面図と断面図である。
【0017】
図3と図4に示すように、正方形をしたICチップ1の回路形成側の表面にポリイミド樹脂などからなる絶縁層2を介して矩形スパイラル状のアンテナコイル3が一体に形成されている。アンテナコイル3は電気鋳造メッキ法やフォトレジスト法などにより形成することができ、両端が絶縁層2に形成したスルーホールを通してICチップ1の入出力端子4、4に接続される。このアンテナコイル3を一体形成したICチップ1の一辺の長さは2mm〜4mm程度、厚さは0.2mm〜0.6mm程度である。
【0018】
このICチップ1は図1と図2に示すように、コアピース本体5に担持される。コアピース本体5は熱可塑性プラスチック等のエンジニアリングプラスチックで成形され、図5と図6に示すように中央に円形の凹部6を有し、凹部6の開口部周辺に突起状のかしめ代7が一体に形成されている。図5に示すように凹部6の内径DはICチップ1の対角線の長さLと略等しく設計され、ICチップ1を凹部6内に挿入することにより、ICチップ1の中心とコアピース本体5の中心が一致するように、すなわちコアピース本体5内でICチップ1が位置決めされるようになっている。
【0019】
図6に示すようにICチップ1はアンテナコイル3側を下にして凹部6内に挿入され、コアピース本体5の上側から超音波溶着ホーン8を押し付けてかしめ代7を内側に加熱軟化してかしめ、図1と図2に示すようにICチップ1の4つの角部1a〜1dを係止するかしめ部9を形成して、ICチップ1が凹部6内に挿入・担持される(スェージング工法)。
【0020】
この例ではICチップ1はアンテナコイル3側を下にして凹部6内に挿入し、アンテナコイル3を凹部6の底部12で保護した形になっているが、アンテナコイル3側を上にしてICチップ1を凹部6内に挿入しても、アンテナコイル3の表面はかしめ部9の厚さ分だけコアピース本体5の上面より内側に下がっているから、袋詰やパーツフィーダで供給するときにアンテナコイル3が傷つくことなく、保護効果はある。コアピース本体5を透明または半透明なプラスチックで成形すれば、ICチップ1の装着の有無などの確認ができて便利である。
【0021】
図7はICチップ1の他の担持例を示す図で、この例では接着剤10によりICチップ1が凹部6内に挿入・担持されている。この場合もICチップ1はアンテナコイル3側を下にして凹部6内に挿入される。
【0022】
このようにICチップ1をコアピース本体5の凹部6内で担持することにより、アンテナコイル3が保護されるとともに、取り扱い易い大きさにできるから、これをコアピース11として量産し、本来ICチップ1を装着すべき部材にそれぞれ取り付けることができる。特にICチップ1の取扱い時や対象製品と嵌合した後の応力等によるチップ欠けが生じやすいICチップ角部1a〜1dをコアピースにより保護することが可能となる。
【0023】
図8ないし図10は電子マネー取引などに使用するトークン13にコアピース11を装着する例を示す図で、図8はコアピース11を装着する前の状態を示す平面図、図9は装着後の平面図、図10は図9B−B線上の拡大断面図である。図8に示すようにプラスチックの成形体からなる平面形状が円形のトークン13の中央にコアピース11と同形をした嵌入凹部14が形成され、それにコアピース11が嵌入して固定される。
【0024】
その際に図10に示すようにコアピース本体5の底部12が表側になるように、すなわちアンテナコイル3ができるだけ表に近づくように装着され、底部12の表面がトークン13の表面から突出しないように固定される。このようにしてトークン13にコアピース11を装着することにより、電子マネー取引に必要な例えば暗証番号や取引履歴などの各種情報が記憶されるICチップ1が利用可能となる。
【0025】
コアピース11とトークン13の連結は接着剤を用いてもよいし、コアピース本体5およびトークン13に嵌合部(連結部)となる凹凸を設けてもよい。
【0026】
コアピース11の材料としてポリカーボネート等のエンジニアニングプラスチックや更に耐熱性を必要とする用途にはPPS(ポリサルファン)やPEI(ポリエーテルイミロ)等のスーパーエンジニアニングプラスチックが好ましく、トークン13の材料としてABS等が好ましい。
【0027】
コアピース11の材料とコアピース11が嵌合されるトークン13等の情報担体の材料として嵌合性や応力緩和を考慮した場合、トークン13等の情報担体の材料硬さと比較してコアピース11の材料を硬いものを選択する。
【0028】
コアピース11と情報担体の材料を同種またはコアピース材料を軟らかい材料を選択した場合、トークン13等の情報担体の凹部へコアピース11を嵌合する時や、嵌合後の使用時において応力発生した場合に、コアピース11本体に応力が加わり、ICチップ角部1a〜1dのチップ割れが生ずるが、本実施形態のように、情報担体の材料硬さと比較してコアピース11の材料を硬いものを選択することによりICチップに加わる応力が緩和されチップ割れやICチップの回路破壊を回避することが可能となる。
【0029】
前記の硬さとは、ロックウェル硬さ、デュロメータ硬さ、バコール硬さなどの押込み硬さであり、特にJIS規格 K7215で試験方法が定められている試験荷重負荷時のくぼみ深さから求められる硬さであるデュロメータ硬さであることが好ましい。
【0030】
図11ないし図16は、本発明の第2実施形態を説明するための図で、図11はICチップの平面図、図12は図11C部の拡大図、図13はコアピース本体の平面図、図14はコアピース本体の一部を切断した正面図、図15はコアピースの平面図、図16はコアピースの一部を切断した正面図である。
【0031】
ICチップ1の容量やバージョンなどで、ICチップ1の外形が小さくなることがある。一方、コアピース本体5の外形は、それを取り付ける情報担体との関係で小さくできない場合がある。本実施形態はそのような場合に好適な例である。
【0032】
この実施形態で用いるICチップ1は一辺の長さが2.3mmの正方形をしており、回路形成面側の表面にポリイミド樹脂などからなる絶縁層(図示せず)を介してスパイラル状のアンテナコイル3が一体に形成されている。アンテナコイル3はICチップ1の外形に沿って矩形に形成され、本実施形態の場合、コイル幅は約14μm、コイル間の隙間は約4μmで、ターン数は約47ターンである。アンテナコイル3の両端は、前記絶縁層に形成されたスルーホールを通して入出力端子4、4に接続されている。図11に示すように、ICチップ1の中心O1と、矩形スパイラル状のアンテナコイル3の巻回中心O2が一致するようにアンテナコイル3がICチップ1上に形成されている。
【0033】
コアピース本体5は円板状をしており前述のようにポリカーボネート樹脂やエポキシ樹脂などの熱可塑性樹脂で成形され、図13と図14に示すように中央位置に円形の凹部6を有し、凹部6の開口部周辺に突起状のかしめ代7が一体に形成されている。かしめ代7の周方向に1つまたは複数個のV字形あるいはU字形の切欠部21が形成されている。
【0034】
図13に示す凹部6の直径Dは図11に示すICチップ1の対角線の長さLと略等しく設計され、ICチップ1を凹部6内に挿入することにより、アンテナコイル3の巻回中心O2とコアピース本体5の中心O3が一致するように、すなわちコアピース本体5内でアンテナコイル3(ICチップ1)が中心に位置決めされるようになっている。
【0035】
ICチップ1はアンテナコイル3側を下にして図16に示すように凹部6内に挿入され、コアピース本体5の上側から超音波溶着ホーンを押し付けてかしめ代7を内側に加熱軟化してかしめ、図15と図16に示すようにICチップ1の4つの角部1a〜1dを係止するかしめ部9を形成して、ICチップ1が凹部6内で固定される。
【0036】
前述のように切欠部21を設けることにより、かしめ代7を内側に加熱軟化してかしめる際、しわなどを生じることなく、図16に示すように内側に長く延びたかしめ部9が形成され、外形の小さいICチップ1でもコアピース本体5内に確実に固定できる。またICチップ1はアンテナコイル3側を下にして凹部6内に設置することにより、アンテナコイル3を凹部6の底部12で保護できる。
【0037】
図14や図16に示すように、コアピース本体5の外周に環状リブ22が1条または複数条形成されている。このコアピース本体5(コアチップ11)を図8に示すようにトークン13の嵌入凹部14に圧入するとき、前記環状リブ22の存在により、コアピース本体5が嵌入凹部14内に強嵌合され、コアピース本体5とトークン13の連結強度を高めることができる。本実施形態では周方向に沿って連続した環状のリブ22を設けたが、周方向に沿って断続的にリブを設けても同様の効果がある。
【0038】
前述のようにICチップ1をコアピース本体5に嵌合して構成したコアチップ11は図8や図9に示すように円板状のトークン13の嵌入凹部14に圧入されて、本実施形態に係る非接触通信式情報担体となる。トークン13の中央位置には嵌入凹部14が形成されているから、結局、ICチップ1の向きは任意であるがトークン13の中心O4とICチップ1の中心O2が一致することになる(図8、図9参照)。
【0039】
図17は本発明に係る非接触通信式情報担体31とリーダライタ32とホストコンピュータ44との間におけるデータ伝送システムを示すブロック図である。情報担体31はアンテナコイル3、電源生成回路33、メモリ34、コントロール回路35などから構成されている。リーダライタ32は情報担体31側のアンテナコイル3と対応するアンテナコイル36、トランシーバ/レシーバ37、コントローラ38などを備えている。各部の関係は図に示すような関係になっている。
【0040】
図18は情報担体31のアンテナコイル3とリーダライタ32のアンテナコイル36の対応関係を示す図である。アンテナコイル36は、アンテナコイル3の外形と略同じ程度の下面を有する円柱状のフェライトコア39の周面に巻回されている。そしてアンテナコイル3の平面に対してフェライトコア39の軸方向が垂直に配置され、フェライトコア39の下面がアンテナコイル3に近接する。
【0041】
リーダライタ32に装着されるトークン13は、ガイド手段(図示せず)によりトークン13の中心(アンテナコイル3の中心)がフェライトコア39の下面の中心と一致するように位置決めされるから、トークン13(アンテナコイル3)がその平面上においてどのような向きになっても、アンテナコイル3とアンテナコイル36の間で電磁気的に結合され、データの授受がなされる。
【0042】
図19は、本発明の第3実施形態を示す図である。この例は、例えばDNAチップ、試験菅、検査片などの各種検査対象物41を収納するケース42の内側に円形の嵌入凹部14が形成され、アンテナコイル3がケース42の外側を向くように(図示せず)コアピース11が嵌入凹部14に嵌着されている。コアピース11のメモリには前記検査対象物41に関する各種データなどが記憶され、ケース42の壁部を介してコアピース11側のアンテナコイル3とリーダライタ側のアンテナコイル36の間でデータの授受がなされる。従って本実施形態ではケース42自体が非接触通信式情報担体となる。
【0043】
図20は、本発明の第4実施形態を示す図である。本実施形態は、カード43内にコアピース11を埋設した例を示している。カード43は同じ形状の2枚のカード半体をコアピース11を介して貼り合わせることにより構成されている。コアピース11は、カード43の対向する2つの長辺43a,43bの中間位置でかつリーダライタへの挿入方向X寄りの所に設置されている。
【0044】
図21は、本発明の第5実施形態を示す図である。本実施形態で前記第4実施形態と相違する点は、コアピース11が、カード43の対向する2つの短辺43c,43dの中間位置でかつリーダライタへの挿入方向X寄りの所に設置されている点である。
【0045】
図22は、本発明の第6実施形態を示す図である。本実施形態で前記第4実施形態と相違する点は、コアピース11がカード43の中央位置に設置されている点である。
【0046】
コアピース11とカード43の一体化は、カードを2枚の張り合わせ形状でなく、射出成形法などによりコアピース嵌入凹部を含む一体成形し、後に嵌合凹部にコアピースを嵌合してもよい。
【0047】
前記実施形態ではコアピース本体にかしめ部を形成し、それによりICチップを凹部内に担持したが、かしめ部を形成しないで、ICチップを凹部内に単に嵌合して担持することも可能である。
【0048】
本発明に係る非接触通信式情報担体は前記実施形態に記載したトークン、カード、DNAチップ・試験菅・検査片などの各種検査対象物を収納するケースに限られることなく、各種の産業分野に適用可能である。
【0049】
例えば、PCカード規格やコンパクトフラッシュ(登録商標)規格等の電子カードのコネク
タ部・フレーム部・ケース部、ペン型ポインティングデバイスの先端部、LANケーブルや光ケーブルの接合コネクタ部、自動車等のキー、光ディスク・磁気ディスク・テープ媒体のケースや媒体自身等、今まで適用不可能な小さい領域への埋め込みによる適用を実現することが可能となる。
【0050】
【発明の効果】
請求項1記載の本発明は、アンテナコイルを一体に形成したICチップをコアピース本体の凹部内に装着することにより、コイル形成面の保護ができ、しかも取り扱い易い大きさにできるから、袋詰やパーツフィーダによる供給が可能となり、取扱性ならびに生産性が良好で安価な非接触通信式情報担体を提供することができる。
【0051】
また情報担体の種類、形状、仕様などが異なっても、コアピースとの取り付け部(装着部)の形状を一定にしておけば、同じコアピースが共通に使用でき、コストの低減が図れる。
【0052】
また、コアピース本体に円形の凹部が形成され、正方形の前記ICチップが凹部内に挿入され、凹部の開口部周辺を内側にかしめて、そのかしめ部によりICチップを凹部内に担持したもので、凹部内におけるICチップの固定が簡便である。
【0053】
請求項2記載の本発明は、アンテナコイルがコアピース本体の底部と対向するようにICチップが凹部内に配置され、そのコアピース本体の底部が情報担体の表面側に配置されるようにコアピースが情報担体に取り付けられ、前記コアピース本体の底部表面が情報担体の表面よりも突出していないから、コイル形成面の保護ができ、しかも情報担体の取扱時(例えば情報担体のリーダライタへの出し入れ時)にコアピースにより情報担体が引っ掛かるようなことがなく、取扱いがスムーズである。
【0054】
請求項3記載の本発明は、ICチップが正方形で、アンテナコイルの巻回中心がICチップの中心と略一致するようにアンテナコイルがICチップ上に形成され、そのコアピース本体の中央位置に直径がICチップの対角線の長さとほぼ等しい円形凹部が形成され、その凹部内にICチップを装着してコアピースを構成し、このコアピースを前記情報担体の嵌合部に装着される。そのため小さいICチップをコアピース本体に装着するときの方向性を考慮する必要がなく、ICチップの装着工程が簡便になり、生産性の向上が図れる。
【0055】
請求項4記載の本発明は、非接触通信式情報担体が円板状をしており、その円板状情報担体の中央位置に円形の嵌入凹部が形成されて、その嵌入凹部内にコアピースが装着される。このため利用時のリーダライタ装置への挿入方向を考慮する必要がない使い勝手の良い非接触通信式情報担体を低下コストで実現することが可能となる。
【0056】
請求項5記載の本発明は、コアピースおよび非接触通信式情報担体の基体材料がプラスチックで構成され、コアピースの材料が非接触通信式情報担体の材料よりも硬い材料が選択される。これにより情報担体本体の凹部へコアピースを嵌合する時や、嵌合後の使用時において応力発生した場合に、ICチップに加わる応力が緩和されチップ割れやICチップの回路破壊を回避することが可能となる。
【0057】
請求項6記載の本発明は、非接触通信式情報担体を、DNAチップ・試験菅・検査片などの各種検査対象物を収納するケースとするものである。これにより非接触通信における位置決めを確実とし、検査対象物の管理を可能とするケースを低コストで提供できる。
【0058】
請求項7記載の本発明は、コアピース本体を透明または半透明な材料で構成したものであり、ICチップの装着の有無などの確認ができて便利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態例に係る非接触通信式情報担体用コアピースの平面図である。
【図2】図1A−A線上の断面図である。
【図3】そのコアピースに用いるアンテナコイルを一体形成したICチップの拡大斜視図である。
【図4】そのICチップの拡大平面図である。
【図5】そのICチップをコアピース本体に装着する工程を説明するための平面図である。
【図6】そのICチップをコアピース本体に装着する工程を説明するための断面図である。
【図7】非接触通信式情報担体用コアピースの変形例を示す断面図である。
【図8】コアピースをトークンに装着する前の状態を示す平面図である。
【図9】コアピースをトークンに装着した後の状態を示す平面図である。
【図10】図9B−B線上の拡大断面図である。
【図11】本発明の第2実施形態例に係る非接触通信式情報担体用ICチップの平面図である。
【図12】図11C部の拡大図である。
【図13】その非接触通信式情報担体に用いるコアピース本体の平面図である。
【図14】そのコアピース本体の一部を切断した正面図である。
【図15】コアピースの平面図である。
【図16】コアピースの一部を切断した正面図である。
【図17】非接触通信式情報担体とリーダライタとホストコンピュータとのデータ伝送システムを示すブロック図である。
【図18】情報担体側のアンテナコイルとリーダライタ側のアンテナコイルとの対応関係を示す斜視図である。
【図19】本発明の第3実施形態例に係るケース(非接触通信式情報担体)の断面図である。
【図20】本発明の第4実施形態例に係るカード(非接触通信式情報担体)の平面図である。
【図21】本発明の第5実施形態例に係るカード(非接触通信式情報担体)の平面図である。
【図22】本発明の第6実施形態例に係るカード(非接触通信式情報担体)の平面図である。
【符号の説明】
1:ICチップ、1a〜1d:ICチップの角部、3:アンテナコイル、5:コアピース本体、6:凹部、7:かしめ代、8:超音波溶着ホーン、9:かしめ部、10:接着剤、11:コアピース、12:底部、13:トークン、14:嵌入凹部、31:非接触通信式情報担体、42:ケース、43:カード、D:コアピス本体の凹部の直径、L:ICチップの対角線の長さ、O1:ICチップの中心、O2:アンテナコイルの巻回中心、O3:コアピス本体の中心、O4:トークンの中心
Claims (7)
- 一面にアンテナコイルを一体に形成した正方形のICチップをコアピース本体に形成された円形の凹部内に挿入し、前記凹部の開口部周辺を内側にかしめて、そのかしめ部により前記ICチップを凹部内に担持してコアピースを構成し、そのコアピースを非接触通信式情報担体の所定位置に装着したことを特徴とする非接触通信式情報担体。
- 請求項1記載の非接触通信式情報担体において、前記アンテナコイルがコアピース本体の底部と対向するようにICチップが凹部内に配置され、そのコアピース本体の底部が情報担体の表面側に配置されるようにコアピースが情報担体に取り付けられ、前記コアピース本体の底部表面が情報担体の表面よりも突出しないことを特徴とする非接触通信式情報担体。
- 請求項1記載の非接触通信式情報担体において、前記ICチップが正方形で、アンテナコイルの巻回中心がICチップの中心と略一致するようにアンテナコイルがICチップ上に形成され、そのコアピース本体の中央位置に直径がICチップの対角線の長さとほぼ等しい円形凹部が形成され、その凹部内にICチップを装着してコアピースを構成し、前記コアピースを前記情報担体に装着したことを特徴とする非接触通信式情報担体。
- 請求項3記載の非接触通信式情報担体において、前記非接触通信式情報担体が円板状をしており、その円板状情報担体の中央位置に円形の嵌入凹部が形成されて、その嵌入凹部内に前記コアピースが装着されることを特徴とする非接触通信式情報担体。
- 請求項1記載の非接触通信式情報担体において、前記コアピースおよび非接触通信式情報担体の基体材料がプラスチックで構成され、コアピースの材料が非接触通信式情報担体の材料よりも硬い材料であることを特徴とする非接触通信式情報担体。
- 請求項1記載の非接触通信式情報担体において、前記非接触通信式情報担体は、検査対象物を収納するケースであることを特徴とする非接触通信式情報担体。
- 請求項1記載の非接触通信式情報担体において、前記コアピース本体が透明または半透明の材料で構成されていることを特徴とする非接触通信式情報担体。
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