JP4139488B2 - 非接触icカード - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触ICカードに関するものであり、特にカード内部にプリントパターン等による回路を持つ非接触ICカードにおいて、カード製造後であっても後加工により回路パラメータを制御できる非接触ICカードに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の非接触ICカードや非接触ICタグは、プリント回路が形成された基板、フィルム等を塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂で積層あるいは成形しカード状に加工する。このプリント回路には、コイル、コンデンサ、ICチップ等の素子が実装されている。
図6は、共振回路を有する従来例の非接触ICカードを示す。図6(A)は非接触ICカード20の回路基板21の平面図、図6(B)は、図6(A)のA−A線に沿う断面を示す。図6において、23は電力及びデータの送受信を行うためのコイルL2、L2と共振回路を構成するためのコンデンサ24(C2)、そしてこれらの回路を制御するための制御用ICチップ22が回路基板21上に形成されており、回路基板の全体が樹脂シート28で被覆されて非接触ICカード20を構成している。コンデンサC2にはチップ状コンデンサが使用され、コイルL2は捲線により形成するか、カード回路基板21上に導電性インキで印刷するか銅箔層を有する基板をフォトエッチング技術で形成するのが通常である。
かかる回路では、コイルとコンデンサにより共振回路を構成し、その特性はコンデンサC2、コイルL2の容量等により定まる。
【0003】
このような従来の非接触ICカード20は、回路基板21の両面に樹脂シート28を積層して成形するので、後から部品の変更、取り替えは不可能であり、カード製造段階でカードの諸特性(周波数、指向性、感度等)は定まり、完成後にその特性を変更することはできなかった。そのため、製造者側では、僅かな特性の相違であっても規格外れとなる場合があったり、得意先の指定仕様に素早く対応できないという問題があった。
【0004】
非接触ICカードの送受信周波数を逐次変化できるようにする技術として特開平4−260990号公報に記載される技術がある。しかし、当該公報に開示される技術は、カード内部に複数のコンデンサ回路を設け、所定のアルゴリズムによって共振周波数を変えるもので、回路構成が複雑となる他、カード完成後に特性を微調整をすることはやはり困難である。
また、特開平5−298502号公報に記載される技術は、複数のアンテナコイルを互換可能としたり、異なるコンデンサ容量を選択可能とし、周波数特性、伝送速度等を可変とするものであるが、やはり装置が大がかりとなりコスト高となる他、微調整をすることが困難なものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は非接触ICカードの完成後であっても必要により回路パラメータ(主として周波数特性)を簡易に変更することを可能とすべくなされたものである。一般に非接触ICカードの交信周波数は、アンテナコイルとコンデンサによるLC共振回路により定まる。この回路におけるコンデンサは、通常はチップ部品やICチップ状コンデンサとなるが、フィルム基板等をプリントパターン等で挟んでコンデンサを構成することもできる。従って、カード表層部に導電性インク、金属フィルム等による導電性の層を、カード加工後の樹脂で覆われたカードに印刷、転写、シール加工等により設け、この導電層とカード内部の回路基板に設けられた平板状のコンデンサ用パターンとが重なるようにすることでコンデンサを構成することができる。かかるコンデンサ構成とすることにより、後付けする導電層の有無、位置、大きさ等により、コンデンサの容量を調整し回路パラメータを変更可能としようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の要旨は、外部装置とのデータの送受信を電波を媒体として非接触状態で行うためのアンテナコイルおよびコンデンサからなるアンテナ共振回路を備える非接触ICカードにおいて、カード基体には、制御用ICチップと接続したアンテナコイルと近接して並列する平面状パターンからなるコンデンサ用パターンを有する回路基板を内蔵し、当該回路基板はカード基体を構成する樹脂シートで両面が被覆され、カード表面には当該コンデンサ用パターンとコンデンサを構成する導電層をホットメルト型接着剤シートと前記樹脂シートを介して有することを特徴とする非接触ICカード、にある。かかる非接触ICカードであるため、回路パラメータを容易に変更することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明するが、本発明は、下記実施形態に限定されるものではない。
図1は、本発明の非接触ICカードの1実施形態を示す図である。図1(A)は非接触ICカード10の回路基板11の平面図、図1(B)は、図1(A)のA−A線に沿う断面を示す。
図1(A)のように、カード回路基板11には制御用ICチップ12、プリント配線によるアンテナコイル13(L1)、コンデンサ用チップ部品14(C1)等の電子部品、コンデンサ用パターン15a,15bが形成されている。ICチップ12には非接触ICカードが種々の目的を達成するために必要な回路が内蔵されている。アンテナコイル13(L1)は、図1のようにカードの中央から一方に寄った部分に設けても良いし、ICチップ12を中央にしてその周囲を囲むようにして設けても良い。
【0008】
コンデンサ用パターン15a,15bはコンデンサ用チップ部品14の両端に接続される平板状のパターンとして形成する。両パターンはカード表面に設けられる1の導電層を共通の導電層としてコンデンサを形成するため比較的に接近した位置に設けることが必要になる。当該パターンはフォトエッチングの技術で設けても良いし、シルクスクリーン印刷等による導電性インキを印刷するものであっても良い。図1の状態では導電層がなくパターン15a(P1),15b(P2)間は接続していないので、電気的には回路に影響を及ぼさない。回路特性を変えるためにはカード表面に導電層を設ける必要があるが、導電層を設けない状態でもアンテナコイル13とコンデンサ用チップ部品14との間で共振回路を構成しているので一定の周波数特性を有しており外部装置との交信は可能である。但し、カード表面に導電層を設け、コンデンサ用パターンとの間でコンデンサを構成すればチップ部品14は必須のものではない。
【0009】
図2は、カード表面に導電層を設けた非接触ICカードを示し、図3は、カード表面から回路基板11を透視した状態を示している。図2のように、カード表面に導電層16(P3)を設けた場合には、コンデンサ用パターンP1とP3間、P2とP3間にそれぞれコンデンサが形成されて直列接続することになる。
すなわち、図4(A)のように、P1,P3間、P2,P3間にコンデンサが形成されて、これらが直列に接続して図4(B)のコンデンサC2と等価の回路を構成する。コンデンサC2の容量はコンデンサ用パターンP1,P2の大きさ、導電層P3の大きさ、誘電体である樹脂シート層の厚み等により定まるが、外部にある導電層P3の大きさ、位置等により可変なものとなる。
【0010】
図5は、本発明の非接触ICカードの強振回路を示す図である。アンテナコイル13(L1)とコンデンサC1、P1、P2により並列型のLC強振回路を構成している(図5(A))。コンデンサP1,P2の直列接続は前記のようにコンデンサC2と等価であり、結局図5(A)は図5(B)と等価の回路となる。この回路では、周波数特性はアンテナL1と並列接続したコンデンサC1,C2により定まることになる。
従来の非接触ICカードはアンテナコイル13とコンデンサC1とで構成され、その周囲が樹脂シートで覆われているため、アンテナ特性を変えることは不可能であったが、本発明では、コンデンサP1、P2がカード表面の導電層との間に形成されるものであるから、導電層を変えることによりコンデンサC2の容量変更が可能となる利点がある
【0011】
次に、このような非接触ICカードの製造方法について図1を参照して説明する。まず、回路基板11となるプラスチックシートに、アンテナコイル13、コンデンサ用パターン15a,15bおよびICチップやコンデンサ用チップ部品、コンデンサ用パターンと接続する回路を形成する。この回路形成は、プラスチックシートの両面または片面に銅箔を形成したものをフォトエッチング技術を用いてパターニングする方法や導電性インキを印刷して回路を形成する方法が通常行われる。導電性インキとしては銀ペーストやアルミペーストからなるものを使用することができる。フォトエッチングの場合、両面銅箔を用いるのはアンテナコイルが相互に横断する部分をスルーホールを介して他面に導通させるためであり、その他の手段で短絡しない回路を形成できる場合は片面銅箔のものであっても良い。コンデンサ用パターンは各種の大きさにできるが、カード面積内にアンテナコイルその他の電子部品も装着するので一定のサイズに限定される。並列する2個のパターンとする場合は、0.5〜3mm程度の間隔を置いて配置するのが好ましい。この回路上にさらに、ICチップ12や必要によりコンデンサ用チップ部品14を実装する。
【0012】
このようにして形成した回路基板18の両面に不織布をあてがうか、あるいは直接オーバーシートを積層して加熱加圧してICカードを成形する。カード基材が塩化ビニルシートの場合は熱融着により一体の基材とでき、ポリエチレンテレフタレート(PET)シートやポリカーボネート樹脂シート基材を使用する場合は、ホットメルト型の接着剤シートを併用して接着する。従って、これらの基材や接着剤が、コンデンサ用パターンとカード表面の導電層間の誘電体材料になることになる。
【0013】
カードの表面に導電層を設けるためには、導電性インク、金属層を有するシール、フィルム等による導電性の層を、カードの樹脂表面に印刷、転写、シール加工等により設ける。この導電層が、カード内部の回路基板に設けられた平板状のプリントパターン等と重なるようにすることでコンデンサを構成できる。すなわち、後付けする導電層の有無、位置、大きさ等によりコンデンサの容量を調整してコンデンサを構成できるので、共振周波数を制御できることになる。
【0014】
【実施例】
(実施例1)図1、図2を参照して本発明の実施例を説明する。回路基板11として厚さ100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)シートを使用し、当該シート上に、銀ペーストからなる熱硬化型導電性インキを使用して、アンテナコイル13、コンデンサ用パターン15a,15bおよびICチップ12やコンデンサ用チップ部品14、コンデンサ用パターンと接続する回路を形成した。アンテナコイル13は、図1のようにカードの右半分の部分に0.5mmの線幅で3回巻きとなるように印刷した。ICチップ12には、厚み120μmのものを使用し、アンテナコイル13の両端子に接続した。また、コンデンサ用チップ部品14には80pFのものを装着した。コンデンサ用プリントパターン15a,15bは、それぞれ3mm×5mmの大きさにし両パターンを並列して配置した。なお、パターン間には1mmの溝(絶縁部分)が形成できるように近接して設けた。
【0015】
この回路基板11の両面に、ホットメルト型接着剤シートを介して厚さ100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)シートを両面に積層し、プレス機に導入し熱圧(140°C、25kg/cm2 、15分)をかけてプレスして、カード基材を一体にした。プレス後、カードの総厚は0.76mmであり、回路基板のコンデンサ用パターンと導電層を設けるカード表面間の間隔(樹脂シート、接着剤シート層等の厚み)は、300μmであった。
【0016】
完成した非接触ICカードの導電層16を設ける前の周波数は15MHzであった。次に、回路基板のコンデンサ用パターンP1,P2を等しく覆うように、その直上にアルミ箔に粘着層を有するシール(8mm×6mm)を貼着したところ周波数は13.5MHzとなった。
以上の結果、コンデンサ用パターンP1,P2と導電層P3により、周波数を1.5MHz低くできることが確認された。
【0017】
【発明の効果】
本発明の非接触ICカードは、上述の構成となっているので、部品や加工条件の誤差によって製造時に発生したバラ付きを、カード加工後に修正し、製品の品質レベルを安定させることができる。
また、ある一定の仕様(例えば共振周波数f1)で製造したカードを、製造後にパラメータ修正で仕様変更(例えば共振周波数f2に変更)することができる。従って、製造したカードを加工後のパラメータ変更で、複数の仕様にできるため大量生産、在庫品処分などにも有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の非接触ICカードの1実施形態を示す図である。
【図2】 カード表面に導電層を設けた非接触ICカードを示す。
【図3】 カード表面から回路基板11を透視した状態を示している。
【図4】 コンデンサ用パターンと導電層によるコンデンサを示す図である。
【図5】 本発明の非接触ICカードの共振回路を示す図である。
【図6】 共振回路を有する従来例の非接触ICカードを示す。
【符号の説明】
10 非接触ICカード
11 回路基板
12 ICチップ
13 アンテナコイル
14 コンデンサ用チップ部品
15a,15b コンデンサ用パターン
16 導電層
18 樹脂シート
21 回路基板
22 ICチップ
23 アンテナコイル
24 コンデンサ用チップ部品
28 樹脂シート
Claims (2)
- 外部装置とのデータの送受信を電波を媒体として非接触状態で行うためのアンテナコイルおよびコンデンサからなるアンテナ共振回路を備える非接触ICカードにおいて、カード基体には、制御用ICチップと接続したアンテナコイルと近接して並列する平面状パターンからなるコンデンサ用パターンを有する回路基板を内蔵し、当該回路基板はカード基体を構成する樹脂シートで両面が被覆され、カード表面には当該コンデンサ用パターンとコンデンサを構成する導電層をホットメルト型接着剤シートと前記樹脂シートを介して有することを特徴とする非接触ICカード。
- 導電層が金属層を有するシールまたは転写された金属層であることを特徴とする請求項1記載の非接触ICカード。
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