JP4139488B2

JP4139488B2 - 非接触ｉｃカード

Info

Publication number: JP4139488B2
Application number: JP29434698A
Authority: JP
Inventors: 伸幸高橋; 志行本多; 賢治今
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2018-10-16
Also published as: JP2000123136A

Description

【０００１】
【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
１２ＩＣ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
２２ＩＣ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

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。