JP4531183B2 - 非接触icカード用アンテナと非接触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カード技術に関する。特にカード基体の少なくとも一方の面に磁気記録部やエンボス加工記録部などの情報記録部が設けられ、またカード基体の内部にICモジュールと通信用アンテナが内蔵された、非接触でデータ送受信可能な非接触ICカード用のアンテナと当該アンテナを使用した非接触ICカードに関するものである。
【0002】
【従来技術】
カード表面に磁気ストライプ、エンボス加工及び非接触ICモジュールをインプラントする場合、非接触交信のためのアンテナを配置できるスペースが限定され、単一形状のアンテナでは、非接触ICカードに要求されるR/W(リーダーライタ)とのデータ通信距離を確保できないという問題がある。
例えば、図3は、通常の磁気カード表面を示すものであるが、JIS規格等により磁気ストライプ12位置およびエンボス加工領域14が定められている。加えてクレジットカードの場合は、カード裏面に署名領域13を設けることが必要となる。
【0003】
このようなカードに非接触ICカードに必須なコイル状アンテナを埋め込む場合、アンテナを磁気ストライプの下に配置すると磁気ストライプの磁気特性が変化するため、磁気ストライプの下にアンテナを配置することは望ましくない。
一方、エンボス加工領域にアンテナを配置すると、エンボス加工時にアンテナが断線し非接触ICカードとして動作しないことになるので、エンボス加工部にアンテナを配置することも望ましくない。
【0004】
磁気ストライプ12からなる磁気記録部を設ける位置は、カードの用途によって予め規格で定められていて、例えば、クレジットカードにおける共通の規格としては、磁気ストライプをカードの上辺から9.0mmの位置を磁気ストライプの中央位置として定め、また、磁気ストライプの幅を6.3mmとして設けることが定められている。
一方、エンボス加工領域14は、カード基材の横方向に3〜4列のエンボス加工文字を形成することができるように規格で定められ、各エンボス加工文字の形成位置もそれぞれ定められている。例えば、エンボス加工文字の最下部の位置をカード基材11の底辺から2.489mm離して形成し、エンボス加工領域14の一字目の文字または数字の形成位置は、カード基材の左端から10.185mmに1字目の数字の中央部が位置するように形成することを定めている。
【0005】
図4は、制限領域を避ける場合のアンテナ形成領域を示す図、図5はアンテナ形成領域にアンテナを形成したカードを示す図である。上記制限領域を避けてコイル状アンテナの配置可能な領域を表示すと、図4の点状のハッチングを施した部分となり、アンテナを配置できる領域がかなり狭いことが分かる。このようなハッチング部にアンテナ20を設計すると、図5のアンテナデザインとなり狭く捲線数も少なく十分な通信距離が得られない。
【0006】
図6は、実際のエンボス加工の状況を示す図、図7は、エンボス間隙部にアンテナを形成した例を示す図である。実際のカードは、エンボス加工領域のすべてにエンボスが施されるわけではない。例えば代表的なクレジットカードは、第1行目にカード番号、第2行目にカード有効期限、第3行目に入会日、第4行目に氏名がエンボス加工文字15で加工され、第1行目と第2行目との間には、図6のように約5mm程の間隙部16が得られる。
図7は、この間隙部16を利用して単一形状の線路からなるアンテナ20を配置した非接触ICカードである。ICチップ21は署名領域等に埋設される。
この場合、アンテナ寸法を短辺約25mm、長辺約80mmに設計してR/Wとの最大通信距離は約8.5cmが得られる。しかし、この通信距離でも実用上十分でない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上記のように、カード表面に磁気記録部やエンボス加工記録部などの情報記録部が設けられ、またカード基材の内部にICチップと通信用アンテナコイルが内臓された非接触ICカードにおいて、R/Wとの間のより長い通信距離、具体的には10cm以上の通信距離を確保すべく検討してなされたものである。
【0008】
【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の第1は、非接触ICカードのカード基体内を経路に沿って導線が周回するようにして形成された単一の非接触ICカード用アンテナであって、当該経路が非接触ICカードの文字エンボス領域全体を内含してその外側を周回するようにされた大きな第1の経路と、該第1の経路の内側を周回し文字エンボス領域のエンボス行の間隙をとおるように形成された小さな複数の経路が組み合わされた構成からなることを特徴とする非接触ICカード用アンテナ、にある。かかる非接触ICカード用アンテナであるため狭いカード面で十分な通信距離を確保することができる。
【0009】
上記課題を解決するための本発明の要旨の第2は、非接触ICカードのカード基体内を経路に沿って導線が周回するようにして形成された単一の非接触ICカード用アンテナの当該経路が非接触ICカードの文字エンボス領域全体を内包してその外側を周回するようにされた大きな第1の経路と、当該第1の経路の内側を周回し文字エンボス領域のエンボス行の間隙をとおるようにされた小さな複数の経路が組み合わされた構成からなることを特徴とする非接触ICカード、にある。かかるICカードあるため狭いカード面で十分な通信距離を確保することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の非接触ICカードについて、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の非接触ICカードの一例を示す透視平面図である。
本発明の非接触ICカード10は、アンテナ20が一定の経路に沿って導線が周回するように形成されているが、当該経路が形または大きさが異なる2以上の経路の組み合わせからなっていることに特徴がある。図1の場合では、略矩形状の内側の経路201と同じく略矩形状の外側の経路202の組み合わせから構成されている。ICチップ21のバンプ211に接続するアンテナは最初に内側の経路201を周回した後、外側の経路202を周回して最後にバンプ212に接続している。
【0011】
このようにアンテナ経路を形成するのは、前述のように磁気ストライプ12や署名領域13、エンボス加工領域14を有するような多機能なカードではアンテナを形成する領域が極めて限定されるため、その経路を分散してアンテナ導線の集中によるカードの凹凸化を防止することと巻き線数を確保する必要からである。図1の例では、経路201は、署名領域13と磁気ストライプ12の間をとおりエンボス領域14の前記した通常は使用されない隙間をとおって周回しており、経路202は、署名領域13と磁気ストライプ12の間およびカードの下端側辺をとおって周回するようにされている。
【0012】
経路の形状は図1のように略矩形状のものに限らず、円形や楕円形のもの、円形と矩形状のものの組み合わせ等であっても良いが、実際にはアンテナを形成できる領域が限定されるので自由なアンテナ設計は困難となる。
アンテナ導線が被覆導線の場合は、通常0.05mm〜0.15mmの径ものが使用され、印刷配線やエッチングして形成した導線の場合は、0.1mm〜 0.15mmの線幅に形成される。捲線回数は多いほどアンテナ効率を高くすることができるが、アンテナを配置できるスペースの制約上、ターン数は制限される。
【0013】
図2は、非接触ICカードの断面を示す図である。図1のA−A線に沿う断面を図示するもので、カードの厚み方向の縮尺は拡大して図示されている。
カード基体は各種の構成とすることができるが多用される構成の一例を示している。多重構造のカード基体11の中央には厚さ0.3mmの塩化ビニル樹脂等の白色のセンターコアシート111が設けられ、前記白色センターコアシート111の表裏両面に、それぞれ厚さ0.2mmの塩化ビニル樹脂等の白色コアシート112,113が前記白色センターコアシート111を挟んで接着されている。また、前記各々の白色コアシート112,113の表出面には、それぞれ厚さ0.02mmのオーバーシート114,115が積層されている。
上記において、樹脂基材には塩化ビニール樹脂の他、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリイミド等の樹脂基材が使用できるが、塩化ビニール樹脂以外の場合は自己接着性がないので、接着剤を使用した熱プレスが必要になる。
【0014】
図中、12は磁気ストライプ、21はICチップ、211,212はICチップのバンプ、20はアンテナであって導線の断面が見えている。17はサインパネルであって筆記可能にされたパネルが転写され筆記による署名がなされる。
また、14はエンボス加工領域であって、カードの表面をダイで押さえた状態でカード裏面から凸状の活字体を押圧してカード表面に突出したエンボス加工文字15が形成される。
【0015】
このような非接触ICカードの製造は、センターコアシート111に通信用アンテナを形成した後、アンテナの両端部である接続端子201,202上にICチップのバンプ211,212が位置するようにして配置してから両者間を導電性接着剤または異方導電性フィルム等を用いて加圧接続してICチップを装着する。
【0016】
図1の例の非接触ICカードでは、コンデンサパターンが形成されていないが、コンデンサはICチップに内蔵することができ、当該コンデンサの静電容量CとアンテナコイルのインダクタンスLとによりLC共振回路が形成されている。一般に共振周波数13.56MHzに対応するものが良く使用される。
このようなアンテナは、熱溶融性の被覆樹脂層を有する導線をキャピラリーに通して加熱しながら導線をカード基材に圧着して接着させる方法や、導電性金属箔層を有するカード基材を印刷レジストやフォトレジストでパターン形成してエッチングする方法や、導電性インキを用いた印刷配線の技術で形成することができる。アンテナとICチップを覆う全面にはコアシートやオーバーシートが積層されるのが通常である。
【0017】
【実施例】
(実施例)
厚み300μmの塩化ビニールからなるカード基材(センターコアシート)に、絶縁層で被覆したワイヤ導線(被覆銅線0.10mm径)を用いてアンテナコイルを形成した。被覆導線のカード基材への固定は、被覆銅線を先端に加熱部を有するキャピラリー中を通して絶縁層を溶かしながら導線をカード基材に圧着してキャピラリーを経路に沿って動かすことにより導線をカード基材に接着して固定させる方法を行った。
【0018】
アンテナの第1の経路を、図1の201の経路のように、その大きさを短辺約25mm、長辺約80mmの矩形状とし、第2の経路を図1の202の経路のように、その大きさを短辺約35mm、長辺約80mmの矩形状とした。
導線の線間幅を約0.2mmとして、第1の経路に沿って3ターンの導線を周回させ、同様に第2の経路に沿って2ターンの導線を周回させてアンテナの最後の端部をICチップ接続端部とした。すなわち、接続端部201から出発する導線は一筆書きの要領で第1の経路の内側の経路を描いた後、3周して第2の経路に移る。第2の経路を2周して接続端部202に至って終了する。この際、図中のジャンピング部203では先に描いた導線を跨ぐことになるが導線は絶縁層で被覆されているため短絡を生じることはない。
【0019】
このようにして形成されたアンテナの接続端子上にICチップを導電性接着剤を使用したフェイスダウン状態で装着した後、その表裏にコアシート(0.2mm)を積層し、さらに上下面に透明オーバーシート(0.02mm)を被せ、さらに磁気テープの転写をしてから熱プレスしてカード基体を完成した。その後、エンボシングを行ってICカードを完成した。
【0020】
完成した非接触ICカードは、R/Wとの最大通信距離において、10cmの通信距離を確保することができ、図7の実施形態に比べて、約1.5cm通信距離を伸ばすことができた。また、磁気ストライフプの書込み読込みやエンボス加工領域へのエンボス加工の際にも支障を生じることはなかった。
【0021】
【発明の効果】
上述のように、本発明の非接触ICカード用アンテナはカードの磁気記録やエンボス加工記録に支障のない領域に通信用アンテナが形成されるように、複数の組み合わされた経路に沿ってアンテナを形成しているので、カードの磁気記録やエンボス加工記録機能を損なうことなく、かつ非接触ICカードとして十分な通信距離を確保することができる。
また、本発明の非接触ICカードはこのようなアンテナを利用しているので、非接触ICカードとして十分な機能を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の非接触ICカードの一例を示す平面図である。
【図2】 図1のA−A線に沿う断面図である。
【図3】 通常の磁気カード表面を示す図である。
【図4】 制限領域を避ける場合のアンテナ形成領域を示す図。
【図5】 アンテナ形成領域にアンテナを形成したカードを示す。
【図6】 実際のエンボス加工の状況を示す図である。
【図7】 エンボス間隙部にアンテナを形成した例を示す。
【符号の説明】
10 本発明の非接触ICカード
11 カード基体
12 磁気ストライプ
13 署名領域
14 エンボス加工領域
15 エンボス加工文字
16 間隙部
17 サインパネル
20 アンテナ
21 ICチップ
Claims (6)
- 非接触ICカードのカード基体内を経路に沿って導線が周回するようにして形成された単一の非接触ICカード用アンテナであって、当該経路が非接触ICカードの文字エンボス領域全体を内含してその外側を周回するようにされた大きな第1の経路と、該第1の経路の内側を周回し文字エンボス領域のエンボス行の間隙をとおるように形成された小さな複数の経路が組み合わされた構成からなることを特徴とする非接触ICカード用アンテナ。
- 経路が2の略矩形状の経路からなり、第2の経路が外側の第1の経路の内周を周回し、当該第2の経路の一部が文字エンボス領域の通常は使用されない域をとおって周回するようにされていることを特徴とする請求項1記載の非接触ICカード用アンテナ。
- 導線が被覆導線または印刷配線またはエッチング法で形成した導線であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の非接触ICカード用アンテナ。
- 非接触ICカードのカード基体内を経路に沿って導線が周回するようにして形成された単一の非接触ICカード用アンテナの当該経路が非接触ICカードの文字エンボス領域全体を内包してその外側を周回するようにされた大きな第1の経路と、当該第1の経路の内側を周回し文字エンボス領域のエンボス行の間隙をとおるようにされた小さな複数の経路が組み合わされた構成からなることを特徴とする非接触ICカード。
- 経路が2の略矩形状の経路からなり、第2の経路が外側の第1の経路の内周を周回し、当該第2の経路の一部が文字エンボス領域の通常は使用されない域をとおって周回するようにされていることを特徴とする請求項4記載の非接触ICカード。
- 導線が被覆導線または印刷配線またはエッチング法で形成した導線であることを特徴とする請求項4または請求項5記載の非接触ICカード。
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