JP4641095B2 - 非接触式データキャリア装置とブースターアンテナ部用配線部材 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブースターアンテナ部と、コイルオンチップ型の、データキャリア用半導体チップあるいはコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップモジュールとを設けた、非接触式のデータキャリア装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報の機密性の面からＩＣカードが次第に普及されつつ中、近年では、読み書き装置（リーダライター）と接触せずに情報の授受を行う非接触型のＩＣカードが提案されている。
中でも、外部の読み書き装置との信号交換を、あるいは信号交換と電力供給とを電磁波により行う方式のものが一般的である。
一方、データを搭載したＩＣを、アンテナコイルと接続した、シート状ないし札状の非接触式のＩＣタグが、近年、種々提案され、商品や包装箱等に付け、万引き防止、物流システム等に利用されるようになってきた。
このような、非接触型のＩＣカード、ＩＣタグ等の非接触式データキャリアにおいて、外部との信号交換を、あるいは外部との信号交換と電力供給とを電磁波により行う、コイル配線は、品質面、生産性の面からエッチングにより形成されるようになってきた。
そして、場合によっては、サイズの限られた面積で、十分な巻き数を達成し、充分なインダクタンスを得るため、コイル配線を２層に形成する方法も採られるようになってきた。
【０００３】
最近では、データキャリアであるＩＣチップ自体にアンテナを設けた、即ちコイルオンチップ型の、半導体チップまたは半導体チップモジュールの試験品が提供され、それを使用した非接触式ＩＣタグや非接触式ＩＣカードが研究されている。
このような非接触ＩＣカードや非接触式ＩＣタグ等の非接触式データキャリア装置では、外部と信号交換用のブースターアンテナコイルを設け、且つ、これを一次コイルとして、これと電磁結合するための二次コイルを設けたコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールとを備えて、非接触方式を実現する方法が、通常となつている。
この場合、ブースターアンテナコイル（一次コイル）とコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールの二次コイルとは、直接接続されないで、相対的な位置含わせをして使用する。
従来は、例えば図４（ａ）に示すように、ブースターアンテナ３１１側にコイル密集部３１１ａを設け、その上にコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップの二次イルを、重なるように、図４（ａ）の点線で示す枠部に搭載していた。
コイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップのコイル形状とコイル密集部３１１ａの形状とを、ほぼ一致させ、電磁結合の効率を良くしている。
【０００４】
このような非接触方式の場合、コイル密集部３１１ａの中心にスルーホールを穿ってアンテナコイル３１１の他方側に接続３１１ｓを行うような精密な導通手法が必要となる。
コイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップ上のコイル（二次コイル）は、３〜５ｍｍ角程度の小サイズであり、それに対応する一次コイル（ブースターアンテナコイル）のコイル密集部３１１ａも小サイズであり、その中心部にスルーホールを穿孔するのは高度の精密加工で、位置合わせが困難なことから、図４（ａ）に示す構成を持つデータキャリア装置では、歩留りが低下するという問題があった。
図４（ｂ）は、コイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップ（データキャリア用半導体チップモジュールとも言う）を図示したものである。
このコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップは、半導体チップ３５１に通信機能を持たせるため、半導体チップ３５１の端子面側に、アンテナコイル３５５をめっき形成法等により形成したもので、アンテナコイル３５５の両端は、半導体チップ３５１の端子３５２に接続される。
二次コイルを設けたデータキャリアモジュールとは、二次コイルとなる微細なコイルを有し、これをデータキャリア部に直接接続しているモジュールの総称である。
このように、ブースターアンテナ（一次コイル）と、二次コイルを設けたコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいはデータキャリアモジュールとを備えることにより、非接触方式で、実用レベルのデータキャリア装置が実現できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、最近では、外部と信号交換用のブースターアンテナコイル（一次コイル）と、これと電磁結合する二次コイルを設けたコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいはデータキャリアモジュールとを備えた、図４（ａ）に示すような非接触式のデータキャリア装置が研究されるようになってきたが、スルホール加工等、複雑、且つ高度の精密加工が要求され、歩留りが低く、この対応が求められていた。
本発明は、これに対応するもので、外部と信号交換用のブースターアンテナコイル（一次コイル）と、これと電磁結合する二次コイルを設けたコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいはデータキャリアモジュールとを備えた非接触式のデータキャリア装置で、スルーホール加工のような、高度の精密加工を必要とせず、これによる歩留り低下が発生せず、且つ、ブースターアンテナコイル（一次コイル）と二次コイルとの、磁気結合効率が高い、非接触式のデータキャリア装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の非接触式のデータキャリア装置は、アンテナコイルを有する、第１の配線層と第２の配線層とを、誘電体層を介して、重ね合せ、両配線層を容量結合させ、且つ、両配線層間をかしめて直接接続しているブースターアンテナ部と、該ブースターアンテナ部を一次コイルとし、これと電磁結合するための二次コイルを設けたコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールとを備えた、非接触式のデータキャリア装置であって、ブースターアンテナ部の第１の配線層、第２の配線層がともに、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側および外側に設けたもので、アンテナコイルの内側および外側に設けた面状導体部は、それぞれ、他配線層の面状の導体部と相対して、その一方は、両配線層の面状の導体部間に容量部を形成し、両配線層を、容量結合させ、他方は、両配線層の面状の導体部同志をかしめて導通させており、かしめ導通させている両配線層の面状の導体部に、その外側の一方の端部で接続して、略四角状に渦巻き、渦巻き中心である他方の端部を電気的に浮いた状態とした渦巻き状の配線部を、それぞれ、互いにほぼ重なるように設け、且つ、データキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールの、二次コイルの外形に沿い、一方の渦巻き状の配線部にほぼ重ね合わさるようにし、渦巻き状の配線部と二次コイルとを電磁結合していることを特徴とするものである。
そして、上記の非接触式のデータキャリア装置であって、ブースターアンテナ部の第１の配線層、第２の配線層がともに、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側および外側に設けたもので、第１の配線層の渦巻き状の配線部と第２の配線層の渦巻き状の配線部とは、互いに同形状、同サイズで、ほぼ一致して重なっていることを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれかの非接触式データキャリア装置であって、非接触ＩＣタグあるいは非接触ＩＣカードであることを特徴とするものである。
【０００７】
尚、ここでは、「二次コイルの外形に沿い、ほぼこれに重ね合わさるように、略四角状に渦巻く」とは、各配線層のアンテナコイルと二次コイルとの電磁結合が効率的になるように、重ね合わさっていることで、各配線層の渦巻き状の配線部の中心部と二次コイルの中心部とを一致させて、該配線部と二次コイルとが、ほぼ重なっている状態を意味する。
また、ここでは、二次コイルの外形が四角状であることを前提としている。
【０００８】
本発明のブースターアンテナ部用配線部材は、コイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールのコイルを二次コイルとし、これと電磁結合するための一次コイルであるブースターアンテナ部を形成する、非接触式データキャリア装置用の、ブースターアンテナ部用配線部材であって、アンテナコイルを有する第１の配線層と第２の配線層とを、誘電体層を介して、重ね合せ、両配線層を容量結合させ、且つ、両配線層間をかしめて直接接続しているもので、ブースターアンテナ部の第１の配線層、第２の配線層がともに、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側および外側に設けたもので、アンテナコイルの内側および外側に設けた面状導体部は、それぞれ、他配線層の面状の導体部と相対して、その一方は、両配線層の面状の導体部間に容量部を形成し、両配線層を、容量結合させ、他方は、両配線層の面状の導体部同志をかしめて導通させており、かしめ導通させている両配線層の面状の導体部に、その外側の一方の端部で接続して、略四角状に渦巻き、渦巻き中心である他方の端部を電気的に浮いた状態とした渦巻き状の配線部を、それぞれ、互いにほぼ重なるように設け、且つ、データキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールの、二次コイルの外形に沿い、一方の渦巻き状の配線部にほぼ重ね合わさるようにし、渦巻き状の配線部と二次コイルとを電磁結合して形成していることを特徴とするものである。
そして、上記のブースターアンテナ部用配線部材であって、第１の配線層と第２の配線層とが、エッチング加工により外形加工されたことを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれかのブースターアンテナ部用配線部材であって、第１の配線層ないし第２の配線層の、面状の導体部の少なくとも一つに、その面積を変化させるための、切断部をハーフエッチング部およびまたは貫通孔部を設けて形成していることを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】
本発明の非接触式のデータキャリア装置は、上記のような構成にすることによって、外部と信号交換用のブースターアンテナコイル（一次コイル）とコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいはコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体モジュールの、半導体チップ上のコイル（二次コイル）とを備えた非接触式のデータキャリア装置で、スルーホールを穿孔のような、高度の精密加工を必要とせず、これによる歩留り低下が発生せず、且つ、ブースターアンテナコイル（一次コイル）と半導体チップ上のコイル（二次コイル）との、磁気結合効率が高い、非接触式のデータキャリア装置の提供を可能としている。
具体的には、ブースターアンテナ部の第１の配線層、第２の配線層がともに、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側および外側に設けたもので、アンテナコイルの内側および外側に設けた面状導体部は、それぞれ、他配線層の面状の導体部と相対して、その一方は、両配線層の面状の導体部間に容量部を形成し、両配線層を、容量結合させ、他方は、両配線層の面状の導体部同志をかしめて導通させており、かしめ導通させている両配線層の面状の導体部に、その外側の一方の端部で接続して、略四角状に渦巻き、渦巻き中心である他方の端部を電気的に浮いた状態とした渦巻き状の配線部を、それぞれ、互いにほぼ重なるように設け、且つ、データキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールの、二次コイルの外形に沿い、一方の渦巻き状の配線部にほぼ重ね合わさるようにし、渦巻き状の配線部と二次コイルとを電磁結合していることにより、これを達成している。
【００１０】
そして、ブースターアンテナ部の第１の配線層、第２の配線層がともに、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側および外側に設けたものの場合、第１のアンテナコイルの迂回路部と第２のアンテナコイルの迂回路部とは、互いに同形状、同サイズで、ほぼ一致して重なっていることにより、電磁結合効率のよいものとできる。
特に、非接触式データキャリア装置が非接触ＩＣタグあるいは非接触ＩＣカードである場合には有効である。
【００１１】
ブースターアンテナ部の第１の配線層、第２の配線層がともに、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側および外側に設けたものの場合、容量部形成のための面状の導体部を、アンテナコイル部の内側と外側に設け、第１の配線層のコイル配線部と第２の配線層のコイル配線部とを、その一方の端部において直列に容量結合させていることにより、また、他方の端部において（面状の導体部間をかしめにより接触させ）、第１の配線層のコイル配線部と第２の配線層との直接接続を行っていることにより、スルーホールをあけ、第１の配線層のコイル配線部と第２の配線層のコイル配線部とを導通するといった工程が不要となり、結果、歩留りを高く製造でき、低コストになる。
更に、スルーホールをあけ、第１の配線層のコイル配線部と第２の配線層のコイル配線部とを導通する場合においても、導通させるパッドを広く設けることが可能で（例えば、片方の面状の導体部容を導通用パッドとして使用することにより）、微細部のスルーホール製造といった微細加工を伴う難しい導通技術を使わなくてすむ。
【００１２】
本発明のブースターアンテナ部用配線部材は、上記のような構成にすることによって、ブースターアンテナ（一次コイル）と、二次コイルを設けたコイルオンチップ型のデータキャリア半導体チップあるいはデータキャリアモジュールとを有する非接触式データキャリア装置で、安価で、ブースターアンテナと半導体チップ上のアンテナコイルとの電磁結合効率の良いものの提供を可能としている。
配線部材がエッチング加工により外形加工されたものの場合、配線を微細に精度良く形成することができ、品質面で優れ、量産にも向いている。
尚、この場合、第１の配線層ないし第２の配線層の、容量結合する面状の導体部の少なくとも一つに、その面積を変化させるための、切断部をハーフエッチング部およびまたは貫通孔部を設けて形成していることにより、形成する容量部の電極面積を変化させることができ、自由度の大きいものとできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態例を図に基づいて説明する。
図１（ａ）は本発明の非接触式データキヤリア装置の実施の形態の１例の層構成を示した概略断面図で、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ２側からみた第１のコイル配線層の概略図で、図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ３−Ａ４側からみた第２のコイル配線層の概略図で、図２（ａ）は図１（ａ）に示す非接触式データキヤリア装置の概略回路全体図で、図２（ｂ）はコイルオンチップ型の半導体チップ（半導体チップモジュールとも言う）の構成の１例を示した図である。
また、図３（ａ）は本発明のブースターアンテナ部用配線部材の実施の形態の１例の層構成を示した概略断面図で、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ１−Ｂ２側からみた第１のコイル配線層の概略図で、図３（ｃ）は図３（ａ）のＢ３−Ｂ４側からみた第２のコイル配線層の概略図で、図３（ｄ）は図３（ａ）に示すブースターアンテナ部用配線部材の概略回路図である。
尚、図１（ｂ）、図１（ｃ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示す各配線層のコイル巻き数は便宜上、実際よりも少なくして図示してある。
図１〜図３中、１１０は第１の配線層、１１１は第１のアンテナコイル（コイル配線部とも言う）、１１１ａは渦巻き配線部、１１１Ａは（四角状の渦巻き配線部の）中心、１１６、１１７は面状の導体部、１１８は位置合わせ用マーク、１２０は第２の配線層、１２１は第２のアンテナコイル（コイル配線部とも言う）、１２１ａは渦巻き配線部、１２１Ａは（四角状の渦巻き配線部の）中心、１２６、１２７は面状の導体部、１３０は絶縁性シート（誘電体層あるいは単に絶縁層とも言う）、１５０は半導体チップ（データキャリア用半導体チップとも言う）、１６１、１６２は保護シート、１８０はかしめ接続部である。
【００１４】
本発明の非接触式データキヤリア装置の実施の形態の１例を図１に基づいて説明する。
本例は、アンテナコイル部が同形状同サイズの、第１のアンテナコイル１１１を有する第１の配線層１１０と、第２のアンテナコイル１２１を有する第２の配線層１２０とを、絶縁性シート（誘電体層）１３０を介して、重ね合せ、面状の導体部１１７、１２７で両配線層を容量結合させ、且つ、面状の導体部１１６、１２６とをかしめにより接触させ、両配線層を電気的に直接接続している、ブースターアンテナ部と、該ブースターアンテナ部と電磁結合するためのコイルを半導体チップ上に設けた、コイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップとを備えた、非接触式のデータキャリア装置（ＩＣタグ）である。
ブースターアンテナ部の第１の配線層１１０、第２の配線層１２０がともに、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側および外側に設けたものである。
配線層１１０、１２０は、それぞれ、コイル配線部（１１１、１２１）の端部に接続した面状の導体部１１６、１２６を、それぞれ、アンテナコイルの内側に、面状の導体部１１７、１２７を、それぞれ、アンテナコイルの外側に設けたものであり、アンテナコイルの内側および外側に設けた面状導体部は、それぞれ、他配線層の面状の導体部と相対しており、その一方（面状の導体部１１７、１２７）は、両配線層の面状の導体部間に容量部を形成し、両配線層を、容量結合させ、他方（面状の導体部１１６と１２６）は、両配線層の面状の導体部同志をかしめて導通させている。
かしめ導通させている両配線層の面状の導体部１１６、１２６に、その外側の一方の端部で接続して、略四角状に渦巻き、渦巻き中心である他方の端部を電気的に浮いた状態とした渦巻き状の配線部１１１ａ、１２１ａを、それぞれ、互いにほぼ重なるように設け、且つ、データキャリア用半導体チップ１５０の端子面側に形成された（図示していない）コイル（以下アンテナコイルあるいは二次コイルと言う）の外形に沿い、第１の配線層１１０の渦巻き状の配線部１１１ａにほぼ重ね合わさるようにし、渦巻き状の配線部１１１ａ、１２１ａと二次コイルとを電磁結合している。
表裏は、保護シート１６１、１６２により覆われている。
【００１５】
各配線層は、半導体チップ１５０の二次コイルの外形に沿いほぼこれに重ね合わさるように略四角状に渦巻きパタン配線部１１１ａ，１２１ａを設けているが、これは、先にも述べたように、各配線層のアンテナコイルと半導体チップの二次ナコイルとの電磁結合が効率的になるように、重ね合わさっていることを意味する。即ち、渦巻きパタン配線部１１１ａ，１２１ａの中心部と半導体チップのコイルの中心部（図示していない）を一致させて、渦巻きパタン配線部１１１ａ，１２１ａと半導体チップの二次コイルとが、ほぼ重なっている状態を意味する。
半導体チップ１５０上の二次コイルは、高密度集積したものでその線幅や密度が、配線層１１０、１２０のアンテナコイルの線幅や密度に一致するものではないが、このような状態にすることにより、磁気結合効率を高くすることができる。
尚、ここでは、半導体チップ１５０上の二次コイルの外形が四角状であることを前提としている。
【００１６】
図１（ａ）に示すデータキャリア装置（ＩＣタグ）の回路の概略構成は、図２（ａ）のようになる。
即ち、コイルＬ１（第１のアンテナコイル１１１に相当）、コイルＬ２（第２のアンテナコイル１２１に相当）は、その一端において容量結合されて、且つ、その他端において直接接続され、外部回路との交信のＬＣ共振回路を形成している。
尚、図２（ａ）中、Ｃ１は、面状の導体部１１７と１２７とで形成される容量で、Ａ８は、面状の導体部１１６と１２６とのかしめ接続部（図１（ａ）の１８０）である。
第１のアンテナコイル１１１と第２のアンテナコイル１２１とは、半導体チップ１５０上の二次コイルに比べ、大きく形成され、外部読み書き装置（リーダライター）からの信号の共振のピークを大きくとることができ、半導体チップ１５０上の二次コイルに比べ遠距離通信が可能である。
そして、コイルＬ１，Ｌ２にＡ８を介して接続したコイルＬ３（図１の渦巻き状配線部１１１ａ，１２１ａに相当）と半導体チップ１５０上の二次コイル（コイルＬ４）と電磁結合していることを示している。
このため、外部読み書き装置は、ブースターアンテナ部を介して、これに対応した所定の距離範囲で、半導体チップ１５０のアンテナコイルと交信できる。
即ち、外部読み書き装置から、ブースターアンテナ部を介してデータキャリア半導体装置をアクセスすることができる。
図２（ｂ）はデータキャリア装置であるコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップの概略構成を示した図で、コイルＬ４もまた共振回路を構成している。
コイルＬ４からの入力信号は制御部１８３を介してメモリ１８４へアクセスされ、メモリからの信号は制御部１８３を介して送信回路１８２へ送られ、更に、コイルＬ４を経て、ブースターアンテナ部を経て、外部回路へと送られる。
このメモリ１８４には、データキヤリア装置に必要な各種の情報が記憶される。
非接触式の本例のデータキヤリア装置（ＩＣタグ）は、コイルとコンデンサーとにより共振回路を形成して一定周波数の電波を送受信する。
一般的には、１２５ｋＨｚ（中波）、１３．５６ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ（マイクロ波）の周波数帯が使用され、１２５ｋＨｚでは、２ｃｍ程度、１３．５６ＭＨｚでは、２０ｃｍ程度の通信距離となる。
実際の通信距離は、アンテナの面積やリーダライタの出力電力によって大きく変化する。
通常、５０ｍｍ×５０ｍｍサイズのＩＣタグでは、５０〜６０ｃｍの通信距離が得られる。
【００１７】
次に、各部について説明する。
絶縁性シート（誘電体層）１３０としては、データキヤリア装置の使用目的によって選択されるが、絶縁性であって、容量形成のための誘電体層としても機能する、硬質の塩化ビニルシートやポリエステルシート（ＰＥＴ）、あるいはポリイミドやガラスエポキシ樹脂シート等が使用される。
絶縁性シート１３０の厚みは２０〜１５０μｍ程度であり、好ましくは２５〜１００μｍ程度となる。
通常はこの基材の両面に、５〜５０μｍ厚のアルミや銅箔あるいは鉄箔を積層した材料を使用し、当該アルミや銅箔等をエッチングして、第１のアンテナコイル配線層１１０や第２のアンテナコイル配線層１２０を形成する。
【００１８】
保護シート１６１，１６２も同様の基材が使用され得るが、紙等の安価なものであっても良い。
ＩＣタグは、一般的には生産や流通過程で使用されることが多く、定期券等のように人が携帯して使用する以外の場合は装飾的要素はあまり要求されない。
特別の目的以外の場合は、小サイズのデータキャリア半導体チップが望まれるので、通常は、５０ｍｍ×５０ｍｍ以内の単位の大きさに製造される。
【００１９】
図１（ｂ）、図１（ｃ）は、それぞれ、アンテナコイルを有する第１のアンテナコイル配線層１１０、第２のアンテナコイル配線層１２０の一例を示す図である。
コイルオンチップ型のデータキャリア半導体チップ１５０の半導体チップ上のコイルと電磁結合を効率的に行なえるように、各四角状の渦巻き配線部１１１ａ、１２１ａでは互いに一致して重なっている。
本例の場合、両配線層はアンテナコイル部が同形状、同サイズで、四角状の渦巻き配線部１１１ａ、１２１ａ以外でも、両配線層はアンテナコイル部同志は一致して重なっているが、四角状の渦巻き配線部１１１ａ、１２１ａ以外では、必ずしも、両配線層のアンテナコイル部同志は一致して重なる必要は無く、一方が他方に内挿ないし外挿されていても良い。
尚、第１のアンテナコイル配線層１１０のアンテナコイル１１１、第２のアンテナコイル配線層１２０のアンテナコイルとは、磁束が互いに打ち消しあう方向とならないように、コイルの巻き方向が調整されている。
【００２０】
次に、本発明のブースターアンテナ部用配線部材の実施の形態の１例を図３に基づいて説明する。
本例は、図３（ａ）に示すように、第１のアンテナコイル１１１を有する第１のアンテナコイル配線層１１０と、第２のアンテナコイル１２１を有する第２のアンテナコイル配線層１２０とを絶縁性シート（誘電体層）１３０を介して、両層を重ね合せ、第１のアンテナコイル１１１と第２のアンテナコイル１２１とを、その一端において直列に容量結合させ、且つ、その他端において面状の導体部とをかしめにより接触させ、両配線層を電気的に直接接続したもので、図１（ａ）に示すＩＣタグ用の、ブースターアンテナ部用配線部材である。
コイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップないし他の半導体モジュールのチップ上のコイルを二次コイルとし、これと電磁結合するための一次コイルであるブースターアンテナ部を形成する、非接触式ＩＣタグ用の、ブースターアンテナ部用配線部材である。
各アンテナコイル配線層１１０、１２０は、それぞれ、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部１１１、１２１と、コイル配線部１１１、１２１の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の導体部１１６、１２６をアンテナコイルの内側に、面状の導体部１１７、１２７をアンテナコイルの外側に設けている。
コイル配線部１１１、１２１は、それぞれ、非接触式のデータキャリア装置作製の際に、コイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップの、二次コイルと電磁結合するように、その一周辺部に、前記二次コイルの外形に沿いほぼこれに重ね合わさる略四角状の渦巻き配線部１１１ａ，１２１ａを設けている。
本例は、図１（ａ）に示すＩＣタグの内の、絶縁性シート１３０と配線層１１０、１２０とから成るもので、各部については、図１（ａ）に示すＩＣタグと同じで、ここでは説明を省く。
本例のブースターアンテナ部の回路の概略構成は図３（ｄ）のようになる。
図１（ａ）に示すデータキャリア装置（ＩＣタグ）の場合と同様、両配線層１１０、１２０の面状の導体部１１７、１２７間に、容量部（図２のＣ１に相当）が形成され、、第１のアンテナコイル１１１と第２のアンテナコイル１２１とが、その一端において直列に容量結合され、且つ、面状の導体部１１６、１２６間がかしめ接続されて、外部回路との交信のＬＣ共振回路を形成している。
【００２１】
尚、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示す、ブースターアンテナ部用配線部材の第１のアンテナコイル配線層１１０の、面状の導体部１１１６、あるいは第２のアンテナコイル配線層１２０の、面状の導体部１２６に、切断用の貫通孔ないしハーフエッチングを設けた切断部（図示していない）を形成し、これにより、波長調整（チューニング）を可能にしても良い。
このような切断部は、この部分で端部から切断し、コンデンサ容量を調整する際、切断を容易とし、且つ単位調整量の目安とすることができる。
これにより、原材料のロットのバラツキ、製造条件の違いにより生ずる共振波長のずれを微調整することができる。
【００２２】
また、配線層の半導体チップを搭載する側に、円形等の位置合わせ用マークを設けておいても良い。
これにより、半導体チップを実装する際、例えば、フリップチップボンダ等の実装装置により実装する場合に、チップを装着機に位置含わせしてチップを保持させた後、マークを撮影して両像処理することができ、正確な位置に実装することができる。
【００２３】
尚、本例のブースターアンテナ部用配線部材においては、面状の導体部１１６と１２６とを、かしめ以外の方法で直接接続して使用することもできる。
例えば、絶縁性シート１３０と面状の導体部１１６、１２６を貫通するスルーホールを形成した後、蒸着処理等を施すことにより導通がとれる。
【００２４】
【実施例】
実施例は、図３（ａ）に示すブースターアンテナ部用配線部材を用いて、図１（ａ）に示す、ＩＣタグを形成したものである。
図３（ａ）、図１（ａ）を参照にして説明する。
以下、各部については、図３（ａ）、図１（ａ）に対応した図番を用いている。
先ず、ブースターアンテナ部用配線部材を以下のようにして作製した。
厚み、２５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製）に３０μｍ厚の銅箔をそれぞれ両面にラミネートした基材を用い、その両面の銅箔にカゼイン系レジストを塗布し、乾燥した後、その各面に、形成する配線層の形状のパタンを有する所定のパタン版をそれぞれ用いて、位置合せして密着露光を行い、現像し、硬化し、レジストの開口から露出した銅箔部を塩化第２鉄溶液でエッチングして、絶縁性シート１３０となるポリエチレンテレフタレートフィルムの両面に、アンテナコイル部が同形状、同サイズで、ほぼ一致して重なった状態で、第１のアンテナコイル配線層１１０、第２のアンテナコイル配線層１２０を形成した。
本実施例では、アンテナコイルの巻き数は６回巻き，パターンの全長４５ｍｍで、アンテナコイル部の線幅は８０μｍであった。
【００２５】
次いで、所定の治具を用いて、面状の導体部１１６側からかしめを行ない、面状の導体部１１６、１２６を接触させた、かしめ接続部１８０を形成した。
このようにして、図３（ａ）に示すブースターアンテナ部用配線部材を作製した。
【００２６】
次いで、作製されたブースターアンテナ部用配線部材の、第１の配線層１１０側において、四角状の渦巻き配線部１１１ａ（１２１ａ）位置に合せ、コイルオンチップ型のデータキヤリア用半導体チップ（３ｍｍ×３ｍｍサイズ）を搭載した。
半導体チップは、その二次コイル側（図２（ａ）のＬ４）をブースターアンテナ部用配線部材側にして、第１のアンテナコイル配線層１１０との間に、接着剤を挟み押し付けながら熱を加え、接着剤を硬化させる方法で装着した。
次いで、厚み、２０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製）を上下の保護シート１６１，１６２として積層し、非接触式のＩＣタグ（データキャリア装置）を作製した。
このようにして、図１（ａ）に示すようなＩＣタグが作製された。
尚、作製された非接触式のＩＣタグは、周波数１３．５６ＭＨｚで、リーダライタが、微弱出力の場合でも、約３ｃｍの通信距離を得ることができた。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の非接触式データキヤリア装置は、外部読み書き装置（リーダライター）と信号交換用のブースターアンテナコイル（一次コイル）と、二次コイルを設けたコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールとを備えた非接触式のデータキャリア装置で、スルーホール加工のような、高度の精密加工を必要とせず、これによる歩留りが低下が発生せず、且つ、ブースターアンテナコイルと二次コイルとの、磁気結合効率が高い、非接触式のデータキャリア装置の提供を可能とした。
これにより、低コストの非接触式のデータキャリア装置の提供を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の非接触式データキヤリア装置の実施の形態の１例の層構成を示した概略断面図で、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ２側からみた第１のコイル配線層の概略図で、図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ３−Ａ４側からみた第２のコイル配線層の概略図ある。
【図２】図２（ａ）は図１（ａ）に示す非接触式データキヤリア装置の概略回路全体図で、図２（ｂ）はコイルオンチップ型の半導体チップ（半導体チップモジュールとも言う）の構成の１例を示した図である。
【図３】図３（ａ）は本発明のブースターアンテナ部用配線部材の実施の形態の１例の層構成を示した概略断面図で、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ１−Ｂ２側からみた第１のコイル配線層の概略図で、図３（ｃ）は図３（ａ）のＢ３−Ｂ４側からみた第２のコイル配線層の概略図で、図３（ｄ）は図３（ａ）に示すブースターアンテナ部用配線部材の概略回路図である。
【図４】従来のブースターアンテナ部とコイルオンチップ型のデータキャリア半導体チップとを有するデータキャリア装置と、コイルオンチップ型のデータキャリア半導体チップとを説明するための図
【符号の説明】
１１０ 第１の配線層
１１１ 第１のアンテナコイル（コイル配線部とも言う）
１１１ａ 渦巻き配線部
１１１Ａ （四角状の渦巻き配線部の）中心
１１６、１１７ 面状の導体部
１１８ 位置合わせ用マーク
１２０ 第２の配線層
１２１ 第２のアンテナコイル（コイル配線部とも言う）
１２１ａ 渦巻き配線部
１２１Ａ （四角状の渦巻き配線部の）中心
１２６、１２７ 面状の導体部
１３０ 絶縁性シート（誘電体層あるいは単に絶縁層とも言う）
１５０ 半導体チップ（データキャリア用半導体チップとも言う）
１６１、１６２ 保護シート
１８０ かしめ接続部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブースターアンテナ部と、コイルオンチップ型の、データキャリア用半導体チップあるいはコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップモジュールとを設けた、非接触式のデータキャリア装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報の機密性の面からＩＣカードが次第に普及されつつ中、近年では、読み書き装置（リーダライター）と接触せずに情報の授受を行う非接触型のＩＣカードが提案されている。
中でも、外部の読み書き装置との信号交換を、あるいは信号交換と電力供給とを電磁波により行う方式のものが一般的である。
一方、データを搭載したＩＣを、アンテナコイルと接続した、シート状ないし札状の非接触式のＩＣタグが、近年、種々提案され、商品や包装箱等に付け、万引き防止、物流システム等に利用されるようになってきた。
このような、非接触型のＩＣカード、ＩＣタグ等の非接触式データキャリアにおいて、外部との信号交換を、あるいは外部との信号交換と電力供給とを電磁波により行う、コイル配線は、品質面、生産性の面からエッチングにより形成されるようになってきた。
そして、場合によっては、サイズの限られた面積で、十分な巻き数を達成し、充分なインダクタンスを得るため、コイル配線を２層に形成する方法も採られるようになってきた。
【０００３】
最近では、データキャリアであるＩＣチップ自体にアンテナを設けた、即ちコイルオンチップ型の、半導体チップまたは半導体チップモジュールの試験品が提供され、それを使用した非接触式ＩＣタグや非接触式ＩＣカードが研究されている。
このような非接触ＩＣカードや非接触式ＩＣタグ等の非接触式データキャリア装置では、外部と信号交換用のブースターアンテナコイルを設け、且つ、これを一次コイルとして、これと電磁結合するための二次コイルを設けたコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールとを備えて、非接触方式を実現する方法が、通常となつている。
この場合、ブースターアンテナコイル（一次コイル）とコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールの二次コイルとは、直接接続されないで、相対的な位置含わせをして使用する。
従来は、例えば図４（ａ）に示すように、ブースターアンテナ３１１側にコイル密集部３１１ａを設け、その上にコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップの二次イルを、重なるように、図４（ａ）の点線で示す枠部に搭載していた。
コイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップのコイル形状とコイル密集部３１１ａの形状とを、ほぼ一致させ、電磁結合の効率を良くしている。
【０００４】
このような非接触方式の場合、コイル密集部３１１ａの中心にスルーホールを穿ってアンテナコイル３１１の他方側に接続３１１ｓを行うような精密な導通手法が必要となる。
コイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップ上のコイル（二次コイル）は、３〜５ｍｍ角程度の小サイズであり、それに対応する一次コイル（ブースターアンテナコイル）のコイル密集部３１１ａも小サイズであり、その中心部にスルーホールを穿孔するのは高度の精密加工で、位置合わせが困難なことから、図４（ａ）に示す構成を持つデータキャリア装置では、歩留りが低下するという問題があった。
図４（ｂ）は、コイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップ（データキャリア用半導体チップモジュールとも言う）を図示したものである。
このコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップは、半導体チップ３５１に通信機能を持たせるため、半導体チップ３５１の端子面側に、アンテナコイル３５５をめっき形成法等により形成したもので、アンテナコイル３５５の両端は、半導体チップ３５１の端子３５２に接続される。
二次コイルを設けたデータキャリアモジュールとは、二次コイルとなる微細なコイルを有し、これをデータキャリア部に直接接続しているモジュールの総称である。
このように、ブースターアンテナ（一次コイル）と、二次コイルを設けたコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいはデータキャリアモジュールとを備えることにより、非接触方式で、実用レベルのデータキャリア装置が実現できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、最近では、外部と信号交換用のブースターアンテナコイル（一次コイル）と、これと電磁結合する二次コイルを設けたコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいはデータキャリアモジュールとを備えた、図４（ａ）に示すような非接触式のデータキャリア装置が研究されるようになってきたが、スルホール加工等、複雑、且つ高度の精密加工が要求され、歩留りが低く、この対応が求められていた。
本発明は、これに対応するもので、外部と信号交換用のブースターアンテナコイル（一次コイル）と、これと電磁結合する二次コイルを設けたコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいはデータキャリアモジュールとを備えた非接触式のデータキャリア装置で、スルーホール加工のような、高度の精密加工を必要とせず、これによる歩留り低下が発生せず、且つ、ブースターアンテナコイル（一次コイル）と二次コイルとの、磁気結合効率が高い、非接触式のデータキャリア装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の非接触式のデータキャリア装置は、アンテナコイルを有する、第１の配線層と第２の配線層とを、誘電体層を介して、重ね合せ、両配線層を容量結合させ、且つ、両配線層間をかしめて直接接続しているブースターアンテナ部と、該ブースターアンテナ部を一次コイルとし、これと電磁結合するための二次コイルを設けたコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールとを備えた、非接触式のデータキャリア装置であって、ブースターアンテナ部の第１の配線層、第２の配線層がともに、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側および外側に設けたもので、アンテナコイルの内側および外側に設けた面状導体部は、それぞれ、他配線層の面状の導体部と相対して、その一方は、両配線層の面状の導体部間に容量部を形成し、両配線層を、容量結合させ、他方は、両配線層の面状の導体部同志をかしめて導通させており、かしめ導通させている両配線層の面状の導体部に、その外側の一方の端部で接続して、略四角状に渦巻き、渦巻き中心である他方の端部を電気的に浮いた状態とした渦巻き状の配線部を、それぞれ、互いにほぼ重なるように設け、且つ、データキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールの、二次コイルの外形に沿い、一方の渦巻き状の配線部にほぼ重ね合わさるようにし、渦巻き状の配線部と二次コイルとを電磁結合していることを特徴とするものである。
そして、上記の非接触式のデータキャリア装置であって、ブースターアンテナ部の第１の配線層、第２の配線層がともに、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側および外側に設けたもので、第１の配線層の渦巻き状の配線部と第２の配線層の渦巻き状の配線部とは、互いに同形状、同サイズで、ほぼ一致して重なっていることを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれかの非接触式データキャリア装置であって、非接触ＩＣタグあるいは非接触ＩＣカードであることを特徴とするものである。
【０００７】
尚、ここでは、「二次コイルの外形に沿い、ほぼこれに重ね合わさるように、略四角状に渦巻く」とは、各配線層のアンテナコイルと二次コイルとの電磁結合が効率的になるように、重ね合わさっていることで、各配線層の渦巻き状の配線部の中心部と二次コイルの中心部とを一致させて、該配線部と二次コイルとが、ほぼ重なっている状態を意味する。
また、ここでは、二次コイルの外形が四角状であることを前提としている。
【０００８】
本発明のブースターアンテナ部用配線部材は、コイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールのコイルを二次コイルとし、これと電磁結合するための一次コイルであるブースターアンテナ部を形成する、非接触式データキャリア装置用の、ブースターアンテナ部用配線部材であって、アンテナコイルを有する第１の配線層と第２の配線層とを、誘電体層を介して、重ね合せ、両配線層を容量結合させ、且つ、両配線層間をかしめて直接接続しているもので、ブースターアンテナ部の第１の配線層、第２の配線層がともに、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側および外側に設けたもので、アンテナコイルの内側および外側に設けた面状導体部は、それぞれ、他配線層の面状の導体部と相対して、その一方は、両配線層の面状の導体部間に容量部を形成し、両配線層を、容量結合させ、他方は、両配線層の面状の導体部同志をかしめて導通させており、かしめ導通させている両配線層の面状の導体部に、その外側の一方の端部で接続して、略四角状に渦巻き、渦巻き中心である他方の端部を電気的に浮いた状態とした渦巻き状の配線部を、それぞれ、互いにほぼ重なるように設け、且つ、データキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールの、二次コイルの外形に沿い、一方の渦巻き状の配線部にほぼ重ね合わさるようにし、渦巻き状の配線部と二次コイルとを電磁結合して形成していることを特徴とするものである。
そして、上記のブースターアンテナ部用配線部材であって、第１の配線層と第２の配線層とが、エッチング加工により外形加工されたことを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれかのブースターアンテナ部用配線部材であって、第１の配線層ないし第２の配線層の、面状の導体部の少なくとも一つに、その面積を変化させるための、切断部をハーフエッチング部およびまたは貫通孔部を設けて形成していることを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】
本発明の非接触式のデータキャリア装置は、上記のような構成にすることによって、外部と信号交換用のブースターアンテナコイル（一次コイル）とコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいはコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体モジュールの、半導体チップ上のコイル（二次コイル）とを備えた非接触式のデータキャリア装置で、スルーホールを穿孔のような、高度の精密加工を必要とせず、これによる歩留り低下が発生せず、且つ、ブースターアンテナコイル（一次コイル）と半導体チップ上のコイル（二次コイル）との、磁気結合効率が高い、非接触式のデータキャリア装置の提供を可能としている。
具体的には、ブースターアンテナ部の第１の配線層、第２の配線層がともに、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側および外側に設けたもので、アンテナコイルの内側および外側に設けた面状導体部は、それぞれ、他配線層の面状の導体部と相対して、その一方は、両配線層の面状の導体部間に容量部を形成し、両配線層を、容量結合させ、他方は、両配線層の面状の導体部同志をかしめて導通させており、かしめ導通させている両配線層の面状の導体部に、その外側の一方の端部で接続して、略四角状に渦巻き、渦巻き中心である他方の端部を電気的に浮いた状態とした渦巻き状の配線部を、それぞれ、互いにほぼ重なるように設け、且つ、データキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールの、二次コイルの外形に沿い、一方の渦巻き状の配線部にほぼ重ね合わさるようにし、渦巻き状の配線部と二次コイルとを電磁結合していることにより、これを達成している。
【００１０】
そして、ブースターアンテナ部の第１の配線層、第２の配線層がともに、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側および外側に設けたものの場合、第１のアンテナコイルの迂回路部と第２のアンテナコイルの迂回路部とは、互いに同形状、同サイズで、ほぼ一致して重なっていることにより、電磁結合効率のよいものとできる。
特に、非接触式データキャリア装置が非接触ＩＣタグあるいは非接触ＩＣカードである場合には有効である。
【００１１】
ブースターアンテナ部の第１の配線層、第２の配線層がともに、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側および外側に設けたものの場合、容量部形成のための面状の導体部を、アンテナコイル部の内側と外側に設け、第１の配線層のコイル配線部と第２の配線層のコイル配線部とを、その一方の端部において直列に容量結合させていることにより、また、他方の端部において（面状の導体部間をかしめにより接触させ）、第１の配線層のコイル配線部と第２の配線層との直接接続を行っていることにより、スルーホールをあけ、第１の配線層のコイル配線部と第２の配線層のコイル配線部とを導通するといった工程が不要となり、結果、歩留りを高く製造でき、低コストになる。
更に、スルーホールをあけ、第１の配線層のコイル配線部と第２の配線層のコイル配線部とを導通する場合においても、導通させるパッドを広く設けることが可能で（例えば、片方の面状の導体部容を導通用パッドとして使用することにより）、微細部のスルーホール製造といった微細加工を伴う難しい導通技術を使わなくてすむ。
【００１２】
本発明のブースターアンテナ部用配線部材は、上記のような構成にすることによって、ブースターアンテナ（一次コイル）と、二次コイルを設けたコイルオンチップ型のデータキャリア半導体チップあるいはデータキャリアモジュールとを有する非接触式データキャリア装置で、安価で、ブースターアンテナと半導体チップ上のアンテナコイルとの電磁結合効率の良いものの提供を可能としている。
配線部材がエッチング加工により外形加工されたものの場合、配線を微細に精度良く形成することができ、品質面で優れ、量産にも向いている。
尚、この場合、第１の配線層ないし第２の配線層の、容量結合する面状の導体部の少なくとも一つに、その面積を変化させるための、切断部をハーフエッチング部およびまたは貫通孔部を設けて形成していることにより、形成する容量部の電極面積を変化させることができ、自由度の大きいものとできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態例を図に基づいて説明する。
図１（ａ）は本発明の非接触式データキヤリア装置の実施の形態の１例の層構成を示した概略断面図で、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ２側からみた第１のコイル配線層の概略図で、図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ３−Ａ４側からみた第２のコイル配線層の概略図で、図２（ａ）は図１（ａ）に示す非接触式データキヤリア装置の概略回路全体図で、図２（ｂ）はコイルオンチップ型の半導体チップ（半導体チップモジュールとも言う）の構成の１例を示した図である。
また、図３（ａ）は本発明のブースターアンテナ部用配線部材の実施の形態の１例の層構成を示した概略断面図で、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ１−Ｂ２側からみた第１のコイル配線層の概略図で、図３（ｃ）は図３（ａ）のＢ３−Ｂ４側からみた第２のコイル配線層の概略図で、図３（ｄ）は図３（ａ）に示すブースターアンテナ部用配線部材の概略回路図である。
尚、図１（ｂ）、図１（ｃ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示す各配線層のコイル巻き数は便宜上、実際よりも少なくして図示してある。
図１〜図３中、１１０は第１の配線層、１１１は第１のアンテナコイル（コイル配線部とも言う）、１１１ａは渦巻き配線部、１１１Ａは（四角状の渦巻き配線部の）中心、１１６、１１７は面状の導体部、１１８は位置合わせ用マーク、１２０は第２の配線層、１２１は第２のアンテナコイル（コイル配線部とも言う）、１２１ａは渦巻き配線部、１２１Ａは（四角状の渦巻き配線部の）中心、１２６、１２７は面状の導体部、１３０は絶縁性シート（誘電体層あるいは単に絶縁層とも言う）、１５０は半導体チップ（データキャリア用半導体チップとも言う）、１６１、１６２は保護シート、１８０はかしめ接続部である。
【００１４】
本発明の非接触式データキヤリア装置の実施の形態の１例を図１に基づいて説明する。
本例は、アンテナコイル部が同形状同サイズの、第１のアンテナコイル１１１を有する第１の配線層１１０と、第２のアンテナコイル１２１を有する第２の配線層１２０とを、絶縁性シート（誘電体層）１３０を介して、重ね合せ、面状の導体部１１７、１２７で両配線層を容量結合させ、且つ、面状の導体部１１６、１２６とをかしめにより接触させ、両配線層を電気的に直接接続している、ブースターアンテナ部と、該ブースターアンテナ部と電磁結合するためのコイルを半導体チップ上に設けた、コイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップとを備えた、非接触式のデータキャリア装置（ＩＣタグ）である。
ブースターアンテナ部の第１の配線層１１０、第２の配線層１２０がともに、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側および外側に設けたものである。
配線層１１０、１２０は、それぞれ、コイル配線部（１１１、１２１）の端部に接続した面状の導体部１１６、１２６を、それぞれ、アンテナコイルの内側に、面状の導体部１１７、１２７を、それぞれ、アンテナコイルの外側に設けたものであり、アンテナコイルの内側および外側に設けた面状導体部は、それぞれ、他配線層の面状の導体部と相対しており、その一方（面状の導体部１１７、１２７）は、両配線層の面状の導体部間に容量部を形成し、両配線層を、容量結合させ、他方（面状の導体部１１６と１２６）は、両配線層の面状の導体部同志をかしめて導通させている。
かしめ導通させている両配線層の面状の導体部１１６、１２６に、その外側の一方の端部で接続して、略四角状に渦巻き、渦巻き中心である他方の端部を電気的に浮いた状態とした渦巻き状の配線部１１１ａ、１２１ａを、それぞれ、互いにほぼ重なるように設け、且つ、データキャリア用半導体チップ１５０の端子面側に形成された（図示していない）コイル（以下アンテナコイルあるいは二次コイルと言う）の外形に沿い、第１の配線層１１０の渦巻き状の配線部１１１ａにほぼ重ね合わさるようにし、渦巻き状の配線部１１１ａ、１２１ａと二次コイルとを電磁結合している。
表裏は、保護シート１６１、１６２により覆われている。
【００１５】
各配線層は、半導体チップ１５０の二次コイルの外形に沿いほぼこれに重ね合わさるように略四角状に渦巻きパタン配線部１１１ａ，１２１ａを設けているが、これは、先にも述べたように、各配線層のアンテナコイルと半導体チップの二次ナコイルとの電磁結合が効率的になるように、重ね合わさっていることを意味する。即ち、渦巻きパタン配線部１１１ａ，１２１ａの中心部と半導体チップのコイルの中心部（図示していない）を一致させて、渦巻きパタン配線部１１１ａ，１２１ａと半導体チップの二次コイルとが、ほぼ重なっている状態を意味する。
半導体チップ１５０上の二次コイルは、高密度集積したものでその線幅や密度が、配線層１１０、１２０のアンテナコイルの線幅や密度に一致するものではないが、このような状態にすることにより、磁気結合効率を高くすることができる。
尚、ここでは、半導体チップ１５０上の二次コイルの外形が四角状であることを前提としている。
【００１６】
図１（ａ）に示すデータキャリア装置（ＩＣタグ）の回路の概略構成は、図２（ａ）のようになる。
即ち、コイルＬ１（第１のアンテナコイル１１１に相当）、コイルＬ２（第２のアンテナコイル１２１に相当）は、その一端において容量結合されて、且つ、その他端において直接接続され、外部回路との交信のＬＣ共振回路を形成している。
尚、図２（ａ）中、Ｃ１は、面状の導体部１１７と１２７とで形成される容量で、Ａ８は、面状の導体部１１６と１２６とのかしめ接続部（図１（ａ）の１８０）である。
第１のアンテナコイル１１１と第２のアンテナコイル１２１とは、半導体チップ１５０上の二次コイルに比べ、大きく形成され、外部読み書き装置（リーダライター）からの信号の共振のピークを大きくとることができ、半導体チップ１５０上の二次コイルに比べ遠距離通信が可能である。
そして、コイルＬ１，Ｌ２にＡ８を介して接続したコイルＬ３（図１の渦巻き状配線部１１１ａ，１２１ａに相当）と半導体チップ１５０上の二次コイル（コイルＬ４）と電磁結合していることを示している。
このため、外部読み書き装置は、ブースターアンテナ部を介して、これに対応した所定の距離範囲で、半導体チップ１５０のアンテナコイルと交信できる。
即ち、外部読み書き装置から、ブースターアンテナ部を介してデータキャリア半導体装置をアクセスすることができる。
図２（ｂ）はデータキャリア装置であるコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップの概略構成を示した図で、コイルＬ４もまた共振回路を構成している。
コイルＬ４からの入力信号は制御部１８３を介してメモリ１８４へアクセスされ、メモリからの信号は制御部１８３を介して送信回路１８２へ送られ、更に、コイルＬ４を経て、ブースターアンテナ部を経て、外部回路へと送られる。
このメモリ１８４には、データキヤリア装置に必要な各種の情報が記憶される。
非接触式の本例のデータキヤリア装置（ＩＣタグ）は、コイルとコンデンサーとにより共振回路を形成して一定周波数の電波を送受信する。
一般的には、１２５ｋＨｚ（中波）、１３．５６ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ（マイクロ波）の周波数帯が使用され、１２５ｋＨｚでは、２ｃｍ程度、１３．５６ＭＨｚでは、２０ｃｍ程度の通信距離となる。
実際の通信距離は、アンテナの面積やリーダライタの出力電力によって大きく変化する。
通常、５０ｍｍ×５０ｍｍサイズのＩＣタグでは、５０〜６０ｃｍの通信距離が得られる。
【００１７】
次に、各部について説明する。
絶縁性シート（誘電体層）１３０としては、データキヤリア装置の使用目的によって選択されるが、絶縁性であって、容量形成のための誘電体層としても機能する、硬質の塩化ビニルシートやポリエステルシート（ＰＥＴ）、あるいはポリイミドやガラスエポキシ樹脂シート等が使用される。
絶縁性シート１３０の厚みは２０〜１５０μｍ程度であり、好ましくは２５〜１００μｍ程度となる。
通常はこの基材の両面に、５〜５０μｍ厚のアルミや銅箔あるいは鉄箔を積層した材料を使用し、当該アルミや銅箔等をエッチングして、第１のアンテナコイル配線層１１０や第２のアンテナコイル配線層１２０を形成する。
【００１８】
保護シート１６１，１６２も同様の基材が使用され得るが、紙等の安価なものであっても良い。
ＩＣタグは、一般的には生産や流通過程で使用されることが多く、定期券等のように人が携帯して使用する以外の場合は装飾的要素はあまり要求されない。
特別の目的以外の場合は、小サイズのデータキャリア半導体チップが望まれるので、通常は、５０ｍｍ×５０ｍｍ以内の単位の大きさに製造される。
【００１９】
図１（ｂ）、図１（ｃ）は、それぞれ、アンテナコイルを有する第１のアンテナコイル配線層１１０、第２のアンテナコイル配線層１２０の一例を示す図である。
コイルオンチップ型のデータキャリア半導体チップ１５０の半導体チップ上のコイルと電磁結合を効率的に行なえるように、各四角状の渦巻き配線部１１１ａ、１２１ａでは互いに一致して重なっている。
本例の場合、両配線層はアンテナコイル部が同形状、同サイズで、四角状の渦巻き配線部１１１ａ、１２１ａ以外でも、両配線層はアンテナコイル部同志は一致して重なっているが、四角状の渦巻き配線部１１１ａ、１２１ａ以外では、必ずしも、両配線層のアンテナコイル部同志は一致して重なる必要は無く、一方が他方に内挿ないし外挿されていても良い。
尚、第１のアンテナコイル配線層１１０のアンテナコイル１１１、第２のアンテナコイル配線層１２０のアンテナコイルとは、磁束が互いに打ち消しあう方向とならないように、コイルの巻き方向が調整されている。
【００２０】
次に、本発明のブースターアンテナ部用配線部材の実施の形態の１例を図３に基づいて説明する。
本例は、図３（ａ）に示すように、第１のアンテナコイル１１１を有する第１のアンテナコイル配線層１１０と、第２のアンテナコイル１２１を有する第２のアンテナコイル配線層１２０とを絶縁性シート（誘電体層）１３０を介して、両層を重ね合せ、第１のアンテナコイル１１１と第２のアンテナコイル１２１とを、その一端において直列に容量結合させ、且つ、その他端において面状の導体部とをかしめにより接触させ、両配線層を電気的に直接接続したもので、図１（ａ）に示すＩＣタグ用の、ブースターアンテナ部用配線部材である。
コイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップないし他の半導体モジュールのチップ上のコイルを二次コイルとし、これと電磁結合するための一次コイルであるブースターアンテナ部を形成する、非接触式ＩＣタグ用の、ブースターアンテナ部用配線部材である。
各アンテナコイル配線層１１０、１２０は、それぞれ、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部１１１、１２１と、コイル配線部１１１、１２１の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の導体部１１６、１２６をアンテナコイルの内側に、面状の導体部１１７、１２７をアンテナコイルの外側に設けている。
コイル配線部１１１、１２１は、それぞれ、非接触式のデータキャリア装置作製の際に、コイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップの、二次コイルと電磁結合するように、その一周辺部に、前記二次コイルの外形に沿いほぼこれに重ね合わさる略四角状の渦巻き配線部１１１ａ，１２１ａを設けている。
本例は、図１（ａ）に示すＩＣタグの内の、絶縁性シート１３０と配線層１１０、１２０とから成るもので、各部については、図１（ａ）に示すＩＣタグと同じで、ここでは説明を省く。
本例のブースターアンテナ部の回路の概略構成は図３（ｄ）のようになる。
図１（ａ）に示すデータキャリア装置（ＩＣタグ）の場合と同様、両配線層１１０、１２０の面状の導体部１１７、１２７間に、容量部（図２のＣ１に相当）が形成され、、第１のアンテナコイル１１１と第２のアンテナコイル１２１とが、その一端において直列に容量結合され、且つ、面状の導体部１１６、１２６間がかしめ接続されて、外部回路との交信のＬＣ共振回路を形成している。
【００２１】
尚、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示す、ブースターアンテナ部用配線部材の第１のアンテナコイル配線層１１０の、面状の導体部１１１６、あるいは第２のアンテナコイル配線層１２０の、面状の導体部１２６に、切断用の貫通孔ないしハーフエッチングを設けた切断部（図示していない）を形成し、これにより、波長調整（チューニング）を可能にしても良い。
このような切断部は、この部分で端部から切断し、コンデンサ容量を調整する際、切断を容易とし、且つ単位調整量の目安とすることができる。
これにより、原材料のロットのバラツキ、製造条件の違いにより生ずる共振波長のずれを微調整することができる。
【００２２】
また、配線層の半導体チップを搭載する側に、円形等の位置合わせ用マークを設けておいても良い。
これにより、半導体チップを実装する際、例えば、フリップチップボンダ等の実装装置により実装する場合に、チップを装着機に位置含わせしてチップを保持させた後、マークを撮影して両像処理することができ、正確な位置に実装することができる。
【００２３】
尚、本例のブースターアンテナ部用配線部材においては、面状の導体部１１６と１２６とを、かしめ以外の方法で直接接続して使用することもできる。
例えば、絶縁性シート１３０と面状の導体部１１６、１２６を貫通するスルーホールを形成した後、蒸着処理等を施すことにより導通がとれる。
【００２４】
【実施例】
実施例は、図３（ａ）に示すブースターアンテナ部用配線部材を用いて、図１（ａ）に示す、ＩＣタグを形成したものである。
図３（ａ）、図１（ａ）を参照にして説明する。
以下、各部については、図３（ａ）、図１（ａ）に対応した図番を用いている。
先ず、ブースターアンテナ部用配線部材を以下のようにして作製した。
厚み、２５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製）に３０μｍ厚の銅箔をそれぞれ両面にラミネートした基材を用い、その両面の銅箔にカゼイン系レジストを塗布し、乾燥した後、その各面に、形成する配線層の形状のパタンを有する所定のパタン版をそれぞれ用いて、位置合せして密着露光を行い、現像し、硬化し、レジストの開口から露出した銅箔部を塩化第２鉄溶液でエッチングして、絶縁性シート１３０となるポリエチレンテレフタレートフィルムの両面に、アンテナコイル部が同形状、同サイズで、ほぼ一致して重なった状態で、第１のアンテナコイル配線層１１０、第２のアンテナコイル配線層１２０を形成した。
本実施例では、アンテナコイルの巻き数は６回巻き，パターンの全長４５ｍｍで、アンテナコイル部の線幅は８０μｍであった。
【００２５】
次いで、所定の治具を用いて、面状の導体部１１６側からかしめを行ない、面状の導体部１１６、１２６を接触させた、かしめ接続部１８０を形成した。
このようにして、図３（ａ）に示すブースターアンテナ部用配線部材を作製した。
【００２６】
次いで、作製されたブースターアンテナ部用配線部材の、第１の配線層１１０側において、四角状の渦巻き配線部１１１ａ（１２１ａ）位置に合せ、コイルオンチップ型のデータキヤリア用半導体チップ（３ｍｍ×３ｍｍサイズ）を搭載した。
半導体チップは、その二次コイル側（図２（ａ）のＬ４）をブースターアンテナ部用配線部材側にして、第１のアンテナコイル配線層１１０との間に、接着剤を挟み押し付けながら熱を加え、接着剤を硬化させる方法で装着した。
次いで、厚み、２０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製）を上下の保護シート１６１，１６２として積層し、非接触式のＩＣタグ（データキャリア装置）を作製した。
このようにして、図１（ａ）に示すようなＩＣタグが作製された。
尚、作製された非接触式のＩＣタグは、周波数１３．５６ＭＨｚで、リーダライタが、微弱出力の場合でも、約３ｃｍの通信距離を得ることができた。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の非接触式データキヤリア装置は、外部読み書き装置（リーダライター）と信号交換用のブースターアンテナコイル（一次コイル）と、二次コイルを設けたコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールとを備えた非接触式のデータキャリア装置で、スルーホール加工のような、高度の精密加工を必要とせず、これによる歩留りが低下が発生せず、且つ、ブースターアンテナコイルと二次コイルとの、磁気結合効率が高い、非接触式のデータキャリア装置の提供を可能とした。
これにより、低コストの非接触式のデータキャリア装置の提供を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の非接触式データキヤリア装置の実施の形態の１例の層構成を示した概略断面図で、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ２側からみた第１のコイル配線層の概略図で、図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ３−Ａ４側からみた第２のコイル配線層の概略図ある。
【図２】図２（ａ）は図１（ａ）に示す非接触式データキヤリア装置の概略回路全体図で、図２（ｂ）はコイルオンチップ型の半導体チップ（半導体チップモジュールとも言う）の構成の１例を示した図である。
【図３】図３（ａ）は本発明のブースターアンテナ部用配線部材の実施の形態の１例の層構成を示した概略断面図で、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ１−Ｂ２側からみた第１のコイル配線層の概略図で、図３（ｃ）は図３（ａ）のＢ３−Ｂ４側からみた第２のコイル配線層の概略図で、図３（ｄ）は図３（ａ）に示すブースターアンテナ部用配線部材の概略回路図である。
【図４】従来のブースターアンテナ部とコイルオンチップ型のデータキャリア半導体チップとを有するデータキャリア装置と、コイルオンチップ型のデータキャリア半導体チップとを説明するための図
【符号の説明】
１１０ 第１の配線層
１１１ 第１のアンテナコイル（コイル配線部とも言う）
１１１ａ 渦巻き配線部
１１１Ａ （四角状の渦巻き配線部の）中心
１１６、１１７ 面状の導体部
１１８ 位置合わせ用マーク
１２０ 第２の配線層
１２１ 第２のアンテナコイル（コイル配線部とも言う）
１２１ａ 渦巻き配線部
１２１Ａ （四角状の渦巻き配線部の）中心
１２６、１２７ 面状の導体部
１３０ 絶縁性シート（誘電体層あるいは単に絶縁層とも言う）
１５０ 半導体チップ（データキャリア用半導体チップとも言う）
１６１、１６２ 保護シート
１８０ かしめ接続部
Claims (6)
- アンテナコイルを有する、第１の配線層と第２の配線層とを、誘電体層を介して、重ね合せ、両配線層を容量結合させ、且つ、両配線層間をかしめて直接接続しているブースターアンテナ部と、該ブースターアンテナ部を一次コイルとし、これと電磁結合するための二次コイルを設けたコイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールとを備えた、非接触式のデータキャリア装置であって、ブースターアンテナ部の第１の配線層、第２の配線層がともに、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側および外側に設けたもので、アンテナコイルの内側および外側に設けた面状導体部は、それぞれ、他配線層の面状の導体部と相対して、その一方は、両配線層の面状の導体部間に容量部を形成し、両配線層を、容量結合させ、他方は、両配線層の面状の導体部同志をかしめて導通させており、かしめ導通させている両配線層の面状の導体部に、その外側の一方の端部で接続して、略四角状に渦巻き、渦巻き中心である他方の端部を電気的に浮いた状態とした渦巻き状の配線部を、それぞれ、互いにほぼ重なるように設け、且つ、データキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールの、二次コイルの外形に沿い、一方の渦巻き状の配線部にほぼ重ね合わさるようにし、渦巻き状の配線部と二次コイルとを電磁結合していることを特徴とする非接触式データキャリア装置。
- 請求項１に記載の非接触式データキャリア装置であって、ブースターアンテナ部の第１の配線層、第２の配線層がともに、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側および外側に設けたもので、第１の配線層の渦巻き状の配線部と第２の配線層の渦巻き状の配線部とは、互いに同形状、同サイズで、ほぼ一致して重なっていることを特徴とする非接触式データキャリア装置。
- 請求項１ないし２のいずれか１項に記載の非接触式データキャリア装置であって、非接触ＩＣタグあるいは非接触ＩＣカードであることを特徴とする非接触式データキャリア装置。
- コイルオンチップ型のデータキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールのコイルを二次コイルとし、これと電磁結合するための一次コイルであるブースターアンテナ部を形成する、非接触式データキャリア装置用の、ブースターアンテナ部用配線部材であって、アンテナコイルを有する第１の配線層と第２の配線層とを、誘電体層を介して、重ね合せ、両配線層を容量結合させ、且つ、両配線層間をかしめて直接接続しているもので、ブースターアンテナ部の第１の配線層、第２の配線層がともに、一平面上を周回してアンテナコイルを形成するコイル配線部と、該コイル配線部の端部に接続し、アンテナコイル面に沿った、面状の導体部を、それぞれ、アンテナコイルの内側および外側に設けたもので、アンテナコイルの内側および外側に設けた面状導体部は、それぞれ、他配線層の面状の導体部と相対して、その一方は、両配線層の面状の導体部間に容量部を形成し、両配線層を、容量結合させ、他方は、両配線層の面状の導体部同志をかしめて導通させており、かしめ導通させている両配線層の面状の導体部に、その外側の一方の端部で接続して、略四角状に渦巻き、渦巻き中心である他方の端部を電気的に浮いた状態とした渦巻き状の配線部を、それぞれ、互いにほぼ重なるように設け、且つ、データキャリア用半導体チップあるいは他のデータキャリアモジュールの、二次コイルの外形に沿い、一方の渦巻き状の配線部にほぼ重ね合わさるようにし、渦巻き状の配線部と二次コイルとを電磁結合して形成していることを特徴とするブースターアンテナ部用配線部材。
- 請求項４に記載のブースターアンテナ部用配線部材であって、第１の配線層と第２の配線層とが、エッチング加工により外形加工されたことを特徴とするブースターアンテナ部用配線部材。
- 請求項４ないし５のいずれか１項に記載のブースターアンテナ部用配線部材であって、第１の配線層ないし第２の配線層の、容量結合する面状の導体部の少なくとも一つに、その面積を変化させるための、切断部をハーフエッチング部およびまたは貫通孔部を設けて形成していることを特徴とするブースターアンテナ部用配線部材。
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