JP4641096B2 - Non-contact data carrier device and wiring member for booster antenna - 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、少なくともどちらかに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、あるいは、第１の配線層、第２の配線層の一方が、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、他方が、面状の導体部のみを有するもので、且つ、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、配線層のアンテナコイルは、その一周辺部において、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、ほぼこれに重ね合わさるように、略四角状に迂回する迂回路を設けて、該半導体チップ上あるいは他のデータキャリアモジュール上の前記二次コイルと電磁結合して形成され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迂回する迂回路を設けて、」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、各配線層のアンテナコイルの迂回路の中心部と二次コイルの中心部とを一致させて、迂回路と二次コイルとが、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、少なくともどちらかに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、あるいは、第１の配線層、第２の配線層の一方が、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、他方が、面状の導体部のみを有するもので、且つ、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、コイル配線部は、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あるいはデータキャリアモジュールの、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迂回路を設け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、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、あるいは、第１の配線層、第２の配線層の一方が、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、他方が、面状の導体部のみを有するもので、且つ、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、配線層のアンテナコイルは、その一周辺部において、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、ほぼこれに重ね合わさるように、略四角状に迂回する迂回路を設けて、該半導体チップ上あるいは他のデータキャリアモジュール上の前記二次コイルと電磁結合して形成されていることにより、これを達成している。
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。
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、その両端において直列に容量結合させていることにより、また、面状の導体部間でかしめによる、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。
【００１０】
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。
この場合、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。
【００１１】
【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１（ｄ）は四角状の迂回路部を拡大して示した図で、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第１の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、図５（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第２の例の第１の配線層の概略図で、図５（ｂ）はその第２の配線層の概略図で、図６（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第３の例の第１の配線層の概略図で、図６（ｂ）はその第２の配線層の概略図である。
尚、図１（ｂ）、図１（ｃ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）、図５、図６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、図５、図６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は四角状の迂回路部、１１１Ａは（四角状の迂回路部の）中心部、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は四角状の迂回路部、１２１Ａは（四角状の迂回路部の）中心部、１２６、１２７は面状の導体部、１２６ａは切り欠け部、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、５１０は第１の配線層、５１１は第１のアンテナコイル（コイル配線部とも言う）、５１１ａは四角状の迂回路部、５１６、５１７は面状の導体部、５１６ａは切り欠け部、５１８は位置合わせ用マーク、５２０は第２の配線層、５２１は第２のアンテナコイル（コイル配線部とも言う）、５２１ａは四角状の迂回路部、５２６、５２７は面状の導体部、５２８は位置合わせ用マーク、６１０は第１の配線層、６１１はアンテナコイル（コイル配線部とも言う）、６１１ａは四角状の迂回路部、６１６、６１７は面状の導体部、６１６ａは切り欠け部、６１８は位置合わせ用マーク、６２０は第２の配線層、６２６、６２７は面状の導体部である。
【００１２】
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、面状の導体部で両配線層を容量結合させ、且つ、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。
そして、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り、配線層１１０、１２０は、それぞれ、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、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、両配線層１１０、１２０の面状の導体部１１６、１２６間に容量部（図１（ａ）のＡ５部）を形成し、両配線層をコイル配線部の一端において容量接続しており、且つ、面状の導体部１１７と１２７とをかしめにより接触させて、かしめ接続部１８０を形成し、両配線層をコイル配線部の他端において電気的に直接接続している。
表裏は、保護シート１６１、１６２により覆われている。
本例においては、特に、各配線層（１１０、１２０）のアンテナコイル（１１１、１２１）は、それぞれ図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すように、その一周辺部において、データキャリア用半導体チップ１５０の端子面上に形成されたコイル（以下、二次コイルとも言い、図２のコイルＬ３に相当する）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迂回する迂回路１１１ａ，１２１ａを設けて、半導体チップ１５０上の二次コイルと電磁結合して形成されている。
尚、各配線層のアンテナコイルは、半導体チップ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迂回する迂回路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１１１、１２１と半導体チップの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を意味する。即ち、迂回路１１１ａ，１２１ａの中心部１１１Ａ（１２１Ａ）と半導体チップのアンテナコイルの中心部（図示していない）を一致させて、迂回路１１１ａ，１２１ａと半導体チップのアンテナコイルとが、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。
【００１３】
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、直列に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１１６と１２６とで形成される容量である。
面状の導体部１１７と１２７とはかしめによりをかしめ接続部１８０を形成している。
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上のアンテナコイルに比べ、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上のアンテナコイルに比べ遠距離通信が可能である。
図２（ａ）は、また、コイルＬ１（第１のアンテナコイル１１１に相当）とコイルＬ２（第２のアンテナコイル１２１に相当）とが、それぞれの一部で、半導体チップ１５０上の二次コイル（コイルＬ３）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（図２の、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）を、容量Ｃ１で直列接続した回路部を介して、これに対応した所定の距離範囲で、半導体チップ１５０の二次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Ｌ３もまた共振回路を構成している。
コイルＬ３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Ｌ３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ー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。
【００１４】
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。
【００１５】
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（データキャリ装置）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。
【００１６】
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、各四角状の迂回路部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、四角状の迂回路部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、四角状の迂回路部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。
【００１７】
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第１の例を図３に基づいて説明する。
第１の例は、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、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迂回路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ＩＣタグの場合と同様、両配線層１１０、１２０の面状の導体部１１６、１２６間に、それぞれ容量部（図２のＣ１，Ｃ２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て、外部回路との交信のＬＣ共振回路を形成している。
面状の導体部１１７、１２７間は、かしめによりかしめ接続部１８０を形成している。
【００１８】
図３（ｃ）に示すブースターアンテナ部用配線部材の第２のアンテナコイル配線層の、面状の導体部１２６には、その切断部に貫通孔を設けた切り欠き部１２６ａが形成されており、これにより、波長調整（チューニング）を可能にしている。
切り欠き部１２６ａ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。
本例では、面状の導体部１１６、１１７、１２７には切り欠け部を設けていないが、勿論、これらに切り欠け部を設けても良い。
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。
切り欠き部としては、その切断部に貫通孔部のみを設けたものの他、貫通孔部とハーフエッチング部とを設けたもの、ハーフエッチングのみを設けたものが挙げられる。
【００１９】
また、図３（ｂ）においては、円形の位置合わせ用マーク１１８を設けてあるが、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１１６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。
【００２０】
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１１７と１２７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１１７、１２７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。
【００２１】
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第２の例を図５に基づいて説明する。
第２の例は、第１の例において、図３（ｂ）に示す第１の配線層１１０、図３（ｃ）に示す第２の配線層１２０を、それぞれ、図５（ａ）、図５（ｂ）に示す、配線層５１０、５２０に置き換えたもので、第１のアンテナコイル５１１を有する第１の配線層５１０と、第２のアンテナコイル５２１を有する第２の配線層５２０とを絶縁性（誘電体）シート（図示していない）を介して、両層を重ね合せ、第１のアンテナコイル５１１と第２のアンテナコイル５２１とを、第１の例と同様、その一端において直列に容量結合させ、且つ、その他端においてかしめ接続した、ＩＣタグ用のブースターアンテナ部用配線部材である。
第２の例の場合も、第１の例と同様、コイル配線部は、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あるいはデータキャリアモジュールの、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迂回路５１１ａ，５２１ａを設けているが、第１の例が周回するコイルの外側に設けているのに対し、周回するコイルの内側に設けている。
また、面状の導体部５１６には、２方向に切断分離するための切りかけ部５１６ａが設けられている。
尚、本例の場合も、第１の例と同様、両配線層はアンテナコイル部が同形状、同サイズで、四角状の迂回路部５１１ａ、５２１ａ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。
各部については、第１の例と同様で、ここでは説明を省く。
【００２２】
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第３の例を図６に基づいて説明する。
第３の例は、第１の例において、図３（ｂ）に示す第１の配線層１１０、図３（ｃ）に示す第２の配線層１２０を、それぞれ、図６（ａ）、図６（ｂ）に示す、配線層６１０、６２０に置き換えたもので、アンテナコイル６１１、面状の導体部６１６、６１７を有する第１の配線層６１０と、コイル配線部をもたない面状の導体部６２６、６２７からなる第２の配線層６２０とを絶縁性（誘電体）シート（図示していない）を介して、両層を重ね合せ、アンテナコイル６１１の一端において容量結合させ、且つ、その他端においてかしめ接続した、ＩＣタグ用のブースターアンテナ部用配線部材である。
第３の例の場合も、第１の例、第２の例と同様、第１の配線層６１０のコイル配線部（アンテナコイル６１１）は、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あるいはデータキャリアモジュールの、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迂回路６１１ａを設けているが、これを、第２の例と同様、周回するコイルの内側に設けている。
第３の例の場合、アンテナコイル６１１の、迂回路６１１ａとそれに接続する部分以外は、迂回路６１１ａとそれに接続する部分に比べ配線幅が広くとられているが、これは、アンテナコイル６１１全体の抵抗を所望値にしながら、迂回路６１１ａを微細に形成するためである。
また、面状の導体部６１６には、２方向に切断分離するための切りかけ部６１６ａが設けられている。
各部については、第１の例と同様で、ここでは説明を省く。
【００２３】
尚、第２の例、第３の例のブースターアンテナ部用配線部材の場合も、これを用いて、第１の例の場合と同様に、ブースターアンテナ部のコイル配線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の二次コイル部を、ブースターアンテナ部のコイル配線部の迂回路に合せて搭載して、非接触式のデータキャリア装置とすることができる。
【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１１７側からかしめを行ない、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、四角状の迂回路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Ｌ３）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１（ｄ）は四角状の迂回路部を示した図である。
【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第１の例の概略断面図で、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
【図５】図５（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第２の例の第１の配線層の概略図で、図５（ｂ）はその第２の配線層の概略図である。
【図６】図６（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第３の例の第１の配線層の概略図で、図６（ｂ）はその第２の配線層の概略図である。
【符号の説明】
１１０ 第１のアンテナコイル配線層
１１１ 第１のアンテナコイル（コイル配線部とも言う）
１１１ａ 四角状の迂回路部
１１１Ａ （四角状の迂回路部の）中心部
１１６、１１７ 面状の導体部
１１８ 位置合わせ用マーク
１２０ 第２のアンテナコイル配線層
１２１ 第２のアンテナコイル（コイル配線部とも言う）
１２１ａ 四角状の迂回路部
１２１Ａ （四角状の迂回路部の）中心部
１２６、１２７ 面状の導体部
１２６ａ 切り欠け部
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
５１０ 第１の配線層
５１１ 第１のアンテナコイル（コイル配線部とも言う）
５１１ａ 四角状の迂回路部
５１６、５１７ 面状の導体部
５１６ａ 切り欠け部
５１８ 位置合わせ用マーク
５２０ 第２の配線層
５２１ 第２のアンテナコイル（コイル配線部とも言う）
５２１ａ 四角状の迂回路部
５２６、５２７ 面状の導体部
５２８ 位置合わせ用マーク
６１０ 第１の配線層
６１１ アンテナコイル（コイル配線部とも言う）
６１１ａ 四角状の迂回路部
６１６、６１７ 面状の導体部
６１６ａ 切り欠け部
６１８ 位置合わせ用マーク
６２０ 第２の配線層
６２６、６２７ 面状の導体部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-contact type data carrier device provided with a booster antenna section and a coil-on-chip type semiconductor chip for data carrier or a coil-on-chip type semiconductor chip module for data carrier.
[0002]
[Prior art]
In recent years, IC cards are gradually spreading from the viewpoint of information confidentiality, and in recent years, non-contact type IC cards that exchange information without contacting a reader / writer (reader / writer) have been proposed.
In particular, a method of exchanging signals with an external read / write device or performing signal exchange and power supply by electromagnetic waves is generally used.
On the other hand, various non-contact IC tags in the form of sheets or bills, in which ICs with data are connected to antenna coils, have been proposed in recent years and can be attached to products and packaging boxes to prevent shoplifting, logistics systems, etc. It has come to be used.
In such non-contact type data carriers such as non-contact type IC cards and IC tags, signal exchange with the outside, or signal exchange with the outside and power supply are performed by electromagnetic waves. From the viewpoint of productivity, it has been formed by etching.
In some cases, in order to achieve a sufficient number of turns and a sufficient inductance in a limited area of size, a method of forming coil wiring in two layers has been adopted.
[0003]
Recently, a test product of a semiconductor chip or a semiconductor chip module in which an antenna is provided on an IC chip itself as a data carrier, that is, a coil-on-chip type, is provided. The card is being researched.
In such a non-contact type data carrier device such as a non-contact type IC card or a non-contact type IC tag, a booster antenna coil for exchanging signals with the outside is provided, and this is used as a primary coil for electromagnetic coupling with this. A method of realizing a non-contact method by including a coil-on-chip semiconductor chip for data carrier provided with a secondary coil or another data carrier module has become common.
In this case, the booster antenna coil (primary coil) and the coil on-chip data carrier semiconductor chip or the secondary coil of another data carrier module are not directly connected but are used with their relative positions included. .
Conventionally, as shown in FIG. 4A, for example, a coil dense portion 311a is provided on the booster antenna 311 side, and a secondary il of a coil-on-chip semiconductor chip for data carrier is overlaid thereon. It was mounted on the frame indicated by the dotted line 4 (a).
The coil shape of the coil-on-chip type semiconductor chip for data carrier and the shape of the coil dense portion 311a are substantially matched to improve the efficiency of electromagnetic coupling.
[0004]
In the case of such a non-contact method, a precise conduction method is required in which a through hole is formed in the center of the coil dense portion 311a and the connection 311s is made on the other side of the antenna coil 311.
The coil (secondary coil) on the coil on chip type data carrier semiconductor chip is a small size of about 3 to 5 mm square, and the corresponding coil dense portion 311a of the primary coil (booster antenna coil) is also a small size. In addition, since the through hole is drilled in the center portion with high precision processing and alignment is difficult, the data carrier device having the configuration shown in FIG. 4A has a problem that the yield is lowered. It was.
FIG. 4B illustrates a coil-on-chip data carrier semiconductor chip (also referred to as a data carrier semiconductor chip module).
This coil-on-chip semiconductor chip for data carrier is formed by forming an antenna coil 355 on the terminal surface side of the semiconductor chip 351 by a plating method or the like so that the semiconductor chip 351 has a communication function. Are connected to terminals 352 of the semiconductor chip 351.
A data carrier module provided with a secondary coil is a generic term for modules that have a fine coil to be a secondary coil and are directly connected to the data carrier part.
Thus, by providing a booster antenna (primary coil) and a coil-on-chip semiconductor chip for data carrier or data carrier module provided with a secondary coil, a data carrier device at a practical level in a non-contact manner. realizable.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, recently, a booster antenna coil (primary coil) for exchanging signals with the outside, and a coil-on-chip semiconductor chip for data carrier or data carrier module provided with a secondary coil that is electromagnetically coupled thereto are provided. The non-contact type data carrier device shown in FIG. 4 (a) has been studied, but complicated and highly precise processing such as through-hole processing is required, and the yield is low. Response was required.
The present invention corresponds to this, and a booster antenna coil (primary coil) for exchanging signals with the outside and a coil-on-chip semiconductor chip for data carrier or data carrier provided with a secondary coil electromagnetically coupled thereto This is a non-contact type data carrier device equipped with a module, which does not require high-precision processing such as through-hole processing, does not cause a decrease in yield, and has a booster antenna coil (primary coil). An object of the present invention is to provide a non-contact type data carrier device having high magnetic coupling efficiency with the secondary coil.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A non-contact type data carrier device according to the present invention includes a first wiring layer and a second wiring layer, each having an antenna coil in at least one of them, overlapped with each other through a dielectric layer. A coil-on-chip type which is capacitively coupled and is directly connected by caulking both wiring layers, and a booster antenna unit as a primary coil and a secondary coil for electromagnetic coupling with the booster antenna unit. A non-contact type data carrier device comprising a semiconductor chip for data carrier or other data carrier module, wherein both the first wiring layer and the second wiring layer of the booster antenna section circulate on one plane A coil wiring portion that forms an antenna coil, and a planar conductor portion that is connected to the end portion of the coil wiring portion and extends along the antenna coil surface. A coil wiring portion provided on the inner side and the outer side, or one of the first wiring layer and the second wiring layer circulates on one plane to form an antenna coil, and an end portion of the coil wiring portion Are provided on the inner and outer sides of the antenna coil, respectively, and the other has only the planar conductor portion, and the inner and outer sides of the antenna coil. Each of the planar conductor portions provided on the outer side is opposed to the planar conductor portion of the other wiring layer, and one of them forms a capacitance portion between the planar conductor portions of both wiring layers, and both wiring layers Are coupled to each other, and the other of the planar conductor portions of both wiring layers is squeezed into conduction, and the antenna coil of the wiring layer has a data carrier semiconductor chip or other data carrier at one peripheral portion thereof. Module, secondary coil Along the shape, substantially this overlapped with each other so, provided the detour to detour in a substantially rectangular shape, Electromagnetically coupled with the secondary coil on the semiconductor chip or other data carrier module It is characterized by being formed.
And above Non-contact data carrier device of Both the first wiring layer and the second wiring layer of the booster antenna section are connected to the coil wiring section that circulates on one plane to form the antenna coil, and to the end of the coil wiring section. The planar conductor portions are provided inside and outside the antenna coil respectively, and the detour portion of the first antenna coil and the detour portion of the second antenna coil have the same shape, It is the same size and is characterized by being almost coincident and overlapping.
And Also, the above Any non-contact data carrier device, It is a non-contact IC tag or a non-contact IC card.
[0007]
In addition, here, “provide a detour that bypasses in a substantially square shape so as to substantially overlap the outer shape of the secondary coil,” means that the electromagnetic coil between the antenna coil and the secondary coil of each wiring layer By overlapping so that the coupling becomes efficient, the center of the detour of the antenna coil and the center of the secondary coil of each wiring layer are matched, and the detour and the secondary coil are It means a state of almost overlapping.
Here, it is assumed that the outer shape of the secondary coil is a square shape.
[0008]
The wiring member for a booster antenna part of the present invention has a booster antenna part which is a primary coil for electromagnetically coupling with a coil of a chip on a data carrier semiconductor chip or other data carrier module as a secondary coil. A booster antenna wiring member for a non-contact data carrier device to be formed, wherein at least one of the first wiring layer having an antenna coil and the second wiring layer are interposed via a dielectric layer. In this case, both wiring layers are capacitively coupled, and both wiring layers are caulked and directly connected. Both the first wiring layer and the second wiring layer of the booster antenna section are on a single plane. A coil wiring portion that wraps around the antenna coil and an end portion of the coil wiring portion that is connected to the end of the coil wiring portion, and a planar conductor portion along the antenna coil surface A coil wiring portion provided inside and outside the antenna coil, or one of the first wiring layer and the second wiring layer circulates on one plane to form the antenna coil, and the coil Connected to the end of the wiring portion, and provided with planar conductor portions along the antenna coil surface on the inner and outer sides of the antenna coil, respectively, the other has only the planar conductor portion, and The planar conductor portions provided inside and outside the antenna coil are respectively opposed to the planar conductor portions of the other wiring layers, and one of them forms a capacitance portion between the planar conductor portions of both wiring layers. The two wiring layers are capacitively coupled, and the other is squeezed and conductive between the planar conductors of the two wiring layers, and the coil wiring part is a coil when the non-contact type data carrier device is manufactured. There is an on-chip data carrier semiconductor chip Is provided with a substantially square-shaped detour that substantially overlaps the outer periphery of the secondary coil at one peripheral portion thereof so as to be electromagnetically coupled to the secondary coil of the data carrier module. Is.
And above Wiring member for the booster antenna part of The first wiring layer and the second wiring layer are formed by external processing by etching.
And also above Any booster antenna wiring member, At least one of the planar conductor portions to be capacitively coupled in the first wiring layer or the second wiring layer is formed with a cut portion provided with a half-etched portion and / or a through-hole portion for changing the area. It is characterized by that.
[0009]
[Action]
The non-contact type data carrier device of the present invention has the above-described configuration, whereby a booster antenna coil (primary coil) for exchanging signals with the outside and a coil-on-chip semiconductor chip for data carrier or a coil-on-chip. This is a non-contact type data carrier device equipped with a coil (secondary coil) on a semiconductor chip of a semiconductor module for a data carrier, which does not require high precision processing such as drilling through holes. It is possible to provide a non-contact type data carrier device that does not cause a decrease in yield due to, and has high magnetic coupling efficiency between a booster antenna coil (primary coil) and a coil (secondary coil) on a semiconductor chip. .
Specifically, both the first wiring layer and the second wiring layer of the booster antenna section are connected to the coil wiring section that circulates on one plane to form the antenna coil, and to the end of the coil wiring section. The planar conductor portions along the antenna coil surface are respectively provided on the inner side and the outer side of the antenna coil, or one of the first wiring layer and the second wiring layer is on one plane. A coil wiring portion that wraps around to form an antenna coil, and is connected to the end portion of the coil wiring portion, and is provided with planar conductor portions along the antenna coil surface on the inside and outside of the antenna coil, respectively, However, each of the planar conductor portions provided on the inner and outer sides of the antenna coil is opposed to the planar conductor portion of the other wiring layer, and one of them is Capacitance section between planar conductors of both wiring layers The wiring layers are capacitively coupled to each other, and the other is made conductive by caulking the planar conductors of both wiring layers, and the antenna coil of the wiring layer is a data carrier semiconductor at one peripheral portion thereof. Provide a detour around the square of the chip or other data carrier module so that it almost overlaps the outer shape of the secondary coil. Electromagnetically coupled with the secondary coil on the semiconductor chip or other data carrier module This is achieved by being formed.
Then, both the first wiring layer and the second wiring layer of the booster antenna section circulate on one plane to form an antenna coil, and are connected to the end of the coil wiring section. In the case where the planar conductor portions along the surface are respectively provided inside and outside the antenna coil, the bypass portion of the first antenna coil and the bypass portion of the second antenna coil are the same as each other. The shape and the same size, and overlapping substantially coincidentally, can improve the electromagnetic coupling efficiency.
This is particularly effective when the non-contact type data carrier device is a non-contact IC tag or a non-contact IC card.
Both the first wiring layer and the second wiring layer of the booster antenna section are connected to the coil wiring section that circulates on one plane to form the antenna coil, and to the end of the coil wiring section. In the case where the planar conductor portions are provided on the inner side and the outer side of the antenna coil, respectively, the planar conductor portions for forming the capacitor portion are provided on the inner side and the outer side of the antenna coil portion. The coil wiring portion of the wiring layer and the coil wiring portion of the second wiring layer are capacitively coupled in series at both ends, and the first wiring layer is caulked between the planar conductor portions. A process of making a through hole and conducting the coil wiring part of the first wiring layer and the coil wiring part of the second wiring layer by directly connecting the coil wiring part and the second wiring layer. Result, yield High can be produced, to a low cost.
Furthermore, even when a through hole is opened and the coil wiring portion of the first wiring layer and the coil wiring portion of the second wiring layer are conducted, it is possible to provide a wide pad for conducting (for example, one surface) By using the conductive conductor as a conductive pad), it is not necessary to use difficult conduction technology that involves microfabrication such as through-hole manufacturing of fine parts.
[0010]
The wiring member for a booster antenna part of the present invention has the above-described configuration, whereby a booster antenna (primary coil) and a coil-on-chip data carrier semiconductor chip or data carrier module provided with a secondary coil are provided. This non-contact data carrier device has a low cost and can provide a device with good electromagnetic coupling efficiency between a booster antenna and an antenna coil on a semiconductor chip.
In the case where the wiring member is externally processed by etching, the wiring can be finely and accurately formed, which is excellent in quality and suitable for mass production.
In this case, at least one of the planar conductor portions of the first wiring layer or the second wiring layer is formed with a half-etched portion and / or a through-hole portion for changing the area. By doing so, the electrode area of the capacitor portion to be formed can be changed, and the degree of freedom can be increased.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a schematic sectional view showing a layer structure of an example of an embodiment of a non-contact type data carrier device of the present invention, and FIG. 1B is a view from the A1-A2 side of FIG. FIG. 1C is a schematic diagram of the second coil wiring layer viewed from the A3-A4 side in FIG. 1A, and FIG. FIG. 2A is an enlarged view of a detour portion, FIG. 2A is an overall schematic circuit diagram of the non-contact data carrier device shown in FIG. 1A, and FIG. 2B is a coil-on-chip type semiconductor. It is the figure which showed one example of the structure of a chip | tip (it is also called a semiconductor chip module).
FIG. 3A is a schematic cross-sectional view showing the layer configuration of the first example of the embodiment of the wiring member for the booster antenna part of the present invention, and FIG. 3B is B1 in FIG. FIG. 3C is a schematic diagram of the first coil wiring layer viewed from the B2 side, and FIG. 3C is a schematic diagram of the second coil wiring layer viewed from the B3-B4 side of FIG. FIG. 5A is a schematic circuit diagram of the wiring member for the booster antenna part shown in FIG. 3A, and FIG. 5A is the first wiring layer of the second example of the embodiment of the wiring member for the booster antenna part of the present invention. 5 (b) is a schematic diagram of the second wiring layer, and FIG. 6 (a) is a first example of the third example of the embodiment of the wiring member for the booster antenna portion of the present invention. FIG. 6B is a schematic diagram of the second wiring layer.
1 (b), FIG. 1 (c), FIG. 3 (b), FIG. 3 (c), FIG. 5, and FIG. It is shown.
1 to 3, 5, and 6, 110 is a first wiring layer, 111 is a first antenna coil (also referred to as a coil wiring portion), 111 a is a square-shaped detour portion, and 111 A is (square-shaped) , 116 and 117 are planar conductor portions, 118 is an alignment mark, 120 is a second wiring layer, 121 is a second antenna coil (also referred to as a coil wiring portion), and 121a. Is a square detour portion, 121A is a central portion (of the square detour portion), 126 and 127 are planar conductor portions, 126a is a notch portion, and 130 is an insulating sheet (dielectric layer or simply insulating) 150 is a semiconductor chip (also called a semiconductor chip for data carrier), 161 and 162 are protective sheets, 180 is a caulking connection part, 510 is a first wiring layer, and 511 is a first antenna coil (coil wiring). Part ) 511a is a square bypass portion, 516 and 517 are planar conductor portions, 516a is a notch portion, 518 is an alignment mark, 520 is a second wiring layer, and 521 is a second antenna coil ( 521a is a square-shaped detour portion, 526 and 527 are planar conductor portions, 528 is an alignment mark, 610 is a first wiring layer, and 611 is an antenna coil (also referred to as a coil wiring portion). 611a is a square detour part, 616 and 617 are planar conductor parts, 616a is a notch part, 618 is an alignment mark, 620 is a second wiring layer, and 626 and 627 are planar parts. It is a conductor part.
[0012]
An example of an embodiment of the non-contact type data carrier device of the present invention will be described with reference to FIG.
In this example, the
Then, the
The front and back are covered with protective sheets 161 and 162.
In this example, in particular, the antenna coil (111, 121) of each wiring layer (110, 120) has a data carrier at one peripheral portion thereof as shown in FIGS. 1 (b) and 1 (c), respectively. A detour that detours in a substantially square shape so as to substantially overlap with the outer shape of a coil (hereinafter also referred to as a secondary coil, which corresponds to the coil L3 in FIG. 2) formed on the terminal surface of the semiconductor chip 150 for use. 111 a and 121 a are provided and are electromagnetically coupled to the secondary coil on the semiconductor chip 150.
In addition, the antenna coil of each wiring layer is provided with detours 111a and 121a that detour in a substantially square shape so as to be almost overlapped along the outer shape of the secondary coil of the semiconductor chip. As described above, it means that the antenna coils 111 and 121 in each wiring layer are overlapped so that electromagnetic coupling between the secondary coil of the semiconductor chip is efficient. In other words, the center 111A (121A) of the detours 111a and 121a and the center (not shown) of the antenna coil of the semiconductor chip are made to coincide so that the detours 111a and 121a and the antenna coil of the semiconductor chip almost overlap. Means the state.
The secondary coil on the semiconductor chip 150 is densely integrated, and the line width and density thereof do not match the line width and density of the antenna coils of the wiring layers 110 and 120. As a result, the magnetic coupling efficiency can be increased.
Here, it is assumed that the outer shape of the secondary coil on the semiconductor chip 150 is a square shape.
[0013]
The schematic configuration of the circuit of the data carrier device (IC tag) shown in FIG. 1A is as shown in FIG.
That is, the coil L1 (corresponding to the first antenna coil 111) and the coil L2 (corresponding to the second antenna coil 121) are capacitively coupled at one end thereof to form an LC resonance circuit in communication with an external circuit in series. is doing.
In FIG. 2A, C1 is a capacitance formed by the planar conductor portions 116 and 126.
The
The first antenna coil 111 and the
FIG. 2A also shows that a coil L1 (corresponding to the first antenna coil 111) and a coil L2 (corresponding to the second antenna coil 121) are a part of the secondary on the semiconductor chip 150. It shows that the coil (coil L3) is electromagnetically coupled.
For this reason, the external read / write device is a circuit in which a booster antenna unit (in FIG. 2, a coil L1 (corresponding to the first antenna coil 111) and a coil L2 (corresponding to the second antenna coil 121) are connected in series with a capacitor C1. It is possible to communicate with the secondary coil of the semiconductor chip 150 through a unit within a predetermined distance range corresponding thereto.
That is, the data carrier semiconductor device can be accessed from the external read / write device via the booster antenna unit.
FIG. 2B is a diagram showing a schematic configuration of a data-on-chip data carrier semiconductor chip as a data carrier device, and the coil L3 also constitutes a resonance circuit.
An input signal from the coil L3 is accessed to the memory 184 via the control unit 183, a signal from the memory is sent to the transmission circuit 182 via the control unit 183, and further, via the coil L3, via the booster antenna unit, Sent to an external circuit.
The memory 184 stores various information necessary for the data carrier device.
The non-contact type data carrier device (IC tag) of this example forms a resonant circuit with a coil and a capacitor to transmit and receive a radio wave of a constant frequency.
In general, a frequency band of 125 kHz (medium wave), 13.56 MHz, 2.45 GHz (microwave) is used, and a communication distance of about 2 cm at 125 kHz and about 20 cm at 13.56 MHz.
The actual communication distance varies greatly depending on the antenna area and the output power of the reader / writer.
Usually, a 50 mm × 50 mm size IC tag can provide a communication distance of 50 to 60 cm.
[0014]
Next, each part will be described.
The insulating sheet (dielectric layer) 130 is selected depending on the purpose of use of the data carrier device, but is a hard vinyl chloride sheet or polyester that is insulative and also functions as a dielectric layer for forming a capacitor. A sheet (PET) or a polyimide or glass epoxy resin sheet is used.
The thickness of the insulating sheet 130 is about 20 to 150 μm, preferably about 25 to 100 μm.
Usually, a material in which aluminum, copper foil or iron foil having a thickness of 5 to 50 μm is laminated on both surfaces of the base material, and the aluminum or copper foil or the like is etched to form the first antenna
[0015]
The same base material may be used for the protective sheets 161 and 162, but an inexpensive material such as paper may be used.
IC tags (data carry devices) are generally used in production and distribution processes, and decorative elements are not so required unless they are carried around by people such as commuter passes.
For non-special purposes, small data carrier semiconductor chips are desired and are typically manufactured in units of 50 mm × 50 mm or less.
[0016]
FIGS. 1B and 1C are diagrams showing examples of the first antenna
In order to efficiently perform electromagnetic coupling with the coil on the semiconductor chip of the coil-on-chip type data carrier semiconductor chip 150, the square detours 111a and 121a overlap each other.
In the case of this example, the antenna coil portions of both wiring layers have the same shape and size, and the antenna coil portions of both wiring layers are overlapped with each other except for the square detour portions 111a and 121a. Except for the detour portions 111a and 121a, the antenna coil portions of the two wiring layers do not necessarily coincide and overlap, and one of them may be interpolated or extrapolated to the other.
The coil winding direction is adjusted so that the magnetic fluxes do not cancel each other with respect to the antenna coil 111 of the first antenna
[0017]
Next, the 1st example of embodiment of the wiring member for booster antenna parts of this invention is demonstrated based on FIG.
As shown in FIG. 3A, the first example includes a first antenna
This is a wiring member for a booster antenna part for a non-contact type IC tag that forms a booster antenna part that is a primary coil for electromagnetic coupling with a coil-on-chip semiconductor chip for a data carrier as a secondary coil. .
As shown in FIGS. 3B and 3C, each of the antenna coil wiring layers 110 and 120 includes
The
This example is composed of the insulating sheet 130 and the wiring layers 110 and 120 in the IC tag shown in FIG. 1A, and each part is the same as the IC tag shown in FIG. The explanation is omitted here.
The schematic configuration of the circuit of the booster antenna unit of this example is as shown in FIG.
As in the case of the IC tag shown in FIG. 1A, capacitance portions (corresponding to C1 and C2 in FIG. 2) are formed between the planar conductor portions 116 and 126 of both wiring
A caulking connection portion 180 is formed by caulking between the
[0018]
The planar conductor portion 126 of the second antenna coil wiring layer of the booster antenna portion wiring member shown in FIG. 3 (c) is formed with a notch portion 126a having a through hole in the cut portion. This enables wavelength adjustment (tuning).
The notch portion 126a is cut from the end portion at this portion, and when adjusting the capacitor capacity, the cutout portion 126a can be easily cut and can be used as a reference for the unit adjustment amount.
In this example, the
This makes it possible to finely adjust the resonance wavelength shift caused by the variation in raw material lots and the difference in manufacturing conditions.
As a notch part, what provided only the through-hole part and the half etching part other than what provided the through-hole part in the cut part, and what provided only the half etching are mentioned.
[0019]
Further, in FIG. 3B, a circular alignment mark 118 is provided. However, when mounting a semiconductor chip, for example, when mounting by a mounting device such as a flip chip bonder, the chip is mounted. After the chip is held by being included in the mounting machine, the mark 116 can be photographed to process both images, and can be mounted at an accurate position.
[0020]
In the booster antenna wiring member of this example, the
For example, after forming a through hole that penetrates the insulating sheet 130 and the
[0021]
Next, the 2nd example of embodiment of the wiring member for booster antenna parts of this invention is demonstrated based on FIG.
The second example is the same as the first example except that the
In the case of the second example as well, as in the case of the first example, the coil wiring portion is the secondary of the coil-on-chip semiconductor chip for data carrier or data carrier module when the non-contact type data carrier device is manufactured. In order to be electromagnetically coupled to the coil, substantially square detours 511a and 521a are provided on one peripheral portion thereof so as to overlap the outer shape of the secondary coil. It is provided inside the coil that circulates, whereas it is provided outside.
The planar conductor portion 516 is provided with a cut portion 516a for cutting and separating in two directions.
Also in this example, as in the first example, both wiring layers have the same shape and size in the antenna coil portions, and both wiring layers are the same in the antenna coil portions except for the square detour portions 511a and 521a. Are overlapping.
About each part, it is the same as that of a 1st example, and abbreviate | omits description here.
[0022]
Next, the 3rd example of embodiment of the wiring member for booster antenna parts of this invention is demonstrated based on FIG.
The third example is the same as the first example except that the
Also in the case of the third example, as in the first example and the second example, the coil wiring portion (antenna coil 611) of the first wiring layer 610 is a coil when the non-contact type data carrier device is manufactured. A substantially square-shaped detour that substantially overlaps the outer periphery of the secondary coil at one peripheral portion thereof so as to be electromagnetically coupled to the secondary coil of the on-chip data carrier semiconductor chip or data carrier module 611a is provided, which is provided inside the coil that circulates, as in the second example.
In the case of the third example, the wiring width of the antenna coil 611 is wider than that of the bypass 611a and the portion connected thereto except for the bypass 611a and the portion connected thereto. This is because the bypass 611a is formed finely while keeping the resistance of the resistor at a desired value.
The planar conductor 616 is provided with a cut portion 616a for cutting and separating in two directions.
About each part, it is the same as that of a 1st example, and abbreviate | omits description here.
[0023]
In addition, in the case of the booster antenna part wiring members of the second example and the third example, the coil wiring part of the booster antenna part is used as a primary coil, as in the case of the first example. The secondary coil part of a coil-on-chip data carrier semiconductor chip or other data carrier module provided with a secondary coil for electromagnetic coupling with the secondary coil part of the booster antenna part is mounted according to the detour of the coil wiring part. Thus, a non-contact type data carrier device can be obtained.
[0024]
【Example】
In the embodiment, the booster antenna wiring member shown in FIG. 3A is used to form an IC tag shown in FIG.
This will be described with reference to FIGS. 3 (a) and 1 (a).
Hereinafter, for each part, the figure numbers corresponding to FIGS. 3A and 1A are used.
First, a booster antenna wiring member was produced as follows.
Using a base material obtained by laminating a 30 μm thick copper foil on both sides of a 25 μm thick polyethylene terephthalate film (manufactured by Toray Industries, Inc.) In addition, using a predetermined pattern plate having a pattern of the shape of the wiring layer to be formed, alignment, contact exposure, development, curing, and the copper foil portion exposed from the resist opening are removed with ferric chloride. The first antenna
In this example, the number of turns of the antenna coil was 6, the total length of the pattern was 45 mm, and the line width of the antenna coil portion was 80 μm.
[0025]
Next, caulking was performed from the
Thus, the booster antenna wiring member shown in FIG.
[0026]
Next, on the
The semiconductor chip has its secondary coil side (L3 in FIG. 2 (a)) side of the booster antenna part wiring member side, and heat is applied while pressing an adhesive between the first antenna
Next, a polyethylene terephthalate film (made by Toray Industries, Inc.) having a thickness of 20 μm was laminated as upper and lower protective sheets 161 and 162 to produce a non-contact type IC tag (data carrier device).
In this way, the IC tag shown in FIG. 1A was produced.
The produced non-contact type IC tag has a frequency of 13.56 MHz, and a communication distance of about 3 cm can be obtained even when the reader / writer has a weak output.
[0027]
【The invention's effect】
A non-contact type data carrier device according to the present invention includes a booster antenna coil (primary coil) for exchanging signals with an external read / write device, a coil-on-chip type data carrier semiconductor chip or other data carrier provided with a secondary coil. This is a non-contact type data carrier device equipped with a module, which does not require high-precision processing such as through-hole processing, does not cause a decrease in yield, and booster antenna coil and secondary coil This makes it possible to provide a non-contact type data carrier device with high magnetic coupling efficiency.
This makes it possible to provide a low-cost non-contact data carrier device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (a) is a schematic cross-sectional view of an example of an embodiment of a non-contact type data carrier device of the present invention, and FIG. 1 (b) is viewed from the A1-A2 side of FIG. 1 (a). FIG. 1C is a schematic diagram of the first coil wiring layer, FIG. 1C is a schematic diagram of the second coil wiring layer viewed from the A3-A4 side in FIG. 1A, and FIG. 1D is a square detour. It is the figure which showed the road part.
FIG. 2 (a) is an overall schematic circuit diagram of the non-contact data carrier device shown in FIG. 1 (a), and FIG. 2 (b) shows an example of the configuration of a coil-on-chip type semiconductor chip. It is a figure.
FIG. 3 (a) is a schematic cross-sectional view of a first example of an embodiment of a wiring member for a booster antenna according to the present invention, and FIG. 3 (b) is a B1-B2 side of FIG. 3 (a). 3C is a schematic view of the first coil wiring layer as viewed from the side, FIG. 3C is a schematic view of the second coil wiring layer as viewed from the B3-B4 side in FIG. 3A, and FIG. It is a schematic circuit diagram of the wiring member for booster antenna parts shown to (a).
FIG. 4 is a diagram for explaining a data carrier device having a conventional booster antenna section and a coil-on-chip type data carrier semiconductor chip, and a coil-on-chip type data carrier semiconductor chip;
FIG. 5 (a) is a schematic diagram of a first wiring layer of a second example of the embodiment of the wiring member for the booster antenna part of the present invention, and FIG. It is the schematic of a wiring layer.
FIG. 6A is a schematic diagram of a first wiring layer of a third example of the embodiment of the wiring member for the booster antenna portion of the present invention, and FIG. It is the schematic of a wiring layer.
[Explanation of symbols]
110 First antenna coil wiring layer
111 1st antenna coil (it is also called a coil wiring part)
111a square detour part
111A (center of square detour)
116, 117 planar conductor
118 Alignment mark
120 Second antenna coil wiring layer
121 Second antenna coil (also referred to as coil wiring section)
121a Square detour part
121A Center of square detour
126, 127 Planar conductor
126a Notch
130 Insulating sheet (also called dielectric layer or simply insulating layer)
150 Semiconductor chip (also called semiconductor chip for data carrier)
161, 162 Protective sheet
180 Caulking connection
510 First wiring layer
511 First antenna coil (also referred to as a coil wiring portion)
511a Square detour part
516, 517 Planar conductor
516a Notch
518 Mark for alignment
520 Second wiring layer
521 Second antenna coil (also referred to as coil wiring portion)
521a Square detour part
526, 527 Planar conductor
528 Mark for alignment
610 First wiring layer
611 Antenna coil (also called coil wiring part)
611a Square detour part
616, 617 Planar conductor
616a Notch
618 Mark for alignment
620 Second wiring layer
626, 627 Planar conductor
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