JP6091848B2 - 非接触通信媒体の製造方法、非接触通信媒体、及びアンテナと回路装置の接続方法 - Google Patents

非接触通信媒体の製造方法、非接触通信媒体、及びアンテナと回路装置の接続方法 Download PDF

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Description

本発明は、非接触通信媒体の製造方法、非接触通信媒体、及びアンテナと回路装置の接続方法に関する。
課金システム、セキュリティー管理システム、及び物流管理システム等の様々な分野においてRFID(Radio Frequency Identification)が活用され、また、これに用いられるリーダーライター(以下、単にR/Wと呼ぶ場合がある)やRFIDタグに関する開発も活発に行われている。RFIDタグは、電源を内蔵するアクティブタイプと、電源を内蔵せず、R/W側から伝送される電磁力を駆動電源とするパッシブタイプがある。R/WとRFIDタグ間の通信の周波数帯や通信方式も様々なものが開発されており、また通信の暗号化も一般的に行われている。RFIDタグは、ICチップそのものを示す場合もあれば、ICチップが任意の態様でモジュール化されたものを示す場合もある。基板においてアンテナとICチップを接続した基本的な構成を有する装置を「ICインレイ」と呼ぶ場合がある。
特許文献1には、後付のコンデンサを不要としたRFIDタグに関し、基板上に設けられる導線によってコンデンサを形成することが開示されている。
特許文献2には、同文献の図1乃至図5等に開示のように、基材11の貫通穴13を跨ぐようにワイヤコイルを固定し、ワイヤコイルが設けられた側とは反対側から貫通穴13に接続パッド20を配置し、接続パッド20のワイヤコイル接続部221にワイヤを接続し、接続パッド20のICチップ接続部222にICチップ23を接続することが開示されている。特許文献3にも特許文献2と同様の技術が開示されている。
特許文献4には、同文献の図1乃至図6等に開示のように、基材2の貫通穴3に基板1を嵌め込み、この状態でワイヤ導体4を描線してこれをアンテナ13とし、ワイヤ導体4を熱圧着ヘッド9により接合パッド5へ接続することが開示されている。
特開2002−230501号公報 特開2012−103829号公報 特開2012−103830号公報 特開2012−103831号公報
アンテナ配線と回路装置を電気的に接続するに際しては、アンテナ配線が設けられた基板上に回路装置を実装するとモジュール全体が厚くなってしまうため、回路装置を収容するための貫通穴を予め基板に設け、これによりモジュール全体の薄型化を図ることが好ましい。しかしながら、特定位置に貫通穴が設けられた基板に対してアンテナを配線する場合、アンテナパターンの変更等を行わない限り、アンテナに対する回路装置の接続箇所が固定され、アンテナ特性を簡単及び/又は簡素に調整若しくは変更し難い場合が生じ得る。
上述の例示的な説明から明らかなように、本願発明者は、アンテナ配線と回路装置の電気的接続を確保する方法に自由度を与えることを新規な課題として見出した。
本発明に係る非接触通信媒体の製造方法は、有端のワイヤが所定のアンテナパターンに巻かれたアンテナ配線に対して1以上の回路装置が電気的に接続した非接触通信媒体の製造方法であって、一組の主面の少なくとも一方に前記アンテナ配線が設けられた支持基板に対して前記支持基板の前記主面間を貫通する少なくとも1つの貫通穴を設け、前記アンテナ配線の両端間の一組のワイヤ部分が前記貫通穴上を延びた態様とする工程と、少なくとも一組の接続端子部を有する前記回路装置を前記貫通穴内に少なくとも部分的に配置する工程と、前記アンテナ配線の前記一組のワイヤ部分と前記回路装置の前記一組の接続端子部を個別に電気的に接続する工程と、を含む。
前記アンテナ配線の前記アンテナパターンは、前記回路装置が実装可能な第1及び第2接続端子領域を少なくとも含み、前記第1及び第2接続端子領域の少なくとも一方に対応して前記貫通穴が設けられる、と良い。
前記アンテナ配線の前記アンテナパターンは、前記回路装置が実装可能な第1及び第2接続端子領域を少なくとも含み、前記第1及び第2接続端子領域の双方に対応して少なくとも1つの前記貫通穴が設けられる、と良い。第1及び第2接続端子領域に対応して複数の貫通穴を設けても良いし、前記第1及び第2接続端子領域を包含する大きさの1つの貫通穴を設けても良い。
前記第1及び前記第2接続端子領域の双方に対応して設けられた少なくとも1つの前記貫通穴には、前記回路装置、及び前記回路装置と同一又は異なる電子部品が収容される、と良い。
前記第1及び第2接続端子領域を含む領域には、同一方向に延在する前記アンテナ配線のワイヤ部分が一定間隔で2列又は3列に並んでいる、と良い。
前記支持基板の前記主面に対して前記アンテナ配線の前記ワイヤが少なくとも部分的に埋め込まれている、と良い。
前記アンテナ配線の前記ワイヤが、導電線、及び少なくとも部分的に前記導電線を被覆する絶縁層を含む場合において、前記ワイヤの前記絶縁層が少なくとも部分的に除去され、当該絶縁層の除去に応じて前記導電線が露出する、と良い。
前記ワイヤの前記導電線が少なくとも部分的に除去される、と良い。
前記アンテナ配線の前記一組のワイヤ部分と前記回路装置の前記一組の接続端子部が個別にハンダ付けされる、と良い。
前記アンテナ配線の前記アンテナパターンは、前記回路装置が実装可能な接続端子領域と、アンテナとして機能するアンテナ領域を含み、前記接続端子領域にある前記一組のワイヤ部分の間には前記アンテナ領域にある1以上のワイヤ部分が配置される、と良い。
前記一組のワイヤ部分が前記貫通穴上で終端する前記ワイヤのワイヤ端部である、と良い。
前記アンテナ配線の前記ワイヤが、前記支持基板上に埋め込まれた埋め込み部と、前記支持基板の前記主面に埋め込まれていない浮き部を含み、前記浮き部は、前記支持基板の前記貫通穴となるべき開口予定領域の外側からその内側へ前記ワイヤが延出する位置に対応して設けられる、と良い。
本発明に係る非接触通信媒体は、一組の主面を有する支持基板と、有端のワイヤが所定のアンテナパターンに巻かれた構成を含むと共に、前記支持基板の少なくとも一方の主面に設けられたアンテナ配線と、前記支持基板の前記主面間を貫通する少なくとも1つの貫通穴内に設けられる回路装置にして、前記貫通穴上を延在する前記アンテナ配線の両端間の一組のワイヤ部分に対して個別に導電性材料を介して電気的に接続した一組の接続端子部を有する回路装置と、を備え、前記アンテナ配線の前記アンテナパターンは、前記回路装置が実装可能な第1及び第2接続端子領域を含み、前記第1及び第2接続端子領域の少なくとも一方に対応して前記貫通穴が設けられる。
前記第1接続端子領域に配置される同一方向に延在するワイヤ部分の組の間隔と、前記第2接続端子領域に配置される同一方向に延在するワイヤ部分の組の間隔が等しい、と良い。
前記第1及び第2接続端子領域を含む領域には、同一方向に延在する前記アンテナ配線のワイヤ部分が一定間隔で3列に並んでおり、3列のうちの少なくとも1列のワイヤ部分が、前記アンテナパターンに含まれるアンテナとして機能するアンテナ領域に含まれる、と良い。
前記第1及び前記第2接続端子領域に対応して少なくとも1つの前記貫通穴が設けられ、当該貫通穴には、前記回路装置、及び前記回路装置と同一又は異なる電子部品が収容される、と良い。
前記アンテナ配線の前記アンテナパターンは、前記回路装置が実装可能な接続端子領域と、アンテナとして機能するアンテナ領域を含み、前記接続端子領域にある前記一組のワイヤ部分の間には前記アンテナ領域にある1以上のワイヤ部分が配置される、と良い。
本発明に係る方法は、有端のワイヤが所定のアンテナパターンに巻かれたアンテナ配線と1以上の回路装置を電気的に接続する方法である。本方法は、一組の主面の少なくとも一方に前記アンテナ配線が設けられた支持基板に対して前記支持基板の前記主面間を貫通する少なくとも1つの貫通穴を設け、前記アンテナ配線の両端間の一組のワイヤ部分が前記貫通穴上を延びた態様とする工程と、少なくとも一組の接続端子部を有する前記回路装置を前記貫通穴内に少なくとも部分的に配置する工程と、前記アンテナ配線の前記一組のワイヤ部分と前記回路装置の前記一組の接続端子部を個別に電気的に接続する工程と、を含む。
アンテナ配線と回路装置の電気的接続を確保する方法に自由度を与えることができる。
本発明の第1実施形態に係るICカードの概略的な断面模式図であり、図2に示す点線I−Iに沿う概略的な断面構成を示す。 本発明の第1実施形態に係るICカード内のアンテナ配線のアンテナパターンを示す概略的な平面模式図であり、回路装置とアンテナ配線間の接続態様も示す。 本発明の第1実施形態に係るICカード内の回路装置の概略的な断面模式図であり、アンテナ配線のワイヤ部分及びハンダも併せて図示する。 本発明の第1実施形態に係るICカードの概略的な製造工程図であり、各工程を断面的に示す。 本発明の第1実施形態に係るICカードの概略的な製造工程図であり、各工程を断面的に示す。 本発明の第1実施形態に係るICカードの概略的な製造工程図であり、各工程を平面的に示す。 本発明の第1実施形態に係るICカードの概略的な製造工程図であり、各工程を平面的に示す。 本発明の第1実施形態に係るICカードの概略的な製造工程図であり、各工程を平面的に示す。 本発明の第1実施形態に係るICカードの概略的な製造工程図であり、各工程を平面的に示す。 本発明の第1実施形態に係るICカードの概略的な製造工程図であり、共通の基板から多数のICカードが取り出されることを模式的に示す。 ICカード内の回路装置のバリエーションを示す概略的な断面模式図である。 ICカード内の回路装置のバリエーションを示す概略的な断面模式図である。 本発明の第2実施形態に係るICカード内のアンテナ配線のアンテナパターンのバリエーションを示す概略的な平面模式図である。 本発明の第2実施形態に係るICカードの概略的な断面模式図であり、図13の点線XIV−XIVに沿う概略的な断面を模式的に示す。 本発明の第3実施形態に係るICカード内のアンテナ配線のアンテナパターンのバリエーションを示す概略的な平面模式図である。 本発明の第4実施形態に係るICカード内のアンテナ配線のアンテナパターンのバリエーションを示す概略的な平面模式図である。 本発明の第5実施形態に係るICカードのバリエーションを示す概略的な平面模式図である。 本発明の第6実施形態に係るICカードのバリエーションを示す概略的な平面模式図である。 本発明の第7実施形態に係るICカード内のアンテナ配線のワイヤが貫通穴を完全に跨がない態様を示す概略的な平面模式図である。 本発明の第8実施形態に係るICカードの概略的な製造工程図であり、各工程を平面的に示す。 本発明の第8実施形態に係るICカードの概略的な製造工程図であり、各工程を平面的に示す。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。各実施形態は、個々に独立したものではなく、過剰説明をするまでもなく、当業者をすれば、適宜、組み合わせることが可能であり、この組み合わせによる相乗効果も把握可能である。実施形態間の重複説明は、原則的に省略する。
<第1実施形態>
図1乃至図12を参照して第1実施形態について説明する。図1は、ICカードの概略的な断面模式図であり、図2に示す点線I−Iに沿う概略的な断面構成を示す。図2は、ICカード内のアンテナ配線のアンテナパターンを示す概略的な平面模式図であり、回路装置とアンテナ配線間の接続態様も示す。図3は、ICカード内の回路装置の概略的な断面模式図であり、アンテナ配線のワイヤ部分及びハンダも併せて図示する。図4及び図5は、ICカードの概略的な製造工程図であり、各工程を断面的に示す。図6乃至図9は、ICカードの概略的な製造工程図であり、各工程を平面的に示す。図10は、ICカードの概略的な製造工程図であり、共通の基板から多数のICカードが取り出されることを模式的に示す。図11及び図12は、ICカード内の回路装置のバリエーションを示す概略的な断面模式図である。
図1に示すIC(Integrated Circuit)カード100は、非接触通信媒体の一例であり、ICが組み込まれたカードである。詳細には、ICカード100は、アンテナを介した信号の送信及び受信の一方又は両方が可能に構成される。本例に係るICカード100は、より端的には、外部から伝送される電力、典型的にはRFIDシステムの主構成要素であるR/Wから送信される電磁波を駆動電源とするパッシブタイプのRFIDタグである。図1に示すICカード100のICインレイ、後述のコアシート2に対応する部分をRFIDシステムのR/W側に転用しても構わないが、この場合、ICカード100の如くカード化する必要は無いかもしれない。ICカード100のことをRFIDカード、RFIDタグ等と呼んでも構わない。
ICカード100は、有端のワイヤ15rが所定のアンテナパターン15’に巻かれたアンテナ配線15、及びアンテナ配線15に対して電気的に接続した回路装置50を内蔵する。アンテナ配線15のアンテナパターン15’、換言すればアンテナ配線15を構成するワイヤ15rの形成パターンは、通信に用いられる搬送波の周波数に基づいて設定され、本例においてはアンテナ配線15が渦巻き状に設けられる。なお、アンテナパターン15’のパターン態様は任意であり、ループアンテナの例に限られるべきものではない。なお、アンテナパターンに無端のループが含まれていても構わない。
アンテナ配線15は、一定幅の断面視円形の有端のワイヤ15rを所定のアンテナパターン15’に描線して成る。銅箔等の金属箔をエッチングによりアンテナ配線15を形成する場合、銅箔の多くの部分がエッチングにより除去されてしまう。本実施形態のようにワイヤ15rの描線等によりワイヤ15rを配線すれば、無駄になる金属量を大幅に低減することができ、コスト面及び環境面において特に有利である。
なお、アンテナの配線方法/形成方法は、印刷方式や中空巻線方式も挙げられる。印刷方式は、アンテナの主材の銀ペーストの価格が高く、印刷後の乾燥で高温乾燥が必要になり、高コスト、低生産性となる場合がある。中空巻線方式は、巻線装置でアンテナを形成後、ICモジュールの接続や基板への固定が手作業となり、機械化するとしても複雑で高価な機械が必要になる場合がある。
回路装置50に内蔵されるICチップは、一般的には電源回路、制御回路、メモリー、及び送受信回路を含んで構成される。電源回路は、アンテナ配線15を介して受信する電力を駆動電源として作動し、他の回路ブロックに対して電源を供給する。送受信回路は、アンテナ配線15を介して信号を送受信する回路である。制御回路は、送受信回路とメモリーに対して信号入出力可能に結合し、送受信回路とメモリー間でのデータ転送を介在する。例えば、制御回路は、送受信回路からの入力信号に応じてメモリーからデータリードして送受信回路へ転送し、若しくは送受信回路からの入力信号に応じてメモリーに対してデータライトする。上述の説明から明らかなように、ICカード100/回路装置50は、アンテナ配線15を介して外部の通信装置、典型的にはR/Wと通信可能である。
図1に示すように、ICカード100は、コアシート(非接触通信媒体)2が下部シート4と上部シート6により挟み込まれた積層構造を有する。コアシート2は、平板状の支持基板10に対してアンテナ配線15と回路装置50が実装されて成る。図1においては、回路装置50が上部シート6内に部分的に埋め込まれているが、ワイヤ15rの可撓性に応じて回路装置50が貫通穴OP10の下方へ変位していても構わない。図1に示す積層構成はあくまで一例であり、コアシート2へのラミネート等の層構成の変更により適当に支持基板10の表裏の凸凹の程度が緩和可能である。
下部シート4は、コアシート2の下層に位置し、下部外装シート41の外面の下面に下部ラミネートフィルム43が面着されて成る。上部シート6は、コアシート2の上層に位置し、上部外装シート42の外面の上面に上部ラミネートフィルム44が面着されて成る。後述の説明から明らかなように、ICカード100は、コアシート2に対して下部シート4と上部シート6を積層した後、所定の平面形状に輪郭出しされて成る。下部外装シート41及び上部外装シート42は、例示的かつ典型的にはラミネートフィルムを介して視認可能なように意匠印刷された熱可塑性樹脂シートである。
コアシート2に含まれる支持基板10は、所定厚の樹脂基板であり、単層若しくは複層により構成される。支持基板10の厚みは、支持基板10が可撓性を有する程度に設定され、典型的には100μm〜500μmであり、好適には、200μm〜400μmである。ICカード100の剛性は、上述の下部外装シート41、上部外装シート42により主に確保される。
支持基板10を構成する樹脂材料は熱可塑性樹脂を用いることが望ましい。例えば、PETG(非結晶性PETコポリマー)、PVC(ポリ塩化ビニル)、PC(ポリカーボネート)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、発泡PET、PEN(ポリエチレンナフタレート)、ABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂)等の熱可塑性樹脂を用いると良い。支持基板10を複層で構成する例としては、紙基材上に熱可塑性樹脂を塗工したものが挙げられる。
支持基板10は、一組の主面として平坦な上面10pと下面10qを有し、上面10pと下面10q間を貫通する貫通穴OP10が形成されている。支持基板10の上面10pには、アンテナ配線15が配線され、好ましくは、ワイヤ15rを引き回すワイヤ15rの描線によりアンテナ配線15が配線され、より好ましくはワイヤ15rが部分的に支持基板10の上面10pに埋め込まれる態様でアンテナ配線15が描線される。
支持基板10の上面10pへのワイヤ15rの埋め込みは主として支持基板10の上面10pを構成する熱可塑性樹脂の溶融により達成されるものであり、超音波融着の原理を活用してアンテナ配線15を支持基板10の上面10pに埋め込むことが望ましい。超音波融着により、支持基板10の上面10pを溶融し、ワイヤ15rが支持基板10の上面10pに埋め込まれる。超音波融着に際しては、ワイヤ15rを繰り出しながらワイヤ15rを支持基板10の上面10pに埋め込むことが可能な配線装置を用いると良い。このような配線装置に組み込まれる超音波ヘッドは、ワイヤ15rを支持基板10の上面10p上へ繰り出しつつ、振動と加圧により支持基板10の上面10pにワイヤ15rを埋め込むことができる。
支持基板10の上面10pへのワイヤ15rの埋め込みにより、支持基板10上でのアンテナ配線15の位置決めを行うことができ、外部からの衝撃によりワイヤ15rが位置ズレすることを抑制することができる。更に、アンテナ配線15内にワイヤ15rが埋め込まれることによりコアシート2の薄型化を図ることができ、支持基板10の上面10pの凸凹の程度を低減することができる。支持基板10へのワイヤ15rの埋め込みを好適に確保するために、少なくとも支持基板10の主面を熱可塑性樹脂で構成することが望ましい。
アンテナ配線15を構成するワイヤ15rは、少なくとも導電線を含んで構成され、好ましくは導電線が自己融着性の絶縁層により被覆されて成る。導電線は、例えば、銅線、鉄線、金線等の金属線であるが、導電性を有する他の材料を活用しても良い。導電線を被覆する絶縁層は、絶縁性の樹脂層である。ワイヤ15rとして市販のエナメル線を活用しても良い。ワイヤ15rの直径は、例えば、50μm〜200μmである。ワイヤ15rの長さは、アンテナ配線15のアンテナパターン等に応じたものなるが、例えば、20cm〜120cmである。
図2に示すように描線されたアンテナ配線15のアンテナパターン15’は、アンテナとして実質的に機能するアンテナ領域15mと、回路装置50が実装される接続端子領域15nを有する。本例ではアンテナパターンとしてループアンテナが採用されており、アンテナ領域15mが、支持基板10の上面10pに渦巻き状に描線されたワイヤパターンを含む。接続端子領域15nが、支持基板10の上面10pにおいて同一方向に延び、かつ一定の所定間隔W15nだけ離間した一組のワイヤ端部(ワイヤ部分)15n1、15n2を含む。
図2においては、ワイヤ端部15n1とワイヤ端部15n2とが所定間隔W15nをあけて平行に延在する態様にあるが、ワイヤ端部同士が所定間隔W15nをあけて横並びに延在しなくても良い。接続端子領域15nへの回路装置50の実装は、両者間に物理的なコンタクトが生じることに意義があり、必ずしも両者間の電気的接続までは求められない。
ワイヤ端部15n1とワイヤ端部15n2は、支持基板10の貫通穴OP10上を跨ぐように延在するが、これは、支持基板10の上面10p上にアンテナ配線15を形成した後に支持基板10の所定箇所に貫通穴OP10を設けたためである。なお、アンテナ配線15と回路装置50間の電気的接続は、必ずしもアンテナ配線のワイヤの両端近傍において確保する必要はなく、アンテナ配線のワイヤの両端間の任意の箇所において確保しても良い。
支持基板10の主面において開口する貫通穴OP10の開口形状/開口サイズは回路装置50を収容可能なように設定され、本例においては回路装置50全体を収容可能な矩形状に構成される。支持基板10への貫通穴OP10の形成方法は任意であるが、例えば、機械的切断や熱的切断を活用すれば良く、より具体的には、刃やレーザーを活用して支持基板10を開口させると良い。例示的には、ビク刃、切削刃、レーザーカッター、ミーリング装置等を活用すると良い。
支持基板10を開口する際にワイヤ15rの切断を回避するために任意の切断回避手段/切断回避機構を活用することが望ましい。例えば、支持基板10を構成する樹脂とワイヤ15rを構成する金属間の切削速度の相違を検出する場合、金属検知機能付きミーリング装置や同機能付きのレーザーカッターを用いることができる。
支持基板10に貫通穴OP10を設ける位置や範囲の精度は、支持基板10上にアライメントマークを設け、これを画像認識させることにより確保しても良い。アライメントマークとしてはアンテナ配線15自体を活用しても構わない。支持基板10の4辺の外周辺に含まれる2辺を活用してステージ上に支持基板10を固定しても良い。支持基板10に対して貫通穴を設け、この貫通穴に対して位置決めピンを挿入し、これにより不図示の切削装置のステージ上に高精度に支持基板10を固定しても良い。位置決め用の貫通穴を支持基板10に設ける方法は安価で正確である。位置決め用の貫通穴は、回路装置50の収容用の貫通穴OP10の形成と同じ工程において行うことができる。
上述のように、本実施形態においては、支持基板10の上面10p上にアンテナ配線15を形成した後、支持基板10の所定箇所に貫通穴OP10を形成する。本方法によれば、アンテナ配線15と回路装置50の電気的接続を確保する方法に自由度が与えられる。
例示的かつ非限定的には、支持基板10における貫通穴OP10の開口位置を調整することでアンテナ配線15に対する回路装置50の接続箇所の調整又は変更を図ることができ、これにより、アンテナ特性を簡便及び/又は簡素に調整又は変更することが可能になる。
例えば、2枚のICカードを重ねて使用する場合、ICカードとR/Wとの間で通信を行うと見かけ上の共振周波数が大きく低下してしまう問題が生じ得る。このような場合、ICカードの共振周波数を高めに設定しておくことが好ましい。本実施形態においては、支持基板10における貫通穴OP10の開口位置の変更がICカード100の共振周波数の調整に帰結するため、用途に応じて簡便にICカードの共振周波数の微調整に対応することができる。
本実施形態では、支持基板10へのアンテナ配線15の形成工程と、アンテナ配線15に対する回路装置50の接続工程を切り離すことが可能である。この場合、共通の支持基板に一定のアンテナパターンの多数のアンテナ配線を設けたシートを多量に製造しても、ICカードの共振周波数が異なる様々な用途に対処でき、仕掛材料が多量に余ってしまう問題も回避又は低減することができる。
本実施形態では、貫通穴OP10を形成する前段階で支持基板10の上面10pにアンテナ配線15を渦巻き状に描線し、貫通穴OP10上を跨ぐようにワイヤ15rを配線する必要がなく、アンテナ配線15の描線作業が簡便である。
アンテナ特性自体は、アンテナパターンの変更やアンテナへの外部コンデンサの接続等により調整することができるが、支持基板10に対する貫通穴OP10の位置の変更、つまりアンテナ配線15に対する回路装置50の接続箇所の変更を可能とすることにより、比較的簡便にアンテナ設計後においてもアンテナ特性の調整を行うことができる。アンテナパターンの変更は設計工程への負担となり、外部コンデンサの接続は、コスト増を伴い、また構成の複雑化を招くおそれがある。
支持基板10に設けられる貫通穴OP10内には回路装置50が配置される。貫通穴OP10内の回路装置50は、貫通穴OP10上を延在するワイヤ端部15n1とワイヤ端部15n2に電気的に接続し、好ましくは導電性材料の一例であるハンダにより各ワイヤ端部と回路装置間を短絡すると良い。ハンダ付けの場合には、アンテナ配線15のワイヤ端部と回路装置50の接続端子部の位置精度のバラツキをある程度吸収することができる。
図3に回路装置50の簡易模式図を示す。図3に示すように回路装置50は、実装基板51上にICチップ(回路素子)52が実装したものである。実装基板51は、一組の接続端子部51m、51nを有し、接続端子部51m、51n間にはICチップ52が載置される載置部51rが設けられる。載置部51rが導電性を有する場合には、接続端子部51m、51nに対して載置部51rが絶縁される。ICチップ52の実装基板51に対するICチップ52の電気的接続は、本例では金線等のボンディングワイヤー55により確保される。実装基板51に電気的に接続されたICチップ52は樹脂材料から成るモールド部53により封止される。
ICチップ52は、冒頭で述べたように、電源回路、制御回路、メモリー、及び送受信回路等を含んで構成される。ICチップ52の上面には、一組のボンディングワイヤー55が個別にボンディングされる電極パッドが設けられる。回路装置50のより具体的な構成については、図11及び図12を参照して最後に付加的に説明する。なお、図1等においては、回路装置50の最大厚が、支持基板10の深さよりも大きく図示されているが、必ずしもこの限りではない。
図2及び図3に示すように、貫通穴OP10上を延びるワイヤ端部15n1には部分的に絶縁層15qが除去されて金属線等の導電線15pが露出したコンタクト領域15n3が形成され、好適には絶縁層15qに加えて導電線15pも除去されてコンタクト領域15n3が形成される。同様に、貫通穴OP10上を延びるワイヤ端部15n2には部分的に絶縁層15qが除去されて導電線15pが露出したコンタクト領域15n4が形成され、好適には絶縁層15qに加えて導電線15pも除去されてコンタクト領域15n4が形成される。コンタクト領域15n3、15n4は、図3においては平坦面に形成されているが、曲面や湾曲面や粗面等であっても良い。
図2に模式的に示すように、貫通穴OP10上を跨ぐワイヤ端部15n1の長さに対応する範囲でコンタクト領域15n3が形成されると良く、これにより、より広いコンタクト面積を確保することができる。コンタクト領域15n4についても同様である。
コンタクト領域15n3、15n4は、好適には、支持基板10に対する貫通穴OP10の形成に伴って形成される。本例では、上述のように刃若しくはレーザーを活用して支持基板10を切削する。この過程において支持基板10の上面10pに予め布設されたアンテナ配線15も切削の影響を受け、端的には刃により切削され、又はレーザーが照射され、これにより、上述のコンタクト領域15n3、15n4が形成される。ワイヤ15rに対する過度な切削処理によりワイヤ15rが切断してしまうことは、上述のように金属探知機能付きの加工装置を活用すること等により回避することができる。
支持基板10に対する貫通穴OP10の形成に伴って支持基板10上のワイヤ端部15n1、15n2にコンタクト領域15n3、15n4を形成することにより、回路装置50を収容するための貫通穴OP10の形成と、回路装置50とアンテナ配線15間の電気的接続を確保するためのアンテナ配線15に対する処理とを一緒に達成することができ、コアシート2のより高い製造効率を確保することができる。なお、アンテナ配線15は、絶縁層15qにより被覆されていないむきだしの導電線15pにより構成しても良い。この場合においても導電線15pに平坦面のコンタクト領域が形成され、回路装置50の接続端子部51m、51nに対するワイヤ15rの接触性が向上し得る。
図1に示したコアシート2は、支持基板10の単層にて構成されているが、支持基板10の表裏の一方又は双方に他のシートを貼り合わせて複層構成としても良い。支持基板10に対して貼り合わされる熱可塑性樹脂シートは、例えば、PETG(非結晶性PETコポリマー)、PVC(ポリ塩化ビニル)、PC(ポリカーボネート)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、発泡PET、PEN(ポリエチレンナフタレート)、ABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂)等の熱可塑性樹脂である。
下部シート4は、下部外装シート41の外面に下部ラミネートフィルム43が熱処理及び/又はプレス処理を介して貼り合わされて成る。下部外装シート41を構成する樹脂材料は、PETG(非結晶性PETコポリマー)、PVC(ポリ塩化ビニル)、PC(ポリカーボネート)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、発泡PET、PEN(ポリエチレンナフタレート)、ABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂)等の熱可塑性樹脂である。
下部ラミネートフィルム43は、例えば、熱ラミネート又はプレスラミネート用のフィルムである。下部ラミネートフィルム43としては市販されているものを活用することができる。例えば、使用される下部ラミネートフィルム43は、ベースフィルム上にアンカーコートを介して熱可塑性樹脂層が積層された構成を含む。下部外装シート41と下部ラミネートフィルム43の間には粘着剤或いは接着剤が塗布されていても良い。上部シート6の構成は、下部シート4の構成と同一であり、重複説明は省略する。
コアシート2に対する下部外装シート41の位置決めは、アライメントマークを活用した画像認識技術の活用、シート同士のエッジ合わせ、及び位置決めピンの活用等により確保することができ、この点は、コアシート2に対する上部外装シート42の位置決めについても同様である。例えば、コアシート2の支持基板10の主面上にアライメントマークを設け、カメラを活用してコアシート2のアライメントマークに対する下部外装シート41の位置をモニターし、このモニタリングに応じて下部外装シート41の位置合わせを制御しても良い。下部外装シート41に対してアライメントマークを設け、下部外装シート41に対してコアシート2を位置合わせしても良い。
コアシート2の表裏に下部外装シート41及び上部外装シート42を位置決めした状態の積層体をラミネート処理し、これにより、ICカード100の外表面が下部ラミネートフィルム43及び上部ラミネートフィルム44により被覆される。ICカード100の高い生産効率を確保するために、ICカード100を個別に製造するのではなく、共通の積層工程を経た後に抜き加工等により一群のICカード100を一括して得ることが望ましい。
図4乃至図10を参照してICカード100の製造方法について説明する。まず、図4(a)に示すように、支持基板10の上面10pにアンテナ配線15を配線する。好適には、超音波融着の原理を活用してアンテナ配線15を支持基板10の上面10pに埋め込む態様にてワイヤ15rを描線する。超音波融着により、支持基板10の上面10pが溶融し、ワイヤ15rが支持基板10の上面10pに埋め込まれる。超音波融着に際しては、ワイヤ15rを繰り出しながら、ワイヤ15rと支持基板10の上面10pに埋め込むことが可能な配線装置を用いると良い。このような配置装置に組み込まれ得る超音波ヘッドは、ワイヤ15rを支持基板10の上面10p上へ繰り出しつつ、振動と加圧により支持基板10の上面10pにワイヤ15rを埋め込むことが可能に構成される。
次に、図4(b)に示すように、支持基板10に対して貫通穴OP10を設け、これに付随して又は別途、貫通穴OP10上を延在するワイヤ15rにコンタクト領域15n3、15n4を形成する。支持基板10を切削するための切削手段201は、例えば、刃やレーザー装置であり、ビク刃、切削刃、レーザーカッター、又はミーリング装置等を活用すると良い。切削手段201の移動は、コンピューター制御により達成可能である。
刃を活用して支持基板10に貫通穴OP10を設ける場合、図4(b)に例示的に示すように、切削手段201を水平方向及び垂直方向に移動させ、所定範囲で支持基板10を開口させると良い。切削手段201は、ワイヤ15rと支持基板10の切削性の差を検出可能であり、切削手段201がワイヤ15rに到達するとワイヤ15rの更なる切削は禁止される。図4(b)に示す切削手段201は、例えば、金属検知機能付きミーリング装置である。ミーリング装置に実装される刃の具体的な形状は任意である。上述の水平方向は、支持基板10の主面に対して平行な方向である。上述の垂直方向は、支持基板10の主面に対して垂直な方向である。
レーザーを活用して支持基板10に貫通穴OP10を設ける場合、図4(b’)に例示的に示すように、切削手段201を水平方向に駆動し、支持基板10の下面10q上に貫通穴OP10の開口形状、本例においては矩形状の軌跡を描くように駆動し、これにより、貫通穴OP10に対応する範囲で支持基板10を抜き出すと良い。切削手段201は、ワイヤ15rと支持基板10の切削性の差を検出可能であり、切削深度がワイヤ15rに到達するとワイヤ15rの更なる切削は禁止される。
ワイヤ15rにコンタクト領域15n3、15n4を形成する工程は、支持基板10に貫通穴OP10を形成する工程と一緒に実行しても良いが、異なるタイミングで行っても良い。例えば、まず、支持基板10に対するレーザー照射により支持基板10に貫通穴OP10を形成し、次に、貫通穴OP10上を延びるワイヤ端部15n1、15n2に対するレーザー照射によりワイヤ端部15n1、15n2にコンタクト領域15n3、15n4を形成すると良い。図4(b’)に示す切削手段201は、例えば、金属検知機能付きレーザーカッターである。レーザーカッターの駆動方式、出力強度、レーザービームのスポット径等は任意である。
次に、図4(c)に示すように、支持基板10の貫通穴OP10内へ支持基板10の下面側から回路装置50を配置する。支持基板10の上面10pにはアンテナ配線15が布設されているため、アンテナ配線15が形成されていない側から回路装置50を支持基板10の貫通穴OP10内へ挿入することが望ましい。なお、ワイヤ端部15n1、15n2間の間隔W15n(図2参照)が十分に広ければ、アンテナ配線15が形成された側から回路装置50を支持基板10の貫通穴OP10内へ挿入することもできるかもしれないが、アンテナ配線15に対する回路装置50の十分な又は簡便な取付け等を考慮すれば、アンテナ配線15が形成されていない側から回路装置50を支持基板10の貫通穴OP10内へ挿入するほうが好ましい。
次に、図4(d)に示すようにアンテナ配線15と回路装置50間の電気的接続を確保する。端的には、アンテナ配線15のコンタクト領域15n3と回路装置50の接続端子部51m間をハンダ付けし、またアンテナ配線15のコンタクト領域15n4と回路装置50の接続端子部51n間をハンダ付けする。回路装置50の接続端子部51m、51n上にワイヤ端部15n1、15n2が載置された状態でハンダを塗布することにより、回路装置50の接続端子部51m、51nとアンテナ配線15のワイヤ端部15n1、15n2が、ハンダが介して電気的に接続する。なお、回路装置50とアンテナ配線15間の電気的接続を確保する具体的な方法は任意であり、金属接合の形成等により達成しても構わない。ハンダを用いる場合、アンテナ配線15のワイヤ端部と回路装置50の端子部間の位置精度が低くても構わないため大量生産に適している。
図4(d)に示すコアシート2の表裏にラミネートフィルムを形成しても良い。これにより、コアシート2の表側の凸凹が緩和され、ICカード100の最終的な仕上がりが良好となる。コアシート2の表裏のラミネートフィルムは、凸凹の緩衝層として機能する。
ワイヤ15rの可撓性に起因して、ワイヤ端部15n1、15n2に対して回路装置50の接続端子部51m、51nがハンダにより固定された状態において、支持基板10の厚み方向に貫通穴OP10内で回路装置50が変位可能である。これにより、支持基板10上の凸凹が多少緩和される。このような態様を更に促進するべく、貫通穴OP10が形成されるべき支持基板10の領域内においてワイヤ端部15n1、15n2を非直線状に蛇行させても良い。
次に、図5(e)に示すように、コアシート2の表裏に下部外装シート41及び上部外装シート42を貼り合わせて加熱固定する。下部外装シート41及び上部外装シート42は、熱可塑性樹脂材料から成るため、加熱プレス工程により支持基板10上に十分に密着させても良い。上部外装シート42の下面が回路装置50のモールド部53に接触するとしても、貫通穴OP10の深さ方向に回路装置50が下降し、支持基板10の上面10p上の凸凹が顕著に問題となることは抑制される。必要に応じて、回路装置50のモールド部53に対応する範囲で開口した1以上のシートを支持基板10と上部外装シート42の間に介在させても良い。
次に、図5(f)に示すように、図5(e)に示す積層体の表裏にラミネート処理を施す。典型的には、熱処理及び/又はプレス処理を介して下部外装シート41に下部ラミネートフィルム43を貼り合わせ、同様に上部外装シート42に上部ラミネートフィルム44を貼り合わせる。このようにしてICカード100が製造される。
図6は、図4(a)に対応する平面図である。図7は、図4(b)に対応する平面図である。図8は、図4(c)に対応する平面図である。図9は、図4(d)に対応する平面図である。
上述の製法説明においては、一枚のICカード100の製造手順に着目して説明したが、図10から理解できるように一群のICカード100を一括して製造することが望ましい。図10の点線で示す切断線に沿って積層体を切断することにより一群のICカード100が得られる。積層体を切断する具体的な方法は任意であるが、例えば、回転刃、カットワイヤ、レーザー等を活用すると良い。
最後に図11及び図12を参照して回路装置50の構成例について補足する。図11においては、実装基板51は、金属製のリードフレームから成る。接続端子部51mと接続端子部51n間の載置部51rは、接続端子部51mと接続端子部51nに非連結のランドである。載置部51r上にICチップ52が実装され、ICチップ52がボンディングワイヤー55を介して実装基板51の接続端子部51m、51nに電気的に接続する。モールド部53によりリードフレーム同士の一体性やリードフレームとICチップ間の一体性が確保される。
図12に示す回路装置50においては、絶縁性の平板状の実装基板51の上面にパターニングされた銅箔から成る接続端子部51m、51nが形成され、各接続端子部51m、51n上にバンプ57を介してICチップ52が電気的に接続し、実装基板51とICチップ52間の一体性がモールド部53により確保されている。このようにICカード100に内蔵される回路装置の具体的な構成は任意であり、本願に開示の例に限定されるべきものではない。
<第2実施形態>
図13及び図14を参照して第2実施形態について説明する。図13は、ICカード内のアンテナ配線のアンテナパターンのバリエーションを示す概略的な平面模式図である。図14は、ICカード100の概略的な断面模式図であり、図13の点線XIV−XIVに沿う概略的な断面を模式的に示す。
本実施形態においては、図13に示すように、アンテナ配線15のアンテナパターン15’のアンテナ領域15mに含まれるワイヤ部分15r1が、アンテナパターン15’の接続端子領域15nの一組のワイヤ端部(ワイヤ部分)15n1、15n2の間に配置される。換言すれば、アンテナパターン15’のアンテナ領域15mが、回路装置50上、詳細にはそのモールド部53上にある。この場合、回路装置50上の空間を有効に利用することができる。場合によっては、支持基板10に対するアンテナ配線15のより高密度な実装が可能となる。
アンテナ配線15が絶縁被膜されていない導電線から成る場合であっても、回路装置50の接続端子部51m、51nが配置されるべき支持基板10の領域を避けてワイヤ15rを描線することによりアンテナ配線15の機能不全が回避される。なお、確認までに述べれば、支持基板10にアンテナ配線15を配線し、その後、アンテナ配線15が配線された支持基板10に貫通穴OP10を設ける点は第1実施形態と同じである。
図14(a)は、導電線15pが絶縁層15qにより被覆されてワイヤ15rが成る場合を示す。図14(b)は、むき出しの導電線15pからワイヤ15rが成る場合を示す。図14(a)に示すように、回路装置50の接続端子部51m、51nにハンダ付けされた2本のワイヤ端部15n1、15n2には第1実施形態で説明したようにコンタクト領域を形成することが望ましい。回路装置50のモールド部53上の3本のワイヤ部分15r2にコンタクト領域を形成するか否かは任意であるが、これらのワイヤ部分15r2が過度に切削されないようにすることが望ましい。
図14(b)に示すように、回路装置50のモールド部53上にアンテナ領域15m内のワイヤ部分15r2を位置させても良いが、このような態様に限らず、回路装置50の実装基板51の絶縁性部分上にワイヤ部分15r2を位置させても良い。図12に示すICチップ52をICカード100に内蔵する場合、そのICチップ52の最表面が絶縁性であれば、ICチップ52上にワイヤ部分15r2を位置させても良い。
<第3実施形態>
図15を参照して第3実施形態について説明する。図15は、ICカード内のアンテナ配線のアンテナパターンのバリエーションを示す概略的な平面模式図である。本実施形態においては、図15に示すように、アンテナ配線15のアンテナパターン15’には、回路装置50が実装可能な2つの接続端子領域15n7、15n8が設けられ、接続端子領域15n7、15n8の少なくとも一方に対応して貫通穴OP10を形成する。このような場合であっても上述の実施形態と同様の効果を得ることができ、加えて回路装置を実装する接続端子領域の選択により簡便にアンテナ特性を調整することができる。
なお、図15に示す接続端子領域15n7は、アンテナ配線が3ループで構成された場合に対応し、接続端子領域15n8は、アンテナ配線が2ループで構成された場合に対応する。確認的に述べれば、アンテナ配線におけるループ数は任意である。
アンテナパターン15’の接続端子領域15n7に対して回路装置50を実装した場合とアンテナパターン15’の接続端子領域15n8に対して回路装置50を実装した場合とではICカード100のアンテナ特性、端的には共振周波数が異なる。これにより、共通のアンテナパターンから異なるアンテナ特性を確保することができ、別々の用途に用いられるICカード間に部品の共通性を持たせることができる。異なるアンテナ特性を確保するためにアンテナパターンを変更したり、付加容量を接続したりすることが回避される場合もあり得る。
本例においては、接続端子領域15n7、15n8の少なくとも一方に対応して貫通穴OP10を形成した後、貫通穴OP10内に回路装置50を配置し、回路装置50とアンテナ配線15を電気的に接続する。貫通穴OP10は、接続端子領域15n7のみに対応して設け、接続端子領域15n7の点線に貫通穴OP10の開口輪郭を一致させても良い。同様に、接続端子領域15n8のみに対応して貫通穴OP10を設けても良い。接続端子領域15n7と接続端子領域15n8を包含する領域に対応して貫通穴OP10を設け、図15に示す接続端子領域15n7の点線と接続端子領域15n8の点線を連続させた領域に貫通穴を設けても良い。
貫通穴OP10の開口面積を広く確保する場合、貫通穴OP10上で延びるワイヤ15rの長さが長くなり、支持基板10に対する回路装置50の位置安定性が劣化してしまうおそれがあるため、接続端子領域15n7、15n8の一方に限定して貫通穴OP10を設けることが好ましい。接続端子領域15n7と接続端子領域15n8が重複しており、これにより、アンテナ配線15の占有面積の増加が抑制される。
図15に示すように、アンテナパターン15’の接続端子領域15nのワイヤ端部15n1、15n2が同一方向に隣り合って延在し、アンテナパターン15’のアンテナ領域15mと接続端子領域15nの両方に属するワイヤ中間部(ワイヤ部分)15n5も同一方向に隣り合って延びている。ワイヤ端部15n1とワイヤ端部15n2間の離間間隔と、ワイヤ端部15n2とワイヤ中間部15n5間の離間間隔と同一の幅W15nである。幅W15nは、支持基板10に実装される回路装置50の一組の接続端子部の配置間隔に応じて適当に設定される。
アンテナパターン15’の接続端子領域15nには、接続端子領域15n7と、接続端子領域15n8が含まれる。接続端子領域15n7には、ワイヤ端部15n1、15n2が配置される。接続端子領域15n8には、ワイヤ端部15n2とワイヤ中間部15n5が配置される。ワイヤ中間部15n5は、ワイヤ15rの一端側のワイヤ端部15n1とワイヤ15rの他端側のワイヤ端部15n2間の部分である。
各接続端子領域15n7、15n8は、貫通穴OP10が形成されるべき開口予定領域に含まれる。アンテナ配線15の端子領域の個数は任意であり、2以上であれば良い。
<第4実施形態>
図16を参照して第4実施形態について説明する。図16は、ICカード内のアンテナ配線のアンテナパターンのバリエーションを示す概略的な平面模式図である。本実施形態においては、アンテナ配線15のワイヤ端部15n1、15n2が並走する領域にあるアンテナ配線15の接続端子領域15n9、15n9’に対応する2つの非連通の貫通穴OP10a、OP10bを支持基板10に設ける。貫通穴OP10a、OP10bに対して回路装置50を選択的に配置してアンテナ配線15のアンテナ長を調整することができる。
図16に示す支持基板10の貫通穴OP10aにおいてアンテナ配線15に回路装置50を実装した場合と、支持基板10の貫通穴OP10bにおいてアンテナ配線15に回路装置50を実装した場合ではアンテナ長が異なる。これにより、共通のアンテナパターンから異なるアンテナ特性を確保することができ、別々の用途に用いられるICカード間に部品の共通性を持たせることができる。異なるアンテナ特性を確保するためにアンテナパターンを変更したり、付加容量を接続したりすることが回避される場合もあるかもしれない。
支持基板10に設ける貫通穴の個数は任意であり、2以上であれば良い。貫通穴OP10a、OP10bを連通させても良い。
<第5実施形態>
図17を参照して第5実施形態について説明する。図17は、ICカードのバリエーションを示す概略的な平面模式図である。本実施形態においては、図16に示した2つの貫通穴OP10a、OP10bの一方に回路装置50を配置し、他方に回路装置50と同一又は別の電子部品を配置する。本構成によれば、支持基板10に実装される素子数の増加に関わらず、その薄型化を保つことができる。なお、本願では、回路装置を包含する概念として電子部品という用語を用いる。電子部品の種類は任意であるが、典型的には、コンデンサ素子、LED素子等であるが、これに限られるべきものではない。
例えば、図17に示す電子部品70は、回路装置50と同一のものである。この場合、一方の回路装置50をメインとし、他方をサブとし、メインの回路装置50が機能不全となったときにサブの回路装置70を活性化することができ、結果としてICカード100の寿命を長くすることができる。なお、サブの回路装置の活性化はR/Wから伝送される活性化信号を用いて実行することができる。R/Wからの活性化信号に応じて起動する起動回路をサブの回路装置内に持たせると良い。
例えば、図17に示す電子部品70は、回路装置50とは異なる電子部品である。電子部品70は、例えば、コンデンサ、LED(Light Emitting Diode)等の発光素子、スピーカー、液晶等の表示素子等であり、ICカード100の用途に応じて適当に選択される。電子部品70がコンデンサであれば、ICカード100のアンテナ特性を変更又は調整することができ、端的には共振周波数の微調整や通信距離を伸ばすことができる。電子部品70が、発光素子であれば、ICカード100がR/Wとの通信可能範囲に入ったことをユーザーに報知することができる。なお、R/Wから伝送される電磁力に応じてアンテナ配線15に流れる電流に応じて発光素子が発光する。LEDの発光に必要な電流は、そのアンテナ配線15に流れる電流により十分に確保することができる。
<第6実施形態>
図18を参照して第6実施形態について説明する。図18は、ICカードのバリエーションを示す概略的な平面模式図である。本実施形態では、第5実施形態の2つの貫通穴が1つに連通した場合を示す。このような場合であっても、第5実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、貫通穴OP10上を延びるアンテナ配線15の長さが長くなってしまうことにより、支持基板10との関係において回路装置50や電子部品70の位置が変動しやすくなってしまうおそれがある。換言すれば、図17に示す場合、個々の電子部品に応じて個々の貫通穴を設けるため、それらの位置安定性の良好に確保することができる。
<第7実施形態>
図19を参照して第7実施形態について説明する。図19は、ICカード内のワイヤが貫通穴を完全に跨がない態様を示す概略的な平面模式図である。本実施形態においては、アンテナ配線15のワイヤ端部15n1、15n2が、各々、貫通穴OP10を完全に跨がない態様にあり、端的には、ワイヤ端部15n1、15n2が貫通穴OP10上において終端する。このような場合、上述の実施形態と同様の効果を得ることができることに加えて、アンテナ配線15のワイヤ15rに含まれる金属量を低減することができ、ICインレイひいてはICカード100のコストダウンを図ることが可能になる。
改めて説明するまでもなく、近年においては、様々な機器間通信においてRFIDが多用されるに至り、ICインレイの更なるコストダウンが要求されている。金属箔をエッチングしてアンテナを形成する場合、多量の金属が無駄になるため、コストダウンの要請に十分に対処することはできない。他方、金属線のワイヤを基板上において描線する場合、金属箔をエッチングする場合と比較して無駄になる金属量を抑制することができる。この方法を採用する場合、アンテナの支持基板に設けられる回路装置の収容用貫通穴上を完全に跨ぐ態様にてワイヤを描線し、これにより支持基板上におけるワイヤの位置安定性を確保する。しかしながら、このような態様にてワイヤを配線すると、アンテナと回路装置の接続に必要な延在長よりも長くワイヤを貫通穴上にて延在させる必要があり、ICインレイを量産した場合には無視できないインパクトがある。
本願発明者は、この点に鑑みてICインレイ単体の構成が量産時のICインレイのトータルコストに影響する事項の有無を精査検討し、この事項としてICインレイ単体のアンテナ配線の不要部分の存在を突き止め、上述のようにワイヤ端部15n1、15n2を貫通穴OP10上において終端させた。これにより、アンテナ配線15に必要な金属量を低減することができ、大量生産されるICカード全体における使用金属量を有効に低減することができ、ICカートのコストダウンを促進することができる。
また貫通穴OP10上でワイヤ端部15n1、15n2を終端させる場合、ワイヤ端部15n1、15n2の端面をコンタクト領域として確保することができる。
アンテナ配線15が、絶縁層により被膜された導電線から成る場合であっても、アンテナ配線15の両端の端面においては導電線の端面が露出している。従って、この場合、アンテナパターン15’のワイヤ端部15n1、15n2にコンタクト領域を設けなくてもハンダ付け等により適当にアンテナ配線15と回路装置50間の電気的接続を確保することができる。もちろん、アンテナパターン15’のワイヤ端部15n1、15n2にコンタクト領域を設ければ、より広いコンタクト面積を確保することができ、より確実に電気的接続を確保することができる。
更に、貫通穴OP10上でワイヤ端部15n1、15n2を終端させることによりアンテナ配線15に対して固着した状態の回路装置50の上下変位が許容されやすくなる。これにより、支持基板10の主面における凸凹の程度を好適に緩和することができ、カード化に適した構成とすることができる。
貫通穴OP10上でワイヤ端部15n1、15n2を終端させる一例としては、ワイヤ15rを支持基板10の上面10pに供給しつつワイヤ15rをその上面10pに埋め込む配線装置の超音波ヘッドの下流側にチャック装置(把持装置)とカッター装置(切断装置)を配置し、チェック装置により下流側が把持され状態のワイヤをカッター装置により切断してワイヤ15rを貫通穴OP10上で終端させることが例示できる。
<第8実施形態>
図20及び図21を参照して第8実施形態について説明する。図20及び図21は、ICカードの概略的な製造工程図であり、各工程を平面的に示す。本実施形態においては、アンテナ配線15のワイヤ15rが支持基板10の主面に埋め込まれていない浮き部を設け、この浮き部を貫通穴上で終端するワイヤ端部とする。これにより、第7実施形態で説明した構成を好適に確保し、同様の効果を得ることができる。なお、アンテナ配線15のワイヤ15rが支持基板10の主面に埋め込まれた部分を埋め込み部と命名する。
図20(a)に示すように支持基板10の上面10pにレーザーカッター等により対向する切り込み線301、302を形成する。次に、図20(b)に示すように上述と同様にして支持基板10の上面10pにワイヤ15rを埋め込む態様にてアンテナ配線15を形成する。この際、図20(b)で模式的に示すように、ワイヤ端部15n1が支持基板10の上面10pに埋め込まれていない浮き部151を形成する。浮き部151は、例えば、同じ区画に限り超音波振動の発生を停止することにより達成可能である。超音波振動の停止により支持基板10の上面10pの溶融が停止するため、支持基板10の上面10p内へワイヤ15rが埋め込まれない。
浮き部151は、支持基板10の貫通穴OP10となるべき開口予定領域の外側からその内側へワイヤ15rが延出する位置に対応して設けられ、その開口予定領域の輪郭線の一部を成す切り込み線301上を横切るように存在する。浮き部151よりも先端側のワイヤ部分が支持基板10の上面10pに埋め込まれているが、必ずしもこの限りではない。ワイヤ端部15n2についても同様に浮き部152を形成する。ワイヤ端部15n2についても同様に浮き部152を形成する。
次に図20(c)に示すように、レーザーカッター等により切り込み線303、304を形成し、これにより、切り込み線301〜304が連続した矩形状の抜き取り線が形成され、抜き取り線により囲まれた基板部分を支持基板10から抜き出す。抜き取り線で囲まれた基板部分を支持基板10から押出す工程の前、浮き部151の先端側の位置の切断線305においてワイヤ15rを刃等の任意の手段で切断すると良い。同様に、浮き部152の先端側の位置の切断線306においてワイヤ15rを刃等の任意の手段で切断すると良い。これにより、上述の抜き取り線で囲まれた基板部分の離脱を好適に図ることができる。切り込み線303、303の形成時、ワイヤ15rが支持基板10に埋め込まれていないため、ワイヤ15rに損傷が生じることが抑制される。
抜き取り線で囲まれた基板部分を支持基板10から押出すことにより、図21(d)に示すように支持基板10に貫通穴OP10が設けられる。ワイヤ端部15n1の先端位置は、上述の切断線305の位置に対応する。切断線305の位置の調整により、貫通穴OP10上を延びるワイヤ端部15n1の延在長を適当に決定することができる。貫通穴OP10上で終端するワイヤ端部15n1、15n2は、元々は浮き部151と浮き部152であったワイヤ部分である。第1実施形態で説明したように貫通穴OP10上のワイヤ端部にコンタクト領域を形成しても良い。アンテナ配線15のワイヤ15rの端面では導電線の端面が露出しているためコンタクト領域の形成は必須ではない。
図21(e)に示すように貫通穴OP10内に回路装置50を配置し、次に、図21(f)に示すようにアンテナ配線15と回路装置50を電気的に接続する点は、第1実施形態と同様である。なお、図21(e)に示すとき、浮き部151は、支持基板10の貫通穴OP10の外周側から貫通穴OP10上へワイヤ15rが延出する位置に対応して設けられ、貫通穴OP10の開口輪郭線上を横切り、回路装置50の接続端子上まで延在する。浮き部152についても同様である。
以下、実施例について説明する。
(実施例1)
支持基板となるプラスチップ樹脂シート(三菱樹脂製ディアフィクスPG−WHI−FG厚み0.15mm)にワイヤ(ELEKTRISOLA社製自己融着被膜導線AB15φ0.10mm)を超音波ヘッドにて埋め込みながらアンテナ配線を形成した。支持基板へのワイヤの埋め込みは、超音波ヘッドを用いて行った。支持基板にワイヤアンテナを形成後、回路装置収納用の貫通穴を設けた。貫通穴は、回路装置の最外周形状に合わせ、レーザーカッターを用いて行った。レーザーカッターは、ワイヤへのダメージを最小限となるように加工時の出力を調整し、ワイヤが形成された支持基板の上面とは反対の下面からレーザーを照射し、支持基板のみ切断する出力にて加工を行った。回路装置を収容する貫通穴を形成後、再度、レーザー照射のエネルギーレベルを調整し、ワイヤに対してレーザー照射してワイヤの絶縁被膜を溶かし、回路装置と電気的に接続するためのコンタクト領域をワイヤに形成した。回路装置を収容する貫通穴に回路装置(NXP社製MOA4)を収納し、回路装置の接続端子部と貫通穴上のワイヤ部分をハンダにて接続を行った。
(実施例2)
支持基板に回路装置を収容する貫通穴を金属検知機能付きミーリングで形成した。この方法によれば、金属検知機能付きミーリングを使用することで、ワイヤの被覆をミーリング装置の刃が除去した後に、ワイヤ導体の金属部分を検知してミーリングを中止する。従って、ワイヤに致命的な損傷を与えずに、支持基板に貫通穴を形成することができる。また、この際に、ワイヤの被覆を除去してワイヤにコンタクト領域を形成できるため、ワイヤと回路装置間の電気的な接続がより確実に確保でき、アンテナと回路装置間の接続信頼性も向上する。以降は実施例1と同様の方法で本発明のICインレイを作製した。
実施例1、2のICインレイを用いて非接触型データ送受信装置を作製した。ICインレイシートの表裏にプラスチック樹脂シート(三菱樹脂製ディアフィクスPG−WHI−FG厚み0.15mm)を貼り合わせ、1次ラミネートを行い、コアシートを作製した。更に、コアシートと意匠印刷を施したプラスチック樹脂シート(三菱樹脂製ディアフィクスPG−WHI−FG厚み0.15mm)をカメラで位置合わせして仮留めし、最終ラミネートを行った。最終ラミネートした樹脂シートを金型方式の抜き装置でカード化を行い、非接触型データ送受信体を作製した。
(実施例3)
支持基板となるプラスチップ樹脂シート(三菱樹脂製ディアフィクスPG−WHI−FG厚み0.15mm)にワイヤ(ELEKTRISOLA社製自己融着被膜導線AB15φ0.10mm)を超音波ヘッドにて埋め込みながらアンテナ配線を形成した。このとき、図15に示すようにアンテナパターンを形成した。支持基板へのワイヤの埋め込みは、超音波ヘッドを用いて行った。
支持基板にアンテナ配線を形成後、必要とするアンテナコイルのターン数に応じて回路装置収容用の貫通穴を図15に示した接続端子領域15n7、15n8の一方に対応付けて設けた。貫通穴は、使用するモジュールの形状に合わせ、レーザーカッターを用いて行った。レーザーカッターは、ワイヤへのダメージが最小限となるように加工時の出力を調整し、ワイヤが設けられた支持基板の上面とは反対のその下面側から支持基板にレーザーを照射し、支持基板のみ切断加工した。回路装置を収容する貫通穴を形成後、再度、レーザー照射のエネルギーレベルを調整し、回路装置と接続する部分のワイヤの被覆を溶かした。回路装置を収容する貫通穴に回路装置(NXP社製MOA4)を収納し、回路装置の接続端子部と貫通穴上のワイヤ部分をハンダにて接続を行った。このようにして得られたICインレイを含む非接触型データ送受信装置の作製は実施例1、2と同様である。
(実施例4)
支持基板となるプラスチップ樹脂シート(三菱樹脂製ディアフィクスPG−WHI−FG厚み0.15mm)にワイヤ(ELEKTRISOLA社製自己融着被膜導線AB15φ0.10mm)を超音波ヘッドにて埋め込みながらアンテナ配線を形成した。このとき、図16に示す貫通穴OP10a、OP10bに対応する2つの接続端子領域を形成した。一方の接続端子領域は回路装置用とし、他方の接続単位領域は、回路装置と同一又は異なる電子部品用とした。本例では、電子部品としてコンデンサを用いた。
支持基板に対するワイヤの埋め込みは、超音波ヘッドを用いて行った。支持基板にアンテナ配線を形成後、回路装置収容用の貫通穴と電子部品収納用の貫通穴を設けた。貫通穴は、回路装置と電子部品の形状に合わせ、レーザーカッターを用いて行った。レーザーカッターは、ワイヤへのダメージが最小限となるように加工時の出力を調整し、支持基板のアンテナ配線を設けた上面とは反対のその下面側からレーザーを支持基板に照射し、支持基板のみ切断加工した。回路装置を収容する貫通穴を形成後、再度、レーザー照射のエネルギーレベルを調整し、回路装置と電子部品に接続するためのワイヤ部分の被覆を溶かした。回路装置を収容する貫通穴に回路装置(NXP社製MOA4)を収納し、電子部品収納穴にコンデンサ部品を収納し、貫通穴内の回路装置の接続端子部と貫通穴上のワイヤ部分をハンダにて接続を行い、貫通穴内のコンデンサ部品と貫通穴上のワイヤ部分をハンダにて接続を行った。このようにして得られたICインレイを含む非接触型データ送受信装置の作製は実施例1、2と同様である。
上述の教示を踏まえると、当業者をすれば、各実施形態に対して様々な変更を加えることができる。非接触通信媒体は、カード状のものに限られるべきものではない。アンテナ配線のアンテナパターンのパターニング態様は任意である。回路装置の具体的な構成は任意である。貫通穴の具体的な開口形状は任意である。有端のワイヤの両端においてアンテナ配線と回路装置間の電気的な接続を確保する必要はない。ワイヤの構成やワイヤの構成材料は任意である。回路装置に接続されるワイヤの一組のワイヤ部分は、共通の貫通穴に対応して設けられる必要はない。貫通穴上で延びるワイヤ部分の延在態様は直線的な態様に限られるべきものではない。
上述の説明から明らかなように、本願には、非接触通信媒体の製造方法に加えて、有端のワイヤが所定のアンテナパターンに巻かれたアンテナ配線と1以上の回路装置を電気的に接続する方法も開示されている。
100 :ICカード

2 :コアシート
4 :下部シート
6 :上部シート

10 :支持基板
10p :上面
10q :下面
15 :アンテナ配線
15 :アンテナパターン
15m :アンテナ領域
15n :接続端子領域
15n1 :ワイヤ端部
15n2 :ワイヤ端部

15n3 :コンタクト領域
15n4 :コンタクト領域

15n5 :ワイヤ中間部

15n7 :接続端子領域
15n8 :接続端子領域

15p :導電線
15q :絶縁層

15r :ワイヤ
15r1 :ワイヤ部分
15r2 :ワイヤ部分

41 :下部外装シート
42 :上部外装シート

43 :下部ラミネートフィルム
44 :上部ラミネートフィルム

50 :回路装置

51 :実装基板
51m :接続端子部
51n :接続端子部
51r :載置部
52 :ICチップ
53 :モールド部
55 :ボンディングワイヤー
57 :バンプ

70 :回路装置(電子部品)

OP10 :貫通穴

Claims (16)

  1. 有端のワイヤが所定のアンテナパターンに巻かれたアンテナ配線に対して1以上の回路装置が電気的に接続した非接触通信媒体の製造方法であって、
    支持基板の一組の主面の少なくとも一方に前記アンテナ配線を設ける工程と、
    記アンテナ配線が予め設けられた前記支持基板に対して前記支持基板の前記主面間を貫通する少なくとも1つの貫通穴を設け、前記アンテナ配線の両端間の一組のワイヤ部分が前記貫通穴上を延びた態様とする工程と、
    少なくとも一組の接続端子部を有する前記回路装置を前記貫通穴内に少なくとも部分的に配置する工程と、
    前記アンテナ配線の前記一組のワイヤ部分と前記回路装置の前記一組の接続端子部を個別に電気的に接続する工程と、
    を含む非接触通信媒体の製造方法。
  2. 前記アンテナ配線の前記アンテナパターンは、前記回路装置が実装可能な第1及び第2接続端子領域を少なくとも含み、前記第1及び第2接続端子領域の少なくとも一方に対応して前記貫通穴が設けられる、請求項1に記載の非接触通信媒体の製造方法。
  3. 前記アンテナ配線の前記アンテナパターンは、前記回路装置が実装可能な第1及び第2接続端子領域を少なくとも含み、前記第1及び第2接続端子領域の双方に対応して少なくとも1つの前記貫通穴が設けられる、請求項1又は2に記載の非接触通信媒体の製造方法。
  4. 前記第1及び前記第2接続端子領域の双方に対応して設けられた少なくとも1つの前記貫通穴には、前記回路装置、及び前記回路装置と同一又は異なる電子部品が収容される、請求項3に記載の非接触通信媒体の製造方法。
  5. 前記第1及び第2接続端子領域を含む領域には、同一方向に延在する前記アンテナ配線のワイヤ部分が一定間隔で2列又は3列に並んでいる、請求項2乃至4のいずれか一項に記載の非接触通信媒体の製造方法。
  6. 前記支持基板の前記主面に対して前記アンテナ配線の前記ワイヤが少なくとも部分的に埋め込まれている、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の非接触通信媒体の製造方法。
  7. 前記アンテナ配線の前記ワイヤが、導電線、及び少なくとも部分的に前記導電線を被覆する絶縁層を含む、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の非接触通信媒体の製造方法であって、
    前記ワイヤの前記絶縁層が少なくとも部分的に除去され、当該絶縁層の除去に応じて前記導電線が露出する、非接触通信媒体の製造方法。
  8. 前記ワイヤの前記導電線が少なくとも部分的に除去される、請求項7に記載の非接触通信媒体の製造方法。
  9. 前記アンテナ配線の前記一組のワイヤ部分と前記回路装置の前記一組の接続端子部が個別にハンダ付けされる、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の非接触通信媒体の製造方法。
  10. 前記アンテナ配線の前記アンテナパターンは、前記回路装置が実装可能な接続端子領域と、アンテナとして機能するアンテナ領域を含み、
    前記接続端子領域にある前記一組のワイヤ部分の間には前記アンテナ領域にある1以上のワイヤ部分が配置される、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の非接触通信媒体の製造方法。
  11. 前記一組のワイヤ部分が前記貫通穴上で終端する前記ワイヤのワイヤ端部である、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の非接触通信媒体の製造方法。
  12. 前記アンテナ配線の前記ワイヤが、前記支持基板上に埋め込まれた埋め込み部と、前記支持基板の前記主面に埋め込まれていない浮き部を含み、
    前記浮き部は、前記支持基板の前記貫通穴となるべき開口予定領域の外側からその内側へ前記ワイヤが延出する位置に対応して設けられる、請求項11に記載の非接触通信媒体の製造方法。
  13. 一組の主面を有する支持基板と、
    有端のワイヤが所定のアンテナパターンに巻かれた構成を含むと共に、前記支持基板の少なくとも一方の主面に設けられたアンテナ配線と、
    前記支持基板の前記主面間を貫通する少なくとも1つの貫通穴内に設けられる回路装置にして、前記貫通穴上を延在する前記アンテナ配線の両端間の一組のワイヤ部分に対して個別に導電性材料を介して電気的に接続した一組の接続端子部を有する回路装置と、を備え、
    前記アンテナ配線の前記アンテナパターンは、前記回路装置が実装可能な第1及び第2接続端子領域を含み、
    前記第1及び第2接続端子領域の少なくとも一方に対応して前記貫通穴が設けられ
    前記第1及び第2接続端子領域を含む領域には、同一方向に延在する前記アンテナ配線のワイヤ部分が一定間隔で3列に並んでおり、3列のうちの少なくとも1列のワイヤ部分が、前記アンテナパターンに含まれるアンテナとして機能するアンテナ領域に含まれる、非接触通信媒体。
  14. 前記第1接続端子領域に配置される同一方向に延在するワイヤ部分の組の間隔と、前記第2接続端子領域に配置される同一方向に延在するワイヤ部分の組の間隔が等しい、請求項13に記載の非接触通信媒体。
  15. 前記第1及び前記第2接続端子領域に対応して少なくとも1つの前記貫通穴が設けられ、当該貫通穴には、前記回路装置、及び前記回路装置と同一又は異なる電子部品が収容される、請求項13又は14に記載の非接触通信媒体。
  16. 有端のワイヤが所定のアンテナパターンに巻かれたアンテナ配線と1以上の回路装置を電気的に接続する方法であって、
    支持基板の一組の主面の少なくとも一方に前記アンテナ配線を設ける工程と、
    記アンテナ配線が予め設けられた前記支持基板に対して前記支持基板の前記主面間を貫通する少なくとも1つの貫通穴を設け、前記アンテナ配線の両端間の一組のワイヤ部分が前記貫通穴上を延びた態様とする工程と、
    少なくとも一組の接続端子部を有する前記回路装置を前記貫通穴内に少なくとも部分的に配置する工程と、
    前記アンテナ配線の前記一組のワイヤ部分と前記回路装置の前記一組の接続端子部を個別に電気的に接続する工程と、
    を含む、方法。
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