JPH1145318A - Ｉｃカードおよびループ状のコイルの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単に薄型のループ状のアンテナを製造する
方法および、薄型のループ状のアンテナを有するＩＣカ
ードを得る。 【解決手段】 絶縁被覆された金属細線を縦方向、横方
向の糸として編み込み図３に示す金属繊維を形成する。
この金属繊維の金属細線縦糸と金属細線横糸の特定の交
点１０ｂ〜１０ｎに圧力、超音波振動を加えて圧着し、
コイルパターンを形成する。次に、ＩＣチップのボンデ
ィングパッドにコイルパターンの両端１０ａ、１０ｐを
含む金属細線縦糸または横糸を圧着して電気的に接続
し、その後全体を樹脂含浸し、ＩＣカードとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外部との通信をコ
イル状のアンテナを介して行うＩＣカードおよびこれに
用いるループアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣ（集積回路）を内蔵したＩＣ
カードがさまざまな分野で利用されつつある。従来のＩ
Ｃカードは、ＥＥＰＲＯＭ（電気的に消去可能なプログ
ラマブルＲＯＭ）を内蔵しており、上記ＥＥＰＲＯＭに
データを記憶したり、このＥＥＰＲＯＭに記憶されてい
るデータを用いて所定の命令を実行したりするようにな
されていた。

【０００３】しかし、このようなＩＣカードを使用する
場合は、カードリーダ等の専用読取装置にＩＣカードを
挿入しなくてはならない為、非常に面倒であった。そこ
で、最近では、無線周波数帯の電波を使ってホスト側と
データのやり取りをする事により、カードを一々挿入す
ることなく簡便に操作できるようにした、非接触方式の
ＩＣカード、即ちＲＦＩＤ（Radio Frequency Identifi
cation）あるいはデータキャリアが提案されるに至って
いる。

【０００４】この非接触方式のＩＣカードではループ状
のアンテナを用いて信号の送受信を行ったり、ＩＣ駆動
用の電池を省略したＲＦＩＤではループ状のアンテナを
用いて電力を伝送する事が行われている。このループ状
のアンテナを形成する方法には大きく分けて３つの方法
が知られている。１つは、細線コイルを用いる方法であ
り、細い金属線を巻線機によってループ状に巻く付け、
プリント基板上に張り付ける方法である。第２の方法は
プリント基板上に金属箔でアンテナパターンを形成する
方法である。第３の方法は導電性のアンテナパターンを
転写により形成する方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ＩＣカードはさまざま
な分野へ応用が検討されている。変造の予防が容易であ
る点などの特徴を生かして、テレホンカード等の代替え
が検討されている。また定期券の代替え等も検討されて
いる。これらの用途に用いるには厚さ０．２５ミリメー
トルの薄さが要求される。現在実用化されているＩＣカ
ードの代表例であるＩＣカード型クレジットカードの厚
みは０．７５〜１．０ミリメートル程度であるので、そ
の薄さが如何に薄いかが実感出来る。この様な極薄のＩ
Ｃカードにおいてはアンテナもその厚みを薄くすること
が求められる。また製造コストの削減要求もきびしい。

【０００６】本発明は、簡単に薄型のループ状のアンテ
ナを製造する方法および、薄型のループ状のアンテナを
有するＩＣカードを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のアンテナ製造方法では、縦糸と横糸を編み込
み繊維状のシートを形成する際に、所定間隔で金属細線
を縦糸および横糸として編み、前記繊維状のシートの金
属細線縦糸と金属細線横糸の交点から選択された複数の
交点を電気的に接続してループ状のコイルを形成する。
または、絶縁被覆された金属細線を縦糸および横糸とし
て編み込み繊維状のシートを形成し、前記繊維状のシー
トの金属細線縦糸と金属細線横糸の交点から選択された
複数の交点を電気的に接続してループ状のコイルを形成
する。

【０００８】上記目的を達成するために本発明のＩＣカ
ードでは、金属細線からなる金属細線縦糸および金属細
線横糸を、絶縁性の縦糸と横糸に所定間隔で編み込んで
形成される繊維状のシートを備え、繊維状のシートの金
属細線縦糸と金属細線横糸の交点から選択された複数の
交点を電気的に接続して形成されたループ状のコイル
と、ループ状のコイルの両端に接続された集積回路とを
備える。

【０００９】上記目的を達成するために本発明のＩＣカ
ードでは、絶縁被覆された金属細線を縦糸および横糸と
して編み込んで形成された繊維状のシートを備え、繊維
状のシートの金属細線縦糸と金属細線横糸の交点から選
択された複数の交点を電気的に接続して形成されたルー
プ状のコイルと、ループ状のコイルの両端に接続された
集積回路とを備える。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を用い
て説明する。図１は本発明の実施の形態のＩＣカードを
示す断面図であり、樹脂基板１とアンテナシート２、表
面被覆層３の３層構造になっている。ＩＣチップ４は樹
脂基板１に設けられた凹部５に固定されている。

【００１１】アンテナシート２は図２に示す平面図のよ
うに金属細線からなる縦糸６ａと横糸６ｂを格子状に編
み込んだ構成を有している。この縦糸６ａと横糸６ｂは
ボンディング用に用いられる絶縁被覆ワイヤーを用いる
事が可能である。ボンディング用に用いられる絶縁被覆
ワイヤーは特開平８−２９３５１９号公報に記載の方法
によって製造することができ、断面は中心部の導電部
（金、銅、アルミニウム等）とそれを取り囲む樹脂等の
絶縁層で構成されている。これ以外でも、中心部の導電
部が有り、周囲を絶縁層で取り囲んだ構造のものであれ
ばかまわない。

【００１２】この絶縁被覆ワイヤは圧力と熱を加える事
によりその被覆が破壊され、ボンディングパッド等に圧
着することが出来る。例えば、特開平８−１６７６２６
号公報に記載の方法では超音波振動を加えながら圧着し
ている。図２はアンテナシート２のアンテナパターン形
成前を示す平面図である。図３はアンテナシート２のア
ンテナパターン形成後を示す平面図である。本発明では
この絶縁被覆ワイヤーで編み込まれた繊維にアンテナコ
イルパターンを形成するために予め、縦糸６ａと横糸６
ｂの交点から選択された複数の交点（図３に符号１０ｂ
〜１０ｎで示す）に対して特開平８−１６７６２６号公
報に記載の方法等を用いて加圧する。すると、加圧点に
おいて縦糸６ａと横糸６ｂが圧着し、電気的に導通す
る。図３に矢印で示しているのはこの様にして形成され
るアンテナパターンをわかりやすくするために記載した
ものである。

【００１３】この時本実施の形態のアンテナパターンの
場合は、１本の糸（縦糸６ａと横糸６ｂ）については圧
着点は１または２個までに制限される。これは、３点以
上の圧着点を持つと、ループ状パターンが形成出来ない
からである。他の形状のアンテナパターンの場合はこの
限りではない。電流量を稼ぐ為に複数のワイヤを束ねて
１本のワイヤとみなして使用するような場合は積極的に
３点以上の圧着点を持つようにすることも出来る。

【００１４】以上の様にしてアンテナパターンが形成さ
れたアンテナシート２は、図３の交点１０ａ、１０ｐが
図４のＩＣチップ４上のボンディングパッド４ａ，４ｂ
上にくるように位置決めされ、交点１０ａとボンディン
グパッド４ａおよび交点１０ｐとボンディングパッド４
ｂが圧着される。この時、ＩＣチップ４上に内部で電気
的に接続されていないダミーのボンディングパッド４
ｃ，４ｄ等を設け、このダミーボンディングパッド４
ｃ，４ｄに対しても圧着を行う事により、ＩＣチップ４
のアンテナシート２に対する固定を行う事が出来る。図
３では交点１０ａと交点１０ｂを結ぶ横糸と交点１０ｆ
と交点１０ｇ結ぶ縦糸および交点１０ｊと交点１０ｋ結
ぶ縦糸が交差しているが金属細線縦糸６ａと横糸６ｂに
は絶縁被覆が施されているのでショートの心配はない。

【００１５】ＩＣチップ４が搭載されたアンテナシート
２を樹脂基板１上に移動し、樹脂基板１に設けられた凹
部５の底面に接着剤でＩＣチップ４の底面を固定する。
最後にアンテナシート２全体を覆うように樹脂基板１上
に表面被覆層３を積層してＩＣカードができあがる。こ
の時凹部５に樹脂を充填する事により強度を高める事が
できる。

【００１６】次に本発明の第２の実施の形態を説明す
る。図５は本発明の第２の実施の形態に用いるアンテナ
シートの平面図である。図５において縦糸横糸ともに斜
線のハッチングが施されている糸６ａ，６ｂが第１の実
施の形態で使用した物と同じ絶縁被覆された金属細線で
ある。ハッチングが施されていない糸７ａ，７ｂはポリ
エステル等の繊維からなる糸である。図のように金属細
線はポリエステル等の繊維からなる糸に対して所定間隔
で織り込まれている。導電性細線でマトリクスが繊維中
に形成されている。この導電性細線マトリクスの交点
（図６に黒丸で示す交点）を選択的に圧着して接続す
る。その後のＩＣチップへの取り付けは第１の実施の形
態のものと同じである。このように金属細線はポリエス
テル等の繊維を一緒に織り込む事によりアンテナシート
の強度を高める事ができる。

【００１７】尚、上記説明の図では拡大して表示してい
るが、金属細線およびポリエステル等の繊維の太さは実
際には２５〜４０ミクロン程度であるので３ターン程度
のループコイルを形成するのであればアンテナシートの
周辺部のせいぜい数ミリメートルの幅の中に形成出来
る。次に本発明の第３の実施の形態を説明する。図７は
アンテナシートの平面図を示している。図において符号
７１で示す糸が金属細線横糸を表し、符号７２で示す糸
が金属細線縦糸を表している。図においては金属細線間
のポリエステル等の繊維からなる糸は理解を容易にする
ために表示を省略してあるが、先の実施の形態２と同じ
く縦糸、横糸として織り込まれている。金属細線はポリ
エステル等の繊維に対して所定間隔で４本づつのまとま
りとして編み込まれている。この４本の金属細線間にも
ポリエステル等の糸を配置して編み込む。場合によって
はこの４本の金属細線間にポリエステル等の糸を配置せ
ずに金属細線を隣接して編み込む事も出来る。

【００１８】この様にして形成されたアンテナシートに
図７に丸印で示す位置において圧着を行い、４本の金属
細線幅を持つループを形成する。次に金属薄膜（銅箔、
アルミ箔等）からなる接続パッド７３を４本の金属細線
の端部に乗せ、圧力をかける事により金属薄膜と金属細
線の端部を圧着する。すると電気的には図８に示すよう
なループを形成したことになる。図８において符号８１
で示すループは概念を示したものであって、実際には電
流は縦糸、横糸の４本の金属細線中を通って接続パッド
７３間に流れる。

【００１９】この様にして完成されたアンテナシート７
０は、このまま単体としてアンテナコイルに用いる事が
出来る。図９はこのアンテナシートを従来から用いられ
ているＩＣカードに使用した場合の例を示している。図
において、基板１上にアンテナシート７０を固定し、Ｉ
Ｃチップ５上のボンディングパッド９１とアンテナシー
ト７０上の接続パッド７３間をボンディングワイヤ７５
で接続して薄型のループ状のアンテナを有するＩＣカー
ドを得ることができる。

【００２０】尚、上記図７ではアンテナシート７０は、
このまま単体としてアンテナコイルに用いたが、部品と
しての取り扱いを容易にするためには、図７の状態まで
形成した後、図７の接続パッド７３側を把持して溶融樹
脂を満たした容器に浸して、アンテナシート７０の繊維
間に樹脂を含浸させた後、引き上げ乾燥するとアンテナ
シート７０の強度を高める事が出来る。溶融樹脂として
は、レジン等を用いることが出来る。

【００２１】また、以上の説明では全て金属細線間をポ
リエステル等の素材で出来た糸で編み込むとしてきた
が、強度の見地から言えばガラスファイバー等を編み込
む事によりより強度を高められる。次に、本発明の第４
の実施の形態を説明する。図１０はアンテナシートの編
み込み方を変えた実施の形態である。２本の繊維製糸９
１、９３とこの２本の繊維製糸間に挟まれた１本の金属
細線９２又は９４を一組として編み込んだものである。

【００２２】図１０（Ａ）において符号ａ〜ｊで示すも
のがそれぞれ１つの縦糸群、横糸群を表している。図１
０（Ｂ）は図１０（Ａ）のＡＡ断面図を示している。こ
の実施の形態では、以前に述べた実施の形態と異なり絶
縁被覆を施されていない金属細線をそのまま用いてい
る。通常の金属縦糸と金属横糸の交点では金属細線同士
が接触しないように図１０（Ｂ）Ｋ１、Ｋ２に示すよう
に２本の繊維製縦糸９３と２本の繊維製横糸９１が接
し、その２本の繊維製糸間に挟まれた１本の金属細線横
糸、縦糸９２、９４がこの接している繊維製縦糸９３と
繊維製横糸９１を外側から包むように織り込み、金属縦
糸９４と金属横糸９２が接しないようにしてある。

【００２３】コイルパターンを形成するために金属縦糸
と金属横糸の接続を行う必要のある交点（図１０（Ｂ）
にＫ２で示す）では横糸または縦糸の一方を３本を一ま
とめにして、他方の金属製糸と繊維製糸で上下からはさ
み込むようにして、金属縦糸と金属横糸を接触させ電気
的導通を取っている。なお、本実施の形態では、２本の
繊維製糸９１、９３とこの２本の繊維製糸間に挟まれた
１本の金属細線９２又は９４を一組として編み込んでい
るが、接触の確実性を保つとともに、電流容量を確保す
る為には、図１１に示すように２本の繊維製糸間に２本
以上の金属細線９を編み込んで一組としたものを、少な
くとも、コイルパターンを形成する部分に採用するのが
望ましい。この様に複数の金属細線縦糸と横糸を交点に
おいて編み込む事により交点における金属細線縦糸と横
糸の接触を取るための圧着を不要とする事が出来る。
尚、信頼性を更に高める為には、この様に編み込みによ
って金属細線縦糸と横糸の接触を取る場合においても交
点を圧着するのが望ましい。

【００２４】本実施の形態では絶縁被覆ワイヤを用いる
必要がないため、アンテナシートの形成がより低コスト
で行える。図１２はＩＣチップ５とアンテナシートの接
続を行った状態を説明する図面である。図１０の様に編
み込まれたアンテナシートにＩＣチップ５を搭載し、Ｉ
Ｃチップ５上のボンディングパッド１０３、１０４にこ
の金属細線横糸１０２、１０２’を圧着した状態を示し
ている。ＩＣチップ５は図１２に（Ｌ１×Ｌ２）で示す
部分に搭載される。ボンディングパッド１０３、１０４
の部分ではボンディングパッド１０３、１０４に接する
糸が図１０（Ｂ）に示す様に下面に来ている。ボンディ
ングパッド１０３、１０４ともにこの場合では横糸が下
面に来ている。この状態で、上から圧力をかけ、超音波
振動を与えたり、熱を加える事により金属細線横糸１０
２、１０２’をボンディングパッド１０３、１０４に圧
着することが出来る。

【００２５】その後、このアンテナシート全体を溶融樹
脂に浸して繊維間に樹脂を含浸して乾燥、固化させる。
その後、表面の塗装等を行いＩＣカードの製造が完了す
る。図１３は図１２の断面を示しており、繊維製糸間に
樹脂１３０が充填されている様子が見える。この例では
繊維製糸と金属細線の太さは２５μｍ程度であり、チッ
プの厚みは１００μｍ程度である。従って全体の厚みは
ほぼ２００μｍとなる。

【００２６】樹脂含浸によりチップ収納部１０１でチッ
プ５の底面も樹脂で覆われる。この場合、繊維製糸とし
ては樹脂基板の製造に用いるガラス繊維を用いると樹脂
で固化した場合にちょうど樹脂プリント基板と同じ様に
なる。したがって、図１に示した樹脂基板１を不要にす
ることもでき、より厚みの薄いＩＣカードを製造出来
る。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、簡単に薄
型のループ状のアンテナを製造する方法および、薄型の
ループ状のアンテナを有するＩＣカードを得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態のＩＣカードを示す断面図である。

【図２】実施の形態のＩＣカードに使用するアンテナシ
ート２を示す平面図である。

【図３】実施の形態のＩＣカードに使用するアンテナシ
ート２のアンテナパターン形成後を示す平面図である。

【図４】実施の形態のＩＣカードに使用するＩＣチップ
を示す平面図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に用いるアンテナシ
ート２の平面図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態に用いるアンテナシ
ート２のアンテナパターン形成後を示す平面図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態に用いるアンテナシ
ート２のアンテナパターンを示す平面図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態に用いるアンテナシ
ート２のアンテナパターンを説明する為の平面図であ
る。

【図９】本発明の第３の実施の形態に用いるアンテナシ
ート２を用いたＩＣカードの平面図である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態に用いるアンテナ
シート２の平面図および部分断面図である。

【図１１】本発明の第４の実施の形態に用いるアンテナ
シート２の変形例の部分断面図である。

【図１２】本発明の第５の実施の形態に用いるアンテナ
シート２および実装されたＩＣチップを示すの平面図で
ある。

【図１３】本発明の第５の実施の形態のＩＣカードの部
分断面図である。

【符号の説明】

１ 樹脂基板 ２ アンテナシート ３ 表面被覆層 ４ ＩＣチップ ４ａ，４ｂ ボンディングパッド ５ 凹部 ６ 金属細線 ７ ポリエステル等の繊維

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 縦糸と横糸を編み込み繊維状のシートを
   形成する際に、所定間隔で金属細線を縦糸および横糸と
   して編み、前記繊維状のシートの金属細線縦糸と金属細
   線横糸の交点から選択された複数の交点を電気的に接続
   してループ状のコイルを形成したことを特徴とするルー
   プ状のコイルの形成方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記金属細線縦糸と
   金属細線横糸の交点から選択された複数の交点を圧着に
   よって接続したことを特徴とするループ状のコイルの形
   成方法。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記金属細線縦糸と
   金属細線横糸の交点から選択された複数の交点を編み込
   みによって接続したことを特徴とするループ状のコイル
   の形成方法。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記金属細線縦糸と
   前記金属細線横糸として絶縁被覆された金属細線を用い
   たことを特徴とするループ状のコイルの形成方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４において、前記繊
   維状のシート形成後に前記繊維状のシートに樹脂を含浸
   した事を特徴とするループ状のコイルの形成方法。
6. 【請求項６】 絶縁性の縦糸と横糸を編み込みんで形成
   された繊維状のシート内に所定間隔で編み込まれた金属
   細線と、前記金属細線を選択的に接続して形成されたル
   ープ状のコイルを有する事を特徴とするアンテナ装置。
7. 【請求項７】 請求項６において、複数の金属細線を纏
   めて選択的に接続して前記ループ状のコイルが形成され
   ている事を特徴とするアンテナ装置。
8. 【請求項８】 請求項６、または請求項７において、前
   記金属細線として絶縁被覆されたものを用いたことを特
   徴とするアンテナ装置。
9. 【請求項９】 請求項６乃至請求項８において、前記繊
   維状のシートに樹脂を含浸した事を特徴とするアンテナ
   装置。
10. 【請求項１０】 金属細線からなる金属細線縦糸および
    金属細線横糸を、絶縁性の縦糸と横糸に所定間隔で編み
    込んで形成される繊維状のシートを備え、前記繊維状の
    シートの金属細線縦糸と金属細線横糸の交点から選択さ
    れた複数の交点を電気的に接続して形成されたループ状
    のコイルと、 前記ループ状のコイルの両端に接続された集積回路とを
    備えた事を特徴とするＩＣカード。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、前記金属細線縦
    糸と前記金属細線横糸として絶縁被覆された金属細線を
    用いたことを特徴とするＩＣカード。
12. 【請求項１２】 請求項１０または請求項１１におい
    て、前記集積回路は前記繊維状のシートの中央部分に配
    置された事を特徴とするＩＣカード。
13. 【請求項１３】 請求項１０乃至請求項１２において、
    前記集積回路上に設けられたボンディングパッドと、前
    記ループ状のコイルの端部を形成する前記金属細線縦糸
    と金属細線横糸の交点が圧着されている事を特徴とする
    ＩＣカード。
14. 【請求項１４】 請求項１０乃至請求項１２において、
    前記集積回路上に設けられたボンディングパッドと、前
    記ボンディングパッド上を通過する前記金属細線縦糸又
    は金属細線横糸が圧着されている事を特徴とするＩＣカ
    ード。
15. 【請求項１５】 請求項１０において、 縦糸を間引いて形成された縦方向の間隙と横糸間引いて
    形成された横方向の間隙の交点に形成される間隙に、前
    記集積回路を配置した事を特徴とするＩＣカード。
16. 【請求項１６】 請求項１５において、前記集積回路を
    配置される間隙上を通過する前記金属細線縦糸又は金属
    細線横糸を設け、この間隙上を通過する前記金属細線縦
    糸又は金属細線横糸とボンディングパッドが圧着されて
    いる事を特徴とするＩＣカード。
17. 【請求項１７】 請求項１０において、 前記集積回路表面を覆うように前記繊維状のシートに樹
    脂を含浸した事を特徴とするＩＣカード。