KR20030011574A - 비접촉형 ｉｃ 카드 및 그에 이용되는 평면 코일 - Google Patents

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후지이도모하루
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신꼬오덴기 고교 가부시키가이샤
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Abstract

제품에 따라 평면 코일의 인덕턴스를 조절가능하게 하고, 평면 코일의 공통 형상에 범용적으로 사용할 수 있고, 평면적으로 도선을 감아 형성한 코일 본체의 내주단과 외주단에 형성된 단자에 전기적으로 접속되는 반도체장치를 탑재한 비접촉형 IC 카드에 있어서, 상기 코일 본체의 내주단과 외주단의 적어도 하나의 단자로부터 평면 나선 형상으로 조절 코일이 연장되고, 상기 조절 코일과 상기 반도체장치가 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 비접촉형 IC 카드.

Description

비접촉형 ＩＣ 카드 및 그에 이용되는 평면 코일{NON-CONTACT TYPE ＩＣ CARD AND FLAT COIL USED FOR THE SAME}
본 발명은 비접촉형 IC 카드 및 그에 이용되는 평면 코일에 관한 것으로, 특히, 평면 코일의 구성을 변경하지 않고 각종 제품에 적합한 비접촉형 IC 카드 및 그에 이용되는 평면 코일에 관한 것이다.
도 5는 비접촉형 IC 카드에 사용되는 평면 코일(10)의 구성예를 나타낸다. 평면 코일(10)은 소정의 권선수로 도선을 사각 나선형으로 평면적으로 감아 형성하고, 코일의 양단에 반도체장치와 전기적으로 접속하기 위한 단자(12a, 12b)를 형성한 것이다. 도시한 예에서 한쪽 단자(12a)는 폭이 넓게 형성되어 있고, 반도체장치를 탑재하는 탑재홀(14)이 형성되어 있다.
비접촉형 IC 카드는 평면 코일(10)에 반도체장치를 위치시키고, 반도체장치와 단자(12a, 12b)를 전기적으로 접속하고, 평면 코일(10) 및 반도체장치를 밀봉하도록 평면 코일(10)의 양면으로부터 플라스틱 필름을 가열 및 가압하여 카드 형상으로 형성한 것이다.
비접촉형 IC 카드의 평면 코일(10)은 IC 카드와 판독/기입장치 사이에서 통신에 의해 정보를 전송하기 위한 것이고, 판독/기입장치와 공진주파수가 매칭하도록 권선수나 도선 직경 등이 설계되어 있다. 또한, 평면 코일(10)을 제작하는 방법에는 프레스에 의해 금속판을 펀칭하여 소정의 코일 형상으로 형성하는 방법, 금속박을 에칭하여 소정의 평면 코일의 패턴을 형성하는 방법을 포함한다.
접촉형 IC 카드는 데이터의 판독/기입장치와 공진주파수를 매칭시키도록 설계되기 때문에, 평면 코일의 인덕턴스나 회로 중에서의 커패시턴스는 판독/기입장치를 고려하여 설계된다. 이 때문에 종래에는 탑재하는 장치가 상이하거나 사용하는 장치가 상이한 경우에는 공진주파수를 매칭시키기 위해서 각각 별개로 평면 코일을 설계하여 제작하고 있다.
그러나, 제품마다 별개로 평면 코일을 설계하여 제작하는 것은 제조 공정 및 제조 비용의 관점에서 비효율적이므로, IC 카드를 이종제품에 대하여 범용적으로 이용하는 것이 가능하다면 지극히 효율적일 것이다.
또한, IC 카드의 공진주파수는 장치의 내부 커패시턴스의 편차나 저항의 편차에 의해서 변동되기 때문에, 공진주파수를 양호한 정밀도로 조절하는 방법으로서, 안테나에 인덕턱스의 조절용 회로 부분을 형성하는 방법(일본국 특허공개공보 2001-10264), 안테나로부터 복수의 접속단자를 인출하여 임의 접속 단자를 선택함으로써 인덕턴스를 조절하는 방법(일본국 특허공개공보 2000-285214), 공진회로 내에 조절용 커패시터 또는 저항을 구비하여 커패시턴스값 또는 저항값을 조절하여 공진주파수의 매칭을 도모하는 방법이 제안되어 있다.
이들 방법은 에칭 등에 의해서 소정의 형상으로 형성된 안테나를 수정하여 소정의 공진주파수와 매칭시키도록한 것이고, 커패시턴스의 편차 등에 대하여 공진 주파수를 양호한 정밀도로 조절하는 방법으로서는 효과적이지만, 인덕턴스가 크게 변하는 IC 카드와 같은 이종의 제품의 경우에 대응하기 위한 방법으로선 불충분하다.
본 발명은 평면 코일을 구비한 비접촉형 IC 카드에 있어서, 제품에 따라 평면 코일의 인덕턴스를 조절할 수 있고, 평면 코일의 형상을 공통화하여 범용적으로 사용할 수 있는 비접촉형 IC 카드 및 그에 사용되는 평면 코일을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
도 1은 본 발명에 따른 IC 카드의 평면 코일의 구성을 나타낸 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 평면 코일에 반도체장치를 탑재한 상태의 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 평면 코일에 반도체장치를 탑재한 상태의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 평면 코일의 전극의 구성을 나타낸 단면도.
도 5는 종래의 평면 코일의 구성을 나타낸 평면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 평면 코일
10a : 코일 본체
11 : 조절 코일
11a : 접속부
12a, 12b : 단자
14 : 탑재홀
16 : 반도체장치
16a, 16b : 전극
18a, 18b : 배선
19a, 19b, 19c : 비어
20 : 절연층
22, 24, 26 : 비어홀
28 : 전극
상술한 목적으로 달성하기 위해서 본 발명의 제 1 예에 따르면, 평면적으로 도선을 감아 형성한 코일 본체의 내주단과 외주단에 각각 형성된 단자에 전기적으로 접속된 반도체장치가 탑재된 비접촉형 IC 카드에 있어서, 상기 코일 본체의 내부단과 외주단의 적어도 하나의 단자로부터 평면 나선형으로 조절 코일을 연장하고, 상기 조절 코일과 상기 반도체장치가 전기적으로 접속하고 있는 비접촉형 IC 카드가 제공되어 있다.
바람직하게는, 상기 조절 코일에, 반도체장치와의 접속 위치를 선택하기 위한 접속부로서, 단자의 외측면을 따라 복수의 도선이 병렬로 배치된다. 따라서, 단자의 외측면을 따라서 접속부를 배치함으로써 반도체장치와 조절 코일을 접속하는 접속위치를 용이하게 선택하는 것이 가능하게 된다.
바람직하게는, 상기 반도체장치는 단자에 설치된 탑재홀에 수납되어 탑재되어 있다. 이에 의해서 IC 카드를 박형으로 컴팩트하게 형성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 각 단자의 표면에, 절연층을 통해서 단자 커패시터를 형성하는 전극이 형성되고, 이 전극이 평면 코일과 전기적으로 접촉된다. 전극의 면적을 조절함으로써 반도체장치에 작용하는 커패시턴스를 조절할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단자와, 단자와 조절 코일와의 사이의 평면 코일의 표면이 절연층에 의해서 피복되고, 상기 절연층에 설치된 비어홀에 도전성 접착제가 충전되어 형성된 비어, 및 도전성 접착제에 의해 절연층의 표면에 설치된 배선을 통해서 반도체장치와 평면 코일이 전기적으로 접속 한다.
또한, 본 발명의 제 2 예에 따르면, 평면적으로 도선을 감아 형성된 코일 본체의 내주단과 외주단에 반도체장치와 전기적으로 접속되는 단자가 각각 형성된 비접촉형 IC 카드에 이용되는 평면 코일에 있어서, 상기 코일 본체의 내주단과 외주단의 적어도 하나의 단자로부터 평면 나선 형상으로, 상기 반도체장치와의 접속 위치를 선택하여 전기적으로 접속되는 조절 코일이 연장 설치되어 있는 비접촉형 IC 카드가 제공되어 있다.
바람직하게는, 상기 조절 코일에 단자의 외측면을 따라서 코일을 구성하는 복수의 도선이 병렬로 배치된 접속부가 설치되어 있다.
이하, 본 발명의 목적 및 다른 목적과 특징은 첨부된 도면을 참조하여 주어진 이하의 바람직한 실시예로부터 명백해질 것이다.
이하, 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 비접촉형 IC 카드에 사용하는 평면 코일(10)의 구성예를 나타낸 평면도이다. 도시된 평면 코일(10)은 종래 IC 카드에 사용되고 있는 평면 코일과 마찬가지로, 평면적인 사각 형상으로 도선을 감고, 도선의 양단에 평판상의 넓은 폭의 단자(12a, 12b)를 형성한 것이다. 한쪽의 단자(12a)와 다른 쪽의 단자(12b)는 코일의 도선을 가로질러 서로 대향하는 위치에 배치된다. 단자(12a)에는 반도체장치를 탑재하기 위한 탑재홀(14)이 뚜께 방향으로 관통하여 형성된다.
도시된 예의 평면 코일(10)에서 특징적인 구성은 코일 본체(10a)의 내주단에 형성된 한쪽의 단자(12a)로부터 더욱 내측에 도선을 평면 나선형으로 연장한 조절 코일(11)을 설치한 점이다. 조절 코일(11)은 코일 본체(10a)의 내측에 소정의 권선수로 감아 설치함과 동시에, 단자(12a)의 외측면을 따라서 단자(12a)에 탑재된 반도체장치와 전기적으로 접속하는 접속부(11a)를 병렬로 설치한다.
평면 코일(10)을 제작하는 방법은 종래의 평면 코일을 제작하는 방법에서 달라지는 것은 없다. 예를 들면, 동판 등의 금속판을 프레스에 의해서 펀칭하여 소정의 코일상의 패턴을 형성하는 방법, 금속판을 화학적으로 에칭하여 소정의 패턴을 형성하는 방법, 동박 피복 플라스틱 기판의 동박을 소정의 패턴으로 에칭하여 평면 코일을 형성하는 방법이 이용될 수 있다. 프레스 스템핑 또는 에칭에 의하면 임의의 코일 패턴으로 평면 코일(10)을 형성하는 것이 용이해진다.
도 2는 평면 코일(10)에 반도체장치(16)을 탑재하고 반도체장치(16)와 평면 코일(10)을 전기적으로 접속한 상태를 나타낸다.
반도체장치(16)는 한쪽 단자(12a)에 형성된 탑재홀(14)에 수납되어 탑재된다. 반도체장치(16)와 평면 코일(10)의 전기적인 접속은 본 실시예에서는 도전성 페이스트로 이루어진 배선(18a, 18b)에 의해 이루어진다.
종래 IC 카드에서는, 반도체장치(16)와 평면 코일(10)은 반도체장치(16)의 전극(16a, 16b)과 단자(12a, 12b)에 의해서 접속되지만, 본 실시예의 IC 카드에서는 반도체장치(16)와 단자(12b)가 종래와 마찬가지로 접속되는 것에 비하여 반도체장치(16)와 내주측의 도선 부분은 조절 코일(11)의 접속부(11a)에 배치되어 있는 도선을 선택함으로써 접속된다.
도 2에 나타낸 예에서는, 반도체장치(16)와 조절 코일(11)은 조절 코일(11)의 최내주의 도선 A와 접속되어 있다. 조절 코일(11)에 설치된 접속부(11a)는 반도체장치(16)와의 접속을 선택하는 부분으로서 설치된 것이다. 도 2에 나타낸 예에서는 도선 A, B, C, 및 D 중 한개를 선택하여 반도체장치(16)에 전기적으로 접속시킬 수 있다.
반도체장치(16)에 작용하는 평면 코일(10)의 인덕턴스는 반도체장치(16)의 전극(16a, 16b)에 작용하는 인덕턴스분이기 때문에 반도체장치(16)에 접속되는 접속부(11a)의 위치를 선택함으로써 코일의 권선수를 실질적으로 변경하는 것이 가능하여, 평면 코일(10)의 인덕턴스를 적절하게 조절할 수 있다.
반도체장치(16)와 평면 코일(10)을 전기적으로 접속하는 배선(18a, 18b)은 도 2에 나타낸 바와 같이 도선을 가로질러 측면 절단되도록 배치되기 때문에, 평면 코일(10)의 표면을 전기적인 절연성을 갖는 절연층(20)에 의해 피복한 후, 도전성 페이스트를 인쇄하여 반도체장치(16)와 평면 코일(10)을 전기적으로 접속한다. 절연층(20)은 전기적인 절연성을 갖는 플라스틱재를 코팅하는 방법, 플라스틱 필름을 접착하는 방법 등에 의해서 형성된다.
도 3은 평면 코일(10)에 반도체장치(16)를 탑재하고, 도전성 페이스트를 인쇄하여 형성한 배선(18a, 18b)에 의해 평면 코일(10)과 반도체장치(16)가 전기적으로 접속된 상태를 나타낸다. 본 실시예에서는 평면 코일(10)의 한쪽 면에 절연성의 플라스틱 필름을 접착하여 절연층(20)을 형성한다. 참조 번호 22 및 24는 절연층(20)에 설치된 비어홀이다. 비어홀(22)은 조절 코일(11)의 접속부(11a)에 위치 맞춤하여 설치되고, 비어홀(24)은 평면 코일(10)의 외주측의 단자(12b)에 위치 맞춤하여 설치된다. 또한 비어홀(26)은 반도체장치(16)의 전극(16a, 16b)에 위치 맞춤하여 절연층(20)에 설치된다. 비어홀(22, 24, 26)은 평면 코일(10)에 플라스틱 필름을 접착하고 레이저 빔을 조사하여 형성하거나, 또는 미리 비어홀(22, 24, 26)이 설치된 플라스틱 필름을 사용할 수 있다.
플라스틱 필름을 접착한 후, 플라스틱 필름의 표면측으로부터 도전성 페이스트를 인쇄하고, 비어홀(22, 24, 26)에 도전성 페이스트를 충전하고, 반도체장치(16)와 평면 코일(10)을 배선(18a, 18b) 및 비어(19a, 19b, 19c)를 통해서 전기적으로 접속한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 반도체장치(16)와 조절 코일(11)의 접속부(11a)는 절연층(20)에 형성된 비어홀(22)을 통해서 전기적으로 접속되기 때문에, 절연층(20)에 형성하는 비어홀(22)의 위치를 변경시킴으로써, 접속부(11a)의 적절한 도선과 접속할 수 있다. 참조 번호 22a 및 22b는 다른 도선과 접속하는 때의비어홀의 위치를 나타낸다.
이와 같이, 절연층(20)에 설치된 비어홀(22, 24, 26)을 통해서 반도체장치(16)와 평면 코일(10)을 전기적으로 접속하는 방법은 조절 코일(11)의 접속부(11a)의 임의의 위치에서 접속할 수 있는 점에서 유효하다.
상술한 바와 같이, 본 실시예의 IC 카드에 있어서, 평면 코일(10)의 내주단의 단자(12a)보다 내측으로 더욱 도선을 연장하여 조절 코일(11)을 형성하고 있는 것은 반도체장치(16)와 조절 코일(11)의 접속 위치를 변화시킴으로써 평면 코일(10)의 인덕턴스를 가변할 수 있도록 하는데 있다. 즉, 조절 코일(11)은 평면 코일(10) 전체의 인덕턴스에 대한 기여분을 가변함으로써 인덕턴스를 가변하는 것이다. 따라서, 평면 코일(10)의 설계에 있어서, IC 카드에 탑재될 이종의 반도체장치(16)에 대하여 필요로하는 인덕턴스값을 고려하여 조절 코일(11)과 코일 본체(10a)의 권선수, 배치 등을 결정할 필요가 있다.
게다가, 이 방식으로 평면 코일(10)을 설계함으로써, 다른 반도체장치(16)를 탑재한 IC 카드의 경우에도 조절 코일(11)과 반도체장치(16)의 접속위치를 적절하게 선택함으로써 소정의 인덕턴스값을 가진 IC 카드를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 코일 본체(10a)의 내주단 단자(12a)로부터 도선을 평면 나선형으로 연장함으로써, 코일 본체(10)의 내측 영역을 효과적으로 이용하여 조절 코일(11)을 형성했지만, 조절 코일(11)이 반드시 코일 본체(10a)의 내측에 설치된 경우만으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 코일 본체(10a)의 외주단 단자(12b)로부터 더욱 외측에 평면 나선형으로 조절 코일을 연장 설치하고, 단자(12b)와 이조절 코일 사이의 접속 위치를 적절하게 선택함으로써 반도체장치(16)에 작용하는 평면 코일(10)의 인덕턴스를 조절하는 것도 가능하다. 또한 경우에 따라서, 코일 본체(10a)의 내주단과 외주단의 단자(12a, 12b)의 양쪽으로부터 각각 조절 코일을 연장하고, 양쪽의 조절 코일과 반도체장치(16) 사이의 접속 위치를 선택하여 평면 코일(10)과 반도체장치(16)를 전기적으로 접속하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시예에서는 코일 본체(10a)의 내주단 단자(12a)에 반도체장치(16)를 위치 시켰지만, 다른 쪽 단자(12b)에 반도체장치(16)를 위치 시켜 평면 코일(10)과 전기적으로 접속하도록 구성하는 것도 가능하다. 이는 반도체장치(16)에 작용하는 평면 코일(10)의 인덕턴스는 반도체장치(16)의 전극(16a, 16b)과 평면 코일(10)의 접속 위치에만 기초한 것이기 때문이다. 또한, 본 실시에에서는 단자(12a)에 탑재홀(14)을 설치하고, 탑재홀(14)에 반도체장치(16)를 수납하여 IC 카드의 박형화를 도모했지만, 반도체장치(16)가 단자(12a, 12b)와 전기적으로 접속될 수 있는 위치라면, 특별히 그 배치 위치에 한정되는 것은 아니다.
또한, IC 카드와 데이터 장치 사이의 공진 주파수에는 회로 내의 커패시턴스에 의해서도 영향을 받는다. 본 실시예에서는 이 커패시턴스를 조절하는 방법으로서, 도 2에 나타낸 바와 같이 단자(12a)의 표면을 덮는 절연층(20)의 표면에 도전성 페이스트를 인쇄하여 전극(28)를 형성한다. 도 4는 단자(12a), 절연층(20 : 해칭으로 나타낸 영역), 및 전극(28)의 단면 구성을 나타낸다. 전극(28)과 도전성 단자(12a)와 이들에 끼워진 절연층(20)에 의해 커패시터가 구성되어 있다.
이 커패시터는 단자(12a)에 형성된 전극(28)의 면적을 변경시킴으로써 커패시턴스를 변경시킬 수 있다. 배선(18a)에 전극(28)을 접속함으로써 IC 카드에 작용하는 커패시턴스에 대해서도 조절하는 것이 가능하다. 커패시턴스는 도전성 페이스트를 도포할 때에 인쇄 패턴을 변경시킴으로써 용이하게 조절될 수 있다.
IC 카드는 평면 코일(10)에 반도체장치를 위치시킨 후, 플라스틱 필름을 사용하여 평면 코일(10)을 양면으로부터 끼워, 플라스틱 필름을 열압착 본딩함으로써 얇은 카드상으로 형성될 수 있다.
또한, 상술한 예에서는 반도체장치(16)와 평면 코일(10)을 전기적으로 접속하기 위해 도전성 접착제를 사용했지만, 와이어 본딩 등의 다른 접속 방법을 이용하는 것도 물론 가능하다. 또한, IC 카드의 형태로는 통상의 카드 형상뿐만 아니라 예를 들면 태그로서 사용되는 소형의 제품일 수도 있다. 본 발명에 따른 비접속형 IC 카드는 평면 코일(10)로서 조절 코일(11)와 코일 본체(10a)를 설치함으로써 평면 코일의 형태를 변화시키지 않고 각종 제품에 범용적으로 사용할 수 있다. 제품마다에 개별적으로 평면 코일을 제조할 필요가 없고, 평면 코일의 제조 비용을 효과적으로 절감하는 것이 가능하다.
본 발명에 의한 비접촉형 IC 카드 및 그에 이용되는 평면 코일에 따르면, 상술한 바와 같이, 평면 코일에 조절 코일을 설치하고, 반도체장치와 조절 코일 사이의 접속위치를 선택함으로써 평면 코일의 인덕턴스를 적절하게 조절하는 것이 가능하기 때문에, 상이한 반도체장치를 탑재하는 IC 카드 제품에 대하여 범용적으로 사용될 수 있는 평면 코일을 제공하는 것이 가능하고, 이에 따라서 평면 코일 및 IC카드의 제조 비용을 효과적으로 절감하는 것이 가능하다. 또한, 조절 코일과의 접속 위치를 조절함으로써 인덕턴스를 적절하게 조절하여 소정의 공진주파수에 매칭시킬 수 있는 등의 현저한 효과가 나타난다.
설명을 위한 목적으로 선택한 특정 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 기본 개념 및 범주로부터 벗어나지 않고 본 분야에서 숙련된 자에 의해서 다양한 변경이 가능한 것이 명백하다.
본 명세는 2001년 7월 23일자로 출원된 일본국 특허 출원 번호 제 2001-221655호에 포함된 내용에 관련한 것이며 여기에 전체적으로 참조하여 명백히 포함되어 있다.

Claims (7)

  1. 평면적으로 도선을 감아 형성된 코일 본체의 내주단과 외주단에 형성된 단자에 전기적으로 접속되는 반도체장치를 탑재한 비접촉형 IC 카드에 있어서,
    상기 코일 본체의 내주단과 외주단의 적어도 하나의 단자로부터 평면 나선 형상으로 조절 코일이 연장되고,
    상기 조절 코일과 상기 반도체장치가 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 비접촉형 IC 카드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조절 코일에, 상기 반도체장치와의 접속 위치를 선택하기 위한 접속부로서 상기 단자의 외측면을 따라서 복수의 도선이 병렬로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 비접촉형 IC 카드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체장치는 상기 단자에 설치된 탑재홀에 수납되어 탑재되는 것을 특징으로 하는 비접촉형 IC 카드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단자 각각의 표면에, 절연층을 통해서 상기 단자와 커패시터를 구성하는 전극이 형성되고, 상기 전극은 상기 평면 코일과 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 비접촉형 IC 카드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단자와, 상기 단자와 상기 조절 코일 사이의 상기 평면 코일의 표면은 절연층에 의해서 피복되고,
    상기 절연층에 설치된 비어홀에 도전성 접착제가 충전되어 형성된 비어, 및 도전성 접착제에 의해 상기 절연층의 표면에 설치된 배선을 통해서 상기 반도체장치와 상기 평면 코일이 전기적으로 접속하는 것을 특징으로 하는 비접촉형 IC 카드.
  6. 평면적으로 도선을 감아 형성된 코일 본체의 내주단과 외주단에 반도체장치와 전기적으로 접속되는 단자가 형성된 비접촉형 IC 카드에 이용되는 평면 코일에 있어서,
    상기 코일 본체의 내주단과 외주단의 적어도 하나의 단자로부터 평면 나선 형상으로, 상기 반도체장치와의 접속위치를 선택함으로써 전기적으로 접속되는 조절 코일이 연장되는 것을 특징으로 하는 평면 코일.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 조절 코일에 상기 단자의 외측면을 따라서 코일을 구성하는 복수의 도선이 병렬로 배치된 접속부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 평면 코일.
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