JP2002366917A - アンテナを内蔵するｉｃカード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アンテナ回路基板へのＩＣチップの実装におい
ては、低コスト、高信頼性で、アンテナ構造の種類、Ｉ
Ｃチップのサイズにも影響されない、応用範囲が広いア
ンテナ内臓ＩＣカードを実現する。 【解決手段】ＩＣチップ70の２つの入出力端子を、表面
と裏面からそれぞれ取り出すＩＣチップを用い、この２
つの入出力端子にアンテナ用導体パターンを20接続する
方法として、一方の終端接続部60を、他方の終端接続部
50の上に折りたたみ、ＩＣチップ70の上下の入出力端子
電極と接続して、アンテナ回路基板１０にＩＣチップを
実装した非接触ＩＣカード或いはタグを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナを内蔵す
るＩＣカード、更に詳しく言えば、ＩＣチップとそのＩ
Ｃの信号を外部の装置と無線で結合するためのアンテナ
を平面状基板に実装したＩＣカード（非接触ＩＣタグを
含む）及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来知られているアンテナを内蔵するＩ
Ｃカードは、図１（ａ）及び（ｃ）に示すように、ＩＣ
チップ７０を実装したフィルム状アンテナ回路基板１０
の一面に、アンテナ用導体パターン２０が形成されてい
る。アンテナ用導体パターン２０はコイル状であり、ア
ンテナ用導体パターン２０の両端は、ＩＣチップ７０の
２つの電極５０及び６０にそれぞれ接続されている。こ
の場合に、導体パターン２０がコイル（スパイラル）状
であるために、図示のように、コイル２０の内側端部を
貫通孔３０でアンテナ回路基板１０の裏面に引き出し、
裏面コイルパターン４０に接続し、貫通孔３５でフィル
ム１０の表面に引き出し、接続部６０に接続する。これ
によって、同一平面状での交差を回避している。 また、上記貫通孔３０、３５を用いない方法は、図１
（ｃ）のように、コイルの形状を巻き数を単一にして、
ＩＣチップ７０の接続部５０と接続部６０とをアンテナ
用導体パターン２０の両端部に接続している（特開平１
１−１６７６０号公報に記載されている。）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記図１（ａ）、
（ｂ）に示すＩＣカードは、その製造において、貫通孔
を設けることが必須であり、それに付随するメッキ行程
及び裏面の接続配線行程が付加される。そのために、ア
ンテナ回路基板の製造コストが高くなる。また、図１
（ｃ）に示すＩＣカードは、ＩＣチップの２つの出入力
端子接続は、チップの内側でコイル状導体パターン２０
の両端の接続を閉じることが必要なために、アンテナ用
導体パターン２０の巻き数及びチップサイズ等の制限を
受け、そのＩＣカードの応用範囲が制限される。

【０００４】従って、本発明の目的は、上記課題を解決
し、低コスト、高信頼性で、アンテナ構造の種類、ＩＣ
チップのサイズにも影響されない、応用範囲が広いアン
テナ内臓ＩＣカード提供することである。すなわち、貫
通孔を設けることなく、また、コイルの巻数、チップサ
イズ、信頼性の劣化等に制限されないアンテナ内臓ＩＣ
カード及びその製造方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のアンテナを内臓するＩＣカードは、少なく
とも２つの外部入出力電極をもつＩＣチップと、上記２
つの外部入出力電極に接続されたアンテナ用導体パター
ンとをもち、上記アンテナ用導体パターンが形成されア
ンテナ回路基板が上記ＩＣチップの上下側に面接するよ
うにした屈曲部をもつように構成される。ここで、ＩＣ
カードは、ＩＣチップが２つの端子のみで、識別用に使
用される非接触ＩＣタグを含む。 また、上記本発明のＩＣカードを製造するため、本発明
のＩＣカードの製造方法は、フィルム状基板面上に上記
アンテナ用導体パターンを形成し、上記ＩＣチップの入
出力電極の１つが上記アンテナ用導体パターンの一端と
接続されるように実装し、上記アンテナ用導体パターン
の他端を上記チップの入出力電極の他の１つの電極に接
するように上記フィルム状基板の少なくとも一部を屈曲
する工程をもつ。すなわち、上記アンテナ用導体パター
ンの一部はフィルム状基板面と一緒に屈曲部を形成して
ＩＣチップの電極に接続される。 本発明によれば、上述の構成及び製造方法により、貫通
孔を設けることなく、また、コイルの巻数、チップサイ
ズ、信頼性の劣化等に制限されることなく課題は解決で
きる。すなわち、ＩＣ回路の一方の端子が接地端子とな
るＩＣを用い、その取り出し電極をシリコン基板の裏面
に設け、ＩＣチップの２つの入出力端子を、表面と裏面
からそれぞれ取り出すことをできる。また、通常使用す
る２つの入出力端子がＩＣチップ表面に形成されている
ＩＣチップを用いても、折りたたみを２重に行うことに
より解決できる。また、低抵抗のアンテナ用導体パター
ンの材料を用いても、酸化防止金属と銀ペーストを組み
合わせることにより解決できる

【０００６】

【発明の実施の形態】＜実施の形態１＞図２は本発明に
よるＩＣカードの第1の実施形態の構造及び製造方法を
説明する平面図及び断面図である。

【０００７】図２（a）及び(b)は、本発明によるＩＣカ
ードの製造方法の一工程を説明する平面図である。連続
する所定形状（長方形）のフィルム２０及び１００の一
面に、銀ペーストのスクリーン印刷又は銅、アルミニウ
ム等のエッチングによるアンテナ用導体パターン２０を
コイル状に形成する。フィルム２０及び１００は0.05〜
0.2mm程度の容易に折り曲げることができる材料が使用
される。導体パターン２０は0.05〜1mm程度の幅で、銀ペ
ースト、銅、アルミ薄膜が使用される。 アンテナ用導体パターン２０の両端には、入出力接続部
５０及び入出力接続部６０が存在する。次に、入出力接
続部５０上に、電気的接続するための異方導電フィルム
８０を仮圧着する。異方導電フィルム８０上にＩＣチッ
プ７０をその下側端子を入出力接続部５０に、位置合わ
せをして、ＩＣチップ７０を仮圧着し固定する。ここで
用いるＩＣチップ７０は、ＩＣ回路の接地端子を、シリ
コン基板から取り出す構造とすることにより、ＩＣチッ
プの２つの入出力端子を、表面と裏面からそれぞれ取り
出したＩＣチップを用いる。

【０００８】図２（ｂ）の絶縁用フィルム１１０を位置
合わせして第１フィルム接着剤１４０が下になるように
合わせる。絶縁用フィルム１１０は、絶縁用フィルム開
口部１６０が設けられており、上部入出力電極９０が絶
縁用フィルム開口部１６０を介して、入出力接続部６０
と接続できる構造としている。絶縁用フィルム１１０は
入出力接続部６０を折り返した時にコイルアンテナ２０
のショートを防止する。

【０００９】その後、異方導電フィルム８０を仮圧着し
固定する、フィルム１００（以下折り込み用フィルムと
呼ぶ）を、フィルム１０の表面に向かって折り込み部１
０５の部分で折りたたむ。折り込み用フィルム１００と
フィルム１０は同サイズなので、折りたたむことにより
自動的に位置合わせが完了する。入出力接続部６０は0.
1〜数mm平方であるため、位置合わせは容易にできる。 その後に、図２（ｃ）の断面図の状態にして、ＩＣチッ
プの上下に熱をかけながら荷重をかけ、ＩＣチップ７０
を電気的に導通させる。なお、図面は見易くするため、厚
さ方法を誇張して示しているため、左側はコの字型に曲
げられているが、実際には湾曲した形となる。 絶縁用フィルム１１０には、第１フィルム接着剤１４
０、第２フィルム接着剤１５０を形成しているため、基
板全体を加熱圧着して第１フィルム接着剤１４０、第１
フィルム接着剤１５０により接着し、カード形態として
完成させる。

【００１０】上記の構造及び製造方法により、貫通孔を
用いること無く、外側の入出力接続部６０を折り返して
アンテナ及びＩＣチップを実装したＩＣカードが得られ
る。また、アンテナ用導体パターン２０は折り込み用フ
ィルム１００とフィルム１０に同一印刷工程で実現さ
れ、折り込み用フィルム１００を折り込むだけの工程
で、簡単な製造方法により低コスト化ができる。 ＜実施の形態２＞図３は本発明によるＩＣカードの第２
の実施形態の構造及び製造方法を説明する平面図及び断
面図である。本実施形態は、アンテナ用導体パターン２
０の入出力端子５０を含む部分のみを折り返して構成し
たものである。第1の実施形態の構成と実質的に同じ機
能、構成部には図２と同じ番号を付した。入出力接続部
６０上に、電気的接続するための異方導電フィルム８０
を仮圧着する。異方導電フィルム８０上にＩＣチップ７
０を入出力接続部６０に、位置合わせをして、ＩＣチッ
プ７０を仮圧着し固定する。その後、入出力接続部５０
にも、異方導電フィルム８０を仮圧着し固定する。

【００１１】次に、切り込み部１３０で分離された、折
り込み用フィルム１００を図３（ｂ）の様に、折り込み
部１０５、１０６の部分で折りたたむ。このとき、絶縁
用フィルム１１０を配置することにより、コイル間の短
絡は防止されている。次に、ＩＣチップ７０の上下に熱
をかけながら荷重をかけ、ＩＣチップ７０を電気的に導
通させる。最後に接着剤付フィルムで上下をはさみ、基
板全体を加熱圧着してカード形態として完成させる。上
述の構造及び方法により、貫通孔を用いること無く、内
側の入出力端子を折り返してＩＣチップを実装した非接
触ＩＣカードが得られる。

【００１２】本発明のＩＣカードにおけるアンテナパタ
ーンは、コイル状に限定されない。図４は、コイル状以
外の形状のアンテナについて示し、上記同様にＩＣチッ
プの２つの入出力端子を、表面と裏面からそれぞれ取り
出すＩＣチップを用いて実装するが、フィルム１０上の
アンテナ用導体パターン２０がコイル状でない形状を示
す。なお、簡明のため、ＩＣチップ部の表示は省略され
ている。

【００１３】図４（ａ）は、１ターンのアンテナ構造を
示した。ＩＣチップを上記同様に実装した後、フィルム
１０の中心線から、入出力接続部５０と入出力接続部６
０が破線１０５を折り込み部として重なり合う様に折り
たたむ。ＩＣチップの入出力電極と入出力接続部５０と
入出力接続部６０は電気的な接続行い、ＩＣチップを実
装した非接触ＩＣカード及びタグが得られる。

【００１４】図４（ｂ）は、アンテナ用導体パターン２
０にアンテナスリット４５を入れて形成したものを示し
た。これも、フィルム１０の中心線１０５から、入出力
接続部５０と入出力接続部６０が重なり合う様に折りた
たむ。ＩＣチップの入出力電極と入出力接続部５０と入
出力接続部６０は電気的な接続行い、ＩＣチップを実装
した非接触ＩＣカード及びタグが得られる。

【００１５】図４（ｃ）は、ダイポールアンテナを示し
たものである。フィルム１０の中心線１０５から、入出
力接続部５０と入出力接続部６０が重なり合う様に折り
たたむ。ＩＣチップの入出力電極と入出力接続部５０と
入出力接続部６０は電気的な接続行い、ＩＣチップを実
装した非接触ＩＣカードが得られる。

【００１６】上記の方法により、貫通孔を設けることな
く、また、コイルの巻数、チップサイズに制限されるこ
となく、ＩＣチップを実装した非接触ＩＣカード及びタ
グが得られる。 ＜実施の形態３＞図５は本発明によるＩＣカードの第３
の実施形態を説明する図である。

【００１７】同図（ａ）及び（ｂ）は、製造方法を説明
する平面図で、（ｃ）はＩＣカードの断面図（（ａ）の
D−D‘断面図）を示す。本実施形態はアンテナ用導体パ
ターン２０を２重巻きしたものである。

【００１８】図５（ａ）のフィルム１０上に、アンテナ
用導体パターン２０は、アンテナ用導体パターン２０を
向かい合わせた時に、コイルの巻き数が２倍に成るよう
に、中心で点対称に配置して形成する。入出力接続部６
０上に、異方導電フィルム８０を仮圧着し固定する。異
方導電フィルム８０上に、ＩＣチップ７０を入出力接続
部６０に位置合わせをして、ＩＣチップ７０を仮圧着し
固定する。入出力接続部５０にも、異方導電フィルム８
０を仮圧着し固定する。上下のアンテナ用導体パターン
２０同士が接触しない為に、図５（ｂ）に示す絶縁用フ
ィルム１１０を、位置合わせして第１フィルム接着剤１
４０が下になるように合わせる。この絶縁用フィルム１
１０には絶縁用フィルム開口部１６０が設けられてお
り、上部入出力電極９０が絶縁用フィルム開口部１６０
を介して、入出力接続部６０と接続できる構造としてい
る。フィルム１０を矢印の方向のアンテナ用導体パター
ン２０が向かい合う方向に、折り込み部１０５の部分で
折りたたみ、ＩＣチップ７０を加熱圧着して電気的に接
続する。最後に基板全体を加熱圧着して第１フィルム接
着剤１４０、第１フィルム接着剤１５０により接着し、
カード形態として完成させる。 ＜実施の形態５＞図６は本発明によるＩＣカードの第５
の実施形態を説明する図である。同図（ａ）及び（ｂ）
は、製造方法を説明する平面図を示す。本実施形態はア
ンテナ用導体パターン２０を２重巻きしたものである。
第４の実施形態と比べ、アンテナ用導体パターンの重な
る形態において異なる。実質的に同じ構成、機能部には
図５の同一部分と同じ番号を示す。なお、ＩＣチップ部
分については省略している。

【００１９】フィルム１０上にアンテナ用導体パターン
２０、第２アンテナ用導体パターン２５、入出力接続部
５０、入出力接続部６０を形成する。破線部１０５を折
り込む。折り込んだ後は、同図（ｂ）のように、アンテ
ナ用導体パターン２０、第２アンテナ用導体パターン２
５、入出力接続部５０、入出力接続部６０が重なりあっ
た状態になる。入出力接続部とコイルの交差部分以外は
重なり合わないようにする。ここでは、アンテナ用導体
パターンを説明したが、ＩＣチップの接続及び絶縁、接
着等は前記同様に行い、カード形態として完成させる。

【００２０】上述の方法により、貫通孔を設けることな
く、また、行程を増やすこともなく、コイルを２重する
ことによって、巻数を２倍にしたアンテナ回路基板を実
現し、さらに、アンテナ用導体パターンの形状を工夫す
ることにより、寄生容量を増加させることなく、ＩＣチ
ップを実装した非接触ＩＣカード及びタグが得られる。 ＜実施の形態６＞図７は本発明によるＩＣカードの第６
の実施形態を説明する図である。同図（ａ）、（ｂ）及
び（ｃ）は、製造方法を説明する平面図を示し、（ｄ）
は（ｃ）のＥ−Ｅ断面を示す断面図である。本実施形態
は、ＩＣチップの２つの電極がＩＣチップの同じ平面側
にある場合に適したものである。

【００２１】図７（ａ）のフィルム１０の表面に、アン
テナ用導体パターン２０を形成し、内側の入出力接続部
５０の近傍に、入出力接続部６０を配置するために、絶
縁用フィルム開口部１８０を設ける。第２折り込み用フ
ィルム１７０を、入出力接続部ｂが裏側を向くように、
第２折り込み部１８０の部分で折りたたむ。次に、折り
込み用フィルム１００をアンテナ用導体パターン２０が
裏側を向くように、折り込み部１０５の部分で折りたた
む。すなわち、（ａ）の第２折り込み用フィル図７
（ｃ）ム１７０の面は（ａ）平面に対し３６０度回転さ
れる。図７（ｂ）に、折り込んだ状態を示した。ＩＣチ
ップ７０の電極部を接続する為の、入出力接続部５０、
入出力接続部６０が近接して設置できている。

【００２２】図７（ｄ）に示すように、ＩＣチップ７０
の、入出力電極２００及び入出力電極２１０は、入出力
接続部５０、入出力接続部６０にそれぞれ、異方導電フ
ィルム８０を用い加熱圧着して電気的に接続される。最
後に接着剤付フィルムで上下をはさみ、基板全体を加熱
圧着してカード形態として完成させる。上記の方法によ
り、貫通孔を設けることなく、現在通常用いられてい
る、ＩＣチップ表面に入出力電極を形成しているＩＣチ
ップを用いたアンテナ回路基板を実現し、ＩＣチップを
実装した非接触ＩＣカード及びタグが得られる。 ＜実施の形態７＞図８は、ＩＣチップを実装するアンテ
ナ回路基板において、低抵抗を実現できる、銅、アルミ
ニウム等を用いた時の、表面の酸化等による、接続信頼
性低減を防止する接続構造を平面図及び一部断面図を示
す。銅、アルミニウム等でアンテナ導体パターン２０を
形成した場合、低抵抗のアンテナ回路基板を実現できる
が、金属表面の酸化は避けられない、特に高温高湿等の
厳しい環境条件においては、接続信頼性の劣化が懸念さ
れる。

【００２３】図８（ａ）、（ｂ）のアンテナ導体パター
ン２０の終端である入出力接続部５０、入出力接続部６
０のそれぞれの上層に、酸化防止用金属２２０を形成
し、さらにその上に銀ペーストを積層する、その後、異
方導電フィルムを用いてＩＣチップをアンテナ回路基板
に実装して、酸化を防止し、さらに、接続信頼性の高い
銀ペーストで接続することにより、低抵抗で接続信頼性
の高いＩＣチップを実装した非接触ＩＣカード及びタグ
が得られる。

【００２４】上記実施例では、低周波から高周波まで用
いることのできる、入出力接続部の部分のみを積層する
構造を示した。これは、高周波においては、アンテナ金
属の１〜２μmの表皮のみ信号電波が流れるため、コイ
ル表面部分は低抵抗材料である必要がある。しかし、低
周波で用いる場合は、コイル表面部分が低抵抗で有る必
要が無いため、アンテナ用導体パターン及び入出力接続
部のすべてを積層構造としてもかまわない。

【００２５】また上記の酸化防止用金属は、Ｔｉ、Ｐ
ｔ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｔａ、Ａｇ等の金属を用いることがで
きる、また、前記の金属の重ね膜、合金を用いても良
い。

【００２６】上記発明の実施の形態１〜４では、ＩＣチ
ップの電気的接続条件において、異方導電フィルムを用
いる方法を述べてきたが、電気的接続は半田、導電性接
着剤、接着剤、金属−金属間の直接接合、合金接合のい
ずれの接合方式を用いても良い。

【００２７】

【発明の効果】ＩＣチップの２つの入出力端子を、表面
と裏面からそれぞれ取り出すことを可能としたＩＣチッ
プを用い、一方の終端接続部を、もう一方の終端接続部
の上に折りたたみ、ＩＣチップの上下の入出力端子電極
と終端接続部をそれぞれ接続して、アンテナ回路基板に
ＩＣチップを実装した非接触ＩＣカード及びタグを得る
ことできる。アンテナ用導体パターンを同一平面上に、
アンテナ用導体パターンの中心で、向かい合わせて折り
たたんだ時に、コイルの巻き数が２倍に成るように、中
心で点対称に配置して形成することにより、２重巻きに
したアンテナ回路基板にＩＣチップを実装した非接触Ｉ
Ｃカード及びタグを得ることできる。また、通常使用す
る２つの入出力端子がＩＣチップ表面に形成されている
ＩＣチップにおいても、折りたたみを２重に行うことに
より、ＩＣチップを実装した非接触ＩＣカード及びタグ
を得ることできる。また、低抵抗のアンテナ用導体パタ
ーンの材料を用いても、酸化防止金属と銀ペーストを組
み合わせることにより、ＩＣチップを実装した非接触Ｉ
Ｃカード及びタグを得ることできる。

【００２８】上記の方法により、貫通孔を設けることな
く、また、コイルの巻数、チップサイズ、信頼性の劣化
等に制限されることなくチップを実装した非接触ＩＣカ
ード及びタグを得ることできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のＩＣカードの構成を示す図である。

【図２】 発明によるＩＣカードの第１の実施形態を説
明する平面図及び断面図である。

【図３】 発明によるＩＣカードの第２の実施形態を説
明する平面図及び断面図である。

【図４】 発明によるＩＣカードの第３の実施形態を説
明する平面図及び断面図である。

【図５】 発明によるＩＣカードの第４の実施形態を説
明する平面図及び断面図である。

【図６】 発明によるＩＣカードの第５の実施形態を説
明する平面図及び断面図である。

【図７】 発明によるＩＣカードの第６の実施形態を説
明する平面図及び断面図である。

【図８】 発明によるＩＣカードの第７の実施形態を説
明する平面図及び断面図である。

【符号の説明】

１０ ：フィルム ２０ ：アンテナ用導体パターン ２５ ：第２アンテナ用導体パターン ３０ ：貫通孔ａ ３５ ：貫通孔ｂ ４０ ：裏面アンテナ用導体パターン ４５ ：アンテナスリット ５０ ：入出力接続部ａ ６０ ：入出力接続部ｂ ７０ ：ＩＣチップ ８０ ：異方導電フィルム ９０ ：上部入出力電極 １００：折り込み用フィルム １０５：折り込み部 １１０：絶縁用フィルム １２０：下部入出力電極 １３０：折り込み用切り込み部 １４０：第１接着剤 １５０：第２接着剤 １６０：絶縁用フィルム開口部 １７０：第２折り込み用フィルム １８０：第２折り込み部 １９０：フィルム開口部 ２００：入出力電極ａ ２１０：入出力電極ｂ ２２０：酸化防止金属 ２３０：銀ペースト

フロントページの続き (72)発明者 田勢 隆 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 2C005 MA18 NA08 NA36 5B035 BA03 BB09 CA01 CA23

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも２つの外部入出力電極をもつＩ
   Ｃチップと、上記２つの外部入出力電極に接続されたア
   ンテナ用導体パターンとをもち、上記アンテナ用導体パ
   ターンが形成されアンテナ回路基板の少なくとも一部が
   上記ＩＣチップの２つの外部入出力電極に上記アンテナ
   用導体パターンの端部に接続されるようにした屈曲部を
   もって構成されたことを特徴とするアンテナを内蔵する
   ＩＣカード。
2. 【請求項２】上記ＩＣチップが扁平状で、上記２つの外
   部入出力電極が上記ＩＣチップ上及び下側にあり、上記
   アンテナ用導体パターンが連続するコイル状で、その両
   端が上記２つの外部入出力電極に接続されていることを
   特徴とする請求項1記載のアンテナを内蔵するＩＣカー
   ド。
3. 【請求項３】上記ＩＣチップが扁平状で、上記２つの外
   部入出力電極が上記ＩＣチップの同一面側にあり、上記
   アンテナ用導体パターンが連続するコイル状態で、その
   両端は両端が上記２つの外部入出力電極に接続され、そ
   の一端はカードの外周部を上記アンテナ用導体パターン
   が屈曲して上記外部入出力電極に接続されていることを
   特徴とする請求項1記載のアンテナを内蔵するＩＣカー
   ド。
4. 【請求項４】請求項１ないし3の何れか1つに記載のＩＣ
   カードの製造方法であって、フィルム状アンテナ回路基
   板面上に上記アンテナ用導体パターンを形成し、上記Ｉ
   Ｃチップの入出力電極の１つが上記アンテナ用導体パタ
   ーンの一端と接続されるように実装し、上記アンテナ回
   路基板面の少なくとも上記アンテナ用導体パターンの他
   端を含む部分を折り曲げ、当該他端が上記ＩＣチップの
   入出力電極の他の１つの電極に接するように屈曲する工
   程をもつことを特徴とするＩＣカードの製造方法。
5. 【請求項５】請求項４記載のＩＣカードの製造方法にお
   いて、上記フィルム状アンテナ回路基板の少なくとも一
   部を屈曲する工程の際に、上記フィルム状アンテナ回路
   基板のアンテナ用導体パターンと上記フィルム状アンテ
   ナ回路基板の少なくとも一部以外のアンテナ用導体パタ
   ーンの接触を回避するための絶縁層を形成する工程をも
   つことを特徴とするＩＣカードの製造方法。