JP2012094948A - 非接触通信記録媒体用インレット及びその製造方法及び非接触通信記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 絶縁性フィルム基板の片面のみに配線が形成されたアンテナ回路を用い、製造工程を煩雑にすることなく、共振周波数を調整することが可能な非接触通信記録媒体用インレット及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】 アンテナ回路用絶縁性フィルム基板２と、その片面に形成された巻回された線パターンからなるループアンテナ３と、その最内周の線パターンに接続され先端にそれぞれ調整用パッド４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇを有する６つの調整用配線４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ、４Ｇとを有し、ストラップ基板６は、ストラップ基板用絶縁性フィルム基板７と、その片面に形成された第１のパッド８ａおよび第２のパッド８ｂと、実装されたＩＣチップ５とを有し、第１のパッド８ａを接続パッド４ａと接続し、第２のパッド８ｂを選択された１つの調整用パッドに接続することによりループ長を調整可能とする。
【選択図】図２

Description

本発明はＩＣチップとアンテナ回路を接続し、リーダーライタから送信される電磁波による無線通信で電力が供給されることにより、データ通信を行うＩＣカードやＩＣタグなどの非接触通信記録媒体用インレット及びその製造方法及び非接触通信記録媒体に関する。

近年、要求されるセキュリティーの高度化、情報量の増大あるいは非接触方式によるアクセスの簡便さから、非接触ＩＣカードや非接触ＩＣタグ等の非接触通信記録媒体を用いた電子決済、入退室管理、商品情報のデータ管理など、様々なシステムの運用が導入されている。

これらの非接触通信記録媒体は、その内部にＩＣチップとアンテナ回路を接続して非接触通信記録媒体としての機能を持たせたインレットを収納している。インレット内には、アンテナ回路のインダクタンスとＩＣチップ内部のキャパシタンスにより同調回路が形成されている。また、ＩＣチップのみで目的とする周波数の同調に必要なキャパシタンスが得られない場合、特許文献１に記載されているように、アンテナ回路に調整用コンデンサを形成してキャパシタンスを調整する方法が一般的に知られている。

図４、図５は従来の調整用コンデンサを形成した非接触通信記録媒体用インレットの代表例を示す図であり、図４は断面図、図５は平面図である。図４、５において、非接触通信記録媒体用インレット１７内では、アンテナ回路用絶縁性フィルム基板２上に形成された金属箔からなるループアンテナ１３に、ＩＣチップ５が、ワイヤボンディング実装法やフリップチップ実装法により接続されている。アンテナ回路用絶縁性フィルム基板２の裏面にはジャンパー１６が形成され、アンテナ回路用絶縁性フィルム基板２の表裏面には調整用コンデンサ１９を構成するための表面電極１５ａと裏面電極１５ｂとが対向するように形成されている。これらの電極をＩＣチップの特性に応じて任意の位置で切断することにより表面電極１５ａと裏面電極１５ｂとで挟まれアンテナに接続される部分の面積を変え、調整用コンデンサ１９の容量を調整し、共振周波数を調整することができる。

しかしながら調整用コンデンサを付加することで、基板の表裏両面にエッチング処理等の加工が必要になること、またＩＣチップ実装後に調整用コンデンサを切断する工程の追加が必要になることにより、製造コストの増大および製造工程が煩雑化するという問題があった。

これらの問題を回避する方法として、以下に説明する特許文献２および特許文献３に記載された方法が従来技術として知られている。

特許文献２の方法は、予めアンテナ回路にループ長調整用の複数の線パターンを形成しておき、この線パターンのいずれかを切断することでアンテナ回路のインダクタンスを調整して所望の共振周波数を得るというものである。

特許文献３の方法は、アンテナ回路とＩＣチップとの接続パッドを、ループアンテナの異なる部分から引出したインダクタンス調整用配線の先端に複数個形成しておき、ＩＣチップの接続位置によってアンテナ回路のインダクタンスを調整して所望の共振周波数を得るというものである。

特開２０００−３３１１３７号公報 特開２００１−２５１１１５号公報 特開２００６―２１７１８５号公報

特許文献２の方法は、調整用コンデンサを省略でき、更に基板の片面のみでアンテナ回路を形成できるという利点はあるが、アンテナ回路を切断する製造工程は省略できず、製造工程が煩雑になるという問題は解決できない。

また、特許文献３による方法は、ＩＣチップの設置位置を一定にできないという課題がある。カード化等を行う後加工工程では、インレットに複数の基材を積層して非接触通信記録媒体に加工するが、内装される基材のＩＣチップと重なる部分に逃げ穴を開けることでＩＣチップにより非接触通信記録媒体の表面に生ずる凹凸を低減する手法が一般的に知られている。この場合、ＩＣチップの位置が変わると内装基材の穴位置をその都度変える必要があり、製造工程が煩雑になる。

本発明はこのような問題を解決すべくなされたものであり、本発明の課題は、絶縁性フィルム基板の片面のみに配線が形成されたアンテナ回路を用い、製造工程を煩雑にすることなく、共振周波数を調整することが可能な非接触通信記録媒体用インレット及びその製造方法、及びその非接触通信記録媒体用インレットを備えた非接触通信記録媒体を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明による非接触通信記録媒体用インレットは、アンテナ回路と前記アンテナ回路上に設置されたストラップ基板とを有するインレットであって、前記アンテナ回路は、第１の絶縁性フィルム基板と、前記第１の絶縁性フィルム基板の片面に形成された巻回された線パターンからなるループアンテナと、前記ループアンテナの最外周の線パターンの一端に形成された接続パッドと、前記ループアンテナの最内周の線パターンに接続された複数の調整用配線と、前記調整用配線の先端に形成された調整用パッドとを有し、前記ストラップ基板は、第２の絶縁性フィルム基板と、前記第２の絶縁性フィルム基板の片面に形成された第１のパッドおよび第２のパッドと、前記第１のパッドおよび第２のパッドにそれぞれ端子を接続して前記第２の絶縁性フィルム基板上に実装されたＩＣチップとを有し、前記第１のパッドは前記接続パッドと接続され、前記第２のパッドは前記調整用パッドの１つに接続されており、前記第２のパッドに接続される調整用パッドを選択することにより前記ＩＣチップに接続されるループアンテナのループ長を調整可能としたことを特徴とする。

ここで、前記巻回された線パターンの一部にも調整用パッドが形成されており、前記第２のパッドは前記調整用配線の先端に形成された調整用パッドまたは前記巻回された線パターンの一部に形成された調整用パッドのうちの１つに接続されていてもよい。

また、前記第２のパッドに接続される前記調整用パッドを選択することにより前記アンテナ回路のインダクタンスを調整し、前記ＩＣチップに接続されるアンテナ回路の共振周波数を調整可能としてもよい。

本発明による非接触通信記録媒体は、上記の非接触通信記録媒体用インレットを具備したことを特徴とする。

本発明による非接触通信記録媒体用インレットの製造方法は、アンテナ回路と前記アンテナ回路上に設置されたストラップ基板とを有するインレットの製造方法であって、前記アンテナ回路の製造工程は、第１の絶縁性フィルム基板の片面に、巻回された線パターンからなるループアンテナと、前記ループアンテナの最外周の線パターンの一端に配置された接続パッドと、前記ループアンテナの最内周の線パターンに接続された複数の調整用配線と、前記調整用配線の先端に配置された調整用パッドとを形成する工程を有し、前記ストラップ基板の製造工程は、第２の絶縁性フィルム基板の片面に第１のパッドおよび第２のパッドを形成する工程と、前記第１のパッドおよび第２のパッドにそれぞれ端子を接続して前記第２の絶縁性フィルム基板の他の面上にＩＣチップを実装する工程とを有し、前記第１のパッドを前記接続パッドに接続し、前記調整用パッドの１つを選択して前記第２のパッドに接続することにより前記ＩＣチップに接続されるループアンテナのループ長を調整することを特徴とする。

ここで、前記巻回された線パターンの一部に調整用パッドを形成し、前記調整用配線の先端に形成された調整用パッドまたは前記巻回された線パターンの一部に形成された調整用パッドのうちの１つを選択して前記第２のパッドに接続してもよい。

上記のように、本発明の非接触通信記録媒体用インレットは、ストラップ実装方式を用い、アンテナ回路とストラップ基板のパッド間の接続位置を変えることでループアンテナのループ長を調整可能にしたものである。

ストラップ実装方式とは、複数のパッドを有する薄い絶縁性フィルム基板上にＩＣチップを搭載したストラップ基板をアンテナ回路上に配置し、ストラップ基板に設けられたパッドとアンテナ回路に設けられたパッドとを接続してインレットを構成する方法である。

本発明では、アンテナ回路のループアンテナのループ長を可変にするために、複数の調整用配線およびその先端の調整用パッドを有するループアンテナを形成し、ストラップ基板をアンテナ回路上に配置したときにストラップ基板の第２のパッドがアンテナ回路の任意の調整用パッドと接続できるよう第２のパッドを形成する。この第２のパッドに接続する調整用パッドの選択により、アンテナ回路のインダクタンスを可変にすることで共振周波数を調整できるため、調整用コンデンサを搭載する必要がなく、アンテナ回路用の絶縁性フィルム基板の片面のみにアンテナ回路の配線を形成した構成とすることができる。また、ストラップ基板の第１および第２のパッドと、アンテナ回路のループアンテナ、接続パッド、調整用配線および調整用パッドとの間にはストラップ基板用の絶縁性フィルム基板が存在するため、ストラップ基板とアンテナ回路の間は接続したパッド以外すべて絶縁されており、ループアンテナや非接続のパッドなどを切断する必要はない。これにより、安価で容易に共振周波数の調整が可能になる。

以上のように、本発明によれば、絶縁性フィルム基板の片面のみに配線が形成されたアンテナ回路を用い、製造工程を煩雑にすることなく、共振周波数を調整することが可能な非接触通信記録媒体用インレット及びその製造方法、及びその非接触通信記録媒体用インレットを備えた非接触通信記録媒体が得られる。

本発明による非接触通信記録媒体用インレットの一実施の形態を示す断面図。 本発明による非接触通信記録媒体用インレットの一実施の形態を示す平面図。 本実施の形態の非接触通信記録媒体用インレットの変形例を示す断面図。 従来の調整用コンデンサを形成した非接触通信記録媒体用インレットの代表例を示す断面図。 従来の調整用コンデンサを形成した非接触通信記録媒体用インレットの代表例を示す平面図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

図１、図２は本発明による非接触通信記録媒体用インレットの一実施の形態を示す図であり、図１は断面図、図２は平面図である。図１、図２において、本実施の形態の非接触通信記録媒体用インレットは、アンテナ回路１とアンテナ回路１上に設置されたストラップ基板６とを有するインレットであって、アンテナ回路１は、第１の絶縁性フィルム基板であるアンテナ回路用絶縁性フィルム基板２と、アンテナ回路用絶縁性フィルム基板２の片面に形成された巻回された線パターンからなるループアンテナ３と、ループアンテナ３の最外周の線パターンの一端に形成された接続パッド４ａと、ループアンテナ３の最内周の線パターンに接続され先端にそれぞれ調整用パッド４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇを有する６つの調整用配線４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ、４Ｇとを有し、ストラップ基板６は、第２の絶縁性フィルム基板であるストラップ基板用絶縁性フィルム基板７と、ストラップ基板用絶縁性フィルム基板７の片面に形成された第１のパッド８ａおよび第２のパッド８ｂと、第１のパッド８ａおよび第２のパッド８ｂにそれぞれ端子を接続してストラップ基板用絶縁性フィルム基板７上に実装されたＩＣチップ５とを有し、第１のパッド８ａは接続点９ａで接続パッド４ａと接続され、第２のパッド８ｂは接続点９ｂで調整用パッド４ｆに接続されている。

ここで、アンテナ回路用絶縁性フィルム基板２及びストラップ基板用絶縁性フィルム基板７の材質はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等の一般的な高分子フィルムが使用されるが、絶縁性があれば特に材質は限定されない。アンテナ回路用絶縁性フィルム基板２、ストラップ基板用絶縁性フィルム基板７の厚みは任意であるが、インレットに要求される強度と厚さに対する制限などを考慮すると、アンテナ回路用絶縁性フィルム基板２は２０〜１００μｍ程度、ストラップ基板用絶縁性フィルム基板７は２０〜５０μｍ程度が好ましい。

また、ループアンテナ３、接続パッド４ａ、調整用パッド４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、調整用配線４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ、４Ｇ、第１のパッド８ａ、第２のパッド８ｂは金属箔により形成することができる。その金属箔の材質はアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等を用いることができ、厚みは任意に設定可能であるが、要求される強度や電気抵抗、厚さに対する制限などを考慮すると、１０〜１００μｍ程度が好ましい。ループアンテナ３、接続パッド４ａ及び各調整用パッド４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇおよび各調整用配線４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ、４Ｇ、第１のパッド８ａおよび第２のパッド８ｂの形成方法は、金属箔をアンテナ回路用絶縁性フィルム基板２またはストラップ基板用絶縁性フィルム基板７上に貼り付けた後、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷等の一般的な印刷方法でレジスト印刷を施し、エッチング処理にて形成する一般的な方法を用いることができる。

ＩＣチップ５の搭載にあたっては電気的接合及び物理的接合をより強固とするため、エポキシ系、アクリル系などの熱硬化型ペースト、異方性導電ペースト、異方性導電フィルムなどのＩＣチップ用接着剤１１を使用し、ペースト状態で第１のパッド８ａおよび第２のパッドおよび８ｂ上にディスペンサーで塗布、もしくは印刷方式で印刷等を行い、ＩＣチップ５のバンプ１０を介してフリップチップ実装法により接合するのが一般的である。ただし、必ずしもこの方法に限定するものではなく、ワイヤボンディング実装法などの既知の手法で最適なものを選べば良い。

ストラップ基板６の第１パッド８ａとアンテナ回路１の接続パッド４ａとの接続、および第２パッド８ｂとアンテナ回路１の調整用パッド４ｆとの接続の方法は特に限定されず、カシメ、熱融着など既知の手法で接続部のストラップ基板用絶縁性フィルム基板７を除去して接続すれば良い。図１及び図２に示す非接触通信記録媒体用インレットでは、第２のパッド８ｂは接続点９ｂで調整用パッド４ｆと接続されているが、共振周波数の調整に応じて調整用パッド４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇの中から任意のパッドを１つ選択して接続すればよい。選択したパッドによりループアンテナ３のループ長が変化するため、インダクタンスが変化し、共振周波数が調整可能となる。例えば、共振周波数を低く設定したい場合、ループアンテナ３のループ長を長くする必要があるので、調整用パッド４ｃ、４ｅ、４ｇなどを選択すれば良い。

図３は本実施の形態の非接触通信記録媒体用インレットの変形例を示す断面図である。図３の非接触通信記録媒体用インレット１２においては、ＩＣチップ５の外力に対する耐久性を向上させるため、ステンレス鋼材等の金属による補強板１８をＩＣチップ５上に設置している。補強板１８の接着にはエポキシ系、アクリル系等の補強板用接着剤１４を使用する。補強板１８の厚みは任意に設定可能であるが、補強強度と厚さに対する要求を考慮すると、好ましくは３０〜３００μｍ程度である。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではないことはいうまでもなく、目的や用途に応じて設計変更可能である。例えば、絶縁性フィルム基板、ループアンテナ、各パッド、調整用配線などの材質、形状、配置などは、上記の実施の形態に限らず、種々の変形が可能であり、また他の機能や部品などの付加も可能である。また、ストラップ基板の長さを長くして、第２のパッドが巻回された線パターンからなるループアンテナの上部にも達するように配置し、その第２のパッドの下のループアンテナの部分に調整用パッドを形成し、調整用配線の先端に形成された調整用パッドまたはループアンテナに形成された調整用パッドのうちの１つを選択して第２のパッドに接続してもよい。

１ アンテナ回路
２ アンテナ回路用絶縁性フィルム基板
３、１３ ループアンテナ
４ａ 接続パッド
４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ 調整用パッド
４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ、４Ｇ 調整用配線
５ ＩＣチップ
６ ストラップ基板
７ ストラップ基板用絶縁性フィルム基板
８ａ 第１のパッド
８ｂ 第２のパッド
９ａ、９ｂ 接続点
１０ バンプ
１１ ＩＣチップ用接着剤
１２、１７ 非接触通信記録媒体用インレット
１４ 補強板用接着剤
１５ａ 表面電極
１５ｂ 裏面電極
１６ ジャンパー
１８ 補強板
１９ 調整用コンデンサ

Claims (6)

1. アンテナ回路と前記アンテナ回路上に設置されたストラップ基板とを有するインレットであって、前記アンテナ回路は、第１の絶縁性フィルム基板と、前記第１の絶縁性フィルム基板の片面に形成された巻回された線パターンからなるループアンテナと、前記ループアンテナの最外周の線パターンの一端に形成された接続パッドと、前記ループアンテナの最内周の線パターンに接続された複数の調整用配線と、前記調整用配線の先端に形成された調整用パッドとを有し、前記ストラップ基板は、第２の絶縁性フィルム基板と、前記第２の絶縁性フィルム基板の片面に形成された第１のパッドおよび第２のパッドと、前記第１のパッドおよび第２のパッドにそれぞれ端子を接続して前記第２の絶縁性フィルム基板上に実装されたＩＣチップとを有し、前記第１のパッドは前記接続パッドと接続され、前記第２のパッドは前記調整用パッドの１つに接続されており、前記第２のパッドに接続される調整用パッドを選択することにより前記ＩＣチップに接続されるループアンテナのループ長を調整可能としたことを特徴とする非接触通信記録媒体用インレット。
2. 前記巻回された線パターンの一部にも調整用パッドが形成されており、前記第２のパッドは前記調整用配線の先端に形成された調整用パッドまたは前記巻回された線パターンの一部に形成された調整用パッドのうちの１つに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触通信記録媒体用インレット。
3. 前記第２のパッドに接続される前記調整用パッドを選択することにより前記アンテナ回路のインダクタンスを調整し、前記ＩＣチップに接続されるアンテナ回路の共振周波数を調整可能としたことを特徴とする請求項１または２に記載の非接触通信記録媒体用インレット。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触通信記録媒体用インレットを具備したことを特徴とする非接触通信記録媒体。
5. アンテナ回路と前記アンテナ回路上に設置されたストラップ基板とを有するインレットの製造方法であって、前記アンテナ回路の製造工程は、第１の絶縁性フィルム基板の片面に、巻回された線パターンからなるループアンテナと、前記ループアンテナの最外周の線パターンの一端に配置された接続パッドと、前記ループアンテナの最内周の線パターンに接続された複数の調整用配線と、前記調整用配線の先端に配置された調整用パッドとを形成する工程を有し、前記ストラップ基板の製造工程は、第２の絶縁性フィルム基板の片面に第１のパッドおよび第２のパッドを形成する工程と、前記第１のパッドおよび第２のパッドにそれぞれ端子を接続して前記第２の絶縁性フィルム基板の他の面上にＩＣチップを実装する工程とを有し、前記第１のパッドを前記接続パッドに接続し、前記調整用パッドの１つを選択して前記第２のパッドに接続することにより前記ＩＣチップに接続されるループアンテナのループ長を調整することを特徴とする非接触通信記録媒体用インレットの製造方法。
6. 前記巻回された線パターンの一部に調整用パッドを形成し、前記調整用配線の先端に形成された調整用パッドまたは前記巻回された線パターンの一部に形成された調整用パッドのうちの１つを選択して前記第２のパッドに接続することを特徴とする請求項５に記載の非接触通信記録媒体用インレットの製造方法。

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