JP6984362B2 - インレットおよび非接触通信媒体 - Google Patents

Description

本発明は、非接触通信媒体に関する。更には、昇華型プリント用受像紙を備えた非接触通信媒体とそれに使用するインレットに関する。

非接触ＩＣタグや非接触ＩＣカードなどの非接触通信媒体に一般的に使用される電磁誘導通信方式においては、リーダライタ側のループアンテナによって生じる磁界が、ＩＣタグ・ＩＣカードに内蔵されたコイルアンテナ等の閉ループ回路を貫くことによって誘導起電力が発生し、ＩＣチップに電力が供給されることでＩＣチップをアクティベートし、リーダライタとの通信が可能になる。

ＩＣタグ・ＩＣカードに埋設されているコイルアンテナは、金属箔を樹脂フィルム上に接着させ、エッチング等によってパターニングして製造されるフィルムアンテナと、金属線をコイル状に複数回巻いたコイルアンテナが主に用いられている。

電磁誘導通信方式を用いたＩＣタグ・ＩＣカードの通信規格としては、ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３、１８０００−３、１４４４３などがある。特にＩＣタグとして用いられる通信規格としてはＩＳＯ／ＩＥＣ１８０００−３があるが、より高速通信が可能な１８０００−３ Ｍｏｄｅ２、Ｍｏｄｅ３がある。

高速な通信速度を活かすような運用方法としては、病院におけるカルテなどの書類に取り付けた状態での一括読取や、衣類などが纏まった状態での一括読取などが想定される。

これらのような運用状況においては、アンテナ同士が近接した状態におかれ、本来の通信特性とは異なる通信特性となることが予想されるため、通常は予め共振周波数をずらした状態のアンテナを設計するなどの対策が行われている。例えば、特許文献１には共振周波数調整用のキャパシタンスパターンを設け、必要に応じてそのパターンの一部を削除してキャパシタンスの電極面積を少なくして共振周波数を調製する方法や、特許文献２にはアンテナコイルを分岐させ、アンテナコイルの長さを変更することによって調整する方法やチップ搭載箇所を変更する方法、特許文献３にはジャンパ線の位置をスライドさせる事によってアンテナの長さを変更することによって調整する方法、が開示されている。

これらの方法によって所望の共振周波数の調整を行うことは可能であるが、特に表面に印画・印字を行う受像用紙などによる受像層が備えられている場合には、調整パターンを設けることによって印画・印字品質が悪影響を受けるため、アルミパターンでの印刷抜けの発生や所望の色が得られないなどの不具合が生じていた。

例えば、非接触ＩＣカードにおいて、キャパシタンスパターンを設ける方法は、通常幅広のキャパシタンスパターンをカード面内に設けることになり、印画品質を大きく損なう。また、コイルを分岐させる方法は、チップ搭載箇所が変わり、指定位置にチップが収まらなくなってしまうため、印画品質を損なう問題がある。

そのため、表面に印画・印字を行う受像層が備えられた非接触通信媒体において、共振周波数調整用パターンが受像層への悪影響を及ぼすことが無い非接触通信媒体が待望されていた。

特開２００７−０４８１８３号公報 特開２００６−２１７１８５号公報 特開２０１０−０２１８４０号公報

上記の事情に鑑み、本発明は、表面に印画・印字を行う受像層が備えられ非接触通信媒体において、受像層への悪影響を及ぼすことなく、共振周波数の調整が可能な非接触通信媒体を提供することを課題とする。

上記の課題を解決する手段として、本発明の第一の態様は、ベースフィルムの一方の面にアンテナパターンを備え、もう一方の面に入力容量０ｐＦのＩＣチップを備えた非接触通信媒体のインレットであって、
インレットのＩＣチップ側の面には、ＩＣチップが電気的に接続された一対のＩＣチップ接続用電極を備えており、
一対のＩＣチップ接続用電極は、その裏面に形成されたアンテナパターンの両端部とそれぞれベースフィルムを貫通して電気的に接続されており、
ＩＣチップ接続用電極の一方の端部には、その端部からアンテナパターンに平行に延設されたＩＣチップ側のキャパシタ形成用電極を備えており、
ＩＣチップ接続用電極のもう一方の端部と電気的に接続されたアンテナパターンの端部からは、ＩＣチップ側のキャパシタ形成用電極に重なる様にアンテナパターン側のキャパシタ形成用電極が備えられていることを特徴とする非接触通信媒体のインレットである。

また、第二の態様は、第一の態様に記載の前記インレットの表裏面に紙ベースの層を積層してなる非接触通信媒体において、
インレットの前記アンテナパターンが備えられた面には、少なくとも、接着層を介して裏面用紙が備えられており、
インレットの前記ＩＣチップが備えられた面には、少なくとも、接着層を介してＩＣチップの凸部を平坦化する開口部を備えた中間紙と、更にその上に接着層を介して昇華型プリント用受像用紙と、が備えられていることを特徴とする非接触通信媒体である。

また、第三の態様は、前記キャパシタ形成用電極は、前記アンテナパターンの線幅の０．３〜３．０倍以下であることを特徴とする第二の態様に記載の非接触通信媒体である。

また、第四の態様は、前記アンテナパターンの巻数は、１ターン以上３ターン以下であることを特徴とする第二または第三の態様に記載の非接触通信媒体である。

また、第五の態様は、前記受像用紙には、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体樹脂層が備えられていることを特徴とする第二〜第四の態様のいずれかに記載の非接触通信媒体である。

また、第六の態様は、前記非接触通信媒体を１０枚以上重ねた時の共振周波数が１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚであることを特徴とする第二〜第五の態様のいずれかに記載の非接触通信媒体である。

また、第七の態様は、前記アンテナパターンと前記ＩＣチップ接続電極および前記キャパシタ形成用電極が、厚さ５μｍ〜１５μｍのアルミニウム箔であることを特徴とする第二〜第六の態様のいずれかに記載の非接触通信媒体である。

本発明の非接触通信媒体は、インレットのベースフィルムの一方の面にアンテナパターンを備え、他方の面にＩＣチップを実装する一対のＩＣチップ接続用電極を備えている。ＩＣチップ側の電極には、その裏面に形成されたアンテナパターンに沿って延設されたキャパシタ形成用電極を備えているため、その電極の長さを変更することにより、共振周波数の調整が可能となっている。且つＩＣチップを備えた面には、ＩＣチップの凸部を平坦化する開口部を備えた中間紙と、その上に酢酸ビニル塩化ビニル共重合体樹脂層を備えた受像用紙を備えている。そのため、受像用紙の表面は平坦化されており印刷品質への悪影響が最低限に抑えられた状態で共振周波数の調整が可能な非接触通信媒体を提供することができる。

本発明の非接触通信媒体のＩＣチップが実装された面から見た上面図を例示している。アンテナパターン２は、裏面に形成されているため、破線で示されている。 本発明の非接触通信媒体に使用するインレットの一例を示す断面図であって、（ａ）はインレットの短手方向におけるＩＣチップを切断する図１の切断線Ａ−Ａ´で切断した断面図、（ｂ）は図１における一方のＩＣチップ接続用電極５をインレットの長手方向に沿ってＢ−Ｂ´切断線で切断した断面図、（ｃ）は図１におけるもう一方のＩＣチップ接続用電極５をインレットの長手方向に沿ってＣ−Ｃ´切断線で切断した断面図、を例示している。 本発明の非接触通信媒体の各層を積層されていない状態で例示した層構成説明図である。

＜インレット＞
本発明のインレットは、ベースフィルムの一方の面にアンテナパターンを備え、もう一方の面に入力容量０ｐＦのＩＣチップを備えた非接触通信媒体のインレットである。

インレットのＩＣチップ側の面には、ＩＣチップが電気的に接続された一対のＩＣチップ接続用電極を備えている。

一対のＩＣチップ接続用電極は、その裏面に形成されたアンテナパターンの両端部とそれぞれベースフィルムを貫通して電気的に接続されている。

ＩＣチップ接続用電極の一方の端部には、その端部からアンテナパターンに平行に延設されたＩＣチップ側のキャパシタ形成用電極を備えている。

ＩＣチップ接続用電極のもう一方の端部と電気的に接続されたアンテナパターンの端部からは、ＩＣチップ側のキャパシタ形成用電極に重なる様にアンテナパターン側のキャパシタ形成用電極が備えられている。

次に、本発明の非接触通信媒体に使用されるインレットについて、図を用いて説明する。
図１は、本発明の非接触通信媒体４を、ＩＣチップ３が実装された側から見た上面図の一例を示すものである。裏面にはアンテナパターン２が備えられており、それを破線で示している。また、３つの切断線、Ａ−Ａ´、Ｂ−Ｂ´、Ｃ−Ｃ´、を示している。

切断線Ａ−Ａ´は、ＩＣチップ接続電極５にＩＣチップ３が実装された部分を、図面の縦方向に、ＩＣチップ３とアンテナパターン２を切断した切断線である。

切断線Ｂ−Ｂ´は、切断線Ａ−Ａ´と直交する方向で、一方のＩＣチップ接続電極５とアンテナパターン２を切断した切断線である。

切断線Ｃ−Ｃ´は、切断線Ｂ−Ｂ´に平行で、もう一方のＩＣチップ接続電極５とアンテナパターン２とキャパシタ形成電極６、６´を切断した切断線である。

図２（ａ）は、図１の切断線Ａ−Ａ´における断面図を示している。
図２（ａ）に示す様に、本発明の非接触通信媒体に使用されるインレット４は、ベースフィルム１の一方の面にアンテナパターン２を備え、もう一方の面に入力容量０ｐＦのＩＣチップ３を備えている。ＩＣチップ３は、ベアチップフリップチップ実装後、封止用樹脂で封止されていても構わない。また、パッケージモジュールやチップサイズパッケージであっても良い。

図２（ｂ）は、図１の切断線Ｂ−Ｂ´における断面図を示している。
図２（ｂ）に示す様に、インレット４のＩＣチップ３を備えた面には、その裏面に形成されたアンテナパターン２の両端部と各々電気的に接続された一対のＩＣチップ接続電極５を備えている。ＩＣチップは、その一対のＩＣチップ接続電極５に電気的に接続され、実装されている。

図２（ｃ）は、図１の切断線Ｃ−Ｃ´における断面図を示している。
図２（ｃ）に示す様に、ＩＣチップ接続電極５の一方の端部には、キャパシタ形成用電極６を備えている。キャパシタ形成用電極６の裏面には、ベースフィルム１を介してキャパシタ形成用電極６に重なる様に形成されたキャパシタ形成用電極６´が備えられて、キャパシタを形成している。このキャパシタの静電容量は、キャパシタ形成用電極６とキャパシタ形成用電極６´の重なる面積によって静電容量を変更することができる。双方の電極の線幅、長さ、双方の相対的な配置、などを変えることによって静電容量を調整することができる。

キャパシタ形成用電極６とキャパシタ形成用電極６´の重なる面積を変更する方法としては、それらの電極を形成する時に電極の長さ、線幅、双方の相対的な配置などを設定しても良い。また一定の、長さ、線幅、双方の相対的な配置関係にある電極を形成した後、電極を除去して長さや線幅を、短くしたり、狭くしたりすることでも、キャパシタの静電容量を変更することができる。

＜インレットの製造方法＞
本発明のインレット４は、従来の製造方法を使用して製造することができる。
まず、ベースフィルム１の一方の面にアンテナパターン２を作製し、もう一方の面にＩＣチップ接続電極５およびキャパシタ形成用電極６を形成する。

アンテナパターン２とＩＣチップ接続電極５およびキャパシタ形成用電極６は、ベースフィルム１に接着層を介して貼り合せたアルミニウム箔や銅箔などの金属箔をフォトリソグラフィ技術によってパターニングしたものでも良いし、銀や銅の微粒子を使用した導電性インキを印刷して形成した導電性パターンであっても良い。

また、銅めっきによって銅の薄膜を表裏面に形成した後、フォトリソグラフィ技術によってパターニングしても良い。フォトリソグラフィ技術においては、エッチングレジストのパターンを形成した後、金属箔のエッチング処理を行うが、エッチングレジストのパターンを形成する方法として、フォトリソグラフィ技術ではなく、非感光性のレジストを印刷する方法を使用しても構わない。形成するパターンの線幅などの仕様によって使い分ければよい。

また、キャパシタ形成用電極６だけを別の材料や製造方法で作製しても良い。例えば、まずベースフィルム１の表裏面に接着層を介して金属箔を貼り合せた後、フォトリソグラフィ技術などによりパターニングし、その後、導電性インキを印刷してキャパシタ形成用電極６を形成する方法で作製しても良い。

ベースフィルム１の表裏面に形成されたアンテナパターン２とＩＣチップ接続電極５を電気的に接続する方法としては、特に限定する必要はない。例えば、アンテナパターン２とＩＣチップ接続電極５を導通させる位置に、アルミニウムや銅からできているリベットや、ハトメと座金、を使用して表裏面からかしめることによって導通させることができる。またアンテナパターン２とＩＣチップ接続電極５を形成後、それらを導通させる孔を所望の位置に形成した後、導電性インキを充填することにより導通させる方法でも良いし、めっきによって導通をとっても良い。

以上の様にして、ベースフィルム１の表裏面に、アンテナパターン２とＩＣチップ接続電極５とキャパシタ形成用電極６を形成した後、ＩＣチップ接続電極５にＩＣチップ３を接続する。接続する手段としては、低温半田を用いたはんだ付け、導電性接着剤、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）などを使用することが可能である。

ＩＣチップ３が接続された状態で、キャパシタ形成用電極６の長さを調整する事によって、インレット４の共振周波数を調整する。共振周波数は、インレット４のアンテナパターン２とキャパシタ形成用電極６によって形成される共振回路の共振周波数が、キャパシタ形成用電極６の重なる電極面積を変化させる事によって変化することを使用して調整することができる。

キャパシタ形成用電極６の長さを変化させる手段としては、特に限定する必要は無いが、例えば、電極形成時に長さ、線幅、重なり状態を設定しておけば良い。また、キャパシタ形成用電極６、６´の長さを短くする場合は、機械的に金属箔を除去すれば良い。例えば、切削刃やヤスリで金属箔を削り取る方法やレーザー加工などが挙げられる。また、キャパシタ形成用電極６、６´に切れ込みを入れることでも、共振周波数を変化させることができる。切れ込みを入れる手段としては、ナイフの刃による方法やレーザー加工による金属箔の部分的な除去によっても切れ込みを形成することが可能である。

なお、ベースフィルム１としては、各種の樹脂フィルムを使用することができる。例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）などを挙げることができる。

＜非接触通信媒体＞
本発明の非接触通信媒体は、本発明のインレットの表裏面に紙ベースの層を積層してなる非接触通信媒体である。

インレットのアンテナパターンが備えられた面には、少なくとも、接着層を介して裏面用紙が備えられている。

インレットの前記ＩＣチップが備えられた面には、少なくとも、接着層を介してＩＣチップの凸部を挿入し平坦化する開口部を備えた中間紙と、更にその上に接着層を介して昇華型プリント用受像用紙と、が備えられている。

次に、上記で説明したインレットを使用した非接触通信媒体について、図２と図３を使用して説明する。

本発明の非接触通信媒体１０は、上記インレット４の表裏面に紙ベースの層を積層して作製した非接触通信媒体である。

インレット４のアンテナパターン２が備えられた面には、少なくとも、接着層９を介して裏面用紙６が備えられている。

（接着層）
接着層９は特に限定されない。紙ベースの層とインレット４および紙ベースの層同士を良好に接着可能なものであれば良い。更には、アルミニウム箔や銅箔などの金属箔およびＩＣチップ３との接着性に優れた接着剤であれば好適に使用することができる。

また、インレット４のＩＣチップ３が備えられた面には、少なくとも、接着層９を介してＩＣチップの凸部を平坦化する開口部１１を備えた中間紙８と、更にその上に接着層９を介して昇華型プリント用受像用紙８と、が備えられている。

（中間紙）
ＩＣチップの凸部を平坦化する開口部１１は、ＩＣチップ３のべースフィルム１の平面に平行な面における外形に合せて、その形状と寸法が設定され、中間紙８に形成されている。中間紙８の厚さは、ＩＣチップ３の凸部の高さを平坦化できる厚さに設定する。

中間紙８の材料としては特に限定する必要はない。各種の紙および紙ベースの材料を使用することができる。以上の様な開口部１１を備えた中間紙８とすることで、ＩＣチップの凸部を平坦化することが可能である。

また、中間紙８は、アンテナパターン２とキャパシタ形成用電極６が形成する凹凸を吸収する柔軟性を備えている。そのため、中間紙８の上に接着層１１を介して貼り合せた昇華型プリント用受像用紙の表面は平坦化されている。

（昇華型プリント用受像用紙）
また、昇華型プリント用受像用紙８は、その表面に塩化ビニル酢酸ビニル共重合体樹脂層が塗布されていることが好ましい。塩化ビニル酢酸ビニル共重合体樹脂層は、昇華型プリント用受像用紙としての機能を発揮するための層である。
また、昇華型プリント用受像用紙８の材料としては特に限定されない。各種の紙および紙ベースの材料を使用することができる。

（裏面用紙）
裏面用紙７は、紙ベースの材料であれば特に限定されない。

また、キャパシタ形成用電極６は、アンテナパターン２の線幅の０．３倍以上３．０倍以下であることが好ましい。０．３倍未満では表裏の重なり面積が小さ過ぎるため、また３．０倍を超えると隣のコイルパターンにまで重なりが及んでしまい、電気特性に想定外の影響を与える可能性が生じるためである。

１ターン未満ではインダクタンス値が不十分で、
共振周波数値が高すぎるため本発明のキャパシタパターンで調整しても、
１３．５６ＭＨｚ近傍を狙うことができなくなり、通信不良となる。
３ターン以上ではインダクタンス値が高すぎ、
カード単体での共振周波数値が低くなることでカードを重ねた際に、
共振周波数値が１３．５６ＭＨｚより低くなり、通信不良となるためである。

また、アンテナパターン２の巻数は、１ターン以上３ターン以下であることが好ましい。１ターン未満ではインダクタンス値が不十分で共振周波数値が高すぎるため本発明のキャパシタパターンで調整しても、１３．５６ＭＨｚ近傍を狙うことができなくなり、通信不良となる。また、３ターンを超えるとインダクタンス値が高すぎ、カード単体での共振周波数値が低くなることでカードを重ねた際に、共振周波数値が１３．５６ＭＨｚより低くなり、通信不良となるためである。

また、本発明の非接触通信媒体１０を１０枚以上重ねた時の共振周波数が、１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚであることが好ましい。共振周波数が１０ＭＨｚ未満では前述のリーダ／ライタの通信規格（ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３、１４４４３、１８０００−３）においては電波法により、１３．５６ＭＨｚ近傍で電界強度がもっとも強められるため好ましく無い。また３０ＭＨｚを超えた場合も同様である。

また、アンテナパターン２とＩＣチップの接続電極５とキャパシタ形成用電極６は、厚さ５μｍ〜１５μｍのアルミニウム箔であることが好ましい。厚さが５μｍ未満ではカード加工時のロールテンションや接着剤を塗布した際の収縮が起こるため、またエンドユーザにおける使用環境によっては断線に至る可能性があるため、また１５μｍを超えると、カード受像面にアルミパターンが顕著に浮き出るため、外観上好ましくない。アルミニウム箔の厚みはＩＣタグの通信特性および通信品質に関わる点で何ら影響しないため、一定の耐久性を有し、外観上の品質を損なわない程度の厚みを選択する。

＜非接触通信媒体の製造方法＞
本発明の非接触通信媒体の製造は、本発明のインレット４の表裏面に紙ベースの層を、接着層を介して積層する事によって、実施することができる。

まず、インレット４のアンテナパターン２側に裏面用紙を、接着層１１を介して貼り合せる。

次に、ＩＣチップ３が形成する凸部を挿入して平滑化させるための開口部１２を有する中間紙８を、インレット４のＩＣチップ３側に接着層１１を介して貼り合せる。貼り合せる際に、開口部１２をＩＣチップ３が形成する凸部に目合わせしてから貼り合せなければならない。

次に、中間紙８の上に、接着層１１を介して昇華型プリント用受像用紙９を貼り合せる。

以上の様にして作製した非接触通信媒体１０は、ＩＣチップ３が形成する凸部が平坦化されているため、また、周波数調整用のキャパシタは、周囲に形成されたアンテナパターン２の近傍に形成されているため、昇華型プリント用受像用紙９の表面は平坦な表面となり、受像層である昇華型プリント用受像用紙９への悪影響を及ぼすことなく、共振周波数の調整が可能な非接触通信媒体１０とすることができる。且つ、周波数調整用のキャパシタによって非接触通信媒体１０は、共振周波数の調整が可能である。

１・・・ベースフィルム
２・・・アンテナパターン
３・・・ＩＣチップ
４・・・インレット
５・・・ＩＣチップ接続電極
６・・・キャパシタ形成用電極
７・・・裏面用紙
８・・・中間紙
９・・・昇華型プリント用受像用紙
１０・・・非接触通信媒体
１１・・・接着層
１２・・・開口部

Claims (7)

1. ベースフィルムの一方の面にアンテナパターンを備え、もう一方の面に入力容量０ｐＦのＩＣチップを備えた非接触通信媒体のインレットであって、
   インレットのＩＣチップ側の面には、ＩＣチップが電気的に接続された一対のＩＣチップ接続用電極を備えており、
   一対のＩＣチップ接続用電極は、その裏面に形成されたアンテナパターンの両端部とそれぞれベースフィルムを貫通して電気的に接続されており、
   ＩＣチップ接続用電極の一方の端部には、その端部からアンテナパターンに平行に延設されたＩＣチップ側のキャパシタ形成用電極を備えており、
   ＩＣチップ接続用電極のもう一方の端部と電気的に接続されたアンテナパターンの端部からは、ＩＣチップ側のキャパシタ形成用電極に重なる様にアンテナパターン側のキャパシタ形成用電極が備えられていることを特徴とする非接触通信媒体のインレット。
2. 請求項１に記載の前記インレットの表裏面に紙ベースの層を積層してなる非接触通信媒体において、
   インレットの前記アンテナパターンが備えられた面には、少なくとも、接着層を介して裏面用紙が備えられており、
   インレットの前記ＩＣチップが備えられた面には、少なくとも、接着層を介してＩＣチップの凸部を挿入し平坦化する開口部を備えた中間紙と、更にその上に接着層を介して昇華型プリント用受像用紙と、が備えられていることを特徴とする非接触通信媒体。
3. 前記キャパシタ形成用電極の線幅は、前記アンテナパターンの線幅の０．３〜３．０倍であることを特徴とする請求項２に記載の非接触通信媒体。
4. 前記アンテナパターンの巻数は、１ターン〜３ターンであることを特徴とする請求項２または３に記載の非接触通信媒体。
5. 前記受像用紙には、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体樹脂層が備えられていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の非接触通信媒体。
6. 前記非接触通信媒体を１０枚以上重ねた時の共振周波数が１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚであることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の非接触通信媒体。
7. 前記アンテナパターンと前記ＩＣチップ接続電極および前記キャパシタ形成用電極が、厚さ５μｍ〜１５μｍのアルミニウム箔であることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の非接触通信媒体。

Images