JP2005352858A - 通信式記録担体 - Google Patents

Abstract

【課題】 通信式記録担体の通信距離を拡大する。
【解決手段】 基材の一方の面に形成された第１配線１１０は、(１)絶縁体層を挟んでチップコイル１３に対向するように第１配線の端部で形成された第１コイルパターン１１１、(２)第１コイルパターン１１１の最外周から続き、第１コイルパターン１１１の巻き方向とは逆方向に巻いた第３コイルパターン１１２、(３)第３コイルパターン１１２の端部で形成された第１容量形成用電極パターン１１３、を形成している。基材の他方の面に形成された第２配線１２０は、基材を介して第１コイルパターン１１１に対向するように第２配線１２０の端部で形成された第２コイルパターン１２１、基材を介して容量形成用電極パターン１１３に対向するように第２配線１２０の端部で形成された第２容量形成用電極パターン１２３、を形成している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、非接触ＩＣカード、ＲＦＩＤシステム等の、通信式記録担体の構造に関する。

スルーホール加工を必要としないＩＣカードとして、特許文献１記載のＩＣカードが知られている。このＩＣカードの誘電体シートの両面には、容量結合するアンテナコイルが形成されている。各アンテナコイルと半導体チップのコイルとの磁気結合効率が高くなるように、各アンテナコイルを構成する配線の一部は、それぞれ、半導体チップのチップコイルに沿った迂回路、具体的には、四角形の領域をその四辺に沿って迂回する迂回路を経由している。

特開２００２−１０９４９２号公報

ところが、上記従来のＩＣカードの構造においては、迂回路の内側に、配線が形成されていない四角形領域が残される。このため、チップコイルの対向領域の配線密度がその分小さくなり、ＩＣチップに供給される電力が小さくなる。その結果、通信距離が制限される。

そこで、この領域を小さくすると、今度は、迂回路の一辺において、迂回路の起点−終点間の幅が占める割り合いが大きくなり、迂回路の形状が、四角形の領域をその三辺だけに沿って迂回する形状に近くなる。このため、アンテナコイルと半導体チップのコイルとの磁気結合効率が低下し、ＩＣチップに供給される電力が小さくなる。その結果、通信距離が制限される。

そこで、本発明は、より通信距離の長い通信式記録担体を提供することを目的とする。

本発明は、
配線基板と半導体装置との間隔以上の距離離れたリーダライタと通信可能な通信式記録担体であって、
前記半導体装置は、
前記配線基板側の面にチップコイルを有し、
前記配線基板は、
前記半導体装置側の面に形成された第１配線と、
前記第１配線と前記チップコイルとの間に設けられた絶縁体層と、
を有し、
前記第１配線の端部は、前記絶縁層を挟んで前記チップコイルに対向する第１コイルパターンを形成することを特徴とする通信式記録担体を提供する。

本発明は、通信式記録担体の通信距離をより長くすることができる。

以下に、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。

まず、本実施の形態に係る通信式記録担体の構造について説明する。ここでは、ＩＣカードを具体例として挙げる。

図５に示すように、ＩＣカードは、絶縁体(誘電体)で形成されたシート状の基材１００、基材１００の両面に形成された配線層１１０,１２０、一方の配線層(以下、第１配線層)１１０上に積層された絶縁体(誘電体)層１４０、絶縁層１４０を介して第１配線層１１０の一部(後述の第１コイルパターン)に対向するチップコイル１３１が形成された半導体チップ１３０、各配線層１１０,１２０及び半導体チップ１３０を覆うように基材１００の両面に重ねられた絶縁体(誘電体)シート(不図示)、を有している。

なお、配線層１１０,１２０の形成材料は、例えば、基材１００が比誘電率３〜５のＰＥＴまたは比誘電率２〜５のテフロン(登録商標)である場合にはアルミニウム、基材１００が比誘電率３〜１０のＦＰＣである場合には銅であることが望ましい。また、チップコイル１３１と第１配線層１１０との間に介在する絶縁体層１４０は、例えばシリコーン接着剤で形成される。

第１配線層１１０に含まれる配線は、図１に示すように、(１)絶縁体層１４０を挟んでチップコイル１３に対向する第１コイルパターン１１１、(２)第１コイルパターン１１１の最外周から続き、第１コイルパターン１１１の巻き方向とは逆方向に巻いた第３コイルパターン１１２、(２)第３コイルパターン１１２の端部につながる第１容量形成用電極パターン１１３、を形成している。なお、第３コイルパターン１１２の形成領域の面積は、第１コイルパターン１１１の形成領域の面積よりも大きい。

一方、第２配線層１２０に含まれている配線は、基材１００を介して第１コイルパターン１１１に対向する第２コイルパターン１２１、基材１００を介して容量形成用電極パターン１１３に対向する第２容量形成用電極パターン１２３、を形成している。第２コイルパターン１２１が第１コイルパターン１２１に容量結合し、第２容量形成用電極パターン１２３が第１容量形成用電極１１３に磁気結合するため、第１及び第２配線層１１０,１２０を接続するスルーホール等は設けられていない。

このようなＩＣカードがリーダライタの無線通信範囲を通過すると、リーダライタのコイル(以下、Ｒ／Ｗコイル)２００が発生する磁界によって第３コイルパターン１１２に誘導起電力が発生し、第３コイルパターン１１２に電流が流れる。そして、ＩＣカード内の全インダクタンス(第３コイルパターン１１２の自己インダクタンス、第１及び第３コイルパターンの自己及び相互インダクタンス、チップコイル１２１及び第１コイルパターン１１１の自己及び相互インダクタンス)及び全容量(配線上の浮遊容量、第１及び第２容量形成用電極１１３,１２３間の容量)によって共振が起こるため、第１コイルパターン１１１に流れる電流値が増大する。これにより、第１コイルパターン１１１が再放射する磁界強度が大きくなる。このため、ＩＣチップと基材との間隔以上の距離離れた、リーダライタのアンテナコイルとの間でデータ送受信が可能なＩＣカード(例えば、通信距離１０ｃｍ以上の近傍型ＩＣカード、通信距離２ｍｍ以上の近接型ＩＣカード)として機能可能な程度に、チップコイル１３１への電力伝送・通信信号のレベルを増大させることができる。

ここで、第１コイルパターン１１１は、配線が、その端部１１１Ａの周りに複数回巻かれ、第３コイルパターン１１２へとつながる形状をなしている。このような形状は、配線が形成されていない四角形等の領域をコイルパターン軸心部に残さなくても、または、そのような四角形等の領域を小さくしても、コイル軸心周り３６０度にわたってぐるりと配線が存在する。このため、チップコイルに対向する迂回路部分をアンテナコイルに設ける場合と比較して、チップコイル１３１への電力伝送・通信信号のレベルを増大させることができ、通信距離をより長くすることができる。

ところで、図１の構成においては、第１及び第２配線層１１０,１２０に容量形成用電極１１３,１２３を設けているが、図２に示すように、容量形成用電極１１３,１２３の代わりに、第３コイルパターン１１２よりも小さな第４及び第５コイルパターン(層間接続用コイルパターン)１１４,１２４を基材１００の第１及び第２配線層１１０,１３０に設けてもよい。なお、これらの層間接続用コイルパターン１１４,１２４は、第1コイルパターンと同様、配線が、その端部の周りに複数回巻かれた形状を有している。

これらの層間接続用コイル１１４,１２４が磁気結合するため、図２の構成を有するＩＣカードも、図１の構成を有するＩＣカードと同様に機能する。また、図４に示すように、図２の構成に含まれる第２コイルパターン１２１の代わりに基板表裏接続用パッド１２５を設けても、図１の構成を有するＩＣカードと同様に機能する。

また、図１の構成においては、基材１００を挟んで第１コイルチップ１１１に第２コイルパターン１２１を対向させているが、図３に示すように、第２コイルパターン１２１の代わりに基板表裏接続用パッド１２５を第２配線層１２０に設けてもよい。ＩＣカードのコイルの巻数には、インダクタンス及び浮遊容量により定まる自己共振周波数を搬送周波数以上とする必要から、上限が存在する。ところが、図３の構成によれば、共振用容量パッド１１３,１２３によって発生する容量と、第１コイルパターン１１１及び基板表裏接続用パッド１２５によって発生する容量とが直列に接続されるため、全体の容量が大幅に小さくなる。したがって、第３コイルパターン１１２または／および第１コイルパターン１１１の巻数を多くすることができる。

なお、以上においては、ＩＣカードを例に挙げたが、本実施の形態に係る構造は、ＲＦＩＤシステム等、他の通信式記録担体にも適用可能である。そして、本実施の形態に係る通信式記録担体には、例えば、搭載されたＩＣチップに情報を記憶させる記憶媒体として使用可能である。

本発明の実施の一形態に係る通信式情報担体における、各コイルパターンの位置関係を示した図である。 本発明の実施の一形態に係る通信式情報担体における、各コイルパターンの位置関係を示した図である。 本発明の実施の一形態に係る通信式情報担体における、各コイルパターンの位置関係を示した図である。 本発明の実施の一形態に係る通信式情報担体における、各コイルパターンの位置関係を示した図である。 本発明の実施の一形態に係る通信式情報担体の構造を説明するための図である。

符号の説明

１１１…第１コイルパターン、１１２…第２コイルパターン、１１３…第１容量形成用電極、１１４…層間接続用コイル、１２１…第３コイルパターン、１２２…第４コイルパターン、１２３…第２容量形成用電極、１２４…層間接続用コイル、１２５…基板表裏接続用容量パッド、２００…Ｒ／Ｗコイル

Claims (7)

1. 配線基板と半導体装置との間隔以上の距離離れたリーダライタと通信可能な通信式記録担体であって、
   前記半導体装置は、
   前記配線基板側の面にチップコイルを有し、
   前記配線基板は、
   前記半導体装置側の面に形成された第１配線と、
   前記第１配線と前記チップコイルとの間に設けられた絶縁体層と、
   を有し、
   前記第１配線の端部は、前記絶縁層を挟んで前記チップコイルに対向する第１コイルパターンを形成することを特徴とする通信式記録担体。
2. 請求項１記載の通信式記録担体であって、
   前記配線基板は、前記半導体装置とは反対側の面に形成された第２の配線を有し、当該第２の配線の端部は、前記配線基板を挟んで前記第1コイルパターンに対向する第２コイルパターンを形成することを特徴とする通信式記録担体。
3. 配線基板と半導体装置との間隔以上の距離離れたリーダライタと通信可能な通信式記録担体であって、
   前記半導体装置は、
   前記配線基板側の面にチップコイルを有し、
   前記配線基板は、
   前記半導体装置側の面に形成された第１配線と、
   前記第１配線と前記チップコイルとの間に介在する絶縁層と、
   前記半導体装置とは反対側の面に形成された第２配線と、
   を有し、
   前記第１配線は、
   当該第１配線の一方の端部で形成された、前記絶縁層を挟んで前記チップコイルに対向する第１コイルパターンと、
   当該第１配線の他方の端部で形成された第４コイルパターンと、
   前記第１コイルパターンと第４コイルパターンとにつながった、前記第１及び第４コイルパターンよりも大きな第３コイルパターンと、
   を有し、
   前記第２配線は、
   当該第２配線の一方の端部で形成された第２コイルパターンと、
   当該第２配線の他方の端部で形成され、前記配線基板を挟んで前記第４コイルパターンに対向する第５コイルパターンと、
   を有することを特徴とする通信式記録担体。
4. 請求項３記載の通信式記録担体であって、
   前記第２コイルパターンと前記第１コイルパターンは、前記配線基板を挟んで対向することを特徴とする通信式記録担体。
5. 配線基板と半導体装置との間隔以上の距離離れたリーダライタと通信可能な通信式記録担体であって、
   前記半導体装置は、
   前記配線基板側の面にチップコイルを有し、
   前記配線基板は、
   前記半導体装置側の面に形成された第１配線と、
   前記第１配線と前記チップコイルとの間に介在する絶縁層と、
   前記半導体装置とは反対側の面に形成された第２配線と、
   を有し、
   前記第１配線は、
   当該第１配線の一方の端部で形成された、前記絶縁層を挟んで前記チップコイルに対向する第１コイルパターンと、
   当該第１配線の他方の端部で形成された第４コイルパターンと、
   前記第１コイルパターンと第４コイルパターンとにつながった、前記第１及び第４コイルパターンよりも大きな第３コイルパターンと、
   を有し、
   前記第２配線は、
   当該第２配線の一方の端部で形成され、前記配線基板を挟んで前記第１コイルパターンに対向するた電極パターンと、
   当該第２配線の他方の端部で形成され、前記配線基板を挟んで前記第４コイルパターンに対向する第５コイルパターンと、
   を有することを特徴とする通信式記録担体。
6. 配線基板と半導体装置との間隔以上の距離離れたリーダライタと通信可能な通信式記録担体であって、
   前記半導体装置は、
   前記配線基板側の面にチップコイルを有し、
   前記配線基板は、
   前記半導体装置側の面に形成された第１配線と、
   前記第１配線と前記チップコイルとの間に介在する絶縁層と、
   前記半導体装置とは反対側の面に形成された第２配線と、
   を有し、
   前記第１配線は、
   当該第１配線の一方の端部で形成された、前記絶縁層を挟んで前記チップコイルに対向する第１コイルパターンと、
   当該第１配線の他方の端部で形成された第１電極パターンと、
   前記第１コイルパターンと第１電極パターンとにつながった、前記第１コイルパターンよりも大きな第３コイルパターンと、
   を有し、
   前記第２配線は、
   当該第２配線の一方の端部で形成され、前記配線基板を挟んで前記第１コイルパターンに対向するた第２コイルパターンと、
   当該第２配線の他方の端部で形成され、前記配線基板を挟んで前記第１電極パターンに対向する第２電極パターンと、
   を有することを特徴とする通信式記録担体。
7. 配線基板と半導体装置との間隔以上の距離離れたリーダライタと通信可能な通信式記録担体であって、
   前記半導体装置は、
   前記配線基板側の面にチップコイルを有し、
   前記配線基板は、
   前記半導体装置側の面に形成された第１配線と、
   前記第１配線と前記チップコイルとの間に介在する絶縁層と、
   前記半導体装置とは反対側の面に形成された第２配線と、
   を有し、
   前記第１配線は、
   当該第１配線の一方の端部で形成された、前記絶縁層を挟んで前記チップコイルに対向する第１コイルパターンと、
   当該第１配線の他方の端部で形成された第１電極パターンと、
   前記第１コイルパターンと第１電極パターンとにつながった、前記第１コイルパターンよりも大きな第３コイルパターンと、
   を有し、
   前記第２配線は、
   当該第２配線の一方の端部で形成され、前記配線基板を挟んで前記第１コイルパターンに対向する第２電極パターンと、
   当該第２配線の他方の端部で形成され、前記配線基板を挟んで前記第１電極パターンに対向する第３電極パターンと、
   を有することを特徴とする通信式記録担体。
   
   

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