JP2003016412A - Icモジュール、icラベル及びicカード - Google Patents
Icモジュール、icラベル及びicカードInfo
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Abstract
通信可能距離の低下を抑えられるICラベルを提供す
る。 【解決手段】 ICモジュール31と、ICモジュール
31上に積層した接着層7と、接着層7の上に積層した
表皮層4と、回路基材1の下面に積層した粘着層5と、
粘着層5の下面に積層した剥離層6とを具備する。IC
モジュールは、回路基材1、回路基材1上に配置された
コンデンサを内蔵したICチップ3、回路基材1上にお
いてICチップ3に電気的に接続されたアンテナコイル
2とを具備する。コンデンサとアンテナコイル2からな
るLC共振回路の自由空間に対する共振周波数f0は、外
部情報記録再生装置の発振周波数foscよりも高周波側に
ずれるように設定されている。共振周波数f0を発振周波
数foscよりも大きくすることにより、商品等に貼付した
場合の共振周波数fopの低下を相殺する。
Description
とりを行う情報記録媒体に関わり、特に、非接触式IC
ラベル及びICカード及びこれに用いるICモジュール
に関する。
録再生装置(以下「リーダ/ライタ」という)を介して
情報のやりとりを行う形式の情報記録媒体が考案されて
いる。この情報記録媒体はその形状に応じてICラベ
ル、ICカード、ICタグ等(以下、「ICラベル等」
という)と呼ばれる。非接触式のICラベル等はリーダ
/ライタから発せられる電磁波によりICラベル等に内
蔵された共振回路中に電流が流れ、ICチップに対し情
報の書き込み及び読み込みを行う。電磁波を用いること
によってリーダ/ライタとICラベル等は互いを接触さ
せることなく情報をやりとりできる。従ってバーコード
のようにわざわざ情報記録媒体を読みとり装置に接触さ
せることなく簡易な情報のやりとりが可能であり、接触
不良による情報の読み出しの失敗といった不都合も生じ
ない。また、ICラベル等はリーダ/ライタから発せら
れる電磁波により電流が流れることからICラベル等に
電源を必要としないという利点を有する。さらに、IC
チップは情報の更新が容易であり、かつ大容量であるた
め磁気テープなどと比較して大量の情報を記録できる。
さらにICチップに書き込まれた情報は目視等では確認
できないため、専用のリーダ/ライタを介さない限り情
報の内容を隠蔽できる。また、ICチップ並びに共振回
路は小型化する事が可能であることからICラベル等を
薄くて軽いものとすることが可能である。この媒体を用
いて例えばIDカード、会員カード、あるいは、定期
券、通行券イベント整理券等あるいは、配送タグや識別
タグ等として使用することが提案されている。又、IC
ラベルを本に貼付することで例えば書店や図書館におい
て、在庫の管理を容易に行うことができる。又、将来的
には商品にICチップを内蔵した情報記録媒体を貼付
し、電子マネーと合わせて用いることで、リーダ/ライ
タを内蔵するゲートを購買者が商品を持って通過するだ
けで商品の決済を行うシステムが提案されている。
は搭載された共振回路内に流れる電流値を大きくするた
めに、従来は単体のICラベル等に内蔵された共振回路
の共振周波数とリーダ/ライタから発せられる電磁波の
発振周波数とが一致するように設計していた。しかし、
元来ICラベルは単体の状態でなく本や店頭に並べられ
た商品等に貼付した状態で用いられることが想定されて
いる。また、ICカードも通常は財布の中や洋服の内ポ
ケットに収納された状態で使用されることが想定されて
いる。このような使用態様の場合、ICラベル等とリー
ダ/ライタとの通信可能距離がICラベル単体の場合と
比較して短くなる。これは商品等にICラベルが貼付さ
れた場合にその商品等が誘電体として機能するため、I
Cラベルに含まれる回路の動作時の共振周波数fopがI
Cラベル単体のときの共振周波数f0からずれてしまうか
らである。ICカードを財布の中等に収納した場合は財
布等が誘電体として機能するために動作時の共振周波数
fopがずれる。動作時の共振周波数fopがずれるという欠
点を解消するために、ICラベルを商品から剥離したり
ICカードを取り出してリーダ/ライタと情報のやりと
りを行うとするとICラベル等の利点を十分に生かすこ
とができない。
した場合にも、複数のICラベルが存在することから互
いに電気的に結合し、前述の誘電体の存在とあわせてI
Cラベルの動作時の共振周波数fopはICラベル単体の
時と比較して大きくずれるという欠点が生ずる。この場
合も通信可能距離がICラベル単体と比較して非常に短
くなる。
号公報(以下「先行技術1」とする)、特開平11−1
34460号公報(以下「先行技術2」とする)に開示
されている。しかし、先行技術1はIDタグについての
基本的な構造を開示しているものの、現実の使用におけ
る最大通信可能距離の低下という問題点の認識はない。
先行技術2は汎用性のあるICラベルについて開示して
いるものの、基本的なICラベルの構造は先行技術1記
載のものと同様であり、共振周波数の設定についての言
及はない。それどころかICラベルを商品等に貼付した
際やその商品等を積層した際に、ICラベルに含まれる
共振回路の動作時の共振周波数fopが具体的にどれだけ
変化するかについての検討すらなされていないのが現状
である。
決するために成されたものであり、その目的は、誘電体
の存在にも関わらず最大通信可能距離が低下しないIC
モジュールを提供することである。
大通信可能距離が低下しないICラベルを提供すること
である。
貼付された複数のICラベルについて、それぞれを識別
して情報のやりとりを行うことが可能な距離を低下させ
ないICラベルを提供することである。
納された場合でも最大通信可能距離が低下しないICカ
ードを提供することである。
め、本発明の第1の特徴は、回路基材と、回路基材上に
配置された半導体メモリーと、回路基材上において半導
体メモリーに電気的に接続された共振回路とを有し、共
振回路の自由空間に対する共振周波数が、半導体メモリ
ーに情報の記録及び再生を行う外部情報記録再生装置の
発振周波数よりも高周波側にずれるように設定されてい
るICモジュールである点である。ここで、「共振回
路」はコンデンサとインダクタ(コイル)とからなるL
C共振回路を用いることが可能である。コンデンサは半
導体メモリーと同一のICチップに内蔵してもよく、I
Cチップの外部の回路素子として実装しても良い。又、
「自由空間」とは、比誘電率εrがεr=1を満たす空間
のことで、具体的には領域内に誘電体の存在しない空
間、即ち真空を指す。また、「外部情報記録再生装置」
とはICモジュールに対して電磁波を発振することによ
り半導体メモリーやICチップ等に記録された情報の内
容を読み出し若しくは新たな情報の書き込みを行う装置
である。
モジュールに含まれる共振回路の自由空間に対する共振
周波数を外部情報記録再生装置の発振周波数よりも高周
波側にずれるように設定することにより、動作時にIC
モジュールの周囲に存在する誘電体の影響による共振周
波数のずれを効果的にうち消すことができる。誘電体の
存在により動作時の共振周波数は周波数が小さくなる方
向にずれるため、あらかじめICモジュールの共振回路
の自由空間に対する共振周波数を高く設定しておくこと
により、誘電体が周囲に存在して動作時の共振周波数が
低下しても外部情報記録再生装置の発振周波数との差を
低く抑えることが可能となる。
基材上に配置されたコンデンサを内蔵したICチップ
と、回路基材上においてICチップに電気的に接続され
たアンテナコイルとを具備し、コンデンサとアンテナコ
イルからなるLC共振回路の自由空間に対する共振周波
数が、ICチップに情報の記録及び再生を行う外部情報
記録再生装置の発振周波数よりも高周波側にずれるよう
に設定されているICモジュールである点である。
1の特徴と同様にICモジュールの使用において誘電体
が周囲に存在して動作時の共振周波数が低下しても外部
情報記録再生装置の発振周波数との差を低く抑えること
が可能となる。また、コンデンサを内蔵したICチップ
を用いることにより半導体メモリーと別に回路基材上に
コンデンサを配置する必要がなくICモジュールを小型
化する事が可能となる。又、コンデンサがICチップに
内蔵されることでボンディングなどにより接続する部分
が少なくてすむため断線などの危険も少なくすることが
できる。
2の特徴に係るICモジュールと、ICモジュール上に
積層した接着層と、接着層の上に積層した表皮層と、I
Cモジュールを構成する回路基材の下面に積層した粘着
層と、粘着層の下面に積層した剥離層とを具備するIC
ラベルであることを要旨とする。
することが前提となっていることから、ICラベルに含
まれる共振回路に対する誘電体の影響が必然的に生ず
る。従って本発明の第3の特徴に係るICラベルのよう
に単体の共振周波数を外部情報記録再生装置の発振周波
数よりもあらかじめ高く設定しておくことが有効であ
る。誘電体の影響によりICラベルに含まれる回路の動
作時の共振周波数が低くなっても、あらかじめICラベ
ル単体の共振周波数を高い値に設定していたことから外
部情報記録再生装置の発振周波数との差を低く抑えるこ
とができる。従って本発明の第3の特徴に係るICラベ
ルは誘電体に貼付したICラベルの通信距離を、単体の
ICラベルと遜色無いレベルに維持することができる。
また、ICラベルを付した誘電体は、単独ではなく複数
をまとめて外部情報記録再生装置によって情報のやりと
りを行う場合も多い。この場合はICラベル単体の共振
周波数に比べ、動作時のICラベルの共振周波数はさら
に小さくなる。従ってICラベル単体の共振周波数を外
部情報記録再生装置の発する電磁波の発振周波数よりも
高く設定しておくことが有効である。
由空間に対する共振周波数は、発振周波数の2%〜12
%の範囲の周波数シフト量だけ高周波側にずれているこ
とが望ましい。かかる範囲内でICラベルに含まれる共
振回路の自由空間に対する共振周波数を高めると、より
効果的に誘電体の影響による動作時の共振周波数のずれ
をうち消すことができるためである。
2の特徴に係るICモジュールと、ICモジュール上に
積層した第1接着剤シートと、第1接着剤シート上に積
層した第1オーバーシートと、ICモジュールを構成す
る回路基材の下面に積層した第2接着剤シートと、第2
接着剤シートの下面に積層した第2オーバーシートとを
具備することを特徴とするICカードであることを要旨
とする。
使用される。従ってICカードの周囲には誘電体が存在
することとなり本発明の第1、第2及び第3の特徴の場
合と同じように、単体の時と比べICカードを実際に使
用する際には共振回路の動作時の共振周波数が低くな
る。従って本発明の第4の特徴のようにあらかじめIC
カードに含まれる共振回路の共振周波数を高く設定して
おくことにより、通信可能距離の低下を抑えるのであ
る。
由空間に対する共振周波数は、発振周波数の2%〜12
%の範囲の周波数シフト量だけ高周波側にずれているこ
とが望ましい。かかる範囲内でICカードに含まれる共
振回路の自由空間に対する共振周波数を高めておけば、
より効果的に誘電体の影響による動作時の共振周波数の
ずれをうち消すことができるためである。
施の形態を説明する。図面の記載において同一あるいは
類似部分には同一あるいは類似な符号を付している。た
だし、図面は模式的なものであり、層の厚みと幅との関
係、各層の厚みの比率などは現実のものとは異なること
に留意すべきである。また、図面の相互間においても互
いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていること
はもちろんである。
の形態に係るICラベルは図1に示すようにICモジュ
ール31と、ICモジュール31上に積層した接着層7
と、接着層7の上に積層した表皮層4と、回路基材1の
下面に積層した粘着層5と、粘着層5の下面に積層した
剥離層6とを備える。ここでICモジュール31は、回
路基材1と、異方導電性接着剤8により回路基材1上に
固定されたICチップ3と、回路基材1上でICチップ
3に電気的に接続されたアンテナコイル2を備えてい
る。
ンサが内蔵されており、このコンデンサとアンテナコイ
ル2が共振回路を構成する。自由空間における共振回路
の共振周波数f0は自由空間におけるコイルのインダク
タンスL0と、コンデンサの静電容量Cを使って次の式
で与えられる。
から送られた電磁波によりアンテナコイル2内部に誘導
起電力が生じ、共振回路には電流が流れる。この電流に
よってICチップ3中の半導体メモリーに対して情報の
書き込みや、読み出しが可能となる。
を有するためには共振回路中に効率よく電流を流す必要
があることから、リーダ/ライタの発する電磁波の発振
周波数foscとICラベル中の回路の動作時の共振周波数
fopを一致させることが必要である。
持するためには、ICラベルの動作時の共振周波数fop
のリーダ/ライタの発振周波数foscに対するずれ: Δf=fop−fosc ・・・・・(3) をΔf=±300kHz以内に抑えることが要求され
る。式(1)よりアンテナコイル2のインダクタンスL
0又はICチップ3に内蔵されたコンデンサの静電容量
Cを変化させることで、ICラベルの自由空間における
共振周波数f0を変化することができる。良好な感度を維
持するため従来はリーダ/ライタの発振周波数foscと一
致するように、即ち f0=fosc ・・・・・(4) となるようにアンテナコイルやコンデンサの形状を設計
していた。しかし現実にICラベルを本に貼付した場合
は貼付された本が誘電体として機能するため、動作時の
アンテナコイル2のインダクタンスLopは自由空間に対
する値L0から変化してしまう。つまり動作時の共振周
波数fopは fop =1/(2π*(Lop*C)1/2) ・・・・・(5) で与えられる。従って式(5)よりICラベルの動作時
の共振周波数fopは変化し、リーダ/ライタの発振周波
数foscと異なる値をとることとなる。そのためICラベ
ルの感度が低下し、本に貼付したICラベルのリーダ/
ライタとの通信可能距離もICラベル単体の時と比較し
て短くなる。
場合に、どれだけICラベルの動作時の共振周波数fop
が変化するかをネットワークアナライザ(R−Xモー
ド)によって測定したグラフである。図7によるとIC
ラベル単体の共振周波数f0が約13.6MHzであるの
に対し、ICラベルを貼付する本の厚みが20mmを超
えるとICラベルの共振周波数fopは約12.9MHz
にまで減少することが分かる。一方で、ICラベルが良
好な感度を維持するためには既に述べたようにICラベ
ルの動作時の共振周波数fopのリーダ/ライタの発振周
波数foscに対するずれΔfを±300kHz以内に抑え
る必要があるのに対し、20mm以上の厚みを有する本
にICラベルを貼付した場合の共振周波数のずれΔfは
図7のグラフよりICラベル単体の共振周波数f0と比較
して約700kHzである。従って設計段階でICラベ
ルに含まれる回路の自由空間における共振周波数f0をリ
ーダ/ライタの発振周波数foscと一致させてICラベル
を製造しても、現実にICラベルを本に貼付した場合に
は著しく感度が低下し、通信可能距離も短くなる事が分
かる。
ベルでは、あらかじめ単体のICラベルに含まれる回路
の自由空間における共振周波数f0がリーダ/ライタの発
振周波数foscよりも2%〜8%大きくなるよう、アンテ
ナコイルの断面積、巻数等を設計している。単体のIC
ラベルの自由空間における共振周波数f0をあらかじめシ
フトさせておくことにより実際に本に貼付して使用した
場合、本が誘電体として機能することにより動作時のI
Cラベルの共振周波数fopが減少しても、要求される共
振周波数のずれΔfの範囲内に収めることができる。リ
ーダ/ライタの発振周波数foscは通常数MHz〜数十M
Hzである。従って回路の自由空間に対する共振周波数
f0をリーダ/ライタの発振周波数foscよりも2%〜8%
大きくすることにより、第1の実施の形態に係るICラ
ベルを本に貼付して使用した場合、動作時の共振周波数
fopとリーダ/ライタの発振周波数foscとの差Δfを±
300kHz以内に抑えることが可能となる。このよう
に第1の実施の形態に係るICラベルを本に貼付して使
用した場合に最大通信可能距離の低下を抑えることがで
きるという利点を有する。
の厚さの本に対して共振周波数のずれΔfはほとんど変
化が無いことが分かる。従ってICラベルに含まれる回
路の自由空間に対する共振周波数f0をリーダ/ライタの
発振周波数foscよりも2〜8%大きくすると、20mm
以上のあらゆる厚さの本に対して、最大通信可能距離の
低下を抑えられることが分かる。通常の本の厚さは20
mm以上であるため、第1の実施の形態に係るICラベ
ルは、ほぼあらゆる種類の本について使用可能である。
従って、第1の実施の形態に係るICラベルは汎用性が
高いという利点も有する。
信可能距離の低下を抑える点から説明しているが、IC
ラベルに含まれる回路の自由空間に対する共振周波数f0
をリーダ/ライタの発振周波数foscよりも2〜8%大き
くすることでICラベルの感度の低下を抑えることがで
きる。従ってICラベルを本に貼り付けた場合にICラ
ベル単体の時と比べてリーダ/ライタの出力を上げるこ
となく、良好な感度での読み出し又は書き込みが可能と
なるという利点を有する。
る。薄いプラスチック板からなることで第1の実施の形
態に係るICラベルは容易に曲げることが可能となり、
書籍の表紙のような平面上のみならず、瓶の側面のよう
な曲面上にも貼付することができる。具体的には回路基
材1の材料としてポリエチレンテレフタレートフィルム
を用いる。回路基材1の厚さを30μm以下にまで薄く
すると、回路基材1の強度が低くなり回路基材1上にI
Cチップを保持することが困難となるため好ましくな
い。また、回路基材1の厚さが125μm以上となる
と、ICラベルを曲面上に貼付する事が困難であり、ま
た重量自体も重くなることから取り扱いに不便となるた
め、好ましくない。従って回路基材1の厚さは30μm
から125μmの範囲であることが好ましい。
性塗料をスクリーン印刷する事により形成される。アン
テナコイル2のパターンを図2に示す。アンテナコイル
2は、ICチップ3に一端を電気的に接続した1本の配
線が、中心方向に向かって2次元的に渦巻き形状をなす
コイルパターンからなる。この渦巻きは方形の渦巻きで
ある。また、コイルを構成する一部の領域上においてコ
イルを横断するように絶縁部9が形成されている。絶縁
部9の上をコイルパターンの内部からの配線が通り、コ
イルの外部に取り出されてICチップ3と電気的に接続
されている。従来のICラベルに用いられるコイルと異
なり、第1の実施の形態に係るICラベルでは、アンテ
ナコイル2は上述のように同一平面上に形成された2次
元的なパターンからなる。3次元的な形状とした場合、
アンテナコイル2の厚さの分だけICラベルの厚みが増
すことからICラベルが曲げにくくなり、曲面上に貼付
することが困難となるためである。またアンテナコイル
2は感度を向上させる観点から、配線の断面積を大きく
し、コイルの巻き数を多くすることが好ましい。
セミコンダクターズ(Philips Semiconductors)社製I
・CODEチップを用いる。表皮層4は、柔軟性のある紙基
材などからなる。表皮層4はアンテナコイル2及びIC
チップ3を衝撃から保護すると共に文字やイラストなど
の印刷が可能であり、第1の実施の形態に係るICラベ
ルは通常のラベルとしても用いることが可能である。粘
着層5は、ゴム系、アクリル系などの粘着材からなる。
通常は粘着層5は剥離層6の存在によって外部に露出し
ない構造となっているが、剥離層6と粘着層5は容易に
分離することが可能な構造となっている。従って使用す
る際には剥離層6をはがすことにより、外部に露出した
粘着層5を書籍等に接触させてICラベルを貼付するこ
とが可能である。また、粘着層5を形成する粘着材は接
着層7に用いられる材料よりも接着力の弱いものからな
る。一度貼付したICラベルをはがす際に、表皮層4が
分離することでICラベルが破壊されるのを防ぐためで
ある。
の製造方法について、図2のIII −III方向から見た断
面図である図3を用いて説明する。
(a)に示す通り回路基材1上にアンテナコイル2を形
成する。回路基材1上に、導電性を有する塗料を用いて
図2に示すような渦巻状の回路パターンを印刷する。そ
の後、回路パターンの一部領域の上に絶縁性の塗料を用
いて、図2に示すように絶縁部9を印刷する。更に絶縁
部9の上にアンテナコイル2の内側と、ICチップ3と
を接続する配線パターンを印刷する。
ップ3を異方導電性接着剤8により回路基材1上に実装
する。図2に示すようにICチップ3を実装する領域に
はアンテナコイル2の両端があらかじめ印刷されてお
り、アンテナコイル2の両端上に異方導電性接着剤8を
塗布することでICチップ3とアンテナコイル2が電気
的に接続される。異方導電性接着剤8は熱硬化性樹脂か
らなるベースレジン中に、所定の粒度分布を有するカー
ボン、銀、銅などからなる導電性微粒子が均一に分散さ
れており、無加圧状態では導電性微粒子の殆どが独立に
分散しているため、厚さ方向ならびに面内方向に電気絶
縁性を有している。しかし、この異方導電性接着剤8を
局部的に厚さ方向に加圧することにより、導電性微粒子
が互いに接触して加圧部分だけに厚さ方向に導電性を有
し、面内方向は電気絶縁性を保持するという機能を有す
る。さらにICチップ3とアンテナコイル2の両端部と
の間に挟まれた異方導電性接着剤8を熱硬化させること
によってICチップ3を回路基材1上にしっかり固定で
き、異方導電性接着剤8の圧縮状態がそのまま保持でき
る。又異方導電性接着剤8を用いた場合、ワイヤボンデ
ィングなどを用いて接続した場合と比べてアンテナコイ
ル2とICチップ3との接続部分の厚さが薄くなるた
め、曲面にも貼付しやすい機能的に優れたICラベルの
製造が可能となる。
層7を介して表皮層4をアンテナコイル2及びICチッ
プ3を含む回路基材1の上に形成する。具体的には、接
着剤を塗布した紙基材を回路基材1の上に貼りつけるこ
とにより表皮層4は形成される。接着層7にはアクリル
樹脂を単独で、あるいは溶液、水溶液、エマルジョンの
形で用いる。表皮層4に用いる紙基材にはあらかじめ文
字や模様等を印刷しておく。
化ビニル系樹脂などからなる粘着剤を、溶液あるいはエ
マルジョンの形で用いることにより、図3(d)に示す
ように回路基材1の下面に粘着層5を形成する。
を付着させる。剥離層6は紙基材の一方の表面に摩擦を
少なくするためにコーティングを施したものからなる。
以上で図3(e)に示すように、第1の実施の形態に係
るICラベルが完成する。
を製造する方法は、必ずしも上述の通りに行う必要はな
い。例えば、回路基材1の下面に粘着層5及び剥離層6
を形成する工程をあらかじめ行っておき、その後アンテ
ナコイル2及びICチップ3を回路基材1上に形成して
も良い。また、アンテナコイル2を形成する方法として
導電性塗料を使用した印刷のみならず、あらかじめ回路
基材1表面に銅箔やアルミニウム箔を貼り合わせてお
き、銅箔やアルミニウム箔の不要な部分をエッチングに
よって除去することにより形成する方法もある。
の回路基材1の材料として、上述のポリエチレンテレフ
タレート以外のものであっても、使用することが可能で
ある。例えば回路基材1の材料として、硬化性樹脂を用
いた板、熱可塑性樹脂を用いた板を用いることができ
る。熱硬化性樹脂では、フェノール樹脂、尿素樹脂、メ
ラミン樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹
脂、シリコーン樹脂、シクロペンタジエンから合成した
樹脂、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌラー
トを含む樹脂、芳香族ニトトリルから合成した樹脂、3
量化芳香族ジシアナミド樹脂、トリアリルトリメタリレ
ートを含む樹脂、フラン樹脂、ケトン樹脂、キシレ樹
脂、縮合多環芳香族を含む熱硬化性樹脂などを回路基材
1の材料として用いることができる。熱可塑性樹脂とし
ては、ポリエチレン、ポリプロピレンや、4−メチルペ
ンテン−1樹脂、ポリブテン−1樹脂、及び高圧法エチ
レンコポリマーなどのポリオレフィン樹脂、スチレン系
樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニ
ルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリアクリル酸
系プラシチック、ジエン系プラスチック、ポリイミド、
ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアセタール、フ
ッ素系樹脂、ポリウレタン系プラスチック、及び、ポリ
スチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱
可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラスト
マー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミ
ド系熱可塑性エラストマー、低結晶性1,2−ポリブタ
ジエン、塩素化ポリマー系熱可塑性エラストマー、フッ
素系熱可塑性エラストマー、あるいはイオン架橋熱可塑
性エラストマーなどの熱可塑性エラストマー、などを回
路基材1の材料として用いることができる。さらに、こ
れらの樹脂を、ガラスファイバやセルソースなどの絶縁
性のファイバで織った布や紙に含浸したもの、ガラスチ
ョップトストランドや絶縁性ウイスカなどの短繊維を混
合したもの、あるいは、フィルム状に成型したものを用
いることができる。
示す回路パターンに限定するのでは無く、メアンダライ
ン等の他のパターンでも良いことはもちろんである。第
1の実施の形態の特徴である、ICラベルに含まれる共
振回路の自由空間に対する共振周波数f0がリーダ/ライ
タの発振周波数foscよりも2〜8%高くなるような回路
パターンであれば、図2の回路パターンにとらわれず、
どのような共振回路でも第1の実施の形態に係るICラ
ベルに用いることが可能である。
の形態ではフィリップス・セミコンダクターズ社製I・C
ODEチップを用いているが、ICチップ3の材料がこれ
に限定されるのではないのも当然である。コンデンサと
書き込み及び読み出しが可能な半導体メモリーを有する
ICチップであれば第1の実施の形態におけるICチッ
プ3としての利用が可能であり、さらには、コンデンサ
を別に用意して、半導体メモリーのみを搭載されている
ICチップを採用することも可能である。
記適性をもたせた樹脂を用いることも好ましい。表皮層
4を樹脂で形成した場合の表皮層4の表面は、例えばト
ナー印字適性を持たせるため各種樹脂や導電材による表
面コートを施すことにより筆記適性を持たせることが可
能である。本等の情報をICチップ内に記録するだけで
なく、直接文字や記号を書き込むことによってリーダ/
ライタのみでなく目視でも情報を確認することが可能と
なる利点を有するためである。
の他にスチレン/ブタジエン共重合体、ポリ酢酸ビニ
ル、デンプン、シリコーン系化合物、ニカワ、カゼイ
ン、ポリビニルアルコール、ポリウレタン等の樹脂を単
独であるいは溶液、水溶液、エマルジョンの形で用いる
ことができる。
の他に接着剤ベースポリマーとして天然ゴム、変性天然
ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリルニトリル−
ブタジエンゴムなどの合成ゴム、エチレン−酢酸ビニル
共重合体樹脂、塩化ビニリデン系樹脂などを溶液あるい
はエマルジョンの形で用いることができる。
ルでは、粘着層5の材料に接着層7よりも接着力の弱い
材料を用いているが、接着層5の材料として接着層7よ
りも接着力が強い材料を用いても良い。この場合一度貼
付したICラベルをはがす際に表皮層4と回路基材1と
の間でICラベルは分離し、アンテナコイル2又はIC
チップ3が破損する。従って例えばICラベルに記録さ
れた情報が機密性の高いものであった場合、ICラベル
が破損することで情報の内容を容易に知ることができな
くなるという利点を有するためである。以上説明したよ
うに本発明の第1の実施の形態によれば、非接触式IC
ラベルを本に貼付した場合でも通信可能最大距離が低下
しない。また、厚さの異なるほぼ総ての種類の本につい
て、通信可能最大距離の低下しない非接触式ICラベル
を提供することが可能である。さらに、非接触式ICラ
ベルを本に貼付した際にICラベルの感度の低下が起こ
らないため、リーダ/ライタの出力を上げることなく読
みとり又は書き込みが可能である。
Cラベルについて説明する。第1の実施の形態の変形例
に係るICラベルの構造は図1及び図2に示すICラベ
ルと類似するため、図1及び図2を用いて説明する。変
形例に係るICラベルは回路基材1上にアンテナコイル
2及びICチップ3が配置されることによりICモジュ
ールが形成され、アンテナコイル2及びICチップ3を
含む回路基材1の上面は接着層7を介して表皮層4によ
って覆われている。また、この変形例に係るICラベル
は回路基材1の下に粘着層5、粘着層5の下に剥離層6
が形成された多層構造を有するという点では第1の実施
の形態に係るICチップと同じである。そして、アンテ
ナコイル2とICチップ3に含まれるコンデンサからな
る共振回路の自由空間に対する共振周波数f0が、リーダ
/ライタの発振周波数foscよりも8%〜12%大きい値
となるように、アンテナコイル2が構成されている。
f0を有するICチップを本に貼り付け、その本を積み重
ねた場合にリーダ/ライタがそれぞれのICチップを区
別して書き込み及び読み出しが可能である最大距離を調
べたグラフである。実線は比較例としてICチップ単体
の時の通信可能距離を示す。また、細い破線は本が1冊
のみの場合、太い破線は本が2冊積み重なった場合、一
点鎖線は本が3冊積み重なった場合のICラベルの自由
空間に対する共振周波数f0とリーダ/ライタがそれぞれ
のICチップを識別して読み出し及び書き込むことが可
能な最大距離の関係を示している。なお、本は厚さ20
mmのものを用い、測定はネットワークアナライザ(R
−Xモード)で行っている。
線)と比較して1冊の本にICラベルを貼付した場合
(細い破線)、グラフのピーク周波数はICラベル単体
の場合のピーク周波数に対して高い方へ約0.9MHzシ
フトする。さらに、2冊の本にICラベルを貼付してそ
れぞれを重ねた場合(太い破線)、1冊のみで測定した
場合よりも更にICラベル単体の場合のピーク周波数に
対し高い方へ約0.5MHzシフトする。これはICラベ
ル単体の共振周波数f0に対して8〜12%のシフトであ
る。3冊の本を重ねて測定した場合(一点鎖線)は、グ
ラフにピーク周波数は特に存在せず、高い共振周波数f0
で最大通信可能距離が低下することもない。また4冊以
上の場合の測定は行っていないが、積み重ねる本の数が
増えるに従って半値幅が広く、ピーク強度が弱まる傾向
があるため、4冊以上本を積み重ねた場合も特にピーク
周波数は存在せず、平坦なグラフとなると考えられる。
った状態でICラベルをそれぞれの本に貼付して使用す
る場合は、ICラベル単体で通信距離が最大となる周波
数f0(=リーダ/ライタの発振周波数fosc)よりも8〜
12%高く自由空間に対する共振周波数f0を設定してお
くことによって、それぞれの本に貼付したICラベルを
識別して通信可能な距離を大きくすることが可能である
ことが分かる。積み重なった本が3冊以上である場合で
も、ICラベルの自由空間に対する共振周波数f0を発振
周波数foscよりも高く設定する事によって最大通信可能
距離が低下することはないため、特に不都合は生じな
い。従って第1の実施の形態の変形例に係るICラベル
は自由空間に対する共振周波数f0をリーダ/ライタの発
振周波数foscよりも8〜12%高く設定することによ
り、積み重なった本に貼付したICラベルそれぞれに対
する最大通信可能距離の低下を抑えられるという効果を
有する。
本が山積みの状態で入荷した場合であっても通信距離が
低下することがなく、本に貼付されたそれぞれのICラ
ベルの情報を読みとり又は書き取ることが可能で、商品
管理が容易になる等の利点を有する。
係るICカードは、図4に示すようにICモジュール3
1と、ICモジュール31上に積層した第1接着剤シー
ト15と、第1接着剤シート15上に積層した第1オー
バーシート16と、回路基材10の下面に積層した第2
接着剤シート13と、第2接着剤シート13の下面に積
層した第2オーバーシート14とからなる。
0と、回路基材10上に配置されたICチップ12と、
回路基材10上においてICチップ12に電気的に接続
されたアンテナコイル11とを具備する。ICチップ1
2に含まれたコンデンサとアンテナコイル11から共振
回路は構成されている。この共振回路は、リーダ/ライ
タの発振周波数よりも共振周波数f0が高くなるように設
計されている。
1の実施の形態及びその変形例に係るICラベルと比較
して外部からの衝撃に対する強度が強いという利点を有
する。回路基材10が第1の実施の形態及びその変形例
に係るICラベルよりも厚さが大きく、かつ第1及び第
2オーバーシート16、14はポリエチレンテレフタラ
ートからなるが、第1の実施の形態におけるICラベル
の回路基材の材料として用いる場合よりも厚みが大きい
ためである。また、回路基材10の上面だけでなく下面
にも第2オーバーシート14を設けることで、さらに外
部の衝撃に対して耐えられる構造となっている。
施の形態に係るICカードが図6のような変形例の構造
をとることも有効である。図6に示すICカードは、回
路基材10上にアンテナコイル11及びICチップ12
が配置されているのは図4に示すICカードと同様であ
るが、回路基材10上の接着剤シート及びオーバーシー
トの構造が異なっている。オーバーシート20はアンテ
ナコイル11及びICチップ12が配置された領域と接
する部分では厚みが薄くなっており回路基材10とは密
着しておらず、回路基材10とオーバーシート20は接
着剤シート19a、19b、19cを介してのみ接着し
ている。従ってアンテナコイル11とICチップ12は
接着剤シート及びオーバーシート20とは接触しない構
造となっており、ICカードの上部から衝撃が加わって
もアンテナコイル11及びICチップ12は直接の影響
は受けず、外部からの衝撃によってアンテナコイル11
とICチップ12の接続が断線したりICチップ12が
破損するという恐れが軽減される。また、アンテナコイ
ル11及びICチップ12がオーバーシート20と全く
接触しないため、オーバーシート20の表面の平坦性が
向上するといった利点もある。なお、図6では回路基材
10の裏面に接着剤シートを介してオーバーシートを設
けていないが、図4に示すICカードと同様に設けるこ
とも好ましい。
は、既に述べたようにアンテナコイル11及びICチッ
プ12によって構成される回路の自由空間に対する共振
周波数f0が、リーダ/ライタの発振周波数foscよりも大
きな値をとる。ICカードは例えばIDカードとして用
いられるが、この場合ICカードは主として洋服の内ポ
ケットや財布の中に格納されている。これらの入れ物も
本と同様に誘電体として機能するため、本にICラベル
を貼付した場合と同様にICカードに含まれたアンテナ
コイルのインダクタンスLが変化し、回路の動作時の共
振周波数fopがリーダ/ライタの発振周波数foscから大
きくずれる。そのため従来は、設計段階でリーダ/ライ
タの発振周波数foscと一致するようにICカードに含ま
れる共振回路の自由空間に対する共振周波数f0を設定し
ても、実際には動作時の共振周波数fopが大きくずれて
しまいICカードの最大通信可能距離が低くなるという
欠点が生じていた。そのため第2の実施の形態に係るI
Cカードにおいては、あらかじめICカードに含まれる
共振回路の自由空間に対する共振周波数f0をリーダ/ラ
イタの発振周波数foscよりも高く設計しておく。従っ
て、誘電体の存在によって動作時の共振周波数fopが小
さくなっても、リーダ/ライタの発振周波数foscの±3
00kHzの範囲内に動作時の共振周波数fopを収める
ことが可能となる。このことにより誘電体の存在にも関
わらず第2の実施の形態に係るICカードの感度は低下
することがなく、最大通信可能距離もICカード単体の
場合と同程度に維持することができる。
の製造方法について図5を用いて説明する。なお、図4
に示すICカードのみならず、図6に示すICカードに
ついても以下に示す方法で製造ができる。
している回路基材10を用意する。このような回路基材
10は市販されているのを用いても良いし、プラスチッ
ク等からなる基板に銅を蒸着して形成しても構わない。
この銅箔15の上に図5(a)に示すように、形成する
予定のアンテナコイル11とICチップ12に対する接
続端子18に対応したレジストのパターン17a、17
bを形成する。まず銅箔15の表面全体にレジストをス
ピン塗布し、次にフォトリソグラフィ法を用いてレジス
トのパターン17a、17bを形成する。
17bをエッチングマスクとして用いたケミカルエッチ
ングによりレジスト17a、17b以外の領域の銅箔を
除去する。これにより図5(b)に示すようにアンテナ
コイル11及び接続端子18が形成される。
ップ12を接続端子18と電気的に接続する。接続する
方法はワイヤボンディングによってでも、TAB(Tape
Automated Bonding)方式でもよい。ICカード自体が
ある程度の厚みを有するためこのような方法で接続して
もICラベルの場合ほど問題は生じない。もちろん第1
の実施の形態のように異方導電性接着剤を使ってICチ
ップ12と接続端子18を接続しても構わない。
16、14を用意する。第1及び第2オーバーシート1
6、14の表面にはあらかじめカードを装飾する絵柄や
必要な表示等の印刷および図示は省略するがオーバーコ
ート(保護層)を形成しておく。また、第1及び第2接
着剤シート15、13を回路基材10の表面及び裏面に
塗布しておく。図6に示す変形例の場合、接着剤シート
19a、19b、19cはオーバーシート20と回路基
材10が接触する部分にのみ塗布する。そして回路基材
10の表面に第1オーバーシート16を、回路基材10
の裏面に第2オーバーシート14を密着させる。次に第
1及び第2接着剤シート15、13が存在する領域の適
当な箇所を超音波シーラーにより加熱して仮固定する。
プレス機で圧縮する際に回路基材10と第1及び第2オ
ーバーシート16、14がずれることを防止するためで
ある。仮固定をしたあと基材を鏡面板に挟んでセット
し、プレス機に導入して圧縮する。以上で図5(d)に
示すように第2の実施の形態に係るICカードが完成す
る。
において、外部から受ける衝撃が弱い環境での使用を目
的とする場合などは、回路基材10の裏面に第2接着剤
シート13及び第2オーバーシート14を設けなくとも
良い。また、第1及び第2接着剤シート13、15、及
び接着剤シート19a、19b、19cについて、回路
基板10、第1及び第2オーバーシート16、14、及
びオーバーシート20が塩化ビニールやPET−Gシー
トからなる場合はプレス機で圧縮することにより自己融
着するので、接着剤シートは不要である。また、アンテ
ナコイル11及び接続端子18は回路基材10上に導電
性塗料により印刷しても構わない。
発明は、第1及び第2の実施の形態によって記載した
が、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限
定するものであると理解すべきではない。この開示から
当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術
が明らかとなろう。
ベルは、本に貼付して使用する旨記載されているが、本
発明に係るICラベルの用途はこれに限定されない。本
以外であっても貼付の対象となる商品等は誘電体として
機能するため、リーダ/ライタの発振周波数foscと単体
のICラベルに含まれる回路の自由空間に対する共振周
波数f0を一致させた場合、ICラベルを商品に貼付する
ことにより動作時の共振周波数fopが小さくなり、IC
ラベルの最大通信可能距離は低下する。それに対して第
1の実施の形態に係るICラベルを使用すれば最大通信
可能距離の低下を抑制することが可能である。
れた多数の商品それぞれに第1の実施の形態の変形例に
係るICラベルを貼付してリーダ/ライタによって書き
込み及び読み出しを行うことも有効である。さらに、水
滴が付着しやすい環境でICラベルを使用する場合、あ
らかじめ水の誘電体としての機能を考慮して回路の自由
空間に対する共振周波数f0をリーダ/ライタの発振周波
数foscよりも高くしておくことも有効である。
由空間に対する共振周波数f0をリーダ/ライタの発振周
波数foscよりも8%大きくした場合、第1の実施の形態
及びその変形例において記載したそれぞれの効果を1枚
のICラベルで実現することが可能である。その場合本
に貼付するICラベルとして、情報を読みとり若しくは
書き込む対象が1冊の本であっても複数の本であって
も、最大通信可能距離を低下させることなく、感度も低
下しないという効果を有することとなる。
形態に係るICラベル若しくはICカードについて、回
路基材の表面のみでなく、裏面にもICチップとアンテ
ナコイルからなる共振回路を配置する構成とすることも
有効である。この場合、異なる周波数foscを発振し、異
なる情報を得る目的の複数のリーダ/ライタに対して、
1枚のICラベル若しくはICカードで対応することが
可能である。これにより例えばIDカードと通勤定期を
一枚のICカードにまとめることができる。
ない様々な実施の形態等を包含するということを理解す
べきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な
特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定さ
れるものである。
誘電体の存在にも関わらず最大通信可能距離が低下しな
いICモジュールを提供することができる。
大通信可能距離が低下しないICラベルを提供すること
ができる。
された複数のICラベルについて、それぞれを識別して
情報のやりとりを行うことが可能な距離を低下させない
ICラベルを提供することができる。
れた場合でも最大通信可能距離が低下しないICカード
を提供することができる。
ベルの断面図である。
ベルの回路パターンを示す平面図である。
ベルの製造方法を示す図である。
ある。
を示す図である。
断面図である。
動作時の共振周波数fopとの関係を示すグラフである。
して、ICラベルの自由空間に対する共振周波数f0と最
大通信可能距離との関係を示すグラフである。
Claims (6)
- 【請求項1】 回路基材と、 該回路基材上に配置された半導体メモリーと、 前記回路基材上において前記半導体メモリーに電気的に
接続された共振回路とを有し、前記共振回路の自由空間
に対する共振周波数が、前記半導体メモリーに情報の記
録及び再生を行う外部情報記録再生装置の発振周波数よ
りも高周波側にずれるように設定されていることを特徴
とするICモジュール。 - 【請求項2】 回路基材と、 該回路基材上に配置されたコンデンサを内蔵したICチ
ップと、 前記回路基材上において前記ICチップに電気的に接続
されたアンテナコイルとを具備し、前記コンデンサと前
記アンテナコイルからなるLC共振回路の自由空間に対
する共振周波数が、前記ICチップに情報の記録及び再
生を行う外部情報記録再生装置の発振周波数よりも高周
波側にずれるように設定されていることを特徴とするI
Cモジュール。 - 【請求項3】 回路基材と、 該回路基材上に配置されたコンデンサを内蔵したICチ
ップと、 前記回路基材上において前記ICチップに電気的に接続
されたアンテナコイルとを具備し、前記コンデンサと前
記アンテナコイルからなるLC共振回路の自由空間に対
する共振周波数が、前記ICチップに情報の記録及び再
生を行う外部情報記録再生装置の発振周波数よりも高周
波側にずれるように設定されているICモジュールと、 該ICモジュール上に積層した接着層と、 該接着層の上に積層した表皮層と、 前記回路基材の下面に積層した粘着層と、 該粘着層の下面に積層した剥離層とを具備することを特
徴とするICラベル。 - 【請求項4】 自由空間に対する前記共振周波数は、前
記発振周波数の2%〜12%の範囲の周波数シフト量だ
け高周波側にずれていることを特徴とする請求項3記載
のICラベル。 - 【請求項5】 回路基材と、 該回路基材上に配置されたコンデンサを内蔵したICチ
ップと、 前記回路基材上において前記ICチップに電気的に接続
されたアンテナコイルとを具備し、前記コンデンサと前
記アンテナコイルからなるLC共振回路の自由空間に対
する共振周波数が、前記ICチップに情報の記録及び再
生を行う外部情報記録再生装置の発振周波数よりも高周
波側にずれるように設定されているICモジュールと、 該ICモジュール上に積層した第1接着剤シートと、 該第1接着剤シート上に積層した第1オーバーシート
と、 前記回路基材の下面に積層した第2接着剤シートと、 該第2接着剤シートの下面に積層した第2オーバーシー
トとを具備することを特徴とするICカード。 - 【請求項6】 自由空間に対する前記共振周波数は、前
記発振周波数の2%〜12%の範囲の周波数シフト量だ
け高周波側にずれていることを特徴とする請求項5記載
のICカード。
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