JP2007299338A - カード型情報装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】無線通信のためのアンテナを内蔵しながら、アンテナの送受信性能を低下させることなく、筐体中にコンパクトに収容した小型のカード型情報装置を提供する。
【解決手段】一方の面の配線パターン11に実装した電子部品と他方の面に形成したアンテナ接続電極12を有する配線基板10と、ループ状のアンテナパターン14の内側に設けられた第1アンテナ端子電極14aと外側に設けられた第2アンテナ端子電極14bが形成されたフレキシブルアンテナ基板15と、配線基板10とフレキシブルアンテナ基板15とを対向して配置し、その間に設けられた第1アンテナ端子電極14aの位置に貫通孔16aを有する磁性体16と、それらを内蔵する筐体19と、を備え、アンテナ接続電極12と第1アンテナ端子電極14aおよび第2アンテナ端子電極14bとが導電部材26を介して接続して構成される。
【選択図】図1

Description

本発明は、メモリーカードとして使用されるSD(Secure Digital)メモリーカード(登録商標)などにアンテナ機能を内蔵させたカード型情報装置に関する。
近年、各種の大容量のメモリー(半導体記憶)カードが普及してデジタルカメラ、携帯音楽プレーヤあるいは携帯情報端末などの携帯型デジタル機器に幅広く使用されている。そして、さらにメモリーカードの応用範囲を広げるために無線通信機能を付加することが要望されてきている。
このような要望に対応するものとして、SDメモリーカードに無線インターフェース機能を付加したものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
以下、図10と図11を用いて、特許文献1に示された無線インターフェース機能を付加したSDメモリーカードについて説明する。
図10は特許文献1に示された従来のSDメモリーカードの構成を説明する図であり、図11はその外観斜視図である。
図10と図11に示すように、SDメモリーカード1410は、主機能である記憶媒体としての機能部以外に無線制御部1430を有し、アンテナ1450を備えたアンテナモジュール1420が接続部1440を介して無線制御部1430と接続されている。そして、フラッシュメモリー1460は、SDメモリーカード1410のメモリー用のフラッシュROMであるとともに、無線通信機能を動作させるためのドライバプログラムを記憶している。
これにより、このアンテナモジュール1420と連結したSDメモリーカード1410を携帯型デジタル機器などの電子機器に装着すると、特別な操作をしなくてもSDメモリーカード1410の無線通信機能を介して外部の無線通信機器と通信を行うことができる。
上記特許文献1の例において、SDメモリーカード1410の端部にアンテナモジュール1420を外付けにより装着し接続している。また、SDメモリーカード1410の外部接続端子が設けられていない側の端面に沿ってアンテナを内蔵し筺体からの突出物をなくす例も開示されている。
また、ICカードの小型化や通信障害を防止する送受信用コイルを内蔵したICカードなどが開示されている(例えば、特許文献2参照)。
上記ICカードは、ICチップと送受信用コイルを実装した基板の裏面に、透磁率が高く、抵抗率の高い磁性体を蒸着または接着した構成を有する。そして、ICカードを読み取り装置に装着して情報の送受信をする場合、電波の電磁界の磁束により、読み取り装置の、例えば電池などの金属導体により発生するうず電流による電力損失を、磁性体により防止するものである。つまり、磁性体で磁束を遮蔽することにより、磁束による金属導体でのうず電流の発生を防止する。
さらに、上記特許文献2には、第1のプリント基板にICチップを実装し、第2のプリント基板に送受信用コイルを形成して、2つのプリント基板で磁性体を挟んだ構成のICカードも、開示されている。これにより、ICチップの実装面積の拡大による記憶容量の大容量化や、同じ容量の場合におけるICカードの形状の小型化ができることが記載されている。
特開2001−195553号公報 特開平8−16745号公報
しかしながら、上記特許文献1に示されたSDメモリーカードは、その端部にアンテナモジュールを外付けにより接続した構成を有する。そのため、アンテナモジュール分だけSDメモリーカードの外形寸法が大きくなる。
この課題を回避するために、SDメモリーカードの外部接続端子が設けられていない側の端面に沿ってアンテナを内蔵した例が示されている。しかし、このような構成では、この例で示されている2.4GHz帯を利用する場合には有効であるが、13.56MHz帯などを利用する場合、アンテナ長が長く、アンテナをSDメモリーカードの端面に設けることが困難であるという課題がある。
また、上記特許文献2のICカードによれば、プリント基板面にICチップと送受信用コイルを形成しているため、受信電波がICチップにより反射され、送受信用コイルに入射する電波を弱め、送受信用コイルで受信できる距離が低下するという課題がある。それを改善するために、同特許文献2には、磁性体で送受信用コイルとICチップを分離した構成が示されている。しかし、上記構成では、2枚のプリント基板で構成するため、薄型化が困難であった。特に、例えばSDメモリーカードなどのカード型情報装置では、一般に外形形状が規格化されているため、どのように薄型化を実現するかが大きな課題であった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、無線通信のためのアンテナ機能を内蔵しながらコンパクト形状を実現し、SDメモリーカードのように規格化された外形寸法を有する場合でも、SDメモリーカード中に収容可能で、かつ接触接続機能および非接触通信機能を備えたカード型情報装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明のカード型情報装置は、少なくとも一方の面の配線パターンに実装した電子部品と他方の面に形成されたアンテナ接続電極とを有する配線基板と、ループ状のアンテナパターンを有し、アンテナパターンの内側に設けられた第1アンテナ端子電極とアンテナパターンの外側に設けられた第2アンテナ端子電極が一方の面に形成されたフレキシブルアンテナ基板と、配線基板の他方の面とフレキシブルアンテナ基板の他方の面とを対向して配置し、その間に設けられた少なくとも第1アンテナ端子電極の位置に貫通孔を有する磁性体と、少なくとも配線基板と磁性体とフレキシブルアンテナ基板とを内蔵する筐体と、を備え、アンテナ接続電極と第1アンテナ端子電極および第2アンテナ端子電極とが導電部材を介して接続した構成を有する。
これにより、13.56MHz帯などの無線通信のためのアンテナ長の大きいアンテナを内蔵しながら、アンテナの送受信性能を低下させることなく、規格寸法の筐体中にコンパクトに収容した小型のカード型情報装置を実現できる。
さらに、導電部材として、異方導電性材料を用いてもよい。
これにより、接続時に電子部品などに熱の影響を低減することができる。また、1方向だけを電気的に接続できるため、磁性体として導電性を有する金属材料を用いることができる。
さらに、磁性体として、磁性を有する金属材料を用いてもよい。
これにより、加工性や磁気特性に優れる金属材料を用いて薄型の磁性体構成とできるため、メモリーなどの実装空間を拡大したカード型情報装置が得られる。
さらに、磁性体は、少なくとも前記フレキシブルアンテナ基板の全体を覆う大きさを有してもよい。
これにより、配線基板や電子部品の導体部分により電波が影響を受けないので、アンテナの送受信性能の低下がなく、通信品質などの信頼性の高いカード型情報装置を実現できる。
さらに、磁性体は、少なくとも電子部品が存在する領域に設けられていてもよい。
これにより、配線基板に実装された電子部品がいずれに配置してあっても、送受信時におけるアンテナ特性への影響をさらに少なくすることができる。
さらに、電子部品は、少なくとも半導体記憶素子と制御回路素子を含んでいてもよい。
これにより、カード型情報装置として、記憶制御および無線通信制御を組み合わせて制御でき、利用範囲が大きく広がる。
さらに、配線基板に、外部接続端子を設けてもよい。
これにより、カード型情報装置への電力供給に対する制限がなくなるので、情報伝達の速度やその安定性を高め、信頼性が向上する。
本発明のカード型情報装置によれば、無線通信機能用に高感度のアンテナを内蔵するとともに、かつ薄型に構成できるので、SDメモリーカードのように規格化された形状寸法内への収納が容易にできる。この結果、大容量のメモリー機能を有しながら、接触接続機能および無線通信機能を有するカード型情報装置を生産性よく実現できる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、以下では、本発明の実施の形態におけるカード型情報装置として、24mm×32mm×2.1mmの外形寸法に規格化されたSDメモリーカードを例に説明する。
(第1の実施の形態)
図1(a)は本発明の第1の実施の形態におけるカード型情報装置(以下、「SDメモリーカード」と記す)の構成を示す内面から見た概念図、図1(b)は図1(a)のA−A線断面概念図である。なお、図1(a)は、分かりやすいように下部筐体を取り外し下部筐体側から内面を見た状態で示している。
図1に示すように、SDメモリーカード1は、24mm×32mm×2.1mmの規格化された外形寸法で、例えばポリカーボネート/ABSアロイなどからなる上部筐体19aと下部筐体19bで構成された筐体19を有している。そして、SDメモリーカード1の筐体19内には、例えば半導体記憶素子などの複数個の電子部品を少なくとも一方の面10aに実装された配線パターン11と他方の面10bに設けられたアンテナ接続電極12とを有する配線基板10が内蔵されている。さらに、ループ状のアンテナパターン14からなり、その内側に第1アンテナ端子電極14a、その外側に第2アンテナ端子電極14bが一方の面に設けられたフレキシブルアンテナ基板15が内蔵されている。
ここで、配線基板10は、例えば100μm〜300μm厚のガラスエポキシ樹脂などの絶縁性基板で構成され、フレキシブルアンテナ基板15は、例えば20μm〜50μm厚のポリイミドやPETなどで構成される。
そして、フレキシブルアンテナ基板15は、例えば13.56MHz帯などの波長に対応したアンテナ長を有する銅や銀などで形成したループ状のアンテナパターン14と、その内側および外側に第1アンテナ端子電極14aと第2アンテナ端子電極14bを有している。なお、フレキシブルアンテナ基板15は、第1アンテナ端子電極14aと第2アンテナ端子電極14bを除いて、アンテナパターン14を挟んで積層した構造や、その上にレジストなどの絶縁性樹脂による保護層(図示せず)を設けた構成としてもよい。これにより、アンテナパターンの耐湿性などの信頼性を向上させることができる。
また、配線基板10の他方の面10bとフレキシブルアンテナ基板15の他方の面同士の間には、磁性体16が挟まれて対向して配置されて設けられている。そして、磁性体16は、少なくともループ状のアンテナパターン14を覆い、かつ第1アンテナ端子電極14aが配置される位置に貫通孔16aが設けられた形状を有している。なお、図示していないが、第2アンテナ端子電極14bを覆う磁性体16の形状の場合には、第2アンテナ端子電極14bの位置にも磁性体16に貫通孔または切り欠き部を設ける必要がある。
ここで、配線基板10の他方の面10bとフレキシブルアンテナ基板15の他方の面との間に設けた磁性体16は、ループ状のアンテナパターン14に入射する電波が、対向する配線基板に実装された電子部品などで反射するのを防止し、アンテナの送受信性能の低下を防ぐことに大きな効果を奏するものである。
さらに、フレキシブルアンテナ基板15の第1アンテナ端子電極14aと第2アンテナ端子電極14bと配線基板10のアンテナ接続電極12とが、異方導電性材料からなる導電部材26を介して接続されている。そして、配線基板10のアンテナ接続電極12は、例えば導電ビア18を介して、配線パターン11と接続される。
上記構成により、筐体19内には、少なくとも配線基板10、磁性体16およびフレキシブルアンテナ基板15が電気的、機械的に接続されて内蔵される。
なお、配線基板10は、例えばガラスエポキシ樹脂などからなる絶縁性基板の少なくとも一方の面10aに、例えば銅箔などからなる配線パターン11の接続端子(図示せず)に、例えば50μm〜150μm厚の半導体記憶素子20、制御回路素子21や300μm厚程度のコンデンサ22などの電子部品が、例えばはんだを介して実装されている。そして、半導体記憶素子20は、フラッシュメモリーなどの半導体記憶素子を、例えば2列・4段に配置するなどの高密度実装技術により、1GBや2GBという大容量化した構成のものを用いてもよい。
また、図1(b)に示すように、配線基板10には、規格化された筐体19の決められた箇所で外部機器(図示せず)と接続するための配線パターンと導電ビア(図示せず)を介して接続した外部接続端子24が、筐体19に設けた所定の位置に設けられている。これにより、外部機器と接続し、例えば電力の供給や入出力情報の高速伝達などが容易にできる。
また、磁性体16としては、例えばフェライトなどからなる、例えば50μm〜200μm厚の磁性体を用いることができる。なお、磁性体16は、酸化クロム、酸化ニッケルなどの磁性を備えた金属酸化物やセラミック材料や、例えばフェライト粉末などの磁性体粉を合成ゴムや樹脂中に混合したシートを用いてもよい。
さらに、磁性体16としては、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)などの金属材料や、Fe−Ni(パーマロイ)、Fe−Ni−Co−Al(アルニコ磁石)、MnAl磁石などの合金材料やSmCo(サマリウム磁石)、NdFe14(ネオジウム磁石)などの化合物材料などの導電性を備えた磁性体を用いることができる。これは、アンテナ接続電極12と第1アンテナ端子電極14aおよび第2アンテナ端子電極14bとの接続が、磁性体と電気的に接続されない異方導電性材料からなる導電部材26で接続することにより実現できる効果である。
これにより、例えば透磁率の大きな導電性を有する金属系の材料を用いることができるため、非常に薄型の磁性体構成とできる。また、磁性体16に設ける貫通孔16aの形成は、例えばフェライトなどのセラミック系の材料に比べて非常に容易であり、かつ加工性に優れるため、SDメモリーカードの生産性や低コスト化に大きな効果を有する。
なお、磁性体16は、少なくともフレキシブルアンテナ基板15の他方の面の全体を覆うように設けるのが好ましい。これにより、アンテナパターンの全体を磁性体でカバーできるため、アンテナの送受信性能の低下をさらに防ぐことができる。
また、磁性体16は、配線基板10の他方の面10bとフレキシブルアンテナ基板15の他方の面との間に挟んで、配線基板10に実装された少なくとも半導体記憶素子20や制御回路素子21などの電子部品が存在する領域に設けることが好ましい。これにより、対向する配線基板に実装された電子部品がいずれに配置してあっても、電子部品からの電波の反射を完全になくすることができるため、アンテナの送受信性能の低下をさらに防ぐことができる。
上記により、配線基板10とフレキシブルアンテナ基板15が磁性体16を介して互いに電気的に接続し、例えばポリカーボネート/ABSアロイなどで成型された、それぞれの片面に蓋部が形成された上部筐体19aと下部筐体19bから構成される筐体19内に内蔵されてSDメモリーカード1が構成される。
本実施の形態によれば、無線通信のためのアンテナを内蔵しながら、磁性体を設けることによりアンテナの送受信性能を低下させることなく、規格化された寸法の筐体内にコンパクトに収容したSDメモリーカードが得られる。
ここで、電子部品を、少なくとも半導体記憶素子と制御回路素子とで構成し、記憶制御および無線通信制御を組み合わせてもよい。これにより、情報の無線通信制御および記憶制御ができるため、各種用途への展開が容易なSDメモリーカードを実現できる。
また、本実施の形態によれば、アンテナパターンの内側と外側に第1アンテナ端子電極と第2アンテナ端子電極を設けたフレキシブルアンテナ基板により、アンテナパターンの上を第1アンテナ端子電極につながるパターンを、ビアや絶縁物を設けて交差させる必要がない。その結果、安価で生産性に優れたフレキシブルアンテナ基板を用いることができる。
また、本実施の形態によれば、異方導電性材料からなる導電部材により、フレキシブルアンテナ基板の各アンテナ端子電極と配線基板のアンテナ接続電極を接続できるため、熱などによる配線基板の反りなどの変形の小さい信頼性に優れたSDメモリーカードが得られる。
さらに、異方導電性材料からなる導電部材は圧着方向にのみ電気的に接続するため、導電性を有する金属材料からなる磁性体を用いることができる。この結果、薄型の磁性体を用いることができるため、規格化された筐体へ磁性体が設けられた配線基板へ収納する場合などの取り扱いを容易とし、生産性の向上により安価なSDメモリーカードを実現できる。
なお、配線基板として、ガラスエポキシ樹脂を例に説明したが、これに限らない。例えば、PET、ポリフェニレンエーテル樹脂、BTレジン、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミノビスマレイミド、シアネートエステル樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることができる。さらに、塩化ビニル、ポリカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレンなどの熱可塑性樹脂を用いてもよい。
また、配線パターンやアンテナパターンとして、銅などの金属箔を用いた例で説明したが、これに限らない。例えば、銀、アルミニウム、銅や銀などを混合したペーストを用いて、例えばスクリーン印刷法などにより形成してもよい。また、アルミニウムなどの金属箔を用いてエッチングにより形成してもよい。
以下に、本発明の第1の実施の形態におけるSDメモリーカードの製造方法について、図2と図3を用いて詳細に説明する。
図2は、本発明の第1の実施の形態におけるSDメモリーカードの製造方法を説明する断面概念図である。図3(a)から図3(c)は、図2に示すSDメモリーカードの製造方法において用いる主要な構成要素を説明する平面概念図で、図3(d)は図3(c)のA−A線断面図である。
まず、図2(a)に示すように、例えば200μm厚のガラスエポキシ樹脂からなる絶縁性基板10cに、例えばレーザ法やドリリング法を用いて、絶縁性基板10cの所定の位置に導電ビア18となるビアを形成する。ここで、ビアは配線パターン11と他方の面に形成されたアンテナ接続電極12とを接続する位置に設ける。
そして、絶縁性基板10cの一方の面に、ビアを充填して導電ビア18とともに配線パターン11を、さらに他方の面に外部接続端子24とアンテナ接続電極12とを、例えばスクリーン印刷法を用いて銀ペーストで、例えば30μm程度の厚みに印刷して形成する。
つぎに、図2(b)に示すように、配線パターン11の上に、半導体メモリーなどの半導体記憶素子20とそれを制御する制御回路素子21を、例えばフリップチップ法を用いて、少なくとも1つは実装する。このとき、制御回路素子21は、アンテナパターンを介して送受信するRF回路などを有していてもよい。また、RF回路などの半導体素子(図示せず)を配線パターン上の別の位置に実装してもよい。また、ノイズなどによる誤動作を防止するために、例えばコンデンサ22などを実装してもよい。
これにより、図3(a)の平面概念図に示すように、半導体記憶素子20、制御回路素子21、外部接続端子24と配線パターン(図示せず)、コンデンサ(図示せず)などを絶縁性基板10cに形成した配線基板10が作製される。
つぎに、図2(c)に示すように、例えば厚み10μmのニッケルなどの磁性体16を絶縁性基板10cの他方の面10bの所定の領域に、例えば接着剤を介して貼りつける。このとき、磁性体16は、図3(b)の平面概念図に示すように、少なくとも以下で述べるフレキシブルアンテナ基板の第1アンテナ端子電極が配置される位置に貫通孔16aを有し、少なくともアンテナパターンを覆う形状を有する。
ここで、所定の領域とは、フレキシブルアンテナ基板のアンテナパターンが配置される領域を意味する。
つぎに、図2(d)に示すように、アンテナパターン14と第1アンテナ端子電極14aおよび第2アンテナ端子電極14bが、例えばポリイミド樹脂などの支持基板14cに形成されたフレキシブルアンテナ基板15を、磁性体16に、例えば接着剤を介して貼り合わせる。
このときのフレキシブルアンテナ基板15の一例の平面概念図を図3(c)に示し、そのA−A線断面図を図3(d)に示す。そして、図3(d)に示すように、少なくとも第1アンテナ端子電極14aと第2アンテナ端子電極14bは支持基板14cから露出させて形成する。
さらに、第1アンテナ端子電極14aと第2アンテナ端子電極14bの位置に、異方導電性材料からなる接着剤またはシートからなる導電部材26を形成する。なお、導電部材26は、フレキシブルアンテナ基板15に設ける必要は、特になく、配線基板10のアンテナ接続電極12の上に設けてもよいことはいうまでもない。
また、図3(c)、(d)では、第1アンテナ端子電極14aと第2アンテナ端子電極14bをアンテナパターン14の支持基板14cから舌状に形成したフレキシブルアンテナ基板15の例で示したが、これに限られない。例えば、第1アンテナ端子電極14aと第2アンテナ端子電極14bの接続部分だけが、その厚み方向に可動できるように支持基板14cに、分離溝などを設けた構成でもよい。また、アンテナ接続電極12との接続の信頼性を確保できる場合には、分離溝を、特に設けなくてもよい。
つぎに、図2(e)に示すように、第1アンテナ端子電極14aおよび第2アンテナ端子電極14bとアンテナ接続電極12とを導電部材26を介して、導電部材26の圧接や圧着により、電気的に接続する。これにより、圧着方向のみに導電性を有するため、金属材料などからなる磁性体16と短絡することなく確実に接続できる。
上記により、少なくとも配線基板10とフレキシブルアンテナ基板15と磁性体16を備えたアンテナ内蔵モジュール100が作製される。
つぎに、図2(f)に示すように、例えばポリカーボネート/ABSアロイなどで予め型成型した、例えば上部筐体19aと下部筐体19bからなる筐体19に、外部接続端子24を筐体19の外部に露出させた状態でアンテナ内蔵モジュール100を組み込む。そして、筐体19を、例えば超音波溶着をすることにより、SDメモリーカード1が作製される。
本実施の形態の製造方法によれば、異方導電性材料からなる導電部材により、フレキシブルアンテナ基板とアンテナ接続電極を低温でかつ低負荷で接続できる。その結果、変形などの生じにくい、安価で信頼性に優れたSDメモリーカードを作製できる。
また、金属材料などの導電性を有する磁性体を用いることができるため、薄型で、加工性に優れ生産性の高いSDメモリーカードを容易に作製できる。さらに、薄型のアンテナ内蔵モジュールにより、筐体への組み込みを非常に簡略化できるため、作業性などを大幅に改善することができる。
(第2の実施の形態)
図4(a)は本発明の第2の実施の形態におけるカード型情報装置(以下、「SDメモリーカード」と記す)の構成を示す内面から見た概念図、図4(b)は図4(a)のA−A線断面概念図である。なお、図4(a)は、分かりやすいように下部筐体を取り外し下部筐体側から内面を見た状態で示している。
図4に示すように、配線基板30に、外部接続端子を設けていない点で、図1と異なるものであり、他の構成は同様である。
すなわち、図4に示すように、SDメモリーカード3において、アンテナ内蔵モジュール300の配線基板30に筐体39を通して外部機器と接続できる外部接続端子を設けず密閉した構成とするものである。そのため、上部筐体39aと下部筐体39bから構成される筐体39に、外部接続端子を露出させるための開口部を設ける必要がない。
本実施の形態によれば、密閉構造により、筐体39内への外部の周囲環境から、例えば塵埃の侵入や液体の浸入を未然に防ぐことができ、耐環境性や耐久性などの信頼性を大幅に向上できる。
また、外部接続端子がないため、静電気やEMC(電磁波干渉性)に強いSDメモリーカード3を実現できる。
なお、本実施の形態のSDメモリーカード3は、外部接続端子を設けていないので、情報の入出力は無線のみで行う構成となる。
(第3の実施の形態)
図5(a)は本発明の第3の実施の形態におけるカード型情報装置(以下、「SDメモリーカード」と記す)の構成を示す内面から見た概念図、図5(b)は図5(a)のA−A線断面概念図である。なお、図5(a)は、分かりやすいように下部筐体を取り外し下部筐体側から内面を見た状態で示している。
図5に示すように、SDメモリーカード5は、24mm×32mm×2.1mmの規格化された外形寸法で、例えばポリカーボネート/ABSアロイなどからなる上部筐体59aと下部筐体59bで構成された筐体59を有している。そして、SDメモリーカード5の筐体59内には、例えば半導体記憶素子などの電子部品を少なくとも一方の面50aに実装された配線パターン51と他方の面50bにアンテナ接続電極52を有する配線基板50を内蔵している。さらに、ループ状のアンテナパターン54からなり、その内側に第1アンテナ端子電極54a、その外側に第2アンテナ端子電極54bが一方の面に設けられたフレキシブルアンテナ基板55が内蔵されている。
ここで、配線基板50やフレキシブルアンテナ基板55は、第1の実施の形態と同様な材料や形成方法を用いることができる。
また、配線基板50の他方の面50bとフレキシブルアンテナ基板55の他方の面同士の間には、磁性体56が挟まれて対向して配置されて設けられている。そして、磁性体56は、ループ状のアンテナパターン54を覆い、かつ第1アンテナ端子電極54aおよび第2アンテナ端子電極54bが配置される位置に貫通孔56a、56bが設けられた形状を有している。
ここで、配線基板50の他方の面50bとフレキシブルアンテナ基板15の他方の面との間に設けた磁性体56は、ループ状のアンテナパターン54に入射する電波が、対向する配線基板50に実装された電子部品などで反射するのを防止し、アンテナの送受信性能の低下を防ぐことに大きな効果を奏するものである。
さらに、フレキシブルアンテナ基板55の第1アンテナ端子電極54aと第2アンテナ端子電極54bと配線基板50のアンテナ接続電極52とは、はんだからなる導電部材66を介して接続されている。そして、配線基板50のアンテナ接続電極52は、例えば導電ビア58を介して、配線パターン51と接続される。
なお、本実施の形態においては、導電部材としてはんだを用いて接続するため、磁性体56として、例えばフェライト、酸化コバルトや酸化ニッケルなどの導電性の低い酸化物材料からなる、例えば50μm〜200μm厚の磁性体56を用いることが好ましい。これにより、フレキシブルアンテナ基板の第1アンテナ端子電極および第2アンテナ端子電極や配線基板のアンテナ接続電極との接続に、はんだからなる導電部材を用いても、磁性体との電気的な接続が発生しない。その結果、固有電気抵抗の小さいはんだで接続できるため、磁性体に形成する貫通孔の形状を小さくできる。なぜなら、導電部材として、異方導電性材料を用いた場合、その固有電気抵抗がはんだに比べて大きく接続抵抗を下げるためには、接続するアンテナ端子電極とアンテナ接続電極の間隔を小さくするか、接続面積を大きくしなければならない。そのため、導電部材として異方導電性材料を用いて接続する場合、例えば透磁率の小さい酸化物系の材料や磁性体粉末を含有した磁性体シートなどの厚い磁性体を用いると、高い接続抵抗により十分なアンテナ特性が得られない場合がある。しかし、はんだを導電部材として用いた場合、それらの制約が軽減され、酸化物系の材料や磁性体粉末を含有した磁性体シートなどの厚い磁性体を用いることができるものである。
上記構成により、筐体59内には、少なくとも配線基板50、磁性体56およびフレキシブルアンテナ基板55が電気的、機械的に接続されて内蔵される。
なお、配線基板50は、例えばガラスエポキシ樹脂などからなる絶縁性基板の少なくとも一方の面50aに、例えば銅箔などからなる配線パターン51の接続端子(図示せず)に、例えば50μm〜150μm厚の半導体記憶素子60、制御回路素子61や300μm厚程度のコンデンサ62などの電子部品が、例えばはんだを介して実装されている。
また、図5(b)に示すように、配線基板50には、規格化された筐体59の決められた箇所で外部機器(図示せず)と接続するための配線パターンと導電ビア(図示せず)を介して接続した外部接続端子64が、筐体59に設けた所定の位置に設けられている。これにより、外部機器と接続し、例えば電力の供給や入出力情報の高速伝達などが容易にできる。
上記により、配線基板50とフレキシブルアンテナ基板55が磁性体56を介して互いに電気的に接続し、例えばポリカーボネート/ABSアロイなどで成型された、それぞれの片面に蓋部が形成された上部筐体59aと下部筐体59bから構成される筐体59内に内蔵されてSDメモリーカード5が構成される。
本実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、アンテナパターンの内側と外側に第1アンテナ端子電極と第2アンテナ端子電極を設けたフレキシブルアンテナ基板により、アンテナパターンの上を第1アンテナ端子電極につながるパターンを、ビアや絶縁物を設けて交差させる必要がない。その結果、安価で生産性に優れたフレキシブルアンテナ基板を用いることができる。
また、本実施の形態によれば、低抵抗であるはんだで、フレキシブルアンテナ基板の各アンテナ端子電極と配線基板のアンテナ接続電極とを接続できるため、接続抵抗の小さい接続が得られる。さらに、それにより磁性体に形成する貫通孔が小さくできるため磁性体の面積を大きくでき、アンテナ特性を向上させた信頼性の高いSDメモリーカードが得られる。
なお、配線基板や配線パターンおよびアンテナパターンとしては、第1の実施の形態と同様な材料や形成方法を用いることができる。
以下に、本発明の第3の実施の形態におけるSDメモリーカードの製造方法について、図6と図7を用いて詳細に説明する。
図6は、本発明の第3の実施の形態におけるSDメモリーカードの製造方法を説明する断面概念図である。図7(a)から図7(c)は、図6に示すSDメモリーカードの製造方法において用いる主要な構成要素を説明する平面概念図で、図7(d)は図7(c)のA−A線断面図である。
まず、図6(a)に示すように、例えば150μm厚のガラスエポキシ樹脂からなる絶縁性基板50cに、例えばレーザ法やドリリング法を用いて、絶縁性基板50cの所定の位置に導電ビア58となるビアを形成する。ここで、ビアは配線パターン51と他方の面に形成されたアンテナ接続電極52とを接続する位置に設ける。
そして、絶縁性基板50cの一方の面に、ビアを充填した導電ビア58とともに配線パターン51を、さらに他方の面に外部接続端子64とアンテナ接続電極52とを、例えばスクリーン印刷法を用いて銀ペーストを、例えば20μm程度の厚みに印刷して形成する。
つぎに、図6(b)に示すように、配線パターン51の上に、半導体メモリーなどの半導体記憶素子60とそれを制御する制御回路素子61を、例えばフリップチップ法を用いて、少なくとも1つは実装する。このとき、制御回路素子61は、アンテナパターンを介して送受信するRF回路などを有していてもよい。また、RF回路などの半導体素子(図示せず)を配線パターン上の別の位置に実装してもよい。また、ノイズなどによる誤動作を防止するために、例えばコンデンサ62などを実装してもよい。
これにより、図7(a)の平面概念図に示すように、半導体記憶素子60、制御回路素子61、外部接続端子64と配線パターン(図示せず)、コンデンサ(図示せず)などを絶縁性基板50cに形成された配線基板50が作製される。
つぎに、図6(c)に示すように、例えば厚み100μmのフェライトなどの磁性体56を絶縁性基板50cの他方の面50bの所定の領域に、例えば接着剤を介して貼りつける。このとき、磁性体56は、図7(b)の平面概念図に示すように、以下で述べるフレキシブルアンテナ基板の第1アンテナ端子電極および第2アンテナ端子電極が配置される位置に貫通孔56a、56bを有し、アンテナパターンを覆う形状を有する。
ここで、所定の領域とは、フレキシブルアンテナ基板のアンテナパターンが配置される領域を意味する。
つぎに、図6(d)に示すように、例えばポリイミド樹脂などの支持基板54cにアンテナパターン54と第1アンテナ端子電極54aおよび第2アンテナ端子電極54bを形成したフレキシブルアンテナ基板55が、磁性体56に、例えば接着剤を介して貼り合わせる。
このときのフレキシブルアンテナ基板55の一例の平面概念図を図7(c)に示し、そのA−A線断面図を図7(d)に示す。そして、図7(d)に示すように、少なくとも第1アンテナ端子電極54aと第2アンテナ端子電極54bは支持基板54cから露出させて形成する。
さらに、第1アンテナ端子電極54aと第2アンテナ端子電極54bの位置に、例えばはんだペーストやクリームはんだからなる導電部材66を形成する。なお、導電部材66は、フレキシブルアンテナ基板55に設ける必要は、特になく、磁性体56の貫通孔56a、56bを充填して、配線基板50のアンテナ接続電極52の上に設けてもよいことはいうまでもない。
そして、第1アンテナ端子電極54aおよび第2アンテナ端子電極54bとアンテナ接続電極52とを磁性体56の貫通孔56a、56bを介して、導電部材66であるはんだの溶融および硬化により電気的に接続する。
上記により、少なくとも配線基板50とフレキシブルアンテナ基板55と磁性体56を備えたアンテナ内蔵モジュール500が作製される。
つぎに、図6(e)に示すように、例えばポリカーボネート/ABSアロイなどで予め型成型した、例えば上部筐体59aと下部筐体59bからなる筐体59に、外部接続端子64を筐体59の外部に露出させた状態でアンテナ内蔵モジュール500を組み込む。そして、筐体59を、例えば超音波溶着をすることにより、SDメモリーカード5が作製される。
本実施の形態の製造方法によれば、導電部材としてはんだを用いることにより、フレキシブルアンテナ基板とアンテナ接続電極とを、低抵抗でかつ高い信頼性で接続できる。その結果、安価で信頼性に優れたSDメモリーカードを作製できる。また、低抵抗のはんだを用いることにより、接続部の面積を小さくできるので、はんだの溶融時の、電子部品に与える熱などの影響を低減することができる。
以下に、本発明の第3の実施の形態におけるSDメモリーカードの変形例について、図8を用いて説明する。
図8(a)は本発明の第3の実施の形態におけるカード型情報装置(以下、「SDメモリーカード」と記す)の変形例の構成を示す内面から見た概念図、図8(b)は図8(a)のA−A線断面概念図である。なお、図8(a)は、分かりやすいように下部筐体を取り外し下部筐体側から内面を見た状態で示している。
図8に示すように、配線基板80に、外部接続端子を設けていない点で、図5と異なるものであり、他の構成は同様である。
本実施の形態の変形例によれば、密閉構造により、筐体89内への外部の周囲環境から、例えば塵埃の侵入や液体の浸入を未然に防ぐことができ、耐環境性や耐久性などの信頼性を大幅に向上したSDメモリーカード7を実現できる。
また、外部接続端子がないため、静電気やEMC(電磁波干渉性)に強いSDメモリーカード7を実現できる。
なお、以下に、図9を用いて、上記各実施の形態に適用できる、各種SDメモリーカードの外形形状および厚みについて具体的に説明する。
図9(a)は、各実施の形態で説明した24mm×32mm×2.1mmの外形寸法で規格化されたSDメモリーカードである。また、図9(b)は、20mm×21.5mm×1.4mmとさらに小型の形状で規格化されたminiSD(登録商標)カードである。さらに、図9(c)は、miniSDをさらに小型化し、11mm×15mm×1.0mmの外形寸法で規格化されたmicroSD(登録商標)カードである。
また、例えば各社の登録商標であるSDメモリーカード、コンパクトフラッシュ(登録商標)、スマートメディア、xDピクチャーカード、メモリースティック、マルチメディアカードなどにも上記実施の形態を適用することができる。
また、上記各実施の形態では、アンテナパターンを13.56MHz帯のアンテナ長を有する例で説明したが、これに限られない。例えば、2.4GHz帯など他の各種規格の周波数帯域に対応したアンテナ長を有するアンテナパターンを単独または複数で設けてもよい。これにより、各種用途や複数の周波数帯域で動作するカード型情報装置が得られる。
本発明のカード型情報装置は、外形寸法が規格化されたメモリーカードに接触接続機能に加えて非接触方式での情報の伝達機能を備えることにより、デジタルカメラや携帯音楽プレーヤ、携帯情報端末などの携帯型デジタル機器などの分野に使用する情報伝達媒体として有用である。
(a)本発明の第1の実施の形態におけるカード型情報装置の構成を示す内面から見た概念図(b)同図(a)のA−A線断面概念図 同実施の形態におけるカード型情報装置の製造方法を説明する断面概念図 (a)〜(c)同実施の形態におけるカード型情報装置の製造方法においる構成要素を説明する平面概念図(d)同図(c)のA−A線断面図 (a)本発明の第2の実施の形態におけるカード型情報装置の構成を示す内面から見た概念図(b)同図(a)のA−A線断面概念図 (a)本発明の第3の実施の形態におけるカード型情報装置の構成を示す内面から見た概念図(b)同図(a)のA−A線断面概念図 同実施の形態におけるカード型情報装置の製造方法を説明する断面概念図 (a)〜(c)同実施の形態におけるカード型情報装置の製造方法においる構成要素を説明する平面概念図(d)同図(c)のA−A線断面図 (a)本発明の第3の実施の形態におけるカード型情報装置の変形例の構成を示す内面から見た概念図(b)同図(a)のA−A線断面概念図 各種SDメモリーカードの外形形状を示す概念図 従来のSDメモリーカードの構成を説明する図 従来のSDメモリーカードの外観斜視図
符号の説明
1,3,5,7 カード型情報装置(SDメモリーカード)
10,30,50,80 配線基板
10a,50a 一方の面
10b,50b 他方の面
10c,50c 絶縁性基板
11,51 配線パターン
12,52 アンテナ接続電極
14,54 アンテナパターン
14a,54a 第1アンテナ端子電極
14b,54b 第2アンテナ端子電極
14c,54c 支持基板
15,55 フレキシブルアンテナ基板
16,56 磁性体
16a,56a,56b 貫通孔
18,58 導電ビア
19,39,59,89 筐体
19a,39a,59a 上部筐体
19b,39b,59b 下部筐体
20,60 半導体記憶素子
21,61 制御回路素子
22,62 コンデンサ
24,64 外部接続端子
26,66 導電部材
100,300,500 アンテナ内蔵モジュール

Claims (7)

  1. 少なくとも一方の面の配線パターンに実装した電子部品と他方の面に形成されたアンテナ接続電極とを有する配線基板と、
    ループ状のアンテナパターンを有し、前記アンテナパターンの内側に設けられた第1アンテナ端子電極と前記アンテナパターンの外側に設けられた第2アンテナ端子電極が一方の面に形成されたフレキシブルアンテナ基板と、
    前記配線基板の他方の面と前記フレキシブルアンテナ基板の他方の面とを対向して配置し、その間に設けられた少なくとも前記第1アンテナ端子電極の位置に貫通孔を有する磁性体と、
    少なくとも前記配線基板と前記磁性体と前記フレキシブルアンテナ基板とを内蔵する筐体と、を備え、
    前記アンテナ接続電極と前記第1アンテナ端子電極および前記第2アンテナ端子電極とが導電部材を介して接続されていることを特徴とするカード型情報装置。
  2. 前記導電部材として、異方導電性材料を用いたことを特徴とする請求項1に記載のカード型情報装置。
  3. 前記磁性体として、磁性を有する金属材料を用いたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のカード型情報装置。
  4. 前記磁性体は、少なくとも前記フレキシブルアンテナ基板の全体を覆う大きさを有することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のカード型情報装置。
  5. 前記磁性体は、少なくとも前記電子部品が存在する領域に設けられていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のカード型情報装置。
  6. 前記電子部品は、少なくとも半導体記憶素子と制御回路素子を含むことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のカード型情報装置。
  7. 前記配線基板に、外部接続端子を設けたことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のカード型情報装置。
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