特開 2024-104323 デュアルインターフェースＩＣカード

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024104323

(43)【公開日】2024-08-05

(54)【発明の名称】デュアルインターフェースＩＣカード

(51)【国際特許分類】

   G06K 19/077 20060101AFI20240729BHJP

   H01Q 7/00 20060101ALI20240729BHJP

【ＦＩ】

G06K19/077 244

G06K19/077 196

G06K19/077 272

G06K19/077 296

H01Q7/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023008463

(22)【出願日】2023-01-24

(71)【出願人】

【識別番号】000002897

【氏名又は名称】大日本印刷株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100122529

【弁理士】

【氏名又は名称】藤枡 裕実

(74)【代理人】

【識別番号】100135954

【弁理士】

【氏名又は名称】深町 圭子

(74)【代理人】

【識別番号】100119057

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英生

(74)【代理人】

【識別番号】100131369

【弁理士】

【氏名又は名称】後藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100171859

【弁理士】

【氏名又は名称】立石 英之

(72)【発明者】

【氏名】秋山 知哉

(72)【発明者】

【氏名】島田 直樹

(72)【発明者】

【氏名】大杉 慧

(72)【発明者】

【氏名】藤原 真彦

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ＩＣモジュール側の第１結合コイルとカード基体側の第２結合コイルとが良好に電磁結合し、第２結合コイルの配置や凹部位置の変動に対し第２結合コイルの断線を抑制するデュアルインターフェースＩＣカードを提供する。
【解決手段】ＩＣカード１は、基板、外部接続端子７１、ＩＣチップ及び第１結合コイル１１０を有するＩＣモジュール７と、カード基体２と、第１結合コイル１１０と離間、かつ、対向配置される第２結合コイル１２０及び外部通信アンテナ８０と、を備える。ＩＣモジュールは、外部接続端子７１が露出するように凹部に配置される。凹部は、基板搭載用の第１凹部と、ＩＣチップ７収納用の、第１凹部よりも小さい第２凹部と、から構成される。ＩＣカードはさらに、第２結合コイルの最内周よりも内側に、厚さ方向に離間、かつ、対向配置される容量部１２１を備え、第２結合コイル、容量部及び外部通信アンテナが閉回路を形成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部機器との接触通信および非接触通信が可能なデュアルインターフェースＩＣカードであって、
基板、当該基板の一方の面に形成された外部接続端子、他方の面に配置されたＩＣチップ、および当該ＩＣチップと閉回路を構成するように電気的に接続された第１結合コイル、を有するＩＣモジュールと、
カード基体と、
前記カード基体の内部に配置され、前記第１結合コイルと離間かつ対向して配置される第２結合コイルおよび当該第２結合コイルと直列的に接続された外部通信アンテナと、を備え、
前記ＩＣモジュールは、その外部接続端子が露出するように前記カード基体に設けられた凹部に配置され、
前記凹部は、前記基板が搭載される第１凹部と、前記ＩＣチップが収納され、前記カード基体の平面視において前記第１凹部よりも小さい第２凹部と、から構成され、
前記平面視において、前記第２結合コイルの最内周よりも内側には、厚さ方向に互いに離間かつ対向して配置される導電要素から構成される容量部を備え、
前記第２結合コイル、前記容量部および前記外部通信アンテナが閉回路を形成する、デュアルインターフェースＩＣカード。

【請求項2】

前記カード基体の前記外部接続端子が露出する側の面には、加熱により形成される付加要素をさらに備え、前記平面視において前記第２結合コイルが、前記付加要素よりも１．０ｍｍ以上離間して配置されている、請求項１に記載のデュアルインターフェースＩＣカード。

【請求項3】

前記平面視において、前記第２結合コイルが、前記第２凹部よりも外側に向けて２．０ｍｍ以上、５．０ｍｍ以下で離間して配置され、かつ前記第２結合コイルが、前記第１凹部よりも０．０ｍｍ以上、６．５ｍｍ以下となるよう外側に至るまで配置されている、請求項１に記載のデュアルインターフェースＩＣカード。

【請求項4】

前記平面視において、前記第１結合コイルの最内周の部分が、前記第２結合コイルの最内周および最外周の部分の間に含まれ、
前記第２結合コイルの最内周の部分が前記第１結合コイルの最内周の部分に対して内側にはみ出す距離を第１距離とし、前記第２結合コイルの最外周の部分が前記第１結合コイルの最外周の部分に対して外側にはみ出す距離を第２距離とするとき、
前記第１距離は０．５ｍｍ以上、３．５ｍｍ以下であり、かつ前記第２距離は－１．０ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下である、請求項１に記載のデュアルインターフェースＩＣカード。

【請求項5】

前記平面視において、前記第２結合コイルのインダクタンスは前記第１結合コイルのインダクタンスよりも大きい、請求項１に記載のデュアルインターフェースＩＣカード。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、外部機器との接触通信および非接触通信が可能なデュアルインターフェースＩＣカードに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＩＣカードとして、カード表面の外部接続端子を通じて電気信号の入出力を行う接触ＩＣカードや、アンテナを介して電磁誘導等により電気信号の入出力を行う非接触ＩＣカードが用いられている。また、これらに加えて、カードが備える単一のＩＣチップにより、接触ＩＣカードの機能と非接触ＩＣカードの機能とのいずれをも実現できる接触および非接触共用ＩＣカード、すなわちデュアルインターフェースＩＣカードも用いられている。中でも、デュアルインターフェースＩＣカードは、金融決済時には入出力データの外部漏洩の抑制に効果的な接触ＩＣカードとして使用でき、部屋への入退室時や駅の改札機等に対しては近接状態でデータのやり取りを行う利便性の高い非接触ＩＣカードとして使用できる。このため、デュアルインターフェースＩＣカードについても、市場での普及が進んでいる。

【0003】

ところで、デュアルインターフェースＩＣカードの製造は以下のようにして行われる。まず、特許文献１に記載されるように、１または複数のコアシートを含むカード基材を形成し、当該カード基材の表面から、ＩＣモジュールを埋め込む埋め込み予定領域を切削する。そして、当該ＩＣモジュールを、埋め込み予定領域に埋め込む。ここで１または複数のコアシートのうちの１つに導線が配置されており、導線が、前記非接触通信機能を提供するための巻線アンテナ部、およびＩＣモジュールの端子と電気的に接触している接触端子部を形成しており、その接触端子部は、例示的にはメアンダ型状に配置されている。

【0004】

ここで、特許文献１では、ＩＣモジュールを埋め込む埋め込み予定領域を切削する際、ＩＣモジュールの外周を載置するための第１の凹部の一部に、これよりも深い接点開口部を設けて、当該接点開口部においてのみ巻線アンテナ部の接触端子部が露出するようにしている。このため、接点開口部にはＩＣモジュールの端子と接触端子部とを電気的に接続するために液状の導電接着剤を充填する。このように、当該製造方法では、ＩＣモジュールと巻線アンテナとが導電ペーストを介して電気的に接続するため、巻線アンテナ部の接触端子部の露出度合いの条件や、導電ペーストの塗布条件等により、ＩＣモジュールと巻線アンテナとの電気的接続の信頼性が変動する可能性がある。

【0005】

一方、特許文献２には、通信端子を有した非接触通信部、および、接触通信部を備えるＩＣチップと、前記通信端子に接続された第１結合コイルとを備えるＩＣモジュールを備えた通信媒体が記載されている。当該通信媒体は、さらに第１結合コイルとの電磁結合が可能に第１結合コイルの外側に配置されて第１結合コイルよりも小さいインダクタンスを有する第２結合コイルと、第２結合コイルと直列に接続されたアンテナとを備えてＩＣモジュールが搭載された基体と、を備える。このような構成により、当該通信媒体はＩＣモジュールと巻線アンテナとが導電ペーストを介することなく、第１結合コイルと第２結合コイルとの電磁結合により電気的に接合できる。その結果、曲げ等の外力負荷や環境負荷による断線等のリスクが低減された信頼性の高いデュアルインターフェースＩＣカードを提供できる。

【0006】

ところで、このようなデュアルインターフェースＩＣカードを製造する際に、カード基体にＩＣモジュールを収納するための凹部を切削加工等により形成する必要がある。しかし、ＩＣモジュール側の第１結合コイルとの良好な電磁結合を得るためには、カード基体の凹部に近接する位置に第２結合コイルを設けることが必要である。しかし、第２結合コイルの配置や切削位置の微妙なずれにより、第２結合コイルが断線してしまい、正常な非接触通信ができなくなるおそれがあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１９－２１９７３２号公報

【特許文献2】特開２０１６－１２２５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ＩＣモジュール側の第１結合コイルとカード基体側の第２結合コイルとが良好に電磁結合でき、第２結合コイルの配置や凹部形成位置の変動に対して第２結合コイルの断線を抑制できるデュアルインターフェースＩＣカードを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本実施の形態による、外部機器との接触通信および非接触通信が可能なデュアルインターフェースＩＣカードの第１の構成は、基板、当該基板の一方の面に形成された外部接続端子、他方の面に配置されたＩＣチップ、および当該ＩＣチップと閉回路を構成するように電気的に接続された第１結合コイル、を有するＩＣモジュールと、カード基体と、前記カード基体の内部に配置され、前記第１結合コイルと離間かつ対向して配置される第２結合コイルおよび当該第２結合コイルと直列的に接続された外部通信アンテナと、を備え、 前記ＩＣモジュールは、その外部接続端子が露出するように前記カード基体に設けられた凹部に配置され、前記凹部は、前記基板が搭載される第１凹部と、前記ＩＣチップが収納され、前記カード基体の平面視において前記第１凹部よりも小さい第２凹部と、から構成され、前記平面視において、前記第２結合コイルの最内周よりも内側には、厚さ方向に互いに離間かつ対向して配置される導電要素から構成される容量部を備え、前記第２結合コイル、前記容量部および前記外部通信アンテナが閉回路を形成する。

【0010】

また、本実施の別の形態による、デュアルインターフェースＩＣカードの第２の構成は、上記の第１の構成において、前記カード基体の前記外部接続端子が露出する側の面には、加熱により形成される付加要素をさらに備え、前記平面視において前記第２結合コイルが、前記付加要素よりも１．０ｍｍ以上離間して配置されていてもよい。

【0011】

また、本実施の別の形態による、デュアルインターフェースＩＣカードの第３の構成は、上記の第１の構成または第２の構成に関し、前記平面視において、前記第２結合コイルが、前記第２凹部よりも外側に向けて２．０ｍｍ以上、５．０ｍｍ以下で離間して配置され、かつ前記第２結合コイルが、前記第１凹部よりも０．０ｍｍ以上、６．５ｍｍ以下となるよう外側に至るまで配置されていてもよい。

【0012】

また、本実施の別の形態による、デュアルインターフェースＩＣカードの第４の構成は、上記の第１の構成または第２の構成に関し、前記平面視において、前記第１結合コイルの最内周の部分が、前記第２結合コイルの最内周および最外周の部分の間に含まれ、前記第２結合コイルの最内周の部分が前記第１結合コイルの最内周の部分に対して内側にはみ出す距離を第１距離とし、前記第２結合コイルの最外周の部分が前記第１結合コイルの最外周の部分に対して外側にはみ出す距離を第２距離とするとき、前記第１距離は０．５ｍｍ以上、３．５ｍｍ以下であり、かつ前記第２距離は－１．０ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であってもよい。

【0013】

また、本実施の別の形態によるデュアルインターフェースＩＣカードの第５の構成は、上記の第１の構成乃至第４の構成に関し、前記平面視において、前記第２結合コイルのインダクタンスは前記第１結合コイルのインダクタンスよりも大きくてもよい。

【発明の効果】

【0014】

本実施の形態によれば、ＩＣモジュール側の第１結合コイルとカード基体側の第２結合コイルとが良好に電磁結合でき、第２結合コイルの配置や凹部形成位置の変動に対して第２結合コイルの断線を抑制できるデュアルインターフェースＩＣカードを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１実施形態に係るデュアルインターフェースＩＣカードの構造を説明する平面図である。

【図2】ＩＣモジュールの構成を説明する図である。

【図3】図１（ａ）においてＡ－Ａ線で切った断面を示す断面図である。

【図4】デュアルインターフェースＩＣカードの等価回路を示す概略の回路図である。

【図5】第２実施形態に係るデュアルインターフェースＩＣカードの構造を説明する図１に対応する平面図である。

【図6】図５（ａ）においてＢ－Ｂ線で切った断面を示す図３に対応する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面等を参照して、本開示のデュアルインターフェースＩＣカードの一例について説明する。ただし、本開示のデュアルインターフェースＩＣカードは、以下に説明する実施形態や実施例には限定されない。

【0017】

なお、以下に示す各図は、模式的に示したものである。そのため、各部の大きさ、形状は理解を容易にするために、適宜誇張している。また、各図において、部材の断面を示すハッチングを適宜省略する。本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値および材料名は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用することができる。本明細書において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば平行や直交、垂直等の用語については、厳密に意味するところに加え、実質的に同じ状態も含むものとする。

【0018】

１．第１実施形態
本開示のデュアルインターフェースＩＣカードの第１実施形態の一例について説明する。ここで、説明の便宜上、ＩＣカード１についてＸＹＺ座標系を設定する。ＩＣカード１はデュアルインターフェースＩＣカードである。図１（ａ）や図３等に示すように、ＩＣカード１の主面の法線方向にＺ軸をとる。そして、ＩＣモジュール７の外部接続端子７１が配置されていない側の主面から、当該外部接続端子７１が配置されている側の主面に向かう方向を＋Ｚ方向または厚さ方向の上方とし、その反対方向を－Ｚ方向または厚さ方向の下方とする。

【0019】

また、ＩＣカード１を＋Ｚ方向から見たとき、ＩＣカード１の両短辺およびＺ軸に垂直な直線をＸ軸とし、外部接続端子７１に近い側の一の短辺から他の短辺に向かう方向を＋Ｘ方向または右方向とし、その反対方向を－Ｘ方向または左方向とする。さらに、Ｘ軸およびＺ軸に垂直な軸をＹ軸とし、外部接続端子７１から遠い側の一の長辺から他の長辺に向かう方向を＋Ｙ方向または上方とし、その反対方向を－Ｙ向または下方とする。

【0020】

ここで、図１（ａ）は、ＩＣカード１を＋Ｚ方向から見た平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩＣカード１のうち、第２結合コイル１２０および外部通信アンテナ８０を含むアンテナ８の構成を説明するコア層５の部分のみを抜き出した図である。図１（ｂ）は、コア層５の＋Ｚ方向側の面に配置されているアンテナ８の要素のみを表示している。一方、図１（ｃ）は、同様のコア層５の部分のみを抜き出した図であるが、コア層５の－Ｚ方向側の面に配置されているアンテナ８の要素のみを表示するものである。また、図１（ｄ）は、図１（ａ）のＩＣカード１のうち、ＩＣモジュール７のみを抽出した図である。

【0021】

図２（ａ）は、図１（ｄ）に示すＩＣモジュール７の構成を示す拡大図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩＣモジュール７を反対側から見た図、すなわちＹ軸に対して１８０°回転した図である。また、図３は、図１（ａ）のＩＣカード１について、ＩＣモジュール７付近のＸ軸に沿ったＡ－Ａ線に沿って切った断面を－Ｙ方向側から見た断面図である。図４は、ＩＣカード１の概略の等価回路を示す図である。

【0022】

図１（ａ）に示すように、ＩＣカード１は、＋Ｚ方向側からの平面視において、４隅に丸みを備えた略矩形状の薄板の形態を有する。また、デュアルインターフェースＩＣカードの＋Ｚ方向側の表面には、中心よりもやや左上、すなわち中心よりも－Ｘ方向寄りでありかつ＋Ｙ方向寄りに外部接続端子７１を含むＩＣモジュール７が配置される。ＩＣモジュール７は、図１（ａ）や図３に示すように、カード基体２に形成された凹部９の中に埋設され、外部接続端子７１の＋Ｚ方向側の表面がカード基体２の＋Ｚ方向側の表面と略同一面となるように配置されている。このようなＩＣカード１の形態は、ＩＣカードの国際規格であるＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６に準拠している。

【0023】

図３に示すように、ＩＣカード１のカード本体を構成するカード基体２は、－Ｚ方向側から見て順に、オーバーシート層６、コア層５、コア層４およびオーバーシート層３が積層されて一体化したものである。典型的には、オーバーシート層６および３が透明色の基材であり、コア層５および４が白色の基材であるが、これには限定されない。また、コア層５および４の間には、アンテナ８を構成するアンテナ線８３が両者に挟まれるように配置されている。

【0024】

このアンテナ線８３によって構成されるアンテナ８は、図１（ｂ）に示すように、カード基体２の外周に沿って略矩形のループ状に巻かれる外部通信アンテナ８０と、外部通信アンテナ８０よりも小径の略矩形のループ状に巻かれる第２結合コイル１２０と、容量部１２１と、を含む。外部通信アンテナ８０および第２結合コイル１２０は、互いに直列的に接続されている。

【0025】

ここで、外部通信アンテナ８０および第２結合コイル１２０は、図１（ｂ）に示すように、カード基体２の中のコア層５の一方の面、すなわち＋Ｚ方向側の面に配置される。また、第２結合コイル１２０のループを形成するアンテナ線８３の内側の先端には、平面視で略Ｃ字型または略コの字型の平板状の導電要素１２１ａが接続されている。また、外部通信アンテナ８０のループを形成するアンテナ線８３の内側の先端は表裏導通部８４を経由して、コア層５の裏面側に通じている。

【0026】

すなわち、図１（ｃ）に示すように、コア層５の他方の面、すなわち－Ｚ方向側の面には、表裏導通部８４から所定距離のリード線８５を経てその先端が上述した導電要素１２１ａと同様の形状の平板状の導電要素１２１ｂに接続されている。リード線８５は、例えばアンテナ線８３であってもよい。また、表裏導通部８４は、例えばコア層５に貫通孔が形成され、その貫通孔の側面に金属メッキ等の導通処理がされたスルーホールであってもよい。導電要素１２１ａおよび１２１ｂは、図３に示すように、コア層５の厚さ分を隔てて、カード基体２の厚さ方向に互いに離間かつ対向して配置され、コンデンサを構成する容量部１２１を形成する。

【0027】

これより、アンテナ８は、コア層５の一方の面に形成される外部通信アンテナ８０および第２結合コイル１２０と、カード基体２の厚さ方向に互いに離間かつ対向して配置される導電要素１２１ａおよび１２１ｂから構成される容量部１２１と、が互いに直列的に接続され、ひとつの閉回路を形成している。導電要素１２１ａおよび１２１ｂは、コア層５の表裏面に跨って形成される。容量部１２１は、第２結合コイル１２０の最内周よりも内側に設けられている。よって、凹部９を形成する際の切削加工時に、容量部１２１の一部が切削されたとしてもアンテナ８の閉回路がすぐに断線することを抑制できる。容量部１２１には、導電要素１２１ａや１２１ｂとしてある程度の幅が設けられているため、これらが完全に切削されて消失しない限り、容量部１２１としての機能がなくなることはなく、第２結合コイル１２０等の良好な通信が確保できる。

【0028】

一方、ＩＣモジュール７は、図１（ａ）、図１（ｄ）、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、平板状の基板７２と、当該基板７２の＋Ｚ方向側の面に形成された外部接続端子７１と、を備える。また、ＩＣモジュール７は、基板７２の－Ｚ方向側の面に配置されたＩＣチップ７４ａと、当該ＩＣチップ７４ａと閉回路を構成するように電気的に接続された、略矩形のループ状に巻かれる第１結合コイル１１０と、を備える。外部通信アンテナ８０とともにカード基体２の内部に配置された第２結合コイル１２０は、第１結合コイル１１０と離間かつ対向して配置されている。ＩＣカード１の概略の回路構成を等価回路に置き換えると、例えば図４のようになる。

【0029】

ここで、コイルＬ３である外部通信アンテナ８０に外部装置から所定波長の電磁波が受信されたとすると、コイルＬ２、Ｌ３および容量Ｃ２によって構成される閉回路に、その誘導起電力による電流が流れ、コイルＬ２である第２結合コイル１２０に磁界が発生する。よって、これと対向配置されたコイルＬ１である第１結合コイル１１０にも同様の磁界が発生し、その結果、ＩＣチップ７４ａの容量Ｃ１、抵抗Ｒ１およびコイルＬ１によって構成される閉回路に、その誘導起電力による電流が流れ、ＩＣチップ７４ａの動作に必要な電力が供給される。

【0030】

ここで、図４の等価回路におけるコイルＬ２、コイルＬ３および容量Ｃ２は、それぞれカード基体２に形成された第２結合コイル１２０、外部通信アンテナ８０および容量部１２１が形成するコイルおよび容量を示す。第２結合コイル１２０であるコイルＬ２、外部通信アンテナ８０であるＬ３および容量部１２１である容量Ｃ２によって構成される閉回路には、所定のインダクタンスおよび容量によって定まる共振周波数において、通信強度が最大化する。例えば、１３．５６ＭＨｚでの非接触通信を想定する場合には、当該閉回路の共振周波数が１３．５６ＭＨｚとなるように容量部１２１である容量Ｃ２を設定すればよい。

【0031】

また、外部通信アンテナ８０が外部装置から受信する所定波長の電磁波は、後述するような非接触ＩＣカードや通信媒体に関する規格に準拠した信号として入力されるため、最終的には、ＩＣチップ７４ａへの電力供給だけではなく、所定のデータの入力も可能となる。また、その反対に、ＩＣチップ７４ａから所定のデータを、外部通信アンテナ８０を介して外部装置に向けて送信することも可能である。

【0032】

このように、ＩＣモジュール７側に設けられた第1結合コイル１１０と、カード基体２側にこれと離間かつ対向して設けられた第２結合コイル１２０とが、互いに電磁結合することによって、必要な電力供給およびやデータの送受信が行える。これにより、ＩＣモジュール７と外部通信アンテナ８０とが導電ペースト等の導電接着剤を介して物理的に接続される方式と比べて、以下の点で有利である。すなわち、ＩＣカード１の曲げやねじれといった外力負荷や、温湿度等の環境負荷によってＩＣモジュール７と外部通信アンテナ８０との電気的接続の信頼性が低下することが抑制できる。

【0033】

また、本実施形態のＩＣカード１において、ＩＣモジュール７は、図３に示すように、その外部接続端子７１が＋Ｚ方向側の表面に露出するようにカード基体２に設けられた凹部９に配置される。さらに、凹部９は、基板７２が搭載される第１凹部９１と、ＩＣチップ７４ａを含むＩＣチップ体７４が収納され、カード基体２のＺ軸方向に沿った平面視において第１凹部９１よりも小さい第２凹部９２と、から構成される。

【0034】

ここで、当該平面視において、第２結合コイル１２０の最内周よりも内側には、厚さ方向に互いに離間かつ対向して配置される導電要素１２１ａおよび１２１ｂから構成される容量部１２１を備える。これにより、第２結合コイル１２０、容量部１２１および外部通信アンテナ８０から構成されるアンテナ８はひとつの閉回路を形成する。

【0035】

一般的に、カード基体２にＩＣモジュール７の埋設用の凹部９を切削加工等で形成する際、第２結合コイル１２０の配置や切削位置が設計値よりもずれている場合に、以下のような問題が起き得る。すなわち、凹部９の切削により、第２結合コイル１２０を損傷したり、アンテナ線８３を断線させてしまい、良好な非接触通信ができなくなる可能性が考えられる。しかし、本実施形態のＩＣカード１では、第２結合コイル１２０の最内周よりも内側に容量部１２１が設けられており、切削加工時に、容量部１２１の一部が切削されたとしてもアンテナ８の閉回路がすぐに断線することはない。容量部１２１には、導電要素１２１ａや１２１ｂとしてある程度の幅が設けられているため、これらが完全に切削されて消失しない限り、容量部１２１としての機能がなくなることはなく、第２結合コイル１２０等の通信も正常にできる。

【0036】

また、切削加工時に容量部１２１の一部が切削された場合は、その程度にもよるが、導電要素１２１ａおよび１２１ｂの面積の減少として容量に変化が生じ、共振周波数等が変化する。その結果、製造されたＩＣカード１の共振周波数の変化をモニタリングすれば、第２結合コイル１２０の配置や切削位置が設計値に対してどの程度ずれているかを推定することができ、アンテナ８の断線等の不具合を予防しつつ、製造条件や製品品質の安定性を検査することが可能となる。

【0037】

上記より、本実施形態では、ＩＣモジュール側の第１結合コイルとカード基体側の第２結合コイルとが良好に電磁結合でき、第２結合コイルの配置や凹部形成位置の変動に対して第２結合コイルの断線を抑制できるデュアルインターフェースＩＣカードを提供することができる。以下に、本実施形態のＩＣカード１の構成およびその製造方法の詳細を説明する。

【0038】

（ａ）カード基体
カード基体２は、ＩＣカード１を構成する、ＩＣモジュール７を除くカード本体を指す。カード基体２は、前述したとおり、典型的には厚さ方向の－Ｚ方向側の一端からオーバーシート層６、コア層５、コア層４およびオーバーシート層３がこの順に積層された構成を有している。また、コア層５およびコア層４の間には、カードの外周に沿って略矩形のループ形状に巻かれた外部通信アンテナ８０と、これよりも一回り小さい略矩形のループ形状に巻かれた第２結合コイル１２０と、を含む、被覆導線等から形成されたアンテナ８が配置されている。アンテナ８は、これ以外にも容量部１２１を備えている。カード基体２は、凹部９が形成される前のもの、および凹部９の形成後のものの両方を指すことがあり、アンテナ８を含まないもの、およびこれを含むものの両方を指す場合がある。

【0039】

ただし、カード基体２の層構成は、これに限らず、オーバーシート層、コア層、オーバーシート層の３層構成、コア層、コア層の２層構成、または、オーバーシート層、コア層、アンテナを挟み込む一対のアンテナ保持層、コア層、オーバーシート層の５層構成等であってもよい。また、カード基体２のオーバーシート層３または６のコア層４または５とは反対側の表面に印刷や磁気ストライプの埋め込みがされていてもよく、コア層４または５のオーバーシート層３または６との隣接表面に印刷がされていてもよい。

【0040】

なお、本実施形態のＩＣカード１は、図１（ａ）や図３に示すように、カード基体２の＋Ｚ方向側の表面、すなわち外部接続端子７１が露出する側の面には、印刷や転写等で形成される付加要素２００をさらに備えている。付加要素２００は、例示的にはサーマルヘッドを用いて、インクリボンの染料系インクをカード基体２の表面に熱転写、昇華転写またはインクジェット印刷等によって文字やデザイン、顔写真等のパターン等を形成したものが含まれる。また、連続フィルムに形成されたホログラム箔や金属箔をカード基体２の表面に熱転写したものが含まれる。付加要素２００は、特に個人情報や固有番号等を示す文字、記号、顔写真等の印字がされるものや、ホログラム等のセキュリティ要素を、カード基体２の＋Ｚ方向側または－Ｚ方向側のいずれかの表面に印刷や転写により形成したものを含む。

【0041】

カード基体２の厚さは、ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６等の規格に準拠する観点からは、０．７６ｍｍ以上、０．８４ｍｍ以下であることが好ましいが、この範囲外であってもよい。

【0042】

（ｉ）コア層
コア層４および５としては、白色または着色された各種のプラスチックシートを幅広く使用することができ、以下にあげる単独のフィルムあるいはそれらの複合フィルムを使用できる。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ＰＥＴ－Ｇ（テレフタル酸－シクロヘキサンジメタノール－エチレングリコール共重合体）、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル－酢酸ビニル共重合体、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、ポリスチレン系、ＡＢＳ、ポリアクリル酸エステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタン、等である。コアシートの厚さは、カードの全体厚さを勘案して適宜に選択することができるが、例えば、０．２５ｍｍ以上、０．３８ｍｍ以下程度とすることができる。なお、後述するように、コア層４または５のいずれかの表面上に、両コア層に挟まれる位置関係となるように容量部１２１を除くアンテナ８を配置する必要がある。

【0043】

（ｉｉ）オーバーシート層
オーバーシート層３および６としては、通常、コア層と同質の材料を使用するが、厚さが０．０５ｍｍ以上、０．１０ｍｍ以下程度の透明材料が使用されることが多い。コア層およびオーバーシート層の積層体を熱プレス等で一体化する際のカールの発生を防止する観点からは、オーバーシート層３および６の厚さが同一であることが好ましいが、必ずしも同一でなくてもよい。

【0044】

オーバーシート層の材料は、熱により接着性を有するものであればよいが、オーバーシート層自体が熱による接着性を有しない場合でも、熱等により接着力を発生させる公知の接着剤の層をコア層およびオーバーシート層の間に追加形成することで両者を一体化できる。また、ＩＣカード１を磁気カードとして使用する場合には、オーバーシート層３および６のいずれかまたは両方について、コア層４および５とは反対の主面側に磁気ストライプを熱転写等によりあらかじめ埋め込んでおいてもよい。なお、前述したとおり、オーバーシート層は所定波長のレーザ光の照射によって黒色、または他の有彩色に発色する発色層を備えていてもよい。

【0045】

（ｉｉｉ）アンテナシート
本実施形態では、後述するように、コア層５の一方の面には、カードの外周に沿って略矩形のループ形状に巻かれた外部通信アンテナ８０と、これよりも一回り小さい略矩形のループ形状に巻かれた第２結合コイル１２０と、を含むアンテナ８が形成される。このようなコア層５へのアンテナ８の形成は、アンテナ線８３に対して所定の熱圧を掛け、コア層５およびアンテナ線８３の被覆物を溶融しながらアンテナ線８３をコア層５に埋め込むことによって行う。ただし、アンテナ線８３同士が交差する箇所においては、いずれか一方のアンテナ線８３はコア層５には埋め込まれない。

【0046】

アンテナ線８３をコア層５に埋め込む前に、コア層５の所定位置に、表裏導通部８４と、リード線８５と、コア層５の表裏の対向位置に容量部１２１を構成する平板状の導電要素１２１ａおよび１２１ｂを形成しておく。表裏導通部８４は、前述したように、コア層５に貫通孔を形成し、その貫通孔の側面に金属メッキ等の導通処理がされたスルーホールとするものでもよい。また、リード線８５や導電要素１２１ａおよび１２１ｂは、導電インキによる印刷方式で形成してもよい。本実施形態ではいわゆる一筆書きとなっていて、１本のアンテナ線８３を引き回して、表裏導通部８４を始点とし、導電要素１２１ａを終点として、コア層５の一方の面に外部通信アンテナ８０および第２結合コイル１２０を描画、埋め込みする。アンテナ線８３の導電要素１２１ａへの結線は、はんだ等を介する溶接としてもよく、導電接着剤等を介して接着させてもよい。

【0047】

その結果、コア層５の一方の面に形成された表裏導通部８４，外部通信アンテナ８０、第２結合コイル１２０および導電要素１２１ａと、他方の面に形成された導電要素１２１ｂ、リード線８５および表裏導通部８４とが電気的に接続される。導電要素１２１ａおよび１２１ｂが容量部１２１を構成することで、これらのアンテナ８がひとつの閉じた回路を形成する。

【0048】

このような、アンテナ８がコア層５に埋め込まれた中間生成物をアンテナシート１２と称することがある。アンテナシート１２は、それのみでＩＣカード１を製造するための部品として市場に流通させることができ、あるいは、コア層５等のシート材を加工業者に供給し、これを当該加工業者がアンテナシート１２に加工して供給元に納品する、という商形態が存在し得る。

【0049】

アンテナシート１２の形成方法の詳細は後述するが、概略として以下のようになる。まず、上述したように、あらかじめ表裏導通部８４、リード線８５および容量部１２１が形成されたコア層５の表面に、絶縁体部材で被覆された被覆導線を、表裏導通部８４を始点とし、導電要素１２１ａを終点として、巻き線形成機により埋め込む。すなわち、コア層５に対して所定の熱圧を加えながら、図１（ｂ）に示すような大小二つのループ形状にアンテナ供給ヘッドを描画させる。そして、外部通信アンテナ８０および第２結合コイル１２０を形成するように当該アンテナ供給ヘッドから供給されたアンテナ線８３をコア層５に順次、埋め込む。その後、アンテナ線８３の始点および終点を結線して埋め込みを完了する。このようにしてアンテナ８が形成されたコア層５（アンテナシート１２）を得る。

【0050】

（ｉｖ）アンテナ
コア層５に形成されたアンテナ８は、これを形成するアンテナ線８３の始点および終点が結線されて閉じた回路を形成するものである。アンテナ８は、カードの外周に沿って略矩形のループ形状に巻かれた外部通信アンテナ８０と、これよりも一回り小さい略矩形のループ形状に巻かれた第２結合コイル１２０と、を含み、外部通信アンテナ８０と第２結合コイル１２０とは互いに直列的に接続している。アンテナ８の第２結合コイル１２０は、ＩＣモジュール７側に形成された第１結合コイル１１０と離間かつ対向する位置関係にある。そして、第１結合コイル１１０と第２結合コイル１２０とが電磁結合することにより、ＩＣモジュール７が備えるＩＣチップ７４ａおよび外部通信アンテナ８０が非接触通信の通信回路を構成する。

【0051】

また、図３に示すように、Ｚ軸に沿った平面視において、第２結合コイル１２０の最内周よりも内側には、コア層５の厚さ方向に互いに離間かつ対向して配置される導電要素１２１ａおよび１２１ｂから構成される容量部１２１を備える。例示的には、導電要素１２１ａおよび１２１ｂは、コア層５の表裏面にそれぞれ設けられる。表裏導通部８４を介して、第２結合コイル１２０、容量部１２１および外部通信アンテナ８０が閉回路である非接触通信の通信回路を構成する。容量部１２１は、第２結合コイル１２０や外部通信アンテナ８０のインダクタンスと対応して、通信回路が所定の共振周波数で通信できるようにその容量が定められる。

【0052】

当該通信回路は、例えば、ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０９２やＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４４３等で規定される１３．５６ＭＨｚのＨＦ周波数帯域を用いて近接通信を行うものでもよい。または、それ以外の、例えば９２０ＭＨｚのＵＨＦ周波数帯域や１２５ＫＨｚのＬＦ周波数帯域、マイクロ波の２．４５ＧＨzの周波数帯を用いて通信を行うものでもよい。本実施形態では、１３．５６ＭＨｚのＨＦ周波数帯域を用いて近接通信を行うものを想定し、第１結合コイル１１０、第２結合コイル１２０および外部通信アンテナ８０は、いずれもループコイルの形状を有している。

【0053】

外部機器であるリーダライタ等にＩＣカード１をかざしたときに、当該通信回路にはリーダライタが形成する磁界等により起電力や電流が発生して、ＩＣチップ７４ａに電力を供給する。これにより、ＩＣチップ７４ａは駆動可能となり、リーダライタと非接触による情報の送受信が可能であり、メモリに対する情報の読み出しや書き換え等を行なう。

【0054】

アンテナ８を構成するアンテナ線８３は、典型的には、銅線の周囲が絶縁体部材で被覆された被覆導線により形成される。なお、これ以外にも、Ｃｕ－Ｎｉ、Ｃｕ－Ｃｒ、Ｃｕ－Ｚｎ、Ｃｕ－Ｓｎ、Ｃｕ－Ｂｅ等の銅合金線、または鉄、ステンレス、アルミ等の種々の金属線、金属合金線を選択することもできる。ＩＣカード１は、被覆導線を用いることにより、例えば銅箔エッチング方式等に比較して安価に製造できる。

【0055】

アンテナ線８３の直径は、非接触の通信回路としての特性を確保できる限りにおいて、特段の制限はないが、例えば、０．０３ｍｍ以上、０．３０ｍｍ以下とすることができ、好ましくは、０．０５ｍｍ以上、０．１５ｍｍ以下とすることができる。後者の範囲とすることで、埋め込み加工による熱圧や切削加工による外力への耐久性が向上でき、良好な通信特性を確保できる。

【0056】

第２結合コイル１２０の自己インダクタンスは、０．５μＨ以上、１０μＨ以下であることが好ましい。なお、第２結合コイル１２０の自己インダクタンスは、後述する第１結合コイル１１０の自己インダクタンスよりも大きいことが好ましい。これにより、第２結合コイル１２０側の誘導起電力の変動に対する第１結合コイル１１０側の誘導起電力の変動の程度を小さくでき、ＩＣチップ７４ａに対する供給電力の安定化が図れる。

【0057】

容量部１２１を構成する導電要素１２１ａおよび１２１ｂは、例示的には導電インキによる印刷方式で平板状のパターンを形成することが可能である。またその他の方法として、平板状の金属箔や金属板を貼り付ける方法や、スパッタリングにて金属蒸着膜を形成する方法としてもよい。さらには、アンテナ線８３自体を略平板状となるように、コア層５の表裏面の対向位置に密に配列し、これを容量部１２１としてもよい。こうすることにより、別個の部材を用いることなく、アンテナ線８３の形成のみで容量部１２１を形成できるため、部材の種類や作業工程の削減が容易となる。アンテナ線８３自体を略平板状となるように配列して容量部１２１とする場合、アンテナ線８３の配置間隔を０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより、平板状となる面積を小さくしながら必要な容量を確保できる。

【0058】

容量部１２１を構成する導電要素１２１ａおよび１２１ｂは、Ｚ軸に沿った平面視で略Ｃ字型、Ｕ字型または略コの字型の平板状部位である。しかし、導電要素１２１ａおよび１２１ｂの形状はこれに限らず、直線型、略Ｌ字型、略円弧型でもよく、略四角形の輪郭状であってもよい。その面積や幅は、必要な共振周波数の調整可能な範囲として任意に設定できるが、切削加工時における第２結合コイル１２０の損傷抑止の観点からは、０．５ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下であることが好ましい。

【0059】

また、表裏導通部８４は、例示的にはコア層５に貫通孔を形成し、その貫通孔の側面に金属メッキ等の導通処理がされたスルーホールとすることができる。またその他の方法として、中空または中実の金属部材をコア層５の表裏に跨るように貫通させて配置する方法としてもよい。リード線８５は、導電要素１２１ａおよび１２１ｂと同様に導電インキ等で形成してもよく、アンテナ線８３にて形成してもよい。

【0060】

（ｂ）ＩＣモジュール
次に、ＩＣモジュール７の主要な構成要素の各部について、主に図１（ａ）、図２（ａ）、図２（ｂ）や図３に基づいて説明する。ＩＣモジュール７は、その外部接続端子７１が＋Ｚ方向側のカード基体２の表面に露出するように、カード基体２に対して形成された凹部９に埋設される。ＩＣモジュール７は、基板７２と、当該基板７２の＋Ｚ方向側の面に形成された外部接続端子７１と、－Ｚ方向側の面に配置されたＩＣチップ７４ａを含んだＩＣチップ体７４と、当該ＩＣチップ７４ａと閉回路を構成するように電気的に接続された第１結合コイル１１０と、を有する。

【0061】

ＩＣチップ７４ａと第１結合コイル１１０とが閉回路を構成し、これが非接触通信の通信回路を形成する。一方、ＩＣモジュール７が備える外部接続端子７１を通じて、接触式リーダライタ等と接触通信を行うこともできる。

【0062】

基板７２はガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の可撓性を有する絶縁性の樹脂フィルムの表裏に銅箔が接着剤を介して貼り込まれ、当該樹脂フィルムの表裏面に貼り込まれた銅箔を、所定のパターンを形成するように残存させたものである。具体的には、当該樹脂フィルムの一方の銅箔面に外部接続端子７１を、他方の銅箔面に第１結合コイル１１０およびリード部７７を形成するように、感光材の塗付、所定パターンが形成されたフィルム版の載置、露光、非感光部位のエッチング除去、を順次行う。これにより、当該樹脂フィルムの表裏面に所定のパターンの銅箔が一部残存した基板７２が形成される。また、基板７２にはあらかじめ、外部接続端子７１へのワイヤボンディングのための貫通孔であるボンディングホール７６が複数箇所、設けられている。

【0063】

外部接続端子７１には、図２（ａ）に示すように、ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６―２規格で定められた、外部端子の各区画が画定されている。これらの各区画とＩＣチップ７４ａのパッド７４ｐとは、図２（ｂ）に示すように、基板７２に設けられた上述のボンディングホール７６を通じて、金ワイヤ等のワイヤ７５によって結線されている。また、第１結合コイルの始点および終点には、それぞれ導電部分であるリード部７７が設けられている。例えば図２（ｂ）では、第１結合コイル１１０の最外周の先端が横長の略矩形のリード部７７と接続している。また、第１結合コイル１１０の最内周の先端が略円形のリード部７７と接続している。第１結合コイル１１０とこれらのリード部７７とは、一体に形成されていてもよい。

【0064】

このような構成であることにより、ＩＣチップ７４ａの通信用電極である、各々のパッド７４ｐは、外部接続端子７１の各端子と、第１結合コイル１１０の始点および終点と、電気的に接続している。これらのボンディングホール７６やリード部７７の一部、およびワイヤ７５は、モールド部７４ｂによって被覆保護されている。

【0065】

基板７２の、外部接続端子７１の形成面とは反対側の面に、ＩＣチップ体７４が配置されている。ＩＣチップ体７４は、基板７２に接着剤を介して接着、固定されたＩＣチップ７４ａと、結線のためのボンディング用のワイヤ７５と、これらを保護するための封止樹脂であるモールド部７４ｂとから構成される。ＩＣチップ７４ａは、接触通信、非接触通信の両方の動作を制御するためのＣＰＵと、ＲＡＭやＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリー等の記憶装置と、接触通信および非接触通信の入力信号解読と出力信号生成を行うインターフェース回路や電力発生回路等の各種回路と、を備えている。なお、各種回路はＩＣチップ７４ａとは別個の素子として設けられていてもよい。

【0066】

モールド部７４ｂは、ＩＣチップ７４ａやワイヤ７５を外力負荷や環境負荷から保護するために、これらを被覆する突起状部位として設けられる。モールド部７４ｂとして、紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂等が使用される。

【0067】

なお、本実施形態では、ＩＣモジュール７において、外部接続端子７１の各区画とＩＣチップ７４ａの各パッド７４ｐとが、基板７２に設けられたボンディングホール７６を通じて、ワイヤ７５で結線されているものとして例示した。ＩＣモジュール７の構成はこれに限らず、ＩＣチップ７４ａがフリップチップ方式で搭載されたものとしてもよい。すなわち、基板７２のＩＣチップ７４ａの搭載面には、複数の銅箔等のリード部が設けられ、フェイスダウンで搭載されたＩＣチップ７４ａの各パッド７４ｐが直接、リード部の一端と当接する構成としてもよい。

【0068】

このとき、リード部の他端は、スルーホールを介して外部接続端子７１の各区画と導通し、あるいは第１結合コイル１１０の始点および終点と電気的に接合している。このように、ワイヤ７５を用いずにＩＣチップ７４ａと各区画および第１結合コイル１１０との電気的接続を図ることにより、第１結合コイル１１０の配置可能領域をＩＣチップ７４ａ側に向けて拡張できる。

【0069】

第１結合コイル１１０の自己インダクタンスは、０．１μＨ以上、８．０μＨ以下であることが好ましい。なお、第１結合コイル１１０の自己インダクタンスは、前述した第２結合コイル１２０の自己インダクタンスよりも小さいことが好ましい。

【0070】

（ｃ）接着層
カード基体２に対してＩＣモジュール７を埋設するための凹部９を、エンドミルによる切削加工等によって形成した後、ＩＣモジュール７を当該凹部９に埋設固定する接着層１１について説明する。接着層１１は、図３に示すように、アンテナ線８３の一部が切削されて底面９１ａに露出している部分のコア層５と、ＩＣモジュール７の基板７２とに挟まれるように配置される、液状またはテープ状の部材である。接着層１１は、あらかじめ、ＩＣモジュール７の基板７２の外部接続端子７１とは反対側の面に塗付、貼付されていてもよく、カード基体２の凹部９の切削後の底面９１ａ上に塗付、貼付されてもよい。

【0071】

典型的な接着層１１は、ＩＣモジュール７の基板７２の裏面の全面または凹部９のうちの第１凹部９１に対応する部位に塗付、貼付されていてもよい。接着層１１としては熱可塑性樹脂を含有する接着剤として、例えば塩化ビニル系、酢酸ビニル系、アクリル系の接着剤や、ホットメルト系接着剤、ゴム系接着剤を選択できる。また、熱硬化性樹脂を含有する接着剤として、ポリエステル樹脂系、フェノール樹脂系、ポリウレタン樹脂系エポキシ樹脂系の接着剤を選択できる。

【0072】

（ｃ）凹部、ＩＣモジュール、第１結合コイルおよび第２結合コイルの位置関係
次に、ＩＣカード１のカード基体２に形成される凹部９および第２結合コイル１２０と、凹部９に埋設されたＩＣモジュール７およびこれの第１結合コイル１１０との好ましい位置関係について説明する。図３の示すように、ＩＣカード１の－Ｙ方向側から見た断面図において、第１結合コイル１１０の最内周の部分同士の間隔、すなわち第１結合コイル１１０が形成する開口部の距離をＤＣとする。また、第１結合コイル１１０の最外周の部分同士の間隔、すなわち第１結合コイル１１０の最大幅の距離をＤＢとする。

【0073】

同様に、第２結合コイル１２０の最内周の部分同士の間隔、すなわち第２結合コイル１２０が形成する開口部の距離をＤＤとし、第２結合コイル１２０の最外周の部分同士の間隔、すなわち第２結合コイル１２０の最大幅の距離をＤＡとする。また、容量部１２１の最内周の部分同士の間隔、すなわち容量部１２１の開口部の距離をＤＥとする。また、第２凹部９２の側面同士の距離、すなわち第２凹部９２の幅の距離をＤＦとする。さらに、第１凹部９１の外周の側面と第２結合コイル１２０の最外周の部分との間隔、すなわち第２結合コイル１２０の第１凹部９１から外側に離間する距離をＤＧとする。また、第２凹部９２の外周の側面と容量部１２１との間隔をＤＨとする。

【0074】

一方、第２結合コイル１２０の最外周の部分と付加要素２００の端部との距離、すなわち第２結合コイル１２０と付加要素２００との離間距離をＤＩとする。なお、距離ＤＡ、ＤＢ、ＤＣ、ＤＤ、ＤＥ、ＤＦ、ＤＧ、ＤＨおよびＤＩは、いずれもＺ軸方向に沿った平面視における距離を指す。また、距離ＤＡ、ＤＢ、ＤＣ、ＤＤ、ＤＥ、ＤＦ、ＤＧ、ＤＨおよびＤＩは、－Ｙ方向側から見た断面についてのみ規定されるものではなく、Ｚ軸に沿った軸回りに切ったいずれの断面に対しても適用される。

【0075】

ここで、Ｚ軸に沿った平面視において、容量部１２１が第２凹部９２よりも外側に向けて０．５ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下で離間して配置されていることが好ましい。言い換えると、ＤＨが０．５ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下であることが好ましく、０．７５ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。前者の条件において、第２結合コイルの配置領域を確保しつつ、カード基体２への凹部９の切削加工時に、第２凹部９２の大きさや位置がある程度、変動したり、容量部１２１の配置がずれたとしても、容量部１２１の切削による容量変動のリスクが低減できる。また、後者の条件において、容量変動のリスクが一層、低減できる。

【0076】

また、第２結合コイル１２０が、第１凹部９１よりも０．０ｍｍ以上、６．５ｍｍ以下で外側に至るまで配置されていることが好ましい。言い換えると、ＤＧが０．０ｍｍ以上、６．５ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以上、６．０ｍｍ以上であることがさらに好ましい。なお、第２結合コイル１２０が、第１凹部９１よりも０．０ｍｍ外側に至るまで配置されている、とは、第２結合コイル１２０の外縁が、第１凹部９１の外縁と略一致することを意味する。前者の条件において、第１結合コイル１１０が基板７２の最外周まで配置された場合でも、不必要な領域への第２結合コイルの配置を抑制しつつ、第１結合コイル１１０が第２結合コイル１２０と重畳しなくなり、結合が弱まってしまうリスクが低減できる。また、後者の条件において、第１結合コイル１１０が第２結合コイル１２０と重畳しなくなり、結合が弱まるリスクを一層下げることができる。

【0077】

一般的に、カード基体２への凹部９の形成時における、第１凹部９１や第２凹部９２の大きさの変動や位置ずれの範囲は、およそ±０．１ｍｍ以内である。このため、ＤＧやＤＨが上記野範囲であれば、容量部１２１の切削による容量変動や、第１結合コイル１１０と第２結合コイル１２０との重畳面積の変動等が極力抑制できる。

【0078】

また、ＩＣカード１のカード基体２の外部接続端子７１が露出する側の面、すなわち＋Ｚ方向側の表面には、加熱により形成される付加要素２００をさらに備えてもよい。この場合、Ｚ軸に沿った平面視において、第２結合コイル１２０が、付加要素２００よりも１．０ｍｍ以上離間して配置されていることが好ましい。言い換えると、ＤＩが１．０ｍｍ以上であることが好ましい。付加要素２００は、インクジェット印刷機、サーマルヘッドまたはホットスタンプ等の印刷または転写手段を用いてカード基体２の表面に形成される。一方、第２結合コイル１２０は、カード基体２の内部に埋め込まれた形態であるため、そのアンテナ線８３に対応した凹凸が、熱プレスによる積層形成時に、カード基体２の表面に出現する。すなわち、カード基体２の＋Ｚ方向側もしくは－Ｚ方向側の表面、またはその両方の表面に凹凸が浮き出してしまう。

【0079】

このとき、第２結合コイル１２０と付加要素２００との離間距離ＤＩが小さいと、付加要素２００の形成領域のカード基体２の表面に凹凸が生じ、かすれや印字抜け等により、良好な付加要素２００の形成が阻害され得る。また、付加要素２００が形成できたとしても、カード基体２の表面の凹凸の影響で、付加要素２００の文字、記号、顔写真等にゆがみが生じ、これらの情報を良好に視認できないおそれがある。また、付加要素２００が熱転写で形成されるホログラムラベル等である場合は、カード基体２の表面の凹凸により、密着不良のおそれがある。

【0080】

しかし、本実施形態では、第２結合コイル１２０が、付加要素２００よりも１．０ｍｍ以上離間して配置されているため、第２結合コイル１２０に起因するカード基体２の表面の凹凸が抑制されている。このため、付加要素２００がカード基体２の表面に良好に形成でき、付加要素２００の文字、記号、顔写真等が良好に視認できる。

【0081】

また、Ｚ軸に沿った平面視において、第１結合コイル１１０の最内周の部分が、第２結合コイル１２０の最内周および最外周の部分の間に含まれ、第２結合コイル１２０の最内周の部分が第１結合コイル１１０の最内周の部分に対して内側にはみ出す距離を第１距離とする。また、第２結合コイル１２０の最外周の部分が第１結合コイル１１０の最外周の部分に対して外側にはみ出す距離を第２距離とする。このとき、第１距離は０．５ｍｍ以上、３．５ｍｍ以下であり、かつ第２距離は－１．０ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることが好ましい。なお、第２距離にマイナスが付く場合、当該第２距離の値の絶対値の距離分だけ、第１結合コイル１１０の最外周の部分が第２結合コイル１２０の最外周の部分に対して内側にはみ出すことを意味する。さらには、第１結合コイル１１０の最内周および最外周の部分が、第２結合コイル１２０の最内周および最外周の部分の間に含まれ、第１距離が０．５ｍｍ以上、３．５ｍｍ以下であり、かつ第２距離が０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。第１結合コイル１１０と第２結合コイル１２０との相対的な位置ずれに対しても、第１結合コイル１１０が第２結合コイル１２０の最内周の内側や最外周の外側にはみ出ることが抑制され、磁界強度の低下が抑止されるからである。

【0082】

言い換えると、第１距離である（ＤＡ－ＤＢ）／２と、第２距離である（ＤＣ－ＤＤ）／２との間に、（ＤＡ－ＤＢ）／２が０．５ｍｍ以上、３．５ｍｍ以下であり、（ＤＣ－ＤＤ）／２が－１．０ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることが好ましい。ただし、この条件は、第１結合コイル１１０および第２結合コイルが、ＩＣモジュール７を搭載したときのＩＣモジュール７の中心から等距離に最内周および最外周が配置されている場合に限る。なお、第２距離にマイナスが付く場合、当該第２距離の値の絶対値の距離分だけ、第２結合コイル１２０の最外周の部分が第１結合コイル１１０の最外周の部分に対して内側にはみ出すことを意味する。

【0083】

このような条件であることにより、第１結合コイル１１０は、第２結合コイル１２０との相対的な位置ずれ量が第１距離および第２距離のいずれか小さい方の値を上回らない限り、第１結合コイル１１０および第２結合コイル１２０の重畳面積がほぼ一定に維持できる。このため、不必要な領域への第２結合コイルの配置を抑制しつつ、比較的、安定した電磁結合と通信特性が維持できるので、ＩＣカード１の品質保証が一層容易となる。

【0084】

（ｄ）デュアルインターフェースＩＣカードの製造方法
次に、上述したカード基体２、ＩＣモジュール７および接着層１１を用いた、デュアルインターフェースＩＣカードであるＩＣカード１の製造方法の一例を説明する。

【0085】

まず、オーバーシート層６または３とは隣接しない側の、あらかじめ表裏導通部８４、リード線８５および容量部１２１が形成されたコア層５等の表面に、絶縁体部材で被覆された被覆導線であるアンテナ線８３を、巻き線形成機により埋め込む。埋め込みの始点は表裏導通部８４であり、終点は導電要素１２１ａである。表裏導通部８４は、コア層５に貫通孔を形成し、金属メッキ等の導通処理によりスルーホールとする。また、リード線８５や導電要素１２１ａ、１２１ｂは、導電インキによる印刷方式で形成する。このようなコア層５について、アンテナ線８３を引き回して、始点から終点に至るまで、外部通信アンテナ８０および第２結合コイル１２０を描画、埋め込みする。その後、供給部がアンテナ線８３を切断することにより、コア層５等へのアンテナ８の埋め込みが完了する。

【0086】

次に、図３のカード基体２の積層構成に示すとおり、厚さ方向の下側からオーバーシート層６、コア層５、コア層４およびオーバーシート層３をこの順に重ねる。その後、カードが縦横に多面付けで配置された大判シートの積層体の単位で、厚さ方向の上下からステンレス板で挟み込み、当該ステンレス板を介して、当該積層体に対して熱圧を加える。このとき、コア層５には上述したように、事前に容量部１２１を含むアンテナ８が形成されている。

【0087】

このような熱プレス工程を経ることにより、積層体の各層が一体化した大判シート単位のカード基体を得ることができる。また、オーバーシート層、コア層のいずれかが、所定温度で熱融着しない耐熱性を有する場合には、各層間に所定温度で熱融着する接着シートを挟み、あるいは、接着剤を塗付した上で、これらを熱プレス工程に掛けることにより、一体化した大判シート単位のカード基体を得る。

【0088】

上記により得られた、カードが縦横に多面付けで配置された大判シート単位のカード基体を、打ち抜き機によりＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６のカードサイズであるカード基体２として打ち抜く。また、当該カード基体２にＩＣモジュール７を埋設するための凹部９を、エンドミルによる切削加工にて形成する。これにより、切削済みのカード基体２が得られる。凹部９は、基板７２が搭載される第１凹部９１と、ＩＣチップ７４ａが収納され、カード基体２の平面視において第１凹部９１よりも小さい第２凹部９２と、から構成される。

【0089】

凹部９は、外部接続端子７１の表面が、カード基体２の非切削領域の表面と略同一面となるような深さに形成される。ここで、ＩＣモジュール７の基板７２の厚さは０．０７ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下程度であり、ＩＣチップ体７４の厚さは０．４５ｍｍ以上、０．７５ｍｍ以下程度である。また、接着層１１の厚さは通常０．０３ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下程度である。これらを考慮して、第１凹部９１の深さは通常０．１ｍｍ以上、０．４ｍｍ以下程度であり、第２凹部９２の深さは通常０．４８ｍｍ以上、０．７８ｍｍ以下程度となる。なお、第２凹部９２の深さは、第１凹部９１の深さよりも深い。

【0090】

一方、カード基体２の製造および凹部９を形成するための切削加工とは別に、ＩＣモジュール７への接着層１１の貼り付けを行う。ＩＣモジュール７は、前述したように、基板７２と、当該基板７２の一方の面に形成された外部接続端子７１と、他方の面に配置されたＩＣチップ７４ａと、当該ＩＣチップ７４ａと閉回路を構成するように電気的に接続された第１結合コイル１１０と、を有する。ＩＣモジュール７としては、通常、１列取りまたは２列取りで連続的に長尺のテープに当該ＩＣモジュール７が形成されているモジュールテープを使用する。このモジュールテープの外部接続端子７１の形成面とは反対側の面に、テープ状の接着層１１を一定の熱圧を加えながら貼り込んでいく。その後、接着層１１が貼り込まれたモジュールテープを、角に丸みを有する略矩形のＩＣモジュール７として打ち抜き機で打ち抜くことで、接着層１１の貼り付けがされたＩＣモジュール７を得る。

【0091】

その後、凹部９が形成されたカード基体２に対し、接着層１１が貼り付けられたＩＣモジュール７を埋設し、外部接続端子７１に所定のヒートブロックを押し当てて、カード基体２側に向けて所定時間、所定の熱圧を加える。これにより、接着層１１を溶融させることにより、ＩＣモジュール７とカード基体２との接着および固定を図る。接着層１１は、その品種や組成により、加える時間や熱圧条件に差異はあるが、一例としては、時間を０．５秒以上、１０．０秒以下、温度を１５０℃以上、２５０℃以下、圧力を２０ＭＰａ以上、１００ＭＰａ以下とすることができる。

【0092】

（ｅ）第１実施形態のデュアルインターフェースＩＣカードについて
以上をまとめると、第１実施形態のＩＣカード１は、外部機器との接触通信および非接触通信が可能なデュアルインターフェースＩＣカードである。ＩＣカード１は、基板７２、当該基板７２の一方の面に形成された外部接続端子７１、他方の面に配置されたＩＣチップ７４ａ、および当該ＩＣチップ７４ａと閉回路を構成するように電気的に接続された第１結合コイル１１０、を有するＩＣモジュール７を備える。また、ＩＣカード１は、カード基体２と、カード基体２の内部に配置され、第１結合コイル１１０と離間かつ対向して配置される第２結合コイル１２０および当該第２結合コイル１２０と直列的に接続された外部通信アンテナ８０と、を備える。第２結合コイル１２０および外部通信アンテナ８０は、アンテナ８を構成する。

【0093】

ＩＣモジュール７は、その外部接続端子７１が露出するようにカード基体２に設けられた凹部９に配置される。また、凹部９は、基板７２が搭載される第１凹部９１と、ＩＣチップ７４ａが収納され、カード基体２の平面視において第１凹部９１よりも小さい第２凹部９２と、から構成される。このとき、当該平面視において、第２結合コイル１２０の最内周よりも内側には、厚さ方向に互いに離間かつ対向して配置される導電要素１２１ａ、１２１ｂから構成される容量部１２１を備える。そして、第２結合コイル１２０、容量部１２１および外部通信アンテナ８０から構成されるアンテナ８は、ひとつの閉回路を形成する。

【0094】

これにより、本実施形態のＩＣカード１では、第２結合コイル１２０の最内周よりも内側に容量部１２１が設けられているため、切削加工時に、容量部１２１の一部が切削されたとしてもアンテナ８の閉回路がすぐに断線することが抑制できる。容量部１２１には、導電要素１２１ａや１２１ｂとしてある程度の幅が設けられているため、これらが完全に切削されて消失しない限り、容量部１２１としての機能がなくなることはなく、第２結合コイル１２０等の通信も正常にできる。

【0095】

また、切削加工時に容量部１２１の一部が切削された場合は、その程度にもよるが、導電要素１２１ａおよび１２１ｂの面積の減少として容量に変化が生じ、共振周波数等が変化する。その結果、製造されたＩＣカード１の共振周波数の変化をモニタリングすれば、第２結合コイル１２０の配置や切削位置が設計値に対してどの程度ずれているかを推定することができ、アンテナ８の断線等の不具合を予防しつつ、製造条件や製品品質の安定性を検査することが可能となる。

【0096】

上記より、本実施形態では、ＩＣモジュール側の第１結合コイルとカード基体側の第２結合コイルとが良好に電磁結合でき、第２結合コイルの配置や凹部形成位置の変動に対して第２結合コイルの断線を抑制できるデュアルインターフェースＩＣカードを提供することができる。

【0097】

２．第２実施形態
次に、本開示のデュアルインターフェースＩＣカードの第２実施形態の一例について説明する。図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）および図５（ｄ）は、それぞれ、第１実施形態の図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｃ）および図１（ｄ）に対応する第２実施形態のＩＣカード１ａの平面図等である。また、図６は、図５（ａ）のＩＣカード１ａについて、ＩＣモジュール７付近のＸ軸に沿ったＢ－Ｂ線に沿って切った断面を－Ｙ方向側から見た、図３に対応する断面図である。

【0098】

第１実施形態のＩＣカード１では、Ｚ軸に沿った平面視において、第２結合コイル１２０の最内周よりも内側に、厚さ方向に互いに離間かつ対向して配置される導電要素１２１ａ、１２１ｂから構成される容量部１２１を備えている。これに対して、第２実施形態のＩＣカード１ａは、第２結合コイル１２０の最外周よりも外側に、厚さ方向に互いに離間かつ対向して配置される導電要素１２２ａ、１２２ｂから構成される容量部１２２を備える点が、ＩＣカード１とは異なる。なお、第２結合コイル１２０、容量部１２２および外部通信アンテナ８０がアンテナ８ａを構成し、ひとつの閉回路を形成する点は、ＩＣカード１と同様である。また、容量部１２２の配置が異なる点以外については、ＩＣカード１ａの構成はＩＣカード１と同様である。

【0099】

第２結合コイル１２０のループを形成するアンテナ線８３の外側には、平面視で略Ｃ字型または略コの字型の平板状の導電要素１２２ａが接続されている。また、第２結合コイル１２０のループの内側の先端は、第２結合コイル１２０のループを跨いでこれの最外周の外側に配置される導電要素１２２ａと電気的に接続している。一方、外部通信アンテナ８０のループを形成するアンテナ線８３の内側の先端は表裏導通部８４を経由して、コア層５の裏面側に通じている。

【0100】

すなわち、図５（ｃ）に示すように、コア層５の他方の面、すなわち－Ｚ方向側の面には、表裏導通部８４から所定距離のリード線８５を経てその先端が上述した導電要素１２２ａと同様の形状の平板状の導電要素１２２ｂに接続されている。導電要素１２２ａおよび１２２ｂは、コア層５の厚さ分を隔てて互いに対向して配置され、コンデンサである容量部１２２を形成する。

【0101】

これより、アンテナ８ａは、コア層５の一方の面に形成される外部通信アンテナ８０および第２結合コイル１２０と、コア層５の表裏面に跨って形成される容量部１２２と、が互いに直列的に接続され、ひとつの閉回路を形成している。

【0102】

本実施形態のＩＣカード１ａは、カード基体２にＩＣモジュール７の埋設用の凹部９を切削加工等で形成する際、以下のようなことが起き得る。すなわち、第２結合コイル１２０の配置や切削位置が設計値よりもずれている場合には、切削により、第２結合コイル１２０を損傷したり、アンテナ線８３を断線させてしまい、良好な非接触通信ができなくなる可能性がある。しかし、所定周波数での良好な通信を図るために容量調整部位として設けている容量部１２２は、第２結合コイル１２０の最外周の外側に配置されているため、容量部１２２を損傷することで共振周波数が変動することが抑制できる。

【0103】

また、第１実施形態のＩＣカード１とは異なり、切削加工時に、第２結合コイル１２０の最内周の部分が切削されてアンテナ線８３が断線すると、ただちにＩＣカード１ａは非接触通信ができなくなる。このため、製造されたＩＣカード１ａの良否判定は、非接触通信の有無によって容易に判別でき、これが不良品として出荷される等の不具合を抑制できる。

【0104】

なお、第１実施形態の図３に基づいて説明した、距離ＤＡ、ＤＢ、ＤＣ、ＤＤ、ＤＥ、ＤＦ、ＤＧおよびＤＨについては、第２実施形態のＩＣカード１ａについても共通する。一方、Ｚ軸に沿った平面視において、容量部１２２が、付加要素２００よりも１．０ｍｍ以上離間して配置されていることが好ましい。言い換えると、ＤＪが１．０ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、第２結合コイル１２０に起因するカード基体２の表面の凹凸が抑制されている。このため、付加要素２００がカード基体２の表面に良好に形成でき、付加要素２００の文字、記号、顔写真等が良好に視認できる。

【実施例0105】

次に、実施例を挙げて、第１実施形態について本開示を具体的に説明する。

【0106】

（ａ）ＩＣモジュール
ＩＣモジュール７について、ガラスエポキシ基材の表裏に銅箔を貼り付け、エッチングプロセスを経て一方の面側には外部接続端子７１のパターンが形成され、他方の面側には第１結合コイル１１０およびリード部７７のパターンが形成されている。また、それぞれの銅箔パターンにニッケルメッキおよび金メッキが施されてきる。他方の面側にはリード部７７とパッド７４ｐとが当接するようにＩＣチップ７４ａがフェイスダウンで接着剤を介して搭載され、周囲がエポキシ樹脂のモールド樹脂７４ｂで封止されている。

【0107】

第１結合コイル１１０の線幅は０．１２ｍｍ、巻き数は８であり、図１（ａ）のＸＺ平面で切った断面でのＤＢ＝１２．３ｍｍ、ＤＣ＝８．０ｍｍであった。また、これとは垂直なＹＺ平面で切った断面でのＤＢ＝１１．１ｍｍ、ＤＣ＝７．０ｍｍであった。一方、第１結合コイル１１０の自己インダクタンスは、１．０μＨであった。

【0108】

（ｂ）カード基体およびアンテナ
コア層４、５およびオーバーシート層３、６として、ＰＥＴ－Ｇ基材を使用し、カード基体２の総厚が０．８０ｍｍとなるように、熱プレスにて積層一体化した。その後これをカードサイズに打ち抜き、ＩＣモジュール７を収納するための凹部９を形成し、その後、接着層１１を介してＩＣモジュール７をカード基体２の凹部９に収納し固定した。さらには、カード基体２の＋Ｚ方向側の表面の所定位置に、付加要素２００として、カード基体２の長辺方向に沿った幅が２０ｍｍ、短辺方向に沿った幅が２０ｍｍのホログラムラベルをホットスタンプによる熱転写で形成した。ホットスタンプの加熱温度は１２０℃であり、転写時間は１．５秒であった。

【0109】

アンテナ線８３は銅線を被覆した直径０．０８ｍｍの被覆導線を使用し、外部通信アンテナ８０の巻き数は３、であり、開口部面積は約３５００ｍｍ²あった。一方、第２結合コイル１２０については、図１（ａ）のＸＺ平面で切った断面でのＤＡ＝１７．５ｍｍ、ＤＤ＝８．０ｍｍ、ＤＥ＝６．０ｍｍ、ＤＦ＝４．０ｍｍ、ＤＧ＝３．０ｍｍ、ＤＨ＝０．５ｍｍ、ＤＩ＝１．０ｍｍ、であった。また、これとは垂直なＹＺ平面で切った断面でのＤＡ＝１７．５ｍｍ、ＤＤ＝９．０ｍｍ、ＤＥ＝７．０ｍｍ、ＤＦ＝５．０ｍｍ、ＤＧ＝４．０ｍｍ、ＤＨ＝０．５ｍｍ、ＤＩ＝１．０ｍｍ、であった。なお、第２結合コイル１２０の自己インダクタンスは、４．０μＨであり、外部通信アンテナ８０の自己インダクタンスは、１．５μＨであった。

【0110】

ここで、第２結合コイル１２０の形状は変えずに、カード基体２への凹部９およびＩＣモジュール７の搭載位置を変更することによって、ＤＦやＤＧ、第1結合コイル１１０と第２結合コイル１２０との位置関係を変化させるサンプルを作成した。これらのサンプルの仕様は以下の表１のとおりである。

【0111】

【表1】

【0112】

（ｃ）読み取り試験結果
上記サンプルＡ～Ｆを各５枚ずつ作成し、それぞれについて、所定の非接触式リーダライタによる、ＩＣカード１との距離および読み取り結果についてまとめたものを以下の表２に示す。リーダライタは富士フイルム株式会社製の型式ＩＣＴ－３１９２を使用した。また、ＤＩを変えたサンプルにより、付加要素２００の歪み量を測定した結果を表３に示す。さらには、ＤＨを段階的に変化させたＣ１～Ｃ３のサンプルについて、共振周波数を測定した。

【0113】

【表2】

【0114】

【表3】

【0115】

【表4】

【符号の説明】

【0116】

１、１ａ ＩＣカード
２ カード基体
３、６ オーバーシート層
４、５ コア層
７ ＩＣモジュール
８、８ａ アンテナ
９ 凹部
１１ 接着層
１２ アンテナシート
７１ 外部接続端子
７２ 基板
７４ ＩＣチップ体
７４ａ ＩＣチップ
７４ｂ モールド部
７４ｐ パッド
７５ ワイヤ
７６ ボンディングホール
７７ リード部
８０ 外部通信アンテナ
８３ アンテナ線
８４ 表裏導通部
８５ リード線
９１ 第１凹部
９１ａ 底面
９２ 第２凹部
１１０ 第１結合コイル
１２０ 第２結合コイル
１２１、１２２ 容量部
１２１ａ、１２２ａ 導電要素
１２１ｂ、１２２ｂ 導電要素
２００ 付加要素

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】