JPH11149535A - 無線モジュール - Google Patents

無線モジュール

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JPH11149535A
JPH11149535A JP31371197A JP31371197A JPH11149535A JP H11149535 A JPH11149535 A JP H11149535A JP 31371197 A JP31371197 A JP 31371197A JP 31371197 A JP31371197 A JP 31371197A JP H11149535 A JPH11149535 A JP H11149535A
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JP
Japan
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insulating substrate
conductor pattern
wireless module
antenna
conductor
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Application number
JP31371197A
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English (en)
Inventor
Masaru Murohara
勝 室原
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電子部品と導体との接続強度が向上し信頼性の
高い無線モジュールを提供することにある。 【解決手段】絶縁基板10の表面10a上には第1導体
パターンが形成されているとともに、電子部品14が実
装され第1導体パターンに接続されている。絶縁基板の
裏面10b上には、第2導体パターンが形成されいる。
第1導体パターンは第2導体パターンよりも硬度の高い
導体材料によって形成されている。第2導体パターンの
一部は、クリンピングにより絶縁基板を貫通して第2導
体パターン側に変形され第2導体パターンに導通したス
ルーホール22を形成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナおよびア
ンテナに接続された電子部品を有し、非接触でデータ通
信を行う無線モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、無線カード、無線タグ等に用い
られる無線モジュールは、一般に、絶縁材からなる基板
と、基板上に設けられたアンテナと、基板上に実装され
てアンテナに接続された電子部品、例えば、LSI、コ
ンデンサ等と、を備えている。
【0003】基板の表面および裏面にはそれぞれ導体パ
ターンが形成され、アンテナおよび電子部品は導体パタ
ーンに接続されている。通常、これらの導体パターンは
同一の導電材料、例えば、銅、を用いて形成されてい
る。
【0004】そして、表面側の導体パターンと裏面側の
導体パターンとの電気的接続は、いわゆるクリッピング
によりスルーホールを形成することにより行われてい
る。すなわち、クリンピング接続方法によれば、一面側
の半導体パターンの一部を絶縁基板を突き通して反対面
側の半導体パターンまで押し出して導通させる。
【0005】一方、基板上に設けられるコンデンサとし
て、シートコンデンサが用いられている。このシートコ
ンデンサは、シート状の導体を基板両面に形成して対向
させ、基板を誘電体として利用することによって構成さ
れている。
【0006】また、一般に、通信用のアンテナは、基板
上に形成された導体パターンにより構成するか、あるい
は、ワイヤをコイル状に巻回して構成されている。ワイ
ヤを用いて構成されたアンテナを用いる場合、このアン
テナは半田付け等によって基板に接続固定される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記ような構成の無線
モジュールにおいて、クリンピング接続は、例えば、裏
面側の導体パターンの一部を表面側の導体パターンに向
けて突き上げて変形させ表面側導体パターンに接触させ
るため、導体はある程度柔らかい必要がある。一方、ワ
イヤボンディングによって電子部品を導体パターンに接
続した場合、ワイヤの接続強度検査を行うためにワイヤ
を所定の張力で引張るが、上記のように、クリンピング
接続の目的で柔らかい導体を用いた場合には、接続強度
検査の際、導体の一部がワイヤと共に剥離してしまい接
続不良となることがある。
【0008】また、無線モジュールの基板上に、導体パ
ターンからなる電極を用いてシートコンデンサを形成す
る場合、基板の誘電率や厚さを変えずにコンデンサの容
量を大きくするためには、電極の面積を大きくする必要
がある。しかしながら、電極の面積が大きくなるに連れ
て、シートコンデンサ自体がアンテナの遮蔽物となり、
アンテナへ誘起する電力が低下する。その結果、無線モ
ジュールの通信距離が短くなってしまう。
【0009】更に、ワイヤを巻回して構成されたアンテ
ナを用いる場合、このアンテナは基板に接着固定して支
持されるため、基板はアンテナ外形よりも大きな寸法を
有するものが用いられている。そのため、基板の面積が
大きくなり、製造コスト上昇の一因となる。
【0010】この発明は、以上の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、電子部品と導体との接続強度が向上し
信頼性の高い無線モジュールを提供することにある。ま
た、この発明の他の目的は、アンテナの通信距離を短縮
することなくコンデンサの容量を増大可能な無線モジュ
ールを提供することにある。更に、この発明の他の目的
は、基板を小型化し製造コストの低減が可能な無線モジ
ュールを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係る無線モジュールは、互いに対向した
第1および第2表面を有する絶縁基板と、上記絶縁基板
の第1および第2表面上にそれぞれ形成された第1およ
び第2導体パターンと、上記第1表面上に実装され上記
第1導体パターンに接続された電子部品と、上記電子部
品に接続され、データ通信を行うアンテナと、を備え、
上記第1導体パターンは、上記第2導体パターンよりも
硬度の高い導体材料により形成され、上記第2導体パタ
ーンの一部は、上記絶縁基板を貫通して第1導体パター
ン側へクリンピングされ第1および第2導体パターンを
導通したスルーホールを形成していることを特徴として
いる。
【0012】上記構成の無線モジュールによれば、第1
導体パターンよりも硬度の低い導体材料で形成された第
2導体パターンの一部をクリンピングすることによりス
ルーホールを形成していることから、このスルーホール
を比較的容易に形成することができる。これに対して、
電子部品が接続されている第1導体パターンは、第2導
体パターンよりも硬度の高い材料で形成されていること
から、電子部品との接続強度が向上し、強度検査時等に
おける導体パターンの剥離を防止することが可能とな
る。
【0013】また、この発明に係る他の無線モジュール
は、互いに対向した第1および第2表面を有する絶縁基
板と、上記絶縁基板の第1および第2表面上にそれぞれ
形成された第1および第2導体パターンと、上記第1表
面上に実装され上記第1導体パターンに接続された電子
部品と、上記電子部品に接続され、データ通信を行うア
ンテナと、上記第1導体パターンにより形成された第1
電極、および上記第2導体パターンによって形成され上
記絶縁基板を挟んで上記第1電極と対向した第2電極を
有するシートコンデンサと、を備え、上記シートコンデ
ンサの部分は、複数層に折り畳まれた状態で上記絶縁基
板上に設けられていることを特徴としている。
【0014】上記構成の無線モジュールによれば、シー
トコンデンサを折り畳んだ状態で設けることにより、シ
ートコンデンサの容量を大きくした場合でも、その実装
面積を小さくすることが可能となる。従って、シートコ
ンデンサがアンテナの遮蔽物となりにくく、十分な通信
距離を確保することができる。
【0015】更に、この発明に係る他の無線モジュール
は、絶縁基板と、上記絶縁基板上に形成された導体パタ
ーンと、上記絶縁基板上に実装され上記導体パターンに
接続された電子部品と、ワイヤを巻回して形成されてい
るとともに上記電子部品に接続され、データ通信を行う
アンテナと、を備え、上記絶縁基板は、上記アンテナの
内側の面積よりも小さな面積を有し、上記アンテナの内
側空間と対向して配置されているとともに、上記アンテ
ナの少なくとも2箇所が固定された固定部を有している
ことを特徴としている。
【0016】また、上記絶縁基板は、上記アンテナの外
径とほぼ等しい長さの対角線を有する平行四辺形状に形
成され、上記対角線方向両端部はそれぞれ上記固定部を
構成していることを特徴としている。
【0017】上記構成の無線モジュールによれば、絶縁
基板はアンテナ内側の面積も小さい面積に形成され、ア
ンテナは絶縁基板の固定部上に支持および固定されてい
る。そのため、絶縁基板を小型化し製造コストの低減を
図ることができるとともに、アンテナを安定して支持す
ることができ、製造性の向上を図ることが可能となる。
【0018】更に、この発明によれば、平行四辺形状の
絶縁基板を、リール状に巻回された基材を打ち抜いて形
成することにより、基材を無駄なく利用して絶縁基板を
得ることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、この
発明の実施の形態に係る無線モジュールについて詳細に
説明する。図1および図2に示すように、この発明の実
施の形態に係る無線モジュールMは、絶縁基板10、ア
ンテナ12、および絶縁基板の表面上に実装された電子
部品としてのLSI14、シートコンデンサ16を備え
ている。
【0020】絶縁基板10は、絶縁材として、例えば、
厚さ0.025mm程度のポリエチレンテレフタレート
によって形成されている。図3および図4に示すよう
に、絶縁基板10の表面(第1表面)10aおよび裏面
(第2表面)10b上には、第1導体パターン18aお
よび第2導体パターン18bがそれぞれ形成されてい
る。これら第1および第2の導体パターン18a、18
bは、導体として、例えば、0.02mm厚のアルミ箔
をパターニングすることにより所望形状に形成されてい
る。
【0021】また、第1および第2導体パターン18
a、18bは、互いに硬度の異なるアルムによって形成
されている。例えば、第1導体パターン18aは、東洋
アルミニウム株式会社製のH材(焼きなまし有り)で、
また、第2導体パターン18bは、東洋アルミニウム株
式会社製のO材(焼きなまし無し)でそれぞれ形成さ
れ、第1導体パターンは第2導体パターンよりも高い硬
度を有している。
【0022】第1および第2導体パターン18a、18
bは、絶縁基板10を挟んで対向した接続パッド20
a、20bをそれぞれ有し、これらの接続パッドは、一
対のスルーホール22を介して互いに導通している。
【0023】図4からよく分かるように、各スルーホー
ル22はクリンピング接続法によって形成されている。
すなわち、各スルーホール22は、第2導体パターン1
8b側、つまり、硬度が低い側の導体パターンに設けら
れた接続パッド20bの一部を、第1導体パターン18
aの接続パッド20aに向けて突き上げて変形させ、絶
縁基板10を貫通して第1導体パターン側の接続パッド
20aに接触させることにより形成されている。
【0024】図3および図4に示すように、LSI14
は絶縁基板10の表面10a上に実装され、ワイヤボン
ディングにより、硬度の高い第1導体パターン18aに
接続されている。
【0025】図5および図6に示すように、各シートコ
ンデンサ16は、第1導体パターン18aの一部によっ
て形成された第1電極24aと、第2導体パターン18
bの一部によって形成された第2電極24bと、を有
し、これら第1および第2電極24a、24bは絶縁基
板10を間に挟んで互いに対向して配置されている。そ
して、第1および第2電極24a、24b間に挟持され
た絶縁基板10を誘電体として利用し、これら第1、第
2電極、および誘電体によりシートコンデンサ16を構
成している。
【0026】第1および第2電極24a、24bの各々
は、矩形状の4つの電極部26をブリッジ部28を介し
て連続的に接続して形成されている。各電極部26は例
えば1cm×1cmに形成されて約100PFの容量を
有し、シートコンデンサ16は全体として約400PF
の容量を有している。
【0027】図6からよく分かるように、絶縁基板10
には、それぞれブリッジ部28と直交する方向に延びた
スリット列30が形成され、各スリット列30は、例え
ば、複数の円形スリットによって構成されている。ま
た、、絶縁基板10には、各電極24a、24bの内、
3つの電極部26および3本のスリット列30を囲んだ
ほぼU字形状の切り込み32が形成されている。
【0028】そして、図5からよく分かるように、各シ
ートコンデンサ16は、切り込み32に沿って絶縁基板
10の表面10a側に切り起こされ、更に、各スリット
列30に沿って180度折曲げられ、4重に折り畳んだ
状態で絶縁基板10の表面10a上に設置されている。
【0029】これにより、各シートコンデンサ16は、
容量を変えずに実装面積を約1/4に抑えられている。
また、折り畳むことにより、シートコンデンサ16全体
の厚さHは、折り畳む前の厚さ0.065mmから4倍
の0.26mmに増加するが、絶縁基板10の表面10
a上に実装されているLSI14の厚さは約0.35m
mであることから、無線モジュールM全体の厚さが増加
することはない。
【0030】一方、図1および図2に示すように、アン
テナ12はワイヤを環状に巻回して形成され、例えば、
外径18mm、内径15mmに形成されている。また、
絶縁基板10は平行四辺形状に形成され、その面積は、
アンテナ12の内側の面積よりも小さく設定されている
とともに、長い方の対角線の寸法が、アンテナ12の外
径とほぼ一致するように形成されている。絶縁基板10
の内、長い方の対角線の両端側に位置した部分は、それ
ぞれアンテナ固定部11を構成している。
【0031】絶縁基板10はアンテナ12の内側領域と
対向して配置され、アンテナ12は、2個所で、絶縁基
板10のアンテナ固定部11上にそれぞれ接着固定され
ている。これにより、絶縁基板10およびアンテナ12
は一体化されている。また、絶縁基板10上に実装され
たLSI14およびシートコンデンサ16は、アンテナ
12の内側に収容された状態となっている。
【0032】そして、上記のように構成された無線モジ
ュールM全体は、合成樹脂等からなる封止材40内に埋
め込まれ、全体としてコイン状の無線タグを構成してい
る。以上のように構成された無線モジュールMによれ
ば、第2導体パターン18bは、第1導体パターン18
aよりも硬度の低い材料によって形成されていることか
ら、この第2導体パターン18bをクリピングすること
により、スルーホール22を容易に形成することができ
る。逆に、第1導体パターン18aは、第2導体パター
ン18bよりも硬度の高い材料によって形成され、この
第1導体パターンにLSI14がワイヤボンディングさ
れていることから、第1導体パターンとワイヤとの接続
強度が向上し、強度検査時等における導体パターンの剥
離、接続不良の発生を防止することができる。それによ
り、無線モジュールの信頼性の向上を図ることができ
る。
【0033】なお、第1および第2導体パターンは、硬
度差を有する材料によって形成されていればよく、同一
金属に限らず、異種金属によって形成されていてもよ
い。例えば、第1導体パターン18aの材料として銅
を、第2導体パターンの材料としてアルミをそれぞれ用
いてもよい。また、第1および第2導体パターンの熱膨
張係数が異なる場合は、厚さを変えることにより絶縁基
板10の反り発生を防止することが望ましい。
【0034】また、上記無線モジュールによれば、各シ
ートコンデンサ16は、複数層に折り畳んだ状態で絶縁
基板10上に設けられていることから、大きな容量を維
持した状態で実装面積を低減することができる。そのた
め、シートコンデンサ16に基因するアンテナ12の誘
起電力低下を抑え、無線モジュールの通信距離が短くな
ることを防止できる。
【0035】更に、上記無線モジュールによれば、絶縁
基板10の面積をアンテナ12の内側の面積よりも小さ
く形成し、かつ、絶縁基板にアンテナ固定部11を設け
ることにより、絶縁基板を小型化し製造コストの低減を
図ることができる。同時に、絶縁基板10とアンテナ1
2とを一体化して接続強度を上げることができ、例え
ば、無線タグ製造工程中における無線モジュールの損傷
防止およびハンドリング性の向上を図ることができると
ともに、製造工程の自動化が可能となる。
【0036】なお、この発明は上述した実施の形態に限
定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能で
ある。例えば、上述した実施の形態において、シートコ
ンデンサ16は、絶縁基板10のみに形成されたスリッ
ト列に沿って折り曲げる構成としたが、図7に示すよう
に、シートコンデンサ16の各電極24a、24bを矩
形状とするとともに、電極24a、24bおよび絶縁基
板10を貫通して延びるスリットによって各スリット列
30を形成し、これらのスリット列に沿ってシートコン
デンサを折り曲げる構成としてもよい。この場合、電極
に形成したスリット列により、シートコンデンサ16の
容量を調整することができる。
【0037】各スリット列を構成するスリットは、円形
に限らず、他の任意の形状とすることができる。また、
絶縁基板10に用いる絶縁材は、ポリエチレンテレクタ
レートに限らず、ガラエポ等の他の絶縁材を用いてもよ
い。この場合、図8に示すように、厚さ0.1mm、幅
35mmのガラエポ基板からなるリール基材50を用い
て無線モジュールを形成してもよい。すなわち、リール
基材50の幅方向に2個並べて絶縁基板10が形成され
るように、リール基材上に第1および第2導体パターン
形成、LSI実装を行った後、リール基材を絶縁基板外
形に打ち抜く。その後、絶縁基板にアンテナを接続し、
全体を合成樹脂て被覆することにより無線タグが形成さ
れる。なお、絶縁基板を平行四辺形とした場合でも、1
本のリール基材から、従来一般的に用いられている矩形
状の絶縁基板と同数だけ、絶縁基板を打ち抜き形成する
ことができる。
【0038】更に、この発明によれば、絶縁基板は、ア
ンテナの内側面積よりも小さな面積に形成され、かつ、
アンテナ固定部を有していればよく、平行四辺形状に限
らず、他の形状としてもよい。例えば、図9に示すよう
に、絶縁基板10を正方形状とし、対向する2つの角部
から延出したアンテナ固定部11を備えた構成としても
よい。また、この発明に係る無線モジュールは、無線タ
グに限らず無線カード等にも適用可能である。
【0039】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、絶縁基板の第1表面上に形成された第1導体パター
ンを絶縁基板の第2表面上に形成された第2導体パター
ンよりも硬度の高い導体で構成することにより、電子部
品と導体との接続強度が向上し信頼性の高い無線モジュ
ールを提供することができる。
【0040】また、この発明によれば、絶縁基板上に設
けられたシートコンデンサを複数層に折り畳んで設ける
ことにより、アンテナの通信距離を短縮することなくコ
ンデンサの容量を増大可能な無線モジュールを提供する
ことができる。
【0041】更に、この発明によれば、絶縁基板をアン
テナの内側面積よりも小さな面積に形成し、かつ、アン
テナ固定部を有した構成とすることにより、絶縁基板を
小型化し製造コストの低減が可能な無線モジュールを提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る無線モジュールを備
えた無線タグを示す平面図。
【図2】図1の線A−Aに沿った上記無線タグの断面
図。
【図3】上記無線モジュールの一部を示す平面図。
【図4】図3の線B−Bに沿った断面図。
【図5】上記無線モジュールのシートコンデンサを拡大
して示す斜視図および線C−Cに沿った断面図。
【図6】上記シートコンデンサの折り畳み前の状態を示
す斜視図および線D−Dに沿った断面図。
【図7】上記シートコンデンサの変形例を示す斜視図お
よび線E−Eに沿った断面図。
【図8】無線モジュールの製造に用いるリール基材を示
す平面図。
【図9】無線モジュールの絶縁基板の変形例を示す平面
図。
【符号の説明】
10…基板 10a…表面 10b…裏面 11…アンテナ固定部 12…アンテナ 14…LSI 16…シートコンデンサ 18a…第1導体パターン 18b…第2導体パターン 22…スルーホール 24a…第1電極 24b…第2電極 26…電極部 30…スリット列 50…リール基材

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】互いに対向した第1および第2表面を有す
    る絶縁基板と、 上記絶縁基板の第1および第2表面上にそれぞれ形成さ
    れた第1および第2導体パターンと、 上記第1表面上に実装され上記第1導体パターンに接続
    された電子部品と、 上記電子部品に接続され、データ通信を行うアンテナ
    と、を備え、 上記第1導体パターンは、上記第2導体パターンよりも
    硬度の高い導体材料により形成され、上記第2導体パタ
    ーンの一部は、上記絶縁基板を貫通して第1導体パター
    ン側へクリンピングされ第1および第2導体パターンを
    導通したスルーホールを形成していることを特徴とする
    無線モジュール。
  2. 【請求項2】上記第1および第2導体パターンは、硬度
    の異なる異種の導体材料によって形成されていることを
    特徴とする請求項1に記載の無線モジュール。
  3. 【請求項3】上記第1導体パターンは、上記第2導体パ
    ターンよりも大きな膜厚を有していることを特徴とする
    請求項1に記載の無線モジュール。
  4. 【請求項4】互いに対向した第1および第2表面を有す
    る絶縁基板と、 上記絶縁基板の第1および第2表面上にそれぞれ形成さ
    れた第1および第2導体パターンと、 上記第1表面上に実装され上記第1導体パターンに接続
    された電子部品と、 上記電子部品に接続され、データ通信を行うアンテナ
    と、 上記第1導体パターンにより形成された第1電極、およ
    び上記第2導体パターンによって形成され上記絶縁基板
    を挟んで上記第1電極と対向した第2電極を有し、複数
    層に折り畳まれた状態で設けられたシートコンデンサ
    と、 を備えたことを特徴とする無線モジュール。
  5. 【請求項5】上記シートコンデンサの部分は、上記絶縁
    基板を切り起こして複数層に折り畳まれ、上記絶縁基板
    の第1表面上に設けられていることを特徴とする請求項
    4に記載の無線モジュール。
  6. 【請求項6】上記絶縁基板は、所定の間隔で整列して形
    成された複数のスリットを有し、上記シートコンデンサ
    は上記スリットに沿って折り曲げられていることを特徴
    とする請求項4又は5に記載の無線モジュール。
  7. 【請求項7】上記シートコンデンサは、所定の間隔で整
    列して形成されているとともに上記絶縁基板、第1およ
    び第2電極を貫通して延びる複数のスリットを有し、上
    記スリットに沿って折り曲げられていることを特徴とす
    る請求項4又は5に記載の無線モジュール。
  8. 【請求項8】絶縁基板と、 上記絶縁基板上に形成された導体パターンと、 上記絶縁基板上に実装され上記導体パターンに接続され
    た電子部品と、 ワイヤを巻回して形成されているとともに、上記電子部
    品に接続され、データ通信を行うアンテナと、を備え、 上記絶縁基板は、上記アンテナの内側の面積よりも小さ
    な面積を有し、上記アンテナの内側空間と対向して配置
    されているとともに、上記アンテナの少なくとも1箇所
    が固定された固定部を有していることを特徴とする無線
    モジュール。
  9. 【請求項9】上記絶縁基板は、上記アンテナの外径とほ
    ぼ等しい長さの対角線を有する平行四辺形状に形成さ
    れ、上記対角線方向両端部はそれぞれ上記固定部を構成
    していることを特徴とする請求項8に記載の無線モジュ
    ール。
  10. 【請求項10】上記絶縁基板は、リール状に巻回された
    基材を打ち抜いて形成されていることを特徴とする請求
    項9に記載の無線モジュール。
  11. 【請求項11】上記絶縁基板は、互いに対向した第1お
    よび第2表面を有し、 上記導体パターンは、上記絶縁基板の第1および第2表
    面上にそれぞれ形成された第1および第2導体パターン
    を有し、 上記第1導体パターンにより形成された第1電極、およ
    び上記第2導体パターンによって形成され上記絶縁基板
    を挟んで上記第1電極と対向した第2電極を有し、複数
    層に折り畳まれた状態で設けられたシートコンデンサを
    備えていることを特徴とする請求項8ないし10のいず
    れか1項に記載の無線モジュール。
  12. 【請求項12】上記電子部品は、上記第1表面上に実装
    されて上記第1導体パターンに接続され、 上記第1導体パターンは、上記第2導体パターンよりも
    硬度の高い導体材料により形成され、上記第2導体パタ
    ーンの一部は、上記絶縁基板を貫通して第1導体パター
    ン側へクリンピングされ第1および第2導体パターンを
    導通したスルーホールを形成していることを特徴とする
    請求項4ないし7および11のいずれか1項に記載の無
    線モジュール。
  13. 【請求項13】上記アンテナはワイヤを巻回して構成さ
    れ、 上記絶縁基板は、上記アンテナの内側の面積よりも小さ
    な面積を有し、上記アンテナの内側空間と対向して配置
    されているとともに、上記アンテナの少なくとも2箇所
    が固定された固定部を有していることを特徴とする請求
    項1ないし3のいずれか1項に記載の無線モジュール。
  14. 【請求項14】上記絶縁基板は、上記アンテナの外径と
    ほぼ等しい長さの対角線を有する平行四辺形状に形成さ
    れ、上記対角線方向両端部はそれぞれ上記固定部を構成
    していることを特徴とする請求項13に記載の無線モジ
    ュール。
  15. 【請求項15】上記絶縁基板は、リール状に巻回された
    基材を打ち抜いて形成されていることを特徴とする請求
    項14に記載の無線モジュール。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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