JP2000132653A - 非接触icカード製造方法 - Google Patents

非接触icカード製造方法

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JP2000132653A
JP2000132653A JP10305281A JP30528198A JP2000132653A JP 2000132653 A JP2000132653 A JP 2000132653A JP 10305281 A JP10305281 A JP 10305281A JP 30528198 A JP30528198 A JP 30528198A JP 2000132653 A JP2000132653 A JP 2000132653A
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chip
ball
electrode
card
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Norito Tsukahara
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小面積でもICチップ電極とアンテナコイル
とを接合することができる非接触ICカード製造方法を
提供する。 【解決手段】 外部と送受信を行うアンテナコイル3と
ICチップ1とを備える非接触ICカードの製造方法に
おいて、キャピラリ8を通した金属ワイヤ9の先端を溶
融して金属ボール11を形成し、キャピラリを移動して
金属ボールを、コイル端部がチップ電極4に位置決めさ
れた状態で、チップ電極及びコイル端部上に位置決め
し、金属ボールをチップ電極及びコイル端部上に押圧接
合してコイルとチップとの接合を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非接触ICカード
の製造方法に関し、例えば鉄道の定期券、スキー場のリ
フト券、ドア入退室管理カード、電子マネー等に利用さ
れる非接触ICカード製造方法に関し、特にアンテナコ
イルのICチップへの接合に関する。
【0002】
【従来の技術】非接触ICカードは、その記憶容量の多
さとセキュリティ機能といったICカードの特徴に加え
て、カードをカード読み取り機のスロットに挿入する手
間が不要であるという便利さ等から、近年では、鉄道の
定期券、スキー場のリフト券、ドア入退室管理カード、
電子マネー等に幅広く利用されるに至っている。非接触
ICカードはデータの通信距離の違いにより、密着型、
近傍型、近接型等に分類され、一般的にデータの通信は
電磁誘導方式により行われている。それらの内、周波数
13.56MHzの短波を使う近接型の非接触ICカー
ドは今後、鉄道の定期券、テレホンカード等に採用さ
れ、非接触ICカードの主流になると予想されている。
一般の近接型の非接触ICカードは図7に示すように、
ICチップ1とアンテナコイル3とからなるモジュール
を樹脂製のカード本体の内部に組み込んだ構成となって
いる。
【0003】アンテナコイル3のICチップ1への接合
は、以下のような手順で行われる。まず、図8に示すよ
うにICチップ1の電極4上にAuやAl等からなる金
属膜2をメッキ法により形成する。その厚みは一般的に
20μm程である。尚、5はICチップ1のアクティブ
面を保護するパッシベーション膜である。その後、銅等
の金属の巻き線コイルを金属膜2上に位置決めした後、
熱圧着、もしくは超音波併用熱圧着により、巻き線コイ
ル3と金属膜2とを接合する。このようにして製造され
たICチップ1と巻き線コイル3とからなるモジュール
13は、例えば、図9に示すようなカード製造方法によ
りカード化される(特開平4−363300号公報参
照)。図9(a)において、まず薄板12の上にICチ
ップ1と巻き線コイル3とからなるモジュール13を載
せて貼り付ける。次に、図9(b)に示すように薄板1
2に貼り付けられたカードモジュール13をパッケージ
成形用金型14のキャビティ15内に収容する。この
後、図9(c)に示すようにキャビティ15内に樹脂1
6を注入し、薄板12と樹脂16によりパッケージ17
を成形する。このようにして製造された非接触ICカー
ドには、通常、電池が内蔵されておらず、外部からの電
波をアンテナコイル3で受信し、その誘導電力を利用し
て、ICチップ1により情報が処理され、あるいは、カ
ード読み取り機との情報の授受を行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の非接触IC
カードの構成では、以下の問題があった。図7に示すI
Cチップ1の電極4上に形成された金属膜2はICチッ
プ1のアクティブ面上に、アンテナコイル3との接合を
確実にする為に、少なくともアンテナコイル3の端部一
個所につき、その面積L×mは0.5mmラ1.0mm
以上形成する必要があった。従って、ICチップ1の面
積は少なくとも上記面積の2倍以上必要であり、今後、
そのデザインルールの細線化により、ますます小チップ
化する傾向にある小チップに対応するのは困難である。
また、小チップへの対応が困難であるということは、半
導体ウエハ内でのICチップの取り数を多く出来ず、低
コスト化の妨げとなる。また、メッキにより金属膜2を
形成するためには、コストがかかり、ICカードの低コ
スト化の妨げとなる。本発明は上記事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、今後ますます
小チップ化する傾向にあるICチップに対応して、小面
積でもICチップ電極とアンテナコイルとを接合するこ
とができる非接触ICカード製造方法を提供することで
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は以下のように構成する。本発明の第1態様
によれば、外部と送受信を行うアンテナコイルとICチ
ップとを備える非接触ICカードを製造する非接触IC
カード製造方法において、キャピラリを通した金属ワイ
ヤの先端を溶融してその先端に金属ボールを形成し、上
記キャピラリを移動して上記金属ボールを、上記アンテ
ナコイルの端部が上記ICチップの電極に位置決めされ
た状態で、上記ICチップの上記電極及び上記アンテナ
コイルの上記端部上に位置決めし、上記金属ボールを上
記ICチップの上記電極及び上記アンテナコイルの上記
端部上に押圧して接合することにより、上記アンテナコ
イルと上記ICチップとの接合を行うことを特徴とする
非接触ICカード製造方法を提供する。本発明の第2態
様によれば、上記キャピラリを上昇させ、その先端の上
記金属ボールが上記アンテナコイルの端部と上記電極と
に接合されている上記金属ワイヤを引きちぎることによ
り、上記アンテナコイルの端部と上記電極とに接合され
るボールバンプを形成するようにした第1態様に記載の
非接触ICカード製造方法を提供する。本発明の第3態
様によれば、上記電極の材料はAlであり、上記金属ワ
イヤの材料はAuであり、上記アンテナコイルを覆う接
合は、上記電極の材料と上記ボールバンプとの接合であ
るAl−Au接合である第2態様に記載の非接触ICカ
ード製造方法を提供する。
【0006】本発明の第4態様によれば、外部と送受信
を行うアンテナコイルとICチップとを備える非接触I
Cカードを製造する非接触ICカード製造方法におい
て、キャピラリを通した金属ワイヤの先端を溶融してそ
の先端に金属ボールを形成し、上記キャピラリを移動し
て上記金属ボールを上記ICチップの電極上に位置決め
し、上記金属ボールを上記ICチップの上記電極上に押
圧して接合し、上記キャピラリを上昇させて上記金属ワ
イヤを引きちぎることにより、上記ICチップの上記電
極上に第1ボールバンプを形成した後、平坦押圧面を有
する治具の上記平坦押圧面を上記第1ボールバンプに押
圧し、上記第1ボールバンプ上部を平坦化し、上記キャ
ピラリを通した上記金属ワイヤの先端を溶融してその先
端に金属ボールを形成し、上記キャピラリを移動して上
記金属ボールを、上記アンテナコイルの端部が上記平坦
化された第1ボールバンプの上部に位置決めされた状態
で、上記平坦化された第1ボールバンプの上部及び上記
アンテナコイルの端部上に位置決めし、上記金属ボール
を上記平坦化された第1ボールバンプの上部及び上記ア
ンテナコイルの上記端部上に押圧して接合することによ
り、上記アンテナコイルと上記ICチップとの接合を行
うことを特徴とする非接触ICカード製造方法を提供す
る。本発明の第5態様によれば、上記キャピラリを上昇
させ、その先端の上記金属ボールが上記アンテナコイル
の端部に接合されている上記金属ワイヤを引きちぎるこ
とにより、上記電極上の上記第1ボールバンプとの間で
上記アンテナコイルの端部を挟み込む第2ボールバンプ
を形成するようにした第4態様に記載の非接触ICカー
ド製造方法を提供する。本発明の第6態様によれば、上
記電極の材料はAlであり、上記金属ワイヤの材料はA
uであり、上記アンテナコイルを覆う接合は、上記電極
の材料と上記第1ボールバンプとの接合であるAl−A
u接合であるとともに、上記アンテナコイルの端部を挟
み込む上記第1ボールバンプと上記第2ボールバンプと
の接合はAu−Au接合である第5態様に記載の非接触
ICカード製造方法を提供する。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
のいくつかの実施形態について説明し、本発明の理解に
供する。なお、以下の実施形態は本発明を具現化した一
例であって、本発明の技術範囲を限定するものではな
い。
【0008】(第1実施形態)図1は本発明の第1実施
形態にかかる非接触ICカード製造方法により製造され
る非接触ICカードのモジュール23の概略構成を示す
斜視図である。図2はそのICチップ1とアンテナコイ
ル3との接合部分の拡大側面図である。図1に示すよう
に上記非接触ICカードのモジュール23は、ICチッ
プ1と外部と送受信を行う巻き線アンテナコイル3とに
より構成されている。アンテナコイル3は一般的には銅
により形成されており、その巻き数は、送受信する相手
方の周波数に依存し、またその開口面積は、受ける電力
により決まる。なお、図2の参照番号5はICチップ1
のアクティブ面を保護するパッシベーション膜である。
上記第1実施形態では、図2に示すように、ICチップ
1の電極4とアンテナコイル3とをボールバンプ6によ
り接合した点で従来例と大きく異なる。その手順を図3
に示す。
【0009】図3(a)に示すように、キャピラリ8に
通したAu又はAl等の金属からなる金属ワイヤ9の先
端を放電電極10からの放電により加熱溶融して、金属
ワイヤ9の先端に金属ボール11を形成する。次に、図
3(b)に示すように、金属ボール11を有するキャピ
ラリ8を移動して、ICチップ1の2つの電極4の一方
の電極4及びその上に位置決めされたアンテナコイル3
の端部上に位置決めし、金属ボール11をICチップ1
の電極4及びアンテナコイル3の端部上に押圧して接合
する。そして、図3(c)に示すように、キャピラリ8
を上昇させ、先端の金属ボール11がアンテナコイル3
の端部と電極4とに接合されている金属ワイヤ9を引き
ちぎることにより、アンテナコイル3の端部と電極4と
に接合されるボールバンプ6を形成し、このボールバン
プ6によりアンテナコイル3の端部とICチップ1の電
極4との接合を行う。この場合、アンテナコイル3を覆
う接合は、電極4の材料とボールバンプ6との接合であ
り、一般的にはAl−Au接合となる。
【0010】次いで、図3(a)から(c)と同様に、
残りのICチップ1の電極4及びその上に位置決めされ
たアンテナコイル3の端部に接合されるボールバンプ6
を形成し、このボールバンプ6によりアンテナコイル3
の端部とICチップ1の電極4との接合を行う。このよ
うにして、図1に示すモジュール23を製造する。図1
0に、ボールバンプ6によりアンテナコイル3の端部と
ICチップ1の電極4との接合のコイル3の軸方向と直
交する方向での断面図を示す。このように製造された上
記モジュール23は、例えば図4に示すような以下の製
造方法によりカード本体に組み込まれる。
【0011】図4(a)において、まず薄板12の上
に、ICチップ1と巻き線アンテナコイル3とを備える
モジュール23を載せて貼り付ける。薄板12の材料
は、例えばPET、ABS、又は塩化ビニール等の熱可
塑性の樹脂を使用する。薄板12は、成形時に金型14
のキャビティー15内において、モジュール23を安定
させる役割を果たす。その結果、ICチップ1の割れ、
アンテナコイル3の乱れ、はずれを防ぐとともに、パッ
ケージ17の仕上がり厚みを安定させ、表面に凹凸の無
いカードに仕上げることができる。次に、図4(b)に
示すように薄板12に貼り付けられたカードモジュール
23をパッケージ成形用金型14のキャビティ15内に
収容する。この後、図4(c)に示すようにキャビティ
15内にPET、ABS、又は塩化ビニール等の熱可塑
性の樹脂16を注入し、薄板12と樹脂16によりパッ
ケージ17を成形する。
【0012】この非接触ICカードには、通常は電池が
内蔵されておらず、外部からの電波をアンテナコイル3
で受信し、その誘導電力を利用して、ICチップ1によ
り情報が処理され、あるいは、カード読み取り機との情
報の授受を行う。この図4に示すようにモジュール23
をカード本体に組み込む方法は従来の非接触ICカード
と同様である。
【0013】上記第1実施形態によれば、アンテナコイ
ル3をICチップ1の電極4に接合する為には、少なく
ともボールバンプ6を形成する為に必要な面積を電極4
が有しておれば良く、電極4の面積は例えば50〜10
0μmでよい。したがって、従来例の図7に示すよう
に、ICチップ1のアクティブ面にアンテナコイル3を
接合する為に形成する金属膜2の面積L×mである0.
5mmラ1.0mm以上もの大きな面積は必要が無く、
小チップへの対応が可能となり、ウエハ内のICチップ
の取り数を多くでき、低コスト化を図ることができる。
更に、従来と比較して、メッキ工程を必要としない為、
モジュールとしての低コスト化が可能となる。
【0014】(第2実施形態)本発明の第2実施形態に
かかる非接触ICカード製造方法では、上記第1実施形
態において図3に相当するIC1とアンテナコイル3と
の接合工程が異なるだけで、図4のモジュール23をパ
ッケージ成形用金型14内に挿入してパッケージ17を
成形することについて全く同様であるので図4について
の説明は省略する。
【0015】上記第2実施形態にかかる非接触ICカー
ド製造方法は、図5(a)に示すようにICチップ1の
電極4上に形成した第1ボールバンプ6とその上にさら
に形成した第2ボールバンプ26とでアンテナコイル3
を挟む形でアンテナコイル3とICチップ1の電極4と
の接続を行うようにしている。その手順を図5(b)及
び図6(a)〜(c)に示す。
【0016】図5(b)に示すように、上記第1実施形
態の図3(a)〜(c)と大略同様の工程で、アンテナ
コイル3無しの状態で、ICチップ1の電極4上に第1
ボールバンプ6を形成する。すなわち、図3(a)に示
すように、キャピラリ8に通したAu又はAl等の金属
からなる金属ワイヤ9の先端を放電電極10からの放電
により加熱溶融して、金属ワイヤ9の先端に金属ボール
11を形成する。
【0017】次に、図3(b)に示すように、金属ボー
ル11を有するキャピラリ8を移動して、ICチップ1
の2つの電極4の一方の電極4上に位置決めし、金属ボ
ール11をICチップ1の電極4上に押圧して接合す
る。そして、図3(c)に示すように、キャピラリ8を
上昇させ、先端の金属ボール11が電極4に接合されて
いる金属ワイヤ9を引きちぎることにより、電極4に接
合される第1ボールバンプ6を形成する。このとき、電
極4の材料と第1ボールバンプ6との接合は、一般的に
はAl−Au接合となる。次いで、図3(a)から
(c)と同様に、残りのICチップ1の電極4に接合さ
れる第1ボールバンプ6を形成する。その後、下端が平
坦な押圧面7aを有する治具7を上記各第1ボールバン
プ6に押圧し、図6(a)に示すように上記各第1ボー
ルバンプ6の上部を平坦化する。
【0018】次に、図6(b)に示すように、アンテナ
コイル3の2つの端部のうち一方を、上記平坦化された
上記2つの第1ボールバンプ6の一方の上部に位置決め
する。次に、図6(c)に示すように、キャピラリ8を
通した金属ワイヤ9の先端を図3(a)のように放電電
極10からの放電により加熱溶融して、金属ワイヤ9の
先端に金属ボール11を形成する。そして、金属ボール
11を有するキャピラリ8を移動して、上記平坦化され
た上記第1ボールバンプ6の上部及びアンテナコイル3
の端部上に位置決めし、金属ボール11を、上記平坦化
された上記第1ボールバンプ6の上部及びアンテナコイ
ル3の端部上に押圧して接合して第2ボールバンプ26
を形成する。
【0019】次いで、同様に、残りのアンテナコイル3
の端部を、上記平坦化された上記残りのボールバンプ6
の上部に位置決めして、金属ボール11を、上記平坦化
された上記第1ボールバンプ6の上部及びアンテナコイ
ル3の端部上に押圧してアンテナコイル3の端部を電極
4に接合する。このようにして、図1に示すモジュール
23を製造する。これにより、図5(b)から図6
(c)に示すように、ICチップ1の各電極4上に形成
した各第1ボールバンプ6とその上にさらに形成した第
2ボールバンプ26とでアンテナコイル3を挟む形でア
ンテナコイル3とICチップ1の電極4との接合を行う
形となる。図11に、第1ボールバンプ6とその上にさ
らに形成した第2ボールバンプ26とでアンテナコイル
3を挟む形でアンテナコイル3とICチップ1の電極4
との接合のコイル3の軸方向と直交する方向の断面図を
示す。
【0020】上記第2実施形態によれば、アンテナコイ
ル3をICチップ1の電極4に接合する為には、第1ボ
ールバンプ6を形成する為に必要な面積を電極4が有し
ておれば良く、その面積は例えば50〜100μm程度
である。したがって、従来例の図7に示すようにICチ
ップ1のアクティブ面にアンテナコイル3を接合する為
の、面積L×mが0.5mmラ1.0mm以上の金属膜
2を形成するための大きな面積が必要無くなり、小チッ
プへの対応が可能となり、ウエハ内のICチップの取り
数を多くでき、低コスト化が図れる。更に、従来と比較
して、メッキ工程を必要としない為、モジュールとして
の低コスト化が可能となる。
【0021】更に、積み重ねられた2つの第1と第2ボ
ールバンプ6と26との間に挟み込む形でアンテナコイ
ル3の接合を行う為、アンテナコイル3を覆う接合は第
1と第2ボールバンプ6,26による同種金属による接
合、例えばAu−Au接合となり、第1実施形態と比較
して、より低エネルギーで接合が行えるとともに、より
強固な接合が行える。
【0022】
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明の第1態様
によれば、金属ボールによりアンテナコイル端部とIC
チップ上の電極とを直接接合する為、ICチップ上の電
極サイズは例えば最大100μmでよく、ICチップの
小チップ化が行える。それにより、ウエハ内のICチッ
プの取り数を多くでき、低コスト化が図れる。更に、従
来と比較して、メッキ工程を必要としない為、モジュー
ルとしての低コスト化が可能となる。本発明の第2態様
によれば、2つの金属ボールに挟み込む形でアンテナコ
イルと電極との接合を行う為、アンテナコイルを覆う接
合は金属ボールによる同種金属による接合となり、第1
態様の上記効果に加えて、低エネルギーで、強固な接合
が行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態にかかる非接触ICカ
ード製造方法により製造される非接触ICカードの概略
構成を示す斜視図である。
【図2】 図1のICチップ電極とアンテナコイル端部
との接合部分の一部断面拡大側面図である。
【図3】 (a),(b),(c)は順に上記第1実施
形態にかかる非接触ICカード製造方法を説明するため
の一部断面説明図である。
【図4】 (a),(b),(c)は順に図3に続く上
記第1実施形態にかかる非接触ICカードの製造方法を
説明するための一部断面説明図である。
【図5】 (a),(b)はそれぞれ本発明の第2実施
形態にかかる非接触ICカード製造方法により製造され
る非接触ICカードのICチップ電極とアンテナコイル
端部との接合部分の一部断面拡大側面図及び上記非接触
ICカード製造方法を説明するための一部断面説明図で
ある。
【図6】 (a),(b),(c)は順に、図5(b)
に引き続き、上記第2実施形態にかかる非接触ICカー
ド製造方法を説明するための一部断面説明図である。
【図7】 従来の非接触ICカードの概略構成を示す図
である。
【図8】 図7の非接触ICカードのICチップ電極と
アンテナコイル端部との接合部分の一部断面拡大側面図
である。
【図9】 (a),(b),(c)は順に従来の非接触
ICカードの製造方法を説明するための一部断面説明図
である。
【図10】 上記第1実施形態にかかる非接触ICカー
ド製造方法において、ボールバンプによりアンテナコイ
ルの端部とICチップの電極との接合を示す断面図であ
る。
【図11】 第2実施形態にかかる非接触ICカード製
造方法において、第1ボールバンプとその上にさらに形
成した第2ボールバンプとでアンテナコイルを挟む形で
アンテナコイルとICチップの電極との接合を示す断面
図である。
【符号の説明】 1…ICチップ 2…金属膜 3…アンテナコイル 4…電極 5…パッシベーション膜 6,26…ボールバンプ 7…治具 8…キャピラリ 9…金属ワイヤ 10…放電電極 11…金属ボール 12…薄板 13,23…カードモジュール 14…金型 15…キャビティ 16…樹脂 17…ICカード。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部と送受信を行うアンテナコイル
    (3)とICチップ(1)とを備える非接触ICカード
    を製造する非接触ICカード製造方法において、 キャピラリ(8)を通した金属ワイヤ(9)の先端を溶
    融してその先端に金属ボール(11)を形成し、 上記キャピラリを移動して上記金属ボールを、上記アン
    テナコイルの端部が上記ICチップの電極(4)に位置
    決めされた状態で、上記ICチップの上記電極及び上記
    アンテナコイルの上記端部上に位置決めし、 上記金属ボールを上記ICチップの上記電極及び上記ア
    ンテナコイルの上記端部上に押圧して接合することによ
    り、上記アンテナコイルと上記ICチップとの接合を行
    うことを特徴とする非接触ICカード製造方法。
  2. 【請求項2】 上記キャピラリを上昇させ、その先端の
    上記金属ボールが上記アンテナコイルの端部と上記電極
    とに接合されている上記金属ワイヤを引きちぎることに
    より、上記アンテナコイルの端部と上記電極とに接合さ
    れるボールバンプ(6)を形成するようにした請求項1
    に記載の非接触ICカード製造方法。
  3. 【請求項3】 上記電極の材料はAlであり、上記金属
    ワイヤの材料はAuであり、上記アンテナコイルを覆う
    接合は、上記電極の材料と上記ボールバンプとの接合で
    あるAl−Au接合である請求項2に記載の非接触IC
    カード製造方法。
  4. 【請求項4】 外部と送受信を行うアンテナコイル
    (3)とICチップ(1)とを備える非接触ICカード
    を製造する非接触ICカード製造方法において、キャピ
    ラリ(8)を通した金属ワイヤ(9)の先端を溶融して
    その先端に金属ボール(11)を形成し、 上記キャピラリを移動して上記金属ボールを上記ICチ
    ップの電極(4)上に位置決めし、 上記金属ボールを上記ICチップの上記電極上に押圧し
    て接合し、上記キャピラリを上昇させて上記金属ワイヤ
    を引きちぎることにより、上記ICチップの上記電極上
    に第1ボールバンプ(6)を形成した後、平坦押圧面
    (7a)を有する治具(7)の上記平坦押圧面を上記第
    1ボールバンプに押圧し、上記第1ボールバンプ上部を
    平坦化し、上記キャピラリを通した上記金属ワイヤの先
    端を溶融してその先端に金属ボールを形成し、上記キャ
    ピラリを移動して上記金属ボールを、上記アンテナコイ
    ルの端部が上記平坦化された第1ボールバンプの上部に
    位置決めされた状態で、上記平坦化された第1ボールバ
    ンプの上部及び上記アンテナコイルの端部上に位置決め
    し、上記金属ボールを上記平坦化された第1ボールバン
    プの上部及び上記アンテナコイルの上記端部上に押圧し
    て接合することにより、上記アンテナコイルと上記IC
    チップとの接合を行うことを特徴とする非接触ICカー
    ド製造方法。
  5. 【請求項5】 上記キャピラリを上昇させ、その先端の
    上記金属ボールが上記アンテナコイルの端部に接合され
    ている上記金属ワイヤを引きちぎることにより、上記電
    極上の上記第1ボールバンプとの間で上記アンテナコイ
    ルの端部を挟み込む第2ボールバンプ(26)を形成す
    るようにした請求項4に記載の非接触ICカード製造方
    法。
  6. 【請求項6】 上記電極の材料はAlであり、上記金属
    ワイヤの材料はAuであり、上記アンテナコイルを覆う
    接合は、上記電極の材料と上記第1ボールバンプとの接
    合であるAl−Au接合であるとともに、上記アンテナ
    コイルの端部を挟み込む上記第1ボールバンプと上記第
    2ボールバンプとの接合はAu−Au接合である請求項
    5に記載の非接触ICカード製造方法。
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