JP2001522107A - コンタクトレスチップカードを製造する方法およびコンタクトレスチップカード - Google Patents
コンタクトレスチップカードを製造する方法およびコンタクトレスチップカードInfo
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- H01L2224/161—Disposition
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- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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Abstract
Description
造する方法およびコンタクトレスチップカードに関する。 昨今、公私問わず生活のあらゆる分野において、多数のチップカードが使用さ
れている。その効率は、近代の集積回路を使用することによってより一層増すこ
とができる。チップに特定用途向けの機能を備えることによって、チップカード
の応用分野は、識別および遠距離通信の分野を超えた次のような分野にまで広げ
ることが可能である。公共医療サービスにおいては、たとえば、被保険者のカー
ド、患者のデータカード、緊急カードなどである。通信の分野においては、デー
タの暗号化やデータの保護はもとより、通信ネットワークへのアクセス制御やサ
ービス料の支払いにも使用することができる。支払い処理においては、チップカ
ードは、小切手保証カード、クレジットカードやデビットカード、電子マネーと
して、そして地域の交通や有料道路の料金の徴収において使用するのに大変適し
ている。さらに、チップカードは、たとえば、有料テレビや娯楽サービスや生産
管理等におけるアクセス制御や識別の目的に、非常に適している。 現在、マイクロコントローラーと同様、集積記憶回路がチップカードに使用さ
れる。さらに、暗号化キーや暗号化アルゴリズムを内部に具備した暗号化制御装
置も、チップカードに使用される。データ交換は、読取り装置との表面接触によ
って行われるか、または、容量性あるいは誘電性の伝達によってコンタクトレス
に行われる。近代のチップカードシステムの能力を向上させるには、絶えず複雑
になっていくことが要求され、ますます集約の程度を高めていく必要がある。当
初は、最小限の周辺部を有するメモリのみが使用されたが、現在では、遠隔通信
用の非常に多種の機能やコイルを有するマイクロコントローラーを必要とするよ
り複雑なシステムへと発展する動きもある。
プに接続され、カード本体に統合されている。エネルギーやデータは、容量結合
または誘導結合によって伝達される。このチップカードを製造するためには、い
わゆる「はめ込み技術」が用いられる。この技術によれば、コイルとチップが、
可塑性の担体に結合され、それに固定される。次に、この担体が実際のチップカ
ードに統合される。これは、射出成形または積層によって、担体をチップカード
材で囲むことによってなされる。担体とカードが結合した後、担体はチップカー
ドと一体化した構成部品となる。 一般に知られているように、担体箔は、その上に巻コイル、エッチングコイル
あるいはプリントコイルが形成される担体として使用される。巻コイルの場合、
バックラックワイヤが、コイルを形成するように巻かれ、そしてチップに接続さ
れる。この方法の欠点は、主に、コイルのチップカードへの結合の困難性とコイ
ルの太ワイヤと裸チップとの間の結合性である。
イルは、導体トラックが担体箔と一体化した構成部品であるという利点がある。
次に、チップは、ワイヤボンディングあるいはフリップチップ技術によって、コ
イルに接続される。続いて、コイルとチップが具備された担体箔が、カード本体
に統合される。この方法の欠点は、コイルの生産費が高いこととカード本体全体
が積層される際に克服されなければならない困難である。さらに、この積層は、
熱的および機械的な安定性の面で不都合を生じ、ひいてはチップカードの耐用年
数を縮めることにもなる。特に、担体が射出成形によってチップカード材で囲ま
れる際に広がる温度は、高価な半導体チップの機能に悪影響を及ぼす。さらに、
射出成形工程における過失、すなわち比較的安価なプラスチック部品における過
失によって、高価な半導体チップを含んだカードが不合格品となるおそれがある
。
ーティングされる場合のコンタクトレスチップカードを製造する方法を開示して
いる。この電気銅は、光エッチングによって結合エリアを有するアンテナコイル
を製造するために使用される。さらに、箔材には、打抜き工程において刻み目付
チップ受容エリアが提供され、このチップ受容エリアの次に階段状の接続ゾーン
が提供される。それから、チップは、接着手段によってこの受容エリアにしっか
りと固定され、そのパッドが、ボンディングワイヤによってアンテナワインディ
ングの接続エリアに接続される。続いて、前記したように具備された箔が、同じ
厚さの2つのプラスチック層間の両面に、チップ受容エリアを除いて貼着される
。これらのプラスチック層は、ほぼ対称的な凹部によってチップ受容エリアの周
囲にカップとして形成される。しかしながら、この方法は、チップ受容エリアの
ための打抜き工程と、複雑な積層およびコーティング工程を必要とする。
ードを提供し、さらに、チップカード、主にコイルが、簡単かつ経済的な費用で
製造可能であって機械的に安定しかつ信頼性の高くなるような方法で、コンタク
トレスチップカードを製造する方法を提供することである。 本願発明によって提供される課題を解決するための手段は、請求項1の特徴に
よるコンタクトレスチップカードの製造方法および請求項16によるコンタクト
レスチップカードからなる。好ましい実施態様は、従属請求項に開示されている
。
カード本体が製造される。続いて、事前に決定可能な導体トラックパターンに従
って、少なくとも1つの導体トラックが、カード本体の少なくとも1つの凹部を
有する面の表面に直接施される。続いて、1または複数のチップまたは電子部品
が、それらの凹部のうち少なくとも1つの凹部中に配置され、電気導電的な方法
で導体トラックに接続される。
単一の処理ステップで製造される。これは、好ましくは、カード本体が一体の構
成部品として実装されることになる射出成形によってなされる。この目的のため
に使用できる材料は、好ましくは、熱可塑性材料、たとえば、PVC、ABS(
アクリロニトリルブタジエンスチレン)またはポリカーボネートである。 さらなる実施態様では、導体トラックは、事前に決定可能な導体トラックパタ
ーンに従って、カード本体の少なくとも1つの凹部を有する面の表面に施される
が、導体トラックは、それらの凹部のうち少なくとも1つの凹部内の表面エリア
だけでなく、凹部の外側の表面エリアにも施される。これは、好ましくは単一の
処理ステップでなされ、導体トラックが、事前に決められたパターンに従い、加
圧および加熱によって、表面エリアに、特に、凹部のうち少なくとも1つの凹部
内の表面エリアにも押圧される。 熱せられたエンボスパンチ、たとえば、導体トラックパターンが浮き彫りとし
て施された鋼プリントブロックの使用が、この目的のために特に適している。こ
のパンチによって、導体トラックが、導体箔、たとえば銅箔から、導体トラック
パターンに従って穿孔され、同時に、カード本体の凹部を有する面の表面に押圧
される。本願発明の好ましい実施態様によれば、導体トラックは、導体箔の下面
に供給された接着層によって、カード本体の表面に接着される。押圧工程の間、
接着材は都合のよい方法で温度および圧力に適合される。
によって行われるカード本体の製造、および凹部を含むカード本体表面への導体
トラックパターンによる少なくとも1つの導体トラックの適用は、単一の処理ス
テップで行われる。このように製造工程数を最小限に抑えることによって、特に
経済的価格の生産、ひいては大量部品の生産が実現できる。さらなる利点は、機
械的および熱的に高い安定性である。というのは、第1に、カード本体および導
体トラックが備えられたカード本体を含むカードが、非常に少ない層(最小2層
:1体のカード本体と導体トラック層)で形成されるからであり、第2に、導体
トラックが、一体でその結果として機械的に、本質的に熱的に安定したカード本
体に直接施されるからである。本願発明の実施態様の1つによれば、導体トラッ
クパターンは、エネルギーおよび/またはデータのコンタクトレスな伝達におい
てアンテナのような役割を果たすコイルとして実装される。 カード本体に組み込まれた凹部には、いわゆる裸チップ据付工程においてチッ
プが取付けられるのを可能にするという利点がある。裸チップ据付とは、裸チッ
プ、すなわち外被のないチップが取付けられることを意味する。外被付きチップ
が取付けられる場合、外被付きチップが際立った高さを有するために、凹部から
上へと突き出ることになり、したがって、非常に様々な不都合を引き起こすこと
になる。 好ましくは、凹部の深さは、押圧された導体トラックに接続される外被のない
チップが、凹部から突出しないように設定される。本願発明の実施態様の1つに
よれば、チップを据え付けるために必要とされるパッドは、導体トラックの適用
と同時に押圧または形成される。したがって、これらのパッドは、導体トラック
パターンによって押圧された導体トラックと一体化した切り離せない構成部品と
なる。 本願発明は、非常に臨機応変に利用することが可能である。カードの各利用分
野に応じて、利用分野によって異なりがちなパッドの形状を、簡単な方法で実現
することができ、パッドの配置に応じて、そのチップに最も適合したコンタクト
技術、たとえば、ワイヤボンディング技術やグルーイング技術やフリップチップ
技術などを使用することができる。フリップチップ技術には、スペースをあまり
必要としないという利点もある。
られる。これらの突部は、好ましくは、導体トラックパターンによる導体トラッ
クの適用と同時に、カード本体の可塑材から、たとえばエンボスパンチの形状に
よって形成され、押圧された導体トラックの1つによって、金属被覆層が形成さ
れる。 突部は、また、凹部の(底)表面までの最小距離を調整するために使用するこ
とができる。これによって、チップが位置調整、接触される際にチップを破壊す
る危険性が軽減される。加えて、この距離調整が接触手段によって行われる必要
がなくなる。 さらなる実施態様によれば、チップに形成された凹部に、チップを環境の影響
から保護したりカードの耐用年数を伸ばすため、たとえば可塑材や樹脂などの封
止材が充填される。従来のカードの厚さの場合、外被のないチップを使用するこ
とによって、接触したチップが凹部から突出せず、また、凹部が封止材で充填さ
れると、各チップは密閉封止され、凹部を含むカード表面にいかなる凹凸も現れ
ないという効果が得られる。 別の実施態様は、カード本体の凹部が形成されない面に、ラベルが貼着される
方法ステップを含む。このラベルは、たとえば、印刷による貼着および/または
エンボス加工によってカード本体材から形成することができ、所望なら、種々の
色で着色してもよい。 好ましくは、ラベルを貼着する方法ステップは、凹部を有するカード本体の製
造後かつ導体トラックパターンによる導体トラックの適用前に行われる。チップ
を接触させる前にラベルの貼着を行うことによって、ラベルの貼着によって生じ
る、たとえば圧縮、屈曲、ねじれなどの熱負荷、化学的負荷および/または機械
的負荷が回避されるといった利点が生じる。しかしながら、一般原則として、ラ
ベルは、チップを導体トラック上に据え付けた後に貼着することも可能である。
さらなる実施態様によれば、凹部を含むカード表面に、凹部および導体トラック
パターンによって施されるまたは施された導体トラック以外で、ラベルを貼着す
るスペースが十分にあるように、導体トラックパターンの設計および凹部の位置
決めが行われる。 本願発明の特に有利な実施態様は、射出成形工程中にカード本体にラベルが供
給され、これによって、ラベルが一体化された一体型のカード本体が得られると
いう態様である。これは少なくとも、他の態様では必要となるラベリングの方法
ステップを行わずに済み、したがって非常に経済的なやり方となるという効果を
奏する。
ード本体を射出成形することにより、少なくとも1つの凹部を含み、そしてその
凹部を含むカード表面に構造化された金属被覆が施されたカード本体を製造する
ことを可能にする。この発明は、大量のカードを簡単かつ経済的に生産すること
を可能にする。加えて、本願発明によって製造されたチップカードは、機械的に
高い安定性と信頼性に特徴づけられる。これは、チップカードを構成する層数の
少なさによるものであり、また、導体トラックが、導体トラックパターン、特に
コイルに従って、一体のカード本体に直接施されるためである。これによって、
相性のわるい物質同士によって引き起こされる問題は、本願発明によるチップカ
ードの場合生じることはない。さらに、この種のチップカードでは、コイルの中
間担体を使用する必要がない。さらなる利点は、チップを接触させるために、フ
リップチップ技術を用いることが可能なことである。つまり、工程ステップの単
純な連続や全高の小ささといった利点を利用することができるということである
。さらに、この場合、ワイヤボンディング可能な金属被覆が不要である。さらな
る利点は、高価で損傷しやすいチップは、非常い遅い段階の方法ステップになっ
てからのみカード本体に組み込まれ、したがって、チップは、その後に行われる
かもしれない数少ない方法ステップにおいて、非常に低い程度で有害な熱的、化
学的および物理的な負荷にさらされるにすぎないという点である。特に、本願発
明によれば、チップが射出成形工程の熱負荷にさらされることがない。これは、
つまるところ、製造されたカードのより長い耐用年数のみならず、より低い不合
格率とより高い信頼性を保証する。 それぞれの実施態様を参照しながら、図面に基づき本願発明について以下説明
する。
(4)を具備したチップカード(1)の平面図(凹部を含む表面側)である。
辺に平行な断面図;A−B断面図)である。
ある。
る。図3図示の断面に直交する断面であり、カード本体表面は凹部を含んでいる
。 実施態様の一例では、チップカード(1)は1つの凹部(3)を含んでおり、
その中に方形のチップ(4)がきちんと配置されコイル(2)の導体トラックと
接触している。凹部の形および大きさは、チップの形状に適合するように形成さ
れている。図2に示すように、凹部の深さは、接触したチップが凹部に十分隠れ
るように、すなわち、特にチップがカード表面(7)から突出しないように設定
されている。図3は、チップカードの凹部エリアの拡大断面(8)を示している
。この断面は、導体トラックに直交している(導体トラックは、断面エリアの垂
直方向に伸びている)。カード本体材(1)より形成された突部(5)、接着剤
あるいははんだである実際の接触に使われる物質(6)、コイル(2)の導体ト
ラックは、この断面図において明瞭に示されている。図4は、押圧されたコイル
を有する凹部を通った横断面を示している。この横断面は、図3図示の断面に直
交しており、カード表面は凹部を含み、突部(5)を通って広がっている。図4
に示すように、コイルの選択された導体トラック(9)は、凹部外側のカード表
面(9a)、凹部の傾斜側面(9b)そして凹部の(底)表面(9c)に何らの
障害もなく押圧される。突部(5)の位置で、導体トラック(9)は、突部(5
)を横切って伸び、これによって、突部(5)の金属被覆が生じる。 本願発明に係るコンタクトレスチップカードの製造方法の実施態様の一例では
、まず第1ステップにおいて、1つの凹部を有するカードが、可塑性材のポリカ
ーボネートを使用して、射出成形によって製造される。続いて、カードの裏面、
すなわちいかなる凹部も(凸部も)含まないカード面に、ラベルを印刷してもよ
い。カードを製造するためのさらなるステップにおいて、担体箔上に銅層で形成
される熱エンボス箔が、凹部を含むカード表面に、導体トラックパターンに従っ
て導体トラックをエンボス加工するために使用され、導体トラックは、特に凹部
にエンボス加工される(MID技術:3次元構造の基板上への導体トラックの形
成、MID:Molded Interconnect Deviceの略、成
形相互接続デバイス)。この目的のために用いられる代表的な温度と加圧時間は
、数秒間でおよそ130℃ないし150℃である。カードの凹部内のエンボス加
工された導体トラックのパッド上には、等方導電性の接着剤が塗布されている。
パッド以外の部分では、さらに非導電性の接着剤が、チップを固定するために、
少なくとも凹部内の表面部分に塗布される。続いて、チップが凹部に挿入され、
位置調整され、接着される。環境の影響からチップを保護するために、接着され
たチップを含む凹部に、封止材(Glob Top)を充填する。所望ならば、
さらなる層、たとえば密閉材の層が、充填された凹部に一種の覆いとして施され
る。この複層技術には、適合する封止材を選択することによってより意図的に、
より効率的に所望の特性を調整できるという利点がある。
プカード本体を開示し、そのチップカード本体は内部にチップが配置される凹部
が形成される。コイルの金属被覆は、チップカード本体の表面を横切り凹部を通
る導体トラックの形で広がり、チップは、導体トラックが凹部を通って広がらな
いエリアにある凹部に配置される。チップのパッドは、ボンディングワイヤを介
して導体トラックと電気的に接触する。さらに、この公報によれば、突部による
チップの直接接触の技術を用いることが提案されている。 前記した先行技術を根幹として、本願発明の目的は、コンタクトレスチップカ
ードを提供し、さらに、チップカード、主にコイルが、簡単かつ経済的な費用で
製造可能であって機械的に安定しかつ信頼性の高くなるような方法で、コンタク
トレスチップカードを製造する方法を提供することである。 本願発明によって提供される課題を解決するための手段は、請求項1の特徴に
よるコンタクトレスチップカードの製造方法および請求項15によるコンタクト
レスチップカードからなる。好ましい実施態様は、従属請求項に開示されている
。
カード本体が製造される。続いて、事前に決定可能な導体トラックパターンに従
って、少なくとも1つの導体トラックが、カード本体の少なくとも1つの凹部を
有する面の表面に直接施される。続いて、1または複数のチップまたは電子部品
が、それらの凹部のうち少なくとも1つの凹部中に配置され、電気導電的な方法
で導体トラックに接続される。 本願発明によれば、チップを接触させるために突部が用いられる。これらの突
部は、好ましくは、導体トラックパターンによる導体トラックの適用と同時に、
カード本体の可塑材から、たとえばエンボスパンチの形状によって形成され、押
圧された導体トラックの1つによって金属被覆層が形成される。 突部は、また、凹部の(底)表面までの最小距離を調整するために使用するこ
とができる。これによって、チップが位置調整され接触される際にチップを破壊
する危険性が軽減される。加えて、この距離調整が接触手段によって行われる必
要がなくなる。
Claims (23)
- 【請求項1】 次のステップからなるコンタクトレスチップカードを製造す
る方法: 片面に1または複数の凹部が形成された電気的絶縁の平面カード本体を製造す
るステップ、 事前に決定可能な導体トラックパターンに基づいて少なくとも1つの導体トラ
ックが、カード本体の少なくとも1つの凹部を含む面に、前記凹部内の表面エリ
アだけでなく凹部外の表面エリアにも施されるステップ、 前記凹部内に1または複数のチップを配置し、それらのチップを少なくとも1
つの導体トラックと接触させるステップ。 - 【請求項2】 1または複数の凹部を有するカード本体の製造が単一の処理
サイクルで行われることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 1または複数の凹部を有するカード本体の製造が射出成形に
よって行われることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 カード本体の凹部を具備しない面にラベルが貼着されること
を特徴とする、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の方法。 - 【請求項5】 導体トラックが単一の処理サイクルで施されることを特徴と
する、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の方法。 - 【請求項6】 導体トラックの適用が加圧および加熱によって行われること
を特徴とする、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の方法。 - 【請求項7】 加熱されたエンボスパンチが加圧および加熱のために使用さ
れることを特徴とする、請求項6に記載の方法。 - 【請求項8】 チップがフリップチップ技術によって接触されることを特徴
とする、請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の方法。 - 【請求項9】 チップがワイヤボンディング技術または接着剤によって接触
されることを特徴とする、請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の方法。 - 【請求項10】 コイルが導体トラックパターンとして使用されることを特
徴とする、請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の方法。 - 【請求項11】 熱可塑性材がカード本体用の材料として使用されることを
特徴とする、請求項1ないし請求項10のいずれかに記載の方法。 - 【請求項12】 チップを配置し接触させる前に、凹部内の表面エリアに押
圧される導体トラック上に突部が形成されることを特徴とする、請求項1ないし
請求項11のいずれかに記載の方法。 - 【請求項13】 1または複数の導体トラックが1または複数の凹部を含む
カード本体表面に施されると同時に、可塑性の突部が前記凹部内に形成され、導
体トラックによって金属被覆層が施されることを特徴とする、請求項1ないし請
求項12のいずれかに記載の方法。 - 【請求項14】 導体トラックに接触したチップが挿入される凹部が、たと
えば可塑性材または樹脂などの封止材で充填されることを特徴とする、請求項1
ないし請求項13のいずれかに記載の方法。 - 【請求項15】 チップを接触させる前に、カード本体にラベルが供給され
ることを特徴とする、請求項1ないし請求項14のいずれかに記載の方法。 - 【請求項16】 カード本体の片面に1または複数の凹部、事前に決められ
た導体トラックパターンに基づいた1または複数の導体トラック、および1また
は複数のチップを含む電気絶縁の一体型カード本体で形成され、導体トラックは
カード本体の少なくとも1つの凹部を含む面の表面エリアに直接施され、凹部内
には少なくとも1つの導体トラックと接触した1または複数のチップが配置され
た、コンタクトレスチップカード。 - 【請求項17】 少なくとも1つの導体トラックが前記凹部内の表面エリア
だけでなく、凹部外側の表面エリアにも施されることを特徴とする、請求項16
記載のコンタクトレスチップカード。 - 【請求項18】 少なくとも1つのチップがフリップチップ接着されること
を特徴とする、請求項17記載のコンタクトレスチップカード。 - 【請求項19】 凹部の深さが接触したチップが前記凹部から突出しないよ
うに設定されていることを特徴とする、請求項16ないし請求項18のいずれか
に記載のコンタクトレスチップカード。 - 【請求項20】 凹部が封止材で充填されることを特徴とする、請求項16
ないし請求項19のいずれかに記載のコンタクトレスチップカード。 - 【請求項21】 チップが密閉封止されるような方法で、凹部が封止材で充
填されることを特徴とする、請求項20に記載のコンタクトレスチップカード。 - 【請求項22】 カード本体の凹部を有する面にいかなる凹凸部も現れない
ような方法で、凹部が封止材で充填されることを特徴とする、請求項16ないし
請求項21のいずれかに記載のコンタクトレスチップカード。 - 【請求項23】 カード本体の材料がPVC、ABSまたはポリカーボネー
トなどの熱可塑性材であることを特徴とする、請求項16ないし請求項22のい
ずれかに記載のコンタクトレスチップカード。
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