JP2002123808A - 接触型非接触型共用icモジュール、および、それを用いたicカード - Google Patents

接触型非接触型共用icモジュール、および、それを用いたicカード

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Abstract

(57)【要約】 【課題】2Wayアクセスカード用ICモジュールのス
クリーン印刷法による封止枠形成に当たって、封止樹脂
が封止枠の隙間から漏れないようにするために印刷イン
キの処方をどのようにし、如何に歩留まりを上げるかが
課題。 【解決手段】ICモジュール基板の片側に外部装置接続
用端子を形成し、前記外部装置接続用端子が形成されて
いる側と逆側に、接着剤を介してICチップを固定し、
前記ICチップの端子と前記外部装置接続用端子の裏側
をICモジュール基板に開けた穴を通して金属製ワイヤ
で電気的に接続し、前記ICチップ、および、前記金属
製ワイヤの外側に2箇所の切断部を有するループ形状の
アンテナ接続用回路を形成し、前記2つの切断個所で分
かたれたそれぞれのアンテナ接続用回路の外側延長上に
アンテナ接続用端子を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コイルを用いて電
磁誘導により通信を行う非接触型ICカードおよび接続
端子を介して通信を行う接触型ICカードの機能を1つ
のICチップで実現する共用カード(以下「2Wayア
クセスカード」という。)用ICモジュールの作製方
法、および、このICモジュールを実装したICカード
に関する。
【0002】
【従来技術】ICカードには大きく分けて、データの通
信を外部装置とカード表面に形成された接続端子を介し
て行う接触型ICカードと、カード基体内部に、あるい
は、モジュール内部に埋設されたループアンテナ(コイ
ル)を通じて通信を行う非接触型ICカードがある。歴
史的には接触型ICカードが先行して実用化され、用途
としては、IDカード、クレジットカード等、本人証明
や、決済用として多く使用されている。非接触型ICカ
ードは、ゲート管理、例えば、交通システムや、ビル等
への入出退等のゲートアクセス管理に用いられている。
また、近年、接触型の機能と非接触型の機能を1つのI
Cチップに併せ持つ前記2Wayアクセス型チップが開
発され、カード化され、実用化されている。従来、この
2Wayアクセス型チップを使用した2Wayアクセス
カード用ICモジュールの製造に当たっては、ワイヤボ
ンディングされた後トランスファーモールド法によっ
て、熱硬化性樹脂で封止していた。
【0003】封止の方法として、上記トランスファーモ
ールド法の他に、ディスペンサによるポッティング塗布
方法、メタルマスクを使用した印刷塗布方法がある。I
Cモジュールの大きさはISOで決められており概ね一
定の大きさで製品化されているので、チップサイズが小
さい場合は上記ディスペンサによるポッティング塗布方
法が多く採用されている。チップサイズが大きくなると
外部端子の裏側に開けられたボンディングワイヤ接続の
ための穴の周囲を囲むように絶縁体樹脂で加工した枠を
形成して、チップを固定してワイヤボンディング加工を
施し、その上から、ディスペンサにより液状の硬化性樹
脂を注いで作製していた。一方、印刷による方法も試み
られているが製品の歩留まりが悪く多くは実施されてい
ない。
【0004】上記従来の印刷による方法について、図
4、図5、図8、図9を参照して更に詳しく説明する。
通常の接触型ICカード用ICモジュールの場合は、図
5に示すようにICモジュール基板7の裏側に、スクリ
ーン印刷により封止枠3を形成する。
【0005】図4は、印刷で封止枠を形成していた従来
型の2Wayアクセス用ICモジュール1である。図で
判るように、左右にアンテナ接続用端子2c、および、
この接続端子の延長上にアンテナ接続用回路2dが一体
に連接されている。前記アンテナ接続用回路2dを直角
に跨いで、封止枠3がスクリーン印刷によってループ状
に形成されている。封止枠の内側には、ICチップ5が
モジュール基板7に接着剤(図示せず)で固定されてい
て、ICチップの表面に形成されている接続端子と外部
端末との端子の裏側とが金属性のワイヤ4で、電気的に
接続されている。図4において、アンテナ接続用端子2
cの延長上の2箇所のアンテナ接続用回路2dの先端部
分が、ICチップのアンテナ端子とボンディングワイヤ
で接続されている。図4のようにワイヤボンディング作
業が終わると、封止枠3の内側に封止樹脂が印刷、また
は、ディスペンサによって注入され、封止される。封止
樹脂は、封止枠の高さより若干高めに盛り付けられ、紫
外線、または、熱よって硬化される。封止樹脂は、紫外
線硬化樹脂の場合は透明で、2液硬化型の場合は黒色に
着色されている場合が多い。
【0006】図4のB部を拡大した図が図8で、図8の
B−B線断面図が図9である。図9において、モジュー
ル基板7の上にスクリーン印刷、または、金属箔のエッ
チングによってアンテナ接続用回路2が形成され、その
上に、スクリーン印刷によって封止枠3が形成されてい
る。封止枠印刷用のスクリーンインキは、印刷された直
後の乾燥の前にインキが流れて、印刷した形状が変形し
ないように堅めに調合する。そのために、図のように、
アンテナ接続用回路2の左右の脇の部分に隙間8が出来
易い。前記隙間8が出来ないように、スクリーン印刷用
のインキを柔らかくすると、印刷した封止枠が変形して
しまい、後工程で注入する封止樹脂が前記隙間8から封
止枠の外に流出する。前記封止樹脂の供給量は、図11
の封止枠の高さh(図9の斜線の天地方向の幅と同じ)
とループの内側の面積によって計算された体積に、図4
のモジュール基板に開けられた6個の穴の体積をプラス
した値から、ICチップを固定している接着剤の体積
と、ICチップの体積、それに5本のボンディングワイ
ヤの体積をマイナスした体積を正確に計算し若干盛り上
がる量を見込んで決定される。正しく供給された場合、
硬化した後の封止樹脂(図10の9)の形状は、図10
のX−X線断面を見たときに、図11の9のように若干山
形の形状になる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、2Wa
yアクセスカード用ICモジュールのスクリーン印刷法
による封止枠形成に当たって、封止樹脂が封止枠の隙間
から漏れないようにするために印刷インキの処方をどの
ようにし、歩留まりを上げるかが課題であった。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、ICモジュール基板の片側に外部装置接続用端子を
形成し、前記外部装置接続用端子が形成されている側と
逆側に、接着剤を介してICチップを固定し、前記IC
チップの端子と前記外部装置接続用端子の裏側をICモ
ジュール基板に開けた穴を通して金属製ワイヤで電気的
に接続し、前記ICチップ、および、前記金属製ワイヤ
の外側に2箇所の切断部を有するループ形状のアンテナ
接続用回路を形成し、前記2つの切断個所で分かたれた
それぞれのアンテナ接続用回路の外側延長上にアンテナ
接続用端子を形成し、前記ICチップ、金属製ワイヤ、
アンテナ接続用回路を絶縁性の封止樹脂で被覆し、ま
た、前記封止樹脂の周辺は、絶縁性の樹脂によるループ
状の封止枠で構成されており、前記封止枠は、前記2つ
のループ形状のアンテナ接続用回路に沿って、前記アン
テナ接続用回路を被覆するように形成されている接触型
非接触型共用ICモジュール、および、前記ICモジュ
ールを組み込んだICカードを提供するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の接触型非接触型共
用ICモジュールの実施形態について図面を参照して説
明する。
【0010】図1は、本発明の接触型非接触型共用IC
モジュールの裏面について説明するための図である。図
2は、図1の逆面について説明するための図である。図
3は、図1のICチップを固定する前の状態の図で、モ
ジュール基板の裏面のアンテナ接続用回路、アンテナ接
続用端子について説明するための図である。図4は、従
来の一実施例について説明するための図である。図5
は、一般的な接触型ICモジュールの裏面について説明
するための図である。図6は、図1のA部を拡大した図
である。図7は、図6のA−A線断面図である。図8
は、図4のB部を拡大した図である。図9は、図8のB
−B線断面図である。図10は、封止枠の内側に不透明
な封止樹脂を注入した状態について説明するための図で
ある。図11は、図10のX−X線断面図である。図1
2は、アンテナ接続用回路の境界部分のパターンの一実
施例である。
【0011】図1、図2において、まず、テープ状の例
えばポリイミド(厚さ100〜150μm)のモジュー
ル基板7に、ガイドホールとICチップと外部端子を導
通するための穴6が開けられる。図1では、6個の穴が
開けられたICモジュールがテープ状の状態から仕上り
サイズに打ち抜かれた状態になっているが、製作の過程
では、1列単位、または、2列単位で帯状に繋がってお
り各列の両側には、ガイドホールが空けられている。
ガイドホールを開けるときに同時に、または、ガイドホ
ールが開けられた後で前述の穴6が開けられる。前記モ
ジュール基板7には、ポリイミドの外にガラスエポキ
シ、ガラスBTレジン、ポリエステル、ABS、ポリカ
ーボネート、塩化ビニル等、物理的、化学的に強く、耐
熱性の材料が一般的に使用される。
【0012】モジュール基板7の両面に銅箔を接着した
後、銅箔の上に例えば印刷法によりレジストインキでネ
ガパターンを形成し、レジストを硬化させる。図2に表
示するICモジュールの外部端子面の各端子を分離して
いる溝になる部分と、メッキのための導通回路部分を除
いてレジストを形成する。印刷時のモジュール基板の送
りは、前記ガイドホールによって行われる。次に、裏面
のパターンニングに関しても図1におけると同様、銅箔
の上にICチップ5を接着するための台座(図示せ
ず)、アンテナ接続用端子2b、および、アンテナ接続
用回路2a、穴6の部分にレジストインキを印刷する。
この裏面の印刷に関しても前記ガイドホールが使用され
る。インキを乾燥しレジストとして硬化した後腐食(エ
ッチング)液に浸漬され、レジストが載っていない部分
をモジュール基板の面が出るまで溶かし、水洗してエッ
チングを終了する。
【0013】残った銅箔の表面からレジストインキを除
去した後、裏面全面に再度レジストを塗布、乾燥する。
表面の銅箔の表面にニッケル、および、金メッキを施
す。コストを押さえるために、金メッキを行わない場合
も有る。メッキが終わったら、裏面のレジストを剥がし
乾燥する。
【0014】前記の他に、モジュール基板の作製方法と
して、シート状のフィルムにパンチング等の方法によ
り、ICチップとモジュールの端子を結線するための穴
を開け、モジュール基板4の両面全面に銅箔を接着した
後、各面の銅箔の上に印刷法などによりパターン状にレ
ジストインキを形成し、インキの無い部分を腐食(エッ
チング)する方法もある。
【0015】図3に示す、本発明のアンテナ接続用回路
2aとアンテナ接続用端子2bについて詳細に説明す
る。ICモジュール1の左右センターにICチップがモ
ジュール基板7に貼付されている。その上下にアンテナ
接続用回路2aの先端が直角に折れてICチップの近く
まで延びている。延びた先端と、ICチップのアンテナ
端子は、ICチップとアンテナ回路との接続の際に、ボ
ンディングワイヤによって接続される(図1参照)。
【0016】ループ状回路の左右中央部付近にカード基
体に形成されたループアンテナとの接続用端子2bが前
記アンテナ用回路と一体で繋がっている。図3に示す実
施例の場合は、一方のアンテナ接続用回路の先端はもう
一方のアンテナ接続用回路の鍵型の先端との間に隙間2
0を形成している。この隙間は、図6で詳細に説明する
が、大切な部分である。
【0017】図1に戻って、前述のアンテナ接続用回路
2aを覆い隠すように封止枠3が形成される(図1の四
角い斜線の部分)。封止枠はスクリーン印刷方式によっ
て形成され、インキの粘度管理が印刷品質を左右する。
印刷後乾燥工程に回され、紫外線または、熱によってイ
ンキ硬化が行われる。封止枠が形成された多面付け状態
のICモジュール基板フィルムの巻き取りはチップボン
ダ、ワイヤボンダにセットされ図1のごとくICチップ
5が接着固定され、ボンディングワイヤ4によって各接
点同士が電気的に接続される。
【0018】図2は、ICモジュールの表側の外部端末
との接続端子面であるが、図の白い溝によって仕切られ
た7つの左右の接触端子の中央部に、独立した部分があ
る。多くのICカードはこの部分の裏側にICチップを
配置している。左側最上部は、電源供給端子、2段目
は、リセット端子、3段目は、クロック端子で、右側の
最上段は、グランド端子、2段目は、未使用端子、3段
目は、伝送端子である。なお、中央部の広い面積の部分
はこの実施例の場合グランド端子と一体化されている
が、静電気が蓄積した場合の放電効果があるために前記
のように一体化している例が多い。また左右の最下段は
予備として設けてあり、しばらくは未使用端子である。
そのために最初から6端子にしてモジュール基板を作成
するメーカーも有る。
【0019】また、端子部分は前述の銅箔がエッチング
された後、銅の表面にニッケルメッキが施され、更に、
錆び止めのために、1μm前後の金メッキが施される。
そのために前記溝の部分がメッキによって若干狭くな
る。また、図2の左右にそれぞれ4本の回路が周囲の溝
に突き出ているが、これはエッチングによって孤立した
端子面にニッケル、金メッキを施すためのリードであ
る。
【0020】また、図2において、点線で表示している
各端子の中の円い表示は、外部端子の裏側のモジュール
基板に開けられた穴6である。この穴6から覗く端子の
裏側は、銅の表面にニッケル、または、金メッキ(金メ
ッキがない場合もある)が施されており、そのままワイ
ヤボンディング可能な状態になっている。
【0021】図6、図7、および図1を参照して本発明
の接触型非接触型共用ICモジュールの封止枠周辺部に
ついて詳しく説明する。図1のA部を拡大した図が図6
である。即ち、黒で示しているアンテナ接続用回路2a
の黒色の帯を覆うように斜線で示す封止枠樹脂3が形成
されており、互いに離れて形成された2つの回路の境界
は図6のように極めて狭くなっている。封止枠を形成す
るスクリーンインキの固さと、前記境界の幅の設定には
大きな関係が有り、適度の硬さの場合は、境界の幅を狭
くすることが出来、その結果、封止枠の高さh1と、h
2を略同じにすることが出来る。前記h1と、h2の高
さの差を如何にして少なくするかが大切なポイントであ
る。インキがある程度堅くても、アンテナ接続用回路の
幅を狭くし、封止枠の幅を広くしてやることによって境
界の部分に隙間が生じても、幅方向のエッジがその隙間
を封じてくれるので封止樹脂が注入されても外に漏れ出
すことは無い。
【0022】逆に、アンテナ接続用回路の幅を広くし、
封止枠の幅を同等か、それより狭くして、印刷インキの
銅に対する濡れ性を悪くし、モジュール基板に対する濡
れを良くすることによって前記境界をインキで埋め、隙
間を作らず、h1と、h2の差を少なくする方法をとる
ことも出来る。また、アンテナ接続用回路の境界部分の
形状を図12のようにすることによって隙間を閉じるこ
とも出来る。
【0023】
【実施例】(実施例)モジュール基板として、125μ
mのポリイミドフィルムを使用した。前記モジュール基
板に、ICチップと外部端子を電気的に接続するため
に、ワイヤボンディングするための直径1mmの穴を開
けた。次に、モジュール基板の両面にウレタン系の接着
剤を塗布し、18μmの銅箔を貼付した。紫外線硬化タ
イプのレジストを銅箔面に塗布し、硬化させた後、表面
には端子パターンを焼き付け、裏面にはアンテナ接続用
端子付きアンテナ接続用回路パターンを焼き付けた。前
記アンテナ接続用端子付きアンテナ接続用回路パターン
は、図3に示すようなパターンとし、境界部20は、図
12の上に示すようなパターンとし、境界の幅を1mm
とした。塩化鉄のエッチング液によってエッチングし、
外部端子、および、アンテナ接続用端子付きアンテナ接
続用回路を形成した。裏面をマスキングし、表面の外部
端子にニッケルメッキを施し、裏面のマスキング膜を除
去した。スクリーン印刷によって封止枠を印刷した。使
用したインキは透明のアクリル樹脂で、硬化には紫外線
を使用した。透明な樹脂を使用した理由は、境界部分の
樹脂漏れ状況が目視できるようにするためである。ま
た、封止枠の高さは、0.03mmと設定した。インキ
乾燥後図7のh1、h2部の高さの差を測定したとこ
ろ、0.008mmで、封止樹脂を注入する場合問題の
無い値であった次に、バックをエッチングによって0.
20mmの厚さにした4×6mmサイズのEEPROM
のICチップを、モジュール基板に接着剤で固定した。
次に、外部端子とICチップをワイヤでボンディングし
た。ワイヤーボンディングを終えたICモジュールの封
止枠の内側に、赤く着色したポリウレタン樹脂をディス
ペンサによって注入した。加熱室に入れて、50℃で6
0分放置し封止樹脂を硬化させた。
【0024】上記ICモジュールを1000個作製し、
封止樹脂の漏れ状況、封止枠からのあふれ出し状況につ
いてレンズで拡大して観察した。出来上がりは、極めて
良好で前記2項目による不良品はゼロであった。
【0025】
【発明の効果】上記のごとく、アンテナ接続用回路に沿
わせて封止枠を形成し、アンテナ接続用回路の境界の
幅、形状を、印刷インキの特性に合わせて組み合わせる
ことによって目的とする効果が得られることが確認され
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の接触型非接触型共用ICモジュールの
裏面について説明するための図
【図2】図1の逆面について説明するための図
【図3】図1のICチップを固定する前の状態の図で、
モジュール基板の裏面のアンテナ接続回路、アンテナ接
続端子について説明するための図
【図4】従来の一実施例について説明するための図
【図5】一般的な接触型ICモジュールの裏面について
説明するための図
【図6】図1のA部を拡大した図
【図7】図6のA−A線断面図
【図8】図4のB部を拡大した図
【図9】図8のB−B線断面図
【図10】封止枠の内側に不透明な封止樹脂を注入した
状態について説明するための図
【図11】図10のX−X線断面図
【図12】アンテナ接続用回路の境界部分のパターンの
一実施例である。
【符号の説明】
1 ICモジュール 2a、2b、2c、2d アンテナ接続用回路 3 封止枠 4 ボンディングワイヤ 5 ICチップ 6 穴 7 モジュール基板 8 隙間 9 封止樹脂 20 境界 h 封止枠の高さ h1 封止枠の平均的な高さ h2 境界部の封止枠の高さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋山 知哉 東京都新宿区市谷加賀町一丁目1番1号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 今 賢治 東京都新宿区市谷加賀町一丁目1番1号 大日本印刷株式会社内 Fターム(参考) 2C005 MA19 MB01 MB07 NA02 NA09 PA21 PA25 RA05 RA16 5B035 AA00 BA05 BB09 BC00 CA01 CA25

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ICモジュール基板の片側に外部装置接続
    用端子を形成し、前記外部装置接続用端子が形成されて
    いる側と逆側に、接着剤を介してICチップを固定し、
    前記ICチップの端子と前記外部装置接続用端子の裏側
    を金属製ワイヤで電気的に接続し、前記ICチップ、お
    よび、前記金属製ワイヤの外側に2箇所の切断部を有す
    るループ形状のアンテナ接続用回路を形成し、前記2つ
    の切断個所で分かたれたそれぞれのアンテナ接続用回路
    の外側延長上にアンテナ接続用端子を形成し、前記IC
    チップ、金属製ワイヤ、アンテナ接続用回路を絶縁性の
    封止樹脂で被覆したことを特徴とする接触型非接触型共
    用ICモジュール。
  2. 【請求項2】前記封止樹脂の周辺は、絶縁性の樹脂によ
    るループ状の封止枠で構成されていることを特徴とする
    請求項1に記載の接触型非接触型共用ICモジュール。
  3. 【請求項3】前記封止枠は、前記ループ形状のアンテナ
    接続用回路に沿って、前記アンテナ接続用回路を被覆す
    るように形成されていることを特徴とする請求項1、2
    何れかに記載の接触型非接触型共用ICモジュール。
  4. 【請求項4】請求項1ないし3のいずれかに記載のIC
    モジュールを組み込んだICカード。
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