JP2002298114A - Ｉｃモジュールとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単で信頼性が高く、製造工程が簡素
化できるＩＣモジュールとその製造方法を提供する。 【解決手段】 ＩＣモジュール１０は、絶縁性のある基
板（ベース層）１１と、基板１１の下面に配置され、接
続端子部１３ａを有する接触及び／又は非接触用のＩＣ
チップ１３と、基板１１の上面に配置され、接続端子部
１２ａを有する外部接触端子１２ｂ及び非接触通信用ア
ンテナ１２ｃと、基板１１に埋め込まれ、接続端子部１
２ａと導通する導電性のある埋め込み導通部材１４と、
埋め込み導通部材１４の他端に突出して設けられ、ＩＣ
チップ１３の接続端子部１３ａと導通するバンプ部１２
ｅとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣカード，ＳＩ
Ｍ，ＩＣタグなどに使用される接触・非接触兼用型など
のＩＣモジュールとその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】接触・非接触兼用型ＩＣカードは、カー
ドの外部端子と外部処理装置の端子とを接触させて、デ
ータの送受信を行う接触方式の機能と、電磁波でデータ
の送受信を行うアンテナコイルとデータ処理のためのＩ
Ｃ回路を内蔵し、外部処理装置との間の読み書きをいわ
ゆる無線方式で行うと共に、ＩＣ回路の駆動電力が電磁
誘導で供給され、バッテリを内蔵しない非接触方式の機
能とを、１枚のカードに持たせたものである。

【０００３】また、ＩＣモジュールの構造の簡素化に関
して、特開平１１−１８４９９７号は、非接触用のＩＣ
チップと、ＩＣチップに形成されたアンテナコイルと、
ＩＣチップの端子とアンテナコイルの端子とを接続する
接続部と、ＩＣチップ，アンテナコイル及び接続部を封
止する封止樹脂とを備えた非接触ＩＣモジュールを開示
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
のＩＣモジュールは、部品点数を減らし、製造工程を簡
素化することに成功しているが、本格的な実用化に向け
て、さらなる、簡素化が求められている。例えば、上記
ＩＣモジュールでは、接続部としてワイヤボンディング
を用いており、そのために、封止樹脂で封止する構造及
び工程が必要であり、信頼性や簡素化が不十分であっ
た。

【０００５】本発明の課題は、構造が簡単で信頼性が高
く、製造工程が簡素化できるＩＣモジュールとその製造
方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、絶縁性のあるベース層と、前記
ベース層の第１の面に配置され、第１の接続端子部を有
する接触及び／又は非接触用のＩＣチップと、前記ベー
ス層の第２の面に配置され、第２の接続端子部を有する
外部接触端子からなる通信手段と、を備えるＩＣモジュ
ールであって、前記ベース層に埋め込まれ、その一端が
前記第２の接続端子部と導通する導電性のある埋め込み
導通部材と、前記埋め込み導通部材の他端に突出して設
けられ、前記第１の接続端子部と導通するバンプ部と、
を備えたことを特徴とするＩＣモジュール。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１に記載のＩＣ
モジュールにおいて、前記通信手段は、前記ベース層の
前記第１の面及び／又は第２の面に配置され、前記バン
プ部と接続される非接触通信用アンテナを含むことを特
徴とするＩＣモジュールである。

【０００８】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
に記載のＩＣモジュールを製造するＩＣモジュールの製
造方法であって、第１の導電層に前記埋め込み導通部材
を形成する埋め込み導通部材形成工程と、第２の導電層
にベース層を形成するベース層形成工程と、前記ベース
層を加熱・加圧することにより、前記埋め込み導通部材
を前記ベース層に埋め込んで、前記第１の導電層と前記
第２の導電層とを導通させる導通工程と、前記第１又は
第２の導電層の双方又は一方の面を加工して、前記通信
手段を作製する通信手段作製工程と、前記第１又は第２
の導電層の一方の面を加工して、前記バンプ部を作製す
るバンプ部作製工程と、前記バンプ部に前記ＩＣチップ
を搭載するＩＣチップ搭載工程と、を備えるＩＣモジュ
ールの製造方法である。請求項４の発明は、請求項３に
記載のＩＣモジュールの製造方法において、前記通信手
段作製工程と前記バンプ部作製工程とは、同時に行なわ
れることを特徴とするＩＣモジュールの製造方法であ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して、本発明
の実施の形態について、さらに詳しくに説明する。 （第１実施形態）図１，図２は、本発明によるＩＣモジ
ュールとその製造方法の第１実施形態を示す図である。
第１実施形態によるＩＣモジュール１０は、図２
（ｇ），（ｈ）に示すように、絶縁性のある基板（ベー
ス層）１１と、基板１１の下面に配置され、接続端子部
１３ａを有する接触及び／又は非接触用のＩＣチップ１
３と、基板１１の上面に配置され、接続端子部１２ａを
有する外部接触端子１２ｂ及び非接触通信用アンテナ１
２ｃと、基板１１に埋め込まれ、接続端子部１２ａと導
通する導電性のある埋め込み導通部材１４と、埋め込み
導通部材１４の他端に突出して設けられ、ＩＣチップ１
３の接続端子部１３ａと導通するバンプ部１２ｅ等と、
を備えている。

【００１０】また、第１実施形態によるＩＣモジュール
の製造方法は、埋め込み導通部材形成工程＃１０１と、
ベース層形成工程＃１０２と、導通工程＃１０３と、通
信手段作製工程＃１０４と、バンプ部作製工程＃１０５
と、ＩＣチップ搭載工程＃１０６とを備えている。な
お、各図において、１つのＩＣモジュールのみを図示し
ているが、実際に製造する場合には、多面つけされて、
複数個同時に製造される。

【００１１】まず、図１（ａ）に示すように、厚さ１８
又は３６μｍ程度の銅層などによる第１の導電層１２−
１を用意し、図１（ｂ）に示すように、第１の導電層１
２−１の下面に、埋め込み導通部材１４を、印刷又はメ
ッキ等によって、基板１１の厚さ以上に厚さ（ここで
は、５０μｍ以上）に形成する（埋め込み導通部材形成
工程＃１０１）。ここで、埋め込み導通部材１４は、銀
ペースト等のような導電体で印刷され、例えば、図５
（ａ）に示すように、先端が半球状となった円柱形状で
ある。また、埋め込み導通部材１４Ｂは、図５（ｂ）に
示すように、先端が断面放物線などのような鋭い角度を
もつ突起状の部材としたものである。

【００１２】次に、図１（ｃ）に示すように、厚さ１８
又は３６μｍ程度の銅層などによる第２の導電層１２−
２の上面に、厚さ５０μｍのエポキシ樹脂などのプリプ
レグからなる基板（ベース層）１１を形成する（ベース
層形成工程＃１０１）。

【００１３】上記プレプレグは、ガラス繊維などの強化
材に、熱硬化性樹脂を含浸させた強化プラスチックの成
形材料である。プリプレグは、繊維があるので、埋め込
み導通部材１４が押し退けて孔を開けやすい。また、プ
リプレグは、温度を上昇させていくと、一度柔らかくな
り、また、熱硬化する性質がある。従って、温度を上昇
させている途中で、突き抜けやすく、そのあとに熱硬化
して確実に導通固定することができる。なお、埋め込み
導通部材１４は、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂等のコ
ーティングによって形成する場合には、乾燥工程の制御
をすることによって、上記プレプレグの性質と同様に、
埋め込み導通部材１４が突き抜けたあとに、硬化させる
ようにすればよい。

【００１４】そして、図１（ｃ）に示すように、基板１
１とＩＣチップ１３とを位置合せして、図１（ｄ）に示
すように、基板１１を加熱・加圧することにより、埋め
込み導通部材１４を基板１１に埋め込んで、第１の導電
層１２−１と第２の導電層１２−２とを導通させる（導
通工程＃１０３）。この結果、基板１１を挟み、埋め込
み導通部材１４で第１の導電層１２−１と第２の導電層
１２−２との導通がとられた両面基板が作製された。

【００１５】このように、基板１１に熱と圧力をかける
ことによって、基板１１の樹脂層を通して、突起状の埋
め込み導通部材１４が、基板１１の中にめり込んでい
く。そして、第１の導電層１２−１と第２の導電層１２
−２とを貼り合わせると、基板１１のプリプレグ層をよ
けて、埋め込み導通部材１４が、各導電層１２−１，１
２−２に接触する。埋め込み導通部材１４と各導電層１
２−１，１２−２とは、共に、金属であるが、熱をかけ
ならが直接つけると、接触部分の周りを基板１１の樹脂
層が固めるので、うまく導通がとれる。

【００１６】なお、埋め込み導通部材１４は、導通の信
頼性を確保するために、本実施形態の場合には、５０〜
１００μｍ程度の径にすることが望ましい。また、加熱
するのは、本実施形態では、上下に加熱加圧板を配置し
て、それぞれの温度と圧力をコントロールしている。

【００１７】さらに、図２（ｆ）に示すように、第１の
導電層１２−１を加工して、外部接触端子１２ｂ，非接
触通信用アンテナ１２ｃを作製する（通信手段作製工程
＃１０４）。一方、埋め込み導通部材１４の部分に、第
２の導電層１２−２を加工して、バンプ部１２ｅを作製
する（バンプ部作製工程＃１０４）。つまり、第１及び
第２の導電層１２−１，１２−２の上面に外部接触端子
１２ｂの導電パターンと非接触通信用アンテナ１２ｃの
導電パターンを、下面にバンプ部１２ｅの導電パターン
を、それぞれ図示は省略するが以下のようにして、エッ
チングにより形成する。

【００１８】まず、導電層１２−１，１２−２に、感光
性ドライフィルムレジストをラミネート、露光、現像し
て、エッチングパターンを作製する。そして、このエッ
チングパターンをマスクとして、エッチングを行う。つ
いで、感光性ドライフィルムレジストを剥離して、外部
接触端子１２ｂ，非接触通信用アンテナ１２ｃ及びバン
プ部１２ｅの導電パターンを形成する。

【００１９】最後に、バンプ部１２ｅにＩＣチップ１３
を、封止材１５によって接着することにより搭載する
（ＩＣチップ搭載工程＃１０６）。封止材１５は、エポ
キシ樹脂などの塗布型のアンダーフィル材を用いること
ができる。

【００２０】このように、第１実施形態のＩＣモジュー
ルは、埋め込み導通部材１４が基板１１に物理的に埋め
込まれているので、強固な構造で確実に導通をとること
ができる。さらに、埋め込み導通部材１４は、メッキで
作るわけではないので、不用意な孔などによって、ショ
ートしてしまうことがない。

【００２１】また、埋め込み導通部材１４は、図５に示
すように、先端を尖られてあり、導電層１２に到達した
ときに、潰れるようにしてある。埋め込み導通部材１４
は、潰れて、めり込んだような形となることによって、
確実に導通がとれる。この結果として、導電層１２は、
図５（ｃ）に示すように、当たった部分（接触恨）１２
ｄが盛り上がっている。この接触恨１２ｄは、外部から
目視できるので、電気を通さずに、導通の確認をするこ
とができる。

【００２２】一方、第１実施形態の製造方法によれば、
埋め込み導通部材１４による物理的な接続だけでよいの
で、簡易な工程によって、配線構造を作ることができ
る。また、バンプ部は、導電パターンの形成工程で、同
時に作製できるので、製造工程をより簡素化することが
できる。

【００２３】（第２実施形態）図３，図４は、本発明に
よるＩＣモジュールとその製造方法の第２実施形態を示
す図である。なお、以下に示す実施形態では、前述した
第１実施形態と同様な機能を果たす部分には、同一の符
号を付して、重複する図面や説明を適宜省略する。

【００２４】第１実施形態のＩＣモジュール１０は、図
２（ｇ）等に示すように、非接触通信用アンテナ１２ｃ
を基板１１の上面に形成されていたが、第２実施形態の
ＩＣモジュール１０−２は、図４（ｇ）に示すように、
非接触通信用アンテナ１２ｃ−２を基板１１の下面に形
成されている。このため、第１実施形態の効果に加え
て、非接触通信用アンテナ１２ｃ−２は、外部接触端子
１２ｂと反対側の面に設けられて、基板１１で覆われて
いるので、接触で使うために外部処理装置の挿入したと
きに、そのリード／ライトヘッドに触れてしまい、ショ
ートしたり、傷が着いたりすることはなく、耐久性に優
れている。

【００２５】ここで、上記各実施形態では、図２
（ｈ），図４（ｈ）に示すように、外部接触端子１２ｂ
は、非接触通信用アンテナ１２ｃのアンテナ内側領域Ｂ
に対して、左側にずらして配置することにより、その外
部接触端子１２ｂと干渉しないアンテナ有効領域Ｃが確
保されている。このため、より干渉の少ないアンテナ有
効領域Ｃが確保できると共に、非接触通信用アンテナア
ンテナ１２ｃの接続端子部をＩＣチップの接続端子部に
接続しやすい。

【００２６】非接触ＩＣモジュールにおいて、大きな通
信距離を安定して確保するためには、非接触用アンテナ
（以下、コイルアンテナ）１２ｃの面積が大きければけ
れば大きいほどよい。しかし、コイルアンテナ１２ｃが
大きければ、製造コストは、材料費も含め、面積に比例
して大きくなることから、通信に必要な最低限の大きさ
であればよい。コイル面積と通信特性について、検討し
た結果、ISO14443TypeＡ及びTypeＢ方式を前提として、
最低限必要なコイルの大きさは、コイルの形状やピッチ
で異なるものの、面積として、概ね１０ｍｍ² 以上は最
低必要であり、４００ｍｍ² あれば十分であることが判
明した。

【００２７】さらに、カード又はモジュールの大きさ、
形状は、規格により大きさが決められている場合に、特
に、小型のモジュールで寸法が機器の制約で約２ｃｍ角
以内と限られている場合など、自ずとコイルアンテナ１
２ｃの大きさをＩＣモジュール１０に対して、全面に使
うことが必要とされ、コイルアンテナ１２ｃは、ＩＣモ
ジュール１０の外周一杯に形成することが要求される。
この制約から、コイルアンテナ１２ｃのデザインルール
として、外周はなるべく大きく、そのピッチを狭めて配
置した方がよい。ピッチとしては、１００μｍ以下、最
も望ましくは、５０μｍ以下である。また、ピッチが２
０μｍ以下になると、安定して作製することが難しくな
る。また、フエースダウン型のフリップチップ実装を行
うと、ＩＣモジュール１０の厚みを薄くでき、望まし
い。本実施形態では、外部接触端子１２ｂの接続端子部
間をコイル配線が通るように設置する必要があり、この
場合も、ピッチを１００μｍ以下、最も望ましくは、５
０μｍ以下にすると、デザイン上設計の自由度が確保で
き、コイルアンテナ１２ｃの内側面積を大きくすること
ができる。

【００２８】また、コイルアンテナ１２ｃの膜厚として
は、デザインルールが小さくなると抵抗が大きくなるた
め、望ましくは、５μｍ以上、最も望ましくは、１０μ
ｍ以上である。コイルアンテナ１２ｃの膜厚を大きくす
ると、安定して作製することが難しくなるため、３０μ
ｍ以下にすることが望ましい。これらのデザインルール
を満足するためには、コイルアンテナ１２ｃの作製方法
は、エッチング法かめっきによるセミアディテイブ法に
よる方法のどちらかであるが、ピッチ５０μｍ以下に作
製する場合は、めっきによるセミアデティブ法に限られ
る。

【００２９】また、接触・非接触兼用のＩＣモジュール
１０においては、外部接触端子１２ｂと非接触用アンテ
ナ１２ｃを、同一モジュール内に形成する必要がある。
一般に、非接触用アンテナ１２ｃの内部に置かれた、金
属部分は電磁波の遮蔽効果を持ち、通信の障害となる。
よって、ＩＣカードのデザインでは、金属製の外部接触
端子１２ｂの電磁波の遮蔽効果を避けるために、その端
子１２ｂからコイルアンテナ１２ｃの中心をずらして配
置することがが必要である。この場合に、アンテナ有効
面積Ｃは、モジュール面積Ａに対して、０．５Ａ〜０．
９Ａが望ましいという新規事実を得た。

【００３０】（変形形態）以上説明した実施形態に限定
されることなく、種々の変形や変更が可能であって、そ
れらも本発明の均等の範囲内である。 （１） 本実施形態のＩＣモジュールは、携帯電話など
に使用するＳＩＭ、通常のＩＣカードや、基材形状が特
定されないＩＣタグなどであってもよい。 （２） 小型のＩＣモジュール単体で必要な通信距離が
確保できなければ、外部にブースターコイルを別途作製
し、ＩＣモジュールと近接させて共振回路を形成し、信
距離を確保することも可能である。このブースターコイ
ルは、ＩＣモジュールを収納するケース、例えば、定期
入れなどに設置して使用してもよい。

【００３１】（３） 本発明の方式では、接触用端子と
非接触用アンテナを具備する構成であるが、場合によっ
ては、接触用端子と非接触用アンテナの接続端子部のみ
をＩＣモジュールに設け、アンテナコイルを別途作製し
てもよい。このアンテナコイルは、ＩＣモジュールを収
納するケース、例えば、定期入れなどに設置して、ＩＣ
モジュールを挿入することによって機能するようにして
もよい。

【００３２】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、埋め込み導通部材がベース層に物理的に埋め込ま
れているので、強固構造となり、確実な導通をとること
ができる。また、埋め込み導通部材による物理的な接続
すると共に、この埋め込み導通部材にバンプ部を作製す
るので、簡易な工程によって、配線構造を作ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＩＣモジュールとその製造方法の
第１実施形態を示す図（その１）である。

【図２】本発明によるＩＣモジュールとその製造方法の
第１実施形態を示す図（その２）である。

【図３】本発明によるＩＣモジュールとその製造方法の
第２実施形態を示す図（その１）である。

【図４】本発明によるＩＣモジュールとその製造方法の
第２実施形態を示す図（その２）である。

【図５】本実施形態に係るＩＣモジュールの埋め込み導
通部材を示す図である。

【符号の説明】

１０ ＩＣモジュール １１ 基板（ベース層） １２−１，１２−２ 第１及び第２の導電層 １２ａ 接続端子部 １２ｂ 外部接触端子 １２ｃ，１２ｃ−２ 非接触通信用アンテナ １２ｅ バンプ部 １３ ＩＣチップ １３ａ 接続端子部 １４ 埋め込み導通部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性のあるベース層と、 前記ベース層の第１の面に配置され、第１の接続端子部
   を有する接触及び／又は非接触用のＩＣチップと、 前記ベース層の第２の面に配置され、第２の接続端子部
   を有する外部接触端子からなる通信手段と、を備えるＩ
   Ｃモジュールであって、 前記ベース層に埋め込まれ、その一端が前記第２の接続
   端子部と導通する導電性のある埋め込み導通部材と、 前記埋め込み導通部材の他端に突出して設けられ、前記
   第１の接続端子部と導通するバンプ部と、を備えたこと
   を特徴とするＩＣモジュール。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のＩＣモジュールにおい
   て、 前記通信手段は、前記ベース層の前記第１の面及び／又
   は第２の面に配置され、前記バンプ部と接続される非接
   触通信用アンテナを含むことを特徴とするＩＣモジュー
   ル。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のＩＣモジ
   ュールを製造するＩＣモジュールの製造方法であって、 第１の導電層に前記埋め込み導通部材を形成する埋め込
   み導通部材形成工程と、 第２の導電層にベース層を形成するベース層形成工程
   と、 前記ベース層を加熱・加圧することにより、前記埋め込
   み導通部材を前記ベース層に埋め込んで、前記第１の導
   電層と前記第２の導電層とを導通させる導通工程と、 前記第１又は第２の導電層の双方又は一方の面を加工し
   て、前記通信手段を作製する通信手段作製工程と、 前記第１又は第２の導電層の一方の面を加工して、前記
   バンプ部を作製するバンプ部作製工程と、 前記バンプ部に前記ＩＣチップを搭載するＩＣチップ搭
   載工程と、を備えるＩＣモジュールの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のＩＣモジュールの製造
   方法において、 前記通信手段作製工程と前記バンプ部作製工程とは、同
   時に行なわれることを特徴とするＩＣモジュールの製造
   方法。