JP2005234684A - Ｉｃカード - Google Patents

Abstract

【課題】「曲げストレス」、「ねじれストレス」、「点圧ストレス」の強度を確保しつつ、「衝撃ストレス」に強いＩＣカードを得る。
【解決手段】ＩＣチップ６の上方に、ＩＣチップ６よりも面積の大きな補強板１０を配置して曲げ荷重、ねじれ荷重、点圧荷重に対する強度を確保し、さらに補強板１０のＩＣチップ６への接合を硬度の異なる２種類の接着剤８及び９による接着層により行うように構成する。。
【選択図】 図１

Description

本発明は、メモリ、ＣＰＵ等の機能を有する半導体チップを搭載したＩＣモジュールを備えたＩＣカードに関する。

従来、身分証明用のＩＤカード、クレジットカード等の各種カードは、名刺サイズの大きさに形成されたプラスチック板に情報記録用の磁気ストライプを塗布した磁気カードと呼ばれるものが一般的である。この磁気カードは、情報を磁気で記録することから、第三者によって解読され易く、データの改ざんや、偽造カードの作成が容易であるという問題点を有している。

そこで、近年、磁気カードに代わって、メモリやＣＰＵ等の機能を有する半導体チップ（以下、「ＩＣチップ」と呼ぶことがある。）を搭載したＩＣカードが開発され、暗号化データを記憶させることでより個人情報のセキュリティー性の向上が可能となった。
ところで、初期のＩＣカードは、カードリーダとの間でのデータの授受を接触的に行う接触型が主流であったが、カードリーダと機械的且つ電気的に接続することからＩＣ回路内部の静電気破壊や接続端子の接触不良が生じ易く、またカードリーダの構造が複雑になるなど様々な問題があったため、現在はカードリーダとの間で非接触にデータの授受を行える非接触型が多数出てきている。

非接触型のＩＣカードは、一般的に次のような工程を経て作製される。
１） 樹脂製のシートにアルミや銅等の金属箔を貼り付けたシート状のものに、アンテナ回路を形成するための印刷を行う。この印刷には、オフセット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷又は写真印刷等が使用される。
２） アンテナ回路を形成するための印刷を行った後、エッチング処理する。
３） エッチング処理により形成されたアンテナ回路上に、直接、ＩＣチップをベアチップ実装したＩＣモジュールと、そのＩＣモジュールの両面に接着剤又は接着剤シートを積層し、更にその外側にプラスチック製の樹脂シートを積層させる。
４） ３）の状態で、加熱プレス機を用いて熱融着によって一体化させる。
５） 所定サイズに金型で打ち抜く。

非接触型のＩＣカードは以上のようにして作製されるが、上記のような構造では一般的にＩＣチップに加わる曲げ、圧力、衝撃といった外的ストレスに対して弱く、ＩＣチップが破損して使用不能になる場合がある。この課題を解消し、ＩＣチップの外的ストレスに耐える構造が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２又は特許文献３を参照）。

特許文献１で開示されたＩＣカードは、回路基板上にＩＣチップを実装し、またそのＩＣチップを収容するためのくりぬき穴を設けたスペーサを回路基板上に接着し、更にこのスペーサ上に補強板として上記のくりぬき穴よりやや大きく形成した厚さ３０μｍ程度のステンレス板をＩＣチップの直上に配置し、更にその上にカバーフィルムを接着して構成したものである。

特許文献２で開示されたＩＣカードは、ＩＣチップの少なくとも一面に補強板として厚さ２０μｍ程度のステンレス板を接着し、ＩＣチップをシート状の中間層内に埋め込み、その中間層の表裏両側にシートを接着して構成したものである。

特許文献３で開示されたＩＣカードは、補強板の厚さ、ＩＣチップの厚さとの関係で補強板の厚さを所定の範囲内に設定することを表したものである。

特開平９−１５６２６５号公報（第３頁、第１図） 特開平９−２６３０８２号公報（第３頁、第２図） 特開２０００−１８２０１６号公報（第４頁、第１図）

ところで、ＩＣカードの実使用環境状態では、例えば、衣服のズボンの後ろポケットに入れたままで椅子等に腰を下ろした場合にかかる「曲げストレス」及び「ねじれストレス」、ボールペンの先端のような比較的鋭い突起物で押圧された場合にかかる「点圧ストレス」、何か品物が落ちてきた際に受ける「衝撃ストレス」など、様々のケースが想定される。また、各ストレスを受ける方向もＩＣカードの表面、裏面と様々である。

上記した各特許文献１〜３に開示された補強手段は、いずれも、「曲げストレス」、「ねじれストレス」、「点圧ストレス」に関しては想定される実使用環境下での強度を確保することが可能であるが、しかし、「衝撃ストレス」に関しては非常に弱い傾向にあり、「衝撃ストレス」に耐える強いＩＣカード用のＩＣモジュールの現出が求められていた。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、「曲げストレス」、「ねじれストレス」、「点圧ストレス」の強度を確保しつつ、「衝撃ストレス」にも強いＩＣカードを提供することを目的とする。

上記目的は下記構成又は方法により達成される。
（１） ＩＣカードに用いられるＩＣモジュールであって、フィルム状の基材と、前記基材上に形成されるアンテナ回路と、前記アンテナ回路に実装される半導体チップと、前記半導体チップの最大面積部分以上の大きさに形成され前記半導体チップを補強する補強部材と、前記補強部材を前記半導体チップに接合するための複数の接着剤を積層してなる接着剤層と、を具備し、前記接着剤層は、それぞれ異なった硬度の接着剤で構成されることを特徴とする。

（２） 上記（１）に記載のＩＣモジュールにおいて、前記補強部材は、前記接着剤層を構成する複数の接着剤のうち最も硬度の高いものよりも更に高い硬度を有することを特徴とする。

（３） ＩＣモジュールにおいて、フィルム状の基材と、前記基材に形成されるアンテナ回路と、前記アンテナ回路に実装される半導体チップと、前記半導体チップの最大面積部分以上の大きさで且つ複数の接着剤を積層してなり前記半導体チップを補強する接着剤層と、を具備し、前記接着剤層を構成する複数の接着剤の少なくとも１つの硬度が剛性の高い金属材と同程度であることを特徴とする。

（４） ＩＣカードであって、上記（１）から（３）のいずれかに記載のＩＣモジュールと、前記ＩＣモジュールを保護する保護部材と、を具備することを特徴とする。

（５） ＩＣカードに用いられるＩＣモジュールの製造に用いる接着剤塗布装置であって、フィルム状の基材上に形成されたアンテナ回路に実装される半導体チップの周囲に第１の接着剤による第１の接着剤層を形成するための大きさの穴が穿たれた第１の接着剤塗布用マスクと、前記第１の接着層の周囲に第２の接着剤による第２の接着剤層を形成するための大きさの穴が穿たれた第２の接着剤塗布用マスクと、前記第１の塗布用マスク上に前記第１の接着剤を供給する第１のディスペンサと、前記第２の塗布用マスク上に前記第１の接着剤と硬度の異なる前記第２の接着剤を供給する第２のディスペンサと、前記第１のディスペンサにより供給された前記第１の接着剤を引く塗布用スキージと、前記第２のディスペンサにより供給された前記第２の接着剤を引く塗布用スキージと、を具備することを特徴とする。

（６） ＩＣカードに用いられるＩＣモジュールを製造する方法であって、フィルム状の基材上に形成されたアンテナ回路に実装される半導体チップの周囲に第１の接着剤による第１の接着剤層を形成するための大きさの穴が穿たれた第１の接着剤塗布用マスクを用いて前記半導体チップの周囲に前記第１の接着剤を充填して第１接着剤層を形成する第１接着剤層形成工程と、前記第１の接着層の周囲に前記第１の接着剤と硬度の異なる第２の接着剤による第２の接着剤層を形成するための大きさの穴が穿たれた第２の接着剤塗布用マスクを用いて前記第１の接着剤層の周囲に前記第２の接着剤を充填して第２接着剤層を形成する第２接着剤層形成工程と、前記第２接着剤層の上方に前記第１の接着剤と前記第２の接着剤のいずれよりも硬度の高い補強部材を配置する補強部材配置工程と、を具備することを特徴とする。

上記（１）又は（２）に記載のＩＣモジュールでは、補強部材によって半導体チップが配置される部分が補強されるので、曲げ荷重、ねじれ荷重、点圧荷重に対する強度を確保することができ、しかも補強部材の半導体チップへの接合が硬度の異なる複数の接着剤による接着層により行われるので、衝撃荷重を緩和することができる。
したがって、曲げストレス、ねじれストレス、点圧ストレスの強度を確保しつつ、衝撃ストレスに強いＩＣカードを提供することができる。

上記（３）に記載のＩＣモジュールでは、接着剤層を構成する複数の接着剤の少なくとも１つの硬度が剛性の高い金属材と同程度（例えば４００Ｈｖから６００Ｈｖ(Ｈｖ：ヴィッカース硬度)）であるので、補強部材を省くことができる。
したがって、上記（１）又は（２）に記載のＩＣモジュールと同等の効果を有しながらも、安価なＩＣカードを提供することができる。

上記（４）に記載のＩＣカードでは、上記（１）から（３）のいずれかに記載のＩＣモジュールを具備しているので、曲げストレス、ねじれストレス、点圧ストレス、衝撃ストレスに対する強度を確保できる。

上記（５）に記載の接着剤塗布装置では、曲げストレス、ねじれストレス、点圧ストレスの強度を確保しつつ、衝撃ストレスに強いＩＣカードを実現できるＩＣモジュールを製造することができる。

上記（６）に記載のＩＣモジュール製造方法では、曲げストレス、ねじれストレス、点圧ストレスの強度を確保しつつ、衝撃ストレスに強いＩＣカードを実現できるＩＣモジュールを製造することができる。

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係るＩＣカードを示す断面図である。また、図２は、図１のＩＣカードを構成するＩＣモジュールのＩＣチップ周辺の要部を拡大した断面図である。

この実施の形態のＩＣカード１は、ＩＣモジュール２と、ＩＣモジュール２を挟むように両面配置される中間接着層３及び表層ラミネート層４とを備えて構成される。
ＩＣモジュール２は、主に、樹脂製のシート状の基材２ａと、アンテナ回路５と、ＩＣチップ６とから構成されている。なお、基材２ａには、例えばＰＥＴ（ポリエステルテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＩ（ポリイミド製のシート）等の樹脂製のシートが用いられる。
アンテナ回路５は、ＩＣモージュル２を構成する基材２ａの片面（もしくは両面）に、アルミニウムもしくは銅等の金属シートをコイル状に配置して形成されている。なお、上記の中間接着層３及び表層ラミネート層４が、本明細書で云うＩＣモージュル２を保護するための保護部材である。

アンテナ回路５は、更に詳述すれば、上述した樹脂製シートの基材２ａ上に、アルミニウム、銅等の金属シートが接着シート１１（図２参照）により貼り合わされた後、オフセット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷又は写真印刷等の公知の印刷方法でレジスト印刷を施し、エッチング処理を行って形成する。なお、アンテナ回路５は、導電性ペーストをスクリーン印刷によって形成するようにしても良いし、この方法と先の方法とを組み合わせて形成するようにしても良い。

このようにして作製されたアンテナ回路５は、カードリーダ等の外部機器との間で信号の送受信を行うアンテナとして使用される以外に、ＩＣチップ６が動作するためカードリーダ等の外部機器から電力を受ける受電手段として使用される。すなわち、カードリーダ等の外部機器から送信された電波によってコイル部分に電力が誘起するので、その電力をアンテナ回路５に実装したＩＣチップ６の駆動用電源として使用する。また、アンテナ回路５は、ＩＣチップ６を実装するための電極パッド５ａとしても用いられる。

ＩＣチップ６は、チップ接合用接着剤７にてアンテナ回路５の電極パッド５ａ上に実装される。チップ接合用接着剤７は、ペースト状態でディスペンサ（図示略）によりＩＣモージュル２の基材２ａ上に塗布されるか、または印刷法によりＩＣモージュル２の基材２ａに塗布される。あるいは、シート状態のチップ接合用接着剤７が、ＩＣモージュル２の基材２ａに貼り付けられて、ＩＣチップ６を取り付ける場合もある。ＩＣチップ６は、バンプ１２を介してアンテナ回路５の電極パッド５ａに接合される。このようなＩＣチップ６の実装方法はプリップチップ工法と呼ばれる。

ＩＣチップ６の上方を含む外周囲には第１の接着剤８と第２の接着剤９が積層されており、さらに第２の接着剤９上には補強部材となる補強板１０が実装されている。
第１の接着剤８は、ＩＣチップ６の周囲を覆うように形成され、第２の接着剤９は第１の接着剤８をさらに覆うように形成されている。
補強板１０は、第２の接着剤９の上面と同じ大きさに形成されている。従って、補強板１０はＩＣチップ６の最大面積部分以上の大きさに形成されている。なお、ＩＣチップ６は、外部ストレスによる影響を最小限に抑えるために（即ちチップ表面及びダイシングカット面におけるマイクロクラックを防止するために）、エッチング処理を施した物の使用が好適である。

第１の接着剤８及び第２の接着剤９は、点圧荷重及び衝撃荷重からＩＣチップ６を保護することを主目的として用いられたものである。また、第１の接着剤８及び第２の接着剤９は、それぞれ完全硬化時の硬度が異なった物性を有した接着剤の組み合わせとし、その硬度の組み合わせはＩＣチップ６の強度、アンテナ回路５の材質、中間接着剤１３、表層ラミネート層１４の材質により、設定される。
なお、第１の接着剤８及び第２の接着剤９は、一般的に、第１の接着剤８よりも第２の接着剤９の硬度を高く設定して、主に第２の接着剤９が外的ストレスに対抗する剛性を有するように作用し、主に第１の接着剤８が外的ストレスを吸収してＩＣチップ６に対する緩衝材として作用させることができる。

第１の接着剤８の塗布方法は、図３に示す通りである。
（１） まず、ＩＣチップ６が実装された状態のＩＣモジュール２の上に、第１の接着剤８を塗布する面積、塗布厚さに調整された形状の穴が穿たれた第１の接着剤用塗布マスク２０を設置する。
（２） 第１の接着剤用塗布マスク２０の設置後、第１の接着剤８を第１の接着剤用塗布マスク２０上にディスペンサ２２により必要量を塗布する。

（３） 第１の接着剤８の塗布後、第１の接着剤用スキージ２１を引いて第１の接着剤８をＩＣチップ６の周囲に充填する。
（４） 第１の接着剤８の充填後、第１の接着剤８を所定の硬化温度、硬化時間を経て硬化させる。

次に、上記工程によって、第１の接着剤８が組み立てられたＩＣモジュール２に、第２の接着９を塗布する。第２の接着剤９の塗布方法は図４に示す通りである。第２の接着剤９の塗布方法も第１の接着剤８の塗布方法と同様である。

（４） 第１の接着剤８が形成された状態のＩＣモジュール２の上に、第２の接着剤９を塗布する面積、塗布厚さに調整された形状の穴が穿たれた第２の接着剤用塗布マスク３０を設置する。
（５） 第２の接着剤用塗布マスク３０の設置後、第２の接着剤９を第２の接着剤用塗布マスク３０上にディスペンサ３２により必要量を塗布する。
（６） 第２の接着剤９の塗布後、第２の接着剤用スキージ３１を引いて第２の接着剤９を第１の接着剤８の周囲に充填する。

（７） 第２の接着剤９の充填後、図２に示すように、補強板１０を第２の接着剤９の上に実装する。
（８） 補強板１０の第２の接着剤９上への実装後、第２の接着剤９を所定の硬化温度、硬化時間を経て硬化させる。

第２の接着剤９の塗布量は、補強板１０の長さ方向、幅方向ともにその寸法以下にならないように塗布する。補強板１０は、点圧による集中荷重に耐えるために、剛性の高い材料（硬度４００Ｈｖ〜６００Ｈｖ値の金属材料）、例えばステンレス板が好適である。また、補強板１０は、その中心がＩＣチップ６の中心に略一致するように配置する。なお、第２の接着剤９の硬度が、補強板１０と同等な硬度を保てる場合は補強板１０を無くすことも可能である。

図１に戻り、中間接着層３は、ＩＣモジュール２と表層ラミネート層４とを接合させる機能を有するものであり、加熱により溶解し流動性を帯びる接着シート材料、例えばホットメルト接着剤により形成されたシートからなる。表層ラミネート層４には、ＰＥＴ、ＰＴＥ−Ｇ、塩化ビニル等の材料の樹脂シートが用いられている。なお、中間接着層３と表層ラミネート層４は、既述したように、ＩＣモジュール２を保護する保護部材に対応する。

このような構造のＩＣカード１を製造するには、まずＩＣモジュール２をその両面から中間接着層３で挟み込み、更にその外側に表層ラミネート層４を挟み込んで、合計５層構造を確立する。その後、図示せぬ熱プレス装置により、中間接着層３を流動化させ、厚さが均一になるように真空、加圧、加熱を行い、各層を接着させる。その後、冷却し接着剤の固化後、所定サイズに金型で打ち抜く。これにより、ＩＣカード１が完成する。

このように、本実施の形態のＩＣカード１によれば、ＩＣチップ６の上方に、ＩＣチップ６よりも面積の大きな補強板１０を配置して曲げ荷重、ねじれ荷重、点圧荷重に対する強度を確保し、さらに補強板１０のＩＣチップ６への接合を硬度の異なる２種類の接着剤８及び９による接着層により行うようにして衝撃荷重を緩和するようにしたので、「曲げストレス」、「ねじれストレス」、「点圧ストレス」の強度を確保しつつ、「衝撃ストレス」に強いＩＣカード１を提供することができる。

また、第１の接着剤８、第２の接着剤９のうち、両方もしくは片方を補強板１０と同等レベルの硬度を持たせることで、補強板１０を省くことができ、その分安価なＩＣカード１を実現することができる。

なお、上記実施の形態では、２種類の接着剤８及び９を用いたが、２種類に限定されるものではなく、２種類以上であっても構わない。要は、ＩＣチップ６を点圧荷重及び衝撃荷重から保護できれば良いので、効果的に保護できるのであれば、その種類及び数に限定はない。

ＩＣモジュールを搭載するＩＣカードへの適用が可能である。

本発明の一実施の形態に係るＩＣカードを示す断面図である。 図１のＩＣカードを構成するＩＣモジュールのＩＣチップ周辺の要部を拡大した断面図である。 図１のＩＣカードの製造における第１の接着剤の形成工程を示す図である。 図１のＩＣカードの製造における第２の接着剤の形成工程を示す図である。

符号の説明

１ ＩＣカード
２ ＩＣモジュール
２ａ 基材
３ 中間接着層
４ 表層ラミネート層
５ アンテナ回路
６ ＩＣチップ
７ チップ接合用接着剤
８ 第１の接着剤
９ 第２の接着剤
１０ 補強板
１１ 接着シート
１２ バンプ
２０ 第１の接着剤用塗布マスク
２１ 第１の接着剤用スキージ
２２、３２ ディスペンサ
３０ 第１の接着剤用塗布マスク
３１ 第１の接着剤用スキージ

Claims (6)

1. フィルム状の基材と、
   前記基材上に形成されるアンテナ回路と、
   前記アンテナ回路に実装される半導体チップと、
   前記半導体チップの最大面積部分以上の大きさに形成され前記半導体チップを補強する補強部材と、
   前記補強部材を前記半導体チップに接合するための複数の接着剤を積層してなる接着剤層と、
   を具備し、
   前記接着剤層は、それぞれ異なった硬度の接着剤で構成されることを特徴とするＩＣモジュール。
2. 前記補強部材は、前記接着剤層を構成する複数の接着剤のうち最も硬度の高いものよりも更に高い硬度を有することを特徴とする請求項１に記載のＩＣモジュール。
3. フィルム状の基材と、
   前記基材に形成されるアンテナ回路と、
   前記アンテナ回路に実装される半導体チップと、
   前記半導体チップの最大面積部分以上の大きさで且つ複数の接着剤を積層してなり前記半導体チップを補強する接着剤層と、
   を具備し、
   前記接着剤層を構成する複数の接着剤の硬度の少なくとも１つの硬度が剛性の高い金属材と同程度であることを特徴とするＩＣモジュール。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のＩＣモジュールと、前記ＩＣモジュールを保護する保護部材と、を具備することを特徴とするＩＣカード。
5. フィルム状の基材上に形成されたアンテナ回路に実装される半導体チップの周囲に第１の接着剤による第１の接着剤層を形成するための大きさの穴が穿たれた第１の接着剤塗布用マスクと、
   前記第１の接着層の周囲に第２の接着剤による第２の接着剤層を形成するための大きさの穴が穿たれた第２の接着剤塗布用マスクと、
   前記第１の塗布用マスク上に前記第１の接着剤を供給する第１のディスペンサと、
   前記第２の塗布用マスク上に前記第１の接着剤と硬度の異なる前記第２の接着剤を供給する第２のディスペンサと、
   前記第１のディスペンサにより供給された前記第１の接着剤を引く塗布用スキージと、
   前記第２のディスペンサにより供給された前記第２の接着剤を引く塗布用スキージと、
   を具備することを特徴とする接着剤塗布装置。
6. フィルム状の基材上に形成されたアンテナ回路に実装される半導体チップの周囲に第１の接着剤による第１の接着剤層を形成するための大きさの穴が穿たれた第１の接着剤塗布用マスクを用いて前記半導体チップの周囲に前記第１の接着剤を充填して第１接着剤層を形成する第１接着剤層形成工程と、
   前記第１の接着層の周囲に前記第１の接着剤と硬度の異なる第２の接着剤による第２の接着剤層を形成するための大きさの穴が穿たれた第２の接着剤塗布用マスクを用いて前記第１の接着剤層の周囲に前記第２の接着剤を充填して第２接着剤層を形成する第２接着剤層形成工程と、
   前記第２接着剤層の上方に前記第１の接着剤及び前記第２の接着剤よりも硬度の高い補強部材を配置する補強部材配置工程と、
   を具備することを特徴とするＩＣモジュール製造方法。

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