JP2005293460A - 非接触ｉｃカード用インレットおよび非接触ｉｃカード - Google Patents

Abstract

【課題】 カードの厚み増加を抑制しつつ、点圧や鋼球落下等の衝撃に対して強く、カード表面の平坦性も良好な非接触ＩＣカード用インレットを提供すること。
【解決手段】 アンテナ基板１のコイルアンテナの電極１ａに対してＩＣチップ２がフェースダウンで電気的に接合された非接触ＩＣカード用インレットにおいて、アンテナ基板１の電極のパターンは、電極間の溝１ｂの形状がＩＣチップ２の存在領域内で少なくとも一方向に沿っては直線的見通し不可の折り曲げ状態に形成されている。アンテナ基板１におけるコイルアンテナの電極１ａのパターンの形状の変更をもって補強板の役目をさせる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、非接触ＩＣカードに内蔵されるものであって、コイルアンテナおよび電極を有するアンテナ基板と、前記アンテナ基板の前記電極に対してフェースダウンで電気的に接合されたＩＣチップとを備えたインレットに関する。また、そのインレットを内蔵した非接触ＩＣカードに関する。非接触ＩＣカードは、内側のシート部分であるインレットと外側のシート部分であるオーバーレイからなるが、インレットはＩＣモジュールにコイルアンテナを接続したものである。

近年、コイルアンテナとＩＣチップを内蔵し、電波により非接触で外部機器との間でデータ交換を行う非接触ＩＣカードの開発が進んでいる。この非接触ＩＣカードは、記憶容量の大きさと高度なセキュリティ機能を有するという特徴に加えて、外部機器に近づけるだけで通信が可能であるという特徴を有している。つまり、接触式カードのようにいちいちカードを出し入れするといった手間が不要であり、接点等の機構が不要でメンテナンスフリーを実現できる。その結果、非接触ＩＣカードは、今後、より広範囲な分野への普及が予想される。

図１０は従来の非接触ＩＣカード用インレットの構成例を示すための要部の平面図、図１１はその断面図である。これらの図において、Ａ４は非接触ＩＣカード用インレット、１はコイルアンテナ（図示せず）を形成したフィルム状のアンテナ基板、１ａはアンテナ基板１におけるコイルアンテナの電極、１ａ′は電極パターンを形成する金属部分、２はＩＣチップ、２ａは金のバンプ、３は接着剤である。電極パターンを形成する金属部分１ａ′は、電極１ａと同じ金属で形成されている。

従来の非接触ＩＣカード用インレットＡ４は、アンテナ基板１の上にＩＣチップ２がボンディングされた構成となっている。ＩＣチップ２がフェースダウンされ、その表面の端子部のバンプ２ａがアンテナ基板１上のコイルアンテナの電極１ａに電気的に接合されている。アンテナ基板１に対してＩＣチップ２の固定を行う接着剤３としては、従来、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film：異方性導電フィルム）が一般的であったが、最近では、材料の効率的な使用の観点からＡＣＰ（AnisotropicConductive Paste：異方性導電ペースト）やＮＣＰ（Non Conductive Paste：非導電ペースト）等の樹脂が使用されるようになっている。

図１２は、上記構成のインレットＡ４を内蔵する非接触ＩＣカードの構成例を示す。コア材４において、そのＩＣチップ実装部をくりぬいてインレットＡ４を装填し、必要に応じてインレット裏面にコア材５を接合し、さらに表裏両面にオーバーレイの表面保護シート６，７をラミネート加工している。

従来の非接触ＩＣカードにおいては、アンテナ基板１上における電極１ａのパターンについて、金属部分でない溝１ｂが、ＩＣチップ２の存在領域内で端から端まで見通せる直線状に形成されている。しかし、この直線状の溝１ｂの存在のために、次のような強度上の問題が生じる。これを図１３を用いて説明する。

溝１ｂがＩＣチップ２の存在領域に交わる一方の入口ａ，ｂ，ｃから他方の出口ａ′，ｂ′，ｃ′に向かう線がそれぞれ直線状に見通せる状態となっている。ａ−ａ′の直線状の溝１ｂは、ＩＣチップ２の存在領域でＭａで示すようなアンテナ基板１の折れ曲がりの原因となる。また、ｂ−ｂ′の直線状の溝１ｂは、ＩＣチップ２の存在領域でＭｂで示すようなアンテナ基板１の折れ曲がりの原因となり、ｃ−ｃ′の直線状の溝１ｂは、ＩＣチップ２の存在領域でＭｃで示すようなアンテナ基板１の折れ曲がりの原因となる。なお、折れ曲がりＭａ，Ｍｂ，Ｍｃは断面図となっている。

すなわち、ＩＣカードの表面（ＩＣチップ２の裏面）に鋼球落下試験のような衝撃的な応力がかかると、直線状の溝１ｂを折り曲げの稜線とする状態で、アンテナ基板１に折り曲げ力がかかる。その結果、溝１ｂの部分でアンテナ基板１が伸び、ＩＣチップ２の表面に応力がかかって、ＩＣチップ２が破損し、データがすべて失われてしまうおそれがある。したがって、折り曲げや衝撃等からＩＣチップ２を保護するために、機械的強度を上げる必要がある。

ところが、一方で、非接触ＩＣカードは、規格によりその厚みが決められている（例えば、ＩＳＯ１４４４３では、０．７６ｍｍ±０．０８ｍｍ）。そのため、単に厚みを増すことで機械的強度を上げるといった構成は、その採用がむずかしい。

従来の構成では、カードの裏面（ＩＣチップの表面）からの点圧強度試験に耐えるように、カードの裏面（ＩＣチップの表面）側に補強板を取り付ける方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この補強板は、カード裏面（チップ表面）からの点圧強度試験に強い構成であるが、カードの表面（ＩＣチップの裏面）からの鋼球落下試験に弱いことが当社の研究で判明している。また上記文献では、カード表面（ＩＣチップ裏面）からの点圧強度試験に耐えるようにＩＣチップ裏面にも補強板を取り付け、両面補強板の構成をとっている。

図１４に両面補強板８，９を用いた構成を示す。他のＩＣチップ２の機械的強度を向上させるための一方法として、ＩＣチップ２をトランスファーモールド等により、樹脂封止した後に、補強用の金属板をさらにつけたものが考案されている。
特開２００２−１６３６２４号公報（第２−４頁、第１図） 特開２０００−４８１５１号公報（第３頁、第１図） 特開２０００−１６３５４８号公報（第３頁、第１図） 実開平１−１６６５６６号公報（第１頁、第１図）

しかしながら、従来の図１０〜図１３の構成では、鋼球落下試験に弱い。またその対策として提案されている方法は、図１４に示すように、インレットＡ５の両面に補強板８，９が接着されることとなり、インレットＡ５の作製においては工程が長くなるという欠点がある。さらに、カード化するに当たって、インレットＡ５の両面に出っ張りができるためにカード表面の平坦性を確保するのが難しいという欠点がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、カードの厚み増加を抑制し、電極パターンの形状の変更をもって補強板の役目をさせ、点圧や鋼球落下等の衝撃に対して強い非接触ＩＣカード用インレットないし非接触ＩＣカードを提供することを目的とするものである。

本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を講じる。

ＩＣチップの電極（バンプ）をアンテナ基板の電極に電気的に接合する場合に、そのアンテナ基板の電極パターンは、ＩＣチップの存在領域内で分割されていることになる。すなわち、複数の電極が溝によって分断されている。電極間の溝がＩＣチップの存在領域内で直線状に見通せる状態になっていると、その直線状の溝の延長線を折り曲げ線とする折り曲げに対して、アンテナ基板の電極の金属部分は弱いものとなる。このことに鑑みて、電極間の溝の形状をＩＣチップの存在領域内で直線的見通しがきかない折り曲げ状態に形成する。

すなわち、本発明による非接触ＩＣカード用インレットは、コイルアンテナおよび電極を有するアンテナ基板と、前記アンテナ基板の前記電極に対してフェースダウンで電気的に接合されたＩＣチップとを備えたものであり、さらに、前記アンテナ基板の前記電極のパターンは、電極間の溝の形状が前記ＩＣチップの存在領域内で少なくとも一方向に沿っては直線的見通し不可の折り曲げ状態に形成されていることを特徴とするものである。

ここで、“少なくとも一方向に沿っては”というのは、次のことを意味する。これは、ＩＣチップの存在領域内である方向に沿って直線的な見通しがきかない状態で折り曲げられた電極間溝が少なくとも１つ存在するのであれば、ＩＣチップの存在領域内で別の方向に沿って直線的に見通せる溝が存在しても構わないということである。

折り曲げ状態の溝における直線溝部分を延長したとき、この延長線上には必ず電極パターンを形成する金属部分が存在していることになる。この金属部分は、前記の延長線を折り曲げ線とするアンテナ基板の折り曲げに対して抵抗要素として作用する。すなわち、アンテナ基板が補強された状態となる。この補強されたアンテナ基板の電極にＩＣチップが接合されるので、ＩＣチップは点圧や落下衝撃などに対して強い耐久性をもつことになる。

上記構成において、さらに、前記ＩＣチップの裏面に補強板を接着したインレットも、本発明は実施の形態として含むものである。ＩＣチップの表面側は、前記のアンテナ基板の補強で強化されており、その強化されたアンテナ基板がＩＣチップの表面側の補強板を兼ねることになる。すなわち、実質的に両面補強板の構成をとることになり、耐久性がさらに強いものとなる。しかも、従来の両面補強板タイプに比べて、出っ張りが片側だけですみ、構造の簡素化が図られる。

また、上記構成において、前記ＩＣチップと前記アンテナ基板との接着を非導電ペースト（ＮＣＰ）で行う場合には、次のように構成することが好ましい。すなわち、非導電ペーストは、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）や異方性導電性ペースト（ＡＣＰ）と違って、樹脂中に導電粒子を含んでいない。ＩＣチップのバンプとアンテナ基板の電極との電気的接合を図るためには、バンプを電極に接触させておく必要がある。ここで、ＩＣチップをアンテナ基板に押し付けて、ＩＣチップのバンプを電極に圧着喰い込みさせ、アンテナ基板の電極に対するＩＣチップの電気的接合を行うものとする。

バンプを電極に喰い込ませることにより、電極とＩＣチップとの隙間寸法を小さいものにし、アンテナ基板の電極パターンの金属部分がＩＣチップに与える補強の効果を増している。アンテナ基板自体については、上記と同様に、ＩＣチップの存在領域内で直線状の見通しができないように溝を折り曲げる構造により、補強がなされている。以上の相乗により、点圧や落下衝撃などに対する耐久性をさらに強いものにすることができる。

そして、上記のように構成されたいずれかの非接触ＩＣカード用インレットを内蔵した非接触ＩＣカードは、物理的耐久性が高く、しかもコスト面も有利に展開できる。

以上のように本発明によれば、アンテナ基板の電極のパターンについて、電極間の溝の形状がＩＣチップの存在領域内で直線的見通し不可の折り曲げ状態に形成されていることにより、安価で物理的耐久性の高い非接触ＩＣカードインレットならびに非接触ＩＣカードを実現できる。

以下、本発明にかかわる非接触ＩＣカード用インレットの実施の形態について、図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の非接触ＩＣカード用インレットＡ１の主要部分であるＩＣチップ２とアンテナ基板１との接続の様子を示す平面図、図２はその断面図である。図１ではＩＣチップ２が二点鎖線で図示されている。

本実施の形態の非接触ＩＣカード用インレットＡ１は、アンテナ基板１におけるコイルアンテナ（図示せず）の電極１ａに、ＩＣチップ２の電極部にバンプ２ａを形成し、接着剤３を用いてＩＣチップ２をフェースダウンでアンテナ基板１に機械的に接合した構成となっている。アンテナ基板１の電極１ａのパターンにおいて、電極間の溝１ｂの形状がＩＣチップ２の存在領域内で非直線の状態に形成されている。図示の例では、９０度に屈折する溝１ｂの形状となっている。１ａ′は電極１ａと同じく電極パターンを形成する金属部分である。接着剤３としては、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）のみならず、ＮＣＰ（非導電ペースト）、ＡＣＰ（異方性導電性ペースト）も使用できる。
図３に基づいて本実施の形態による強度アップの作用について説明する。

図３（ａ）は、縦方向の溝に沿った折り曲げ線での折り曲げに対する強度アップを説明するための模式図である。図３（ａ）に示すように、ある１つの縦方向の溝１ｂ₁の延長線Ｌ₁を考える。この延長線Ｌ₁上には別の溝１ｂ₂が存在しているが、これらの溝１ｂ₁，１ｂ₂はいずれもＩＣチップ２の存在領域内で折れ曲がり、直線状の見通しができない状態とされている。すなわち、溝１ｂ₁あるいは溝１ｂ₂の延長線Ｌ₁上に、ハッチングで示すように電極１ａのパターンを形成する金属部分１ｃ₁が存在している。同様に溝１ｂ₃あるいは溝１ｂ₄の延長線Ｌ₃上には、金属部分１ｃ₃が対応している。これらの金属部分１ｃ₁，１ｃ₃は、延長線Ｌ₁，Ｌ₃を折り曲げ線とするアンテナ基板１の折り曲げに対して抵抗要素として作用する。

図３（ｂ）は、横方向の溝に沿った折り曲げ線での折り曲げに対する強度アップを説明するための模式図である。溝１ｂ₅，１ｂ₆の延長線Ｌ₅上に対応する金属部分１ｃ₅が、延長線Ｌ₅を折り曲げ線とするアンテナ基板１の折り曲げに対して抵抗要素となり、同様に、溝１ｂ₇，１ｂ₈の延長線Ｌ₇上に対応する金属部分１ｃ₇が、延長線Ｌ₇を折り曲げ線とするアンテナ基板１の折り曲げに対して抵抗要素となる。

図４は、上記のように構成されたインレットＡ１を用いて作製された非接触ＩＣカードの一例を示す。コア材４のくりぬき部にインレットＡ１を装填するとともに、コア材４の表面に表面保護シート６を、インレットＡ１のアンテナ基板１の表面に表面保護シート７をそれぞれラミネート加工する。

非接触ＩＣカードにおいて、ＩＣチップ２の裏面（上方）から大きな力が加わったときに、アンテナ基板１が溝１ｂの部分で伸ばされることがない。すなわち、ＩＣチップ２に応力がかからず、ＩＣチップ２の破損が防止される。

なお、チップの形状や劈開（へきかい）面のために弱い方向が存在している場合には、アンテナ基板１の電極１ａのパターンにおける溝１ｂの形状について、次のようにしてもよい。すなわち、ＩＣチップ２の存在領域内で、直線状の見通しができない状態に折り曲げておくのを、前記の弱い方向の１方向に沿ってのみ実施するのでもよい。

図５は、本発明の非接触ＩＣカード用インレットを実現する電極パターンの別の例を示す。図６は、図５の場合の折り曲げに対する抵抗要素を示す模式図である。アンテナ基板１の電極１ａのパターンにおいて、電極間の溝１ｂの形状がＩＣチップ２の存在領域内で非直線の状態に形成されている。図示の例では、９０度に屈折する溝１ｂの形状となっている。

図１、図３の場合は、中央の電極１ａが十字形をしていて、縦方向の延長線Ｌ₁上に２つの溝１ｂ₁，１ｂ₂が並び、また、縦方向の延長線Ｌ₃上に２つの溝１ｂ₃，１ｂ₄が並び、また、横方向の延長線Ｌ₅上に２つの溝１ｂ₅，１ｂ₆が並び、また、横方向の延長線Ｌ₇上に２つの溝１ｂ₇，１ｂ₈が並んでいる。

これに対して、図５、図６の場合は、１つの電極１ａが凸の字形をしていて、縦方向の延長線Ｌ₉上に２つの溝１ｂ₉，１ｂ₁₀が並んでいるが、横方向の延長線Ｌ₁₁上にあるのは１つの溝１ｂ₁₁のみであり、また、横方向の延長線Ｌ₁₂上にあるのは１つの溝１ｂ₁₂のみである。このため、溝１ｂ₁₁，１ｂ₁₂の延長線Ｌ₁₁，Ｌ₁₂に対応する金属部分１ｃ₁₁，１ｃ₁₂は、それぞれの延長線を折り曲げ線とするアンテナ基板１の折り曲げに対し、図１の場合よりも、より大きな抵抗要素となる。

図７は、本発明の非接触ＩＣカード用インレットを実現する電極パターンのさらに別の例を示す。中央の電極１ａは、十字形を変形した形状をしている。縦方向でも横方向でも、溝１ｂは同一直線上に２つ以上は存在しない形態としている。これにより、折り曲げに対する抵抗をさらに強化している。

（実施の形態２）
図８は本発明の実施の形態２の非接触ＩＣカード用インレットＡ１の主要部分であるＩＣチップ２とアンテナ基板１との接続状態を示す断面図である。図８において、実施の形態１の図２におけるのと同じ符号は同一構成要素を指しているので、詳しい説明は省略する。

本実施の形態においては、実施の形態１の場合の図２に示す構造に加えて、ＩＣチップ２の裏面に金属製の補強板８を補強板用接着剤１０にて接着している。アンテナ基板１については、実施の形態１の場合と同様に、ＩＣチップ２の存在領域内で直線状の見通しができないように溝１ｂを折り曲げる構造により、補強がなされている。このアンテナ基板１の補強と補強板８による補強とで、ＩＣチップ２に対して実質的に両面補強を施している。これにより、特にＩＣチップ２裏面からの点圧に対して強いインレットを実現できる。

図８に示すインレットＡ２を実施の形態１の場合と同様にコア材４および表面保護シート６，７を用いてラミネートして非接触ＩＣカードを作製した場合には、両面補強板タイプと同じ効果が得られ、しかも、従来例の図１４とは異なり、インレットの出っ張りは片面のみですむ。すなわち、強度の高い非接触ＩＣカードを容易に作製することができる。

（実施の形態３）
図９は本発明の実施の形態３の非接触ＩＣカード用インレットの主要部分であるＩＣチップ２とアンテナ基板１との接続状態を示す断面図である。図９において、実施の形態１の図２におけるのと同じ符号は同一構成要素を指しているので、詳しい説明は省略する。

本実施の形態においては、実施の形態１の場合の図２に示す構造に対して、ＩＣチップ２をアンテナ基板１に接合するための接着剤３として、ＮＣＰ（非導電ペースト）を使用している。ＮＣＰは、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）やＡＣＰ（異方性導電性ペースト）と違って、樹脂中に導電粒子が無い。そのため、ＩＣチップ２のバンプ２ａとアンテナ基板１の電極１ａとの電気的接合を図るためには、ＩＣチップ２をアンテナ基板１に押し付けて、バンプ２ａを電極１ａに喰い込ませている。１ａ″は喰い込みにより変形した電極１ａの膨出部、１″は同じく喰い込みにより変形したアンテナ基板１の膨出部である。食い込みの結果として、電極１ａとＩＣチップ２との隙間寸法ｔが小さなものとなり、アンテナ基板１の補強の効果が増す。アンテナ基板１自体については、実施の形態１の場合と同様に、ＩＣチップ２の存在領域内で直線状の見通しができないように溝１ｂを折り曲げる構造により、補強がなされている。以上の相乗により、さらに強度の高いインレットを実現できる。

図９に示すインレットＡ３を実施の形態１の場合と同様にコア材４および表面保護シート６，７を用いてラミネートして非接触ＩＣカードを作製した場合には、補強されたアンテナ基板３の電極１ａが図１４に示す従来例の補強板９の役割を果たし、カード表面（ＩＣチップ裏面）からの落下衝撃に対して強い非接触ＩＣカードを実現できる。

なお、上記の実施の形態の説明では、直線状の見通しができない溝の折り曲げ形状につき、直角の折り曲げの場合のみを図示したが、その折り曲げの角度は、所要の効果を発揮する限りにおいて任意であり、鈍角でも鋭角でもよい。また、折り曲げは１回だけでなく、２回以上でもよい。また、単に屈折的な折り曲げに限る必要はなく、曲線的に折り曲げるのでもよい。

なお、上記説明では、補強板を片面のみ構成した場合を述べたが、さらに物理的強度が必要な場合は、同じ厚みで従来より強度の強い両面補強板構成にすることもできる。

また、非接触ＩＣカードの部分品のインレットとして説明したが、薄型のタグ、あるいは、ＩＣカードと同等の機能をもつ商品にも適用できることはいうまでも無い。

本発明の非接触ＩＣカード用インレットは、身分証明のためのＩＤカード、テレホンカードのようなプリペイドカード、キャシュカード、定期券等に有用である。

本発明の実施の形態１における非接触ＩＣカード用インレットの電極パターンとＩＣチップの配置を示す平面図 本発明の実施の形態１における非接触ＩＣカード用インレットのＩＣチップとアンテナ基板との接続を示す断面図 本発明の実施の形態１における非接触ＩＣカード用インレットの効果の説明図 実施の形態１のインレットを用いて作製された非接触ＩＣカードの一例を示す断面図 実施の形態１の変形の形態の非接触ＩＣカード用インレットの電極パターンとＩＣチップの配置を示す平面図 図５の非接触ＩＣカード用インレットの効果の説明図 実施の形態１のさらに別の変形の形態の非接触ＩＣカード用インレットの電極パターンとＩＣチップの配置を示す平面図 本発明の実施の形態２における非接触ＩＣカード用インレットのＩＣチップとアンテナ基板との接続を示す断面図 本発明の実施の形態３における非接触ＩＣカード用インレットのＩＣチップとアンテナ基板との接続を示す断面図 従来の非接触ＩＣカード用インレットの構成例を示すための要部の平面図 従来の非接触ＩＣカード用インレットの構成例を示すための要部の断面図 従来のインレットを内蔵する非接触ＩＣカードの構成例を示す断面図 従来の非接触ＩＣカード用インレットの課題の説明図 別の従来の非接触ＩＣカード用インレットの構成例を示すための要部の断面図

符号の説明

Ａ１〜Ａ５ インレット
１ アンテナ基板
１ａ 電極
１ａ′ 金属部分
１ｂ 溝
２ ＩＣチップ
２ａ バンプ
３ 接着剤
４，５ コア材
６，７ 表面保護用シート
８，９ 補強板
１０ 補強板用接着剤

Claims (4)

1. コイルアンテナおよび電極を有するアンテナ基板と、
   前記アンテナ基板の前記電極に対してフェースダウンで電気的に接合されたＩＣチップとを備え、
   前記アンテナ基板の前記電極のパターンは、電極間の溝の形状が前記ＩＣチップの存在領域内で少なくとも一方向に沿っては直線的見通し不可の折り曲げ状態に形成されていることを特徴とする非接触ＩＣカード用インレット。
2. さらに、前記ＩＣチップの裏面に接着された補強板を備えている請求項１記載の非接触ＩＣカード用インレット。
3. 前記アンテナ基板の前記電極に対する前記ＩＣチップの電気的接合は、前記ＩＣチップのバンプが前記電極に圧着喰い込みされ、前記ＩＣチップと前記アンテナ基板とが非導電ペーストで接着されている請求項１または請求項２に記載の非接触ＩＣカード用インレット。
4. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載の非接触ＩＣカード用インレットを内蔵していることを特徴とする非接触ＩＣカード。

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