JP2006195618A

JP2006195618A - Ｉｃモジュール及びそれを用いたｉｃカード

Info

Publication number: JP2006195618A
Application number: JP2005004809A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Saito; 明彦斉藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-01-12
Filing date: 2005-01-12
Publication date: 2006-07-27

Abstract

【課題】ＩＣチップに加わる曲げ、圧力、衝撃等の外的ストレスを緩和するための補強板と基材上に形成された回路パターンとの接触を防止することができるＩＣカードを提供する。
【解決手段】基材２７と、基材２７上に実装されたＩＣチップ２２と、ＩＣチップ２２の上部に樹脂２５を介し配設された補強板を供えたＩＣモジュール２０において、ＩＣチップ２２と電気的に接続された回路パターン２８ａと、回路パターン２８ｂとを、基材２７上の補強板２３の端部より、ＩＣチップ２２側で、スルーホール３０にて、電気的に接続したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、メモリ、ＣＰＵ等の機能を有するＩＣチップを搭載したＩＣモジュールを備えたＩＣカードに関し、特に、アンテナを介しリーダライタと通信を行う非接触ＩＣカードに関する。

従来、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身分証明書のＩＤカード、クレジットカード等の各種カードがある。

しかしながら、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、偽造カードの作製が容易であるという問題点を有しているため、近年では、メモリやＣＰＵ等の機能を有するＩＣチップを搭載した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式が主流であったが、カードリーダと機械的且つ電気的に接続するためＩＣカード内部の半導体チップの静電破壊や接触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問題があったため、現在は、カードリーダとの間で非接触でデータの授受を行う非接触型の非接触ＩＣカードと呼ばれるものが多数出てきている。

この種の非接触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）樹脂製のアルミや銅等の金属泊を貼り付けた基材に、アンテナ回路等の回路パターン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）印刷後、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回路パターンが形成された基材の所望の位置に、半田バンプを備えたＩＣチップをフェイスダウンで実装した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カードはこのようにして作製されるが、このような構造では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というような課題がある。

前記課題に鑑み、図６に示されるように、回路パターン５が形成された基材６上にＩＣチップ１を実装し、ＩＣチップ１を覆うように金属製の補強板２を樹脂３を介し、外的ストレスに対する強度が図られたＩＣモジュール１０のような構造が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２を参照）。

特許文献１で開示されたＩＣカードは、ＩＣチップの少なくて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、そして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２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所定の範囲内に設定することを表したものである。

以上のように、補強板或いは補強板の接着のための樹脂の材質、硬度、厚み等の諸特性を調整することによって、外的ストレスに対する強度を上げようとする種々の試みが成されているが、そのひとつの試みとして、補強板の面積を大きくしたものがあり、補強板の面積を大きくすることで強度が増すという結果が実験により確かめられている。
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）

しかしながら、補強板の面積を大きくして行くと、ＩＣモジュールを構成する基材にＩＣチップを実装し、補強板を貼り付ける工程において、基材に対して補強板を平行に取り付けることが困難となってくる。その理由は次の通りである。
（１）基材は、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）等の樹脂製であり、また、これらの基材の厚さは通常、２０μｍ〜５０μｍと非常に薄いので、容易に撓んでしまう性質を持っている。
（２）ＩＣチップ実装時のＩＣチップのバンプの高さ、加圧力、回路パターンに接続させるためのパッド、パッドの下の樹脂製シート等の不均衡が原因となって基材に対し、ＩＣチップが若干でも斜めに実装され、平行度が保たれていないと、次にそのＩＣチップの上に補強板を実装すると補強板が大きくなるに従ってその平行度に対する差が顕著となってくる。
（３）補強板をＩＣチップの直上に取り付ける時にＩＣチップと補強板との平行度が厳密に保たれていないと、補強板が大きくなるに従ってその平行度に対する差が顕著となって来る。
（４）補強板を取り付ける際に用いる樹脂が、硬化時に収縮を起こすものであった場合、硬化が補強板端面から起こった場合、未硬化の封止樹脂が内部へと流動して補強板端面付近の樹脂が少なくなることによりインレットシートが湾曲する。

以上のような原因或いはこれらの原因の幾つかが複合されて、結果として基材と補強板の平行が保てなくなり、図７に示されるように、アンテナパターン等の回路パターン５を形成する導体と補強板２が接触し、その結果、通信に不具合が発生するか、或いは全く通信できなくなるという問題がある。

また、上記製造工程上も補強板の平行度の精度管理、樹脂の加熱の温度管理などが必要となり手間がかかる。

また、基材が湾曲することにより、完成したＩＣカードの表面に歪みが生じ、見栄えが良くないという問題もある。

本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、基材と補強板とが平行でない状態で取り付けられた場合であっても、補強板が回路パターンと接触することがなく、常に安定して通信を行うことができるＩＣカードを提供することを目的とする。

また、本発明は、表面の歪みを低減させたＩＣカードを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、回路パターンが形成された基材と、前記回路パターンと電気的に接続するように前記基材上に実装されたＩＣチップと、前記ＩＣチップの前記基材とは反対となる面に樹脂を介し配設された金属製の補強板と、を備えたＩＣモジュールにおいて、前記基材の前記補強板の端部と相対する面には前記回路パターンが形成されていないＩＣモジュールである。

係る構成によれば、樹脂が硬化収縮しても補強板と回路パターンが接触することがないため、補強板の平行度の精度管理など製造工程上の管理が必要なくなる。

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記回路パターンは、前記基材の前記ＩＣチップが実装された面に形成された第１の回路パターンと、前記基材の前記ＩＣチップが実装された面とは反対となる面に形成された第２の回路パターンからなり、前記第１の回路パターンと前記第２の回路パターンは、前記補強板の端部より前記ＩＣチップ側でスルーホールにより電気的に接続されているＩＣモジュールである。

係る構成によれば、基材を容易に製造することができる。

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のＩＣモジュールを備えたＩＣカードである。

係る構成によれば、補強板と回路パターンの接触による通信できないというような機能的不具合を防ぐことができる。

また、請求項４記載の発明は、回路パターンが形成された基材と、前記回路パターンと電気的に接続するように前記基材上に実装されたＩＣチップと、前記ＩＣチップの前記基材とは反対となる面に樹脂を介し配設された金属製の補強板と、を備えたＩＣモジュールにおいて、前記回路パターンは、前記基材の前記ＩＣチップが実装された面に形成された第１の回路パターンと、前記基材の前記ＩＣチップが実装された面とは反対となる面に形成された第２の回路パターンからなり、前記第１の回路パターンと前記第２の回路パターンは、前記補強板の端部より前記ＩＣチップ側でスルーホールにより電気的に接続され、前記第２の回路パターンの内側に補強パターンが形成されたＩＣモジュールである。

係る構成によれば、樹脂が硬化収縮しても補強板と回路パターンが接触することがないため、製造工程上の管理が必要なくなる。

また、請求項５記載の発明は、請求項４記載のＩＣモジュールを備えたＩＣカードである。

係る構成によれば、補強板と回路パターンの接触による通信できないというような機能的不具合を防ぐことができるとともに、補強パターンにより、補強板が配設された付近の凹凸を緩和させることができ、ＩＣカード表面の歪みを緩和することができる。

以上のように、本発明のＩＣモジュールによれば、ＩＣチップと補強板との間の樹脂が硬化収縮などの原因により補強板が傾くことがあっても、補強板のＩＣチップが実装面の補強板の端面に相対する部分には、回路パターンがなく、回路パターンと補強板との接触を防ぐことができるため、通信の不具合を防止することができる。

また、本発明のＩＣモジュールによれば、ＩＣチップが実装された面とは反対となる面に補強パターンを形成したことにより、樹脂の硬化収縮による凹凸を低減させることができ、本発明のＩＣモジュールを使用したＩＣカードでは、補強板が配設された付近の歪みが緩和される。

以下、本発明を実施するための実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

なお、図面を説明するにあたり、同一構成のものには同一符号を付し、説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るＩＣモジュールの断面図であり、図２は、図１の矢印Ａ方向から見た背面図である。

図１に示されるように、本実施の形態のＩＣモジュール２０は、例えばＰＥＴ（ポリエステルテレフタレート）からなる絶縁性の樹脂製のシート状の基材２７と、複数のバンプ２１を備え、基材２７上に実装されたＩＣチップ２２と、ＩＣチップ２２と電気的に接続された第１の回路パターン２８ａと、ＩＣチップ２２が実装された面と反対となる面に第１の回路パターン２８ａとスルーホール３０を介し電気的に接続された第２の回路パターン２８ｂと、ＩＣチップ２２の上部に樹脂２５を介し配設された金属製の補強板２３とから構成される。

ここで、スルーホール３０は、ｗ１＞ｗ２の関係となるように、補強板２３の端部２３ａより、ＩＣチップ２２に近い位置に形成し、第1の回路パターン２８ａと第２の回路パターン２８ｂとを接続する。

なお補強板２３は、その中心がＩＣチップ２２の中心と略一致するように、ＩＣチップ２２の上方に配置され、点圧による集中荷重に耐えるため、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用いられる。

また樹脂２５は、ＩＣチップ２２への衝撃を吸収する衝撃吸収用として用いられる以外に、ＩＣチップ２２の直上位置に補強板２３を、ＩＣチップ２２に接合させるために用いられ、樹脂２５の使用量、即ちＩＣチップ２２への充填量は、補強板２３の投影面積よりも増大するように設定され、且つ、ＩＣチップ２２と補強板２３との間の封止樹脂厚が５μｍ以上となるように設定されている。なお、ＩＣチップ２２は、外部ストレスによる影響を最小限に抑えるため（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）に、エッチング処理を施した物の使用が好適である。

また、ＩＣチップ２２が実装された面と反対となる面に形成された第２の回路パターン２８ｂは、図２に示されるように、アンテナパターンであり、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ためのアンテナとして使用される以外に、カードリーダ等の外部機器からＩＣチップ２２が動作するための電力を受ける受電手段として使用される。すなわち、カードリーダから送信される電磁波によってアンテナ回路に電力が誘起するので、その電力をＩＣチップ２２の駆動電源として使用する。

以上のように、本実施の形態のＩＣモジュール２０によれば、ＩＣモジュール２０の製造工程において、補強板２３を加圧したり、補強板２３の取り付け時に樹脂２５の硬化収縮が生じたりして補強板２３が傾くことがあっても、補強板２３のＩＣチップ２２が実装された側の基材２７上の補強板２３の端部２３ａと相対する部分には、回路パターン２８ａ、２８ｂが無いため、補強板２３と回路パターン２８ａ、２８ｂが接触することを防ぐことができとともに、基材２７と補強板２３との平行度を厳密に保つ必要がなくなるため、補強板２３の取り付け方法に要求される精度が緩和され、管理が簡略化される。

また、所望の強度を得るための補強板２３の大きさや形状の変更においては、設計自由度を広げることができる。

図３は、このようなＩＣモジュール２０を備えたＩＣカードを示す断面図である。

このような構造のＩＣカード３６を製造するには、完成したＩＣモジュール２０をその両面側から中間接着層３８ａ、３８ｂで挟み込み、更にその外側に表層ラミネート層３７ａ、３７ｂを挟み込んで、合計５層構造を確立する。

次に、図示せぬ熱プレス装置により、中間接着層３８ａ、３８ｂ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。

このようなＩＣカード３６によれば、回路パターンと補強板との接触がないため、常に安定して通信することができるＩＣカードを製作することができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るＩＣモジュールの背面図であり、図５は、図４のＩＣモジュールを用いたＩＣカードの断面図である。

本実施の形態のＩＣモジュール４０は、基材４２上に形成された第２の回路パターン２８ｂの内側に、補強用パターン４１が形成されたものである。

ＩＣモジュール４０を備えたＩＣカード５０は、図５に示されるように、ＩＣチップ２２が実装された面と反対となる面に補強パターン４１が形成されているため、樹脂５１の収縮による補強板が配設された付近３９の凹凸を緩和させることができる。

補強板を使用することで、強度の向上を図った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。

本発明の第1の実施の形態のＩＣモジュールの断面図本発明の第１の実施の形態のＩＣモジュールのＩＣチップの実装された面と反対の面を示す図本発明の第１の実施の形態のＩＣモジュールを用いたＩＣカードの断面図本発明の第２の実施の形態のＩＣモジュールのＩＣチップの実装された面と反対の面を示す図本発明の第２の実施の形態のＩＣモジュールを用いたＩＣカードの断面図従来のＩＣモジュールの断面図従来のＩＣモジュールにおける補強板と回路パターンが接触した場合を示す断面図

符号の説明

１、２２ＩＣチップ
２、２３補強板

Claims

回路パターンが形成された基材と、前記回路パターンと電気的に接続するように前記基材上に実装されたＩＣチップと、前記ＩＣチップの前記基材とは反対となる面に樹脂を介し配設された金属製の補強板と、を備えたＩＣモジュールにおいて、
前記基材の前記補強板の端部と相対する部分には前記回路パターンが形成されていないことを特徴とするＩＣモジュール。
前記回路パターンは、前記基材の前記ＩＣチップが実装された面に形成された第１の回路パターンと、前記基材の前記ＩＣチップが実装された面とは反対となる面に形成された第２の回路パターンからなり、前記第１の回路パターンと前記第２の回路パターンは、前記補強板の端部より前記ＩＣチップ側でスルーホールにより電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載のＩＣモジュール。
請求項１又は２記載のＩＣモジュールを備えたことを特徴とする非接触ＩＣカード。
回路パターンが形成された基材と、前記回路パターンと電気的に接続するように前記基材上に実装されたＩＣチップと、前記ＩＣチップの前記基材とは反対となる面に樹脂を介し配設された金属製の補強板と、を備えたＩＣモジュールにおいて、前記回路パターンは、前記基材の前記ＩＣチップが実装された面に形成された第１の回路パターンと、前記基材の前記ＩＣチップが実装された面とは反対となる面に形成された第２の回路パターンからなり、前記第１の回路パターンと前記第２の回路パターンは、前記補強板の端部より前記ＩＣチップ側でスルーホールにより電気的に接続され、前記第２の回路パターンの内側に補強パターンが形成されたことを特徴とするＩＣモジュール。
請求項４記載のＩＣモジュールを備えたことを特徴とする非接触ＩＣカード。