JP2009116647A - 複合型icカードおよびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】カード基材へ凹部を形成しその凹部にICモジュールを設置する複合型ICカードの組み立て工程の処理能力を向上させる。
【解決手段】ICチップと外部接続端子を有するICモジュールを用い、前記ICチップが容量値C1のランクの固有認識データを書き込むメモリを有し、トリミング用同調コンデンサとアンテナパターンと接続端子パターンを有するアンテナシートを形成する第1の工程と、前記ランクに応じて前記トリミング用同調コンデンサの容量値C2をトリミング加工することで調整する第2の工程と、前記アンテナシートを絶縁体の基材で挟み込み熱成形したカード基材を形成する第3の工程と、前記カード基材に凹部を形成する第4の工程と、前記凹部に前記ICモジュールを前記外部接続端子を外に向けて嵌め込み前記ICモジュールのアンテナ接続ランドと前記接続端子パターンを電気接続する第5の工程で複合型ICカードを製造する。
【選択図】図1

Description

本発明は、ICモジュールを搭載した複合型ICカード(接触・非接触共用型ICカード)の製造方法、特に共振周波数のチューニング方法に関する。
従来より、個人情報などを記憶した複合型ICカードが様々な場面で利用されている。この複合型ICカードは、従来は、アンテナのバラツキやICチップのバラツキがあった。近年、ICカードの高性能化に伴い、このバラツキが無視できなくなってきたため、バラツキの少ないICカードを得る、共振周波数の調整技術の確立が重要な課題となってきた。
この課題に対し、特許文献1の非接触型のICカードの製造方法では、ICチップをICカードのアンテナシートに実装し、インレットとして共振周波数を測定し、次に、そのアンテナシートに形成されたトリミング用同調コンデンサの櫛型電極パターンをカットするトリミングを行いトリミング用同調コンデンサの容量値C2を変えることで共振周波数を所定の周波数に調整していた。これにより非接触型ICカードの共振周波数を安定させ、次に、そのインレットを絶縁体の基材の間にはさみ込んで加熱して積層することで非接触型ICカードを製造していた。
しかし、複合型ICカードの場合は、ICチップと外部接続端子を有するICモジュールが用いられ、そのICモジュールは直ぐにはアンテナシートに実装することができず、特許文献2のように、トリミング用同調コンデンサを形成したアンテナシートを絶縁体の基材の間にはさみ込んで加熱して積層したカード基材を製造し、それにICモジュールを嵌め込む凹部を形成するまではICモジュールを実装できなかった。しかし、ICモジュールを実装してから共振周波数を測定してトリミング用同調コンデンサをトリミングすることは、カード基材に穴をあけないとできないので、ICモジュールの実装後にはトリミングができなかった。そのため、特許文献2では、ICモジュールの実装以前に、ICチップのコンデンサの容量C1を測定してから、ICモジュールを嵌め込む凹部を形成するミーリング加工を行う際に、櫛型電極パターンを覆っているカード基材に穴をあけて、櫛型電極パターンのカット部分を露出させてカットすることでアンテナシートのトリミング用同調コンデンサの容量値C2をトリミングし、次に、その凹部にICモジュールを嵌め込んでアンテナシートの接続端子パターンにICモジュールを電気接続させていた。
以下に公知文献を記す。
特開2004−120055号公報 特開2004−118694号公報
しかし、特許文献2の複合型ICカードの製造方法では、アンテナシートを絶縁体の基材の間にはさみ込んで加熱して積層してカード基材を製造することで、カード基材内のアンテナシートが傾いたり、歪みが生じてカード基材の厚み方向のアンテナシートの高さにバラツキが生じる。そして、カード基材の表面からアンテナシートに至る絶縁体を一定量削って凹部を形成する際に、ICモジュールに電気接続させる接続端子パターンを露出させるとともに櫛型電極パターンをカットするトリミングを行う。しかし、カード基材内でアンテナシートが傾いていると、その接続端子パターンと櫛型電極パターンが離れた位置にあるので高さが異なってしまうため、櫛型電極パターンのカットすべき箇所は接続端子
パターンと同時には露出せずトリミングのカットの深さが足らなくなり櫛型電極パターンがカットされなかったり、その逆にカットが深すぎることで不具合を生じる問題があった。
そこで、本発明は、複合型ICカードを製造する際に実用的な方法で精度良く容量を変化させるトリミング加工を行える複合型ICカードの製造方法を提供することを課題とする。
本発明は、この課題を解決するために、ICチップと外部接続端子を有するICモジュールを用い、前記ICチップが前記ICチップの容量値C1のランクの固有認識データを書き込むメモリを有し、トリミング用同調コンデンサとアンテナパターンと接続端子パターンを有するアンテナシートを形成する第1の工程と、前記ランクに応じて前記トリミング用同調コンデンサの容量値C2をトリミング加工することで調整する第2の工程と、前記アンテナシートを絶縁体の基材で挟み込み熱成形したカード基材を形成する第3の工程と、前記カード基材に凹部を形成する第4の工程と、前記凹部に前記ICモジュールを前記外部接続端子を外に向けて嵌め込み前記ICモジュールのアンテナ接続ランドと前記接続端子パターンを電気接続する第5の工程を有することを特徴とする複合型ICカードの製造方法である。
また、本発明は、上記第1の工程が、シート基材の一方の主面に、アンテナパターンと接続端子パターンとトリミング用同調コンデンサの櫛型電極パターンを一体に形成し、他方の主面に上記トリミング用同調コンデンサの下側電極パターンを形成し、上記第2の工程が、前記櫛型電極パターンの所定箇所を切断する上記トリミング加工を行うことを特徴とする上記の複合型ICカードの製造方法である。
また、本発明は、ICチップと外部接続端子を有するICモジュールを用い、前記ICチップが前記ICチップの容量値C1のランクの固有認識データを書き込むメモリを有し、前記ランクに応じて容量値C2がトリミング加工されて調整されたトリミング用同調コンデンサと、アンテナパターンと、接続端子パターンを有するアンテナシートが、絶縁体の基材で挟み込まれ上面から凹部が形成されたカード基材を備え、前記ランクに応じた前記ICモジュールが前記カード基材の前記凹部に前記外部接続端子を外に向けて嵌め込まれ前記ICモジュールのアンテナ接続ランドと前記接続端子パターンが電気接続されたことを特徴とする複合型ICカードである。
また、本発明は、上記アンテナシートが、シート基材の一方の主面に、上記アンテナパターンと上記接続端子パターンと上記トリミング用同調コンデンサの櫛型電極パターンが一体に形成され、他方の主面に上記トリミング用同調コンデンサの下側電極パターンが形成され、前記櫛型電極パターンの所定箇所が切断されることで上記トリミング用同調コンデンサの容量値C2が調整されたことを特徴とする上記の複合型ICカードである。
本発明のICカードの製造方法によれば、ICモジュールのコンデンサの容量C1の測定値によりICモジュールをランク分けし、アンテナシートをそのランク分けに応じて、櫛型電極パターンをトリミング加工することでトリミング用同調コンデンサの容量値をC2に補正する。そして、そのアンテナシートに対応するランクのICモジュールを組み合わせて複合型ICカードを組み立てたので、ICモジュールのコンデンサの容量のバラツキを実用的な手段でトリミングする複合型ICカードの製造方法が得られる効果がある。
(実施形態1)
以下、本発明の実施形態におけるICカード1について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態のICカード1の平面図を示し、図8は断面図を示したものである。ICカード1は、接触・非接触でリーダライタ装置と通信を行う複合型ICカードである。
このICカード1は、矩形板状のカード基材2を備えている。カード基材2は、図5のように、絶縁部材からなる矩形板状の一対の絶縁体の基材22が、フィルム状のアンテナシート3を挟んで重ね合わされて、互いに接着されて形成されたものである。アンテナシート3は、図2に示すように、透明なフィルム状のシート基材4を備えている。シート基材4は、絶縁部材からなっており、矩形状に形成されている。また、シート基材4は、PEN、PET、PIなどからなり、厚さ寸法は15μmから200μmである。
アンテナシート3は、シート基材4の一方の主面4aに、厚さ15μmから50μmの銅箔やアルミニウム箔などに、マスク露光技術によりマスクのパターンをエッチングして形成した導体のパターンから成る、コイル状のアンテナパターン5と、このアンテナパターン5に接続された一対の接続端子パターン6と、トリミング用同調コンデンサ7の櫛型電極パターン7aが設けられている。また、シート基材4の他方の主面4bには、トリミング用同調コンデンサ7の下側電極パターン7bが導体パターンで形成されている。そして、シート基材4表裏の両主面4aと4bの導体パターンの所定箇所が接合されて電気接続している。また、櫛型電極パターン7aと下側電極パターン7bは対向してトリミング用同調コンデンサ7を成している。その櫛型電極パターン7aの一部を切断することでトリミング用同調コンデンサ7の容量値C2を変えるトリミングを行い、その容量値C2でICモジュール10の容量値C1のバラツキを補正する。
図3にICカード1の回路図を示す。コイル状のアンテナパターン5がインダクタンスLを有する。その両端の2点a、c(端子a、cは電力、クロック入力のための高周波入力端子)に、容量C1を内蔵しているICチップ14が接続され、また、容量の微調整を行う容量C2のトリミング用同調コンデンサ7が接続される。ここで、アンテナパターン5のインダクタンスLとそれに接続する総容量値Cが、共振周波数f=1/(2π・√(L・C))=13.56MHzの共振回路を構成する。この総容量値Cは、ICモジュール10のコンデンサの容量値C1とトリミング用同調コンデンサ7の容量値C2の和であり、その総容量値Cが常に一定値になるようにICモジュール10とカード基材2を組み合わせる。そのために、ICモジュール10のコンデンサの容量値C1を測定して、必要な総容量値Cからその測定された容量値C1を引き算することで、トリミング用同調コンデンサ7の容量値C2を計算する。そして、アンテナシート3の状態で櫛型電極パターン7aの一部を切断するトリミングを行うことでトリミング用同調コンデンサ7の容量をその容量値C2に調整する。
このアンテナシート3の接続端子パターン6を形成した主面4a側からICモジュール10を設置する。ICモジュール10は、図4(a)に断面図を示し、図4(b)に下側から観察した平面図を示すように、ガラスエポキシ等の絶縁基板12の上面にカード基材2の一方の面から露出させるための矩形板状の外部接続端子11を有し、絶縁基板12の下面にはアンテナ接続ランド13を有する。その絶縁基板12の下にICチップ14が設置されている。そのICチップ14のメモリ(メモリエリアのうち、製造履歴情報エリア)に、そのICチップ14のコンデンサの容量でランク分けした固有認識データが書き込まれている。
また、ICモジュール10の絶縁基板12には、外部接続端子11の下の部分に外部接続端子11の下面を露出させる穴15が形成され、穴15から露出した外部接続端子11
の下面にボンディングワイヤ16の一端が接続され、他端がICチップ14の信号電極に接続されている。また、ICチップ14のアンテナ用電極がボンディングワイヤ17で絶縁基板12の下のアンテナ接続ランド13に接続されている。そして、そのICチップ14とボンディングワイヤ16、17がモールド樹脂18で覆われている。
ICカード1の組立は、先ず、図7のように、カード基材2にICモジュール10を設置するための凹部21を形成し接続端子パターン6を露出させ、次に、図8のように、凹部21にICモジュール10を嵌合させて熱プレスしICモジュール10を凹部21に接着するとともに、アンテナ接続ランド13のモールド樹脂18で被覆されない部分を、半田などの接続導体19によりシート基材4の接続端子パターン6に電気接続してICカード1を組み立てる。
このように製造したICカード1は、以下のようにして、非接触式でリーダライタ装置と通信が行われる。まず、共振周波数fの13.56MHzの電磁波を放射するリーダライタ装置にICカード1を近接させる。するとアンテナパターン5は、その電磁波を受信して、ICチップ14に電力を供給する。これにより、ICチップ14が駆動されて、種々の処理が行われる。例えば、ICチップ14のメモリ回路に記憶された各種情報が読み出され、その各種情報が搬送波に載せられてアンテナパターン5を介して放射される。この電磁波をリーダライタ装置が受信することにより、ICチップ14の各種情報が読み出される。また、ICカード1の外部接続端子11にリーダライタ装置を接触させて電気接続させることにより、接触式でリーダライタ装置と通信を行うこともできる。
次に、このように構成された本実施形態におけるICカード1の製造方法について説明する。
(工程1)
先ず、以下のようにして複合型ICカード用のICモジュール10を製造する。すなわち、図4に示すように、ガラスエポキシ等の絶縁基板12の上面に矩形板状の外部接続端子11を形成し、絶縁基板12の下面にアンテナ接続ランド13を形成する。次に、絶縁基板12に、外部接続端子11の下面を露出させる穴15を形成する。次に、絶縁基板12の下面にICチップ14を設置する。そして、穴15で露出した外部接続端子11の下面にボンディングワイヤ16の一端を接続し、他端をICチップ14の信号電極に接続する。また、絶縁基板12の下のアンテナ接続ランド13をボンディングワイヤ17でICチップ14のアンテナ用電極に電気接続させる。そして、ICチップ14とボンディングワイヤ16、17をモールド樹脂18で覆うことでICモジュール10を製造する。
(工程2)
次に、ICモジュール10のアンテナ接続ランド13間のコンデンサの容量値C1を測定し、ICモジュール10をその容量値C1に応じてランク分けし、そのランクの固有認識データをICモジュール10のメモリに書き込む。
(工程3)
次に、図2および図5に示すように、エッチング等のマスク露光技術により、シート基材4の一方の主面4aに、厚さ15μmから50μmの銅箔やアルミニウム箔などに、マスク露光技術によりマスクのパターンをエッチングして形成した導体のパターンから成る、コイル状のアンテナパターン5と接続端子パターン6とトリミング用同調コンデンサ7の櫛型電極パターン7aを一体的に形成し、他方の主面4bに、櫛型電極パターン7aに対向する導体パターンでトリミング用同調コンデンサ7の下側電極パターン7bを形成する。また、両主面4aと4bの導体パターンの所定部分をかしめて接続させるか、所定部分にスルホールを形成し半田を注入して、両主面4aと4bの導体パターンを電気接続する。あるいは、その所定部分を抵抗溶接等の溶接手段で溶接して接合して電気接続する。こうして両主面の導体パターンが所定位置で電気接続されたアンテナシート3を得る。
(工程4)
次いで、図1に示すように、アンテナシート3の櫛型電極パターン7aの一部を切断するトリミングを行うことでトリミング用同調コンデンサ7の容量値C2を、目標とする総容量値CからICモジュール10のコンデンサの容量値C1を引き算した値の容量値C2にする。そして、その容量値C2に応じてアンテナシートをランク分けし、アンテナシート3の表面に、レーザマーカ等により、そのランクを表わす固有認識データマーク8を描画する。
(工程5)
次いで、図5に示すように、このアンテナシート3を、薄板状の一対の絶縁体の基材22で挟み込み熱成形して互いに接着し、図6のようにアンテナシート3が内装された積層体のカード基材2を得る。
(工程6)
そして、図7に示すように、カード基材2の一方の主面2aからミリング加工して凹部21を形成し、同時に、接続端子パターン6を露出させる溝部23を形成する。
(工程7)
次いで、図7に示すように、溝部23から露出した接続端子パターン6に、予め決められた一定量のクリーム半田を塗布して接続導体19を形成する。
(工程8)
次に、カード基材2に内装したアンテナシート3の固有認識データマーク8を観察し、その固有認識データマーク8の表わすランクに対応するICモジュール10を選択して用意する。次に、図8に示すように、ICモジュール10の外周近傍の所定の位置にポリエステル系の樹脂等のホットメルトシート20を仮止めした上でカード基材2の凹部21にそのICモジュール10を嵌め込む。次に、熱プレスによりホットメルトシート20と接続導体19の半田を溶融させ、ICモジュール10のアンテナ接続ランド13と接続端子パターン6を接続導体19で電気接続し、かつ、溶融したホットメルトシート20によってICモジュール10を凹部21に接着する。これにより、図1に示すICカード1が得られる。
以上のように、本実施形態によれば、ICチップ14のメモリへ履歴情報を書き込みできる外部接続端子11を有するICモジュール10を用い、ICカード1の組み立て以前にICモジュール10のコンデンサの容量C1を測定し、その測定結果によりランク分けした固有認識データをICチップ14のメモリに記憶する。そして、トリミング用同調コンデンサ7を有するアンテナシート3を製造し、ICモジュール10のコンデンサの容量C1のランクに応じて、アンテナシート3のトリミング用同調コンデンサ7の容量C2をトリミングし、そのアンテナシート3に固有認識データマーク8を描画する。これにより、ICカード1の組み立ての際に、カード基材2のアンテナシート3の固有認識データマーク8を速やかに観察して、それに対応するICモジュール10を選別して速やかに固有認識データのランクを合わせた複合型ICカード10を組み立てることができるので、ICモジュール10のコンデンサの容量のバラツキを補正した複合型ICカード1の組立工程の処理能力を高められる効果がある。
また、この複合型ICカード1には固有認識データマーク8およびICチップ14のメモリの製造履歴情報エリアに、ICモジュール10のコンデンサの容量値C1のランクが記録されているため、複合型ICカード1の出荷後におけるICチップ14の特性の経時変化によるコンデンサの容量値C1の変化を確認し、ICチップ14の長期信頼性を調査できる効果がある。また、固有認識データマーク8を観察するだけで、そのICカード1で用いたICチップの容量のランクが容易にわかる効果がある。特に、ICチップが破損
していても、固有認識データマーク8を観察することでICチップ14の容量のランクが確認できる効果がある。
なお、本実施形態以外の製造方法として、上記の製造工程が可能なように、アンテナ接続ランド13間の容量値C1のランクの固有認識データを書き込むメモリを有するICチップ14を用いるが、ICカード1に必要な共振周波数のバラツキの仕様に応じて、製造方法を変えることも可能である。すなわち、ICチップの容量値C1のバラツキが大きいにもかかわらず、共振周波数のバラツキが小さいことが要求される場合は上記の製造方法でICカード1を製造し、バラツキの許容範囲がそれより大きい仕様の場合は、ICチップのロット毎に、それにトリミング用同調コンデンサ7の容量値C2を合わせるように櫛型電極パターン7aを切断してトリミングして作成したアンテナシート3を組み合わせてICカード1を製造することも可能である。その場合は、ICチップ14のメモリに固有認識データを書き込まないでICカード1を製造することが可能である。
なお、接続導体19は、半田を設ける代わりに、銀系導電性樹脂(銀ペースト)を接続端子パターン6に塗布し、その銀ペーストにアンテナ接続ランドを接続させて銀ペーストを硬化させて接続導体19を形成してもよい。さらに、半田などの接合部材を使用しないで、アンテナシート3の接続端子パターン6およびICモジュール10のアンテナ接続ランド13に金めっきの接続導体19を形成しておき、両者を接触させて超音波溶着させて接合してもよい。また、シート基材4は、透明なフィルム状のものに限ることはなく、半透明や有色の部材であってもよい。また、リーダライタ装置と通信するために用いる電磁界の共振周波数fは13.56MHzに限ることはなく、共振周波数は適宜変更可能である。なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
本発明のICカードの実施形態の平面図である。 本発明の、ICカードに組み込む以前のアンテナシートを示す平面図である。 本発明のICカードの回路図である。 (a)本発明のICカードに組み込むICモジュールを示す断面図である。(b)本発明のICカードに組み込むICモジュールを下側から観察した平面図である。 本発明のICカードの製造過程を示す図であって、アンテナシートを絶縁体の基材で挟んで積層する工程を示す断面図である。 本発明のICカードの製造過程を示す図であって、カード基材にアンテナシートを内装した様子を示す断面図である。 本発明のICカードの製造過程を示す図であって、アンテナシートを内装したカード基材に凹部を設け、その接続端子パターンにクリーム半田を塗布して接続導体を形成する工程を示す断面図である。 本発明のICカードの断面図である。
符号の説明
1・・・ICカード
2・・・カード基材
2a・・・カード基材の一方の主面
3・・・アンテナシート
4・・・シート基材
4a・・・シート基材の一方の主面
4b・・・シート基材の他方の主面
5・・・アンテナパターン
6・・・接続端子パターン
7・・・トリミング用同調コンデンサ
7a・・・櫛型電極パターン
7b・・・下側電極パターン
8・・・固有認識データマーク
10・・・ICモジュール
11・・・外部接続端子
12・・・絶縁基板
13・・・アンテナ接続ランド
14・・・ICチップ
15・・・穴
16、17・・・ボンディングワイヤ
18・・・モールド樹脂
19・・・接続導体
20・・・ホットメルトシート
21・・・凹部
22・・・絶縁体の基材
23・・・溝部

Claims (4)

  1. ICチップと外部接続端子を有するICモジュールを用い、前記ICチップが前記ICチップの容量値C1のランクの固有認識データを書き込むメモリを有し、トリミング用同調コンデンサとアンテナパターンと接続端子パターンを有するアンテナシートを形成する第1の工程と、前記ランクに応じて前記トリミング用同調コンデンサの容量値C2をトリミング加工することで調整する第2の工程と、前記アンテナシートを絶縁体の基材で挟み込み熱成形したカード基材を形成する第3の工程と、前記カード基材に凹部を形成する第4の工程と、前記凹部に前記ICモジュールを前記外部接続端子を外に向けて嵌め込み前記ICモジュールのアンテナ接続ランドと前記接続端子パターンを電気接続する第5の工程を有することを特徴とする複合型ICカードの製造方法。
  2. 前記第1の工程が、シート基材の一方の主面に、アンテナパターンと接続端子パターンとトリミング用同調コンデンサの櫛型電極パターンを一体に形成し、他方の主面に前記トリミング用同調コンデンサの下側電極パターンを形成し、前記第2の工程が、前記櫛型電極パターンの所定箇所を切断する前記トリミング加工を行うことを特徴とする請求項1記載の複合型ICカードの製造方法。
  3. ICチップと外部接続端子を有するICモジュールを用い、前記ICチップが前記ICチップの容量値C1のランクの固有認識データを書き込むメモリを有し、前記ランクに応じて容量値C2がトリミング加工されて調整されたトリミング用同調コンデンサと、アンテナパターンと、接続端子パターンを有するアンテナシートが、絶縁体の基材で挟み込まれ上面から凹部が形成されたカード基材を備え、前記ランクに応じた前記ICモジュールが前記カード基材の前記凹部に前記外部接続端子を外に向けて嵌め込まれ前記ICモジュールのアンテナ接続ランドと前記接続端子パターンが電気接続されたことを特徴とする複合型ICカード。
  4. 前記アンテナシートが、シート基材の一方の主面に、前記アンテナパターンと前記接続端子パターンと前記トリミング用同調コンデンサの櫛型電極パターンが一体に形成され、他方の主面に前記トリミング用同調コンデンサの下側電極パターンが形成され、前記櫛型電極パターンの所定箇所が切断されることで前記トリミング用同調コンデンサの容量値C2が調整されたことを特徴とする請求項3記載の複合型ICカード。
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