JP2010044604A - アンテナモジュールおよびアンテナモジュールの製造装置、並びに、非接触ｉｃカードおよび非接触ｉｃカードの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＣチップにおける放熱を促進させるとともに、絶縁基板の両側の補強板の位置のずれを抑える。
【解決手段】絶縁基板２１の実装面にはＩＣチップが実装される。ＩＣチップを保護する補強板が実装面側と非実装面２１Ｂ側に設けられる。パターン２３は、絶縁基板２１の非実装面２１Ｂであって、ＩＣチップに対応する位置に形成される。パターン２３には、実装面側の補強板２４の端部４２−１乃至４２−４が内部に位置するように透光部４１−１乃至４１−４が設けられている。本発明は、例えば、非接触ＩＣカードに適用することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、アンテナモジュールおよびアンテナモジュールの製造装置、並びに、非接触ＩＣカードおよび非接触ＩＣカードの製造装置に関し、特に、ＩＣ（Integrated Circuit）チップにおける放熱を促進させるとともに、絶縁基板の両側の補強板の位置のずれを抑えることができるようにしたアンテナモジュールおよびアンテナモジュールの製造装置、並びに、非接触ＩＣカードおよび非接触ＩＣカードの製造装置に関する。

近年、RFID（radio frequency identification）技術を利用した非接触ＩＣカードや規格化されたカードサイズ以外のRFIDタグ、接触式のＩＣカード等のＩＣメディアが広く普及している。特に非接触ＩＣカードやRFIDタグは、それらをカードリーダ上に置いたり、かざしたりするだけで、情報のやりとりを行うことが可能であるという利便性から、鉄道の出改札等の交通系用途を中心に、入退出管理等のセキュリティシステム、工場における製品管理システムなど多様な分野で応用されている。

非接触ＩＣカードは、アンテナコイルなどが形成された絶縁基板上にＩＣチップを実装することにより構成されるアンテナモジュールを、合成樹脂製の一対のカード構成シートで挟み込んで製造される。従って、非接触ＩＣカードは、温度上昇による特性の劣化や信頼性の低下といった、半導体の特性を有している。

そこで、近年、温度上昇に対するセキュリティ対策の一環として、通信などによるＩＣチップの温度の上昇を防止することが考えられている。

この方法としては、ＩＣチップとアンテナコイルをワイヤボンディング実装により接続する非接触ＩＣカードにおいて、ＩＣチップと、それを実装する絶縁基板の間に、金属箔のヒートシンクを形成して、そのヒートシンクとＩＣチップを非導電性の接着剤で接着し、これにより、ＩＣチップにおける放熱性を向上させる方法が考案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１６３５４３号公報

また、非接触ＩＣカードにおいて、絶縁基板の両側には、ＩＣチップを保護するために補強板が設けられる。この場合、その絶縁基板上の補強板に対応する位置に補強板より大きなヒートシンクが設けられると、両側の補強板の取り付け位置が大きくずれてしまう恐れがある。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ＩＣチップにおける放熱を促進させるとともに、絶縁基板の両側の補強板の位置のずれを抑えることができるようにするものである。

本発明の第１の側面のアンテナモジュールは、金属箔からなるアンテナコイル、コンデンサ、および、前記アンテナコイルによる通信を制御するＩＣチップが配置された透光性の絶縁基板と、前記絶縁基板の前記ＩＣチップが配置された実装面側と、その反対側の非実装面側から、前記絶縁基板を介して前記ＩＣチップを挟み込む第１および第２の補強板と、前記絶縁基板の前記非実装面上であって、前記ＩＣチップに対応する位置に形成される、金属箔からなるパターンとを備え、前記パターンは、前記第１および第２の補強板より大きく、前記パターンには、前記第１の補強板の端部が内部に位置するように形成された透光部が少なくとも１つ設けられている。

本発明の第２の側面の非接触ＩＣカードは、金属箔からなるアンテナコイル、コンデンサ、および、前記アンテナコイルによる通信を制御するＩＣチップが配置された透光性の絶縁基板と、前記絶縁基板の前記ＩＣチップが配置された実装面側と、その反対側の非実装面側から、前記絶縁基板を介して前記ＩＣチップを挟み込む第１および第２の補強板と、前記絶縁基板の前記非実装面上であって、前記ＩＣチップに対応する位置に形成される、金属箔からなるパターンと、前記アンテナコイル、前記コンデンサ、前記パターン、並びに前記第１および第２の補強板が配置された前記絶縁基板を挟み込むシートとを備え、前記パターンは、前記第１および第２の補強板より大きく、前記パターンには、前記第１の補強板の端部が内部に位置するように形成された透光部が少なくとも１つ設けられている。

本発明の第３の側面のアンテナモジュールの製造装置は、透光性の絶縁基板上にアンテナコイルおよびコンデンサを形成するとともに、前記絶縁基板のＩＣチップが配置される実装面と反対の非実装面であって、前記ＩＣチップに対応する位置にパターンを形成する形成部と、前記アンテナコイルによる通信を制御する前記ＩＣチップを前記絶縁基板の前記実装面上に実装する実装部と、前記パターンより小さい第１の補強板を前記実装面側の前記ＩＣチップの上部に接着する第１の接着部と、前記非実装面側の前記パターンに、前記第１の補強板の端部が内部に位置するように少なくとも１つ形成された透光部から、前記絶縁基板を介して前記実装面側の前記第１の補強板の位置を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記第１の補強板の位置に基づいて、前記パターンより小さい第２の補強板を、前記絶縁基板の前記非実装面側に接着する第２の接着部とを備える。

本発明の第４の側面の非接触ＩＣカードの製造装置は、透光性の絶縁基板上にアンテナコイルおよびコンデンサを形成するとともに、前記絶縁基板のＩＣチップが配置される実装面と反対の非実装面であって、前記ＩＣチップに対応する位置にパターンを形成する形成部と、前記アンテナコイルによる通信を制御する前記ＩＣチップを前記絶縁基板の前記実装面上に実装する実装部と、前記パターンより小さい第１の補強板を前記実装面側の前記ＩＣチップの上部に接着する第１の接着部と、前記非実装面側の前記パターンに、前記第１の補強板の端部が内部に位置するように少なくとも１つ形成された透光部から、前記絶縁基板を介して前記実装面側の前記第１の補強板の位置を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記第１の補強板の位置に基づいて、前記パターンより小さい第２の補強板を、前記絶縁基板の前記非実装面側に接着する第２の接着部と、前記アンテナコイル、前記コンデンサ、前記パターン、並びに前記第１および第２の補強板が配置された前記絶縁基板をシートで挟み込む挟み込み部とを備える。

本発明の第１の側面のアンテナモジュールにおいては、金属箔からなるアンテナコイル、コンデンサ、および、アンテナコイルによる通信を制御するＩＣチップが配置された透光性の絶縁基板と、絶縁基板のＩＣチップが配置された実装面側と、その反対側の非実装面側から、絶縁基板を介してＩＣチップを挟み込む第１および第２の補強板と、絶縁基板の非実装面上であって、ＩＣチップに対応する位置に形成される、金属箔からなるパターンとが備えられ、パターンは、第１および第２の補強板より大きく、パターンには、第１の補強板の端部が内部に位置するように形成された透光部が少なくとも１つ設けられている。

本発明の第２の側面の非接触ＩＣカードにおいては、金属箔からなるアンテナコイル、コンデンサ、および、アンテナコイルによる通信を制御するＩＣチップが配置された透光性の絶縁基板と、絶縁基板のＩＣチップが配置された実装面側と、その反対側の非実装面側から、絶縁基板を介してＩＣチップを挟み込む第１および第２の補強板と、絶縁基板の非実装面上であって、ＩＣチップに対応する位置に形成される、金属箔からなるパターンと、アンテナコイル、コンデンサ、パターン、並びに第１および第２の補強板が配置された絶縁基板を挟み込むシートとが備えられ、パターンは、第１および第２の補強板より大きく、パターンには、第１の補強板の端部が内部に位置するように形成された透光部が少なくとも１つ設けられている。

本発明の第３の側面のアンテナモジュールの製造装置においては、透光性の絶縁基板上にアンテナコイルおよびコンデンサが形成されるとともに、絶縁基板のＩＣチップが配置される実装面と反対の非実装面であって、ＩＣチップに対応する位置にパターンが形成され、アンテナコイルによる通信を制御するＩＣチップが絶縁基板の実装面上に実装され、パターンより小さい第１の補強板が実装面側のＩＣチップの上部に接着され、非実装面側のパターンに、第１の補強板の端部が内部に位置するように少なくとも１つ形成された透光部から、絶縁基板を介して実装面側の第１の補強板の位置が検出され、検出された第１の補強板の位置に基づいて、パターンより小さい第２の補強板が、絶縁基板の非実装面側に接着される。

本発明の第４の側面の非接触ＩＣカードの製造装置においては、透光性の絶縁基板上にアンテナコイルおよびコンデンサが形成されるとともに、絶縁基板のＩＣチップが配置される実装面と反対の非実装面であって、ＩＣチップに対応する位置にパターンが形成され、アンテナコイルによる通信を制御するＩＣチップが絶縁基板の実装面上に実装され、パターンより小さい第１の補強板が実装面側のＩＣチップの上部に接着され、非実装面側のパターンに、第１の補強板の端部が内部に位置するように少なくとも１つ形成された透光部から、絶縁基板を介して実装面側の第１の補強板の位置が検出され、検出された第１の補強板の位置に基づいて、パターンより小さい第２の補強板が、絶縁基板の非実装面側に接着され、アンテナコイル、コンデンサ、パターン、並びに第１および第２の補強板が配置された絶縁基板がシートで挟み込まれる。

以上のように、本発明によれば、ＩＣチップにおける放熱を促進させることができる。また、本発明によれば、絶縁基板の両側の補強板の位置のずれを抑えることができる。

図１は、本発明を適用した非接触ＩＣカード１０の一実施の形態の概略を示す部分断面図である。

図１の非接触ＩＣカード１０は、非接触で外部の機器と通信を行うアンテナモジュール１１を、接着材料層１２を介して一対の外装シート材１３，１４で挟み込むことにより構成される。

アンテナモジュール１１は、絶縁基板２１、絶縁基板２１の図中上側の面２１Ａ上に実装されたＩＣチップ２２、絶縁基板２１のＩＣチップ２２が実装された面２１Ａの反対側の面である図中下側の面２１Ｂ上に配置される金属箔からなるパターン２３などにより構成される。

絶縁基板２１としては、一般的な高分子フィルムが用いられる。一般的な高分子フィルムとしては、例えばポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリイミド（PI）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂などの樹脂フィルムを用いることができる。絶縁基板２１として用いられる高分子フィルムは、透明色で（透光性を有し）絶縁性があれば、特に限定されない。

ＩＣチップ２２は、外部の機器との通信などを制御する機能を有する。パターン２３は、ＩＣチップ２２が実装される面２１Ａ上の領域に対応する面２１Ｂ上の領域に形成され、パターン２３が形成される領域は、ＩＣチップ２２が実装される領域と絶縁基板２１に対して垂直な方向（図１の上下方向）から見て重なっている。

このように、アンテナモジュール１１では、ＩＣチップ２２が実装される領域に対応する領域に、熱伝導率の高い金属箔からなるパターン２３が形成されるので、ＩＣチップ２２における放熱を促進させることができる。その結果、ＩＣチップ２２の温度上昇による特性の劣化や信頼性の低下を防止することができる。

さらに、アンテナモジュール１１では、パターン２３が形成される領域と、ＩＣチップ２２が実装される領域が重なっているので、パターン２３による放熱を効率良く行うことができる。

なお、以下では、特に断りのない限り、絶縁基板２１のＩＣチップ２２が実装された面２１Ａを実装面といい、その実装面と対向する面２１Ｂを非実装面という。

ＩＣチップ２２の周辺には、そのＩＣチップ２２を実装面２１Ａ側と非実装面２１Ｂ側から絶縁基板２１を介して挟み込む、ステンレスなどの金属製の一対の補強板２４，２５が設けられている。補強板２４，２５は、補強板接着剤２６により、実装面２１Ａと非実装面２１Ｂに、それぞれ接着される。

補強板２４，２５は、例えばＳＵＳ板（ステンレス板）であり、その厚みは、非接触ＩＣカード１０が必要とするＩＣチップ２２の強度や、非接触ＩＣカード１０の層の構成に応じて決定される。また、補強板２４，２５の大きさや形状は、ＩＣチップ２２の外形寸法に応じて決定されるが、補強板２４，２５の大きさはパターン２３より小さく、ＩＣチップ２２より大きい。なお、補強板２４，２５は、非接触ＩＣカード１０が必要とするＩＣチップ２２の強度を確保できるものであれば、ＳＵＳ板でなくてもよい。

補強板接着剤２６は、例えば液状の接着剤とすることができる。なお、補強板接着剤２６の形態は、補強板２４，２５と絶縁基板２１を接着することができるものであれば、どのような形態であってもよい。例えば、補強板接着剤２６は、フィルム状の接着シートであってもよい。

また、補強板接着剤２６がＩＣチップ２２の側面を覆う形状は、補強板接着剤２６の形態によって異なり、その形状は、ＩＣチップ２２に必要な強度を確保することができるものであれば、どのような形状であってもよい。さらに、補強板接着剤２６の接着方式は、補強板接着剤２６の材質により異なる。例えば、補強板接着剤２６が、エポキシ系接着剤である場合には、熱硬化で接着する接着方式が望ましい。

接着材料層１２は、例えば２液性のエポキシ系接着剤により形成される。２液性のエポキシ系接着剤とは、エポキシ基を含有する化合物（主剤）と、アミン類や酸無水物を含有する硬化剤を混ぜ合わせ、硬化反応によって接着させる接着剤である。エポキシ基を含有する化合物には、ビスフェノールＡ型、水添ビスフェノールＡ型、ノボラック型、ビスフェノールＦ型、ブロム化エポキシ樹脂、環式脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルアミン系樹脂、グリシジルエステル系樹脂などがある。

また、アミン類や酸無水物を含有する硬化剤には、脂肪族第１・第２アミン（トリエチレンテトラミン、ジプロピルトリアミン等）、脂肪族第３アミン（トリエタノールアミン、脂肪族第１・第２アミンとエポキシの反応生成物等）、脂肪族ポリアミン（ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、ビス（ヘキサメチレン）トリアミン等）、脂肪族アミン（メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォン等）、アミンアダクド（ポリアミンとエポキシ基との反応生成物等）、芳香族酸無水物（無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等）、ジシアンジアミドおよびその誘導体、イミダゾール類、チオール類などがある。

外装シート材１３，１４は、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル類、プロピレン等のポリオレフィン類、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート等のセルロース類、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン樹脂、アクリロニトリル‐スチレン樹脂、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリル酸メチル、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリル酸エチル、ポリエチルメタクリレート、酢酸ビニル、ポリビニルアルコール等のビニル系樹脂、ポリカーボネート類などの単体、または混合物などにより構成される。

外装シート材１３，１４には、オフセット印刷法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法などの印刷法によって、文字や絵柄などが印刷されるようにしてもよい。

図２は、図１のアンテナモジュール１１を実装面２１Ａ側から見た平面図であり、図３は、アンテナモジュール１１を非実装面２１Ｂ側から見た平面図である。なお、図２と図３において、点線は、絶縁基板２１を介して反対側にあるものを表している。

図２に示すように、絶縁基板２１の実装面２１Ａには、絶縁基板２１の周囲に沿って金属箔からなるアンテナコイル３１が形成され、このアンテナコイル３１とＩＣチップ２２は、ＩＣチップ２２がフリップチップ実装されることにより接続される。即ち、ＩＣチップ２２の回路面に形成された突起電極（バンプ）（図示せず）が、異方性導電膜や異方性導電ペースト状接着剤を介して、アンテナコイル３１に接続される。なお、ＩＣチップ２２は、例えば、はんだ付けによってワイヤボンディング実装されてもよい。

アンテナコイル３１は、電波を用いて外部の機器と通信を行う。ＩＣチップ２２は、温度センサ２２Ａと制御回路２２Ｂを内蔵している。温度センサ２２Ａは、ＩＣチップ２２の温度を検知する。制御回路２２Ｂは、アンテナコイル３１による通信を制御する。例えば、制御回路２２Ｂは、温度センサ２２Ａにより検知された温度が、予め設定された設定温度以上の温度（以下、異常温度という）である場合、通信を停止する。この設定温度は、半導体の特性により、特性の劣化や信頼性の低下がＩＣチップ２２に生じてしまう最低の温度である。

なお、説明の便宜上、図２では、補強板２４内を透視して図示しているが、実際には、ＩＣチップ２２は補強板２４に覆われている。また、ＩＣチップ２２は、温度センサ２２Ａを内蔵していなくてもよい。この場合、制御回路２２Ｂは、ＩＣチップ２２の異常温度に応じて通信を停止しない。

また、図２に示すように、絶縁基板２１の実装面２１Ａには、金属箔からなる導体３２Ａが形成され、図３に示すように、絶縁基板２１の非実装面２１Ｂには、導体３２Ａに対応する位置に、金属箔からなる導体３２Ｂが形成される。導体３２Ａと導体３２Ｂは、絶縁基板２１を介することにより、コンデンサを形成している。このコンデンサにより、アンテナコイル３１の同調周波数を、例えば１３．５６ＭＨｚにすることができる。

さらに、図２に示すように、絶縁基板２１の実装面２１Ａには、ＩＣチップ２２の実装領域の周辺に４つのマーカ３３−１乃至３３−４が形成されている。このマーカ３３−１乃至３３−４は、ＩＣチップ２２や補強板２４を設置する際に設置位置の目印となる。

また、絶縁基板２１の非実装面２１Ｂには、図３に示すように、ＩＣチップ２２が実装される実装面２１Ａの領域に対応する領域に、金属箔からなるパターン２３が形成されている。このパターン２３には、金属箔がない長方形状の４つの透光部４１−１乃至４１−４がそれぞれ設けられている。そして、透光部４１−１乃至４１−４の内部に、実装面２１Ａ側の補強板２４の各辺が位置するように、透光部４１−１乃至４１−４の形成位置が設定されている。

このように、アンテナモジュール１１では、実装面２１Ａ側の補強板２４の端部が内部に位置するように、補強板２４，２５より大きいパターン２３に透光部４１−１乃至４１−４が設けられているので、その非実装面２１Ｂ側の透光部４１−１乃至４１−４から、絶縁基板２１を介して実装面２１Ａ側の補強板２４の絶対位置を、例えばビデオカメラで撮像した画像から検出することができる。具体的には、図４に示すように、透光部４１−１乃至４１−４から、絶縁基板２１を介して、実装面２１Ａ側の補強板２４の端部４２−１乃至４２−４を検出することで、補強板２４の絶対位置を検出することができる。絶縁基板２１は、このように、一方の面から他方の面の部材を観察することができる程度の透光性を有している。

その結果、実装面２１Ａ側の補強板２４を補強板接着剤２６により絶縁基板２１に接着した後、非実装面２１Ｂ側の補強板２５を絶縁基板２１に接着する際、非実装面２１Ｂ側から検出された実装面２１Ａ側の補強板２４の絶対位置に基づいて接着を行うことにより、補強板２４に丁度対応する位置に補強板２５を配置することができる。これにより、非接触ＩＣカード１０の歩留まりが向上する。

なお、図３や図４では、パターン２３に長方形状の４つの透光部が設けられたが、補強板２４の端部が内部に位置するように形成されるのであれば、透光部の数および形状は、これに限定されない。

例えば、図５に示すように、実装面２１Ａ側の補強板２４の図中左側の端部と下側の端部が内部に位置するように、２つの長方形状の透光部５１−１，５１−２が設けられるようにしてもよい。

また、図６に示すように、実装面２１Ａ側の補強板２４の図中左上の端部と右下の端部が内部に位置するように、２つの正方形状の透光部５２−１，５２−２が設けられるようにしてもよい。さらに、図５の透光部５１−１，５１−２と図６の透光部５２−１，５２−２の両方が設けられるようにしてもよい。また、パターン２３を透光部により分割するようにしてもよい。

但し、図３や図４に示すように、補強板２４の各辺が内部に位置するよう透光部４１−１乃至４１−４が設けられる場合、透光部４１−１乃至４１−４から補強板２４の４辺が端部４２−１乃至４２−４として検出できるので、補強板２４の絶対位置を検出しやすい。また、透光部が小さいほど、パターン２３による放熱の度合いは高くなるため、透光部は小さい方が望ましい。

図７は、非接触ＩＣカード１０の製造装置７０の機能的構成例を示している。

製造装置７０は、形成部７１、エッチング部７２、実装部７３、実装面接着部７４、検出部７５、非実装面接着部７６、および挟み込み部７７により構成される。

形成部７１は、絶縁基板２１の実装面２１Ａと非実装面２１Ｂに、アルミ箔や銅箔などの金属箔を蒸着等により塗布する。エッチング部７２は、金属箔が塗布された絶縁基板２１を回路状にエッチングすることにより、アンテナコイル３１、コンデンサを形成する導体３２Ａ，３２Ｂ、パターン２３などを形成する。

実装部７３は、絶縁基板２１の実装面２１ＡにＩＣチップ２２を実装する。具体的には、実装部７３は、絶縁基板２１の実装面２１Ａを撮像し、その結果得られる画像から、マーカ３３−１乃至３３−４の位置を検出する。そして、実装部７３は、その位置に基づいて、ＩＣチップ２２の実装位置を決定し、ＩＣチップ２２を実装する。

実装面接着部７４は、実装面２１Ａ側の補強板２４を、補強板接着剤２６を用いてＩＣチップ２２の上部に接着する。具体的には、実装面接着部７４は、実装部７３と同様に、マーカ３３−１乃至３３−４の位置を検出する。そして、実装面接着部７４は、その位置に基づいて、補強板接着剤２６と補強板２４の配置を決定し、補強板接着剤２６をＩＣチップ２２の上部に設置した後、補強板２４を設置する。

検出部７５は、絶縁基板２１の非実装面２１Ｂ側において、パターン２３の透光部４１−１乃至４１−４から、実装面２１Ａ側の補強板２４の絶対位置を検出する。具体的には、検出部７５は、絶縁基板２１の非実装面２１Ｂを撮像し、その結果得られる画像から、透光部４１−１乃至４１−４を通して実装面２１Ａ側の補強板２４の端部４２−１乃至４２−４（図４）の位置を検出する。そして、検出部７５は、その端部４２−１乃至４２−４の位置に基づいて補強板２４の絶対位置を検出する。

非実装面接着部７６は、検出部７５により検出された補強板２４の絶対位置に基づいて、非実装面２１Ｂ側の補強板２５を、補強板接着剤２６を用いて接着する。具体的には、非実装面接着部７６は、検出部７５により検出された実装面２１Ａ側の補強板２４の位置に対向する、絶縁基板２１を介して反対側の非実装面２１Ｂ側の位置を、補強板２５の設置位置に決定する。そして、非実装面接着部７６は、決定された設置位置に対応する非実装面２１Ｂの位置に補強板接着剤２６を設置し、その後、決定された設置位置に補強板２５を設置する。

挟み込み部７７は、接着材料層１２を介して外装シート材１３，１４でアンテナモジュール１１を挟み込む。

次に、図８のフローチャートを参照して、製造装置７０の製造処理について説明する。

ステップＳ１１において、製造装置７０の形成部７１は、絶縁基板２１の実装面２１Ａと非実装面２１Ｂに金属箔を塗布する。ステップＳ１２において、エッチング部７２は、金属箔が塗布された絶縁基板２１を、所定の形状のマスクを利用してエッチングすることにより、アンテナコイル３１、コンデンサを形成する導体３２Ａ，３２Ｂ、パターン２３などを形成する。具体的には、絶縁基板２１の実装面２１Ａにアンテナコイル３１と導体３２Ａが形成され、絶縁基板２１の非実装面２１Ｂに導体３２Ｂとパターン２３が形成される。

ステップＳ１３において、実装部７３は、絶縁基板２１の実装面２１ＡにＩＣチップ２２を実装する。これにより、ＩＣチップ２２とアンテナコイル３１が接続される。ステップＳ１４において、実装面接着部７４は、実装面２１Ａ側の補強板２４を、補強板接着剤２６を用いて絶縁基板２１に接着する。これにより、ＩＣチップ２２が封止される。

ステップＳ１５において、検出部７５は、絶縁基板２１の非実装面２１Ｂ側において、パターン２３の透光部４１−１乃至４１−４から、実装面２１Ａ側の補強板２４の絶対位置を検出する。ステップＳ１６において、非実装面接着部７６は、ステップＳ１５で検出された補強板２４の絶対位置に基づいて、補強板２５を、実装面２１Ａ側の補強板２４に対応する非実装面２１Ｂ側の位置に、補強板接着剤２６を用いて接着する。

以上のようにしてアンテナモジュール１１が製造された後、ステップＳ１７において、挟み込み部７７は、接着材料層１２を介して外装シート材１３，１４でアンテナモジュール１１を挟み込む。これにより、非接触ＩＣカード１０が製造される。

以上のように、パターン２３は、絶縁基板２１の非実装面２１Ｂ側に形成される。従って、ＩＣチップ２２とアンテナコイル３１の接続方法として、フリップチップ法、その他、任意の方法を用いることができる。

なお、図８では、アンテナコイル３１、導体３２Ａ，３２Ｂ、並びにパターン２３が、絶縁基板２１に金属箔が塗布されたラミネート基材を回路状にエッチングすることにより形成されたが、絶縁基板２１に導電性ペーストを印刷することにより形成されるようにしてもよい。導電性ペーストによる印刷は、片面ずつ実施されるが、実装面２１Ａに形成されるアンテナコイル３１と導体３２Ａの厚みと、非実装面２１Ｂに形成される導体３２Ｂとパターン２３の厚みは、それぞれ、同一とすることが望ましい。また、アンテナコイル３１の表面の形状は、非接触ＩＣカード１０の表面の形状に反映されるため、平滑であることが好ましい。

以上のように、アンテナモジュール１１では、パターン２３が設けられるので、ＩＣチップ２２で発生する熱が絶縁基板２１を介してパターン２３に伝達され、放熱される。従って、ＩＣチップ２２とアンテナコイル３１の接続方法によらず、ＩＣチップ２２における放熱を促進させ、温度上昇による特性の劣化や信頼性の低下を防止することができる。また、アンテナモジュール１１では、実装面２１Ａ側の補強板２４の端部が内部に位置するように、パターン２３に透光部４１−１乃至４１−４が設けられるので、先に接着された実装面２１Ａ側の補強板２４の位置を、非実装面２１Ｂ側から透光部４１−１乃至４１−４を通して検出し、非実装面２１Ｂ側の補強板２５を接着することができる。その結果、補強板２４，２５の接着位置のずれを小さくし、非接触ＩＣカード１０の歩留まりを向上させることができる。

次に、図９乃至図１１を参照して、パターン２３に応じた補強板２４，２５の接着位置のばらつき、および、温度センサ２２Ａによる検知の有無についての実験結果について説明する。

最初に、実験に用いられた非接触ＩＣカード１０について説明する。

実験に用いられた非接触ＩＣカード１０の絶縁基板２１は、厚みが50μｍのPEN基材である。また、絶縁基板２１に塗布される金属箔はアルミニウムであり、実装面２１Ａの金属箔の厚みは30μｍ、非実装面２１Ｂの金属箔の厚みは20μｍである。さらに、ＩＣチップ２２の厚みは175μｍで、ＩＣチップ２２の大きさは4mm角、即ちＩＣチップ２２の面積は16mm²であり、ＩＣチップ２２はフリップチップ実装されている。また、接着材料層１２は、引張りせん断接着強さが4.5N/mm²のエポキシ系接着剤により形成され、外装シート材１３，１４は、延伸ポリエチレンテレフタレートを基材としている。

次に、実験の方法について説明する。

実験者は、最初に、上述した非接触ＩＣカード１０と、その非接触ＩＣカード１０に対して情報の読み書きを行うリーダライタとを、55℃の恒温槽中に入れ、1時間放置する。次に、実験者は、リーダライタから、非接触ＩＣカード１０の表面のＩＣチップ２２の直上の温度が最大となる距離に、非接触ＩＣカード１０を持っていき、リーダライタとの通信を開始させる。

そして、実験者は、通信時間内にＩＣチップ２２に内蔵された温度センサ２２Ａが異常温度を検知したかどうかを判断し、検知した場合には、通信が開始されてから検知されるまでの時間を測定する。通信が開始されてから180秒後には、一般的に、ＩＣチップ２２の温度と、非接触ＩＣカード１０の表面のＩＣチップ２２の直上の温度は、安定しているため、通信時間は180秒間とする。なお、リーダライタとしては、ソニー株式会社（商号）製の強電界リーダライタを用いる。

次に、図９と図１０を参照して、このような方法で、非接触ＩＣカード１０に形成させるパターン２３の透光部の形状および数やパターン２３の厚みを変化させて行った実験の結果について説明する。

図９は、図４乃至図６に示した形状と数の透光部がパターン２３に設けられた場合と、図１０に示すように透光部がパターン２３に設けられていない場合の実験の結果を示している。

図９においては、第１行目に記載されている、項目「透光部の形状と数」、「パターンの面積比」、「パターンの厚み」、「温度センサによる検知の有無」、「２枚の補強板のずれ」、および「外観」の具体的な実験結果が、第２行目以降に示されている。

具体的には、図９の表の第２行目には、各項目に対応する内容として、「図４」、「2倍」、「20μｍ」、「検知せず」、「0.3ｍｍ」、および「問題ない」が記述されている。即ち、第２行目は、図４に示したように、パターン２３に長方形状の４つの透光部４１−１乃至４１−４が設けられ、面積比（詳細は後述する）が２倍であり、パターン２３の厚みが20μｍである場合、ＩＣチップ２２に内蔵される温度センサ２２Ａは、異常温度を検知せず、２枚の補強板２４，２５の接着位置のずれは0.3mmであり、非接触ＩＣカード１０の外観に問題がないことを示している。なお、面積比とは、透光部以外の金属箔からなるパターン２３の非実装面２１Ｂにおける面積の、ＩＣチップ２２の実装面２１Ａにおける面積に対する比である。

また、図９の表の第３行目および第４行目の各項目に対応する内容は、項目「透光部の形状と数」に対応する内容が、それぞれ、「図５」、「図６」となる以外、第２行目と同一である。即ち、第３行目および第４行目は、図５に示したように、パターン２３に長方形状の２つの透光部５１−１，５１−２が設けられる場合や、図６に示したように、パターン２３に正方形状の２つの透光部５２−１，５２−２が設けられ場合も、面積比が２倍であり、パターン２３の厚みが20μｍであると、図４に示したようにパターン２３に透光部４１−１乃至４１−４が設けられる場合と同様の実験結果が得られることを示している。

これに対して、図９の表の第５行目には、各項目に対応する内容として、「図１０」、「2倍」、「20μｍ」、「検知せず」、「0.5ｍｍ」、および「問題ない」が記述されている。即ち、第５行目は、図１０に示したようにパターン２３に透光部が設けられず、面積比が２倍であり、パターン２３の厚みが20μｍである場合、温度センサ２２Ａは異常温度を検知せず、非接触ＩＣカード１０の外観に問題がないが、２枚の補強板２４，２５の接着位置のずれは0.5mmとなることを示している。

従って、図９の実験結果から、図１０に示したようにパターン２３に透光部が設けられない場合、図４乃至図６に示した透光部が設けられる場合に比べて、補強板２４，２５の接着位置のずれが大きくなることがわかる。これは、透光部が設けられていない場合、パターン２３によって非実装面２１Ｂ側から実装面２１Ａ側の補強板２４を検出することができないので、絶縁基板２１を介して非実装面２１Ｂ側から検出可能な実装面２１Ａのマーカ３３−１乃至３３−４により補強板２５の位置が決定されるためと考えられる。このようにして位置が決定されると、マーカ３３−１乃至３３−４から決定されることによる接着位置の誤差は補強板２４，２５の両方で発生することになるため、２枚の補強板２４，２５の接着位置のずれは大きくなる。

これに対して、透光部が設けられる場合、実装面２１Ａ側の補強板２４を接着した後、非実装面２１Ｂ側の補強板２５を接着する際に、パターン２３の透光部を通して先に接着された補強板２４の絶対位置を検出し、その絶対位置に基づいて補強板２５を接着することができるので、図９の実験結果が示すように、２枚の補強板２４，２５の接着位置のずれを抑えることができる。

図１１は、図４に示した透光部４１−１乃至４１−４が設けられたパターン２３の厚みを変化させた場合の実験の結果を示している。

図１１においては、第１行目に記載されている、項目「透光部の形状と数」、「パターンの面積比」、「パターンの厚み」、「温度センサによる検知の有無」、「２枚の補強板のずれ」、および「外観」の具体的な実験結果が、第２行目以降に示されている。

具体的には、図１１の表の第２行目には、各項目に対応する内容として、「図４」、「2倍」、「10μｍ」、「検知せず」、「0.3ｍｍ」、および「問題ない」が記述されている。即ち、第２行目は、図４の透光部４１−１乃至４１−４が設けられたパターン２３の面積比が２倍であり、厚みが10μｍである場合、ＩＣチップ２２に内蔵される温度センサ２２Ａは、異常温度を検知せず、２枚の補強板２４，２５の接着位置のずれは0.3mmであり、非接触ＩＣカード１０の外観に問題がないことを示している。

また、図１１の表の第３行目および第４行目の各項目に対応する内容は、項目「パターンの厚み」に対応する内容が、それぞれ、「20μｍ」、「40μｍ」となる以外、第２行目と同一である。即ち、第３行目および第４行目は、図４の透光部４１−１乃至４１−４が設けられたパターン２３の厚みが20μｍまたは40μｍである場合も、パターン２３の面積比が２倍であると、パターン２３の厚みが10μｍである場合と同様の実験結果が得られることを示している。

これに対して、図１１の表の第５行目には、各項目に対応する内容として、「図４」、「2倍」、「5μｍ」、「検知（65秒）」、「0.3ｍｍ」、および「問題ない」が記述されている。即ち、第５行目は、図４の透光部４１−１乃至４１−４が設けられたパターン２３の面積比が２倍であり、厚みが5μｍである場合、２枚の補強板２４，２５の接着位置のずれは0.3mmであり、非接触ＩＣカード１０の外観に問題はないが、温度センサ２２Ａは、通信が開始されてから65秒後に、異常温度を検知することを示している。

また、図１１の表の第６行目には、各項目に対応する内容として、「図４」、「2倍」、「50μｍ」、「検知せず」、「0.3ｍｍ」、および「アンテナ浮き発生」が記述されている。即ち、第５行目は、図４の透光部４１−１乃至４１−４が設けられたパターン２３の面積比が２倍であり、厚みが50μｍである場合、２枚の補強板２４，２５の接着位置のずれは0.3mmであり、温度センサ２２Ａは異常温度を検知しないが、非接触ＩＣカード１０の外観としてアンテナモジュール１１が浮き出して見える問題が多く発生することを示している。

図１１の実験結果から、パターン２３の面積比が２倍であり、厚みが10μｍ以上40μｍ以下である場合、温度センサ２２Ａは異常温度を検知せず、非接触ＩＣカード１０の外観としてアンテナモジュール１１が浮き出して見える問題がないことがわかる。また、パターン２３の面積比が２倍であり、厚みが5μｍである場合、パターン２３の厚みが薄いために放熱効果が小さく、温度センサ２２Ａが異常温度を検知してしまうことがわかる。従って、パターン２３は、厚みが10μｍ以上40μｍ以下であり、面積比が２倍以上であることが望ましい。

なお、上述した説明では、パターン２３が、補強板接着剤２６からはみ出していたが、図１２に示すように、補強板接着剤２６の内部にパターン２３が設けられていてもよい。

また、パターン２３の形状は正方形や長方形である必要はなく、例えば十字形状であってもよい。

さらに、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

本発明を適用した非接触ＩＣカードの一実施の形態の概略を示す部分断面図である。 図１のアンテナモジュールを実装面側から見た平面図である。 図１のアンテナモジュールを非実装面側から見た平面図である。 透光部から視認される補強板の端部を示す平面図である。 透光部の他の例を示す平面図である。 透光部のさらに他の例を示す平面図である。 製造装置の機能的構成例を示すブロック図である。 製造装置の製造方法について説明するフローチャートである。 透光部の形状を変化させた場合の実験の結果を示す図である。 実験に用いられたパターンを示す平面図である。 パターンの厚みを変化させた場合の実験の結果を示す図である。 本発明を適用した非接触ＩＣカードの他の一実施の形態の概略を示す部分断面図である。

符号の説明

１０ 非接触ＩＣカード， １１ アンテナモジュール， １３，１４ 外装シート材， ２２ ＩＣチップ， ２２Ａ 温度センサ， ２２Ｂ 制御回路， ２３ パターン， ２４，２５ 補強板， ３１ アンテナコイル， ３２Ａ，３２Ｂ 導体， ４１−１乃至４１−４，５１−１，５１−２，５２−１，５２−２ 透光部， ７０ 製造装置， ７１ 形成部， ７２ エッチング部， ７３ 実装部， ７４ 実装面接着部， ７５ 検出部， ７６ 非実装面接着部， ７７ 挟み込み部

Claims (6)

1. 金属箔からなるアンテナコイル、コンデンサ、および、前記アンテナコイルによる通信を制御するＩＣチップが配置された透光性の絶縁基板と、
   前記絶縁基板の前記ＩＣチップが配置された実装面側と、その反対側の非実装面側から、前記絶縁基板を介して前記ＩＣチップを挟み込む第１および第２の補強板と、
   前記絶縁基板の前記非実装面上であって、前記ＩＣチップに対応する位置に形成される、金属箔からなるパターンと
   を備え、
   前記パターンは、前記第１および第２の補強板より大きく、
   前記パターンには、前記第１の補強板の端部が内部に位置するように形成された透光部が少なくとも１つ設けられている
   アンテナモジュール。
2. 前記ＩＣチップは、
   前記ＩＣチップの温度を検知する検知部と、
   前記ＩＣチップの温度が所定の温度以上であると判定された場合、前記通信を停止する制御部と
   を備える
   請求項１に記載のアンテナモジュール。
3. 前記パターンの厚さは、10マイクロメートル以上40マイクロメートル以下である
   請求項１に記載のアンテナモジュール。
4. 金属箔からなるアンテナコイル、コンデンサ、および、前記アンテナコイルによる通信を制御するＩＣチップが配置された透光性の絶縁基板と、
   前記絶縁基板の前記ＩＣチップが配置された実装面側と、その反対側の非実装面側から、前記絶縁基板を介して前記ＩＣチップを挟み込む第１および第２の補強板と、
   前記絶縁基板の前記非実装面上であって、前記ＩＣチップに対応する位置に形成される、金属箔からなるパターンと、
   前記アンテナコイル、前記コンデンサ、前記パターン、並びに前記第１および第２の補強板が配置された前記絶縁基板を挟み込むシートと
   を備え、
   前記パターンは、前記第１および第２の補強板より大きく、
   前記パターンには、前記第１の補強板の端部が内部に位置するように形成された透光部が少なくとも１つ設けられている
   非接触ＩＣカード。
5. 透光性の絶縁基板上にアンテナコイルおよびコンデンサを形成するとともに、前記絶縁基板のＩＣチップが配置される実装面と反対の非実装面であって、前記ＩＣチップに対応する位置にパターンを形成する形成部と、
   前記アンテナコイルによる通信を制御する前記ＩＣチップを前記絶縁基板の前記実装面上に実装する実装部と、
   前記パターンより小さい第１の補強板を前記実装面側の前記ＩＣチップの上部に接着する第１の接着部と、
   前記非実装面側の前記パターンに、前記第１の補強板の端部が内部に位置するように少なくとも１つ形成された透光部から、前記絶縁基板を介して前記実装面側の前記第１の補強板の位置を検出する検出部と、
   前記検出部により検出された前記第１の補強板の位置に基づいて、前記パターンより小さい第２の補強板を、前記絶縁基板の前記非実装面側に接着する第２の接着部と
   を備えるアンテナモジュールの製造装置。
6. 透光性の絶縁基板上にアンテナコイルおよびコンデンサを形成するとともに、前記絶縁基板のＩＣチップが配置される実装面と反対の非実装面であって、前記ＩＣチップに対応する位置にパターンを形成する形成部と、
   前記アンテナコイルによる通信を制御する前記ＩＣチップを前記絶縁基板の前記実装面上に実装する実装部と、
   前記パターンより小さい第１の補強板を前記実装面側の前記ＩＣチップの上部に接着する第１の接着部と、
   前記非実装面側の前記パターンに、前記第１の補強板の端部が内部に位置するように少なくとも１つ形成された透光部から、前記絶縁基板を介して前記実装面側の前記第１の補強板の位置を検出する検出部と、
   前記検出部により検出された前記第１の補強板の位置に基づいて、前記パターンより小さい第２の補強板を、前記絶縁基板の前記非実装面側に接着する第２の接着部と、
   前記アンテナコイル、前記コンデンサ、前記パターン、並びに前記第１および第２の補強板が配置された前記絶縁基板をシートで挟み込む挟み込み部と
   を備える非接触ＩＣカードの製造装置。

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