JP2010277389A

JP2010277389A - 非接触ｉｃ媒体

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Publication number: JP2010277389A
Application number: JP2009130284A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Sakata; 直幸坂田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2010-12-09
Anticipated expiration: 2029-05-29
Also published as: JP5212262B2

Abstract

【課題】非接触ＩＣ媒体を可能な限りサイズダウンさせながらも、通信感度を保ち、通信特性、電気的安定性の高い非接触ＩＣ媒体を提供する。
【解決手段】フィルム基板２との表裏両面に、互いに接続された表面側導電性パターン５及び裏面側導電性パターン６を形成し、該表面側導電性パターンにＩＣチップ３を接続させ、該ＩＣチップが配置された部分に、表裏両面から補強板４を積層し、該裏面側導電性パターンの少なくとも一部が、該補強板と厚さ方向で重なるように配置する。
【選択図】図３

Description

本発明は、非接触で外部のリーダ／ライタとの通信が可能な非接触ＩＣ媒体に関するものである。

近年におけるカード技術の発達により、セキュリティ性が高く、記憶できる情報量も多いＩＣチップを利用したＩＣ媒体が様々な通信システムに利用されている。

特に非接触ＩＣ媒体は、接触ＩＣ媒体がリーダ／ライタに挿入して通信することに比べ、リーダ／ライタと接近させるだけで通信が可能であり、取り扱いが便利なことから、銀行系、交通系、流通系等の様々な分野で急速に普及している。

実開昭６２−１０２６７４

前述した如く、非接触ＩＣ媒体の様々な分野での普及に伴い、様々な使用用途に対応した仕様の非接触ＩＣ媒体への要望が増加しており、例えばコインサイズ等の、従来の非接触ＩＣカードの規格サイズよりも小さいサイズの非接触ＩＣ媒体に対する要望も出てきている。

しかし、コインサイズ等の面積が小さい非接触ＩＣ媒体は、アンテナコイルを形成するための面積が確保できないため、通信感度が弱く不安定で、通信距離も短くなるという問題があった。

上述した課題を解決するために、本発明は、フィルム基板と、該フィルム基板の表裏両面に形成され、互いに接続された表面側導電性パターン及び裏面側導電性パターンと、該表面側導電性パターンに接続されたＩＣチップと、を有する非接触ＩＣ媒体であって、該ＩＣチップが配置された部分には、表裏両面から補強板が積層され、該裏面側導電性パターンの少なくとも一部が、該補強板と厚さ方向で重なるように配置されていることを特徴とする非接触ＩＣ媒体としたものである。

また本発明は、該フィルム基板の裏面側の補強板が、絶縁性接着剤を介して積層されていることを特徴とする前記非接触ＩＣ媒体としたものである。

また本発明は、前記絶縁性接着剤が、フィラーを含有していることを特徴とする前記非接触ＩＣ媒体としたものである。

また本発明は、前記フィラーが、前記裏面側導電性パターンの厚さより粒径が大きい粒子を含むことを特徴とする前記非接触ＩＣ媒体としたものである。

また本発明は、前記粒子がシリカであることを特徴とする前記非接触ＩＣ媒体としたものである。

また本発明は、前記絶縁性接着剤中に、さらに絶縁性シートを積層してなることを特徴とする前記非接触ＩＣ媒体としたものである。

本発明は、以上説明したような構成であるから、以下に示す如き効果がある。

即ち、本発明における非接触ＩＣ媒体は、フィルム基板との表裏両面にアンテナコイルを含む表面側導電性パターン及び裏面側導電性パターンを形成し、これらを接続することで、ＩＣチップのリーダ／ライタとの通信を可能とし、該ＩＣチップが配置された部分に表裏両面から積層した補強板と、該裏面側導電性パターンの少なくとも一部を厚さ方向で重なるように配置することにより、裏面側導電性パターンの配置面積を可能な限り確保し、通信感度を保ちながら、非接触ＩＣ媒体の小型化を可能とした。

本発明における非接触ＩＣ媒体の概観を示す図である。本発明における非接触ＩＣ媒体の一実施形態例における、ＩＣチップ部分の断面図である。本発明における非接触ＩＣ媒体の一実施形態例における、ＩＣチップ部分の断面図である。本発明における非接触ＩＣ媒体の別の実施形態例における、ＩＣチップ部分の断面図である。本発明における非接触ＩＣ媒体のさらに別の実施形態例における、ＩＣチップ部分の断面図である。

以下、本発明における非接触ＩＣ媒体の実施形態を、図を参照にして詳細に説明する。

図１は、本発明における非接触ＩＣ媒体の概観を示す図であり、図１（ａ）が非接触ＩＣ媒体の、ＩＣチップを積層する側（以下、表面と称する）を、図１（ｂ）が非接触ＩＣ媒体の、ＩＣチップが積層された側とは反対の側（以下、裏面と称する）を示す。

本発明における非接触ＩＣ媒体１の表面は、図１（ａ）に示す如く、フィルム基板２の片面に、導電性材料からなる表面側導電性パターン５が形成されており、表面側導電性パターン５には、ＩＣチップ３が接続されている。ＩＣチップ部分は補強板４で覆われている。

また、非接触ＩＣ媒体１の裏面は、図１（ｂ）に示す如く、フィルム基板２の片面に、導電性材料からなる裏面側導電性パターン６が形成され、フィルム基板２の表面側に接続されたＩＣチップ３に対応した部分については、絶縁性接着剤（図示せず）を介して、ＩＣチップ３を物理的ストレスより保護するための補強板４で覆われており、裏面側導電性パターン６の少なくとも一部は、補強板４と厚さ方向で重なる位置に配置されている。

フィルム基板２としては、ガラスエポキシや、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン３元共重合体（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂、およびこれらをポリマーアロイ化したもの等を厚さ２５μｍ程度のシートに加工したものが用いられるが、上述した材料以外であっても、シート状に加工できるものならば使用可能であり、特に限定されるものではない。

ＩＣチップ３としては、ＩＣ機能及び端子部等が形成されたシリコンウエハを、薄く研磨し、所定の大きさにカットしたＩＣチップ等が使用可能であるが、情報の記憶及び非接触通信での情報の読み書きが可能なＩＣチップであれば、その構成については本発明においては特に限定しない。

補強板４の材料としては、鉄、銅、アルミ、Ｎｉ、Ｃｒ等を単体もしくは複合させてなる金属が用いられ、特にＳＵＳ（ステンレス）が好適に利用できる。ただし、補強板４は、ＩＣチップ部分を保護する強度を有するのであれば良く、これらの材料に限定されるものではない。

ＳＵＳ（ステンレス）は、一般的にはＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒの合金であり、機械的強度、耐蝕性に優れる。ＳＵＳ（ステンレス）には、オーステナイト系のＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４等があり、一般的にはＳＵＳ３０４が使用されるが、特にこれに限定するものではない。

また、表面、裏面に関わらず、補強板の面積は、ＩＣチップの面積と同等若しくは、補強板の面積がＩＣチップの面積より広くすると良い。これにより、ＩＣチップ部分の強度を高めることが可能となる。

表面側導電性パターン５及び裏面側導電性パターン６は、導体箔をアンテナパターン状にエッチングして形成された導体箔のアンテナ等が用いられる。導体箔としては、銅、アルミニウム等が使用できるが、価格を考慮すると、アルミニウム箔が望ましい。さらにまた、例えば銀ペースト等導電性インキを用い、スクリーン印刷法で所望のパターンアンテナを得ることもできる。

また、表面側導電性パターン５と裏面側導電性パターン６とは、導通部７により互いに接続されている。例えば、図１においては、表裏両面の、導通部７ａ同士、及び７ｂ同士で導通されている。これにより、表面側導電性パターンと裏面側導電性パターンとは、双方で、ＩＣチップのアンテナとして機能し、ＩＣチップの、外部機器との非接触通信が可能となる。

導通部７の構造としては、導通部に細かい穴を開け、その穴にアンテナパターンがひきずられることにより物理的に接続させる、所謂かしめを形成しても良いし、超音波を用いて接続させても良い。ただし、ＩＣチップの外部との非接触通信が可能となるのであれば、その構造は特に限定しない。

図１に示した如く、ＩＣチップを外部機器と通信可能にするアンテナを、表面側導電性パターンと裏面側導電性パターンとに分け、互いに接続するように配置することにより、また、補強板が積層される部分にも重ねて裏面側導電性パターンを配置することにより、非接触ＩＣ媒体のサイズダウンと、アンテナの通信強度の確保の双方を可能とした非接触ＩＣ媒体が提供可能となる。

図２は、本発明における非接触ＩＣ媒体の一実施例におけるＩＣチップ部分の断面を示す図である。

図２に示した非接触ＩＣ媒体は、フィルム基板２の表裏に、表面側導電性パターン５及び裏面側導電性パターン６が形成されており、表面側導電性パターン５には、ＩＣチップ３が接続されている。ＩＣチップ３とフィルム基板２との間は、実装材９により接着されており、また、フィルム基板２のＩＣチップ２が配置された部分には、表裏両面から補強板４が積層されており、裏面側導電性パターン６の少なくとも一部が補強板４と厚み方向で重なる位置に配置されている。

ＩＣチップ３は、実装材９によりフィルム基板２に接着され、ＩＣチップ３に形成された端子部８により表面側導電性パターンに接続されている。

ＩＣチップ３に形成してある端子部８としては、ＩＣチップ上のＡｌ等の入出力端子、即ちＡｌパッド上にメッキバンプ、スタッドバンプ等で形成されるものであり、金（Ａｕ）等からなる高さ１０〜３０μｍの接続端子（バンプ）が用いられるが、これに限定されるものではない。

実装材９としては、樹脂組成物が使用可能であり、樹脂組成物としては、例えば、絶縁性樹脂フィルム（ＮＣＦ）又は異方性導電性樹脂フィルム（ＡＣＦ）、若しくはアンダーフィル（液状樹脂）等が用いられる。

実装材９として、絶縁性樹脂フィルム（ＮＣＦ）又は異方性導電性樹脂フィルム（ＡＣＦ）を用いる場合は、熱圧着等の方法によりＩＣチップ３の実装が可能である。熱圧着の条件は、特に限定はしないが、チップ吸着ヘッドの温度を約３００℃にし、荷重約１．０Ｎ／バンプで１０秒程圧着させることにより実装可能である。

また、実装材９としてアンダーフィル（液状樹脂）を用いる場合には、ＩＣチップ３の端子部８を超音波法により表面側導電性パターン５と接合した後に、ＩＣチップ３とフィルム基板２との間に、アンダーフィルを充填させる等の方法が挙げられる。

超音波法の条件は、特に限定しないが、チップ吸着ヘッドの温度が約６０℃、荷重約０．５Ｎ／バンプでＩＣチップを固定し、１秒ほど超音波をかけることにより実装可能である。

アンダーフィルとしては、例えばＸＳＵＦ１５７２−１２（ナミックス社製）等が用いられる。アンダーフィルに求められる特性としては、低温硬化可能なこと、ボイドレスなこと、フィレットが高く安定して形勢できること、各種環境試験耐性があること等があげられ、この条件を満たす液状樹脂であれば使用可能である。

アンダーフィルをフィルム基板２とＩＣチップ３の間に充填させるには、ステージ温度を３０〜５０℃とし、硬化温度が１００〜１２０℃のアンダーフィルを、ＩＣチップの周辺に滴下すれば良い。こうすることにより、ＩＣチップとフィルム基板との隙間に、アンダーフィルが毛細管現象により充填される。

フィルム基板２の表面側においては、ＩＣチップ３は、封止樹脂１０により封止された上に補強板４が積層されている。

封止樹脂１０としては、エポキシ樹脂を主に使用するが、その他にシリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂またはポリフェニレンサルファイトなどを用いてもよく、トランスファ成形法やポッティング法などで封止することができる。

ただし、封止樹脂は必須ではなく、例えば、ＩＣチップにＤＡＦ剤等を解して直接補強板が貼り合わせられていても良い。基材フィルム２の裏面側の補強板４については、補強板がフィルム基板２に接着される材料を介して積層されていれば良く、特に構造は限定しない。

なお、アンテナパターンにＩＣチップが接続され、非接触通信が可能となり、通常の非接触ＩＣ媒体に求められる耐性を有するのであれば、フィルム基板の表面側におけるＩＣチップの実装構造自体は図２に示した構成に限定されるものではないことを述べておく。

図３は、本発明における非接触ＩＣ媒体の別の一実施形態例における、ＩＣチップ部分の断面図である。

図３に示した非接触ＩＣ媒体は、基材フィルム３の裏面側の補強板４が、絶縁性接着剤１１を介して、基材フィルム２に積層されていること以外は、図２に示した非接触ＩＣ媒体と同様の構成である。

このように絶縁性接着剤１１を設けることにより、裏面側導電性パターン６と補強板４とが直接接触若しくは著しく接近し、ショートすることを防ぎ、電気的安定性の高い非接触ＩＣ媒体を提供することが可能となる。

絶縁性接着剤１１としては、一般的に、フィラーを含むフィラータイプと、フィラーを含まないノンフィラータイプが存在する。図３に示した非接触ＩＣ媒体においては、ノンフィラータイプの絶縁性接着剤を用いている。
このため、絶縁性接着剤１１は、少なくとも裏面側導電性パターン６の厚みより厚く設けると良く、好ましくは、裏面側導電性パターン６の厚みより５μｍ以上厚いことが望ましい。

図４は、本発明における非接触ＩＣ媒体のさらに別の実施形態例における、ＩＣチップ部分の断面図である。

図４に示した非接触ＩＣ媒体は、フィルム基板２の裏面に積層する絶縁性接着剤１１が、フィラー１２を含有したフィラータイプであること以外は、図３に示した非接触ＩＣ媒体と同様の構成である。

この絶縁性接着剤１１に含まれたフィラー１２が、裏面側導電性パターン６と補強板４との間に入り込むことで、裏面側導電性パターン６と補強板４とが接触若しくは著しく接近することをより防ぎ、電気的に安定した非接触ＩＣ媒体を提供することが可能となる。

さらに、図４に示したように、裏面側導電性パターン６の厚みより粒径が大きいフィラー１２を含有した絶縁性接着剤１１を使用することにより、絶縁性接着剤の厚みを確実に保つことが可能となり、裏面側導電性パターン６と補強板４とが直接接触若しくは著しく接近することにより電気的にショートすることを確実に防ぐことが可能となる。

この場合、フィラーの粒径は、裏面側導電性パターン６の厚みより少なくとも大きく、さらには、裏面側導電性パターン６の厚みより５μｍ以上大きいことが望ましい。例えば、裏面側導電性パターン６の厚みが２０μｍであれば、粒径が２５μｍ以上のシリカを用いると良い。

フィラー１２としては、シリカが好適に用いられるが、これに限定されるものではなく、炭酸カルシウム等、一般的に絶縁性接着剤に含まれているフィラーであっても良い。

また、エポキシ樹脂に含まれるシリカで絶縁を取ると、厚みも薄くすることが可能となり、カード化においては有利となる。

なお、図４においては、絶縁性接着剤１１に含有されるのは、フィラーとしているが、裏面側導電性パターン６と補強板４とが直接接触若しくは著しく接近することが可能であれば良く、絶縁性接着剤１１の厚みを確保するためには、スペーサーを含有させると効果が得られるのであって、このスペーサーは特にフィラー１２に限定されるものではない。

図５は、本発明における非接触ＩＣ媒体のさらに別の実施形態例における、ＩＣチップ部分の断面図である。

図５に示した非接触ＩＣ媒体は、絶縁性接着剤１１中に、さらに絶縁性シート１３を挟みこんだ以外は、図３に示した非接触ＩＣ媒体と同様の構成である。絶縁性シート１３は、少なくとも、補強板４と厚み方向で重なる位置に配置された裏面側導電性パターン６を覆うに足りる面積を有していれば良いが、図５に示した如く、絶縁性接着剤又は／及び補強板と同等の面積で設けても良い。

絶縁性シートの材料については、上述したフィルム基板２に記載のフィルムと同様の材料が使用可能であり、特に限定しないが、コスト面を考慮すると、ＰＥＴ、ＰＥＮ等からなるシートが望ましい。

また、絶縁性シートの厚みについても、特に限定しないが、ＩＣカードの仕上がりの厚みを考慮すると、５０μｍ以下であることが好ましい。

図５に示したように、絶縁性接着剤１１中に、さらに絶縁性シート１３を挟みこむことにより、絶縁性接着剤の厚みを安定して保つことが可能となり、裏面側導電性パターン６と補強板４とが直接接触若しくは著しく接近することにより電気的にショートすることを確実に防ぐことが可能となる。

なお、本発明における非接触ＩＣ媒体の実施形態は、裏面側導電性パターンと裏面に積層される補強板とが、直接接触せず、ショートしない構造であれば良く、上述した構成に限定されるものではない。

１・・・非接触ＩＣ媒体
２・・・フィルム基板
３・・・ＩＣチップ
４・・・補強板
５・・・表面側導電性パターン
６・・・裏面側導電性パターン
７ａ、７ｂ・・・導通部
８・・・端子部
９・・・実装材
１０・・・封止樹脂
１１・・・絶縁性接着剤
１２・・・フィラー
１３・・・絶縁性シート

Claims

フィルム基板と、該フィルム基板の表裏両面に形成され、互いに接続された表面側導電性パターン及び裏面側導電性パターンと、該表面側導電性パターンに接続されたＩＣチップと、を有する非接触ＩＣ媒体であって、
該ＩＣチップが配置された部分には、表裏両面から補強板が積層され、
該裏面側導電性パターンの少なくとも一部が、該補強板と厚さ方向で重なるように配置されていることを特徴とする非接触ＩＣ媒体。
該フィルム基板の裏面側の補強板が、絶縁性接着剤を介して積層されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣ媒体。
前記絶縁性接着剤が、フィラーを含有していることを特徴とする請求項２に記載の非接触ＩＣ媒体。
前記フィラーが、前記裏面側導電性パターンの厚さより粒径が大きい粒子を含むことを特徴とする請求項３に記載の非接触ＩＣ媒体。
前記粒子がシリカであることを特徴とする請求項４に記載の非接触ＩＣ媒体。
前記絶縁性接着剤中に、さらに絶縁性シートを積層してなることを特徴とする請求項２に記載の非接触ＩＣ媒体。