JP2011100180A

JP2011100180A - 情報媒体

Info

Publication number: JP2011100180A
Application number: JP2009252671A
Authority: JP
Inventors: Nao Fukaya; 奈央深谷; Fumihiro Takayama; 文博高山
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2011-05-19

Abstract

【課題】ＩＣチップを内蔵する情報媒体において、この情報媒体に衝撃が加えられた場合にも、ＩＣチップの物理的破壊や接続部分の破損が起こらず、その機能が破壊し難い情報媒体を提供する。
【解決手段】モジュール用基板上に固定されたＩＣチップを含み封止材料で封止して構成されたＩＣモジュールを、第１の表面シートと第２の表面シートとの間に挟んで構成される情報媒体であって、モジュール用基板または封止材料に当接する第１の表面シートまたは／および第２の表面シートに、紫外線硬化型インキから成り、モジュール用基板または／および封止材料との接着を防止する衝撃緩和層を設ける。衝撃緩和層がモジュール用基板または／および封止材料との剥離性に優れており、衝撃応力を吸収する。また、厳密な意味で垂直に衝撃が加わることは稀であるから、衝撃によって両者の間で横方向に位置ずれが生じて、衝撃応力を分散する。
【選択図】図１

Description

本発明はＩＣチップを内蔵する携帯可能な情報媒体に関するものである。このような情報媒体としては、例えば、ＩＣカードが知られている。そして、本発明は、衝撃によるＩＣチップの機能破壊を防止することのできる情報媒体に関するものである。

近年、普及しつつあるＩＣカードは、マイクロコンピュータとメモリを内蔵したＩＣチップを用いて、その高いデータ処理能力やメモリ容量の大きさから、データ記憶媒体や情報処理媒体として、ＩＤ認証、金融、交通、輸送、情報セキュリティの各分野で広く利用されてきている。

ところで、このような情報媒体に外部から応力が加えられる場合、例えば、カードを使用中に曲げたり、ひねられたりされるなど、また衝撃が与えられたような場合に、カードに加わった応力が直接ＩＣモジュール、とくにＩＣチップやその電気的な接続部分に伝わるため、ＩＣチップの物理的破壊や接続部分の破損が起こることがあり、情報媒体としての信頼性の低下があった。

外部応力による機能破壊を防止するため、例えば、特許文献１には、外部応力を分散してＩＣチップに伝え難くしたＩＣカードが提案されている。このＩＣカードは、コイル又はアンテナとこれに接続された集積回路を基板上に接着してなるＩＣモジュール、或いはコイル又はアンテナとこれに接続された集積回路を有するインレットを樹脂に埋め込んでシート状に成形し、このシートを表裏のシートに挟んでＩＣカードとしたものであり、前記ＩＣモジュール或いは前記インレットとこれを埋め込む前記樹脂との間の接着強度を小さくしたものとしている。そして、このＩＣカードによれば、ＩＣカードに曲げ応力が加えられた場合、前記ＩＣモジュール又は前記インレットと前記樹脂との間でずれが生じてこの曲げ応力を分散し、ＩＣチップの物理的破壊や接続部分の破損を防止する。

このように、特許文献１に記載のＩＣカードは優れた曲げ耐性を有しており、カードが曲げられたり、ひねられたりしても、その機能破壊が生じ難い。

しかしながら、特許文献１に記載のＩＣカードにおいても、このＩＣカードに局所的に衝撃が加えられた場合、この衝撃を分散することはできず、ＩＣチップの物理的破壊や接続部分の破損が起こることがあった。

また、特許文献２に記載のＩＣカードは、ＩＣモジュールを表裏のシートに挟んでＩＣカードとするに際して、ＩＣチップをＩＣカードの厚みの４５％の範囲内に配置すると共に、ＩＣチップと前記表裏のシートの間に非接着部を設けたものである。そして、このＩＣカードにおいても、ＩＣカードが撓んだ場合、前記非接着部において位置ずれによる応力の分散を図ることができ、ＩＣチップの物理的破壊や接続部分の破損を防止することができるのである。しかしながら、このＩＣカードにおいても、局所的衝撃が加えられた場合には、この衝撃を分散することができず、ＩＣチップの物理的破壊や接続部分の破損が起こることがあった。

特開平１１−３４５２９９号公報特開２００５−２７６０６７号公報

そこで、本発明は、ＩＣチップを内蔵する情報媒体において、この情報媒体に衝撃が加えられた場合にも、ＩＣチップの物理的破壊や接続部分の破損が起こらず、その機能破壊し難い情報媒体を提供することを目的とする。

すなわち、請求項１に記載の発明は、基板上に固定されたＩＣチップを少なくとも含み封止材料で封止して構成されたＩＣモジュールを、第１の表面シートと第２の表面シートとの間に挟んで構成される情報媒体であって、
少なくとも前記基板または前記封止材料に当接する第１の表面シートまたは／および第２の表面シートに、前記基板または／および前記封止材料との接着を防止する衝撃緩和層を備えることを特徴とする情報媒体である。

請求項２に記載の発明は、前記衝撃緩和層が紫外線硬化型インキから成ることを特徴とする請求項１に記載の情報媒体である。

請求項３に記載の発明は、前記衝撃緩和層が、約０．１μｍ〜約３μmの厚みを有することを特徴とする請求項１〜２に記載の情報媒体である。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜２に記載の情報媒体において、前記紫外線硬化型インキがアクリレート系の光硬化性樹脂を成分とすることを特徴とする。

この発明によれば、紫外線硬化型インキは架橋密度が高くインキ表面の滑り性が優れており、この滑り性により衝撃が加わった際に、厳密な意味で垂直に衝撃が加わることは稀であるから、前記モジュール用基板および前記封止材料との間で横方向に位置ずれが生じて、その衝撃力を分散すことができる。また、同様に剥離性にも優れているので紫外線硬化型インキと前記モジュール用基板および前記封止材料の間に非接着空間が形成され、衝撃が加わった際に、この非接着空間がもたらすダンパー効果によって衝撃力を軽減することができる。

本発明によれば、情報媒体に衝撃が加えられた場合にも、ＩＣチップの物理的破壊や接続部分の破損が生じ難く、その機能破壊を防止できる。そして、このため、情報媒体としての信頼性を一層高めることが可能となる。

本発明の実施例に係る情報媒体の構造を示す分解斜視図本発明の実施例に係る情報媒体の要部断面図本発明の実施例に係るアンテナシートの形状を示す平面図本発明の実施例に係る情報媒体の試験方法を示す説明図

以下、本発明に係る情報媒体の実施形態について詳細に説明する。

ＩＣモジュールは、電気回路を形成したモジュール用基板と、このモジュール用基板上に固定されたＩＣチップと、このＩＣチップを封止する封止樹脂で構成されたものである。更に基材シート上にアンテナコイルを形成したアンテナ基板を使用し、このアンテナ基板のアンテナコイルに前記ＩＣモジュールを接続する。ここで、アンテナ基板にＩＣチップを固定し、このＩＣチップを封止樹脂で封止したもの、さらに、ＩＣチップを補強板と共に封止樹脂で封止したものも本発明に含まれる。本明細書においては、アンテナコイルとＩＣモジュールを電気的に接続したもの、および、アンテナ基板上のアンテナコイルとＩＣチップを電気的に接続したものをインレットと呼んでいる。なお、アンテナコイルとしては、基材シートに貼り合わせた金属箔をエッチングしてコイル状にパターニングしたエッチングアンテナ、金属線をコイル状に整形し固着したものや基材シートに固定した巻線アンテナ、あるいは導電性インキをコイル状に基材シートに印刷した印刷アンテナが利用できる。

前記ＩＣモジュールをアンテナコイルに接続したアンテナ基板を使用する場合には、このアンテナ基板に、ＩＣモジュールの封止樹脂部に対応する貫通孔を設け、この貫通孔の内部に前記封止樹脂部が位置するようにＩＣモジュールとアンテナ基板と接続することが望ましい。ＩＣモジュールとアンテナ基板との接続は、例えば、半田により、前記モジュール用基板の電気回路とアンテナ基板のアンテナコイルとを接続することによって可能である。

また、インレットを前記２枚のシートで挟んで一体化する際には、少なくとも２枚のコアシートを利用することが望ましい。このコアシートのうち一方のシートにＩＣモジュールの前記モジュール用基板に対応した貫通孔を設け、この貫通孔の内部に前記モジュール用基板を位置させる。この前記モジュール用基板に対応した貫通孔を有するコアシートを、以下、第１のコアシートと呼ぶ。

また、前記２枚のコアシートのうち他方のシートにＩＣモジュールの前記封止樹脂部を位置させる。この前記封止樹脂部に対応した貫通孔を有するコアシートを、以下、第２のコアシートと呼ぶ。

すなわち、第１のコアシートと第２のコアシートの間にインレットを配置し、前記モジュール用基板を第１のコアシートの貫通孔に挿入し、他方、前記封止樹脂部を第２のコアシートの貫通孔に挿入するように配置する。このとき、第１のコアシートと第２のコアシートの間には、アンテナ基板の周辺部が挟まれることになる。

また、アンテナ基板にＩＣチップを固定し、このＩＣチップを封止樹脂で封止したもの、さらに、ＩＣチップを補強板と共に封止樹脂で封止したものを使用する場合は、その封止形状に応じて貫通孔を設ければよい。なお、前記第１のコアシート、第２のコアシート及びアンテナ基板の合計厚みが、前記モジュール用基板の厚みと封止樹脂部の高さの合計にほぼ等しいことが望ましい。その差はせいぜい２００μｍである。その差が２００μｍ以下の場合、熱プレスによって樹脂が軟化して平滑化し、得られる情報媒体の厚みを均一にすることができる。

また、第１のコアシートの厚みが前記モジュール用基板の厚みと封止樹脂部の高さの合計の１／２に等しく、第２のコアシートの厚みも前記モジュール用基板の厚みと封止樹脂部の高さの合計の１／２に等しいことが望ましい。すなわち、第１のコアシートの厚みと第２のコアシートの厚みは等しい厚みである。

そして、インレットを挟んだ第１のコアシートと第２のコアシートの上下に、情報媒体の両面を構成する２枚のシートを配置し、熱プレスすることによって一体化して情報媒体を製造することができる。なお、情報媒体の両面を構成する２枚のシートのうち、第１のコアシート側に配置されるシートを第１の表面シートと呼び、第２のコアシート側に配置されるシートを第２の表面シートと呼ぶと、前記モジュール用基板は、第１のコアシートの貫通孔を通して第１の表面シートに対向する。また、前記封止樹脂部は、第２のコアシ
ートの貫通孔を通して第２の表面シートに対向する。

そして、第１の表面シートの前記モジュール用基板が当接する部位には、紫外線硬化型インクから成る衝撃緩和層が設けられている必要がある。この前記衝撃緩和層は、第１の表面シートと前記モジュール用基板との接着を防止して非接着空間を形成し、情報媒体に衝撃が加えられた際に、衝撃力をダンパー効果により吸収する。また、加わった衝撃によって前記モジュール用基板と前記衝撃緩和層との間で横方向に位置ずれが生じさせて、その衝撃力を分散する。

なお、前記モジュール用基板は、その全面に渡って第１の表面シートと接着していないことが望ましい。前記モジュール用基板の一部が第１の表面シートに接着していると、情報媒体に衝撃が加えられた際に横方向への位置ずれが生じ難いからである。このため、衝撃緩和層は、前記モジュール用基板の全面に当接する大きさと形状とを有することが望ましい。なお、衝撃緩和層は、モジュール用基板と第１の表面シートとの接着を防止する層であるから、この両者の間に他の層を介在させることなく、直接対面させることが必要である。

次に、情報媒体の両面を構成する第１の表面シート及び第２の表面シートとしては、例えば、２軸延伸ポリエチレンテレフタレートが使用できる。また、非結晶性ポリエステル（例えば、イーストマン・ケミカル社製のＥａｓｔｓｒＰＥＴ−Ｇ：テレフタル酸、グリコール、１，４シクロヘキサンジメタノール共重合体）を使用することも可能である。

また、第１のコアシート及び第２のコアシートは、第１の表面シート及び第２の表面シートと熱融着する材質であることが好ましい。第１のコアシート及び第２のコアシートと第１の表面シート及び第２の表面シートとを接着剤を使用して接着する場合は、衝撃緩和層の部分をマスキングすればよい。また、好ましくは第１の表面シート及び第２の表面シートと同種の材質である。

衝撃緩和層は公知の紫外線硬化型インキが使用できる。紫外線硬化型インキは、アクリレート系やメタクリレート系などの光重合成樹脂より成り、メタクリレート系に比べ硬化速度が速い点でアクリレート系が好適である。これらの光重合成樹脂は、ベース樹脂としてエポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレートなどの変性アクリレート、および反応性希釈剤としてのアクリレートモノマー、およびベンゾフェノン系、ベンゾイン系、アセトフェノン系、チオキサントン系などの光重合開始剤、および着色剤としての顔料や光重合開始剤の開始反応を促進させる増感剤、暗反応を抑制させる重合禁止剤などの添加剤から構成される。この様に紫外線硬化型インキは、溶剤を含まず重合反応により短時間で３次元的網目構造の硬化皮膜を形成するので架橋密度は高く膜は硬くなり高い滑り性や剥離性を持つ表面状態を形成できるので好適な材料と言える。
また、紫外線硬化型インキは、紫外線エネルギーにより短時間に重合反応を開始、完了させるので熱硬化型インキに比べ熱に弱い樹脂への適用には好適な材料である。

前記表面シートへの前記衝撃緩和層の印刷は、スクリーン印刷、オフセット印刷などの公知の印刷手法を適宜用いればよい。また、前記衝撃緩和層の厚みは、紫外線の透過に対する厚みの影響を考慮し確実に重合反応を完了させ架橋密度を高くし高い滑り性や剥離性を持つ表面状態にするために概ね０．１μｍ〜３μmの印刷厚みが適当である。さらに、同様の理由により紫外線の透過を阻害する着色剤としての顔料は含まない方が好適である。
これら紫外線硬化型インキにシリコーン樹脂を添加して印刷形成することも可能である。シリコーン樹脂を添加するとインキの硬化に伴いシリコーン樹脂が表層に浮き出て、更に剥離性を高める効果がある。そして、波長３２０〜４００ｍｍの紫外線を照射して硬化さ
せることで衝撃緩和層を形成することができる。

次に、モジュール用基板としてはガラスエポキシ基板に電気回路を形成したプリント基板が使用できる。ＩＣチップを封止する封止樹脂としては、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などが使用できる。第２の表面シートに接着しない樹脂としてシリコーン樹脂が好ましく使用できる。また、アンテナ基板としては、ポリイミド樹脂基材、ポリエチレンナフタレート基材やポリエチレンテレフタレート基材にアンテナコイルを形成したものが使用できる。

次に、図面を参照して、本発明の実施例及び比較例と、その試験内容について説明する。

（実施例）
本発明の実施例に係る情報媒体は、図１の分解斜視図に示すものである。また、その要部断面図を図２に示す。

縦１１．９ｍｍ、横１２．９ｍｍ、厚み０．１１ｍｍのモジュール用基板にＩＣチップが搭載され、縦９．１ｍｍ、横９．１ｍｍ、高さ０．３５ｍｍの大きさでモールド樹脂により封止され、且つ、前記ガラスエポキシ基板上に延長された接合パッドを持つＩＣモジュール１を用いた情報媒体について説明する。

まず、図３に示すように厚さ５０μｍのＰＥＴシート上に厚さ３５μｍの銅箔を貼り合わせた後、この銅箔をエッチングによりパターニングして形成したコイルアンテナ１４を設けたアンテナシート２に前記コイルアンテナ１４の内側に前記ＩＣモジュールのモールド樹脂部を挿入できるような貫通孔３および嵌合穴４を配設する。

次に、前記ＩＣモジュール１のモールド樹脂部を前記貫通孔３に挿入するように前記アンテナシート２を配設し、前記コイルアンテナ１４と前記ＩＣモジュール１の接合パッドとを鉛フリー半田１３で接合してインレット１５を形成した。

次に、縦１２．５、横１３．５ｍｍ、厚さ０．１２５ｍｍのＰＥＴ−Ｇシート９に、前記モジュール用基板が対向する位置にアクリル系紫外線硬化型オフセットインキを縦１２．３ｍｍ、横１３．３ｍｍで厚さ１μｍで印刷し、３５０ｎｍの紫外線を照射して衝撃緩和層１０を形成する。

次に図示しない非接触ＩＣシート形成装置のステージ上に前記衝撃緩和層１０が上面に来るよう前記ＰＥＴ−Ｇシート９を配設する。

次に前記ＰＥＴ−Ｇシート９上に前記ＩＣモジュール1の前記モジュール用基板より僅かに大きな縦１２．３ｍｍ、横１３．３ｍｍの嵌合穴６を形成した縦１２．５ｍｍ、横１３．５ｍｍの耐熱ＰＥＴ−Ｇシート５を配設する。前記嵌合穴６を前記モジュール用基板より僅かに大きくすることは前記ＩＣモジュール１の寸法誤差を丸めるだけでなく、前記ＩＣモジュール１が前記耐熱ＰＥＴ−Ｇシート５上に乗り上げることを防止できるため、平面平滑性の向上に対して特に好ましい。

次に、前記耐熱ＰＥＴ−Ｇシート５の前記貫通穴６に前記ＩＣモジュール１の前記モジュール用基板が嵌合するよう前記インレット１５を配設し、前記モールド樹脂部よりわずかに大きな縦９．７ｍｍ、横９．７ｍｍの嵌合穴８が形成された耐熱ＰＥＴ−Ｇシート７を前記モールド樹脂部に嵌合する前記嵌合穴８が前記ＩＣモジュール１の樹脂封止部に嵌合するように重ね合わせる。

次に前記耐熱ＰＥＴ−Ｇシート５に前記衝撃緩和層が前記ＩＣモジュール1の前記モジュール基板に対向するよう前記ＰＥＴ−Ｇシート９を配設し、さらに前記ＩＣモジュールの前記モールド側に縦１２．５ｍｍ、横１３．５ｍｍ、厚さ０．１２５ｍｍのＰＥＴ−Ｇシート１１を配設し、熱プレスして一体化し、図示しない抜き加工機により整形することで、情報媒体１６を製造した。前記耐熱ＰＥＴ−Ｇシート５、７と前記ＰＥＴ−Ｇシート９、１１を前記インレットを中心として厚み、構成をほぼ対称とすることは前記情報媒体１６の反りを防止するのに特に好ましい。

（比較例）
前記衝撃緩和層を設けていないＰＥＴ−Ｇシートを使用した他は、実施例と同様の方法で情報媒体２０を製造した。

（衝撃試験）
実施例及び比較例の情報媒体について、その衝撃耐性を評価するため、図４に示す装置を用いて衝撃試験を行った。

まず、受け台１７の上に前記情報媒体１６を載置し、その前記ＩＣモジュール１の部位に先端形状が半径０．５ｍｍの円形で、その重さは５０ｇの金属圧子１８を配置し、この前記金属圧子１８上に重さ４０ｇの錘１９を高さ３５ｍｍの位置落下させる試験を前記情報媒体１６の通信機能に異状がないかどうかを確認する。

この試験を、前記衝撃緩和層１０がある情報媒体１６および情報媒体２０について、各１８個ずつ衝撃試験を行い、通信異状の有無を確認し、両者の通信異常発生数量を比較した。

この結果、前記衝撃緩和層が配設された前記情報媒体１６では、通信異状の生じた情報媒体が２個（１１．１％）、前記情報媒体１８では、通信異状の生じた情報媒体が６個（３３．３％）であった。

実施例の情報媒体と比較例の情報媒体の相違は衝撃緩和層の有無だけであるから、衝撃緩和層の有無によって衝撃緩和されていることが確認できた。

１ＩＣモジュール
２アンテナシート
３貫通孔
４嵌会穴
５ＰＥＴ−Ｇシート
６嵌会穴
７ＰＥＴ−Ｇシート
８嵌会穴
９ＰＥＴ−Ｇシート
１０衝撃緩和層
１１ＰＥＴ−Ｇシート
１４コイルアンテナ
１３鉛フリー半田
１５インレット
１７受け台
１８金属圧子
１９錘

Claims

基板上に固定されたＩＣチップを少なくとも含み封止材料で封止して構成されたＩＣモジュールを、第１の表面シートと第２の表面シートとの間に挟んで構成される情報媒体であって、
少なくとも前記基板または前記封止材料に当接する第１の表面シートまたは／および第２の表面シートに、前記基板または／および前記封止材料との接着を防止する衝撃緩和層を備えることを特徴とする情報媒体。
前記衝撃緩和層が紫外線硬化型インキから成ることを特徴とする請求項１に記載の情報媒体。
前記衝撃緩和層が、約０．１μｍ〜約３μmの厚みを有することを特徴とする請求項１〜２に記載の情報媒体。
前記紫外線硬化型インキが、アクリレート系の光硬化性樹脂を成分とすることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の情報媒体。