JP2015108933A - 非接触式ｉｃカード - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ＩＣチップからの放熱性を確保し、かつＩＣチップと基板との密着を確保しつつ、低コストで信頼性に優れた非接触式ＩＣカードを提供することを目的とする。【解決手段】接着層を備える基板と、前記接着層付き基板の接着層上に配置され、アンテナ部及びこのアンテナ部よりも幅広の端子部を有する導電性パターンと、この導電性パターンの端子部上に配置されるＩＣチップと、このＩＣチップと前記導電性パターンの端子部又は基板上の接着層とを接着する接着剤と、を有する非接触式ＩＣカードであって、前記端子部が、平面視においてＩＣチップと重なるＩＣチップ搭載領域内に収容されるように複数配置され、前記ＩＣチップが接着剤を介して基板上の接着層と接着する接着領域が、前記ＩＣチップ搭載領域内において前記導電性パターンよりも小さい面積を有し、かつ前記複数配置された端子部の外周全体に設けられる非接触式ＩＣカード。【選択図】図１

Description

本発明は、情報読取り書込み装置により非接触で情報等を送受信する非接触式ＩＣカードに関するものである。

近年、非接触式ＩＣカードは、キャッシュカード（バンクカード）、クレジットカード、社員証カード、鉄道・バス等の交通機関やアミューズメントのサービスに使用するプリペイドカード等、幅広い業界に導入され、身近な生活からビジネスまで様々な分野で利用が始まっている。更に、公共機関のサービスに利用する住民基本台帳カードや運転免許証カード等、セキュリティー性の高い分野へも普及が始まっている。一方で、非接触式ＩＣカードに搭載されるＩＣチップは、コスト低減のための小型化と、メモリの増大や高セキュリティー性を保持するような高機能デバイス化に伴い、通信動作中にＩＣチップ自体が発熱し易く、ＩＣチップの破壊や通信機能を低下させる不具合が発生する危険性が高くなっている。

従来の発熱対策として特許文献１、２のように、接着剤からＩＣチップを露出させる方法や、特許文献３のように、ＩＣチップよりも大きな面積を有する端子部に複数の穴や溝形状を形成し、スルーホールを介して裏面に放熱ランドを設ける方法が知られている。

特開平７−２２８０８３号公報 特開平７−２２８０８４号公報 特開２０１３−００３７２０号公報

しかしながら、特許文献１、２の放熱対策方法では、ＩＣチップ自体から空気中への放熱性は得られるものの、それだけでは、近年の小型化されたＩＣチップに対して発熱対策として十分な効果が得られず、放熱不足によるＩＣカードの動作不良等が発生する問題がある。

引用文献３の放熱対策方法では、端子部３ａの面積が大きくなる結果、設計上の制約が大きくなる問題もある。さらに、端子部からスルーホールを通じて放熱を行うため、スルーホールの形成が必須となり、製法や構成が複雑になるためコストが増大するという問題がある。

また、放熱対策方法としては、図４及び図５に示すように、スルーホールを設けずに、ＩＣチップ１と接続する端子部３ａの面積を、ＩＣチップ１の外側に大きく拡大する方法が考えられる。この場合、ＩＣチップ１よりも大きな面積の端子部３ａを設けるため、ＩＣチップ１と基板４とを接着する接着剤２は、大部分が端子部３ａと接着し、基板４と接着するのはごく一部である。接着剤２の接着強度は、基板４に比べて、金属である導電性パターン３の端子部３ａの方が劣るため、このように、接着剤２の大部分が端子部３ａと接着し、基板４と接着するのはごく一部である場合は、ＩＣチップ１と基板４との接着強度が不足し、非接触式ＩＣカード５自体の生産プロセスや非接触式ＩＣカードとして使用する際等のハンドリングによる曲げや衝撃によって、ＩＣチップが剥れを生じることも考えられる。

本発明は、ＩＣチップからの放熱性を確保し、かつＩＣチップと基板との密着を確保しつつ、低コストで信頼性に優れた非接触式ＩＣカードを提供することを目的とする。

本発明の発明者は、導電性パターンである端子部の外周全体に、ＩＣチップが接着剤を介して基板上の接着層と接着する接着領域を設けることにより、ＩＣチップを接着させる接着剤と基板との接着強度を増加させることができ、ハンドリングの際でも、ＩＣチップと基板との密着を確保することができること、また、平面視においてＩＣチップと重なるＩＣチップ搭載領域をはみ出さない程度に端子部の面積を拡大し、ＩＣチップからの放熱をある程度確保することで、高集積化され、比較的発熱が大きい小型のＩＣチップを搭載する場合でも、放熱不足による動作不良の発生を抑制できることを見出した。本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、以下に関する。
（１） 接着層を備える基板と、前記接着層を備える基板の接着層上に配置され、アンテナ部及びこのアンテナ部よりも幅広の端子部を有する導電性パターンと、この導電性パターンの端子部上に配置されるＩＣチップと、このＩＣチップと前記導電性パターンの端子部又は基板上の接着層とを接着する接着剤と、を有する非接触式ＩＣカードであって、前記端子部が、平面視においてＩＣチップと重なるＩＣチップ搭載領域内に収容されるように複数配置され、前記ＩＣチップが接着剤を介して基板上の接着層と接着する接着領域が、前記ＩＣチップ搭載領域内において前記導電性パターンよりも小さい面積を有し、かつ前記ＩＣチップ搭載領域内において前記複数配置された端子部の外周全体に設けられる非接触式ＩＣカード。
（２） 上記（１）において、ＩＣチップ搭載領域における接着領域のＩＣチップと基板上の接着層との間に、接着剤が充填される非接触式ＩＣカード。
（３） 上記（１）又は（２）において、ＩＣチップ搭載領域内に複数配置された端子部の外周が、矩形形状又は切り欠き形状を有する非接触式ＩＣカード。

本発明によれば、ＩＣチップからの放熱性を確保し、かつＩＣチップと基板の接着強度を確保しつつ、低コストで信頼性に優れた非接触式ＩＣカードを提供することができる。

本発明の一実施形態（実施例）の非接触ＩＣ実装基板を示す概略断面図である。 本発明の一実施形態（実施例）の非接触式ＩＣ実装基板の全体を、（１）基板側及び（２）ＩＣチップ側から見た概略平面図である。 本発明の一実施形態（実施例）のＩＣ実装基板による実装工程の概略断面図である。 比較例の非接触式ＩＣ実装基板の非接触ＩＣ実装基板を示す概略断面図である。 比較例の非接触式ＩＣ実装基板の非接触式ＩＣ実装基板の全体を、（１）基板側及び（２）ＩＣチップ側から見た概略平面図である。

本発明の一実施の形態のＩＣ実装基板及び非接触式ＩＣカードの構成を、図１〜図３を用いて説明する。

本実施の形態の非接触ＩＣカードとして、図１及び図２に示すように、接着層７を備える基板４と、前記接着層７を備える基板４の接着層７上に配置され、アンテナ部３ｂ及びこのアンテナ部３ｂよりも幅広の端子部３ａを有する導電性パターン３と、この導電性パターン３の端子部３ａ上に配置されるＩＣチップ１と、このＩＣチップ１と前記導電性パターン３の端子部３ａ又は基板４上の接着層７とを接着する接着剤２と、を有する非接触式ＩＣカード５であって、前記端子部３ａが、平面視においてＩＣチップ１と重なるＩＣチップ搭載領域１０内に収容されるように複数配置され、前記ＩＣチップ１が接着剤２を介して基板４上の接着層７と接着する接着領域８、９が、前記ＩＣチップ搭載領域１０内において前記導電性パターン３よりも小さい面積を有し、かつ前記ＩＣチップ搭載領域１０内において前記複数配置された端子部３ａの外周全体に設けられる非接触式ＩＣカード１が挙げられる。

本実施の形態の基板とは、導電性パターンやＩＣチップを保持する支持体となるものであって、絶縁性を有するものである。特に限定するものではないが、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリイミド等が挙げられる。

本実施の形態において、基板は、接着層を表裏の少なくとも一方の面上に備えている。この接着層は、導体パターンとの接着を確保するためのものであると同時に、ＩＣチップ１と基板とを接着する接着剤との接着を確保するものである。このため、接着層としては、特に限定はないが、基板に比べて、接着剤との接着強度がより大きなものであればよい。このような接着層としては、例えば、ポリエルテル系接着剤、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤を基板上に層状に形成したものが挙げられる。また、基板上への接着層の形成方法としては、接着シートをプレスやラミネートを用いて張り合わせる方法や、接着層のもとになる液状の接着剤を基板上に塗工・乾燥する方法等が挙げられる。

本実施の形態の導電性パターンは、ＩＣチップを接続する端子部と、ＩＣチップからの電流を電波に変換して外部に送信したり、外部からの電波を受信して電流に変換しＩＣチップに伝えるアンテナ部とを有する。導電性パターンとしては、特に限定するものではないが、銅やアルミニウム等の金属箔、又は銀ペースト等の導電性塗料等を用いて形成することができる。基板上に導電パターンを作製する方法としては、基板上に張り合わせられた金属箔をエッチングする方法や、基板上に銀ペーストをパターン印刷する方法などが挙げられる。

本実施の形態において、端子部はアンテナ部に比べて幅広に形成される。端子部は幅広であることにより、ＩＣチップからの放熱をより広い面積で受けることができ、放熱に有利となる。また、アンテナ部が端子部より狭く形成されることにより、限られたスペース内でのアンテナの周回数を増やすことができ、また引き回しの自由度も確保できる。

本実施の形態のＩＣチップとは、導電性パターンであるアンテナ部を通じて得られる電流により、端末と情報の伝授を行うものをいう。ＩＣチップとしては、一般のＩＣカードに用いるチップを適用できるが、通信動作中にＩＣチップ自体が発熱し易い、小型で高機能なＩＣチップを適用することもできる。ＩＣチップを導電性パターン上に搭載する方法としては、異方導電性接着剤などを用いた接続方法や、超音波接合等の方法が用いられる。

本実施の形態の接着剤は、ＩＣチップと導電性パターンとを電気的に接続しかつ接着させると同時に、ＩＣチップと基板上の接着層とを接着するものである。このような接着剤としては、異方導電性接着剤を用いることができる。接着剤としては、特に限定するものではないが、熱硬化型、反応型があり、反応型としてはＵＶ硬化型や湿気反応型が挙げられる。

図１〜３に示すように、本実施の形態では、端子部３ａが、平面視においてＩＣチップ１と重なるＩＣチップ搭載領域１０内に収容されるように複数配置される。ここで、ＩＣチップ搭載領域１０とは、平面視においてＩＣチップ１と重なる基板４上の領域のことをいう。また、端子部３ａがこのＩＣチップ搭載領域１０内に収容される、とは、平面視において、端子部３ａの全体がＩＣチップ１の下に隠れるように配置されることをいう。このように、端子部３ａの全体が、ＩＣチップ搭載領域１０内の基板上に配置されることにより、ＩＣチップ１の下面（接着層７側）からの放熱を端子部３ａに効率よく伝えることができる。また、端子部３ａは、複数であるため、基板４上に備えられる接着層７の上で、端子部３ａが出っ張るので凹凸が形成される。このため、ＩＣチップ搭載領域１０内に配置される接着剤２が、この凹凸に入り込むように形成されることで、アンカー効果を得ることができ、ＩＣチップ１と端子部３ａ及び接着層７を備える基板４との接着を向上させることができる。また、端子部３ａが複数であることにより、ＩＣチップ搭載領域１０内における、端子部３ａの側面の面積がその分増加するので、接着剤２と端子部３ａとの接着面積が増加し、ＩＣチップ１と端子部３ａとの接着強度が向上する。

図１〜３に示すように、本実施の形態では、ＩＣチップ１が接着剤２を介して基板４上の接着層７と接着する接着領域８、９が、ＩＣチップ搭載領域１０内において導電性パターン３よりも小さい面積を有している。ここで、接着領域８、９とは、ＩＣチップ１が接着剤２を介して基板４上の接着層７と接着する領域をいい、つまり、接着剤２が形成された領域のうち、導電性パターン３が形成されておらず、基材４に備えられる接着層７と接着剤２とが直接的に接着している領域をいう。接着領域８、９では、接着層７と接着剤２とが直接的に接着することにより、接着層７を有しない基板４と接着剤２とを接着する場合に比べて、大幅に接着強度を向上させることができる。

図１〜３に示すように、本実施の形態においては、ＩＣチップ１が接着剤２を介して基板４上の接着層７と接着する接着領域８、９が、ＩＣチップ搭載領域１０内において複数配置された端子部３ａの外周全体（アンテナ部３ｂを除く）に設けられる。このことにより、接着剤２が、基板４の接着層７から端子部３ａにより形成された凹凸の全体に入り込むので、基材４に備えられる接着層７と接着剤２とが直接的に接着している領域（接着領域８、９）が確保されると同時に、確実にアンカー効果を得ることができるため、ＩＣチップ１と基板４との接着が確保される。特に、ＩＣチップ１に対する外力は、平面視におけるＩＣチップ１の外側からＩＣチップ１を引き剥がすように加わるため、端子部３ａ外側（ＩＣチップ１の外周側）の接着領域９を形成することにより、ＩＣチップ１の接着強度が大幅に向上する。このように、上記構成によって、ＩＣチップ１からの放熱性を確保し、かつＩＣチップ１と基板４の接着強度を確保できる。また、スルーホールを設ける必要もないので、低コスト化を実現できる。したがって、低コストで信頼性に優れた非接触式ＩＣ実装基板及び非接触式ＩＣカードを提供することができる。

図１〜３に示すように、本実施の形態において、ＩＣチップ搭載領域１０における接着領域８、９のＩＣチップ１と基板４上の接着層７との間に、接着剤２が充填されるのが好ましい。これにより、ＩＣチップ搭載領域１０内に配置される接着剤２が、確実にこの凹凸に入り込むように形成されるので、アンカー効果を得ることができ、ＩＣチップ１と端子部３ａ及び接着層７を備える基板４との接着を向上させることができる。また、導電性パターン３が形成されていない領域では、基材４に備えられる接着層７と接着剤２とが、確実に直接的に接着するので、接着層７を有しない基板４と接着剤２とを接着する場合に比べて、大幅に接着強度を向上させることができる。

図１〜３に示すように、本実施の形態において、ＩＣチップ搭載領域内に複数配置された端子部の外周が、矩形形状を有するのが好ましい。ＩＣチップ１に対する外力は、平面視におけるＩＣチップ１の外側からＩＣチップ１を引き剥がすように加わるが、端子部３ａの外周が矩形形状であることにより、端子部３ａの周囲に入り込んだ接着剤２が、矩形形状の角に引っ掛かり易くなるので、ＩＣチップ１の接着強度が大幅に向上する。さらに、ＩＣチップ搭載領域内に複数配置された端子部の外周が、切り欠き形状（図示しない）を有すると、端子部３ａと接着剤との接着面積がより増加し、また、端子部３ａの周囲に入り込んだ接着剤が、切り欠き形状に引っ掛かり易くなるのでより好ましい。

（実施例）
以下に示す実施例によって、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されない。

図３（Ａ）に示すように、接着層７を備える基板４として、ＰＥＴ（厚み５０μｍ、帝人ディポンフィルム株式会社製）上に、接着層７としてポリウレタン系接着剤を層状に形成し、その上にアルミニウム箔を貼り合せたものを準備した。次に、アルミニウム（厚み９μｍ）の導電性パターンをエッチング法によって形成した。

図３（Ｂ）に示すように、接着剤２としてエポキシ樹脂の中に導電性粒子を混練して得られた異方導電性接着剤（日立化成株式会社製ＡＣＰ、ＡＣＰは異方導電性ペーストを示す。）を用い、導電性パターン３と接着層７を備える基板４上に塗布した。

図３（Ｃ）に示すように、ＩＣチップ１を接着剤２を途布した端子部３ａ上に搭載し、熱圧着することでＩＣチップ１と端子部３ａを接続した。

図１及び図２に示すように、本実施例のＩＣカードは、接着層７を備える基板４と、前記接着層７を備える基板４の接着層７上に配置され、アンテナ部３ｂ及びこのアンテナ部３ｂよりも幅広の端子部３ａを有する導電性パターン３と、この導電性パターン３の端子部３ａ上に配置されるＩＣチップ１と、このＩＣチップ１と前記導電性パターン３の端子部３ａ又は基板４上の接着層７とを接着する接着剤２と、を有する非接触式ＩＣカード５であって、前記端子部３ａが、平面視においてＩＣチップ１と重なるＩＣチップ搭載領域１０内に収容されるように複数配置され、前記ＩＣチップ１が接着剤２を介して基板４上の接着層７と接着する接着領域８、９が、前記ＩＣチップ搭載領域１０内において前記導電性パターン３よりも小さい面積を有し、かつ前記ＩＣチップ搭載領域１０内において前記複数配置された端子部３ａの外周全体に設けられる非接触式ＩＣカード１である。ＩＣチップ搭載領域１０における接着領域８、９のＩＣチップ１と基板４上の接着層７との間に、接着剤２が充填されており、ＩＣチップ搭載領域１０内に複数配置された端子部３ａの外周が、矩形形状を有している。

本実施例においては、図２におけるＩＣチップ搭載領域１０（縦：２．４８ｍｍ、横：２．６８ｍｍ）内における端子部３ａ（縦：１．０２ｍｍ、横：１．１２ｍｍ）の面積の割合を約７０％とした。このとき、端子部３ａから引き出されるアンテナ部３ｂは、幅０．３ｍｍであり、ＩＣチップ搭載領域１０における端子部３ａ間隙の接着領域８は幅０．２４ｍｍ、端子部３ａ外側の接着領域９は幅０．１０ｍｍである。また、平面視において、ＩＣチップ搭載領域１０の外側にはみ出した接着剤２の幅（はみ出し量１１）は約０．５ｍｍである。

この非接触式ＩＣカードについて、密着性を評価した結果、剥れの発生はなく良好であった。なお、密着性は、アクリル製の板を用い、５０ｇｆ・ｍのトルクで、非接触式カード端面に、１０００ｍ^−１（１０００ｒｐｍ）の衝撃を３０秒間加えた後、導通試験を行うことによって、剥れの有無を評価した。

また、この非接触式ＩＣカードについて、放熱性を評価した結果、ＩＣチップの温度は６０〜７０℃程度であり、また、動作不良は発生しなかった。なお、放熱性は、非接触式ＩＣカードを、情報読取り書き込み装置により、高出力の誘導磁界を印加し、ＩＣチップの温度と通信機能を評価して行った。

（比較例１）
実施例１と同様にして、非接触式ＩＣカードを作製した。本実施例においては、図２におけるＩＣチップ搭載領域１０（縦：２．４８ｍｍ、横：２．６８ｍｍ）内における端子部３ａ（縦：０．４９ｍｍ、横：０．５９ｍｍ）の面積の割合を約２０％とした。このとき、端子部３ａから引き出されるアンテナ部３ｂは、幅０．３０ｍｍであり、ＩＣチップ搭載領域における端子部３ａ間隙の接着領域８は幅１．３０ｍｍ、端子部３ａ外側の接着領域９は幅０．１０ｍｍである。また、平面視において、ＩＣチップ搭載領域１０の外側にはみ出した接着剤２の幅（はみ出し量１１）は約０．５ｍｍである。

この非接触式ＩＣカードについて、密着性を評価した結果、剥れの発生はなく良好であったが、放熱性を評価した結果、ＩＣチップの温度は９０℃程度に達し、また、ＩＣチップからの放熱不足によると思われるＩＣカードの動作不良（通信不良）の発生が認められた。

（比較例２）
本比較例においては、図４及び図５に示すように、端子部３ａをＩＣチップ搭載領域１０の外側にまでにはみ出すように形成したため、接着領域８はＩＣチップ搭載領域１０内のみに形成された。これ以外は実施例１と同様にしてＩＣカードを作製した。また、平面視において、ＩＣチップ搭載領域１０の外側にはみ出した接着剤２の幅（はみ出し量１１）は約１．０ｍｍである。

この非接触式ＩＣカードについて、密着性を評価した結果、導通試験で導通が得られないことから、はみ出し量が実施例より大きいにも関わらず、端子部上で接着剤との剥れが認められた。

１…ＩＣチップ
２…接着剤
３…導電性パターン
３ａ…端子部
３ｂ…アンテナ部
４…基板
５…ＩＣカード
６…バンプ
７…接着層
８…（端子部間隙の）接着領域
９…（端子部外側の）接着領域
１０…ＩＣチップ搭載領域
１１…（接着剤の）はみ出し量

Claims (3)

1. 接着層を備える基板と、前記接着層を備える基板の接着層上に配置され、アンテナ部及びこのアンテナ部よりも幅広の端子部を有する導電性パターンと、この導電性パターンの端子部上に配置されるＩＣチップと、このＩＣチップと前記導電性パターンの端子部又は基板上の接着層とを接着する接着剤と、を有する非接触式ＩＣカードであって、
   前記端子部が、平面視においてＩＣチップと重なるＩＣチップ搭載領域内に収容されるように複数配置され、
   前記ＩＣチップが接着剤を介して基板上の接着層と接着する接着領域が、前記ＩＣチップ搭載領域内において前記導電性パターンよりも小さい面積を有し、かつ前記ＩＣチップ搭載領域内において前記複数配置された端子部の外周全体に設けられる非接触式ＩＣカード。
2. 請求項１において、ＩＣチップ搭載領域における接着領域のＩＣチップと基板上の接着層との間に、接着剤が充填される非接触式ＩＣカード。
3. 請求項１又は２において、ＩＣチップ搭載領域内に複数配置された端子部の外周が、矩形形状又は切り欠き形状を有する非接触式ＩＣカード。

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