JP2015219878A - 複合ｉｃカード及びそれに用いる複合ｉｃカード用モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】複合ＩＣカード用モジュールの結合用コイルのパターンの断線を防ぐとともに複合ＩＣカード用モジュールのカード基材への密着力を強くする。【解決手段】複合ＩＣカードのカード基材の一定の深さの凹部に設置する複合ＩＣカード用モジュールであって、ＩＣチップ用凹部を有し配線パターンが形成された樹脂層で構成されるＩＣチップ用凹部付き配線基板を備え、前記ＩＣチップ用凹部の底面に少なくとも１個のＩＣチップまたはその構造体が実装され、前記ＩＣチップ用凹部付き配線基板内に、前記カード基材内に埋設された第２結合コイルと電磁結合する結合用コイルのパターンが埋設されることで、該結合用コイルのパターンが前記カード基材に直接には触れない前記複合ＩＣカード用モジュールを製造する。【選択図】図１

Description

本発明は複合ＩＣカードと、それに用いる複合ＩＣカード用モジュールに関する。

従来、接触式の外部接触端子と非接触式の通信との両方の信号伝送が可能ないわゆるデュアルインターフェース式の複合ＩＣカードでは、外部接触端子として機能する導電部材を有するモジュール基板にＩＣチップを実装し、ＩＣチップと導電部材をワイヤーボンディング等により接続し、ＩＣチップ及びワイヤーボンディングを樹脂等により封止した構造の外部接触端子付き複合ＩＣカード用モジュールが用いられる。

この従来の複合ＩＣカード用モジュールをカード基材に実装する場合、カード基材に複合ＩＣカード用モジュールを埋設するための凹部を形成し、この凹部に外部接触端子付き複合ＩＣカード用モジュールを埋設配置する。

従来の複合ＩＣカード用モジュールは、通常凸型形状であり、ＩＣチップの樹脂封止部がモジュール基板の裏面から突出した形状をしている。そのため、複合ＩＣカード用モジュールを埋設するカード基材の凹部も、モジュール基板の寸法の浅い凹部と、ＩＣチップの樹脂封止部の寸法の深い凹部とから成る２段形状に、ミリング加工等により形成する（特許文献１）。

複合ＩＣカード用モジュールでは、モジュール基板の裏面の、樹脂封止部の外側の領域にホットメルト接着シートを仮貼りする。そして、その複合ＩＣカード用モジュールをピックアップ装置等を用いてカード基材の凹部に配置し、プレスヘッドで加熱加圧する熱圧プレスによりカード基材と複合ＩＣカード用モジュールを接着固定していた。

一方で、特許文献２のように、モジュール基板に結合用コイルを設置し、カード基材内に埋設された第２結合コイルと磁界結合させることで、複合ＩＣカード用モジュールとカード基材の配線の間で非接触通信を行う技術が実用化されている。

特開２００９−１１６６４７号公報 特開平１１−１４９５３８号公報

特許文献２の方法では、複合ＩＣカード用モジュールのモジュール基板の裏面に結合用コイルのパターンを形成して、その端部をＩＣチップの端子と電気接続させる。このモジュール基板では、裏面の、ホットメルト接着シートを仮貼りする領域に結合用コイルのパターンが露出しているが、その結合用コイルのパターンとホットメルト接着シートとの密着性が悪く、結局、カード基材の凹部から複合ＩＣカード用モジュールが剥離する不具合を生じ易いという問題があった。

また、モジュール基板の裏面の結合用コイルのパターンをエッチングにより形成した際のエッチングの残渣が、ホットメルト接着シートとの接着性を悪くすることでカード基材の凹部から複合ＩＣカード用モジュールを剥離し易くするという問題があった。

また、複合ＩＣカード用モジュールのモジュール基板の裏面に結合用コイルのパターンが露出しているので、複合ＩＣカード用モジュールの搬送の際に、結合用コイルのパターンが断線し易いという問題もあった。

そのため、本発明の課題は、これらの問題を解決した複合ＩＣカード用モジュールを実装した複合ＩＣカードを得ることにある。

本発明は、上記課題を解決するために、複合ＩＣカードのカード基材の一定の深さの凹部に設置する複合ＩＣカード用モジュールであって、ＩＣチップ用凹部を有し配線パターンが形成された樹脂層で構成されるＩＣチップ用凹部付き配線基板を備え、前記ＩＣチップ用凹部の底面に少なくとも１個のＩＣチップまたはその構造体が実装され、前記ＩＣチップ用凹部付き配線基板内に、前記カード基材内に埋設された第２結合コイルと電磁結合する結合用コイルのパターンが埋設されることで、前記結合用コイルのパターンが前記カード基材に直接には触れないことを特徴とする複合ＩＣカード用モジュールである。

本発明は、この構成により、複合ＩＣカードの製造コストを低くできる効果があり、また、この複合ＩＣカード用モジュールは、複合ＩＣカードのカード基材の凹部に強固に接着できる効果がある。また、本発明は、複合ＩＣカード内に埋設された第２結合コイルと電磁結合する結合用コイルのパターンがカード基材と直接触れることが無いように配置されているので、結合用コイルのパターンが破損しない効果がある。

また、本発明は、上記の複合ＩＣカード用モジュールであって、前記複合ＩＣカード用モジュールに搭載されるＩＣチップまたはその構造体が、前記ＩＣチップ用凹部付き配線基板のＩＣチップ用凹部の底面の所定位置に配置されることを特徴とする請求項１記載の複合ＩＣカード用モジュールである。

また、本発明は、上記の複合ＩＣカード用モジュールであって、前記ＩＣチップ用凹部付き配線基板のＩＣチップ用凹部の底面に設けられた複数のフリップチップ実装用接合パッドと、前記ＩＣチップ用凹部付き配線基板のもう一方の面に設けられた複数の外部接触端子を電気的に繋ぐ配線パターンが、前記ＩＣチップ用凹部付き配線基板内に埋設されることを特徴とする請求項２記載の複合ＩＣカード用モジュールである。

また、本発明は、上記の複合ＩＣカード用モジュールであって、前記ＩＣチップ用凹部付き配線基板の、前記ＩＣチップまたはその構造体が搭載されたＩＣチップ用凹部に凹部充填樹脂が充填されて硬化されていることを特徴とする請求項１記載の複合ＩＣカード用モジュールである。

また、本発明は、結合用コイルのパターンが形成された複合ＩＣカード用モジュールを、第２結合コイルが埋設されたカード基材の一定の深さの凹部に設置して成る複合ＩＣカードであって、前記結合用コイルが前記第２結合コイルと電磁結合し、前記複合ＩＣカード用モジュールが、ＩＣチップ用凹部を有し配線パターンが形成された樹脂層で構成されるＩＣチップ用凹部付き配線基板を備え、前記ＩＣチップ用凹部の底面に少なくとも１個のＩＣチップまたはその構造体が実装され、前記ＩＣチップ用凹部付き配線基板内に前記結合用コイルのパターンが埋設され、前記カード基材の凹部の底部、又は、前記複合ＩＣカード用モジュールの前記ＩＣチップ用凹部付き配線基板の最外層の少なくとも一方に、コロナ放電処理による易接着表面処理が施されていることを特徴とする複合ＩＣカードである。

本発明では、複合ＩＣカード用モジュールを設置する複合ＩＣカードのカード基材の凹部が一定の深さであるので、その凹部が形成し易く、また、その複合ＩＣカード用モジュールも製造し易いので、複合ＩＣカードの製造コストを低くできる効果がある。

また、本発明では、複合ＩＣカードの凹部側に向けるモジュール基板の裏面にＩＣチップがフリップチップ実装され、そのＩＣチップを囲むモジュール基板の領域に空孔構造シートが接着され、その空孔構造シートの面にホットメルト接着シートが仮貼りされている。そのため、本発明の複合ＩＣカード用モジュールは、複合ＩＣカードのカード基材の凹部に強固に接着できる効果がある。

（ａ）本発明の第１の実施形態の複合ＩＣカードの概略の平面図である。（ｂ）本発明の第１の実施形態の複合ＩＣカードの概略の断面図である。 （ａ）本発明の第１の実施形態の複合ＩＣカード用モジュールの概略の上面の平面図である。（ｂ）本発明の第１の実施形態の複合ＩＣカード用モジュールの概略の断面図である。（ｃ）本発明の第１の実施形態の複合ＩＣカード用モジュールの概略の内層の平面図である。 （ａ）本発明の第１の実施形態のカード基材の断面説明図である。（ｂ）本発明の第１の実施形態のカード基材の平面図である。 本発明の第１の実施形態の複合ＩＣカード用モジュールの製造方法を説明する断面図である。（ａ）複合ＩＣカード用モジュールに用いるモジュール基板の断面図である。（ｂ）空孔構造シートを接着させた断面図である。（ｃ）ＩＣチップを実装した断面図である。 本発明の第１の実施形態のモジュール基板の製造方法を説明する断面図である（その１）。 本発明の第１の実施形態のモジュール基板の製造方法を説明する断面図である（その２）。 本発明の第２の実施形態のモジュール基板の製造方法を説明する断面図である。 本発明の第２の実施形態の複合ＩＣカード用モジュールの製造方法を説明する断面図である。 本発明の第３の実施形態の複合ＩＣカード用モジュールを説明する断面図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態を図１から図６を参照しながら説明する。図１（ａ）は本発明の第１の実施形態の複合ＩＣカードの概略の平面図を示し、図１（ｂ）は、その断面図を示す。また、図２（ａ）に、複合ＩＣカードのカード基材１に埋め込むデュアル方式の複合ＩＣカード用モジュール２の上面図を示し、図２（ｂ）にその側断面図を示す。図３は、カード基材１の構造を示す図である。

（複合ＩＣカード）
図１に示すように、本実施形態に係る複合ＩＣカードは、金属薄膜のパターンで形成したアンテナコイル３と第２結合コイル３ａと容量性素子３ｃを持つアンテナシート１ｃを内層に有するカード基材１を備える。カード基材１には一定の深さの凹部４を形成し、その凹部４に、接触と非接触を兼用するデュアル方式の複合ＩＣカード用モジュール２を埋め込んで複合ＩＣカードを製造する。

複合ＩＣカードは、図１（ａ）のように、表面に接触式の外部接触端子５を有するとともに、非接触でリーダ／ライタと通信するアンテナコイル３を有する。

（ＩＣモジュール）
カードの凹部４に埋め込む複合ＩＣカード用モジュール２は、図２のように、接触型伝達機能と非接触型伝達機能との双方の機能を有するＩＣチップ６を、接触型伝達素子である外部接触端子５と非接触伝達素子である結合用コイル１１とが形成されたモジュール基板１０に実装して、また、ＩＣチップ６の側面の周囲のモジュール基板１０の領域には空孔構造シート１８を接着して複合ＩＣカード用モジュール２を製造する。

そして、モジュール基板１０の表層には、図２（ａ）のように、外部の読取装置と接触通信するための接触型伝達部（外部端子）である外部接触端子５のパターンを導電部材で形成し、内層には、図２（ｃ）のように、アンテナシート１ｃの第２結合コイル３ａと磁界結合する非接触型伝達部である結合用コイル１１のパターンを形成する。

外部接触端子５のパターンは、図２（ｂ）のように、ヴィアホール１２ａを介してモジュール基板１０の裏面のバンプ接続端子１３まで引き出す。また、結合用コイル１１の両端部も同様に、ヴィアホール１２ｂを介してモジュール基板１０の裏面のバンプ接続端子１３ｂまで引き出す。

モジュール基板１０の裏面に、図２（ｂ）のように、空孔構造シート１８を接着してＩＣチップ用凹部付き配線基板を製造する。そして、そのＩＣチップ用凹部付き配線基板のＩＣチップ用凹部の底に露出するモジュール基板１０の裏面に、接触型インターフェースと非接触型インターフェースとを内蔵したＩＣチップ６をフリップチップ実装することで、ＩＣチップ６の接続バンプ１４をモジュール基板１０のバンプ接続端子１３、１３ｂに電気接続して複合ＩＣカード用モジュール２を形成する。

（カード基材）
図３（ａ）に複合ＩＣカードで用いるカード基材１の側断面図を示し、図３（ｂ）に平面図を示す。カード基材１は、図３（ａ）のように、３０μｍ〜１００μｍ厚のアンテナシート１ｃの両面に、１００μｍ〜１５０μｍの厚さのコア基材１ａと、その外側に、厚さが３００μｍ程度の外装基材１ｂとの２層の基材を積層したものをカード基材１として用いる。また、カード基材１は、アンテナシート１ｃの両面に、単層の基材を積層して形成しても良い。

カード基材１のこれらの材料は白色または透明なものを用いることができる。カード基材１の厚みは特に限定するものではないが、総厚で０．７６±０．０８ｍｍ以下であればＪＩＳＸ６３０１を満たし、クレジットカード、キャッシュカード、ＩＤカードなどに適用できるため好ましい。

（アンテナシート）
アンテナシート１ｃに、図３（ｂ）のようにアンテナコイル３の導体パターンと第２結合コイル３ａの導体パターンを形成する。アンテナコイル３は、アンテナシート１ｃのスルーホール３ｂを介してアンテナシート１ｃの表面から裏面へ配線を接続する。そして、アンテナシート１ｃの表面と裏面で対向させた幅広パターンによって容量性素子３ｃを形成して、その容量性素子３ｃとアンテナコイル３のインダクタンスによる共振回路を形成する。

ここで、アンテナシート１ｃの基材としては、ポリイミド（ＰＩ）、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）等が使用できる。

カード基材１のコア基材１ａには、強度がある熱可塑性高分子樹脂の、グリコール変性
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＧ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を用いることができる。

外装基材１ｂには、強度がある熱可塑性高分子樹脂の、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＧ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等を用いることができる。中でも、塩素を含まない非結晶性ポリエステル系樹脂を用いる構成が、環境配慮の点から好ましい。

そして、アンテナシート１ｃの両面に、例えばＰＥＴＧのコア基材１ａとその外側にＰＥＴの外装基材１ｂとの２層の基材を積層した状態で、１３０℃、３０分熱プレスすることで、アンテナシート１ｃとコア基材１ａと外装基材１ｂとを一体化したカード基材１を得る。

（カード基材の凹部）
そして、図３（ａ）のように、カード基材１に、複合ＩＣカード用モジュール２を埋設するための凹部４をミリング加工、切削加工等により形成する。凹部４は、例えば。縦８ｍｍ×横７．７ｍｍ、深さを０．６３ｍｍの一定の深さに形成する。

（モジュール基板）
図４（ａ）は、本実施形態で複合ＩＣカード用モジュール２を製造する主要な構成部品であるモジュール基板１０の断面図である。モジュール基板１０はビルドアップ基板であって、モジュール基板１０の内層に結合用コイル１１を形成し、その結合用コイル１１両端部をヴィアホール１２ｂ、１２ａを介してモジュール基板１０の裏面のバンプ接続端子１３に電気接続する。

モジュール基板１０は、カード基材１の凹部４に埋め込まれる寸法に複合ＩＣカード用モジュール２を形成するために、その寸法を縦横が１１．８×１３ｍｍ程度に形成し、厚みを１００〜１７０μｍ程度にする。

モジュール基板１０の基材は、ガラス−エポキシ基板のＦＲ４やＢＴレジンなどの熱硬化性樹脂やポリイミドなどの絶縁体（誘電体、磁性体）あるいは液晶ポリマなどを用いることができる。

本実施形態に係るモジュール基板１０は、図４（ａ）のように、下層に露出させた配線パターンであるバンプ接続端子１３、１３ｂの下面をモジュール基板１０の絶縁層の下面と同一平面に形成する。

モジュール基板１０のバンプ接続端子１３と１３ｂの下面に接続バンプ１４を介してＩＣチップ６の端子を電気接続する。そして、そのＩＣチップ６とモジュール基板１０の間隙にアンダーフィル樹脂を充填するフリップチップ実装を行う。

その際に、モジュール基板１０のバンプ接続端子１３と１３ｂの下面をモジュール基板１０の絶縁層の下面と同一平面に形成したことで、そのフリップチップ実装のアンダーフィル樹脂の、ＩＣチップ６とモジュール基板１０の間隙への流入がスムーズに行える効果がある。

（モジュール基板とＩＣモジュールの製造）
次に、本実施形態のモジュール基板１０の製造方法を工程順に示す断面図の図５と図６と、図４と図２を参照して、モジュール基板１０及び複合ＩＣカード用モジュール２の製造方法について説明する。

（ステップＳ１）
先ず、図５（ａ）のように、金属又は合金、例えばＣｕからなる支持基板２０を用意し、図５（ｂ）のように、支持基板２０の上にレジスト１５を形成し、図５（ｃ）のようにパターニングする。

（ステップＳ２）
次に、図５（ｄ）のように、電解金属めっき法により、レジスト１５の開口部に、先ず、例えばＮｉ、Ａｕ又はＰｄの厚さが０．１乃至７．０μｍエッチングバリア層を形成する。そして、その上層に、バンプ接続端子１３、１３ｂの本体の銅めっきパターンを厚さが２乃至２０μｍに形成する。

（ステップＳ３）
次に、図５（ｅ）のように、レジスト１５を除去する。

（ステップＳ４）
次に、図５（ｆ）のように、バンプ接続端子１３、１３ｂの導体配線層を覆うように、基体絶縁層１６ａを形成する。基体絶縁層１６ａは、絶縁樹脂層を支持基板２０上に形成した後にその絶縁樹脂層を硬化させて、厚さを例えば２乃至２０μｍに形成する。

（ステップＳ５）
そして、図６（ｇ）のように、バンプ接続端子１３、１３ｂの直上の基体絶縁層１６ａの部分に、レーザ加工法により直径が４０μｍ程度のヴィアホール穴１２を形成する。

（ステップＳ６）
次に、図６（ｈ）に示すように、電解銅めっき処理によってヴィアホール穴１２内に銅めっき層を埋め込んだヴィアホール１２ａを形成すると共に、基体絶縁層１６ａの上面に上層配線１７ａを形成する。

（ステップＳ７）
次に、ステップＳ４と同様に、図６（ｉ）のように、上層配線１７ａを覆う基体絶縁層１６ｂを形成する。

（ステップＳ８）
次に、ステップＳ５と同様にして、上層配線１７ａの直上の基体絶縁層１６ｂの部分に、レーザ加工法により直径が４０μｍ程度のヴィアホール穴１２を形成する。

（ステップＳ９）
次に、ステップＳ６と同様にして、図６（ｊ）のように、そのヴィアホール穴１２内に銅めっき層を埋め込んだヴィアホール１２ｂを形成すると共に、基体絶縁層１６ｂの上面に結合用コイル１１のパターンを形成する。

このとき、結合用コイル１１のパターンはヴィアホール１２ｂと１２ａを介してバンプ接続端子１３ｂに接続される。

（ステップＳ１０）
次に、図６（ｋ）のように、結合用コイル１１を覆うように基体絶縁層１６ｃを形成する。

（ステップＳ１１）
次に、ステップＳ５と同様にして、結合用コイル１１の端部の直上の基体絶縁層１６ｃの部分に、レーザ加工法により直径が４０μｍ程度のヴィアホール穴１２を形成する。

（ステップＳ１２）
次に、ステップＳ６と同様にして、図６（ｌ）のように、そのヴィアホール穴１２内に銅めっき層を埋め込んだヴィアホール１２ｃを形成すると共に、基体絶縁層１６ｃの上面にヴィアホール１２ｃと電気接続する外部接触端子５のパターンを形成する。

このとき、外部接触端子５のパターンはヴィアホール１２ｃと１２ｂと１２ａを介してバンプ接続端子１３に接続される。

（ステップＳ１３）
次に、図４（ａ）のように、化学的エッチング又は研磨により、支持基板２０を除去する。

（ステップＳ１４）
次に、図４（ｂ）のように、接着剤１９を張り合わせた樹脂基板にルータ加工やパンチ加工等で、ＩＣチップ６を埋め込む領域の開口１８ａを形成した空孔構造シート１８を製造する。

空孔構造シート１８の厚さはＩＣカードの厚さを考慮して決めるが、概ね５０μｍ以上３００μｍ以下の厚さの空孔構造シート１８を用いる。空孔構造シート１８の材質は、コア基材１ａと同質の、強度がある熱可塑性高分子樹脂の、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＧ）、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）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を用いることが望ましい。また、その他に、ポリイミド、ポリアミド、ガラス繊維エポキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等を空孔構造シート１８に用いることもできる。

この空孔構造シート１８には、コロナ放電処理により、易接着表面処理を施して用いる。易接着表面処理は、コロナ放電処理の他に、サンドブラスト、プラズマ処理によって施しても良い。そして、その空孔構造シート１８をモジュール基板１０に接着剤１９で張り合わせる。易接着表面処理を施した空孔構造シート１８を用いることで、その空孔構造シート１８と接着剤１９との接着強度を増大させる。また、空孔構造シート１８とカード基材１の凹部４との間に積層するホットメルト接着シート８と空孔構造シート１８との接着強度を増大させる効果がある。

以上のように、ＩＣチップ６を埋め込む領域の開口１８ａを形成した空孔構造シート１８を、接着剤１９によりモジュール基板１０に強固に接着させることで、開口１８ａをＩＣチップ用凹部としたＩＣチップ用凹部付き配線基板を製造する。すなわち、空孔構造シート１８の表面の高さをモジュール基板１０への実装後のＩＣチップ６の表面の高さ程度に形成したＩＣチップ用凹部付き配線基板を製造する。

また、カード基材１の凹部４に、コロナ放電処理により、易接着表面処理を施して用いることが望ましい。このように、カード基材１の凹部４にコロナ放電処理により易接着表面処理を施すか、あるいは、ＩＣチップ用凹部付き配線基板の空孔構造シート１８にコロナ放電処理により易接着表面処理を施すことで、ＩＣチップ用凹部付き配線基板とカード基材１の凹部４とをホットメルト接着シート８で強く接着させることができる効果がある。

ＩＣチップ用凹部付き配線基板の凹部の底部に露出したモジュール基板１０の面へＩＣ
チップ６を実装して複合ＩＣカード用モジュール２を製造することで、そうして製造した複合ＩＣカード用モジュール２厚さを薄くできる。

そのように複合ＩＣカード用モジュール２を薄く形成することにより、その複合ＩＣカード用モジュール２を埋め込むカード基材１の凹部４の深さも浅くできる。それにより、複合ＩＣカードを製造するコストを低減できる効果がある。

（ステップＳ１５）
次に、図４（ｃ）のように、ＩＣチップ用凹部付き配線基板のＩＣチップ用凹部（空孔構造シート１８の開口１８ａの部分）の底部に露出した面のモジュール基板１０のバンプ接続端子１３と１３ｂに接続バンプ１４を介してＩＣチップ６の端子を電気接続する。そして、そのモジュール基板１０の面とＩＣチップ６の面との間隙にアンダーフィル樹脂（図示せず）を流し込んで充填させて、次に硬化させるフリップチップ実装を行う。これにより、接続バンプ１４がアンダーフィル樹脂に埋め込まれる。

（変形例１）
ここで、ＩＣチップ６の各端子をスタットバンプで形成し、それを接続バンプ１４としても良く、そのスタッドバンプを異方性導電性膜により、モジュール基板１０のバンプ接続端子１３及び１３ｂと電気接続させて複合ＩＣカード用モジュール２を製造することもできる。

ＩＣチップ６の各端子のスタットバンプは、スタッド金バンプで形成することができ、また、電解金めっきによりバンプを形成しても良い。

（変形例２）
また、ＩＣチップ６の各端子のスタットバンプは、超音波溶接でモジュール基板１０のバンプ接続端子１３及び１３ｂに接合させることもできる。超音波溶接の条件は、４０ｋＨｚの周波数で振幅が４μｍ程度で１秒程度の時間の超音波印加によりＩＣチップ６の各端子のスタットバンプをモジュール基板１０のバンプ接続端子１３及び１３ｂに接合させる。その次に、ＩＣチップ６とモジュール基板１０の間隙にアンダーフィル樹脂を流し込んで充填させて、次に硬化させるフリップチップ実装を行う。

（ステップＳ１６）
次に、図４（ｄ）のように、ＩＣチップ６とＩＣチップ用凹部付き配線基板のＩＣチップ用凹部（空孔構造シート１８の開口１８ａ）との間隙に、液状の熱硬化性の凹部充填樹脂７を充填して加熱硬化させることで、ＩＣチップ６と空孔構造シート１８の開口１８ａの隙間を凹部充填樹脂７で塞ぐ。

こうしてモジュール基板１０の中央に、モジュール基板１０より面積が小さいＩＣチップ６を実装して、平板形状に複合ＩＣカード用モジュール２を形成する。

（ステップＳ１６）
カード基材１に設けた凹部４への複合ＩＣカード用モジュール２の実装は、先ず、図２（ｂ）のように、複合ＩＣカード用モジュール２の空孔構造シート１８側の面に熱溶融性のホットメルト接着シート８を仮貼りする。

（ホットメルト接着シート）
ホットメルト接着シート８には、その片面に、グラシン紙、クレーコート紙、クラフト紙、ポリラミ原紙、樹脂コーティング原紙などの剥離紙を設けた状態で保管する。

そして、ホットメルト接着シート８をモジュール基板１０に接着する際には、剥離紙の設けられていない面をモジュール基板１０の面に載置して、ホットメルト接着シート８の剥離紙側から熱を加えながら圧着することにより、ホットメルト接着シート８をモジュール基板１０の背面（空孔構造シート１８とＩＣチップ６の側の面）に仮貼りする。

こうして、剥離紙の設けられたホットメルト接着シート８を空孔構造シート１８側の面に仮貼りした状態で複合ＩＣカード用モジュール２を製造して、その複合ＩＣカード用モジュール２を保管する。

（ステップＳ１７：カード基材へのＩＣモジュールの埋設）
次に、図１（ｂ）のように、ピックアップ装置などにより複合ＩＣカード用モジュール２を、ホットメルト接着シート８の剥離紙を剥がした上で、ピックアップ装置を用いてカード基材１の凹部４内に設置する。次に、プレスヘッドを下降させて、複合ＩＣカード用モジュール２を熱圧プレスする。これにより、ホットメルト接着シート８を溶融させて複合ＩＣカード用モジュール２をカード基材１の凹部４に強固に本接着する。この時のプレス条件は、例えば、プレスヘッドの温度１８０℃、プレス圧力３０Ｎ、プレス時間１０秒で行う。

ここで、複合ＩＣカード用モジュール２の空孔構造シート１８の表面にコロナ放電、サンドブラスト、プラズマ処理等によって、易接着表面処理を施しておくか、あるいは、カード基材１の凹部４にコロナ放電処理により易接着表面処理を施しておくことで、この熱ラミネート処理により、空孔構造シート１８がホットメルト接着シート８によりカード基材１の凹部４に強固に接着される効果がある。

また、このカード基材１にザグリで形成すべき凹部４は、図３（ａ）のように様な深さを持つ単純な形状に形成するので、複合ＩＣカードの製造コストを低減できる効果がある。

また、カード基材１の凹部４に埋め込むモジュール基板１０の、凹部４の底面側の面は、広い平面状の面に形成されるので、埋め込むモジュール基板１０の面とカード基材１の凹部４の底面との接着強度が高く長期信頼性の優れた複合ＩＣカードが得られる効果がある。

（結合用コイルと第２結合コイルによる信号伝送）
本実施形態において、複合ＩＣカード用モジュール２の結合用コイル１１はカード基材１の第２結合コイル３ａに接近させて配置する。

以上の構成からなる複合ＩＣカードにおいて、複合ＩＣカード用モジュール２の結合用コイル１１がカード基材１の第２結合コイル３ａと電磁結合している。それにより、複合ＩＣカード用モジュール２と第２結合コイル３ａに接続するアンテナコイル３間で電気信号を伝送する。それゆえ、複合ＩＣカードのリーダライタから放射されてアンテナコイル３で受信された高周波信号が第２結合コイル３ａから電磁誘導で結合用コイル１１に伝送されてＩＣチップ６に伝送される。一方、ＩＣチップ６からの応答信号が結合用コイル１１から電磁誘導で第２結合コイル３ａに伝達され、その信号がアンテナコイル３からリーダライタに放射される。

＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態を図７と図８を参照して説明する。本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、図３のようなカード基材１に図２のような複合ＩＣカード用モジュール２を埋め込んで、図１のような複合ＩＣカードを製造する。

（モジュール基板とＩＣモジュールの製造）
次に、本実施形態のモジュール基板１０の製造方法を、図７と図８の断面図を参照して説明する。

（ステップＳ１）
先ず、図７（ａ）のように、ＦＲ４等のガラスエポキシ基板やガラスフェノール基板等の有機基板から成るコア基板３０にドリルで貫通孔をあけ、その貫通孔とコア基板３０の前面に金属めっきすることで、貫通孔の壁面にスルーホールめっき導体３１を形成する。

（ステップＳ２）
次に、図７（ｂ）のように、貫通孔内に穴埋め剤３２を充填して貫通孔を塞ぎ、コア基板３０の全面を研磨して平坦化するとともにスルーホールめっき導体３１の端部をコア基板３０の表面に露出させる。。

（ステップＳ３）
図７（ｃ）のように、コア基板３０の全面に金属めっき層を形成して、貫通孔に充填した穴埋め剤３２の表面を金属めっきで塞ぐ。

（ステップＳ４）
図７（ｄ）のように、コア基板３０の全面の金属めっき層の上にエッチングレジストのパターンを形成した金属めっき層をエッチングして、次にエッチングレジストを除去することで、結合用コイル１１のパターンと、スルーホールを塞ぐランドパターン３３を形成する。

（ステップＳ５）
次に、図７（ｅ）のように、コア基板３０の結合用コイル１１のパターンとランドパターン３３を覆うように、厚さ２０μｍの樹脂膜で、基体絶縁層１６ｃと基体絶縁層１６ａをコア基板３０の両面に形成する。基体絶縁層１６ｃと１６ａは、コア基板３０上に形成した絶縁樹脂層を後に硬化させて、厚さを例えば２乃至２０μｍに形成する。

（変形例３）
このステップＳ５の製造工程を以下の製造工程に置き換えて製造することもできる。

（ステップＳ５ａ）
次に、コア基板３０の結合用コイル１１のパターンとランドパターン３３を覆うように、厚さ５０μｍの半硬化状態のＦＲ４基板等の外側に厚さ１５μｍの銅箔を接着した基体絶縁層１６ｃと１６ａをコア基板３０の両面に重ねて、積層プレスで加熱・加圧することで半硬化の絶縁樹脂層を硬化させる。

（ステップＳ５ｂ）
その基板の表面のヴィアホール穴１２を形成する領域の銅箔をエッチングで除去する。

（ステップＳ６）
そして、図７（ｆ）のように、ランドパターン３３の位置の基体絶縁層１６ａと１６ｃの部分に、レーザ加工法により直径が４０μｍ程度のヴィアホール穴１２を形成する。

（ステップＳ７）
次に、図８（ｇ）に示すように、電解銅めっき処理によってヴィアホール穴１２内に銅めっき層を埋め込んだヴィアホール１２ａと１２ｃを形成すると共に、基体絶縁層１６ａ
の下面にバンプ接続端子１３及び１３ｂのパターンを形成し、基体絶縁層１６ｃの上面に外部接触端子５のパターンを形成する。

（ステップＳ８）
次に、第１の実施形態と同様にして、図８（ｈ）のように、複合ＩＣカード用モジュール２の凹部４用の開口１８ａを形成した空孔構造シート１８を製造する。そして、その空孔構造シート１８をモジュール基板１０に接着剤１９で張り合わせることで、ＩＣチップ用凹部付き配線基板を製造する。

（ステップＳ９）
次に、第１の実施形態と同様にして、図８（ｉ）のように、ＩＣチップ用凹部付き配線基板の凹部の底部に露出したモジュール基板１０の面のバンプ接続端子１３と１３ｂのに接続バンプ１４を介してＩＣチップ６の端子を電気接続するフリップチップ実装を行い、モジュール基板１０の中央に、モジュール基板１０より面積が小さいＩＣチップ６を実装して、平板形状に複合ＩＣカード用モジュール２を形成する。

（ステップＳ１０）
次に、第１の実施形態と同様にして、図８（ｊ）のように、ＩＣチップ６とＩＣチップ用凹部付き配線基板の凹部との隙間、すなわち、空孔構造シート１８の開口１８ａとの隙間に、液状の熱硬化性の凹部充填樹脂７を充填して加熱硬化させることで、ＩＣチップ６と空孔構造シート１８の開口１８ａの隙間を凹部充填樹脂７で塞ぐ。

（ステップＳ１１）
次に、第１の実施形態と同様にして、図２（ｂ）のように熱溶融性のホットメルト接着シート８を複合ＩＣカード用モジュール２に仮貼りする。

（ステップＳ１２）
次に、第１の実施形態と同様にして、図１（ｂ）のように複合ＩＣカード用モジュール２をカード基材１の凹部４内に固定配置する。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態は、図９のように複合ＩＣカード用モジュール２の結合用コイル１１のパターンをモジュール基板１０の裏面の表面に形成する。その結合用コイル１１のパターンは空孔構造シート１８によって被覆する。第３の実施形態は、第２の実施形態と同様な製造方法で製造することができる。

第３の実施形態は、結合用コイル１１のパターンが空孔構造シート１８によって被覆・保護される効果がある。

＜実施例１＞
コロナ放電処理をした空孔構造シート１８をモジュール基板１０に貼り合わせ、その空孔構造シート１８の開口ａの領域のモジュール基板１０にＩＣチップ６をフリップチップ実装し、空孔構造シート１８の表面にホットメルト接着シート８を仮貼りした複合ＩＣカード用モジュール２を製造した。

そして、カード基材１のコア基材１ａと外装基材１ｂ、及び、複合ＩＣカード用モジュール２の空孔構造シート１８にグリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＧ）を用いた。その空孔構造シート１８の裏面にホットメルト接着シート８を仮貼りした。

そのカード基材１にミリング加工で一定の深さの凹部４を形成した。そして、ホットメルト接着シート８の剥離紙を剥がした複合ＩＣカード用モジュール２を、その凹部４に埋め込み、温度１８０℃のプレスヘッドで複合ＩＣカード用モジュール２の表面からプレス圧力３０Ｎを１０秒加えて熱プレスして、カード基材１の凹部４に複合ＩＣカード用モジュール２を埋め込んで複合ＩＣカードを製造した。

＜比較例１＞
本発明の実施例との比較のために、モジュール基板１０の片面にＩＣチップ６をフェイスアップで設置し、ワイヤーボンディングでＩＣチップ６の端子とモジュール基板１０の配線パターンを電気接続した。

そのＩＣチップ６を樹脂でモールドして、モジュール基板１０とモールド樹脂部との２段の高さを持つＩＣモジュールを製造した。

そのＩＣモジュールの２段の高さに合わせた２段の深さの凹部をカード基材１にミリング加工で形成した。

その凹部に複合ＩＣカード用モジュール２を埋め込み、複合ＩＣカード用モジュール２のモジュール基板１０部分とカード基材１の凹部の１段目の底をホットメルトタイプのホットメルト接着シートで接着する熱プレスを加えて積層した複合ＩＣカードを製造した。

＜評価結果＞
実施例１と比較例１の複合ＩＣカードの、カード基材１の凹部４と複合ＩＣカード用モジュール２の接着強度を比較した。試験方法として、カード基材１の表面に露出したＩＣモジュールの面に粘着テープを貼り付けて粘着テープを引き剥がすピーリング試験を行って比較した。このピーリング試験では、比較例１では、複合ＩＣカード用モジュール２がホットメルト接着シートから剥がれた。

一方、実施例１では、複合ＩＣカード用モジュール２が、ホットメルト接着シート８からは剥がれず、複合ＩＣカード用モジュール２をカード基材１から剥がす場合にカード基材１の材料が破壊されるに至った。

以上の結果より、実施例１の複合ＩＣカード用モジュール２は比較例１のＩＣモジュールと比較して、カード基材１からの剥離が生じにかった。また、本実施例の複合ＩＣカード用モジュール２は、配線パターンがＩＣチップ用凹部付き配線基板内に埋設されていることから、配線パターンが断線しにくかった。

１・・・・カード基材
１ａ・・・コア基材
１ｂ・・・外装基材
１ｃ・・・アンテナシート
２・・・・複合ＩＣカード用モジュール
３・・・アンテナコイル
３ａ・・・第２結合コイル
４・・・・凹部
５・・・・外部接触端子
６・・・ＩＣチップ
７・・・凹部充填樹脂
８・・・ホットメルト接着シート
１０・・・・モジュール基板
１１・・・結合用コイル
１２・・・ヴィアホール穴
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・・ヴィアホール
１３、１３ｂ・・・バンプ接続端子
１４・・・接続バンプ
１５・・・レジスト
１６ａ・・・基体絶縁層
１７ａ・・・上層配線
１８・・・空孔構造シート
１８ａ・・・開口（ＩＣチップ用凹部）
１９・・・接着剤
２０・・・支持基板
３０・・・コア基板
３１・・・スルーホールめっき導体
３２・・・穴埋め剤
３３・・・ランドパターン

Claims (5)

1. 複合ＩＣカードのカード基材の一定の深さの凹部に設置する複合ＩＣカード用モジュールであって、ＩＣチップ用凹部を有し配線パターンが形成された樹脂層で構成されるＩＣチップ用凹部付き配線基板を備え、前記ＩＣチップ用凹部の底面に少なくとも１個のＩＣチップまたはその構造体が実装され、前記ＩＣチップ用凹部付き配線基板内に、前記カード基材内に埋設された第２結合コイルと電磁結合する結合用コイルのパターンが埋設されることで、前記結合用コイルのパターンが前記カード基材に直接には触れないことを特徴とする複合ＩＣカード用モジュール。
2. 前記複合ＩＣカード用モジュールに搭載されるＩＣチップまたはその構造体が、前記ＩＣチップ用凹部付き配線基板のＩＣチップ用凹部の底面の所定位置に配置されることを特徴とする請求項１記載の複合ＩＣカード用モジュール。
3. 前記ＩＣチップ用凹部付き配線基板のＩＣチップ用凹部の底面に設けられた複数のフリップチップ実装用接合パッドと、前記ＩＣチップ用凹部付き配線基板のもう一方の面に設けられた複数の外部接触端子を電気的に繋ぐ配線パターンが、前記ＩＣチップ用凹部付き配線基板内に埋設されることを特徴とする請求項２記載の複合ＩＣカード用モジュール。
4. 前記ＩＣチップ用凹部付き配線基板の、前記ＩＣチップまたはその構造体が搭載されたＩＣチップ用凹部に凹部充填樹脂が充填されて硬化されていることを特徴とする請求項１記載の複合ＩＣカード用モジュール。
5. 結合用コイルのパターンが形成された複合ＩＣカード用モジュールを、第２結合コイルが埋設されたカード基材の一定の深さの凹部に設置して成る複合ＩＣカードであって、前記結合用コイルが前記第２結合コイルと電磁結合し、前記複合ＩＣカード用モジュールが、ＩＣチップ用凹部を有し配線パターンが形成された樹脂層で構成されるＩＣチップ用凹部付き配線基板を備え、前記ＩＣチップ用凹部の底面に少なくとも１個のＩＣチップまたはその構造体が実装され、前記ＩＣチップ用凹部付き配線基板内に前記結合用コイルのパターンが埋設され、前記カード基材の凹部の底部、又は、前記複合ＩＣカード用モジュールの前記ＩＣチップ用凹部付き配線基板の最外層の少なくとも一方に、コロナ放電処理による易接着表面処理が施されていることを特徴とする複合ＩＣカード。

Images