JP2023537259A - スマートカードチップモジュール用の電気回路、スマートカードチップモジュール、およびスマートカードチップモジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

前主面および後主面（７）を有する絶縁層を含む、スマートカードチップモジュール（２）用の電気回路。アンテナ（８）は、後主面（７）上に存在する第１の導電層内に作られる。このアンテナ（８）は、周縁（１０）によって区切られたアンテナ領域にわたって延在する。アンテナ（８）は、少なくとも１つの内側ループおよび１つの外側ループを含む。外側ループは、アンテナ領域の中央ゾーン（１５）に向かって、または中央ゾーン（１５）内で、周縁（１０）からそらされた少なくとも１つの第１の接続セグメント（１６）上を除いて、周縁（１０）に沿って延びる。さらに、アンテナの外側ループは、周縁（１０）からアンテナ領域の中央ゾーンに向かってそらされた少なくとも第２の接続セグメント（１８）を含む。

Description

本発明は、スマートカードの分野、より詳細には、スマートカード用の電子モジュールの分野に関する。

スマートカードには、クレジットカード、携帯電話用のＳＩＭカード、トランスポートカード、身分証明書など多様な用途がある。

スマートカードは通常、カードの本体を形成する、例えばプラスチック製の、剛性のあるキャリアまたは支持体で構成され、そのキャビティ内に、チップモジュールとも呼ばれる個別に製造された電子モジュールが収容される。このチップモジュールは、例えば、電子チップ（集積回路）を有するフレキシブル電気回路と、チップに記録されたデータを読み取りおよび／または書き込むためのデバイスにチップを接続する手段とを含む。

本発明は、特に、いわゆる「デュアル」カード、すなわち、チップとの二重通信インターフェースを有するカードの分野に関する。言い換えれば、これらのカードはコンタクトの有無にかかわらず通信を可能にする。これらは「コンビ」カードとも呼ばれる。

「コンタクトあり」で使用する場合、カードがこのデバイスに挿入されたときに、カード表面と同じ高さになり、読み取りおよび／または書き込みデバイスへの電気的接続を可能にするように、コンタクトはチップに接続され、モジュールの片側に配置される。

「コンタクトレス」で使用する場合のデュアルカードには２つのタイプがある。

カードの第１のタイプによると、カード本体に配置された（すなわち、組み込まれた、埋め込まれた等の）アンテナは、チップに電気的に接続される。この場合、チップは、読み取り／書き込みデバイスとモジュールコンタクトとの間に直接的な電気的接続を行うか、アンテナと読み取り／書き込みデバイスとの間に（例えば、近距離無線通信－ＮＦＣ－技術を使用して）直接的な電磁通信を行うことによって、読み取り／書き込みデバイスとデータを交換することができる。

カードの第２のタイプによると、「モジュールアンテナ」として知られる第１のアンテナは、上記の剛性のあるカード本体に埋め込まれた、「ブースターまたはマスターアンテナ」として知られる、第２のアンテナとの誘導結合（したがって、電気的接続なし）によって、モジュールに組み込まれ、電磁結合を可能にする。第１のアンテナは第２のアンテナよりも小さい。第２のアンテナは、モジュールよりもカード本体の広い領域を覆い得る。これは、より大きな通信距離の範囲を提供する。また、この場合、チップは、読み取り／書き込みデバイスとモジュールコンタクトとの間に直接的な電気的接続を行うか、一方はモジュールアンテナとブースターアンテナとの間、もう一方はブースターアンテナと読み取り／書き込みデバイスとの間で電磁通信を行うことにより、読み取り／書き込みデバイスとデータを交換することができる。したがって、モジュールアンテナは、ブースターアンテナを介してコンタクトレスの読み取りおよび／または書き込みデバイスと（共鳴効果で）通信する。したがって、このデュアルカードの第２のタイプにおける唯一の物理的な接続は、チップとコンタクトとの間、およびチップとモジュールアンテナとの間のモジュールレベルにある。これらの接続はすべてモジュール上で行われる。これにより、カード本体に組み込まれたアンテナとモジュールに組み込まれたチップとの間の物理的な相互接続を行う必要がなくなる。

例えば、特許出願ＷＯ２０１４０１６３３２Ａ１、ＵＳ２０１９３９２２８３Ａ１、ＵＳ２０１５１８６７６９Ａ１は、コンタクトを支持する前面と、チップおよびモジュールアンテナを支持する後面とを有する絶縁層を含むフレキシブル電気回路を含むモジュールを記載している。次に、孔（「ビア」とも呼ばれる）が絶縁層を貫通して作製され得、これらの孔の内側表面は、モジュールの前面および後面を電気的に接続するために金属化されている。チップは、ワイヤボンディングまたはフリップチップ技術で、コンタクトおよびモジュールアンテナに接続される。

カードへのモジュールの組み込みを容易にするために、アンテナは、ＩＳＯ７８１６－２規格で定義された寸法を有するモジュールに含まれる必要がある。これらの寸法内で、モジュールの後面に、チップを配置するための領域、孔のための領域、チップをコンタクトおよびアンテナに接続するための接続パッドまたはボンディングパッドを有する領域が設けられる必要がある。加えて、アンテナループは、所望の共振周波数を達成するための電磁特性を得るために、一定の幅でループ間の最小距離で、十分な数が作られる必要がある。例えば、ループの数が多いほど、インダクタンスは高くなる。

本発明は、アンテナ特性をチップの仕様に適合させるためのより高い柔軟性を提供することを目的とする。本発明は、あるいは、より高いインダクタンスを有するモジュールアンテナを提供することも目的とする。

国際公開第２０１４／０１６３３２号 米国特許出願公開第２０１９／３９２２８３号明細書 米国特許出願公開第２０１５／１８６７６９号明細書

解決策によれば、請求項１に記載の電気回路が開示される。

実際、周縁から少なくとも２つのセグメントをそらすことで、より長いアンテナを提供する。さらに、アンテナの対称性は、アンテナによって検出または生成される表面電流および磁場を改善する。

開示された電気回路はまた、任意選択で、請求項２から８のいずれか一項の特徴の１つおよび／または他の特徴を含み得る。

本開示は、請求項９に記載のチップモジュール、並びに請求項１０または１１に記載のチップモジュールの製造方法にも関する。

本発明の他の特徴、目的、および利点は、以下の詳細な説明を読むこと、および非限定的な例として与えられた添付の図面から明らかになるであろう。

チップモジュールを収容するスマートカードの一例を斜視図で概略的に示す。 図１に示されるようなスマートカード用のチップモジュールの一例の前面の立面図である。 図２に示されるチップモジュールの例の後面の立面図である。 チップを接続するための様々な解決策の概略図である。 図２に示されるチップモジュールの例の変形例の前面の立面図である。

電気回路の実施形態の例を以下に説明する。

モジュール２を含むコンタクトおよびコンタクトレススマートカード１を図１に示す。モジュール２は、特に、電気回路３およびチップ１００（図１では見えない）を含む。モジュール２は、カード１の本体に削り込まれたリセスに挿入される個別のコンポーネントとして製造される。ブースターアンテナ（図示せず）は、既知の方法でカード１の本体に組み込まれる。

電気回路３の前側６（すなわちコンタクト側）が図２に示されている。電気回路３の後側７（ボンディング側）が図３に示されている。図２、３、および４に示される電気回路３は両面プリント回路基板であり、前面６にコンタクト５を有し、後面７にアンテナ８を有する。コンタクト５は、絶縁層（例えば、エポキシガラス、紙、ＰＥＴ、ＰＥＮ、またはポリイミド）の前面６上に存在する第１の導電層（例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金層）に作製される。アンテナ８および接続パッド９は、絶縁層の後面７上に存在する第２の導電層（例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金層）に作製される。第１および／または第２の導電層は、ニッケル、金、パラジウム、または銀の少なくとも１つの金属でめっきされ得る。

実際には、電気回路３の一部分のみが図に示されている。この部分は、モジュール２を作製するために必要とされる電気回路３の一部分に本質的に対応する。例えば、本発明によるプロセスの連続的（すなわち、「リール・ツー・リール」または「ロール・ツー・ロール」）な実施のために、いくつかの同様の部分が同じフレキシブル基板によって支持され得る。モジュール２は、周縁１０によって電気回路３上に画定される。モジュール２に対応する電気回路３の一部分の周縁１０は、２つの隣接する辺１１、１２の間に丸みを帯びた角を有する長方形の形状を有する。周縁１０は、長方形の２つの最短辺に対応する２つの短辺１１と、長方形の２つの最長辺に対応する２つの長辺１２とを含む。

電気回路３は、チップ１００が接続されるいくつかのコンタクト５を有する（図４参照）。例えば、電気回路３の各モジュール２は、６つのコンタクト５を含む。このコンタクトの１つはＬ字型であり、他のコンタクト５の２つの列の間に延在する。

例えば、アンテナ８は１０から１３程度のループを有する。ループは、例えば４０から１００マイクロメートルの幅を有する。ループ間のギャップは、例えば２５から１００マイクロメートルの幅である。アンテナ８は、開始接続パッド１３と最終接続パッド１４との間に延在する。最終接続パッドは、アンテナ８の内側ループに直接接続される（「直接」とは、アンテナトレースと最終接続パッド１４との間にアンテナまたは他の接続部分がないこと、すなわち、接続パッド１４の片側がアンテナトレースに対応することを意味する）。開始接続パッド１３は、チップ１００が取り付けられるアンテナ８の中央ゾーンの近くまたは中に配置される。この文書中では、中央ゾーン１５は、Ｕ字型の内側部分以外のアンテナの内側ループによって区切られるモジュール２の領域として定義される（図３の点線を参照）。開始接続パッド１３は、チップ１００をアンテナ８に電気的に接続するワイヤの長さを減少させるように、モジュールの中心点から十分に近い。開始接続パッド１３から、アンテナ８は、最長辺１２に本質的に垂直に延在する第１の接続セグメント１６を形成する。第１の接続セグメント１６は、中央ゾーン１５において、アンテナ８の外側ループを最長辺１２の１つからそらす。

アンテナ８はまた、２つの最短辺１１とそれらの中央で接合し交差する中線ＭＬ１に関して開始接続パッド１３と本質的に対称である中間接続パッド１７を有する。この中線ＭＬ１はまた、アンテナが存在する平面と、後者に垂直な平面との間の交点に対応する（「後者」はアンテナ平面に対応する）。

中間接続パッド１７は、アンテナ８の中央ゾーン１５に配置される。中間接続パッド１７は、チップ１００をアンテナ８に電気的に接続するワイヤの長さを減少させるように、モジュール２の中心点から十分に近い。中間接続パッド１７から、アンテナ８は、最長辺１２に本質的に垂直に延在する２つの第２の接続セグメント１８を形成する。第２の接続セグメント１８は、中央ゾーン１５において、アンテナ８の外側ループを最長辺１２の１つからそらす。第１および第２の接続セグメント１６、１８は、互いに平行に延在する。第１および第２の接続セグメントは、それぞれ、接続パッド１３、１７に直接電気的に接続される（「直接」とは、アンテナトレースと接続パッド１３または１７との間にアンテナまたは他の接続部分がないこと、すなわち、接続パッド１３または１７の片側がアンテナトレースに対応することを意味する）。

アンテナ８は、周縁１０のそれぞれの辺１１、１２に本質的に平行な直線部分、周縁１０の角にある湾曲部分、および最長辺１２の本質的に中央にあるＵ字型の内側部分を有するループを含む。これらのＵ字型の内側部分は、開始および中間接続パッド１３、１７を迂回している。Ｕ字型の内側部分は、Ｌ字型のコンタクトによって前面６上で覆われた領域にわたって後面７上に延在する（図４を参照）。ループの一般的な形状は、２つの最短辺１１とそれらの中央で接合し交差する中線ＭＬ１に関して、並びに２つの最長辺１２とそれらの中央で接合し交差する別の中線ＭＬ２に関して本質的に対称である。内側接続パッド１９は、アンテナの内側ループに直接電気的に接続され、必ずしも同じ対称性に従うとは限らない（「直接」とは、アンテナトレースと考慮される接続パッド１９との間にアンテナまたは他の接続部分がないこと、すなわち、考慮される接続パッド１９の片側がアンテナトレースに対応することを意味する）。それらのそれぞれの位置はむしろ、モジュール２の中心に関して対称的である。モジュールの中心は、２つの最短辺１１および２つの最長辺１２とそれらの中央でそれぞれ接合し交差する中線ＭＬ１、ＭＬ２の交点に対応する。

アンテナ８の対称性は、アンテナ８によって検出または生成される表面電流および磁場を改善する。

アンテナループは、チップ１００がまたがって配置され得る２つの支持ゾーンを形成し、これら２つの支持ゾーンは、接続セグメント１６、１８の間に配置される。すなわち、Ｕ字型の内側部分は中央領域１５に延在して少なくとも１．５×１．５平方ミリメートルのコプレーナ構造を形成し、その上にチップが取り付けられ得る。このコプレーナ構造は、チップ１００の傾斜に連続する可能性のある問題を回避する。

孔２０は、絶縁層を貫通して、Ｌ字型コンタクトの最も長いブランチによって前面６上で覆われた領域の両側に形成される。これらの孔２０の各々は、導電性材料でめっきされ得る内側の円筒形の壁を有する（しかしながら、これは本発明では必要ではない）。各孔２０の底も第１の導電層によって閉じられる。これらの孔２０は、チップ１００をコンタクト５に接続するために使用される。これらの孔は、導電性リングなしで製造され得る。導電性リングなしでそのようなボンディング孔を作る方法の開示に関して、例えば、特許文献ＦＲ３００６５５１Ｂ１を参照することができる。導電性リングが存在しないことにより、アンテナループの数および／または内側接続パッド１９の数を増やすための多くの余地が残される。これにより、内側接続パッド１９を配置するための柔軟性も増す。これにより、リング内を循環し、アンテナ８によって検出または発生される磁場との干渉を発生させるような表面電流も減少する。

図４に示されるように、上述のアンテナ構成は、様々な接続ルートを可能にする（もちろん、チップ１００と接続パッド１３、１４、１７、１９との間の図４に示されるすべての接続が実際の製品に対して行われるわけではない。チップ１００は、２つの接続パッドのみでアンテナに接続される。）。チップのアンテナボンディングパッドの１つは、開始および中間接続パッド１３、１７の１つに接続され得るが、チップの別のアンテナボンディングパッドは、最終接続パッド１４または内側接続パッド１９の１つまたはその他に接続される（例えば、図４のルートＡおよびＢを参照）。これらのさまざまな接続ルートは、チップをアンテナのさまざまな長さに接続する。結果として、これは、チップインダクタンスなどのチップ特性に適応することだけでなく、市販のチップから別のチップに変化するチップ上のアンテナボンディングパッドのさまざまな位置に適応することを可能にする。特に、開始接続パッド１３と中間接続パッド１７との間のチップ１００の接続は、より短いワイヤを使用することを可能にする。言い換えると、チップの仕様に応じて、チップ１００は、様々なパッドを用いてアンテナ８に接続され得る。例えば、チップ１００は、第１の接続セグメント１６に直接接続された１つの接続パッドまたは第２の接続セグメント１８に直接接続された別の１つの接続パッドのいずれかに接続されるパッドを有する。同様に、チップの仕様に応じて、チップ１００はまた、内側ループに直接接続された１つの接続パッド１４、１９、または内側ループに直接接続された別の１つの接続パッドに接続され得る。

孔の周りに導電性リングがないため、短絡のリスクなしにワイヤを下げることが可能である。これにより、ワイヤボンディングプロセスの速度を上げることも可能になる。

上述の電気回路３の変形例として、Ｌ字型コンタクトは、ロゴ２１に対応し得る１つまたは複数のカットアウトを有する（図５を参照）。このようなカットアウトは、例えば、インダクタンスが０．３または０．４マイクロヘンリー増加するのを可能にできる。

１ スマートカード
２ スマートカードチップモジュール
３ 電気回路
５ コンタクト
６ 前主面
７ 後主面
８ アンテナ
９ 接続パッド
１０ 周縁
１１ 辺
１２ 辺
１３ 開始接続パッド
１４ 最終接続パッド
１５ 中央ゾーン
１６ 接続セグメント
１７ 中間接続パッド
１８ 接続セグメント
１９ 内側接続パッド
２０ 孔
２１ ロゴ
１００ チップ

Claims (11)

1. 前主面（６）および後主面（７）を有する絶縁層を含み、前記後主面（７）上に存在する導電層内に画定されるアンテナ（８）を有し、前記アンテナ（８）は、周縁（１０）によって区切られたアンテナ領域にわたって延在し、前記アンテナ（８）は、少なくとも１つの内側ループおよび１つの外側ループを含み、前記外側ループは、少なくとも１つの第１の接続セグメント（１６）および少なくとも１つの第２の接続セグメント（１８）上を除いて、前記周縁（１０）に沿って延び、前記第１の接続セグメント（１６）および前記第２の接続セグメント（１８）の両方が、前記アンテナ領域の中央ゾーン（１５）に向かって、または中央ゾーン（１５）内で、前記周縁（１０）からそらされており、
   前記第１および第２の接続セグメント（１６、１８）のそれぞれが、前記アンテナ領域の中心を通過する、前記アンテナ領域に垂直な平面の片側にそれぞれ配置され、
   前記アンテナ（８）が、前記平面に関して本質的に対称であることを特徴とする、スマートカードチップモジュール（２）用の電気回路。
2. 各接続セグメント（１６、１８）が、接続パッド（１３、１７）に直接電気的に接続される、請求項１に記載の電気回路。
3. 前記内側ループが２つの内側部分を含み、前記内側部分のそれぞれが前記アンテナ領域の前記中央ゾーン（１５）内に延在し、前記第１および第２の接続セグメント（１６、１８）の間を通過する、請求項１または２に記載の電気回路。
4. 前記周縁（１０）が一般的な長方形の形状を有し、前記平面が前記長方形の２つの対向する辺（１１）の中央を通過し、前記第１および第２の接続セグメント（１６、１８）は、２つの他の辺（１２）のそれぞれの中央にそれぞれ配置される前記周縁（１０）のセクションからそれぞれそらされている、請求項１から３のいずれか一項に記載の電気回路。
5. 前記前主面（６）上に存在する別の導電層に画定されたコンタクトパッド（５）を含み、前記コンタクトパッド（５）の少なくとも１つが前記アンテナ領域に対向する少なくとも１つのカットアウト（２１）を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電気回路。
6. 前記前主面（６）上に存在する別の導電層に画定されたコンタクトパッド（５）を含み、前記コンタクトパッド（５）の少なくとも１つが前記絶縁層を通過するボンディング孔（２０）に接続される、請求項１から５のいずれか一項に記載の電気回路。
7. 前記ボンディング孔（２０）は、前記後主面（７）上で自身を取り囲む導電性リングを有していないことを特徴とする、請求項６に記載の電気回路。
8. アンテナループが、チップ（１００）がまたがって配置され得る少なくとも２つの支持ゾーンを形成し、前記２つの支持ゾーンが前記接続セグメント（１６、１８）の間に配置される、請求項１から７のいずれか一項に記載の電気回路。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の電気回路（３）と、前記第１および第２の接続セグメント（１６、１８）の１つに直接接続された接続パッド（１３、１７）、および前記内側ループに直接接続された別の接続パッド（１４、１９）に接続されたチップ（１００）とを含む、スマートカード用のチップモジュール。
10. 請求項９に記載のチップモジュールの製造方法であって、
    － 前主面（６）および後主面（７）を有する絶縁層、並びに前記後主面（７）上に存在する導電層内に画定されるアンテナ（８）を設けるステップであって、前記アンテナ（８）は、周縁（１０）によって画定されるアンテナ領域にわたって延在し、前記アンテナ（８）は、少なくとも１つの内側ループおよび１つの外側ループを含み、前記外側ループは、少なくとも１つの第１の接続セグメント（１６）および少なくとも１つの第２の接続セグメント（１８）上を除いて前記周縁（１０）に沿って延び、前記第１の接続セグメント（１６）および前記第２の接続セグメント（１８）の両方が、前記アンテナ領域の中央ゾーン（１５）に向かって、または中央ゾーン（１５）内で、前記周縁（１０）からそらされる、ステップを含み、
    前記第１および第２の接続セグメント（１６、１８）のそれぞれが、前記アンテナ領域の中心を通過する、前記アンテナ領域に垂直な平面の片側にそれぞれ配置され、前記アンテナ（８）が前記平面に関して本質的に対称であり、
    前記チップ（１００）を前記アンテナ（８）に接続するステップをさらに含み、前記チップの仕様に応じて、前記チップ（１００）が、前記第１の接続セグメント（１６）に直接接続される接続パッド、または前記第２の接続セグメント（１８）に直接接続される別の接続パッドのどちらかに接続されることを特徴とする、チップモジュールの製造方法。
11. 前記チップの仕様に応じて、前記チップ（１００）が、前記内側ループに直接接続された接続パッド（１４、１９）、または前記内側ループに直接接続された別の接続パッドのどちらかに接続され、前記接続パッドと前記別の接続パッドとの間での選択が、アンテナの２つの異なる長さを定義する、請求項１０に記載の製造方法。

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