JP3542281B2 - Ｉｃカード及びｉｃカード用フレーム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＣカード及びＩＣカード用フレームに関し、更に詳細には導線が実質的に同一平面上に複数回卷回されて成る平面コイルがプレス加工又はエッチング加工によって形成され、ＩＣカードでは前記平面コイルの端子と半導体素子の電極端子とが電気的に接続されたＩＣカード及びＩＣカード用フレームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣカードは、導線が複数回卷回されて成る平面コイルと半導体素子とから構成され、ＰＶＣ等から成り且つ表面側に文字等が印刷されてＩＣカードの表裏面を形成する各樹脂フィルムの内面側に形成されたポリウレタン樹脂等から成る接着剤層によって、平面コイル等が挟み込まれて封止されている。
かかるＩＣカードは、カード処理装置に設けられた磁場内を通過する際に、ＩＣカードの平面コイル内に電磁誘導による電力が発生して半導体素子を起動し、ＩＣカードの半導体素子とカード処理装置との情報の授受をアンテナとしての平面コイルを介して行うことができる。
この様なＩＣカードの平面コイルは、従来、被覆電線を卷回して形成されたものと、樹脂フィルム上に形成された金属箔にエッチング等を施して導線を形成するものとがある。
ところで、ＩＣカードの普及を図るためには、ＩＣカードの低コスト化と量産化とが必要であるが、前述した従来の平面コイルを用いたＩＣカードでは、平面コイルの低コスト化と量産化とを充分に図ることができない。
このため、特開平６−３１０３２４号公報においては、プレス加工によって形成した平面コイルを用いたＩＣカードが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記公報で提案されたように、プレス加工によって平面コイルを形成することにより、従来の平面コイルよりも低コスト化及び量産化を図ることができる。
図２６はプレス加工によって形成した従来の平面コイル１００を示す。この平面コイル１００は端子１０２、１０４がコイルの内側と外側に形成されている。このため、平面コイル１００の端子１０２、１０４と半導体素子との電気的接続を簡易にかつ効率的に行う必要がある。また、ＩＣカードは１ｍｍ以下の厚さに形成するから、きわめて薄く形成できる必要がある。また、プレス加工等によって形成した平面コイルは搬送等の取り扱い性に優れ、かつ半導体素子の搭載等にも好適に利用できるものでなければならない。
本発明の課題は、量産性に優れ、搬送等の取り扱い性に優れるとともに、ＩＣカードの薄形化にも好適に対応することができるＩＣカード用フレーム、および量産性に優れ薄形化にも好適に対応できるＩＣカードを提案するにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、平面コイル１００に対し、電極端子１０８、１１０の形成面に対して背面側の平面が導線１０１側となるように、半導体素子１０６を配設し、半導体素子１０６の電極端子１０８、１１０と平面コイル１００の端子１０１、１０３との各々をワイヤによってボンディングした。このＩＣカードでは、平面コイル１０１と半導体素子１０６とを接続するワイヤを絶縁被覆することを要しないこと、及び従来から半導体素子とリードフレームのインナーリードとのボンディング法として採用されているウェッジ・ボンディング法を採用できることを知り、本発明に到達した。
【０００５】
すなわち、本発明は、導線が実質的に同一平面上に複数回卷回されて成る平面コイルが、金属板をプレス加工又はエッチング加工して形成され、且つ前記平面コイルの端子と半導体素子の電極端子とが電気的に接続されたＩＣカードにおいて、該平面コイルが、前記半導体素子よりも厚い導線によって形成されていると共に、コイルの内側に形成された内側端子とコイルの外側に形成された外側端子とを具備し、前記半導体素子の全体が、その電極端子の形成面に対して背面側の平面が平面コイルの導線と対向するように、前記平面コイルを形成する導線の途中に施された潰し加工によって、前記潰し加工が施されなかった前記導線の他の部分よりも導線部分が薄く形成されて、前記半導体素子の厚さよりも深く形成された凹部内に搭載されていると共に、前記平面コイルの内側端子及び外側端子と接続される半導体素子の電極端子の各々がコイルの内側と外側とに位置され、且つ前記半導体素子の電極端子が、コイルの内外方向に対して同一側に位置する平面コイルの端子と電気的に接続されていることを特徴とするＩＣカードにある。
また、本発明は、導線が実質的に同一平面上に複数回卷回されて成る平面コイルが、金属板をプレス加工又はエッチング加工して形成され、且つ前記平面コイルの端子と半導体素子の電極端子とが電気的に接続されたＩＣカードの製造に使用するＩＣカード用フレームであって、前記平面コイルが、前記半導体素子よりも厚い導線によって形成され、前記平面コイルを形成する導線に施された潰し加工によって、前記潰し加工が施されなかった前記導線の他の部分よりも薄く形成され、半導体素子の全体を搭載する、半導体素子の厚さよりも深く形成された凹部が形成されると共に、コイルの内側と外側に対して同一側に位置する半導体素子の電極端子が各々電気的に接続されるコイルの内側に形成される内側端子と、コイルの外側に形成される外側端子とを具備することを特徴とする。
尚、本発明において言う「実質的に同一平面上」とは、平面コイルを構成する導線の一部に凹凸が形成されていても、平面コイル全体として同一平面上で導線が卷回されていればよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１はＩＣカードの一例を示す平面図である。図１において、プレス加工によって形成された厚さ８０μｍ以上の導線１１が実質的に同一平面上に複数回卷回して成る矩形状の平面コイル１０が形成されている。この平面コイル１０は、全体として同一平面に導線１１が複数回卷回されているものである。かかる平面コイル１０のコイルの内側と外側とに位置する端部の各々に設けられた端子１０ａ、１０ｂと、厚さ４０〜５０μｍの半導体素子１２に形成され且つ平面コイル１０のコイルの内側と外側とに位置する電極端子１２ａ、１２ｂとは、コイルの内外方向に対して同一側に形成された端子同士が電気的に接続されている。
図１に示すＩＣカードにおいて、半導体素子１２が配設されている平面コイル１０には、図２に示す様に、平面コイル１０を構成する導線１１が曲折されて形成された凹部１４が形成されており、この凹部１４内に半導体素子１０が配設されている。この導線１１の曲折はプレス加工によって行うことができる。
また、凹部１４に配設された半導体素子１２は、その電極端子１２ａ、１２ｂの形成面に対して背面側の平面が、凹部１４の底面を形成する導線１１上に載置されている。この半導体素子１２は、導線１１上に単に載置されていてもよいが、導線１１上に接着剤によって接着することによって、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの位置決め等を容易に行うことができ好ましい。
尚、図１において、矩形状の平面コイル１０の角部間の辺上に凹部１４を形成しているが、平面コイル１０の角部に凹部１４を形成して半導体素子１０を配設してもよい。
【０００７】
図２において、図２（ａ）は、半導体素子１２の厚さよりも深い凹部１４を平面コイル１０の導線１１に形成した例である。この例では、平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）の接続面１６を半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面と実質的に同一面とすべく、平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）に潰し加工を施している。この様に、凹部１４を半導体素子１２の厚さよりも深く形成することによって、両端子を接続するワイヤ１８のループの平面コイル１０からの突出する部分を可及的に少なくできる。
一方、図２（ｂ）は、半導体素子１２の厚さと略等しい深さの凹部１４を平面コイル１０の導線１１に形成した例である。この例では、平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）の接続面１６と半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面とが実質的に同一面であるため、平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）に潰し加工を施す工程を省略できる。
【０００８】
この様に、図１及び図２に示すＩＣカードでは、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂの接続面１６と、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面とが、実質的に同一平面であるため、ウェッジ・ボンディング法によってワイヤボンディングを施すことができる。このため、図２に示す様に、平面コイル１０の面から突出するループ部分を可及的に少なくしつつ、金、白金、又はアルミニウム製のワイヤ１８、１８により、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとを電気的に接続できる。
尚、平面コイル１０や半導体素子１２等は、図２に示す様に、ＰＶＣ等から成り且つ表面側に文字等が印刷されてＩＣカードの表裏面を形成する樹脂フィルム２０ａ、２０ｂの内面側に形成された、ポリウレタン樹脂やポリオレフィン樹脂等から成る接着剤層２２ａ、２２ｂによって挟み込まれて封止されている。
【０００９】
図１及び図２に示すＩＣカードを製造する際に、平面コイル１０としては、図３に示すＩＣカード用フレームＦを用いることが好ましい。このＩＣカード用フレームＦは、銅板等の金属板をプレス加工して形成されたものであり、互いに平行な二本のレール６０、６０の間に平面コイル１０、１０・・がレール６０の長手方向に形成されている。かかる平面コイル１０、１０・・を構成する導線１１のうち、最外周の導線１１ａは他の導線１１よりも太く形成され、且つ平面コイル１０の導線１１ａは隣接する平面コイル１０の導線１１ａと連結部６２によって互いに連結されている。このため、平面コイル１０の各々の強度を向上でき、ＩＣカード用フレームＦの運搬等における取扱性を向上できる。
図３に示すＩＣカード用フレームＦの平面コイル１０は、その最外周の導線１１ａを太く形成しているが、導線１１ａを他の導線１１よりも太い状態でＩＣカードとしてもよく、連結部６２等を切断する際に、最外周の導線１１ａを切断して他の導線１１と同一太さとしてもよい。
【００１０】
また、平面コイル１０の強度を更に向上すべく、平面コイル１０を構成する導線１１を連結部で連結してもよい。この連結部は、ＩＣカードの表裏面を形成する樹脂フィルム２０ａ、２０ｂの内面側に形成された接着剤層２２ａ、２２ｂによって挟み込む前に切断することによって、導線１１間の短絡を防止できる。
ところで、図３に示すＩＣカード用フレームＦは、銅板等の金属板にエッチング加工を施すことによっても得ることができる。エッチング加工によって得られたＩＣカード用フレームＦは、プレス加工によって形成した平面コイルの導線１１に比較して、細い導線１１から成る平面コイル１０を形成できる。
【００１１】
図３に示すＩＣカード用フレームＦを用いてＩＣカードを製造する際には、ＩＣカード用フレームＦから切り離した平面コイル１０に半導体素子１２の搭載等を行ってもよいが、平面コイル１０をＩＣカード用フレームＦから切り離すことなく半導体素子１２の搭載等を行うことが好ましい。この場合、ＩＣカード用フレームＦに形成された平面コイル１０の各々に半導体素子１２を搭載し、ボンディング装置を用いて平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとをワイヤ１８、１８によってボンディングする。次いで、一面側に接着剤層２２ａ、２２ｂが形成された樹脂フィルム２０ａ、２０ｂによって、平面コイル１０及び半導体素子１２等を挟み込み封止した後、所定箇所を切断してＩＣカード用フレームＦから切り離すことによってＩＣカードを得ることができる。
【００１２】
このワイヤを用いたボンディングとしては、ウェッジ・ボンディング法がワイヤ１８、１８の膨らみ（ループの大きさ）を可及的に小さくでき好ましい。かかるウェッジ・ボンディング法は、図４に示すウェッジ・ボンディング装置を用いて行うことができる。このウェッジ・ボンディング装置は半導体装置の製造装置として汎用されている。
かかるウェッジ・ボンディング装置を用いたボンディングでは、ボンディングする端子（以下、ボンディング端子と称する）の一方の上方に移動してきたウェッジ２４の先端部には、クランパ２６で把持されたワイヤ１８の先端部が斜めに挿通されている〔図４の（ａ）〕。このウェッジ２４が降下し、ワイヤ１８の先端を接続面上に圧着する〔図４の（ｂ）〕。
次いで、ウエッジ２４を、ボンディング端子の一方と実質的に同一平面に形成されている他方のボンディング端子の方向に移動させつつクランパ２６を開き、ワイヤ１８を他方のボンディング端子に案内した後〔図４の（ｃ）〕、他方のボンディング端子の接続面にワイヤ１８の先端を接続面上に圧着する〔図４の（ｄ）〕。
【００１３】
その後、クランパ２６によってワイヤ１８を把持して引っ張り、ワイヤ１８を切断し〔図４の（ｅ）〕、ボンディング操作を完了する。
かかる図４の（ａ）〜（ｅ）の一連の操作を繰り返すことによって、ワイヤボンディングを引き続き行うことができる。
このウェッジ・ボンディング法によれば、図４に示す様に、クランパ２６で把持されたワイヤ１８の先端部がウェッジ２４の先端部に斜めに挿通されているため、先端がボンディング端子の一方に圧着されたワイヤ１８を他方のボンディング端子に案内する際に、ワイヤ１８の膨らみ（ループの大きさ）を可及的に小さくできる。
このため、図２に示す様に、平面コイル１０の面から突出するループ部分を可及的に少なくしつつ、ワイヤ１８、１８により、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとを電気的に接続できる。
【００１４】
図２に示すループ状のワイヤ１８は、一面側に接着剤層２２ａ、２２ｂが形成された樹脂フィルム２０ａ、２０ｂによって、平面コイル１０及び半導体素子１２等を挟み込み封止する際に、接着剤の流れ方向にワイヤ１８のループ状部の変形、ワイヤ１８の圧着部の剥離、或いはワイヤ１８の切断等が発生し、ワイヤ１８と平面コイル１０の導線１１とが接触するおそれがある。かかるループ状のワイヤ１８の変形等を防止するには、図５に示す様に、平面コイル１０の端子１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ｂとに圧着されたワイヤ１８の圧着部を樹脂１５、１５、特にＵＶ硬化樹脂によって固定しておくことが好ましい。
【００１５】
図１〜図５に示した平面コイル１０のうち、潰し加工が施された端子１０ａ、１０ｂの接続面１６は、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面を含む平面と実質的に同一平面であればよく、その形状は任意の形状とすることができるが、図１、図２（ａ）、及び図５に示す平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂは、図６に示す端子形状のものが好ましい。図６に示す端子１０ａ（１０ｂ）の潰し加工が施された接続面１６は、導線１１の幅を保持した状態で延出されており、導線１１と略平行に張られたワイヤ１８の端部と接続する箇所を充分に確保できる。
【００１６】
また、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとの接続を、ボンディング装置の動作等の関係で図７に示す様に、半導体素子１２を迂回して平面コイル１０の内側及び外側に位置する電極端子１２ａ、１２ｂの近傍に設けられた端子１０ａ、１０ｂとの間で行ってもよい。図７は、両者を接続するワイヤ１８、１８が導線１１に対して直角方向に張られた場合である。
かかる図７に示す平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂに潰し加工を施す場合は、図８に示すものが好ましい。図８の端子１０ａ（１０ｂ）の潰し加工が施された接続面１６は、導線１１よりも拡幅されており、導線１１に対して直角方向に張られたワイヤ１８の端部と接続する箇所を充分に確保できる。
【００１７】
図２に示すループ状のワイヤ１８は、樹脂フィルム２０ａ、２０ｂの一面側に形成された接着剤層２２ａ、２２ｂによって挟み込まれて封止される際に、接着剤の流れる方向にワイヤ１８が変形するおそれがある。特に、平面コイル１０を構成する導線１１間の間隙が狭い場合には、変形したワイヤ１８が導線１１に接触するおそれもある。このため、ワイヤ１８近傍の接着剤の流れを緩和すべく、図９に示す様に、平面コイル１０の内側及び外側に位置する端子１０ａ、１０ｂにおいて、接続面１６の導線１１側に対して反対側となる部分に壁部２７を形成することが好ましい。この壁部２７によって、ワイヤ１８が接着剤層２２ａ、２２ｂに挟み込まれて封止される際に、端子１０ａ、１０ｂ近傍の接着剤の流れを緩和して導線１１と接触するようなワイヤ１８の変形を防止できる。
かかる図９に示す平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂとしては、図１０に示すものが好ましい。図１０の端子１０ａ、１０ｂには、導線１１の端部が導線１１の幅を保持した状態で延出されるように潰し加工が施された接続面１６が形成され、且つこの接続面１６の導線１１側に対して反対側となる部分に壁部２７が立設されている。
【００１８】
この図１０に示す平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂに代えて、図１１に示す端子１０ａ、１０ｂを用いることができる。図１１の端子１０ａ、１０ｂには、導線１１の端部が導線１１の幅を保持した状態で延出されるように潰し加工が施された接続面１６が形成され、且つこの接続面１６の両側に壁部２７ａ、２７ｂが形成されている。かかる図１１に示す端子１０ａ、１０ｂによれば、導線１１と略平行に張られたワイヤ１８の端部と接続する箇所を充分に確保でき、且つワイヤ１８が接着剤層２２ａ、２２ｂに挟み込まれて封止される際に、端子１０ａ、１０ｂ近傍の接着剤の流れを緩和し、導線１１と接触するようなワイヤ１８の変形を防止できる。また、例えワイヤ１８が導線１１側方向に変形しても、導線１１側に形成されている壁部により、ワイヤ１８と導線１１との接触を防止できる。
【００１９】
図６、図８、図１０、及び図１１に示す端子１０ａ（１０ｂ）のいずれも、図１２に示す平面コイル１０を構成する導線１１の端部に潰し加工を施すことによって形成できる。かかる潰し加工によって形成された端子１０ａ、１０ｂは、ワイヤ１８によってボンディングされるため、ワイヤ１０との接続を確実にすべく、端子１０ａ、１０ｂの接続面１６には金めっき又はパラジウムめっきを施すことが好ましい。
唯、端子１０ａ、１０ｂは複雑な形状をしているため、その接続面１６のみに金めっき又はパラジウムめっきを施すことは困難である。このため、図１２に示す様に、導線１１の端部の潰し加工を施す箇所２８に、予め金めっき又はパラジウムめっきを施すことが好ましい。予め施された金めっき又はパラジウムめっきは、潰し加工の際に、展延されて端子１０ａ、１０ｂの接続面１６を実質的に覆うことができる。
【００２０】
以上、述べてきたＩＣカードでは、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとの接続を、導電性に優れている金、白金、又はアルミニウム製のワイヤ１８、１８によってなされているが、ワイヤ１８、１８は細いために平面コイル１０を構成する導線１１よりも電気抵抗値が高い。このため、平面コイル１０に電磁誘導によって発生した電力が半導体素子１２に充分に送電されない懸念がある。
この懸念を解消するには、図１３に示す様に、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとを、リボン状の接続金属部材３０により接続することが好ましい。
このリボン状の接続金属部材３０は、導線１１の幅と略等しい幅で且つ銅、金、アルミニウム等の導電性が良好な金属によって形成されている。かかる接続金属部材３０は、平板であってもよいが、図１４に示す様に、途中がドーム状部３０ｃに形成されたものが好ましい。平面コイル１０と半導体素子１２との熱膨張率差や、ＩＣカードの曲げ等によって、平面コイル１０に生じた応力等を吸収できるからである。この図１４に示す接続金属部材３０は、その両端部３０ａ、３０ｂが平坦に形成され、平面コイル１０の端子１０ａ（１０ｂ）と半導体素子１２の電極端子１２ａ（１２ｂ）とに接続される。
【００２１】
ここで、接続金属部材３０が銅製の場合、両端子の接続は、接続金属部材３０の接続面に金めっき、錫めっき、又ははんだめっきを施すと共に、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂと平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂとに金めっきを施し、接続する両端子を加熱・圧着することにより、共晶合金によって行うことができる。一方、接続金属部材３０が金又はアルミニウム製である場合、両端子の接続は、接続金属部材３０の接続面に金属めっきを施さなくても行うことができる。また、両端子の接続は導電性接着剤を用いても行うことができる。
尚、ドーム状部３０ｃは、平面コイル１０からの突出を可及的に少ない大きさとすることは勿論のことである。
【００２２】
図１〜図１４においては、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂの各近傍に凹部１４が形成されていないが、図１５（ａ）（ｂ）に示す様に、凹部１４を端子１０ｂ（１０ａ）の近傍に形成してもよい。図１５（ａ）（ｂ）において、凹部１４の底面は、凹部１４を端子１０ｂ（１０ａ）の近傍に形成しない場合に比較して広い。このため、半導体素子１２を凹部１４の底面に安定した状態で載置してワイヤボンディングを行うことができる。
また、平面コイル１０に形成される凹部１４も、導線１１を曲折して形成する他に、導線１１の厚さが半導体素子１２よりも厚いことを利用し、図１６に示す様に、導線１１の途中に潰し加工を施して凹部１４を形成してもよい。この場合、平面コイル１０及び半導体素子１２を、ＩＣカードの厚み方向の中央部に位置させることができ、ＩＣカードを薄く形成できる。
尚、図１６に示す様に、潰し加工が施された導線１１の部分が他の導線１１よりも薄くなるが、導線１１自体の電気抵抗値には問題はない。
【００２３】
更に、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂを、図１７に示す様に、潰し加工が施された平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）の接続面を拡大し、一端が半導体素子１２の電極端子１２ｂ（１２ａ）に接続されたワイヤ１８の他端を、端子１０ｂ（１０ａ）に接合するようにしてもよい。この平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）には、電極端子１２ｂ（１２ａ）が形成された半導体素子１２の端部が挿入されるコ字状の凹部３３が形成されている。この凹部３３に、半導体素子１２の端部を挿入することによって、平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）と接続される電極端子１２ｂ（１２ａ）が形成された半導体素子１２の端部を囲むように、端子１０ｂ（１０ａ）が半導体素子１２の端部の端縁に沿って延出されている。このため、半導体素子１２の位置決めを容易とすることができ、且つワイヤ１８の長さを短くできて好ましい。この場合も、半導体素子１２と平面コイル１０の導線１１とを接着剤によって接着した後、ワイヤ１８をボンディングすることが好ましい。
【００２４】
図１８は平面コイル１０の一方の端子１０ｂに潰し加工を施して半導体素子１２の搭載部として凹部１４を形成し、端子１０ｂの接続面をさらに拡大して端子１０ｂ上に半導体素子１２を搭載した例である。端子１０ｂ上では半導体素子１２の電極端子１２ｂと端子１０ｂとを通常のワイヤもしくは被覆したワイヤによって接続する。平面コイル１０の他方の端子１０ａと半導体素子１２の電極端子１２ａとは他方の端子１０ａ、１０ｂで挟まれた中間を通る導線１１を直交方向に跨ぐようにしてワイヤ１８を接続する。端子１０ａに潰し加工を施すとともに、導線１１上でワイヤ１８が通過する部位に潰し加工を施して通し凹部１４ａを形成し、ワイヤ１８が導線１１の厚さ範囲内から突出しないようにする。通し凹部１４ａの内面で少なくともワイヤ１８が通過する部位に電気的絶縁性材として絶縁性の樹脂を塗布し、あるいは電気的絶縁性を有する絶縁テープを接着することにより、通常のワイヤ１８を用いて電気的短絡を生じさせずに接続することができる。
【００２５】
図１９は端子１０ａ、１０ｂ以外の導線１１の中途部分に潰し加工を施して半導体素子１２の搭載部としての凹部１４を形成し、凹部１４に半導体素子１２を搭載した例である。半導体素子１２を搭載するため凹部１４を導線１１の線幅よりも広幅に形成し、搭載部に隣接する導線１１を凹部１４の外側を迂回するように配置する。この場合も、凹部１４と略同一高さ面となるように端子１０ａ、１０ｂに潰し加工を施すとともに、搭載部と端子１０ａ、１０ｂで挟まれた導線１１でワイヤ１８が横切る部位に潰し加工を施して通し凹部を形成し、端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとを接続するワイヤ１８が導線１１の厚さ範囲内から突出しないようにする。なお、電極端子１２ａ、１２ｂと端子１０ａ、１０ｂとを接続するワイヤ１８には被覆ワイヤを使用するのがよい。通し凹部の内面を電気的絶縁性材で被覆すれば、通常のワイヤ１８を使用して接続することができる。
半導体素子１２が小さい場合には、このように潰し加工により導線１１に形成した凹部１４に半導体素子１２を搭載することができる。
凹部１４に半導体素子１０を搭載する方法は半導体素子１２の大きさに係わらず標準的な平面コイル１０が形成できるという利点がある。また、平面コイル１０で導線１１が通過する幅を跨ぐ幅寸法よりも半導体素子１２が小さい場合に凹部１４に半導体素子１２を搭載する方法が有用である。
【００２６】
これまで述べてきたＩＣカードは、平面コイル１０を構成する導線１１に曲折又は潰し加工を施して凹部１４を形成しているが、図２０及び図２１に示す様に、導線１１の端部近傍を曲折すると共に、先端部に潰し加工を施すことにより、平面コイル１０に凹部１４を形成することなく平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂの各接続面１６を半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面を含む平面と実質的に同一平面とすることができる。
この図２０及び図２１においては、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとをワイヤ１８、１８によってボンディングする際に、半導体素子１２の下面を通過する平面コイル１０の導線１１と半導体素子１２とを接着剤により接着することによって、ワイヤボンディングする際の位置決めを容易とすることができ好ましい。
尚、導線１１の端部近傍の曲折量を調整することにより、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂの各接続面１６を、潰し加工を施すことなく半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面と実質的に同一平面とすることもできる。
【００２７】
以上のＩＣカードでは、平面コイル１０を形成する導線１１が半導体素子１２よりも厚い場合について説明してきたが、導線１１と略等しい厚さの半導体素子１２を用いる場合、図２２に示す様に、平面コイル１０に対し、電極端子１２ａ、１２ｂの形成面に対して背面側の平面が導線１１側に位置するように半導体素子１０を配設し、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂに潰し加工等を施すことなく半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとをワイヤ１８、１８によって接続したＩＣカードでもよい。この場合、ワイヤ１８、１８のループの一部が導線１１から突出するが、突出量は僅かである。このため、樹脂フィルム２０ａ、２０ｂの一面側に形成された接着剤層２２ａ、２２ｂによってワイヤ１８、１８を充分に封止でき、封止の際の変形も問題とならないものである。
【００２８】
図１〜図２２によって説明したきたＩＣカードは、平面コイル１０と半導体素子１２との接続は、ワイヤ１８又はリボン状の接続金属部材３０を用いているが、図２３に示す様に、半導体素子を樹脂モールドしたモジュール体４０を用いてもよい。このモジュール体４０は、図２４及び図２５に示す様に、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの各々とはんだバンプ４４、４４を介してに接合されたリード４６、４６の先端部に形成された接続部４７、４７が露出するように樹脂モールドされている。
かかるモジュール体４０の接続部４７、４７は、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂに接合されている。この接合は、接続部４７、４７の接続面に、金めっき、錫めっき、又ははんだめっきを施すと共に、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂと平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂとに金めっきを施し、接続する両端子を加熱・圧着することにより、共晶合金によって行うことができる。一方、接続部４７、４７がアルミニウム製である場合、両端子の接続は、接続部４７、４７の接続面に金属めっきを施さなくても行うことができる。また、両端子の接続は導電性接着剤を用いても行うことができる。
また、図２３に示す様に、モジュール体４０が装着される平面コイル１０の部分には、導線１１が曲折されてモジュール体４０が挿入される凹部が形成されている。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係るＩＣカード及びＩＣカード用フレームによれば、プレス加工によって形成された平面コイルの端子と半導体素子の電極端子との接続を、接続ワイヤが平面コイルを横切ることなく容易に行うことができる。このため、ＩＣカード及びＩＣカード用フレームの低コスト化と量産化とを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＩＣカードの一例を説明するための正面図である。
【図２】図１に示すＩＣカードの部分断面図である。
【図３】ＩＣカード用フレームの正面図である。
【図４】ウェッジ・ボンディング法を説明する説明図である。
【図５】 ＩＣカードの他の例を説明するための部分断面図である。
【図６】図１、図２（ａ）、及び図５に示すＩＣカードを構成する平面コイルの端子を説明するための部分斜視図である。
【図７】 ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図８】図７に示すＩＣカードを構成する平面コイルの端子を説明するための部分斜視図である。
【図９】ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図１０】図９に示すＩＣカードを構成する平面コイルの端子を説明するための部分斜視図である。
【図１１】図１０に示す平面コイルの端子の他の例を説明する部分斜視図である。
【図１２】図６、図８、図１０、及び図１１に示すＩＣカードを構成する平面コイル１０の端子１０ａ（１０ｂ）を形成する前の導線１１の端部を説明する部分斜視図である。
【図１３】 ＩＣカードの他の例を説明するための部分断面図である。
【図１４】図１３に示す接続金属部材３０の形状を説明するための斜視図である。
【図１５】 ＩＣカードの他の例を説明するための部分平面図と部分断面図とである。
【図１６】本発明に係るＩＣカードの他の例を説明するための部分断面図である。
【図１７】本発明に係るＩＣカードの他の例を説明するための部分斜視図である。
【図１８】本発明に係るＩＣカードの他の例を説明するための部分平面図と部分側面図である。
【図１９】本発明に係るＩＣカードの他の例を説明するための部分平面図である。
【図２０】 ＩＣカードの他の例を説明するための部分平面図である。
【図２１】図２０に示すＩＣカードを説明するための部分断面図である。
【図２２】 ＩＣカードの他の例を説明するための部分平面図である。
【図２３】 ＩＣカードの他の例を説明するための平面図である。
【図２４】図２３に示すＩＣカードの部分断面図である。
【図２５】図２３に示すＩＣカードに用いたモジュール体４０の平面図である。
【図２６】従来のＩＣカードを説明するための平面図である。
【符号の説明】
１０ 平面コイル
１０ａ、１０ｂ 平面コイル１０の端子
１１ 導線
１２ 半導体素子
１２ａ、１２ｂ 半導体素子１２の電極端子
１４ 凹部
１６ 端子１０ｂ（１０ａ）の接続面
１８ ワイヤ
２０ａ、２０ｂ 樹脂フィルム
２２ａ、２２ｂ 接着剤層
２５ 支承用ワイヤ
２７ 壁部
３０ 接続金属部材
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＣカード及びＩＣカード用フレームに関し、更に詳細には導線が実質的に同一平面上に複数回卷回されて成る平面コイルがプレス加工又はエッチング加工によって形成され、ＩＣカードでは前記平面コイルの端子と半導体素子の電極端子とが電気的に接続されたＩＣカード及びＩＣカード用フレームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣカードは、導線が複数回卷回されて成る平面コイルと半導体素子とから構成され、ＰＶＣ等から成り且つ表面側に文字等が印刷されてＩＣカードの表裏面を形成する各樹脂フィルムの内面側に形成されたポリウレタン樹脂等から成る接着剤層によって、平面コイル等が挟み込まれて封止されている。
かかるＩＣカードは、カード処理装置に設けられた磁場内を通過する際に、ＩＣカードの平面コイル内に電磁誘導による電力が発生して半導体素子を起動し、ＩＣカードの半導体素子とカード処理装置との情報の授受をアンテナとしての平面コイルを介して行うことができる。
この様なＩＣカードの平面コイルは、従来、被覆電線を卷回して形成されたものと、樹脂フィルム上に形成された金属箔にエッチング等を施して導線を形成するものとがある。
ところで、ＩＣカードの普及を図るためには、ＩＣカードの低コスト化と量産化とが必要であるが、前述した従来の平面コイルを用いたＩＣカードでは、平面コイルの低コスト化と量産化とを充分に図ることができない。
このため、特開平６−３１０３２４号公報においては、プレス加工によって形成した平面コイルを用いたＩＣカードが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記公報で提案されたように、プレス加工によって平面コイルを形成することにより、従来の平面コイルよりも低コスト化及び量産化を図ることができる。
図２６はプレス加工によって形成した従来の平面コイル１００を示す。この平面コイル１００は端子１０２、１０４がコイルの内側と外側に形成されている。このため、平面コイル１００の端子１０２、１０４と半導体素子との電気的接続を簡易にかつ効率的に行う必要がある。また、ＩＣカードは１ｍｍ以下の厚さに形成するから、きわめて薄く形成できる必要がある。また、プレス加工等によって形成した平面コイルは搬送等の取り扱い性に優れ、かつ半導体素子の搭載等にも好適に利用できるものでなければならない。
本発明の課題は、量産性に優れ、搬送等の取り扱い性に優れるとともに、ＩＣカードの薄形化にも好適に対応することができるＩＣカード用フレーム、および量産性に優れ薄形化にも好適に対応できるＩＣカードを提案するにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、平面コイル１００に対し、電極端子１０８、１１０の形成面に対して背面側の平面が導線１０１側となるように、半導体素子１０６を配設し、半導体素子１０６の電極端子１０８、１１０と平面コイル１００の端子１０１、１０３との各々をワイヤによってボンディングした。このＩＣカードでは、平面コイル１０１と半導体素子１０６とを接続するワイヤを絶縁被覆することを要しないこと、及び従来から半導体素子とリードフレームのインナーリードとのボンディング法として採用されているウェッジ・ボンディング法を採用できることを知り、本発明に到達した。
【０００５】
すなわち、本発明は、導線が実質的に同一平面上に複数回卷回されて成る平面コイルが、金属板をプレス加工又はエッチング加工して形成され、且つ前記平面コイルの端子と半導体素子の電極端子とが電気的に接続されたＩＣカードにおいて、該平面コイルが、前記半導体素子よりも厚い導線によって形成されていると共に、コイルの内側に形成された内側端子とコイルの外側に形成された外側端子とを具備し、前記半導体素子の全体が、その電極端子の形成面に対して背面側の平面が平面コイルの導線と対向するように、前記平面コイルを形成する導線の途中に施された潰し加工によって、前記潰し加工が施されなかった前記導線の他の部分よりも導線部分が薄く形成されて、前記半導体素子の厚さよりも深く形成された凹部内に搭載されていると共に、前記平面コイルの内側端子及び外側端子と接続される半導体素子の電極端子の各々がコイルの内側と外側とに位置され、且つ前記半導体素子の電極端子が、コイルの内外方向に対して同一側に位置する平面コイルの端子と電気的に接続されていることを特徴とするＩＣカードにある。
また、本発明は、導線が実質的に同一平面上に複数回卷回されて成る平面コイルが、金属板をプレス加工又はエッチング加工して形成され、且つ前記平面コイルの端子と半導体素子の電極端子とが電気的に接続されたＩＣカードの製造に使用するＩＣカード用フレームであって、前記平面コイルが、前記半導体素子よりも厚い導線によって形成され、前記平面コイルを形成する導線に施された潰し加工によって、前記潰し加工が施されなかった前記導線の他の部分よりも薄く形成され、半導体素子の全体を搭載する、半導体素子の厚さよりも深く形成された凹部が形成されると共に、コイルの内側と外側に対して同一側に位置する半導体素子の電極端子が各々電気的に接続されるコイルの内側に形成される内側端子と、コイルの外側に形成される外側端子とを具備することを特徴とする。
尚、本発明において言う「実質的に同一平面上」とは、平面コイルを構成する導線の一部に凹凸が形成されていても、平面コイル全体として同一平面上で導線が卷回されていればよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１はＩＣカードの一例を示す平面図である。図１において、プレス加工によって形成された厚さ８０μｍ以上の導線１１が実質的に同一平面上に複数回卷回して成る矩形状の平面コイル１０が形成されている。この平面コイル１０は、全体として同一平面に導線１１が複数回卷回されているものである。かかる平面コイル１０のコイルの内側と外側とに位置する端部の各々に設けられた端子１０ａ、１０ｂと、厚さ４０〜５０μｍの半導体素子１２に形成され且つ平面コイル１０のコイルの内側と外側とに位置する電極端子１２ａ、１２ｂとは、コイルの内外方向に対して同一側に形成された端子同士が電気的に接続されている。
図１に示すＩＣカードにおいて、半導体素子１２が配設されている平面コイル１０には、図２に示す様に、平面コイル１０を構成する導線１１が曲折されて形成された凹部１４が形成されており、この凹部１４内に半導体素子１０が配設されている。この導線１１の曲折はプレス加工によって行うことができる。
また、凹部１４に配設された半導体素子１２は、その電極端子１２ａ、１２ｂの形成面に対して背面側の平面が、凹部１４の底面を形成する導線１１上に載置されている。この半導体素子１２は、導線１１上に単に載置されていてもよいが、導線１１上に接着剤によって接着することによって、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの位置決め等を容易に行うことができ好ましい。
尚、図１において、矩形状の平面コイル１０の角部間の辺上に凹部１４を形成しているが、平面コイル１０の角部に凹部１４を形成して半導体素子１０を配設してもよい。
【０００７】
図２において、図２（ａ）は、半導体素子１２の厚さよりも深い凹部１４を平面コイル１０の導線１１に形成した例である。この例では、平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）の接続面１６を半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面と実質的に同一面とすべく、平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）に潰し加工を施している。この様に、凹部１４を半導体素子１２の厚さよりも深く形成することによって、両端子を接続するワイヤ１８のループの平面コイル１０からの突出する部分を可及的に少なくできる。
一方、図２（ｂ）は、半導体素子１２の厚さと略等しい深さの凹部１４を平面コイル１０の導線１１に形成した例である。この例では、平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）の接続面１６と半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面とが実質的に同一面であるため、平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）に潰し加工を施す工程を省略できる。
【０００８】
この様に、図１及び図２に示すＩＣカードでは、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂの接続面１６と、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面とが、実質的に同一平面であるため、ウェッジ・ボンディング法によってワイヤボンディングを施すことができる。このため、図２に示す様に、平面コイル１０の面から突出するループ部分を可及的に少なくしつつ、金、白金、又はアルミニウム製のワイヤ１８、１８により、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとを電気的に接続できる。
尚、平面コイル１０や半導体素子１２等は、図２に示す様に、ＰＶＣ等から成り且つ表面側に文字等が印刷されてＩＣカードの表裏面を形成する樹脂フィルム２０ａ、２０ｂの内面側に形成された、ポリウレタン樹脂やポリオレフィン樹脂等から成る接着剤層２２ａ、２２ｂによって挟み込まれて封止されている。
【０００９】
図１及び図２に示すＩＣカードを製造する際に、平面コイル１０としては、図３に示すＩＣカード用フレームＦを用いることが好ましい。このＩＣカード用フレームＦは、銅板等の金属板をプレス加工して形成されたものであり、互いに平行な二本のレール６０、６０の間に平面コイル１０、１０・・がレール６０の長手方向に形成されている。かかる平面コイル１０、１０・・を構成する導線１１のうち、最外周の導線１１ａは他の導線１１よりも太く形成され、且つ平面コイル１０の導線１１ａは隣接する平面コイル１０の導線１１ａと連結部６２によって互いに連結されている。このため、平面コイル１０の各々の強度を向上でき、ＩＣカード用フレームＦの運搬等における取扱性を向上できる。
図３に示すＩＣカード用フレームＦの平面コイル１０は、その最外周の導線１１ａを太く形成しているが、導線１１ａを他の導線１１よりも太い状態でＩＣカードとしてもよく、連結部６２等を切断する際に、最外周の導線１１ａを切断して他の導線１１と同一太さとしてもよい。
【００１０】
また、平面コイル１０の強度を更に向上すべく、平面コイル１０を構成する導線１１を連結部で連結してもよい。この連結部は、ＩＣカードの表裏面を形成する樹脂フィルム２０ａ、２０ｂの内面側に形成された接着剤層２２ａ、２２ｂによって挟み込む前に切断することによって、導線１１間の短絡を防止できる。
ところで、図３に示すＩＣカード用フレームＦは、銅板等の金属板にエッチング加工を施すことによっても得ることができる。エッチング加工によって得られたＩＣカード用フレームＦは、プレス加工によって形成した平面コイルの導線１１に比較して、細い導線１１から成る平面コイル１０を形成できる。
【００１１】
図３に示すＩＣカード用フレームＦを用いてＩＣカードを製造する際には、ＩＣカード用フレームＦから切り離した平面コイル１０に半導体素子１２の搭載等を行ってもよいが、平面コイル１０をＩＣカード用フレームＦから切り離すことなく半導体素子１２の搭載等を行うことが好ましい。この場合、ＩＣカード用フレームＦに形成された平面コイル１０の各々に半導体素子１２を搭載し、ボンディング装置を用いて平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとをワイヤ１８、１８によってボンディングする。次いで、一面側に接着剤層２２ａ、２２ｂが形成された樹脂フィルム２０ａ、２０ｂによって、平面コイル１０及び半導体素子１２等を挟み込み封止した後、所定箇所を切断してＩＣカード用フレームＦから切り離すことによってＩＣカードを得ることができる。
【００１２】
このワイヤを用いたボンディングとしては、ウェッジ・ボンディング法がワイヤ１８、１８の膨らみ（ループの大きさ）を可及的に小さくでき好ましい。かかるウェッジ・ボンディング法は、図４に示すウェッジ・ボンディング装置を用いて行うことができる。このウェッジ・ボンディング装置は半導体装置の製造装置として汎用されている。
かかるウェッジ・ボンディング装置を用いたボンディングでは、ボンディングする端子（以下、ボンディング端子と称する）の一方の上方に移動してきたウェッジ２４の先端部には、クランパ２６で把持されたワイヤ１８の先端部が斜めに挿通されている〔図４の（ａ）〕。このウェッジ２４が降下し、ワイヤ１８の先端を接続面上に圧着する〔図４の（ｂ）〕。
次いで、ウエッジ２４を、ボンディング端子の一方と実質的に同一平面に形成されている他方のボンディング端子の方向に移動させつつクランパ２６を開き、ワイヤ１８を他方のボンディング端子に案内した後〔図４の（ｃ）〕、他方のボンディング端子の接続面にワイヤ１８の先端を接続面上に圧着する〔図４の（ｄ）〕。
【００１３】
その後、クランパ２６によってワイヤ１８を把持して引っ張り、ワイヤ１８を切断し〔図４の（ｅ）〕、ボンディング操作を完了する。
かかる図４の（ａ）〜（ｅ）の一連の操作を繰り返すことによって、ワイヤボンディングを引き続き行うことができる。
このウェッジ・ボンディング法によれば、図４に示す様に、クランパ２６で把持されたワイヤ１８の先端部がウェッジ２４の先端部に斜めに挿通されているため、先端がボンディング端子の一方に圧着されたワイヤ１８を他方のボンディング端子に案内する際に、ワイヤ１８の膨らみ（ループの大きさ）を可及的に小さくできる。
このため、図２に示す様に、平面コイル１０の面から突出するループ部分を可及的に少なくしつつ、ワイヤ１８、１８により、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとを電気的に接続できる。
【００１４】
図２に示すループ状のワイヤ１８は、一面側に接着剤層２２ａ、２２ｂが形成された樹脂フィルム２０ａ、２０ｂによって、平面コイル１０及び半導体素子１２等を挟み込み封止する際に、接着剤の流れ方向にワイヤ１８のループ状部の変形、ワイヤ１８の圧着部の剥離、或いはワイヤ１８の切断等が発生し、ワイヤ１８と平面コイル１０の導線１１とが接触するおそれがある。かかるループ状のワイヤ１８の変形等を防止するには、図５に示す様に、平面コイル１０の端子１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ｂとに圧着されたワイヤ１８の圧着部を樹脂１５、１５、特にＵＶ硬化樹脂によって固定しておくことが好ましい。
【００１５】
図１〜図５に示した平面コイル１０のうち、潰し加工が施された端子１０ａ、１０ｂの接続面１６は、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面を含む平面と実質的に同一平面であればよく、その形状は任意の形状とすることができるが、図１、図２（ａ）、及び図５に示す平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂは、図６に示す端子形状のものが好ましい。図６に示す端子１０ａ（１０ｂ）の潰し加工が施された接続面１６は、導線１１の幅を保持した状態で延出されており、導線１１と略平行に張られたワイヤ１８の端部と接続する箇所を充分に確保できる。
【００１６】
また、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとの接続を、ボンディング装置の動作等の関係で図７に示す様に、半導体素子１２を迂回して平面コイル１０の内側及び外側に位置する電極端子１２ａ、１２ｂの近傍に設けられた端子１０ａ、１０ｂとの間で行ってもよい。図７は、両者を接続するワイヤ１８、１８が導線１１に対して直角方向に張られた場合である。
かかる図７に示す平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂに潰し加工を施す場合は、図８に示すものが好ましい。図８の端子１０ａ（１０ｂ）の潰し加工が施された接続面１６は、導線１１よりも拡幅されており、導線１１に対して直角方向に張られたワイヤ１８の端部と接続する箇所を充分に確保できる。
【００１７】
図２に示すループ状のワイヤ１８は、樹脂フィルム２０ａ、２０ｂの一面側に形成された接着剤層２２ａ、２２ｂによって挟み込まれて封止される際に、接着剤の流れる方向にワイヤ１８が変形するおそれがある。特に、平面コイル１０を構成する導線１１間の間隙が狭い場合には、変形したワイヤ１８が導線１１に接触するおそれもある。このため、ワイヤ１８近傍の接着剤の流れを緩和すべく、図９に示す様に、平面コイル１０の内側及び外側に位置する端子１０ａ、１０ｂにおいて、接続面１６の導線１１側に対して反対側となる部分に壁部２７を形成することが好ましい。この壁部２７によって、ワイヤ１８が接着剤層２２ａ、２２ｂに挟み込まれて封止される際に、端子１０ａ、１０ｂ近傍の接着剤の流れを緩和して導線１１と接触するようなワイヤ１８の変形を防止できる。
かかる図９に示す平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂとしては、図１０に示すものが好ましい。図１０の端子１０ａ、１０ｂには、導線１１の端部が導線１１の幅を保持した状態で延出されるように潰し加工が施された接続面１６が形成され、且つこの接続面１６の導線１１側に対して反対側となる部分に壁部２７が立設されている。
【００１８】
この図１０に示す平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂに代えて、図１１に示す端子１０ａ、１０ｂを用いることができる。図１１の端子１０ａ、１０ｂには、導線１１の端部が導線１１の幅を保持した状態で延出されるように潰し加工が施された接続面１６が形成され、且つこの接続面１６の両側に壁部２７ａ、２７ｂが形成されている。かかる図１１に示す端子１０ａ、１０ｂによれば、導線１１と略平行に張られたワイヤ１８の端部と接続する箇所を充分に確保でき、且つワイヤ１８が接着剤層２２ａ、２２ｂに挟み込まれて封止される際に、端子１０ａ、１０ｂ近傍の接着剤の流れを緩和し、導線１１と接触するようなワイヤ１８の変形を防止できる。また、例えワイヤ１８が導線１１側方向に変形しても、導線１１側に形成されている壁部により、ワイヤ１８と導線１１との接触を防止できる。
【００１９】
図６、図８、図１０、及び図１１に示す端子１０ａ（１０ｂ）のいずれも、図１２に示す平面コイル１０を構成する導線１１の端部に潰し加工を施すことによって形成できる。かかる潰し加工によって形成された端子１０ａ、１０ｂは、ワイヤ１８によってボンディングされるため、ワイヤ１０との接続を確実にすべく、端子１０ａ、１０ｂの接続面１６には金めっき又はパラジウムめっきを施すことが好ましい。
唯、端子１０ａ、１０ｂは複雑な形状をしているため、その接続面１６のみに金めっき又はパラジウムめっきを施すことは困難である。このため、図１２に示す様に、導線１１の端部の潰し加工を施す箇所２８に、予め金めっき又はパラジウムめっきを施すことが好ましい。予め施された金めっき又はパラジウムめっきは、潰し加工の際に、展延されて端子１０ａ、１０ｂの接続面１６を実質的に覆うことができる。
【００２０】
以上、述べてきたＩＣカードでは、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとの接続を、導電性に優れている金、白金、又はアルミニウム製のワイヤ１８、１８によってなされているが、ワイヤ１８、１８は細いために平面コイル１０を構成する導線１１よりも電気抵抗値が高い。このため、平面コイル１０に電磁誘導によって発生した電力が半導体素子１２に充分に送電されない懸念がある。
この懸念を解消するには、図１３に示す様に、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとを、リボン状の接続金属部材３０により接続することが好ましい。
このリボン状の接続金属部材３０は、導線１１の幅と略等しい幅で且つ銅、金、アルミニウム等の導電性が良好な金属によって形成されている。かかる接続金属部材３０は、平板であってもよいが、図１４に示す様に、途中がドーム状部３０ｃに形成されたものが好ましい。平面コイル１０と半導体素子１２との熱膨張率差や、ＩＣカードの曲げ等によって、平面コイル１０に生じた応力等を吸収できるからである。この図１４に示す接続金属部材３０は、その両端部３０ａ、３０ｂが平坦に形成され、平面コイル１０の端子１０ａ（１０ｂ）と半導体素子１２の電極端子１２ａ（１２ｂ）とに接続される。
【００２１】
ここで、接続金属部材３０が銅製の場合、両端子の接続は、接続金属部材３０の接続面に金めっき、錫めっき、又ははんだめっきを施すと共に、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂと平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂとに金めっきを施し、接続する両端子を加熱・圧着することにより、共晶合金によって行うことができる。一方、接続金属部材３０が金又はアルミニウム製である場合、両端子の接続は、接続金属部材３０の接続面に金属めっきを施さなくても行うことができる。また、両端子の接続は導電性接着剤を用いても行うことができる。
尚、ドーム状部３０ｃは、平面コイル１０からの突出を可及的に少ない大きさとすることは勿論のことである。
【００２２】
図１〜図１４においては、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂの各近傍に凹部１４が形成されていないが、図１５（ａ）（ｂ）に示す様に、凹部１４を端子１０ｂ（１０ａ）の近傍に形成してもよい。図１５（ａ）（ｂ）において、凹部１４の底面は、凹部１４を端子１０ｂ（１０ａ）の近傍に形成しない場合に比較して広い。このため、半導体素子１２を凹部１４の底面に安定した状態で載置してワイヤボンディングを行うことができる。
また、平面コイル１０に形成される凹部１４も、導線１１を曲折して形成する他に、導線１１の厚さが半導体素子１２よりも厚いことを利用し、図１６に示す様に、導線１１の途中に潰し加工を施して凹部１４を形成してもよい。この場合、平面コイル１０及び半導体素子１２を、ＩＣカードの厚み方向の中央部に位置させることができ、ＩＣカードを薄く形成できる。
尚、図１６に示す様に、潰し加工が施された導線１１の部分が他の導線１１よりも薄くなるが、導線１１自体の電気抵抗値には問題はない。
【００２３】
更に、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂを、図１７に示す様に、潰し加工が施された平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）の接続面を拡大し、一端が半導体素子１２の電極端子１２ｂ（１２ａ）に接続されたワイヤ１８の他端を、端子１０ｂ（１０ａ）に接合するようにしてもよい。この平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）には、電極端子１２ｂ（１２ａ）が形成された半導体素子１２の端部が挿入されるコ字状の凹部３３が形成されている。この凹部３３に、半導体素子１２の端部を挿入することによって、平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）と接続される電極端子１２ｂ（１２ａ）が形成された半導体素子１２の端部を囲むように、端子１０ｂ（１０ａ）が半導体素子１２の端部の端縁に沿って延出されている。このため、半導体素子１２の位置決めを容易とすることができ、且つワイヤ１８の長さを短くできて好ましい。この場合も、半導体素子１２と平面コイル１０の導線１１とを接着剤によって接着した後、ワイヤ１８をボンディングすることが好ましい。
【００２４】
図１８は平面コイル１０の一方の端子１０ｂに潰し加工を施して半導体素子１２の搭載部として凹部１４を形成し、端子１０ｂの接続面をさらに拡大して端子１０ｂ上に半導体素子１２を搭載した例である。端子１０ｂ上では半導体素子１２の電極端子１２ｂと端子１０ｂとを通常のワイヤもしくは被覆したワイヤによって接続する。平面コイル１０の他方の端子１０ａと半導体素子１２の電極端子１２ａとは他方の端子１０ａ、１０ｂで挟まれた中間を通る導線１１を直交方向に跨ぐようにしてワイヤ１８を接続する。端子１０ａに潰し加工を施すとともに、導線１１上でワイヤ１８が通過する部位に潰し加工を施して通し凹部１４ａを形成し、ワイヤ１８が導線１１の厚さ範囲内から突出しないようにする。通し凹部１４ａの内面で少なくともワイヤ１８が通過する部位に電気的絶縁性材として絶縁性の樹脂を塗布し、あるいは電気的絶縁性を有する絶縁テープを接着することにより、通常のワイヤ１８を用いて電気的短絡を生じさせずに接続することができる。
【００２５】
図１９は端子１０ａ、１０ｂ以外の導線１１の中途部分に潰し加工を施して半導体素子１２の搭載部としての凹部１４を形成し、凹部１４に半導体素子１２を搭載した例である。半導体素子１２を搭載するため凹部１４を導線１１の線幅よりも広幅に形成し、搭載部に隣接する導線１１を凹部１４の外側を迂回するように配置する。この場合も、凹部１４と略同一高さ面となるように端子１０ａ、１０ｂに潰し加工を施すとともに、搭載部と端子１０ａ、１０ｂで挟まれた導線１１でワイヤ１８が横切る部位に潰し加工を施して通し凹部を形成し、端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとを接続するワイヤ１８が導線１１の厚さ範囲内から突出しないようにする。なお、電極端子１２ａ、１２ｂと端子１０ａ、１０ｂとを接続するワイヤ１８には被覆ワイヤを使用するのがよい。通し凹部の内面を電気的絶縁性材で被覆すれば、通常のワイヤ１８を使用して接続することができる。
半導体素子１２が小さい場合には、このように潰し加工により導線１１に形成した凹部１４に半導体素子１２を搭載することができる。
凹部１４に半導体素子１０を搭載する方法は半導体素子１２の大きさに係わらず標準的な平面コイル１０が形成できるという利点がある。また、平面コイル１０で導線１１が通過する幅を跨ぐ幅寸法よりも半導体素子１２が小さい場合に凹部１４に半導体素子１２を搭載する方法が有用である。
【００２６】
これまで述べてきたＩＣカードは、平面コイル１０を構成する導線１１に曲折又は潰し加工を施して凹部１４を形成しているが、図２０及び図２１に示す様に、導線１１の端部近傍を曲折すると共に、先端部に潰し加工を施すことにより、平面コイル１０に凹部１４を形成することなく平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂの各接続面１６を半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面を含む平面と実質的に同一平面とすることができる。
この図２０及び図２１においては、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとをワイヤ１８、１８によってボンディングする際に、半導体素子１２の下面を通過する平面コイル１０の導線１１と半導体素子１２とを接着剤により接着することによって、ワイヤボンディングする際の位置決めを容易とすることができ好ましい。
尚、導線１１の端部近傍の曲折量を調整することにより、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂの各接続面１６を、潰し加工を施すことなく半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面と実質的に同一平面とすることもできる。
【００２７】
以上のＩＣカードでは、平面コイル１０を形成する導線１１が半導体素子１２よりも厚い場合について説明してきたが、導線１１と略等しい厚さの半導体素子１２を用いる場合、図２２に示す様に、平面コイル１０に対し、電極端子１２ａ、１２ｂの形成面に対して背面側の平面が導線１１側に位置するように半導体素子１０を配設し、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂに潰し加工等を施すことなく半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとをワイヤ１８、１８によって接続したＩＣカードでもよい。この場合、ワイヤ１８、１８のループの一部が導線１１から突出するが、突出量は僅かである。このため、樹脂フィルム２０ａ、２０ｂの一面側に形成された接着剤層２２ａ、２２ｂによってワイヤ１８、１８を充分に封止でき、封止の際の変形も問題とならないものである。
【００２８】
図１〜図２２によって説明したきたＩＣカードは、平面コイル１０と半導体素子１２との接続は、ワイヤ１８又はリボン状の接続金属部材３０を用いているが、図２３に示す様に、半導体素子を樹脂モールドしたモジュール体４０を用いてもよい。このモジュール体４０は、図２４及び図２５に示す様に、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの各々とはんだバンプ４４、４４を介してに接合されたリード４６、４６の先端部に形成された接続部４７、４７が露出するように樹脂モールドされている。
かかるモジュール体４０の接続部４７、４７は、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂに接合されている。この接合は、接続部４７、４７の接続面に、金めっき、錫めっき、又ははんだめっきを施すと共に、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂと平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂとに金めっきを施し、接続する両端子を加熱・圧着することにより、共晶合金によって行うことができる。一方、接続部４７、４７がアルミニウム製である場合、両端子の接続は、接続部４７、４７の接続面に金属めっきを施さなくても行うことができる。また、両端子の接続は導電性接着剤を用いても行うことができる。
また、図２３に示す様に、モジュール体４０が装着される平面コイル１０の部分には、導線１１が曲折されてモジュール体４０が挿入される凹部が形成されている。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係るＩＣカード及びＩＣカード用フレームによれば、プレス加工によって形成された平面コイルの端子と半導体素子の電極端子との接続を、接続ワイヤが平面コイルを横切ることなく容易に行うことができる。このため、ＩＣカード及びＩＣカード用フレームの低コスト化と量産化とを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＩＣカードの一例を説明するための正面図である。
【図２】図１に示すＩＣカードの部分断面図である。
【図３】ＩＣカード用フレームの正面図である。
【図４】ウェッジ・ボンディング法を説明する説明図である。
【図５】 ＩＣカードの他の例を説明するための部分断面図である。
【図６】図１、図２（ａ）、及び図５に示すＩＣカードを構成する平面コイルの端子を説明するための部分斜視図である。
【図７】 ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図８】図７に示すＩＣカードを構成する平面コイルの端子を説明するための部分斜視図である。
【図９】ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図１０】図９に示すＩＣカードを構成する平面コイルの端子を説明するための部分斜視図である。
【図１１】図１０に示す平面コイルの端子の他の例を説明する部分斜視図である。
【図１２】図６、図８、図１０、及び図１１に示すＩＣカードを構成する平面コイル１０の端子１０ａ（１０ｂ）を形成する前の導線１１の端部を説明する部分斜視図である。
【図１３】 ＩＣカードの他の例を説明するための部分断面図である。
【図１４】図１３に示す接続金属部材３０の形状を説明するための斜視図である。
【図１５】 ＩＣカードの他の例を説明するための部分平面図と部分断面図とである。
【図１６】本発明に係るＩＣカードの他の例を説明するための部分断面図である。
【図１７】本発明に係るＩＣカードの他の例を説明するための部分斜視図である。
【図１８】本発明に係るＩＣカードの他の例を説明するための部分平面図と部分側面図である。
【図１９】本発明に係るＩＣカードの他の例を説明するための部分平面図である。
【図２０】 ＩＣカードの他の例を説明するための部分平面図である。
【図２１】図２０に示すＩＣカードを説明するための部分断面図である。
【図２２】 ＩＣカードの他の例を説明するための部分平面図である。
【図２３】 ＩＣカードの他の例を説明するための平面図である。
【図２４】図２３に示すＩＣカードの部分断面図である。
【図２５】図２３に示すＩＣカードに用いたモジュール体４０の平面図である。
【図２６】従来のＩＣカードを説明するための平面図である。
【符号の説明】
１０ 平面コイル
１０ａ、１０ｂ 平面コイル１０の端子
１１ 導線
１２ 半導体素子
１２ａ、１２ｂ 半導体素子１２の電極端子
１４ 凹部
１６ 端子１０ｂ（１０ａ）の接続面
１８ ワイヤ
２０ａ、２０ｂ 樹脂フィルム
２２ａ、２２ｂ 接着剤層
２５ 支承用ワイヤ
２７ 壁部
３０ 接続金属部材
Claims (18)
- 導線が実質的に同一平面上に複数回卷回されて成る平面コイルが、金属板をプレス加工又はエッチング加工して形成され、且つ前記平面コイルの端子と半導体素子の電極端子とが電気的に接続されたＩＣカードにおいて、
該平面コイルが、前記半導体素子よりも厚い導線によって形成されていると共に、コイルの内側に形成された内側端子とコイルの外側に形成された外側端子とを具備し、
前記半導体素子の全体が、その電極端子の形成面に対して背面側の平面が平面コイルの導線と対向するように、前記平面コイルを形成する導線の途中に施された潰し加工によって、前記潰し加工が施されなかった前記導線の他の部分よりも導線部分が薄く形成されて、前記半導体素子の厚さよりも深く形成された凹部内に搭載されていると共に、前記平面コイルの内側端子及び外側端子と接続される半導体素子の電極端子の各々がコイルの内側と外側とに位置され、
且つ前記半導体素子の電極端子が、コイルの内外方向に対して同一側に位置する平面コイルの端子と電気的に接続されていることを特徴とするＩＣカード。 - ＩＣカードの表裏面を形成する各樹脂フィルムの内面側に形成された接着剤層によって、平面コイル及び半導体素子が挟み込まれて封止されている請求項１記載のＩＣカード。
- 平面コイルの端子と半導体素子の電極端子との接続が、ループ状のボンディングワイヤによってなされている請求項１又は請求項２記載のＩＣカード。
- ボンディングワイヤによる接続が、ウェッジ・ボンディング法によってなされている請求項３記載のＩＣカード。
- 平面コイルの端子と半導体素子の電極端子との接続が、リボン状の接続金属部材によってなされている請求項１または２記載のＩＣカード。
- 導線が実質的に同一平面上に複数回卷回されて成る平面コイルがプレス加工又はエッチング加工によって形成され、且つ前記平面コイルの端子と半導体素子の電極端子とが電気的に接続されたＩＣカードにおいて、
該平面コイルの端子が、コイルの内側に形成された内側端子とコイルの外側に形成された外側端子とを具備し、
前記内側端子と外側端子の内の一方の端子が、端子面内に前記半導体素子を搭載する搭載部として形成され、
該搭載部に搭載された半導体素子の電極端子と前記内側端子および外側端子とが各々ワイヤボンディングにより電気的に接続されていることを特徴とするＩＣカード。 - 前記搭載部が導線に潰し加工を施して導線よりも幅広の凹部に形成され、
一方の端子と他方の端子との中間を通る導線の、他方の端子と半導体素子の電極端子とを接続するボンディングワイヤが横切る部位に通し凹部が設けられていることを特徴とする請求項６記載のＩＣカード。 - 導線が実質的に同一平面上に複数回卷回されて成る平面コイルがプレス加工又はエッチング加工によって形成され、且つ前記平面コイルの端子と半導体素子の電極端子とが電気的に接続されたＩＣカードにおいて、
該平面コイルの端子が、コイルの内側に形成された内側端子とコイルの外側に形成された外側端子とを具備し、
前記内側端子と外側端子とで挟まれた中間を通る１本の導線の中途部分が導線面内に半導体素子を搭載する搭載部に形成され、
該搭載部に搭載された半導体素子と前記内側端子及び外側端子とが各々ワイヤボンディングにより電気的に接続されたことを特徴とするＩＣカード。 - 前記搭載部が導線に潰し加工を施して導線よりも幅広の凹部に形成され、
搭載部と一方の端子に挟まれた中間を通る導線、および搭載部と他方の端子に挟まれた中間を通る導線のボンディングワイヤが横切る部位に通し凹部が設けられていることを特徴とする請求項８記載のＩＣカード。 - 導線が実質的に同一平面上に複数回卷回されて成る平面コイルが、金属板をプレス加工又はエッチング加工して形成され、且つ前記平面コイルの端子と半導体素子の電極端子とが電気的に接続されたＩＣカードの製造に使用するＩＣカード用フレームであって、
前記平面コイルが、前記半導体素子よりも厚い導線によって形成され、前記平面コイルを形成する導線に施された潰し加工によって、前記潰し加工が施されなかった前記導線の他の部分よりも薄く形成され、半導体素子の全体を搭載する、半導体素子の厚さよりも深く形成された凹部が形成されると共に、コイルの内側と外側に対して同一側に位置する半導体素子の電極端子が各々電気的に接続されるコイルの内側に形成される内側端子と、コイルの外側に形成される外側端子とを具備することを特徴とするＩＣカード用フレーム。 - 導線が実質的に同一平面上に複数回卷回されて成る平面コイルがプレス加工又はエッチング加工によって形成され、且つ前記平面コイルの端子と半導体素子の電極端子とが電気的に接続されたＩＣカードの製造に使用するＩＣカード用フレームであって、
前記平面コイルが、コイルの内側と外側に対して同一側に位置する半導体素子の電極端子が各々電気的に接続されるコイルの内側に形成される内側端子と、コイルの外側に形成される外側端子とを具備すると共に、前記内側端子と外側端子の一方の端子が、端子面内に前記半導体素子を搭載する搭載部として形成されていることを特徴とするＩＣカード用フレーム。 - 前記搭載部が導線に潰し加工を施して導線よりも幅広の凹部に形成され、
一方の端子と他方の端子との中間を通る導線の、他方の端子と半導体素子の電極端子とを接続するボンディングワイヤが横切る部位に通し凹部が設けられていることを特徴とする請求項１１記載のＩＣカード用フレーム。 - 前記通し凹部の少なくともボンディングワイヤが通過する内面部分が電気的絶縁性材により被覆されていることを特徴とする請求項１２記載のＩＣカード用フレーム。
- 前記内側端子と外側端子とで挟まれた中間を通る１本の導線の中途部分が導線面内に半導体素子を搭載する搭載部として形成されていることを特徴とする請求項１０記載のＩＣカード用フレーム。
- 前記搭載部が導線に潰し加工を施して導線よりも幅広の凹部に形成され、搭載部と一方の端子に挟まれた中間を通る導線、および搭載部と他方の端子に挟まれた中間を通る導線のボンディングワイヤが横切る部位に通し凹部が設けられていることを特徴とする請求項１４記載のＩＣカード用フレーム。
- 平行な二本のレールの間に、同一形状の平面コイルがレールの長手方向に複数個数連設されている請求項１０〜１５のいずれか一項記載のＩＣカード用フレーム。
- 平面コイルを形成する導線のうち、最外周の導線が他の導線よりも太く形成されている請求項１６記載のＩＣカード用フレーム。
- 隣接する平面コイルの最外周の導線が連結部により連結されている請求項１６又は請求項１７記載のＩＣカード用フレーム。
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