JP4043854B2 - Ｉｃカードの製造方法とｉｃカード - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＩＣカードの製造方法とＩＣカードに関する。
詳しくは、接触式非接触式兼用タイプまたは非接触式であるが端子板を有するＩＣカードにおいて、カード基体内に埋め込まれたアンテナコイル接続端子板とＩＣモジュール（ＣＯＴ）端子との接続を確実に行う技術に関する。
従って、本発明の利用分野は、ＩＣカードの製造や使用分野に関する。
【０００２】
【従来技術】
ＩＣカードは大別して、外部端子がカード表面に露出している接触式、ＩＣチップおよび通信用のアンテナコイルがカード基体内部に埋め込まれていて外部端子がない非接触式、および両者の機能を同一のチップで行う、コンビ式またはデュアルインターフェース式、の３種類がある。
【０００３】
このうち、コンビ式と呼ばれるものは、ＩＣモジュールの裏側（接触端子面の反対面）にアンテナ接続端子（通常、２箇所）と接続するため、ＩＣチップの所定パッドと導通がとれているアンテナ接続端子が設けられており、これがカードの導通用凹部に露出するアンテナコイル接続端子板と導電性ペーストまたは導電性接着シート等を介して接続されることで非接触式カードとしての機能を有することになる。
【０００４】
ところで、コンビ用ＩＣモジュールは、通常の接触式ＩＣカードと同じようなテープ状モジュール（ＣＯＴ＝Chip On Tape）として製造されるが、ＣＯＴ裏面（端子面の裏側）には、アンテナコイル接続端子板と電気的な接続をはかるためのアンテナ接続端子が最低２箇所設けられる。
また、カード側には内部にアンテナコイルが所定位置に埋め込まれ、カードにＣＯＴ埋設凹部をザグリ形成する際に、アンテナコイル接続端子板も露出させ、これが、ＣＯＴを埋設する際に、対応するＣＯＴ側のアンテナ接続端子と導電性ペースト等を介して電気的に接続される必要がある。
【０００５】
ここで、念のため接触式非接触式兼用ＩＣカードのＩＣモジュール装着法（従来からの方法）について説明する。
図５は、ＩＣモジュール装着法の従来例を示す図である。
近年、一般的に採用されている装着方法は、図５のＩＣモジュール装着部断面が示すように、第１凹部２１と第２凹部２２からなる凹部をカード基体１２に形成し、浅く切削（ザグリ）した第１凹部２１で、ＩＣモジュール１０の接触端子板（モジュール基板）５を受け、より深く切削した第２凹部２２にＩＣモジュールのモールド樹脂部１５が嵌合するようにしている。
【０００６】
さらに、カード基体内のアンテナコイル接続端子板３３，３４とＩＣモジュール側アンテナ接続端子１３，１４とを接続する必要があるため、導通用凹部２３，２４をアンテナコイル接続端子板に達する深さに切削し、当該凹部内に導電性接着シートや導電性ペースト等の導電性材料を充填して端子間の導通を図っている。
ＩＣモジュール１０の接触端子板５と第１凹部２１の面間は熱反応性（ホットメルト式）接着テープ８を溶融してＩＣモジュールを凹部内に固定する。
なお、図５では、導通用凹部２３，２４は縦孔状に見えるが、実際はφ２〜３ｍｍ程度の円形、または２ｍｍ×３ｍｍ程度の長方形状面に対し、深さ２００〜５００μｍ程度であるから平面に近い凹部である。また、モールド樹脂部１５も半球状に図示しているが、実際は薄いプレート状のものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、アンテナコイル接続端子板の埋め込まれている深さは、個々の基材のばらつき、熱プレス条件等によって変動し、また、ザグリ加工のエンドミル側にも多少の加工深さのばらつきがあり、通常ｔ３５μｍ程度のアンテナコイル接続端子板を掘りすぎて端子を破壊等することなく、確実に露出させることは容易ではなく、さまざまな工夫が必要であった。
【０００８】
例えば、あらかじめ製造ロットごとにカードに埋め込まれているアンテナコイルの深さを破壊検査で測定し、その製造ロット品のコイル深さの情報をザグリ加工機に入力しておくことで、ある程度正確な対応が可能である。
しかし、同じロットの中でもプレス機の上段、中段、下段では微妙に熱条件に違いがあり、また、同じ大判シート（製造途上のカードを多面付けしたシート）の内部でもばらつきがあるため、すべて同一製造ロットカードのアンテナコイル深さを正確につかむことは困難である。したがって、ばらつきの大きいカードは不良品（ＣＯＴとアンテナの接続不良）となる可能性が高かった。
【０００９】
この解決策として、例えば、エンドミル先端部がコイルに接触した際の抵抗値の変動を検出し、それを検出した時点で深さ方向のザグリ加工を停止させる回路を装置側に設ける方式があるが、コイルの検出、フィードバック機能を機械に持たせることで装置価格が高くならざるを得ない。
また仮に検出がうまくいったとしても、ザグリ加工機の動作を急激に停止させることは機械の慣性上困難で、すぐに停止させるためには相当遅い速度で深さ方向のザグリを行う必要がある。ザグリ加工速度を極端に低くすれば、生産効率も低下するという問題もある。
反面、このような制御を行わないとすると、ＣＯＴとアンテナコイルの接続不良品が多く出て、歩留りの低下を招くおそれがあり、生産効率と歩留りと、相反する問題の解決を迫られていた。
【００１０】
そこで、本発明では、このようなアンテナコイルの深さ位置がばらつくカード基体に対して、特別な管理や制御を必要とせずに、確実にアンテナコイル接続端子板を露出させて接続する方法を研究し、本発明の完成に至ったものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の要旨の第１は、カード基体内にアンテナコイルとアンテナコイル接続端子板を有し、カード表面に装着するＩＣモジュールのアンテナ接続端子と当該アンテナコイル接続端子板間を導通用凹部を切削して導電性ペーストで接続するＩＣカードの製造方法において、カード表面側からアンテナコイル接続端子板への導通用凹部を、階段の段差が１０μｍ〜３０μｍ、ステップの幅２００μｍ〜１ｍｍとし、全体とし２段以上の階段状に切削し、導通用凹部がアンテナコイル接続端子板面に対して平行する面で導電性ペーストとの接触面を確保するように、ザグリ機を制御して切削することを特徴とするＩＣカードの製造方法、にある。
【００１２】
上記製造方法において、１のアンテナコイル接続端子板に対する導通用凹部を２〜５に分割して、各凹部をアンテナコイル接続端子板面に対して平行する面で導電性ペーストとの接触面を確保するように切削することができる。
【００１３】
本発明の要旨の第２は、カード基体内にアンテナコイルとアンテナコイル接続端子板を有し、カード表面に装着したＩＣモジュールのアンテナ接続端子と当該アンテナコイル接続端子板間を導通用凹部を介して導電性ペーストで接続したＩＣカードにおいて、カード表面側からアンテナコイル接続端子板への導通用凹部が、階段の段差が１０μｍ〜３０μｍ、ステップの幅２００μｍ〜１ｍｍとし、全体とし２段以上の階段状に切削されており、アンテナコイル接続端子板面に対して平行する面で導電性ペーストとの接触面が確保されていることを特徴とするＩＣカード、にある。
【００１４】
上記ＩＣカードにおいて、１のアンテナコイル接続端子板に対する導通用凹部が２〜５に分割されていて、各凹部がアンテナコイル接続端子板面に対して平行する面で導電性ペーストとの接触面が確保されているようにすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のＩＣカードの製造方法またはＩＣカードでは、アンテナコイル接続端子板を露出させる予定領域に対して、従来のようにカード基体表面から切削してザグリするが、導通用凹部がアンテナコイル接触端子板面に対して階段状の接触面部分を有するように切削する特徴がある。このような切削は、ザグリ機に所定のプログラムを設定し、かつ制御して行うことができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明のＩＣカードの実施形態を示す図である。図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ線部分断面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線部分断面図を示している。
図２は、本発明のＩＣカードの他の実施形態を示す図である。図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ線部分断面図を示している。
図３は、図１の実施形態における切削した導通用凹部とアンテナコイル接続端子板との位置関係を示す図、図４は、同様に図２の実施形態における切削した導通用凹部とアンテナコイル接続端子板との位置関係を示している。
【００１７】
図１（Ａ）のように、ＩＣカード１は接触式非接触式兼用ＩＣモジュール１０を有し、カード基体１２内にアンテナコイル３を有している。
ＩＣモジュール１０の表面側は接触端子板５であって公知の端子パターンを有するが、図１での図示は省略している。接触端子板５はモジュール基板を兼ねるものである。接触端子板５のカード基体内面側にはモールド樹脂部１５内にＩＣチップを有し、その両端にはアンテナ接続端子１３，１４が形成されている。
これらは、カード表面からは直接観察できないものであり、図示するのは透視した状態を示すものである。破線で示すアンテナコイル３も同様である。
【００１８】
図１（Ａ）に図示してないが、アンテナ接続端子１３，１４に対面する位置部分のカード基体内には、アンテナコイル３の両端部であるアンテナコイル接続端子板が形成されている。これは、ＩＣモジュール側端子との接続を容易とするように３ｍｍ×４ｍｍ程度の大きさにするのが通常である。
アンテナコイル接続端子板は、必ずしも金属の板状体であることには限られず、細線ワイヤまたはワイヤ束をくしの歯状、または渦巻き状に配置し、あるいはヂグザグ状に密に折り畳んだ状態で、３ｍｍ×４ｍｍ相当の領域を形成したものであっても良い。
【００１９】
ＩＣカード１の、Ａ−Ａ線に沿う断面は、図１（Ｂ）のように、第１凹部２１内にモジュール基板５が嵌合しており、ＩＣモジュールのアンテナ接続端子部分からカード基体内に向かって、導通用凹部２３が切削されている。
本発明の特徴は、この導通用凹部２３がアンテナコイル接続端子板面に対して階段状の接触面部分２３Ｓを有するようにされていることにある。
図示していないが、導通用凹部２３を切削する際は、アンテナコイル接続端子板も切削されるので、同様に階段状の接触面部分が形成されることになる。
【００２０】
ＩＣカード１の、Ｂ−Ｂ線に沿う断面は、図１（Ｃ）のようになるが、導通用凹部２３，２４に階段状の接触面部分２３Ｓ，２４Ｓが形成されている。
図１（Ｂ）の形状と図１（Ｃ）の形状は、必ずしも双方を満足する関係ではないが、いずれであっても階段状の接触面部分２３Ｓ，２４Ｓを有すれば良いという趣旨である。
【００２１】
図２の他の実施形態の場合、平面状態は図１と同一であるが、Ａ−Ａ線断面は、図２（Ｂ）のようになる。この場合、導通用凹部２３の底部は、枝分かれした複数の分割凹部２３１，２３２になっており、各凹部が階段状の接触面部分２３１Ｓ，２３２Ｓを有するようにされている特徴がある。
図示の都合で２つの分割凹部のみ示されているが、数個の凹部が形成されているものであってもよい。接続端子板も導通用凹部も狭い面積であり、切削するエンドミルの最小径も０．３ｍｍ程度であるので、枝分かれした分割凹部を無数に形成できる分けではないが、２〜５個程度の形成は可能である。
このような凹部もザグリ機を制御することで任意に切削することができる。
【００２２】
図１（Ｃ）のように階段状の接触面部分を形成した場合、図１（Ｂ）の場合も同様であるがアンテナコイル接続端子板３３との位置関係は、図３のようになる。
図３（Ａ）は、アンテナコイル接続端子板３３がカード基体の表面から比較的に浅い位置にある場合、図３（Ｂ）は、比較的に深い位置にある場合を示している。導通用凹部２３が階段状の接触面部分２３Ｓを有するため、アンテナコイル接続端子板３３の位置が上下に変動しても、端子板のいずれかの部分で導通用凹部２３と面接触することになり、導通用凹部に導電性ペースト等の導電性材料９を充填すれば、ＩＣモジュールのアンテナ接続端子１３とアンテナコイル接続端子板３３間の導通が確実に得られることになる。
【００２３】
アンテナコイル接続端子板３３は、３５μｍ程度の厚みしかないので、これを導通用凹部２３，２４が貫通してしまう場合は、僅かな接触面積しか得られない。しかし、このように階段状の凹部にする場合は、アンテナコイル接続端子板に平行する面で接触面が確保できるので、貫通用凹部の底面全面で接触しない場合であっても、比較的広い接触面積が得られて導通が確保される。
一方、従来法で良くあることであるが、導通用凹部２３が端子板を完全に貫通してしまう場合には、導電性材料とアンテナコイル接続端子板３３との接触面積が僅かとなるため、導通が得られないか不安定な状態になり易い。
【００２４】
図４は、同様に図２の実施形態における切削した導通用凹部２３とアンテナコイル接続端子板３３との位置関係を示している。この場合は、凹部の先端が複数に分割された凹部２３１，２３２になっているが、原理は、図３の場合と同様であって、階段状の接触面部分２３１Ｓ，２３２Ｓにより接続端子板との確実な接続が確保される。
【００２５】
導通用凹部２３の１の階段の段差が大き過ぎれば、１の段差内でアンテナコイル接続端子板３３を貫通してしまうことがあり、接触面積が得られない場合が生じる。また、１の階段の段差が小さ過ぎれば、狭い貫通用凹部内で階段段差を大きくすることができないので従来の貫通用凹部と余り変わりのないものになってしまう。
そこで、通常のアンテナコイル接続端子板３３の大きさ（３×５ｍｍ程度）と端子板の厚み（３５μｍ程度）を考慮すると、１の階段は１０〜３０μｍ程度の段差を有し、１の階段の幅（ステップの幅）は、２００μｍ〜１ｍｍ程度が好ましいことになる。この程度の段差の階段であれば、１の貫通用凹部の中に２段以上の階段を形成することができる。
図４の場合も同様であるが、階段状の接触面部分２３１Ｓ，２３２Ｓがより狭いので、１の階段の段差は１０〜３０μｍ程度にしても、階段の幅は狭い幅にする必要がある。
【００２６】
このように導通用凹部を切削した後は、当該凹部内に導電性ペーストや導電性接着テープ等の導電性材料９を充填し、さらにＩＣモジュール１０の少なくとも第１凹部に接する面に接着テープ８を貼着してから、ＩＣモジュールを凹部に嵌合し、ヒーターブロックで接触端子板面から熱圧をかけることにより、ＩＣモジュールを固定することができ、同時にアンテナコイル端子間の導通も完全なものになる。
【００２７】
このようなＩＣカードの製造は、その他の点においては従来例と同様であり、図５のように、アンテナコイルとアンテナコイル接続端子板を形成したアンテナシート１２１を準備した後、コアシート１２２、１２３，１２４とオーバーシート１２５，１２６を積層して熱圧をかけて一体にする。カード基材が塩化ビニールと違って熱融着性でない材料の場合は、接着剤や接着シートを併用するものであってもよい。
これらの工程は多面付けの大判工程で行い、ＩＣモジュールの装着は、個々のカードサイズに打ち抜いた後に行う。
以下、具体的な実施例に基づいて説明する。
【００２８】
【実施例】
（実施例）
図１、図３、図５を参照して本発明の実施例を説明する。
＜ＩＣカード用ＩＣモジュールの準備＞
接触端子板が形成され、接触式非接触式兼用ＩＣチップが実装されたＣＯＴ（ガラスエポキシ基材、厚み１６０μｍ）のＩＣチップやワイヤボンディング部周囲を囲みエポキシ系樹脂を約０．０５ｍｌ滴下して樹脂モールドした。
なお、接触端子板５の大きさは１３．０ｍｍ×１１．８ｍｍとし、モールド部は８．０ｍｍ×８．０ｍｍ、モールド部から露出しているアンテナ接続端子１３，１４の大きさは、各２ｍｍ×３ｍｍとなるようにした。
このＣＯＴ裏面（端子基板の反対面）に、アンテナ接続端子１３，１４部を除いて被覆されるように、熱反応性接着テープ（ポリエステル樹脂系、厚み５０μｍ）８を、モールド樹脂部１５に圧がかからないようモールド部に対応する凹部を備えたプレス板より熱圧をかけてラミネートした。プレス条件は１３０°Ｃ、１０ｋｇｆ／ｃｍ² 、５秒とした。
このラミネート時に、接着テープ８は通常、約１０μｍ圧縮される。
【００２９】
＜ＩＣカード用基体の準備＞
カード基体のコアシート１２１として、厚み１８０μｍの白色硬質塩化ビニールシートに厚み３５μｍの銅箔が積層された基材を使用し、フォトエッチング技術を用いてアンテナコイル３と、３ｍｍ×４ｍｍの大きさのアンテナコイル接続端子板３３，３４を形成した。
このアンテナシートに対して、厚み調整用のコアシート１２２として白色硬質塩化ビニールシート（厚み１８０μｍ）、さらに印刷済の白色硬質塩化ビニールシート１２３，１２４（厚み１８０μｍ）２枚と、厚み５０μｍの透明塩化ビニールシート１２５，１２６の２枚を、コアシート１２１，１２２の上下面に配置し仮止めした後、熱圧（１５０°Ｃ、２０ｋｇｆ／ｃｍ² 、３０分）をかけて融着し、アンテナシート埋め込み済カード基体１２を製造した。
この状態では、アンテナ接続端子板は、標準的にはカード表面から、４１０μｍ〜４４５μｍの範囲に存在することになる。
なお、アンテナコイル３は、線幅５００μｍとし、カード基体の外周にほぼ４回巻きとなるようにした。
【００３０】
＜ＩＣモジュールの装着＞
ＩＣモジュール装着部の凹部を、ザグリ機のＮＣ切削加工により形成した。
まず、ＩＣモジュール基板（接触端子板）５と接着テープ８の厚みの合計厚さに相当する深さに第１凹部２１を切削した。この段階で第１凹部２１の大きさは、１３．１ｍｍ×１１．９ｍｍ（角部の曲率半径２．５ｍｍ）、深さは２００μｍとした。このように、実際の端子基板サイズより各０．１ｍｍ程度大きく開口するのが好ましい。
第２凹部２２は大きさ８．２ｍｍ×８．２ｍｍ、第１凹部よりもさらに４５０μｍ深くなるようにした。
【００３１】
導通用凹部２３，２４は２ｍｍ×３ｍｍの長方形状とし、最深部が第１凹部よりも２６０μｍ深くなるようにし、最浅部が、第１凹部よりも２００μｍ深くなるようにし、３段の段差を有し、４つの階段を有するようにした。１階段の幅（ステップの幅）を約５００μｍとなるようにした。
これには、導通用凹部底面形状の形成のための切削プログラムをあらかじめ作成しておき、これをプログラムとして呼出して実行することにより、所定形状に切削することができる。
エンドミルは切削幅０．５ｍｍのものを使用したが、導通用凹部の径とプログラム次第により、０．３〜３ｍｍ程度のものまで使用できる。
【００３２】
導通用凹部２３，２４から露出したアンテナコイル接続端子板３３，３４の上に液状導電性熱硬化性樹脂（九州松下電器株式会社製「ＤＢＣ２３０Ｓ」）を塗布した上に、先に準備した接着テープ８をラミネート済みの前記ＩＣモジュール１０をＣＯＴから打ち抜いて搭載し、熱圧をかけて接着テープを溶かしてＩＣモジュールを固定した。これにより、ＣＯＴとＩＣカードの接着、およびＣＯＴとカード基体内のアンテナコイルとの電気的接続の両方が完了した。
なお、ＩＣモジュールの装着は、ヒーターブロックをＩＣモジュール面にあてがって、熱圧（１６０°Ｃ、５秒）をかけることにより接着テープ８を溶かすと同時に液状導電性樹脂を熱硬化して凹部内に固定する方法によった。
【００３３】
上記実施例による製造方法では、アンテナ端子間の接続不良が生じることが少なく、また、完成したＩＣカードにアンテナ接続不良の生じることなく、非接触通信機能の信頼性が高いものであった。
【００３４】
以上のように、本発明の製造方法では、製造ロット別のアンテナコイルの深さ配置の管理や、プレス条件等の管理、ザグリ加工機の設定値（深さ、設定値等）、ザグリ加工精度管理やアンテナコイル深さの検出、フィードバック等の特別の管理や制御を必要とすることなく、どのようなカードであっても同一の加工プログラムによってザグリ加工することで確実にアンテナコイル接続端子板を露出させることができ、生産性の低下やコストの増加、歩留りの低下を招くことなく、安定的にカードを製造することができる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は接触式非接触式兼用ＩＣカードに限られるものでなく、モジュール基板を有してカード表面に装着する方式の非接触式専用ＩＣカードにも適用できるものである。
【００３６】
【発明の効果】
上述のように、本発明のＩＣカードの製造方法では、アンテナコイル接続端子板の埋設深さに多少のばらつきがあったとしても、あるいはザグリ機の切削深さに変動があったとしても、ＩＣチップ側のアンテナ接続端子面を露出させることができ接続を確実なものとすることができる。これにより、製造歩留りの向上、故障率低減に効果することができる。
また、当該製造方法によるＩＣカードは、ＩＣチップ側とアンテナコイル間の確実な接続がされているので、動作不良になることが少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のＩＣカードの実施形態を示す図である。
【図２】 本発明のＩＣカードの他の実施形態を示す図である。
【図３】 図１の実施形態における切削した導通用凹部とアンテナコイル接続端子板との位置関係を示す図である。
【図４】 図２の実施形態における切削した導通用凹部とアンテナコイル接続端子板との位置関係を示す図である。
【図５】 ＩＣモジュール装着法の従来例を示す図である。
【符号の説明】
１ ＩＣカード
３ アンテナコイル
５ モジュール基板（接触端子板）
８ 接着テープ
９ 導電性材料
１０ ＩＣモジュール
１１ ＩＣチップ
１２ カード基体
１３，１４ アンテナ接続端子
１５ モールド樹脂部
２１ 第１凹部
２２ 第２凹部
２３，２４ 導通用凹部
２３Ｓ，２４Ｓ 階段状の接触面部分
３３，３４ アンテナコイル接続端子板

Claims (4)

1. カード基体内にアンテナコイルとアンテナコイル接続端子板を有し、カード表面に装着するＩＣモジュールのアンテナ接続端子と当該アンテナコイル接続端子板間を導通用凹部を切削して導電性ペーストで接続するＩＣカードの製造方法において、カード表面側からアンテナコイル接続端子板への導通用凹部を、階段の段差が１０μｍ〜３０μｍ、ステップの幅２００μｍ〜１ｍｍとし、全体とし２段以上の階段状に切削し、導通用凹部がアンテナコイル接続端子板面に対して平行する面で導電性ペーストとの接触面を確保するように、ザグリ機を制御して切削することを特徴とするＩＣカードの製造方法。
2. １のアンテナコイル接続端子板に対する導通用凹部を２〜５に分割して、各凹部をアンテナコイル接続端子板面に対して平行する面で導電性ペーストとの接触面を確保するように切削することを特徴とする請求項１記載のＩＣカードの製造方法。
3. カード基体内にアンテナコイルとアンテナコイル接続端子板を有し、カード表面に装着したＩＣモジュールのアンテナ接続端子と当該アンテナコイル接続端子板間を導通用凹部を介して導電性ペーストで接続したＩＣカードにおいて、カード表面側からアンテナコイル接続端子板への導通用凹部が、階段の段差が１０μｍ〜３０μｍ、ステップの幅２００μｍ〜１ｍｍとし、全体とし２段以上の階段状に切削されており、アンテナコイル接続端子板面に対して平行する面で導電性ペーストとの接触面が確保されていることを特徴とするＩＣカード。
4. １のアンテナコイル接続端子板に対する導通用凹部が２〜５に分割されていて、各凹部がアンテナコイル接続端子板面に対して平行する面で導電性ペーストとの接触面が確保されていることを特徴とする請求項３記載のＩＣカード。

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