JP4085790B2

JP4085790B2 - Ｉｃカードの製造方法

Info

Publication number: JP4085790B2
Application number: JP2002334699A
Authority: JP
Inventors: 英幸山田; 直幸坂田
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2022-11-19
Also published as: JP2004171175A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品をカード中に埋め込んだＩＣカードの製造方法に関するものであり、主に非接触ＩＣカードや表示機能搭ＩＣカード、センサー機能搭載ＩＣカード等高機能のＩＣカードの製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、個人を識別するＩＣカードとして、磁気あるいは光学的読みとりを行う方法がクレジットカード等において広く用いられてきた。しかしながら、技術の大衆化によってデータの改ざんや偽造カードが出回るようになり、実際に偽造カードによって被害を受ける人が増加するなど、個人情報の秘匿に関しては社会問題化している。このため、近年は、ＩＣチップを内蔵したＩＣカードが情報容量の大きさや暗号化データを乗せられるといった高いセキュリティの点から個人データを管理するものとして注目を集めている。
【０００３】
従来のＩＣカードは接触式ＩＣカードであった。すなわち、ＩＣ回路と外部データ処理装置との情報交換のために、電気的かつ機械的に接合するための接続端子を有していた。このため、ＩＣ回路内部の気密性の確保、静電気破壊対策、端子電極の電気的接続不良、読み書き装置の機構の複雑さ、等々様々な問題を有していた。
【０００４】
そこで、プラスチック製のＩＣカードの中に電磁波を利用するためのアンテナコイルと、メモリや演算機能を有するＩＣチップを備えている非接触ＩＣカードが考案された。これは外部の読み書き装置からの電磁波によって、非接触ＩＣカード内のアンテナコイルに励起された誘導起電力でＩＣを駆動するものであり、接続端子を有するＩＣカードに対して信頼性や利便性の点ですぐれたシステムの提供を行えるようになった。
【０００５】
また、今後これらＩＣカードに薄型の内蔵電池を内蔵することで、より高機能なＩＣチップの制御を行う計画や、表示デバイスを搭載して利便性の確保や新規アプリケーションを開拓しようという動き、電子コンパスや指紋センサー等のセンサー類を内蔵し状況に応じてアプリケーションを切り替えたり、認証の精度を高めたいという要求が高まっていることから、現在の電子素子や電子部品類をより小型化し、ＩＣカード厚の規格内に搭載していく高機能カードの開発が求められている。このようなＩＣカードの製造技術は、非接触ＩＣカードの製造技術を基礎としながらも、さらに高度で高精度の製造技術が必要となる。
【０００６】
ＩＣチップ等の電子部品を内蔵したＩＣカードの製造方法としては、従来ＩＣモジュールと称するガラスエポキシ基板にＩＣチップを実装したものにアンテナコイルを接続し、インレットと称する一つの部材としてカード基材に組み込む製造方法が用いられた。ガラスエポキシ基板上にワイヤボンディング実装法やフリップチップ実装法などによって実装し、更に、温度若しくは湿度などの外部環境の変化からの保護、電気絶縁性の保持、動作中に発生した熱の拡散などを目的に、封止樹脂で封止を行うのが一般的であった。しかし、現在はＩＣカードの低価格化や薄型化を実現するため、上記ＩＣモジュールを用いずにアンテナコイルとＩＣチップとを接合する電極部を樹脂シート上に設け、直接ＩＣチップを実装するベアチップ実装方法が用いられている。この場合、ＩＣチップの回路形成面にある電極部にバンプと称する突起物をはんだや金などを用いて設けた後、バンプを通して上記樹脂シート上の電極部と接続するフェースダウン方法をとっている。この際の接続には、異方性導電フィルムや異方性導電樹脂のような導電粒子を含んだ樹脂や、ＩＣ回路面と樹脂シートの間を埋めることを目的としたアンダーフィルムを用いる。そして、この場合でも、インレットの動作の信頼性を確保するために、封止樹脂による封止が行われるのが通常である。
【０００７】
非接触ＩＣカードに設けられるアンテナは、電線をループ状に形成したものや、樹脂シート上に導体箔を貼りエッチングなどの方法により形成したもの等がある。そして、その形状や巻き数は利用する周波数により異なるが、現在頻繁に利用されている１３ＭＨｚ程度の周波数の場合は数回巻いたものが一般的である。
【０００８】
このような、樹脂シート、樹脂シート上に形成されたアンテナ、アンテナに接続されたＩＣチップ、ＩＣチップを封止した封止樹脂で構成されるインレットを非接触ＩＣカードの内部に埋め込むには様々な方法が考案されている。例えば、カード基材となるプラスチックシート中にインレットを挟み込み、プレス機により加温、加圧して熱融着により一体化するという熱ラミネート方式が多く用いられている。前記熱ラミネート方式では、熱ラミネート成型前の積層体の厚さの不揃いや、成型時のインレット近傍の加圧の集中等があり、成型後のカードの表面にそりや変形が発生する場合がある。
【０００９】
その他、接着剤やホットメルト剤中にインレットを挟み込む方法、或いは、インジェクション技術を用いる方法、ＩＣカードに熱的負担をかけないＵＶ硬化技術を用いる方法などで製造することができる。
【００１０】
上記のような非接触ＩＣカードの製造方法には、ＩＣチップの折り曲げや点衝撃、点圧に対する機械的強度をいかに上げるかという課題と、機械的強度を確保しながらＩＣカード厚さや表面の凹凸など平面性をＩＣカード形状の規格内に納めていくかという課題がある。
【００１１】
ＩＣカードに実装されたＩＣチップの機械的強度を高める為に、封止樹脂による封止に加え、金属や樹脂製の補強板で補強後、封止する方法が採られているのが現状である。しかし、カード基材と収縮率や熱伝導率が異なる封止樹脂や補強板を用いると成型後のカードの表面に反りや変形ができてしまう平面性が低下する欠点があった。特に凹部が形成されてしまうと、後加工により平坦に戻す事が非常に困難である。
【００１２】
また、ＩＣチップ等の電子部品に限らず、近年小型化が進んでいるセンサーや抵抗、ダイオード、コンデンサなどのパッケージ化された電子部品をＩＣカードへ導入する場合、すくなくともＩＣカード厚より小さな部品の入手を試みるか、パッケージの封止部分を機能に支障がない程度にカード基材を削り取ってから電子部品をＩＣカード基板上に実装するしか無かった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、樹脂シート、樹脂シート上に形成されたアンテナ、アンテナに接合されたＩＣチップ等の電子部品、又は、ＩＣチップを封止した封止樹脂、センサーや抵抗、ダイオード、コンデンサ、表示素子やこれらのパッケージ化された電子部品で構成されるインレットが、積層した複数の基材間に設けられた非接触ＩＣカードにおいて、電子部品の搭載による平面性の低下を防いだ非接触ＩＣカード、及びその製造方法を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る発明は、電子部品をカード中に埋め込んだＩＣカードの製造方法において、電子部品を実装したインレット上に、前記電子部品を設置した位置に凹部もしくは開口部を有する基材を重ね、さらに前記電子部品の設置位置に凹部を有する型を位置合わせした後、加熱、加圧することで、前記電子部品の近傍が凸状をなす部分を設けた後、前記凸状をなす部分を研削若しくは研磨機械加工により除去することを特徴とするＩＣカードの製造方法である。
【００１５】
また、本発明の請求項２に係る発明は、電子部品をカード中に埋め込んだＩＣカードの製造方法において、電子部品を実装したインレット上に、前記電子部品を設置した位置に凹部もしくは開口部を有する基材を重ね、さらに前記電子部品の設置位置に凹部を有する型を位置合わせした後、加熱、加圧することで、前記電子部品の近傍に凸状をなす部分を設けたことを特徴とするＩＣカードの製造方法である。
【００１６】
また、本発明の請求項３に係る発明は、前記インレットの製造方法が、埋め込まれる電子部品を樹脂シート上に実装した後、硬化性樹脂により封止することを特徴とする請求項１、又は２項記載のＩＣカードの製造方法である。
【００１７】
さらに、本発明の請求項４に係る発明は、前記電子部品が、予め硬化性樹脂により封止したパッケージタイプであることを特徴とする請求項１、乃至請求項３のいずれか１項記載のＩＣカードの製造方法である。
【００１８】
さらに、本発明の請求項５に係る発明は、前記凸状をなす部分が、埋め込まれる電子部品の断面方向から見て少なくとも上方向、もしくは上下の両方向に突起させたことを特徴とする請求項２項記載のＩＣカードの製造方法である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を順次図を基に説明する。図１は、本発明による非接触ＩＣカードの製造の一実施例の工程を示す断面図である。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、本発明で得られる非接触ＩＣカードは、複数の基材からなるカード基材（１）と複数の基材間に埋め込まれたインレット（６）で構成されているものである。そしてインレット（６）は、樹脂シート（２）、樹脂シート上に形成されたアンテナ（５）、アンテナに接続されたＩＣチップに代表される電子部品（３）、電子部品（３）を封止した封止樹脂（４）で構成されている。
【００２１】
カード基材（１）は、プラスチックであり、塩化ビニル、ＰＥＴ、ＡＢＳ、ポリカーボネート等の樹脂及びこれらをアロイ化したもの等が用いられる。これらは多層構造をなしており、その層間には印刷層や接着剤を設けることも可能である。カード基材（１）の大きさは、加工の最終段階である抜き工程で支障のない大きさのものが用いられるが、量産性を考え１組の積層体（１１）からＩＣカードが複数枚得られるようにインレットを１０から３０枚ほど面付けできる面積の物を利用するのが好ましい。さらに、封止された電子部品（３）部分に、カード基材（１）には凹部もしくは開口部（７）を設け熱ラミネート加工時に加わる圧力を分散させることができる。
【００２２】
樹脂シート（２）上には金属ワイヤを巻いて形成されたアンテナ（５）や、導体箔をアンテナパターン状にエッチングして形成された導体箔のアンテナ（５）が設けられている。樹脂シート（２）は、ガラスエポキシ、ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＥＮ、塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリカーボネート等の樹脂、及びこれらをアロイ化したもの等、シート状に加工できるものが使用可能である。導体箔としては、銅、アルミニウム等の一般的にプリント配線板に用いられるものが使用できるが、非接触ＩＣカードの価格を安価にすることを考慮すれば、アルミニウム箔が推奨される。
【００２３】
封止樹脂（４）は、ＩＣチップやセンサー、抵抗、コンデンサ、ダイオード等の電子部品（３）をラミネート加工時や使用時の衝撃や点圧から保護する目的で設けられ、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、およびこれらの混合若しくは変成樹脂等を用いることができる。封止処理は、これらの樹脂をインジェクション、ディスペンサー等によるポッティング塗布、あるいはメタルマスクを用いた印刷塗布等の方法を用いて電子部品（３）上に塗布層を設け、熱や紫外線によって硬化させることで行う。
【００２４】
また、本発明による製造方法ではＩＣ、コンデンサ、ダイオードなどあらかじめこれら封止樹脂（４）によりパッケージ化されている電子部品（３）を配線基板に実装して用いる事ができ、さらにこれらパッケージ化されている電子部品（３）を実装後に封止樹脂（４）により封止して用いることができる。
【００２５】
図１（ｂ）は、上記非接触ＩＣカードの積層体１１に凹部を持つ型（８）を積層することを示すものである。型（８）は、ＰＥＴ、ポリカーボネート、塩ビ等のプラスチックシートやアルミ、銅などの金属板から成り、単層または複数の層により構成される。前記型（８）の凹部は、封止樹脂（４）により封止された電子部品（３）が設けられている部分またはその周辺が納まる場所や大きさに設けられる。前記凹部の厚さは実装する電子部品（３）の厚さにもよるが０．０５から０．６ｍｍが好ましく、形は特に規定されるものではないが、電子部品（３）の実装位置の誤差をある程度吸収できるように円形が好ましい。
【００２６】
また、実装する電子部品（３）の厚さやインレットへの接続方法により、型（８）は、非接触ＩＣカードの構成材料の上下に用いることも可能である。この場合、前記電子部品（３）の近傍の積層体（１１）の表裏に凸部をなす部位（９）が形成される。
【００２７】
型（８）は、後記の熱ラミネート加工を経てもカード基材（１）と接着しないものが好ましいが、ポリプロピレンフィルムやポリエチレンフィルム等の接着性の乏しいプラスチックフィルムを層間（基材（１）と型（８）の）に配置することにより、加工時の接着を防ぐことも可能である。
【００２８】
次に図１（ｃ）に示すように、積層体（１１）に型（８）を重ね、上下の熱ラミネート手段（２０）をもちいて、加熱加圧し熱ラミネート加工を行う。図１（ｃ）は、図上端、下端部には熱ラミネート手段（２０）の上下移動する定盤があり、上定盤、凹部を持つ型（８）、凹部若しくは開口部を設けたカード基材（１）、電子部品（３）アンテナ（５）、樹脂シート（２）、基材（１）、下定盤と順番に積層され、前記の凹部若しくは開口部（７）と電子部品（３）は同じ場所で帳合されている。そのため熱ラミネート加工時、上下定盤の加圧は面内均一となり、同時に加熱も面内均一となる熱ラミネート加工が可能となる。熱ラミネート加工は、ＩＣカードを多面付けした積層体（１１）を加工すること、また、型（８）による凸状の成型を忠実に行うため、減圧下で行うのが好ましい。加熱温度は１１０℃〜１９０℃の間の設定が好ましく、使用するカード基材により昇温または降温のプログラムを適宜設定することができる。また、圧力は０．１ＭＰａから３．０ＭＰａの範囲が好ましく、十分にカード基材（１）が熱せられたのち加圧されるのが好ましい。
【００２９】
図１（ｄ）に示される、熱ラミネート加工後、型（８）を剥離した積層体（１１）は、その一部に凸状をなす部分（９）が成型されている。前記凸状をなす部分（９）は、すべてカード基材（１）により表面が覆われていても良いし、一部分電子部品（３）を封止樹脂（４）で封止した部分が表層に現れていても良い。また、前記封止樹脂（４）が周辺の平坦部の厚み内に納まっていても良い。しかし、電子部品（３）の駆動に必要な部分が確実に平坦部の厚み内に納まっていることが必要である。
【００３０】
図１（ｄ）の凸状をなす部分（９）は、成型後、研磨、研削などの機械的加工により取り除き、図１（ｅ）で示されるカード前駆体（１０）を得る。カード前駆体（１０）は、その後、抜き加工によりカード状に成型されても良いし、さらにカード基材（１）を積層し、再び熱ラミネート加工された後、抜き加工によりカード状に成型されても良い。
【００３１】
なお、得られたカード前駆体（１０）に片面に接着剤を塗布し、延伸フイルムをはさみ、さらに上記加熱プレス加工を行った。得られたカード前駆体より、シート内部にあるインレットを傷つけないようにカードの大きさに打ち抜き加工し、本発明による非接触ＩＣカードを得た。このように再び熱ラミネート加工される場合は、図１（ｄ）に示される凸状をなす部分（９）を除去せずに非接触ＩＣカードすることもある。
【００３２】
【実施例】
本発明の実施例に関して説明する。
【００３３】
＜実施例１＞
エッチングにより銅箔のアンテナ及び回路を形成したポリイミドシート（ポリイミドシート２５μｍ厚、銅箔部１５μｍ厚）上に、マイフェアチップ（ＭＩＫＲＯＮ社製）を３０μｍの異方性導電性フィルム（ＡＣＦ：旭化成製）を用いてベアチップ実装した。実装したベアチップ上にメタルマスクを用いて、熱硬化型のシリコン樹脂の印刷を行った。さらに封止したポリイミドシートを１２０℃の熱硬化炉に１時間放置し、封止樹脂を十分硬化させた。さらにポリイミドシート上に厚さ０．６ｍｍのパッケージ型ダイオード（ＨＶＺ５０１：日立製作所製）をはんだにより実装し、インレットを得た。
【００３４】
カード基材（１）としては１００μｍ厚のＰＥＴ−Ｇシート２枚と１２０μｍ厚のＰＥＴ−Ｇシート３枚を用意し、そのうち１００μｍ厚のもの１枚と１２０μｍ厚のシート３枚にＩＣチップ、パッケージ型ダイオードの実装部位に合わせた位置に直径６ｍｍの円形の開口部を設けた。ポリイミドシートの実装面に、開口部を設けた１００μｍ厚シート１枚と１２０μｍ厚シート３枚、上面に１００μｍ厚のＰＥＴ−Ｇシート１枚を重ね、また実装面の反対面にカード基材（１）として１００μｍ厚シート１枚を帳合いした。また、型（８）として１２５μｍ厚延伸ＰＥＴ２枚を用意し、同様にＩＣチップ、パッケージ型ダイオードの実装部位に合わせた位置に直径６ｍｍの円形の開口部を設け、５０μｍ厚のポリプロピレンシートを挟んで帳合いした。これら積層体（１１）と型（８）を上下から厚さ０．５ｍｍのステンレス板で挟みこみ加熱プレスを行った。プレス条件は１０００Ｐａ以下の減圧下において、初期は低圧で１４５℃、約１０分、その後１．５ＭＰａ、１５５℃、３分のラミネートを行った。更にカード作成時に生じるねじれ、カード表面のあばたを防止するため、冷却プレスを１．５ＭＰａ室温２０分で行った。次に、前記型（８）を剥離した。
【００３５】
このようにして得られた、凸状をなす部分を持つカード前駆体（１０）の凸状部分をディスクグラインダにより周辺の平坦部の厚さと同等になるように除去し、さらに３００番、６００番の紙ヤスリで表面を平らに磨いた。なお、この時パッケージ型ダイオードの封止部分も一部除去している。得られたカード前駆体に片面に塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体から成る接着剤を５μｍに塗布した１００μｍ厚の延伸ＰＥＴによりはさみ、さらに上記加熱プレス加工を行った。
【００３６】
得られたカード前駆体より、シート内部にあるインレットを傷つけないようにカードの大きさに打ち抜き加工し、本発明による非接触ＩＣカードを得た。
【００３７】
【発明の効果】
このようにして得られた非接触ＩＣカードには、ＩＣ等の電子部品を内臓したことによるカード表面の平面性の低下が無く、またそのままではＩＣカードへ内臓困難な電子部品を事前に処理することなくＩＣカード厚み内に収めることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による非接触ＩＣカードの製造の一実施例を示す工程側断面図である。
【符号の説明】
１…カード基材
２…樹脂シート
３…電子部品
４…封止樹脂
５…アンテナ
６…インレット
７…凹部もしくは開口部
８…型
９…凸状をなす部位
１０…カード前駆体
１１…積層体
２０…熱ラミネート手段

Claims

電子部品をカード中に埋め込んだＩＣカードの製造方法において、電子部品を実装したインレット上に、前記電子部品を設置した位置に凹部もしくは開口部を有する基材を重ね、さらに前記電子部品の設置位置に凹部を有する型を位置合わせした後、加熱、加圧することで、前記電子部品の近傍が凸状をなす部分を設けた後、前記凸状をなす部分を研削若しくは研磨機械加工により除去することを特徴とするＩＣカードの製造方法。
電子部品をカード中に埋め込んだＩＣカードの製造方法において、電子部品を実装したインレット上に、前記電子部品を設置した位置に凹部もしくは開口部を有する基材を重ね、さらに前記電子部品の設置位置に凹部を有する型を位置合わせした後、加熱、加圧することで、前記電子部品の近傍に凸状をなす部分を設けたことを特徴とするＩＣカードの製造方法。
前記インレットの製造方法が、埋め込まれる電子部品を樹脂シート上に実装した後、硬化性樹脂により封止することを特徴とする請求項１、又は２項記載のＩＣカードの製造方法。
前記電子部品が、予め硬化性樹脂により封止したパッケージタイプであることを特徴とする請求項１、乃至請求項３のいずれか１項記載のＩＣカードの製造方法。
前記凸状をなす部分が、埋め込まれる電子部品の断面方向から見て少なくとも上方向、もしくは上下の両方向に突起させたことを特徴とする請求項２項記載のＩＣカードの製造方法。