JP4141450B2 - 非接触データ伝送用のチップカードおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、非接触データ伝送用のチップカードおよびその製造方法に関する。

チップカードは、一般に２つの分離した部分、すなわちチップモジュールとカード本体とから製造される。通常、これら２つの部分は、熱軟化性接着剤の使用によって互いにチップカードに貼り付けられる。一般に、この過程は「埋込みプロセス（Ｉｍｐｌａｎｔｉｅｒｐｒｏｚｅｓｓ）」と呼ばれている。チップモジュールとカード本体との間の結合には導電性が必要であるため、追加の材料および／または追加のプロセス工程が必要である。そのため、独国特許発明第１９５００９２５号明細書において、様々なはんだプロセス、導電性接着剤、超音波溶接、およびその他の結合技術を用いて、チップモジュールとカード本体内のアンテナとの間の導電性結合部の製造が、知られている。

チップモジュールとカード本体内に取り付けられたアンテナとの間の導電性結合部の製造するためのこれら既知の結合技術の問題点は、熱機械的負荷および機械的負荷、例えばせん断力が、結合の裂け目を引き起こすことにある。
独国特許発明第１９５００９２５号明細書

本発明の課題は、熱機械的負荷および機械的負荷に関して、高い長期信頼性を有する非接触データ伝送用のチップカードを提供すること、およびそのような非接触データ伝送用のチップカードその製造方法を提供することにある。

この課題は、本発明による非接触データ伝送用のチップカードによって解決される。本発明による非接触データ伝送用のチップカードは、
ａ）第１の面および第２の面を有するキャリア、第１の面上の半導体チップ、第１の面上の接続仲介材、および半導体チップと接続仲介材との間の導電性結合部を含むチップモジュールと、
ｂ）誘導的なデータ伝送のためのアンテナ、およびアンテナの露出した接続部を含むカード本体とを備え、
第１の面と該露出した接続部との間に、アンテナを半導体チップに接続するための導電性手段が存在し、導電性手段の内部に接続仲介材が突き出す。

本発明は、以下を提供する。

（１） 非接触データ伝送用のチップカードであって、
ａ）第１の面および第２の面を有するキャリア（１）、上記第１の面上の半導体チップ（２）、上記第１の面上の接続仲介材（３）、および上記半導体チップ（２）と上記接続仲介材（３）との間の導電性結合部（４）を含むチップモジュールと、
ｂ）誘導的なデータ伝送のためのアンテナ、および上記アンテナの露出した接続部（５）を含むカード本体（６）と、を備えたチップカードにおいて、
上記第１の面と上記露出した接続部（５）との間に、上記アンテナを上記半導体チップ（２）に接続するための導電性手段（７）が存在し、上記導電性手段の内部に上記接続仲介材（３）が突き出す、非接触データ伝送用チップカード。

（２） 上記接続仲介材（３）として、少なくともスタッドバンプが提供されることを特徴とする、項目１に記載の非接触データ伝送用チップカード。

（３） ２つ以上のスタッドバンプが重なり合って設けられることを特徴とする、項目２に記載の非接触データ伝送用チップカード。

（４） 上記接続仲介材（３）として、少なくとも貼り付けられた接続ピンが提供されることを特徴とする、項目１に記載の非接触データ伝送用チップカード。

（５） 上記接続仲介材（３）として、少なくとも化学的あるいは電気メッキ的に形成される接続堆積物が提供されることを特徴とする、項目１に記載の非接触データ伝送用チップカード。

（６） 上記導電性手段（７）が、上記カード本体の表面と接続部（５）との間において、上記カード本体（６）内の凹部（９）内に存在し、ここで、上記凹部（９）の側方は壁によって完全に取り囲まれていることを特徴とする、項目１から５のいずれか一項に記載の非接触データ伝送用チップカード。

（７） 上記導電性手段（７）は、硬化性あることを特徴とする、項目１から６のいずれか一項に記載の非接触データ伝送用チップカード。

（８） 上記導電性手段（７）は、弾性があることを特徴とする、項目１から７のいずれか一項に記載の非接触データ伝送用チップカード。

（９） 上記導電性手段（７）は、導電性接着剤であることを特徴とする、項目１から８のいずれか一項に記載の非接触データ伝送用チップカード。

（１０） 上記接続仲介材（３）は、上記導電性手段（７）とポジティブに結合していることを特徴とする、項目１から９のいずれか一項に記載の非接触データ伝送用チップカード。

（１１） 上記チップモジュールは、結合材（８）によって上記カード本体（６）に接続されることを特徴とする、項目１から１０のいずれか一項に記載の非接触データ伝送用チップカード。

（１２） 上記結合材（８）は、非導電性の熱軟化性接着剤であることを特徴とする、項目１から１１のいずれか一項に記載の非接触データ伝送用チップカード。

（１３） 上記カード本体（６）内に、キャビティ（１０）が、上記チップモジュールを収容するために形成されていることを特徴とする、項目１から１２のいずれか一項に記載の非接触データ伝送用チップカード。

（１４） 上記キャリア（１）の上記第２の面の上に、上記半導体チップ（２）と電気的に接続される接続面が存在することを特徴とする、項目１から１３のいずれか一項に記載の非接触データ伝送用チップカード。

（１５） 非接触データ伝送用チップカードの製造方法であって、以下の工程：
ａ）第１の面および第２の面を有するキャリア（１）、上記第１の面上の半導体チップ（２）、上記第１の面上の接続仲介材（３）、および上記半導体チップ（２）と上記接続仲介材（３）との間の導電性結合部（４）を含むチップモジュールを準備する工程と、
ｂ）誘導的なデータ伝送のためのアンテナ、および上記アンテナの露出した接続部（５）を含むカード本体（６）を準備する工程と、
ｃ）上記露出した接続部（５）の上に導電性手段（７）を提供する工程と、
ｄ）上記チップモジュールを上記カード本体（６）と結合する工程であって、ここで、上記接続仲介材（３）が上記導電性手段（７）の内部に突き出す、工程と
を包含する、非接触データ伝送用チップカードの製造方法。

（１６） 上記接続部（５）が、カード本体（６）と上記接続部（５）との間において、カード本体（６）内の凹部（９）によって露出され、ここで、上記凹部（９）の側方は壁によって完全に取り囲まれていることを特徴とする、項目１５に記載の非接触データ伝送用チップカードの製造方法。

（１７） 上記導電性手段（７）は、接続仲介材（３）の導入の後に、硬化することを特徴とする、項目１５または１６に記載の非接触データ伝送用チップカードの製造方法。

（１８） 上記チップモジュールは、結合材（８）によって上記カード本体（６）と結合されることを特徴とする、項目１５から１７のいずれか一項に記載の非接触データ伝送用チップカードの製造方法。

（１９） 上記接続仲介材（３）は、上記チップモジュールが結合材（８）によって上記カード本体（６）と結合される際に、貫くように押圧されることを特徴とする、項目１８に記載の非接触データ伝送用チップカードの製造方法。

（２０） 上記カード本体（６）内において、上記チップモジュールを収容するためのキャビティ（１０）が準備されることを特徴とする、項目１５から１９のいずれか一項に記載の非接触データ伝送用チップカードの製造方法。

熱機械的負荷および機械的負荷に関して、高い長期信頼性を有する非接触データ伝送用のチップカードを提供する。

接続仲介材として、反対側への少なくとも部分的な侵入によって、２つの対向する部分を電気的および／または機械的に結合するスパイク状の装置が考えられる。

本発明によるチップカードの本質的な利点は、導電性手段内に突き出す接続仲介材によって、熱機械的負荷あるいは機械的負荷、例えば、せん断力のための追加的な吸収装置が、従来の結合比較して形成される点にある。これによって、チップモジュールとカード本体間の結合の長期信頼性およびそれによるチップカード全体の長期信頼性が、向上される。

本発明によるチップカードの好ましい実施形態は、接続仲介材として、少なくとも１つのスタッドバンプ（Ｓｔｕｄ−Ｂｕｍｐ）が提供されることを、意図する。釘状で、はさみ切られたボンドワイヤが、スタッドバンプと呼ばれる。スタッドバンプは、結合技術において、十分知られている。スタッドバンプは、容易に製造され、カード本体内におけるチップモジュールの埋込みプロセスのために追加的な材料および／またはプロセス工程を必要としない。

本発明によるチップカードの好ましいさらなる形態は、２つ以上のスタッドバンプが重なり合って設けられることを提供する。これによって、接続仲介材は導電性手段の内部により深くはまり込む。これは、チップモジュールとカード本体間の結合の機械的強度を向上させる。

本発明によるチップカードのさらに好ましいさらなる形態は、接続仲介材として、少なくとも貼り付けられた接続ピンが提供されることを意図する。これによって、接続仲介材を設けるために、はんだ付けが不可能なあるいは溶接が不可能なキャリアがチップモジュールのために使用され得る。

本発明によるチップカードの追加的に好ましいさらなる形態は、接続仲介材として、少なくとも化学的あるいは電気メッキ的に形成される接続堆積物が提供されることを意図する。これによって、追加的に代替的な材料が接続仲介材のために使用される。

本発明によるチップカードの好ましい実施形態は、導電性手段が、カード本体の表面と接続部との間において、カード本体内の凹部内に存在し、ここで、凹部の側方は壁によって完全に取り囲まれていることにある。これによって、液状あるいは容易に変形可能な導電性手段が使用され得る。この導電性手段に、一方において接続仲介材は大きな機械的抵抗を受けることなく提供され得、他方において導電性手段は流出することはなく、取り囲む壁によって保持される。

好ましくは、導電性材料は硬化性である。これによって、容易な技術および方法において、最初、液状あるいは容易に変形可能な導電性手段に接続仲介材が供給された後に、接続仲介材と導電性手段との間に強固な結合が達成され得る。

本発明によるチップカードのさらなる好ましい実施形態は、導電性手段は弾性があることを意図する。弾性であることにより、チップモジュールとカード本体との間に場合によって生じる機械的力は、接続仲介材とアンテナの接続部との間の結合の破壊に至ることなく、吸収される。

導電性手段が導電性接着剤である場合、導電性であり、硬化性であり、かつ弾性である結合が得られるという利点が提供される。

好ましくは、接続仲介材は、導電性手段とポジティブ（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）に結合している。これによって、導電性手段との接続仲介のかみ合わせが得られ、そのかみ合わせは、耐久性があり安定した結合を生み出す。

本発明によるチップカードの好ましいさらなる形態は、チップモジュールが結合材によってカード本体に結合される場合である。これによって、とりわけ引力に関して、信頼性および耐久性のある結合が得られる。

結合材が非導電性の熱軟化性接着剤である場合、それによってチップカードの製造が標準的埋込みにおいて可能になる。

本発明によるチップカードの特に好ましいさらなる形態は、カード本体内に、チップモジュールを収容するためのキャビティが形成されていることを意図する。これによって、チップモジュールは、特に場所を節約して、カード本体と結合され得る。その結果、チップカードの厚さは好適に得られる。

本発明によるチップカードのさらに好ましいさらなる実施形態は、キャリアの第２の面の上に、半導体チップと電気的に接続される接続面が存在することを意図する。これによって、チップカードはまた、接触的なデータ伝送に使用され得るとともに、ユーザにさらなる応用可能性を与え得る。

さらに、本発明の課題は、以下の工程を有する非接触データ伝送用チップカードの製造方法によって解決される。該方法は、
ａ）第１の面および第２の面を有するキャリア、第１の面上の半導体チップ、第１の面上の接続仲介材、および半導体チップと接続仲介材との間の導電性結合部を含むチップモジュールを準備する工程と、
ｂ）誘導的なデータ伝送のためのアンテナ、およびアンテナの露出した接続部を含むカード本体を準備する工程と、
ｃ）露出した接続部の上に導電性手段を提供する工程と、
ｄ）チップモジュールをカード本体と結合する工程であって、ここで、接続仲介材が導電性手段の内部に突き出す、工程と
を包含する。

本発明の方法の利点は、チップモジュールとカード本体間の結合がきわめて容易に実現され、かつ従来の標準はめ込みのもとに製造され得ることにある。さらに、そのように生成された接続仲介材と導電性手段との間の結合は、チップモジュールおよびカード本体に作用する熱機械的負荷あるいは機械的負荷に関する長期信頼性を提供する。

本発明による方法の好ましいさらなる形態は、接続部が、カード本体内への凹部の提供によって、カード本体の表面と接続部との間において露出され、ここで、凹部の側部は壁によって完全に取り囲まれていることを意図する。これによって、液状あるいは容易に変形可能な導電性手段、例えば粉末状あるいはペースト状の導電性手段が使用され得る。凹部の側壁によって、導電性手段の流出あるいは変形が防止される。そのような液状あるいは容易に変形可能な手段の使用によって、導入工程に大きな機械的力が使用されることがないため、接続仲介材の導入は実質的に簡易化される。さらに、そのような液状あるいは容易に変形可能な手段の使用によって、その手段は導入された接続仲介材と順応し、その結果、最適な電気的および機械的結合が生成される。

特に、導電性手段は、接続仲介材の導入の後に硬化されることが好ましい。これによって、接続仲介材と導電性手段との強固な結合が生成される。

好ましくは、チップモジュールは、結合材によってカード本体と結合される。これによって、両部材間のより強固性を導くさらなる機械的結合が生成される。さらに、この追加の結合手段は、チップモジュールをカード本体の所定の場所に固定するために必要である。これは、導入された接続仲介材が導電性手段と強固な結合関係にない場合に、特に重要である。

本発明による方法のさらなる好ましい実施形態においては、接続仲介材は、チップモジュールが結合材によってカード本体と結合される際に、貫くように押圧される。そのため、結合材は、ホイルとして大きな平面であり得、かつ、接続仲介材のために余地あるいは間隙を提供する必要もなく、容易に提供され得る。

カード本体内において、チップモジュールを収容するためのキャビティが準備される場合、カード本体内のチップモジュールによって、チップカードの平坦な表面が得られる。

本発明の実施例が、以下に図面を参照して詳述される。

チップモジュールは、例えばガラス強化されたエポキシ樹脂である合成樹脂ホイルからなるキャリア１を含む。キャリア１の下面上に、半導体チップ２および導電性結合部４が提供される。半導体チップ２を保護するために、半導体チップ２は合成樹脂によって覆われている。

導電性結合部４の上に、カード本体６との、あるいはアンテナの接続部５との機械的および電気的な結合の目的のために、接続仲介材３が提供される。接続仲介材３は釘状であり、はさみ切られた、一般にスタッドバンプと呼ばれるボンドワイヤである。スタッドバンプの大きさは可変であり、要求に応じて設定され得る。通常、スタッドバンプの高さは、５μｍから１００μｍまでの間である。

接続仲介材３の側方に、チップモジュールとカード本体６とを組み合わせるためにチップモジュール上に提供された結合材８が存在する。結合材８は、絶縁性の熱的に活性化される、一般に熱軟化性接着剤と呼ばれる接着剤である。

通常、ポリカーボネートからなる合成樹脂ホイルであるカード本体６内に、既知の方法によってキャビティ１０がフライス作成される。キャビティ１０はカード本体の経過を決定する。図１において、キャビティ１０あるいはカード本体表面の階段状の形状が確認される。この段の近傍に、カード本体の表面からアンテナの接続部５まで広がる凹部９が確認される。凹部９の側方は、残りのカード本体によって形成された壁によって取り囲まれている。

凹部９内には、通常、可とう性の導電性接着剤である導電性手段７が存在する。

接続仲介材３は、導電性手段７内に導入される。結合材８はチップモジュールとカード本体６との間の追加の結合を生成する。

図２の概略的な断面図に、互いに重なる２つのスタッドバンプからなる接続仲介材３の好ましい実施例が示される。接続仲介材３は、導電性結合部４上に提供される。

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

（発明の要約）
熱機械的負荷および機械的負荷に関して、高い長期信頼性を有する非接触データ伝送用のチップカードを提供する。

非接触データ伝送用のチップカードは、チップモジュールとカード本体（６）とから組み立てられる。チップモジュールは、第１の面および第２の面を有するキャリア（１）、第１の面上の半導体チップ（２）、第１の面上の接続仲介材（３）、および半導体チップ（２）と接続仲介材（３）との間の導電性結合部（４）を含む。カード本体（６）は、誘導的なデータ伝送のためのアンテナ、およびアンテナの露出した接続部（５）を含む。第１の面と該露出した接続部（５）との間に、アンテナを半導体チップ（２）に接続するために、導電性手段（７）が存在し、導電性手段の内部に接続仲介材（３）が突き出す。

本発明によるチップカードの好ましい一実施例の概略的な断面図である。 互いに重なる２つのスタッドバンプからなる接続仲介材の概略的な断面図である。

符号の説明

１ キャリア
２ 半導体チップ
３ 接続仲介材
４ 導電性結合部
５ 接続部
６ カード本体
７ 導電性手段
８ 結合材
９ 凹部
１０ キャビティ

Claims (7)

1. 非接触データ伝送用のチップカードであって、
   ａ）
   第１の面および第２の面を有するキャリア（１）、
   該第１の面上の半導体チップ（２）、
   該第１の面上の接続仲介材（３）であって、該接続仲介材（３）は、互いに重なり合うように提供される２つ以上のスタッドバンプを備え、該２つ以上のスタッドバンプの間に溝が形成される、接続仲介材（３）および
   該半導体チップ（２）と該接続仲介材（３）との間の導電性結合部（４）を含むチップモジュールと、
   ｂ）誘導的なデータ伝送のためのアンテナ、および該アンテナの露出した接続部（５）を含むカード本体（６）と、を備えたチップカードにおいて、
   該第１の面と該露出した接続部（５）との間に、該アンテナを該半導体チップ（２）に接続するための導電性手段（７）が存在し、該導電性手段の内部に該接続仲介材（３）が少なくとも該溝にまではまり込み、
   該導電性手段は、硬化性、弾性または導電性の接着剤であることを特徴とする、非接触データ伝送用チップカード。
2. 前記導電性手段（７）が、前記カード本体の表面と接続部（５）との間において、該カード本体（６）内の凹部（９）内に存在し、ここで、該凹部（９）の側 方は壁によって
   完全に取り囲まれていることを特徴とする、請求項１に記載の非接触データ伝送用チップカード。
3. 前記接続仲介材（３）は、前記導電性手段（７）とポジティブに結合していることを特徴とする、請求項１から２のいずれか一項に記載の非接触データ伝送用チップカード。
4. 前記チップモジュールは、結合材（８）によって前記カード本体（６）に接続されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の非接触データ伝送用チップカード。
5. 前記結合材（８）は、非導電性の熱軟化性接着剤であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の非接触データ伝送用チップカード。
6. 前記カード本体（６）内に、キャビティ（１０）が、前記チップモジュールを収容するために形成されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の非接触データ伝送用チップカード。
7. 前記キャリア（１）の前記第２の面の上に、前記半導体チップ（２）と電気的に接続される接続面が存在することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の非接触データ伝送用チップカード。