JP4413305B2 - Ｉｃカード - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサを有するたとえば非接触形態のＩＣカードであって、特に、物理的強度を高め、製造コストを安価にすることができるＩＣカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、非接触ＩＣカードには、少なくとも電磁波を送受信するために用いられるコイルおよびＩＣチップのみが搭載されているカードと、コイル、ＩＣチップにさらにコンデンサが搭載されているカードがある。
コイルに直列もしくは並列にコンデンサを接続すると、共振をとることが可能となり、通信効率が高まり、通信特性、通信安定性を高めることができるという利点がある。また、コイル両端に整流ブリッジ回路を接続し、ブリッジ出力信号をＩＣを駆動させるための電源電圧として用いる場合に、ブリッジ回路出力端をコンデンサを介して接地すると、電源電圧が安定し、コイルを通じて行われる通信が不安定になった場合も比較的安定した電源供給がＩＣになされるという利点がある。
そこで、マイクロコンピュータなどの高機能で消費電力の大きい回路を作動させる場合には、通常、コンデンサを用いた回路構成とする場合が多い。
【０００３】
このようなＩＣカード実装用のコンデンサとしては、セラミックコンデンサが多く用いられている。
しかし、セラミックコンデンサが実装されたＩＣカードは、コンデンサが比較的厚いため、カードとして収容した場合にコンデンサ実装部に凹凸を生じ易く、外観を損ね易い。一方、薄型のセラミックコンデンサを用いた場合、コンデンサの物理的強度が弱くなり、カードの物理的強度が弱まる。
【０００４】
そこで、近年では、特開平１０−１３５５８７号公報に開示されているように、シート状コンデンサを実装したＩＣカードも開発されている。
蒸着などの技術を用いて形成されたシート状コンデンサは、セラミックコンデンサに比べ、フレキシブルであり、カードの物理的強度は、セラミックコンデンサと比較して強い。
また、シート状コンデンサをコイル形成済み基板に直接形成することにより、基板とコンデンサとの接続部を有さず、更に物理的強度の強いカードを実現することが出来る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、そのようなシート状コンデンサにもいくつかの問題点があり、改善が望まれている。
まず、そのようなシート状コンデンサは、誘電体材料、積層数などの関係から、同一の容量のセラミックコンデンサと比較し実装面積が大きくなるため、コンデンサ実装エリアを大きく取る必要があるという問題がある。
また、シート状コンデンサを形成する工程において、高温のエージングを要するためにベース基材として、ポリイミドなどの耐熱性の高い基材を用いる必要があり、基材コストがＰＥＴなどの耐熱性の低い基材と比較し高いという問題もある。
【０００６】
したがって本発明の目的は、所望の容量のシート状コンデンサを狭い実装エリアに適切に収容し、高性能で物理的強度が強いＩＣカードを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、シート状コンデンサを用いながらより耐熱性の低い基材を多用することによりより安価なＩＣカードを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明のＩＣカードは、半導体集積回路とフレキシブルなシート状コンデンサとを有する電気回路が実装された基板が、基体内に収容されたＩＣカードであって、前記基板は、前記ＩＣカードに曲げの負荷がかかったときに一緒に曲がる基板であり、前記半導体集積回路は、その底面の全面を前記基板の一方の面に密着させて実装され、前記フレキシブルなシート状コンデンサは、前記基板の他方の面の、前記一方の面の前記半導体集積回路が実装されている領域の裏面の当該領域に対応する領域を包含する領域に直接的に密着するように形成されている。
【０００８】
特定的には、前記電気回路は、電磁波の送受を行うためのコイルをさらに有し、前記コイルは、前記基板の前記一方の面または他方の面の、前記フレキシブルなシート状コンデンサが形成されている領域またはその領域の裏面の当該領域に対応する領域以外の領域に形成されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１〜図５を参照し説明する。
本実施の形態においては、ＩＣカード内に収容されるコイルを介して、電磁波により非接触で外部装置と通信を行う、いわゆる非接触式ＩＣカードを例示して本発明を説明する。
なお、以下の説明においては、ＩＣカードのカード基材中に収容される、ＩＣ回路やコイルなどが実装されたいわゆるＩＣカードモジュールについて説明するが、以後、これを単にＩＣカードと言うものとする。
【００１２】
第１の実施の形態
本発明の第１の実施の形態について、図１および図２を参照して説明する。
まず、第１の実施の形態のＩＣカード１００の構成について、図１を参照して説明する。
図１は、第１の実施の形態のＩＣカード１００の構成を示す図である。
図示にごとく、ＩＣカード１００には、基板１０１上にコンデンサ１２０およびコイル１３０が形成され、さらにＩＣ１１２が実装されている。
基板１０１は、厚さが７５μｍ程度のポリイミド基板であり、コイル形成領域１０２と、ＩＣ１１２を実装するＩＣ実装領域１０３とに分けられる。
【００１３】
コイル形成領域１０２には、銅箔により形成されたコイルパターン１３１により、コイル１３０が形成されている。
【００１４】
ＩＣ実装領域１０３には、一方の面にＩＣ１１２が実装されたＩＣ実装部１１０が構成され、その裏面にコンデンサ１２０が形成されている。
ＩＣ１１２の実装されている面には、図示せぬ配線パターンおよび端子１１１が形成されており、ＩＣ１１２は、基板１０１に接着された上でこの端子１１１とワイヤ１１３により電気的に接続されている。
また、これらＩＣ１１２、ワイヤ１１３およびその周辺配線パターンは、樹脂１１４により封止されている。
【００１５】
コンデンサ１２０は、基板１０１のＩＣ実装領域１０３のＩＣ１１２の裏面に、図示のごとく、Ａｌなどの２つの電極１２２，１２４とポリ尿素などの誘電体１２３をパターン蒸着することにより順に積層して形成したシート状コンデンサである。この２つの電極１２２，１２４は、スルーホール１２５を介してＩＣ１１２側の回路と電気的に接続されている。また、コンデンサ１２０は、反対面のＩＣ１１２の実装領域よりも大きく、その実装領域を包含するように形成されている。
【００１６】
次に、このような構成のＩＣカード１００の製造方法について、図２を参照して説明する。
図２は、図１に示したＩＣカード１００の製造工程を説明するための図である。
まず、図２（Ａ）に示すように、ポリイミド基板１０１の両面に銅箔を貼り、これにエッチングを施し、コイルパターン１３１、図示せぬＩＣ実装領域１０３の配線、ＩＣ実装のための端子１１１、および、コンデンサ形成面の電極端子１２１を形成する。なお、本実施の形態では、銅箔エッチングにより配線などを形成しているが、Ａｌ箔のエッチングや導電性ペーストをパターン印刷することにより配線を形成してもよい。また、本実施の形態では、ベース基材としてポリイミドを用いているが、ガラエポ、ＰＥＴなどの基材であってもよい。
そして、必要に応じ、スルーホール１２５の形成や、Ｎｉ、Ａｕなどのメッキ処理を施す。
【００１７】
次に、図２（Ｂ）に示すように、ＩＣ実装領域１０３のコンデンサ形成エリアに対し、ポリ尿素などの誘電体１２３およびＡｌなどの電極１２２，１２４を交互にパターン蒸着することにより、コンデンサ１２０を形成する。
その際、コンデンサ形成エリアは、対応する裏面のＩＣ実装エリアよりも大きく、コンデンサ形成エリアとコイル形成エリアとは、重なりあわないようにレイアウトを行う。
【００１８】
次に、図２（Ｃ）に示すように、ＩＣ実装面に対し、ＩＣ１１２を絶縁性接着剤もしくは導電性接着剤を用いて接着し、ＩＣの各端子と基板上の各接続端子１１１とをワイヤーボンディングにより接続を行う。
最後に、必要に応じてＩＣ周辺部を樹脂１１４により封止する。
そして、このような工程により製造されたＩＣカード１００を、ＰＶＣなどの基材で挟み込み、カード化を行う。
【００１９】
このように、第１の実施の形態のＩＣカード１００においては、コンデンサ形成面とＩＣ実装面とを異ならせているので、ベース基材面積を小さくすることが可能となり、カード内に具備される非接触ＩＣモジュールの面積も小さくすることができる。
また、これにより、カードに対してエンボスなどの付加機能を付けることも容易となる。
【００２０】
また、その際、コンデンサ形成エリアをＩＣ実装エリアの裏面とし、コンデンサ形成エリアをＩＣ実装エリアよりも大きくすることにより、ＩＣ実装エリアが比較的フラットとなり、ＩＣの各接続端子と基板の端子とをワイヤーボンディングにより接続する場合に、ワイヤーボンディングの接続不良を低減することが可能となる。
また、コンデンサ形成エリアとコイル形成エリアとが重なりあわないようにレイアウトされているので、コンデンサによりコイルを通じて行われる通信の状態が悪くなる状態を回避することができる。
【００２１】
その他、第１の実施の形態のＩＣカード１００においては、シート状のコンデンサを用いているので、コンデンサ部の物理的強度は高まり、ＩＣカードに曲げなどの負荷がかかった場合の不具合が低減される。
また、そのシート状コンデンサの厚みは２００μｍ以下なので、カード状態の外観が損なわれることがなく、物理的強度もさらに優れている。
また、コンデンサを基板に対して、蒸着重合法などの手段を用いて直接形成しているので、コンデンサと基板との接続部を設ける必要がなくなり、接続部がはずれることによる不具合の低減や、工程の削減ができる。
【００２２】
第２の実施の形態
本発明の第２の実施の形態について、図３を参照して説明する。
図３は、第２の実施の形態のＩＣカード２００の構成を示す図である。
第２の実施の形態のＩＣカード２００は、基本的な構成は第１の実施の形態のＩＣカード１００と同じであるが、ＩＣ実装部２１０の構成がＩＣカード１００とは異なる。
すなわち、ＩＣカード２００においては、ＩＣ２１２の端子２１６と、基板２０１の端子２１１とを、異方性導電フィルム２１５を介して接続している。すなわち、ＩＣ２１２をフリップチップ実装しているものである。
その他のコイル１３０およびコンデンサ１２０の構成は、第１の実施の形態のＩＣカード１００と同じである。
【００２３】
このような構成のＩＣカード２００の製造方法も、ワイヤボンディングによるＩＣ１１２の実装が、異方性導電フィルム２１５を介した実装に変わるだけで、その他の製造手順などは、前述した第１の実施の形態のＩＣカード１００の製造方法と同じである。
【００２４】
このように、第２の実施の形態のＩＣカード２００においても、第１の実施の形態のＩＣカード１００と同様に、コンデンサ形成面とＩＣ実装面とを異ならせているので、ベース基材面積を小さくすることが可能となり、非接触ＩＣモジュールの面積も小さくすることができ、エンボスなどの付加機能を付けることも容易となる。
【００２５】
また、その際、コンデンサ形成エリアをＩＣ実装エリアの裏面とし、コンデンサ形成エリアをＩＣ実装エリアよりも大きくしているので、ＩＣ実装エリアが比較的フラットとなり、ＩＣと基板とをフリップチップ接続を行う際も、ＩＣの各接続端子に均等な圧力がかかるようになり、接続不良を低減することが可能となる。
その他、コイルを通じて行われる通信の状態を維持できる点、コンデンサ部の物理的強度は高まり、ＩＣカードに曲げなどの負荷がかかった場合の不具合が低減される点、カード形状の外観が損なわれない点、コンデンサと基板との接続部に係わる不具合の低減や、工程の削減ができる点などは、第１の実施の形態のＩＣカード１００と同様である。
本発明のＩＣカードは、このような構成で実施してもよい。
【００２６】
第３の実施の形態
本発明の第３の実施の形態について、図４を参照して説明する。
図４は、第３の実施の形態のＩＣカード３００の構成を示す図である。
第３の実施の形態のＩＣカード３００は、ＩＣおよびコンデンサを実装する基板と、コイル３３０を形成する基板とを、異なる基板により構成したものである。
図４に示すように、ＩＣカード３００は、コイル３３０が形成された第１の基板３０１と、ＩＣ３１２が実装されコンデンサ３２０が形成された第２の基板３０２とが電気的および物理的に接続および結合された構成である。
【００２７】
第１の基板３０１は、厚さが５０μｍ程度のＰＥＴ基板である。
この第１の基板３０１の一方の面に、銅箔により形成されたコイルパターン３３１により、コイル３３０が形成されている。
また、第１の基板３０１のコイル３３０が形成さている面の裏面の一方の端部には、コイル３３０を、第２の基板３０２上に形成されるＩＣ回路と電気的に接続するための端子３３３が形成されている。
【００２８】
第２の基板３０２は、厚さが７５μｍ程度のポリイミド基板である。
第２の基板３０２の一方の面には、ＩＣ３１２が実装されるＩＣ実装部３１０が構成され、その裏面にはコンデンサ３２０が形成されている。
ＩＣ実装部３１０においては、第２の基板３０２上に、図示せぬ配線パターンおよび端子３１１が形成されており、ＩＣ３１２は、基板３０２に接着された上でこの端子３１１とワイヤ３１３により電気的に接続されている。
また、これらＩＣ３１２、ワイヤ３１３およびその周辺配線パターンは、樹脂３１４により封止されている。
【００２９】
コンデンサ３２０は、Ａｌなどの２つの電極３２２，３２４とポリ尿素などの誘電体３２３をパターン蒸着することにより順に積層して形成したシート状コンデンサである。この２つの電極３２２，３２４は、スルーホール３２５を介してＩＣ実装部３１０の回路と電気的に接続されている。また、コンデンサ３２０は、反対面のＩＣ３１２の実装領域よりも大きく、その実装領域を包含するように形成されている。
【００３０】
また、第２の基板３０２のＩＣ実装部３１０側の面の一方の端部には、第２の基板３０２上の回路を第１の基板３０１上のコイル３３０と電気的に接続するための端子３３５が形成されている。
【００３１】
そして、第１の基板３０１の端子３３３と第２の基板３０２の端子３３５とが、図示のごとく、異方性導電フィルム３３４を介して重ね合わせ結合されており、これにより、第１の基板３０１と第２の基板３０２、換言すれば、第１の基板３０１のコイル３３０と第２の基板３０２のＩＣ実装部３１０の回路とが接続されている。
【００３２】
次に、このような構成のＩＣカード３００の製造方法について説明する。
まず、ポリイミドに両面銅箔貼りがなされた第２の基板３０２に対して、両面エッチングを施し、ＩＣ実装部３１０の図示せぬ配線レイアウト、ＩＣ３１２を実装するための端子３１１、コンデンサ形成面の電極端子３２１を形成する。なお、本実施の形態では、銅箔エッチングにより配線などを形成しているが、Ａｌ箔のエッチングや導電性ペーストをパターン印刷することにより配線を形成してもよい。また、本実施の形態では、第２の基板３０２のベース基材としてポリイミドを用いているが、ガラエポ、ＰＥＴなどの基材であってもよい。
配線を形成したら、必要に応じ、スルーホール３２５の形成やＮｉ，Ａｕなどのメッキ処理を施す。なおこの際、ＩＣ３１２を実装する面とコンデンサ３２０を形成する面とは異ならせる。
【００３３】
次に、ＩＣ実装部３１０の裏側の第２の基板３０２のコンデンサ形成エリアに対し、ポリ尿素などの誘電体３２３およびＡｌなどの電極３２２，３２４を交互にパターン蒸着し、コンデンサ３２０を形成する。
そして、第２の基板３０２のＩＣ実装面に対し、ＩＣ３１２を絶縁性接着剤を用いて接着し、ワイヤーボンディングを行い、ＩＣ３１２の各端子と基板上の各接続端子３１１とをワイヤ３１３により接続を行う。なお、ＩＣ３１２は、第２の実施の形態のＩＣカード２００のように、異方性導電フィルムを介してフリップチップ実装を行うようにしてもよい。
そして最後に、ＩＣ実装部３１０を樹脂３１４により樹脂封止する。
このような工程を経て、第２の基板３０２の作製を行う。
【００３４】
また、第１の基板３０１については、ＰＥＴに両面銅箔貼りがなされた基板に対してエッチングを施し、コイル３３０を形成する。なお、本実施の形態では、銅箔エッチングにより配線などを形成しているが、Ａｌ箔のエッチングや導電性ペーストをパターン印刷することにより配線を形成してもよい。また、本実施の形態では、第１の基板３０１のベース基材としてＰＥＴを用いているが、ポリイミド、ガラエポなどの基材であってもよい。
【００３５】
次に、これら第１の基板３０１および第２の基板３０２に対して、相互に接続が可能なように、接続端子３３３，３３５を設ける。本実施の形態においては、第１の基板３０１については、第１の基板３０１の端部でコイル３３０形成面の反対面に、また、第２の基板３０２については、ＩＣ実装部３１０側の面の第２の基板３０２の端部に、各々端子３３３および端子３３５を設けている。
そして、第２の基板３０２の端子３３５周辺に異方性導電フィルム３３４を仮圧着し、第１の基板３０１を第２の基板３０２に、第１の基板３０１の端子３３３が第２の基板３０２の端子３３５に重なり合うように重ね合わせ、接続部に熱圧を加えることにより基板１と基板２の接続を行う。
このような工程により作製されたＩＣカード３００を、ＰＶＣなどの基材で挟み込み、カード化を行う
【００３６】
なお、第１の基板３０１と第２の基板３０２の接続は、端子３３３，３３５の一方に、導電接着剤、異方性導電ペーストもしくは半田を塗布し、第１の基板３０１と第２の基板３０２とを重ね合わせ、熱や圧力を印可することにより、接続を行うようにしてもよい。
【００３７】
このように、第３の実施の形態のＩＣカード３００においては、コンデンサを形成しＩＣを実装した基板（第２の基板３０２）とコイルを形成した基板（第１の基板３０１）とが分割されているので、基板１の材質と基板２の材質とを異ならせることが可能となる。その結果、第２の基板３０２については、コンデンサ形成やＩＣ実装、ＩＣ樹脂封止などの工程に有効なように耐熱性の高い基材を用い、第１の基板３０１については、耐熱性が比較的低い基材を用いることが可能となる。その結果、第１の基板３０１に関しては、比較的安価な基材を選択することも可能となる。
また、第２の基板３０２において、接続端子３３５をＩＣ実装面に設けているので、第１の基板３０１と第２の基板３０２を接続することにより、ＩＣカード３００の厚さが厚くなることを防いで薄くすることが可能となり、０．８４ｍｍ以下のカードを作ることが容易となる。
【００３８】
その他、コンデンサ形成面とＩＣ実装面とを表裏にしているので、第２の基板３０２のベース基材面積を小さくすることができる点、これによりエンボスなどの付加機能を付けることが容易となる点、ＩＣ実装エリアが比較的フラットとなりＩＣに対する接続不良を低減することが可能となる点、コイルを通じて行われる通信の状態を維持できる点、コンデンサ部の物理的強度は高まり、ＩＣカードに曲げなどの負荷がかかった場合の不具合が低減される点、カード形状の外観が損なわれない点、コンデンサと基板との接続部に係わる不具合の低減や、工程の削減ができる点などは、前述した各実施の形態と同様である。
【００３９】
第４の実施の形態
本発明の第４の実施の形態について、図５を参照して説明する。
図５は、第４の実施の形態のＩＣカード４００の構成を示す図である。
第４の実施の形態のＩＣカード４００は、第３の実施の形態と同様に、ＩＣおよびコンデンサを実装する基板とコイルを形成する基板とを異なる基板により構成したものであり、さらに、ＩＣおよびコンデンサを１つの基板の同一面側に構成したものである。
図５に示すように、ＩＣカード４００は、コイル４３０が形成された第１の基板４０１と、ＩＣ４１２が実装されコンデンサ４２０が形成された第２の基板４０２とが電気的および物理的に接続および結合された構成である。
【００４０】
第１の基板４０１は、厚さが５０μｍ程度のＰＥＴ基板である。
この第１の基板４０１の一方の面に、銅箔により形成されたコイルパターン４３１により、コイル４３０が形成されている。
また、第１の基板４０１のコイル４３０が形成さている面の一方の端部には、コイル４３０を、第２の基板４０２上に形成されるＩＣ回路と電気的に接続するための端子４３３が形成されている。
【００４１】
第２の基板４０２は、厚さが７５μｍ程度のポリイミド基板である。
第２の基板４０２の一方の面には、ＩＣ４１２が実装されるＩＣ実装部４１０と、コンデンサ４２０が形成されている。
ＩＣ実装部４１０においては、第２の基板４０２上に、図示せぬ配線パターンおよび端子４１１が形成されており、ＩＣ４１２は、基板４０２に接着された上でこの端子４１１とワイヤ４１３により電気的に接続されている。
【００４２】
コンデンサ４２０は、Ａｌなどの２つの電極４２２，４２４とポリ尿素などの誘電体４２３をパターン蒸着することにより順に積層して形成したシート状コンデンサである。この２つの電極４２２，４２４は、図示せぬ配線パターンを介してＩＣ実装部４１０の回路と電気的に接続されている。
【００４３】
また、第２の基板４０２のＩＣ実装部４１０の裏面のＩＣ４１２が接続されている位置の裏側の位置には、第２の基板４０２上の回路を第１の基板４０１上のコイル４３０と電気的に接続するための端子４３５が形成されている。
【００４４】
そして、第１の基板４０１の端子４３３と第２の基板４０２の端子４３５とが、図示のごとく、異方性導電フィルム４３４を介して重ね合わせ結合されており、これにより、第１の基板４０１と第２の基板４０２、換言すれば、第１の基板４０１のコイル４３０と第２の基板４０２のＩＣ実装部４１０の回路とが接続されている。
【００４５】
このような構成のＩＣカード４００の製造方法は、コンデンサ４２０を第２の基板４０２のＩＣ実装部４１０と同じ面に形成する点を除いて、基本的に、前述した第３の実施の形態のＩＣカード３００の製造方法と同じである。
【００４６】
このように、第４の実施の形態のＩＣカード４００においては、第２の基板４０２の第１の基板４０１との接続端子４３５を、第２の基板４０２の中央部付近に設けているので、第１の基板４０１と絵０２の接続部にかかる負荷が低減され、第１の基板４０１と第２の基板４０２との接続不具合は低減される。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所望の容量のシート状コンデンサを狭い実装エリアに適切に収容し、高性能で物理的強度が強いＩＣカードを提供することができる。また、シート状コンデンサを用いながらより耐熱性の低い基材を多用することができる安価なＩＣカードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態のＩＣカードの構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示したＩＣカードの製造工程を説明するための図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態のＩＣカードの構成を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施の形態のＩＣカードの構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第４の実施の形態のＩＣカードの構成を示す図である。
【符号の説明】
１００，２００，３００，４００…ＩＣカード
１０１，２０１…基板
１０２…コイル形成領域
１０３…ＩＣ実装領域
３０１，４０１…第１の基板
３０２，４０２…第２の基板
１１０，２１０，３１０，４１０…ＩＣ実装部
１１１，２１１，３１１，４１１…端子
１１２，２１２，３１２，４１２…ＩＣ
１１３，３１３，４１３…ワイヤ
１１４，３１４…樹脂
２１５…異方性導電フィルム
２１６…端子
１２０，３２０，４２０…コンデンサ
１２１，３２１，４２１…電極端子
１２２，１２４，３２２，３２４，４２２，４２４…電極
１２３，３２３，４２３…誘電体
１２５，３２５…スルーホール
１３０，３３０，４３０…コイル
１３１，３３１，４３１…コイルパターン
３３３，４３３…端子
３３４，４３４…異方性導電フィルム
３３５，４３５…端子
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサを有するたとえば非接触形態のＩＣカードであって、特に、物理的強度を高め、製造コストを安価にすることができるＩＣカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、非接触ＩＣカードには、少なくとも電磁波を送受信するために用いられるコイルおよびＩＣチップのみが搭載されているカードと、コイル、ＩＣチップにさらにコンデンサが搭載されているカードがある。
コイルに直列もしくは並列にコンデンサを接続すると、共振をとることが可能となり、通信効率が高まり、通信特性、通信安定性を高めることができるという利点がある。また、コイル両端に整流ブリッジ回路を接続し、ブリッジ出力信号をＩＣを駆動させるための電源電圧として用いる場合に、ブリッジ回路出力端をコンデンサを介して接地すると、電源電圧が安定し、コイルを通じて行われる通信が不安定になった場合も比較的安定した電源供給がＩＣになされるという利点がある。
そこで、マイクロコンピュータなどの高機能で消費電力の大きい回路を作動させる場合には、通常、コンデンサを用いた回路構成とする場合が多い。
【０００３】
このようなＩＣカード実装用のコンデンサとしては、セラミックコンデンサが多く用いられている。
しかし、セラミックコンデンサが実装されたＩＣカードは、コンデンサが比較的厚いため、カードとして収容した場合にコンデンサ実装部に凹凸を生じ易く、外観を損ね易い。一方、薄型のセラミックコンデンサを用いた場合、コンデンサの物理的強度が弱くなり、カードの物理的強度が弱まる。
【０００４】
そこで、近年では、特開平１０−１３５５８７号公報に開示されているように、シート状コンデンサを実装したＩＣカードも開発されている。
蒸着などの技術を用いて形成されたシート状コンデンサは、セラミックコンデンサに比べ、フレキシブルであり、カードの物理的強度は、セラミックコンデンサと比較して強い。
また、シート状コンデンサをコイル形成済み基板に直接形成することにより、基板とコンデンサとの接続部を有さず、更に物理的強度の強いカードを実現することが出来る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、そのようなシート状コンデンサにもいくつかの問題点があり、改善が望まれている。
まず、そのようなシート状コンデンサは、誘電体材料、積層数などの関係から、同一の容量のセラミックコンデンサと比較し実装面積が大きくなるため、コンデンサ実装エリアを大きく取る必要があるという問題がある。
また、シート状コンデンサを形成する工程において、高温のエージングを要するためにベース基材として、ポリイミドなどの耐熱性の高い基材を用いる必要があり、基材コストがＰＥＴなどの耐熱性の低い基材と比較し高いという問題もある。
【０００６】
したがって本発明の目的は、所望の容量のシート状コンデンサを狭い実装エリアに適切に収容し、高性能で物理的強度が強いＩＣカードを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、シート状コンデンサを用いながらより耐熱性の低い基材を多用することによりより安価なＩＣカードを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明のＩＣカードは、半導体集積回路とフレキシブルなシート状コンデンサとを有する電気回路が実装された基板が、基体内に収容されたＩＣカードであって、前記基板は、前記ＩＣカードに曲げの負荷がかかったときに一緒に曲がる基板であり、前記半導体集積回路は、その底面の全面を前記基板の一方の面に密着させて実装され、前記フレキシブルなシート状コンデンサは、前記基板の他方の面の、前記一方の面の前記半導体集積回路が実装されている領域の裏面の当該領域に対応する領域を包含する領域に直接的に密着するように形成されている。
【０００８】
特定的には、前記電気回路は、電磁波の送受を行うためのコイルをさらに有し、前記コイルは、前記基板の前記一方の面または他方の面の、前記フレキシブルなシート状コンデンサが形成されている領域またはその領域の裏面の当該領域に対応する領域以外の領域に形成されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１〜図５を参照し説明する。
本実施の形態においては、ＩＣカード内に収容されるコイルを介して、電磁波により非接触で外部装置と通信を行う、いわゆる非接触式ＩＣカードを例示して本発明を説明する。
なお、以下の説明においては、ＩＣカードのカード基材中に収容される、ＩＣ回路やコイルなどが実装されたいわゆるＩＣカードモジュールについて説明するが、以後、これを単にＩＣカードと言うものとする。
【００１２】
第１の実施の形態
本発明の第１の実施の形態について、図１および図２を参照して説明する。
まず、第１の実施の形態のＩＣカード１００の構成について、図１を参照して説明する。
図１は、第１の実施の形態のＩＣカード１００の構成を示す図である。
図示にごとく、ＩＣカード１００には、基板１０１上にコンデンサ１２０およびコイル１３０が形成され、さらにＩＣ１１２が実装されている。
基板１０１は、厚さが７５μｍ程度のポリイミド基板であり、コイル形成領域１０２と、ＩＣ１１２を実装するＩＣ実装領域１０３とに分けられる。
【００１３】
コイル形成領域１０２には、銅箔により形成されたコイルパターン１３１により、コイル１３０が形成されている。
【００１４】
ＩＣ実装領域１０３には、一方の面にＩＣ１１２が実装されたＩＣ実装部１１０が構成され、その裏面にコンデンサ１２０が形成されている。
ＩＣ１１２の実装されている面には、図示せぬ配線パターンおよび端子１１１が形成されており、ＩＣ１１２は、基板１０１に接着された上でこの端子１１１とワイヤ１１３により電気的に接続されている。
また、これらＩＣ１１２、ワイヤ１１３およびその周辺配線パターンは、樹脂１１４により封止されている。
【００１５】
コンデンサ１２０は、基板１０１のＩＣ実装領域１０３のＩＣ１１２の裏面に、図示のごとく、Ａｌなどの２つの電極１２２，１２４とポリ尿素などの誘電体１２３をパターン蒸着することにより順に積層して形成したシート状コンデンサである。この２つの電極１２２，１２４は、スルーホール１２５を介してＩＣ１１２側の回路と電気的に接続されている。また、コンデンサ１２０は、反対面のＩＣ１１２の実装領域よりも大きく、その実装領域を包含するように形成されている。
【００１６】
次に、このような構成のＩＣカード１００の製造方法について、図２を参照して説明する。
図２は、図１に示したＩＣカード１００の製造工程を説明するための図である。
まず、図２（Ａ）に示すように、ポリイミド基板１０１の両面に銅箔を貼り、これにエッチングを施し、コイルパターン１３１、図示せぬＩＣ実装領域１０３の配線、ＩＣ実装のための端子１１１、および、コンデンサ形成面の電極端子１２１を形成する。なお、本実施の形態では、銅箔エッチングにより配線などを形成しているが、Ａｌ箔のエッチングや導電性ペーストをパターン印刷することにより配線を形成してもよい。また、本実施の形態では、ベース基材としてポリイミドを用いているが、ガラエポ、ＰＥＴなどの基材であってもよい。
そして、必要に応じ、スルーホール１２５の形成や、Ｎｉ、Ａｕなどのメッキ処理を施す。
【００１７】
次に、図２（Ｂ）に示すように、ＩＣ実装領域１０３のコンデンサ形成エリアに対し、ポリ尿素などの誘電体１２３およびＡｌなどの電極１２２，１２４を交互にパターン蒸着することにより、コンデンサ１２０を形成する。
その際、コンデンサ形成エリアは、対応する裏面のＩＣ実装エリアよりも大きく、コンデンサ形成エリアとコイル形成エリアとは、重なりあわないようにレイアウトを行う。
【００１８】
次に、図２（Ｃ）に示すように、ＩＣ実装面に対し、ＩＣ１１２を絶縁性接着剤もしくは導電性接着剤を用いて接着し、ＩＣの各端子と基板上の各接続端子１１１とをワイヤーボンディングにより接続を行う。
最後に、必要に応じてＩＣ周辺部を樹脂１１４により封止する。
そして、このような工程により製造されたＩＣカード１００を、ＰＶＣなどの基材で挟み込み、カード化を行う。
【００１９】
このように、第１の実施の形態のＩＣカード１００においては、コンデンサ形成面とＩＣ実装面とを異ならせているので、ベース基材面積を小さくすることが可能となり、カード内に具備される非接触ＩＣモジュールの面積も小さくすることができる。
また、これにより、カードに対してエンボスなどの付加機能を付けることも容易となる。
【００２０】
また、その際、コンデンサ形成エリアをＩＣ実装エリアの裏面とし、コンデンサ形成エリアをＩＣ実装エリアよりも大きくすることにより、ＩＣ実装エリアが比較的フラットとなり、ＩＣの各接続端子と基板の端子とをワイヤーボンディングにより接続する場合に、ワイヤーボンディングの接続不良を低減することが可能となる。
また、コンデンサ形成エリアとコイル形成エリアとが重なりあわないようにレイアウトされているので、コンデンサによりコイルを通じて行われる通信の状態が悪くなる状態を回避することができる。
【００２１】
その他、第１の実施の形態のＩＣカード１００においては、シート状のコンデンサを用いているので、コンデンサ部の物理的強度は高まり、ＩＣカードに曲げなどの負荷がかかった場合の不具合が低減される。
また、そのシート状コンデンサの厚みは２００μｍ以下なので、カード状態の外観が損なわれることがなく、物理的強度もさらに優れている。
また、コンデンサを基板に対して、蒸着重合法などの手段を用いて直接形成しているので、コンデンサと基板との接続部を設ける必要がなくなり、接続部がはずれることによる不具合の低減や、工程の削減ができる。
【００２２】
第２の実施の形態
本発明の第２の実施の形態について、図３を参照して説明する。
図３は、第２の実施の形態のＩＣカード２００の構成を示す図である。
第２の実施の形態のＩＣカード２００は、基本的な構成は第１の実施の形態のＩＣカード１００と同じであるが、ＩＣ実装部２１０の構成がＩＣカード１００とは異なる。
すなわち、ＩＣカード２００においては、ＩＣ２１２の端子２１６と、基板２０１の端子２１１とを、異方性導電フィルム２１５を介して接続している。すなわち、ＩＣ２１２をフリップチップ実装しているものである。
その他のコイル１３０およびコンデンサ１２０の構成は、第１の実施の形態のＩＣカード１００と同じである。
【００２３】
このような構成のＩＣカード２００の製造方法も、ワイヤボンディングによるＩＣ１１２の実装が、異方性導電フィルム２１５を介した実装に変わるだけで、その他の製造手順などは、前述した第１の実施の形態のＩＣカード１００の製造方法と同じである。
【００２４】
このように、第２の実施の形態のＩＣカード２００においても、第１の実施の形態のＩＣカード１００と同様に、コンデンサ形成面とＩＣ実装面とを異ならせているので、ベース基材面積を小さくすることが可能となり、非接触ＩＣモジュールの面積も小さくすることができ、エンボスなどの付加機能を付けることも容易となる。
【００２５】
また、その際、コンデンサ形成エリアをＩＣ実装エリアの裏面とし、コンデンサ形成エリアをＩＣ実装エリアよりも大きくしているので、ＩＣ実装エリアが比較的フラットとなり、ＩＣと基板とをフリップチップ接続を行う際も、ＩＣの各接続端子に均等な圧力がかかるようになり、接続不良を低減することが可能となる。
その他、コイルを通じて行われる通信の状態を維持できる点、コンデンサ部の物理的強度は高まり、ＩＣカードに曲げなどの負荷がかかった場合の不具合が低減される点、カード形状の外観が損なわれない点、コンデンサと基板との接続部に係わる不具合の低減や、工程の削減ができる点などは、第１の実施の形態のＩＣカード１００と同様である。
本発明のＩＣカードは、このような構成で実施してもよい。
【００２６】
第３の実施の形態
本発明の第３の実施の形態について、図４を参照して説明する。
図４は、第３の実施の形態のＩＣカード３００の構成を示す図である。
第３の実施の形態のＩＣカード３００は、ＩＣおよびコンデンサを実装する基板と、コイル３３０を形成する基板とを、異なる基板により構成したものである。
図４に示すように、ＩＣカード３００は、コイル３３０が形成された第１の基板３０１と、ＩＣ３１２が実装されコンデンサ３２０が形成された第２の基板３０２とが電気的および物理的に接続および結合された構成である。
【００２７】
第１の基板３０１は、厚さが５０μｍ程度のＰＥＴ基板である。
この第１の基板３０１の一方の面に、銅箔により形成されたコイルパターン３３１により、コイル３３０が形成されている。
また、第１の基板３０１のコイル３３０が形成さている面の裏面の一方の端部には、コイル３３０を、第２の基板３０２上に形成されるＩＣ回路と電気的に接続するための端子３３３が形成されている。
【００２８】
第２の基板３０２は、厚さが７５μｍ程度のポリイミド基板である。
第２の基板３０２の一方の面には、ＩＣ３１２が実装されるＩＣ実装部３１０が構成され、その裏面にはコンデンサ３２０が形成されている。
ＩＣ実装部３１０においては、第２の基板３０２上に、図示せぬ配線パターンおよび端子３１１が形成されており、ＩＣ３１２は、基板３０２に接着された上でこの端子３１１とワイヤ３１３により電気的に接続されている。
また、これらＩＣ３１２、ワイヤ３１３およびその周辺配線パターンは、樹脂３１４により封止されている。
【００２９】
コンデンサ３２０は、Ａｌなどの２つの電極３２２，３２４とポリ尿素などの誘電体３２３をパターン蒸着することにより順に積層して形成したシート状コンデンサである。この２つの電極３２２，３２４は、スルーホール３２５を介してＩＣ実装部３１０の回路と電気的に接続されている。また、コンデンサ３２０は、反対面のＩＣ３１２の実装領域よりも大きく、その実装領域を包含するように形成されている。
【００３０】
また、第２の基板３０２のＩＣ実装部３１０側の面の一方の端部には、第２の基板３０２上の回路を第１の基板３０１上のコイル３３０と電気的に接続するための端子３３５が形成されている。
【００３１】
そして、第１の基板３０１の端子３３３と第２の基板３０２の端子３３５とが、図示のごとく、異方性導電フィルム３３４を介して重ね合わせ結合されており、これにより、第１の基板３０１と第２の基板３０２、換言すれば、第１の基板３０１のコイル３３０と第２の基板３０２のＩＣ実装部３１０の回路とが接続されている。
【００３２】
次に、このような構成のＩＣカード３００の製造方法について説明する。
まず、ポリイミドに両面銅箔貼りがなされた第２の基板３０２に対して、両面エッチングを施し、ＩＣ実装部３１０の図示せぬ配線レイアウト、ＩＣ３１２を実装するための端子３１１、コンデンサ形成面の電極端子３２１を形成する。なお、本実施の形態では、銅箔エッチングにより配線などを形成しているが、Ａｌ箔のエッチングや導電性ペーストをパターン印刷することにより配線を形成してもよい。また、本実施の形態では、第２の基板３０２のベース基材としてポリイミドを用いているが、ガラエポ、ＰＥＴなどの基材であってもよい。
配線を形成したら、必要に応じ、スルーホール３２５の形成やＮｉ，Ａｕなどのメッキ処理を施す。なおこの際、ＩＣ３１２を実装する面とコンデンサ３２０を形成する面とは異ならせる。
【００３３】
次に、ＩＣ実装部３１０の裏側の第２の基板３０２のコンデンサ形成エリアに対し、ポリ尿素などの誘電体３２３およびＡｌなどの電極３２２，３２４を交互にパターン蒸着し、コンデンサ３２０を形成する。
そして、第２の基板３０２のＩＣ実装面に対し、ＩＣ３１２を絶縁性接着剤を用いて接着し、ワイヤーボンディングを行い、ＩＣ３１２の各端子と基板上の各接続端子３１１とをワイヤ３１３により接続を行う。なお、ＩＣ３１２は、第２の実施の形態のＩＣカード２００のように、異方性導電フィルムを介してフリップチップ実装を行うようにしてもよい。
そして最後に、ＩＣ実装部３１０を樹脂３１４により樹脂封止する。
このような工程を経て、第２の基板３０２の作製を行う。
【００３４】
また、第１の基板３０１については、ＰＥＴに両面銅箔貼りがなされた基板に対してエッチングを施し、コイル３３０を形成する。なお、本実施の形態では、銅箔エッチングにより配線などを形成しているが、Ａｌ箔のエッチングや導電性ペーストをパターン印刷することにより配線を形成してもよい。また、本実施の形態では、第１の基板３０１のベース基材としてＰＥＴを用いているが、ポリイミド、ガラエポなどの基材であってもよい。
【００３５】
次に、これら第１の基板３０１および第２の基板３０２に対して、相互に接続が可能なように、接続端子３３３，３３５を設ける。本実施の形態においては、第１の基板３０１については、第１の基板３０１の端部でコイル３３０形成面の反対面に、また、第２の基板３０２については、ＩＣ実装部３１０側の面の第２の基板３０２の端部に、各々端子３３３および端子３３５を設けている。
そして、第２の基板３０２の端子３３５周辺に異方性導電フィルム３３４を仮圧着し、第１の基板３０１を第２の基板３０２に、第１の基板３０１の端子３３３が第２の基板３０２の端子３３５に重なり合うように重ね合わせ、接続部に熱圧を加えることにより基板１と基板２の接続を行う。
このような工程により作製されたＩＣカード３００を、ＰＶＣなどの基材で挟み込み、カード化を行う
【００３６】
なお、第１の基板３０１と第２の基板３０２の接続は、端子３３３，３３５の一方に、導電接着剤、異方性導電ペーストもしくは半田を塗布し、第１の基板３０１と第２の基板３０２とを重ね合わせ、熱や圧力を印可することにより、接続を行うようにしてもよい。
【００３７】
このように、第３の実施の形態のＩＣカード３００においては、コンデンサを形成しＩＣを実装した基板（第２の基板３０２）とコイルを形成した基板（第１の基板３０１）とが分割されているので、基板１の材質と基板２の材質とを異ならせることが可能となる。その結果、第２の基板３０２については、コンデンサ形成やＩＣ実装、ＩＣ樹脂封止などの工程に有効なように耐熱性の高い基材を用い、第１の基板３０１については、耐熱性が比較的低い基材を用いることが可能となる。その結果、第１の基板３０１に関しては、比較的安価な基材を選択することも可能となる。
また、第２の基板３０２において、接続端子３３５をＩＣ実装面に設けているので、第１の基板３０１と第２の基板３０２を接続することにより、ＩＣカード３００の厚さが厚くなることを防いで薄くすることが可能となり、０．８４ｍｍ以下のカードを作ることが容易となる。
【００３８】
その他、コンデンサ形成面とＩＣ実装面とを表裏にしているので、第２の基板３０２のベース基材面積を小さくすることができる点、これによりエンボスなどの付加機能を付けることが容易となる点、ＩＣ実装エリアが比較的フラットとなりＩＣに対する接続不良を低減することが可能となる点、コイルを通じて行われる通信の状態を維持できる点、コンデンサ部の物理的強度は高まり、ＩＣカードに曲げなどの負荷がかかった場合の不具合が低減される点、カード形状の外観が損なわれない点、コンデンサと基板との接続部に係わる不具合の低減や、工程の削減ができる点などは、前述した各実施の形態と同様である。
【００３９】
第４の実施の形態
本発明の第４の実施の形態について、図５を参照して説明する。
図５は、第４の実施の形態のＩＣカード４００の構成を示す図である。
第４の実施の形態のＩＣカード４００は、第３の実施の形態と同様に、ＩＣおよびコンデンサを実装する基板とコイルを形成する基板とを異なる基板により構成したものであり、さらに、ＩＣおよびコンデンサを１つの基板の同一面側に構成したものである。
図５に示すように、ＩＣカード４００は、コイル４３０が形成された第１の基板４０１と、ＩＣ４１２が実装されコンデンサ４２０が形成された第２の基板４０２とが電気的および物理的に接続および結合された構成である。
【００４０】
第１の基板４０１は、厚さが５０μｍ程度のＰＥＴ基板である。
この第１の基板４０１の一方の面に、銅箔により形成されたコイルパターン４３１により、コイル４３０が形成されている。
また、第１の基板４０１のコイル４３０が形成さている面の一方の端部には、コイル４３０を、第２の基板４０２上に形成されるＩＣ回路と電気的に接続するための端子４３３が形成されている。
【００４１】
第２の基板４０２は、厚さが７５μｍ程度のポリイミド基板である。
第２の基板４０２の一方の面には、ＩＣ４１２が実装されるＩＣ実装部４１０と、コンデンサ４２０が形成されている。
ＩＣ実装部４１０においては、第２の基板４０２上に、図示せぬ配線パターンおよび端子４１１が形成されており、ＩＣ４１２は、基板４０２に接着された上でこの端子４１１とワイヤ４１３により電気的に接続されている。
【００４２】
コンデンサ４２０は、Ａｌなどの２つの電極４２２，４２４とポリ尿素などの誘電体４２３をパターン蒸着することにより順に積層して形成したシート状コンデンサである。この２つの電極４２２，４２４は、図示せぬ配線パターンを介してＩＣ実装部４１０の回路と電気的に接続されている。
【００４３】
また、第２の基板４０２のＩＣ実装部４１０の裏面のＩＣ４１２が接続されている位置の裏側の位置には、第２の基板４０２上の回路を第１の基板４０１上のコイル４３０と電気的に接続するための端子４３５が形成されている。
【００４４】
そして、第１の基板４０１の端子４３３と第２の基板４０２の端子４３５とが、図示のごとく、異方性導電フィルム４３４を介して重ね合わせ結合されており、これにより、第１の基板４０１と第２の基板４０２、換言すれば、第１の基板４０１のコイル４３０と第２の基板４０２のＩＣ実装部４１０の回路とが接続されている。
【００４５】
このような構成のＩＣカード４００の製造方法は、コンデンサ４２０を第２の基板４０２のＩＣ実装部４１０と同じ面に形成する点を除いて、基本的に、前述した第３の実施の形態のＩＣカード３００の製造方法と同じである。
【００４６】
このように、第４の実施の形態のＩＣカード４００においては、第２の基板４０２の第１の基板４０１との接続端子４３５を、第２の基板４０２の中央部付近に設けているので、第１の基板４０１と絵０２の接続部にかかる負荷が低減され、第１の基板４０１と第２の基板４０２との接続不具合は低減される。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所望の容量のシート状コンデンサを狭い実装エリアに適切に収容し、高性能で物理的強度が強いＩＣカードを提供することができる。また、シート状コンデンサを用いながらより耐熱性の低い基材を多用することができる安価なＩＣカードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態のＩＣカードの構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示したＩＣカードの製造工程を説明するための図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態のＩＣカードの構成を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施の形態のＩＣカードの構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第４の実施の形態のＩＣカードの構成を示す図である。
【符号の説明】
１００，２００，３００，４００…ＩＣカード
１０１，２０１…基板
１０２…コイル形成領域
１０３…ＩＣ実装領域
３０１，４０１…第１の基板
３０２，４０２…第２の基板
１１０，２１０，３１０，４１０…ＩＣ実装部
１１１，２１１，３１１，４１１…端子
１１２，２１２，３１２，４１２…ＩＣ
１１３，３１３，４１３…ワイヤ
１１４，３１４…樹脂
２１５…異方性導電フィルム
２１６…端子
１２０，３２０，４２０…コンデンサ
１２１，３２１，４２１…電極端子
１２２，１２４，３２２，３２４，４２２，４２４…電極
１２３，３２３，４２３…誘電体
１２５，３２５…スルーホール
１３０，３３０，４３０…コイル
１３１，３３１，４３１…コイルパターン
３３３，４３３…端子
３３４，４３４…異方性導電フィルム
３３５，４３５…端子
Claims (2)
- 半導体集積回路とフレキシブルなシート状コンデンサとを有する電気回路が実装された基板が、基体内に収容されたＩＣカードであって、
前記基板は、前記ＩＣカードに曲げの負荷がかかったときに一緒に曲がる基板であり、
前記半導体集積回路は、その底面の全面を前記基板の一方の面に密着させて実装され、
前記フレキシブルなシート状コンデンサは、前記基板の他方の面の、前記一方の面の前記半導体集積回路が実装されている領域の裏面の当該領域に対応する領域を包含する領域に直接的に密着するように形成されている
ＩＣカード。 - 前記電気回路は、電磁波の送受を行うためのコイルをさらに有し、
前記コイルは、前記基板の前記一方の面または他方の面の、前記フレキシブルなシート状コンデンサが形成されている領域またはその領域の裏面の当該領域に対応する領域以外の領域に形成されている
請求項１に記載のＩＣカード。
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