JP4422636B2 - 非接触ｉｃカードモジュール及び非接触ｉｃカード - Google Patents

Description

本発明は、非接触ＩＣカードモジュール及び非接触ＩＣカードに関し、より具体的には、ＩＣカードに様々な外部応力が加わっても、継続的な動作が可能となる高強度な非接触ＩＣカードモジュールに関する。

図３（Ａ）に、従来の非接触ＩＣカードモジュールの断面図を示す。同図（Ｂ）及び（Ｃ）に、ＩＣチップ実装面側（図中下側）から見た底面図と、裏面側（図中上側）から見た平面図を夫々示す。尚、図３（Ｂ）では、便宜的にモールド樹脂封止された内部を透視して図示する。また、図４に、図３に示す従来の非接触ＩＣカードモジュールをエッチングアンテナ箔１２と半田接続した場合の接合部の要部拡大断面図を示す。図３及び図４に示すように、非接触ＩＣカードモジュールは、カード側に巻かれたアンテナ線やエッチングアンテナ箔１２と接続を取るためのアンテナ接続端子５を有する。この接続方式としては、半田付け、溶接、導電ペーストなどを用いることが一般的に知られている。

モジュール側に設けるアンテナ接続端子５は、ＩＣチップ実装面側に形成したアンテナ端子引き出し用の基板配線パターン（アンテナ端子引き出しパターン）４を通ってＩＣチップのアンテナ入出力パッドに繋がっており、従来技術としてはＩＣチップ実装面側の基板配線パターン４のみで形成、所謂片面配線のみで形成されているのが一般的である。例えば、下記特許文献１の図５に示される断面図では、ＩＣチップの実装はワイヤボンド方式であるが、片面配線で形成されたＩＣモジュールの一例が示されている。

特開２０００−３６０２３号公報

しかしながら、上述した従来の非接触ＩＣカードモジュールを実装した非接触ＩＣカードにおいては、曲げ・捻れ変形や局所的な外部応力、繰り返し曲げ応力等が加わると、モジュールのアンテナ端子引き出しパターンに断線が生じ、動作不良（機能不良）が発生することがあった。

この第一の原因としては、アンテナ接続端子引き出し用の基板配線パターンを、基板の片面のみで配線しているため、強度的に弱いということ、第二に、万が一アンテナ端子引き出しパターンに対して集中的な外部応力が付加されて断線に至った場合、バックアップ配線が無いため、即座に動作不良が発生してしまうということが挙げられる。

特にアンテナ端子接続材料として半田を用いた場合、図４に示すような断面構造になり、硬度の高い樹脂封止部と半田接続部の間にある配線パターン部に局所的且つ集中的な外部応力を加えると、パターン断線が発生しやすい状況にあった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、上記のような日常的に付加される様々な外部ストレスに耐え得る構造を有する高強度な非接触ＩＣカードモジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る非接触ＩＣカードモジュールは、アンテナ端子引き出しパターンをＩＣチップ実装面側の基板配線パターン（第１のアンテナ端子引き出しパターン）のみで形成させるだけでなく、ＩＣチップ実装面の裏面側にも引き出し配線（第２のアンテナ端子引き出しパターン）を形成し、両面のアンテナ端子引き出しパターンをスルーホールで電気的に短絡させている。これにより、基板両面にアンテナ端子引き出しパターンが形成されることになり、局所的且つ集中的なストレスでＩＣチップ実装面側または裏面側の何れか一方側のアンテナ端子引き出しパターンが断線したとしても、他方側のアンテナ端子引き出しパターンで接続が維持できている限り、継続的な動作が可能となる。

本発明に係る非接触ＩＣカードモジュールにおいて、ＩＣチップのアンテナ入出力端子から引き出してきたアンテナ端子引き出しパターンを、ＩＣチップ実装面の裏面側にスルーホールにて短絡させる個所としては、外部ストレスに対して強固なモールド樹脂で封止するＩＣ封止領域内に配置することが望ましい。

更に、局所的且つ集中的なストレスを受けた際に、基板両面に設けた第１及び第２アンテナ端子引き出しパターンが同時に断線することを避けるためにも、各アンテナ端子引き出しパターンの内の上記短絡個所（スルーホール）からアンテナ接続端子に連絡する中間の配線パターン部分を、その一部または全部が、モジュール基板と平行な面内において、つまり、モジュール基板面に対して垂直方向に透視して、相互に重ならない位置に設けることが重要である。

また、ＩＣ封止領域内においてスルーホールを介して引き上げた第２のアンテナ端子引き出しパターンを、アンテナ線またはエッチングアンテナ箔と接続させるためのアンテナ接続端子に第２のスルーホールを介して再度短絡させるのも好ましい。この場合、第２のスルーホールサイズをアンテナ接続材料によって適正に変更することで、アンカー効果（くさび効果）を持たせることが可能となり、接続信頼性を向上させる有効な手法となる。

更に、本発明に係る非接触ＩＣカードモジュールは、モジュール基板の裏面側の第２のアンテナ端子引き出しパターン以外の箇所に、全面ベタ銅箔を被着することにより、より強固になり、耐久性が向上する。

本発明に係る非接触ＩＣカードモジュールによれば、日常的に付加される、曲げ・捻れ変形や局所的な外部応力、繰り返し曲げ応力等の様々な外部ストレスに耐え得る構造を有する高強度な非接触ＩＣカードモジュールが提供できるようになり、更に、本発明に係る非接触ＩＣカードモジュールを実装することで、非接触ＩＣカードとしての耐久年数を向上させることが可能となる。

以下、本発明に係る非接触ＩＣカードモジュール（以下、適宜「本発明モジュール」と略称する）の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。尚、以下の実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、本発明を限定するものではなく、本発明の要旨の範囲内で任意に変更可能である。また、本実施形態では、従来の非接触ＩＣカードモジュールと共通する構成要素には、図中同じ符号を付して説明する。

図１（Ａ）に、本発明モジュールの断面図を示す。また、図１（Ｂ）及び（Ｃ）に、ＩＣチップ実装面側（図中下側）から見た底面図と、裏面側（図中上側）から見た平面図を夫々示す。尚、図１（Ｂ）では、便宜的にモールド樹脂封止された内部を透視して図示する。また、図２に、本発明モジュールをエッチングアンテナ箔１２と半田接続した場合の接合部の要部拡大断面図を示す。

図１に示すように、本発明モジュールは、ＩＣチップ１のアンテナ入出力端子（パッド）から、バンプ２を介してモジュール基板３のＩＣチップ実装面側に形成された第１のアンテナ端子引き出しパターン４に接続され、第１のアンテナ端子引き出しパターン４がアンテナ接続端子５まで引き出され、ＩＣチップ１全体がモールド樹脂６で封止されて構成される。更に、本発明モジュールは、第１のアンテナ端子引き出しパターン４の途中からスルーホール７を介して、モジュール基板３の裏面側に形成した第２のアンテナ端子引き出しパターン８に電気的に短絡させ、第２のアンテナ端子引き出しパターン８をアンテナ接続端子５の裏面側まで引き出し、第２のスルーホール９によって第１のアンテナ端子引き出しパターン４と再度短絡させる構成となっている。

上記構成において、スルーホール７をモールド樹脂６で封止されたＩＣ封止領域内に配置することにより、外部応力によるパターン断線を少しでも起き難くする対策となる。

そして、スルーホール７を介して第２のアンテナ端子引き出しパターン８に短絡させ、第２のアンテナ端子引き出しパターン８をアンテナ接続端子５の裏面側まで引き出す際には、図１（Ｃ）に示すように、図１（Ｂ）に示す第１のアンテナ端子引き出しパターン４とは異なる経路を通し、各アンテナ端子引き出しパターンの内の上記短絡個所（スルーホール）からアンテナ接続端子に連絡する中間の配線パターン部分を、モジュール基板３と平行な面内において相互に重ならない位置に設けることによって、局所的且つ集中的なストレスを受けた際に、モジュール基板３の両面に形成された第１及び第２のアンテナ端子引き出しパターン４，８が同時に断線することを回避できる。

また、裏面側の第２のアンテナ端子引き出しパターン８を、アンテナ接続端子５において、第１のアンテナ端子引き出しパターン４にスルーホール９を介して再度短絡させる際に、アンテナ接続材料に応じたスルーホール９のサイズを設定することにより、図２に示すように、スルーホール９にアンカー効果（くさび効果）を持たせることが可能となる。

更に、図１（Ｃ）に示すように、モジュール基板３の裏面側の第２のアンテナ端子引き出しパターン８以外の箇所に、全面ベタ銅箔１０を被着することにより、本発明モジュールが、より強固になり、耐久性が向上する。

図４に示すように、従来の非接触ＩＣカードモジュールでは、エッチングアンテナ箔１２を貼り合わせたアンテナ基材シート１３に半田１１を用いてアンテナ接続端子５を接続した場合、硬度の高いＩＣ封止領域内と半田接続部の間にある配線パターン部（矢印に示す箇所）に局所的且つ集中的な外部応力を加えると、その箇所の配線パターン４に断線が発生しやすい状況にあった。

これに対し、図１及び図２に示すように、本発明モジュールであれば、強度が向上するとともに、モジュール基板３の両面に異なる経路でアンテナ端子引き出しパターン４，８が形成されているため、局所的且つ集中的なストレスでＩＣチップ実装面側または裏面側の何れかの一方側のアンテナ端子引き出しパターン４（８）が断線したとしても、他方側のアンテナ端子引き出しパターン８（４）で接続が維持できている限り、継続的な動作が可能となる。

本発明に係る非接触ＩＣカードは、上記構成の本発明モジュールを用いて、図２に示すように、エッチングアンテナ箔１２を貼り合わせたアンテナ基材シート１３と本発明モジュールのアンテナ接続端子５を相互に接合して、これらをカード基材（図示せず）で上下から挟持することにより形成される。本発明に係る非接触ＩＣカードは、上記構成の高強度且つ高信頼性の本発明モジュールを用いることで、非接触ＩＣカードとしての耐久年数を向上させることが可能となる。

本発明に係る非接触ＩＣカードモジュールは、非接触ＩＣカードに利用可能である。

本発明に係る非接触ＩＣカードモジュールの断面構造を示す断面図（Ａ）、ＩＣチップ実装面側から見た構造を示す底面図（Ｂ）、及び、裏面側から見た構造を示す平面図（Ｃ） 本発明に係る非接触ＩＣカードモジュールの実装状態における断面構造を示す要部拡大断面図 従来の非接触ＩＣカードモジュールの断面構造を示す断面図（Ａ）、ＩＣチップ実装面側から見た構造を示す底面図（Ｂ）、及び、裏面側から見た構造を示す平面図（Ｃ） 従来の非接触ＩＣカードモジュールの実装状態における断面構造を示す要部拡大断面図

符号の説明

１： ＩＣチップ
２： バンプ
３： モジュール基板
４： 第１のアンテナ端子引き出しパターン（ＩＣチップ実装面側の配線パターン）
５： アンテナ接続端子
６： モールド樹脂
７： スルーホール
８： 第２のアンテナ端子引き出しパターン
９： 第２のスルーホール
１０： 全面ベタ銅箔
１１： 半田
１２： エッチングアンテナ箔
１３： アンテナ基材シート

Claims (6)

1. モジュール基板と、前記モジュール基板に実装されたＩＣチップと、アンテナ線またはアンテナ箔が前記ＩＣチップのアンテナ入出力端子と電気的に接続するために接合するアンテナ接続端子と、を備えてなる非接触ＩＣカードモジュールにおいて、
   前記モジュール基板のＩＣチップ実装面に、前記アンテナ入出力端子と前記アンテナ接続端子を電気的に接続するための第１のアンテナ端子引き出しパターンが形成され、
   前記モジュール基板の裏面側にも、スルーホールを介して前記第１のアンテナ端子引き出しパターンと電気的に接続し、前記アンテナ入出力端子と前記アンテナ接続端子を電気的に接続するための第２のアンテナ端子引き出しパターンが形成されていることを特徴とする非接触ＩＣカードモジュール。
2. 前記スルーホールが、前記ＩＣチップをモールド樹脂で封止するＩＣ封止領域内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣカードモジュール。
3. 前記第１のアンテナ端子引き出しパターンの内の前記スルーホールから前記アンテナ接続端子に連絡する中間の配線パターン部分と、前記第２のアンテナ端子引き出しパターンの内の前記スルーホールから前記アンテナ接続端子に連絡する中間の配線パターン部分の一部または全部が、前記モジュール基板と平行な面内において相互に重ならないことを特徴とする請求項１または２に記載の非接触ＩＣカードモジュール。
4. 前記アンテナ接続端子にアンカー効果を具備する第２のスルーホールが形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の非接触ＩＣカードモジュール。
5. 前記モジュール基板の裏面側の前記第２のアンテナ端子引き出しパターン以外の箇所に、全面ベタ銅箔を被着することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の非接触ＩＣカードモジュール。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の非接触ＩＣカードモジュールと、前記非接触ＩＣカードモジュールの前記アンテナ接続端子と接合したアンテナ線またはアンテナ箔とを、カード基材で挟持してなることを特徴とする非接触ＩＣカード。