JP5354744B2 - Ｉｃモジュール - Google Patents

Description

本発明は、非接触式のＩＣカードを構成するＩＣモジュールに関し、なかでもＩＣチップとアンテナとが、一対の不織布シートに代表される吸液性の基材シートの間に担持してあるシート状のＩＣモジュールに関する。

この種のＩＣモジュールは特許文献１に公知である。そこでは、予め一体化されたＩＣチップとアンテナを不織布シートに載置し、その上面に別の不織布シートを重ねたのち、両不織布シートを上型と下型とで加熱しながら圧縮して熱溶着する。なお、不織布シートは、ガラス繊維、カーボン繊維、ケブラー繊維などで形成してあり、熱溶着を可能とするために低融点の合成樹脂が含浸ないし付着してある。得られたＩＣモジュールの表裏両面に接着剤（ホットメルトシート）を介してカバーシートを接着することによりカードブランクを形成し、その表面に印刷を施してＩＣカードを完成する。

本発明に関して、ＩＣチップの外面を封止樹脂で覆って、外力によるＩＣチップの破壊を防止することは特許文献２に開示がある。そこでは、アンテナが形成された基材シートにＩＣチップを実装し、さらにＩＣチップの外面を封止樹脂で覆っている。得られたＩＣモジュールの表裏にカバーシートを接着してカードブランクを形成し、その表面に印刷を施してＩＣカードを完成する。封止樹脂は例えばＵＶ硬化型のゴム系シリコンからなり、ＩＣカードが過度に曲げられるような場合に、封止樹脂の接着面がカード構成基材からはがれることでＩＣチップの脆弱な部分を保護している。

上記のようにＩＣチップの外面を封止樹脂で保護することは、特許文献３にもみることができる。そこでは、アンテナを印刷あるいはエッチング法によって基材シート上に形成し、アンテナの両端にＩＣチップを接続する。つぎに、封止樹脂を塗布してＩＣチップの外面を覆い、さらに封止樹脂の外面にステンレス製の薄板で形成した補強板を配置して、ＩＣチップを封止樹脂と補強板とで二重に保護している。封止樹脂は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂などに、アルミナ、シリカ、ガラスなどの絶縁性の無機物粒子を混入して形成してあり、特許文献２の封止樹脂に比べて硬い素材で封止樹脂を構成している。同様の保護構造は特許文献４にも開示されており、そこで用いられる封止樹脂は、硬化した状態において低い硬度値を発揮する物性を有し、弾性係数が１ＧＰａ以下の接着剤で形成してある。

特許第３５３０１４４号公報（段落番号００４８、図１０） 特開２０００−３２２５３８号公報（段落番号００１８、図１） 特開２００１−１１０９４７号公報（段落番号００１２、図２） 特開２００５−２３４６８３号公報（段落番号００２６、図１）

特許文献１のＩＣモジュールによれば、一対の不織布シートの間にＩＣチップとアンテナとを担持するので、シート状の薄いＩＣモジュールを得ることができ、熱溶着処理以後の製造工程におけるＩＣモジュールの取り扱いを簡便に行なえる。また、ＩＣモジュールが薄い分だけ、同モジュールを間に挟むカバーシートの厚みをより大きくして、ＩＣカードの構造強度を向上できる。しかし、ＩＣモジュールはアンテナとＩＣチップの外面が不織布で覆われているだけであるため、樹脂シート上にＩＣチップを実装する特許文献２〜４のＩＣモジュールに比べて、アンテナとＩＣチップの接続部分が外力を受けて破壊しやすい。

また、特許文献１のＩＣモジュールでは、保護層を構成するカバーシート（樹脂シート）をＩＣモジュールの表裏に接着するが、接着材の種類や硬度、不織布シートに対する接着材の含浸度合の違い等により、アンテナの接続部分が破壊しやすくなることがある。こうしたＩＣモジュール脆弱部分の破壊は、特許文献２〜４のようにＩＣチップの外面を封止樹脂で覆うことで回避できるが、以下の点で問題がある。

本発明が前提とするシート状のＩＣモジュールにおけるＩＣチップの実装形態は、特許文献２〜４にみられるように、予めアンテナが形成してある基材シート上にＩＣチップを実装する形態とは異なる。詳しくは、予めＩＣチップにアンテナを接続してモジュール本体を形成し、モジュール本体を一対の不織布シートの間に配置した状態で、両不織布シートを溶着する。そのため、特許文献２〜４と同様にして封止樹脂を塗布しようとすれば、モジュール本体を一方の不織布シートに載置した状態で封止樹脂を塗布する以外にないが、そうすると塗布された封止樹脂が、多孔質の不織布シートに含浸されるのを避けられず、新たな問題を生じる。例えば、不織布シートに含浸した封止樹脂は、不織布シートの載置面にも付着してＩＣチップと不織布シートを先の載置面に固定してしまう。そのため、封止樹脂の接着を防ぐための部材や手間が余分に必要となり、ＩＣモジュールの製造に要するコストが嵩むのを避けられない。

特許文献２〜４のＩＣモジュールにおいては、基材シートにＩＣチップを実装したのち、ＩＣチップの外面に封止樹脂をドーム状に膨らむ状態で塗布する。そのため、封止樹脂が発揮する保護強度は、固化状態における封止樹脂自身の特性と外形形状に左右され、封止樹脂自身の特性を越える強度を発揮することはできない。固化状態における封止樹脂の外形形状のばらつきで保護強度がばらつきやすい不利もある。また、特許文献２〜４のＩＣモジュールでは、ＩＣチップの外面を覆う封止樹脂がドーム状に膨らむのを避けられず、その分だけＩＣチップ部分が局部的に分厚くなって、カバーシートを接着する際に支障をきたすおそれがある。

本発明の目的は、ＩＣチップとアンテナが一対の吸液性の基材シートで担持してあるシート状のＩＣモジュールにおいて、ＩＣチップとアンテナとの接続部分などの脆弱な部分を的確に保護して耐久性を向上できるＩＣモジュールを提供することにある。
本発明の目的は、モジュール本体の脆弱な部分を保護用の樹脂の特性を越える強度を備えた保護層で覆って、ＩＣモジュール自体の耐久性と、ＩＣカードに組み込んだ状態における耐久性を向上できるＩＣモジュールを提供することにある。
本発明の目的は、保護層をより少ない手間で的確に形成して、全体として構造強度に優れていながら製造に要するコストが少なくて済むＩＣモジュールを提供することにある。

本発明は、ＩＣチップ４とアンテナ６とを一体に備えるモジュール本体１が、吸液性を備えた基材シート２で担持してあるシート状のＩＣモジュールを前提とする。ＩＣチップ４の外面を覆う基材シート２のチップ被覆部２ａに液状の樹脂を含浸させて固化することにより、ＩＣチップ４の外面が繊維強化プラスチック構造の保護層１０で覆ってある。モジュール本体１は、チップベース３と、チップベース３の上面に固定されるＩＣチップ４と、ＩＣチップ４の上面のバンプ５に接続されるアンテナ６とで構成する。チップベース３の面積を保護層１０の覆域面積より大きく設定して、保護層１０がチップベース３の外郭線内に設ける。

アンテナ６の両端の接続端子部７をＩＣチップ４のバンプ５に接続してモジュール本体１を形成する。アンテナ６とＩＣチップ４の接続部分を覆う側の基材シート２のチップ被覆部２ａに液状の樹脂を含浸させて固化することにより、ＩＣチップ４とアンテナ６の接続部分の外面を保護層１０で覆う。

基材シート２は不織布シートで形成する。

保護層を形成する樹脂はＵＶ硬化樹脂からなる。固化した状態におけるＵＶ硬化樹脂の硬度をショア硬度２０以上、９０以下とする。

本発明においては、モジュール本体１の基材シート２を吸液性を備えたシート材で形成し、ＩＣチップ４の外面を覆うチップ被覆部２ａに液状の樹脂を含浸させて固化することにより、ＩＣチップ４の外面を保護層１０で覆うようにした。このように、チップ被覆部２ａに保護用の樹脂を含浸させて固化すると、保護層１０を、基材シート２の構成繊維と固化した樹脂とが互いに絡まりあう繊維強化プラスチック構造にすることができる。したがって、モジュール本体１の脆弱な部分を保護用の樹脂の特性を越える強度を備えた保護層１０で覆って、ＩＣモジュール自体の耐久性を向上できるのはもちろんのこと、ＩＣカードに組み込んだ状態におけるカードの耐久性を向上できる。

アンテナ６とＩＣチップ４の接続部分を覆う側の基材シート２のチップ被覆部２ａに液状の樹脂を含浸させて固化すると、ＩＣチップ４とアンテナ６の接続部分などの脆弱な部分を保護層１０でより確実に覆って、ＩＣモジュールの構造強度をさらに向上できる。

チップベース３、ＩＣチップ４、およびアンテナ６とでモジュール本体１を構成し、チップベース３の面積を保護層１０の覆域面積より大きく設定すると、保護層１０をチップベース３の外郭線内に位置させることができる。これにより、チップ被覆部２ａに含浸された樹脂が、チップベース３の下面を覆う基材シート２に含浸されるのを防止しながら、脆弱な部分を保護層１０で確実に覆うことができる。したがって、保護層１０をより少ない手間で的確に形成して、全体として構造強度に優れていながら製造に要するコストが少なくて済むＩＣモジュールを得ることができる。

基材シート２を不織布シートで形成すると、充分な吸液性を発揮しながら大きな破断強度を発揮でき、例えば紙や生地シートで基材シート２を形成する場合に比べて、保護層１０をより正確に、しかもより平坦に形成できる。また、保護層１０を不織布の構成繊維と固化した樹脂とが互いに絡まりあう繊維強化プラスチック構造として、他の基材シートを使用する場合に比べて保護層１０の強度を大きくできる。

ＵＶ硬化樹脂で保護層１０を形成し、固化した状態における前記樹脂の硬度をショア硬度２０以上、９０以下とするのは、ショア硬度が２０未満であると保護層１０が柔らかすぎて、脆弱部分を充分に固定できない。また、ショア硬度が９０を越えると保護層１０が硬すぎてもろくなり、外部衝撃を吸収できなくなるからである。ショア硬度が２０以上、９０以下の範囲内に設定された保護層１０によれば、脆弱部分を保護層１０で確実に固定して保護しながら、外部衝撃を保護層１０で吸収して脆弱な部分が破壊されるのを防止できる。

ＩＣモジュールの一部を破断した平面図である。 製造途中のＩＣモジュールを示す斜視図である。 図１の拡大図におけるＡ−Ａ線断面図である。 製造途中のＩＣカードを示す分解斜視図である。 図３と同等の位置で断面したＩＣカードの断面図である。

（実施例） 図１ないし図５は本発明に係るＩＣモジュールの実施例を示す。図１および図２においてＩＣモジュールは、モジュール本体１と、モジュール本体１の上下面を覆う上下一対の不織布シート（基材シート）２・２とで構成する。モジュール本体１は、チップベース３と、チップベース３の上面に固定されるＩＣチップ４と、ＩＣチップ４の上面のバンプ５に接続されるアンテナ６とで構成してある。チップベース３はステンレス製の薄い板材からなり、その上面にＩＣチップ４を接着固定する。アンテナ６は、極細の銅ワイヤーを素材にして渦巻状に形成されており、その両端の接続端子部７・７をバンプ５に溶接することにより、ＩＣチップ４と一体化してある。

不織布シート２は、ガラス繊維、カーボン繊維、ケブラー繊維、化学繊維、天然繊維の一種、あるいはこれらの繊維を組み合わせて得られる吸液性を備えた不織布からなり、必要に応じて低融点の合成樹脂が含浸ないし付着してある。図２に示すように、下側の不織布シート２を溶着下型上に載置したうえで、その上面にモジュール本体１を載置して位置決めし、さらにモジュール本体１の上面に上側の不織布シート２を被せ付ける。この状態で両不織布シート２・２を溶着上型と溶着下型とで加熱しながら圧縮して熱溶着する。

得られたＩＣモジュールは、チップベース３とＩＣチップ４とアンテナ６などが上下の不織布シート２・２の接合面の間に挟持されて、モジュール本体１が溶着された不織布シート２・２で担持されている（図３参照）。この状態では、チップベース３がＩＣチップ４の下面を覆って補強するので、例えばＩＣチップ４に曲げ力や圧潰力、あるいは衝撃力などが作用するような場合に、外力をチップベース３で受け止めてＩＣチップ４を保護することができる。

モジュール本体１の脆弱な部分、つまりアンテナ６の接続端子部７・７とＩＣチップ４との接続部分を保護するために、ＩＣチップ４の外面に保護層１０を形成してＩＣモジュールの強度をさらに増強し耐久性を向上している。具体的には、アンテナ６とＩＣチップ４の接続部分を覆う上側の不織布シート２のチップ被覆部２ａに、液状のＵＶ硬化樹脂を印刷して含浸させる。ＵＶ硬化樹脂としては、アクリル系あるいはエポキシ系のＵＶ硬化樹脂を使用することができる。なお、必要があればフェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化樹脂や湿気硬化樹脂で保護層１０を形成することができる。

含浸されたＵＶ硬化樹脂は、チップ被覆部２ａを構成する繊維の隙間に入り込んだ状態でＩＣチップ４の外面全体を覆っている。したがって、先の含浸部分に紫外線を照射してＵＶ硬化樹脂を硬化させた状態では、繊維とＵＶ硬化樹脂とが互いに絡まりあった状態の、繊維強化プラスチック構造の保護層１０を形成することができる。保護層１０はＩＣチップ４の外面全体を覆う正方形状に形成した。このように、保護層１０を繊維強化プラスチック状に形成すると、ＵＶ硬化樹脂のみで保護層を形成する場合に比べて保護層の強度を格段に向上でき、これに伴ないＩＣモジュールの耐久性を向上できる。また、ＵＶ硬化樹脂をチップ被覆部２ａに含浸させるので、固化した保護層１０の上面がドーム状に膨らむのを防止して、ＩＣモジュールの全厚寸法を小さくすることができる。ＵＶ硬化樹脂を有彩色に着色しておけば、硬化後の保護層１０の覆域を目視により明確に確認できる。

保護層１０を形成する過程では、図１に示すように、チップベース３の面積を保護層１０の覆域面積より大きく設定して、硬化した保護層１０がチップベース３の外郭線内に収まるようにしている。このように、（チップベース３の面積＞保護層１０の覆域面積＞ＩＣチップ４の占有面積）とすることにより、チップ被覆部２ａに含浸されたＵＶ硬化樹脂の拡がりをチップベース３で遮断して、ＵＶ硬化樹脂が下側の不織布シート２に含浸されるのを防止しながら、脆弱部分を保護層１０で確実に覆うことができる。

固化した状態におけるＵＶ硬化樹脂（保護層１０）の硬度は、ショア硬度２０以上であり、さらにショア硬度９０以下であることが好ましい。ショア硬度が２０未満であると保護層１０が柔らかすぎて、脆弱部分を充分に固定できない。また、ショア硬度が９０を越えると保護層１０が硬すぎてもろくなり、外部衝撃を吸収できなくなる。さらに好ましくは、ショア硬度４０以上、６０以下とする。この実施例における保護層１０のショア硬度は５０とした。

上記のように構成したＩＣモジュールは、図４および図５に示すように、その上下面にカバーシート１２をラミネートしたのち、カバーシート１２の表面に印刷を施して非接触式のＩＣカードを完成する。本発明者等は、得られたＩＣカードの衝撃強度を確認するために、衝撃試験を行なった。まず、所定の位置に保護層１０を備えた本発明に係るＩＣカードと、保護層１０を備えていないＩＣカード（比較例）とを載置し、５０ｇの重りを高さ１００ｍｍから６００ｍｍまで、高さを１００ｍｍずつ増やして落下させ、ＩＣチップ４およびＩＣチップ４とアンテナ６との接続部分の破壊状況等を確認した。

その結果、保護層１０を備えた本発明に係るＩＣカードにおいては、６００ｍｍの高さから重りを落下させた場合にも、ＩＣチップ４およびアンテナ６との接続部分が破壊されることはなく、異常はみられなかった。もちろん、リーダライタによるＩＣカードに対する情報の読み書きも支障なく行なうことができた。一方、比較例のＩＣカードは、３００ｍｍの高さから重りを落下させた時点で、ＩＣチップ４とアンテナ６との接続部分が破壊されていた。以上の試験から、本発明の保護層１０の有効性を確認できた。

上記の実施例で説明したように、基材シート２は不織布シートで形成するのが好ましいが、必要があれば和紙や洋紙などの紙、あるいは織り生地やニット生地など吸液性を備えた薄い生地シートで形成することができる。チップベース３はステンレス板材以外の金属板材で形成することができる。あるいは基材シート２にＵＶ硬化樹脂を含浸したのち硬化させた薄板材で形成することができる。

保護層１０の平面視形状は正方形である必要はなく、丸、楕円、多角形状など自由な形状に形成することができる。

１ モジュール本体
２ 基材シート（不織布シート）
２ａ チップ被覆部
３ チップベース
４ ＩＣチップ
６ アンテナ
７ 接続端子部
１０ 保護層

Claims (4)

1. ＩＣチップとアンテナとを一体に備えるモジュール本体が、吸液性を備えた基材シートで担持してあるシート状のＩＣモジュールであって、
   前記ＩＣチップの外面を覆う前期基材シートのチップ被覆部に液状の樹脂を含浸させて固化することにより、前記ＩＣチップの外面が繊維強化プラスチック構造の保護層で覆ってあり、
   前記モジュール本体が、チップベースと、前記チップベースの上面に固定される前記ＩＣチップと、前記ＩＣチップの上面のバンプに接続される前記アンテナとで構成されており、
   前記チップベースの面積を前記保護層の覆域面積より大きく設定して、前記保護層が前記チップベースの外郭線内に設けてあることを特徴とするＩＣモジュール。
2. 前記アンテナの両端の接続端子部を前記ＩＣチップのバンプに接続して前記モジュール本体が形成されており、
   前記アンテナと前記ＩＣチップの接続部分を覆う側の前記基材シートの前記チップ被覆部に、液状の樹脂を含浸させて固化することにより、前記ＩＣチップと前記アンテナの接続部分の外面が前記保護層で覆ってある請求項１に記載のＩＣモジュール。
3. 前記基材シートが不織布シートで形成してある請求項１または２に記載のＩＣモジュール。
4. 前記保護層を形成する樹脂がＵＶ硬化樹脂からなり、固化した状態におけるＵＶ硬化樹脂の硬度がショア硬度２０以上、９０以下である請求項１乃至３のいずれかひとつに記載のＩＣモジュール。

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