JP5441333B2 - 非接触ｉｃカード - Google Patents

Description

本発明は、ＩＣチップとアンテナ等から構成されるＩＣモジュールを搭載した非接触ＩＣカードに関し、特に、クリンピング加工を施したアンテナシートを有する非接触ＩＣカードに関する。

最近では非接触で通信できる固有の識別番号の入ったＩＣチップとアンテナを搭載したＩＣカードを各々のスキャナーにかざすだけでデータのやりとりが可能で、且つ従来の磁気記録カードリーダーにも適用可能な学生証、社員証等の入退室管理用のセキュリティシステム、駐車場用ゲート開閉システム、定期券等の交通に関する用途、電子マネーやクレジットカード等の非接触ＩＣカードが使用されている。

従来、ＩＣチップを搭載したアンテナシートを基材シート間に挟持し、熱プレスで一体化した非接触ＩＣカードが知られている。
非接触ＩＣカードに備えられるアンテナシートは、一般的にシート基材の両面にアンテナを含む配線回路が形成されており、表裏のアンテナを含む配線回路はスルーホールにて電気的に接続されている。

最近、コスト改善のため、両面にアンテナを含む配線回路が形成されたシート基材の一部を破壊して電気的な接続をとるとか、超音波加工、あるいは抵抗溶接によって絶縁部を破壊して表裏のアンテナを含む配線回路の電気的接続を行うことができるクリンピング加工という手法が提案され、実用化されつつある（例えば、特許文献1参照）。

以下、クリンピング加工を用いたアンテナシートの作製方法について説明する。
まず、ポリイミドフィルムからなるシート基材１１の両面に銅箔、アルミ箔等の導体層が形成された両面導体積層シートを準備する。

次に、両面導体積層シートの両面にドライフィルムをラミネートする等の方法で感光層を形成し、所定のフォトマスクを用いてパターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行ってレジストパターンを形成する。

次に、レジストパターンをマスクにして専用の腐食液で導体層をエッチングし、レジストパターンを剥離し、シート基材１１の一方の面にアンテナコイル２１と、ＩＣチップを実装するための端子電極２２と、接続電極２３ａ、接続電極２３ｂと、他方の面に接続電極２３ａ、接続電極２３ｂとそれぞれ相対する位置に接続電極２４ａ、接続電極２４ｂと配線２５とが形成され、端子電極２２にＩＣチップ３１を実装してアンテナシートを作製する（図１（ａ）及び（ｂ）参照）。

次に、アンテナコイル２１は、接続電極２３ａと接続電極２３ｂとの間で電気的に切断されている状態になっているため、シート基材１１の他方の面に形成されている接続電極２４ａ、接続電極２４ｂと配線２５を用いて、接続電極２３ａと接続電極２４ａと、接続電極２３ｂと接続電極２４ｂとをそれぞれクリンピング加工を施し、電気的に接続することにより、ループ状のアンテナコイル２１を形成することができる。

ここで、クリンピング加工とは、たとえば、ドリル、ヤスリ、超音波等によりシート基材の１１の一部を破壊し、接続電極の一部同士を物理的に接触させることをいう。具体的には、凹凸のある金属板上にアンテナシートの接続電極２３ａと接続電極２４ａとを載置
し、金属突起を押し当てることにより、接続電極のシート基材１１を部分的に破壊することにより、表裏の接続電極同士を電気的に接続可能となり、電気的導通を得ることができるようにしたものである。

しかしながら、クリンピング加工で表裏の接続電極の電気的接続の信頼性を保証するための製造条件は、かなり限定されており、市場での実用化を考えた場合、クリンピング部の導通抵抗を厳しく管理していく必要がある。

上記説明したものは、アンテナシート単体でのものであるが、非接触ＩＣカードは、ＩＣチップを搭載したアンテナシートを基材シート間に挟持し、熱プレスで一体の基材としているが、このようなアンテナシートを使用した場合、非接触ＩＣカードの生産工程での熱履歴、あるいは非接触ＩＣカードとなった後の物理的ストレスにより、表裏回路を導通接続するクリンピング部の導通抵抗が劣化して、非接触ＩＣカード機能を損なうことがあり、このクリンピング部の導通品質の改善をすることが重要課題となっている。
特開２００２−００７９９０号公報

本発明は、上記課題に鑑み考案されたもので、アンテナシートの両面に形成されたアンテナコイルを含む回路配線の電気的導通をクリンピング加工で実現する際、クリンピング部の電気的導通の信頼性を確保することのできる非接触ＩＣカードを提供することを目的とする。

本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項１においては、シート基材１１の一方の面にアンテナコイル２１と、ＩＣチップ３１を実装するための端子電極２２と、接続電極２３ａ及び接続電極２３ｂと、他方の面に配線２５で接続された接続電極２４ａ及び接続電極２４ｂと、を設け、前記接続電極２３ａと接続電極２４ａと、前記接続電極２３ｂと接続電極２４ｂとをそれぞれクリンピング加工にて電気的に接続し、端子電極２２にＩＣチップ３１を搭載してなるアンテナシート１０の両面に、基材シート４１及び表裏の印刷シート５１を積層して、熱プレスにより一体化してなる非接触ＩＣカードであって、前記アンテナシート１０のシート基材１１に設けられた前記接続電極２３ａと接続電極２４ａとのクリンピング部２６及び前記接続電極２３ｂと接続電極２４ｂとのクリンピング部２６の周辺に、各々の該クリンピング部２６を囲むように各々の該クリンピング部２６に対して複数個の貫通孔１２を設け、前記基材シート４１及び表裏の印刷シート５１を積層して、熱プレスにより一体化する際、前記貫通孔１２内に前記アンテナシート１０両面に設けた基材シート４１が溶融・溶着するようにしたことを特徴とする非接触ＩＣカード。

また、請求項２においては、複数の前記貫通孔１２は、囲んでいる各々の前記クリンピング部２６から略等しい距離に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣカードとしたものである。

また、請求項３においては、前記アンテナシート１０の両面に設けた基材シート４１は、同種の材料を使用したことを特徴とする請求項１または２に記載の非接触ＩＣカードとしたものである。

本発明の非接触ＩＣカードは、アンテナシート１０のクリンピング部２６の周辺に複数の貫通孔１２が形成されており、貫通孔１２内に基材シート４１が溶融・溶着してクリンピング部２６の周辺を固定化することになり、クリンピング部２６の電気的接続の信頼性が得られるようになる。
この結果、高価なＩＣチップを搭載した後の不良発生によるロスの低減を図ることができるとともに、製造工程での機能不良の発生を防止することができ、非接触ＩＣカードの通信機能特性を安定化することができる。
また、市場に出荷した後の非接触ＩＣカードの信頼性の向上を計ることができる。

以下、本発明の実施の形態につき説明する。
図１（ａ）は、本発明の非接触ＩＣカードの一実施例を示す模式上面図を、図１（ｂ）は、図１（ａ）をＡ−Ａ’線で切断した非接触ＩＣカードの模式構成断面図を、図１（ｃ）は、図１（ａ）をＢ−Ｂ’線で切断した非接触ＩＣカードの部分模式構成断面図を、図２（ａ）は、アンテナシートの一例を示す模式上面図を、図２（ｂ）は、図２（ａ）をＡ−Ａ’線で切断したアンテナシートの模式構成断面図を、図２（ｃ）は、図２（ａ）をＢ−Ｂ’線で切断した接続電極をクリンピング加工する前のアンテナシートの部分模式構成断面図を、図２（ｄ）は、図２（ａ）をＢ−Ｂ’線で切断した接続電極をクリンピング加工した後のアンテナシートの部分模式構成断面図を、それぞれ示す。

アンテナシート及び非接触ＩＣカード及びその作製方法について説明する。
アンテナシート１０は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、シート基材１１の一方の面にアンテナコイル２１と、ＩＣチップ３１を搭載するための端子電極２２と、接続電極２３ａ及び接続電極２３ｂと、他方の面に配線２５で接続された接続電極２４ａ及び接続電極２４ｂとが設けられており、前記接続電極２３ａと接続電極２４ａと、前記接続電極２３ｂと接続電極２４ｂとをそれぞれクリンピング加工を行って、シート基材１１の表裏の接続電極を電気的に接続し、ループ状のアンテナコイル２１を形成したものである。

非接触ＩＣカード１００は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記アンテナシート１０の両面に基材シート４１及び表裏の印刷シート５１を積層し、熱プレスにより一体化構造としたものである。
さらに、アンテナシート１０のシート基材１１に設けられた接続電極２３ａと接続電極２４ａとのクリンピング部２６及び接続電極２３ｂと接続電極２４ｂとのクリンピング部２６の周辺に複数個の貫通孔１２を設け、基材シート４１及び表裏の印刷シート５１を積層して、熱プレスにより一体化する際、貫通孔１２内にアンテナシート１０両面に設けた基材シート４１が溶融・溶着するようにして、クリンピング部２６の周辺を貫通孔１２で固定化し、クリンピング部２６の電気的接続の信頼性を確保している。

まず、シート基材１１の両面に銅箔、アルミニウム箔等の導体箔を接着剤を介して積層した両面導体箔付シートを作製する。
ここで、シート基材１１としては、０．０３〜０．１ｍｍ厚のポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等が使用できる。
導体箔としては、１５〜５０μｍ厚の銅箔、アルミニウム箔等が使用できる。

次に、両面導体箔付シートの両面にドライフィルムをラミネートする等の方法で感光層を形成し、所定のフォトマスクを用いてパターン露光し、現像等のパターニング処理を行ってレジストパターンを形成する。
ここで、感光層の形成方法としてドライフィルムをラミネートする方法で説明したが、フォトレジストをスピンコート、ロールコート法で塗布して形成しても良い。

次に、レジストパターンをマスクにして専用の腐食液にて導体箔をエッチングし、レジストパターンを剥離処理して、シート基材１１の一方の面にアンテナコイル２１と、ＩＣチップ３１を搭載するための端子電極２２と、接続電極２３ａ及び接続電極２３ｂと、他
方の面に配線２５で接続された接続電極２４ａ及び接続電極２４ｂとを形成する（図２（ａ）〜（ｃ）参照）。

次に、接続電極２３ａと接続電極２４ａと、接続電極２３ｂと接続電極２４ｂとをクリンピング加工によりシート基材１１の一部を機械的に破壊して、接続電極２３ａと接続電極２４ａと、接続電極２３ｂと接続電極２４ｂとが電気的に接続されたクリンピング部２６を形成する（図２（ｄ）参照）。

次に、クリンピング部２６の周辺に機械加工、パンチング、レーザー加工等により複数個の貫通孔１２を形成する（図２（ａ）参照）。
貫通孔１２の大きさは、０．５〜３．０ｍｍφで、貫通孔１２の個数は、複数個であれば何個でも良く、適宜設定できる。

次に、異方導電性接着剤を滴下して、ＩＣチップ３１を取り付け、熱圧着して、ＩＣチップ３１のバンプ電極と端子電極２２とを電気的に接合して、シート基材１１の一方の面にアンテナコイル２１が形成され、接続電極２３ａと接続電極２４ａと、接続電極２３ｂと接続電極２４ｂとが電気的に接続されたクリンピング部２６と、クリンピング部２６周辺に複数個の貫通孔１２を有し、ＩＣチップ３１が搭載されたアンテナシート１０を得ることができる（図２（ａ）参照）。

次に、アンテナシート１０の両面に基材シート４１、印刷シート５１を積層した状態で、熱プレスすることにより、アンテナシート１０と基材シート４１と印刷シート５１とを一体化した本発明の非接触ＩＣカード１００を得ることができる（図１（ａ）〜（ｃ）参照）。
ここで、熱プレスすることにより、クリンピング部２６周辺に設けた複数個の貫通孔１２内に上下の基材シート４１が溶融・溶着してクリンピング部２６が固定され、クリンピング部２６の接続電極をより強固に保持できるので、クリンピング部の導通抵抗を２５ｍΩ以下にでき、且つ、外力、歪み等が加わっても電気的接続が失われない信頼性のあるクリンピング部２６を得ることができ、結果として、非接触ＩＣカードの信頼性の向上を計ることができる。
また、アンテナシート１０の両面に設けた基材シート４１を同種の材料ＰＥＴ−Gで構成しているため、ラミネート時の貫通孔１２での溶融・溶着をより完全なものにすることができる。

また、基材シート４１としては、ＰＥＴ−Ｇ、ＰＶＣを、印刷シート５１としては、ＰＥＴ−Ｇ、ＰＥＴを挙げることができる。なお、印刷シート５１のＰＥＴは接着剤塗工を施したうえ、ラミネート処理を行う。
基材シート４１の厚みは、０．１〜０．１５ｍｍ、印刷シート５１の厚みは、０．０５〜０．１ｍｍの範囲のものが使用でき、最終的には、非接触ＩＣカード１００の厚みが０．８ｍｍになるように個々に設定すればよい。

以下実施例により本発明を詳細に説明する。

まず、５０μｍ厚のポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムからなるシート基材１１の両面に３０μｍ厚のアルミニウム箔からなる導体箔を接着剤を介して積層した両面導体箔付シートを作製した。

次に、両面導体箔付シートの両面にドライフィルムをラミネートして感光層を形成し、所定のフォトマスクを用いてパターン露光し、現像等のパターニング処理を行ってレジス
トパターンを形成した。

次に、レジストパターンをマスクにして専用の腐食液にて導体箔をエッチングし、レジストパターンを剥離処理して、シート基材１１の一方の面にアンテナコイル２１と、ＩＣチップ３１を搭載するための端子電極２２と、接続電極２３ａ及び接続電極２３ｂと、他方の面に配線２５で接続された接続電極２４ａ及び接続電極２４ｂとを形成した（図２（ａ）〜（ｃ）参照）。

次に、接続電極２３ａと接続電極２４ａと、接続電極２３ｂと接続電極２４ｂとをクリンピング加工によりシート基材１１の一部を機械的に破壊して、接続電極２３ａと接続電極２４ａと、接続電極２３ｂと接続電極２４ｂとが電気的に接続されたクリンピング部２６を形成した（図２（ｄ）参照）。

次に、クリンピング部２６の周辺にレーザー加工により２ｍｍφの貫通孔１２を４個形成した（図２（ａ）参照）。

次に、端子電極２２にＩＣチップ３１を実装して、シート基材１１の一方の面にアンテナコイル２１が形成され、接続電極２３ａと接続電極２４ａと、接続電極２３ｂと接続電極２４ｂとが電気的に接続されたクリンピング部２６と、クリンピング部２６周辺に４個の貫通孔１２を有し、ＩＣチップ３１が搭載されたアンテナシート１０を得た（図２（ａ）参照）。

次に、アンテナシート１０の両面に０．１ｍｍ厚のＰＥＴ−Ｇからなる基材シート４１と、０．３ｍｍ厚のＰＥＴからなる印刷シート５１とを積層した状態で、１３０℃、３０分熱プレスすることにより、アンテナシート１０と基材シート４１と印刷シート５１とを一体化した本発明の非接触ＩＣカード１００を得た（図１（ａ）〜（ｃ）参照）。

実施例２は比較のための実施例である。
まず、実施例１と同様な工程で貫通孔のないアンテナシート１０ａを作製した。

次に、アンテナシート１０ａの両面に０．１ｍｍ厚のＰＥＴ−Ｇからなる基材シート４１と、０．３ｍｍ厚のＰＥＴからなる印刷シート５１とを積層した状態で、１３０℃、３０分熱プレスすることにより、アンテナシート１０と基材シート４１と印刷シート５１とを一体化した比較例の非接触ＩＣカード１００ａを得た（図１（ａ）〜（ｃ）参照）。

上記クリンピング部２６周辺に貫通孔１２を設けた実施例１のアンテナシート１０と、クリンピング部２６周辺に貫通孔を設けない実施例２（比較例）アンテナシート１０ａとについて、それぞれクリンピング部２６の抵抗値を測定し、アンテナシート１０、１０ａに基材シート４１と印刷シート５１を積層し、熱プレスした後のクリンピング部２６の抵抗値を測定した結果を表１に示す。

上記の結果から分かるように、クリンピング部２６周辺に貫通孔１２を設けた実施例１のアンテナシート１０に基材シート４１と印刷シート５１を積層し、熱プレスした後のクリンピング部２６の抵抗値は、クリンピング部２６周辺に貫通孔を設けない実施例２（比較例）アンテナシート１０ａに比べて抵抗値の下がり方が大きく、低い抵抗値を得ることができ、非接触ＩＣカードにした際の抵抗値を低く抑えることができ、安定していることが確認できた。

（ａ）は、本発明の非接触ＩＣカードの一実施例を示す模式上面図である。（ｂ）は、（ａ）をＡ−Ａ’線で切断した非接触ＩＣカードの模式構成断面図である。（ｃ）は、（ａ）をＢ−Ｂ’線で切断した非接触ＩＣカードの部分模式構成断面図である。 （ａ）は、アンテナシートの一例を示す模式上面図である。（ｂ）は、（ａ）をＡ−Ａ’線で切断したアンテナシートの模式構成断面図である。（ｃ）は、（ａ）をＢ−Ｂ’線で切断したアンテナシートの部分模式構成断面図である。 （ａ）は、アンテナシートの一例を示す模式上面図である。（ｂ）は、（ａ）をＡ−Ａ’線で切断したアンテナシートの模式構成断面図である。

符号の説明

１０……アンテナシート
１１……シート基材
１２……貫通孔
２１……アンテナコイル
２２……端子電極
２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ……接続電極
２５……配線
２６……クリンピング部
３１……ＩＣチップ
４１……基材シート
５１……印刷シート
１００……非接触ＩＣカード

Claims (3)

1. シート基材（１１）の一方の面にアンテナコイル（２１）と、ＩＣチップ（３１）を実装するための端子電極（２２）と、接続電極（２３ａ）及び接続電極（２３ｂ）と、他方の面に配線（２５）で接続された接続電極（２４ａ）及び接続電極（２４ｂ）と、を設け、前記接続電極（２３ａ）と接続電極（２４ａ）と、前記接続電極（２３ｂ）と接続電極（２４ｂ）とをそれぞれクリンピング加工にて電気的に接続し、端子電極（２２）にＩＣチップ（３１）を搭載してなるアンテナシート（１０）の両面に、基材シート（４１）及び表裏の印刷シート（５１）を積層して、熱プレスにより一体化してなる非接触ＩＣカードであって、
   前記アンテナシート（１０）のシート基材（１１）に設けられた前記接続電極（２３ａ）と接続電極（２４ａ）とのクリンピング部（２６）及び前記接続電極（２３ｂ）と接続電極（２４ｂ）とのクリンピング部（２６）の周辺に、各々の該クリンピング部（２６）を囲むように各々の該クリンピング部（２６）に対して複数個の貫通孔（１２）を設け、前記基材シート（４１）及び表裏の印刷シート（５１）を積層して、熱プレスにより一体化する際、前記貫通孔（１２）内に前記アンテナシート（１０）両面に設けた基材シート（４１）が溶融・溶着するようにしたことを特徴とする非接触ＩＣカード。
2. 複数の前記貫通孔（１２）は、囲んでいる各々の前記クリンピング部（２６）から略等しい距離に設けら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。
3. 前記アンテナシート（１０）両面に設けた基材シート（４１）は、同種の材料を使用したことを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触ＩＣカード。

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