JP6079624B2 - Icモジュールおよびicカード - Google Patents
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Description
本願は、2011年4月12日に、日本に出願された特願2011−088190号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
ICカードの形状は、ISOによって規格化されている。たとえば、厚さ寸法が0.76mmと定められたICカードには、0.76mm未満の厚さのICモジュールが組み込まれる。一般的なICモジュールは、外部の読み書き装置に接続可能な接触端子を有する樹脂基板と、樹脂基板上に実装されたICチップと、ICチップを被覆する樹脂モールドとを有する。
ICモジュールが取り付けられたICカードの携行時には、曲げや荷重による外力がICモジュールにかかることがある。ICモジュールに外力がかかってICモジュールが破損すると、ICモジュールの機能が損なわれる。ICモジュールが破損するのを防止する目的で、例えば特許文献1ないし特許文献9には、ICモジュールにおけるICチップが割れるのを防止できる構造が開示されている。
また、近年の技術革新によりICチップは小型化されているため、ICカードに外力が加わったときにICチップが破損する可能性は従来よりも低下している。これに対して、ICモジュールの接続端子の形状や配置はICカードの互換性を保つ目的で規格化されているため、樹脂モールドを小型化することも困難である。
特許文献1ないし9に記載の各発明では、樹脂モールドが破損したことによる断線を防止することができないため、ICモジュールが故障することを防止するための対策としては不十分である。
本発明の第一の態様に係るICモジュールは、第1の面及びこの第1の面の反対側の第2の面を有し、読み書き装置と接続するための接続端子が前記第1の面に形成された基板と;前記第2の面上に実装され、ワイヤボンディングにより前記接続端子に導通されたICチップと;前記ICチップを被覆する樹脂モールドと;を備え、前記基板の厚さ方向において、前記樹脂モールドの厚さから前記ICチップの厚さを引いた残厚が、前記ICチップの厚さよりも大きく、下記の式を満たすICモジュール。
いずれか一項に記載のICモジュール。
本発明の第1実施形態に係るICモジュール5およびICカード1について説明する。
図1は、ICカード1を示す平面図である。図2は図1のA−A線における断面図である。
図1に示すように、ICカード1は、板状に形成された樹脂基材2と、樹脂基材2に固定されたICモジュール5とを備える。
本実施形態では、収容部3が、たとえば、樹脂基材2の第一の面2a(以下、この面を「表面」と称する。)に矩形状の開口を有する有底穴形状を有している。収容部3の底部4、すなわち、樹脂基材2のうちの収容部3が形成されている領域は、樹脂基材2の第二の面2b(以下、この面を「裏面」と称する。)が平坦となるために十分な剛性を有する厚さに形成されている。本実施形態では、収容部3の底部4の厚さ寸法t4が100μmである。本実施形態では、樹脂基材2に形成された収容部3の深さ寸法d3が、樹脂基材2の厚さである760μmから底部4の厚さである100μmを引いた660μmである。ICモジュール5は、深さ660μmの収容部3の開口から突出することなく収容部3に収容される。
金属線9の材料は、たとえば金、銀、銅、アルミニウムなどを採用することができる。
樹脂モールド10は、ICチップ8および金属線9が完全に被覆されるように形成されている。樹脂モールド10が収容部3の底面に対向するように、ICモジュール5は収容部3に収容されている。本実施形態では、基板6に固定された樹脂モールド10の、基板6の厚さ方向における寸法(以下、この寸法を「樹脂モールド10の厚さ寸法t10」と称する。)が440μm以下である。また、樹脂モールド10の厚さ寸法t10からICチップ8の厚さ寸法t8を引いた樹脂モールド10の残厚t10aは、ICチップ8の厚さ寸法t8よりも大きい。
単純な梁のたわみ量は、梁への荷重の掛かり方によって異なる。たとえば、長さl、厚さh、奥行きbの梁の一端を固定して(片持ち)、他端に荷重Pを加えた(集中荷重)場合、そのたわみ量Vは以下のように表される。
なお、図2に例示されているように、実際のICモジュール5ではICチップ8が樹脂モールド10に被覆されており、ICモジュール5の基板6の面においてICチップ8の面積は樹脂モールド10の面積よりも小さい。したがって、ICチップ8のたわみ量が樹脂モールド10のたわみ量よりも大きい場合にも、ICチップ/樹脂モールド界面での破壊を抑制する効果を得ることが可能である。
以上をまとめると、下記式(5)を満たせば、ICチップ及び樹脂モールドのたわみ量の差異によるICチップ/樹脂モールド界面での破壊を抑制することができる。
図8に示されている中立面上の2点a,b間の円弧の長さabは、(ρ+y0)dθである。また、中立面と平行な面上の2点c,d間の円弧の長さcdは、(ρ+y)dθである。点cは曲率中心O及び点aの2点を結ぶ直線上にあり、点dは曲率中心O及び点bの2点を結ぶ直線上にある。また、yは梁の厚さ方向における任意の位置である。
微小円弧cdに生じている歪みεは、以下の式で表される。
なお、ICチップの厚さ寸法をより小さくして、ICチップ下面/樹脂モールド界面が中立面よりも曲率中心に近い場合、ICチップ下面/樹脂モールド界面には引っ張り応力ではなく、圧縮応力がかかる。この場合、ICチップ下面/樹脂モールド界面における引っ張り応力による樹脂モールド等の破断が生じなくなる。したがって、ICチップ下面/樹脂モールド界面が中立面よりも曲率中心に近い場合にも、ICチップ下面/樹脂モールド界面での曲げ応力による破壊を抑制する効果を得ることができる。
以上をまとめると、下記式(11)を満たせば、ICチップ下面/樹脂モールド界面と中立面との位置関係によるICチップ下面/樹脂モールド界面での破壊を抑制することができる。
つまり、ICチップ108と樹脂モールド110とでは、曲げ応力に対するたわみ量の大きさが全く異なっている。すなわち、相対的に硬いICチップ108よりも相対的に軟らかい樹脂モールド110のほうがより大きなたわみが発生することになる。
ICチップ108と樹脂モールド110とのたわみ量の差により、ICチップ108と樹脂モールド110との界面から亀裂が生じるものと考えられる。
また、樹脂モールドを補強する目的で補強板などを樹脂モールドに取り付けてもよい。本実施形態のように樹脂モールド10が熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および紫外線硬化性樹脂のうちの少なくともいずれかを含有する均一な混練材料からなる場合には、樹脂モールドと補強板とが剥離する可能性を考慮する必要がない。このため、ICモジュール5における故障の発生率が、ICカードごと、あるいは使用条件によってばらつくのを低く抑えることができる。
次に、本発明の第2実施形態に係るICカード1Aについて説明する。本実施形態では、上述した第1実施形態で説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図5は、本実施形態に係る接触式のICカードを示す図で、図1のA−A線と同様に選択された線に沿った断面図である。
ICカード1Aは、単層または複数層からなる樹脂基材2の厚さ方向において、収容部3の底部4、樹脂モールド10、ICチップ8、および基板6がこの順に積層されている。すなわち、樹脂モールド10が収容部3の底面に対向するように、ICモジュール5は収容部3に収容されている。本実施形態では、樹脂モールド10が収容部3の底部4に密着している。たとえば、樹脂モールド10の一面に接着剤を塗布して、その面を収容部3の底面に貼り合わせることにより、樹脂モールド10を収容部3に固定できる。
ICカード1Aの厚さ方向において、樹脂モールド10の厚さと底部4の厚さとの和からICチップ8の厚さを引いた残厚t10aAは、ICチップ8の厚さよりも大きい。
下記ICモジュールにおける樹脂モールドの残厚とICチップの厚さ寸法との関係は、各実施例及び比較例の間で互いに異なる。これらICモジュールを用いて、樹脂モールドの残厚およびICチップの厚さ寸法と、樹脂モールドの亀裂の発生との関係を調べた。具体的には、下記の寸法条件を満たすICモジュールを製造し、各ICモジュールをそれぞれ樹脂基材の収容部に固定してICカードを製造した。製造された各ICカードについて、線圧評価試験を行った。図6および図7は、線圧評価試験の結果を示すグラフである。
(実施例1)
ICモジュールの厚さ寸法:540μm
基板の厚さ寸法:160μm
ICチップの厚さ寸法:150μm
樹脂モールドの厚さ寸法:380μm
樹脂モールドの残厚:230μm
(実施例2)
ICモジュールの厚さ寸法:540μm
基板の厚さ寸法:160μm
ICチップの厚さ寸法:180μm
樹脂モールドの厚さ寸法:380μm
樹脂モールドの残厚:200μm
(実施例3)
ICモジュールの厚さ寸法:575μm
基板の厚さ寸法:159μm
ICチップの厚さ寸法:80μm
樹脂モールドの厚さ寸法:416μm
樹脂モールドの残厚:336μm
(実施例4)
ICモジュールの厚さ寸法:575μm
基板の厚さ寸法:159μm
ICチップの厚さ寸法:100μm
樹脂モールドの厚さ寸法:416μm
樹脂モールドの残厚:316μm
(実施例5)
ICモジュールの厚さ寸法:575μm
基板の厚さ寸法:159μm
ICチップの厚さ寸法:130μm
樹脂モールドの厚さ寸法:416μm
樹脂モールドの残厚:286μm
(実施例6)
ICモジュールの厚さ寸法:575μm
基板の厚さ寸法:159μm
ICチップの厚さ寸法:185μm
樹脂モールドの厚さ寸法:416μm
樹脂モールドの残厚:231μm
(実施例7)
ICモジュールの厚さ寸法:575μm
基板の厚さ寸法:159μm
ICチップの厚さ寸法:250μm
樹脂モールドの厚さ寸法:416μm
樹脂モールドの残厚:166μm
(比較例1)
ICモジュールの厚さ寸法:540μm
基板の厚さ寸法:160μm
ICチップの厚さ寸法:210μm
樹脂モールドの厚さ寸法:380μm
樹脂モールドの残厚:170μm
ICカードの厚さ方向からみたときにICチップの4辺のうちの1辺と平行でICチップから1mm程度離間した直線(図1に符号Xで示す。以下、「第一直線X」と称する。)上でICカードの表面を押圧し、樹脂モールドに亀裂が生じたときの荷重を計測した。また、上記寸法条件で製造された別のICモジュールが取り付けられたICカードについて、ICカードの厚さ方向からみたときに第一直線Xと直交しICチップから1mm程度離間した直線(図1に符号Yで示す。以下、「第二直線Y」と称する。)上でICカードの表面を押圧し、樹脂モールドに亀裂が生じたときの荷重を計測した。
図6および図7に示すように、実施例1、2、および比較例1における線圧評価試験の結果は、樹脂モールドの残厚がICチップの厚さ寸法より大きくなると樹脂モールドに亀裂を生じさせるために要する荷重が大きくなることを示している。
また、実施例3〜7のICモジュールに関し、ICチップ/樹脂モールド界面において樹脂モールドに亀裂が発生した回数、すなわち、ICチップ/樹脂モールド界面において樹脂モールドが破壊した回数を表1に示す。
なお、図2に例示されているように、ICモジュール5ではICチップ8が樹脂モールド10に被覆されており、ICモジュール5の基板6の面においてICチップ8の面積は樹脂モールド10の面積よりも小さい。したがって、ICチップ8のたわみ量が樹脂モールド10のたわみ量よりも大きい場合にも、ICチップ/樹脂モールド界面での破壊を抑制する効果が得られる。
以上より、実施例3〜7のICモジュールの中では、ICチップの厚さ寸法が130μm以下である実施例3〜5のICモジュールにおいて、ICチップ及び樹脂モールドのたわみ量の差異によるICチップ下面/樹脂モールド界面での破壊がより抑制されているものと考えられる。
なお、ICチップの厚さ寸法をより小さくして、ICチップ下面/樹脂モールド界面が中立面よりも曲率中心に近い場合、ICチップ下面/樹脂モールド界面には引っ張り応力ではなく、圧縮応力がかかる。この場合、ICチップ下面/樹脂モールド界面における引っ張り応力による樹脂モールド等の破断が生じなくなる。したがって、ICチップ下面/樹脂モールド界面が中立面よりも曲率中心に近い場合にも、ICチップ下面/樹脂モールド界面での曲げ応力による破壊を抑制する効果を得ることができる。
以上より、実施例3〜7のICモジュールの中では、ICチップの厚さ寸法が100μm以下である実施例3及び4のICモジュールにおいて、ICチップ下面/樹脂モールド界面での曲げ応力による破壊がより抑制されていると考えられる。
2 樹脂基材
3 収容部
4 底部
5 ICモジュール
6 基板
7 接続端子
8 ICチップ
9 金属線
10 樹脂モールド
Claims (6)
- 前記樹脂モールドは、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および紫外線硬化性樹脂のうちの少なくともいずれかを含有する均一な混練材料からなる請求項1又は2のいずれか一項に記載のICモジュール。
- 前記ICチップのヤング率が前記樹脂モールドのヤング率よりも高い請求項1又は2のいずれか一項に記載のICモジュール。
- 第1の面及びこの第1の面の反対側の第2の面を有し、読み書き装置と接続するための接続端子が前記第1の面に形成された基板と;前記第2の面上に実装され、ワイヤボンディングにより前記接続端子に導通されたICチップと;前記ICチップを被覆する樹脂モールドと;を備えたICモジュールと;
前記ICモジュールが収容される有底穴形状を有する収容部が形成された樹脂基材と;を備えたICカードであって、
前記樹脂モールドが前記収容部の底面に対向するように、前記ICモジュールが前記収容部に収容されており、
前記ICカードの厚さ方向において、前記樹脂モールドの厚さと前記収容部が形成されている領域における前記樹脂基材の厚さとの和から前記ICチップの厚さを引いた残厚が、前記ICチップの厚さよりも大きく、
下記の式を満たすICカード。
- 第1の面及びこの第1の面の反対側の第2の面を有し、読み書き装置と接続するための接続端子が前記第1の面に形成された基板と;前記第2の面上に実装され、ワイヤボンディングにより前記接続端子に導通されたICチップと;前記ICチップを被覆する樹脂モールドと;を備えたICモジュールと;
前記ICモジュールが収容される有底穴形状を有する収容部が形成された樹脂基材と;を備えたICカードであって、
前記樹脂モールドが前記収容部の底面に対向するように、前記ICモジュールが前記収容部に収容されており、
前記ICカードの厚さ方向において、前記樹脂モールドの厚さと前記収容部が形成されている領域における前記樹脂基材の厚さとの和から前記ICチップの厚さを引いた残厚が、前記ICチップの厚さよりも大きく、
下記の式を満たすICカード。
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