JP2007034786A - 複合ｉｃカードおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複合ＩＣカードのＩＣカード装着用凹部内に形成する応力緩和溝の形状を特定の形状とすることによって、カード基体内のアンテナコイルとの接続を確保しながら、ＩＣモジュールの剥離強度の高い複合ＩＣカードとその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の複合ＩＣカードは、接触・非接触式兼用ＩＣモジュールを装着した複合ＩＣカードであって、当該複合ＩＣモジュール装着のためにＩＣカード基体に掘削したＩＣモジュール装着用凹部２０は、当該凹部内の第１凹部２１面の外周域に沿う縁辺であって、２箇所のアンテナコイル接続用凹孔１５，１６に近接する縁辺を除いた部分に限って、カード基体に加えられる曲げ応力を緩和する応力緩和溝１８が掘削されていることを特徴とする。応力緩和溝１８は、０．３ｍｍから１．２ｍｍの幅であって、アンテナコイルに達しない深さで掘削することができる。
【選択図】 図１

Description

本願発明は複合ＩＣカードおよびその製造方法に関する。
詳しくは、接触・非接触式兼用の複合ＩＣカードについて、ＩＣモジュールの装着構造の強化を図った新規な複合ＩＣカードとその製造方法に関する。このような複合ＩＣカードは、通常の接触・非接触式兼用ＩＣカードとして使用して従来品にない耐久性を備える特徴がある。本発明の技術分野は、複合ＩＣカードの製造や利用の分野に関する。

実用されているＩＣカードは大きく分けて３種類に分類される。すなわち、外部端子板がカード表面に露出している接触式、ＩＣチップ及び通信用のアンテナコイルがカード内部に埋め込まれ外部端子板が無い非接触式、及び外部端子板を有し両者の機能を同一のＩＣチップで行う、コンビ式またはデュアルインターフェース式とも呼ばれる、接触・非接触式兼用複合ＩＣカード、の３種類である。

この、コンビ式またはデュアルインターフェース式と呼ばれる接触・非接触式兼用複合ＩＣカード（以下、単に「複合ＩＣカード」という。）が、本願の対象となるＩＣカードである。この複合ＩＣカードは、ＩＣモジュールの裏側（接触端子板面の反対面）に、カード基体内のアンテナ端子と接続するためのアンテナ接続用端子板が設けられており、これがＩＣモジュール装着のために掘削したカードの凹孔内に露出するアンテナコイル端子（アンテナコイルの両端部）と導電ペーストまたは導電シート等を介して接続されることで非接触カードとしての機能も備える特徴を有している。

複合ＩＣカードの場合は、ＣＯＴ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｔａｐｅ）裏面に形成されたアンテナ接続用端子板と、カードのザグリ加工で露出したカード内部に内蔵された非接触通信用のアンテナのアンテナ端子とをＣＯＴ挿入接着時に、ＣＯＴ固定用接着剤とは別の導電性接着剤を介して両者間を電気的にも接続する。これにより、ＩＣチップの非接触通信機能部に導通する。一方、カード表面には６個ないし８個のＩＳＯ７８１６接触方式の端子群が設けられていて接触通信を行う。
なお、ＩＣモジュールはＣＯＴでもＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）でもどちらでも良いものである。以下も同様である。

このようなＩＣモジュールとカード基体内のアンテナとの接続方法を記載する先行技術には、特許文献１、特許文献２、等の多数があるが、具体的な内容を図面を参照して説明することとする。
図５は、従来の複合ＩＣカードの平面図、図６は、ＩＣモジュールの端子板配置図、図７は、複合ＩＣカード用ＩＣモジュールの裏面のボンディング状態を表す図、である。

複合ＩＣカード１は外観的には、図５のように、従来からの接触型ＩＣカードと同様である。カードサイズは、ＩＳＯの規格に基づき、５３．９８×８５．６０ｍｍ、厚みは、０．６８〜０．８４ｍｍの範囲、通常０．７６ｍｍ程度にされている。接触型ＩＣカードとはカード基体１０内に埋設されたアンテナコイル１１を有する違いがある。
アンテナコイル１１は破線で示しているが、実際にはカード基体１０内に埋設されていて見えないので外観上は接触型ＩＣカードと異なるものではない。アンテナコイル１１の両端は、複合ＩＣカード用ＩＣモジュール５のアンテナ接続用端子板に接続するようにされている。

図６は、複合ＩＣモジュール５の端子板配置図であり、Ｃ１〜Ｃ８の８個の端子が設けられている。各端子は、Ｃ１（Ｖｃｃ）、Ｃ２（ＲＳＴ）、Ｃ３（ＣＬＫ）、Ｃ４（ＲＦＵ）、Ｃ５（ＧＮＤ）、Ｃ６（Ｖｐｐ）、Ｃ７（Ｉ／Ｏ）、Ｃ８（ＲＦＵ）であり、この端子配置は通常の接触型ＩＣカードの場合と同一である。

複合ＩＣカード用ＩＣモジュールの裏面のボンディング状態は、通常、図７のようになっている。Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５，Ｃ７端子背面の絶縁基板には、ワイヤボンディング基板側パッド２６が形成されていて、当該パッドを介して、それぞれＩＣチップ３側の接続端子（パッド）にボンディングワイヤ２７で接続されている。Ｃ４，Ｃ８端子は予備端子なので基板側パッドは設けられていない。Ｃ６のＶｐｐも使用しない場合が多い。
Ｃ２，Ｃ３端子とＣ６，Ｃ７端子の背面を利用してアンテナ接続用端子板２４，２５が設けられ、Ｃ４，Ｃ８端子の背面を通る回路を介して、ＩＣチップ３の非接触インターフェース部Ａ１，Ａ２にボンディングされている。複合ＩＣモジュール５のＩＣチップ３やボンディングワイヤ２７部分は樹脂モールドされている。

なお、ＩＣモジュール装着用凹部の周囲に応力緩和用の溝を設ける先行技術には、特許文献３、特許文献４、特許文献５等がある。しかし、いずれも接触型ＩＣカードに関する技術であり、本願のように、カード基体内にアンテナコイルを有する複合ＩＣカードに関するものではない。

特開平９−１２３６５４号公報 特開平１１−３２８３５５号公報 特開平９−３０１７０号公報 特開平１１−３４５５４号公報 特開平１１−３４５５５号公報

ＩＣカードが変形を受けた際に、ＩＣモジュールがカード基体から容易に剥離し難くするためには、従来のように応力緩和溝をＩＣモジュール装着用凹部周囲に形成することが好ましい。しかし、従来の接触ＩＣカードと同様に応力緩和溝を掘削すると、アンテナコイル接続用端子板とカード基体内のアンテナ端子とを接続する接続用凹孔の周囲の接着面積が狭小になり、十分な接着強度が得られなくなる問題がある。不十分な接着強度ではＩＣカードに曲げ負荷が加わった際に剥離が生じてしまい、導通が得られなくなる問題が生じる。また、高温高湿の環境下では水分が浸入しやすく導通部分の劣化も生じ易い。
そこで、本発明はＩＣモジュールの接着強度と、非接触通信用コイルとの接続強度の双方を確保することを課題として研究し完成したものである。

上記課題を解決する本発明の要旨の第１は、接触・非接触式兼用ＩＣモジュールを装着した複合ＩＣカードであって、当該ＩＣモジュール装着のためにＩＣカード基体に掘削したＩＣモジュール装着用凹部は、当該凹部内の第１凹部面の外周域に沿う縁辺であって、２箇所のアンテナコイル接続用凹孔に近接する縁辺を除いた部分に、カード基体に加えられる曲げ応力を緩和する応力緩和溝が掘削されていることを特徴とする複合ＩＣカード、にある。

上記において、応力緩和溝が、０．３ｍｍから１．２ｍｍの幅であって、アンテナコイルに達しない深さである、ことが溝幅として適切であり、またアンテナコイルを損傷しない深さであることから好ましい。

上記課題を解決する本発明の要旨の第２は、接触・非接触式兼用ＩＣモジュールを装着した複合ＩＣカードの製造方法であって、（１）アンテナコイルを埋設したＩＣカード基体を準備する工程、（２）当該ＩＣカード基体にＩＣモジュールの端子板を載置する第１凹部を掘削する工程、（３）第１凹部の内側にＩＣモジュールの樹脂モールド部を納める深さの第２凹部を掘削する工程、（４）第１凹部面にアンテナコイル接続用凹孔をさらに掘削して、カード基体内の２箇所のアンテナコイル端子を露出させる工程、（５）第１凹部面の外周域に沿う縁辺であって、当該２箇所のアンテナコイル接続用凹孔に近接する縁辺を除いた部分に、応力緩和溝を掘削する工程、（６）接触・非接触式兼用ＩＣモジュールを前記第１凹部と第２凹部からなる装着用凹部に装着する際に、導電性接着剤または導電性接着シートを用いてＩＣモジュールのアンテナコイル接続用端子板と、カード基体内のアンテナコイル端子を電気的に接続する工程、（７）同時に非導電性接着剤または異方導電性接着剤を用いてＩＣモジュール端子板を第１凹部面に接着固定させる工程、を少なくとも有することを特徴とする複合ＩＣカードの製造方法、にある。

上記において、前記（５）の工程の応力緩和溝を、０．３ｍｍから１．２ｍｍの幅であって、アンテナコイルに達しない深さに掘削する、ことが溝幅として適切であり、またアンテナコイルを損傷しないことから好ましい。

本発明による複合ＩＣカードは、ＩＣカードが不可逆的に変形するほどの大きなたわみが与えられてもＩＣモジュール基板の剥離等が生じることなく、また、アンテナコイル接続用端子板と、カード基体内のアンテナコイル端子との接続が確保され、非接触通信が不可能になることがない。
本発明による複合ＩＣカードの製造方法によれば、ＩＣカードに加えられる変形に対してＩＣモジュール基板の剥離等が生じることない複合ＩＣカードを、アンテナコイル接続用端子板と、カード基体内のアンテナコイル端子との十分な接続を確保しながら製造することができる。

本発明は、複合ＩＣカードにおいて、カードに加えられる曲げ応力に対して、アンテナコイル接続用端子板とカード基体内のアンテナ端子との接続を確保する技術に関する。
本発明は、ＩＣモジュール装着用凹部内の応力緩和溝の掘削方法に改良を加えた特徴があるが、以下、図面を参照しながら説明することとする。
図１は、本発明の複合ＩＣカードのＩＣモジュール装着用凹部の平面図、図２は、装着用凹部にＩＣモジュールを装着した後の断面図、図３は、従来の複合ＩＣカードのＩＣモジュール装着用凹部の平面図、図４は、従来の装着用凹部にＩＣモジュールを装着した後の断面図、である。

図１は、ＩＣモジュール装着用凹部の平面図を示している。ＩＣモジュール装着用凹部２０は、ＩＣモジュールの端子板を載置する第１凹部２１とその第１凹部２１内をさらに深く掘削した第２凹部２２とから構成されている。図１において、第２凹部２２に接する第１凹部２１面には、２つの長円形状のアンテナコイル接続用凹孔１５，１６が掘削されている。図１では図示していないが、当該アンテナコイル接続用凹孔１５，１６内底面には、カード基体に埋設したアンテナコイル端子１１１，１１２（図２参照）が露出している状態にされている。後に、詳述するが、当該接続用凹孔１５，１６を通じて、ＩＣモジュールのアンテナ接続用端子板２４，２５とカード基体内のアンテナコイル１１を接続するものである。

本発明のＩＣカードで用いるＩＣモジュール装着用凹部２０の特徴は、第１凹部の周囲に形成する応力緩和溝１８が、アンテナコイル接続用凹孔１５，１６に近接する縁辺には形成されていないで、近接縁辺では断続部１９ａ，１９ｂを有することにある。
断続部１９ａ，１９ｂの長さＬ２は、アンテナコイル接続用凹孔１５，１６の長径Ｌ１に合わせて、２．０ｍｍから２．５ｍｍ程度にすることができる。長径Ｌ１と同一であっても良く多少長くてもよい。応力緩和溝１８は、通常当該断続部１９ａ，１９ｂを除く、第１凹部２１の縁辺の全体に形成する。応力緩和溝１８の幅Ｗ２は、０．３ｍｍ〜１．２ｍｍ程度のほぼ均一幅とし、深さはアンテナコイル２１が露出しない深さにする。アンテナコイル２１に損傷を与えないためである。
応力緩和溝１８は、前述した先行特許文献にも記載されているが、ＩＣカード基体に加わる曲げ応力を吸収して、ＩＣモジュールの剥離や変形を防止するものである。

図３は、従来の複合ＩＣカードのＩＣモジュール装着用凹部２０ｊの平面図である。
なお、従来とは、試作的に実施した技術であって、公開された技術を意味するものではない。図３の場合、応力緩和溝１８ｊが第１凹部２１の全周囲に形成されているのに対し、図１では前記のように断続部１９ａ，１９ｂを有している違いがある。

図２は、装着用凹部に複合ＩＣモジュール５を装着した後の断面図である。アンテナコイル接続用凹孔１５，１６の中心を横断する断面なので、図２には応力緩和溝１８の断面が現れていない。アンテナコイル接続用凹孔１５，１６内には、導電性ペーストやはんだ等の導電性接着剤を充填してから複合ＩＣモジュール５を装填する。これにより、複合ＩＣモジュール５側のアンテナ接続用端子板２４，２５とＩＣカード基体内のアンテナコイル端子１１１，１１２とを電気的に導通させる。導電性接着剤の代わりに導電性接着シートが用いられる場合もある。この場合は、異方導電性シートであるので、第１凹部の全面に当該シートを敷いても電気的に短絡する問題は生じない。導電性ペーストやはんだ等をアンテナコイル接続用凹孔１５，１６内に用いる場合は、ＩＣモジュール基板の他の部分を第１凹部２１面に固定するために非導電性の接着剤や接着シートを使用する。

図４は、従来のＩＣモジュール装着用凹部にＩＣモジュールを装着した後の断面図である。図２との対比のためであるが、応力緩和溝１８ｊの断面が現れていることを除き、図４と同一内容である。図２も図４も、アンテナコイル１１は、細線の被覆銅線をアンテナシート（コアシート１０ａ）に固定することにより形成している。アンテナコイル端子１１１，１１２は被覆導線を平面状に密に折り畳んだ形状にされている。

応力緩和溝１８を、図１の形状とすることにより、上記導通部分（アンテナコイル接続用凹孔１５，１６）周囲の面積を広くすることができ、複合ＩＣモジュール５のプリント基板８の第１凹部２１面に対する接着強度をより高くすることが可能となる。感覚的には僅かな面積に見えるが、当該部分において、計算上５％程度の面積増加となる。
応力緩和溝１８の上記ような形状改良により、応力緩和効果を維持しながら、ＩＣモジュールの剥離強度を大きくするという実用上顕著な効果が得られるものである。

このような複合ＩＣカードの製造は、応力緩和溝１８の掘削以外のその他の点においては従来例と同様であり、図２のように、アンテナコイル１１とアンテナコイル端子１１１，１１２を形成したアンテナシート１０１を準備した後、コアシート１０２とオーバーシート１０３，１０４を積層して熱圧をかけて一体にする。カード基材が塩化ビニールと違って熱融着性でない材料の場合は、接着剤や接着シートを併用するものであってもよい。これらの工程は多面付けの大判工程で行い、ＩＣモジュールの装着は、個々のカードサイズに打ち抜いた後に行う。
以下、具体的な実施例に基づいて説明する。

＜ＩＣモジュールの製造＞
複合ＩＣモジュール５用のプリント基板８として、厚み１１０μｍのガラスエポキシ材料に厚み３５μｍの表面側銅箔と厚み３５μｍの背面側銅箔を積層したものを使用した。なお、ガラスエポキシ材料には、ワイヤボンディング基板側パッド２６を予め必要個数穿孔したものを使用した。このプリント基板８に対して、表面側端子群（Ｃ１〜Ｃ８）と、背面側アンテナ接続用端子板２４，２５、その他必要な回路をフォトエッチング工程で形成した。端子板全体の大きさは１３．０ｍｍ×１１．８ｍｍとし、アンテナ接続用端子板２４，２５のサイズは、３．０ｍｍ×２．０ｍｍになるようにした。
レジスト剥離後、残存する銅箔層を電極として、表面側端子群と背面側のアンテナ接続用端子板２４，２５に対してニッケルメッキ及び金めっき処理を行った。

複合ＩＣカード用ＩＣチップ３をエポキシ系ダイ接着剤によりプリント基板８にダイボンディングし、ＩＣチップ３の各接続端子（パッド）と基板側各パッド（穴部）２６間及び回路２４１，２５１間のワイヤボンディングを行った。最後に、ＩＣチップ３、ボンディングワイヤ２７部分を樹脂モールドし、複合ＩＣカード用ＩＣモジュール５を完成した（図７参照）。

＜アンテナシートの準備＞
アンテナシートとなるコアシート１０１として、厚み３６０μｍの白色硬質塩化ビニールシートを用いた。このコアシート１０１に径１１０μｍの被覆銅線を被覆樹脂を溶融しながらコアシート１０１に固定する方法で、アンテナコイル１１を形成し、アンテナコイル１１の両端部は、被覆銅線を平面状に密に折り畳んだ形状にしてアンテナコイル接続端子１１１，１１２とした。アンテナコイル接続端子１１１，１１２は、ＩＣモジュール装着用凹部２０を掘削した場合の第１凹部２１の下面に位置するようにした。

＜カード基体の準備＞
このアンテナシートに対して、厚み３６０μｍの白色硬質塩化ビニールからなるコアシート１０２をアンテナコイル１１が内面になるように密着し、その両側に厚み５０μｍの透明塩化ビニールシートをオーバーシート１０３，１０４として積層し、熱圧をかけて一体のカード基体１０にした。
プレス後は、多少圧縮されるので、カード基体１０の全体厚みは、８００μｍ〜８１０μｍ程度となる。この状態で、アンテナコイル１１の銅線は、カード基体１０の表面から、３４５μｍから４５５μｍ程度の深さに位置することになる（図２参照）。

＜ＩＣモジュールの装着＞
ＩＣモジュール装着用凹部２０の第１凹部２１が、大きさ１３．０ｍｍ×１１．８ｍｍ、深さ２１０μｍとなるように掘削し、その中心部分に第２凹部２２を、大きさ８．７ｍｍ×８．４ｍｍで、樹脂モールド部７が納まる深さに掘削した。次いで、第１凹部２１面のアンテナコイル端子１１１，１１２位置に、アンテナコイル接続用凹孔１５，１６を掘削して金属銅線が露出するようにした。アンテナコイル接続用凹孔１５，１６の大きさは、図１のように、幅Ｗ１が約１．０ｍｍ、長さＬ１が２．２ｍｍの長円形状になるように掘削した。さらに、応力緩和溝１８をアンテナコイル接続用凹孔１５，１６に近接する部分を除いて、第１凹部２１の縁辺の全体に、幅０．５ｍｍで、第１凹部面からの深さが、６０μｍになるように掘削した。アンテナコイル接続用凹孔１５，１６に近接する部分には断続部を設けて応力緩和溝１８を掘削しないようにし、当該断続部１９ａ，１９ｂの長さＬ２は、２．２ｍｍになるようにした。

異方導電性接着剤として、導電性ペースト（パナソニックファクトリーソリューションズ製「ＬＡＣ３００Ｄ」）を使用し、アンテナコイル接続用凹孔１５，１６内及び第１凹部２１の全面に塗布してから、複合ＩＣモジュール５を、ＩＣモジュール装着用凹部２０に熱圧をかけて固定した。以上の実施例の複合ＩＣカードを１０枚試作した。

（比較例）
応力緩和溝１８を第１凹部２１の縁辺の全周に掘削した以外の条件は、上記実施例１と全て同一の条件として比較例の複合ＩＣカードを１０枚試作した。

複合ＩＣモジュール装着後の実施例と比較例の複合ＩＣカードの各１０枚について、耐久性の比較試験を行った。試験は、ＩＳＯ７８１６−１に基づく「曲げ試験（合計１０００回の動的曲げ試験）」を行った。
その結果、比較例では、１０枚中２枚の導電性接着剤の剥離が生じたが、実施例では、全数剥離を生じることは無かった。

本発明の複合ＩＣカードのＩＣモジュール装着用凹部の平面図である。 図１のＩＣモジュール装着用凹部にＩＣモジュールを装着した後の断面図である。 従来の複合ＩＣカードのＩＣモジュール装着用凹部の平面図である。 従来の装着用凹部にＩＣモジュールを装着した後の断面図である。 複合ＩＣカードの平面図である。 ＩＣモジュールの端子配置図である。 複合ＩＣカード用ＩＣモジュールの裏面のボンディング状態を表す図である。

符号の説明

１ 複合ＩＣカード
３ ＩＣチップ
５ 複合ＩＣモジュール
７ 樹脂モールド部
８ プリント基板
１０ カード基体
１１ アンテナコイル
１１１ アンテナコイル端子
１１２ アンテナコイル端子
１５，１６ アンテナコイル接続用凹孔
１８ 応力緩和溝
１９ａ，１９ｂ 断続部
２０ ＩＣモジュール装着用凹部
２１ 第１凹部
２２ 第２凹部
２４，２５ アンテナ接続用端子板
２６ ワイヤボンディング基板側パッド
２７ ボンディングワイヤ

Claims (4)

1. 接触・非接触式兼用ＩＣモジュールを装着した複合ＩＣカードであって、当該ＩＣモジュール装着のためにＩＣカード基体に掘削したＩＣモジュール装着用凹部は、当該凹部内の第１凹部面の外周域に沿う縁辺であって、２箇所のアンテナコイル接続用凹孔に近接する縁辺を除いた部分に、カード基体に加えられる曲げ応力を緩和する応力緩和溝が掘削されていることを特徴とする複合ＩＣカード。
2. 応力緩和溝が、０．３ｍｍから１．２ｍｍの幅であって、アンテナコイルに達しない深さであることを特徴とする請求項１記載の複合ＩＣカード。
3. 接触・非接触式兼用ＩＣモジュールを装着した複合ＩＣカードの製造方法であって、（１）アンテナコイルを埋設したＩＣカード基体を準備する工程、（２）当該ＩＣカード基体にＩＣモジュールの端子板を載置する第１凹部を掘削する工程、（３）第１凹部の内側にＩＣモジュールの樹脂モールド部を納める深さの第２凹部を掘削する工程、（４）第１凹部面にアンテナコイル接続用凹孔をさらに掘削して、カード基体内の２箇所のアンテナコイル端子を露出させる工程、（５）第１凹部面の外周域に沿う縁辺であって、当該２箇所のアンテナコイル接続用凹孔に近接する縁辺を除いた部分に、応力緩和溝を掘削する工程、（６）接触・非接触式兼用ＩＣモジュールを前記第１凹部と第２凹部からなる装着用凹部に装着する際に、導電性接着剤または導電性接着シートを用いてＩＣモジュールのアンテナコイル接続用端子板と、カード基体内のアンテナコイル端子を電気的に接続する工程、（７）同時に非導電性接着剤または異方導電性接着剤を用いてＩＣモジュール端子板を第１凹部面に接着固定させる工程、を少なくとも有することを特徴とする複合ＩＣカードの製造方法。
4. 前記（５）の工程の応力緩和溝を、０．３ｍｍから１．２ｍｍの幅であって、アンテナコイルに達しない深さに掘削することを特徴とする請求項３記載の複合ＩＣカードの製造方法。
   
   
   

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