JP2016212778A - デュアルインターフェース通信媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】スルーホールに金属めっき処理を施すことなく容易かつ低コストに製造することができるデュアルインターフェース通信媒体を得る。【解決手段】デュアルインターフェースＩＣモジュールをカード本体の凹部に嵌め込んで製造されたデュアルインターフェース通信媒体であって、前記デュアルインターフェースＩＣモジュールの基板が片面に金属箔のエッチングパターンで形成した外部接触端子のパターンを有し、前記基板の他方の面に導電性ペーストによって形成された、結合用コイルのパターンと配線パターンとスルーホールの導体を有する電磁結合式のデュアルインターフェースＩＣモジュールであるデュアルインターフェース通信媒体を製造する。【選択図】図４

Description

本発明は、接触型通信と非接触型通信が可能なデュアルインターフェース通信媒体に関する。

接触通信機能、および非接触通信機能を有するＩＣチップを搭載したデュアルインターフェースＩＣモジュールを製造し、そのデュアルインターフェースＩＣモジュールを組込んだＩＣカード等のデュアルインターフェース通信媒体が製造されている。

ＩＣカードタイプのデュアルインターフェース通信媒体において、電磁結合を利用しない従来のデュアルインターフェースＩＣモジュールでは、デュアルインターフェースＩＣモジュールをカード本体のコイルアンテナにはんだなどの導電性の接続部材で直接接続する。そのため、デュアルインターフェース通信媒体を曲げたときに、その接続部材がストレスで断線してデュアルインターフェース通信媒体が破損する恐れがあった。

デュアルインターフェースＩＣモジュールとカード本体のアンテナ回路を電磁結合によって結合する、電磁結合式のデュアルインターフェースＩＣモジュールを用いると、デュアルインターフェースＩＣモジュールとカード本体のコイルアンテナが直接には接合しないので、接合部へのストレスによってデュアルインターフェースＩＣモジュールとカード本体との電気的な結合が不安定になる問題が解決できる。

電磁結合式のデュアルインターフェースＩＣモジュールには、カード本体のアンテナ回路の配線との電磁結合を介して電力が供給され、また、その電磁結合を介して、デュアルインターフェースＩＣモジュールがカード本体のコイルアンテナとの間で通信用の信号を送受信することができる。

デュアルインターフェースＩＣモジュールとカード本体とが電磁結合により電気的に結合されたデュアルインターフェース通信媒体としては、例えば特許文献１から３に記載されたデュアルインターフェース通信媒体が知られている。

国際公開第９９／２６１９５号 国際公開第９８／１５９１６号 国際公開第９６／３５１９０号

デュアルインターフェース通信媒体用のデュアルインターフェースＩＣモジュールでは、接触型外部機器との接触インターフェース用の端子（外部接触端子部）が表面に形成されており、裏面にトランス結合（電磁結合）用の結合用コイルが形成されている。

また、デュアルインターフェースＩＣモジュールの基板については、基板の裏面の結合用コイルの端部を、スルーホールを介して基板の表面の外部接触端子まで電気接続する。このスルーホールは、基板にパンチなどにより貫通孔を形成し、その孔の壁面に金属めっき処理を施すことで、基板の裏面の配線パターンを基板の表面の外部接触端子に電気接続する。

従来のＩＣカードタイプのデュアルインターフェース通信媒体は、特許文献１のように、デュアルインターフェースＩＣモジュールをカード本体の凹部に嵌め込んで製造する。デュアルインターフェースＩＣモジュールは、ＩＣチップの樹脂封止部がデュアルインターフェースＩＣモジュールの基板の裏面から突出した凸型形状をしている。

そのため、カード本体に凹部を形成し、その凹部に、裏面にホットメルト接着シートを仮貼りしたデュアルインターフェースＩＣモジュールを配置し、プレスヘッドで加熱加圧する熱圧プレスによりカード本体とデュアルインターフェースＩＣモジュールを接着固定してデュアルインターフェース通信媒体を製造していた。

また、デュアルインターフェースＩＣモジュールの基板については、基板の裏面の配線パターンを基板の表面の外部接触端子に電気接続するスルーホールを、基板にパンチなどにより形成した貫通孔の壁面に金属めっき処理を施して形成していた。

しかしながら、その貫通孔の壁面に金属めっきを施すことで、基板の表裏の配線パターンを電気接続するスルーホールを形成するために金属めっき処理が必要である。その金属めっき処理によって、デュアルインターフェースＩＣモジュールの製造工程が複雑になり、デュアルインターフェースＩＣモジュールの製造コストが高くなる問題があった。

そのため、本発明の課題は、スルーホールに金属めっき処理を施すことなく容易かつ低コストでデュアルインターフェース通信媒体を製造することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、デュアルインターフェースＩＣモジュールをカード本体の凹部に嵌め込んで製造されたデュアルインターフェース通信媒体であって、前記デュアルインターフェースＩＣモジュールの基板が片面に金属箔のエッチングパターンで形成した外部接触端子のパターンを有し、前記基板の他方の面には導電性ペーストによって形成された結合用コイルのパターンと配線パターンとスルーホールの導体を有する電磁結合式のデュアルインターフェースＩＣモジュールであることを特徴とするデュアルインターフェース通信媒体である。

本発明は、この構成により導電性ペーストによって、結合用コイルのパターンと配線パターンとスルーホールの導体を形成するため、低コストでデュアルインターフェース通信媒体を得ることができる効果がある。

また、本発明は、上記のデュアルインターフェース通信媒体であって、前記結合用コイルのパターンが１１．８ｍｍ×１３ｍｍ以下の寸法で形成されていることを特徴とするデュアルインターフェース通信媒体である。

本発明は、デュアルインターフェース通信媒体のデュアルインターフェースＩＣモジュールの基板の片面に金属箔のエッチングパターンで外部接触端子のパターンを形成する。そして、その基板の他方の面に導電性ペーストによって結合用コイルのパターンと配線パターンとスルーホールの導体を形成する。それにより、低コストでデュアルインターフェースＩＣモジュールを作ることができ、低コストでデュアルインターフェース通信媒体を製造することができる効果がある。

また、本発明では、１１．８ｍｍ×１３ｍｍ以下の寸法のデュアルインターフェースＩＣモジュールを製造するので、通常のＩＣカード製造用設備を用いてデュアルインターフ
ェースＩＣモジュール１０を製造することができ、低コストで、デュアルインターフェース通信媒体を得ることができる効果がある。

本発明の実施形態のデュアルインターフェース通信媒体の概略の平面図である。 本発明の実施形態のデュアルインターフェース通信媒体の概略の断面図である。 本発明の実施形態のデュアルインターフェース通信媒体に用いるアンテナシートの概略の平面図である。 （ａ）本発明の実施形態のデュアルインターフェースＩＣモジュールの基板の概略の上面図である。（ａ）本発明の実施形態のデュアルインターフェースＩＣモジュールの基板の概略の下面図である。

（デュアルインターフェース通信媒体）
以下では、本発明の実施形態のデュアルインターフェース通信媒体について説明する。デュアルインターフェース通信媒体は、外部機器との間で、接触型通信と非接触型通信とを行う。

ＩＣカードタイプのデュアルインターフェース通信媒体は、その外形等の形状は、適宜のカード規格に準じた外形等の形状を採用することができる。

図１の平面図に、本発明の実施形態の、ＩＣカードタイプのデュアルインターフェース通信媒体の模式的な平面図を表す。図１の平面図のように、平面視の外形が略矩形状のカード本体１に、表面に露出したデュアルインターフェースＩＣモジュール１０の接触式の外部接触端子１１を有し、内層に埋め込まれたアンテナシート２のコイルアンテナ３を備えている。

図１の平面図に、カード本体１の内層のアンテナシート２に形成されているコイルアンテナ３を含むアンテナ回路の配線を透視で示す。コイルアンテナ３は、非接触で外部機器のリーダ／ライタと通信する。図２の側断面図に、図１のＩＣカードタイプのデュアルインターフェース通信媒体の側断面を示す。

（アンテナシート）
図３に、デュアルインターフェース通信媒体のカード本体１の内層に埋め込むアンテナシート２の模式的な平面図を示す。アンテナシート２には、アンテナ回路として、コイルアンテナ３と、第２の結合用コイル３ａと容量性素子３ｃとをアンテナシート２の表裏面に形成する。このアンテナシート２をカード本体１の複数のカード基材間の内層に埋設する。

（カード本体）
ここで、カード本体１に用いる材料は、ポリ塩化ビニル（PVC）やポリエチレンテレフタレート共重合体（PET-G）等のカード本体１として一般的な絶縁性や耐久性を兼ね備えた材料が用いられる。

カード本体１には、図２のように、一定の深さの凹部４を形成し、その凹部４に、接触型通信機能・非接触型通信機能の両方を有するデュアルインターフェースＩＣモジュール１０を埋め込んでデュアルインターフェース通信媒体を製造する。

カード本体１の凹部４は、デュアルインターフェースＩＣモジュール１０の基板部分を嵌め込む部分の浅い凹部の領域の中に、ＩＣチップ５の樹脂封止部を嵌め込む深い凹部の
領域が形成された２段形状の凹部４に形成する。

（デュアルインターフェースＩＣモジュール）
図４（ａ）に、カード本体１に埋め込む電磁結合式のデュアルインターフェースＩＣモジュール１０の上面の平面図を示し、図４（ｂ）にその下面の平面図を示す。

電磁結合式のデュアルインターフェースＩＣモジュール１０では、それを形成する基板の上面に、図４（ａ）のように、外部の読取装置と接触型通信をするための外部接触端子１１を形成する。

そして、デュアルインターフェースＩＣモジュール１０の基板の下面に、アンテナシート２の第２の結合用コイル３ａと磁界結合する非接触式通信部である第１の結合用コイル１２のパターンと、ＩＣチップ５の接続バンプを電気接続するバンプ接続端子を設ける。

デュアルインターフェースＩＣモジュール１０の基板の上面の外部接触端子１１は、スルーホール１３によって基板の下面の配線パターン１４に電気接続する。

（製造方法）
本実施形態では、デュアルインターフェースＩＣモジュール１０の基板として、厚み50〜200μmのガラスエポキシやPET等の絶縁基板の片面に銅箔が形成された片面基板を用いる。その片面基板の銅箔形成面をデュアルインターフェースＩＣモジュール１０の上面にする。

また、その基板の寸法は、３５ｍｍ幅のテープ状の基板に形成し、その基板に、１１．８ｍｍ×１３ｍｍ以下の寸法のデュアルインターフェースＩＣモジュール１０を２列に形成する。

（工程１）
その片面基板の上面の銅箔をエッチングすることによって15〜50μmの複数の銅箔パターンで外部接触端子１１のパターンを形成する。

（工程２）
次に、その外部接触端子１１の銅箔パターンの露出部分に0.5〜3μmのニッケルめっき層を形成し、さらにその上に0.01〜0.3μmの金めっきを形成する。ただし、外部接触端子１１の表面に形成するめっき層の構成はこの構成に限らない。

（工程３）
デュアルインターフェースＩＣモジュール１０の基板の下面には、導電性ペーストをスクリーン印刷することで、第１の結合用コイル１２のパターンと配線パターン１４とバンプ接続端子のパターンと、そして、スルーホール１３へ充填して外部接触端子１１と接合する導電体を形成する。

ここで、第１の結合用コイル１２のパターンの寸法を、１１．８ｍｍ×１３ｍｍ以内に形成する。第１の結合用コイル１２のパターンをこの寸法に形成することによって、通常のＩＣカード製造用設備を用いてデュアルインターフェースＩＣモジュール１０を製造することができる効果がある。

第１の結合用コイル１２のパターン等を形成するために用いる導電性ペーストは、銀あるいは銅などのフィラーを含んだ導電性に優れた物がよく、体積抵抗率が5.0×10^-4Ω・cm以下であることが望ましい。

この導電性ペーストは、第１の結合用コイル１２等のパターンを形成するのと同時に、スルーホール１３に導電性ペーストを充填する。その導電性ペーストを充填したスルーホール１３により、デュアルインターフェースＩＣモジュール１０の基板の上面の外部接触端子１１と、基板の下面の第１の結合用コイル１２のパターンと配線パターン１４を電気接続させる。

（工程４）
次に、接触型インターフェースと非接触型インターフェースとを内蔵したＩＣチップ５を、デュアルインターフェースＩＣモジュール１０の基板の裏面へフリップチップ実装する。すなわち、ＩＣチップ５の接続バンプを基板のバンプ接続端子に電気接続させる。

（工程５）
そして、基板の面とＩＣチップ５の面の間隙にアンダーフィル樹脂１５を流し込んで充填させて硬化させる。それにより、図４（ｂ）の平面図のように、ＩＣチップ５を実装し、その接続バンプをアンダーフィル樹脂１５に埋め込んで封止し保護したデュアルインターフェースＩＣモジュール１０を製造する。

（アンテナシート）
アンテナシート２は、厚み15〜50μmのポリエチレンテレフタレート（PET）やポリエチレンナフタレート（PEN）等の絶縁性のベース基板を用いることができる。

そのアンテナシートの表裏には、厚み5〜50μmの銅箔、あるいはアルミ箔を材料としてエッチングにより、外部機器等との間で非接触型通信を行うためのアンテナ回路として、コイルアンテナ３と、デュアルインターフェースＩＣモジュール１０の結合用コイル１１とトランス結合するための第２の結合用コイル３ａ、および容量性素子３ｃを形成する。

このコイルアンテナ３及び第２の結合用コイル３ａは、直径30μｍ〜150μｍ程度の銅などのワイヤーにより形成してもよい。

容量性素子３ｃは、非接触型通信を行うためのコイルアンテナ３の共振周波数を設定する静電容量を形成する回路要素である。容量性素子３ｃは、アンテナシート２の表面と裏面で対向させた幅広パターンによって形成する。その容量性素子３ｃにより、コイルアンテナ３のインダクタンスによる共振回路を形成する。

第２の結合用コイル３ａの最内周の端部は、図３の平面図のように、容量性素子３ｃと導通する略円形のランド部Ｒに接続する。ランド部Ｒは、クリンピングによりシート基板４１の裏面側に形成されたランド部に電気的に接続する。これらのランド部は、導電性ペースト、抵抗溶接やレーザー溶接等により電気的に接続してもよい。

（カード本体）
図２にデュアルインターフェース通信媒体のカード本体１の側断面図を示す。このカード本体１は、アンテナシート２を、複数のカード基材間に挟みこみ熱圧によるラミネートあるいは接着等の加工を行い一体化し、その後カード個片形状に打ち抜くことによってカード本体を成形する。

（カード本体の凹部）
次に、図２の側断面図のように、カード本体１に、デュアルインターフェースＩＣモジュール１０を埋め込むための凹部４（キャビティ）を、ミリング加工、切削加工等により形成する。凹部４は、例えば縦８ｍｍ×横７．７ｍｍに形成し、深さは、デュアルインターフェースＩＣモジュール１０の基板部分を嵌め込む部分の浅い凹部の領域の中に、ＩＣチップ５の樹脂封止部を嵌め込む深い凹部の領域が形成された２段形状の凹部４に形成する。

このカード本体の凹部４（キャビティ）に、電磁結合式のデュアルインターフェースＩＣモジュール１０を、ホットメルトシート等の接着剤により装着し、デュアルインターフェース通信媒体を製造する。

１・・・・カード本体
２・・・アンテナシート
３・・・コイルアンテナ
３ａ・・・第２の結合用コイル
３ｃ・・・容量性素子
４・・・・凹部（キャビティ）
５・・・ＩＣチップ
１０・・・・デュアルインターフェースＩＣモジュール
１１・・・外部接触端子
１２・・・第１の結合用コイル
１３・・・スルーホール
１４・・・配線パターン
１５・・・アンダーフィル樹脂
Ｒ・・・ランド部

Claims (2)

1. デュアルインターフェースＩＣモジュールをカード本体の凹部に嵌め込んで製造されたデュアルインターフェース通信媒体であって、前記デュアルインターフェースＩＣモジュールの基板が片面に金属箔のエッチングパターンで形成した外部接触端子のパターンを有し、前記基板の他方の面には導電性ペーストによって形成された結合用コイルのパターンと配線パターンとスルーホールの導体を有する電磁結合式のデュアルインターフェースＩＣモジュールであることを特徴とするデュアルインターフェース通信媒体。
2. 請求項１記載のデュアルインターフェース通信媒体であって、前記結合用コイルのパターンが１１．８ｍｍ×１３ｍｍ以下の寸法で形成されていることを特徴とするデュアルインターフェース通信媒体。

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