JP2005115968A - 非接触ｉｃカード - Google Patents

Abstract

【課題】非接触ＩＣカードにおいて、機械的強度を実用上充分に向上することを課題とする。
【解決手段】アンテナが形成されたシート上に、該アンテナとＩＣチップとが接続するように該ＩＣチップが実装されたベアチップ実装方式の非接触ＩＣカードにおいて、前記ＩＣチップの上方に、該ＩＣチップの長辺方向の長さを直径とした円以上の大きさの円板形または略円板形の補強板が接着してあり、 前記アンテナ、シート、及びＩＣチップがシート状の複数のカード基材に挟まれ、積層された構造をなしていること、を特徴とする非接触ＩＣカード。
【選択図】図１

Description

本発明は、曲げや点圧によるＩＣの破壊を防ぐことによって信頼性を向上させた非接触ＩＣカードに関するものである。

従来より個人を識別するＩＤカードとして、磁気あるいは光学的読み取りを行う方法がクレジットカード等において広く用いられてきた。
しかしながら、技術の大衆化によってデータの改ざんや偽造カードが出回るようになり、実際に偽造カードによって被害を受ける人が増加するなど、個人情報の秘匿に関して社会問題化している。 このため、近年ではＩＣチップを内臓したＩＣカードが情報容量の大きさや暗号化データを載せられるという点から個人データを管理するものとして注目を集めている。

従来ＩＣカードは、ＩＣ回路と外部データ処理装置との情報交換のために、電気的かつ機械的に接合するための接続端子を有していた。そのため、ＩＣ回路内部の気密性の確保、静電気破壊対策、端子電極の電気的接続不良、読み書き装置の機構が複雑、等々様々な問題を有していた。
また、ＩＣカードを読み書き装置に挿入または装着するという人による動作が結局は必要となり、利用分野によっては効率が悪く煩雑であるため、手間が要らず携帯状態で使用できるような遠隔データ処理装置との情報交換が可能な非接触ＩＣカードの出現が望まれていた。

そこで、プラスチック製のカード基体の中に電磁波を利用するためのアンテナとメモリや演算機能を具備したＩＣチップを備えている非接触ＩＣカードが開発された。
これはリーダーライタからの外部電磁波によってカード内のアンテナに励起された誘導起電力でＩＣを駆動しようというものであり、バッテリー電源をカード内部にもつ必要がなく、アクティビティに優れたカードを提供することができる。
アプリケーションによってはペーパーバッテリーなどの薄型電池を内部にもって、距離を飛ばせるようにしたり、高い周波数帯を利用するという動きもあるが、コストやアプリケーションの観点から、バッテリーレスのものが多く望まれている。

ＩＣチップは、一般にガラスエポキシ基板（モジュール基板）上にワイヤボンディング実装法やフリップチップ実装法などによって実装される。その後通常は温度、湿度などの外部環境の変化からの保護、電気的絶縁性を保持、動作中に発生した熱の拡散などを目的に、樹脂で封止を行う。
使用される樹脂材料は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、およびこれらの混合、変成樹脂等がある。
これらの樹脂をインジェクション法、ディスペンサーによるポッティング塗布、メタルマスクを用いた印刷塗布等の方式を用いてＩＣチップを覆う如く形成した後、硬化させる。この状態までのものを一般にＩＣモジュールと呼ぶ。

更にＩＣモジュールにアンテナをはんだ付け等の方法によって接続し、非接触ＩＣカードとしての機能を有する状態にした場合には、特にインレットやインレイと呼ぶ。

近年では、低価格化を図るために、アンテナとＩＣチップとの接合電極部をシート上に設け、直接ＩＣチップを実装するベアチップ実装方式も試みられている。この場合は、ＩＣチップの回路形成面にある電極部にバンプと呼ばれる突起物をはんだや金などで設け、
バンプを通して電極部と接続するフェースダウン方式をとっている。
接続には、異方性導電フィルムや異方性導電樹脂のような導電粒子を含んだ樹脂や、アンダーフィルのようにＩＣチップ回路面とモジュール基板の間を埋めることを目的としたものがある。この場合でも、インレットの動作信頼性のために、前述したような樹脂による封止を行う必要がある。
しかしながら、モジュール化したＩＣを使用する場合に比較して、機械的強度が不十分であり、カードに高機能化を求めるマネー情報やＩＤ情報を管理するに問題がある。

アンテナは電線をループ状に形成したものや上述したように、シート上に導体箔を貼りエッチングなどの方法により形成したもの等がある。利用する周波数によりその形状や巻き数は異なるが、現在頻繁に利用されている１３ＭＨｚ程度の周波数の場合、数回巻いたものが一般的である。

このような部材から構成されたインレットをカード内部に埋め込むには様々な方法が開発されているが、カード基材となるプラスチックシート中にインレットを挟み込み、プレス機により加温、加圧して熱融着により一体化するという熱ラミネート方式が多く用いられている。
その他にも、接着剤やホットメルト中にインレットを埋め込み、プラスチックシートによって挟み込む方法、また、インジェクション技術を用いたり、ＵＶ硬化技術を用いてカードに熱的負担をかけないで製造したりすることもできる。

以下に公知文献を示す。
特表平０３−５０３３９０号公報

しかしながら、ＩＣチップを用いたカードは、ＩＣチップが機械的に破壊されるとすべてのデータが失われてしまうことから、折り曲げや、点衝撃などの点圧に対して、機械的強度をいかに上げるかが課題となっている。
その意味もあって、ＩＣチップの封止は、カード基材と異なる硬度をもった樹脂がＩＣチップを保護する役割の一端を果たしているとはいえるが、現状充分な強度を得られてはいえない。
本発明は非接触ＩＣカードにおいて、機械的強度を実用上充分に向上することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために発明されたものである。
即ち、請求項１の発明においては、アンテナが形成されたシート上に、該アンテナとＩＣチップとが接続するように該ＩＣチップが実装されたベアチップ実装方式の非接触ＩＣカードにおいて、
前記ＩＣチップの上方に、該ＩＣチップの長辺方向の長さを直径とした円以上の大きさの円板形または略円板形の補強板が接着してあり、
前記アンテナ、シート、及びＩＣチップがシート状の複数のカード基材に挟まれ、積層された構造をなしていること、を特徴とする非接触ＩＣカード、としたものである。

請求項２の発明においては、前記補強板の配置位置が、前記ＩＣチップの直上であ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。

請求項３の発明においては、前記補強板が金属板であることを特徴とする請求項１又は
２のいずれかに記載の非接触ＩＣカード、としたものである。

アンテナが形成されたシート上に、該アンテナとＩＣチップとが接続するように該ＩＣチップが実装されたベアチップ実装方式の非接触ＩＣカードにおいて、前記ＩＣチップの上方に、該ＩＣチップの長辺方向の長さを直径とした円以上の大きさの円板形または略円板形の補強板が接着してあり、前記アンテナ、シート、及びＩＣチップがシート状の複数のカード基材に挟まれ、積層された構造にしたことで、非接触ＩＣカードの機械的強度、特に点圧強度が向上し、信頼性を増し、曲げ特性においても更に強度を向上することができる。

以下、本発明について詳細に説明する。
なお、カードの製造方法によって使用される材料等も若干異なるが、ここでは製造方法として熱ラミネート方式をとった場合を説明する。

図１は、本発明の基本的な構成であり、カード内のＩＣチップ部の断面構成を示すものである。
カード基材１１はプラスチックからなり、塩化ビニル、ＰＥＴ、ＡＢＳ、ポリカーボネイトなどの樹脂及びこれらをアロイ化したもの等が用いられる。これらは多層構造をなしており、その間には接着剤を用いる場合もある。
カード基材１１のほぼ中央部にはＩＣモジュール１２及びアンテナ１３が設置された樹脂シート１４が挟み込まれ保持されている。
ＩＣモジュール１２は、モジュール基板と、実装されたＩＣチップと、ＩＣチップを封止した樹脂などから構成される。
樹脂シートには金属ワイヤを巻いたアンテナや導体箔をエッチングして形成されたアンテナパターンの導体箔が設けてある。
樹脂シート１４はガラスエポキシやポリイミド、ＰＥＴ、ＰＶＣ、ＡＢＳ、ポリカーボネイトなどの樹脂及びこれらをアロイ化したもの等、シート状に加工できるものならば、使用可能である。
導体としては、銅、アルミニウムなどが使用できるが、媒体価格を安価にすることを考えれば、アルミニウム箔が推奨される。

ＩＣモジュール１２の直上に、補強材１５が配備されている。これによって上方からの点圧に関して、補強材により力が分散されてＩＣ全体に均一にかかるので機械的強度が向上する。
下方からの点圧に関しては、もともとモジュール基板があるため、封止樹脂単独よりも強くなっている。
また補強材１５の大きさ、形は、ＩＣチップの長辺方向の長さ以上を直径とした略円形であるで、曲げたときに補強材にかかる応力が一点に集中しないのと同時に、ＩＣチップにも余分な応力はかからない。
補強材１５の大きさ、形につき、ＩＣチップの長辺方向の長さ以上を直径としたほぼ円形であればよく、例えば楕円形、角が曲率半径の大きい円弧の四角形などの形でも良い。

更に、補強材を金属のように塑性のある物質にすることで、曲げに対しても強くなる。

次に本発明による非接触ＩＣカードの実施例を詳細に説明する。
図２に実施例の断面構成を示す。使用したモジュールシート１４１はモジュール化されたマイフェアチップ（ミクロン社製）をＰＶＣシート状に銅箔のエッチングによるアンテナ
を形成して接合したシート（シーメンス社製）２００μｍ厚を用いた。
ＩＣモジュール１２の封止側に、直径３ｍｍ、厚さ５０μｍの鉄板よりなる補強材１５をシアノアクリレート系接着剤で仮固定した。
カード基材としては、厚さ１５０μｍのＰＥＴ−Ｇよりなるカード基材ａ１１１、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体接着剤を５μｍ厚で塗布した１２５μｍ厚の延伸ＰＥＴよりなるカード基材ｂ１１２をモジュールシート１４１の両側から挟み込み（全部で５層構成）、帳合した。

この５層重ねシートを上下から厚さ０．５ｍｍのステンレス板で挟み込み、加熱プレスを行った。プレス条件は、初期は低圧で１７０℃で約８分、その後、１４７×１０⁴Ｐａ、１７０℃で２分熱ラミネートを行った。
更に、カード作製時に生じるねじれ、カード表面上のあばたを防止するため、冷却プレスを１４７×１０⁴Ｐａ、室温で５分間行った。
このラミネートシートを内側にあるアンテナ等を傷つけないようにカードの大きさに打ち抜き、本発明による非接触ＩＣカードを得た。
上記のような要領で作製した、本発明による補強材を入れた非接触ＩＣカードと入れないで作製したカードの機械的強度（点圧破壊強度及びＪＩＳのＸ６３０５の曲げ試験）の比較を行ったところ、表１のようになった。

なお、本発明内容から、ＩＣをモジュール化せずにベアチップ実装した非接触ＩＣカードにおいても同様のことが類推されるのは明らかである。

また前記実施例では、バッテリーレスの場合を事例としているが、バッテリーを保持した状態にあっても、本発明技術的範囲に影響を与えるものではない。

本発明による非接触ＩＣカードの断面構成図。 本発明の実施例のＩＣカードの断面構成図。

符号の説明

１１………カード基材
１２………ＩＣモジュール
１３………アンテナ
１４………樹脂シート
１５………補強材
１１１……カード基材ａ
１１２……カード基材ｂ
１４１……モジュールシート

Claims (3)

1. アンテナが形成されたシート上に、該アンテナとＩＣチップとが接続するように該ＩＣチップが実装されたベアチップ実装方式の非接触ＩＣカードにおいて、前記ＩＣチップの上方に、該ＩＣチップの長辺方向の長さを直径とした円以上の大きさの円板形または略円板形の補強板が接着してあり、前記アンテナ、シート、及びＩＣチップがシート状の複数のカード基材に挟まれ、積層された構造をなしていること、を特徴とする非接触ＩＣカード。
2. 前記補強板の配置位置が、前記ＩＣチップの直上であ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. 前記補強板が金属板であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の非接触ＩＣカード。

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