JP2004013734A - Noncontact ic card - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a noncontact IC card which can reduce costs by constitution without need of processing etching etc. on both sides while enhancing mechanical strength without increasing caliper of a card. <P>SOLUTION: In order to excise a part of a loop of an antenna 31, a hollow part 32 is formed in an antenna film 3, and a main unit 21 of an IC module 2 is held in the hollow part 32. An antenna connecting terminal 22 of the IC module 2 is connected to a terminal 33 of the antenna 31, and an antenna connecting terminal 23 is connected to a terminal 34. While disposing a reinforcing member 6 facing a surface 211 of the main unit 21 of the IC module 2, both ends of a lead 61 disposed in the reinforcing member 6 are connected to severed parts 311, 312 of the antenna 31, and the both ends of a lead 62 is connected to severed parts 313, 314. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ループアンテナと半導体素子とを備える非接触ＩＣカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ループアンテナとＩＣチップを内蔵し、電波により非接触で外部機器との間でデータ交換を行う非接触ＩＣカードの開発が進んでいる。この非接触ＩＣカードは、記憶容量の大きさと高度なセキュリティ機能を有するという特徴に加えて、外部機器に近づけるだけで通信が可能なため、接触式のようにいちいちカードを出し入れするといった手間が不要になると共に、接点等の機構が不要でメンテナンスフリーを実現できるという特徴を有しており、今後より広範囲な分野への普及が予想されている。
【０００３】
図１０は、従来の非接触ＩＣカードの構成例を示すための要部断面図であり、（ａ）は組立図を、（ｂ）は構成図を示している。
両図に示すように、非接触ＩＣカードは、ＩＣチップを樹脂モールドしてなる半導体素子（以下、「ＩＣモジュール」という。）９２の本体部９２１が、樹脂フィルム９１に設けられた穴部９１０に挿入されて構成される。
【０００４】
ＩＣモジュール９２のアンテナ接続端子９２２、９２３は、樹脂フィルム９１の一方の面９１１上に形成された配線パターン９４、９５、スルーホール９６、９７を介して他方の面９１２上に形成されたコイル状のループアンテナ９３の両端部９３１、９３２と接続されている。これら、ループアンテナ９３、配線パターン９４、９５は、エッチング、印刷等により形成される。なお、図示していないが、樹脂フィルム９１の面９１１、９１２には、ＩＣモジュール９２、ループアンテナ９３等を保護するためのカバーフィルムが貼着されるようになっている。
【０００５】
このような非接触ＩＣカードは、外力を受けてＩＣチップが破損されるとすべてのデータが失われてしまうことから、機械的強度を上げて折り曲げや衝撃等からＩＣチップを保護する必要がある。
一方で、非接触ＩＣカードは、その厚みが規格（例えば、ＩＳＯ７８１０では、０．７６ｍｍ（±０．０８ｍｍ））で決められており、そのため単に厚みを増すことで機械的強度を上げるといった構成を採ることはできない。
【０００６】
そこで、カードの厚さを規格内に納めつつＩＣチップの機械的強度を向上させるための一の方法として、ＩＣモジュール９２の本体部９２１の面９２４上に板状の補強部材を配置する技術が、例えば特開２０００−４８１５１号公報に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の構成では、カードの厚みを規格内に収めつつ機械的強度を向上させることができるが、ループアンテナ９３、配線パターン９４、９５形成のため、樹脂フィルム９１の両面にレジスト塗布、エッチング等の処理を施さねばならない。また、スルーホール９６、９７も必要となり、製造時の工程数が多くなると共にその材料費もかさみ、結果的にコスト高になってしまうという問題がある。
【０００８】
これに対し、ループアンテナ９３と配線パターン９４、９５を同一面上に設けてＩＣモジュール９２とループアンテナ９３を接続するように構成すれば、エッチング等を片面側だけで済ませることができる。ところが、ループアンテナ９３を複数ターンとすると、その両端部間に必ずアンテナのラインが介在するため、配線パターンとアンテナが交差することになってしまい、実際には配線パターンをループアンテナと同一面上に形成することができない。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、カードの厚みを増すことなく補強部材により機械的強度を向上させつつ、両面にエッチング等の処理を施す必要がない構成とすることでコストを低減できる非接触ＩＣカードを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る非接触ＩＣカードは、一方の主面に複数ターンのループアンテナが形成された基板に、アンテナ接続端子を有する半導体素子が配されてなる非接触ＩＣカードであって、前記基板には、穴部が設けられ、前記ループアンテナは、当該穴部によりそのループの一部が切除されており、前記半導体素子の本体部が前記穴部に収容されると共に、アンテナ接続端子がループアンテナの両端部と接続されており、前記穴部に収容された半導体素子の本体部の、前記一方の主面側の面と対向する位置には、補強部材が配置され、前記補強部材には、ループアンテナの、前記切除されたループの一部に相当する導電部材が設けられており、ループアンテナの各切断部が、当該導電部材を介して接続されていることを特徴とする。
【００１１】
これにより、半導体素子を補強できると共に、基板の一方の主面側だけにループアンテナを形成する構成とすることができ、一方の面にループアンテナを、他方の面に配線パターンを形成する従来の構成に比べてコストを低減できる。
また、前記補強部材は、ポリイミドからなる板状の部材の、半導体素子側の一方の面に前記導電部材が設けられてなることを特徴とする。
【００１２】
補強部材として機械的強度が高いポリイミドを用いているので、半導体素子の強度をより高めることができる。
本発明に係る非接触ＩＣカードは、一方の主面に複数ターンのループアンテナが形成された基板に、アンテナ接続端子を有する半導体素子が配されてなる非接触ＩＣカードであって、前記基板には、穴部が設けられ、前記ループアンテナは、当該穴部によりそのループの一部が切除されており、前記半導体素子の本体部が前記穴部に収容されると共に、アンテナ接続端子がループアンテナの両端部と接続されており、前記穴部に収容された半導体素子の本体部の、前記一方の主面側の面と対向する位置には、補強部材が配置され、前記補強部材は、導電部材であり、ループアンテナの各切断部が、当該補強部材を介して接続されていることを特徴とする。
【００１３】
これにより、半導体素子を補強できると共に、基板の一方の主面側だけにループアンテナを形成する構成とすることができ、一方の面にループアンテナを、他方の面に配線パターンを形成する構成に比べてコストを低減できる。
また、前記半導体素子の本体部と前記補強部材とが一体に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
これにより、製造時において、補強部材を半導体素子とは別に配置するという工程を省くことができ、その分コストを低減できる。
さらに、前記半導体素子は、ＩＣチップが樹脂モールドされてなることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る非接触ＩＣカード（以下、単に「ＩＣカード」という。）の実施の形態を図を参照しながら説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態にかかるＩＣカード１を示す分解斜視図であり、図２は、ＩＣカード１の要部（図１のＡ部）を拡大して示した図であり、図３は、当該要部の分解斜視図である。また、図４は、図２においてＢ−Ｂ線を含む、アンテナフィルム３に直交する面で当該要部を切断した場合の矢視断面図であり、図５は、図２においてＣ−Ｃ線を含む、アンテナフィルム３に直交する面で当該要部を切断した場合の矢視断面図である。
【００１６】
各図に示すように、ＩＣカード１は、ＩＣモジュール２、アンテナフィルム３、カバーフィルム４、５、補強部材６等を備える。
ＩＣモジュール２は、本体部２１とアンテナ接続端子２２、２３からなる。
本体部２１は、非接触ＩＣカード１として動作するためのメモリ、演算機能等を備えるＩＣチップ（不図示）をエポキシ等からなる基板（モジュール基板）（不図示）上にフリップチップなどにより実装したものを樹脂モールドしたものである。アンテナ接続端子２２、２３は、導電体であり、ＩＣチップの入出力端子（不図示）と接続されており、当該樹脂モールドの際に本体部２１と一体化される。なお、ＩＣチップは、上記モジュール基板との取着面が本体部２１の面２１２側（下側）、その反対側の開放面が面２１１側（上側）となるように配置されている。また、ＩＣモジュール２の厚さは、ここでは約０．４（ｍｍ）になっている。
【００１７】
アンテナフィルム３は、フェノール樹脂からなる絶縁性フィルムであり、その一方の主面３５には、外部機器との間でデータ等の送受信を行うための、コイル状（ここでは、３ターン）のループアンテナ（以下、単に「アンテナ」という。）３１がエッチングにより形成されている。そして、アンテナ３１の両端部には、図３に示すように、ＩＣモジュール２と接続するための端子部３３、３４が設けられている。ここでは、アンテナフィルム３の厚さが約０．３（ｍｍ）になっている。
【００１８】
アンテナフィルム３の端子部３３、３４間には、ＩＣモジュール２の本体部２１が挿入可能な程度の大きさの穴部３２（貫通した穴）が設けられており、アンテナ３１は、この穴部３２の部分については、そのループの一部が切除された状態になっている。なお、アンテナフィルム３は、アンテナ３１が形成可能な基板であればよく、その材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、エポキシ、ポリイミド、ＰＶＣ、ＡＢＳなどの樹脂、またはこれらをアロイ化したもの等を用いることができる。また、アンテナ３１としては、銅、アルミニウム、銀等の導体を用いることができ、その形成手段は、エッチングに限られず、例えば印刷等の手段を用いることもできる。
【００１９】
一方、補強部材６は、ポリイミドからなるフィルム６０の一方の面上に、銅合金等の導電体からなるリード６１、６２がエッチングにより形成されて構成される。この補強部材６は、折り曲げや衝撃によるＩＣモジュール２の破壊を回避するための補強材として用いられ、またアンテナ３１の各切断部を繋ぐための接続部材も兼ねている。ここでは、フィルム６０の厚さが約０．１（ｍｍ）、リード６１、６２の厚さが約０．０５（ｍｍ）となっている。なお、フィルム６０の、リード６１、６２が形成されている部分の各両端部には、穴６３が設けられている。当該穴６３は、リード６１、６２形成後に、フィルム６０の、リード６１、６２形成面と反対側の面（図３では上面）側から、リード６１、６２を切断することがないように座ぐり加工等により設けられる。なお、ここではフィルム６０の材質を、機械的強度が比較的高いポリイミドとしたが、これに限定されるものではなく、例えばエポキシ、フェノール等の樹脂を用いることもできる。また、リード６１、６２を電気的に絶縁できればよいので、金属性の板状体の一方の主面に樹脂等からなる絶縁性の薄膜を形成し、当該薄膜上にリード６１、６２を形成する構成とすることもできる。また、リード６１、６２は、導電部材であればよく、またエッチングに限られずに、例えば印刷等により形成することもできる。
【００２０】
このような構成のＩＣモジュール２、補強部材６等は、次の方法でアンテナフィルム３に取着される。すなわち、まず、ＩＣモジュール２の本体部２１がアンテナフィルム３の穴部３２に収容され、その状態で、ＩＣモジュール２のアンテナ接続端子２２、２３がアンテナ３１の端子部３３、３４に抵抗溶接により電気的に接続される。
【００２１】
そして、補強部材６のリード６１、６２形成面がＩＣモジュール２の本体部２１の面２１１（本体部２１の、アンテナフィルム３の主面３５側の面）と対向するように、補強部材６が配置され、リード６１の両端部とアンテナ３１の切断部３１１、３１２が、リード６２の両端部とアンテナ３１の切断部３１３、３１４が、それぞれ抵抗溶接により電気的に接続される。この溶接は、溶接器のプローブの先端を穴６３の開口からリード６１、６２に向けて差し入れることにより行われる。
【００２２】
これにより、アンテナ３１の各切断部がリード６１、６２を介して電気的に接続されることになる。すなわち、リード６１、６２が、アンテナ３１の、上記切除されたループの一部に相当する部材として用いられ、アンテナ３１の一部分となることにより、ループアンテナとして機能することになる。
カバーフィルム４、５は、いずれも、その厚さが約０．１５（ｍｍ）のＰＥＴ等の絶縁性フィルムであり、アンテナフィルム３の両面に熱ラミネート方式により貼着されて、ＩＣカードとしての機械的強度を確保すると共にアンテナ３１、ＩＣモジュール２等を保護する。
【００２３】
このように本実施の形態のＩＣカード１は、アンテナフィルム３に設けられた穴部３２に、ＩＣモジュール２の本体部２１を収容し、補強部材６をＩＣモジュール２の本体部２１の面２１１と対向配置させると共に、補強部材６に配されたリード６１、６２を介してアンテナ３１の各切断部を接続する構成としたので、ＩＣチップの開放面側（面２１１側）を補強部材６により補強できると共に、アンテナフィルム３の片面（主面３５）側にのみアンテナ３１を形成すれば良くなり、従来のように一方の面にアンテナを他方の面に配線パターンを形成するため、アンテナフィルムの両面にレジスト塗布、エッチング等を行うと共にスルーホールを形成する必要がなくなる。また、両面にエッチング等する場合には、各面での位置合わせを微小な単位で行なわねばならないが、そのような工程を省くこともでき、さらにアンテナおよび配線パターンとして用いられる銅ペースト等の材料を片面分不要とでき、その分大幅なコストダウンを実現できる。なお、補強部材６の一方の面にリード６１、６２を新たに形成する必要が生じるが、補強部材６は、その大きさがカードの主面に比べて遥かに小さいためリード自体の材料費も大変安く済み、またその形成も片面だけであり簡易で短時間で済む（上記位置合わせの工程も不要である。）ため、上記コストダウンの効果にほとんど影響を与えるものではない。
【００２４】
また、ＩＣモジュール２の本体部２１を穴部３２に収容するようにしているので、ＩＣモジュール２がアンテナフィルム３表面から盛り上がるということがほとんどなく、厚みがほぼ均一な平面のＩＣカードを作成することが可能である。
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、フィルム６０の一方の面にリード６１、６２が形成されてなる補強部材６を用いて、アンテナ３１の各切断部を接続するようにしたが、本実施の形態では、図６に示すリードフレーム１００を用いるようにしており、この点だけが第１の実施の形態と異なっている。したがって、ここでは、第１の実施の形態と構成が異なる部分を中心に説明し、同じ部分についてはその説明を省略するものとする。
【００２５】
図６に示すように、リードフレーム１００は、銅合金等からなる導電部材であり、フレーム１０１、１０２、リード１０３、１０４を備える。このリードフレーム１００は、例えばプレス加工による打ち抜きで製作され、その厚みが約０．１（ｍｍ）となっている。このリード１０３、１０４は、上記リード６１、６２に相当する部材であり、アンテナ３１の各切断部を接続するために用いられる。
【００２６】
図７は、リード１０３、１０４がアンテナ３１の切断部と接続された状態を示す要部斜視図であり、図８は、図７においてＤ−Ｄ線を含む、アンテナフィルム３に直交する面でリード１０３を切断した場合における矢視断面図である。
両図に示すように、本実施の形態では、ＩＣモジュール２のアンテナ接続端子２２、２３がアンテナフィルム３上の端子部３３、３４に接続された状態において、フレーム１０１がアンテナ３１の切断部３１２、３１４と、フレーム１０２がアンテナ３１の切断部３１１、３１３と抵抗溶接により接続される。
【００２７】
そして、その後、フレーム１０１、１０２が、図６に示す破線１０１１、１０２１の部分でレーザ、パンチ等により切断される。これにより、リード１０３とリード１０４が分離される。
このように、本実施の形態では、アンテナ３１の切断部を接続するための部材として単一の部材からなるリードフレーム１００を用いているので、第１の実施の形態のように異なる２つの部品を用いるよりも、よりコストを抑えることができる。そして、金属製のリードフレーム１００は、一般に樹脂部材よりも硬度が高いため、ＩＣモジュール２の補強材としても機能し、これにより相応の強度も確保でき、外的圧力等からＩＣモジュール２を保護することが可能となる。
【００２８】
（第３の実施の形態）
上記第２の実施の形態では、補強部材と接続部材を兼ねる部材としてリードフレーム１００を用いたが、本実施の形態では、このリードフレームがＩＣモジュールと一体化される構成になっており、この点が第２の実施の形態と異なっている。
【００２９】
図９は、本実施の形態のＩＣモジュール２００を示す斜視図である。
同図に示すように、ＩＣモジュール２００は、本体部２０１、アンテナ接続端子２０２、２０３、リード２０４、２０５を備えている。
このリード２０４、２０５は、上記リード１０３、１０４に相当する部材であり、同図の位置に配置されるように構成された金型により、ＩＣチップの樹脂モールドの際に、アンテナ接続端子２０２、２０３と共に本体部２０１と一体化されるようになっている。
【００３０】
このような構成のＩＣモジュール２００がアンテナフィルム３に取着される際には、本体部２０１がアンテナフィルム３の穴部３２に収容され、その状態で、ＩＣモジュール２００のアンテナ接続端子２０２、２０３がアンテナの端子部３３、３４に抵抗溶接で電気的に接続される。そして、リード２０４の両端部がアンテナ３１の切断部３１１、３１２に、リード２０５の両端部がアンテナ３１の切断部３１３、３１４に、それぞれ抵抗溶接で電気的に接続される。これにより、アンテナ３１の各切断部が、リード２０４、２０５を介して電気的に接続されることになる。
【００３１】
このように本実施の形態では、リード２０４、２０５をＩＣモジュール２００と一体化したので、第２の実施の形態のように、別途リードフレーム１００を用意する工程、それをアンテナフィルム３上に配置する工程、リード１０３、１０４の溶接後、それらを分離させるためフレーム１０１、１０２を切断する工程等を行なわなくて済み、その分製造コストを低減できるという効果がある。
【００３２】
（変形例）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施の形態では、補強部材６のリード６１と、アンテナ３１の切断部３１１、３１２等を接続する手段として、抵抗溶接を用いたが、これに限定されることはなく、例えば超音波溶接等の他の溶接方法、導電性接着剤による接着等の種々の手段を用いることができる。なお、導線性接着剤を用いる場合には、補強部材６に穴６３を設ける必要がなくなる。
【００３３】
（２）上記実施の形態では、補強部材６に穴６３を設け、その穴６３に溶接器のプローブの先端を差し入れて抵抗溶接するとしたが、例えばプローブの先端を尖鋭化し、それを補強部材６としての樹脂フィルムに押圧して突き刺しリード６１、６２に近接させて溶接を行うといった方法を採ることも考えられる。このようにすれば、穴６３を設ける必要がなくなり、その形成工程が不要となってその分コストを低減できる。
【００３４】
（３）上記実施の形態では、アンテナフィルム３に設けた穴部３２を貫通したものとしたが、ＩＣモジュール２の本体部２１を一部でも収容できる構成であれば、有底であってもよい。
（４）上記実施の形態では、アンテナ３１を３ターンとしたが、複数ターンであればよい。なお、補強部材６に形成されるリードの本数（Ｎ）は、このターン数に応じて代わり、ターン数を「Ｔ」とすると、リードの本数Ｎ＝（Ｔ−１）本となる。
【００３５】
（５）アンテナフィルム３、ＩＣモジュール２、補強部材６等の形状、厚さ、材質等については、上記実施の形態で説明したものに限定されないことはいうまでもない。すなわち、補強部材により、ＩＣモジュール、特に本体部が補強（保護）されると共にアンテナの切断部が接続される構成（補強部材が補強機能と接続機能を兼ね備える構成）であれば良いのである。また、上記実施の形態では、半導体素子として、ＩＣチップを樹脂モールドしたＩＣモジュールを用いたが、非接触ＩＣカードとして動作するための演算機能等を備えた半導体素子であれば、構造に限定はなく、例えば樹脂モールドされていないＩＣ素子等を用いることもできる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る非接触ＩＣカードは、一方の主面に複数ターンのループアンテナが形成された基板に、アンテナ接続端子を有する半導体素子が配されてなる非接触ＩＣカードであって、前記基板には、穴部が設けられ、前記ループアンテナは、当該穴部によりそのループの一部が切除されており、前記半導体素子の本体部が前記穴部に収容されると共に、アンテナ接続端子がループアンテナの両端部と接続されており、前記穴部に収容された半導体素子の本体部の、前記一方の主面側の面と対向する位置には、補強部材が配置され、前記補強部材には、ループアンテナの、前記切除されたループの一部に相当する導電部材が設けられており、ループアンテナの各切断部が、当該導電部材を介して接続されていることを特徴としている。
【００３７】
これにより、半導体素子を補強できると共に、基板の片面側だけにループアンテナを形成する構成とすることができ、一方の面にループアンテナを、他方の面に配線パターンを形成する構成に比べてコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかるＩＣカード１を示す分解斜視図である。
【図２】上記ＩＣカード１の要部を拡大して示した図である。
【図３】上記要部の分解斜視図である。
【図４】図２において、Ｂ−Ｂ線を含む、アンテナフィルム３に直交する面で上記要部を切断した場合の矢視断面図である。
【図５】図２において、Ｃ−Ｃ線を含む、アンテナフィルム３に直交する面で上記要部を切断した場合の矢視断面図である。
【図６】第２の実施の形態において補強部材として用いられるリードフレーム１００の構成を示した斜視図である。
【図７】上記リードフレーム１００のリード１０３、１０４がアンテナ３１の切断部と接続された状態を示す要部斜視図である。
【図８】図７において、Ｄ−Ｄ線を含む、アンテナフィルム３に直交する面でリード１０３を切断した場合の矢視断面図である。
【図９】第３の実施の形態のＩＣモジュール２００を示す斜視図である。
【図１０】（ａ）は、従来の非接触ＩＣカードの構成例を示すための要部組立断面図であり、（ｂ）は要部断面図である。
【符号の説明】
１　　非接触ＩＣカード
２、２００　　ＩＣモジュール
３　　アンテナフィルム
６　　補強部材
２１、２０１　　本体部
２２、２３、２０２、２０３　　アンテナ接続端子
３１　　アンテナ
３２　　穴部
３３、３４　　端子部
３５　　アンテナフィルムの一方の主面
６０　　フィルム
６１、６２、１０３、１０４、２０４、２０５　　リード
６３　　穴
１００　　リードフレーム
１０１、１０２　　フレーム
２１１、２１２　　面
３１１、３１２、３１３、３１４　　切断部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-contact IC card including a loop antenna and a semiconductor element.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, a non-contact IC card incorporating a loop antenna and an IC chip and exchanging data with an external device in a non-contact manner by radio waves has been developed. This non-contact IC card has the features of large storage capacity and advanced security functions. In addition, communication is possible only by bringing it close to an external device, eliminating the need to insert and remove the card as in a contact type. In addition, it has a feature that a mechanism such as a contact is not required and maintenance-free can be realized, and it is expected to spread to a wider field in the future.
[0003]
10A and 10B are main-portion cross-sectional views illustrating a configuration example of a conventional non-contact IC card. FIG. 10A is an assembly diagram, and FIG. 10B is a configuration diagram.
As shown in both figures, in the non-contact IC card, a main body 921 of a semiconductor element (hereinafter, referred to as “IC module”) 92 obtained by resin-molding an IC chip is provided with a hole 910 provided in a resin film 91. It is configured by being inserted into.
[0004]
The antenna connection terminals 922 and 923 of the IC module 92 are formed on the other surface 912 via the wiring patterns 94 and 95 formed on one surface 911 of the resin film 91 and the through holes 96 and 97. Are connected to both ends 931 and 932 of the loop antenna 93 of FIG. The loop antenna 93 and the wiring patterns 94 and 95 are formed by etching, printing, or the like. Although not shown, a cover film for protecting the IC module 92, the loop antenna 93, and the like is attached to the surfaces 911 and 912 of the resin film 91.
[0005]
In such a non-contact IC card, if the IC chip is damaged by an external force, all data is lost. Therefore, it is necessary to increase the mechanical strength to protect the IC chip from bending and impact. .
On the other hand, the thickness of the non-contact IC card is determined by a standard (for example, 0.76 mm (± 0.08 mm) in ISO7810), and therefore, the mechanical strength is increased simply by increasing the thickness. Cannot be taken.
[0006]
Therefore, as one method for improving the mechanical strength of the IC chip while keeping the thickness of the card within the standard, a technique of arranging a plate-like reinforcing member on the surface 924 of the main body 921 of the IC module 92 is known. For example, it is disclosed in JP-A-2000-48151.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above configuration, the mechanical strength can be improved while keeping the card thickness within the standard. However, in order to form the loop antenna 93 and the wiring patterns 94 and 95, resist application and etching are performed on both surfaces of the resin film 91. And so on. In addition, through holes 96 and 97 are required, which increases the number of manufacturing steps, increases the material cost, and increases the cost.
[0008]
On the other hand, if the loop antenna 93 and the wiring patterns 94 and 95 are provided on the same surface to connect the IC module 92 and the loop antenna 93, etching or the like can be performed only on one side. However, when the loop antenna 93 has a plurality of turns, since the antenna line always intervenes between both ends, the wiring pattern and the antenna will intersect. In practice, the wiring pattern is formed on the same plane as the loop antenna. Can not be formed.
[0009]
The present invention has been made in view of such a problem, and has a configuration in which it is not necessary to perform a process such as etching on both surfaces while improving mechanical strength by a reinforcing member without increasing the thickness of the card. It is an object of the present invention to provide a non-contact IC card capable of reducing costs by doing so.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a non-contact IC card according to the present invention comprises a substrate having a plurality of turns of a loop antenna formed on one main surface and a semiconductor element having an antenna connection terminal disposed thereon. Wherein the substrate is provided with a hole, and the loop antenna has a part of a loop cut off by the hole, and the main body of the semiconductor element is housed in the hole. An antenna connection terminal is connected to both ends of the loop antenna, and a reinforcing member is disposed at a position of the main body of the semiconductor element housed in the hole, the position facing the one main surface side. In the reinforcing member, a conductive member corresponding to a part of the cut loop of the loop antenna is provided, and each cut portion of the loop antenna is connected via the conductive member. And butterflies.
[0011]
As a result, it is possible to reinforce the semiconductor element and to form a loop antenna only on one main surface side of the substrate, and to form a loop antenna on one surface and a wiring pattern on the other surface. Cost can be reduced as compared with the configuration.
Further, the reinforcing member is characterized in that the conductive member is provided on one surface on the semiconductor element side of a plate-shaped member made of polyimide.
[0012]
Since polyimide having high mechanical strength is used as the reinforcing member, the strength of the semiconductor element can be further increased.
A non-contact IC card according to the present invention is a non-contact IC card in which a semiconductor element having an antenna connection terminal is disposed on a substrate having a plurality of turns of a loop antenna formed on one main surface thereof. In the loop antenna, a part of the loop is cut off by the hole, the main body of the semiconductor element is housed in the hole, and the antenna connection terminal is a loop antenna. And a reinforcing member is disposed at a position of the main body portion of the semiconductor element housed in the hole portion, the position facing the one main surface side, and the reinforcing member is electrically conductive. The cutting member of the loop antenna is connected via the reinforcing member.
[0013]
Thereby, the semiconductor element can be reinforced, and the loop antenna can be formed only on one main surface side of the substrate, so that the loop antenna is formed on one surface and the wiring pattern is formed on the other surface. The cost can be reduced in comparison.
Further, the main body of the semiconductor element and the reinforcing member are integrally formed.
[0014]
Thereby, at the time of manufacturing, the step of arranging the reinforcing member separately from the semiconductor element can be omitted, and the cost can be reduced accordingly.
Further, the semiconductor element is characterized in that the IC chip is resin-molded.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a non-contact IC card (hereinafter, simply referred to as “IC card”) according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(First Embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing the IC card 1 according to the present embodiment, and FIG. 2 is an enlarged view showing a main part (A part in FIG. 1) of the IC card 1. Is an exploded perspective view of the relevant part. FIG. 4 is a cross-sectional view of the relevant part taken along a plane orthogonal to the antenna film 3 including the line BB in FIG. 2, and FIG. 5 is a line CC in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along an arrow when the relevant part is cut along a plane orthogonal to the antenna film 3.
[0016]
As shown in each drawing, the IC card 1 includes an IC module 2, an antenna film 3, cover films 4, 5, a reinforcing member 6, and the like.
The IC module 2 includes a main body 21 and antenna connection terminals 22 and 23.
The main body 21 mounts an IC chip (not shown) having a memory, an arithmetic function, and the like for operating as the non-contact IC card 1 on a board (module board) (not shown) made of epoxy or the like by a flip chip or the like. This is a resin molded product. The antenna connection terminals 22 and 23 are conductors, are connected to input / output terminals (not shown) of the IC chip, and are integrated with the main body 21 during the resin molding. The IC chip is arranged such that the mounting surface to the module substrate is on the surface 212 side (lower side) of the main body 21 and the opposite open surface is on the surface 211 side (upper side). The thickness of the IC module 2 is about 0.4 (mm) here.
[0017]
The antenna film 3 is an insulating film made of a phenol resin, and has a main surface 35 on which a coil-shaped (here, three-turn) loop for transmitting and receiving data and the like to and from an external device is provided. An antenna (hereinafter simply referred to as “antenna”) 31 is formed by etching. As shown in FIG. 3, terminal portions 33 and 34 for connecting to the IC module 2 are provided at both ends of the antenna 31. Here, the thickness of the antenna film 3 is about 0.3 (mm).
[0018]
Between the terminal portions 33 and 34 of the antenna film 3, there is provided a hole 32 (through hole) large enough to allow the main body 21 of the IC module 2 to be inserted. As for the part 32, a part of the loop is cut off. The antenna film 3 may be a substrate on which the antenna 31 can be formed, and may be made of, for example, a resin such as polyethylene terephthalate (PET), epoxy, polyimide, PVC, ABS, or an alloy thereof. Can be used. Further, a conductor such as copper, aluminum, or silver can be used as the antenna 31, and the forming means is not limited to etching, and for example, means such as printing can be used.
[0019]
On the other hand, the reinforcing member 6 is configured by forming leads 61 and 62 made of a conductor such as a copper alloy on one surface of a film 60 made of polyimide by etching. The reinforcing member 6 is used as a reinforcing member for avoiding breakage of the IC module 2 due to bending or impact, and also serves as a connecting member for connecting the cut portions of the antenna 31. Here, the thickness of the film 60 is about 0.1 (mm), and the thickness of the leads 61 and 62 is about 0.05 (mm). Holes 63 are provided at both ends of the film 60 where the leads 61 and 62 are formed. The holes 63 are formed so that after the leads 61 and 62 are formed, the leads 61 and 62 are not cut from the surface (the upper surface in FIG. 3) of the film 60 opposite to the surface on which the leads 61 and 62 are formed. It is provided by processing or the like. Here, the material of the film 60 is polyimide having relatively high mechanical strength. However, the material is not limited to this, and a resin such as epoxy and phenol may be used. In addition, since it is sufficient that the leads 61 and 62 can be electrically insulated, an insulating thin film made of resin or the like is formed on one main surface of the metal plate, and the leads 61 and 62 are formed on the thin film. It can also be configured. Further, the leads 61 and 62 may be conductive members, and may be formed by, for example, printing without being limited to etching.
[0020]
The IC module 2, the reinforcing member 6, and the like having such a configuration are attached to the antenna film 3 by the following method. That is, first, the main body 21 of the IC module 2 is accommodated in the hole 32 of the antenna film 3, and in this state, the antenna connection terminals 22 and 23 of the IC module 2 are resistance-welded to the terminals 33 and 34 of the antenna 31. It is electrically connected.
[0021]
The reinforcing member 6 is positioned such that the surface of the reinforcing member 6 on which the leads 61 and 62 are formed faces the surface 211 of the main body 21 of the IC module 2 (the surface of the main body 21 on the main surface 35 side of the antenna film 3). The both ends of the lead 61 and the cut portions 311 and 312 of the antenna 31 are electrically connected by resistance welding to the both ends of the lead 62 and the cut portions 313 and 314 of the antenna 31, respectively. This welding is performed by inserting the tip of the probe of the welder from the opening of the hole 63 toward the leads 61 and 62.
[0022]
As a result, the cut portions of the antenna 31 are electrically connected via the leads 61 and 62. That is, the leads 61 and 62 are used as members corresponding to a part of the cut loop of the antenna 31, and function as a loop antenna by forming a part of the antenna 31.
Each of the cover films 4 and 5 is an insulating film such as PET having a thickness of about 0.15 (mm), and is adhered to both surfaces of the antenna film 3 by a heat lamination method to form an IC card. It secures mechanical strength and protects the antenna 31, the IC module 2, and the like.
[0023]
As described above, in IC card 1 of the present embodiment, main body 21 of IC module 2 is accommodated in hole 32 provided in antenna film 3, and reinforcing member 6 is attached to surface 211 of main body 21 of IC module 2. And the cut portions of the antenna 31 are connected via the leads 61 and 62 disposed on the reinforcing member 6, so that the open surface side (the surface 211 side) of the IC chip is connected to the reinforcing member 6. In addition to being able to reinforce, the antenna 31 only needs to be formed on one side (the main surface 35) of the antenna film 3, and an antenna is formed on one side and a wiring pattern is formed on the other side as in the related art. It is not necessary to perform resist coating and etching on both surfaces and to form through holes. When etching is performed on both surfaces, alignment on each surface must be performed in minute units. However, such a process can be omitted, and materials such as copper paste used as an antenna and a wiring pattern can be further used. Can be eliminated on one side, and a significant cost reduction can be realized. It is necessary to newly form leads 61 and 62 on one surface of the reinforcing member 6. However, since the size of the reinforcing member 6 is much smaller than the main surface of the card, the material cost of the lead itself is also reduced. It is very inexpensive, and it is formed on only one side, so that it can be done simply and in a short time (the above-mentioned positioning step is not necessary), so that the cost reduction effect is hardly affected.
[0024]
Further, since the main body 21 of the IC module 2 is accommodated in the hole 32, the IC module 2 hardly swells from the surface of the antenna film 3, and a flat IC card having a substantially uniform thickness is produced. It is possible.
(Second embodiment)
In the first embodiment, each cut portion of the antenna 31 is connected using the reinforcing member 6 in which the leads 61 and 62 are formed on one surface of the film 60. In this embodiment, the lead frame 100 shown in FIG. 6 is used, and only this point is different from the first embodiment. Therefore, the following description focuses on portions having a different configuration from the first embodiment, and omits the description of the same portions.
[0025]
As shown in FIG. 6, the lead frame 100 is a conductive member made of a copper alloy or the like, and includes frames 101 and 102 and leads 103 and 104. The lead frame 100 is manufactured by, for example, punching by press working, and has a thickness of about 0.1 (mm). The leads 103 and 104 are members corresponding to the leads 61 and 62, and are used to connect the cut portions of the antenna 31.
[0026]
FIG. 7 is a perspective view of a main part showing a state in which the leads 103 and 104 are connected to a cut portion of the antenna 31. FIG. 8 is a view including a line D-D in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along an arrow when the lead 103 is cut.
As shown in both figures, in the present embodiment, when the antenna connection terminals 22 and 23 of the IC module 2 are connected to the terminal portions 33 and 34 on the antenna film 3, the frame 101 is connected to the cut portion 312 of the antenna 31. , 314 and the frame 102 are connected to the cut portions 311, 313 of the antenna 31 by resistance welding.
[0027]
Then, the frames 101 and 102 are cut by laser, punch or the like at the portions indicated by broken lines 1011 and 1021 shown in FIG. Thereby, the lead 103 and the lead 104 are separated.
As described above, in the present embodiment, since the lead frame 100 formed of a single member is used as a member for connecting the cut portion of the antenna 31, two different components as in the first embodiment are used. It is possible to reduce the cost more than using. And, since the lead frame 100 made of metal is generally higher in hardness than the resin member, it also functions as a reinforcing material for the IC module 2, thereby securing appropriate strength and protecting the IC module 2 from external pressure and the like. It is possible to do.
[0028]
(Third embodiment)
In the second embodiment, the lead frame 100 is used as a member that also serves as a reinforcing member and a connecting member. However, in the present embodiment, the lead frame is integrated with an IC module. This is different from the second embodiment.
[0029]
FIG. 9 is a perspective view showing an IC module 200 according to the present embodiment.
As shown in the figure, the IC module 200 includes a main body 201, antenna connection terminals 202 and 203, and leads 204 and 205.
The leads 204 and 205 are members corresponding to the leads 103 and 104, and are used to mold the antenna connecting terminals 202, 203 and the main body 201.
[0030]
When the IC module 200 having such a configuration is attached to the antenna film 3, the main body 201 is housed in the hole 32 of the antenna film 3, and in this state, the antenna connection terminals 202 and 203 of the IC module 200 are provided. Are electrically connected to the terminal portions 33 and 34 of the antenna by resistance welding. Then, both ends of the lead 204 are electrically connected to the cut portions 311 and 312 of the antenna 31, and both ends of the lead 205 are electrically connected to the cut portions 313 and 314 of the antenna 31 by resistance welding. As a result, the cut portions of the antenna 31 are electrically connected via the leads 204 and 205.
[0031]
As described above, in the present embodiment, the leads 204 and 205 are integrated with the IC module 200. Therefore, as in the second embodiment, a step of separately preparing the lead frame 100 and disposing the lead frame 100 on the antenna film 3 And the steps of cutting the frames 101 and 102 after welding the leads 103 and 104 to separate them are not required, and the manufacturing cost can be reduced accordingly.
[0032]
(Modification)
As described above, the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the following modified examples can be considered.
(1) In the above-described embodiment, resistance welding is used as means for connecting the lead 61 of the reinforcing member 6 and the cut portions 311 and 312 of the antenna 31, but the present invention is not limited to this. Various welding methods such as sonic welding, and various means such as adhesion with a conductive adhesive can be used. When the conductive adhesive is used, it is not necessary to provide the hole 63 in the reinforcing member 6.
[0033]
(2) In the above embodiment, the reinforcing member 6 is provided with the hole 63, and the tip of the probe of the welder is inserted into the hole 63 to perform resistance welding. For example, the tip of the probe is sharpened and the reinforcing member 6 is connected. It is also conceivable to employ a method in which the resin film is pressed and pierced and the welding is performed in the vicinity of the lead leads 61 and 62. By doing so, it is not necessary to provide the holes 63, and the formation process is not required, and the cost can be reduced accordingly.
[0034]
(3) In the above-described embodiment, the hole 32 provided in the antenna film 3 is penetrated. However, a bottomed portion may be used as long as the main body 21 of the IC module 2 can be partially accommodated. Good.
(4) In the above embodiment, the antenna 31 has three turns. The number of leads (N) formed on the reinforcing member 6 is changed according to the number of turns, and when the number of turns is “T”, the number of leads N = (T−1).
[0035]
(5) It goes without saying that the shapes, thicknesses, materials, and the like of the antenna film 3, the IC module 2, the reinforcing member 6, and the like are not limited to those described in the above embodiment. In other words, any configuration may be used as long as the IC module, in particular, the main body is reinforced (protected) by the reinforcing member and the cut portion of the antenna is connected (the reinforcing member has both the reinforcing function and the connecting function). Further, in the above embodiment, an IC module in which an IC chip is resin-molded is used as a semiconductor element, but the structure is not limited as long as the semiconductor element has an arithmetic function or the like for operating as a non-contact IC card. Instead, for example, an IC element that is not resin-molded can be used.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, the non-contact IC card according to the present invention is a non-contact IC card in which a semiconductor element having an antenna connection terminal is arranged on a substrate having a plurality of turns of a loop antenna formed on one main surface. A hole is provided in the substrate, and the loop antenna has a part of a loop cut off by the hole, and a main body of the semiconductor element is housed in the hole. An antenna connection terminal is connected to both ends of the loop antenna, and a reinforcing member is disposed at a position of the main body of the semiconductor element housed in the hole portion, the position facing the one main surface side, The reinforcing member is provided with a conductive member corresponding to a part of the cut loop of the loop antenna, and each cut portion of the loop antenna is connected via the conductive member. It is.
[0037]
Thus, the semiconductor element can be reinforced and the loop antenna can be formed only on one side of the substrate, which is more costly than the configuration in which the loop antenna is formed on one side and the wiring pattern is formed on the other side. Can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an IC card 1 according to a first embodiment.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the IC card 1;
FIG. 3 is an exploded perspective view of the main part.
FIG. 4 is a cross-sectional view of FIG. 2 cut along a plane including the line BB and orthogonal to the antenna film 3 taken along the arrow.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part cut along a plane orthogonal to the antenna film 3 including a line CC in FIG.
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of a lead frame 100 used as a reinforcing member in the second embodiment.
FIG. 7 is a perspective view of a main part showing a state in which the leads 103 and 104 of the lead frame 100 are connected to a cut portion of the antenna 31.
FIG. 8 is a cross-sectional view of FIG. 7 when the lead 103 is cut along a plane including the line D and orthogonal to the antenna film 3;
FIG. 9 is a perspective view showing an IC module 200 according to a third embodiment.
FIG. 10 (a) is a main part assembly sectional view showing a configuration example of a conventional non-contact IC card, and FIG. 10 (b) is a main part sectional view.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 Non-contact IC card 2, 200 IC module 3 Antenna film 6 Reinforcement member 21, 201 Main body part 22, 23, 202, 203 Antenna connection terminal 31 Antenna 32 Hole part 33, 34 Terminal part 35 One main surface 60 of antenna film Film 61, 62, 103, 104, 204, 205 Lead 63 hole 100 Lead frame 101, 102 Frame 211, 212 Surface 311, 312, 313, 314 Cutting part

Claims (5)

一方の主面に複数ターンのループアンテナが形成された基板に、アンテナ接続端子を有する半導体素子が配されてなる非接触ＩＣカードであって、
前記基板には、穴部が設けられ、前記ループアンテナは、当該穴部によりそのループの一部が切除されており、
前記半導体素子の本体部が前記穴部に収容されると共に、アンテナ接続端子がループアンテナの両端部と接続されており、
前記穴部に収容された半導体素子の本体部の、前記一方の主面側の面と対向する位置には、補強部材が配置され、
前記補強部材には、ループアンテナの、前記切除されたループの一部に相当する導電部材が設けられており、
ループアンテナの各切断部が、当該導電部材を介して接続されていることを特徴とする非接触ＩＣカード。A non-contact IC card in which a semiconductor element having an antenna connection terminal is disposed on a substrate having a plurality of turns of a loop antenna formed on one main surface,
The board is provided with a hole, and the loop antenna has a part of the loop cut off by the hole,
The main body of the semiconductor element is housed in the hole, and the antenna connection terminals are connected to both ends of the loop antenna,
A reinforcing member is disposed at a position of the main body portion of the semiconductor element housed in the hole portion, the position facing the surface on the one main surface side,
The reinforcing member is provided with a conductive member corresponding to a part of the cut loop of the loop antenna,
A non-contact IC card, wherein each cut portion of the loop antenna is connected via the conductive member. 前記補強部材は、ポリイミドからなる板状の部材の、半導体素子側の一方の面に前記導電部材が設けられてなることを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣカード。2. The non-contact IC card according to claim 1, wherein the reinforcing member comprises a plate-shaped member made of polyimide, and the conductive member is provided on one surface on a semiconductor element side. 一方の主面に複数ターンのループアンテナが形成された基板に、アンテナ接続端子を有する半導体素子が配されてなる非接触ＩＣカードであって、
前記基板には、穴部が設けられ、前記ループアンテナは、当該穴部によりそのループの一部が切除されており、
前記半導体素子の本体部が前記穴部に収容されると共に、アンテナ接続端子がループアンテナの両端部と接続されており、
前記穴部に収容された半導体素子の本体部の、前記一方の主面側の面と対向する位置には、補強部材が配置され、
前記補強部材は、導電部材であり、
ループアンテナの各切断部が、当該補強部材を介して接続されていることを特徴とする非接触ＩＣカード。A non-contact IC card in which a semiconductor element having an antenna connection terminal is disposed on a substrate having a plurality of turns of a loop antenna formed on one main surface,
The board is provided with a hole, and the loop antenna has a part of the loop cut off by the hole,
The main body of the semiconductor element is housed in the hole, and the antenna connection terminals are connected to both ends of the loop antenna,
A reinforcing member is disposed at a position of the main body portion of the semiconductor element housed in the hole portion, the position facing the surface on the one main surface side,
The reinforcing member is a conductive member,
A non-contact IC card, wherein each cut portion of the loop antenna is connected via the reinforcing member. 前記半導体素子の本体部と前記補強部材とが一体に形成されていることを特徴とする請求項３記載の非接触ＩＣカード。4. The non-contact IC card according to claim 3, wherein the main body of the semiconductor element and the reinforcing member are integrally formed. 前記半導体素子は、ＩＣチップが樹脂モールドされてなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の非接触ＩＣカード。The non-contact IC card according to any one of claims 1 to 4, wherein the semiconductor element is formed by resin-molding an IC chip.

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