JP2010097459A - Ｉｃカード - Google Patents

Abstract

【課題】外部接続端子とＩＣ基板の接続性を向上させ、外部接続端子表面の外観変化を低減させたＩＣカードを提供する。
【解決手段】ＩＣチップ及び該ＩＣチップと電気的に接続された接続回路を有するＩＣ基板と、カード基材と、絶縁基板の表面に外部接続端子が設けられ、該外部接続端子と接続されて該絶縁基板を貫通する導通部を備えた外部接続端子基板とを有するＩＣカードであって、該外部接続端子と該ＩＣチップが、該導通部及び該接続回路を介して電気的に接続されており、該導通部において、接続回路側接地面積を外部接続端子側設置面積よりも大きくすることにより解決した。
【選択図】図３

Description

本発明は、外部接続端子基板と接続回路とが導通部で接続されたＩＣカードに関するものである。

ＩＣカードは、個人情報がＩＣチップ内に記録されており、ＩＣカード自体が演算処理機能を有することで情報媒体に高いセキュリティ性を付与している。

接触型ＩＣカードは、ＩＳＯで国際的に規格化されており、一般にプラスチックなどを基材とするカード本体に、半導体メモリ等のＩＣが内蔵され、カード表面にリーダライタとの接続のために金属製の外部接続端子が設けられている。

一方、非接触型ＩＣカードは、アンテナコイルを内蔵しており、リーダライタが形成する磁界によってアンテナコイルに電流が流れ、その非接触ＩＣチップに電力が供給される。そして非接触ＩＣカードとリーダライタとは、情報を磁界に乗せて送受信し、非接触ＩＣチップの情報の読み出し、書き込みが行われる。

また、接触、非接触の両方の機能を備えた複合型ＩＣカードも開発され、クレジットカードや社員証、鉄道乗車券等がＩＣカード化され、ＩＣカード市場は大きな広がりを見せている。

ＩＣカードにおいて、接触による負荷や外部応力によってＩＣチップが破損するという問題が発生している。これは接触式ＩＣカードに限らず、非接触型ＩＣカードや、複合型ＩＣカードでも共通の問題となっている。

ＩＣカードにおけるＩＣチップの破損防止対策のひとつとして、接触通信機能用の外部接続端子とＩＣチップとを、カード本体の厚み方向に重畳させずに、カード本体の平面方向に離反させて配置し、該外部接続端子とＩＣチップとの間を接続回路によって電気的に接続することにより、カード基材内へのＩＣチップの配置位置に自由度を持たせることができるようにするとともに、カード基材内にどのような形状のアンテナパターンでも配置できる複合型ＩＣカードが開発されている（例えば特許文献１参照）。

このＩＣカードの製造方法は、モジュールの形態によって様々だが、図１１（ａ）に示すように、絶縁基板１０上に外部接続用端子９を設け、この該外部接続端子９それぞれに対応した所定の位置に接続回路１３との接続用のスルーホールを設ける。そして、該スルーホールに導電性材料を充填して導通部１１とする。そして、該外部接続端子９と該接続回路１３は該導通部１１と接続ランド７を介して通電を確保している。

しかしながら、従来の技術では、該絶縁基板に設けたスルーホールの形状が、外部接続端子側接地面積と接続端子基板側接地面積が同じ大きさの円柱構造であり、また、該導通部１１に充填する材料が導電性であるのに対して、前記絶縁基板１０は絶縁性材料を用いている。そのため該導通部１１と前記絶縁基板は化学結合していないため、導通部の固定が不十分である。

そのため、カードの裏面側より曲げ等の外力が加わると、図１１（ｂ）のように、前記導通部１１が前記外部接続端子９を突き上げるような状態となり、接続不良を発生させてしまう。また、該外部接続端子９の表面に膨らみや変形などが発生し、外観上好ましくないものとなるという問題が発生している。
特開２００４−２２０３０５号公報

本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決し、外部接続端子基板とＩＣ基板の接続性を向上させ、外部接続端子表面の外観変化を低減させたＩＣカードを提供することである。

本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、本発明の請求項１に係る
発明は、ＩＣチップ及び該ＩＣチップと電気的に接続された接続回路を有するＩＣ基板と、カード基材と、絶縁基板の表面に外部接続端子が設けられ、該外部接続端子と接続されて該絶縁基板を貫通する導通部を備えた外部接続端子基板とを有するＩＣカードであって、該外部接続端子と該ＩＣチップが、該導通部及び該接続回路を介して電気的に接続されており、該導通部は、接続回路側接地面積が外部接続端子側設置面積よりも大きいことを特徴とするＩＣカードである。

本発明の請求項２に係る発明は、前記外部接続端子基板に形成された前記導通部の断面がテーパー形状であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカードである。

本発明の請求項３に係る発明は、前記外部接続端子基板に形成された導通部の断面が多段形状であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカードである。

本発明の請求項４に係る発明は、前記ＩＣチップは、接触通信機能と非接触通信機能とを併せ持ち、さらに前記ＩＣチップがアンテナ回路と接続されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項3のいずれかに記載のＩＣカードである。

本発明の請求項５に係る発明は、さらに第2のＩＣチップと該第2のＩＣチップに接続されたアンテナ回路を前記ＩＣ基板に備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のＩＣカードである。

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
請求項１記載の発明によれば、ＩＣチップ及び該ＩＣチップと電気的に接続された接続回路を有するＩＣ基板と、カード基材と、絶縁基板の表面に外部接続端子が設けられ、該外部接続端子と接続されて該絶縁基板を貫通する導通部を備えた、外部接続端子基板とを有するＩＣカードであって、該外部接続端子と該ＩＣチップが、該導通部及び該接続回路を介して電気的に接続されており、該導通部は、接続回路側接地面積が外部接続端子側設置面積よりも大きいことを特徴とするＩＣカードであるため、導通部が外部接続端子側に動くことを防止でき、導通部の接続不良や外部接続端子側の膨れ、電極表面の外観変化を低減させることが可能となる。

請求項２記載の発明によれば、前記絶縁基板に形成された前記導通部の断面がテーパー形状であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカードであるため、導通部が外部接続端子側に動くことを防止でき、導通部と接続回路の接続不良や外部接続端子側の膨れ、電極表面の外観変化を低減させることが可能となる。

請求項３記載の発明によれば、前記絶縁基板に形成された前記導通部の断面が多段形状であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカードであるため、導通部が外部接続端子側に動くことを防止でき、導通部と接続回路の接続不良や外部接続端子側の膨れ、電極表面の外観変化を低減させることが可能となる。

請求項４記載の発明によれば、前記ＩＣチップは、接触通信機能と非接触通信機能とを併せ持ち、さらに前記ＩＣチップがアンテナ回路と接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項3記載のＩＣカードであるため、接触通信機能と非接触通信機能を併せ持ったＩＣカードについても、導通部が外部接続端子側に動くことを防止でき、導通部と接続回路の接続不良や外部接続端子側の膨れ、電極表面の外観変化を低減させることが可能となる。

請求項５記載の発明によれば、第2のＩＣチップをアンテナ回路に接続したＩＣ基板を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項3のいずれかに記載のＩＣカードであるため、第2のＩＣチップをアンテナ回路に接続したＩＣ基板を備えたＩＣカードについても、導通部が外部接続端子側に動くことを防止でき、導通部と接続回路の接続不良や外部接続端子側の膨れ、電極表面の外観変化を低減させることが可能となる。

本発明は、ＩＣチップに接触通信機能と非接触通信機能の機能を併せ持ち、アンテナ回路を接続させた複合型ＩＣカードや、第2のＩＣチップをアンテナ回路に接続したＩＣ基板を備えた複合型ＩＣカードにも用いることができる。
これにより、複合型ＩＣカードにおいても、導通部と接続回路の接続不良や外部接続端子側の膨れ、電極表面の外観変化を低減させることが可能となる。

本発明は、外部接続端子基板に形成された導通部の接続不良や外部接続端子側への膨れ、電極表面の外観変化を低減させたＩＣカードを提供するという目的を、導通部の形状を特定の形状に形成することによって実現した。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳しく説明する。
図１は、本発明のＩＣカードの構造の一例を示す説明図である。また図２は、図１の断面図である。

図１及び図２に示すように、ＩＣカードは、カード基材３１、カード基材３２と、ＩＣチップ２１と、接続回路１３とが電気的に接続されたＩＣ基板２からなるカード本体１および、外部接続端子基板６で構成される。
該カード基材３１、３２は、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、アクリル樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の絶縁シート（フィルム）が単独で又は組み合わされた複合体として使用可能である。また、該カード基材３１、３２の厚みは、０．１〜０．３ｍｍの範囲が好ましい。また、該ＩＣチップは、接触型の機能を有する。

前記外部接続端子基板６の製造方法について説明する。該外部接続端子基板６は、厚さ０．１〜０．５ｍｍのガラスエポキシやポリイミド等の絶縁材料を用いた絶縁基板１０に、ＩＳＯ／ＪＩＳで規定された外部接続端子９の位置に対応した箇所にエンドミル等を用いてスルーホールを作成する。
続いて該絶縁基板１０の片面に該外部接続端子９となる導体を形成する。該外部接続端子９は該絶縁基板１０上に張り合わされた、厚さ０．０２〜０．０５ｍｍの銅箔を接着剤により貼り付ける。その後銅箔側にＩＳＯ／ＪＩＳで規定された該外部接続端子９のパターンを、レジストコーターやスクリーン印刷にてレジストを塗布し、フォトリソグラフィー法等を用いて所望の電極パターンを形成する。
その後、電極パターンにニッケルめっきと金めっきを施して該外部接続端子９とする。なお、該外部接続端子９のスルーホール側にもニッケルめっきと金めっきを施す。その後、スルーホール部にクリーム半田、或いは銀系導電性樹脂等の導電体を適量充填して導通部１１を形成する。
また、接続回路側と接する前記外部接続端子基板６の所定の位置には、ホットメルトシート１２を仮止めしておく。

本発明の特徴は、図３（ａ）、図3（ｂ）に示すように、前記絶縁基板１０に形成された前記導通部１１の形状を、接続回路側接地面積Ｂが外部接続端子側接地面積Ｕよりも大きくなるように形成することである。その形状の例として、テーパー形状が挙げられる。

以下、テーパー形状の形成方法について説明する。テーパー形状は、所望のテーパーを持つリーマーやエンドミルによりスルーホールを加工する。テーパー形状の場合は図３（ｂ）のように、該外部接続端子側接地面積Ｕが直径０．７〜１．５ｍｍの範囲内の円形であることが望ましく、断面のテーパー角が「３°＜θ≦１０°」が望ましい。
なお、開口部は円形が望ましいが特に限定しない。また、テーパー形状の例として、導通部１１の側面は、図８（ａ）、図８（ｂ）のように直線形状以外、湾曲形状としても良い。

また、導通部の形状のその他の例として、多段形状が挙げられる。以下、2段形状の製造方法について説明する。

２段形状は、図４（ａ）、４（ｂ）に示すように、外部接続端子側開口面積Uの狭い開口部が接続回路側開口面積Bの広い開口部よりも小さくなるように加工する。導通部１１に段差を作る場合は、直径の異なる二つのエンドミルを用いる。絶縁基板１０の所定の位置にエンドミルでスルーホールを形成する。その後、同じ位置に外部接続端子側の直径よりも接続回路側の直径の方が大きくなるようなエンドミルを用いて段付き形状を作成する。または、先ず複数の直径Ｕの孔を同時プレス加工した後に、直径Ｂのエンドミルを用いて段付き形状を作成する。

2段形状の場合、図４（ｂ）に示すように、外部接続端子側設置面積Ｕと接続回路側設置面積Bの比率が、「１＜Ｂ／Ｕ≦２」であることが望ましく、外部接続端子側の開口部の高さＵｈと接続回路側の開口部の高さＢｈの比、Ｕｈ／Ｂｈが「１＜Ｕｈ／Ｂｈ≦３」であることが望ましい。
また、該外部接続端子側接地面積Ｕが直径０．７〜１．５ｍｍ、該接続回路側接地面積Ｂが直径０．９〜３．０ｍｍの範囲内の円形であることが望ましい。

多段形状については、外部接続端子側開口面積Uの狭い開口部と接続回路側開口面積Bの広い開口部の２段以上からなり、3段以上の多段形状を形成する場合は、3回目以降のエンドミルの直径を前回の直径よりも大きくなるように加工を繰り返す。
なお、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、多段形状は円状以外の形状に限ったものではなく、導通部１１の側面は直線形状以外、湾曲形状としても良い。

次に接続回路１３の製造方法について説明する。該接続回路１３は、該ＩＣチップ２１と該外部接続端子６とを電気的に接合するための導電パターンである。図１（ａ）に示すように、該接続回路１３は、例えば例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、アクリル樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の絶縁シート（フィルム）上に厚み１５〜５０μｍの範囲の銅箔、あるいはアルミ箔などの導電性材料を貼り付けて、フォトリソグラフィー法やエッチング等を用いてパターン形成する。該接続回路１３には、該外部接続端子６の該導通部１１に対応した位置に接続ランド７，８を設ける。該接続ランド７，８は、錫や銀、金などのめっき加工を施す。
その後、該接続回路１３と接触通信機能用ＩＣチップ２１をワイヤボンディングやフリップチップ等で電気的に接続してＩＣ基板２を作成する。

なお、接触通信機能用ＩＣチップ２１の配置については、接続回路１３の裏面に接続ランド８を設けて接触機能用ＩＣチップ２１と電気的に接続してもよいし、該接続回路１３の表面に該接続ランド８を設けて該接機能用ＩＣチップ２１と接合しても良い。

次に該ＩＣ基板２が２枚のカード基材３１、３２によって挟み込まれラミネート加工によりカード本体１を作成する。
その際、図１０に示すように、カード基材３１にはＩＳＯ／ＪＩＳで規定された所定の位置に、エンドミルや座繰り加工等で設けた外部接続端子基板６用の装着孔１４を配置する。
この時、該カード本体１の該外部接続端子６の装着用の該装着孔１４の内部で、接続ランド７が露出した状態になっている。該外部接続端子６の導通部１１が接続回路１３と重なり合うように装着孔１４に据え付けられた後、熱と圧力を加えてホットメルトシート１２、半田ペーストを溶融、硬化させて、該導通部１１と該接続ランド７とが結合されて実装を終了する。

上記の実施の形態によれば、絶縁基板１０に形成された導通部１１において、該導通部１１の形状をテーパー状、多段形状にすることにより、接続回路側接地面積Ｂを外部接続端子側設置面積Ｕよりも大きくしたことによって、該導通部１１が外部接続端子側に動くのを防止することができる。このため該導通部１１の接続不良や外部接続端子側の膨れ、電極表面の外観変化を低減させることが出来る。

本発明の他の実施例として、図５及び図６に示すような複合型ＩＣカードが挙げられる。ＩＣカードは、カード基材３１、アンテナシート４、カード基材３２からなるカード本体３１と、接触通信機能用ＩＣチップ２１と接続回路１３とが接続されたＩＣ基板２および、外部接続端子基板６で構成される。アンテナシート４上には、非接触通信用のアンテナパターン５が設けられ、また該アンテナパターン５に接続された非接触通信機能用ＩＣチップ２２が設けられている。

前記アンテナシート４は、前述のカード基材３１，３２と同様の材料が使用でき、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、アクリル樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の絶縁シート（フィルム）が単独で又は組み合わされた複合体として使用可能である。前記アンテナシート（フィルム)４の厚みは、１５〜２００μｍの範囲が好ましい。

また、非接触通信用の該アンテナパターン５は、厚み１５〜５０μｍの範囲の銅箔、あるいはアルミ箔を該アンテナシート４に貼り合わせた後に、フォトリソグラフィー法を用いて、エッチングによってパターン形成される。

該アンテナパターン５と該非接触通信機能用ＩＣ チップ２２が電気的に接続された状態になった該アンテナシート4と、該接触通信機能用ＩＣチップ２１と、前記ＩＣ基板２が、２枚のカード基材３１、３２によって挟み込まれラミネート加工される。

なお、接触機能用ＩＣチップの配置については、図６（ａ）、図６（ｂ）のように該接続回路１３の表面に接続ランド８を設けて接触通信機能用ＩＣチップ２１と電気的に接続しても良いし、該接続回路１３の裏面に接続ランド８を設けて接触通信機能用ＩＣチップ２１と電気的に接続してもよい。ただし、この時には、接触通信機能用ＩＣチップ２１と非接触通信機能ＩＣチップ２２が重ならないように配置する必要がある。
これにより非接触通信機能と接触通信機能とを備える複合型ＩＣカードを提供することができる。

本発明の他の実施形態としては、アンテナパターン５の形状、アンテナパターン５の配置位置、ＩＣチップの形態、ＩＣチップの配置位置は、特に限定されない。
例えば、図５―Cは、本発明の他の実施の形態を示し、円形のアンテナパターン１５を持ったＩＣカードである。

さらに、本発明の他の実施例として、図７に示すような複合型ＩＣカードが挙げられる。図７（ａ）は、のアンテナパターン５と、接触通信機能及び非接触通信機能双方を備えたＩＣチップ２３を備え、該ＩＣチップ２３が接続回路１３とアンテナシート４のアンテナパターン５とそれぞれ接続された本発明の複合型ＩＣカードである。
また、図７（ｂ）は、円形のアンテナパターン１５と、該ＩＣチップ２３を備えた本発明の複合型ＩＣカードである。

また、本発明の他の実施の形態としては、アンテナパターン５の材質、アンテナシート４の材質も、特に限定されるものではなく、また、本発明においては、上記のような接触通信機能及び非接触通信機能双方を備えたＩＣチップ以外に、それぞれの機能のみを備えるＩＣカードにおいても、本発明は適用できるものである。以上に説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。

本発明のＩＣカードの構造を示す説明図。 本発明のＩＣカードの積層構造を示す図1の断面図。 本発明のＩＣカードの導通部形状を示した外部接続端子基板の断面図。 本発明のＩＣカードの導通部形状を示した外部接続端子基板の断面図。 本発明のＩＣカードの応用例を示す説明図。 本発明のＩＣカードの応用例を示す図５の断面図。 本発明のＩＣカードの応用例を示す説明図。 本発明を適用した導通部形状の応用例を示した外部接続端子基板の断面図。 本発明を適用した導通部形状の応用例を示した外部接続端子基板の断面図。 本発明のＩＣカードの外部接続端子基板を取り付ける方法を示す説明図。 従来の導通部形状を示した外部接続端子基板の断面図。

符号の説明

１、４１・・・カード本体
２、４２・・・ＩＣ基板
３１、３２・・・カード基材
４・・・アンテナシート
５、１５・・・アンテナパターン
６・・・外部接続端子基板
７、8・・・接続ランド
９・・・外部接続端子
１０・・・絶縁基板
１１・・・導通部
１２・・・ホットメルトシート
１３・・・配線回路
１４・・・装着孔
１５・・・円形のアンテナパターン
２１・・・接触通信機能用ＩＣチップ
２２・・・非接触通信機能用ＩＣチップ
２３・・・接触通信機能及び非接触通信機能双方を備えたＩＣチップ

Claims (5)

1. ＩＣチップ及び該ＩＣチップと電気的に接続された接続回路を有するＩＣ基板と、カード基材と、絶縁基板の表面に外部接続端子が設けられ、該外部接続端子と接続されて該絶縁基板を貫通する導通部を備えた外部接続端子基板とを有するＩＣカードであって、
   該外部接続端子と該ＩＣチップが、該導通部及び該接続回路を介して電気的に接続されており、
   該導通部は、接続回路側接地面積が外部接続端子側設置面積よりも大きいことを特徴とするＩＣカード。
2. 前記絶縁基板に形成された前記導通部の断面がテーパー形状であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
3. 前記絶縁基板に形成された前記導通部の断面が多段形状であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
4. 前記ＩＣチップは、接触通信機能と非接触通信機能とを併せ持ち、さらに前記ＩＣチップがアンテナ回路と接続されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のＩＣカード。
5. さらに第２のＩＣチップと該第２のＩＣチップに接続されたアンテナ回路を前記ＩＣ基板に備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のＩＣカード。

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