JP4028164B2

JP4028164B2 - Ｉｃカード

Info

Publication number: JP4028164B2
Application number: JP2000264376A
Authority: JP
Inventors: 尚史谷江; 直人斉藤; 康二佐々木; 正雄関端; 亮三吉野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2000-08-31
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2020-08-31
Also published as: JP2002074309A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＣモジュールを内部に具備するＩＣカードに関する。特に、ＩＣカード内部に具備する補強構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、記憶記録が可能なカードとしては、磁気による記憶を行う磁気カード方式や、カード内部にＩＣモジュールを組み込みＩＣメモリによって記憶を行うＩＣカード方式が一般的である。このうち、ＩＣカード方式は磁気カード方式と比較して記憶容量が大きく、偽造防止といったセキュリティ面に関しても磁気カードと比べて非常に強力である。これらの特徴によって、ＩＣカード方式は定期券やテレホンカード等これまで磁気カード方式が採用されている用途のみではなく、電子マネーや社員証等といったより高いセキュリティが求められる用途においての利用が可能である。しかし、磁気カードが非常に薄型化，低コスト化が図られているのに対して、ＩＣカードはカード内部にＩＣモジュールを内蔵することから、カード厚の増大による携帯性の悪化や、製造コストの高さなどが問題となっており、ＩＣカードの薄型化や低コストが強く求められている。その一方、ＩＣカードの電子マネー等に関する用途への利用を図るためには、薄型化や低コスト化によって信頼性を低下させることはできない。
【０００３】
ところで、ＩＣカードは不特定多数の利用者によって携帯利用されるので、ＩＣカードには使用時や携帯性に様々な外力が働き、その外力によってカード内部のＩＣチップに応力が発生する。特に薄型カードの場合はＩＣチップに外力が与える影響が大きくなるので、チップに大きな応力が生じ、チップの破損を起こすことが考えられる。そこで、ＩＣカードの薄型化を行う場合は、様々な外力に対してＩＣチップを保護するための補強機構が用いられている。ＩＣチップの補強機構としてはこれまでに、例えば特開平９−２６３０８２号のように，ＩＣチップ実装部の片面あるいは両面に補強板を接着する方式や、例えば特開平１１−１１０６１号のように、ＩＣチップ周囲に補強部材を配置する方式などが考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図６に、カード内部に補強板を持つＩＣカードについて、一般的な構造の側断面図を示す。一般的なＩＣカードにおいては、まず基板１８の表面に配線１２が設けられている。そして基板１８上に設置されるＩＣチップ１３の端子は、導電材を介して配線１２にボンディングされ、封止材１５によって封止されている。また、ＩＣチップ１３の上面には、接着剤を介して強補板１１が配置されている。これらを表面板１６，１７の間に配置して接着剤１１を充填することで、ＩＣカードが構成されている。このようにカード内部に補強板を配置することによって、ＩＣチップに生じる応力が低減され、ＩＣチップを保護することができる。しかし、ＩＣチップ自体の保護のみで、カードの動作不良が無くなるわけではない。
【０００５】
上記構造のカードにおいて、カードの上面あるいは下面から強い押し付け荷重が加えられたとき、ＩＣチップ自体は補強板によって保護される。しかし、ＩＣチップ端子とアンテナコイルあるいは入出力装置などを繋げる配線が封止剤と接着剤の界面にあたる個所で断線を起こし、カードが動作不良となることがある。これは、押し付け荷重によって補強板に生じた応力が、主に封止剤を介して封止剤下部の配線へとの作用する一方、接着剤部分への応力伝達は比較的小さく、接着剤下部の配線に伝達される応力が非常に小さくなるため、封止剤と接着剤界面付近の配線に大きなせん断応力が発生して断線を起こすからである。特に、薄型ＩＣカードの配線には、薄型化あるいは製造におけるコスト低下や作業性向上のために銀箔などを基板上に印刷して用いることが多く、せん断力による断線防止は重大な問題である。
【０００６】
せん断力による断線の防止には配線の断面積増加が有効であるが、ＩＣカードにおいて配線の断面積増加は、カード製造コストの上昇を招くと共にカード自体が厚くなり携帯に不便なものとなる。さらには、カード表面の平滑性が失われることで使い勝手や意匠面において不具合が生じることも考えられる。また、リードフレームを用いることで断線を避けることが考えられるが、この方法はカード厚さ，平滑性，製造コスト，作業性などの点で、銀箔などを用いる方法に劣る。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、銀箔などの配線の断面積を増加することなく断線を防止することが可能な信頼性の高いＩＣカードを、製造コストならびにカード厚さを増加することなく提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、ＩＣカード内部に具備するＩＣチップ補強板の一部を、ＩＣチップの封止剤よりも外側に配置することによって達成される。
【０００９】
本発明によれば、カードに押し付け荷重を加えた場合において、補強板を介して伝わる応力は、封止剤にのみに伝達されるのではなく、接着剤部分にも伝達される。その結果、封止剤下部の配線と接着剤下部の配線の界面における大きなせん断応力の発生を抑さえることができ、断線の防止が可能になる。さらに、この手段を用いる場合、補強板の厚さを変更する必要が無いのでカード厚さを増加することはない。また、配線の断面積増加や材質変更などを行う必要がないので、製造コストの増加を抑さえることができる。
【００１０】
なお、ＩＣチップ補強板形状についての公知例として、端部の厚みを薄くした形状のものがある。しかし、この例の目的は補強板によるカバーフィルム損傷の防止であり、本発明の目的であるＩＣカード内部の断線防止とは異なる。さらに、本発明の目的である断線防止のためには、単に端部の厚みを薄くした補強板ではなく、本発明のように補強板がチップや封止剤よりも外側に位置することが効果的である。これらの点から、本発明は上記公知例とは本質的に異なるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００１２】
まず、本発明における第１の実施形態であるＩＣカードを図１に示す。図１は平面図、図２は側断面図である。以下では、本発明の実施例として非接触ＩＣカードを用いて説明を行うが、本発明は必ずしも非接触ＩＣカードに限定されるものでは無く、接触型ＩＣカードをも含むものである。
【００１３】
本実施例におけるＩＣカードは、基板１８，配線１２，ＩＣチップ１３，補強板１１，封止剤１５，接着剤１４，表面板１６，１７、アンテナコイル１９を具備して構成されている。上記基板１８は、例えばＰＥＴなどの、薄手の可撓性を有する合成樹脂製とする。上記配線１２は、例えば銀箔などの導電体を基板１８の表面に所定のパターンに印刷して設けたものであり、アンテナコイル１９と導通がとられている。上記ＩＣチップ１３の端子は異方性導電体である封止剤１５を介して、配線１２にボンディングされている。ＩＣチップ１３の上面には補強板１１が接着固定されており、この補強板の端部側面に勾配を設け、外側に拡げた形状とすることで、補強板の一部を封止剤より外側に配置している特徴が提供される。すなわち、補強板１１は円錐台をなし、図において、拡大部が上方に、縮小部が下方に位置する。ただし、補強板１１の形状は円錐台には限定されない。上記基板１８，配線１２，ＩＣチップ１３，補強板１１，封止剤１５は上下の表面板１６，１７の間に配置され、接着剤１４を充填することで、ＩＣモジュールを保護するとともに表面の平滑さを得ることができる。ここで、表面板１６，１７は、例えばＰＥＴなどの、薄手の可撓性を有する合成樹脂製とする。
【００１４】
図６に示した、補強板を封止剤より外側に配置しない構造のＩＣカードでは、カードに押し付け荷重が生じる際に、封止剤と接着剤界面付近の配線に大きなせん断応力が発生し、断線を起こす恐れがある。しかし、図２に示すように補強板の一部を封止剤より外側に配置することで、補強板からの応力伝達は封止剤部分に対してのみではなく、接着剤部分に対しても大きく行われることになり、図６に示す構造と比較して分散した応力分布が得られる。その結果、封止剤と接着剤界面付近の配線に生じるせん断応力を小さくすることができるので、断線の防止が可能となり、ＩＣカードの信頼性を向上することができる。また、本発明では断線を防止するために配線の断面積の増加や材質変更を行う必要がなく、製造，材料コストの増加を抑えることができる。さらに、補強板やその他部材の厚さを変更する必要が無いため、ＩＣカードの厚さ増加を防ぐことができる。
【００１５】
また、図２では表面板とは別に基板を設けているが、表面板自体を基板として使用することも可能である。また、図２ではチップと補強板は直接接着されているが、間に他の材質を介してもよい。さらに、図２では補強板側端部に勾配を設けることで補強板を封止剤の外側に配置しているが、側端部を段付き形状や曲面形状としたり、補強板全体を長くすることで補強板の一部を封止剤の外側に配置しても良い。また、図１では補強板は略正方形で示されているが、本発明における補強板は略正方形形状に限らず、円形，楕円形，長方形など形状を問わないものである。
【００１６】
図３に、図１のＩＣカードに押し付け荷重を与えた場合の、封止剤と接着剤界面直下の配線に生じるせん断応力について、補強板端部に図２に示すように補強板側端部に４５゜の勾配を設けたもの、図６に示すように勾配を設けず補強板が封止剤の外側に存在しないものについて解析した結果を示す。勾配を設けない場合に配線に生じるせん断応力の値を１とすると、勾配を設け補強板を封止剤外側に配置した場合の応力値は０.２６と、せん断応力が１／４程度に低下することが示されており、本発明がＩＣカード内部の断線防止に有効であることが分かる。
【００１７】
次に、本発明の第２の実施例として、カード内部に補強板を具備しないＩＣカードにおける実施例を示す。図４は本実施例におけるＩＣカード側断面図である。本実施例におけるＩＣカードは、基板１８，配線１２，ＩＣチップ１３，封止剤１５，接着剤１４，表面板１６，１７，アンテナコイル１９を具備して構成されている。ＩＣチップ１３の端子が異方性導電体である封止剤１５を介して、基板１８の表面に印刷された配線１２にボンディングされてＩＣモジュールを構成していることについては実施例１と同様であるが、ＩＣチップ１３上面に補強板１１を持たず、チップ上面と表面板１７の間に接着剤を介している。ＩＣチップ自体が補強構造（手段）を有し、ＩＣチップ自体を厚く形成してあり（ＩＣチップに補強板を加えた厚さよりも薄くてもよい。）、ＩＣチップを台形カットしてチップ側面に勾配を設けている点が実施例１とは異なる。本実施例のように補強板を持たない構造のＩＣカードにおいては、ＩＣチップ自体の側面形状に勾配を設けることで、断線を防止することができる。ＩＣチップ側面に勾配を設けた構造のＩＣカードにおいて、ＩＣカードに上面あるいは下面から押し付け荷重が加わった場合、ＩＣチップに生じた応力は封止剤を介して封止剤下部の配線に伝達されるだけでなく、接着剤を介して接着剤下部の配線に対しても、勾配を持たない場合と比較して大きく伝達される。その結果、封止剤と接着剤界面付近の配線に生じるせん断応力を軽減することにより断線を防ぐことができ、ＩＣカードの信頼性を向上することが可能である。なお、この実施例においても実施例１の場合と同様に、チップ側面形状は直線に限るものではなく曲線や段付き形状であってもよい。
【００１８】
これらの実施例によれば、ＩＣチップを補強する補強手段を設け、該補強手段の一部がＩＣチップあるいはＩＣチップの封止剤よりも外側に位置する構成としたＩＣカードが提供される。
【００１９】
次に、本発明の第３の実施例として、ＩＣチップやワイヤーボンディング方式で実装する場合の実施例を示す。図５に、ワイヤーボンディング方式を用いたＩＣカードの側断面図を示す。この実施例は基本的には図１に示す例と同じであるが、基板１８上にＩＣチップ１３を端子が上部となるように配置し、ワイヤ４１を用いてＩＣチップの端子と配線１２の導通をとる構成としている。ＩＣチップならびにワイヤは非電導性の封止剤１５によって封止され、封止剤上部にＩＣチップを補強するための補強板１１を具備しており、この補強板１１端部に勾配等を設けることで補強板の一部が封止剤よりも外側に配置されることを特徴とする。ＩＣチップがワイヤーボンディング方式で実装される構造においても、封止剤の内側にのみ配置された補強板を用いる場合、押し付け荷重によって封止剤と接着剤界面付近の配線がせん断応力によって断線を起こす恐れがある。そこで、本実施例に示すように補強板の一部を封止剤の外側に設けることで、封止剤と接着剤界面付近の配線に生じるせん断応力を減少し、断線を防ぐことができる。
【００２０】
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、ＩＣカード内部のＩＣチップ補強板あるいはＩＣチップ自体を封止剤よりも外側に設けることによって、カードに大きな押し付け荷重が加わった場合であっても、カード内部の配線に生じるせん断応力を減少し、断線を防止することができる。したがって、ＩＣカードの厚さや製造コストを増加させることなく、信頼性の高いＩＣカードを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるＩＣカードの平面図である。
【図２】図１の側面断面図である。
【図３】本発明における補強板側端部の形状と配線に生じるせん断応力の関係を表す図である。
【図４】本発明の実施例２であるＩＣカードの一部分を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例３であるＩＣカードの一部分を示す断面図である。
【図６】一般的なＩＣカードの一部を示す断面図である。
【符号の説明】
１１…補強板、１２…配線、１３…ＩＣチップ、１４…接着剤、１５…封止剤、１６，１７…表面板、１８…基板、１９…アンテナコイル、４１…ワイヤ。

Claims

上下の表面板間に配置されたＩＣチップ、基板、該基板に前記ＩＣチップを封止する封止剤、前記ＩＣチップの一面に直接あるいは間接に固定される補強板を備え、前記上下の表面板間で、前記ＩＣチップ、封止剤および補強板の回りに充填された接着剤を有し、前記封止剤と接着剤の界面付近を延在する配線を備えるＩＣカードにおいて、あるいは上下の表面板間に配置されたチップ、表面板自体が基板として使用され、一方の表面板に前記ＩＣチップを封止する封止剤、前記ＩＣチップの一面に直接あるいは間接に固定される補強板を備え、前記上下の表面板間で、前記ＩＣチップ、封止剤および補強板の回りに充填された接着剤を有し、前記、封止剤と接着剤の界面付近を延在する配線を備えるＩＣカードにおいて、
前記補強板は担部側面に勾配が設けられて前記封止剤の反対方向で外側に拡げた形状とされて、前記封止剤よりも外側に配置されて、前記ＩＣカードに押し付け荷重が生じたときに、該補強板からの応力伝達が前記封止剤と該封止剤回りの接着剤にもなされて応力分布が分散されるようになされたこと
を特徴とするＩＣカード。
上下の表面板間に配置されたＩＣチップ、基板、該基板に前記ＩＣチップを封止する封止剤を備え、前記上下の表面板間で、前記ＩＣチップおよび封止剤の回りに充填された接着剤を有し、前記封止剤と接着剤の界面付近を延在する配線を備えるＩＣカードにおいて、
前記ＩＣチップは担部側面に勾配が設けられて前記封止剤の反対方向で外側に拡げた形状とされて、前記封止剤よりも外側に配置されて、前記ＩＣカードに押し付け荷重が生じたときに、該ＩＣカードからの応力伝達が前記封止剤と該封止剤回りの接着剤にもなされて応力分布が分散されるようになされたこと
を特徴とするＩＣカード。
請求項２において、前記ＩＣチップの端子を前記配線に接続するワイヤは、前記封止剤に封止されることを特徴とするＩＣカード。