JPH0230728A - プリント回路基板およびｉｃカード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はＩＣカードの基板に適したプリント回路基板
およびそのプリント回路基板を用いたＩＣカードに関す
るものである。

従来の技術 ＩＣカードは、マイクロプロセッサやメモリ等の集積回
路素子を内蔵し、外部からの信号を読取り可能であると
同時に、内部で処理した信号や記憶していたデータを外
部へ読出すことができるものであり、今後、医療、証券
、信用等の広い分野で使用されることが予想されている
。

このようなＩＣカードにおいては、電子回路を有するた
め一般にはプリント回路基板が内装されているのが通常
であり、従来のＩＣカードに用いられるプリント回路基
板としては例えば特開昭６１−２８２９８２号に開示さ
れているように合成樹脂を用いるのが通常である。一方
ＩＣカー・ドに内装されるプリント回路基板を、カード
自体の強度を担うための基盤と兼ねさせるため、プリン
ト回路基板の基材として銅系材料や鉄系材料のような金
属材料を用いることも考えられている。

発明が解決すべき問題点 前述のような従来のＩＣカードに用いられている合成樹
脂製のプリント回路基板では、熱伝導率が低いため放熱
性が劣り、そのためＩＣチップからの発熱等によりカー
ド内部が温度上昇してカードが変形したりあるいはＩＣ
チップが劣化もしくは破壊されてしまうおそれがある。

またＩＣカードは、摩擦を受けやすい状態で保持、使用
されるが、静電気が帯電されて、回路の誤動作を招いて
しまうおそれもある。

一方、カード自体の基体としての基盤とプリント回路基
板とを兼ねるべく、銅系材料もしくは鉄系材料を用いた
プリント回路基板の場合は、次のような問題があった。

すなわちこれらの金属材料を基板として用いた場合、そ
の表面に絶縁層（樹脂層）を介してプリント回路形成の
ための＠箔を接着する必要があり、この場合一般には接
着剤としての樹脂が前述の絶縁層となるが、基板として
銅系材料もしくは鉄系材料を用いた場合には接着性が劣
る問題があり、また接着性向上のための表面処理も特に
有効なものがないのが実情であった。

また銅系材料や鉄系材料では耐食性の点でも必ずしも充
分とは言えず、これらの理由から、回路基板としての信
頼性に欠ける問題があった。さらに、ＩＣカードは携帯
上の観点から軽量であることが望まれるが、銅系材料や
鉄系材料ではその比重が大きいため軽量化にも限界があ
った。

ところで各種金属材料のうちでもアルミニウムは軽量で
かつ熱伝導率も高く、また樹脂の接着性を良好にするた
めの表面処理も容易である等の利点を有しており、した
がってこれらの点からはＩＣカードのプリント回路基板
に適していると考えられる。しかしながら一般のアルミ
ニウム合金は耐熱性が低く、そのためＩＣカードのプリ
ント回路基板には実用化されていなかった。すなわち、
ＩＣカードの製造過程においては、プリント回路基板に
ＩＣチップや抵抗器、コンデンサー等の電子部品を搭載
する際に、ワイヤボンディングや半田付けを行なう必要
があり、前者のワイヤボンディングでは３５０℃程度で
数秒加熱し、また後者の半田付けでは２５０℃程度で５
分程加熱する必要がある。しかるにアルミニウム合金製
の基板では上記の加熱によって再結晶が生じて軟化して
しまうことが多く、そのためワイヤボンディングや半田
付けを行なった後の基板の強度が不足してしまう問題が
ある。特にＩＣカードでは全体の厚みを０．７６ｍとす
るのが一般的（例えばＩＳＯ規格）であり、この場合プ
リント回路基板の厚みは０．２闇程度と極めて薄くなけ
ればならないが、このような薄い基板では、前述のよう
なワイヤボンディングや半田付けによって軟化°した状
態ではＩＣカードとして必要な強度を得ることができな
かったのである。したがってアルミニウム合金は、上記
の点以外ではＩＣカードのプリント回路基板として有利
な特性を有しているにもかかわらず、未だＩＣカードの
プリント回路基板として実用化されていなかったのであ
る。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、Ｉ
Ｃカードに適したプリント回路基板として、ワイヤボン
ディングもしくは半田付けによる軟化を招かないような
成分組成のアルミニウム合金を開発し、そのアルミニウ
ム合金を用いることによってその特性を活かしたＩＣカ
ードに好適なプリント回路基板およびＩＣカードを提供
することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 前述のような目的を達成するため、本願の請求項１の発
明のプリント回路基板は、基材として、Ｍｎ００３〜４
．０％およびＭｇ　０．１０〜５．０％を含有し、残部
がＡ１および不可避的不純物よりなるアルミニウム合金
を用いた構成としている。

また請求項２の発明のプリント回路基板は、基材として
、Ｍｎ０．３〜４．０％およびＭ（７０，１０〜５．０
％を含有し、かツＣｕ　０．０１〜３．０％、ＺｎＯ１
０１〜３．０％のうちの１種または２１種を含有し、残
部がＡ１および不可避的不純物よりなるアルミニウム合
金を用いた構成としている。

さらに請求項３の光間のプリント回路基板は、基材とし
て、Ｍｎ　０．３〜４．０％およびＭｇ０．１０〜５．
０％を含有し、かツＱｒ　０．０１〜０．３０％、Ｚ　
ｒ　０．０１〜０．３０％、Ｖ　０．０１〜０．３０％
、Ｎｉ０．０１〜５．７％のうちの１種または２種以上
を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなるア
ルミニウム合金を用いた構成としている。

そして請求項４の発明のプリント回路基板は、基材とし
て、Ｍｎ０．３〜４．０％、７１−（ＪＭｒｉ　０．ｑ
Ｏ〜５．０％を含有し、かツｃｕ　０．０１〜３．０％
、Ｚｎ０．０１〜３．０％のうちの１種または２種と、
Ｃｒ　０．０１〜０．３０％、Ｚ　ｒ　０．０１〜０．
３０％、ｙ　ｏ、ｏｉ〜０．３０％、Ｎｉｏ、０１〜５
．７％のうちの１種または２種以上を含有し、残部がＡ
Ｚおよび不可避的不純物よりなるアルミニウム合金を用
いた構成としている。

一方請求項５の発明は、ＩＣカードについてのものであ
って、前述の各請求項１〜４のいずれかのプリント回路
基板を用いてＩＣカードを構成したものである。

作　　　用 先ずこの発明のプリント回路基板の基材として使用され
るアルミニウム合金の成分限定理由について説明する。

Ｍｎ： Ｍｎは強度向上および耐熱性向上に有効な元素であり、
ＩＣカードに使用されるプリント回路基板の基材として
必要な強度、曲げ性および耐熱軟化性能を得るに必要で
ある。しかしながら０．３％未満ではこれらの効果が充
分に得られず、一方４０％を越えて含有させれば、鋳造
が困難となるとともに用人な晶出物を形成し易くなり、
耐熱軟化性の効果が飽和し、またコスト的に無駄である
。

したがってＭｎは０．３〜４．０％の範囲内とした。

なおＭｎは、この範囲内でも特に１．２％を越えて含有
させることが、強度、曲げ性、耐熱軟化性の点から望ま
しい。

Ｍｑ： Ｍ（］も強度向上に有効な元素であり、ＩＣカードに使
用されるプリント回路基板の基材として充分な強度、曲
げ性を与えるためにＭｎとともに添加される。しかしな
がらＭ（７が０．１０％未満では強度向上効果が充分に
得られず、一方５．０％を越えて添加すれば圧延性が極
端に低下する。したがってＭｇは０．１０〜５．０％の
範囲内とした。

この発明のプリント回路基板の基材として用いられるア
ルミニウム合金は、基本的には上記のＭｎおＪ、びＭｇ
を含有していれば必要な開時性を確保できるが、より一
層の特性向上を図るため、請求項２の発明および請求項
４の発明においてはさらにＣｕ、Ｚｎのうちの１種また
は２種が含有され、また請求項３の発明および請求項４
の発明においてはさらにＣ’ｑ　ｚｒ、Ｖ、Ｎ　ｒのう
ちの１１ａまたは２種以上が含有される。これらの元素
の添加理由および限定理由は次の通りである。

Ｃｕ： ＣＵは加工硬化性や時効硬化性を与えて強度や耐熱軟化
性をより一層向上させるために有効な元素である。Ｃｕ
が０．０１％未満ではその効果が充分に得られず、一方
３．０％を越えて含有されれば耐食性が低下する。した
がってＣＵは０．０１〜３．０％の範囲内とした。

ｚｎ： Ｚｎも加工硬化性や時効硬化性を与えて強度や耐熱軟化
性をより一層向上させるために有効な元素である。Ｚｎ
が０，０１％未満ではその効果が充分に得られず、一方
３．０％を越えて含有されれば耐食性が低下する。した
がってＺｎは０．０１〜３．０％の範囲内とした。

Ｃｒ、　Ｚｒ、ｖ、Ｎ　！　： これらの元素は強度向上および耐熱軟化性の向上に有効
である。それぞれＣｒ０１０１％未満、Ｚｒ０．０１％
未満、Ｖ　Ｑ、０１　％未満、Ｎｉ０．０１％未満では
これらの効果が充分に得られず、一方それぞｔ’Ｌｃ　
ｒ　０．３０　％、ｚｒｏ、３０％、Ｖ　０．３０％、
Ｎｉ５．７％を越えて含有させても上記の効果は飽和し
、しかも鋳造時に巨大な化合物を生成し易くなる。した
がってＯｒｏ、０１〜０．３０％、Ｚ　ｒ　０．０１〜
０．３０％、Ｖ　０．０１〜０．３０％、ＮＩｏ、０１
〜５．７％の範囲内とした。

以上の各成分のほかはＡＩ！および不可避的不純物とす
れば良い。不可避的不純物としてはＦｅおよびＳｉが含
有されるのが通常であるが、Ｆｅは０．６０％程度以下
、３ｉは０．５０％程度以下であればこの発明で対象と
するｔＣカード等に使用されるプリント回路基板の基材
として特に支障はない。

そのほか、アルミニウム合金鋳塊の製造においては、一
般に鋳塊結晶粒の微細化のためにＴｉ、またはＴｉおよ
びＢを添加することが多いが、この発明の材料の場合も
Ｔｉ、またはＴｉおよびＢが添加されていても特にＩＣ
カード用のプリント回路基板の基材として支障はない。

但しその添加量は、Ｔｉ０．２％以下、Ｂ　０．０４％
以下が望ましい。

またこの発明の系のアルミニウム基合金のようにＭｇを
含有するＡＩ２合金の鋳造にあたっては、溶湯の酸化を
防止したりあるいは圧延性を改善する目的で３ｅを必要
に応じて添加することがあるが、この発明の材料の場合
も３ｅを必要に応じて５０ｐｐｍ程度以下添加すること
ができる。

以上のような成分組成のアルミニウム合金は、その耐熱
軟化特性が優れており、したがってＩＣカードのプリン
ト回路基板の基材として用いることによって、ワイヤボ
ンディング時や半田付は時に基板が軟化してしまうこと
を有効に防止できる。

そのため、ＩＣカードのプリント回路基板の基材として
アルミニウム合金を実際に使用することが可能となり、
アルミニウム合金の本来有する特性、すなわち軽量であ
ることや熱伝導率が高くて放熱性が良好であること、さ
らには樹脂との接着性を良好にし得ること、また導電材
料であるため帯電防止機能も有することなど、プリント
回路基板の基材として優れた特性を充分に発揮すること
が可能となる。

発明の実施のための具体的な説明 この発明のプリント回路基板において基材として用いら
れるアルミニウム合金板は次のようにして製造すること
ができる。

先ず前述のような成分組成のアルミニウム基台金溶湯を
常法にしたがって鋳造する。この鋳造方法としては半連
続鋳造法（ＤＣ鋳造法）が−膜内であるが、省エネルギ
や強度向上、特に耐軟化性の向上等の観点から３〜１５
ｍｔｒ程度の薄板に直接鋳造する薄板連続鋳造法（連続
鋳造圧延法）を適用することが望ましい。

半連続鋳造により得られた鋳塊に対しては、均熱処理（
均質化処理）および熱間圧延を行ない、必要に応じて冷
間圧延、中間焼鈍、最終冷間圧延を行なって厚さ０．２
〜０．３．程度の圧延板とする。

但し薄板連続鋳造板の場合は、これらの工程のうち熱間
圧延までの工程を省略することができる。

上記各工程のうち、均熱処理は４５０〜６００℃の温度
にて４８時間以内保持すれば良い。均熱温度が４５０℃
未満では熱間圧延性が低−下し、一方均熱腸度が６００
℃を越えれば共晶溶融が発生し易くなる。

また保持時間が４８時間を越しても均熱による組織の均
質化効果はほとんど飽和し、エネルギコストの増大を招
くだけである。

均熱処理後は通常は再加熱してから熱間圧延を行なう。

この再加熱は、常法に従って４００〜５５０℃で行ない
、熱間圧延も４００〜５５０℃で行なえば良い。なお均
熱処理（均質化処理）と熱間圧延のための加熱処理は、
上述のように個別に行なう必要はなく、均質化処理と熱
間圧延のための加熱を兼ねて１回の加熱処理を行ない、
引続いて熱間圧延を行なっても良い。

熱間圧延終了後は、必要に応じて−次冷間圧延を施した
後、さらに必要に応じて中間焼鈍を施し、さらに最終冷
間圧延を行なう。

ここで中間焼鈍は、圧延性改良、もしくはＺｎ１ＣＵ添
加合金においてはその後の冷間圧延による加工硬化性を
高め！こり、時効硬化性をもたせるために行なうもので
ある。圧延時の耳割れ防止や圧延性改良の場合は、連続
焼鈍（加熱速度、冷却速度数１０℃／５ｅｃ）、バッチ
焼鈍（加熱速度、冷却速度数１０℃／５ｅｃ）のいずれ
でもよく、その焼！ｊ！！温度は３００〜４５０℃程度
とすればよい。ＺｎやＣＬＩを含んだ合金において加工
硬化性を高めたり、時効硬化性をもたせるために中間焼
鈍を用いる場合は、ＭｇとｚｎやＣｕをＡｌ中に固溶さ
せる必要がある。このような目的で中間焼鈍を行なうに
は、股の２０００系合金や７０００系合金の溶体化処理
条件に準じた条件で行なえばよい。すなわち、焼鈍温度
としては４８０〜５６０℃で行ない、板厚にもよるが焼
８！！温度で１時間以内保持し、冷却速度１℃／ｓｅｃ
以上で冷却する。１°Ｃ／％未満の冷却速度では時効に
よる硬化が少なく、また加工硬化性も低くなるため、冷
却速度は１℃／％以上が望ましい。コイルを用いてこの
中間焼鈍を行なう場合は連続焼鈍を用いる。この場合、
保持時間がほとんどなくてもその後の時効硬化性、加工
硬化性は著しく損なわれない。

最終冷間圧延は、所要の板厚とするためばかりでなく、
加工硬化による強度向−ヒのために必要である。最終圧
延板の強度は、ＩＣカード用のプリント回路基板として
は引張強さで３０ｋｒｒｔ／ｍｄ以上、耐力で２５に９
ｆ／ｍ−以上が必要であるが、この発明のアルミニウム
基合金の場合、冷間圧延後の圧延材強度として充分にこ
れらの値を確保することができる。なお上記の強度を確
保できるならば、耐繰返し曲げ性をさらに向上させるた
めに最終冷間圧延後に１００℃以上で最終焼鈍を行なっ
ても良い。

また中間焼鈍条件によって時効硬化性を与えた場合、１
００〜２５０℃程度で時効し、強度向上を図ることもで
きる。

以上のようにして得られたアルミニウム合金板を基材と
してプリント回路基板を作成するためには次のようにす
れば良い。

すなわち前記アルミニウム合金圧延板の表面に、ｂ１械
的研磨や化学エツチングあるいは陽極酸化処理などの１
種または２種以上の表面処理を施した後、プリント回路
や電極となる銅箔を絶縁性樹脂からなる接着剤により接
着すれば良い。このようにして得られたプリント回路基
板の一例を第１図にボす。第１図において１は基材とし
てのアルミニウム合金板、２は表面の銅箔、３は基材ア
ルミニウム合金板１と銅箔２との間に介在する樹脂絶縁
層で、通常は前述の接着剤が硬化したものである。なお
銅箔２は、エツチング等の公知の手段によって所定の回
路パターンに形成される。

このようなプリント回路基板を用いて構成したＩＣカー
ドの一例を第２図に示す。

第２図において、プリント回路基板４の上にはＩＣチッ
プ５やコンデンサ、抵抗器等の受動部品チップ６などの
電子回路部品が実装されている。

これらのうち、ＩＣチップ５は通常はワイヤボンディン
グにより接続され、受動部品チップ６は半田付けによっ
て接続、固定されている。そしてこれらの電子回路部品
を実装した側の面は封止用樹脂８によって封止され、さ
らにその全体の両面が樹脂からなるオーバーシート層９
．１０によって覆われている。なおＩＣカードにおいて
は外部との信号のやりとりを行なうための外部接続端子
が設けられるが、第２図ではこれを省略した。また実際
の［Ｃカードにおいては、第２図に示したような構造の
もののほか、種々の構造のものがあり、この発明のプリ
ント回路基板が適用されるＩＣカードの具体的構造は第
２図のものに限定されないことは勿論である。

実施例 第１表に示す符号１の合金（本発明合金）および符号２
の合金（比較合金：　ＪＩＳ　５０８２相当）を通常の
半連続鋳造法により構造した。得られた鋳塊の各面を面
前して厚さ３００ＩＲｙ＋、幅１０００ｒＲ＃＋１長さ
３５００ｔａｉｎとし、５００℃×２ｈ「の均質化処理
を行なった後、４８０℃に加熱して熱間圧延して３酬の
板厚とし、次いで冷間圧延を行なって板厚ｏ、３／Ｒａ
とした。

このようにして得られた０、３制厚の圧延板、すなわち
プリント回路基板用の基材について、圧延のままの状態
（加熱なしの状態）の機械的性質、および１５０〜５０
０℃の各温度にそれぞれ２時間加熱した後の機械的性質
を調べた結果を第２表に示す。

第１表：供試材の成分組成（ｖｔ％） 第２表：傭械的性質 第２表から明らかなように、本発明合金からなるプリン
ト回路基板用基材の場合は、耐熱軟化特性が優れ、特に
半田付けやワイヤポンディング時の２５０〜３５０℃程
度の熱に対する耐熱軟化特性が優れており、したがって
プリント回詫用基板としてワイヤボンディングや半田付
けの工程を経た後でも充分な強度を有していることが判
る。

以上のようなプリント回路基板用基材を用いて、次のよ
うにしてプリント回路基板を作成した。

すなわち、第１図に示すように０．３．、厚の基材アル
ミニウム合金板１の表面に、表面処理としてエツチング
化成処理を施した後、接着剤として熱硬化型エポキシ樹
脂系接着剤を用いて０．０３５ａｍ厚の銅箔２を接着し
た。接着剤は硬化後の厚みで０．１０ｍｍであり、この
層が絶縁層３に相当する。

さらに上述のようにして得られたプリント回路基板４を
用いて、第２図に示すようなＩＣカードを作成した。こ
こで、封止用樹脂８としてはエポキシ樹脂を用い、また
オーバーシート９，１０の樹脂としては塩化ビニル樹脂
を用いた。なおＩＣカードの全厚みは０．７６ＩＲａで
ある。

以上のようなＩＣカードについてその特性を調べたとこ
ろ、本発明合金からなる基材をプリント回路基板として
用いたＩＣカードでは、強度、耐繰返し曲げ性が優れて
いることが確認された。

発明の効果 この発明のプリント回路基板は、基材として用いている
アルミニウム合金の耐熱軟化特性が優れているため、ワ
イヤボンディングや半田付けを行なった後においても高
い強度を確保することができ、したがってＩＣカード等
に使用されるプリン］・回路基板として必要な充分な強
度、曲げ性を有するから、アルミニウム合金を基材とし
て実際的に使用することが可能となった。またこのよう
に基材としてアルミニウム合金を用いているため、ＩＣ
カード等に適用した場合に軽量でかつ放熱性が優れ、か
つ静電気が帯電するおそれが少なく、しかも樹脂との接
着性を良好にすることが容易に可能であり、さらには耐
食性にも優れていて、プリント回路基板としての信頼性
も高い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のプリント回路基板の一例を示す模式
的な縦断面図、第２図はこの発明のプリント回路基板を
用いたＩＣカードの一例を示す模式的な縦断面図である
。 １・・・アルミニウム合金基材、　２・・・銅箔、　３
・・・絶縁層。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）基材として、Ｍｎ０．３〜４．０％（重量％、以
   下同じ）およびＭｇ０．１０〜５．０％を含有し、残部
   がＡｌおよび不可避的不純物よりなるアルミニウム合金
   を用いたことを特徴とするプリント回路基板。
2. （２）基材として、Ｍｎ０．３〜４．０％およびＭｇ０
   ．１０〜５．０％を含有し、かつＣｕ０．０１〜３．０
   ％、Ｚｎ０．０１〜３．０％のうちの１種または２種を
   含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなるアル
   ミニウム合金を用いたことを特徴とするプリント回路基
   板。
3. （３）基材として、Ｍｎ０．３〜４．０％およびＭｇ０
   ．１０〜５．０％を含有し、かつＣｒ０．０１〜０．３
   ０％、Ｚｒ０．０１〜０．３０％、Ｖ０．０１〜０．３
   ０％、Ｎｉ０．０１〜５．７％のうちの１種または２種
   以上を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりな
   るアルミニウム合金を用いたことを特徴とするプリント
   回路基板。
4. （４）基材として、Ｍｎ０．３〜４．０％およびＭｇ０
   ．１０〜５．０％を含有し、かつＣｕ０．０１〜３．０
   ％、Ｚｎ０．０１〜３．０％のうちの１種または２種と
   、Ｃｒ０．０１〜０．３０％、Ｚｒ０．０１〜０．３０
   ％、Ｖ０．０１〜０．３０％、Ｎｉ０．０１〜５．７％
   のうちの１種または２種以上を含有し、残部がＡｌおよ
   び不可避的不純物よりなるアルミニウム合金を用いたこ
   とを特徴とするプリント回路基板。
5. （５）請求項１，２，３または４のいずれかのプリント
   回路基板を用いて構成したＩＣカード。