JPH02598A - 集積回路カード - 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〕 本発明は、その内部にＩＣ要素を搭載した平坦な本体よ
りなる集積回路カードに関する。以下にはこの集積回路
（ＩＣ）カードとは記述された種類のものを言うものと
する。

〔従来の技術並びに発明が解決しようとする課題〕記述
された種類のＩＣカードは典型的には積属工程の中でそ
の内部にＩＣ要素が保護された積層構造よりなる。この
種のカードが国際的に承認された基準特に厚みに対する
基準を満たす必要があると、ＩＣ要素をＪｊ［されたプ
ラスチンクカードに埋め込むことはかなり難しくなる。

この様な国際的基準は金融処理または身分証明の目的に
用いられるＩＣカードに対して適用される。

さらに、ＩＣカード内のＩＣ要素は製造中及び通常の使
用中にかなりの機械的ストレスに耐えなければならない
が、その種のカードでＩＣ要素内に使用されるシリコン
の面積が相対的に広くかつ薄ければシリコンのもろい性
質のためにこの問題は一層深刻になる。

ＩＣ要素内のストレスを和らげるための種々の方法が提
五されたが、それらの方法は使用中にカード自身に過度
のストレスを与えるものであった。

〔課題を解決するための手段並びに作用〕本発明によれ
ば、記述される種類の集積回路カードはさらにＩＣ要素
と本体の表面の１つとの間に位置するストレス減少部材
を具備し、ストレス減少部材はカード本体のＩＣ要素に
近接する部分のみを剛直化してＩＣ要素にかかるストレ
スを減少せしめる。

本発明者等はストレス減少部材を設計し、それはＩＣ要
素に対してカード製造及びカード使用中に加わるストレ
スを減少し、カード自身に対して（ａ）これらの環境及
び（ｂ）ストレス減少部材によってカード本体内に導入
される不連続性から生ずる過度のストレスを回避する。

ストレス減少部材はＩＣ要素に近接する領域の外側にお
いてカード本体を著しく剛直化するものではない。

剛直化効果は製造時においてもその後の使用時において
も有益である。

好ましい配置において、ストレス減少部材はカード本体
内に横に伸びる少なくとも１つの突出部分を具備してい
る。ストレス減少部材のこの形によって部材の中心から
突出部分の端部までに徐々に剛直性が変化し、ＩＣ要素
内に過度の曲げストレスが発生することとカード本体と
ストレス減少部材との間の遷移領域におけるカード内に
過度のストレスが発生することを回避している。

別な配置において、突出部分を持つかまたは持たないス
トレス減少部材はその中心からその境界にかけてテーバ
を有し中心方向へ剛直性を徐々に増加させている。

剛直性は要素（プラスチックカード本体またはストレス
減少部材）がゆがむときの負荷及び支持条件の程度を考
慮して測定できる。

成る例においては単一のストレス減少部材が設けられる
。しかしながら、好適な配置においては２つの部材がＩ
Ｃ要素の両側上に設けられる。好適には、それぞれが少
な（とも１つの突出部分を待つ場合において、一方の部
材の該または各突出部分は他方の部材の各突き出し部分
からの角偏位を有している。

好適には、中央部分は少なくともＩＣ要素をカバーする
面積を持つ。このことはストレス減少部材の作用を最適
化する。

好適には、前記または各ストレス減少部材は奇数の突出
部分を有する。このことは部材の中央部を通ってカード
内に伸びる“ストレスの輔°“の発生を回避する。

好適な配置において、前記または各ストレス減少部材は
星形である。本発明者等はこのことにより星の先端の外
部境界から星の中央部まで徐々に開直性が増加し、カー
ド本体のストレス条件の急激な変化が回避されることを
見い出した。

前記または各ストレス減少部材はステンレス鋼または真
ちゅうのような金属を具備しても良く、その他の金属で
も良い。合圧のような熱の良導体でストレス減少部材を
つくる特別な利益としては、部材がＩＣ要素に対する放
熱材として働くことである。

代表的には、前記または各ストレス減少部材は“列理”
構造を持つ、すなわちローリング加工した金属である。

この場合において列理はカード本体の長手方向に対して
直角に伸びることが好ましい。

代表的には、カー、ド本体は通常の積層工程で製造され
る。この場合において、カードの積層物はストレス減少
部材、ＩＣ要素、及びＩＣ要素に対する任意の担体に合
った形に変形されなければならない。好ましくは、内部
（コア）の層はこれらの部品の形に合った形で最小数に
保たれる。各コア層は好ましくはその形を受は入れると
ころの部品に実質的に等しい厚みを有する。

ＩＣ要素を担う柔軟で平坦な基板とＩＣ要素の両面上の
１対のストレス減少部材とでモジュールを構成すること
が特に有利である。その次にこのモジエールはカード内
に積層される。

好ましくは、前記または各ストレス減少部材はカード本
体に接合されない。このことは曲がるときに部材と本体
との間での相対的な動きを可能にする。加えて部材は好
ましくはＩＣ要素に対する担体に堅く接合されない。例
えば両面粘着テープによって接合すれば柔軟な接合が可
能である。

一般にＩＣ要素は担体上に設けられ、それはさらにＩＣ
要素上の接触子をＩＣカードの接触子を介してＩＣカー
ドの端子と接続することを可能とする手段をさらに具備
している。これらの環境において単一のストレス減少部
材が設けられるとすればこれは好ましくはＴＣＪｊ素の
ＩＣカード接触子とは反対側に設けられる。

以下に本発明に係る集積回路カードの例を図面を参照し
て説明する。

〔実施例〕

本発明に係るＩＣカードは第１図及び第４図に見られる
如く多数のプラス千ンク層１〜７を有する積層板を具備
している。プラスチック層１〜７は代表的にはＰＶＣ、
ＰＶＣＡまたは同様な材料よりなっている。これらの層
の厚みは以下の表１に示されている。

表　　１ 層　数　　　　　　予備積１１！ｉ厚み（ｎ）（６）　
　　　　　　　　　ｉｓ。

積層後において、カード全体の厚みは約７８０庫ＩＣ減
少する。

各層はシートがローリング及びカレンダー加工される工
程において分子構造の一部の配向を生じるため列理（ｇ
ｒａｉｎ）を有している。その結渠各層は列理に沿うよ
りも列理に交わる方向で“剛直′。

となる。各層の列理の方向は第１図において矢印１′〜
７′でそれぞれ示されており、層２及び６の列理の方向
はその他の層のそれに直交していることがわかる。これ
らの層２，６は典型的には不透明でその外側に面する表
面に印刷が施されている。それらは他の層と比べて薄く
カードの外側方向に位置するので、これらの層の列理の
大きさよりも小さい範囲でカードが曲げられるとこれら
２つの層が割れる危険性が非常に高い。これらの層の列
理の方向を変える理由はこうすれば印刷層が割れる危険
性が小さくなるからである。同時に、すべての方向にわ
たって屈曲に対する抵抗性がほぼ同程度になる。これら
の改良により寿命が長くなる。仮にすべての層が同一方
向に列理が並んでいれば、列理に交わる軸で°′剛直″
である。このことは好ましいことではなく、その理由は
曲げ／ねじれの観点から、カードはＩＣモジュール（後
述）の゛ストレス減少パ部材に関してすべての方向に等
しく柔軟であることが好まれるからである。

ローリング及び／またはカレンダー加工によって形成さ
れるプラスチ、り層１〜７の場合において、°“列理“
′は加工処理の長手方向、すなわち加工装置をプラスチ
ックが通過する方向に伸びると考えられる。典型的には
、これはプラスチックが加熱されると優勢に縮む方向で
ある。

カード内には［、Ｃモジュール１０　（第２図）　カ埋
め込まれており、それは担体となるカプトン（Ｋａｐｔ
ｏｎ）のようなポリイミド層１２Ｂ上の銅層１２Ａによ
って形成されるチップ担体１２に搭載された日立６５９
０１のような単一チップのマイクロコンピュータである
チップ１１よりなっている。チップ担体１２は層４の開
口部８内に収容される。

以下に詳細に説明する様に、チップｌｌ上の接触子はチ
ップ爪体１２上の銅層１２Ａよりなる導体を介して層１
〜３を貫く接触部材２１と結合することによってカード
読み取り機と電気的に接触することが可能となる。

完成したカードにおいて、層１．７は透明で層２．６上
の印刷が使用者に見えるようになっている。

第２図に示されたモジュールは別々のユニットとして造
られその後層１〜７と共に積層される。

チップ担体１２はカプトン層１２Ｂにエポキシで接着し
た鋼箔の層１２Ａ（厚さ３５声）をその上に設けたカプ
トン（ボッイシド）基１反１２Ｂ（厚さ７５卿）から切
り出される。銅はエツチングされて第３図により詳細に
示されるような導体パターンを３足イ共する。さらにカ
プトンにはパンチされてチップ１１を収容する開口部２
２が設けられる。

第３図には導体パターンは接触部材２１が個々に接合さ
れる８つの接触バンド２３Ａ〜２３Ｉ（を定めているこ
とが示されている。さらに、導体パターンはパターンの
周辺に広がる外側の接地平面２４を有している。接触パ
ッド２３Ａ〜２３Ｆ（は線対称の軸２５に関して本質的
に対称に配置されていることに注目すべきである。

接触パッド２３Ａはチップ１１の機能接触子２６と接続
されており、接触パッド２３Ｂはチップの機能接触子２
７と接続されており、接触パッド２３Ｃはチップの機能
接触子２８と接続されて参り、接触パッド２３Ｇはチッ
プ１１の機能接触子２９と接続されている。２つの機能
接触子３０は接触パッド２３Ｅと同様に接地平面２４に
接続されている。

接触パッド２３Ｄ、２３Ｆ及び２３Ｈは絶縁されている
。

さらに、チップ１１の多数の非機能的接触子３１はそれ
ぞれ導体パターンの短い導体３２に接続されてチップ１
１に近接する導体パターンの配置が線対称の軸２５に関
して実質的に対称となっている。さらに、Ｍ！！録され
た導体３４が対称的配置を完成すべく設けられている。

この場合において、導体パターンは第３図の左側にある
チップ１１の１０個の接触子と右側の９個の接触子とに
接合されていることがわがる。接合された接触子の位置
の数におけるこの小さな相違は受は入れ可能であり゛実
質的に対称°゛という言葉はこのように解釈されるべき
である。導体に接続される接触子のこの実質的に対称な
配置はチップ１１が担体１２の開口部２２内に安全に支
持されることを可能にし、開口部２２内でチップ１１が
過度にねじられる恐れを減少する一方、Ｉ旦体１２に関
してチップの動きに多少の自由度を与える。この動きの
自由度はＩＣモジュール１ｏの製造中、ＩＣカードの積
層力肛Φ、及びその後のＩＣカードの使用中におけるチ
ップ及びその接続に対する用傷を防止するために必要で
ある。開口部２２内においてチップ担体１２に関しての
チップ１１の過度のひねりはｒＣ接続点に過剰なストレ
スを生しる結果となる、 導体パターンの残りの部分もまた線対称の軸２５に関し
て実質的に対称である。この接続において、例えば接触
パッド２３Ｆはチップ１１と接続されないにもかかわら
ず、導体の線３５は接触パッド２３Ｂから接触子２７へ
伸びる導体の線３６と同様に接触パッド２３Ｆからチッ
プ１１に近接する位置まで伸びていることに注目すべき
である。このことは銅層１２Ａがねじれる傾向、すなわ
ち積層前、積層加工中、及び積層後のある期間において
導体間の結合を弱める傾向を克服する上で助けとなる。

加えて、銅のパターン１２Ａはその剛性率を弱めるため
に３３Ａ　、　３３Ｂ　、　３３Ｃにおいて分離されて
いて、チップ担体にはカードが曲げられた城より容易に
曲がる。銅のパターンは対称軸２５に沿って３３Ａにお
いて分けられており、３３Ａの部分に直角でそしてつな
がった状態で３３Ｂの部分の銅がエツチングで除かれて
おり、３３Ｃの部分においても銅がエツチングで除かれ
ている。

Ｉ旦体１２の角３７は担体の角におけるカード層内のス
トレスの分布を弱めるために丸められている。

モジュールを構成するにあたって、その第１段階は前述
の導体パターンを形成することである。

次の段階は接触部材２１を接触パッド２３Ａ〜２３■（
に接合することである。

この段階に続いて、ＩＣチップ１１は開口部２２内に置
かれ、第３図に示すようにそして前述したように、チッ
プの接触子は開口部２２へはみ出す形の導体の内側の端
部に接合される。選ばれた方法はテープ自動ボンディン
グ（ＴＡＢ）である。ＴＡＢは（ワイヤボンディングと
比べて）接合強度が大で、信頼性が高く、機械的構成が
優れ、パッケージが薄くなるという点でワイヤボンディ
ングより好ましい。

ＴＡＢではＩＣチップ１１には内側のリード線がチップ
を担体へ接続することが可能となるように特定の高さと
堅実性のある゛°***”した接触子があることが必要と
される。***は通常、チップのアルミニウム接触子上に
金を沈着させて形成される。

接合が終了した後、樹脂、（ポリウレタン）の塗布物５
０（第４図）がＩＣチップ１１の表面と内側のリード線
の上に塗られ、積層に先立ってチップ接触子と導体との
接合を機械的及び光学的に保護する。この塗布物５０は
″“グローブトップ（球状の頂部）”として知られてい
る。

２つの星形の部材１５　、１６が次にチップ担体１２へ
接合される。これらの部材１５　、１６は金属でありし
たがってプラスチック層１〜７よりも剛直である。部材
１５　、１６はチップ１１周辺のカード本体を局部的に
剛直にし、補強を強化して接触子と導体との接合を保護
する。部材１５　、１６はカードの積層中及びカード使
用中に接触子と導体との接合にががる機械的ストレスを
減らすストレス緩和部材である。カードにかかるストレ
ス条件が該部材のために急激に変化することを避けるた
め、部材とカード積層との境界は第２図に示すごとく“
星”形をしている。星形の外形をとることにより星の足
４０からなる外部境界から破線で示された中央部４１へ
と剛直性が徐々に増加する。

円盤の“剛直性′°はその直径の自乗に逆比例し厚みの
３乗に比例することに注目すべきである。

部材１５　、１６はチップ１１の上方と下方とに搭載さ
れ、カードの曲げ及びひねりの間に部材と積層との間で
相対的な動きを可能にするため部材を積層に接合しない
ことが有利であると考えられる。

部材１５　、１６はそれぞれ柔軟で両面が粘着性のある
テープ５１　、５２でチップ担体１２へ固定されている
が、別な形式の柔軟な接合もまた使用可能である。しか
しながら、上方の部材１５とチップ担体１２との接合に
使用される方法は上方の部材１５が導体パターンと接触
することから電気絶縁性であることが重要である。

この例において上方の部材１５はハードローリング加工
の真ちゅう製であり厚さが約５０ｍである。下方の部材
１６は厚さ約１５Ｏｎのハードロ−リング加工の真ちゅ
う製である。厚い方の下方の部材１６にはチップ１１の
チップ担体１２の下方に突出する部分に適合する加工し
たくぼみ５３（第４図）を設けることによってチップ１
１周辺にエアポケットを設けることができる。

別の例において、ステンレス鋼または銅ニツケル合金の
ような別の金属が使用可能である。加えて、上方の部材
１５は真ちゅうのような下方の部材１６とは異なる金属
例えばステンレス鋼でも良い。さらには、下方の部材１
６は上方の部材１５と同様に約５０−の厚みでくぼみの
ない形にすることもできる。この場合において、生ずる
空間は両面粘着テープのような適切な材料で満たされ、
これがチップ１１のチップ担体１２の下方へ突出する部
分に沿って形成される空洞を許し、さらには下方の部材
１６及びチップ担体Ｉ２との柔軟な接合を可能とする。

上方の部材１５を接着するための両面粘着テープ５１に
グローブトップ５０に合わせて開口部を設ける必要はな
く、その理由はテープには充分に柔軟性がありその中に
グローブトップを押し込める（カードを積層する間に）
ことができるからである。

部材１５　、１６が両方とも同じ厚さの約５０−である
場合において、各両面テープの典型的な厚さは上方の部
材に対して８５μ、下方の部材に対して約１５０１ＩＴ
ａであることに注意すべきである。また、上方の部材の
厚みが約５０４で下方の部材１６の厚みが約１５０−で
ある場合には各両面テープの典型的な厚みは部材１５　
、１６の双方に対して８５ＩＡａであることに注意すべ
きである。

各部材１５　、１６は奇数の足４０（この例では７個）
を有するのでカード積面中に形成され星形の中心を通っ
て拡がる“ストレスの軸”の形成を避けることができる
ことに注目されよう。このこともまた上方の部材１５の
足４０を接触部材２１に好都合に適合させることを可能
にする。

この例において、上方の部材１５の中央部４１の直径は
チップ１１の対角寸法に対応して設定され、例えば９ｍ
ｍであり、外側の境界（足４０の先端で決まる）は１３
ｍｍでチップ担体１２と接触配置物の幅に適合している
。下方の部材１６に対しては、中央部はチップ担体１２
の幅に合わせて設定されて約１５ａｍの直径であり、外
側の境界は約２１ｎｍの直径のカードの境界に適合して
設定されている。好ましくは、２つの部材１５　、１６
はストレスの集中を避は得るように足４０が並ばない様
に位置が定められる。

はとんどの例において、各部材１５　、１６は一定の厚
みを持っているが、成る場合には内側の輪から足へ向か
って成る程度のテーパが設けられる。

完成したモジュール１０（第２図）はＰＶＣカード層１
〜７の中に積層されて組み上げられる。

モジュールはチップ担体１２に合う形状の層４内のパン
チされた開口部８内に置かれる。層５は下方の部材１６
に合ったパンチされた星形の開口部を有し、層３は上方
のストレス減少部材１５に合う足形を有するパンチされ
た開口部と接触部材２１が突き抜ける８個のパンチされ
た開口部２１′の１組とを有している。さらに、Ｉｌｌ
、２は８個のパンチされた開口部の組を有し、その１組
は１３で示されておりそれを通して接触部材２１が伸び
てｒｆＪｌの外部表面に顔を出す。

チップ担体１２の向きは層１〜７の長軸に直角であるこ
とに注目される。この向きはカードの曲げ及びねじれの
観点から最良である。

モジュールを含んで組み上げられた予備積層品は通常の
積層用機械（熱処理）により積層される。

通常の（プラスチックの身分証明用カード）積層技術で
は積層用組み上げ物を予熱したプレス内に置き即座に全
圧力（積層シートも共に圧縮）をかける、別な方法では
印加する圧力は徐々に増加される。例えば、プレスは１
４０°Ｃに予熱され、段階的に圧力がかけられる。最後
に、積層品は最高圧力を維持しながら約１０分間冷却さ
れる。

積層の工程中にチップ１１と接触子と導体との接合は曲
げによる過度の圧縮ストレスを受けないようにすること
が重要である。シリコン材料は圧縮破壊強度が１５００
０１　ｂ　／　１ｎｃｈ”であるが引張破壊強度は３０
００１．　ｂ　／　ｉ　ｎｃｈ　”に過ぎない。

部材１５　、１６はチップ１１及び接触子／導体間の接
合内の好ましくない引張ストレスに対する主要な抵抗ど
なり得るが、それに加えて下方の部材１６の加工された
くぼみ５３によって定まる空気で満たされた空洞内のチ
ップの“ボケッｌ−”も役に立っている。これは周囲の
気体（空気）は容易に圧縮可能であるので積層加工中の
圧縮力を均一にチップに伝えチップ１１に曲げによる好
ましくない引張ストレスを与えないからである。

好適なストレス減少部材１５　、１６はハードローリン
グ加工のステンレス鋼や真ちゅうのような列理を呈する
金属でつくられる。このことにより該部材はハードロー
リング加工によって自然に湾曲し、それは部材が平らに
されても゛記憶“°される。したがって効果を最大にす
るためにはこの列理がカードを横切ってすなわちカード
の短い方向に伸びるのに対して部材１５　、１６双方の
自然なそりまたは湾曲がカードの外側にあればそれは好
ましいことである０部材１５　、１６の列理の方向は第
２図において矢印５４で示される。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように本発明によれば、搭載されたＩＣ
要素及びその接合に対して、製造中及びその後の使用中
において加わるストレスを減少したｒｃカードが捉供さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はカードを分解した図、 第２図はＩＣモジュールの外観図、 第３図はＩＣモジュールの担体要素上に設けられる導体
パターンの図、 第４図はカードの一部の拡大断面図である。 図において、 １０・・・ＩＣモジュール、 １１・・・ＩＣ要素、　　　１２・・・担体、１５　、
１６・・・ストレス減少部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部にＩＣ要素（１１）を搭載した平坦な本体を具
   備し、さらに該ＩＣ要素（１１）と該本体の表面の１つ
   との間に位置するストレス減少部材（１５、１６）を具
   備し、該ストレス減少部材はカード本体のＩＣ要素に近
   接する部分のみを剛直化してＩＣ要素にかかるストレス
   を減少せしめる集積回路カード。 ２．２つのストレス減少部材（１５、１６）が前記ＩＣ
   要素（１１）の両面上に設けられる請求項１記載のカー
   ド。 ３、前記または各ストレス減少部材（１５、１６）はカ
   ード本体に横に伸びる少なくとも１つの突出部分（４０
   ）を有する請求項１または２記載のカード。 ４、一方の部材の前記または各突出部分（４０）は他方
   の部材の各突出部分からの角偏位を有する請求項３記載
   のカード。 ５、前記または各ストレス減少部材（１５、１６）は奇
   数の突出部分（４０）を有する請求項３または４記載の
   カード。 ６、前記または各ストレス減少部材（１５、１６）は少
   なくともＩＣ要素をカバーする面積を持つ中央部（４１
   ）を有する請求項１〜５のいずれか１項記載のカード。 ７、前記または各ストレス減少部材（１５、１６）は星
   形を有する請求項１〜６のいずれか１項記載のカード。 ８、前記または各ストレス減少部材（１５、１６）は“
   列理”構造を有する材料より形成され、該ストレス減少
   部材は列理がカード本体の長手方向に直角に伸びるよう
   に配置される請求項１〜７のいずれか１項記載のカード
   。 ９、前記または各ストレス減少部材（１５、１６）は金
   属製である請求項１〜８のいずれか１項記載のカード。 １０、前記または各ストレス減少部材（１５、１６）は
   実質的に一定の厚みである請求項１〜９のいずれか１項
   記載のカード。 １１、前記カード本体は積層構造として形成され、前記
   または各ストレス減少部材（１５、１６）は該積層構造
   体に接合されない請求項１〜１０のいずれか１項記載の
   カード。 １２、前記ＩＣ要素（１１）は担体部材（１２）に接続
   されてＩＣモジュール（１０）を定め、該ＩＣモジュー
   ル（１０）は前記カード本体内に支持され、前記または
   各ストレス減少部材（１５．１６）は該担体部材（１２
   ）に柔軟に接合される請求項１〜１１のいずれか１項記
   載のカード。