(57)【要約】  第１の面及びこの第１の面の反対側の第２の面を有し、読み書き装置と接続するための接続端子が前記第１の面に形成された基板と；前記第２の面上に実装され、ワイヤボンディングにより前記接続端子に導通されたＩＣチップと；前記ＩＣチップを被覆する樹脂モールドと；を備え、前記基板の厚さ方向において、前記樹脂モールドの厚さから前記ＩＣチップの厚さを引いた残厚が、前記ＩＣチップの厚さよりも大きいＩＣモジュール。
2012141246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面及びこの第１の面の反対側の第２の面を有し、読み書き装置と接続するための接続端子が前記第１の面に形成された基板と；
前記第２の面上に実装され、ワイヤボンディングにより前記接続端子に導通されたＩＣチップと；
前記ＩＣチップを被覆する樹脂モールドと；
を備え、
前記基板の厚さ方向において、前記樹脂モールドの厚さから前記ＩＣチップの厚さを引いた残厚が、前記ＩＣチップの厚さよりも大きい
ＩＣモジュール。
【請求項２】
下記の式を満たす請求項１に記載のＩＣモジュール。
【数１】
2012141246.tif 000019
ここで、ｈ１は前記ＩＣチップの厚さであり、Ｅ１は前記ＩＣチップの弾性率であり、ｈａは前記樹脂モールドの厚さであり、Ｅ２は前記樹脂モールドの弾性率である。
【請求項３】
下記式を満たす請求項１に記載のＩＣモジュール。
【数２】
2012141246.tif 000020
ここで、ｙ１は前記ＩＣチップの厚さであり、Ｅ１は前記ＩＣチップの弾性率であり、ｔは前記樹脂モールドの厚さであり、Ｅ２は前記樹脂モールドの弾性率である。
【請求項４】
前記樹脂モールドは、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および紫外線硬化性樹脂のうちの少なくともいずれかを含有する均一な混練材料からなる請求項１に記載のＩＣモジュール。
【請求項５】
前記ＩＣチップのヤング率が前記樹脂モールドのヤング率よりも高い請求項１に記載のＩＣモジュール。
【請求項６】
第１の面及びこの第１の面の反対側の第２の面を有し、読み書き装置と接続するための接続端子が前記第１の面に形成された基板と；前記第２の面上に実装され、ワイヤボンディングにより前記接続端子に導通されたＩＣチップと；前記ＩＣチップを被覆する樹脂モールドと；を備えたＩＣモジュールと；
前記ＩＣモジュールが収容される有底穴形状を有する収容部が形成された樹脂基材と；
を備えたＩＣカードであって、
前記樹脂モールドが前記収容部の底面に対向するように、前記ＩＣモジュールが前記収容部に収容されており、
前記ＩＣカードの厚さ方向において、前記樹脂モールドの厚さと前記収容部が形成されている領域における前記樹脂基材の厚さとの和から前記ＩＣチップの厚さを引いた残厚が、前記ＩＣチップの厚さよりも大きい
ＩＣカード。
【請求項７】
下記の式を満たす請求項６に記載のＩＣカード。
【数３】
2012141246.tif 000021
ここで、ｈ１は前記ＩＣチップの厚さであり、Ｅ１は前記ＩＣチップの弾性率であり、ｈａは前記樹脂モールドの厚さであり、Ｅ２は前記樹脂モールドの弾性率である。
【請求項８】
下記式を満たす請求項６に記載のＩＣカード。
【数４】
2012141246.tif 000022
ここで、ｙ１は前記ＩＣチップの厚さであり、Ｅ１は前記ＩＣチップの弾性率であり、ｔは前記樹脂モールドの厚さであり、Ｅ２は前記樹脂モールドの弾性率である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣモジュールに関する。
本願は、２０１１年４月１２日に、日本に出願された特願２０１１−０８８１９０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣモジュールが取り付けられたＩＣカードが知られている。ＩＣカードは、磁気ストライプが取り付けられた従来のカードと比較して記憶容量が大きく、また偽造が困難であるという特徴を有する。
ＩＣカードの形状は、ＩＳＯによって規格化されている。たとえば、厚さ寸法が０．７６ｍｍと定められたＩＣカードには、０．７６ｍｍ未満の厚さのＩＣモジュールが組み込まれる。一般的なＩＣモジュールは、外部の読み書き装置に接続可能な接触端子を有する樹脂基板と、樹脂基板上に実装されたＩＣチップと、ＩＣチップを被覆する樹脂モールドとを有する。
ＩＣモジュールが取り付けられたＩＣカードの携行時には、曲げや荷重による外力がＩＣモジュールにかかることがある。ＩＣモジュールに外力がかかってＩＣモジュールが破損すると、ＩＣモジュールの機能が損なわれる。ＩＣモジュールが破損するのを防止する目的で、例えば特許文献１ないし特許文献９には、ＩＣモジュールにおけるＩＣチップが割れるのを防止できる構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開昭６３−１４５０９３号公報
【特許文献２】日本国特開平２−１８８２９８号公報
【特許文献３】国際公開第９９／０４３６７号明細書
【特許文献４】日本国特開２００２−１２３８０９号公報
【特許文献５】日本国特開２００４−２６４９８３号公報
【特許文献６】日本国特開２００６−２６８７１８号公報
【特許文献７】日本国特開２００６−１８３７１号公報
【特許文献８】日本国特開２００６−３３１１９８号公報
【特許文献９】日本国特開２００７−１８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１ないし特許文献９に開示された各発明は、ＩＣモジュールにおけるＩＣチップが割れるのを防止する目的で、ＩＣチップを補強する手段を有している。しかしながら、実際に故障したＩＣカードの原因を詳細に調査したところ、大半の原因は、ＩＣチップ自体の破損ではなく、樹脂モールドが破損したことによる断線であることが判明した。
また、近年の技術革新によりＩＣチップは小型化されているため、ＩＣカードに外力が加わったときにＩＣチップが破損する可能性は従来よりも低下している。これに対して、ＩＣモジュールの接続端子の形状や配置はＩＣカードの互換性を保つ目的で規格化されているため、樹脂モールドを小型化することも困難である。
特許文献１ないし９に記載の各発明では、樹脂モールドが破損したことによる断線を防止することができないため、ＩＣモジュールが故障することを防止するための対策としては不十分である。【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、故障の発生頻度が少ないＩＣモジュールおよびＩＣカードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用している。
本発明の一態様に係るＩＣモジュールは、第１の面及びこの第１の面の反対側の第２の面を有し、読み書き装置と接続するための接続端子が前記第１の面に形成された基板と；前記第２の面上に実装され、ワイヤボンディングにより前記接続端子に導通されたＩＣチップと；前記ＩＣチップを被覆する樹脂モールドと；を備え、前記基板の厚さ方向において、前記樹脂モールドの厚さから前記ＩＣチップの厚さを引いた残厚が、前記ＩＣチップの厚さよりも大きい。【０００７】
上記ＩＣモジュールは、下記の式を満たしてもよい。
【数１】
2012141246.tif 000003
ここで、ｈ１は前記ＩＣチップの厚さであり、Ｅ１は前記ＩＣチップの弾性率であり、ｈａは前記樹脂モールドの厚さであり、Ｅ２は前記樹脂モールドの弾性率である。【０００８】
上記ＩＣモジュールは、下記の式を満たしてもよい。
【数２】
2012141246.tif 000004
ここで、ｙ１は前記ＩＣチップの厚さであり、Ｅ１は前記ＩＣチップの弾性率であり、ｔは前記樹脂モールドの厚さであり、Ｅ２は前記樹脂モールドの弾性率である。【０００９】
前記樹脂モールドは、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および紫外線硬化性樹脂のうちの少なくともいずれかを含有する均一な混練材料からなることが好ましい。【００１０】
前記ＩＣチップのヤング率が前記樹脂モールドのヤング率よりも高くてもよい。【００１１】
本発明の一態様に係るＩＣカードは、第１の面及びこの第１の面の反対側の第２の面を有し、読み書き装置と接続するための接続端子が前記第１の面に形成された基板と；前記第２の面上に実装され、ワイヤボンディングにより前記接続端子に導通されたＩＣチップと；前記ＩＣチップを被覆する樹脂モールドと；を備えたＩＣモジュールと；前記ＩＣモジュールが収容される有底穴形状を有する収容部が形成された樹脂基材と；を備えたＩＣカードであって、前記樹脂モールドが前記収容部の底面に対向するように、前記ＩＣモジュールが前記収容部に収容されており、前記ＩＣカードの厚さ方向において、前記樹脂モールドの厚さと前記収容部が形成されている領域における前記樹脂基材の厚さとの和から前記ＩＣチップの厚さを引いた残厚が、前記ＩＣチップの厚さよりも大きい。【００１２】
上記ＩＣカードは下記式を満たしてもよい。
【数３】
2012141246.tif 000005
ここで、ｈ１は前記ＩＣチップの厚さであり、Ｅ１は前記ＩＣチップの弾性率であり、ｈａは前記樹脂モールドの厚さであり、Ｅ２は前記樹脂モールドの弾性率である。【００１３】
上記ＩＣカードは下記式を満たしてもよい。
【数４】
2012141246.tif 000006
ここで、ｙ１は前記ＩＣチップの厚さであり、Ｅ１は前記ＩＣチップの弾性率であり、ｔは前記樹脂モールドの厚さであり、Ｅ２は前記樹脂モールドの弾性率である。
【発明の効果】
【００１４】
上記本発明の態様に係るＩＣモジュールおよびＩＣカードによれば、ＩＣモジュールにおける故障の発生頻度を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＩＣモジュールが取り付けられたＩＣカードの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】従来のＩＣモジュールが取り付けられたＩＣカードに外力がかかった状態を示す模式図である。
【図４】同実施形態のＩＣモジュールに外力がかかった状態を示すＩＣカードの模式図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るＩＣカードを示す図であり、図１のＡ−Ａ線と同様に選択された線に沿った断面図である。
【図６】本発明の実施例および比較例における線圧評価試験の結果を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例および比較例における線圧評価試験の結果を示すグラフである。
【図８】曲げ荷重がかかった梁における、曲率中心及び中立面を説明するための説明図である。
【図９】本発明の実施例３〜７における線圧評価試験の結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例３〜７における線圧評価試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るＩＣモジュール５およびＩＣカード１について説明する。
図１は、ＩＣカード１を示す平面図である。図２は図１のＡ−Ａ線における断面図である。
図１に示すように、ＩＣカード１は、板状に形成された樹脂基材２と、樹脂基材２に固定されたＩＣモジュール５とを備える。
【００１７】
樹脂基材２は、たとえば熱可塑性樹脂等によって所定の形状に形成されている。樹脂基材２の形状は、ＩＣカード１の使用目的に応じて決定される。ＩＣカードの寸法は、ＩＳＯ等の規格団体によって規格化されている。金融機関において使用されるキャッシュカードを例に挙げると、樹脂基材２の形状は、ＩＳＯ／ＩＥＣ  ７８１０やＪＩＳ  Ｘ  ６３０１に則っており、幅８５．６０ｍｍ、高さ５３．９８ｍｍ、厚さ０．７６ｍｍ（７６０μｍ）である。以下では、幅８５．６０ｍｍ、高さ５３．９８ｍｍ、厚さ７６０μｍのＩＣカード１の例を説明する。
【００１８】
図２に示すように、樹脂基材２には、ＩＣモジュール５を収容するための収容部３が形成されている。樹脂基材２における収容部３の位置は、例えば上述のキャッシュカードの場合、後述する接続端子７がＩＳＯ  ７８１６−２に定められた位置に配置できるように決定される。
本実施形態では、収容部３が、たとえば、樹脂基材２の第一の面２ａ（以下、この面を「表面」と称する。）に矩形状の開口を有する有底穴形状を有している。収容部３の底部４、すなわち、樹脂基材２のうちの収容部３が形成されている領域は、樹脂基材２の第二の面２ｂ（以下、この面を「裏面」と称する。）が平坦となるために十分な剛性を有する厚さに形成されている。本実施形態では、収容部３の底部４の厚さ寸法ｔ４が１００μｍである。本実施形態では、樹脂基材２に形成された収容部３の深さ寸法ｄ３が、樹脂基材２の厚さである７６０μｍから底部４の厚さである１００μｍを引いた６６０μｍである。ＩＣモジュール５は、深さ６６０μｍの収容部３の開口から突出することなく収容部３に収容される。
【００１９】
ＩＣモジュール５は、読み書き装置と接続するための接続端子７が第一の面６ａに形成された基板６と、基板６の第一の面６ａと反対側の第２の面６ｂ上に実装され、ワイヤボンディングにより接続端子７に導通されたＩＣチップ８と、ＩＣチップ８を被覆する樹脂モールド１０と、を備える。
【００２０】
基板６は、ガラスエポキシ基板やポリイミド基板、あるいはリードフレームなどを含む配線基板である。基板６には、片面基板、両面基板、あるいは多層基板など公知の構造を適宜選択して採用することができる。基板６の厚さ寸法ｔ６は、樹脂基材２の厚さ寸法ｔ２と基板６に求められる強度とに応じて適宜設定することができる。本実施形態では、基板６の厚さ寸法ｔ６が１６０μｍである。基板６に形成された各接続端子７の位置および面積は、ＩＳＯ  ７８１６−２に定められた寸法に則って設定されている。各接続端子７の表面は、ニッケル、金、あるいは銀によってメッキされたり、パラジウム等が各接続端子７の表面に蒸着されたりしている。各接続端子７には、金属線９の一端が接合されている。金属線９は、各接続端子７とＩＣチップ８とをワイヤボンディングにより接続するために用いられる。
【００２１】
ＩＣチップ８は、基板６に対して接着剤や粘着剤などによって固定されている。ＩＣチップ８は、図示しない回路部および端子部を有するシリコンウェハを備える。ＩＣチップ８の回路部は、読み書き装置に対して情報あるいは信号の入出力を行なう入出力手段と、読み書き装置から出力された情報を記憶する記憶手段とを備える。ＩＣチップ８の端子部は、回路部と各接続端子７とを電気的に接続するための端子である。ワイヤボンディングのために用いられる金属線９の他端がＩＣチップ８の端子部に接合されている。
金属線９の材料は、たとえば金、銀、銅、アルミニウムなどを採用することができる。
【００２２】
基板６上に実装されたＩＣチップ８の寸法（以下、この寸法を「ＩＣチップ８の厚さ寸法ｔ８」と称する。）は、基板６の厚さ方向において２００μｍ以下である。なお、ＩＣチップ８に曲げ応力が生じた場合には、ＩＣチップ８は、その厚さ寸法ｔ８が小さいほどたわみやすいため、割れにくい。樹脂モールドの厚さ寸法が４４０μｍの場合、ＩＣチップ８の厚さ寸法ｔ８は、たとえば、２２０μｍよりも小さいことが望ましい。また、ＩＣチップ８の厚さ寸法ｔ８が１３９μｍ以下であることがより好ましく、１０５μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００２３】
なお、ＩＣチップ８に衝撃などの外力がかかった場合には、基板６の第二の面６ｂにおけるＩＣチップ８の実装面積が小さいほど、またＩＣチップ８の体積が小さいほどＩＣチップ８は割れにくい。ＩＣチップ８の体積が小さい方が、１枚のウェハから得られるＩＣチップ８の数が多いとともにＩＣチップ８の歩留まりも高い。例えば、ＩＣチップ８の実装面積は一辺がおおよそ１０ｍｍ２以下であることが好ましい。また、ＩＣチップ８の体積は、おおよそ２ｍｍ３以下であることが好ましい。なお、本実施形態では、基板６の厚さ方向から見たときに、基板６上に実装されたＩＣチップ８が、２．５ｍｍ四方の正方形状となっている。
【００２４】
樹脂モールド１０は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および紫外線硬化性樹脂のうちの少なくともいずれかを含有する混練材料からなる絶縁体である。
樹脂モールド１０は、ＩＣチップ８および金属線９が完全に被覆されるように形成されている。樹脂モールド１０が収容部３の底面に対向するように、ＩＣモジュール５は収容部３に収容されている。本実施形態では、基板６に固定された樹脂モールド１０の、基板６の厚さ方向における寸法（以下、この寸法を「樹脂モールド１０の厚さ寸法ｔ１０」と称する。）が４４０μｍ以下である。また、樹脂モールド１０の厚さ寸法ｔ１０からＩＣチップ８の厚さ寸法ｔ８を引いた樹脂モールド１０の残厚ｔ１０ａは、ＩＣチップ８の厚さ寸法ｔ８よりも大きい。
【００２５】
樹脂モールド１０は、たとえばトランスファモールド法、ポッティング法、および印刷法などによって基板６上に設けられ、ＩＣチップ８および金属線９を封止する。なお、樹脂モールド１０を用いてＩＣチップ８を封止する他の方法を適宜採用することもできる。
【００２６】
基板６の厚さ方向におけるＩＣモジュール５の寸法（以下、この寸法を「ＩＣモジュール５の厚さ寸法ｔ５」と称する。）は、樹脂モールド１０の厚さ寸法ｔ１０と基板６の厚さ寸法ｔ６との和である。すなわち、本実施形態では、ＩＣモジュール５の厚さ寸法ｔ５が６００μｍである。深さ寸法ｄ３が６６０μｍである収容部３に収容されたＩＣモジュール５の接続端子７と、樹脂基材２の表面とは、同一面上に位置している。また、収容部３の底３ａと樹脂モールド１０との間には６０μｍの隙間がある。なお、樹脂モールド１０の残厚ｔ１０ａがＩＣチップ８の厚さ寸法ｔ８よりも大きいという条件を満たせば、ＩＣモジュール５の厚さ寸法ｔ５は６００μｍ未満であってもよい。
【００２７】
ＩＣチップ８の厚さ寸法ｔ８と樹脂モールド１０の残厚ｔ１０ａとの関係は、以下に詳しく述べるとおり、ＩＣチップ８及び樹脂モールド１０のたわみ量を同一にする観点から決定することができる。以下において、ＩＣチップ及び樹脂モールドのたわみ量が同一となる条件について説明する。
単純な梁のたわみ量は、梁への荷重の掛かり方によって異なる。たとえば、長さｌ、厚さｈ、奥行きｂの梁の一端を固定して（片持ち）、他端に荷重Ｐを加えた（集中荷重）場合、そのたわみ量Ｖは以下のように表される。
【数５】
2012141246.tif 000007
また、たとえば、長さｌ、厚さｈ、奥行きｂの梁の両端を固定して（両持ち）、梁の全長にわたって均等に荷重Ｐを加えた（等分布荷重）場合、そのたわみ量Ｖは以下のように表される。
【数６】
2012141246.tif 000008
上述の通り、梁への荷重のかかり方（片持ち／両持ち，集中荷重／等分布荷重）によって、そのたわみ量は異なる。しかしながら、積層体ＬａにおいてＩＣチップ及び樹脂モールドのたわみ量が同一となる条件は、積層体Ｌａへの荷重のかかり方によらない。厚さ寸法ｈ１，弾性率Ｅ１のＩＣチップ、及び厚さ寸法ｈ２，弾性率Ｅ２の樹脂モールドからなる、総厚ｈａ，長さｌａの積層体Ｌａに曲げ荷重がかっている際に、ＩＣチップ及び樹脂モールドのたわみ量が同一となる条件は、下記式（３）で表される。
【数７】
2012141246.tif 000009
上記式（３）をｈ１について解くと、下記式（４）が導かれる。
【数８】
2012141246.tif 000010
【００２８】
ＩＣチップの厚さ寸法ｈ１が上記式（４）を満たせば、ＩＣチップ及び樹脂モールドのたわみ量の差異によるＩＣチップ／樹脂モールド界面での破壊を抑制することができる。
なお、図２に例示されているように、実際のＩＣモジュール５ではＩＣチップ８が樹脂モールド１０に被覆されており、ＩＣモジュール５の基板６の面においてＩＣチップ８の面積は樹脂モールド１０の面積よりも小さい。したがって、ＩＣチップ８のたわみ量が樹脂モールド１０のたわみ量よりも大きい場合にも、ＩＣチップ／樹脂モールド界面での破壊を抑制する効果を得ることが可能である。
以上をまとめると、下記式（５）を満たせば、ＩＣチップ及び樹脂モールドのたわみ量の差異によるＩＣチップ／樹脂モールド界面での破壊を抑制することができる。
【数９】
2012141246.tif 000011
【００２９】
上記式（４）及び式（５）を満たすＩＣモジュール５の一例として、弾性率Ｅ１が１７０ＧＰａであるＩＣチップ及び弾性率Ｅ２が１６．６ＧＰａである樹脂モールドを用いた総厚４１５μｍのＩＣモジュールにおいて、ＩＣチップ及び樹脂モールドのたわみ量が同一となるための、ＩＣチップの厚さ寸法ｈ１は約１３１μｍである。また、上述の残厚ｔ１０ａに相当する樹脂モールドの厚さ寸法ｈ２は２８４μｍである。
【００３０】
ＩＣチップ８の厚さ寸法ｔ８と樹脂モールド１０の残厚ｔ１０ａとの関係は、以下に詳しく述べるとおり、ＩＣチップ８及び樹脂モールド１０の２層積層体における中立面にＩＣチップ８及び樹脂モールド１０間の境界面を一致させる観点から決定することができる。ある材料における中立面とは、曲げに対して材料が伸びも縮みもしない場所、すなわち、引っ張り応力も圧縮応力も生じない場所である。以下において、ＩＣチップ及び樹脂モールド間の界面と中立面とが一致する条件について説明する。
【００３１】
図８に示したように、梁の上面をｙ＝０として、中立面がｙ＝ｙ０の位置にあり、梁の下面がｙ＝ｔの位置にあり、曲げの曲率中心Ｏがｙ＝−ρの位置にあるとする。点ａ，ｂ，ｃ，ｄで規定される微小領域における微小変形を考える。
図８に示されている中立面上の２点ａ，ｂ間の円弧の長さａｂは、（ρ＋ｙ０）ｄθである。また、中立面と平行な面上の２点ｃ，ｄ間の円弧の長さｃｄは、（ρ＋ｙ）ｄθである。点ｃは曲率中心Ｏ及び点ａの２点を結ぶ直線上にあり、点ｄは曲率中心Ｏ及び点ｂの２点を結ぶ直線上にある。また、ｙは梁の厚さ方向における任意の位置である。
微小円弧ｃｄに生じている歪みεは、以下の式で表される。
【数１０】
2012141246.tif 000012
したがって、梁の弾性率をＥとすると、微小円弧ｃｄに生じている応力σは、以下の式で表される。
【数１１】
2012141246.tif 000013
応力σを梁の厚さ方向全体にわたって積分した値はゼロとなるので、以下の式が成り立つ。
【数１２】
2012141246.tif 000014
ここで、厚さ寸法ｙ１，弾性率Ｅ１のＩＣチップ、及び厚さ寸法ｙ２，弾性率Ｅ２の樹脂モールドからなる、総厚ｔの積層体Ｌｂについて、上記式（８）を適用すると、以下の式が得られる。
【数１３】
2012141246.tif 000015
上記式（９）において、ｙ０＝ｙ１の場合、すなわち、ＩＣチップ下面／樹脂モールド界面が中立面に一致する場合、ｙ１は以下の式で表される。
【数１４】
2012141246.tif 000016
【００３２】
ＩＣチップの厚さ寸法ｙ１が上記式（１０）を満たせば、ＩＣチップ下面／樹脂モールド界面での曲げ応力による破壊を抑制することができる。
なお、ＩＣチップの厚さ寸法をより小さくして、ＩＣチップ下面／樹脂モールド界面が中立面よりも曲率中心に近い場合、ＩＣチップ下面／樹脂モールド界面には引っ張り応力ではなく、圧縮応力がかかる。この場合、ＩＣチップ下面／樹脂モールド界面における引っ張り応力による樹脂モールド等の破断が生じなくなる。したがって、ＩＣチップ下面／樹脂モールド界面が中立面よりも曲率中心に近い場合にも、ＩＣチップ下面／樹脂モールド界面での曲げ応力による破壊を抑制する効果を得ることができる。
以上をまとめると、下記式（１１）を満たせば、ＩＣチップ下面／樹脂モールド界面と中立面との位置関係によるＩＣチップ下面／樹脂モールド界面での破壊を抑制することができる。
【数１５】
2012141246.tif 000017
【００３３】
上記式（１０）及び（１１）を満たすＩＣモジュール５の一例として、弾性率Ｅ１が１７０ＧＰａであるＩＣチップ及び弾性率Ｅ２が１６．６ＧＰａである樹脂モールドを用いた総厚ｔ＝４１５μｍの積層体Ｌｂにおいて、ＩＣチップの厚さｙ１は約１００μｍである。また、上述の残厚ｔ１０ａに相当する樹脂モールドの厚さｔ−ｙ１は約３１５μｍである。
【００３４】
なお、上述の残厚ｔ１０ａに相当する樹脂モールドの厚さは、６００μｍ以下、好ましくは４００μｍ以下程度であることが好ましい。ＩＣモジュールの基板の厚さが１００〜２００μｍ程度、ＩＣチップの厚さが数十μｍ〜２００μｍ程度であるため、樹脂モールドの厚さが６００μｍより大きいと、ＩＣカードの厚さがＪＩＳ規格によるＩＣカードの厚さ７６０μｍに収まらなくなる。ＩＣモジュールの基板の厚さやＩＣチップの厚さによっては、樹脂モールドの厚さが４００μｍより大きいと、ＩＣカードの厚さがＪＩＳ規格によるＩＣカードの厚さ７６０μｍに収まらなくなる。
【００３５】
以上に説明したように構成されたＩＣモジュール５の作用について説明する。図３は、従来のＩＣモジュールが取り付けられたＩＣカードに外力がかかった状態を示す模式図である。図４は、本実施形態に係るＩＣモジュール５に外力がかかった状態を示すＩＣカード１の模式図である。
【００３６】
一般的に、ＩＣカードは財布やカードケース内に収納される。また、ＩＣカードが収納された財布やカードケースは、たとえばズボンのポケットに収納されて携行される場合がある。財布やカードケースをズボンのポケットに収納した状態で椅子等に座ると、ＩＣカードに過度の荷重がかかり、図３および図４に示すようにＩＣカードが湾曲する場合がある。携行者の体重その他の外力がＩＣモジュールの樹脂モールドに伝わると、樹脂モールドには曲げ応力が発生する。
【００３７】
図３に示す従来のＩＣモジュール１０５では、ＩＣチップ１０８の周縁からＩＣチップ１０８の厚さ方向にのびる亀裂が樹脂モールド（符号１１０で示す）に生じる。これは、ＩＣチップ１０８と樹脂モールド１１０の硬さが異なっているからである。たとえばＩＣチップ１０８の材質がシリコン（Ｓｉ）である場合、ＩＣチップ１０８のヤング率は１７０ＧＰａ程度である。樹脂モールド１１０の材質が一般的に使われている熱硬化樹脂である場合、樹脂モールド１１０のヤング率は１７ＧＰａ程度である。
つまり、ＩＣチップ１０８と樹脂モールド１１０とでは、曲げ応力に対するたわみ量の大きさが全く異なっている。すなわち、相対的に硬いＩＣチップ１０８よりも相対的に軟らかい樹脂モールド１１０のほうがより大きなたわみが発生することになる。
ＩＣチップ１０８と樹脂モールド１１０とのたわみ量の差により、ＩＣチップ１０８と樹脂モールド１１０との界面から亀裂が生じるものと考えられる。
【００３８】
従来のＩＣカード１０１に強い外力がかかった場合や、繰り返し外力がかかった場合には、上記界面に生じた亀裂が樹脂モールド１１０において成長し、樹脂モールド１１０内に封止されているボンディングワイヤ１０９まで達する。亀裂がボンディングワイヤ１０９まで達すると、樹脂モールド１１０の亀裂面における離間やずれにより、ボンディングワイヤ１０９が千切れる場合がある。
【００３９】
これに対して、図４に示す本実施形態に係るＩＣカード１では、樹脂モールド１０の残厚ｔ１０ａがＩＣチップ８の厚さよりも大きい。上記した曲げ応力に対するたわみ量は単純に考えると硬さ（ヤング率）と厚みによって支配される。すなわち、より硬いＩＣチップ８の厚みがより薄く、より軟らかい樹脂モールド１０の厚みがより厚いＩＣカード１によれば、両者のたわみ量の差を従来のＩＣカードよりも小さくすることができる。したがって、従来のＩＣカードよりも外力による樹脂モールド１０の亀裂が生じにくい。樹脂モールド１０に亀裂が生じなければ、ボンディングワイヤが千切れることがないので、ＩＣモジュール５の機能は維持される。
【００４０】
本実施形態に係るＩＣカード１では、ＩＣチップ８の厚さ寸法ｔ８が薄く、かつ上述のように樹脂モールド１０に亀裂が入りにくいので、金属線９が断線する可能性が低く抑えられている。このため、ＩＣチップ８が破損していないのにＩＣモジュール５の機能が損なわれてしまう可能性が従来のＩＣモジュール１０５よりも低い。なお、本実施形態に係るＩＣカード１において、樹脂モールド１０に上記のような亀裂が生じるほどの外力がかかった場合には、ＩＣチップ８自体が割れる可能性がある。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態に係るＩＣモジュール５およびＩＣカード１によれば、ＩＣモジュール５における故障の発生頻度を少なくすることができる。
また、樹脂モールドを補強する目的で補強板などを樹脂モールドに取り付けてもよい。本実施形態のように樹脂モールド１０が熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および紫外線硬化性樹脂のうちの少なくともいずれかを含有する均一な混練材料からなる場合には、樹脂モールドと補強板とが剥離する可能性を考慮する必要がない。このため、ＩＣモジュール５における故障の発生率が、ＩＣカードごと、あるいは使用条件によってばらつくのを低く抑えることができる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るＩＣカード１Ａについて説明する。本実施形態では、上述した第１実施形態で説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図５は、本実施形態に係る接触式のＩＣカードを示す図で、図１のＡ−Ａ線と同様に選択された線に沿った断面図である。
【００４３】
図５に示すように、本実施形態のＩＣカード１Ａは、収容部３の底部４、すなわち、樹脂基材２のうちの収容部３が形成されている領域によって樹脂モールド１０が補強される点で上述の第１実施形態のＩＣカード１と異なっている。
ＩＣカード１Ａは、単層または複数層からなる樹脂基材２の厚さ方向において、収容部３の底部４、樹脂モールド１０、ＩＣチップ８、および基板６がこの順に積層されている。すなわち、樹脂モールド１０が収容部３の底面に対向するように、ＩＣモジュール５は収容部３に収容されている。本実施形態では、樹脂モールド１０が収容部３の底部４に密着している。たとえば、樹脂モールド１０の一面に接着剤を塗布して、その面を収容部３の底面に貼り合わせることにより、樹脂モールド１０を収容部３に固定できる。
【００４４】
収容部３の底部４の厚さ寸法ｔ４は、ＩＣモジュール５が樹脂基材２の表面から突出しないようにＩＣモジュール５を収容部３内に収容することができ、且つ、ＩＣカード１Ａの裏面の美観を損ねない値に設定すればよい。たとえば、収容部３の底部４の厚さ寸法ｔ４は１００μｍ以上１６０μｍ未満の範囲から選択することができる。厚さ７６０μｍのＩＣカード１Ａにおいて、ＩＣモジュール５の厚さ寸法ｔ５が６００μｍ未満である場合、収容部３の底部４の厚さ寸法ｔ４は１６０μｍ以上である。底部４の厚さ寸法ｔ４は、ＩＣカード１Ａの厚さが７６０μｍ超えない範囲で決定される。
ＩＣカード１Ａの厚さ方向において、樹脂モールド１０の厚さと底部４の厚さとの和からＩＣチップ８の厚さを引いた残厚ｔ１０ａＡは、ＩＣチップ８の厚さよりも大きい。
【００４５】
本実施形態では、収容部３の底部４と樹脂モールド１０とが固定されていることにより、収容部３の底部４によって樹脂モールド１０が補強されている。このため、ＩＣカード１Ａに曲げや衝撃などの外力がかかった場合にも、第１実施形態と同様に樹脂モールド１０が割れにくい。また、ＩＣカード１Ａでは、収容部３の底部４によって樹脂モールド１０が補強されるので、上述の第１実施形態よりも樹脂モールド１０の厚さ寸法ｔ１０を小さくしても、残厚ｔ１０ａＡがＩＣチップ８の厚さよりも大きいという関係を満たす限り、第１実施形態のＩＣカード１と同等の効果が得られる。
【００４６】
なお、ＩＣカードに用いる樹脂基材にアンテナコイルを形成するか、アンテナが形成された別途のアンテナシートをＩＣカードに積層し、アンテナとＩＣカードに取り付けられた上記実施形態に係るＩＣモジュール５とを接続することにより、接触式通信と非接触式通信が可能ないわゆるデュアルＩＣカードを得ることができる。
【００４７】
次に、以下に示す各実施例に基づいて、本発明の上記実施形態に係るＩＣモジュールおよびＩＣカードについてより詳細に説明する。
下記ＩＣモジュールにおける樹脂モールドの残厚とＩＣチップの厚さ寸法との関係は、各実施例及び比較例の間で互いに異なる。これらＩＣモジュールを用いて、樹脂モールドの残厚およびＩＣチップの厚さ寸法と、樹脂モールドの亀裂の発生との関係を調べた。具体的には、下記の寸法条件を満たすＩＣモジュールを製造し、各ＩＣモジュールをそれぞれ樹脂基材の収容部に固定してＩＣカードを製造した。製造された各ＩＣカードについて、線圧評価試験を行った。図６および図７は、線圧評価試験の結果を示すグラフである。
【００４８】
＜寸法条件＞
（実施例１）
ＩＣモジュールの厚さ寸法：５４０μｍ
基板の厚さ寸法：１６０μｍ
ＩＣチップの厚さ寸法：１５０μｍ
樹脂モールドの厚さ寸法：３８０μｍ
樹脂モールドの残厚：２３０μｍ
（実施例２）
ＩＣモジュールの厚さ寸法：５４０μｍ
基板の厚さ寸法：１６０μｍ
ＩＣチップの厚さ寸法：１８０μｍ
樹脂モールドの厚さ寸法：３８０μｍ
樹脂モールドの残厚：２００μｍ
（実施例３）
ＩＣモジュールの厚さ寸法：５７５μｍ
基板の厚さ寸法：１５９μｍ
ＩＣチップの厚さ寸法：８０μｍ
樹脂モールドの厚さ寸法：４１６μｍ
樹脂モールドの残厚：３３６μｍ
（実施例４）
ＩＣモジュールの厚さ寸法：５７５μｍ
基板の厚さ寸法：１５９μｍ
ＩＣチップの厚さ寸法：１００μｍ
樹脂モールドの厚さ寸法：４１６μｍ
樹脂モールドの残厚：３１６μｍ
（実施例５）
ＩＣモジュールの厚さ寸法：５７５μｍ
基板の厚さ寸法：１５９μｍ
ＩＣチップの厚さ寸法：１３０μｍ
樹脂モールドの厚さ寸法：４１６μｍ
樹脂モールドの残厚：２８６μｍ
（実施例６）
ＩＣモジュールの厚さ寸法：５７５μｍ
基板の厚さ寸法：１５９μｍ
ＩＣチップの厚さ寸法：１８５μｍ
樹脂モールドの厚さ寸法：４１６μｍ
樹脂モールドの残厚：２３１μｍ
（実施例７）
ＩＣモジュールの厚さ寸法：５７５μｍ
基板の厚さ寸法：１５９μｍ
ＩＣチップの厚さ寸法：２５０μｍ
樹脂モールドの厚さ寸法：４１６μｍ
樹脂モールドの残厚：１６６μｍ
（比較例１）
ＩＣモジュールの厚さ寸法：５４０μｍ
基板の厚さ寸法：１６０μｍ
ＩＣチップの厚さ寸法：２１０μｍ
樹脂モールドの厚さ寸法：３８０μｍ
樹脂モールドの残厚：１７０μｍ
【００４９】
＜線圧評価試験＞
ＩＣカードの厚さ方向からみたときにＩＣチップの４辺のうちの１辺と平行でＩＣチップから１ｍｍ程度離間した直線（図１に符号Ｘで示す。以下、「第一直線Ｘ」と称する。）上でＩＣカードの表面を押圧し、樹脂モールドに亀裂が生じたときの荷重を計測した。また、上記寸法条件で製造された別のＩＣモジュールが取り付けられたＩＣカードについて、ＩＣカードの厚さ方向からみたときに第一直線Ｘと直交しＩＣチップから１ｍｍ程度離間した直線（図１に符号Ｙで示す。以下、「第二直線Ｙ」と称する。）上でＩＣカードの表面を押圧し、樹脂モールドに亀裂が生じたときの荷重を計測した。
【００５０】
＜結果＞
図６および図７に示すように、実施例１、２、および比較例１における線圧評価試験の結果は、樹脂モールドの残厚がＩＣチップの厚さ寸法より大きくなると樹脂モールドに亀裂を生じさせるために要する荷重が大きくなることを示している。
【００５１】
上記結果より、実施例１に示すように樹脂モールドの残厚をＩＣチップの厚さ寸法よりも大きくして樹脂モールド及びＩＣチップのたわみ量を近づけることにより、樹脂モールドに亀裂が生じる可能性を低く抑えられることができることが分かった。すなわち、樹脂モールドの残厚をＩＣチップの厚さ寸法よりも大きくすることにより、ＩＣモジュールの故障の発生頻度を下げることができることが分かった。
【００５２】
図９及び１０には、実施例３〜７のＩＣモジュールを用いた各ＩＣカードについての、線圧評価試験の結果が示されている。実施例３〜７のＩＣモジュールでは、樹脂モールドの厚さ寸法は一定であるが、ＩＣチップの厚さ寸法が異なっており、それぞれ８０，１００，１３０，１８５，２５０μｍである。
また、実施例３〜７のＩＣモジュールに関し、ＩＣチップ／樹脂モールド界面において樹脂モールドに亀裂が発生した回数、すなわち、ＩＣチップ／樹脂モールド界面において樹脂モールドが破壊した回数を表１に示す。
【００５３】
【表１】
2012141246.tif 000018
【００５４】
図９及び１０の結果より、ＩＣチップの厚さ寸法が小さいほど、すなわち、樹脂モールドの残厚が大きいほど樹脂モールドに亀裂を生じさせるために要する荷重が大きくなる傾向が読み取れる。また、表１より、実施例５（ＩＣチップの厚さ寸法：１３０μｍ）を境にＩＣチップ／樹脂モールド界面での破壊の回数が激減しており、実施例４（ＩＣチップの厚さ寸法：１００μｍ）では同界面での破壊回数がさらに減っていることがわかる。すなわち、ＩＣチップの厚さ寸法が１３０μｍ以下ではＩＣチップ／樹脂モールド界面での破壊が起こりにくくなり、さらにＩＣチップの厚さ寸法が１００μｍ以下では破壊モードが変化してより界面での破壊が起こりにくくなっていることがわかる。
【００５５】
より具体的には、実施例５のＩＣモジュールは、上記式（４）を満たしている。すなわち、実施例５のＩＣモジュールは、ＩＣチップ及び樹脂モールドのたわみ量が同一となるように構成されている。したがって、実施例５のＩＣモジュールでは、ＩＣチップ及び樹脂モールドのたわみ量の差異によるＩＣチップ／樹脂モールド界面での破壊がより抑制されていると考えられる。
なお、図２に例示されているように、ＩＣモジュール５ではＩＣチップ８が樹脂モールド１０に被覆されており、ＩＣモジュール５の基板６の面においてＩＣチップ８の面積は樹脂モールド１０の面積よりも小さい。したがって、ＩＣチップ８のたわみ量が樹脂モールド１０のたわみ量よりも大きい場合にも、ＩＣチップ／樹脂モールド界面での破壊を抑制する効果が得られる。
以上より、実施例３〜７のＩＣモジュールの中では、ＩＣチップの厚さ寸法が１３０μｍ以下である実施例３〜５のＩＣモジュールにおいて、ＩＣチップ及び樹脂モールドのたわみ量の差異によるＩＣチップ下面／樹脂モールド界面での破壊がより抑制されているものと考えられる。
【００５６】
実施例４のＩＣモジュールは、上記式（１０）を満たしている。すなわち、実施例４のＩＣモジュールは、ＩＣチップ及び樹脂モールド間の界面と中立面とが一致するように構成されている。したがって、実施例４のＩＣモジュールでは、ＩＣチップ下面／樹脂モールド界面での曲げ応力による破壊がより抑制されていると考えられる。
なお、ＩＣチップの厚さ寸法をより小さくして、ＩＣチップ下面／樹脂モールド界面が中立面よりも曲率中心に近い場合、ＩＣチップ下面／樹脂モールド界面には引っ張り応力ではなく、圧縮応力がかかる。この場合、ＩＣチップ下面／樹脂モールド界面における引っ張り応力による樹脂モールド等の破断が生じなくなる。したがって、ＩＣチップ下面／樹脂モールド界面が中立面よりも曲率中心に近い場合にも、ＩＣチップ下面／樹脂モールド界面での曲げ応力による破壊を抑制する効果を得ることができる。
以上より、実施例３〜７のＩＣモジュールの中では、ＩＣチップの厚さ寸法が１００μｍ以下である実施例３及び４のＩＣモジュールにおいて、ＩＣチップ下面／樹脂モールド界面での曲げ応力による破壊がより抑制されていると考えられる。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
故障の発生頻度が少ないＩＣモジュールおよびＩＣカードを提供することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１、１Ａ  ＩＣカード
２  樹脂基材
３  収容部
４  底部
５  ＩＣモジュール
６  基板
７  接続端子
８  ＩＣチップ
９  金属線
１０  樹脂モールド
【図１】
2012141246.tif 000023
【図２】
2012141246.tif 000024
【図３】
2012141246.tif 000025
【図４】
2012141246.tif 000026
【図５】
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【図６】
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【図７】
2012141246.tif 000029
【図８】
2012141246.tif 000030
【図９】
2012141246.tif 000031
【図１０】
2012141246.tif 000032
【国際調査報告】
2012141246.tif 000033
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