(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非導電性の基板の表面にそれぞれ独立した金属の薄板による外部端子が複数形成され、前記金属の薄板が形成された部分の基板には該基板を貫通し前記外部端子の裏面を前記基板裏面に表出させるための開口部が形成され、ＩＣチップが前記基板裏面に接着剤を介して固定されたＩＣモジュールにおいて、
前記ＩＣチップの中央部が前記基板の中央部と異なる位置に載置され、
前記ＩＣチップの表出面に形成されたパッド電極は、前記基板の縦横の中央部領域の曲げ応力が集中する仮想帯の内側に位置しないように形成され、
かつ、前記パッド電極と前記基板裏面に表出する外部端子裏面とを接続するボンディングワイヤは前記仮想帯を跨がないように接続されたことを特徴とするＩＣモジュール。
【請求項２】
前記仮想帯は１〜２ｍｍ幅であることを特徴とする請求項１記載のＩＣモジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＩＣモジュールにおいて、
前記基板裏面にはＩＣチップ及び接続されたボンディングワイヤを被覆する封止樹脂が形成されたことを特徴とするＩＣモジュール。
【請求項４】
請求項１〜３何れかに記載のＩＣモジュールを搭載したことを特徴とするＩＣカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣモジュール及びＩＣカードに関し、詳しくはＩＣカードに搭載されて使用される外圧に対する強度を高めたＩＣモジュール、および、このＩＣモジュールを搭載した外部端子付きＩＣカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣカードには、カード表面に露出した端子と外部装置とを接続して交信する接触型ＩＣカード（ＪＩＳ＜日本工業規格＞では外部端子付きＩＣカード）と、ＩＣカードに内蔵したアンテナで外部装置と交信する非接触型ＩＣカード（ＪＩＳでは外部端子なしＩＣカード）と、前記両方に対応する接触非接触両用型ＩＣカードがある。
前記接触型ＩＣカードのＩＣモジュールには、近年、単価が安いＣＯＴ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｔａｐｅ）が使用されている。
ＣＯＴは、薄いフィルム状の基板に帯状の金属薄板を貼り合わせ、金属薄板を腐食することによって独立端子（外部端子）を形成し、前記基板の裏側にＩＣチップを搭載し、基板に形成された基板を貫通する開口部で外部端子とＩＣチップの接続端子（以下、パッド電極ともいう）とをボンディングワイヤで電気的に接続したＩＣモジュールで、ＩＣカードに使用する場合は、ＩＣチップの割れ等による破壊，ボンディングワイヤの外れ，酸化等による接続部の劣化を防止するために樹脂で被覆処理（封止）をして使用する。
【０００３】
図３は従来のＩＣモジュールを封止樹脂側から見た透し図である。
ＩＣチップ３は基板２の中央部に載置され、接着剤で固定されてパッド電極３１と外部端子裏面２１とがボンディングワイヤ４（以下、単にワイヤともいう）によって接続される。
基板の中央部（仮想中央線３２０、３３０の部分）は湾曲による曲げ応力により最も負荷がかかる領域である。このような場所にパッド電極３１が存在してワイヤ４で接続されると、パッド電極３１の付近には物性の異なるものが存在し、その部分に応力が集中し亀裂が生じ、チップ３が破壊する原因となる。
そこで、モジュール基板にＩＣチップを接着してＩＣモジュールとする際に、モジュール基板とＩＣチップの間に接着剤を介して補強板を形成したＩＣモジュールが提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２３８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の特許文献１の発明は、ＩＣモジュールをＩＣチップとモジュール基板の間にステンレスなどの薄板を貼り合せる構造とすることによって曲げに対する強度を補強し、また、外部端子面からの衝撃に対応させたもので、出来上がったＩＣモジュールのコストが高くなるという課題があった。
また、封止樹脂とボンディングワイヤとの接着は考慮されていないためにＩＣモジュール部にたわみが加えられると、封止樹脂がボンディングワイヤの部分で離れてしまいその部分から亀裂が入るという課題があった。
そこで本発明のＩＣモジュール及びＩＣカードは、ＩＣモジュールの負荷が最もかかる位置にＩＣチップのパッド電極を形成せず、また、パッド電極と外部端子を接続するためのワイヤもその位置にかからないように形成したＩＣモジュールおよびこのＩＣモジュールを搭載した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】
【０００６】
上記課題の目的を達成するために、本発明のＩＣモジュールの第一の態様は、非導電性の基板の表面にそれぞれ独立した金属の薄板による外部端子が複数形成され、前記金属の薄板が形成された部分の基板には該基板を貫通し前記外部端子の裏面を前記基板裏面に表出させるための開口部が形成され、ＩＣチップが前記基板裏面に接着剤を介して固定されたＩＣモジュールにおいて、前記ＩＣチップの中央部が前記基板の中央部と異なる位置に載置され、前記ＩＣチップの表出面に形成されたパッド電極は、前記基板の縦横の中央部領域の曲げ応力が集中する仮想帯の内側に位置しないように形成され、かつ、前記パッド電極と前記基板裏面に表出する外部端子裏面とを接続するボンディングワイヤは前記仮想帯を跨がないように接続されたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、第二の態様は、第一の態様において、前記仮想帯は１〜２ｍｍ幅であることを特徴とするものである。
【０００８】
また、第三の態様は、第一又は第二の態様において、前記基板裏面にはＩＣチップ及び接続されたボンディングワイヤを被覆する封止樹脂が形成されたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、第四の態様は、第一から第三何れかの態様のＩＣモジュールを搭載したことを特徴とするＩＣカードである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＩＣモジュール及びＩＣカードによって、ＩＣカードに搭載されたＩＣモジュールに外部から曲げ負荷が加わったときに基板の中央部、すなわちＩＣモジュールの中央部にＩＣチップのパッド電極及びボンディングワイヤが存在しないために、ＩＣチップのパッド電極及びボンディングワイヤに応力が集中せず、その結果封止樹脂に亀裂が生じにくくなり、ＩＣチップが破壊されにくくなるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態のＩＣモジュールの一例を封止樹脂側から見た透し図である。
【図２】本実施の形態のＩＣモジュールの他の一例を封止樹脂側から見た透し図である。
【図３】従来のＩＣモジュールの一例を封止樹脂側から見た透し図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】ＩＣモジュールの破壊強度試験方法の一例について説明するための図である。
【図６】本実施の形態のＩＣモジュールを使用したＩＣカードについて説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明のＩＣモジュール及びＩＣカードについて説明する。
図１を参照して本実施の形態のＩＣモジュールの一例について説明する。
ＩＣモジュール１は、非導電性の基板２の表面に、それぞれ独立した金属の薄板による外部端子（図示せず）が接着剤を介して複数形成されている。
基板２の裏面には基板を貫通し、外部端子の裏面を表出させるための開口部２１が、図１の例では８個形成され、開口部２１から外部端子の裏側金属面が表出している。
また、基板２の裏面にＩＣチップ３が接着剤を介して固定されている。
【００１３】
以下、本実施の形態の説明ではＩＣモジュール（または、ＩＣチップ）の縦横の中心部を通る幅ａの帯状の領域を、ＩＣモジュール（または、ＩＣチップ）の縦横の中央部に形成された幅ａの仮想帯と記載する。
この領域は、ＩＣモジュールに曲げによる外部応力が加えられたときに、応力が最も集中する領域である。
図１に示す例は、ＩＣチップ３が、ＩＣチップの中央部と基板２の中央部とが重なるように載置された例であるが、そのときに、ＩＣチップ３の表出面に形成されたパッド電極２１（図に示す例では、前述のように８個形成されている）は、いずれも、ＩＣチップ３の縦横の中央部に形成された幅ａの仮想帯３２、３３の内側に位置しないように形成されている。
すなわち、前述のＩＣチップ３の縦横の中央部に形成された幅ａの仮想帯３２、３３の外側になるようにパッド電極２１が形成されている。
また、ＩＣチップ３のパッド電極３１（図に示す例では、５個形成されている）と基板２の裏側に表出する外部端子裏面（開口部）２１とを接続するボンディングワイヤ４は前記仮想帯３２、３３を跨がないように接続されている。
【００１４】
図２を参照して本実施の形態のＩＣモジュールの他の一例について説明する。
図１で説明したと同様に、ＩＣモジュール１は、非導電性の基板２の表面に、それぞれ独立した金属の薄板による外部端子（図示せず）が接着剤を介して複数形成されている。
基板２の裏面には基板を貫通し、外部端子の裏面を表出させるための開口部２１が、図２の例では８個形成され、開口部２１から外部端子の裏側金属面が表出している。
また、基板２の裏面にＩＣチップ３が接着剤を介して固定されている。
【００１５】
図２に示す例は、ＩＣチップ３の中央部が基板２の中央部とは異なる位置にＩＣチップが載置された例である。そのときに、ＩＣチップ３の表出面に形成されたパッド電極２１（図に示す例では、８個形成されている）は、いずれも、基板２の縦横の中央部に形成された幅ａの仮想帯３２、３３の内側に位置しないように形成されている。
すなわち、基板２の縦横の中央部（ＩＣモジュール１の中央部）に形成された幅ａの仮想帯３２、３３の外側になるようにパッド電極２１が形成されている。
また、ＩＣチップ３のパッド電極３１（図に示す例では、５個形成されている）と基板２の裏側に表出する外部端子裏面（開口部）２１とを接続するボンディングワイヤ４は前記仮想帯３２、３３を跨がないように接続されている。
【００１６】
図３で説明した従来のＩＣモジュールの例ではＩＣチップ３のパッド電極３１は基板２（ＩＣモジュール１）の縦方向を二分する仮想中央線３２０の近辺に形成されており、また、外部端子裏面２１とパッド電極３１を結線するワイヤ４が前記仮想中央線３２０を跨いで形成されているのに対し、本実施形態の例ではＩＣチップ３のパッド電極３１は少なくとも基板２の縦方向を二分する仮想中央線３２０の外側に形成される。
またＩＣチップ３のパッド電極３１と基板２の裏側に表出する外部端子裏面（開口部）２１とを接続するボンディングワイヤ４は前記仮想帯３２０を跨がないように接続される。
【００１７】
図１及び図２に示すＩＣチップ３の縦横の中央部に形成される幅ａの仮想帯３２、３３部分は、カードに曲げ応力が加わったときに最も応力が集中する場所である。
ＩＣモジュール１がカードに実装され、カードに例えば封止樹脂５が外側になるように応力が加えられたときに、基板面を中心として封止樹脂が伸ばされ、その結果ＩＣチップの仮想帯３２、３３付近のワイヤ４が封止樹脂５に亀裂を生じさせ、その部分の封止樹脂５の破壊によってＩＣチップ３が破壊される。
【００１８】
図１、図４を参照して本実施形態のＩＣモジュール及びＩＣカードの作製手順について説明する。
基板２には、３０〜３００μｍの厚さのガラスエポキシやポリイミド、二軸延伸されたポリエステルなど、耐熱性の樹脂フィルムを使用する。
前記基板用のフィルムには感熱性の接着剤、または、易接着剤が塗布され巻き取られる。
図示しないが、樹脂フィルムは所定の幅、例えば、外部端子４〜１２列分の幅にスリットされ、ガイドホールと前述の基板を貫通する開口部２１が４〜１２列分開けられる。
【００１９】
次に、外部端子面側のガイドホール部を除いた全面に前記感熱性の接着剤によって、または、新たに接着剤が塗布されて金属の薄板が貼り合わされる。
金属の薄板には、銅、ニッケル、ステンレス、真鍮などが使用される。
次に、貼り合わされた金属面全面に感光樹脂（以下、レジストともいう）が塗布され、前述のガイドホールに連動するようにエッチングパターンが焼きこまれる。
【００２０】
レジスト面の感光していない部分（外部端子を独立した端子に分離するための溝２２となる部分）を水で洗い流し、金属の地肌を露出させる。
酸またはアルカリ液を吹き付けて金属が露出した部分の金属薄板をエッチングによって除去する。残ったレジストは、加熱されたアルカリ液などによって除去される。
前述の外部端子面の金属表出面は金、銀、ニッケルなどによって１〜３μｍの厚さのメッキが施され防錆処理される。
【００２１】
前述の防錆処理された多面付け基板は、１〜２列、または、２〜４列にスリットされ、ＩＣチップ搭載工程に移される。
一又は多列状態の外部端子付き基板は、ＩＣチップ搭載・ワイヤボンディング装置にセットされ、ＩＣチップ３が基板の裏面２３に接着剤（図示せず）によって固定される。
基板２のＩＣチップ３が搭載されるエリアには、除電のために金属層が設けられる場合もある。
【００２２】
ＩＣチップ３が搭載された基板２は搬送されてワイヤボンディング装置に移送され、ＩＣチップのパッド電極３１と基板の開口部２１に表出する金属面がワイヤ４で接続される。
ＩＣモジュール１の外部端子２４は、前述のように金属の薄板をエッチングによって形成した溝２２によって８個の独立した端子に分離しているが、図に示した例では五つの端子だけがＩＣチップ３のパッド電極３１とワイヤ４で接続される。
【００２３】
ワイヤボンディング工程が終わると、多列基板はＩＣチップ及びワイヤを保護するための樹脂封止工程に移送される。
封止樹脂５は、ワイヤボンディングされた全領域を被覆するように、射出成形（トランスファモールド）、ポッティング、または、印刷方式によって形成される。
ポッティング方式で封止される場合は封止樹脂５が所定のエリアに留まるように、封止樹脂の粘度を高めに設定するか、基板の裏面２３にダムのような流れ防止柵（図示せず）を形成して、必要最小量で封止樹脂の山を築くようにしている。また、封止樹脂中に空気の泡を含まないように調整する。
【００２４】
図５を参照して、ＩＣモジュールの破壊強度試験方法の一例について説明する。
図５は、ＩＣカードのＩＣモジュール部に破壊強度試験機の加圧ヘッドをセットした状態を断面で表した模式図である。
ＩＣモジュール１が接着剤８を介してカード基体７に固定されている。
ＩＣモジュール１の封止樹脂５の突端は、カード基体７に形成された凹部の底に接触しない程度に接近した状態で固定されている。前述のように、ＩＣチップ３のパッド電極と外部端子はボンディングワイヤ４で接続されている。
ＩＣカードが破壊強度試験機に装着され、破壊強度試験機の加圧ヘッド６を図に示すように、ＩＣカードのＩＣモジュールの中央部に軽く接触させ、徐々に加圧してゆく。
加圧が破壊強度に到達すると、ＩＣモジュール１に実装されたＩＣチップ３が破壊するか、ボンディングワイヤ４が断線するか、ボンディングワイヤが基板又はＩＣチップ３のパッド電極から外れてしまう。前記何れかの原因によって外部装置とＩＣチップの間で交信ができなくなってしまう。この段階を外圧による耐圧強度としている。
【００２５】
前述のように、ＩＣモジュールがカード基体に搭載されて、カードに曲げ応力が加わったときに、ＩＣモジュールの縦横の中央部領域（仮想帯）に曲げ応力が集中する。
このことから、図１、２で説明したようにＩＣチップのパッド電極やボンディングワイヤをＩＣモジュールの幅ａの仮想帯を避けて形成することによって、カードに実装されたＩＣチップの耐久性を向上させることができるのである。
なお、仮想帯の幅ａは、実験によって１〜２ｍｍに設定することが好ましいことが判明している。
【００２６】
図６は、本実施形態のＩＣモジュール１を搭載したＩＣカード１００である。
ＪＩＳＸ−６３０３には、外部端子付きＩＣカードの「物理的特性及び端子位置」について詳細に規定されている。ＪＩＳＸ−６３０３の規格は、ＩＳＯ／ＩＥＣ  ７８１６−１、２に沿った内容で作成されている。
また、ＪＩＳＸ−６３０３に規定された外部端子付きＩＣカードのカード基体の物理的特性については、ＪＩＳＸ−６３０１に定める「識別カードの物理的特性」に基づいている。
本実施形態のＩＣカードは、ＪＩＳＸ−６３０３の外部端子付きＩＣカードに定める「物理的特性及び端子位置」、および、ＪＩＳＸ−６３０４に定める、「電気信号及び伝送プロトコル」の規格を満足する外部端子付きＩＣカードとして作製される。
【００２７】
（実施例）
図１、図４を参照して本実施形態のＩＣモジュール１の実施例について説明する。
基材２としてガラスエポキシ（利昌工業製、厚さ１１０μｍ）を使用した。
前記基材２の片側（外部端子形成面）に銅の薄板(厚さ３５μｍ)を貼り付け、端子電極をパターン状に形成した後、ニッケルで表面をメッキした（メッキの厚さは２μｍ)。
ＩＣチップは、３ｍｍ角（厚さ１８０μｍ）のＩＣカード用チップ（ルネサステクノロジ社製）を使用した。
ＩＣチップ３は、ＩＣチップのパッド電極３１部がＩＣチップの縦横の中央に形成された１〜２ｍｍ幅の仮想帯３２、３３にかからないように作成した。
接着剤を介して前記ＩＣチップ３を基板２の裏面に搭載した。
ボンディング装置でＩＣチップのパッド電極３１と基板２の開口部２１に表出する外部端子表出面をボンディングワイヤ４（２５μｍφ）で接続した。
ポッティング装置を使用し、封止樹脂５として絶縁性エポキシ樹脂（パナシーラーＣＶ５７８０Ａ）をボンディングワイヤ４の内側に滴下した。
乾燥炉を１５０度に設定し、２時間乾燥させてＩＣモジュールを完成させた。
完成したＩＣモジュールをカード基体に実装し外部端子付きＩＣカードを作製した。
耐圧試験装置により加圧試験を行い良好な結果を得た。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明のＩＣモジュール及びＩＣカードは、外部応力に対して強い外部端子付きＩＣカードに利用できる。
【符号の説明】
【００２９】
１      ＩＣモジュール
２      基板
３      ＩＣチップ
４      ボンディングワイヤ
５      封止樹脂
６      破壊強度試験器加圧ヘッド
７      カード基体
８      接着剤
２１    開口部、外部端子裏面
２２    溝
２３    基板裏面
２４    外部端子
３１    パッド電極、ＩＣチップの接続端子
３２、３３  仮想帯
１００  ＩＣカード
３２０，３３０  仮想中央線
【図１】
0005445300.tif 000002
【図２】
0005445300.tif 000003
【図３】
0005445300.tif 000004
【図４】
0005445300.tif 000005
【図５】
0005445300.tif 000006
【図６】
0005445300.tif 000007