(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部と送受信を行うアンテナコイル（３）とＩＣチップ（１）とを備える非接触ＩＣカードを製造する非接触ＩＣカード製造方法において、キャピラリ（８）を通した金属ワイヤ（９）の先端を溶融してその先端に金属ボール（１１）を形成し、
上記キャピラリを移動して上記金属ボールを、上記アンテナコイルの端部が上記ＩＣチップの電極（４）に位置決めされた状態で、上記ＩＣチップの上記電極及び上記アンテナコイルの上記端部上に位置決めし、
上記金属ボールを上記ＩＣチップの上記電極及び上記アンテナコイルの上記端部上に押圧して接合することにより、上記アンテナコイルと上記ＩＣチップとの接合を行うことを特徴とする非接触ＩＣカード製造方法。
【請求項２】
上記キャピラリを上昇させ、その先端の上記金属ボールが上記アンテナコイルの端部と上記電極とに接合されている上記金属ワイヤを引きちぎることにより、上記アンテナコイルの端部と上記電極とに接合されるボールバンプ（６）を形成するようにした請求項１に記載の非接触ＩＣカード製造方法。
【請求項３】
上記電極の材料はＡｌであり、上記金属ワイヤの材料はＡｕであり、上記アンテナコイルを覆う接合は、上記電極の材料と上記ボールバンプとの接合であるＡｌ−Ａｕ接合である請求項２に記載の非接触ＩＣカード製造方法。
【請求項４】
外部と送受信を行うアンテナコイル（３）とＩＣチップ（１）とを備える非接触ＩＣカードを製造する非接触ＩＣカード製造方法において、キャピラリ（８）を通した金属ワイヤ（９）の先端を溶融してその先端に金属ボール（１１）を形成し、
上記キャピラリを移動して上記金属ボールを上記ＩＣチップの電極（４）上に位置決めし、
上記金属ボールを上記ＩＣチップの上記電極上に押圧して接合し、上記キャピラリを上昇させて上記金属ワイヤを引きちぎることにより、上記ＩＣチップの上記電極上に第１ボールバンプ（６）を形成した後、平坦押圧面（７ａ）を有する治具（７）の上記平坦押圧面を上記第１ボールバンプに押圧し、上記第１ボールバンプ上部を平坦化し、上記キャピラリを通した上記金属ワイヤの先端を溶融してその先端に金属ボールを形成し、上記キャピラリを移動して上記金属ボールを、上記アンテナコイルの端部が上記平坦化された第１ボールバンプの上部に位置決めされた状態で、上記平坦化された第１ボールバンプの上部及び上記アンテナコイルの端部上に位置決めし、上記金属ボールを上記平坦化された第１ボールバンプの上部及び上記アンテナコイルの上記端部上に押圧して接合することにより、上記アンテナコイルと上記ＩＣチップとの接合を行うことを特徴とする非接触ＩＣカード製造方法。
【請求項５】
上記キャピラリを上昇させ、その先端の上記金属ボールが上記アンテナコイルの端部に接合されている上記金属ワイヤを引きちぎることにより、上記電極上の上記第１ボールバンプとの間で上記アンテナコイルの端部を挟み込む第２ボールバンプ（２６）を形成するようにした請求項４に記載の非接触ＩＣカード製造方法。
【請求項６】
上記電極の材料はＡｌであり、上記金属ワイヤの材料はＡｕであり、上記アンテナコイルを覆う接合は、上記電極の材料と上記第１ボールバンプとの接合であるＡｌ−Ａｕ接合であるとともに、上記アンテナコイルの端部を挟み込む上記第１ボールバンプと上記第２ボールバンプとの接合はＡｕ−Ａｕ接合である請求項５に記載の非接触ＩＣカード製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触ＩＣカードの製造方法に関し、例えば鉄道の定期券、スキー場のリフト券、ドア入退室管理カード、電子マネー等に利用される非接触ＩＣカード製造方法に関し、特にアンテナコイルのＩＣチップへの接合に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非接触ＩＣカードは、その記憶容量の多さとセキュリティ機能といったＩＣカードの特徴に加えて、カードをカード読み取り機のスロットに挿入する手間が不要であるという便利さ等から、近年では、鉄道の定期券、スキー場のリフト券、ドア入退室管理カード、電子マネー等に幅広く利用されるに至っている。
非接触ＩＣカードはデータの通信距離の違いにより、密着型、近傍型、近接型等に分類され、一般的にデータの通信は電磁誘導方式により行われている。
それらの内、周波数１３．５６ＭＨｚの短波を使う近接型の非接触ＩＣカードは今後、鉄道の定期券、テレホンカード等に採用され、非接触ＩＣカードの主流になると予想されている。
一般の近接型の非接触ＩＣカードは図７に示すように、ＩＣチップ１とアンテナコイル３とからなるモジュールを樹脂製のカード本体の内部に組み込んだ構成となっている。
【０００３】
アンテナコイル３のＩＣチップ１への接合は、以下のような手順で行われる。まず、図８に示すようにＩＣチップ１の電極４上にＡｕやＡｌ等からなる金属膜２をメッキ法により形成する。その厚みは一般的に２０μｍ程である。尚、５はＩＣチップ１のアクティブ面を保護するパッシベーション膜である。その後、銅等の金属の巻き線コイルを金属膜２上に位置決めした後、熱圧着、もしくは超音波併用熱圧着により、巻き線コイル３と金属膜２とを接合する。
このようにして製造されたＩＣチップ１と巻き線コイル３とからなるモジュール１３は、例えば、図９に示すようなカード製造方法によりカード化される（特開平４−３６３３００号公報参照）。
図９（ａ）において、まず薄板１２の上にＩＣチップ１と巻き線コイル３とからなるモジュール１３を載せて貼り付ける。次に、図９（ｂ）に示すように薄板１２に貼り付けられたカードモジュール１３をパッケージ成形用金型１４のキャビティ１５内に収容する。この後、図９（ｃ）に示すようにキャビティ１５内に樹脂１６を注入し、薄板１２と樹脂１６によりパッケージ１７を成形する。
このようにして製造された非接触ＩＣカードには、通常、電池が内蔵されておらず、外部からの電波をアンテナコイル３で受信し、その誘導電力を利用して、ＩＣチップ１により情報が処理され、あるいは、カード読み取り機との情報の授受を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の非接触ＩＣカードの構成では、以下の問題があった。
図７に示すＩＣチップ１の電極４上に形成された金属膜２はＩＣチップ１のアクティブ面上に、アンテナコイル３との接合を確実にする為に、少なくともアンテナコイル３の端部一個所につき、その面積Ｌ×ｍは０．５ｍｍラ１．０ｍｍ以上形成する必要があった。
従って、ＩＣチップ１の面積は少なくとも上記面積の２倍以上必要であり、今後、そのデザインルールの細線化により、ますます小チップ化する傾向にある小チップに対応するのは困難である。また、小チップへの対応が困難であるということは、半導体ウエハ内でのＩＣチップの取り数を多く出来ず、低コスト化の妨げとなる。また、メッキにより金属膜２を形成するためには、コストがかかり、ＩＣカードの低コスト化の妨げとなる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、今後ますます小チップ化する傾向にあるＩＣチップに対応して、小面積でもＩＣチップ電極とアンテナコイルとを接合することができる非接触ＩＣカード製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
本発明の第１態様によれば、外部と送受信を行うアンテナコイルとＩＣチップとを備える非接触ＩＣカードを製造する非接触ＩＣカード製造方法において、
キャピラリを通した金属ワイヤの先端を溶融してその先端に金属ボールを形成し、
上記キャピラリを移動して上記金属ボールを、上記アンテナコイルの端部が上記ＩＣチップの電極に位置決めされた状態で、上記ＩＣチップの上記電極及び上記アンテナコイルの上記端部上に位置決めし、
上記金属ボールを上記ＩＣチップの上記電極及び上記アンテナコイルの上記端部上に押圧して接合することにより、上記アンテナコイルと上記ＩＣチップとの接合を行うことを特徴とする非接触ＩＣカード製造方法を提供する。
本発明の第２態様によれば、上記キャピラリを上昇させ、その先端の上記金属ボールが上記アンテナコイルの端部と上記電極とに接合されている上記金属ワイヤを引きちぎることにより、上記アンテナコイルの端部と上記電極とに接合されるボールバンプを形成するようにした第１態様に記載の非接触ＩＣカード製造方法を提供する。
本発明の第３態様によれば、上記電極の材料はＡｌであり、上記金属ワイヤの材料はＡｕであり、上記アンテナコイルを覆う接合は、上記電極の材料と上記ボールバンプとの接合であるＡｌ−Ａｕ接合である第２態様に記載の非接触ＩＣカード製造方法を提供する。
【０００６】
本発明の第４態様によれば、外部と送受信を行うアンテナコイルとＩＣチップとを備える非接触ＩＣカードを製造する非接触ＩＣカード製造方法において、
キャピラリを通した金属ワイヤの先端を溶融してその先端に金属ボールを形成し、
上記キャピラリを移動して上記金属ボールを上記ＩＣチップの電極上に位置決めし、
上記金属ボールを上記ＩＣチップの上記電極上に押圧して接合し、上記キャピラリを上昇させて上記金属ワイヤを引きちぎることにより、上記ＩＣチップの上記電極上に第１ボールバンプを形成した後、平坦押圧面を有する治具の上記平坦押圧面を上記第１ボールバンプに押圧し、上記第１ボールバンプ上部を平坦化し、上記キャピラリを通した上記金属ワイヤの先端を溶融してその先端に金属ボールを形成し、上記キャピラリを移動して上記金属ボールを、上記アンテナコイルの端部が上記平坦化された第１ボールバンプの上部に位置決めされた状態で、上記平坦化された第１ボールバンプの上部及び上記アンテナコイルの端部上に位置決めし、上記金属ボールを上記平坦化された第１ボールバンプの上部及び上記アンテナコイルの上記端部上に押圧して接合することにより、上記アンテナコイルと上記ＩＣチップとの接合を行うことを特徴とする非接触ＩＣカード製造方法を提供する。
本発明の第５態様によれば、上記キャピラリを上昇させ、その先端の上記金属ボールが上記アンテナコイルの端部に接合されている上記金属ワイヤを引きちぎることにより、上記電極上の上記第１ボールバンプとの間で上記アンテナコイルの端部を挟み込む第２ボールバンプを形成するようにした第４態様に記載の非接触ＩＣカード製造方法を提供する。
本発明の第６態様によれば、上記電極の材料はＡｌであり、上記金属ワイヤの材料はＡｕであり、上記アンテナコイルを覆う接合は、上記電極の材料と上記第１ボールバンプとの接合であるＡｌ−Ａｕ接合であるとともに、上記アンテナコイルの端部を挟み込む上記第１ボールバンプと上記第２ボールバンプとの接合はＡｕ−Ａｕ接合である第５態様に記載の非接触ＩＣカード製造方法を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明のいくつかの実施形態について説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施形態は本発明を具現化した一例であって、本発明の技術範囲を限定するものではない。
【０００８】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態にかかる非接触ＩＣカード製造方法により製造される非接触ＩＣカードのモジュール２３の概略構成を示す斜視図である。図２はそのＩＣチップ１とアンテナコイル３との接合部分の拡大側面図である。
図１に示すように上記非接触ＩＣカードのモジュール２３は、ＩＣチップ１と外部と送受信を行う巻き線アンテナコイル３とにより構成されている。アンテナコイル３は一般的には銅により形成されており、その巻き数は、送受信する相手方の周波数に依存し、またその開口面積は、受ける電力により決まる。なお、図２の参照番号５はＩＣチップ１のアクティブ面を保護するパッシベーション膜である。
上記第１実施形態では、図２に示すように、ＩＣチップ１の電極４とアンテナコイル３とをボールバンプ６により接合した点で従来例と大きく異なる。その手順を図３に示す。
【０００９】
図３（ａ）に示すように、キャピラリ８に通したＡｕ又はＡｌ等の金属からなる金属ワイヤ９の先端を放電電極１０からの放電により加熱溶融して、金属ワイヤ９の先端に金属ボール１１を形成する。
次に、図３（ｂ）に示すように、金属ボール１１を有するキャピラリ８を移動して、ＩＣチップ１の２つの電極４の一方の電極４及びその上に位置決めされたアンテナコイル３の端部上に位置決めし、金属ボール１１をＩＣチップ１の電極４及びアンテナコイル３の端部上に押圧して接合する。
そして、図３（ｃ）に示すように、キャピラリ８を上昇させ、先端の金属ボール１１がアンテナコイル３の端部と電極４とに接合されている金属ワイヤ９を引きちぎることにより、アンテナコイル３の端部と電極４とに接合されるボールバンプ６を形成し、このボールバンプ６によりアンテナコイル３の端部とＩＣチップ１の電極４との接合を行う。この場合、アンテナコイル３を覆う接合は、電極４の材料とボールバンプ６との接合であり、一般的にはＡｌ−Ａｕ接合となる。
【００１０】
次いで、図３（ａ）から（ｃ）と同様に、残りのＩＣチップ１の電極４及びその上に位置決めされたアンテナコイル３の端部に接合されるボールバンプ６を形成し、このボールバンプ６によりアンテナコイル３の端部とＩＣチップ１の電極４との接合を行う。このようにして、図１に示すモジュール２３を製造する。図１０に、ボールバンプ６によりアンテナコイル３の端部とＩＣチップ１の電極４との接合のコイル３の軸方向と直交する方向での断面図を示す。
このように製造された上記モジュール２３は、例えば図４に示すような以下の製造方法によりカード本体に組み込まれる。
【００１１】
図４（ａ）において、まず薄板１２の上に、ＩＣチップ１と巻き線アンテナコイル３とを備えるモジュール２３を載せて貼り付ける。薄板１２の材料は、例えばＰＥＴ、ＡＢＳ、又は塩化ビニール等の熱可塑性の樹脂を使用する。薄板１２は、成形時に金型１４のキャビティー１５内において、モジュール２３を安定させる役割を果たす。その結果、ＩＣチップ１の割れ、アンテナコイル３の乱れ、はずれを防ぐとともに、パッケージ１７の仕上がり厚みを安定させ、表面に凹凸の無いカードに仕上げることができる。
次に、図４（ｂ）に示すように薄板１２に貼り付けられたカードモジュール２３をパッケージ成形用金型１４のキャビティ１５内に収容する。
この後、図４（ｃ）に示すようにキャビティ１５内にＰＥＴ、ＡＢＳ、又は塩化ビニール等の熱可塑性の樹脂１６を注入し、薄板１２と樹脂１６によりパッケージ１７を成形する。
【００１２】
この非接触ＩＣカードには、通常は電池が内蔵されておらず、外部からの電波をアンテナコイル３で受信し、その誘導電力を利用して、ＩＣチップ１により情報が処理され、あるいは、カード読み取り機との情報の授受を行う。この図４に示すようにモジュール２３をカード本体に組み込む方法は従来の非接触ＩＣカードと同様である。
【００１３】
上記第１実施形態によれば、アンテナコイル３をＩＣチップ１の電極４に接合する為には、少なくともボールバンプ６を形成する為に必要な面積を電極４が有しておれば良く、電極４の面積は例えば５０〜１００μｍでよい。したがって、従来例の図７に示すように、ＩＣチップ１のアクティブ面にアンテナコイル３を接合する為に形成する金属膜２の面積Ｌ×ｍである０．５ｍｍラ１．０ｍｍ以上もの大きな面積は必要が無く、小チップへの対応が可能となり、ウエハ内のＩＣチップの取り数を多くでき、低コスト化を図ることができる。更に、従来と比較して、メッキ工程を必要としない為、モジュールとしての低コスト化が可能となる。
【００１４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態にかかる非接触ＩＣカード製造方法では、上記第１実施形態において図３に相当するＩＣ１とアンテナコイル３との接合工程が異なるだけで、図４のモジュール２３をパッケージ成形用金型１４内に挿入してパッケージ１７を成形することについて全く同様であるので図４についての説明は省略する。
【００１５】
上記第２実施形態にかかる非接触ＩＣカード製造方法は、図５（ａ）に示すようにＩＣチップ１の電極４上に形成した第１ボールバンプ６とその上にさらに形成した第２ボールバンプ２６とでアンテナコイル３を挟む形でアンテナコイル３とＩＣチップ１の電極４との接続を行うようにしている。その手順を図５（ｂ）及び図６（ａ）〜（ｃ）に示す。
【００１６】
図５（ｂ）に示すように、上記第１実施形態の図３（ａ）〜（ｃ）と大略同様の工程で、アンテナコイル３無しの状態で、ＩＣチップ１の電極４上に第１ボールバンプ６を形成する。
すなわち、図３（ａ）に示すように、キャピラリ８に通したＡｕ又はＡｌ等の金属からなる金属ワイヤ９の先端を放電電極１０からの放電により加熱溶融して、金属ワイヤ９の先端に金属ボール１１を形成する。
【００１７】
次に、図３（ｂ）に示すように、金属ボール１１を有するキャピラリ８を移動して、ＩＣチップ１の２つの電極４の一方の電極４上に位置決めし、金属ボール１１をＩＣチップ１の電極４上に押圧して接合する。
そして、図３（ｃ）に示すように、キャピラリ８を上昇させ、先端の金属ボール１１が電極４に接合されている金属ワイヤ９を引きちぎることにより、電極４に接合される第１ボールバンプ６を形成する。このとき、電極４の材料と第１ボールバンプ６との接合は、一般的にはＡｌ−Ａｕ接合となる。
次いで、図３（ａ）から（ｃ）と同様に、残りのＩＣチップ１の電極４に接合される第１ボールバンプ６を形成する。
その後、下端が平坦な押圧面７ａを有する治具７を上記各第１ボールバンプ６に押圧し、図６（ａ）に示すように上記各第１ボールバンプ６の上部を平坦化する。
【００１８】
次に、図６（ｂ）に示すように、アンテナコイル３の２つの端部のうち一方を、上記平坦化された上記２つの第１ボールバンプ６の一方の上部に位置決めする。
次に、図６（ｃ）に示すように、キャピラリ８を通した金属ワイヤ９の先端を図３（ａ）のように放電電極１０からの放電により加熱溶融して、金属ワイヤ９の先端に金属ボール１１を形成する。そして、金属ボール１１を有するキャピラリ８を移動して、上記平坦化された上記第１ボールバンプ６の上部及びアンテナコイル３の端部上に位置決めし、金属ボール１１を、上記平坦化された上記第１ボールバンプ６の上部及びアンテナコイル３の端部上に押圧して接合して第２ボールバンプ２６を形成する。
【００１９】
次いで、同様に、残りのアンテナコイル３の端部を、上記平坦化された上記残りのボールバンプ６の上部に位置決めして、金属ボール１１を、上記平坦化された上記第１ボールバンプ６の上部及びアンテナコイル３の端部上に押圧してアンテナコイル３の端部を電極４に接合する。このようにして、図１に示すモジュール２３を製造する。
これにより、図５（ｂ）から図６（ｃ）に示すように、ＩＣチップ１の各電極４上に形成した各第１ボールバンプ６とその上にさらに形成した第２ボールバンプ２６とでアンテナコイル３を挟む形でアンテナコイル３とＩＣチップ１の電極４との接合を行う形となる。図１１に、第１ボールバンプ６とその上にさらに形成した第２ボールバンプ２６とでアンテナコイル３を挟む形でアンテナコイル３とＩＣチップ１の電極４との接合のコイル３の軸方向と直交する方向の断面図を示す。
【００２０】
上記第２実施形態によれば、アンテナコイル３をＩＣチップ１の電極４に接合する為には、第１ボールバンプ６を形成する為に必要な面積を電極４が有しておれば良く、その面積は例えば５０〜１００μｍ程度である。したがって、従来例の図７に示すようにＩＣチップ１のアクティブ面にアンテナコイル３を接合する為の、面積Ｌ×ｍが０．５ｍｍラ１．０ｍｍ以上の金属膜２を形成するための大きな面積が必要無くなり、小チップへの対応が可能となり、ウエハ内のＩＣチップの取り数を多くでき、低コスト化が図れる。更に、従来と比較して、メッキ工程を必要としない為、モジュールとしての低コスト化が可能となる。
【００２１】
更に、積み重ねられた２つの第１と第２ボールバンプ６と２６との間に挟み込む形でアンテナコイル３の接合を行う為、アンテナコイル３を覆う接合は第１と第２ボールバンプ６，２６による同種金属による接合、例えばＡｕ−Ａｕ接合となり、第１実施形態と比較して、より低エネルギーで接合が行えるとともに、より強固な接合が行える。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明の第１態様によれば、金属ボールによりアンテナコイル端部とＩＣチップ上の電極とを直接接合する為、ＩＣチップ上の電極サイズは例えば最大１００μｍでよく、ＩＣチップの小チップ化が行える。それにより、ウエハ内のＩＣチップの取り数を多くでき、低コスト化が図れる。更に、従来と比較して、メッキ工程を必要としない為、モジュールとしての低コスト化が可能となる。
本発明の第２態様によれば、２つの金属ボールに挟み込む形でアンテナコイルと電極との接合を行う為、アンテナコイルを覆う接合は金属ボールによる同種金属による接合となり、第１態様の上記効果に加えて、低エネルギーで、強固な接合が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる非接触ＩＣカード製造方法により製造される非接触ＩＣカードの概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＣチップ電極とアンテナコイル端部との接合部分の一部断面拡大側面図である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は順に上記第１実施形態にかかる非接触ＩＣカード製造方法を説明するための一部断面説明図である。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）は順に図３に続く上記第１実施形態にかかる非接触ＩＣカードの製造方法を説明するための一部断面説明図である。
【図５】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の第２実施形態にかかる非接触ＩＣカード製造方法により製造される非接触ＩＣカードのＩＣチップ電極とアンテナコイル端部との接合部分の一部断面拡大側面図及び上記非接触ＩＣカード製造方法を説明するための一部断面説明図である。
【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）は順に、図５（ｂ）に引き続き、上記第２実施形態にかかる非接触ＩＣカード製造方法を説明するための一部断面説明図である。
【図７】従来の非接触ＩＣカードの概略構成を示す図である。
【図８】図７の非接触ＩＣカードのＩＣチップ電極とアンテナコイル端部との接合部分の一部断面拡大側面図である。
【図９】（ａ），（ｂ），（ｃ）は順に従来の非接触ＩＣカードの製造方法を説明するための一部断面説明図である。
【図１０】上記第１実施形態にかかる非接触ＩＣカード製造方法において、ボールバンプによりアンテナコイルの端部とＩＣチップの電極との接合を示す断面図である。
【図１１】第２実施形態にかかる非接触ＩＣカード製造方法において、第１ボールバンプとその上にさらに形成した第２ボールバンプとでアンテナコイルを挟む形でアンテナコイルとＩＣチップの電極との接合を示す断面図である。
【符号の説明】
１…ＩＣチップ
２…金属膜
３…アンテナコイル
４…電極
５…パッシベーション膜
６，２６…ボールバンプ
７…治具
８…キャピラリ
９…金属ワイヤ
１０…放電電極
１１…金属ボール
１２…薄板
１３，２３…カードモジュール
１４…金型
１５…キャビティ
１６…樹脂
１７…ＩＣカード。
【図１】
0003615401.tif 000002
【図２】
0003615401.tif 000003
【図３】
0003615401.tif 000004
【図４】
0003615401.tif 000005
【図５】
0003615401.tif 000006
【図６】
0003615401.tif 000007
【図７】
0003615401.tif 000008
【図８】
0003615401.tif 000009
【図９】
0003615401.tif 000010
【図１０】
0003615401.tif 000011
【図１１】
0003615401.tif 000012