(57)【要約】【課題】非接触型通信媒体に含まれるインレットを構成するＩＣモジュールとアンテナパターンとの電気的接続を、レーザ溶接により適正に行うための方法を提案すること。【解決手段】ＩＣモジュールとアンテナパターンとを接続したインレットを含む非接触型通信媒体の製造方法であって、ＩＣチップ８に配線し露出した接続端子９１とＩＣチップとを含むＩＣモジュール６が、熱可塑性絶縁基材３上のアンテナパターン４と接続したインレット２を形成するに際して、前記露出した接続端子の対応する位置にアンテナパターンの所定の面を位置決め接触させた後、前記熱可塑性絶縁基材側から、前記接続端子とアンテナパターンの対応する一組につき複数点で、レーザ照射して溶接する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣモジュールとアンテナパターンとを接続したインレットを含む非接触型通信媒体の製造方法であって、ＩＣチップに配線し露出した接続端子とＩＣチップとを含むＩＣモジュールが、熱可塑性絶縁基材上のアンテナパターンと接続したインレットを形成するに際して、前記露出した接続端子の対応する位置にアンテナパターンの所定の面を位置決め接触させた後、前記熱可塑性絶縁基材側から、前記接続端子とアンテナパターンの対応する一組につき複数点で、レーザ照射して溶接することを特徴とする非接触型通信媒体の製造方法。
【請求項２】
前記熱可塑性絶縁基材が、厚さ１５〜２００μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）またはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）であることを特徴とする請求項１記載の非接触型通信媒体の製造方法。
【請求項３】
前記アンテナパターンが、厚さ１０〜５０μｍのアルミニウム箔または銅箔であることを特徴とする請求項１または２記載の非接触型通信媒体の製造方法。
【請求項４】
前記接続端子が、厚さ５０〜２００μｍの銅系の素材を用いたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の非接触型通信媒体の製造方法。
【請求項５】
ＩＣチップと接続端子とを含むＩＣモジュールと、熱可塑性絶縁基材上にアンテナパターンを設けたアンテナシートとを接続したインレットを含み、前記接続端子とアンテナパターンの所定の面とが接触、溶接された溶融部と溶け込み部とをインレットの接続部に設けることにより、前記インレットを構成するＩＣモジュール接続端子とアンテナパターンとの接続部に溶融痕を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の非接触型通信媒体の製造方法によって形成された非接触型通信媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触型通信媒体として用いられ、ＩＣモジュールとアンテナパターンとで構成されるインレットとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣタグ、ＩＣカード、電子パスポート等の各種非接触型通信媒体は、豊富な情報量を保持できるＩＣモジュールをアンテナパターンと接続させたインレットをその主構成要素として用い、安定な品質で多量に供給されることが益々重要になっている。
【０００３】
前記非接触型通信媒体に含まれるインレットは、一般に、ワイヤボンディング等でパッドから電気的に接続しエポキシ等の封止樹脂で実装したＩＣチップと、パッドからの電気的接続を外部につなげるための露出した接続端子とからなるＩＣモジュールが、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の熱可塑性絶縁基材上のアンテナパターンと所定の接続をすることによって、形成されている。
【０００４】
図２は、インレット２を含む非接触型通信媒体１の一例を説明するための模式平面図である。絶縁基材３上に、例えばフォトリソグラフィ法とエッチング法により、コイル状にアンテナパターン４を形成し、アンテナパターンの端部と前記ＩＣモジュール６の接続端子との接続部７を有するインレット２を構成する。アンテナパターン４には、必要に応じて回路構成のためのブリッジパターン５を追加して形成する。接続部７で、ＩＣモジュールの接続端子と絶縁基材上のアンテナパターンの端部とを電気的に接続する方法について、特許文献１では、アンテナパターンの製造工程で使用するレジスト膜を保護膜として残して、保護膜の一部を熱的および／または機械的に破壊して電気的に接続させる方法を提案している。また、熱的および／または機械的に破壊して電気的に接続させる方法の具体例として特に抵抗溶接による実施例を挙げている。
【０００５】
前記特許文献１には、レーザ溶接も可能であることを述べているが、具体的な実現手段には触れていない。また、特許文献２には、フレキシブルプリントサーキットへの構成部品の実装方法として、回路基板フィルムの裏面側からレーザ照射する方法を述べているが、インレットを含む非接触型通信媒体におけるＩＣモジュールとアンテナパターンとの電気的接続とは、目的も断面構成も異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１０９５０２号公報
【特許文献２】特開２００９−０９４３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＩＣモジュールとアンテナパターンとの電気的接続を、高い信頼性を保持して行うためには、接続部における金属の溶け込み状態が均一で、適正であり、また、機械的な強度も大きくする必要がある。しかし、ＩＣモジュールの接続端子側から抵抗溶接を行う特許文献１にある方法では、溶接ヘッドを接合部に接触させて行うので、電極の表面状態により溶接性が変化して接合強度が不安定になったり、アンテナパターンに使用する銅やアルミニウムのように導電性も熱伝導性も高い材料においては、溶接に大電流を必要とし、不適正に溶断してしまうこともある。また、レーザ溶接は、対象物の保持と溶接のためのエネルギー付与とを独立に制御しやすい優れた手法ではあるが、インレットを構成するＩＣモ
ジュールとアンテナパターンとの電気的接続を適正に行うための方法が知られていない。
【０００８】
本発明は、前記の問題点に鑑みて提案するものであり、本発明が解決しようとする課題は、インレットを構成するＩＣモジュールとアンテナパターンとの電気的接続を、レーザ溶接により適正に行うための方法を提案することである。また、適正に行われた前記電気的接続の状態を確認できるインレットを含む非接触型通信媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、ＩＣモジュールとアンテナパターンとを接続したインレットを含む非接触型通信媒体の製造方法であって、ＩＣチップに配線し露出した接続端子とＩＣチップとを含むＩＣモジュールが、熱可塑性絶縁基材上のアンテナパターンと接続したインレットを形成するに際して、前記露出した接続端子の対応する位置にアンテナパターンの所定の面を位置決め接触させた後、前記熱可塑性絶縁基材側から、前記接続端子とアンテナパターンの対応する一組につき複数点で、レーザ照射して溶接することを特徴とする非接触型通信媒体の製造方法である。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、前記熱可塑性絶縁基材が、厚さ１５〜２００μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）またはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）であることを特徴とする請求項１記載の非接触型通信媒体の製造方法である。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、前記アンテナパターンが、厚さ１０〜５０μｍのアルミニウム箔または銅箔であることを特徴とする請求項１または２記載の非接触型通信媒体の製造方法である。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、前記接続端子が、厚さ５０〜２００μｍの銅系の素材を用いたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の非接触型通信媒体の製造方法である。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、ＩＣチップと接続端子とを含むＩＣモジュールと、熱可塑性絶縁基材上にアンテナパターンを設けたアンテナシートとを接続したインレットを含み、前記接続端子とアンテナパターンの所定の面とが接触、溶接された溶融部と溶け込み部とをインレットの接続部に設けることにより、前記インレットを構成するＩＣモジュール接続端子とアンテナパターンとの接続部に溶融痕を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の非接触型通信媒体の製造方法によって形成された非接触型通信媒体である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、インレットを構成するＩＣモジュールとアンテナパターンとの電気的接続を、レーザ溶接により適正に行うための方法を提案することにより、絶縁材料を介さずに溶融接合した電気的接続部を得られるので、信頼性の高いインレットを含む非接触型通信媒体を容易に提供できる。すなわち、レーザ溶接は、抵抗溶接やかしめ接合や超音波溶接とは異なり、非接触加工を行えるので、加工対象に接触する面を持たず、レーザ光源の汚れや変質が少ないため、ヘッド交換を殆ど必要としない。従って、生産効率の高い製造が可能となる。しかも、アンテナシートの絶縁基材側から薄いアンテナパターンにレーザ照射を行うので、ＩＣモジュールの厚い接続端子側からのレーザ照射に較べて、溶け込み量を減らすことができ、溶け込み量のばらつきも少なくなるので、溶接不良がなく、安定した接合品質を確保できる。
【００１５】
さらに、接合点を一接続あたり複数点とすることにより、電気的には導体抵抗が小さくなるように改善され、物理的には接合強度が改善されるため、信頼性の高いインレットと
することができる。また、前記電気的接続の状態を、インレット形成後に、接続部の溶融痕により確認することができるので、インレットを含む非接触型通信媒体の品質保証の面でも有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の非接触型通信媒体の製造方法の一例を説明するための部分模式断面図である。
【図２】インレットを含む非接触型通信媒体の構成の一例を説明するための模式平面図である。
【図３】本発明の溶接箇所の一例を説明するための模式平面図である。
【図４】本発明の非接触型通信媒体の構成例をＩＣカードの例で説明するための模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に従って述べる。
図１は、本発明の非接触型通信媒体の製造方法の一例を説明するための部分模式断面図である。（ａ）は、レーザ光を照射して溶接する形態を示し、（ｂ）は、溶接後の形態を模式的に示す。ＩＣモジュール６は、ＩＣチップ８をリードフレーム９にダイボンドするとともに、金線等の接続ワイヤ１０でＩＣチップのパッドとリードフレーム間をワイヤボンディング方式で配線接続される。その後、接続端子９１となるリードフレーム９の一部を露出状態としたまま、ＩＣチップ８を含めた他の領域をエポキシ等の封止樹脂１１により樹脂封止することにより、ＩＣモジュール６が準備できる。
【００１８】
一方、熱可塑性絶縁基材３上に金属層からなるアンテナパターン４を形成する。一般に金属層は、各種の金属箔を熱可塑性絶縁基材３上に接着して形成され、フォトリソグラフィ法とエッチング法により、コイル状にアンテナパターン４を形成することができる。熱可塑性絶縁基材３上にアンテナパターン４が形成されたシートをアンテナシートと総称する。
【００１９】
次に、ＩＣモジュール６とアンテナパターン４とを接続して、非接触型通信媒体１に含まれる主要素であるインレット２を形成する。ＩＣチップ８に配線し露出した接続端子９１とＩＣチップ８とを含むＩＣモジュール６が、図２に示す構成と同様に、熱可塑性絶縁基材３上のアンテナパターン４と接続したインレット２を形成するに際して、前記露出した接続端子９１の対応する位置にアンテナパターン４の所定の面を位置決め接触させるように、アンテナシートを配置して、破線の長円で概略の領域を示す接続部７を位置設定した後、前記熱可塑性絶縁基材３の側から、前記接続端子とアンテナパターンの対応する一組につき複数点で、レーザ照射して溶接する。
【００２０】
レーザ溶接の工程に関してさらに述べれば、予め用意したＹＡＧレーザ等のレーザ光源１５から、特定の波長で、強度、時間および／またはショット数を適宜制御できるレーザ光１６を照射することができる。比較的薄いアンテナシートの絶縁基材側から適度に調節された光量のレーザ照射を行うので、溶け込み金属量のばらつきを抑えられ、溶接不良を回避できる。レーザ光１６の照射スポットの接続部７に対する相対位置は、レーザ光源１５の位置または照射角度調節機構により、または、接続部７の移動機構により、設定できる（図示せず）。
【００２１】
図１（ｂ）に示すように、レーザ溶接後、接続部７には、アンテナシートの溶融部７１と接続端子９１への溶け込み部７２が形成される。レーザ光１６が熱可塑性絶縁基材３を通してアンテナパターン４の金属を溶融することにより、熱可塑性絶縁基材３が溶融金属の熱で破壊されて基材を貫通するとともにアンテナパターンの溶融した金属対応部にスポ
ット径に応じた凹部を形成して、基材の貫通孔とともに溶融痕をつくる。溶融した金属は、接続端子９１の金属中に拡散または溶け込み、固溶体、共晶、金属間化合物等、素材金属の性質と処理温度等の条件に応じて種々の形態で合金化する。合金化の過程で、接続部７における接続端子とアンテナパターンとの電気的接続は、溶け込み部７２として平面を超えた領域を有する広がりを有し、物理的にも強固な接続が得られる。
【００２２】
図３は、本発明の溶接箇所の一例を説明するための模式平面図である。ＩＣモジュール６の露出した接続端子９１は、熱可塑性絶縁基材３とアンテナパターン４とが積層されたアンテナシート３０の所定の位置のアンテナパターンと接続するが、接続端子とアンテナパターンとの対応する一組につき４点の溶接点７３で、レーザ照射して溶接した状況を示す。電気的接続と物理的強度を高めるには、溶接点は広い接続面積を持つことが好ましいが、実用的なレーザ光のビームスポットの制約があるため、複数点で溶接することが適当である。少なくとも２点の溶接点を有することによって、電気的接続と物理的強度を確保することができる。
【００２３】
アンテナシート３０の熱可塑性絶縁基材３としては、レーザ照射による溶接工程でレーザ光の透過性が良く、アンテナパターンの金属溶融による基材破壊がスムーズに可能であれば、種々の材料が可能であるが、特にアンテナパターンを形成する金属箔を接着してフォトリソグラフィ法とエッチング法による各種の処理を比較的低コストで実施でき、均一なフィルム形状での入手が容易な材料として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）またはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）が適している。
【００２４】
また、熱可塑性絶縁基材の厚さとしては、薄過ぎては、シート基材としての処理の安定性に不利であり、厚過ぎては、ロール処理の不便さだけでなく、レーザ溶接工程でも条件的な制約が多くなるため不利である。従って、厚さ１５〜２００μｍの範囲が妥当であることを見出した。
【００２５】
アンテナパターン４に使用する金属箔としては、アルミニウム箔または銅箔が、製造と入手の容易さで適しており、その厚さは、必要充分な溶け込み量を得る上で、１０〜５０μｍが好ましい。これより薄過ぎると、レーザ溶接により接続端子の接続部へ溶け込んで合金化する金属量として不足なため接続強度が弱くなり、また、厚過ぎると、導体抵抗を下げる効果も過剰な機能となって素材の経済的なロスを招き、アンテナパターンの製作上の困難やレーザ溶接に要するエネルギーが過大となって生産効率が低下するばかりでなく、微小領域での過剰な溶融金属が接続部の品質低下を引き起こす。
【００２６】
接続端子９１は、リードフレーム９の一部として、各種金属材料が利用可能であるが、その厚さは５０〜２００μｍとすることが好ましく、アンテナシートに一体化するインレットの使用形態により適宜選択することができる。一般的に使用する金属材料としては、電気抵抗や熱伝導等の特性や加工上の適性を考慮して、銅系の材料が多く使用される。また、特に本発明のレーザ溶接を行う対象としては、レーザ溶接によりアンテナパターンのアルミニウム箔または銅箔の金属が溶融して、銅系のリードフレームの接続端子の接続部へ溶け込み合金化する材料が望ましいが、これに限定されない。
【００２７】
接続端子の材料として、銅系の素材のリードフレーム材料の接続端子表面に、ニッケルめっきと銀めっきとをこの順に積層処理したものが一般に用いられるが、前記レーザ溶接に本構成は適合する。一般に実装物の電気的な安定品質を得る上で、接続端子の表面層としてワイヤボンディングや半田付けに適した銀の層を用いることが多く、中間層としてニッケル層を組み合わせることは公知である。本発明において、アルミニウムまたは銅のアンテナパターンの溶融材料との合金化を進める上で、銅系の素材のリードフレーム材料の接続端子表面に、ニッケルめっきと銀めっきとをこの順に積層処理したものは、問題の無い材料構成である。
【００２８】
レーザ溶接の工程で用いるレーザ光源１５としては、ＹＡＧレーザが多く用いられ、その発振波長として５３２ｎｍや１０６４ｎｍの例がある。金属箔の材料の表面反射率をできるだけ小さくする光を使う方が、光の吸収率を高める上で望ましい。また、熱伝導率の大きい金属に対しては熱効率を考慮して、熱伝導率の小さい金属に対するより過剰のエネルギーを与えることが適当である。従って、６００ｎｍ以下の波長の光に対して分光反射率が大きく低下し、融点も熱伝導率もアルミニウム箔より高い銅箔を使用する場合は、表面反射率が低くかつエネルギーの大きい５３２ｎｍの波長のレーザ光を用いることが妥当である。これに対して、表面反射率の波長依存性が銅箔ほど顕著でなく、融点も熱伝導率も銅箔より低いアルミニウム箔においては、１０６４ｎｍの低エネルギーの発振波長のレーザ光を使用することができる。
【００２９】
図４は、本発明の非接触型通信媒体の構成例をＩＣカードの例で説明するための模式断面図である。（ａ）に、層別に分離した分解図を示し、（ｂ）に、合体してＩＣカードとした状態の合体図を示す。本発明で、インレット２を製造する方法を述べてきたが、インレットを組み込む非接触型通信媒体としてのＩＣカードは、インレットを作製する方法に起因する特徴を有する。
【００３０】
すなわち、図４（ａ）の分解図の部分拡大図としての図１（ｂ）で示すように、ＩＣチップ８と接続端子９１とを含むＩＣモジュール６と、熱可塑性絶縁基材３上にアンテナパターン４を設けたアンテナシートとを接続したインレット２を含み、前記接続端子９１とアンテナパターン４の所定の面とが接触、溶接された溶融部７１と溶け込み部７２とをインレット２の接続部７に設けることにより、前記インレットを構成するＩＣモジュール接続端子とアンテナパターンとの接続状態の良否を確認できる溶融痕を有するものである。
【００３１】
図３に示す溶接点７３の状態を前記溶融痕が示しているので、各溶接点毎の状態が正常に溶接されているかどうかを目視判定することができ、インレットを構成するＩＣモジュール接続端子とアンテナパターンとの接続状態の良否を総合的に判定できる。
【００３２】
図４（ａ）の分解図に示すインレット２以外の部分は、非接触型通信媒体がＩＣタグ、ＩＣカード、電子パスポート等種々の使用形態によって変化する部分であるが、インレット２に示した前述の特徴をいずれもそのまま有することができる。非接触ＩＣカードにおいては、インレット２の接続状態の良好なものを次工程に送り、カード基材２１となるポリ塩化ビニル等の穴あきコアシートに埋め込み、さらに、カードの表裏面となる両側に熱可塑性絶縁基材の外装基材、及び外装基材上に設けた印刷層および保護層となる層２２を適宜形成することができる。前記各層は接着または熱ラミネートによる積層処理を行うことにより、図４（ｂ）の合体図（断面図）に示すＩＣカード２０を構成することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１・・・非接触型通信媒体
２・・・インレット
３・・・絶縁基材
４・・・アンテナパターン
５・・・ブリッジパターン
６・・・ＩＣモジュール
７・・・接続部
８・・・ＩＣチップ
９・・・リードフレーム
１０・・・接続ワイヤ
１１・・・封止樹脂
１５・・・レーザ光源
１６・・・レーザ光
２０・・・ＩＣカード
２１・・・カード基材
２２・・・印刷層および保護層
３０・・・アンテナシート
７１・・・溶融部
７２・・・溶け込み部
７３・・・溶接点（溶融痕）
９１・・・接続端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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