(57)【要約】【課題】本発明の解決しようとする課題は、外部からの応力に対して、ＩＣチップの変形を低減する機能を有し、しかもカード内部の歪量が小さいＩＣチップ保護機構を備えた非接触ＩＣカードを提案しようとするものである。【解決手段】アンテナ基板上のＩＣチップが封止樹脂を介して一対の複合補強板で挟持されており、該複合補強板は、１枚の縦弾性係数の低い板状物質を２枚の縦弾性係数の高い板状物質で挟んで積層したものであることを特徴とする非接触ＩＣカードである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ基板上のＩＣチップが封止樹脂を介して一対の複合補強板で挟持されており、該複合補強板は、１枚の縦弾性係数の低い板状物質を２枚の縦弾性係数の高い板状物質で挟んで積層したものであることを特徴とする非接触ＩＣカード。
【請求項２】
前記複合補強板は、縦弾性係数が０．２ギガパスカル以上５ギガパスカル以下の板状物質を縦弾性係数が５０ギガパスカル以上２５０ギガパスカル以下である２枚の板状物質で挟んで積層したものであることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は身分証明書、定期券などに用いられる電子情報記録カードに関するものであって、更に詳しくは外部からの応力に対する耐性に優れた信頼性の高い情報記録非接触ＩＣカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触ＩＣカードは、ＩＣカード乗車券などの普及が示すように使用事例が増大しており、今後更に増えると考えられている。これらのＩＣカードは、日常的に使用されるものであるため、使用状況に応じた信頼性の確保が求められている。電子情報は内蔵されたＩＣチップに保持されているが、ＩＣチップは脆性破壊を起こし易いものである。従ってＩＣカードの信頼性に関してはＩＣチップを外部応力から保護する機構が重要な役割を果たすことになる。上記の理由から種々のＩＣチップ保護機構が考案、実施されてきた。
【０００３】
提案の多くは、カード基材よりも硬い熱硬化性樹脂と更に硬い補強板によってＩＣチップを包み込む方法である。幾つかを例示するならば、封止樹脂を介してチップに補強板を重ねる方法（特許文献１）、同じ方法でチップの上下から補強板を固定する方法（特許文献２、特許文献３）、ＩＣチップの上方にＩＣチップを嵌め込む帽子形状の補強材を用いる方法（特許文献４）などが提案されている。硬い補強板を使わずにカード外面から補強シールを貼るという提案もある（特許文献５）。
その他の提案としては、ＩＣチップの外周部を取り巻くような補強板を用いる方法がある（特許文献６）。この方法では補強板にＩＣチップよりも大きな穴を開けておき、その位置にＩＣチップを配置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１５９６８号公報
【特許文献２】特開２００２−１６３６２４号公報
【特許文献３】特開２００６−３３１１９８号公報
【特許文献４】特開２００１−０３４７２７号公報
【特許文献５】特開２０００−２５９８０４号公報
【特許文献６】特開平８−２８２１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが上述したような保護機構を施した非接触ＩＣカードにおいては次のような課題が生じる。
ＩＣチップと補強板は数ミリ角であるが、実装時のインレットの厚みは４００から５００ミクロンである。従って薄くて面積の大きな脆性材料の保護が目的となる。曲げ応力や点衝撃を受けた時には、カード基材と異なる硬度をもった樹脂によって封止することでＩＣチップを保護する役割の一端を果たしているわけであるが、充分な強度を得られるまでには至っていないのが現状である。
【０００６】
曲げ応力が加えられた場合にはカード全体が変形するが、ＩＣチップ実装領域とそれ以外では硬さが異なるため、ＩＣチップ実装領域では変形が小さく、その周辺領域では変形が大きくなる。ＩＣチップに保護機構が無いならば、柔らかいＩＣカード基材内部に角のある硬い板状物体が埋め込まれることになるので、変形した場合には応力が集中し亀裂発
生や界面剥離、更にＩＣチップ破壊のおそれがある。この理由から曲げ応力に対してはＩＣチップとＩＣカード基材の中間の硬さを持ち、しかも脆性を示さない物質による補強構造が必要であり、従来の熱硬化性樹脂と金属補強板による保護機構はこの特性を満たしている。
【０００７】
しかし点衝撃のように外部から物体が押し付けられて変形する場合には補強板が物体の形状に合わせて変形する。鋭角の形状物体に対しては追従出来ないが、ここでは通常の点衝撃試験を想定している。この場合には外部物体の形状とＩＣチップの変形形状がほぼ同じになり保護機構の有効性を減じる。即ち点衝撃に関しては補強板の変形からＩＣチップの変形を低減する機構が必要である。特許文献６に示された方法では補強板の役割がカードの曲げ応力には対応しているが、外部物体との接触ではＩＣチップが外部物体の形状に直接曝されることになり有効性は少ない。
【０００８】
一般に歪量は物質疲労と密接に関係している。歪量が大きければ物質疲労は大きく破壊が起きやすい。信頼性の点では、外的に加えた変形による歪量を抑えることが重要である。
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は、外部からの応力に対して、ＩＣチップの変形を低減する機能を有し、しかもカード内部の歪量が小さいＩＣチップ保護機構を備えた非接触ＩＣカードを提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、アンテナ基板上のＩＣチップが封止樹脂を介して一対の複合補強板で挟持されており、該複合補強板は、１枚の縦弾性係数の低い板状物質を２枚の縦弾性係数の高い板状物質で挟んで積層したものであることを特徴とする非接触ＩＣカードである。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、前記複合補強板が、縦弾性係数が０．２ギガパスカル以上５ギガパスカル以下の板状物質を縦弾性係数が５０ギガパスカル以上２５０ギガパスカル以下である２枚の板状物質で挟んで積層したものであることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣカードである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る非接触ＩＣカードは、ＩＣチップが封止樹脂を介して一対の複合補強板で挟持されており、該複合補強板は、１枚の縦弾性係数の低い板状物質を２枚の縦弾性係数の高い板状物質で挟んで積層したものであるため、カード全体の曲げに対しては通常の補強板と同様の耐性を示し、点衝撃に対しては、縦弾性係数の低い板状物質が変形を吸収するため、ＩＣチップの変形が少なくて済む。このため点衝撃に対する耐性が向上する。
【００１３】
複合補強板が、縦弾性係数が０．２ギガパスカル以上５ギガパスカル以下の板状物質を縦弾性係数が５０ギガパスカル以上２５０ギガパスカル以下である２枚の板状物質で挟んで積層したものである場合には、特に本発明の効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明に係る高信頼性ＩＣカードの断面構造を示した断面模式図である。
【図２】図２は、本発明に係る高信頼性ＩＣカードに用いる複合補強板の断面構造を示した断面模式図である。
【図３】図３は、本発明に係る高信頼性ＩＣカードにおける複合補強板とＩＣチップの変形を示した断面説明図である。
【図４】図４は、補強板のないＩＣカードの断面構造を示した断面模式図である。
【図５】図５は、従来の補強板を使用したＩＣカードの断面構造を示した断面模式図である。
【図６】図６は、従来のＩＣカードにおける補強板とＩＣチップの変形を示した断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下図面を参照しながら、本発明に係る高信頼性ＩＣカードについて詳細に説明する。図１は、本発明に係る高信頼性ＩＣカードの断面構造を示した断面模式図であり、図２は、高信頼性ＩＣカードに用いる複合補強板３の断面構造を示した断面模式図である。また、図３は、本発明に係る高信頼性ＩＣカードにおける複合補強板とＩＣチップの変形を示した断面説明図である。
【００１６】
本発明に係る高信頼性ＩＣカードは、アンテナ基板２上に実装されたＩＣチップ１が封止樹脂７を介して一対の複合補強板３で挟持されており、複合補強板３は、１枚の縦弾性係数の低い板状物質である低弾性板５を２枚の縦弾性係数の高い板状物質である高弾性板１と高弾性板２とで挟んで積層したものであることを特徴とする。
【００１７】
図４は、補強板のないＩＣカードの断面構造を示した断面模式図である。補強板が存在しないとカードに曲げ応力がかかった場合や、点衝撃がかかった場合にＩＣカードが破壊する危険性が高い。
【００１８】
図５は、従来の補強板３０を使用したＩＣカードの断面構造を示した断面模式図である。また図６は、従来のＩＣカードにおける補強板とＩＣチップの変形を示した断面説明図である。補強板３０とＩＣチップ１との間には封止樹脂７が介在する。補強板３０の変形とＩＣチップの変形との差は封止樹脂７の縦弾性係数に依存する。高弾性率封止樹脂では両者の変形は差が小さく、低弾性率では差が大きい。ＩＣチップ１の変形を低減する点では低弾性率が効果的である。他方、局所的な歪量の増大に関しては変形の差が小さい高弾性率封止樹脂が効果的である。
【００１９】
図３は、本発明に係る高信頼性ＩＣカードにおける複合補強板とＩＣチップの変形を示した断面説明図である。本発明に係るＩＣカードにおいては、高弾性率封止樹脂を用い、更に補強板を複合補強板とすることによる変形低減機構を加えることで、ＩＣチップの変形を低減し、応力集中を低減することが出来る。複合補強板３の外側に位置する高弾性板１（４）と封止樹脂７に接する高弾性板２（６）との間には低弾性板５が挟まれている。このため、複合補強板３の外側の変形とＩＣチップ１の変形に差が生じるのである。
すなわち、複合補強板３は平面方向には高弾性板が存在することで伸張、圧縮変形が小さく、他方積層方向には低弾性板が存在することにより容易に変形する。このような積層構造により異方性が生み出され、変形が限定されることが複合補強板の利点である。
【００２０】
ＩＣチップ１としてはＳｉウエハー上に回路を形成したものであり、公知のものを使用できる。アンテナ基板２は、基材フィルム上に金属配線が設けられたものであり、基材フィルムとしては、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリイミド、ＡＢＳ等を用いることができる。金属配線としては、アルミニウム、銅などを用いることができる。
【００２１】
ＩＣチップ１はアンテナ基板２に実装され電気的に接続されており、必要に応じてＩＣチップ１は封止樹脂により封止される。アンテナ基板２に、ＩＣチップ１を実装して電気的に接続する方法としては、クリーム半田などの接続材料を使用する方法や、異方導電フィルムを用いる方法などがある。
【００２２】
ＩＣチップ１を実装したアンテナ基板２には、ＩＣチップ１を覆うようにして上下から２枚の複合補強板３が設けられる。複合補強板３としては、１枚の縦弾性係数の低い板状物質である低弾性板５を２枚の縦弾性係数の高い板状物質である高弾性板１（４）と高弾性板２（６）とで挟んで積層したものを使用する。複合補強板３をＩＣチップ１に取り付けるには、封止樹脂７を接着剤として用いることができる。
【００２３】
縦弾性係数の低い物質としては、各種熱可塑性樹脂、各種熱硬化性樹脂、ゴム材料などが使用できる。縦弾性係数として０．２ギガパスカル以上５ギガパスカル以下の値を示す板状物質が好ましい。このような物質の例としては、低密度ポリエチレン樹脂、高密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ＰＴＦＥ（ポリ４フッ化エチレン樹脂）、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。
【００２４】
低弾性板５の縦弾性係数が小さいと変形は容易であるが、複合補強板３の端部で応力集中を生じる。端部では低弾性率物質は高弾性率物質に挟まれカード基材と接する。カード基材の縦弾性係数は、およそ２ギガパスカル程度であるため、この１０分の１である０．２ギガパスカルより小さい場合は、差が大きすぎて、好ましくない。
【００２５】
一方、ＩＣチップを包む封止樹脂の縦弾性係数は、数ギガパスカルから数十ギガパスカルである。このため低弾性板５の縦弾性係数が５ギガパスカル以上になると封止樹脂と同等になり、応力低減の効果が生じにくくなる。
【００２６】
縦弾性係数の高い物質としては、各種金属、各種熱硬化性樹脂、繊維強化樹脂板、セラミック材料などが使用できる。縦弾性係数としては、５０ギガパスカル以上２５０ギガパスカル以下の値を示す板状物質が好ましい。このような物質の例としては、アルミニウム合金、鋼板、ステンレス鋼、黄銅、青銅、チタン、銅、ガラス、ジルコニアセラミック、ＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）等が挙げられる。
【００２７】
高弾性板の縦弾性係数としては、補強板としての役割上、少なくとも封止樹脂の縦弾性係数より大きな値である５０ギガパスカル以上であることが必要である。一方、ＩＣチップの縦弾性係数を大きく上回る物質を用いると、複合補強板は殆ど変形せず、端部で応力集中を生じ、カード基材を大きく歪ませるか、界面剥離を生じる結果となる。従って高弾性板の縦弾性係数としては、２５０ギガパスカル以下であることが好ましい。なお、高弾性板１と高弾性板２の材質は、同じものでも良いし、異なるものでも良い。
【００２８】
複合補強板３はＩＣチップ１を覆うようにして設けられる。複合補強板３によりＩＣチップ１を覆うために複合補強板３の大きさとしてはＩＣチップ１の大きさと等しいかそれ以上のものが用いられる。具体的には矩形のＩＣチップ１の大きさよりも１辺の長さが０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内で大きいものを複合補強板３として用いることが好ましい。本発明の高信頼性ＩＣカードはラミネート成形により製造されるが、複合補強板３の一辺の長さがＩＣチップ１の一辺に０．５ｍｍを足した値を下回る場合にあっては、製造工程時のズレによって複合補強板３がＩＣチップ１を覆うことができなくなってしまうことがある。一方、複合補強板３の一辺の長さがＩＣチップ１の一辺に５ｍｍを足した値を超える場合にあっては、ＩＣカード全体が硬くなってしまい好ましくない。
【００２９】
複合補強板３の厚さとしては、５０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。複合補強板３の厚さが５０μｍを下回る場合、補強板としての強度が得られなくな
ってしまうことがある。一方、複合補強板３の厚さが２００μｍを超えるような場合本発明の効果を十分に得ることができなくなってしまうことがある。
【００３０】
複合補強板３を構成する高弾性板１（４）と低弾性板５、および高弾性板２（６）の厚さの組み合わせとしては、この順に１：１：１〜１：４：１程度の比率が好ましい。
【００３１】
本発明のＩＣカードにおいて、カード基材８としては、ＰＥＴＧ（グリコール変性ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＴＧ−ＰＣ（グリコール変性ポリエチレンテレフタレートとポリカーボネートの共重合体）、延伸ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などのポリエステル系材料、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＡＢＳ、ポリエチレン、ポリプロピレンといったポリオレフィン系材料を用いることができる。
【００３２】
本発明の高信頼性ＩＣカードにあっては、アンテナ基板２上にＩＣチップ１が実装されたインレットの両面にカード基材８を配置し、ラミネート成形することにより製造することができる。本発明のＩＣカードにあっては図１の構成のＩＣカードに限定されるものではない。必要に応じて、各層間に接着層を設けてもよいし、表面に印刷層、装飾層が設けられていてもよい、また、カード基材８は、単層構成ではなく、複数層で構成されていてもよい。
以下実施例を挙げて本発明に係る高信頼性ＩＣカードについてさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例１】
【００３３】
厚さ５０ミクロンのＳＵＳ板で厚さ１００ミクロンのエポキシ系熱硬化性樹脂を挟み、熱硬化させ５ミリ角に裁断して複合補強板を作成した。なおＳＵＳ板の縦弾性係数は、２００ギガパスカル、エポキシ系熱硬化性樹脂の縦弾性係数は１６．６ギガパスカルであった。
【００３４】
ＰＥＮ製アンテナシート上に形成したアルミ薄膜アンテナパターンとＩＣチップとを異方性導電フィルムを用いて電気的に接合させた。ＩＣチップの上に封止樹脂を滴下し複合補強板を重ね、１８０℃３０分間で熱硬化させた。ＩＣチップ反対側も同様にして複合補強板を封止樹脂で固定した。これを表裏からＰＥＴーＧ製樹脂シートで挟み、その外側にＰＥＴ製外装シートを重ねて１５０℃３０分間の条件でラミネート成型した。断面模式図を図１に示す。
【００３５】
点衝撃強度を比較するために、同じラミネート条件で補強板のない場合（比較例１）と、封止樹脂で厚さ２００ミクロンのＳＵＳ板を補強板として固定した場合（比較例２）の成型も行った。
点衝撃試験はＪＩＳ  Ｋ５６００−５−３に準拠した。落下錘は５０ｇで落下高さを１０ｃｍ、２０ｃｍ、３０ｃｍの３通り実施した。結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
補強板を用いない試料（比較例１）が通常の補強板を用いた試料（比較例２）よりも耐性が低く、本発明を実施した試料が最も高い耐性を示した。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・ＩＣチップ
２・・・アンテナ基板
３・・・複合補強板
３０・・・補強板
４・・・高弾性板１
５・・・低弾性板
６・・・高弾性板２
７・・・封止樹脂
８・・・カード基材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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