(57)【要約】【課題】ボンディングワイヤを完全に被覆したＩＣモジュール及びこれを使用したＩＣカードを提供する。【解決手段】非導電性の基板の一方の面に金属の薄板による独立した外部端子が接着剤を介して複数形成され、他方の面に接着剤を介してＩＣチップが搭載され、前記ＩＣチップの接続端子と前記基板を貫通する孔から表出した前記外部端子の裏側の金属面がボンディングワイヤで接続され、前記ＩＣチップが搭載された側の前記基板上に、前記ＩＣチップと前記ボンディングワイヤを内包するように封止樹脂が形成されたＩＣモジュールにおいて、前記ＩＣチップの表出面から前記ボンディングワイヤの上端までの距離が、前記ＩＣチップの表出面から前記封止樹脂の上端までの距離の１／２以下としたＩＣモジュール及びこれを使用したＩＣカードを提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非導電性の基板の一方の面に金属の薄板による独立した外部端子が接着剤を介して複数形成され、他方の面に接着剤を介してＩＣチップが搭載され、
前記ＩＣチップの接続端子と前記基板を貫通する孔から表出した前記外部端子の裏側の金属面がボンディングワイヤで接続され、
前記ＩＣチップが搭載された側の前記基板上に、前記ＩＣチップと前記ボンディングワイヤを内包するように封止樹脂が形成されたＩＣモジュールにおいて、
前記ＩＣチップの表出面から前記ボンディングワイヤの上端までの距離が、前記ＩＣチップの表出面から前記封止樹脂の上端までの距離の１／２以下となっていることを特徴とするＩＣモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のＩＣモジュールにおいて、
ＩＣチップの表出面から前記ボンディングワイヤの上端までの距離が５０〜１００μｍであることを特徴とするＩＣモジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＩＣモジュールを使用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、外部端子付きＩＣカードのＩＣモジュール及びこれを使用したＩＣカードに関し、詳しくは外部端子面からの圧力に対する強度を高めたＩＣモジュール及びこれを使用した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】
樹脂による封止方式には、トランスファーモールド方式、ポッティング方式、印刷方式などがある。
トランスファーモールド方式は、ＩＣチップの電極と外部端子電極を接続したＩＣモジュール基板を射出成形装置の金型内に装着し、高温高圧で樹脂を注入する封止方式である。
この方法で作製されたＩＣモジュールは形状安定性に優れるが、チップサイズが変更される度に封止形状を変更する必要があり、そのための金型作製費用が大きい。また、射出成形装置が高価である。
【０００４】
ポッティング方式は、ＩＣチップの電極と外部端子電極を接続したＩＣモジュール基板の上に低粘度の樹脂を垂らして樹脂を固化させる封止方式である。
精密なポッティング装置を使用することによって細かい形状に対応できるが、樹脂粘度の管理が難しい。例えば、樹脂の粘度が高すぎることにより発生する樹脂内部の残留気泡や、ディスペンサーの目詰まりによる樹脂切れ等、品質面の問題が課題である。
この方式では、低粘度の樹脂を使用し、樹脂を垂らした後、熱または紫外線等によって樹脂を硬化させるが、硬化までの僅かな時間で形状がくずれ、封止樹脂の外周部が外側にはみ出す場合がある。
【０００５】
印刷方式は、スクリーン印刷に近い方法で行うもので、高粘度の樹脂に対応できないという課題がある。また、一回で印刷される封止樹脂の厚さにも限界があり、封止樹脂を厚く形成しなければならない仕様に対しては繰り返し印刷を行って樹脂を厚くする必要がある。
【０００６】
前述のポッティング方式や印刷方式は、装置面でトランスファーモールド方式よりも安価であり、チップサイズが変わっても柔軟に対応できるというメリットがある。
【０００７】
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】
【０００８】
【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】
【０００９】
前述の特許文献１の発明は、ステンレスなどの薄板をＩＣチップとモジュール基板の間に貼り合せるという構造によって曲げに対する強度補強と、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問題があった。
そこで本発明のＩＣモジュール及びこれを使用したＩＣカードは、ボンディングワイヤを完全に被覆したＩＣモジュール及びこれを使用した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】
【００１０】
上記課題の目的を達成するために本発明の第一の態様は、非導電性の基板の一方の面に金属の薄板による独立した外部端子が接着剤を介して複数形成され、他方の面に接着剤を介してＩＣチップが搭載され、前記ＩＣチップの接続端子と前記基板を貫通する孔から表出した前記外部端子の裏側の金属面がボンディングワイヤで接続され、前記ＩＣチップが搭載された側の前記基板上に、前記ＩＣチップと前記ボンディングワイヤを内包するように封止樹脂が形成されたＩＣモジュールにおいて、前記ＩＣチップの表出面から前記ボンディングワイヤの上端までの距離が、前記ＩＣチップの表出面から前記封止樹脂の上端までの距離の１／２以下となっていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、第二の態様は、第一の態様において、ＩＣチップの表出面から前記ボンディングワイヤの上端までの距離が５０〜１００μｍであることを特徴とするものである。
【００１２】
また、第三の態様は、第一の態様または第二の態様のＩＣモジュールを使用したＩＣカードであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＩＣモジュールおよびこれを使用したＩＣカードによって下記の効果が期待できる。
外部端子とＩＣチップをボンディングワイヤで接続する方式のＩＣモジュールにおいて、従来は、封止樹脂はボンディングワイヤを固定もしくは被覆していればよいとの前提に立っていた。しかし実際は、封止樹脂でボンディングワイヤを固定するだけでは効果が薄く、特にトランスファーモールド方式による封止方式においては封止樹脂でボンディングワイヤの動きを完全に止める必要があることがわかり、本発明に至ったわけである。
本発明のようにＩＣチップの表出面から前記ボンディングワイヤの上端までの距離を、ＩＣチップの表出面から封止樹脂の上端までの距離の１／２以下、具体的には１００μｍ程度、好ましくは５０μｍとし、封止樹脂でボンディングワイヤの動きを完全に止める。
その結果、外部端子面から圧力が加わった場合や、カードを湾曲させたときに、ＩＣモジュールの破壊頻度が極めて低く抑えることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態のＩＣモジュールを封止樹脂側から見た透し図の一例である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】適切なワイヤの高さの一例について説明するための図である。
【図４】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５】本発明のＩＣモジュールを使用したＩＣカードの外部端子面を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明のＩＣモジュール及びこのモジュールを使用（以下、搭載ともいう）したＩＣカードについて説明する。
本実施の形態のＩＣモジュールは、図１に示すように、非導電性の基板２の一方の面に金属の薄板による独立した外部端子（図示せず）が接着剤を介して複数形成され、他方の面に接着剤を介してＩＣチップ３が搭載されている。
また、ＩＣチップ３の接続端子３１と基板２を貫通する孔２１から表出した外部端子の裏側の金属面がボンディングワイヤ（以下、単にワイヤともいう）４で接続されている。
【００１６】
ＩＣチップ３が搭載された側の基板２の上に、ＩＣチップ３とワイヤ４を内包するように封止樹脂５が形成されている。
後述するが、ＩＣチップ３の表出面からワイヤ４の上端までの距離を、ＩＣチップ３の表出面から封止樹脂５の上端までの距離の１／２以下とする。
以下の説明で、「ＩＣチップの表出面」とは、ＩＣチップの基板に接着されている面と逆の面すなわちＩＣチップのパッド電極が表出した面をいう。
【００１７】
ここでＩＣモジュール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孔２１が４〜１２列分開けられる。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
以下、図１、図２を参照してＩＣチップ搭載手順について説明する。
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。
【００２１】
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と基板を貫通する孔２１から表出する金属面がワイヤ４で接続される。
ＩＣモジュールの外部端子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する。
図１に示す例では三つの外部端子は使用されていないが、使用される分野によっては、アンテナなどの中継端子として使用される。
【００２２】
ワイヤボンディング工程が終わると、ＩＣチップを搭載した基板はワイヤ部分を保護するための樹脂封止工程に移送される。
ワイヤボンディングされた全領域にトランスファーモールド方式、ポッティング方式、または、印刷方式によって封止樹脂５が形成される。
トランスファーモールド方式ではボンディングワイヤによって接続されたＩＣチップと外部端子が射出成形装置の金型部分に導かれ、封止樹脂５が射出成形によって充填される。
ポッティング方式や印刷方式では封止樹脂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（流れ防止柵）を形成して封止樹脂を注入する。このときに、封止樹脂中に空気の泡を残さないように調整する。
【００２３】
図３を参照して、適切なワイヤの高さの一例について説明する。
ワイヤボンディング装置は、外部端子の金属面からＩＣチップのパッド電極３１へ（または、ＩＣチップのパッド電極３１から外部端子の金属面へ）一箇所ずつワイヤで結線してゆく。このときのＩＣチップ３の表出面からワイヤ４の頂点までの高さａは、ＩＣチップ３の厚さが低いほど、また、ＩＣチップ３のパッド電極から外部端子の裏側の基板を貫通する孔に表出した金属面（図示せず）までの距離が長いほど、また、ワイヤボンディングのスピードが遅いほど低く設定することができる。
【００２４】
そこで本実施形態のＩＣモジュール１は、前述のＩＣチップ３の厚さ、ＩＣチップ３のパッド電極から外部端子の前述の金属面までの距離を勘案し、ＩＣチップの表出面からワイヤの上端までの距離ａが、ＩＣチップの表出面から封止樹脂の上端までの距離ｂの１／２以下となるようにワイヤボンディングのスピードを設定する。
その結果、ワイヤ４は完全に封止樹脂５に被覆され、ＩＣモジュール１がＩＣカード基体に搭載されたときに外部応力に対して強固なＩＣカードが実現する。
【００２５】
図４、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４は、図５に示す本実施形態のＩＣモジュール１を搭載したＩＣカード１００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１００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モジュール１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。
【００２６】
図２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。接着剤を介してＩＣチップを基板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と基板を貫通する孔２１に露出した外部端子をボンディングワイヤ４（２５μｍφ）で接続した。
（実施例１）
射出成形装置（トランスファモールド方式）によって、ＩＣチップ３の表出面からボンディングワイヤ４の上端までの距離がＩＣチップ３の表出面から封止樹脂５の頂上までの距離の１／２以下となるようにモールド樹脂を注入して封止樹脂を形成した。
（実施例２）
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、ＩＣチップ３の表出面からボンディングワイヤ４の上端までの距離が、ＩＣチップ３の表出面から封止樹脂５の頂上までの距離の１／２以下となるように滴下した。
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。
【００２７】
前述の実施例１及び２では、ＩＣチップ３の表出面からボンディングワイヤ４の上端までの距離が１００μｍ以下、好ましくは５０〜６０μｍとなるようにボンディング装置を調整し、封止樹脂のＩＣチップ３の表出面から封止樹脂５の頂上までの距離を２００μｍ以下、好ましくは１５０μｍとした。
実施例１及び２によって作製したＩＣモジュールをカード基体に実装し、耐圧試験を行い、何れも良好な結果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
外部応力に対して強い外部端子付きＩＣカード用ＩＣモジュールとして利用できる。
【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    基板を貫通する孔
２２    溝
２３    基板裏面
２４    外部端子
３１    接続端子、パッド電極
１００  ＩＣカード
【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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