(57)【要約】【課題】ＩＣチップの保持する内部応力を軽減することにより、外部応力によるＩＣカードの割れを防止する。【解決手段】ＩＣカードのＩＣチップ上に金属板及びセラミック板を含む多層補強部材を設ける。【選択図】図１
2011054032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両主面を有するカード基材と、該両主面のうち一方の主面上に実装された、非接触型ＩＣチップ及びアンテナコイルと、該ＩＣチップ上に設けられた、金属板及び該金属板上に積層されたセラミック板を含む多層の補強部材とを具備することを特徴とするＩＣカード。
【請求項２】
両主面を有するカード基材と、該両主面のうち一方の主面上に実装された、非接触型ＩＣチップ及びアンテナコイルと、該ＩＣチップ上に設けられた、金属板及び該金属板上に積層されたセラミック板を含む多層の補強部材と、該両主面のうち他方の主面上に形成されたもう１つの補強部材とを具備することを特徴とするＩＣカード。
【請求項３】
カード基材の両主面のうち一方の主面上に、非接触型ＩＣチップとアンテナコイルが実装されたカード基材を用意し、
金属板上にセラミック板を予め積層した多層の補強部材を、該非接触型ＩＣチップ上に熱硬化性接着剤を介して配し、加熱接着に供することにより非接触型ＩＣチップを該多層の補強部材で補強することを含むＩＣカードの製造方法。
【請求項４】
カード基材の両主面のうち一方の主面上にアンテナコイルが実装されたカード基材を用意し、該アンテナコイルの接続端子上に導電性熱硬化性樹脂を介して非接触型ＩＣチップを配し、該非接触型ＩＣチップ上に熱硬化性接着剤を介して金属板を配し、該金属板上に熱硬化性接着剤を介してセラミック板を配し、加熱接着に供するすることにより、該非接触型ＩＣチップをカード基材上に実装すると共に、該非接触型ＩＣチップを該多層の補強部材で補強する工程を含むＩＣカードの製造方法。
【請求項５】
前記カード基材を加熱接着に供する前に、該両主面のうち他方の主面上に熱硬化性接着剤を介してもう１つの補強部材を配することにより、該カード基材をもう１つの補強部材でさらに補強する請求項３または４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触型ＩＣチップおよびアンテナコイルを搭載したカード基材を内包したＩＣカード、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄道の定期券・個人認証カード等に非接触ＩＣカードが利用されている。非接触ＩＣカードはカード内部に通信に必要なアンテナとＩＣチップとを内蔵し、リーダー／ライターとの通信を非接触で行うことができる。しかしながら非接触ＩＣカードは外部からの点圧、衝撃、曲げ等機械的ストレスを受けると、カード内部のＩＣチップの破損のおそれがあり、非接触ＩＣカードの機械的ストレスへの耐性が課題となっている。従来より衝撃荷重等機械的ストレスに対する改善策として例えばのようにＩＣチップにステンレスのような高剛性の補強板を設ける技術（例えば、特許文献１参照），外周縁を取り巻くような補強板（例えば、特許文献２参照）、帽子形状の補強材が開示されている（例えば、特許文献３参照）。補強版は一般にステンレス等の剛性の高い金属を用いており、かつ通常ＩＣチップと金属補強版は接着強度の高い接着剤で一体化されている。また金属補強板とＩＣチップの接着は製造コストを抑制するため、瞬時の硬化が必要であり、一般に１００℃以上の高温で接着硬化させる。しかしながら、高温で接着一体化された金属板とＩＣチップはその後の冷却時に両者の熱膨張係数の違いにより収縮率が異なるため、ＩＣチップには常に内部応力を保持することとなり、外部からの応力特に衝撃応力により割れやすい。これに対し、これに対し、ＩＣチップと補強材間の接着剤の弾性を規定する改良はあるが、接着剤の硬化時間が長く製造コストが上がる欠点がある（例えば、特許文献４参照）。またＩＣチップと補強材間を粘着剤で接着する改良案はあるが、接着力が弱いため、製造工程にて補強板がはがれる恐れがある（例えば、特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１８２０１６号公報
【特許文献２】特開平８−２８２１６７号公報
【特許文献３】特開２００１−３４７２７号公報
【特許文献４】特開２０００−１３７７８１号公報
【特許文献５】特開２００７−１２８２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、ＩＣチップの保持する内部応力を軽減することにより、外部応力によるＩＣカードの割れを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、第１に、両主面を有するカード基材と、該両主面のうち一方の主面上に実装された、非接触型ＩＣチップ及びアンテナコイルと、該ＩＣチップ上に設けられた、金属板及び該金属板上に積層されたセラミック板を含む多層補強部材とを具備するＩＣカードを提供する。
【０００６】
本発明は、第２に、両主面を有するカード基材と、該両主面のうち一方の主面上に実装された、非接触型ＩＣチップ及びアンテナコイルと、該ＩＣチップ上に設けられた、金属板及び該金属板上に積層されたセラミック板を含む多層の補強部材と、該両主面のうち他方の主面上に形成されたもう１つの補強部材とを具備するＩＣカードを提供する。
【０００７】
本発明は、第３に、カード基材の両主面のうち一方の主面上に、非接触型ＩＣチップとアンテナコイルが実装されたカード基材を用意し、
金属板上にセラミック板を予め積層した多層の補強部材を、該非接触型ＩＣチップ上に熱硬化性接着剤を介して配し、加熱接着に供することにより非接触型ＩＣチップを該多層の補強部材で補強することを含むＩＣカードの製造方法を提供する。
【０００８】
本発明は、第４に、カード基材の両主面のうち一方の主面上にアンテナコイルが実装されたカード基材を用意し、該アンテナコイルの接続端子上に導電性熱硬化性樹脂を介して非接触型ＩＣチップを配し、該非接触型ＩＣチップ上に熱硬化性接着剤を介して金属板を配し、該金属板上に熱硬化性接着剤を介してセラミック板を配し、加熱接着に供するすることにより、該非接触型ＩＣチップをカード基材上に実装すると共に、該非接触型ＩＣチップを該多層の補強部材で補強する工程を含むＩＣカードの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明を用いると、ＩＣチップの保持する内部応力を軽減し、外部応力により破損しにくいＩＣカードが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるＩＣカードの一例を表す概略的な断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態にかかるＩＣカードの一例を表す概略的な断面図である。
【図３】第３の実施形態にかかるＩＣカードの製造方法におけるカード基材とチップの様子を表す断面図である。
【図４】第４の実施形態にかかるＩＣカードの製造方法におけるカード基材とチップの様子を表す断面図である。
【図５】第５の実施形態にかかるＩＣカードの製造方法におけるカード基材とチップの様子を表す断面図である。
【図６】第６の実施形態にかかるＩＣカードの製造方法におけるカード基材とチップの様子を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の第１の実施形態にかかるＩＣカードは、両主面を有するカード基材と、両主面のうち一方の主面上に実装された、非接触型ＩＣチップ及びアンテナコイルと、ＩＣチップ上に設けられた補強部材とを含み、補強部材が、金属板とセラミック板とが積層された多層補強部材であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の第２の実施形態にかかるＩＣカードは、両主面のうち他方の主面上に形成されたもう１つの補強部材を有すること以外は、第１の実施形態にかかるＩＣカードと同様の構成を有する。
【００１３】
以下、図面を参照し、本発明をより詳細に説明する。
【００１４】
図中、参照符号が同じものは、同じ部材を示すものとする。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施形態にかかるＩＣカードの一例を表す概略的な断面図を示す。
【００１６】
このＩＣカード１０は、カード基材中に少なくとも補強されたＩＣチップとアンテナ基板を内蔵し、電磁波エネルギを使用して、非接触でリーダー／ライターと通信を行なう非接触ＩＣカードであって、カード基材１１の一主面上に、アンテナ線１１１が形成されアンテナ線１１の接続端子上に非接触型ＩＣチップ１２１のはんだバンプまたはパッド１２７が実装されている。非接触型ＩＣチップ１２１上は、例えばステンレス等の金属板１２６及びその上に設けられた例えばガラス板等のセラミック板１２５の多層補強部材１２２を接着することにより補強されている。カード基材１１の一主面すなわち実装面上には、コア材料１４１を介して表面基材１３１が設けられている。一方、カード基材１１の他方の主面すなわち非実装面上には、コア材料１４２を介して、表面基材１３２が設けられている。
【００１７】
図２は、本発明の第２の実施形態にかかるＩＣカードの一例を表す概略的な断面図を示す。
【００１８】
このＩＣカード２０は、カード基材１１の非実装面に裏面補強部材１２３が設けられ程ること以外は、図１と同様の構成を有する両面補強タイプのＩＣカードである。
【００１９】
本発明によれば、ＩＣチップ上に、金属板と、ＩＣチップと同程度の熱膨張率を有するセラミック板との多層補強部材を設けることにより、ＩＣチップの保持する内部応力を軽減することが可能となり、外部応力によるＩＣカードの割れを防止することができる。
【００２０】
本発明の第３の実施形態にかかるＩＣカードの製造方法は、上記第１の実施形態にかかるＩＣカードを製造するための方法の一例である。
【００２１】
この方法では、まず、金属板上にセラミック板を予め積層して多層の補強部材を形成し、カード基材の両主面のうち一方の主面上に、非接触型ＩＣチップとアンテナコイルが実装されたカード基材を用意する。続いて、カード基材の非接触型ＩＣチップ上に熱硬化性接着剤を介して多層の補強部材を配し、加熱接着に供することにより非接触型ＩＣチップを多層の補強部材で補強する。
【００２２】
図３に、第３の実施形態にかかるＩＣカードの製造方法におけるカード基材とチップの様子を表す断面図を示す。
【００２３】
図３（ａ）は、加熱接着時、図３（ｂ）は、加熱接着後冷却されて常温となった時のカード基材とチップの様子を各々示す。
【００２４】
なお、以下の図面において、カード基材１１はその表面にアンテナ線を含むものとする。
【００２５】
２層構成の補強部材１２２をＩＣチップ１２１と接着するため実装硬化時に加熱すると、セラミック材料の熱膨張係数は一般的金属より小さく加熱状態では図３（ａ）に示す様にＩＣチップ１２１に対向する補強部材１２２表面が凸になる。一方常温に冷却後は図３（ｂ）に示すように、補強部材１２２のソリは解消方向になり、ＩＣチップ１２１は回路面が凹形状となるため、回路面が凸形状となるようなソリを生ずる場合に比べて、回路面が割れにくい内部応力状態であり、外部からの衝撃にもＩＣチップは割れにくくなる。
【００２６】
本発明の第４の実施形態にかかるＩＣカードの製造方法は、上記第１の実施形態にかかるＩＣカードを製造するための方法の他の一例である。
【００２７】
この方法では、まず、カード基材の両主面のうち一方の主面上にアンテナコイルが実装されたカード基材を用意する。続いて、アンテナコイルの接続端子上に導電性熱硬化性樹脂を介して非接触型ＩＣチップを配する。次に、該非接触型ＩＣチップ上に熱硬化性接着剤を介して金属板を配する。さらに、金属板上に熱硬化性接着剤を介してセラミック板を配する。
【００２８】
このようにして熱硬化性樹脂を介し、ＩＣチップ、金属板、及びセラミック板が配置されたカード基材を、加熱接着に供する。
【００２９】
これにより、非接触型ＩＣチップをカード基材上に実装すると共に、非接触型ＩＣチップを多層の補強部材で補強する。
【００３０】
図４に、第４の実施形態にかかるＩＣカードの製造方法におけるカード基材とチップの様子を表す断面図を示す。
【００３１】
図４（ａ）は、加熱接着時、図４（ｂ）は、加熱接着後冷却された常温となった時のカード基材とチップの様子を各々示す。
【００３２】
補強部材１２２はセラミック部材１２５と金属板１２６を事前に接着させた２層構成からなっているが、図３との相違点は、補強部材１２２はセラミック部材１２５と金属板１２６は事前に接着せず、基材１１へのＩＣチップ１２１の実装時にＩＣチップ１２１、金属板１２６、セラミック材料１２５の順に熱硬化性接着剤を介して積層し、同時に接着硬化させることにより形成されたことである。この方法により、加熱状態では、ＩＣチップ１２１、金属板１２６、セラミック材料１２５とも反りが発生せず、硬化後の冷却時においても反りは発生しない。これは、セラミック材料１２５はＩＣチップ１２１と熱膨張係数はほぼ同一であるため、熱膨張係数の大きな金属板１２６を2枚のセラミック材料１２５，１２１で挟んだ構造となっているため、冷却時いずれにもソリは発生しない。このためＬＳＩであるＩＣチップ１２１には内部応力は発生せず、外部からの衝撃に対して強くなる。
【００３３】
本発明の第５の実施形態にかかるＩＣカードの製造方法は、上記第２の実施形態にかかるＩＣカードを製造するための方法の一例である。
【００３４】
この方法では、まず、金属板上にセラミック板を予め積層して多層の補強部材を形成し、カード基材の両主面のうち一方の主面上に、非接触型ＩＣチップとアンテナコイルが実装されたカード基材を用意する。続いて、カード基材の非接触型ＩＣチップ上に熱硬化性接着剤を介して多層の補強部材、及びカード基材の非実装面に例えばステンレス製の金属板からなるもう１つの補強部材を配し、加熱接着に供することにより非接触型ＩＣチップ及びカード基材を、多層の補強部材ともう１つの補強部材とで両面から補強する。
【００３５】
図５に、第５の実施形態にかかるＩＣカードの製造方法におけるカード基材とチップの様子を表す断面図を示す。
【００３６】
図５（ａ）は、加熱接着時、図５（ｂ）は、加熱接着後冷却されて常温となった時のカード基材とチップの様子を各々示す。
【００３７】
補強部材はセラミック部材１２５と金属板１２６を事前に接着させた２層構成からなっておりさらにカード基材１１反対面にも金属補強板１２３が設けられている。
【００３８】
２層構成補強部材をＩＣチップ１２１と接着するため実装硬化時に加熱すると、セラミック材料１２５の熱膨張係数は金属より小さく、加熱状態では図５（ａ）に示す様にセラミック材料１２５のＩＣチップ１２１に対向する面が凸になる。一方、接着硬化の後常温に冷却すると図５（ｂ）に示すように、補強部材１２２はのソリは解消方向になり、ＬＳＩであるＩＣチップ１２１はカード基材１１に対向する回路面が若干凹形状となるため、回路面が凸形状となるようなソリが発生する場合に比べ、回路面が割れにくい内部応力状態であり、外部からの衝撃にもＩＣチップ１２１は割れにくくなる。
【００３９】
本発明の第６の実施形態にかかるＩＣカードの製造方法は、上記第２の実施形態にかかるＩＣカードを製造するための方法の他の一例である。
【００４０】
この方法では、まず、カード基材の両主面のうち一方の主面上にアンテナコイルが実装されたカード基材を用意する。続いて、アンテナコイルの接続端子上に導電性熱硬化性樹脂を介して非接触型ＩＣチップを配する。次に、該非接触型ＩＣチップ上に熱硬化性接着剤を介して金属板を配する。さらに、金属板上に熱硬化性接着剤を介してセラミック板を配する。さらにまた、カード基材の非実装面に例えばステンレス製の金属板からなるもう１つの補強部材を配する。
【００４１】
このようにして熱硬化性樹脂を介し、ＩＣチップ、金属板、セラミック板、及びもう１つの金属板が配置されたカード基材を、加熱接着に供する。
【００４２】
図６に、第６の実施形態にかかるＩＣカードの製造方法におけるカード基材とチップの様子を表す断面図を示す。
【００４３】
図６（ａ）は、加熱接着時、図６（ｂ）は、加熱接着後冷却されて常温となった時のカード基材とチップの様子を各々示す。
【００４４】
図６に示すＩＣカードは、図５に示すＩＣカードに対し、両面補強タイプとなっていることが異なる。
【００４５】
この方法によれば、加熱状態では、ＩＣチップ、金属板、セラミック材料とも反りが発生せず、硬化後の冷却時においても反りは発生せず、ＩＣチップには内部応力は発生せず、外部からの衝撃に対して強くなる。
【００４６】
本発明に使用可能な熱硬化性接着剤として、瞬時効果型の接着剤が好ましく使用できる。
【００４７】
例えばアンテナコイルの接続端子上に非接触型ＩＣチップを接着するときにように、接着剤に導電性が要求される場合には、例えばACP（anisotropic  conductive paste＝異方導電性接着剤)として、TAP0401Ｃ（京セラケミカル製），TAP0211Ｃ（京セラケミカル製），TAP0402Ｅ（京セラケミカル製）、及びTAP0212Ｅ（京セラケミカル製）を使用することが出来る。
【００４８】
あるいは、非接触型ＩＣチップ上に金属板を接着するとき、金属板上にセラミック板を接着するとき、カード基材の非実装面にもう１つの補強部材を接着するときなどのように、導電性が要求されない場合には、NCP(nonconductive  paste＝非導電性接着剤)として、
例えばTNP0400（京セラケミカル製）、TNP0210（京セラケミカル製）等を使用することが出来る。
【００４９】
カード基材としては、例えばポリエステル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル、エポキシ等の樹脂を使用することが出来る。
【００５０】
アンテナ線として、例えばアルミニウム、銅、銀、さらには銀ペースト等の金属を分散した樹脂を使用することが出来る。
【００５１】
金属板として、例えばステンレス、ニッケル、鉄、アルミニウム、タングステン、モリブデン、及びタングステンカーバイドを使用することが出来る。
【００５２】
セラミック板として、例えばガラス、石英、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化硼素、酸化ジルコニウム、及びその混合物などを使用することが出来る。
【００５３】
コア材料として、例えばＰＥＴ−Ｇ、ポリエステル、アクリル等のホットメルト樹脂を使用することが出来る。
【００５４】
表面基材として、例えばポリエステル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル、エポキシ等の樹脂を使用することが出来る。
【００５５】
以下、実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。
【実施例】
【００５６】
実施例１
以下構成でカードを作成した。
【００５７】
アンテナ基板にはＰＥＴ：３８μｍの両面に３０μｍおよび２０μｍのアルミ箔をラミネートしたアルミラミネートＰＥＴからエッチングによりアンテナパタンを形成した。ＩＣチップは４mm×４mm  バンプ付厚さ１２０μｍのものを用いた。補強板には５ｍｍ□ＳＵＳ３０１厚さ１２０μｍと５ｍｍ□、厚さ５０μｍのパイレックス（登録商標）ガラスを事前に常温硬化型エポキシ接着剤で接着したものを用いた。アンテナ基板／ＩＣチップ間、ＩＣチップ／ＳＵＳ３０１間をいずれもＡＣＰ（京セラケミカル製ＸＡＰ００４４Ａ０７）で接着した。ＡＣＰ厚さは３μｍ〜１０μｍとし、ディスペンサで塗布し温度１５０℃２０秒にて接着硬化させた。コア材として実装部をくりぬいた耐熱性ＰＥＴ−Ｇ（三菱樹脂製デイアフィックス）を両面に積層し、真空熱プレス機により一体成型を行なった。更に表面基材として厚さ１２５μｍＰＥＴを表裏に積層し真空熱プレス機により一体成型を行ない最終構成とし、５４ｍｍ×８５．６ｍｍのカード形状に抜きカード化してＩＣカードを得た。
【００５８】
比較例１
補強板にはＳＵＳ３０１厚さ１５０μｍ、５ｍｍ□を用いること以外は、実施例１と同様にしてＩＣカードを得た。
【００５９】
比較例２
比較例１で補強板にはＳＵＳ３０１厚さ１００μｍを用いた。更にアンテナ基板の非実装面側にもＳＵＳ３０１厚さ５０μｍの補強板を同じＡＣＰにて接着硬化させた。
【００６０】
実施例２
実施例１でのパイレックス（登録商標）ガラスの代わりに厚さ５０μｍのミラーシリコンを用いたほかは同一とした。
【００６１】
実施例３
ＩＣチップ側補強板として、５ｍｍ□ＳＵＳ３０１厚さ７０μｍと５ｍｍ□、厚さ５０μｍのパイレックス（登録商標）ガラスを事前に常温硬化型エポキシ接着剤で接着したものを使用し、更にカード基材の非実装面側にもＳＵＳ３０１厚さ５０μｍの補強板を同じＡＣＰを介して配し、接着硬化させること以外は、実施例１と同様にしてＩＣカードを得た。
【００６２】
実施例４
実施例３でのパイレックス（登録商標）ガラスの代わりに厚さ５０μｍのミラーシリコンを用いたほかは同一とした。
【００６３】
実施例５
実施例１で補強部材として５ｍｍ□厚さ１２０μｍのＳＵＳ３０１板と、５ｍｍ□厚さ５０μｍのパイレックス（登録商標）ガラスを用い、ＩＣチップ、ＳＵＳ３０１、のパイレックス（登録商標）ガラスをＡＣＰを挟み順次積層し接着硬化させた。硬化条件は実施例１と同一とした。
【００６４】
実施例６
実施例５でのパイレックス（登録商標）ガラスの代わりに厚さ５０μｍのミラーシリコンを用いたほかは同一とした。
【００６５】
実施例７
実施例５でＩＣチップ側補強板として５ｍｍ□ＳＵＳ３０１厚さ７０μｍと５ｍｍ□、厚さ５０μｍののパイレックス（登録商標）ガラスを用い、ＩＣチップ、ＳＵＳ３０１、のパイレックス（登録商標）ガラスをＡＣＰを挟み順次積層し接着硬化させた。硬化条件、カード化工程は実施例１と同一とした。
【００６６】
実施例８
のパイレックス（登録商標）ガラスの代わりに厚さ５０μｍのミラーシリコンを用いたほかは実施例７と同一とした。
【００６７】
評価結果
各比較例、実施例に対しカード製造工程でＩＣおよび補強部材の実装接着工程後
一旦止め、補強部材表面の反りを３次元測定器により測定した。さらに最終工程まで進みカード状態にして表裏に衝撃を与え耐衝撃性を評価した。
【００６８】
耐衝撃の評価方法は以下のとおりである。
【００６９】
重さ５０ｇのおもりをカード上表裏ＩＣチップの中央に落下させ、その後通信のＯＫ／ＮＧで判定した。落下高さは２０ｃｍからスタートし５cmずつ上げていった。表は許容最大落下高さを示す。
【００７０】
表から本発明による効果が認められる。
【表１】
2011054032.tif 000003
【００７１】
【表２】
2011054032.tif 000004
【００７２】
【表３】
2011054032.tif 000005
【００７３】
以上述べたように本発明によれば、ＩＣに熱応力が残らず、ＩＣチップ上からの衝撃からＩＣチップの破損を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００７４】
１０…ＩＣカード、１１…カード基材、１１１…アンテナ線、１２１…ＩＣチップ、１２２…多層補強部材、１２５…セラミック板、１２６…金属板、
【図１】
2011054032.tif 000006
【図２】
2011054032.tif 000007
【図３】
2011054032.tif 000008
【図４】
2011054032.tif 000009
【図５】
2011054032.tif 000010
【図６】
2011054032.tif 000011