(57)【要約】【課題】内蔵されたモジュール部分への外力やカード全体への曲げ応力のため、モジュールに内蔵された集積回路が破損したり、集積回路とリードフレームを接続するボンディングワイヤーが断線したりするという課題があった。本発明は物理的な信頼性が高い非接触型ＩＣカードを提供する。【解決手段】リードフレーム１０５に集積回路１０２を搭載したモジュール１０３を内蔵した非接触型ＩＣカード１０１において、モジュール１０３の封止樹脂１０７の天面にリードフレーム１０５に対向するように補強板１２０を設けることにより、集積回路１０２の破損やボンディングワイヤー１０６の断線を防止できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイパッドとアンテナランドを備えたリードフレームと、前記リードフレームのダイパッド上に集積回路を搭載し、前記集積回路を樹脂により封止したモジュールと、前記アンテナランドに接続されたアンテナと、前記モジュールを戴置する少なくとも１層の中間基材と、前記中間基材を覆う一対の表面基材とを備え、外部の送受信機器とデータの授受を行う非接触型ＩＣカードにおいて、前記モジュールの封止樹脂の天面に前記リードフレームに対向するように補強板を設けたことを特徴とする非接触型ＩＣカード。
【請求項２】
補強板の大きさをアンテナランドも含むリードフレームの大きさと略同じとしたことを特徴とする請求項１記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項３】
補強板は樹脂の少なくとも一部の側面をも覆うよう設けたことを特徴とする請求項１記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項４】
補強板が金属からなる請求項１乃至３記載の非接触型ＩＣカード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路を搭載したモジュールを内蔵した非接触型ＩＣカードの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マイクロコンピュータ、メモリ等の集積回路をプラスティックカードに搭載し、外部機器とアンテナを介し、信号の授受を行う非接触型ＩＣカードが実用化されつつある。この非接触型ＩＣカードの用途としては、処理にスピードを必要とするアプリケーション、例えば定期券として使用する場合、コンビニエンス・ストアで買い物をした際にプリペイドとして決済する場合、あるいは個人認証用のＩＤカードとして使用する場合等で実用化されつつある。
【０００３】
図１２、図１３は、従来の非接触型ＩＣカードを示す平面透過図と集積回路を搭載したモジュール部分を含む要部断面図である。図１２、図１３において、非接触型ＩＣカード１の内部は、集積回路２を搭載したモジュール３がアンテナ４と接続した構成になっている。詳細には、モジュール３はリードフレーム５のダイパッド５ａ上に集積回路２を搭載し、集積回路２の外部接続電極であるボンディングパッド２ａとリードフレーム５のアンテナランド（リード）５ｂをボンディングワイヤー６で接続され、集積回路２及びボンディングワイヤー６は断面形状略台形の熱硬化性樹脂７により封止されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
ＰＥＴ−Ｇ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ  Ｇｌｙｃｏｌ）あるいはＰＶＣ（Ｐｏｌｙ  Ｖｉｎｙｌ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）の材料で形成された第１の中間基材８には、モジュール３が配置され、アンテナ４が配線され、リードフレーム５のアンテナランド５ｂとアンテナ４が溶接等の手段により接続されている。さらに、モジュール３の熱硬化性樹脂７がＰＥＴ−ＧあるいはＰＶＣで形成された第２の中間基材９に設けられた孔９ａに嵌め込まれ、第１の中間基材８と第２の中間基材９が接合されている。さらに、上下を第３の中間基材１０で挟むとともに、表面をＰＥＴ−ＧあるいはＰＶＣで形成された一対の表面基材１１間に重ね合わせ配置され、加熱圧着あるいは接着剤により接合し、非接触型ＩＣカード１とするというものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３３９４３２号公報（図１、図２）
【特許文献２】
特開２０００−１７４１７２号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の非接触型ＩＣカード１に見られるような構成では、集積回路２が内蔵されたモジュール３は、一対の表面基材１１と複数の中間基材８，９，１０に挟持された構成となっているため、実用において内蔵されたモジュール部分に外力が加わった際、あるいはカード全体に曲げ応力が加わった際、その曲げ応力に耐えることができず、モジュール３に内蔵された集積回路２が破損したり、リードフレーム５においては、ダイパッド５ａとアンテナランド５ｂは分断されていることから、その部分の剛性が劣るため、集積回路２とアンテナランド５ｂを接続しているボンディングワイヤー６が断線したりするという課題があった。
【０００７】
本発明は従来の非接触型ＩＣカードの課題を解決し、信頼性の高い、非接触型ＩＣカードを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の非接触型ＩＣカードは、ダイパッドとアンテナランドを備えたリードフレームと、前記リードフレームのダイパッド上に集積回路を搭載し、前記集積回路を樹脂により封止したモジュールと、前記アンテナランドに接続されたアンテナと、前記モジュールを戴置する少なくとも１層の中間基材と、前記中間基材を覆う一対の表面基材とを備え、外部の送受信機器とデータの授受を行う非接触型ＩＣカードにおいて、前記モジュールの封止樹脂の天面に前記リードフレームに対向するように補強板を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る非接触型ＩＣカード１０１の要部断面図であり、図２はその各構成を分解し、わかりやすく示すための側面図である。図１、図２において、非接触型ＩＣカード１０１の内部は、集積回路１０２を搭載したモジュール１０３がアンテナ１０４と接続した構成になっている。図３，図４はモジュール１０３の詳細を示す透視図及び要部断面図であり、モジュール１０３はリードフレーム１０５のダイパッド１０５ａ上に集積回路１０２を搭載し、集積回路１０２の外部接続電極であるボンディングパッド１０２ａとリードフレーム１０５のアンテナランド（リード）１０５ｂとをボンディングワイヤー１０６で接続し、集積回路１０２及びボンディングワイヤー１０６が断面形状略台形の熱硬化性樹脂１０７により封止されている。封止方法としては周知の技術により、金型とエポキシ系の熱硬化性の成形材料を使用し、トランスファーモールド法により行うことができる。
【００１１】
図１、図２において、モジュール１０３は、アンテナ１０４が配線された厚さ０．１ｍｍのＰＥＴ−Ｇ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ  Ｇｌｙｃｏｌ）あるいはＰＶＣ（Ｐｏｌｙ  Ｖｉｎｙｌ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）の材料で形成された第１の中間基材１０８の孔１０８ａに戴置され、リードフレーム１０５のアンテナランド１０５ｂとアンテナ１０４は溶接等の手段により接続されている。ここで、第１の中間基材１０８には、リードフレーム１０５の外形と略同じサイズの孔１０９ａがアンテナ１０４の端部に対応する位置に設けられ、孔１０９ａにモジュール１０３が納められる。
【００１２】
また、モジュール１０３の構成について説明すると、リードフレーム１０５としては、板厚０．１ｍｍのＣｕＳｎ系の材質とし、表面処理としてはＡｇメッキを０．５μｍ行っている。また、集積回路１０２は厚さが０．１ｍｍまでバックグラインド処理され、ダイパッド１０５ａ上にＡｇ系のダイスボンディング樹脂により接着固定され、集積回路１０２のボンディングパッド１０２ａと、リードフレーム１０５のアンテナランド１０５ｂとは直径２５μｍのＡｕ線によるボンディングワイヤー１０６により接続されている。ここで、モジュール１０３の厚さはリードフレーム１０５の厚さ０．１ｍｍを含み、総厚を０．４ｍｍとしたが、最近の技術ではこの総厚を０．３ｍｍとすることもできる。また、ここでは単体のモジュール１０３について説明したが、量産においては多数個を配置したフープ状態でモジュール化された後、単体のモジュール１０３に分離される。
【００１３】
さらに、非接触型ＩＣカード１０１の構成は、リードフレーム１０５のアンテナランド１０５ｂとアンテナ１０４を溶接等の手段により接続した後、モジュール１０３の断面形状略台形の熱硬化性樹脂１０７の部分を厚さ０．３ｍｍのＰＥＴ−Ｇ、あるいはＰＶＣで形成された第２の中間基材１０９に設けられた孔１０９ａに嵌め込む。その後、断面形状略台形の熱硬化性樹脂１０７上のリードフレーム１０５に対向する面に金属の補強板１２０をエポキシ系の接着剤で接着固定する。金属の補強板１２０としては、材質が化学的に安定しており、強度的にも優れたステンレス材、ＳＵＳ３０４のＨ材とし、その厚さは０．１ｍｍとした。また、そのサイズは熱硬化性樹脂１０７の天面のサイズと略同じで矩形とした。
【００１４】
その後、モジュール１０３を第１の中間基材１０８、第２の中間基材１０９に戴置し、厚さ０．１ｍｍで補強板１２０と同等の大きさで上面に矩形孔１１０ａを設けた第３の中間基材１１０で上下を挟むとともに、厚さ０．１ｍｍのＰＥＴ−Ｇ、あるいはＰＶＣで形成された一対の表面基材１１１間に重ね合わせ配置し、加熱圧着、あるいは層間に配置した接着剤により接合し、総厚０．８ｍｍの非接触型ＩＣカード１０１とした。
【００１５】
ここでは、前述のようにモジュールの総厚を０．４ｍｍとしたが、図５に示すようにモジュールの総厚を０．３ｍｍとした場合は、図５に示すように第３の中間基材１１０に補強板１２０側と同等の大きさの矩形孔を設ける必要はない。
【００１６】
（実施の形態２）
次に本発明の第２の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図６は本発明に係る非接触型ＩＣカード１０１の要部断面図である。ここでは、実施の形態１で述べた厚さ０．４ｍｍのモジュール１０３を内蔵する非接触型ＩＣカード１０１を例として説明し、また、厚さ０．４ｍｍのモジュール１０３の構成等についての説明は割愛する。
【００１７】
図６において、断面形状略台形の熱硬化性樹脂１０７上のリードフレーム１０５に対向する面に配置する厚さ０．１ｍｍのステンレス材ＳＵＳ３０４のＨ材の補強板１２１のサイズはリードフレーム１０５と略同等としている。この結果、モジュール１０３は厚さ方向に関して、リードフレーム１０５と補強板１２１によりほぼ対称形状となり、非接触型ＩＣカード１０１としたときも図６に見られるように、モジュール１０３は第１の中間基材１０８、第２の中間基材１０９に戴置し、補強板１２１が収納可能となる上面に孔１１０ａを有する第３の中間基材１１０で上下を挟むとともに、一対の表面基材１１１間に接合した構成としたことにより、非接触型ＩＣカード１０１は略中心に配置されるバランスの取れたものとすることができる。
【００１８】
図７は当実施の形態における非接触型ＩＣカード１０１に曲げの応力が加わった際の要部断面図で、補強板１２１のサイズをリードフレーム１０５と略同等としたため、熱硬化性樹脂１０７とアンテナランド１０５ｂの界面１０７ｂで集中した変曲点が発生せず緩やかな変形が発生することを示している。そのため、アンテナランドと熱硬化性樹脂の剥離が発生せず集積回路とアンテナランドを接続しているボンディングワイヤーが断線したりすることを防止できる。
【００１９】
（実施の形態３）
次に本発明の第３の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図８は本発明に係る非接触型ＩＣカード１０１の要部断面図である。
【００２０】
ここでも、実施の形態２で述べた厚さ０．３ｍｍのモジュール１０３を内蔵する非接触型ＩＣカード１０１を例として説明し、また、厚さ０．３ｍｍのモジュール１０３の構成等についての説明は割愛する。
【００２１】
図８において、断面形状略台形の熱硬化性樹脂１０７上のリードフレーム１０５に対向する面に配置する厚さ０．１ｍｍのステンレス材、ＳＵＳ３０４のＨ材の補強板１２２は、図９に示すように熱硬化性樹脂１０７の４つの側面１０７ｂをも覆うような凹形状としており、補強板１２２の側面端部１２２ａがアンテナランド１０５ｂにタッチしないよう、その深さは０．１５ｍｍとしている。また、熱硬化性樹脂１０７の天面１０７ａに対応する補強板１２２の平坦部１２２ｂには、補強板１２２の加工において発生する歪みを緩和するための孔１２２ｃを設けている。このモジュール１０３を非接触型カード１０１とするには実施の形態１と同じ方法が適用できるため説明を割愛する。
【００２２】
また、前述の補強板１２２の形状は全体が凹形状のものとし、図９のような４つの側面１２２ａを覆うような形状としたが、図１０に示すようにコの字型としてモジュール１０３の２つの側面１０７ｂを覆うようにしてもよい。少なくとも一部の側面１０７ｂを覆うことで効果はある。
【００２３】
ここで、モジュール単体としての破壊限度強度に関する評価結果について説明する。図１１に示すように、ＳＵＳ３０４で構成された凹形状の補強板１２２を備えたモジュール１０３の熱硬化性樹脂１０７の両外縁部０．５ｍｍの位置を補強板１２２側で支持し、リードフレーム１０５面より先端Ｒ１．０の鋼材でＦの方向に加圧し、機能破壊する加圧力を調査した。図１１では、リードフレーム１０５面を加圧していく状態を示しているが、評価としては逆方向の補強板１２２面を加圧する評価も実施し、また、同様に平面状の補強板１２０を備えたモジュール、及び補強板を備えていないモジュールに関しても同様の評価を行った。補強板の種別によるその評価結果を表１に示している。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
第１の実施の形態で示した平面の補強板１２０で補強したモジュールは当然、従来の補強板のないものより加圧面が熱硬化性樹脂側、リードフレーム側とも強度の改善が図れ、凹形状とした補強板１２２で補強したモジュールでは更に破壊限度が改善された。
【００２６】
また、補強板のないものではリードフレーム１０５側より加圧した場合、熱硬化性樹脂１０７側から加圧した場合に比べ、ほぼ１／２の強度しかないものが、平面の補強板１２０を備えることにより、何れの方向からの加圧に対しても増強され、かつ、方向による差が少ないものとなっている。凹形状の補強板１２２を備えることにより、さらに強度が増し、方向による差が少ないものとなる。
【００２７】
この結果はモジュール単体として評価したものであるが、当然、非接触型ＩＣカードとした場合も反映されるものである。
【００２８】
ここで、表１では従来の補強板なしでリードフレーム面側加圧した場合の破壊限度強度の測定平均値を１として、他のデータを指数表示している。
【００２９】
また、曲げモーメントＭが加わった際も、周知のように補強板の断面係数Ｚが増加するため最大応力σｍａｘ＝Ｍ／Ｚにより負荷される応力が緩和されるため、熱硬化性樹脂の内部に搭載されている集積回路の破損、また、リードフレームのダイパッドとアンテナランドの分断された部分を補強することができるため、ボンディングワイヤーの断線が防止できる信頼性の高い非接触型ＩＣカードとすることができる。
【００３０】
なお、以上に述べた実施の形態はこの発明の本質的な構成と作用を示すための好ましい例の一部であり、従って技術構成上好ましい種々の限定が述べられているが、この発明の範囲は、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００３１】
【発明の効果】
リードフレームに集積回路を搭載したモジュールを内蔵した非接触型ＩＣカードにおいて、モジュールの封止樹脂の天面にリードフレームに対向するように補強板を設けた構成にすることにより、実用において、内蔵されたモジュール部分に外力が加わった際、あるいはカード全体に曲げが加わった際、その曲げ応力に耐えることができ、モジュールに内蔵された集積回路が破損することを防止でき、また、リードフレームのダイパッドとアンテナランドの分断された部分を補強されるため、集積回路とアンテナランドを接続しているボンディングワイヤーが断線したりすることを防止できる信頼性に優れる非接触型ＩＣカードとすることができる。
【００３２】
また、本発明の非接触型ＩＣカードにおいて、前記集積回路を搭載したモジュールの断面形状略台形の熱硬化性樹脂の面に設けられた金属の補強板の大きさをアンテナも含むリードフレームの大きさと略同じ大きさとした構成にすることにより、補強板サイズ内の剛性を向上させることができ、実用において、内蔵されたモジュール部分に外力が加わった際にアンテナランドと集積回路を搭載したモジュールの熱硬化性樹脂との界面に応力が集中しないため、アンテナランドと熱硬化性樹脂の界面剥離が発生せず、集積回路とアンテナランドを接続しているボンディングワイヤーが断線したりすることを防止できる信頼性に優れる非接触型ＩＣカードとすることができる。
【００３３】
また、本発明の非接触型ＩＣカードにおいて、金属の補強板を断面形状略台形の熱硬化性樹脂の少なくとも一部の側面をも覆うよう設けた構成にすることにより、金属の補強板の断面係数が改善されるため、同じ厚さの補強板を備えることに比べ、実用におけるモジュールへの外力に対する強度が更に改善され、モジュールに内蔵された集積回路が破損したり、集積回路とアンテナランドを接続しているボンディングワイヤーが断線したりすることを防止できる信頼性に優れる非接触型ＩＣカードとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における非接触型ＩＣカードの要部断面図
【図２】本発明の第１の実施の形態における非接触型ＩＣカードの構成分解図
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるモジュールの透視図
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるモジュールの要部断面図
【図５】本発明の第１の実施の形態における他の構成の非接触型ＩＣカードの要部断面図
【図６】本発明の第２の実施の形態における非接触型ＩＣカードの要部断面図
【図７】本発明の第２の実施の形態おける非接触型ＩＣカードに曲げの応力が加わった際の要部断面図
【図８】本発明の第３の実施の形態における非接触型ＩＣカードの要部断面図
【図９】本発明の第３の実施の形態における凹形状の補強板の概要図
【図１０】本発明の第３の実施の形態におけるコの字型の補強板の概要図
【図１１】本発明によるモジュールの破壊限度強度評価の構成図
【図１２】従来の非接触型ＩＣカードの透過平面図
【図１３】従来の非接触型ＩＣカードの要部断面図
【符号の説明】
１０１  非接触型ＩＣカード
１０２  集積回路
１０３  モジュール
１０４  アンテナ
１０５  リードフレーム
１０７  熱硬化性樹脂
１０８  第１の中間基材
１０９  第２の中間基材
１１０  第３の中間基材
１１１  表面基材
１２０，１２１，１２２  補強板
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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