(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の裏面に搭載された接触・非接触兼用型のＩＣチップと、
前記基板の表面に形成され、前記基板の表面上に直接積層された導電層を有する接触用端子と、
前記基板の表面に形成され、前記接触用端子と同じ層構成の導電層を有する非接触通信用アンテナと、
前記基板の、前記接触用端子及び前記非接触通信用アンテナの接続端子部に対応する位置に形成された貫通孔を前記導電層で蓋をするように形成された穴部と、
前記基板の前記穴部の中を通して、前記ＩＣチップの接続端子部と前記接触用端子及び前記非接触通信用アンテナとを直接に接続する接続部材と、
を備えた接触・非接触兼用型ＩＣモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載された接触・非接触兼用型ＩＣモジュールにおいて、
前記非接触通信用アンテナは、アンテナ内側領域に対して前記接触用端子をずらして配置することにより、その前記接触用端子と干渉しないアンテナ有効領域が確保されていること、
を特徴とする接触・非接触兼用型ＩＣモジュール。
【請求項３】
請求項２に記載された接触・非接触兼用型ＩＣモジュールにおいて、
前記接触用端子は、外部接続端子部が２列に配置されており、前記非接触通信用アンテナは、前記２列の外部接続端子部の間を通っていること、
を特徴とする接触・非接触兼用型ＩＣモジュール。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の接触・非接触兼用型ＩＣモジュールを製造する接触・非接触兼用ＩＣモジュールの製造方法において、
表面に導電層を有する基材の裏面側から加工して、前記導電層を底部とする前記穴部を形成する穴部形成工程と、
前記基板の表面の前記導電層の一部を取り除いて、前記接触用端子及び前記非接触通信用アンテナのパターンを同時に形成するパターン形成工程と、
前記基板の裏面に前記ＩＣチップを搭載するＩＣチップ搭載工程と、
前記基板の前記穴部の中を通して、前記ＩＣチップの接続端子部と前記接触用端子及び前記非接触通信用アンテナとを、前記接続部材で直接に接続する接続工程と、
を備えたことを特徴とする接触・非接触兼用ＩＣモジュールの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の接触・非接触兼用型ＩＣモジュールの製造方法において、
前記接続工程は、前記ＩＣチップ搭載工程と同時に行なわれること、
を特徴とする接触・非接触兼用ＩＣモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣカード，ＳＩＭ，ＩＣタグなどに使用される接触・非接触兼用型ＩＣモジュールとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
接触・非接触兼用型ＩＣカードは、カードの外部端子と外部処理装置の端子とを接触させて、データの送受信を行う接触方式の機能と、電磁波でデータの送受信を行うアンテナコイルとデータ処理のためのＩＣ回路を内蔵し、外部処理装置との間の読み書きをいわゆる無線方式で行うと共に、ＩＣ回路の駆動電力が電磁誘導で供給され、バッテリを内蔵しない非接触方式の機能とを、１枚のカードに持たせたものである。
【０００３】
特開平７−２３９９２２号は、ＩＣカード用のＩＣモジュールとして、表面にアンテナの導体パターンと、端子電極の導体パターンとをそれぞれ設け、これらの導体パターンをスルーホールを介して、ＩＣモジュール内部のＩＣチップと電気的に接続する発明が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来のＩＣモジュールは、各導体パターンとＩＣチップとを、スルーホールによって接続していたので、内壁面や裏面にもめっきを形成するなど、工程が複雑となるうえ、接続作業が多いので、信頼性が低いという問題があった。
【０００５】
本発明の課題は、信頼性が高く、工程が簡素化できる接触・非接触兼用型ＩＣモジュールとその製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、基板と、前記基板の裏面に搭載された接触・非接触兼用型のＩＣチップと、前記基板の表面に形成され、前記基板の表面上に直接積層された導電層を有する接触用端子と、前記基板の表面に形成され、前記接触用端子と同じ層構成の導電層を有する非接触通信用アンテナと、前記基板の、前記接触用端子及び前記非接触通信用アンテナの接続端子部に対応する位置に形成された貫通孔を前記導電層で蓋をするように形成された穴部と、前記基板の前記穴部の中を通して、前記ＩＣチップの接続端子部と前記接触用端子及び前記非接触通信用アンテナとを直接に接続する接続部材と、を備えた接触・非接触兼用型ＩＣモジュールである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載された接触・非接触兼用型ＩＣモジュールにおいて、前記非接触通信用アンテナは、アンテナ内側領域に対して前記接触用端子をずらして配置することにより、その前記接触用端子と干渉しないアンテナ有効領域が確保されていること、を特徴とする接触・非接触兼用型ＩＣモジュールである。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２に記載された接触・非接触兼用型ＩＣモジュールにおいて、前記接触用端子は、外部接続端子部が２列に配置されており、前記非接触通信用アンテナは、前記２列の外部接続端子部の間を通っていること、を特徴とする接触・非接触兼用型ＩＣモジュールである。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の接触・非接触兼用型ＩＣモジュールを製造する接触・非接触兼用ＩＣモジュールの製造方法において、表面に導電層を有する基材の裏面側から加工して、前記導電層を底部とする前記穴部を形成する穴部形成工程と、前記基板の表面の前記導電層の一部を取り除いて、前記接触用端子及び前記非接触通信用アンテナのパターンを同時に形成するパターン形成工程と、前記基板の裏面に前記ＩＣチップを搭載するＩＣチップ搭載工程と、前記基板の前記穴部の中を通して、前記ＩＣチップの接続端子部と前記接触用端子及び前記非接触通信用アンテナとを、前記接続部材で直接に接続する接続工程と、を備えたことを特徴とする接触・非接触兼用ＩＣモジュールの製造方法である。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項４に記載の接触・非接触兼用型ＩＣモジュールの製造方法において、前記接続工程は、前記ＩＣチップ搭載工程と同時に行なわれること、を特徴とする接触・非接触兼用ＩＣモジュールの製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しくに説明する。
（第１実施形態）
図１〜図３は、本発明による接触・非接触兼用型ＩＣモジュールとその製造方法の第１実施形態を示す図である。
【００１２】
この接触・非接触兼用型ＩＣモジュール１２０は、図３に示すように、ＳＩＭの大きさの基板１２１と、基板１２１の裏面に搭載された接触・非接触兼用型のＩＣチップ１２５と、基板１２１の表面に形成された接触用端子１２４Ｂと、基板１２１の表面に形成された非接触通信用アンテナ１２４Ａと、基板１２１の、接触用端子１２４Ｂ及び非接触通信用アンテナ１２４Ａの接続端子部に対応する位置に形成された貫通孔１２１ａと、基板１２１の貫通孔１２１ａの中を通して、ＩＣチップ１２５の接続端子部と接触用端子１２４Ｂ及び非接触通信用アンテナ１２４Ａの接続端子部とを直接に接続する接続手段としてのボンディングワイヤ１２６（１２６Ｂ，１２６Ａ）と、基板１２１の裏面を樹脂封止する封止材１２７などとを備えている。
【００１３】
第１実施形態による接触・非接触兼用型ＩＣモジュールの製造方法＃２０は、銅層形成工程＃２１と、貫通孔形成工程＃２２と、パターン形成工程＃２３と、ＩＣチップ搭載工程＃２４と、接続工程＃２５と、封止工程＃２６等とを備えている。
【００１４】
銅層形成工程＃２１では、図１（ａ）に示す２５μｍのポリイミドフィルムである基材１２１の片面に、スパッタとめっきにより、銅層１２２を３μｍの厚みで形成する［図１（ｂ）］。
【００１５】
貫通孔形成工程＃２２は、基材１２１に貫通孔１２１ａを形成する工程であって、例えば、レーザ孔あけ機により、基板１２１に貫通孔１２１ａとしてビアホールを形成する［図１（ｃ）］。貫通孔１２１ａは、電気的接続に使用しないので、内壁部にめっき処理などを施す必要がない。
【００１６】
パターン形成工程＃２３は、基板１２１の表面に、接触用端子１２４Ｂ及び非接触用アンテナ１２４Ａのパターンを同時に形成する工程である。
この工程＃２３では、まず、感光性ドライフィルムレジスト１２３を表面にラミネート、露光現像して、レジスト１２３にめっきする部分の開口パターン１２３ａを作製する［図１（ｄ）］。そして、その開口パターン１２３ａに、銅めっき、ニッケルめっき、金めっき等の工程をそれぞれ水洗工程を間にはさみ連続めっきして、めっき層１２４を形成する［図１（ｄ）］。
ついで、感光性ドライフィルムレジスト１２３ｂをパターン状に剥離して［図１（ｅ）］、開口パターン１２３ａの部分の銅層１２２ａを、ソフトエッチング処理により除去することにより［図２（ｆ），（ｇ）］、接触用端子１２４Ｂ及び非接触用アンテナ１２４Ａのパターンを同時に形成する。
【００１７】
ＩＣチップ搭載工程＃２４は、基板１２１の裏面にＩＣチップ１２５を搭載する工程であり、例えば、接触・非接触兼用ＩＣチップ１２５を基板１２１の裏面に接着剤で接着する［図２（ｈ）］。
【００１８】
接続工程＃２５は、基板１２１の貫通孔１２１ａの中を通して、ＩＣチップ１２５の接続端子部と、接触用端子１２４Ｂ及び非接触通信用アンテナ１２４Ａの接続端子部とを直接に接続する工程であり、例えば、接触用端子（パッド）１２４Ｂ及び非接触用アンテナ（コイル端子）１２４Ａの接続端子部をＩＣチップ１２５の接続端子部とを、ボンディングワイヤ１２６によって直接接続する［図１（ｈ）］。
最後に、封止工程＃２６では、基板１２１の裏面を封止材１２７で封止する［図３（ｉ）］。
【００１９】
このように、第１実施形態の接触・非接触兼用型ＩＣモジュール１２０は、ＩＣチップ１２５の接続端子部と接触用端子１２４Ｂ及び非接触通信用アンテナ１２４Ａの接続端子部とがボンディングワイヤ１２６によって、直接に接続されているので、信頼性が高い。
【００２０】
また、第１実施形態の接触・非接触兼用型ＩＣモジュールの製造方法＃２０は、パターン形成工程＃２３において、基板１２１の表面に、接触用端子１２４Ｂ及び非接触用アンテナ１２４Ａのパターンを同時に形成するので、製造工程が簡素化された。
また、接続工程＃２５において、基板１２１の貫通孔１２１ａを介して、ＩＣチップ１２５の接続端子部と接触用端子１２４Ｂ及び非接触通信用アンテナ１２４Ａの接続端子部とを直接に接続するので、製造工程が簡素化されると共に、結線の信頼性が極めて高い。
【００２１】
（第２実施形態）
図４は、本発明による接触・非接触兼用型ＩＣモジュールの第２実施形態を示す図である。
なお、以下に示す実施形態では、前述した第１実施形態と同様な機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する図面や説明を適宜省略する。
【００２２】
第２実施形態の接触・非接触兼用型ＩＣモジュール１２０−２は、ボンディングワイヤ１２６の代わりに、ＩＣチップ１２５にバンプ１２６−２を設け、ＩＣチップ搭載工程と、接続工程とを同時に行なうようにして製造してある。
従って、製造工程がさらに簡素化されると共に、結線の安定性や信頼性が極めて高い、という効果がある。
なお、第２実施形態の場合には、封止材による封止工程は、必ずしも必要ではなく、ＳＩＭ等の基材を成形する他のシートとラミネートするだけでも、封止効果をあげることができる。
【００２３】
（第３実施形態）
図５は、本発明による接触・非接触兼用型ＩＣモジュールの第３実施形態を示す図である。
【００２４】
第３実施形態の接触・非接触兼用型ＩＣモジュール１２０−３では、非接触通信用アンテナ１２４Ａは、アンテナ内側領域Ｂに対して、接触用端子１２４Ｂを左側にずらして配置することにより、その接触用端子１２４Ｂと干渉しないアンテナ有効領域Ｃが確保されている。
具体的には、図５のように、接触用端子１２４Ｂは、外部接続端子部１２４Ｂ−１が２列に配置されており、非接触通信用アンテナ１２４Ａは、２列の外部接続端子部１２４Ｂ−１の間を通っていれば、より干渉の少ないアンテナ有効領域Ｃが確保できると共に、アンテナ１２４Ａの端部をＩＣチップの接続端子部に接続しやすい。
【００２５】
非接触ＩＣモジュールにおいて、大きな通信距離を安定して確保するためには、非接触用アンテナ（以下、コイルアンテナ）１２４Ａの面積が大きければければ大きいほどよい。しかし、コイルアンテナ１２４Ａが大きければ、製造コストは、材料費も含め、面積に比例して大きくなることから、通信に必要な最低限の大きさであればよい。
コイル面積と通信特性について、検討した結果、ISO14443TypeＡ及びTypeＢ方式を前提として、最低限必要なコイルの大きさは、コイルの形状やピッチで異なるものの、面積として、概ね１０ｍｍ2 以上は最低必要であり、４００ｍｍ2 あれば十分であることが判明した。
【００２６】
さらに、カード又はモジュールの大きさ、形状は、規格により大きさが決められている場合に、特に、小型のモジュールで寸法が機器の制約で約２ｃｍ角以内と限られている場合など、自ずとコイルアンテナ１２４Ａの大きさをＩＣモジュール１２０に対して、全面に使うことが必要とされ、コイルアンテナ１２４Ａは、ＩＣモジュール１２０の外周一杯に形成することが要求される。
この制約から、コイルアンテナ１２４Ａのデザインルールとして、外周はなるべく大きく、そのピッチを狭めて配置した方がよい。ピッチとしては、１００μｍ以下、最も望ましくは、５０μｍ以下である。
また、ピッチが２０μｍ以下になると、安定して作製することが難しくなる。また、フエースダウン型のフリップチップ実装を行うと、ＩＣモジュール１２０の厚みを薄くでき、望ましい。
第３実施形態では、接触用端子１２４Ｂの外部接続端子部１２４Ｂ−１間をコイル配線が通るように設置する必要があり、この場合も、ピッチを１００μｍ以下、最も望ましくは５０μｍ以下にすると、デザイン上設計の自由度が確保でき、コイルアンテナ１２４Ａの内側面積を大きくすることができる。
【００２７】
また、コイルアンテナ１２４Ａの膜厚としては、デザインルールが小さくなると抵抗が大きくなるため、望ましくは、５μｍ以上、最も望ましくは、１０μｍ以上である。
コイルアンテナ１２４Ａの膜厚を大きくすると、安定して作製することが難しくなるため、３０μｍ以下にすることが望ましい。これらのデザインルールを満足するためには、コイルアンテナ１２４Ａの作製方法は、エッチング法かめっきによるセミアディテイブ法による方法のどちらかであるが、ピッチ５０μｍ以下に作製する場合は、めっきによるセミアデティブ法に限られる。
【００２８】
また、接触・非接触兼用ＩＣモジュール１２０においては、接触用端子１２４Ｂと非接触用アンテナ１２４Ａを、同一モジュール内に形成する必要がある。一般に、非接触用アンテナ１２４Ａの内部に置かれた、金属部分は電磁波の遮蔽効果を持ち、通信の障害となる。よって、ＩＣカードのデザインでは、金属製の接触用端子１２４Ｂの電磁波の遮蔽効果を避けるために、その端子１２４Ｂからコイルアンテナ１２４Ａの中心をずらして配置することがが必要である。
この場合に、アンテナ有効面積Ｃは、モジュール面積Ａに対して、０．５Ａ〜０．９Ａが望ましいという新規事実を得た。
【００２９】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）  本実施形態では、携帯電話などに使用するＳＩＭを例に説明したが、通常のＩＣカードや、基材形状が特定されないＩＣタグなどであってもよい。
（２）  小型のＩＣモジュール単体で必要な通信距離が確保できなければ、外部にブースターコイルを別途作製し、ＩＣモジュールと近接させて共振回路を形成し、信距離を確保することも可能である。このブースターコイルは、ＩＣモジュールを収納するケース、例えば、定期入れなどに設置して使用してもよい。
【００３０】
（３）  本発明の方式では、接触用端子と非接触用アンテナを具備する構成であるが、場合によっては、接触用端子と非接触用アンテナの接続端子部のみをＩＣモジュールに設け、アンテナコイルを別途作製してもよい。
このアンテナコイルは、ＩＣモジュールを収納するケース、例えば、定期入れなどに設置して、ＩＣモジュールを挿入することによって機能するようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、ＩＣチップの接続端子部と接触用端子及び非接触通信用の接続端子部とが接続手段によって、直接に接続されているので、信頼性が高い。
【００３２】
パターン形成工程において、基板の表面に、接触用端子及び非接触用アンテナのパターンを同時に形成するので、製造工程が簡素化された。
また、接続工程において、基板の貫通孔を介して、ＩＣチップの接続端子部と接触用端子及び非接触通信用アンテナの接続端子部とを直接に接続するので、製造工程が簡素化されると共に、結線の信頼性が極めて高いという効果がある。
さらに、ＩＣチップ搭載工程と接続工程とを同時に行なうようにすれば、製造工程がさらに簡素化されると共に、結線の信頼性が極めて高い、という効果がある。
【００３３】
一方、接触用端子をずらして配置することにより、その接触用端子と干渉しないアンテナ有効領域が確保されているので、効率のよい通信を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による接触・非接触兼用型ＩＣモジュールとその製造方法の第１実施形態を示す図（その１）である。
【図２】本発明による接触・非接触兼用型ＩＣモジュールとその製造方法の第１実施形態を示す図（その２）である。
【図３】本発明による接触・非接触兼用型ＩＣモジュールとその製造方法の第１実施形態を示す図（その３）である。
【図４】本発明による接触・非接触兼用型ＩＣモジュールの第２実施形態を示す図である。
【図５】本発明による接触・非接触兼用型ＩＣモジュールの第３実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１２０  接触・非接触兼用型ＩＣモジュール
１２１  基板
１２１ａ  貫通孔
１２４Ｂ  接触用端子
１２４Ａ  非接触通信用アンテナ
１２５  接触・非接触兼用型のＩＣチップ
１２６（１２６Ｂ，１２６Ａ）  ボンディングワイヤ
１２７  封止材
＃２１  銅層形成工程
＃２２  貫通孔形成工程
＃２３  パターン形成工程
＃２４  ＩＣチップ搭載工程
＃２５  接続工程
＃２６  封止工程
【図１】
0004684430.tif 000002
【図２】
0004684430.tif 000003
【図３】
0004684430.tif 000004
【図４】
0004684430.tif 000005
【図５】
0004684430.tif 000006