(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣモジュール基板の片側に外部装置接続用端子を形成し、前記外部装置接続用端子が形成されている側と逆側に、接着剤を介してＩＣチップを固定し、前記ＩＣチップの端子と前記外部装置接続用端子の裏側を金属製ワイヤで電気的に接続し、前記ＩＣチップ、および、前記金属製ワイヤの外側に２箇所の切断部を有するループ形状のアンテナ接続用回路を形成し、前記２つの切断個所で分かたれたそれぞれのアンテナ接続用回路の外側延長上にアンテナ接続用端子を形成し、
前記ループ形状のアンテナ接続用回路を被覆するように絶縁性の樹脂によるループ形状の封止枠を形成し、
前記封止枠の内側に前記ＩＣチップ、金属製ワイヤを被覆するための絶縁性の封止樹脂が形成されたことを特徴とする接触型非接触型共用ＩＣモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のＩＣモジュールを組み込んだ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、コイルを用いて電磁誘導により通信を行う非接触型ＩＣカードおよび接続端子を介して通信を行う接触型ＩＣカードの機能を１つのＩＣチップで実現する共用カード（以下「２Ｗａｙアクセスカード」という。）用ＩＣモジュール、および、このＩＣモジュールを実装したＩＣカードに関する。
【０００２】
【従来技術】
ＩＣカードには大きく分けて、データの通信を外部装置とカード表面に形成された接続端子を介して行う接触型ＩＣカードと、カード基体内部に、あるいは、モジュール内部に埋設されたループアンテナ（コイル）を通じて通信を行う非接触型ＩＣカードがある。
歴史的には接触型ＩＣカードが先行して実用化され、用途としては、ＩＤカード、クレジットカード等、本人証明や、決済用として多く使用されている。
非接触型ＩＣカードは、ゲート管理、例えば、交通システムや、ビル等への入出退等のゲートアクセス管理に用いられている。
また、近年、接触型の機能と非接触型の機能を１つのＩＣチップに併せ持つ前記２Ｗａｙアクセス型チップが開発され、カード化され、実用化されている。
従来、この２Ｗａｙアクセス型チップを使用した２Ｗａｙアクセスカード用ＩＣモジュールの製造に当たっては、ワイヤボンディングされた後トランスファーモールド法によって、熱硬化性樹脂で封止していた。
【０００３】
封止の方法として、上記トランスファーモールド法の他に、ディスペンサによるポッティング塗布方法、メタルマスクを使用した印刷塗布方法がある。
ＩＣモジュールの大きさはＩＳＯで決められており概ね一定の大きさで製品化されているので、チップサイズが小さい場合は上記ディスペンサによるポッティング塗布方法が多く採用されている。
チップサイズが大きくなると外部端子の裏側に開けられたボンディングワイヤ接続のための穴の周囲を囲むように絶縁体樹脂で加工した枠を形成して、チップを固定してワイヤボンディング加工を施し、その上から、ディスペンサにより液状の硬化性樹脂を注いで作製していた。
一方、印刷による方法も試みられているが製品の歩留まりが悪く多くは実施されていない。
【０００４】
上記従来の印刷による方法について、図４、図５、図８、図９を参照して更に詳しく説明する。
通常の接触型ＩＣカード用ＩＣモジュールの場合は、図５に示すようにＩＣモジュール基板７の裏側に、スクリーン印刷により封止枠３を形成する。
【０００５】
図４は、印刷で封止枠を形成していた従来型の２Ｗａｙアクセス用ＩＣモジュール１である。
図で判るように、左右にアンテナ接続用端子２ｃ、および、この接続端子の延長上にアンテナ接続用回路２ｄが一体に連接されている。
前記アンテナ接続用回路２ｄを直角に跨いで、封止枠３がスクリーン印刷によってループ状に形成されている。封止枠の内側には、ＩＣチップ５がモジュール基板７に接着剤（図示せず）で固定されていて、ＩＣチップの表面に形成されている接続端子と外部端末との端子の裏側とが金属性のワイヤ４で、電気的に接続されている。
図４において、アンテナ接続用端子２ｃの延長上の２箇所のアンテナ接続用回路２ｄの先端部分が、ＩＣチップのアンテナ端子とボンディングワイヤで接続されている。
図４のようにワイヤボンディング作業が終わると、封止枠３の内側に封止樹脂が印刷、または、ディスペンサによって注入され、封止される。
封止樹脂は、封止枠の高さより若干高めに盛り付けられ、紫外線、または、熱よって硬化される。
封止樹脂は、紫外線硬化樹脂の場合は透明で、２液硬化型の場合は黒色に着色されている場合が多い。
【０００６】
図４のＢ部を拡大した図が図８で、図８のＢ−Ｂ線断面図が図９である。
図９において、モジュール基板７の上にスクリーン印刷、または、金属箔のエッチングによってアンテナ接続用回路２が形成され、その上に、スクリーン印刷によって封止枠３が形成されている。
封止枠印刷用のスクリーンインキは、印刷された直後の乾燥の前にインキが流れて、印刷した形状が変形しないように堅めに調合する。そのために、図のように、アンテナ接続用回路２の左右の脇の部分に隙間８が出来易い。
前記隙間８が出来ないように、スクリーン印刷用のインキを柔らかくすると、印刷した封止枠が変形してしまい、後工程で注入する封止樹脂が前記隙間８から封止枠の外に流出する。
前記封止樹脂の供給量は、図１１の封止枠の高さｈ（図９の斜線の天地方向の幅と同じ）とループの内側の面積によって計算された体積に、図４のモジュール基板に開けられた６個の穴の体積をプラスした値から、ＩＣチップを固定している接着剤の体積と、ＩＣチップの体積、それに５本のボンディングワイヤの体積をマイナスした体積を正確に計算し若干盛り上がる量を見込んで決定される。
正しく供給された場合、硬化した後の封止樹脂（図１０の９）の形状は、図１０のX−X線断面を見たときに、図１１の９のように若干山形の形状になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、２Ｗａｙアクセスカード用ＩＣモジュールの封止枠形成に当たって、封止樹脂が封止枠の隙間から漏れないようにするために印刷インキの処方をどのようにし、歩留まりを上げるかが課題であった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、ＩＣモジュール基板の片側に外部装置接続用端子を形成し、前記外部装置接続用端子が形成されている側と逆側に、接着剤を介してＩＣチップを固定し、前記ＩＣチップの端子と前記外部装置接続用端子の裏側をＩＣモジュール基板に開けた穴を通して金属製ワイヤで電気的に接続し、前記ＩＣチップ、および、前記金属製ワイヤの外側に２箇所の切断部を有するループ形状のアンテナ接続用回路を形成し、前記２つの切断個所で分かたれたそれぞれのアンテナ接続用回路の外側延長上にアンテナ接続用端子を形成し、前記ループ形状のアンテナ接続用回路を被覆するように絶縁性の樹脂によるループ形状の封止枠を形成し、前記封止枠の内側に前記ＩＣチップ、金属製ワイヤを被覆するための絶縁性の封止樹脂を形成した接触型非接触型共用ＩＣモジュールを提供するものである。さらに、前記ＩＣモジュールを組み込んだＩＣカードを提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の接触型非接触型共用ＩＣモジュールの実施形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明の接触型非接触型共用ＩＣモジュールの裏面について説明するための図である。図２は、図１の逆面について説明するための図である。図３は、図１のＩＣチップを固定する前の状態の図で、モジュール基板の裏面のアンテナ接続用回路、アンテナ接続用端子について説明するための図である。図４は、従来の一実施例について説明するための図である。図５は、一般的な接触型ＩＣモジュールの裏面について説明するための図である。図６は、図１のＡ部を拡大した図である。図７は、図６のＡ−Ａ線断面図である。図８は、図４のＢ部を拡大した図である。図９は、図８のＢ−Ｂ線断面図である。図１０は、封止枠の内側に不透明な封止樹脂を注入した状態について説明するための図である。図１１は、図１０のＸ−Ｘ線断面図である。図１２は、アンテナ接続用回路の境界部分のパターンの一実施例である。
【００１１】
図１、図２において、まず、テープ状の例えばポリイミド（厚さ１００〜１５０μｍ）のモジュール基板７に、ガイドホールとＩＣチップと外部端子を導通するための穴６が開けられる。
図１では、６個の穴が開けられたＩＣモジュールがテープ状の状態から仕上りサイズに打ち抜かれた状態になっているが、製作の過程では、１列単位、または、２列単位で帯状に繋がっており各列の両側には、ガイドホールが空けられている。  ガイドホールを開けるときに同時に、または、ガイドホールが開けられた後で前述の穴６が開けられる。
前記モジュール基板７には、ポリイミドの外にガラスエポキシ、ガラスＢＴレジン、ポリエステル、ＡＢＳ、ポリカーボネート、塩化ビニル等、物理的、化学的に強く、耐熱性の材料が一般的に使用される。
【００１２】
モジュール基板７の両面に銅箔を接着した後、銅箔の上に例えば印刷法によりレジストインキでネガパターンを形成し、レジストを硬化させる。
図２に表示するＩＣモジュールの外部端子面の各端子を分離している溝になる部分と、メッキのための導通回路部分を除いてレジストを形成する。
印刷時のモジュール基板の送りは、前記ガイドホールによって行われる。
次に、裏面のパターンニングに関しても図１におけると同様、銅箔の上にＩＣチップ５を接着するための台座（図示せず）、アンテナ接続用端子２ｂ、および、アンテナ接続用回路２ａ、穴６の部分にレジストインキを印刷する。この裏面の印刷に関しても前記ガイドホールが使用される。
インキを乾燥しレジストとして硬化した後腐食（エッチング）液に浸漬され、レジストが載っていない部分をモジュール基板の面が出るまで溶かし、水洗してエッチングを終了する。
【００１３】
残った銅箔の表面からレジストインキを除去した後、裏面全面に再度レジストを塗布、乾燥する。
表面の銅箔の表面にニッケル、および、金メッキを施す。コストを押さえるために、金メッキを行わない場合も有る。
メッキが終わったら、裏面のレジストを剥がし乾燥する。
【００１４】
前記の他に、モジュール基板の作製方法として、シート状のフィルムにパンチング等の方法により、ＩＣチップとモジュールの端子を結線するための穴を開け、モジュール基板４の両面全面に銅箔を接着した後、各面の銅箔の上に印刷法などによりパターン状にレジストインキを形成し、インキの無い部分を腐食(エッチング)する方法もある。
【００１５】
図３に示す、本発明のアンテナ接続用回路２ａとアンテナ接続用端子２ｂについて詳細に説明する。
ＩＣモジュール１の左右センターにＩＣチップがモジュール基板７に貼付されている。その上下にアンテナ接続用回路２ａの先端が直角に折れてＩＣチップの近くまで延びている。延びた先端と、ＩＣチップのアンテナ端子は、ＩＣチップとアンテナ回路との接続の際に、ボンディングワイヤによって接続される（図１参照）。
【００１６】
ループ状回路の左右中央部付近にカード基体に形成されたループアンテナとの接続用端子２ｂが前記アンテナ用回路と一体で繋がっている。
図３に示す実施例の場合は、一方のアンテナ接続用回路の先端はもう一方のアンテナ接続用回路の鍵型の先端との間に隙間２０を形成している。この隙間は、図６で詳細に説明するが、大切な部分である。
【００１７】
図１に戻って、前述のアンテナ接続用回路２ａを覆い隠すように封止枠３が形成される（図１の四角い斜線の部分）。
封止枠はスクリーン印刷方式によって形成され、インキの粘度管理が印刷品質を左右する。印刷後乾燥工程に回され、紫外線または、熱によってインキ硬化が行われる。
封止枠が形成された多面付け状態のＩＣモジュール基板フィルムの巻き取りはチップボンダ、ワイヤボンダにセットされ図１のごとくＩＣチップ５が接着固定され、ボンディングワイヤ４によって各接点同士が電気的に接続される。
【００１８】
図２は、ＩＣモジュールの表側の外部端末との接続端子面であるが、図の白い溝によって仕切られた７つの左右の接触端子の中央部に、独立した部分がある。
多くのＩＣカードはこの部分の裏側にＩＣチップを配置している。
左側最上部は、電源供給端子、２段目は、リセット端子、３段目は、クロック端子で、右側の最上段は、グランド端子、２段目は、未使用端子、３段目は、伝送端子である。
なお、中央部の広い面積の部分はこの実施例の場合グランド端子と一体化されているが、静電気が蓄積した場合の放電効果があるために前記のように一体化している例が多い。
また左右の最下段は予備として設けてあり、しばらくは未使用端子である。そのために最初から６端子にしてモジュール基板を作成するメーカーも有る。
【００１９】
また、端子部分は前述の銅箔がエッチングされた後、銅の表面にニッケルメッキが施され、更に、錆び止めのために、１μｍ前後の金メッキが施される。
そのために前記溝の部分がメッキによって若干狭くなる。
また、図２の左右にそれぞれ４本の回路が周囲の溝に突き出ているが、これはエッチングによって孤立した端子面にニッケル、金メッキを施すためのリードである。
【００２０】
また、図２において、点線で表示している各端子の中の円い表示は、外部端子の裏側のモジュール基板に開けられた穴６である。この穴６から覗く端子の裏側は、銅の表面にニッケル、または、金メッキ（金メッキがない場合もある）が施されており、そのままワイヤボンディング可能な状態になっている。
【００２１】
図６、図７、および図１を参照して本発明の接触型非接触型共用ＩＣモジュールの封止枠周辺部について詳しく説明する。
図１のＡ部を拡大した図が図６である。即ち、黒で示しているアンテナ接続用回路２ａの黒色の帯を覆うように斜線で示す封止枠樹脂３が形成されており、互いに離れて形成された２つの回路の境界は図６のように極めて狭くなっている。
封止枠を形成するスクリーンインキの固さと、前記境界の幅の設定には大きな関係が有り、適度の硬さの場合は、境界の幅を狭くすることが出来、その結果、封止枠の高さｈ１と、ｈ２を略同じにすることが出来る。
前記ｈ１と、ｈ２の高さの差を如何にして少なくするかが大切なポイントである。
インキがある程度堅くても、アンテナ接続用回路の幅を狭くし、封止枠の幅を広くしてやることによって境界の部分に隙間が生じても、幅方向のエッジがその隙間を封じてくれるので封止樹脂が注入されても外に漏れ出すことは無い。
【００２２】
逆に、アンテナ接続用回路の幅を広くし、封止枠の幅を同等か、それより狭くして、印刷インキの銅に対する濡れ性を悪くし、モジュール基板に対する濡れを良くすることによって前記境界をインキで埋め、隙間を作らず、ｈ１と、ｈ２の差を少なくする方法をとることも出来る。
また、アンテナ接続用回路の境界部分の形状を図１２のようにすることによって隙間を閉じることも出来る。
【００２３】
【実施例】
（実施例）
モジュール基板として、１２５μｍのポリイミドフィルムを使用した。
前記モジュール基板に、ＩＣチップと外部端子を電気的に接続するために、ワイヤボンディングするための直径１ｍｍの穴を開けた。
次に、モジュール基板の両面にウレタン系の接着剤を塗布し、１８μｍの銅箔を貼付した。
紫外線硬化タイプのレジストを銅箔面に塗布し、硬化させた後、表面には端子パターンを焼き付け、裏面にはアンテナ接続用端子付きアンテナ接続用回路パターンを焼き付けた。
前記アンテナ接続用端子付きアンテナ接続用回路パターンは、図３に示すようなパターンとし、境界部２０は、図１２の上に示すようなパターンとし、境界の幅を１ｍｍとした。
塩化鉄のエッチング液によってエッチングし、外部端子、および、アンテナ接続用端子付きアンテナ接続用回路を形成した。
裏面をマスキングし、表面の外部端子にニッケルメッキを施し、裏面のマスキング膜を除去した。
スクリーン印刷によって封止枠を印刷した。使用したインキは透明のアクリル樹脂で、硬化には紫外線を使用した。透明な樹脂を使用した理由は、境界部分の樹脂漏れ状況が目視できるようにするためである。
また、封止枠の高さは、０．０３ｍｍと設定した。インキ乾燥後図７のｈ１、ｈ２部の高さの差を測定したところ、０．００８ｍｍで、封止樹脂を注入する場合問題の無い値であった
次に、バックをエッチングによって０．２０ｍｍの厚さにした４×６ｍｍサイズのＥＥＰＲＯＭのＩＣチップを、モジュール基板に接着剤で固定した。
次に、外部端子とＩＣチップをワイヤでボンディングした。
ワイヤーボンディングを終えたＩＣモジュールの封止枠の内側に、赤く着色したポリウレタン樹脂をディスペンサによって注入した。
加熱室に入れて、５０℃で６０分放置し封止樹脂を硬化させた。
【００２４】
上記ＩＣモジュールを１０００個作製し、封止樹脂の漏れ状況、封止枠からのあふれ出し状況についてレンズで拡大して観察した。
出来上がりは、極めて良好で前記２項目による不良品はゼロであった。
【００２５】
【発明の効果】
上記のごとく、アンテナ接続用回路に沿わせて封止枠を形成し、アンテナ接続用回路の境界の幅、形状を、印刷インキの特性に合わせて組み合わせることによって目的とする効果が得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接触型非接触型共用ＩＣモジュールの裏面について説明するための図
【図２】図１の逆面について説明するための図
【図３】図１のＩＣチップを固定する前の状態の図で、モジュール基板の裏面のアンテナ接続回路、アンテナ接続端子について説明するための図
【図４】従来の一実施例について説明するための図
【図５】一般的な接触型ＩＣモジュールの裏面について説明するための図
【図６】図１のＡ部を拡大した図
【図７】図６のＡ−Ａ線断面図
【図８】図４のＢ部を拡大した図
【図９】図８のＢ−Ｂ線断面図
【図１０】封止枠の内側に不透明な封止樹脂を注入した状態について説明するための図
【図１１】図１０のＸ−Ｘ線断面図
【図１２】アンテナ接続用回路の境界部分のパターンの一実施例である。
【符号の説明】
１      ＩＣモジュール
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  アンテナ接続用回路
３      封止枠
４      ボンディングワイヤ
５      ＩＣチップ
６      穴
７      モジュール基板
８      隙間
９      封止樹脂
２０    境界
ｈ      封止枠の高さ
ｈ１    封止枠の平均的な高さ
ｈ２    境界部の封止枠の高さ
【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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