(57)【要約】【課題】本発明は、チップカードモジュールを製造するための複数の基板単位（１１）を有するフィルム（１５）からなる帯状の基板（１０）であって、半導体チップと少なくとも区域的に直接的または間接的に接触するための内面（１３）と、内面（１３）に向かい合うように構成された外面（１２）とを有している帯状の基板（１０）に関する。【解決手段】フィルム（１５）は鋼材、特に特殊鋼から形成されており、外面（１２）にはニッケルまたはニッケル合金からなる第１の層（２０）が少なくとも区域的に構成されている。【選択図】図１ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップカードモジュールを製造するための複数の基板単位（１１）を有するフィルム（１５）からなる帯状の基板（１０）であって、前記基板（１０）は、半導体チップと少なくとも区域的に直接的または間接的に接触するための内面（１３）と、前記内面（１３）に向かい合うように構成された外面（１２）とを有している帯状の基板（１０）において、
前記フィルム（１５）は鋼材、特に特殊鋼から形成されており、前記外面（１２）にはニッケルまたはニッケル合金からなる第１の層（２０）が少なくとも区域的に構成されていることを特徴とする基板。
【請求項２】
前記内面（１３）にはニッケルまたはニッケル合金からなる第２の層（２１）が少なくとも区域的に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の基板（１０）。
【請求項３】
前記ニッケル合金は０．１〜３０．０％、特に５．０〜２５．０％、特に１０．０〜２０．０％のパラジウム割合を含むニッケル・パラジウム合金（ＮｉＰｄ）であることを特徴とする、請求項１または２に記載の基板（１０）。
【請求項４】
前記第１の層（２０）および／または前記第２の層（２１）は０．１〜５．０μｍ、特に０．５〜３．０μｍ、特に１．０〜２．０μｍの層厚（ｄ1；ｄ2）を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項、特に請求項２または３に記載の基板。
【請求項５】
前記第２の層（２１）には銀または銀合金からなる第３の層（２２）が少なくとも区域的に構成されていることを特徴とする、請求項２から４のいずれか１項に記載の基板。
【請求項６】
前記第３の層（２２）は０．１〜５．０μｍ、特に０．５〜３．０μｍ、特に１．０〜２．０μｍの層厚（ｄ3）を有することを特徴とする、請求項５に記載の基板。
【請求項７】
内面（１３’）と、前記内面（１３’）に向かい合うように構成された外面（１２’）とを有する基板単位（１１）を有するチップカードモジュールであって、半導体チップが前記内面（１３’）と直接的または間接的に接触されるチップカードモジュールにおいて、前記基板単位（１１）は鋼材、特に特殊鋼から形成されており、前記外面（１２’）にはニッケルまたはニッケル合金からなる第１の層（２１）が少なくとも区域的に構成されていることを特徴とするチップカードモジュール。
【請求項８】
前記内面（１３’）にはニッケルまたはニッケル合金からなる第２の層（２１）が少なくとも区域的に構成されていることを特徴とする、請求項７に記載のチップカードモジュール。
【請求項９】
前記ニッケル合金は０．１〜３０．０％、特に５．０〜２５．０％、特に１０．０〜２０．０％のパラジウム割合を含むニッケル・パラジウム合金（ＮｉＰｄ）であることを特徴とする、請求項７または８に記載のチップカードモジュール。
【請求項１０】
前記第１の層（２０）および／または前記第２の層（２１）は０．１〜５．０μｍ、特に０．５〜３μｍ、特に１．０〜２．０μｍの層厚（ｄ1；ｄ2）を有することを特徴とする、請求項７から９のいずれか１項、特に請求項８または９に記載のチップカードモジュール。
【請求項１１】
前記第２の層（２１）には銀または銀合金からなる第３の層（２２）が少なくとも区域的に構成されていることを特徴とする、請求項８から１０のいずれか１項に記載のチップカードモジュール。
【請求項１２】
前記第３の層（２２）は０．１〜５．０μｍ、特に０．５〜３μｍ、特に１．０〜２．０μｍの層厚（ｄ3）を有することを特徴とする、請求項１１に記載のチップカードモジュール。
【請求項１３】
請求項７から１２のいずれか１項に記載のチップカードモジュールを有している電子装置、特にチップカード、健康カード、銀行カード、公共交通機関の乗車カード、ホテルカード、身分証明書、旅券、紙フィルムの形態のカード、たとえば入場カード。
【請求項１４】
請求項７から１２のいずれか１項に記載のチップカードモジュールを有しているデュアル・インターフェース・カード。
【請求項１５】
チップカードモジュールを製造するための二次加工用の複数の基板単位（１１）を有する帯状の基板（１０）を製造する方法において、鋼材、特に特殊鋼からなるフィルム（１５）に前記基板単位（１１）の構造（１６）が刻設され、次いで前記フィルム（１５）がニッケルまたはニッケル合金で好ましくは全面的に電気メッキされる方法。
【請求項１６】
ニッケルまたはニッケル合金でコーティングされた前記フィルム（１５）が一方の面で少なくとも区域的に、特に内面（１３）で、半導体チップとの直接的または間接的な接触のために少なくとも区域的に銀または銀合金でコーティングされることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップカードモジュールを製造するための複数の基板単位を有するフィルムからなる帯状の基板に関し、ならびに、チップカードモジュール、そのようなチップカードモジュールを有する電子装置、および基板を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術より、帯状の基板から製造されるチップカードモジュールを、プラスチックカードの切欠きへ挿入することが知られている。チップカードが機能するためにもっとも重要な構成要素は、チップカードの機能形態およびこれに伴って利用分野を規定する集積回路である。
【０００３】
半導体チップは、特に半導体チップを保護する役目を果たす、いわゆるチップカードモジュールの一部である。さらにチップカードモジュールは、半導体チップと読み取り機器との間で通信接続を成立させる。チップカードモジュールを製造するための典型的な帯状の基板は銅をベースとしており、このような基板は相応にニッケル被覆され、引き続いて金メッキされる。しかし高い金価格に基づき、このようなコーティングは帯状の基板の非常にコスト集中的な形態である。
【０００４】
帯状の基板、ないしこれから製作されるチップカードモジュールの金属被覆に対する典型的な要求事項は、一方では、比較的低い接触抵抗の必要性にある。接触抵抗は帯状の基板の長さ全体にわたって、および異なる製造ロットを通じて、一定でなければならない。しかし、特にチップカードの製造時における熱処理ステップの後に、接触抵抗がしばしば変化する。それはたとえばＣｒ酸化物形成に基づく。典型的には、プラスチックとともに帯材を積層化するときに熱処理ステップが必要となる。チップカードは平坦であり、チップカードモジュールは一方では最大の全体厚みを超えてはならない。他方では、チップカードモジュールは十分な安定性を有さなくてはならず、それは、チップまたはチップカードモジュールの損傷が生じ、そのためにチップカードの機能が損なわれるのを防止するためである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、一方では、使用されるべき材料に関して低コストに製造することができ、他方では、チップカードモジュールから製造される電気装置の少ない全体厚みを可能にする、チップカードモジュールを製造するための帯状の基板を提供することにある。さらに帯状の基板は、チップカードモジュールの外側の接触面で一定の低い電気接触抵抗を具体化可能であるように、さらに改良されるのがよい。さらに本発明の課題は、チップカードモジュール、電子装置、特にこのようなチップカードモジュールを有するチップカード、ならびに基板を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発によるとこの課題は、帯状の基板に関しては請求項１の対象物によって解決され、チップカードモジュールに関しては請求項７の対象物によって解決され、電子装置に関しては請求項１３または１４の対象物によって解決され、基板を製造する方法に関しては請求項１５の対象物によって解決される。
【０００７】
本発明が依拠する思想は、チップカードモジュールを製造するための複数の基板単位を有するフィルムからなる帯状の基板を提供することにある。基板は、半導体チップと少なくとも区域的に直接的または間接的に接触するための内面と、内面に向かい合うように構成された外面とを有している。
【０００８】
本発明によると、フィルムは鋼材、特に特殊鋼から形成され、帯状の基板の外面にはニッケルまたはニッケル合金からなる第１の層が少なくとも区域的に構成される。
【０００９】
したがって、実際に目に見える、カード読み取り機器と接触するチップカードモジュールの表面を、低コストなコーティングによって防護することができる。ニッケルやニッケル合金は、製造プロセスを通じて十分に安定的に保たれる、十分に低い接触抵抗を有する。したがって、電気接触抵抗をすべてのロットを通じて一定に調整することができ、製造プロセスの枠組みの中で増大しないように、チップカードモジュールの外面を機能化することが可能である。チップカードモジュールの外面は、チップカードモジュールの接触面ないしコンタクト面とも呼ぶことができる。
【００１０】
さらにニッケルは比較的安価な材料であり、それにより、金メッキに比較して大幅なコストの削減をすることができる。
【００１１】
本発明による基板のフィルム厚みは、銅材料をベースとする周知のフィルムの厚みに比較して低減されており、その際に、基板から製造されるチップカードモジュールの安定性を損なうこともない。
【００１２】
鋼材からなる、特に特殊鋼からなるフィルムの厚みは１５μｍから３５μｍであるのが好ましい。特別に好ましい実施形態では、フィルム厚みは約２０μｍである。帯状の基板から製造されるチップカードモジュールを用いて、チップカードモジュールの全体厚みを約２００μｍまで低減することができる。
【００１３】
本発明の特別に好ましい実施形態では、フィルムはオーステナイト特殊鋼から形成される。従来技術で通常使用されている銅合金とは異なり、鋼材ないし特殊鋼は、非常に高い強度でなおも十分な成形能力を有している。使用する鋼材は、硬圧延されたオーステナイト特殊鋼であるのが好ましい。特殊鋼という概念は、ＥＮ１００２０に基づき、特別な純度を有する合金化された鋼材または合金化されていない鋼材、たとえば最大０．０２５％の硫黄と燐の含有率を有する鋼材を意味する。オーステナイト組成は、たとえばＤＩＮ２６７第１１編に基づき、錆や酸に耐性のある鋼材をもたらす。このような種類の特殊鋼は、良好な成形能力で高い強度をもつという利点がある。
【００１４】
帯状の基板の内面と呼ぶのは、製造されるべきチップカードモジュールとの関連で、半導体チップと個々の基板単位面を直接的または間接的に接触させる役目を果たす基板の面である。
【００１５】
帯状の基板の外面と呼ぶのは、一方では内面に向かい合うように構成され、他方では、たとえば現金自動支払機のような読み取り機器と接触する役目を果たす基板の面である。帯状の基板の外面は、しばしばチップカードモジュールの金属被覆とも呼ばれる。帯状の基板の外面にニッケルまたはニッケル合金からなる第１の層が構成されることで、読み取り機器との接触は、実際には薄い第１の層で行われる。
【００１６】
帯状の基板の内面には、ニッケルまたはニッケル合金からなる第２の層が少なくとも区域的に構成されていてよい。本発明の特別に好ましい実施形態では、帯状の基板はニッケルまたはニッケル合金で全面的にコーティングされる。
【００１７】
本発明の別の実施形態では、ニッケルまたはニッケル合金からなる第２の層に、銀または銀合金からなる第３の層が少なくとも区域的に構成されることが意図されていてよい。この追加の銀ないし銀合金層、ないし前述した第３の層は、半導体チップと製造されるべきチップカードモジュールとの改善された接触の役目を果たす。第３の層も比較的薄く構成されることが好ましい。第３の層は、０．１から５．０μｍ、特に０．５から３．０μｍ、特に１．０から２．０μｍの層厚を有することができる。それに応じて、半導体チップと基板との直接的または間接的な接触は、たとえば銀または銀合金からなるこの第３の層で行われる。
【００１８】
上述したニッケル合金は、０．１から３０．０％、特に５．０から２５．０％、特に１０．０から２０．０％のパラジウム割合を含むニッケル・パラジウム合金（ＮｉＰｄ）であってよい。提案されるニッケル層ないしニッケル合金層は、帯状の基板を外面で、および選択的に内面で防護する。このような種類の材料は、製造プロセスを通じて十分に安定的に維持される、比較的低い電気接触抵抗を有している。
【００１９】
第１の層および／または第２の層は０．１から５．０μｍ、特に０．５から３．０μｍ、特に１．０から２．０μｍの層厚を有することができる。すなわち第１の層および／または第２の層は、製造されるべきチップカードモジュールの全体厚みにさほど悪影響を及ぼさないように小さい層厚を有している。
【００２０】
さらに本発明は、内面と、内面に向かい合うように構成された外面とを有する、基板単位を有するチップカードモジュールに関するものであり、半導体チップが基板単位の内面と直接的または間接的に接触される。
【００２１】
本発明によると、基板単位は鋼材、特に特殊鋼から形成されており、基板単位の外面にはニッケルまたはニッケル合金からなる第１の層が少なくとも区域的に構成されている。基板単位とは、上に説明したフィルムからなる帯状の基板の個別の基板単位をいう。
【００２２】
したがって以下に記述する説明および／または実施形態は、帯状の基板との関連ですでに記述した説明および／または実施形態から明らかとなる。基板単位の内面として理解されるのは、チップカードモジュールの半導体チップと直接的または間接的に接触する役目を果たす面である。さらに外面として理解されるのは、読み取り機器と接触する役目を果たす、チップカードモジュールの金属被覆ないしチップカードモジュールの面である。
【００２３】
基板単位の内面には、ニッケルまたはニッケル合金からなる第２の層が少なくとも区域的に構成されていてよい。それに応じて、ニッケルまたはニッケル合金からなる層で基板単位が全面的に包囲ないしコーティングされることが可能である。ニッケル合金は、０．１から３０．０％、特に５．０から２５．０％、特に１０．０から２０．０％のパラジウム割合を含むニッケル・パラジウム合金（ＮｉＰｄ）であってよい。
【００２４】
ニッケルまたはニッケル合金からなる第１の層および／またはニッケルまたはニッケル合金からなる第２の層は０．１から５．０μｍ、特に０．５から３．０μｍ、特に１．０から２．０μｍの層厚を有することができる。
【００２５】
基板単位の内面に構成される第２の層には、銀または銀合金からなる第３の層が少なくとも区域的に構成されていてよい。基板単位の内面にあるこのような種類の別の第３の層は、半導体チップとチップカードモジュールないし基板単位との改善された接触の役目を果たす。第３の層は０．１から５．０μｍ、特に０．５から３．０μｍ、特に１．０から２．０μｍの層厚を有することができる。
【００２６】
以上を要約していえるのは、本発明によるチップカードモジュールが、本発明による基板と同一の思想に依拠していることであり、すなわち鋼材、特に特殊鋼からなるフィルムに、特にフィルムの外面に、ニッケルまたはニッケル合金からなる層を少なくとも区域的に構成することに依拠している。
【００２７】
さらに本発明は、本発明によるチップカードモジュールを有する電子装置、特にチップカード、健康カード、銀行カード、乗車カード、公共交通機関の乗車カード、ホテルカード、身分証明書、旅券、紙フィルムの形態のカード、たとえば入場カードを含んでいる。
【００２８】
さらに本発明は、本発明によるチップカードモジュールを有するデュアル・インターフェース・カードを含んでいる。デュアル・インターフェース・カードは２つのインターフェースを含んでおり、すなわち、接触式のインターフェースと、非接触式のインターフェース、たとえばＲＦＩＤとを含んでいる。非接触式のチップカードでは、トランスポンダカード、たとえばマイフェアやＬｅｇｉｃカードなどがさらに知られている。
【００２９】
チップカードモジュールを製造するための二次加工用の複数の基板単位を有する帯状の基板を製造する本発明の方法の枠内では、第１のステップで、鋼材、特に特殊鋼からなるフィルムに基板単位の構造が刻設される。次いで、このフィルムがニッケルまたはニッケル合金で少なくとも区域的にコーティングされる。平坦な帯状の基板の両方の面が、ニッケルまたはニッケル合金で被覆ないしコーティングされるのが好ましい。
【００３０】
本発明による方法の別の実施形態では、ニッケルまたはニッケル合金でコーティングされたフィルムが一方の面で少なくとも区域的に、特に内面で、半導体チップとの直接的または間接的な接触のために少なくとも区域的に銀でコーティングされることが意図される。
【００３１】
次に、添付の模式的な図面を参照しながら実施例を用いて、さらなる具体的事項とともに本発明を詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１ａ】チップカードモジュールを製造するための複数の基板単位を有する帯状の基板であり、この図面では外面を見ることができる。
【図１ｂ】内面を見ることができる図１ａの帯状の基板である。
【図２】図１ａおよび図１ｂの帯状の基板を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１に示す帯状の基板１０の基本構造は、本発明の枠内において具体化することができる。しかしながら本発明は、図１ａに示す帯状の基板１０の基本構造、特に構造化に限定されるものではない。これ以外のジオメトリーで構造化された基板も、本発明によって包含される。
【００３４】
図１ａおよび図１ｂに示す帯状の基板１０は前製品であり、パッケージまたはチップカードモジュールをなすように二次加工される。図１ａおよび図１ｂに図示している構造は、二次加工されたチップカードモジュールないし最終製品にも、たとえばチップカードもしくは一般に電子装置にも存在する。
【００３５】
具体的には、図１ａに示す帯状の基板１０は次のように構成されている。帯状の基板１０は柔軟なフィルム１５から製作される。柔軟なフィルム１５は硬圧延されたオーステナイト特殊鋼から形成される。フィルム１５は複数の基板単位１１を有していて、これらがチップカードモジュールの製造のためにその後の方法ステップで個別化される。
【００３６】
基板単位１１はそれぞれ同一に構成されている。図１ａの図面は、帯状の基板１０の外面１２を示す図である。外面１２は、帯状の基板１０の（図１ｂに見ることができる）内面１３に向かい合うように構成されている。帯状の基板１０の外面１２と呼ぶのは、その面に基板単位１１の外面１２’が構成されている帯状の基板１０の面である。それぞれの基板単位１１の外面１２’は、チップカードモジュールの接触面ないし金属被覆面である。これらは、標準的なチップカードでは金ないし銅のような種類の元素として知られる。
【００３７】
帯状の基板１０の外面１２には、基板単位１１の構造１６を見ることができる。構造１６によって基板単位１１の個々の接触面が形成される。
【００３８】
図１ｂには、帯状の基板１０の内面１３が示されている。このケースでも、個々の基板単位１１を見ることができる。帯状の基板１０の内面１３と呼ぶのは、個々の基板単位１１の内面１３’が構成されている帯状の基板１０の面である。それぞれの基板単位１１の内面１３’には、半導体チップ（図示せず）が直接的または間接的に接触する。接触はボンディングワイヤを用いて行うことができる。
【００３９】
各実施例との関連で使用されるフィルムは、硬圧延されたオーステナイト特殊鋼からなる金属フィルムである。フィルムの厚みは１５μｍから３５μｍ、具体的には約２０μｍである。それにより、パッケージないしチップカードモジュールの全体厚みを２００μｍにまで低減することができる。
【００４０】
図２には、帯状の基板１０の模式的な断面図が示されている。基板１０は、半導体チップと少なくとも区域的に直接的または間接的に接触するための内面１３と、内面１３に向かい合い、図示した例では平行に構成された外面１２とを含んでいる。
【００４１】
外面１２には、ニッケルまたはニッケル合金からなる第１の層２０が少なくとも区域的に構成される。
【００４２】
図示している内面１３にも、ニッケルまたはニッケル合金からなる第２の層２１が少なくとも区域的に構成されている。
【００４３】
ニッケル合金は、たとえば１０．０から２０．０％のパラジウム割合を含むニッケル・パラジウム合金（ＮｉＰｄ）であり得る。
【００４４】
フィルム１５は、換言すると、表面全体にニッケルコーティングないしニッケル合金コーティングを備えている。第１の層２０と第２の層２１は、それぞれ１．０から２．０μｍの層厚ｄ1ないしｄ2を有する。
【００４５】
第２の層２１には、銀または銀合金からなる第３の層２２が少なくとも区域的に構成されていてよい。第３の層２２は、換言すると、半導体チップ（図示せず）のほうを向いている基板単位１１の面である。第３の層２２は１．０から２．０μｍの層厚ｄ3を有する。
【００４６】
特に図１ｂに明らかなように、第３の層２２は帯状の基板１０の内面１３に全面的に塗布されるのではない。特に搬送用開口部３０を備える搬送用ストリップ３１は、第３の層２２を備えていない。そのようにして、銀材料ないし銀合金材料を節約することが可能である。
【００４７】
本発明によるチップカードモジュールでは、半導体チップが、帯状の基板１０の１つの基板単位１１と接続される。そのために、半導体チップはポッティング材料に埋め込まれていてよい。
【００４８】
図１ａおよび図１ｂに示す帯状の基板１０を用いてのチップカードモジュールの製造は、次のように行われる。まず、半導体チップが基板単位１１の内面１３’に装着されて、内面１３’と直接的または間接的に接続される。特に、直接的または間接的な接続は、銀または銀合金からなる薄い第３の層２２で行われる。たとえば、このことはボンディングワイヤを用いて行うことができる。次いで、半導体チップとボンディングワイヤが固定され、それは、注型材料ないしポッティング材料が、たとえばエポキシ樹脂が、塗布されることによる。ポッティング材料が硬化した後、ポッティング材料はそれぞれの基板単位１１と固定的に結合される。
【００４９】
次いで、この構造の電子打抜き加工を行うことができる。次いで、不具合のあるモジュールを抜き取れるようにするための機能検査が行われる。次いで、チップカードモジュールがフィルム１５から切り離され、それは、たとえば個々の基板単位１１の間のウェブが除去されることによる。こうして製作されたチップカードモジュールを、引き続いて組み付けることができる。
【００５０】
チップカードモジュールを製造するための二次加工用の複数の基板単位１１を有する帯状の基板１０を製造する方法では、特殊鋼のフィルム１５にまず基板単位１１の構造１６が施される。次いでフィルム１５が、ニッケルまたはニッケル合金からなる第１の層２０および第２の層２１で電気メッキされる。
【００５１】
ニッケルまたはニッケル合金でコーティングされたフィルム１５が、次いで、内面１３で銀または銀合金からなる第３の層２２により少なくとも区域的にコーティングされる。
【００５２】
上述した基板単位１１、ないし基板単位１１を用いて製作可能なチップカードモジュールは、チップカードなどの電子装置に特別に適している。特に、この関連においてデュアル・インターフェース・カードを指摘しておく。
【符号の説明】
【００５３】
１０  帯状の基板
１１  基板単位
１２  基板の外面
１２’  基板単位の外面
１３  基板の内面
１３’  基板単位の内面
１５  フィルム
１６  構造
２０  第１の層
２１  第２の層
２２  第３の層
３０  搬送用開口部
３１  搬送用ストリップ
ｄ1  第１の層の厚み
ｄ2  第２の層の厚み
ｄ3  第３の層の厚み
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【国際調査報告】
2018512501.tif 000006
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2018512501.tif 000008
2018512501.tif 000009
2018512501.tif 000010
2018512501.tif 000011