(57)【要約】【課題】ＩＣ搭載用樹脂基板の板厚がインレット基材の厚みより薄くても、インレット基材の金属ワイヤを精度良くＩＣ搭載用樹脂基板へ配設し、且つＩＣチップも樹脂基板に安定してフリップチップ搭載できる手段を提供すること。【解決手段】一対の接続用電極を有するＩＣ搭載用樹脂基板を、前記樹脂基板より厚いインレット基材に設けた開口部に収容し、インレット基材の周縁にアンテナとして敷設された金属ワイヤの両端部を前記樹脂基板の一対の接続用電極にそれぞれ接合するにあたり、接続用電極面とインレット基材面とが面一になるように高さを調整した上、金属ワイヤの端部を接続用電極上を開口部を横断するように配置し、次いで上部から接触部を加熱圧着し金属ワイヤと接続用電極とを接続することを特徴とする非接触ＩＣカードの製造方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の接続用電極を有するＩＣ搭載用樹脂基板を、前記樹脂基板より厚いインレット基材に設けた開口部に収容し、インレット基材の周縁にアンテナとして敷設された金属ワイヤの両端部を前記樹脂基板の一対の接続用電極にそれぞれ接合するにあたり、
接続用電極面とインレット基材面とが面一になるように高さを調整した上、金属ワイヤの端部を、接続用電極上を開口部を横断するように配置し、次いで上部から接触部を加熱圧着し金属ワイヤと接続用電極とを接続することを特徴とする非接触ＩＣカードの製造方法。
【請求項２】
一対の接続用電極を有するＩＣ搭載用樹脂基板を、前記樹脂基板より厚いインレット基材に設けた開口部に収容し、ＩＣチップを前記接続電極に接続するにあたり、
接続用電極面とインレット基材面とが面一になるように高さを調整した上、ＩＣチップを接続用電極のスリットを跨ぐように配置し、超音波を利用してフリップチップ接続することを特徴とする非接触ＩＣカードの製造方法。
【請求項３】
一対の接続用電極を有するＩＣ搭載用樹脂基板を、前記樹脂基板より厚いインレット基材に設けた開口部に収容し、インレット基材の周縁にアンテナとして敷設された金属ワイヤの両端部を一対の接続用電極にそれぞれ接合する際に用いる製造装置であって、
少なくとも、インレット基材が載置される平坦部と、インレット基材に設けた開口部に収容されるＩＣ搭載用樹脂基板を下面から開口部に一部貫入して支持する台状突出部とを備えるステージ及びＴＣＢとを備え、台状突出部の平坦部からの高さが、インレット基材面と接続用電極面が面一になるようにインレット基材の厚みと樹脂基板の厚みの差を補償する高さであることを特徴とするＩＣカードの製造装置。
【請求項４】
一対の接続用電極を有するＩＣ搭載用樹脂基板を、前記樹脂基板より厚いインレット基材に設けた開口部に収容し、ＩＣチップをフリップチップ接続により一対の接続電極に接続する際に用いる製造装置であって、
少なくとも、インレット基材が載置される平坦部と、インレット基材に設けた開口部に収容されるＩＣ搭載用樹脂基板を下面から開口部に一部貫入して支持する台状突出部とを備えるステージ及び超音波実装ヘッドとを備え、台状突出部の平坦部からの高さが、インレット基材面と接続用電極面が面一になるようにインレット基材の厚みと樹脂基板の厚みの差を補償する高さであることを特徴とするＩＣカードの製造装置。
【請求項５】
前記ステージの平坦部にインレット基材吸着用の引き穴、台状突出部にはＩＣ搭載用樹脂基板吸着用の引き穴を有することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のＩＣカードの製造装置。
【請求項６】
前記ＩＣ搭載用樹脂基板吸着用の引き穴は、ＩＣ搭載位置の直下近傍と金属ワイヤと接続用電極が接続する位置の直下近傍とを除く台状突出部に掘られていることを特徴とする請求項５に記載のＩＣカードの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触型ＩＣカードに係り、特にはエナメル線等の金属ワイヤがコイル状アンテナ若しくはダイポールアンテナとして敷設されたインレット基材に、ＩＣ搭載用樹脂基板を嵌め込み、金属ワイヤとＩＣチップとをＩＣ搭載用樹脂基板上の電極に接続する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触ＩＣカードは、基本的には送受信用のアンテナと情報記録用のＩＣチップとを電気的接続を採って紙基材やプラスチック基材中に挟み込んだもので、一般には、図３（ａ）に示すように金属ワイヤ４がコイル状に敷設されたインレット基材２に所定の大きさの開口部１３を設け、ＩＣ搭載用樹脂基板３を該開口部に嵌め込んで製造する。
【０００３】
インレット基材２は、金属ワイヤ４をコイル状に敷設したアンテナとＩＣ搭載用樹脂基板３を収容する開口部１３を備えている（図３（ｃ））が、金属ワイヤ４をコイル状に敷設するには、基材面の所定位置に塗布された熱可塑性樹脂９（粘着層）上に金属ワイヤ４を金属ワイヤ敷設ヘッドから送り出し、敷設ヘッドにより熱可塑性樹脂を溶融させることで、開口部１３を除く金属ワイヤ本体をインレット基材２に固定している。
【０００４】
ＩＣ搭載用樹脂基板３は、ＩＣチップ８が、対を成す接続用電極６を跨ぐように基板上に実装され、さらにモールド樹脂によりＩＣチップが被覆され成型されたものである。完成したＩＣ搭載用樹脂基板３をインレット開口部１３に収容してから金属ワイヤ端部５と電気的接続がとられることもあれば、基板だけをインレット基材２の開口部１３に収容してからＩＣチップ８の搭載と金属ワイヤ４の接続を行い、その後モールド樹脂で被覆する場合がある。後者の場合、インレット基材からモールド層が大きく突出しないように、ＩＣモジュール用の基板の厚みはインレット基材の厚みよりも薄く設定されるのが普通である。図３（ｃ）でａ＜ｂに相当する。
【０００５】
樹脂基板の電極６とインレット基材上の金属ワイヤ末端５との接続は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、金属ワイヤ末端５を樹脂基板の電極６上に開口部１３を横断する形で載置した後、熱圧着ヘッドによって、金属ワイヤ４をＩＣ搭載用樹脂基板（以下、樹脂基板とも記す。）の電極６に向けて押し付け、当該金属ワイヤを電極に熱圧着して固定している。
【０００６】
その際、上述したようにＩＣ搭載用樹脂基板３の厚みａがインレット基材の厚みｂよりも薄いと、通常の平坦なステージ上での加工では、樹脂基板が開口部内に沈み込むので金属ワイヤを弛ませて電極面６Ａに接触させる必要がある。弛ませると電極上を跨ぐ部分の金属ワイヤが蛇行するという問題がある。
【０００７】
また、一般に開口部１３はＩＣ搭載用樹脂基板３より大きいので、樹脂基板は固定されず動く余裕がある。この場合、例えば熱圧着ヘッドの大きさが適切でないと電極面６Ａと金属ワイヤ４のアライメントに誤差が生じ、金属ワイヤ４が歪んだり湾曲して熱圧着がうまく行えず、金属ワイヤ４に吊り下がる樹脂基板３の開口部１３での占有位置が安定しないという問題がある。樹脂基板３の位置が安定しないと、その後のＩＣチップ８取り付け工程でチップの取り付けがうまくいかないという問題が生じる。
【０００８】
また、ＩＣ搭載用樹脂基板３の各電極６にワイヤ端部５を熱圧着した後に、ＩＣチップ８を前記電極６をブリッジするようにフリップチップ実装する。樹脂基板３が金属ワイヤ
４に固定された状態でこの処理を行うことになるが、インレット基材２の厚みが樹脂基板３の厚みよりも厚いと、樹脂基板３と該基板が載置されるステージの間に隙間ができて、吸着によりステージに固定することが困難となり、超音波接合が不完全になるなどＩＣチップ８の実装を確実に行えないという問題がある。
【０００９】
ＩＣ搭載用樹脂基板の板厚を厚くすれば前記の問題は改善されるが、板厚の調整は容易ではなく、また厚くすると基板のコストが上昇し、コストダウンの要望に背反するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３７２１５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、ＩＣ搭載用樹脂基板の板厚がインレット基材の厚みより薄くても、インレット基材に敷設した金属ワイヤを精度良くＩＣ搭載用樹脂基板へ配設し、且つＩＣチップも前記樹脂基板に安定してフリップチップ搭載できる手段を提供することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を達成するための請求項１に記載の発明は、一対の接続用電極を有するＩＣ搭載用樹脂基板を、前記樹脂基板より厚いインレット基材に設けた開口部に収容し、インレット基材の周縁にアンテナとして敷設された金属ワイヤの両端部を前記樹脂基板の一対の接続用電極にそれぞれ接合するにあたり、接続用電極面とインレット基材面とが面一になるように高さを調整した上、金属ワイヤの端部を、接続用電極上を開口部を横断するように配置し、次いで上部から接触部を加熱圧着し金属ワイヤと接続用電極とを接続することを特徴とする非接触ＩＣカードの製造方法としたものである。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、一対の接続用電極を有するＩＣ搭載用樹脂基板を、前記樹脂基板より厚いインレット基材に設けた開口部に収容し、ＩＣチップを前記接続電極に接続するにあたり、接続用電極面とインレット基材面とが面一になるように高さを調整した上、ＩＣチップを接続用電極のスリットを跨ぐように配置し、超音波を利用してフリップチップ接続することを特徴とする非接触ＩＣカードの製造方法としたものである。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、一対の接続用電極を有するＩＣ搭載用樹脂基板を、前記樹脂基板より厚いインレット基材に設けた開口部に収容し、インレット基材の周縁にアンテナとして敷設された金属ワイヤの両端部を一対の接続用電極にそれぞれ接合する際に用いる製造装置であって、少なくとも、インレット基材が載置される平坦部と、インレット基材に設けた開口部に収容されるＩＣ搭載用樹脂基板を下面から開口部に一部貫入して支持する台状突出部とを備えるステージ及びＴＣＢとを備え、台状突出部の平坦部からの高さが、インレット基材面と接続用電極面が面一になるようにインレット基材の厚みと樹脂基板の厚みの差を補償する高さであることを特徴とするＩＣカードの製造装置としたものである。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、一対の接続用電極を有するＩＣ搭載用樹脂基板を、前記樹脂基板より厚いインレット基材に設けた開口部に収容し、ＩＣチップをフリップチップ接続により一対の接続電極に接続する際に用いる製造装置であって、少なくとも、インレット基材が載置される平坦部と、インレット基材に設けた開口部に収容されるＩＣ搭載用樹脂基板を下面から開口部に一部貫入して支持する台状突出部とを備えるステージ及び超音波
実装ヘッドとを備え、台状突出部の平坦部からの高さが、インレット基材面と接続用電極面が面一になるようにインレット基材の厚みと樹脂基板の厚みの差を補償する高さであることを特徴とするＩＣカードの製造装置としたものである。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、前記ステージの平坦部にインレット基材吸着用の引き穴、台状突出部にはＩＣ搭載用樹脂基板吸着用の引き穴を有することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のＩＣカードの製造装置としたものである。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、前記ＩＣ搭載用樹脂基板吸着用の引き穴は、ＩＣ搭載位置の直下近傍と金属ワイヤと接続用電極が接続する位置の直下近傍とを除く台状突出部に掘られていることを特徴とする請求項５に記載のＩＣカードの製造装置としたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る請求項１と請求項３の発明によれば、ＩＣ搭載用樹脂基板とインレット基板が面一の状態で金属ワイヤと電極が熱圧着されるので、金属ワイヤに張力が加わらず且つ金属ワイヤが弛まないことから、金属ワイヤと電極の接続安定性が向上し、同時に圧着後の樹脂基板のインレット基板開口部への嵌め込み位置が安定し、その停留形態も曲がったり傾くことがない。したがって、樹脂基板のインレット基材への乗り上げ潜り込みという固定位置不良が低減する。
【００１９】
次に、請求項２と請求項４の発明によれば、前記の発明で樹脂基板の開口部での位置が安定した上に、さらにステージから突出する硬い台座に隙間無く接触して支えられていることから、ＩＣチップと電極のアライメントが容易となり、且つ超音波が効果的に作用しＩＣチップを電極に確実にフリップチップ接続することができる。
【００２０】
次に請求項５と請求項６の発明によれば、樹脂基板が歪むことなしにしっかりとステージに固定できるので金属ワイヤの熱圧着とＩＣチップの電極への接続を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明になる（ａ）ＩＣカード製造装置（ワイヤ圧着）及び（ｂ）ＩＣカードのコア部分の断面視の図である。
【図２】本発明になる（ａ）ＩＣカード製造装置（ＩＣチップ搭載）の断面視図及び（ｂ）ＩＣ搭載用樹脂基板の上面視図である。
【図３】従来技術における（ａ）非接触ＩＣカードのコア部分の上面視の図（ｂ）、ＩＣチップ搭載用樹脂基板の上面視図、（ｃ）は（ａ）の断面視の図である。
【図４】ステージの基材吸引用の穴配置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の対象となる非接触型ＩＣカードの形態は、図３（ａ）に記載の従来型の構成のものと同一であるが、インレット基材２の開口部１３に所定の樹脂基板を嵌め込んでから当該基板に予め形成してある接続用電極６Ａ、６Ｂにアンテナ線端部５とＩＣチップ８をそれぞれ接続して製造するものに限られる。
この場合、樹脂基板３の厚みはインレット基材２の厚みより薄く設定されるのが普通であるが、その結果としてワイヤ端部５とＩＣチップ８とを基板の接続電極６Ａ，６Ｂにそれぞれ接続する場合種々の不都合が発生した。
【００２３】
具体的には、インレット基材２に敷設したワイヤ端５を電極６Ａに確実に接続し、接続することで樹脂基板３が開口部１３の所定の位置に所定の高さと向きで留まるようにするには、インレット基材２の表面と樹脂基板３の表面が同一平面をなすようにする必要があ
る。面一になるようにするためには、薄いほうの樹脂基板２を下から厚みの差の分だけ持ち上げる必要がある。
【００２４】
この様にしてワイヤ端部５が電極６Ａに接続されると、樹脂基板３はワイヤ端部に吊り下がる状態になりステージから浮き上がるため、このままではＩＣチップ８をフリップチップ接続できない。そこで吊り下がった樹脂基板３を下から平坦な台座で支えるということである。下から持ち上げて支持するという目的が同じだが異なる台座（作業用ステージ）を使用するのは、ワイヤ４を電極６Ａに押し付ける装置（ＴＣＢ）と、ＩＣチップ８を電極６Ｂに接続する装置（超音波実装ヘッド）が異なるからである。基材側を固定してＴＣＢと超音波実装ヘッドを入れ替えることができればステージの方は共通にできる。
【００２５】
以下、実施例に基づいて本発明を簡単に説明する。
【００２６】
本実施形態に係るＩＣカードは、少なくともコア層１として図３に示すように、インレット基材２と金属ワイヤ４、及びＩＣ搭載用樹脂基板３と該基板に搭載するＩＣチップ８とを有している。最終的にはコア層１はオーバーコート材で表裏が被覆され、非接触ＩＣカードとなるものである。
【００２７】
（インレット基材）
インレット基材２（以下、単に基材とも記す。）は、平板形状となっていると共に、上質紙や樹脂など少なくとも表層が非導電性物質からなる。基材表面であってワイヤ４がアンテナとして敷設される位置には、塗布等によって粘着材層として熱可塑性樹脂層９が予め設けられている基材２を使用する。さらに基材２には、図３で示すような、ＩＣ搭載用樹脂基板３（以下、単に基板とも記す。）と略同形の開口部１３が形成されていて、その開口部１３に基板３が嵌め込まれる。
【００２８】
（ＩＣ搭載用樹脂基板）
ＩＣ搭載用樹脂基板３は、ＦＲ−４、ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＥＮに代表される樹脂などの非導電性材料から板状に構成される。その基板３の表面（上面）と裏面（下面）のうち、少なくとも表面には、図３（ｂ）に示すように一対の電極６が形成されている。電極６は、Ｃｕ、Ａｌ等の導電性材料で構成されている。図３（ｂ）中、ＩＣチップが実装されたように描いているが、現時点ではチップ搭載の予定位置を示すものである。
【００２９】
各電極６はそれぞれ、図３（ｂ）に示すように、接合パッド部６Ａと実装部６Ｂとを備える。接合パッド部６Ａは、金属ワイヤ５を接続するための部分である。実装部６Ｂは、ＩＣチップ４をスリット７を跨ぐように搭載する部分である。本実施形態の対を成す電極６は、図３（ｂ）に示すように、平面視において左右対称に形成され、所定のスリット７を挟んで各実装部６Ｂが対向配置し、その左右両側にそれぞれ長方形形状の接合パッド部６Ａが形成されている。接合パッド部６Ａは、上記スリット７と同方向に長辺を向けて配置している。但し、電極の形状自体は図示したものに限られず２つの電極があればよい。
【００３０】
そして、本実施形態では、図３（ｃ）に示すように、電極６を含む基板３の総厚みａを、インレット基材２の厚みｂ（熱可塑性樹脂層８の厚みは除く）よりも薄くなるように調整している。なお、ＩＣカードの場合には、上記総厚みａと基材２の厚みｂの差は０．２ｍｍ以下に収めるのが好ましい。
【００３１】
「ＩＣカードのコア部の製造方法」
基材２に形成した開口部１３に一対の電極６が形成されたＩＣ搭載用樹脂基板３を嵌め込む。嵌め込みの詳細は省略するが、インレット基材を、上部にＴＣＢを備えるステージ１０上にセットする。ステージ１０は断面が図１（ａ）で示されるもので、中央にステージ１０から突出する台座１１を設けてある。台座１１は、大きさがインレット基材の開口部１３より小さく基材の下部から僅かに開口部１３に貫入するようになっている。台座１１の張り出し高さは、インレット基材２の厚みと開口部１３に収容される基板３の厚みの差程度であって、丁度インレット基材の上表面と基板３の表面が面一になる高さである。インレット基材２に塗布された熱可塑性樹脂９の厚みは考慮に入れないが、基材3上の電極６は基材の厚みに入れる。
【００３２】
次に、基材２表面に対し、図示しない敷設ヘッドから金属ワイヤ４を送り出しながら、敷設ヘッドによって基材２の上面に塗布された熱可塑性樹脂層８を溶融させることで、基材２表面に対して、目的とするアンテナ形状に金属ワイヤ４を敷設しつつ固定する。このとき、基材２の開口部１３に配置した基板３上においても、敷設ヘッドから金属ワイヤ５を送り出して、各電極６の接合パッド部６Ａ上を通過するようにワイヤ端部５を敷設する。その後、基板３位置では、熱圧着ヘッド１２で金属ワイヤ５を電極６に押し付け熱圧着することで、金属ワイヤ５を電極６に固定する。ワイヤの配置については、図２（ｂ）を参照されたいが、ここでは金属同士が接触する部分はワイヤの潰れが発生するため太く示してある。これによって基板３が金属ワイヤ端部５に吊り下がるようにして固定される。
【００３３】
このとき、平坦なステージに基材２を載置すると、電極６を含むＩＣ搭載用樹脂基板３の総厚みａが基材２の厚みｂよりも薄いことから、基材２の上面（熱可塑性樹脂層８の厚みは除く。）よりも、ＩＣ搭載用樹脂基板３の電極７が下方に凹んだ状態となる。この状態で金属ワイヤ５を開口部１３を横断するように送り出して敷設すると、金属ワイヤ５は、弛んだ状態で敷設されることがあり、圧着後の基板３の開口部１３内の位置や停留形態が安定しない。突出する台座１１を設けることでこうした不安定さが解消される。
【００３４】
次に、超音波実装ヘッド１４を備える別のステージ１０にインレット基材２を移動する（図２参照）。そして対をなす電極６の各実装部６Ｂに跨るようにＩＣチップ８を配置する。また、台座１１に形成した吸引穴（図示せず）から真空引きすることで、基材２及びＩＣ搭載用樹脂基板３を台座１１に吸着固定した状態とする。この状態で、ＩＣチップ８に上側から超音波実装ヘッド１４を当接して超音波を付与することで、ＩＣチップ８を一対の実装部６Ｂに接合して固定する。この場合の台座１１の高さはワイヤ４を熱圧着する場合と同様である。
【００３５】
このようにインレット基材を持ち上げて支えれば、ＩＣ搭載用樹脂基板３の吸着・固定を十分に行うことが可能となり、ＩＣチップ８を超音波実装する際にも、超音波エネルギーを有効に活用できる。すなわち、ＩＣ搭載用樹脂基板３の裏面（下面）を台座１４に密着するように吸着した状態で、ＩＣチップ８の実装を確実に行うことができる。
【００３６】
最後に、インレット基材とＩＣ搭載用樹脂基板をステージに密着固定するための吸引穴の配置について説明する。図４は、ステージから突出した台座近傍における吸引穴の一例を上面視で図示したものである。少なくとも、インレット基材を吸引するための吸引穴２０を台座１１の周囲に配置する必要がある。これについては、インレット基材単体の大きさに合わせて配置する。
【００３７】
この他、ＩＣ搭載用樹脂基板を吸引する吸引穴２１を台座１１にも配置する。この位置については、ＩＣチップ８が搭載される位置（図の黒四角）直下から離れたところで、且つワイヤ端部５が走る位置直下からも離れた部位が好ましい。吸引穴直上は、搭載される基板のそこの温度が下がったり加圧時の基板の歪みにより、熱圧着及び超音波実装が確実に行えなくなるおそれがあるからである。
【符号の説明】
【００３８】
１、ＩＣカードのコア部分
２、インレット基材
３、ＩＣ搭載用樹脂基板
４、金属ワイヤ（アンテナ）
５、金属ワイヤ端部
６、電極
６Ａ，接合パッド部
６Ｂ、ＩＣチップ実装部
７、スリット
８、ＩＣチップ
９、熱可塑性樹脂
１０、ステージ
１１、ステージ突出部
１３、開口部（インレット基材の）
１４、超音波実装ヘッド
２０、吸引穴（インレット基材対応）
２１、吸引穴（基板対応）
【図４】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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