(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モールドされ又はされていないＩＣチップと、
前記ＩＣチップを装着する、略長方形形状の凹部が形成されたカード基材と
を備えたＩＣカードにおいて、
前記略長方形形状の凹部の４辺には、前記ＩＣチップ側に突出し、前記ＩＣチップの辺と略平行な直線部分を有する突出部が少なくとも１箇所以上設けられており、
前記凹部は、その側面部に、前記凹部の開口側で前記ＩＣチップとの隙間が大きくなり、前記凹部の底面側で前記ＩＣチップとの隙間が小さくなる傾斜部と、前記傾斜部の底面側に連接され、前記傾斜部の底面側の開口面積を維持する垂直部とが形成されていること
を特徴とするＩＣカード。
【請求項２】
請求項１に記載のＩＣカードにおいて、
前記直線部分は、その長さの合計が各辺について前記ＩＣチップの対応する辺の長さの１／５以上であること
を特徴とするＩＣカード。
【請求項３】
モールドされ又はされていないＩＣチップと、前記ＩＣチップを装着する、略長方形形状の凹部が形成されたカード基材とを備えたＩＣカードを製造するＩＣカードの製造方法において、
前記略長方形形状の凹部の４辺に、前記ＩＣチップ側に突出し、前記ＩＣチップの辺と略平行な直線部分を有する突出部を少なくとも１箇所以上形成するとともに、
前記凹部の側面部に、前記凹部の開口側で前記ＩＣチップとの隙間が大きくなり、前記凹部の底面側で前記ＩＣチップとの隙間が小さくなる傾斜部と、前記傾斜部の底面側に連接され、前記傾斜部の底面側の開口面積を維持する垂直部とを形成する凹部形成工程を含むこと、
を特徴とするＩＣカードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣチップをカード基材に直接実装するＩＣカード及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＩＣカードは、例えば、接触式ＩＣカードを例にとると、ＩＣモジュールをカード基材に実装するようにして製造していた。ＩＣモジュールは、基板の一方の面に端子が形成され、他方の面にＩＣチップが接着されており、ワイヤボンディング方式又はフリップチップ方式によって、ＩＣチップのパッドと端子とが電気的に接続され、ＩＣチップ及び結線部を樹脂によって覆ったものである。一方、カード基材は、このＩＣモジュールが装填できる凹部が予めザグリ加工又は射出成型等によって形成されている。そして、カード基材の凹部に、接着剤を介して、ＩＣモジュールの端子が表になるように装着されることによって、ＩＣカードが完成する。
【０００３】
前述した製造方法に対して、より簡単な工程で、いっそうの低コスト化を図るために、ＩＣチップをカード基材に直接実装する方法が提案されている。
図３は、従来のＩＣチップをカード基材に直接実装するＩＣカードの製造方法を示す図である。
このＩＣカードの製造方法は、図３（ｃ）に示すように、凹部形成工程＃１０１，ＩＣチップ装着工程＃１０２，回路形成工程＃１０３，樹脂封止工程＃１０４等を備えている。
【０００４】
凹部形成工程＃１０１は、カード基材２１の一方側に、ＩＣチップ２２が装着できるだけの小さな凹部２１ａを形成する工程である。
【０００５】
ＩＣチップ装着工程＃１０２は、カード基材２１の凹部２１ａに、ＩＣチップ２２を装着して、必要に応じて接着剤２３を用いながら固定する工程である。このときに、ＩＣチップ２２は、そのパッド２２ａが表側となり、また、ＩＣチップ２２の表面がカード基材２１の表面とほぼ同一平面となる位置に装着して、固定される。
【０００６】
回路形成工程＃１０３は、ＩＣチップ２２のパッド２２ａと、端子面とが電気的に接続できるような導電回路２４を形成する工程である。この導電回路２４は、銀粉、銅粉又はアルミニウム粉等の金属粒子を混ぜた導電性インキ等をシルク印刷などにより形成する工程である。
また、導電回路２４は、端子面を含む回路が形成されたリードフレームを接着剤を介して、ＩＣチップ２２を含むカード基材２１の上面に貼り付け、チップパッド２２ａとリードフレーム接触部とを、フリップチップ方式等によって接続するようにしてもよい。
【０００７】
樹脂封止工程＃１０４は、端子面のコンタクト領域以外の部分を、耐湿性樹脂などによって封止して、保護する工程である。
【０００８】
前述したＩＣカードの製造方法は、ＩＣチップ２２上に導電インキを印刷して、又は、カード基材２１の上面にリードフレームを貼り付けて、導電回路２４を形成することによって、ＩＣチップ２２の電気的な接続をとる回路形成工程＃１０３が、最も重要かつ難易度の高い工程である。
【０００９】
この回路形成工程＃１０３は、ＩＣチップ２２の装着位置と、導電印刷又はリードフレームによる導電回路２４のチップパッド２２ａとの位置が正確に合わされ、確実に接続される必要がある。しかし、この位置合わせが正確に行われないと、チップパッド２２ａが所定の端子と接続されないか、極端な場合には、異なる端子と導通してしまう危険性があった。
【００１０】
凹部形成工程＃１０１において、カード基材２１に凹部２１ａを形成する方法は、あらかじめ凹部が形成できるような金型を用意して、射出成型で形成する方法と、エンドミルによるザグリ加工を行う方法とがある。
しかし、前者の射出成形による方法は、チップの大きさが変わるたびに高価な金型を作り直す必要があり、段取り替えも容易ではない。また、成形可能な樹脂の種類がＡＢＳ等に制限されてしまい、比較的低コスト化がはかれるＰＶＣ（塩化ビニル）やＰＥＴ，比較的高耐熱性が得られるＰＣ（ポリカーボネイト）等の採用が技術的に困難である等の制約が多く、メリットが少ない。
【００１１】
これに比較して、後者のザグリ加工による方法は、ほぼ任意の材料に対して切削加工が可能であり、チップサイズ等の品種が変わっても、ＮＣコントローラのプログラムを切り替えるだけで容易に対応でき、メリットが多い。
この方法は、エンドミルの回転による切削加工を行うので、加工時間をできるだけ短かくするために、半径ができるだけ大きなエンドミルを選択して、形状もチップ外周輪郭にある程度の隙間を持たせたコーナー部に、円弧（Ｒ）がついた長方形形状とすることが常識的に行われてきた。
この加工方法は、確かに短時間の加工が可能なために、生産能力が向上し、コストを下げる効果がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来のＩＣカードの製造方法は、以下のような問題点があった。
凹部形成工程＃１０１において、ザグリ加工を行う場合に、４辺のコーナー部が必ず円弧となり、ＩＣチップを搭載するときに、円弧の半径分だけ寸法の余裕をとる必要がある。たとえば、エンドミル半径が０．５ｍｍであれば、ＩＣチップ４辺とカード基材の凹部の４辺には必ず０．５ｍｍの隙間が空いてしまうことになる。このとき、理論的には、ＩＣチップの４箇所の角が凹部側面と接触し、位置決めできることにはなる。
しかし、いずれも点接触であり、精度的には非常に不安定であり、わずかなバリ等の影響を強く受け、位置がずれやすく、カード基材へのＩＣチップの装着時、又は、カード使用時の曲げ作用等によって、４点に集中荷重がかかり、欠け（クラック）が発生する恐れがあった。
【００１３】
逆に、エンドミルの半径を極力小さくすれば、このコーナー部の円弧の影響を少なくすることは可能である。しかし、加工時間が増大し、エンドミル自身の強度が落ちることによって、刃の破損が頻発し、加工能力、コスト等も上がり、得策ではない。
【００１４】
さらに、ＩＣチップの外周部と、カード基材の凹部の側面に隙間が大きく開いた場合に、導電インキでの印刷による端子とＩＣチップの電気的接続が困難になる。これは、隙間の間隔にもよるが、おおむね０．１ｍｍ以上の間隔では、導電インキによる接続は不可能となる。
また、リードフレームにしても、隙間上方の部分はきわめて強度が弱くなり、外部からの力（こすれ，曲げ等）により、容易に接続部が壊れてしまう恐れがある。
【００１５】
特に、導電インキによる回路形成を行う場合に、上記隙間が大きいときには、この隙間に導電インキが染み込み、例えば、異なるデータの送受信に用いる別系統の回路同士がこの溝への導電インキの染み込みによってつながってしまい、ショートしてしまう恐れが生じてしまう。
【００１６】
本発明は、カード基材の凹部を速い加工速度で加工しても、ＩＣチップとの位置決めを正確に行うことができ、しかも、端子又はコイル等の導電回路とＩＣチップの導通を正確かつ確実に行うことを可能とすることにより、カード基材の凹部と導電回路の生産歩留まりを向上させ、ひいては、製造コストを下げ、安定的な生産を行うことを可能にするＩＣカードとその製造方法を提供することを課題とする。
【００１７】
【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、モールドされ又はされていないＩＣチップと、前記ＩＣチップを装着する、略長方形形状の凹部が形成されたカード基材とを備えたＩＣカードにおいて、前記略長方形形状の凹部の４辺には、前記ＩＣチップ側に突出し、前記ＩＣチップの辺と略平行な直線部分を有する突出部が少なくとも１箇所以上設けられており、前記凹部は、その側面部に、前記凹部の開口側で前記ＩＣチップとの隙間が大きくなり、前記凹部の底面側で前記ＩＣチップとの隙間が小さくなる傾斜部と、前記傾斜部の底面側に連接され、前記傾斜部の底面側の開口面積を維持する垂直部とが形成されていることを特徴とするＩＣカードである。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のＩＣカードにおいて、前記直線部分は、その長さの合計が各辺について前記ＩＣチップの対応する辺の長さの１／５以上であることを特徴とするＩＣカードである。
【００２１】
請求項３の発明は、モールドされ又はされていないＩＣチップと、前記ＩＣチップを装着する、略長方形形状の凹部が形成されたカード基材とを備えたＩＣカードを製造するＩＣカードの製造方法において、前記略長方形形状の凹部の４辺に、前記ＩＣチップ側に突出し、前記ＩＣチップの辺と略平行な直線部分を有する突出部を少なくとも１箇所以上形成するとともに、前記凹部の側面部に、前記凹部の開口側で前記ＩＣチップとの隙間が大きくなり、前記凹部の底面側で前記ＩＣチップとの隙間が小さくなる傾斜部と、前記傾斜部の底面側に連接され、前記傾斜部の底面側の開口面積を維持する垂直部とを形成する凹部形成工程を含むこと、を特徴とするＩＣカードの製造方法である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
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。
図１は、本発明によるＩＣカードとその製造方法の第１実施形態を示す図である。なお、前述した従来例と同様な機能を果たす部分には、末尾に共通する符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
この実施形態のＩＣカード１０は、カード基材１１と、ＩＣチップ１２とを備えている。
【００２６】
カード基材１１は、ＩＣチップ１２を装着する凹部１１ａの形状について、各辺に以下のような直線部分１１ｂが形成されている。
この直線部分１１ｂは、ＩＣチップ１２の４辺からの距離が、凹部１１ａの全体形状の中の最小曲率半径ｒよりも小さい間隔δとなり、ＩＣチップ１２の辺と略平行となるように形成されている。直線部分１１ｂは、各辺に少なくとも１箇所以上設けられている。直線部分１１ｂは、各辺について、直線部分１１ｂの長さの合計Ｂが、ＩＣチップ１２の対応する辺の長さＡの１／５以上となるように形成されている。この長さは、ＩＣチップ１２の位置決めに必要かつ十分な長さである。
【００２７】
この実施形態の凹部１１ａは、直線部分１１ｂを形成することによって、ＩＣチップ１２の４辺と、適切な隙間δを隔て、かつ、それらの４辺と平行な凹部側面部１１ａ−１［図１（ｂ）］によって、良好にガイドされ、４辺から均等な力で支えられるために、搭載時のチップクラック等が防止できる。
また、カード曲げ作用等においても、カード基材１１とＩＣチップ１２の接触面積が大きいため、応力がＩＣチップ１２の全体に分散され、壊れにくく、信頼性を向上させることができる。
【００２８】
さらに、コーナー部１１ｃのｒを大きくしても、ＩＣチップ１２の４辺に適切なクリアランスδを保った直線部分１１ｂがあることによって、安定かつ正確なＩＣチップ１２の固定が可能となる。このために、エンドミル３１の半径Ｒｅを大きくして、加工速度を著しく速くして、生産効率を上げることが可能であり、かつ、径の大きいツール（切削工具）を使用することで、ツールの耐久性が増加し、ツールコストを抑えることも可能となる。
なお、直線部分１１ｂ以外の部分は、隙間が大きくなるので、ＩＣチップ１２を接着するときに、接着剤がはみ出した場合の吸収代とすることができる。
【００２９】
また、図１（ｃ）に示すように、エンドミル３２の側面部に、凹部１１ａの開口側から底面側にかけて、角度を付けたテーパー部３２ａを設けてやれば、凹部１１ａの側面部１１ａ−２に、任意の傾斜を付けることが可能となる。このために、たとえば、カード基材１１の凹部１１ａの開口側でＩＣチップ１２との隙間が大きく、底面側で小さくなるような形状にすれば、ＩＣチップ１２を、カード基材１１の上方からラフな位置で落としてやれば、自然に正確な位置への位置決めができ、搭載が容易かつ正確になる。
なお、図１（ｄ）に示すように、傾斜部１１ａ−３と、垂直部１１ａ−４を有するようにしてもよい。装着時のガイドがしやすく、装着後の位置決めが確実となる利点がある。この場合には、直線部と傾斜部を有するようなエンドミル３３を用いればよい。
【００３０】
一方、本実施形態では、導電回路１４は、凹部１１ａの直線部分１１ｂの上方を通過するように、導電インキ印刷時又はリードフレーム貼込時の回路のパターンを配置するようにしてある。このために、直線部分１１ｂは、ＩＣチップ１２の４辺と平行で、かつ、密な隙間δとなるので、導電回路１４は、下方の支持部材の存在しない領域が最小限に抑えられ、こすれや曲げ等の外力によっても損傷しにくくなった。
また、導電回路１４は、導電インキによっての回路パターンを形成する場合には、隙間δへの導電インキの染み込みによる回路のショート等の不具合の可能性を効果的に防止し、信頼性の高いＩＣカードが製造できるようになった。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＩＣチップ１２を収納する凹部１１ａが形成されたカード基材１１に、ＩＣチップ１２をパッド１２ａが表側に向く方向で、接着剤を介して固定し、上面から導電インキ等の印刷又はリードフレームの貼り込み等によりチップパッド１２ａと接触式ＩＣカードの端子との導通をはかる接触式ＩＣカードを製造する工程において、ＩＣチップ１２が正確な位置に位置決めされて、カード基材１１の凹部１１ａに固定でき、また、後工程の導電インキ又はリードフレームによる端子とチップの導通を正確かつ確実に行うことを可能とし、さらに、カード基材１１の凹部１１ａと、導電インキの印刷又はリードフレームなどの生産歩留まりを向上させ、ひいては、ＩＣカードの製造コストを下げ、安定的な生産を行うことができる。
【００３２】
（第２実施形態）
図２は、本発明によるＩＣカードとその製造方法の第２実施形態を説明する図である。
第２実施形態のＩＣカード１０Ｂは、凹部１１ａの上辺に、２つの直線部分１１ｂ−１，１１ｂ−２を設け、それぞれ、導電回路１４を接続した。この実施形態では、これら２つの直線部分１１ｂ−１，１１ｂ−２の長さの合計は、ＩＣチップ１２の対応する辺の長さの１／５以上になっている。
また、各辺の直線部分１１ｂも、ＩＣチップ１２の中央部ではなく、必要に応じて、任意の位置に形成したものである。
第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、種々の導電回路のパターンに対応できるという効果がある。
【００３３】
（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、それられ本発明の均等の範囲内である。
例えば、チップパッドと接触式ＩＣカードの端子との導通する例で説明したが、非接触式ＩＣカードのコイルと導通する場合であっても、同様に適用することができる。
また、本発明を実施するためには、４つのコーナー部１１ａに半径ｒの円弧を形成すればよい。このようにすれば、もっとも直線部分１１ｂを長くでき、しかも、加工形状が簡単であり、加工工数も少なくなる。
さらに、ＩＣチップは、樹脂モールドされていないものについて説明したが、正確な形状に形成された樹脂モールド（トランスファーモールドなど）であれば、モールドされたものであっても適用できる。
なお、直線部分１１ｂ以外の大きい隙間の部分は、後工程で、樹脂などで埋めておくようにしてもよい。
【００３４】
【実施例】
次に、実施例をあげて、本発明をさらに具体的に説明する。
この実施例は、厚み０．７６ｍｍの、ＩＳＯ７８１０に準拠するＰＶＣ（塩化ビニル）製のカード基材１１に対して、半径０．５ｍｍの、側面に約２０度の傾斜３２ａを付けたエンドミル３２を用いて、３．３６×３．８６ｍｍ，厚み２８０μｍのあらかじめチップパッド面に、金バンプが形成されたＩＣチップ１２を、フリップチップ方式で実装するケースである。
【００３５】
ザグリ加工の外周形状は、図１（ｃ）に示すように、ＩＣチップ１２の角がカード基材１１に接触しないように、コーナー部１１ｃの隙間を、０．５ｍｍとした半径０．５ｍｍの円弧を付け、隙間０．１ｍｍのＩＣチップ１２の４辺に平行な長さ１ｍｍの直線部分１１ｂをＩＣチップ１２の各辺の中央部に設けた。
このザグリ加工は、このＩＣチップ１２をカード基材１１の凹部１１ａの底面に、シアノアクリレート系瞬間接着剤で固定するために、この接着材層の厚みを約２０μｍとして、ザグリの深さを、０．３ｍｍとし、チップ搭載後のＩＣチップ１２の上面とカード基材１１の表面がほぼ同一平面上になるよう考慮した（凹部形成工程）。
【００３６】
さらに、図１（ａ）に示すように、凹部１１ａの４辺のうち、２辺の隙間が密な領域の上方に、導電回路１４が載るように、あらかじめカード基材１１と接着する領域に、シアノアクリレート系瞬間接着剤が塗布され、チップパッド１２ａの金バンプと接触する領域に、一般に販売されている異方性導電シート（厚み４０μｍ）を、仮熱接着された厚み５０μｍの、接触端子面（６箇所）が形成された銅製リードフレームを、ヒーター温度２００℃，荷重１．５ｋｇｆで１０秒間熱圧着し、カード基材１１への接着及びＩＣチップ１２との電気的接続をはかった（ＩＣチップ装着工程，回路形成工程）。
【００３７】
最後に、ＩＣチップ１２の保護のため、表面に端子コンタクト領域を除くチップ及びリードフレーム領域上面をＵＶ樹脂性透明インキによるニス引きを行い（樹脂封止工程）、結果として、良好な外観とＩＳＯ７８１６規格を満足し、電気接続的にも問題ない接触式ＩＣカードが製造できることを確認した。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、以下のような種々の効果がある。
（１）  ＩＣチップの４辺に平行な狭間隔の直線部分を各辺につき、少なくとも１箇所以上設けることにより、このＩＣチップ４辺と平行するカード基材の凹部の側面部の隙間を、ＩＣチップの搬送位置精度のばらつきを考慮して、適切に選択すれば、このばらつきによる搭載不良を防ぎつつ、良好な搭載位置精度が保証できる。
【００３９】
（２）  ＩＣチップは、カード基材の凹部の平行な４辺の側面部から均等な力で支えられるために、搭載時のチップクラック等が防止でき、カード曲げ作用等においても、カード基材とＩＣチップの接触面積が大きいために、応力がチップ全体に分散され、壊れにくく、信頼性が向上する。
【００４０】
（３）  カード基材の凹部は、コーナー部の円弧を大きくしても、ＩＣチップの４辺に、適切なクリアランスを保った直線部分があるので、安定かつ正確なチップ固定が可能となるために、切削工具の半径を大きくし、加工速度を著しく速くし、生産効率を上げることが可能であり、かつ、径の大きい工具を使用することによって、工具の耐久性が増し、工具コストを抑えることも可能となる。
【００４１】
（４）  導電回路は、密な隙間となるＩＣチップの４辺と平行な凹部の側面部の直線部分の上方を通過するように、導電インキ印刷時またはリードフレーム貼り込み時などの回路パターンを配置してやれば、回路の支持部材がない領域が最小限に抑えられ、こすれ等の外力によっても損傷しにくく、また、特に導電インキ使用時には、隙間へのインキの染み込みによる回路の短絡を効果的に防止でき、ＩＣカードの信頼性を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＩＣカードとその製造方法の第１実施形態を示す図である。
【図２】本発明によるＩＣカードとその製造方法の第２実施形態を示す図である。
【図３】従来のＩＣチップをカード基材に直接実装するＩＣカードの製造方法を示す図である。
【符号の説明】
１０  ＩＣカード
１１  カード基材
１１ａ  凹部
１１ｂ  直線部分
１１ｃ  コーナー部
１２  ＩＣチップ
【図１】
0004056630.tif 000002
【図２】
0004056630.tif 000003
【図３】
0004056630.tif 000004