(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重に対して、カード基体よりも大きなたわみ量を示す柔軟な１層基板からなる端子基板と、この端子基板の一方の面に設けた外部接続端子と、他方の面に設けられたＩＣチップ及びＩＣチップを封止する樹脂モールド部とを有するＩＣモジュールと、ＩＣモジュールを装備する凹部が形成されたカード基体とを備え、前記カード基体の凹部は前記端子基板を接着固定する第一凹部と、前記第一凹部の内側に設けられ前記樹脂モールド部が接触しないように収納し、かつ、前記第一凹部の範囲内で、第二凹部の外周と当該外周部分の延長線上に、平面形状が♯形状であって、深さが、０．４５〜０．５５ｍｍである応力緩和溝を形成したことを特徴とするＩＣカード。
【請求項２】
前記応力緩和溝が０．３〜２ｍｍの幅であることを特徴とする請求項１記載の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、フィールド故障の主要因であるＩＣチップクラックなどのＩＣモジュール部の物理的故障を防止し、故障率の低減をはかることを目的とした高信頼性ＩＣカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＰＵを内蔵したＩＣカードは、高度なセキュリティーを有するため、種々の分野での利用が期待でき、新しい情報記録媒体として、特に磁気カードに代わる情報記録媒体として注目を集めており、次第に普及しつつある。
【０００３】
ＩＣカードは、一般にはＣＯＢ（Ｃｈｉｐ  ｏｎ  Ｂｏａｒｄ）の形態をとったＩＣモジュールを搭載しており、ＩＣモジュールの各端子と、Ｒ／Ｗ（リーダライタ）のコンタクト部とを接触させて電気的に接続して、Ｉ／Ｏラインを形成し、Ｉ／Ｏラインを通じて情報の読み出し、書込みが行われている。
【０００４】
しかしながら、このＩＣモジュールを搭載したＩＣカードにおいては、ＩＣカード自体が薄く、ポリ塩化ビニル等の基材から成っていることにより、ＩＣカードの曲がりが生じるが、このＩＣカードの曲がりが原因でＩＣモジュール部が物理的に故障することがあり問題となっていた。
特に、物理的故障の主要因は、ＩＣチップクラックと言われるもので、ＩＣカードの曲がりの際に、ＩＣモジュールが外部から受ける応力に対応できなくなり、各端子の境部等において破壊（クラック）が発生するものである。他には、ワイヤの断線によるものや封止樹脂のクラックが原因の物理的故障もある。
【０００５】
従来のＣＯＢタイプのＩＣカードにおいても、カード曲げに対するチップクラックを防止することを目的としたものがあり、具体的に特許としては、特開平２−８０２９９号がある。（図５）
図５においてＩＣカードの曲がりの際に、応力集中点Ａの部分で、ＩＣモジュールが応力を受けるが、カード基材３０に切欠（応力緩和溝）３６を設けることで曲げ応力が緩和され、ＩＣチップ（半導体素子）に応力が集中するを防止できる。
一方、図２に示すように本願のＩＣモジュール（ＣＯＴ）は、端子基板がカード基体よりも荷重に対して柔軟なため、カード曲がりの際の応力集中点がＢの点となる。そのため図５のような従来の切欠（応力緩和溝）３６の部分に設けても効果的に応力緩和することができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年、電子マネー、電子さいふなどの金融決裁にＩＣカードを利用するアプリケーションシステムが有望視されている。
システム上、ＩＣカードに対して高い信頼性が要求される。
ＩＣカードのフィールドでの故障を調査すると約８０％がＩＣチップのクラック、ワイヤ断線等の物理的な故障である。
【０００７】
このようなＩＣカードに用いられるＩＣモジュールは大量生産に対応するためには、従来のＣＯＢのような短冊形状のハードタイプのプリント基板に較べて、ＣＯＴ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｔａｐｅ）のようなリール形状のフレキシブル基板を用いた連続加工が可能なタイプが有利である。
本発明では、この様な量産性に優れたフレキシブル基板を用いたＩＣモジュールを用いて、フィールド故障の主要因であるカード曲げに対するＩＣチップクラックなどのＩＣモジュール部の物理的故障を防止し、故障率を低減することが出来るカード構造を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明者は以下の観点に着目し、本発明を完成した。
（１）  リール形状のフレキシブル基板を用いたＩＣモジュール（ＣＯＴ）は連続加工が可能であり、量産性に優れている。
（２）  このようなＣＯＴは従来のＢＴレジン、ガラスエポキシの２層基板を用いたハードタイプの従来のＣＯＢと異なり、基板部分が柔軟なためたわみやすく、図５のように、従来の応力緩和溝を最外周に設ける方法では、応力集中の位置が異なるため溝の効果が少ない。
（３）  また、本願に用いられるＣＯＴは１層基板のためスルーホールが必要なく、カード基体に接着する際のスルーホールから接着剤のはみ出しが心配ないため、接着剤のがしのための溝が必要がなく、最外周に溝を設ける必要がない。
（４）  外部接続端子が６端子のＣＯＴなどは、端子基板の面積が少ないため、最外周に応力緩和溝を設けると端子基板とカード基体凹部との有効接着面積を確保することが困難となる。
以上の点から、本発明ではカードたわみ時に、ＣＯＴで応力が集中するモールド収納部の外周に端子基板外周と平行する形で♯形状の応力緩和溝を形成する。
形成方法は、ルーティングなどの切削、インジェクションなどの成形、抜き刃による押しつけなどの方法により、幅０．３〜２ｍｍ程度の切り欠きを形成するものである。幅０．３ｍｍ以下であると応力緩和効果が少なく、２ｍｍ以上になると、接着面積の減少からＣＯＴの接着強度が低下する。
切り欠きの深さは第一凹部以上、第二凹部以下であれば良いが、テストの結果０．４５〜０．５５ｍｍの深さが効果、カード裏面外観の点から適する。０．４５ｍｍ以下であると、応力緩和効果が少なく０．５５ｍｍ以上であると、裏面の亀裂が生じやすくなり、カード外観の点からも不適である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の高信頼性ＩＣカードは、上記目的（課題）を達成するために、以下の２つの発明からなる。すなわち、
（請求項１）  荷重に対して、カード基体よりも大きなたわみ量を示す柔軟な１層基板からなる端子基板と、この端子基板の一方の面に設けた外部接続端子と、他方の面に設けられたＩＣチップ及びＩＣチップを封止する樹脂モールド部とを有するＩＣモジュールと、ＩＣモジュールを装備する凹部が形成されたカード基体とを備え、前記カード基体の凹部は前記端子基板を接着固定する第一凹部と、前記第一凹部の内側に設けられ前記樹脂モールド部が接触しないように収納し、かつ、前記第一凹部の範囲内で、第二凹部の外周と当該外周部分の延長線上に、平面形状が♯形状であって、深さが、０．４５〜０．５５ｍｍである応力緩和溝を形成したことを特徴とするＩＣカード。
（請求項２）  前記応力緩和溝が０．３〜２ｍｍの幅であることを特徴とする請求項１記載のＩＣカード。
【００１０】
【発明の実施の形態】
カード基体としては、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ＡＢＳまたはこれらの樹脂のアロイ等が使用される。
【００１１】
荷重に対して、カード基体よりも大きなたわみ量を示す柔軟な端子基板（基材）とは、例えば
図２において、基材（端子基板）２１０としては、フレキシブルな、ガラスエポキシからなる１００μｍ厚を用いた。これは、通常のＩＣカード基体であるポリ塩化ビニルよりもたわみ量の大きい柔軟なものである。
ガラスエポキシの他には、ポリイミド、ポリエステル、紙フェノール、ＢＴレジン等を基材として用いても良い。
基材（端子基板）２１０の厚みは、カード基体よりも荷重に対して大きなたわみ量を得るために、メッキを含め総厚３０〜１２０μｍが望ましい。端子部からの押圧に対するクッション性の面からは、出来るだけ基材の厚みを多くとった方が好ましい。
【００１２】
第一凹部と、前記第一凹部内部に設けられ樹脂モールド部を収納するより深い第二凹部と前記第一凹部の範囲内で、第二凹部の外周部分の延長線上に、端子基板外周と平行で、その平面形状が♯形状の切り欠き部の形成方法は、ルーティングなどの切削、インジェクションなどの成形、抜き刃による押しつけなどの方法により、幅０．３〜２ｍｍ程度の切り欠きを形成することができる。
【００１３】
ＩＣカードがたわみ、応力がＩＣモジュールに加わった場合、カード基体よりも柔軟な外部端子基板には応力がかからずに、樹脂モールド部外周と端子基板の接する部分〔図２（ｂ）のＢ〕に応力集中するため、カード基体との接着部の応力集中位置に設けられた応力緩和溝部分で、応力を吸収することでＩＣモジュールの破壊を防止することができる。
応力緩和溝を設けることによる接着強度の低下は、モジュール外周並びにコーナー部の接着上有効な部分を接着部として確保できることから、接着面積の減少にもかかわらず十分な接着強度を得ることができる。
また接着部分の端子基板が柔軟であり、モールド収納部の外周に応力緩和溝部を設けることにより、クリアランスが充分にとれることから、外部端子面からの押し圧力（点圧）に対して、樹脂モールド部底面が収納部底面（第二凹部）に簡単に接触するため抵抗力が強く耐久性が向上する。（カード化による点圧強度の低下を防止できる。）
【００１４】
【実施例】
実施例について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明のＩＣカードをたわめた状態の断面模式図である。
図２は本発明で用いるＩＣモジュールを示す図である。
図２（ｂ）は本発明の実施例１のＩＣカード用のＩＣモジュールの断面図で、図２（ａ）はその上平面図である。尚、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ１−Ａ２における断面図である。
図２中、２００はＩＣモジュール、２１０は基材（端子基板）、２２０はＩＣチップ、２３０は封止樹脂、２４０は封止枠、２５０は端子部、２５１は端子、２５２は絶縁溝、２８０はワイヤである。
図３は、図１のカード基体を凹部側から見た平面図である。
【００１５】
〔実施例１〕
▲１▼  ＩＣモジュールの製造
図２において、基材（端子基板）２１０としては、フレキシブルな、ガラスエポキシからなる１００μｍ厚を用いた。これは、通常のＩＣカード基体（基板）であるポリ塩化ビニルよりもたわみやすい柔軟なものである。
ガラスエポキシの他には、ポリイミド、ポリエステル、紙フェノール、ＢＴレジン等を基材として用いても良い。
基材２１０の厚みは、メッキを含め総厚３０〜１２０μｍが望ましい。端子部からの押圧に対しするクッション性からは、出来るだけ基材の厚みを多くとった方が好ましい。
ポリイミドを基材として用いる場合、厚みをかせぐ意味から多層にせざるを得ないが、この場合、接着剤を用いることなく、銅箔に直接ポリイミドをコーテイングしたもの、もしくは、層間の貼り合わせに熱可塑製のポリイミドを用いたものがある。いずれの場合も、封止樹脂と基板との接着強度よりも層間の剥離強度が大きいことが必要で、２Ｋｇ以上の強度が必要である。
基材（端子基板）２１０に積層して設けられた銅箔を製版、エッチングして、フレキシブルな基材２１０の表裏に配線部、端子部等を設けるが、銅箔としては、圧延銅箔、電解銅箔いずれもでの使用も可能である。基材２１０との密着性の点およびコストの点では電解銅箔が適しているが、柔軟性の点では圧延銅箔が適している。
端子２５１へのメッキは、硬質金メッキ、軟質金メッキ、銀メッキいずれも使用することができるが、信頼性の点からは、硬質メッキが適し、耐摩耗性からは、厚み１μｍ以上が好ましい。
封止樹脂２３０としては、ＩＣチップ（半導体素子）２２０を保護する点で、ＩＣチップ（半導体素子）２２０より高強度、低変形性の封止樹脂が好ましく、実用上ではＪＩＳ  Ｋ６９１１の曲げ弾性率１４００Ｋｇ／ｍｍ2 以上、曲げ破壊強度１１Ｋｇ／ｍｍ2 以上の高強度、低変形性のものであれば、ＩＣチップ破壊防止の点では効果的で、破壊時のたわみ量１．３以下のものが好ましい。
このような高強度、低変形性の樹脂は、従来のトランスファーモールド樹脂を上回る強度を持つものであるが、本実施例では、常温で液状のエポキシ封止用樹脂に対し、エポキシ樹脂の架橋密度を向上させ、且つ、充填剤（フィラー）形状を球状からフレーク状に変更することにより、樹脂封止後に所望の強度をもつ封止樹脂２３０を得た。
上記、常温で液状のエポキシ封止用樹脂の封止方法としては、一般的に用いられているポッテイング方式、印刷方式の他に、液状封止用樹脂の射出方式が挙げられるが、本実施例ＩＣカード用ＩＣモジュールの作製においては、液状封止用樹脂の射出方式を用いた。
封止枠２４０としては、封止樹脂２３０よりも、高強度、低変形性のものであれば、ＩＣカードに搭載された場合のＩＣカードの曲がり等の変形やＩＣモジュールの外部端子面に直接応力が加わった場合に対し、封止樹脂２３０を保護することができるものであり、本発明では、ガラスエポキシを用いた。
ガラスクロスの直径が微細なもの程強度が優れるため、これにて強度を調整した。
具体的には、ガラスエポキシからなる封止枠２４０としては、ＪＩＳ  Ｋ６９１１の曲げ弾性率１６００Ｋｇ／ｍｍ2 、曲げ破壊強度１３Ｋｇ／ｍｍ2 以上の高強度、低変形性のものを用いた。
本実施例の場合は、端子面側のみ片面を配線した基材２１０の端子部２５０側でない面にＩＣチップ（半導体素子）２２０を搭載し、ＩＣチップ（半導体素子）２２０の電極パッド（図示していない）と端子２５１との電気的接続を直接ワイヤ２８０にて行ったもので、封止樹脂２３０を補強する封止枠２４０を設けたものである。
本実施例の場合、外見上は、従来のＩＣモジュールとは、封止枠２４０を設けている点を除き、他は殆ど変わらないが、使用されている封止樹脂２３０や、基材２１０の強度が従来のものと大きく異なる素材を用いて、チップクラックや封止樹脂のクラックが発生しずらくなっている。
【００１６】
▲２▼カード基体の製造
ポリ塩化ビニルシートのカード基体に図１と図３に示すような第１凹部および第２凹部を形成する。
次に、カードのモールド収納部の外周に端子基板外周と平行する形で♯形状の応力緩和溝を形成する。
形成方法は、ルーティングなどの切削、インジェクションなどの成形、抜き刃による押しつけなどの方法により、幅０．３〜２ｍｍ程度の切り欠きを形成するものである。幅０．３ｍｍ以下であると応力緩和効果が少なく、２ｍｍ以上になると、有効接着面積の減少からＣＯＴの接着強度が低下する。
切り欠きの深さは第一凹部以上、第二凹部以下であれば良いが、テストの結果０．４５〜０．５５ｍｍの深さが効果、カード裏面外観の点から適する。
０．４５ｍｍ以下でだと応力緩和効果が少なく、０．５５ｍｍ以上であると、表面の亀裂が生じやすくなり、カード外観の点からも不適である。
【００１７】
▲３▼ＩＣカードの製造と評価
▲１▼でできたＩＣモジュールを、▲２▼でできたカード基体に搭載してＩＣカードとして使用してみたが、従来のＩＣカードにみられた、ＩＣカードの曲がり起因するＩＣモジュールの物理的故障を少なくできた。特に、ＩＣチップクラックは実使用上で顕著な低減が確認された。
別に、実施例１のＩＣモジュールを実装備したＩＣカードについて、図１のようにカードが不可逆的に変形するほどの大きさの撓みを与えたが、ＩＣモジュールの物理的故障は見られなかった。
また、外部端子の中央部を直径１０ｍｍの剛球で押圧してＩＣが不良動作に至る荷重を測定したところ、実施例１については２０Ｋｇ以上を示した。これに対して従来の技術に掲載した特開平２−８０２９９号の実施例１（図５、図６）に相当する
『基板１２と、この基板上に設けられたＩＣチップ１７と、ＩＣチップ１７を封止する樹脂モールド部１９とを有するＩＣモジュール１１とＩＣモジュール１１を装着する凹部３５が形成されたカード基材３０とを備え、前記カード基材３０の凹部は前記基板１２を接着固定する比較的浅い平面が略矩形状の第１凹部３５ａと、前記第１凹部内部に設けられ前記樹脂モールド部１９を受け入れる比較的浅い平面が略矩形状の第２凹部３５ｂとからなり、
前記第１凹部の周縁に沿って周縁切り欠き３６を設けるとともに、前記第１凹部に前記第２凹部と前記周縁切り欠きとを連結しかつ前記周縁切り欠きに平行する連結切り欠きを設けたＩＣカード１０』
すなわち、溝切りＣＯＢタイプのＩＣカードについては、６Ｋｇ程度であった。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によるＩＣカードは、カードが不可逆的に変形するほどの大きなたわみが与えられても物理的故障が生じることなく、ＩＣの動作は良好であった。
外部端子中央を直径１０ｍｍの鋼球で押圧してＩＣが動作不良に至る荷重を測定したところ、本発明のカードは、従来カード（ＣＯＢタイプ）の３倍以上の強度を示した。（本発明カードの破壊強度が２０Ｋｇ以上であるのに対して、従来カードでは６Ｋｇであった。）
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＩＣカードをたわめた状態の断面模式図である。
【図２】本発明で用いるＩＣモジュールを示す図である。図２（ｂ）は本発明の実施例１のＩＣカード用のＩＣモジュールの断面図で、図２（ａ）はその上平面図である。尚、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ１−Ａ２における断面図である。
【図３】図１のカード基体を凹部側から見た平面図である。本発明のカード基体のフレキシブル一層基板ＣＯＴ用溝切りザグリ形状を示す平面図である。
【図４】本発明のカード基体（電話カードタイプ）のフレキシブル一層基板ＣＯＴ用溝切りザグリ形状を示す平面図である。
【図５】従来のＩＣカードを説明するための側断面図である。
【図６】従来のＩＣカードを説明するためのカード基材の凹部を示す平面図である。
【符号の説明】
１  第１凹部（接着エリア）
２  第２凹部（モールド部  収納部）
３  応力緩和溝
４  外部端子基板
５  接着部
６  樹脂モールド
７  ＩＣモジュール（ＣＯＴモジュール）
１０  ＩＣカード
１１  ＩＣモジュール
１２  基板
１３  外部端子
１３ａ  絶縁溝
１４  スルーホール
１５  パタン層
１６  保護レジスト層
１７  ＩＣチップ
１８  ボンディングワイヤ
１９  樹脂モールド部
２０  ダイボンディング接着剤
３０  カード基材
３４  接着剤
３５  凹部
３５ａ  第１凹部
３５ｂ  第２凹部
３６  切欠
２００  ＩＣモジュール
２１０  基材（端子基板）
２２０  ＩＣチップ
２３０  封止樹脂
２４０  封止枠
２５０  端子部
２５１  端子
２５２  絶縁溝
２８０  ワイヤ
【図１】
0003813205.tif 000002
【図２】
0003813205.tif 000003
【図３】
0003813205.tif 000004
【図４】
0003813205.tif 000005
【図５】
0003813205.tif 000006
【図６】
0003813205.tif 000007