ＩＣカードモジュール、その製造方法及びＩＣカード
【課題】 ＩＣカードモジュールの薄型化と耐熱変形性の向上を図る。
【解決手段】 絶縁性薄板状基材１３の表面と裏面の少なくとも何れか一方面に複数のインタフェース用電極１２，１４を貼着したモジュール基板１１、補助部品、ＩＣチップを備えたＩＣカードモジュールにおいて、モジュール基板に、補助部品１５，１６とＩＣチップ１７を収容する凹部１８，１９，２０を設け、補助部品１５，１６とＩＣチップ１７が、夫々の電極面がモジュール基板１１の表面側に位置するように凹部１８，１９，２０に接着固定され、補助部品１５，１６の電極と対応するＩＣチップ１７の電極パッド間、及び、インタフェース用電極１２，１４と対応するＩＣチップ１７の電極パッド間が夫々ワイヤボンディングにより電気的に接続され、補助部品１５，１６とＩＣチップ１７とボンディング用のワイヤ２７が、モジュール基板１１の表面側において樹脂封止されている。
【解決手段】 絶縁性薄板状基材１３の表面と裏面の少なくとも何れか一方面に複数のインタフェース用電極１２，１４を貼着したモジュール基板１１、補助部品、ＩＣチップを備えたＩＣカードモジュールにおいて、モジュール基板に、補助部品１５，１６とＩＣチップ１７を収容する凹部１８，１９，２０を設け、補助部品１５，１６とＩＣチップ１７が、夫々の電極面がモジュール基板１１の表面側に位置するように凹部１８，１９，２０に接着固定され、補助部品１５，１６の電極と対応するＩＣチップ１７の電極パッド間、及び、インタフェース用電極１２，１４と対応するＩＣチップ１７の電極パッド間が夫々ワイヤボンディングにより電気的に接続され、補助部品１５，１６とＩＣチップ１７とボンディング用のワイヤ２７が、モジュール基板１１の表面側において樹脂封止されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣカード、ＩＣカード用基材に埋め込んで使用されるＩＣカードモジュール、及び、その製造方法に関し、特に、ＩＣカードモジュールの薄型化や製造歩留りの向上に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄道，バス等の公共交通期間の定期券や、銀行等の金融機関カード、個人認証用カードとしてＩＣチップを搭載したＩＣカードが実用化されている。斯かるＩＣカードとして、接触式通信機能を有する接触型ＩＣカード、非接触式通信機能を有する非接触型ＩＣカード、及び、接触式と非接触式の両通信機能を併せ持ったコンビネーション型ＩＣカードがあり、当該ＩＣカードとしての情報処理機能を備えるＩＣチップを内蔵したＩＣカードモジュールをＩＣカード用基材に埋め込んで形成される。
【０００３】
例えば、非接触式通信機能を有する非接触型またはコンビネーション型ＩＣカードでは、外部機器との間での非接触式通信機能のためのアンテナ共振回路形成するためのコンデンサや、ＩＣチップの電源・グランド間の電圧変動抑制用の平滑用コンデンサ等は、一般にチップ型セラミックコンデンサと称する汎用補助部品をＩＣチップ外部に外付けで用いることで、ＩＣチップ内部に当該コンデンサ容量を作り込む必要がないことから、ＩＣカードモジュールの製造コストを抑制することができる（例えば、下記の特許文献１、特許文献２等を参照）。
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００４／１０７２６３号パンフレット
【特許文献２】特開２００３−６７６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている非接触通信機能を有する半導体装置（ＩＣカードモジュール）４０は、図１３及び図１４に示すように、ＩＣチップ１７を搭載した配線基板４１上に形成された電極４２上に半田４８を介して汎用のチップ型セラミックコンデンサ４３，４４が半田接合により電気的に接続され、当該コンデンサ４３，４４が接続した配線基板４１上の電極４２と対応するＩＣチップ１７上の電極パッドが相互にワイヤボンディングにより電気的に接続され、ＩＣチップ１７とチップ型セラミックコンデンサ４３，４４とボンディングワイヤ２７を樹脂２２で封止して形成されている。従って、特許文献１に開示されているＩＣカードモジュールは、配線基板とチップ型セラミックコンデンサの各厚みの合計より厚くなるため、薄型化が困難であった。尚、図１３は、従来のＩＣカードモジュール４０の内部構造及び裏面構造を透視して示す内部構造平面図（Ａ）と、当該平面図を垂直に横切る互いに直交する２つの断面（Ｂ−Ｂ’断面とＣ−Ｃ’断面）における破断正面図（Ｂ）と破断側面図（Ｃ）を示す。また、図１４は、図１３に示す従来のＩＣカードモジュール４０のチップ型セラミックコンデンサ４３，４４を配線基板４１上の電極４２に半田接合により搭載した状態を示す要部拡大断面図である。従来のＩＣカードモジュール４０に使用されるチップ型セラミックコンデンサ４３，４４の電極４５，４６の表面には、半田接合用に錫めっき４７が施されている。
【０００６】
また、半田付け工法でチップ型セラミックコンデンサを配線基板上に搭載し、電気的接続するためには、配線基板を含めて環境汚染物質である鉛を含まない一般の半田を用いると、銀・銅・錫系半田ペーストの場合、溶融温度である２２０℃に対し安定した半田濡れ性を得るためには、約２０℃高温の２４０℃で、５秒から１０秒間高温に晒す必要がある。高温に晒されたガラスエポキシ系材料であるＩＣカードモジュールの配線基板は、熱変形や反りが増大する。ＦＲ−４グレードのガラスエポキシ系材料の熱変化温度Ｔｇ（ＴＭＡ法）は、耐熱性の高いものでも１７０℃で、ＩＣカードモジュール用では１５０℃付近である。従って、上記材料の配線基板では、熱変化温度Ｔｇ（１５０〜１７０℃）より７０〜９０℃も高温の半田溶融処理温度（２４０℃）で熱処理するために、変形や反りが増大する。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、ＩＣカード用基材に埋め込んで使用される、薄型化が可能で耐熱変形性が向上可能なＩＣカードモジュールを提供する点にあり、第２の目的は、当該ＩＣカードモジュールを用いて高信頼度のＩＣカードを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記第１の目的を達成するための本発明に係るＩＣカードモジュールは、絶縁性薄板状基材の表面及び裏面の少なくとも何れか一方面に複数の導電性のインタフェース用電極を貼着してなるモジュール基板、及び、前記モジュール基板に搭載される１または複数の補助部品と１または複数のＩＣチップを備えてなり、前記モジュール基板の表面側の所定の位置に、前記補助部品と前記ＩＣチップを収容する凹部が設けられ、前記補助部品と前記ＩＣチップが、夫々の電極面が前記モジュール基板の表面側に位置するように前記凹部に接着固定され、前記補助部品の電極と対応する前記ＩＣチップの電極パッド間がワイヤボンディングにより電気的に接続され、前記インタフェース用電極と対応する前記ＩＣチップの電極パッド間がワイヤボンディングにより電気的に接続され、前記補助部品と前記ＩＣチップと前記ワイヤボンディングに使用したワイヤが、前記モジュール基板の表面側において樹脂封止されていることを特徴とする。
【０００９】
上記特徴のＩＣカードモジュールによれば、第１に、アンテナ共振回路形成用のコンデンサやＩＣチップの電源・グランド間の電圧変動抑制用の平滑用コンデンサ等の汎用補助部品を用いることができ、ＩＣチップ内部に当該コンデンサ容量を作り込む必要がないため、製造コストを抑制することができる。第２に、厚みのある補助部品及びＩＣチップを収容するための凹部がモジュール基板に設けられているために、これらをモジュール基板上に搭載する場合に比べてＩＣカードモジュール全体の厚みを薄型化できる。第３に、補助部品及びＩＣチップが当該凹部に接着固定して、相互間の電気的接続はワイヤボンディングにより行うため、補助部品及びＩＣチップのモジュール基板への搭載に従来一般的に使用されていた半田接合を用いないため、２４０℃にも及ぶ半田溶融温度で５秒から１０秒間高温に晒されることがなく、モジュール基板の熱変形や反りを未然に防止できる。この結果、モジュール基板へのＩＣチップ搭載不良率を低減でき、完成したＩＣカードモジュールの耐環境試験性や耐機械強度試験性等の信頼性の向上が図れる。更には、半田リフローのためのリフロー炉等の大型設備が不要となり設備コストの低減も図れる。
【００１０】
上記特徴のＩＣカードモジュールは、更に、前記複数のインタフェース用電極の少なくとも一部が、前記モジュール基板の表面側の一部領域に貼着される少なくとも２つのアンテナ接続用端子であることを第２の特徴とする。これにより、複数のインタフェース用電極が非接触式通信機能用のアンテナ接続用端子として使用できるため、上記作用効果を奏する非接触型ＩＣカードまたはコンビネーション型ＩＣカード用のＩＣカードモジュールを提供可能となる。
【００１１】
上記何れかの特徴のＩＣカードモジュールは、更に、前記複数のインタフェース用電極の少なくとも一部が、前記モジュール基板の裏面に相互に平面的に分離して貼着する複数のモジュール電極であって、前記モジュール基板が、前記ＩＣチップの電極パッドと前記モジュール電極間をワイヤボンディングにより接続するために前記モジュール電極が露出するように開口した開口部を有し、前記モジュール電極の前記開口部内の露出面と対応する前記ＩＣチップの電極パッド間が、前記開口部を通過するワイヤボンディングにより電気的に接続されていることを第３の特徴とする。これにより、複数のインタフェース用電極が接触式通信機能用の電極端子として使用できるため、上記作用効果を奏する接触型ＩＣカードまたはコンビネーション型ＩＣカード用のＩＣカードモジュールを提供可能となる。
【００１２】
上記第３の特徴のＩＣカードモジュールは、更に、前記凹部が前記モジュール基板を貫通して形成され、前記補助部品と前記ＩＣチップが、前記モジュール電極の前記凹部内に露出した露出面に絶縁性接着剤で接着固定されていることを特徴とする。これにより、前記凹部の深さを最大限に大きくでき、ＩＣカードモジュール全体の厚みを更に薄型化できる。また、補助部品とＩＣチップは、モジュール電極と絶縁性接着剤で接着固定されるため、補助部品とＩＣチップとモジュール電極間の不適切な電気的接続が回避される。
【００１３】
上記何れかの特徴のＩＣカードモジュールは、更に、前記モジュール基板がガラスエポキシ系材料で作製されており、前記補助部品と前記ＩＣチップを前記凹部に接着固定するのに使用される接着剤が、８０℃〜１２０℃の温度範囲で硬化する接着剤、または、２５℃付近の常温で硬化が促進する接着剤であることを特徴とする。更に、前記接着剤が、２５℃付近の常温でありながら紫外線を照射することにより硬化する接着剤であることが好ましい。これにより、補助部品とＩＣチップの凹部への接着固定に要する温度が、モジュール基板の熱変形温度より低温に維持できるため、モジュール基板の熱変形及び反り等を効果的に抑制できる。
【００１４】
上記何れかの特徴のＩＣカードモジュールは、更に、前記補助部品の電極の最表層部がニッケルめっき処理または銀めっき処理が施されていることを特徴とする。これにより、モジュール基板に補助部品が搭載された後に、モジュール基板の電極へのワイヤボンディングの接続性を高めるためのプラズマ等によるドライエッチング処理を当該能動部品の電極に対しても同時に行うことができるようになり、補助部品の電極に対する極細線による電気的接続の信頼性を向上させることができる。
【００１５】
上記何れかの特徴のＩＣカードモジュールは、更に、前記複数のＩＣチップとして、ＩＣカードに要求される本来の機能を実行するための第１のＩＣチップと、ＩＣタグ機能を実行する第２のＩＣチップを備え、前記第２のＩＣチップの電極パッドが、対応する前記第１のＩＣチップの電極パッドとワイヤボンディングにより電気的に接続されていることを特徴とする。これにより、本来のＩＣカード機能に加えて、ＩＣタグ機能を備えたＩＣカードモジュールが実現でき、本ＩＣカードモジュールを搭載することで、ＩＣタグ機能が付加されたＩＣカードを提供できるようになる。
【００１６】
上記第１の目的を達成するための本発明に係るＩＣカードモジュールの製造方法は、前記補助部品の電極と対応する前記ＩＣチップの電極パッド間、または、前記インタフェース用電極と対応する前記ＩＣチップの電極パッド間を、ワイヤボンディングにより電気的に接続する際に、前記モジュール基板の裏面に近い方に前記ワイヤの一方端を先に接続し、引き続いて、前記裏面から遠い方に前記ワイヤの他方端を接続することで、前記ワイヤのルーピング形成位置を前記裏面側に近づけることを特徴とする。これにより、極細線のルーピング形成位置がモジュール基板の裏面側に近づくために、補助部品とＩＣチップと極細線を封止する樹脂の厚みを薄くでき、結果としてＩＣカードモジュールの更なる薄型化を図ることができる。
【００１７】
上記第２の目的を達成するための本発明に係るＩＣカードは、上記何れかの特徴を備えたＩＣカードモジュールをＩＣカード用基材に設けられた凹部に嵌め込み接着固定して形成されることを特徴とする。上記何れかの特徴を備えたＩＣカードモジュールにおいて、薄型化と耐熱変形性の向上が図れるため、ＩＣカード用基材に設けられた凹部における基材厚を増加でき、また、当該ＩＣカードモジュールの信頼性が向上するため、完成品としてのＩＣカードの信頼性も向上させることができる。
【００１８】
更に、本発明に係るＩＣカードは、銅またはアルミニウムにより形成されたアンテナ線を埋設してなるＩＣカード用基材と、上記第２の特徴を備えたＩＣカードモジュールを備えてなり、前記アンテナ線の両端部と、前記ＩＣカードモジュールの前記アンテナ接続用端子を夫々電気的に接続するとともに、前記ＩＣカードモジュールを前記ＩＣカード用基材に設けられた凹部に嵌め込み接着固定して形成されることを特徴とする。これにより、高信頼度の非接触型ＩＣカードまたはコンビネーション型ＩＣカードを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明に係るＩＣカードモジュールとその製造方法、及び、当該ＩＣカードモジュールを使用したＩＣカードについて、図面を参照して説明する。
【００２０】
図１に、本発明に係るＩＣカードモジュール（以下、適宜、「本発明モジュール」と称する。）の内部構造及び裏面構造を透視して示す内部構造平面図（Ａ）と、当該平面図を垂直に横切る互いに直交する２つの断面（Ｂ−Ｂ’断面とＣ−Ｃ’断面）における破断正面図（Ｂ）と破断側面図（Ｃ）を示す。
【００２１】
また、図２に、本発明モジュール１０に使用するモジュール基板１１の平面図（Ａ）と、当該平面図を垂直に横切る互いに直交する２つの断面（Ｂ−Ｂ’断面とＣ−Ｃ’断面）における破断正面図（Ｂ）と破断側面図（Ｃ）を示す。尚、図２の平面図（Ａ）には裏面側に設けられた複数のモジュール電極１２が破線で表示されている。
【００２２】
また、図３に、本発明モジュール１０の外部構造を示す平面図（Ａ）と正面図（Ｂ）を示し、図４に、モジュール基板１１の裏面側から見た本発明モジュール１０の背面図（Ｃ）を示す。尚、図１乃至図４において、図１３に示す従来のＩＣカードモジュール４０と共通する部位には同じ符号を付している。また、図１乃至図３の平面図は、何れもモジュール基板１１の表面側から見た図である。
【００２３】
図１乃至図４に示すように、本発明モジュール１０は、ＩＣカードを作製するのにＩＣカード用基材に埋め込んで使用されるＩＣカードモジュールであって、絶縁性薄板状基材１３、絶縁性薄板状基材１３の表面側に貼着されている１対のアンテナ接続用端子１４、絶縁性薄板状基材１３の裏面側に貼着されている接触式通信時に接続用端子として機能する８つのモジュール電極１２、２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６、及び、ＩＣカードの情報処理機能を実行するためのＩＣチップ１７を備えて構成される。
【００２４】
尚、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６とＩＣチップ１７は、夫々モジュール基板１１の絶縁性薄板状基材１３に設けられた凹部１８，１９，２０に収容されている。尚、２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６は、夫々補助部品として使用され、例えば、一方のコンデンサ１５は非接触式通信機能のためのアンテナ共振回路形成するためのコンデンサとして用いられ、他方のコンデンサ１６はＩＣチップ１７の電源・グランド間の電圧変動抑制用の平滑用コンデンサとして用いられる。
【００２５】
また、１対のアンテナ接続用端子１４と８つのモジュール電極１２は、夫々本発明モジュール１０と外部装置間の通信時に使用されるインタフェース用電極に相当し、前者が非接触式通信時に後述するＩＣカード用基材に埋設されたアンテナ線と接続して用いられ、後者が接触式通信時に使用される。
【００２６】
更に、本発明モジュール１０は、１対のアンテナ接続用端子１４、及び、２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６の各電極が、対応するＩＣチップ１７上の電極パッドとワイヤボンディングにより電気的に接続され、８つのモジュール電極１２の夫々が、絶縁性薄板状基材１３に形成される８つの開口部２１を各別に介して、対応するＩＣチップ１７上の電極パッドとワイヤボンディングにより電気的に接続され、ワイヤボンディング済みの２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６、ＩＣチップ１７、及び、ワイヤボンディングの各ワイヤ２７が樹脂封止部２２で封止され、最終形態として形成されている。
【００２７】
モジュール基板１１は、図２に示すように、絶縁性薄板状基材１３とその両面に各別に貼着された１対のアンテナ接続用端子１４と８つのモジュール電極１２を備えて構成される。また、モジュール基板１１の絶縁性薄板状基材１３には、２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６とＩＣチップ１７を収容する凹部１８，１９，２０が夫々形成され、更に、裏面側の８つのモジュール電極１２の絶縁性薄板状基材１３と対向する面が表面側に向けて露出するように開口した８つの開口部２１が夫々形成されている。尚、本実施形態では、凹部１８，１９，２０は、開口部２１と同様に、絶縁性薄板状基材１３を表裏貫通する空間として形成され、各底部は対応する位置のモジュール電極１２によって遮蔽されている。
【００２８】
次に、モジュール基板１１の作製方法の一実施例について説明する。先ず、絶縁性薄板状基材１３としてガラス繊維にエポキシ系樹脂を含浸した絶縁材を用意し、凹部１８，１９，２０及び開口部２１となる貫通穴を、パンチング金型やレーザー加工により形成する。プリント配線基板に用いるガラスエポキシ絶縁板は、１００μｍから１６０μｍの厚みが一般的であるが、本実施形態では、絶縁性薄板状基材１３の厚みは、一例として１２０μｍを想定する。また、一般的なプリント配線基板では、スルーホールを開口した場合には、その表裏両面の導電体膜間を導通させるために、スルーホールの内壁面に銅めっきを施すが、本実施形態では、凹部１８，１９，２０及び開口部２１を形成してもその内壁面には銅めっきを施さない。
【００２９】
次に、銅箔等のエッチングによるパターンニングが可能な導電体膜を絶縁性薄板状基材１３の表裏両面に貼り付ける。導電体膜の厚みは８μｍ〜２０μｍの範囲のものを使用するが、一例として１２μｍの銅箔を用いる。引き続き、導電体膜はエッチング工法により必要部分を残して除去し、１対のアンテナ接続用端子１４と８つのモジュール電極１２の導体パターンを形成する。従来のモジュール基板では、必要部分にソルダーレジストを塗布するが、本実施形態ではソルダーレジストは使用しない。その後、酸化防止のために、表裏両面の各導体パターンに、無電解めっき工法や電解めっき工法によりニッケル及び金の表面処理を施す。ニッケルの厚みは３〜６μｍで金の厚みは０．０１〜０．１μｍである。従って、メッキ厚は最大で６．１μｍとなる。
【００３０】
ＩＣチップ１７は、ウェハ製造プロセス段階では、一般に７００μｍ前後の厚みでウェハの表面に上記情報処理機能を実行するための集積回路部が形成され、当該集積回路部が正常に形成できたか否かが電気的に試験される。その後、ウェハの状態で裏面より研磨処理され、１００μｍの厚さにまで加工される。研磨方法は砥石研磨でよい。また、研磨面の平滑度を上げる場合は、化学的な処理にて研磨の荒さ分を取り除くのが好ましい。その後、ウェハから個々のＩＣチップとなる様に切断分割する。切断工法は、一般にダイシング工法と称し、円盤状薄板にダイヤモンド粒子を表面に処理したブレードを高速回転させながら、且つ、純度の高い水をかけながらウェハから出る切粉を洗い流しながら行う。
【００３１】
チップ型セラミックコンデンサ１５，１６は夫々、長さ×幅×高さが０．６ｍｍ×０．３ｍｍ×０．３ｍｍの「０６０３タイプ」と称するもの、また、長さ×幅×高さが０．４ｍｍ×０．２ｍｍ×０．２ｍｍの「０４０２タイプ」と称するものを使用する。本実施形態では、一例として、「０４０２タイプ」のチップ型セラミックコンデンサを使用する。尚、コンデンサ容量は、アンテナ共振回路用コンデンサには１００ｐＦを、電源・グランド間の電圧抑制用の平滑用コンデンサには１００００ｐＦを、夫々使用する。
【００３２】
チップ型セラミックコンデンサ１５，１６及びＩＣチップ１７は、モジュール基板１１の絶縁性薄板状基材１３を貫通して形成された凹部１８，１９，２０に搭載する。具体的には、例えば、ビスフェノール系エポキシ樹脂を主材料とした絶縁性の熱硬化型接着剤２８を、予めシリンジに収容しておき、当該シリンジの先に取り付けたニードル部の先端から、凹部１８，１９，２０の底部（モジュール電極１２の露出面）に塗布した後に、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６及びＩＣチップ１７を夫々載置して接着固定する。尚、一例として、熱硬化接着剤２８の厚みは仕上がりで１０μｍとした。この接着方式は、ディスペンサー塗布方式として液状樹脂を定量的に所定の位置に塗布する方法として知られている。尚、凹部１８，１９，２０の平面視寸法（長さ及び幅）は、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６及びＩＣチップ１７の平面視寸法に合わせて、これらが収容可能な寸法となっている。因みに、「０４０２タイプ」のチップ型セラミックコンデンサを使用する場合は、凹部１８，１９の平面視寸法は、周囲に夫々２００μｍずつの余裕を取って、８００μｍ×６００μｍとする。
【００３３】
図５に、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６を凹部１８，１９内に搭載した状態の要部拡大断面図を示す。尚、図５において、図１４に示すチップ型セラミックコンデンサ４３，４４を配線基板４１上に半田接合により電気的に接続している従来のＩＣカードモジュールの要部拡大断面図と共通する部位には同じ符号を付している。図５に示すように、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６は、誘電体２３を挟んで多数の電極板が積層され、各電極板が１層おきに左右に分離して２つの電極２４，２５が形成されている。本実施形態では、各電極２４，２５の最表層部にニッケルめっき処理または銀めっき処理によるめっき部２６を形成したものを使用する。
【００３４】
上記絶縁性の接着剤２８は、８０℃〜１２０℃で１０分間加熱すると硬化する熱硬化型接着剤、或いは、２５℃付近の常温で１．５〜２時間放置すると硬化する常温硬化型接着剤等が使用できる。尚、市販されている接着剤において硬化温度が２５℃付近の常温硬化型接着剤を用いた方が、熱硬化型接着剤を用いる場合に比べ、モジュール基板の熱的ストレスが少ないが、一般的に接着剤の硬化進行時間が長くなる傾向にある。更に、上記絶縁性の接着剤は、紫外線を照射することにより硬化する紫外線硬化型接着剤も使用できる。紫外線硬化型接着剤は、上述の通り、できるだけ２５℃付近の常温で、且つ、短時間で凹部１８，１９，２０に塗布した接着剤を硬化させることで基板の変形や反りを抑制して生産性を高めるために有効である。紫外線硬化型接着剤に照射する紫外線は、水銀ランプが短波長紫外線の出力が高いので、水銀ランプを用いることで、硬化進行時間が短く、約５秒程度で硬化が完了する。
【００３５】
尚、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６だけでなく、その後に搭載するＩＣチップ１７の取り付けにおいても、モジュール基板１１が熱変形や反りが抑制されることから、ＩＣチップの搭載工程でのＩＣチップ搭載不良率が高く、完成したモジュールの耐環境試験性や耐機械強度試験性等の信頼性が低いという従来の問題点を克服することができる。
【００３６】
次に、１対のアンテナ接続用端子１４、２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６の各電極、及び、８つのモジュール電極１２の夫々と、対応するＩＣチップ１７上の電極パッド間におけるワイヤボンディングについて説明する。
【００３７】
チップ型セラミックコンデンサ１５，１６とＩＣチップ１７は、モジュール基板１１に搭載した後に、１対のアンテナ接続用端子１４、８つのモジュール電極１２、及び、２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６の各電極が、対応するＩＣチップ１７上の電極パッドと、金またはアルミニウムの直径２０〜３０μｍ程度の極細線のボンディングワイヤ２７を用いてワイヤボンディングにより電気的に接続される。ワイヤボンディングは、金線であれば、超音波併用熱圧着工法で接続する。この場合のモジュール基板の温度は１１０℃で行う。また、アルミニウム線であれば、超音波工法で接続する。この場合のモジュール基板の温度は２５℃で行う。
【００３８】
尚、１対のアンテナ接続用端子１４、８つのモジュール電極１２、及び、２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６の各電極と、対応するＩＣチップ１７上の電極パッド間を、ワイヤボンディングする際に、モジュール基板１１の裏面に近い方、例えば、８つのモジュール電極１２の開口部２１内の露出面にボンディングワイヤ２７の一方端を先に接続し、引き続いて、モジュール基板１１の裏面から遠い方、例えば、対応するＩＣチップ１７上の電極パッドにボンディングワイヤ２７の他方端を接続することで、ボンディングワイヤ２７のルーピング形成位置を裏面側に近づけることができる。この結果、ボンディングワイヤ２７を樹脂封止する樹脂の高さを低く抑えることができ、本発明モジュール１０の薄型化が図れる。
【００３９】
チップ型セラミックコンデンサ１５，１６とＩＣチップ１７がモジュール基板１１に搭載され、ワイヤボンディングが完了した本発明モジュール１０の半完成品は、ＩＣチップ封止用のエポキシ系樹脂を、モールド金型で射出成型するか、或いは、シリンジに入れた当該樹脂を滴下して、ワイヤボンディング済みの２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６、ＩＣチップ１７、ワイヤボンディングの各ワイヤ２７、開口部２１内のモジュール電極１２、及び、その周辺部を樹脂封止して、樹脂封止部２２が形成される。
【００４０】
本実施形態では、金またはアルミニウムのワイヤ２７で、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６の電極とＩＣチップ１７の対応する電極パッド間を結線したループ部分（ルーピング形成位置）が最も高くなる（モジュール基板１１の裏面側から最も離間する）ので、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６の最高部の高さ＋５０μｍを、ルーピング形成位置の管理値とした。また、当該最高ループ位置での樹脂封止部２２の高さは、当該最高ループ位置の高さに更に５０μｍを加えた高さに設定する。
【００４１】
樹脂封止後に、本発明モジュール１０に対して電気的特性テストを行い異常のないことを確認する。尚、図６に示すように、モジュール基板１１は、電気的特性テストの完了直後までは、本発明モジュール１０が多数個搭載されたシート状態である。従って、本発明モジュール１０は、金型や回転切り歯、または、レーザー照射等を使用して、シート状態から個別に分割されて完成する。個別に分割された本発明モジュール１０は、ＩＣカード用基材に埋め込んでＩＣカードとして組み立てられる。
【００４２】
図７及び図８に示すように、個別に分割された本発明モジュール１０をＩＣカード用基材３０に取り付けるには、本発明モジュール１０をＩＣカード用基材３０の凹部３１にモジュール基板１１の裏面側（８つのモジュール電極１２側）を外側に露出するようにして嵌め込み、カード用基材３０の凹部３１の外縁部３２と本発明モジュール１０のモジュール基板１１表面側の樹脂封止部２２の外周面とを両面接着テープ等の接着剤３３で貼り付ける。ここで、本発明モジュール１０をＩＣカード用基材３０に取り付ける際に、ＩＣカード用基材３０に埋設されたアンテナ線３４の両端部３５と、本発明モジュール１０のモジュール基板１１表面側に露出して形成された１対のアンテナ接続用端子１４を夫々、半田または銀ペースト等の導電性接着剤３６にて電気的に接続し、その後表裏からＩＣカード基材を熱圧着する処理を同時に行うと、接触式及び非接触式通信が可能なコンビネーション型ＩＣカード２９が形成される。図９は、上記コンビネーション型ＩＣカードが形成される場合における、本発明モジュール１０のＩＣチップ１７とアンテナ接続用端子１４、アンテナ線３４、及び、アンテナ共振回路形成用のチップ型セラミックコンデンサ１５との電気的な相互接続関係を示す等価回路図である。図９に示すように、アンテナ接続用端子１４を経由してアンテナ線３４と接続するＩＣチップ１７の１対の電極パッドと、チップ型セラミックコンデンサ１５の両電極と夫々接続するＩＣチップ１７の１対の電極パッドは、ＩＣチップ１７内部において夫々各別に導通しており、アンテナ線３４とチップ型セラミックコンデンサ１５によりアンテナ共振回路が形成されている。
【００４３】
尚、ＩＣカード用基材３０に予めアンテナ線３４を埋設することなく、本発明モジュール１０をＩＣカード用基材３０に取り付けた場合は、接触式ＩＣカードが形成される。また、予め文字や図柄等を印刷したＩＣカード用基材３０を用いたり、或いは、ＩＣカード用基材３０の表面または裏面に後で印刷したりすることで、ＩＣカードの表裏の券面に、文字、図柄、写真イメージ等を追加することができる。
【００４４】
次に、本発明モジュール１０における薄型化効果について説明する。本発明モジュール１０では、上述の如く、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６及びＩＣチップ１７のモジュール基板１１への搭載が、モジュール基板１１の絶縁性薄板状基材１３を貫通して形成された凹部１８，１９，２０に収容する形態であるため、凹部１８，１９，２０の深さ分だけ、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６及びＩＣチップ１７の搭載高さを低くすることができる。以下、具体的な数値例に基づいて説明する。
【００４５】
先ず、本発明モジュール１０の厚みを計算する。各部の厚みは、１）絶縁性薄板状基材１３の厚みが１２０μｍ、２）モジュール基板１１の両面の導体パターン（アンテナ接続用端子１４及びモジュール電極１２）の各厚みが１２μｍ、３）導体パターン上のニッケルめっきの厚みが６μｍ、４）当該ニッケルめっき上の金めっきの厚みが０．１μｍ、５）チップ型セラミックコンデンサ１５，１６の電極部を加えた厚みが２００μｍ、６）チップ型セラミックコンデンサ１５，１６を接着する接着剤の界面厚みが１０μｍ、７）チップ型セラミックコンデンサ１５，１６の電極部からワイヤ２７の最高ルーピング形成位置までの高さが５０μｍ、８）ＩＣチップ１７の厚みが１００μｍ、９）ＩＣチップ１７を接着する接着剤の界面厚みが１０μｍ、１０）ＩＣチップ１７の電極パッドからワイヤ２７の最高ルーピング形成位置までの高さが５０μｍ、１１）各ワイヤ２７の最高ルーピング形成位置の最高点から樹脂封止部２２の頂部までの高さが５０μｍ、と夫々想定する。上記想定条件に基づいて、本発明モジュール１０の厚みを計算すると、１２μｍ（導体パターン）＋６．１μｍ（ニッケル＋金めっき）×２＋２００μｍ（コンデンサ）＋１０μｍ（接着剤）＋５０μｍ（ルーピング高さ）＋５０μｍ（ルーピング上の樹脂厚）＝３３４．２μｍとなる。
【００４６】
一方、従来技術によるＩＣカードモジュールの厚みを計算すると、６．１μｍ（ニッケル＋金めっき）＋１２μｍ（導体パターン）＋１２０μｍ（絶縁性薄板状基材）＋１２μｍ（導体パターン）＋６．１μｍ（ニッケル＋金めっき）＋１０μｍ（半田）＋２００（コンデンサ）＋５０（コンデンサ上の樹脂厚）＝４１６．２μｍとなる。即ち、従来技術のＩＣカードモジュールの厚みに比べ、本発明モジュールの厚みは、８２μｍ薄く仕上げることができる。これにより、本発明モジュール１０では従来に比べ薄型化が可能となった。
【００４７】
次に、本発明モジュール１０における信頼性向上効果について説明する。本発明モジュール１０では、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６のモジュール基板１１へ搭載するのに、半田を用いる代わりに接着剤を用いて、モジュール基板１１が熱変形し始める１７０℃〜１８０℃以下の温度で処理するために、モジュール基板１１に熱変形や反りが起こらない。この結果、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６の搭載後にＩＣチップ１７を搭載する工程での不良率が低く、信頼性の高いＩＣカードモジュールの製造が可能となった。本発明モジュール１０と従来のＩＣカードモジュールについて、チップ型セラミックコンデンサ搭載後のシート状態でのモジュール基板の反り傾向をシミュレーションした結果を、図１０及び図１１に夫々示す。これより、図１０に示すように、本発明モジュール１０では熱変形や反りが、従来のＩＣカードモジュールの結果（図１１）に比較して改善されていることが分かる。
【００４８】
次に、本発明に係るＩＣカードモジュールの別実施形態について説明する。
【００４９】
〈１〉上記実施形態では、ＩＣチップ１７とともにモジュール基板１１に搭載される補助部品が、アンテナ共振回路形成用のコンデンサと電圧変動抑制用の平滑用コンデンサに用いる２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６である場合を想定して説明したが、補助部品は必ずしもチップ型セラミックコンデンサに限定されるものではなく、他の受動部品であってもよく、更には、ＩＣカードの情報処理機能を実行するためのＩＣチップ以外の他の機能を奏するＩＣチップであっても構わない。
【００５０】
例えば、上記実施形態の本発明モジュール１０は、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３のＴｙｐｅＡ／Ｂや、Ｆｅｋｉｃａ対応のＩＣカード用モジュールとして使用可能であるが、ＩＣチップ１７と２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６に加え、補助部品としてＩＣタグ機能用チップ３７を追加することにより、ＩＣカードとＩＣタグの２つの機能を１つのＩＣカード用モジュールで実現可能となる。例えば、上記実施形態と同様の実装工法を用いることで、図１２に示すようなＩＣタグ機能が追加されたＩＣカード用モジュールが作製される。
【００５１】
ＩＣタグ機能用チップ３７は、ＩＣカードモジュール用のＩＣチップ１７と比べ、高いセキュリティー機能を持たせないことや、ＩＤ（個体識別）用に極小容量のメモリ機能を備えたものが現在主流であり、そのチップサイズは０．５ｍｍ×０．５ｍｍ程度と極めて小さいにも拘わらず非接触通信距離が３ｍ〜７ｍと大きいことが特徴である。
【００５２】
〈２〉上記実施形態では、本発明モジュール１０は、インタフェース用電極として１対のアンテナ接続用端子１４と８つのモジュール電極１２を備え、コンビネーション型ＩＣカードと接触式ＩＣカードの両方に適用可能な構成となっているが、接触式ＩＣカードにのみ適用する場合には、１対のアンテナ接続用端子１４とアンテナ共振回路形成用のコンデンサ１５は必ずしも設ける必要はない。また、非接触式ＩＣカードにのみ適用する場合には、８つのモジュール電極１２とそれらとの接続用の８つの開口部２１は必ずしも設ける必要はない。但し、凹部１８，１９，２０は、絶縁性薄板状基材１３を貫通しない形態とするか、貫通する場合には、凹部１８，１９，２０の各底部を遮蔽するモジュール電極１２に代わる遮蔽材を設ける必要がある。後者の場合、８つのモジュール電極１２をそのまま使用して、開口部２１だけを設けないか、或いは、モジュール電極１２との各ワイヤボンディングを行わない形態としても構わない。
【００５３】
〈３〉上記実施形態では、本発明モジュール１０の各部の寸法を例示して詳細に説明したが、当該寸法等は本発明の理解の容易のために例示したものであり、本発明モジュール１０が当該寸法のものに限定されるものではない。また、使用する各部の材料も例示であり、本発明モジュール１０の構成を限定するものではない。
【００５４】
本発明は、ＩＣカードモジュール、その製造方法及びＩＣカードに利用可能であり、特に、ＩＣカードモジュールの薄型化や製造歩留りの向上に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明によるＩＣカードモジュールの一実施形態の構成を示す（Ａ）内部構造平面図、（Ｂ）破断正面図、及び、（Ｃ）破断側面図
【図２】図１に示すＩＣカードモジュールで使用するモジュール基板の構成を示す（Ａ）平面図、（Ｂ）破断正面図、及び、（Ｃ）破断側面図
【図３】図１に示すＩＣカードモジュールの外部構成を示す（Ａ）平面図、及び、（Ｂ）正面図
【図４】図１に示すＩＣカードモジュールの外部構成を示す背面図
【図５】図１に示すＩＣカードモジュールのチップ型セラミックコンデンサを凹部内に搭載した状態を示す要部拡大断面図
【図６】シート状態のモジュール基板の配置例を示す図
【図７】図１に示すＩＣカードモジュールのアンテナ接続用端子とＩＣカード用基材に埋め込んだアンテナ線との接続状態を示す図
【図８】図７に示すＩＣカードモジュールとＩＣカード用基材の断面Ａ−Ａ’における要部拡大断面図
【図９】本発明によるＩＣカードモジュールを使用したコンビネーション型ＩＣカードのアンテナ共振回路の等価回路図
【図１０】本発明によるＩＣカードモジュールのモジュール基板の反り傾向をシミュレーションした結果を示す図表
【図１１】従来のＩＣカードモジュールのモジュール基板の反り傾向をシミュレーションした結果を示す図表
【図１２】本発明によるＩＣカードモジュールの別実施形態の構成を示す（Ａ）内部構造平面図、及び、（Ｂ）破断側面図
【図１３】従来のＩＣカードモジュールの一構成例を示す（Ａ）内部構造平面図、（Ｂ）破断正面図、及び、（Ｃ）破断側面図
【図１４】図１３に示す従来のＩＣカードモジュールのチップ型セラミックコンデンサを配線基板上に搭載した状態を示す要部拡大断面図
【符号の説明】
【００５６】
１０： 本発明に係るＩＣカードモジュール
１１： モジュール基板
１２： モジュール電極（インタフェース用電極）
１３： 絶縁性薄板状基材
１４： アンテナ接続用端子（インタフェース用電極）
１５： チップ型セラミックコンデンサ（アンテナ共振回路形成用コンデンサ）
１６： チップ型セラミックコンデンサ（平滑用コンデンサ）
１７： ＩＣチップ
１８，１９，２０： 凹部
２１： 開口部
２２： 樹脂封止部（樹脂）
２３： 誘電体
２４，２５： コンデンサの電極
２６： めっき部
２７： ボンディングワイヤ
２８： 絶縁性接着剤
２９： 本発明に係るコンビネーション型ＩＣカード
３０： ＩＣカード用基材
３１： ＩＣカード用基材の凹部
３２： 凹部の外縁部
３３： 接着剤
３４： アンテナ線
３５： アンテナ線の両端部
３６： 導電性接着剤
３７： ＩＣタグ機能用チップ
４０： 従来のＩＣカードモジュール
４１： 配線基板
４２： チップ型セラミックコンデンサ接続用の電極
４３，４４： チップ型セラミックコンデンサ
４５，４６： コンデンサの電極
４７： 錫めっき
４８： 半田
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣカード、ＩＣカード用基材に埋め込んで使用されるＩＣカードモジュール、及び、その製造方法に関し、特に、ＩＣカードモジュールの薄型化や製造歩留りの向上に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄道，バス等の公共交通期間の定期券や、銀行等の金融機関カード、個人認証用カードとしてＩＣチップを搭載したＩＣカードが実用化されている。斯かるＩＣカードとして、接触式通信機能を有する接触型ＩＣカード、非接触式通信機能を有する非接触型ＩＣカード、及び、接触式と非接触式の両通信機能を併せ持ったコンビネーション型ＩＣカードがあり、当該ＩＣカードとしての情報処理機能を備えるＩＣチップを内蔵したＩＣカードモジュールをＩＣカード用基材に埋め込んで形成される。
【０００３】
例えば、非接触式通信機能を有する非接触型またはコンビネーション型ＩＣカードでは、外部機器との間での非接触式通信機能のためのアンテナ共振回路形成するためのコンデンサや、ＩＣチップの電源・グランド間の電圧変動抑制用の平滑用コンデンサ等は、一般にチップ型セラミックコンデンサと称する汎用補助部品をＩＣチップ外部に外付けで用いることで、ＩＣチップ内部に当該コンデンサ容量を作り込む必要がないことから、ＩＣカードモジュールの製造コストを抑制することができる（例えば、下記の特許文献１、特許文献２等を参照）。
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００４／１０７２６３号パンフレット
【特許文献２】特開２００３−６７６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている非接触通信機能を有する半導体装置（ＩＣカードモジュール）４０は、図１３及び図１４に示すように、ＩＣチップ１７を搭載した配線基板４１上に形成された電極４２上に半田４８を介して汎用のチップ型セラミックコンデンサ４３，４４が半田接合により電気的に接続され、当該コンデンサ４３，４４が接続した配線基板４１上の電極４２と対応するＩＣチップ１７上の電極パッドが相互にワイヤボンディングにより電気的に接続され、ＩＣチップ１７とチップ型セラミックコンデンサ４３，４４とボンディングワイヤ２７を樹脂２２で封止して形成されている。従って、特許文献１に開示されているＩＣカードモジュールは、配線基板とチップ型セラミックコンデンサの各厚みの合計より厚くなるため、薄型化が困難であった。尚、図１３は、従来のＩＣカードモジュール４０の内部構造及び裏面構造を透視して示す内部構造平面図（Ａ）と、当該平面図を垂直に横切る互いに直交する２つの断面（Ｂ−Ｂ’断面とＣ−Ｃ’断面）における破断正面図（Ｂ）と破断側面図（Ｃ）を示す。また、図１４は、図１３に示す従来のＩＣカードモジュール４０のチップ型セラミックコンデンサ４３，４４を配線基板４１上の電極４２に半田接合により搭載した状態を示す要部拡大断面図である。従来のＩＣカードモジュール４０に使用されるチップ型セラミックコンデンサ４３，４４の電極４５，４６の表面には、半田接合用に錫めっき４７が施されている。
【０００６】
また、半田付け工法でチップ型セラミックコンデンサを配線基板上に搭載し、電気的接続するためには、配線基板を含めて環境汚染物質である鉛を含まない一般の半田を用いると、銀・銅・錫系半田ペーストの場合、溶融温度である２２０℃に対し安定した半田濡れ性を得るためには、約２０℃高温の２４０℃で、５秒から１０秒間高温に晒す必要がある。高温に晒されたガラスエポキシ系材料であるＩＣカードモジュールの配線基板は、熱変形や反りが増大する。ＦＲ−４グレードのガラスエポキシ系材料の熱変化温度Ｔｇ（ＴＭＡ法）は、耐熱性の高いものでも１７０℃で、ＩＣカードモジュール用では１５０℃付近である。従って、上記材料の配線基板では、熱変化温度Ｔｇ（１５０〜１７０℃）より７０〜９０℃も高温の半田溶融処理温度（２４０℃）で熱処理するために、変形や反りが増大する。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、ＩＣカード用基材に埋め込んで使用される、薄型化が可能で耐熱変形性が向上可能なＩＣカードモジュールを提供する点にあり、第２の目的は、当該ＩＣカードモジュールを用いて高信頼度のＩＣカードを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記第１の目的を達成するための本発明に係るＩＣカードモジュールは、絶縁性薄板状基材の表面及び裏面の少なくとも何れか一方面に複数の導電性のインタフェース用電極を貼着してなるモジュール基板、及び、前記モジュール基板に搭載される１または複数の補助部品と１または複数のＩＣチップを備えてなり、前記モジュール基板の表面側の所定の位置に、前記補助部品と前記ＩＣチップを収容する凹部が設けられ、前記補助部品と前記ＩＣチップが、夫々の電極面が前記モジュール基板の表面側に位置するように前記凹部に接着固定され、前記補助部品の電極と対応する前記ＩＣチップの電極パッド間がワイヤボンディングにより電気的に接続され、前記インタフェース用電極と対応する前記ＩＣチップの電極パッド間がワイヤボンディングにより電気的に接続され、前記補助部品と前記ＩＣチップと前記ワイヤボンディングに使用したワイヤが、前記モジュール基板の表面側において樹脂封止されていることを特徴とする。
【０００９】
上記特徴のＩＣカードモジュールによれば、第１に、アンテナ共振回路形成用のコンデンサやＩＣチップの電源・グランド間の電圧変動抑制用の平滑用コンデンサ等の汎用補助部品を用いることができ、ＩＣチップ内部に当該コンデンサ容量を作り込む必要がないため、製造コストを抑制することができる。第２に、厚みのある補助部品及びＩＣチップを収容するための凹部がモジュール基板に設けられているために、これらをモジュール基板上に搭載する場合に比べてＩＣカードモジュール全体の厚みを薄型化できる。第３に、補助部品及びＩＣチップが当該凹部に接着固定して、相互間の電気的接続はワイヤボンディングにより行うため、補助部品及びＩＣチップのモジュール基板への搭載に従来一般的に使用されていた半田接合を用いないため、２４０℃にも及ぶ半田溶融温度で５秒から１０秒間高温に晒されることがなく、モジュール基板の熱変形や反りを未然に防止できる。この結果、モジュール基板へのＩＣチップ搭載不良率を低減でき、完成したＩＣカードモジュールの耐環境試験性や耐機械強度試験性等の信頼性の向上が図れる。更には、半田リフローのためのリフロー炉等の大型設備が不要となり設備コストの低減も図れる。
【００１０】
上記特徴のＩＣカードモジュールは、更に、前記複数のインタフェース用電極の少なくとも一部が、前記モジュール基板の表面側の一部領域に貼着される少なくとも２つのアンテナ接続用端子であることを第２の特徴とする。これにより、複数のインタフェース用電極が非接触式通信機能用のアンテナ接続用端子として使用できるため、上記作用効果を奏する非接触型ＩＣカードまたはコンビネーション型ＩＣカード用のＩＣカードモジュールを提供可能となる。
【００１１】
上記何れかの特徴のＩＣカードモジュールは、更に、前記複数のインタフェース用電極の少なくとも一部が、前記モジュール基板の裏面に相互に平面的に分離して貼着する複数のモジュール電極であって、前記モジュール基板が、前記ＩＣチップの電極パッドと前記モジュール電極間をワイヤボンディングにより接続するために前記モジュール電極が露出するように開口した開口部を有し、前記モジュール電極の前記開口部内の露出面と対応する前記ＩＣチップの電極パッド間が、前記開口部を通過するワイヤボンディングにより電気的に接続されていることを第３の特徴とする。これにより、複数のインタフェース用電極が接触式通信機能用の電極端子として使用できるため、上記作用効果を奏する接触型ＩＣカードまたはコンビネーション型ＩＣカード用のＩＣカードモジュールを提供可能となる。
【００１２】
上記第３の特徴のＩＣカードモジュールは、更に、前記凹部が前記モジュール基板を貫通して形成され、前記補助部品と前記ＩＣチップが、前記モジュール電極の前記凹部内に露出した露出面に絶縁性接着剤で接着固定されていることを特徴とする。これにより、前記凹部の深さを最大限に大きくでき、ＩＣカードモジュール全体の厚みを更に薄型化できる。また、補助部品とＩＣチップは、モジュール電極と絶縁性接着剤で接着固定されるため、補助部品とＩＣチップとモジュール電極間の不適切な電気的接続が回避される。
【００１３】
上記何れかの特徴のＩＣカードモジュールは、更に、前記モジュール基板がガラスエポキシ系材料で作製されており、前記補助部品と前記ＩＣチップを前記凹部に接着固定するのに使用される接着剤が、８０℃〜１２０℃の温度範囲で硬化する接着剤、または、２５℃付近の常温で硬化が促進する接着剤であることを特徴とする。更に、前記接着剤が、２５℃付近の常温でありながら紫外線を照射することにより硬化する接着剤であることが好ましい。これにより、補助部品とＩＣチップの凹部への接着固定に要する温度が、モジュール基板の熱変形温度より低温に維持できるため、モジュール基板の熱変形及び反り等を効果的に抑制できる。
【００１４】
上記何れかの特徴のＩＣカードモジュールは、更に、前記補助部品の電極の最表層部がニッケルめっき処理または銀めっき処理が施されていることを特徴とする。これにより、モジュール基板に補助部品が搭載された後に、モジュール基板の電極へのワイヤボンディングの接続性を高めるためのプラズマ等によるドライエッチング処理を当該能動部品の電極に対しても同時に行うことができるようになり、補助部品の電極に対する極細線による電気的接続の信頼性を向上させることができる。
【００１５】
上記何れかの特徴のＩＣカードモジュールは、更に、前記複数のＩＣチップとして、ＩＣカードに要求される本来の機能を実行するための第１のＩＣチップと、ＩＣタグ機能を実行する第２のＩＣチップを備え、前記第２のＩＣチップの電極パッドが、対応する前記第１のＩＣチップの電極パッドとワイヤボンディングにより電気的に接続されていることを特徴とする。これにより、本来のＩＣカード機能に加えて、ＩＣタグ機能を備えたＩＣカードモジュールが実現でき、本ＩＣカードモジュールを搭載することで、ＩＣタグ機能が付加されたＩＣカードを提供できるようになる。
【００１６】
上記第１の目的を達成するための本発明に係るＩＣカードモジュールの製造方法は、前記補助部品の電極と対応する前記ＩＣチップの電極パッド間、または、前記インタフェース用電極と対応する前記ＩＣチップの電極パッド間を、ワイヤボンディングにより電気的に接続する際に、前記モジュール基板の裏面に近い方に前記ワイヤの一方端を先に接続し、引き続いて、前記裏面から遠い方に前記ワイヤの他方端を接続することで、前記ワイヤのルーピング形成位置を前記裏面側に近づけることを特徴とする。これにより、極細線のルーピング形成位置がモジュール基板の裏面側に近づくために、補助部品とＩＣチップと極細線を封止する樹脂の厚みを薄くでき、結果としてＩＣカードモジュールの更なる薄型化を図ることができる。
【００１７】
上記第２の目的を達成するための本発明に係るＩＣカードは、上記何れかの特徴を備えたＩＣカードモジュールをＩＣカード用基材に設けられた凹部に嵌め込み接着固定して形成されることを特徴とする。上記何れかの特徴を備えたＩＣカードモジュールにおいて、薄型化と耐熱変形性の向上が図れるため、ＩＣカード用基材に設けられた凹部における基材厚を増加でき、また、当該ＩＣカードモジュールの信頼性が向上するため、完成品としてのＩＣカードの信頼性も向上させることができる。
【００１８】
更に、本発明に係るＩＣカードは、銅またはアルミニウムにより形成されたアンテナ線を埋設してなるＩＣカード用基材と、上記第２の特徴を備えたＩＣカードモジュールを備えてなり、前記アンテナ線の両端部と、前記ＩＣカードモジュールの前記アンテナ接続用端子を夫々電気的に接続するとともに、前記ＩＣカードモジュールを前記ＩＣカード用基材に設けられた凹部に嵌め込み接着固定して形成されることを特徴とする。これにより、高信頼度の非接触型ＩＣカードまたはコンビネーション型ＩＣカードを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明に係るＩＣカードモジュールとその製造方法、及び、当該ＩＣカードモジュールを使用したＩＣカードについて、図面を参照して説明する。
【００２０】
図１に、本発明に係るＩＣカードモジュール（以下、適宜、「本発明モジュール」と称する。）の内部構造及び裏面構造を透視して示す内部構造平面図（Ａ）と、当該平面図を垂直に横切る互いに直交する２つの断面（Ｂ−Ｂ’断面とＣ−Ｃ’断面）における破断正面図（Ｂ）と破断側面図（Ｃ）を示す。
【００２１】
また、図２に、本発明モジュール１０に使用するモジュール基板１１の平面図（Ａ）と、当該平面図を垂直に横切る互いに直交する２つの断面（Ｂ−Ｂ’断面とＣ−Ｃ’断面）における破断正面図（Ｂ）と破断側面図（Ｃ）を示す。尚、図２の平面図（Ａ）には裏面側に設けられた複数のモジュール電極１２が破線で表示されている。
【００２２】
また、図３に、本発明モジュール１０の外部構造を示す平面図（Ａ）と正面図（Ｂ）を示し、図４に、モジュール基板１１の裏面側から見た本発明モジュール１０の背面図（Ｃ）を示す。尚、図１乃至図４において、図１３に示す従来のＩＣカードモジュール４０と共通する部位には同じ符号を付している。また、図１乃至図３の平面図は、何れもモジュール基板１１の表面側から見た図である。
【００２３】
図１乃至図４に示すように、本発明モジュール１０は、ＩＣカードを作製するのにＩＣカード用基材に埋め込んで使用されるＩＣカードモジュールであって、絶縁性薄板状基材１３、絶縁性薄板状基材１３の表面側に貼着されている１対のアンテナ接続用端子１４、絶縁性薄板状基材１３の裏面側に貼着されている接触式通信時に接続用端子として機能する８つのモジュール電極１２、２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６、及び、ＩＣカードの情報処理機能を実行するためのＩＣチップ１７を備えて構成される。
【００２４】
尚、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６とＩＣチップ１７は、夫々モジュール基板１１の絶縁性薄板状基材１３に設けられた凹部１８，１９，２０に収容されている。尚、２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６は、夫々補助部品として使用され、例えば、一方のコンデンサ１５は非接触式通信機能のためのアンテナ共振回路形成するためのコンデンサとして用いられ、他方のコンデンサ１６はＩＣチップ１７の電源・グランド間の電圧変動抑制用の平滑用コンデンサとして用いられる。
【００２５】
また、１対のアンテナ接続用端子１４と８つのモジュール電極１２は、夫々本発明モジュール１０と外部装置間の通信時に使用されるインタフェース用電極に相当し、前者が非接触式通信時に後述するＩＣカード用基材に埋設されたアンテナ線と接続して用いられ、後者が接触式通信時に使用される。
【００２６】
更に、本発明モジュール１０は、１対のアンテナ接続用端子１４、及び、２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６の各電極が、対応するＩＣチップ１７上の電極パッドとワイヤボンディングにより電気的に接続され、８つのモジュール電極１２の夫々が、絶縁性薄板状基材１３に形成される８つの開口部２１を各別に介して、対応するＩＣチップ１７上の電極パッドとワイヤボンディングにより電気的に接続され、ワイヤボンディング済みの２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６、ＩＣチップ１７、及び、ワイヤボンディングの各ワイヤ２７が樹脂封止部２２で封止され、最終形態として形成されている。
【００２７】
モジュール基板１１は、図２に示すように、絶縁性薄板状基材１３とその両面に各別に貼着された１対のアンテナ接続用端子１４と８つのモジュール電極１２を備えて構成される。また、モジュール基板１１の絶縁性薄板状基材１３には、２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６とＩＣチップ１７を収容する凹部１８，１９，２０が夫々形成され、更に、裏面側の８つのモジュール電極１２の絶縁性薄板状基材１３と対向する面が表面側に向けて露出するように開口した８つの開口部２１が夫々形成されている。尚、本実施形態では、凹部１８，１９，２０は、開口部２１と同様に、絶縁性薄板状基材１３を表裏貫通する空間として形成され、各底部は対応する位置のモジュール電極１２によって遮蔽されている。
【００２８】
次に、モジュール基板１１の作製方法の一実施例について説明する。先ず、絶縁性薄板状基材１３としてガラス繊維にエポキシ系樹脂を含浸した絶縁材を用意し、凹部１８，１９，２０及び開口部２１となる貫通穴を、パンチング金型やレーザー加工により形成する。プリント配線基板に用いるガラスエポキシ絶縁板は、１００μｍから１６０μｍの厚みが一般的であるが、本実施形態では、絶縁性薄板状基材１３の厚みは、一例として１２０μｍを想定する。また、一般的なプリント配線基板では、スルーホールを開口した場合には、その表裏両面の導電体膜間を導通させるために、スルーホールの内壁面に銅めっきを施すが、本実施形態では、凹部１８，１９，２０及び開口部２１を形成してもその内壁面には銅めっきを施さない。
【００２９】
次に、銅箔等のエッチングによるパターンニングが可能な導電体膜を絶縁性薄板状基材１３の表裏両面に貼り付ける。導電体膜の厚みは８μｍ〜２０μｍの範囲のものを使用するが、一例として１２μｍの銅箔を用いる。引き続き、導電体膜はエッチング工法により必要部分を残して除去し、１対のアンテナ接続用端子１４と８つのモジュール電極１２の導体パターンを形成する。従来のモジュール基板では、必要部分にソルダーレジストを塗布するが、本実施形態ではソルダーレジストは使用しない。その後、酸化防止のために、表裏両面の各導体パターンに、無電解めっき工法や電解めっき工法によりニッケル及び金の表面処理を施す。ニッケルの厚みは３〜６μｍで金の厚みは０．０１〜０．１μｍである。従って、メッキ厚は最大で６．１μｍとなる。
【００３０】
ＩＣチップ１７は、ウェハ製造プロセス段階では、一般に７００μｍ前後の厚みでウェハの表面に上記情報処理機能を実行するための集積回路部が形成され、当該集積回路部が正常に形成できたか否かが電気的に試験される。その後、ウェハの状態で裏面より研磨処理され、１００μｍの厚さにまで加工される。研磨方法は砥石研磨でよい。また、研磨面の平滑度を上げる場合は、化学的な処理にて研磨の荒さ分を取り除くのが好ましい。その後、ウェハから個々のＩＣチップとなる様に切断分割する。切断工法は、一般にダイシング工法と称し、円盤状薄板にダイヤモンド粒子を表面に処理したブレードを高速回転させながら、且つ、純度の高い水をかけながらウェハから出る切粉を洗い流しながら行う。
【００３１】
チップ型セラミックコンデンサ１５，１６は夫々、長さ×幅×高さが０．６ｍｍ×０．３ｍｍ×０．３ｍｍの「０６０３タイプ」と称するもの、また、長さ×幅×高さが０．４ｍｍ×０．２ｍｍ×０．２ｍｍの「０４０２タイプ」と称するものを使用する。本実施形態では、一例として、「０４０２タイプ」のチップ型セラミックコンデンサを使用する。尚、コンデンサ容量は、アンテナ共振回路用コンデンサには１００ｐＦを、電源・グランド間の電圧抑制用の平滑用コンデンサには１００００ｐＦを、夫々使用する。
【００３２】
チップ型セラミックコンデンサ１５，１６及びＩＣチップ１７は、モジュール基板１１の絶縁性薄板状基材１３を貫通して形成された凹部１８，１９，２０に搭載する。具体的には、例えば、ビスフェノール系エポキシ樹脂を主材料とした絶縁性の熱硬化型接着剤２８を、予めシリンジに収容しておき、当該シリンジの先に取り付けたニードル部の先端から、凹部１８，１９，２０の底部（モジュール電極１２の露出面）に塗布した後に、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６及びＩＣチップ１７を夫々載置して接着固定する。尚、一例として、熱硬化接着剤２８の厚みは仕上がりで１０μｍとした。この接着方式は、ディスペンサー塗布方式として液状樹脂を定量的に所定の位置に塗布する方法として知られている。尚、凹部１８，１９，２０の平面視寸法（長さ及び幅）は、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６及びＩＣチップ１７の平面視寸法に合わせて、これらが収容可能な寸法となっている。因みに、「０４０２タイプ」のチップ型セラミックコンデンサを使用する場合は、凹部１８，１９の平面視寸法は、周囲に夫々２００μｍずつの余裕を取って、８００μｍ×６００μｍとする。
【００３３】
図５に、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６を凹部１８，１９内に搭載した状態の要部拡大断面図を示す。尚、図５において、図１４に示すチップ型セラミックコンデンサ４３，４４を配線基板４１上に半田接合により電気的に接続している従来のＩＣカードモジュールの要部拡大断面図と共通する部位には同じ符号を付している。図５に示すように、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６は、誘電体２３を挟んで多数の電極板が積層され、各電極板が１層おきに左右に分離して２つの電極２４，２５が形成されている。本実施形態では、各電極２４，２５の最表層部にニッケルめっき処理または銀めっき処理によるめっき部２６を形成したものを使用する。
【００３４】
上記絶縁性の接着剤２８は、８０℃〜１２０℃で１０分間加熱すると硬化する熱硬化型接着剤、或いは、２５℃付近の常温で１．５〜２時間放置すると硬化する常温硬化型接着剤等が使用できる。尚、市販されている接着剤において硬化温度が２５℃付近の常温硬化型接着剤を用いた方が、熱硬化型接着剤を用いる場合に比べ、モジュール基板の熱的ストレスが少ないが、一般的に接着剤の硬化進行時間が長くなる傾向にある。更に、上記絶縁性の接着剤は、紫外線を照射することにより硬化する紫外線硬化型接着剤も使用できる。紫外線硬化型接着剤は、上述の通り、できるだけ２５℃付近の常温で、且つ、短時間で凹部１８，１９，２０に塗布した接着剤を硬化させることで基板の変形や反りを抑制して生産性を高めるために有効である。紫外線硬化型接着剤に照射する紫外線は、水銀ランプが短波長紫外線の出力が高いので、水銀ランプを用いることで、硬化進行時間が短く、約５秒程度で硬化が完了する。
【００３５】
尚、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６だけでなく、その後に搭載するＩＣチップ１７の取り付けにおいても、モジュール基板１１が熱変形や反りが抑制されることから、ＩＣチップの搭載工程でのＩＣチップ搭載不良率が高く、完成したモジュールの耐環境試験性や耐機械強度試験性等の信頼性が低いという従来の問題点を克服することができる。
【００３６】
次に、１対のアンテナ接続用端子１４、２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６の各電極、及び、８つのモジュール電極１２の夫々と、対応するＩＣチップ１７上の電極パッド間におけるワイヤボンディングについて説明する。
【００３７】
チップ型セラミックコンデンサ１５，１６とＩＣチップ１７は、モジュール基板１１に搭載した後に、１対のアンテナ接続用端子１４、８つのモジュール電極１２、及び、２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６の各電極が、対応するＩＣチップ１７上の電極パッドと、金またはアルミニウムの直径２０〜３０μｍ程度の極細線のボンディングワイヤ２７を用いてワイヤボンディングにより電気的に接続される。ワイヤボンディングは、金線であれば、超音波併用熱圧着工法で接続する。この場合のモジュール基板の温度は１１０℃で行う。また、アルミニウム線であれば、超音波工法で接続する。この場合のモジュール基板の温度は２５℃で行う。
【００３８】
尚、１対のアンテナ接続用端子１４、８つのモジュール電極１２、及び、２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６の各電極と、対応するＩＣチップ１７上の電極パッド間を、ワイヤボンディングする際に、モジュール基板１１の裏面に近い方、例えば、８つのモジュール電極１２の開口部２１内の露出面にボンディングワイヤ２７の一方端を先に接続し、引き続いて、モジュール基板１１の裏面から遠い方、例えば、対応するＩＣチップ１７上の電極パッドにボンディングワイヤ２７の他方端を接続することで、ボンディングワイヤ２７のルーピング形成位置を裏面側に近づけることができる。この結果、ボンディングワイヤ２７を樹脂封止する樹脂の高さを低く抑えることができ、本発明モジュール１０の薄型化が図れる。
【００３９】
チップ型セラミックコンデンサ１５，１６とＩＣチップ１７がモジュール基板１１に搭載され、ワイヤボンディングが完了した本発明モジュール１０の半完成品は、ＩＣチップ封止用のエポキシ系樹脂を、モールド金型で射出成型するか、或いは、シリンジに入れた当該樹脂を滴下して、ワイヤボンディング済みの２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６、ＩＣチップ１７、ワイヤボンディングの各ワイヤ２７、開口部２１内のモジュール電極１２、及び、その周辺部を樹脂封止して、樹脂封止部２２が形成される。
【００４０】
本実施形態では、金またはアルミニウムのワイヤ２７で、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６の電極とＩＣチップ１７の対応する電極パッド間を結線したループ部分（ルーピング形成位置）が最も高くなる（モジュール基板１１の裏面側から最も離間する）ので、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６の最高部の高さ＋５０μｍを、ルーピング形成位置の管理値とした。また、当該最高ループ位置での樹脂封止部２２の高さは、当該最高ループ位置の高さに更に５０μｍを加えた高さに設定する。
【００４１】
樹脂封止後に、本発明モジュール１０に対して電気的特性テストを行い異常のないことを確認する。尚、図６に示すように、モジュール基板１１は、電気的特性テストの完了直後までは、本発明モジュール１０が多数個搭載されたシート状態である。従って、本発明モジュール１０は、金型や回転切り歯、または、レーザー照射等を使用して、シート状態から個別に分割されて完成する。個別に分割された本発明モジュール１０は、ＩＣカード用基材に埋め込んでＩＣカードとして組み立てられる。
【００４２】
図７及び図８に示すように、個別に分割された本発明モジュール１０をＩＣカード用基材３０に取り付けるには、本発明モジュール１０をＩＣカード用基材３０の凹部３１にモジュール基板１１の裏面側（８つのモジュール電極１２側）を外側に露出するようにして嵌め込み、カード用基材３０の凹部３１の外縁部３２と本発明モジュール１０のモジュール基板１１表面側の樹脂封止部２２の外周面とを両面接着テープ等の接着剤３３で貼り付ける。ここで、本発明モジュール１０をＩＣカード用基材３０に取り付ける際に、ＩＣカード用基材３０に埋設されたアンテナ線３４の両端部３５と、本発明モジュール１０のモジュール基板１１表面側に露出して形成された１対のアンテナ接続用端子１４を夫々、半田または銀ペースト等の導電性接着剤３６にて電気的に接続し、その後表裏からＩＣカード基材を熱圧着する処理を同時に行うと、接触式及び非接触式通信が可能なコンビネーション型ＩＣカード２９が形成される。図９は、上記コンビネーション型ＩＣカードが形成される場合における、本発明モジュール１０のＩＣチップ１７とアンテナ接続用端子１４、アンテナ線３４、及び、アンテナ共振回路形成用のチップ型セラミックコンデンサ１５との電気的な相互接続関係を示す等価回路図である。図９に示すように、アンテナ接続用端子１４を経由してアンテナ線３４と接続するＩＣチップ１７の１対の電極パッドと、チップ型セラミックコンデンサ１５の両電極と夫々接続するＩＣチップ１７の１対の電極パッドは、ＩＣチップ１７内部において夫々各別に導通しており、アンテナ線３４とチップ型セラミックコンデンサ１５によりアンテナ共振回路が形成されている。
【００４３】
尚、ＩＣカード用基材３０に予めアンテナ線３４を埋設することなく、本発明モジュール１０をＩＣカード用基材３０に取り付けた場合は、接触式ＩＣカードが形成される。また、予め文字や図柄等を印刷したＩＣカード用基材３０を用いたり、或いは、ＩＣカード用基材３０の表面または裏面に後で印刷したりすることで、ＩＣカードの表裏の券面に、文字、図柄、写真イメージ等を追加することができる。
【００４４】
次に、本発明モジュール１０における薄型化効果について説明する。本発明モジュール１０では、上述の如く、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６及びＩＣチップ１７のモジュール基板１１への搭載が、モジュール基板１１の絶縁性薄板状基材１３を貫通して形成された凹部１８，１９，２０に収容する形態であるため、凹部１８，１９，２０の深さ分だけ、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６及びＩＣチップ１７の搭載高さを低くすることができる。以下、具体的な数値例に基づいて説明する。
【００４５】
先ず、本発明モジュール１０の厚みを計算する。各部の厚みは、１）絶縁性薄板状基材１３の厚みが１２０μｍ、２）モジュール基板１１の両面の導体パターン（アンテナ接続用端子１４及びモジュール電極１２）の各厚みが１２μｍ、３）導体パターン上のニッケルめっきの厚みが６μｍ、４）当該ニッケルめっき上の金めっきの厚みが０．１μｍ、５）チップ型セラミックコンデンサ１５，１６の電極部を加えた厚みが２００μｍ、６）チップ型セラミックコンデンサ１５，１６を接着する接着剤の界面厚みが１０μｍ、７）チップ型セラミックコンデンサ１５，１６の電極部からワイヤ２７の最高ルーピング形成位置までの高さが５０μｍ、８）ＩＣチップ１７の厚みが１００μｍ、９）ＩＣチップ１７を接着する接着剤の界面厚みが１０μｍ、１０）ＩＣチップ１７の電極パッドからワイヤ２７の最高ルーピング形成位置までの高さが５０μｍ、１１）各ワイヤ２７の最高ルーピング形成位置の最高点から樹脂封止部２２の頂部までの高さが５０μｍ、と夫々想定する。上記想定条件に基づいて、本発明モジュール１０の厚みを計算すると、１２μｍ（導体パターン）＋６．１μｍ（ニッケル＋金めっき）×２＋２００μｍ（コンデンサ）＋１０μｍ（接着剤）＋５０μｍ（ルーピング高さ）＋５０μｍ（ルーピング上の樹脂厚）＝３３４．２μｍとなる。
【００４６】
一方、従来技術によるＩＣカードモジュールの厚みを計算すると、６．１μｍ（ニッケル＋金めっき）＋１２μｍ（導体パターン）＋１２０μｍ（絶縁性薄板状基材）＋１２μｍ（導体パターン）＋６．１μｍ（ニッケル＋金めっき）＋１０μｍ（半田）＋２００（コンデンサ）＋５０（コンデンサ上の樹脂厚）＝４１６．２μｍとなる。即ち、従来技術のＩＣカードモジュールの厚みに比べ、本発明モジュールの厚みは、８２μｍ薄く仕上げることができる。これにより、本発明モジュール１０では従来に比べ薄型化が可能となった。
【００４７】
次に、本発明モジュール１０における信頼性向上効果について説明する。本発明モジュール１０では、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６のモジュール基板１１へ搭載するのに、半田を用いる代わりに接着剤を用いて、モジュール基板１１が熱変形し始める１７０℃〜１８０℃以下の温度で処理するために、モジュール基板１１に熱変形や反りが起こらない。この結果、チップ型セラミックコンデンサ１５，１６の搭載後にＩＣチップ１７を搭載する工程での不良率が低く、信頼性の高いＩＣカードモジュールの製造が可能となった。本発明モジュール１０と従来のＩＣカードモジュールについて、チップ型セラミックコンデンサ搭載後のシート状態でのモジュール基板の反り傾向をシミュレーションした結果を、図１０及び図１１に夫々示す。これより、図１０に示すように、本発明モジュール１０では熱変形や反りが、従来のＩＣカードモジュールの結果（図１１）に比較して改善されていることが分かる。
【００４８】
次に、本発明に係るＩＣカードモジュールの別実施形態について説明する。
【００４９】
〈１〉上記実施形態では、ＩＣチップ１７とともにモジュール基板１１に搭載される補助部品が、アンテナ共振回路形成用のコンデンサと電圧変動抑制用の平滑用コンデンサに用いる２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６である場合を想定して説明したが、補助部品は必ずしもチップ型セラミックコンデンサに限定されるものではなく、他の受動部品であってもよく、更には、ＩＣカードの情報処理機能を実行するためのＩＣチップ以外の他の機能を奏するＩＣチップであっても構わない。
【００５０】
例えば、上記実施形態の本発明モジュール１０は、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３のＴｙｐｅＡ／Ｂや、Ｆｅｋｉｃａ対応のＩＣカード用モジュールとして使用可能であるが、ＩＣチップ１７と２つのチップ型セラミックコンデンサ１５，１６に加え、補助部品としてＩＣタグ機能用チップ３７を追加することにより、ＩＣカードとＩＣタグの２つの機能を１つのＩＣカード用モジュールで実現可能となる。例えば、上記実施形態と同様の実装工法を用いることで、図１２に示すようなＩＣタグ機能が追加されたＩＣカード用モジュールが作製される。
【００５１】
ＩＣタグ機能用チップ３７は、ＩＣカードモジュール用のＩＣチップ１７と比べ、高いセキュリティー機能を持たせないことや、ＩＤ（個体識別）用に極小容量のメモリ機能を備えたものが現在主流であり、そのチップサイズは０．５ｍｍ×０．５ｍｍ程度と極めて小さいにも拘わらず非接触通信距離が３ｍ〜７ｍと大きいことが特徴である。
【００５２】
〈２〉上記実施形態では、本発明モジュール１０は、インタフェース用電極として１対のアンテナ接続用端子１４と８つのモジュール電極１２を備え、コンビネーション型ＩＣカードと接触式ＩＣカードの両方に適用可能な構成となっているが、接触式ＩＣカードにのみ適用する場合には、１対のアンテナ接続用端子１４とアンテナ共振回路形成用のコンデンサ１５は必ずしも設ける必要はない。また、非接触式ＩＣカードにのみ適用する場合には、８つのモジュール電極１２とそれらとの接続用の８つの開口部２１は必ずしも設ける必要はない。但し、凹部１８，１９，２０は、絶縁性薄板状基材１３を貫通しない形態とするか、貫通する場合には、凹部１８，１９，２０の各底部を遮蔽するモジュール電極１２に代わる遮蔽材を設ける必要がある。後者の場合、８つのモジュール電極１２をそのまま使用して、開口部２１だけを設けないか、或いは、モジュール電極１２との各ワイヤボンディングを行わない形態としても構わない。
【００５３】
〈３〉上記実施形態では、本発明モジュール１０の各部の寸法を例示して詳細に説明したが、当該寸法等は本発明の理解の容易のために例示したものであり、本発明モジュール１０が当該寸法のものに限定されるものではない。また、使用する各部の材料も例示であり、本発明モジュール１０の構成を限定するものではない。
【００５４】
本発明は、ＩＣカードモジュール、その製造方法及びＩＣカードに利用可能であり、特に、ＩＣカードモジュールの薄型化や製造歩留りの向上に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明によるＩＣカードモジュールの一実施形態の構成を示す（Ａ）内部構造平面図、（Ｂ）破断正面図、及び、（Ｃ）破断側面図
【図２】図１に示すＩＣカードモジュールで使用するモジュール基板の構成を示す（Ａ）平面図、（Ｂ）破断正面図、及び、（Ｃ）破断側面図
【図３】図１に示すＩＣカードモジュールの外部構成を示す（Ａ）平面図、及び、（Ｂ）正面図
【図４】図１に示すＩＣカードモジュールの外部構成を示す背面図
【図５】図１に示すＩＣカードモジュールのチップ型セラミックコンデンサを凹部内に搭載した状態を示す要部拡大断面図
【図６】シート状態のモジュール基板の配置例を示す図
【図７】図１に示すＩＣカードモジュールのアンテナ接続用端子とＩＣカード用基材に埋め込んだアンテナ線との接続状態を示す図
【図８】図７に示すＩＣカードモジュールとＩＣカード用基材の断面Ａ−Ａ’における要部拡大断面図
【図９】本発明によるＩＣカードモジュールを使用したコンビネーション型ＩＣカードのアンテナ共振回路の等価回路図
【図１０】本発明によるＩＣカードモジュールのモジュール基板の反り傾向をシミュレーションした結果を示す図表
【図１１】従来のＩＣカードモジュールのモジュール基板の反り傾向をシミュレーションした結果を示す図表
【図１２】本発明によるＩＣカードモジュールの別実施形態の構成を示す（Ａ）内部構造平面図、及び、（Ｂ）破断側面図
【図１３】従来のＩＣカードモジュールの一構成例を示す（Ａ）内部構造平面図、（Ｂ）破断正面図、及び、（Ｃ）破断側面図
【図１４】図１３に示す従来のＩＣカードモジュールのチップ型セラミックコンデンサを配線基板上に搭載した状態を示す要部拡大断面図
【符号の説明】
【００５６】
１０： 本発明に係るＩＣカードモジュール
１１： モジュール基板
１２： モジュール電極（インタフェース用電極）
１３： 絶縁性薄板状基材
１４： アンテナ接続用端子（インタフェース用電極）
１５： チップ型セラミックコンデンサ（アンテナ共振回路形成用コンデンサ）
１６： チップ型セラミックコンデンサ（平滑用コンデンサ）
１７： ＩＣチップ
１８，１９，２０： 凹部
２１： 開口部
２２： 樹脂封止部（樹脂）
２３： 誘電体
２４，２５： コンデンサの電極
２６： めっき部
２７： ボンディングワイヤ
２８： 絶縁性接着剤
２９： 本発明に係るコンビネーション型ＩＣカード
３０： ＩＣカード用基材
３１： ＩＣカード用基材の凹部
３２： 凹部の外縁部
３３： 接着剤
３４： アンテナ線
３５： アンテナ線の両端部
３６： 導電性接着剤
３７： ＩＣタグ機能用チップ
４０： 従来のＩＣカードモジュール
４１： 配線基板
４２： チップ型セラミックコンデンサ接続用の電極
４３，４４： チップ型セラミックコンデンサ
４５，４６： コンデンサの電極
４７： 錫めっき
４８： 半田
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣカード用基材に埋め込んで使用されるＩＣカードモジュールであって、
絶縁性薄板状基材の表面及び裏面の少なくとも何れか一方面に複数の導電性のインタフェース用電極を貼着してなるモジュール基板、及び、前記モジュール基板に搭載される１または複数の補助部品と１または複数のＩＣチップを備えてなり、
前記モジュール基板の表面側の所定の位置に、前記補助部品と前記ＩＣチップを収容する凹部が設けられ、
前記補助部品と前記ＩＣチップが、夫々の電極面が前記モジュール基板の表面側に位置するように前記凹部に接着固定され、
前記補助部品の電極と対応する前記ＩＣチップの電極パッド間がワイヤボンディングにより電気的に接続され、
前記インタフェース用電極と対応する前記ＩＣチップの電極パッド間がワイヤボンディングにより電気的に接続され、
前記補助部品と前記ＩＣチップと前記ワイヤボンディングに使用したワイヤが、前記モジュール基板の表面側において樹脂封止されていることを特徴とするＩＣカードモジュール。
【請求項２】
前記複数のインタフェース用電極の少なくとも一部が、前記モジュール基板の表面側の一部領域に貼着される少なくとも２つのアンテナ接続用端子であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカードモジュール。
【請求項３】
前記複数のインタフェース用電極の少なくとも一部が、前記モジュール基板の裏面に相互に平面的に分離して貼着する複数のモジュール電極であって、
前記モジュール基板が、前記ＩＣチップの電極パッドと前記モジュール電極間をワイヤボンディングにより接続するために前記モジュール電極が露出するように開口した開口部を有し、
前記モジュール電極の前記開口部内の露出面と対応する前記ＩＣチップの電極パッド間が、前記開口部を通過するワイヤボンディングにより電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のＩＣカードモジュール。
【請求項４】
前記凹部が前記モジュール基板を貫通して形成され、
前記補助部品と前記ＩＣチップが、前記モジュール電極の前記凹部内に露出した露出面に絶縁性接着剤で接着固定されていることを特徴とする請求項３に記載のＩＣカードモジュール。
【請求項５】
前記モジュール基板がガラスエポキシ系材料で作製されており、
前記補助部品と前記ＩＣチップを前記凹部に接着固定するのに使用される接着剤が、８０℃〜１２０℃の温度範囲で硬化する接着剤、または、２５℃付近の常温で硬化が促進する接着剤であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のＩＣカードモジュール。
【請求項６】
前記接着剤が、２５℃付近の常温でありながら紫外線を照射することにより硬化する接着剤であることを特徴とする請求項５に記載のＩＣカードモジュール。
【請求項７】
前記補助部品の電極の最表層部がニッケルめっき処理または銀めっき処理が施されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のＩＣカードモジュール。
【請求項８】
前記複数のＩＣチップとして、ＩＣカードに要求される本来の機能を実行するための第１のＩＣチップと、ＩＣタグ機能を実行する第２のＩＣチップを備え、
前記第２のＩＣチップの電極パッドが、対応する前記第１のＩＣチップの電極パッドとワイヤボンディングにより電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のＩＣカードモジュール。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載のＩＣカードモジュールの製造方法であって、
前記補助部品の電極と対応する前記ＩＣチップの電極パッド間、または、前記インタフェース用電極と対応する前記ＩＣチップの電極パッド間を、ワイヤボンディングにより電気的に接続する際に、
前記モジュール基板の裏面に近い方にワイヤボンディング用のワイヤの一方端を先に接続し、引き続いて、前記裏面から遠い方に前記ワイヤの他方端を接続することで、前記ワイヤのルーピング形成位置を前記裏面側に近づけることを特徴とするＩＣカードモジュールの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜８の何れか１項に記載のＩＣカードモジュールをＩＣカード用基材に設けられた凹部に嵌め込み接着固定して形成されることを特徴とするＩＣカード。
【請求項１１】
銅またはアルミニウムにより形成されたアンテナ線を埋設してなるＩＣカード用基材と、請求項２に記載のＩＣカードモジュールを備えてなり、
前記アンテナ線の両端部と、前記ＩＣカードモジュールの前記アンテナ接続用端子を夫々電気的に接続するとともに、前記ＩＣカードモジュールを前記ＩＣカード用基材に設けられた凹部に嵌め込み接着固定して形成されることを特徴とするＩＣカード。
【請求項１】
ＩＣカード用基材に埋め込んで使用されるＩＣカードモジュールであって、
絶縁性薄板状基材の表面及び裏面の少なくとも何れか一方面に複数の導電性のインタフェース用電極を貼着してなるモジュール基板、及び、前記モジュール基板に搭載される１または複数の補助部品と１または複数のＩＣチップを備えてなり、
前記モジュール基板の表面側の所定の位置に、前記補助部品と前記ＩＣチップを収容する凹部が設けられ、
前記補助部品と前記ＩＣチップが、夫々の電極面が前記モジュール基板の表面側に位置するように前記凹部に接着固定され、
前記補助部品の電極と対応する前記ＩＣチップの電極パッド間がワイヤボンディングにより電気的に接続され、
前記インタフェース用電極と対応する前記ＩＣチップの電極パッド間がワイヤボンディングにより電気的に接続され、
前記補助部品と前記ＩＣチップと前記ワイヤボンディングに使用したワイヤが、前記モジュール基板の表面側において樹脂封止されていることを特徴とするＩＣカードモジュール。
【請求項２】
前記複数のインタフェース用電極の少なくとも一部が、前記モジュール基板の表面側の一部領域に貼着される少なくとも２つのアンテナ接続用端子であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカードモジュール。
【請求項３】
前記複数のインタフェース用電極の少なくとも一部が、前記モジュール基板の裏面に相互に平面的に分離して貼着する複数のモジュール電極であって、
前記モジュール基板が、前記ＩＣチップの電極パッドと前記モジュール電極間をワイヤボンディングにより接続するために前記モジュール電極が露出するように開口した開口部を有し、
前記モジュール電極の前記開口部内の露出面と対応する前記ＩＣチップの電極パッド間が、前記開口部を通過するワイヤボンディングにより電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のＩＣカードモジュール。
【請求項４】
前記凹部が前記モジュール基板を貫通して形成され、
前記補助部品と前記ＩＣチップが、前記モジュール電極の前記凹部内に露出した露出面に絶縁性接着剤で接着固定されていることを特徴とする請求項３に記載のＩＣカードモジュール。
【請求項５】
前記モジュール基板がガラスエポキシ系材料で作製されており、
前記補助部品と前記ＩＣチップを前記凹部に接着固定するのに使用される接着剤が、８０℃〜１２０℃の温度範囲で硬化する接着剤、または、２５℃付近の常温で硬化が促進する接着剤であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のＩＣカードモジュール。
【請求項６】
前記接着剤が、２５℃付近の常温でありながら紫外線を照射することにより硬化する接着剤であることを特徴とする請求項５に記載のＩＣカードモジュール。
【請求項７】
前記補助部品の電極の最表層部がニッケルめっき処理または銀めっき処理が施されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のＩＣカードモジュール。
【請求項８】
前記複数のＩＣチップとして、ＩＣカードに要求される本来の機能を実行するための第１のＩＣチップと、ＩＣタグ機能を実行する第２のＩＣチップを備え、
前記第２のＩＣチップの電極パッドが、対応する前記第１のＩＣチップの電極パッドとワイヤボンディングにより電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のＩＣカードモジュール。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載のＩＣカードモジュールの製造方法であって、
前記補助部品の電極と対応する前記ＩＣチップの電極パッド間、または、前記インタフェース用電極と対応する前記ＩＣチップの電極パッド間を、ワイヤボンディングにより電気的に接続する際に、
前記モジュール基板の裏面に近い方にワイヤボンディング用のワイヤの一方端を先に接続し、引き続いて、前記裏面から遠い方に前記ワイヤの他方端を接続することで、前記ワイヤのルーピング形成位置を前記裏面側に近づけることを特徴とするＩＣカードモジュールの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜８の何れか１項に記載のＩＣカードモジュールをＩＣカード用基材に設けられた凹部に嵌め込み接着固定して形成されることを特徴とするＩＣカード。
【請求項１１】
銅またはアルミニウムにより形成されたアンテナ線を埋設してなるＩＣカード用基材と、請求項２に記載のＩＣカードモジュールを備えてなり、
前記アンテナ線の両端部と、前記ＩＣカードモジュールの前記アンテナ接続用端子を夫々電気的に接続するとともに、前記ＩＣカードモジュールを前記ＩＣカード用基材に設けられた凹部に嵌め込み接着固定して形成されることを特徴とするＩＣカード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図１３】
【図５】
【図１０】
【図１１】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
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【図１２】
【図１３】
【図５】
【図１０】
【図１１】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−９７０７３（Ｐ２００８−９７０７３Ａ）
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７４６９５（Ｐ２００６−２７４６９５）
【出願日】平成１８年１０月６日（２００６．１０．６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月６日（２００６．１０．６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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