JP2017138705A - 非接触ｉｃカード - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はＩＣチップの静電破壊を防ぐことができ、且つ製造コストの増加を回避することができる非接触ＩＣカードを提供することを課題とする。
【解決手段】支持基材上に形成されたアンテナとそのアンテナに接続され、支持基材上に実装されたＩＣチップを備えたＩＣインレットの表裏面に、それぞれコア材と外装シートをその順に積層してなる非接触ＩＣカードにおいて、ＩＣインレットのＩＣチップが実装されたＩＣチップ実装部とアンテナの上を横切るように、ＩＣチップが実装された側のコア材と外装シートの間に、導線が備えられていることを特徴とする非接触ＩＣカード。
【選択図】図１

Description

本発明は非接触ＩＣカードに関する。更には非接触ＩＣカードが帯電した際に、ＩＣチップが静電破壊をし難くすることで、静電気耐性を向上させる技術に関する。

非接触ＩＣカードに使用する非接触ＩＣモジュールのＩＣチップを保護する手段として、ＩＣチップの上面または上面と下面の両面にＳＵＳ（ステンレス鋼）板を貼り付けて補強する方法や、樹脂モールドしてパッケージ化する方法がある。求められる仕様（コスト、機械的強度、製造方法、など）により適切なものが選択されている。

求められる様々な仕様によって、静電気耐性も様々なものになる。
例えば、巻線アンテナとリードフレーム上のＩＣチップを樹脂モールドしたパッケージで構成されるインレットを内蔵したカードの静電気耐性と、フィルム基材上にアルミニウム箔をパターニングしたアルミアンテナが形成され、そのアルミアンテナにＩＣチップを実装し、その表裏面を、ＳＵＳ板を接着して補強したインレットを内蔵したカードの静電気耐性とが、異なることがある。

また、静電気耐性を向上させるために、ＩＣチップが静電気対策を講じたものを使用する場合と、ＩＣチップが静電気対策を講じていないものを使用することがある。
ＩＣチップが静電気対策を講じていないものを使用した場合には、物理的強度を上げる手段によっては、静電気耐性に影響が出ることがある。
例えば、アルミアンテナにＩＣチップを実装し、その表裏面を、ＳＵＳ板を接着して補強したインレットを内蔵したカードの場合には、ＩＣチップが静電気対策を講じていても、静電気対策を講じていなくても、静電気耐性に差がでないことがある。

また、巻線アンテナとリードフレーム上のＩＣチップを樹脂モールドしたパッケージで構成されるインレットを内蔵したカードにおいては、ＩＣチップに静電気対策がしてある場合は、明らかに差がでることがある。

一方、ＩＣチップが実装された部位の表裏面にＳＵＳ板を接着して補強したインレットを内蔵したカードにおいても、ＳＵＳ板が帯電することにより高電圧になった場合には、ＩＣチップが静電破壊を起こす場合がある。

このような非接触ＩＣカードの静電気耐性を向上させる先行技術としては、例えば特許文献１には、ＩＣチップの上下を電気導電性がある補強板で挟み込んだ構造の静電気耐性に優れた非接触ＩＣカードが開示されている。しかしながら、この非接触ＩＣカードにおいては、上記のＳＵＳ板が帯電した場合の対策は考慮されていない。また導電性がある補強板で挟み込むのはＩＣチップの実装部だけであるため、アンテナに誘起される静電気については静電遮蔽することができないため、アンテナが高電位になることによりＩＣチップの静電破壊が発生する虞があった。

また特許文献２には、ＩＣチップとアンテナコイルとを、絶縁性のプラスチックシートである絶縁体インレットで覆ったＲＦＩＤタグの外周を導電性樹脂で被覆し、静電遮蔽したＲＦＩＤタグが開示されている。この技術は、ＲＦＩＤタグを導電性樹脂で被覆する工程が必要となるため、製造コストが高くなることを避けることができない問題がある。

特開２００２−３６６９１８号公報 特開２００８−２６３４２７号公報

上記の問題点に鑑み、本発明はＩＣチップの静電破壊を防ぐことができ、且つ製造コストの増加を回避することができる非接触ＩＣカードを提供することを課題とする。

上記の課題を解決する手段とし、本発明の請求項１に記載の発明は、支持基材上に形成されたアンテナとそのアンテナに接続され、支持基材上に実装されたＩＣチップを備えたＩＣインレットの表裏面に、それぞれコア材と外装シートをその順に積層してなる非接触ＩＣカードにおいて、ＩＣインレットのＩＣチップが実装されたＩＣチップ実装部とアンテナの上を横切るように、ＩＣチップが実装された側のコア材と外装シートの間に、導線が備えられていることを特徴とする非接触ＩＣカードである。

また、請求項２に記載の発明は、支持基材上に形成されたアンテナとそのアンテナに接続され、支持基材上に実装されたＩＣチップを備えたＩＣインレットの表裏面に、それぞれコア材と外装シートをその順に積層してなる非接触ＩＣカードにおいて、ＩＣインレットのＩＣチップが実装されたＩＣチップ実装部とアンテナの上を横切るように、ＩＣチップが実装された側の外装シートの上に、導線が備えられていることを特徴とする非接触ＩＣカードである。

また、請求項３に記載の発明は、前記導線が、金属の線または金属箔からなる導体であることを特徴とする請求項１または２に記載の非接触ＩＣカードである。

また、請求項４に記載の発明は、支持基材上に形成されたアンテナとそのアンテナに接続され、支持基材上に実装されたＩＣチップを備えたＩＣインレットの表裏面に、それぞれコア材と外装シートをその順に積層してなる非接触ＩＣカードにおいて、ＩＣチップが実装された側の外装シートの表面上に、互いに近接して分散した島状の導体からなる島状導体分散体が備えられていることを特徴とする非接触ＩＣカードである。

また、請求項５に記載の発明は、前記島状導体分散体が、孤立した金属パターンまたは、金属または金属酸化物が島状成長して連続薄膜になる前の状態の薄膜であることを特徴とする請求項４に記載の非接触ＩＣカードである。

本発明の非接触ＩＣカードによれば、従来の非接触ＩＣカードの製造工程と同等の工程、工数により製造可能であり、且つＩＣチップの静電破壊を防ぐことが可能である。

本発明の非接触ＩＣカードの実施形態の一例を示す概略説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に対応した断面図、を示す。 本発明の非接触ＩＣカードの実施形態の一例を示す概略説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に対応した断面図、を示す。 本発明の非接触ＩＣカードの実施形態の一例を示す概略説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に対応した断面図、を示す。

＜第一の実施形態＞
本発明の非接触ＩＣカードを、図１〜３を用いて説明する。
［非接触ＩＣカードの構成］
本発明の非接触ＩＣカードは、支持基材上に形成されたアンテナとそのアンテナに接続され、支持基材上に実装されたＩＣチップを備えたＩＣインレットの表裏面に、それぞれコア材と外装シートをその順に積層してなる非接触ＩＣカードである。
ＩＣインレットのＩＣチップが実装されたＩＣチップ実装部とアンテナの上を横切るように、ＩＣチップが実装された側のコア材と外装シートの間に、導線が備えられていることが特徴である。

図１に本発明の非接触ＩＣカード１０を示し、更に詳しく説明する。
本発明の非接触ＩＣカード１０は、支持基材１上に形成された無線通信用のアンテナ９に、ＩＣチップ１１が電気的に接続され、さらにＩＣチップ１１の表裏面からＩＣチップ１１を機械的な破壊から保護するための補強板７が接着層１２を介して接着されているＩＣインレット４の表裏面に、それぞれコア材６と外装シート５がその順に積層された構成を持っている。このＩＣチップ１１が実装され、その表裏面に接着層１２を介して補強板７が備えられたＩＣチップ実装部１とアンテナ９の一部を横切るように、導線２が備えられている。その導線１は、支持基材１３のＩＣチップ１１が実装された側のコア材６と外装シート５の間に備えられている。

非接触ＩＣカードのＩＣチップが静電破壊を起こして機能しなくなるのは、ＩＣチップの電子回路を構成する電界効果トランジスタのゲート絶縁膜が、そのゲート絶縁膜に印加される電圧によって静電破壊を起こすためである。その電圧が印加される原因は、非接触ＩＣカードの表面に静電気が帯電し、帯電した電荷量と静電容量によって決まる高い電位が、ゲート絶縁膜の間に印加される電位差を作り出すため、その電位差によってゲート絶縁膜中に電界が形成され、その値がゲート絶縁膜の絶縁破壊強度を超えることによって静電破壊が発生する。ＩＣチップ中のトランジスタが１つでも静電破壊を起こし故障すれば、電子回路は機能しなくなってしまう。

このようにして、非接触ＩＣカードの表面に静電気が帯電することによって、ＩＣチップが静電破壊を起こし、故障してしまう可能性があるが、本発明の非接触ＩＣカード１０においては、ＩＣチップ実装部１の上を横切る形でコア材６と外装シート５の間に導線２が形成されているため、少なくとも非接触ＩＣカード１０のＩＣチップ実装部１の近傍表面に静電気が帯電しても、導線２によって形成される浮遊容量、その他のキャパシタの静電容量が、無い場合より大きくなるため、帯電によって生じる電位が低くすることができる他、導線２を通って、帯電した電荷が人体などの導体に逃げ易くなる効果も期待できる。

導線２は、ＩＣチップ１１の表裏面に接着層１２を介して接着されている補強板７に接触していない事が望ましい。通常はコア材６を介して導線２が備えられているが、コア材６が薄いため補強板７と導線２が接触してしまうと、逆に導線２を通して外部からの電位の影響を受け易くなる。外部の高電位に帯電した物品に非接触ＩＣカード１０が接触した場合、導線２を通して、ＩＣチップ１１の補強板７まで高電位になるため、ＩＣチップ１１が静電破壊を起こす可能性が高くなる。

またＩＣチップ１１の静電破壊は、ＩＣチップ１１に接続されているアンテナ９に高電圧が印加された場合にも発生する。しかしながら、本発明の非接触ＩＣカード１０においては、導線２がアンテナ９を横切るように備えられているため、ＩＣチップ実装部１にお
けるのと同様に、アンテナ９の近傍に静電気が帯電しても、導線２を通して帯電した静電気が人体などの導体に逃げ易くなる効果が期待できるため、アンテナ９が高電位になる可能性を低くすることができる。

（非接触ＩＣカードの製造方法）
本発明の非接触ＩＣカードは、従来の非接触ＩＣカードと殆ど同じ製造工程と工数で製造することが可能である。

［ＩＣインレットの製造方法］
本発明の非接触ＩＣカードが使用するＩＣインレットは、従来の非接触ＩＣカードのＩＣインレットを使用することができる。例えば、樹脂フィルムや樹脂シートなどの支持基材の上に配線パターンやアンテナを形成するための導体層を形成した後、フォトリソグラフィー技術を用いて導体層のパターニングを行って配線回路とアンテナを形成後、ＩＣチップを実装することによって、本発明の非接触ＩＣカードで使用するＩＣインレットを作製することができる。導体層は、銅箔などの金属箔を貼り合わせたものや、真空蒸着やスパッタリングなどの薄膜形成技術を使用して導体の薄膜を形成して作製することができる。また、導体層を形成するのではなく、印刷技術を用いて導体パターンを支持基材上に形成しても良い。

［非接触ＩＣカードの製造方法］
上記のＩＣインレットを使用して、まずその表裏面にコア材となる樹脂シートを積層する。次にＩＣインレットにコア材が積層された物品のＩＣチップが実装された側のその部位を跨るように、導線を配置した後、表裏面に外装シートを積層して熱プレスすることにより、本発明の非接触ＩＣカードを製造することができる。

なお、以上はＩＣインレットの表裏面から、コア材と外装シートの２種類の樹脂シートをこの順に積層して熱ラミネートする場合を説明したが、この層構成に限定する必要は無く、様々な層構成としても良い。例えば、ＩＣインレットのＩＣチップが実装された面には、ＩＣチップの出っ張りを平坦化する目的で樹脂層をラミネートし更に外装シートをラミネートするが、ＩＣインレットの逆の面には出っ張りが無く、外装シートだけを積層する場合もある。ＩＣインレットのＩＣチップの出っ張りが小さい場合は、表裏面に外装シートだけを熱ラミネートすることも可能である。また、更に多くの層を備えた構成とすることも可能である。

また、導線は、銅線の様な絶縁被覆をしていない金属線をそのまま使用することも可能であり、またエナメル線のような絶縁被覆を施した銅線を使用することもできる。また金属線ではなく、金属箔を使用しても良い。金属箔の代わりに、導体インキを印刷して形成することも可能である。また、ＩＣインレットにコア材となる樹脂シートをラミネートした後、細長い金属箔を導線として転写して形成することも可能である。

＜第二の実施形態＞
次に、本発明の非接触ＩＣカードの第二の実施形態について説明する。
［非接触ＩＣカードの構成］
本発明の非接触ＩＣカードは、支持基材上に形成されたアンテナとそのアンテナに接続され、支持基材上に実装されたＩＣチップを備えたＩＣインレットの表裏面に、それぞれコア材と外装シートをその順に積層してなる非接触ＩＣカードである。
ＩＣインレットのＩＣチップが実装されたＩＣチップ実装部とアンテナの上を横切るように、ＩＣチップが実装された側の外装シートの上に、導線が備えられていることが特徴である。

図２に本発明の非接触ＩＣカード１０を示し、更に詳しく説明する。
本発明の非接触ＩＣカード１０の第二の実施形態は、第一の実施形態と導線２が形成される層構成上の位置が異なり、図２（ｂ）に示すように、導線２はＩＣチップ１１が実装された側の外装シート５の表面に備えられていることが特徴である。

以上の様な構成にすることにより、非接触ＩＣカード１０の表面に静電気が帯電した場合、少なくともＩＣチップ実装部１およびその近傍に静電気が帯電しても、導線２を介して速やかに人体や他の物品に接触した時に、電荷が移動する可能性が高くなる。そのため、ＩＣチップ実装部１の直上やその周囲に静電気が帯電する事がなくなり、ＩＣチップ１１が静電破壊して故障する可能性は低くなる。

また、第一の実施形態と同様、非接触ＩＣカード１０の表面に静電気が帯電し、アンテナ９が高電位になる可能性も低くすることができる。

［非接触ＩＣカードの製造方法］
第一の実施形態と異なるのは、導線の形成位置だけであり、第二の実施形態においては、ＩＣチップが実装されている側の外装シートの表面に形成することが特徴である。

導線の形成方法は、第一の実施形態と同様であり、多用な形成方法を採用することが可能である。

＜第三の実施形態＞
次に、本発明の非接触ＩＣカードの第三の実施形態について説明する。
［非接触ＩＣカードの構成］
本発明の非接触ＩＣカードは、支持基材上に形成されたアンテナとそのアンテナに接続され、支持基材上に実装されたＩＣチップを備えたＩＣインレットの表裏面に、それぞれコア材と外装シートをその順に積層してなる非接触ＩＣカードである。
ＩＣチップが実装された側の外装シートの表面上に、互いに隣接した島状の導体からなる島状導体分散体が備えられていることが特徴である。

図３に本発明の非接触ＩＣカード１０を示し、更に詳しく説明する。
本発明の非接触ＩＣカード１０の第三の実施形態は、第二の実施形態において、ＩＣチップ１１が実装された側の外装シート５上に、導線が形成されていたのに対し、第三の実施形態においては、外装シート５の全面に、島状導体分散部３が備えられていることが特徴である。

島状導体分散部３は、導体箔、導体薄膜、導体インキなどによって形成された孤立したパターンが隣接して備えられた状態を指す。具体的には、銅、アルミニウムなどの金属箔や金属および金属酸化物の薄膜や金、銀、銅、導電性高分子材料などの導電性材料を使用したインキを使用して形成されたものである。また、薄膜の場合は、支持基材１３上に１０ｎｍ前後の極く薄い薄膜を形成すると、連続膜ではなく、薄膜材料が孤立した島状の薄膜材料が隣接して形成された状態となる。

このような状態においては、導電性がある材料が連続して接続していないため、その表面は導電性がある状態とは言えない。しかしながら、電気的な絶縁材料の領域の電気抵抗（絶縁抵抗）においては、外装シート５として電気的に絶縁性の樹脂基材を使用するが、桁違いに電気抵抗が低下し、静電気が帯電しても、速やかに移動可能な表面となる。

また、各種の帯電防止材料を使用して、１０^９Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を持つ樹脂材料を１０^８Ω・ｃｍ以下にする手段であっても良い。

［非接触ＩＣカードの製造方法］
第二の実施形態においては、導線を外装シートの表面に、ＩＣチップ実装部とアンテナを跨るように形成したが、第三の実施形態においては、ＩＣチップが実装された側の外装シートの表面全体に、島状導体分散体を形成することが特徴である。その他については、第二の実施形態と同様である。

島状導体分散体の形成方法は、孤立した導体パターンを隣接させて外装シートの全面に形成する方法と、薄膜形成の初期段階においては膜厚が１０ｎｍ前後の薄膜成長の初期過程においては、まずナノメートルオーダーの孤立した島が形成される。膜厚が厚くなるに従って、島のサイズが大きくなるため、島と島が合体し、連続膜となる。本発明の非接触ＩＣカードにおいては、この薄膜成長の初期過程の孤立した導体物質の島が隣接した構造を使用することができる。

１・・・ＩＣチップ実装部
２・・・導線
３・・・島状導体分散体部
４・・・ＩＣインレット
５・・・外装シート
６・・・コア材
７・・・補強板
８・・・島状導体
９・・・アンテナ
１０・・・非接触ＩＣカード
１１・・・ＩＣチップ
１２・・・接着層
１３・・・支持基材

Claims (5)

1. 支持基材上に形成されたアンテナとそのアンテナに接続され、支持基材上に実装されたＩＣチップを備えたＩＣインレットの表裏面に、それぞれコア材と外装シートをその順に積層してなる非接触ＩＣカードにおいて、ＩＣインレットのＩＣチップが実装されたＩＣチップ実装部とアンテナの上を横切るように、ＩＣチップが実装された側のコア材と外装シートの間に、導線が備えられていることを特徴とする非接触ＩＣカード。
2. 支持基材上に形成されたアンテナとそのアンテナに接続され、支持基材上に実装されたＩＣチップを備えたＩＣインレットの表裏面に、それぞれコア材と外装シートをその順に積層してなる非接触ＩＣカードにおいて、ＩＣインレットのＩＣチップが実装されたＩＣチップ実装部とアンテナの上を横切るように、ＩＣチップが実装された側の外装シートの上に、導線が備えられていることを特徴とする非接触ＩＣカード。
3. 前記導線が、金属の線または金属箔からなる導体であることを特徴とする請求項１または２に記載の非接触ＩＣカード。
4. 支持基材上に形成されたアンテナとそのアンテナに接続され、支持基材上に実装されたＩＣチップを備えたＩＣインレットの表裏面に、それぞれコア材と外装シートをその順に積層してなる非接触ＩＣカードにおいて、ＩＣチップが実装された側の外装シートの表面上に、互いに近接して分散した島状の導体からなる島状導体分散体が備えられていることを特徴とする非接触ＩＣカード。
5. 前記島状導体分散体が、孤立した金属パターンまたは、金属または金属酸化物が島状成長して連続薄膜になる前の状態の薄膜であることを特徴とする請求項４に記載の非接触ＩＣカード。