JPH09507727A - チップ実装ボード製造方法、およびそれにより製造されたチップ実装ボード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも一つのチップ（１６）と一つのコイル（１８）とを備えたトランスポンダユニット（５５）、特にチップカード／チップ実装ボード（１７）を製造する方法であって、チップとコイルとを一枚の共通基板（１５）上に実装し、コイルワイヤ（２１）を配設し、コイルワイヤ端（１９，２３）を基板上のチップの接結面（２０，２４）に接続することによってコイルを形成する方法。

Description

【発明の詳細な説明】 チップ実装ボード製造方法、およびそれにより製造されたチップ実装ボード 本発明は、少なくとも一つのチップとコイルとを備えたトランスポンダユニッ ト(transponder unit)の製造方法に関し、特に、チップとコイルとが一枚の共通 基板上に実装され、コイルがコイルワイヤを配設することにより形成され、コイ ルワイヤ端が基板上のチップの接続面に接続されているチップ実装ボードに関す る。従来技術においてチップ実装ボードの製造のために使用されている方法は、 ＥＰ−Ａ２−０ ４８１ ７７６に記載されているように、例えば、個々の巻線 をフィルム基板上にエッチングによって形成したコイルを設けること、あるいは 、チップと共に単一のアセンブリとして、または、基板上でチップに接続される 個別部品としてボード基板に実装される予備巻回された個別のコイル(separate, prewound coils)を設けることを伴う。 コイル巻線を基板上に装着するために使用される前記エッチング工程は、非常 に複雑で、この様な工程のみではコイルの銅密度が比較的低くなってしまう。こ れは、この様に実装されたトランスポンダユニットがそれ相当の低い伝達力(tra nsmiting power)を呈することを意味する。一方、トランスポンダの製造におけ る予備巻回されたコイルの使用は、コイルの挿入および取付、ならびにその後の 基板へのコイルの融着や接着において、複雑なコイルの取扱を伴う。したがって 、予備巻回されたコイルを使用するトランスポンダユニットの製造では、本来の コイル工程の他に、付加的な処理や取扱工程が必要となる。したがって、やはり 、全体の工程が、非常に複雑で、時間と費用がかかるものとなる。 本発明の目的は、簡単かつ費用効果的なチップ実装ボードの製造を可能とする チップ実装ボード製造方法およびチップ実装ボード自体を提供することである。 この目的は、請求項１による方法上の特徴を有するチップ実装ボード製造方法 と、請求項４による構成上の特徴を有するチップ実装ボードとにより達成される 。 本発明による方法においては、チップおよびコイルは一枚の共通の基板上に実 装され、トランスポンダユニットは、コイルを形成するようにコイルワイヤを基 板上に配設するとともに、基板に実装されたチップの接続面(contact surfaces) にコイルワイヤ端部を接続するようにして製造される。 基板上にコイルワイヤ巻線を直接配設することにより、予備巻回されたコイル の使用が不要になり、したがって、予備巻回されたコイルの取扱やチップ上への 装着の必要がなくなる。それどころか、コイルが基板自体の上で形成され、この ことは、コイルの形成とチップの接続面へのコイルワイヤ端部の接続とが、一つ の連続した操作またはほぼ同時の操作において可能となるという付加的な利点を 提供する。 特に好ましい態様においては、当該方法は、チップの第一の接続面へのコイル ワイヤの一端の接続から始まり、次に、基板上へのコイル巻線の配設、最後に、 チップの第二の接続面へのコイルワイヤの開放端の接続を行う。コイルを形成す るためにコイルワイヤを配設する際、固定された剛体構造をコイルに与えるため に、コイルワイヤを少なくとも数カ所で基板に取り付ける。 したがって、この「埋設式」のコイルは、従来の予備巻回されたコイルの作成 において行われていた個別の巻回工程だけでなく、従来の予備巻回されたコイル において必要であった個々の巻線の相互焼成結合(mutual baking-together)をも 排除する。 埋設式コイルのコイルワイヤを基板に取り付けるのと同様の方法で、チップを 実装する際にチップを基板に接合することができる。これにより、基板上に特別 な位置決めを提供する必要がなくなる。しかも、トランスポンダユニット全体を 前処理の施されていない平坦な基板面に装着することができる。 コイルワイヤまたはチップの埋設または接合は、熱加圧、すなわち、基板表面 を熱で軟化させ、コイルワイヤもしくはチップを表面に圧入することにより、ま たは、超音波を用いてコイルワイヤもしくはチップを表面に「擦り込む(rubbing )」などその他の適切な方法により達成することができる。 コイルワイヤを少なくとも数カ所で基板に接合されるように装着し、かつ、コ イルワイヤの端部をチップの接続面に接続するために特に有用な方法は、本件特 許出願人のドイツ特許出願Ｐ ４３ ２５ ３３４．２において巻回／接合装置 として詳述されている接合ヘッドの使用を伴う。この接合ヘッドは、ワイヤガイ ド、ワイヤ接続装置、ワイヤカッタの各機能を組み込んでおり、基板に対して相 対移動が可能である。チップは、前記の接合装置と共に使用され得るピック・ア ンド・プレイス装置(pick-and-place device)を用いて実装可能である。 本発明のチップ実装ボードは、請求項４に記載の特徴を提供し、基板に実装さ れたトランスポンダユニットを装備しており、このトランスポンダユニットは少 なくとも一つのチップと一つのコイルとを備え、コイルワイヤの端部がチップの 接続面に接続されており、コイルを構成する一つまたは幾つかのコイルワイヤ巻 線が基板の一平面内に載置され、少なくとも数カ所で基板に接合されている。 本発明のチップ実装ボードは、その構成により、本発明の方法に関連して既に 述べた上記の利点を提供する方法による製造、すなわち、従来のチップ実装ボー ドの製造方法よりもはるかに簡単な製造が可能である。 「チップ実装ボード」という用語は、ボード状、またはカード状の基板を使用 した全てのトランスポンダ用途(transponder applications)を包含する意図であ る。また、これは、データボードやIDカードとは異なり、常時操作(constant ha ndling）の対象とはならない、例えば固定モジュールやプラグインボードを包含 する。 一平面内に個々のコイルワイヤ巻線を配置することは、複雑な三次元構造の予 備巻回のコイルよりも、実質的に高い横方向の屈曲強度(transverse，flexural strength)をコイルに与えるという特別な利点を提供する。また、これにより、 屈曲応力に頻繁に曝された場合でもチップ実装ボードの機能信頼性が大きく向上 する。 さらに、埋設実装工程(embedded-application process)により製造されたコイ ルは、基板上の何処に位置させてもよく、その輪郭は一定の巻回マトリックス(p redetermined winding matrix)の制約に従う必要がない。これに関して特に好ま しい態様は、コイルワイヤ巻線の基板上への装着において、コイルワイヤ巻線の 少なくとも一部が蛇行形状またはジグザク形状であることを含む。したがって、 コイルは、屈曲応力により最も影響を受ける基板のその部分において、屈曲強度 が特に頑丈となり、この種のコイルを備えたチップ実装ボードの前記動作信頼性 をさらに高めることができる。 本発明によるチップ実装ボードの基板は、コイルやチップに加えて、他の部品 をも担持するようにしてもよい。これは、「埋設式」のコイルが予め定められた 特定のパターンに従う必要がなく、任意の所望の形状に構成できるという前記の 事実により可能となる。これにより、複雑なアセンブリを基板上に配置すること ができ、個々の部品間のスペースをコイルワイヤの配設に利用できる。 基板実装アセンブリの構成の一つの望ましい変形態様は、膜型接触感応キー(m embrane-type touch-sensitive key)またはキーボードの一体化(integration)を 含む。これにより、トランスポンダユニットを手動で動作させたり、キーコード のようなデータを入力したりすることができる。 意図するチップ実装ボードの使用法にもよるが、基板およびその上に実装され た部品は、単なる保護コーティングとしての役割、または、例えば広告情報や視 覚的な識別情報を表示する機能的な層としての役割を果たす層で、少なくともそ の一部が覆われていてもよい。 以下に、図を参照しながら、本発明によるチップ実装ボード製造方法の好適な 実施と、本発明のチップ実装ボードの好適な構成例について説明する。 図１は、本発明の方法を説明するための構成例として、基板上にコイルワイヤ を配設するための装置を示す。 図２は、図１に示す方法を用いて製造されたチップ実装ボードの構成例を示す 。 図３は、チップ実装ボードの別の構成例を示す。 図４は、チップ実装ボードのさらに別の構成例を示す。 図５は、マルチ部品アセンブリ(multi-component-assembly)を組み込んだ本発 明のチップ実装ボードの構成例を示す。 図６は、チップ実装ボードの他の構成変更例を示す。 図１は、ドイツ特許出願Ｐ ４３ ２５ ３３４．２に記載され、その技術内 容を参照することにより本特許出願に包含される埋設／接合装置１０の構成を示 しており、この埋設／接合装置は、ツールホルダ１１に取り付けられ、かつ、案 内される、ワイヤガイド１２、ワイヤ接続装置１３およびワイヤカッタ１４など のツール(tool)が組み込まれている。これらのツールについては前記の特許出願 に詳述されているので、以下の説明では詳述する必要はない。 埋設／接合装置１０の下方には、チップカード１７を形成のためのチップ１６ を担持したボード状の基板１５が位置している。 詳細には図示されていないが、チップ１６は、例えばピック・アンド・プレイ ス装置によって基板１５上に実装される。チップ１６は、例えば基板１５の上面 またはチップ１６の下面に予め塗布された粘着層によって、基板１５に取り付け ることができる。また、チップは、それ自身のチップ基板を伴うチップモジュー ルの形態で取り付けてもよい。 チップカード１７上でのコイル１８の形成は、ワイヤガイド１２から出てくる コイルワイヤの自由端１９をチップ１６の第一の接続面２０に接続することから 始める。そのために、ワイヤガイド１２により繰り出されたコイルワイヤ２１の コイルワイヤ端１９は、この場合は熱加圧式のワイヤ接続装置１３とチップ１６ の第一の接続面２０との間に狭まれ、この第一の接続面２０に接続される。RFコ イルに使用されるワイヤのような１００μｍ程度の直径を有する比較的太いコイ ルワイヤを接続面に接続するためには、はんだ付けが好ましい方法であることが 確かめられており、その場合、チップの接続面は錫コーティングされた金バンプ の形状をしている。その組成により、使用するコイルワイヤが（焼付エナメル） 絶縁することなく接合可能である場合、コイルワイヤはチップのアルミニウムパ ッドに直接接続してもよい。この場合、超音波や熱加圧法を利用して接続を行う のが特に有用である。 絶縁ワイヤを使用する場合は、埋設／接合装置に組み込まれているワイヤスト リッパによってワイヤの被覆を剥がすことが望ましい。ワイヤストリッパは、絶 縁体を剥がす正確なポイントを埋設コイルの長さに基づいてマーキングする長さ 測定システムと組み合わされていてもよい。レーザ接合ユニットが前記埋設／接 合装置に組み込まれている場合は、それをワイヤストリッパとして兼用すること もできる。 コイルワイヤ端１９の第一の接触面２０への接続に続いて、コイルワイヤ２１ は、埋設／接合装置１０によって配設される。そのため、図１に示すように、コ イルワイヤ２１は、ある部分では直線に沿って、またある部分では蛇行軌道に沿 って、基板表面を横切るようにワイヤガイド１２により導かれる。そして、コイ ルワイヤ１２が方向転換する各ポイントにおいて、コイルワイヤは、接続ポイン ト２２で、基板１５の表面に接合される。これを達成するために、ワイヤガイド １２と埋設／接合装置１０とを基板１５の平面を横切って二軸（Ｘ−Ｙ）方向に 一緒に移動させる。そして、接合装置１３は、各接続ポイント２２で（Ｚ軸に沿 って）沈み込み動作(dipping movement)を行い、これによって、コイルワイヤは 一時的に接合ユニット１３と基板表面との間に狭持され、基板表面に圧入、およ び熱融着される。 図１に示す構成のコイル1８を形成した後、ワイヤガイド１２により繰り出さ れたコイルワイヤ端２３を、接合装置１３によりチップ１６の第二の接続面２４ に対向して押しつけ、その面に熱と圧力により接合する。その後直ちに、ワイヤ カッタ１４を作動させて、連続コイルワイヤの端部２３を切断する。この工程の 結果、基板１５に表面実装され、チップ１６とそれに接続されたコイル１８とを 有するトランスポンダユニット５５が得られる。 図１に描かれている形態において、上記の埋設／接合装置１０は、一例にすぎ ない。したがって、埋設／接合装置１０の接合ユニット１３は、例えば超音波（ 熱音波）接合ユニットとして構成してもよいし、あるいは、レーザ接合ヘッドと 光ファイバケーブルとを備え、そのヘッドが、直接的な接触または光伝導接触子 (light-conducting contact element)を介して、接続ポイント２２を形成したり 、コイルワイヤ２１をチップの接続面に接合したりするようにしてもよい。 図２ないし図４は、コイル２５、２６、２７の形成のために基板１５の表面に コイルワイヤ２１を取り付け、かつ、コイルワイヤ２１とチップ１６の接続面２ ０、２４との接続を確立するための他の可能な配設パターンを例示しており、そ れぞれ、基板１５上に異なる形状のトランスポンダユニット２８、２９、３０を 形成する場合を示している。ここに例示されている蛇行配設パターンの形成を目 的として、コイルワイヤの蛇行パターン３４を形成するように、幾つかの接続ポ イント３１、３２、３３がそれぞれコイルワイヤ２１と基板１５の表面の間に設 けられている。 図５から明らかなように、基板１５の表面へのコイルワイヤ２１の配置は、コ イル３５の形成のためだけでなく、個別部品３６、３７、３８の接続面２０、２ ４、４３〜４６と４９〜５２との間に結線ワイヤ(interconnecting wire)４１、 ４２、４７、４８を這わせるためにも使用できる。図５に示すアセンブリの例は 、 チップ３６、バッテリ素子３７、接触感応膜型キー(touch-sensitive membrane- key)３８を含む。この場合、コイル３５のコイルワイヤ２１は、接続面２０、２ ４に接続されている。結線ワイヤ４１、４２は、バッテリ素子３７の接続面４３ 、４４とチップ３６の接続面４５、４６との間にそれぞれ張り渡されている。結 線ワイヤ４７、４８は、接触感応キー３８の接続面４９、５０とチップ３６の接 続面５１、５２とをそれぞれ連結する。 結線ワイヤ４１、４２および４７、４８は、コイル３５と同様のコイルワイヤ ２１であってもよく、コイル３５を形成するコイルワイヤと同様の方法で、これ らを基板１５の表面に配設し、埋設／接合装置１０によって部品の接続面に接合 してもよい。 図５の斜線部により示されているように、基板１５の表面を、その上に取り付 けられた部品３６、３７、３８およびコイル３５、ならびに配線ワイヤ４１、４ ２、４７、４８とともに被覆層５３で覆い、接触感応キー３８のための接触ウイ ンドウ５４のみを露出するようにしてもよい。被覆層５３は、例えば、ラミネー ト形状でもよいし、他の任意の適切な方法で基板１５の表面上に接着するように 設けてもよい。 図６は、チップカードを示すが、このチップカード上でコイル５６の形成に使 用するコイルワイヤ２１を先ず接続面２０に接続し、その後、コイル配設時に、 各巻線をチップ１６の表面を横切らせ、コイルを最終的に第二の接続面２４に接 続する。この方法においては、図４の構成のように、第二の接続面との接続を確 立するためにコイルの巻線を横切ってコイルワイヤを配線する必要がない。これ により、特に薄いチップカード、すなわち、チップ実装ボードの製造が可能とな る。

【手続補正書】 【提出日】１９９６年１２月２５日 【補正内容】 特許請求の範囲 １．少なくとも一つのチップ（１６，３６）と一つのコイル（１８，３５）とを 有するトランスポンダユニット（５５）、特にチップカード（１７）を製造する 方法であって、上記チップとコイルとが共通の基板（１５）上に配置され、 上記コイルワイヤ（２１）を配設することによるコイルの形成、およびコイ ルワイヤ端（１９，２３）と上記チップの接合パッド（２０，２４）との接続が 、上記基板上で行われることを特徴と する方法。 ２．上記コイルワイヤ（２１）の配設の前に、先ず、コイルワイヤの一端（１９ ）と上記チップ（１６，３６）の第１接合パッド（２０）との接続が行われ、そ の後、上記コイル（１８，３５）を形成するための上記コイルワイヤ（２１）の 配設が行われ、最後に、上記コイルワイヤの這わせている端（２３）と上記チッ プの第２接合パッド（２４）との接続が行われると共に、コイルワイヤの配設中 に 、上記コイルワイヤ（２１）と基板（１５）との接合が少なくとも数カ所で行 われる ことを特徴とする請求項１の方法。 ３．上記基板（１５）に上記チップ（１６，３６）を装着する過程で、上記チッ プと上記基板（１５）との接続が行われることを特徴とする請求項１または２の 方法。 ４．基板（１５）上に配置され、少なくとも一つのチップ（１６，３６）および 一つのコイル（１８，３５）を有し、このコイルの端（１９，２３）が上記チッ プの接合パッド（２０，２４）に接続されたトランスポンダユニット（５５）を 有するチップカード、とくにクレジットカードまたは識別カードであって、 上記コイルを構成する一つ以上のコイルワイヤ巻線が、上記基板上の配置平 面内に配置され、かつ、上記基板に少なくとも数カ所で接合されているもの。 ５．上記コイルワイヤ巻線が少なくとも部分的に蛇腹折り形状または蛇行形状で 上記基板（１５）上に配設されていることを特徴とする請求項４のチップカード 。 ６．上記コイル（３５）およびチップ（３６）とともに、付加部品（３７，３８ ）も上記基板（１５）上に配置されていることを特徴とする請求項４または ５のチップカード。 ７．少なくとも一つの付加部品として、膜型押しボタン（３８）または膜型キー パッド が上記基板（１５）上に配置されていることを特徴とする請求項６のチップカ ード。 ８．上記基板（１５）上に配置されている上記部品（３５，３６，３７，３８） が、上記基板（１５）に接合された上層（５３）により少なくとも部分的に被覆 されていることを特徴とする上記請求項４ないし７のうちの一つ以上のチップカ ード。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リーツラー，マンフレート ドイツ連邦共和国，マルクトーバードルフ デー−87616，アム アルステルベルク 10番地

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも一つのチップ（１６，３６）と一つのコイル（１８，３５）とを 有するトランスポンダユニット（５５）、特にチップ実装ボード（１７）を製造 する方法であって、上記チップとコイルとを一枚の共通基板（１５）上に実装し 、上記コイルワイヤ（２１）を配設し、コイルワイヤ端（１９，２３）を上記基 板上の上記チップの接続面（２０，２４）に接続することによってコイルを形成 する方法。 ２．上記コイルワイヤ（２１）の配設前の第一のステップとして、コイルワイヤ の一端（１９）が上記チップ（１６，３６）の第一の接続面（２０）に接続され 、その後、上記コイルワイヤ（２１）が上記コイル（１８，３５）を形成するた めに配設され、その後、上記コイルワイヤの先端（２３）が上記チップの第二の 接続面（２４）に接続されると共に、コイルワイヤ配設工程において、上記コイ ルワイヤ（２１）が基板（１５）に少なくとも数カ所で接合されることを特徴と する請求項１の方法。 ３．上記基板（１５）上に上記チップ（１６，３６）を装着する過程で、上記チ ップを上記基板に接合することを特徴とする請求項１または２の方法。 ４．基板（１５）に実装されたトランスポンダユニット（５５）を有するチップ 実装ボード、特に、データボード、識別カードなどであって、上記トランスポン ダユニットは、少なくとも一つのチップ（１６，３６）および一つのコイル（１ ８，３５）を含み、上記コイルのコイルワイヤ端（１９，２３）が上記チップの 接続面（２０，２４）に接続され、上記コイルを構成する一つまたは幾つかのコ イルワイヤ巻線が上記基板上の一つの実装平面内に張り渡され、かつ、上記基板 に少なくとも数カ所で接合されているもの。 ５．上記コイルワイヤ巻線が少なくとも部分的に蛇行形状またはジグザグ形状で 上記基板（１５）上に配設されていることを特徴とする請求項４のチップ実装ボ ード。 ６．上記コイル（３５）およびチップ（３６）に加えて、他の部品（３７，３８ ）も上記基板（１５）上に実装されていることを特徴とする請求項４または５の チップ実装ボード。 ７．少なくとも一つの追加部品として、接触感応膜型キー（３８）またはキーボ ードが上記基板（１５）上に実装されていることを特徴とする請求項６のチップ 実装ボード。 ８．上記基板（１５）上に実装されている上記部品（３５，３６，３７，３８） が、上記基板（１５）に接着された保護層（５３）により少なくとも部分的に被 覆されていることを特徴とする上記請求項４ないし７のうちの一つまたは幾つか のチップ実装ボード。