特開 2024-60313 電磁結合式ＩＣモジュールおよびデュアルＩＣカード

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024060313

(43)【公開日】2024-05-02

(54)【発明の名称】電磁結合式ＩＣモジュールおよびデュアルＩＣカード

(51)【国際特許分類】

   G06K 19/077 20060101AFI20240424BHJP

【ＦＩ】

G06K19/077 196

G06K19/077 188

G06K19/077 264

G06K19/077 244

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022167617

(22)【出願日】2022-10-19

(71)【出願人】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100139686

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 史朗

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100147267

【弁理士】

【氏名又は名称】大槻 真紀子

(72)【発明者】

【氏名】武田 茂憲

(72)【発明者】

【氏名】金子 真士

(72)【発明者】

【氏名】塚田 哲也

(57)【要約】

【課題】電磁結合に対応できないＩＣモジュールを用いて簡便に製造できる電磁結合式ＩＣモジュールを提供する。
【解決手段】電磁結合式ＩＣモジュール１は、基板１０１と、基板の第一面に設けられた接触通信用端子と、基板において、第一面と反対側の第二面に配置され、接触通信用端子に接続されたＩＣチップ１０２と、第二面に配置され、ＩＣチップに接続された接続パッド１０５と、金属製のワイヤで形成されて第二面に配置されたコイル２０とを備える。コイルは、ＩＣチップの周囲を周回しており、両端部が接続パッドと電気的に接続されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板の第一面に設けられた接触通信用端子と、
前記基板において、前記第一面と反対側の第二面に配置され、前記接触通信用端子に接続されたＩＣチップと、
前記第二面に配置され、前記ＩＣチップに接続された接続パッドと、
金属製のワイヤで形成されて前記第二面に配置されたコイルと、
を備え、
前記コイルは、前記ＩＣチップの周囲を周回しており、両端部が前記接続パッドと電気的に接続されている、
電磁結合式ＩＣモジュール。

【請求項2】

前記ＩＣチップを覆う封止樹脂をさらに備え、
前記コイルの少なくとも一部が前記封止樹脂上に位置する、
請求項１に記載の電磁結合式ＩＣモジュール。

【請求項3】

請求項１に記載の電磁結合式ＩＣモジュールを備える、
デュアルＩＣカード。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電磁結合式ＩＣモジュールに関する。この電磁結合式ＩＣモジュールを用いたデュアルＩＣカードについても言及する。

【背景技術】

【0002】

接触通信と非接触通信との両方を行えるデュアルＩＣカードが知られている。
デュアルＩＣカードの一般的な構造が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載のデュアルＩＣカードは、接触通信用の端子を含むＩＣモジュールと、コイル状のブースタアンテナとを備えている。ＩＣモジュールは、ブースタアンテナと電気的に接続するためのコイルを備えた電磁結合式ＩＣモジュールであり、コイルを介してＩＣモジュールとブースタアンテナとが電磁結合されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６３５７９１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

接触通信用の端子を含むＩＣモジュールには、上述した電磁結合式のほかに、物理接続用の金属パッドのみを備えて電磁結合に対応できないものも存在する。両者は接触通信用端子およびＩＣチップを備える点で共通しているが、製造工程が異なるため、製品としては全く別のものである。
このため、各々の生産状況によっては、電磁結合可能なＩＣモジュールが十分に調達できない可能性があるが、このような場合に、仮に電磁結合に対応できないＩＣモジュールが容易に調達できたとしても、これをデュアルＩＣカードの製造に用いることは現状困難である。

【0005】

上記事情に鑑み、本発明は、電磁結合に対応できないＩＣモジュールを用いて簡便に製造できる電磁結合式ＩＣモジュールを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第一の態様は、基板と、基板の第一面に設けられた接触通信用端子と、基板において、第一面と反対側の第二面に配置され、接触通信用端子に接続されたＩＣチップと、第二面に配置され、ＩＣチップに接続された接続パッドと、金属製のワイヤで形成されて第二面に配置されたコイル２０とを備える電磁結合式ＩＣモジュールである。
コイルは、ＩＣチップの周囲を周回しており、両端部が接続パッドと電気的に接続されている。

【0007】

本発明の第二の態様は、第一の態様に係る電磁結合式ＩＣモジュールを備えたデュアルＩＣカードである。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る電磁結合式ＩＣモジュールは、電磁結合に対応できないＩＣモジュールを用いて簡便に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一般的な物理接合式ＩＣモジュールの底面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る電磁結合式ＩＣモジュールの底面図である。

【図3】図２のＩ－Ｉ線における断面図である。

【図4】カード本体を構成するインレイの一例を示す図である。

【図5】一実施形態に係るデュアルＩＣカードの平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施形態について、図１から図６を参照しながら説明する。
図１に、一般的な物理接合式ＩＣモジュール１００の底面図を示す。ＩＣモジュール１００は、所定の通信周波数領域において通信可能なＩＣチップ１０２を基板１０１の下面（第二面）上に備える。ＩＣチップ１０２は、封止樹脂１０３に覆われて保護されている。
基板１０１において反対側の上面（第一面）には、ＩＣチップ１０２と接続された接触通信用端子１０４が形成されている。接触通信用端子１０４は、ＩＣモジュール１００の底面視においては視認できないため、図１では破線で示している。

【0011】

基板１０１の下面には、さらに導体で形成された接続パッド１０５が配置されている。接続パッド１０５は、ＩＣチップ１０２と接続されており、半田等を用いてＩＣモジュール１００をカード本体側の機構と接続する際に用いられる。
ＩＣモジュール１００は、電磁結合用のコイルを備えていないため、カード本体側の機構と電磁結合により接続することはできない。

【0012】

本発明に係る電磁結合式ＩＣモジュールは、上述した物理接合式ＩＣモジュール１００を用いて製造できる。
図２に、本実施形態に係る電磁結合式ＩＣモジュール１の平面図を示す。電磁結合式ＩＣモジュール１は、接続パッド１０５に接続されたコイル２０を備えている。コイル２０は、線状の導体でＩＣチップ１０２および封止樹脂１０３の周囲を周回するように形成されている。

【0013】

図３は、図２のＩ－Ｉ線における模式断面図である。
図２および図３に示されるように、コイル２０の両端部は、それぞれ異なる接続パッド１０５上に位置し、当該接続パッドと電気的に接続されている。
コイル２０と接続パッド１０５との接続手段に特に制限はない。具体例を挙げると、半田、熱や超音波による溶接、導電性接着剤、異方性導電膜（ＡＣＦ）等である。

【0014】

コイル２０の周回態様は、後述するカード本体側の機構との電磁結合特性やカード全体のインダクタンス等を考慮して適宜設定できる。図２では、簡略化して示しているが、コイルの周回数は、一般的に１０以上である。

【0015】

コイル２０を構成する線状の導体としては、金ワイヤや銅ワイヤ等の金属製ワイヤを例示でき、コストと性能とのバランスの観点からは銅ワイヤが好ましい。
ワイヤの線径も適宜設定できるが、上述した周回数や、一般的な物理接合式ＩＣモジュールの寸法等を考慮すると、１００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上６０μｍ以下がより好ましい。

【0016】

コイル２０は、基板１０１にも接合されていることが好ましい。基板１０１に接合されることにより、カード本体側の機構との電磁結合状態を安定化させることができる。基板１０１との接合手段には特に制限はない。具体例を挙げると、熱や圧力による接合や、接着剤による接合等である。熱や圧力により接合する場合、図３に示されるように、コイル２０の一部が基板１０１の表面を変形させてめり込んでいてもよい。

【0017】

以上説明したように、本実施形態に係る電磁結合式ＩＣモジュール１は、接続パッド１０５に接続されたコイル２０を備えることにより、物理接合式ＩＣモジュール１００に簡便に電磁結合機能を付与できる。したがって、電磁結合式ＩＣモジュールの調達が困難であっても、物理接合式ＩＣモジュールを調達できれば、これに電磁結合機能を付与してデュアルＩＣカードの製造に使用することができる。これは、ＩＣチップの需要に対して供給が必ずしも十分とは言えない昨今の世界状況に鑑みると、大きな利点であると言える。

【0018】

一般的な電磁結合式ＩＣモジュールの多くでは、生産性を考慮し、金属箔のエッチングによりコイルが形成されるが、本実施形態では金属製のワイヤを用いるため、エッチングで用いられるような大掛かりな設備が必要なく、比較的少数の物理接合式ＩＣモジュールに電磁結合を付与する場合にも簡便に適用できる。

【0019】

さらに、エッチングによるコイル形成が困難な、封止樹脂１０３上にもコイル２０を配置することが可能となり、コイルのレイアウト自由度が著しく高い点も利点である。例えば、材料となる物理接合式ＩＣモジュールのロットごとに通信特性を確認してコイルレイアウトを微調整し、電磁結合を常に最適化するといったことも本実施形態の構成では可能であり、所定のマスクを用いるエッチングプロセスではこのようなことは困難である。

【0020】

電磁結合式ＩＣモジュール１と電磁結合されるカード本体側の機構の一例として、図４にインレイ２００の平面図を示す。インレイ２００は、電磁結合用コイル２０１と、ブースタアンテナ２０２と、インピーダンス調節用のキャパシタンス２０３とが合成樹脂製のシート２０４上に設けられた公知の構成を有する。インレイ２００を外層となる板状の合成樹脂で挟んで熱および圧力をかけたラミネートで一体化すると、カード本体が完成する。
外層の電磁結合用コイルに対応する位置に電磁結合式ＩＣモジュール１と同等の大きさの段付き穴を形成し、接触通信用端子１０４を外側に向けて電磁結合式ＩＣモジュール１を穴にはめ込み固定すると、コイル２０と電磁結合用コイル２０１とが非接触状態で対向し、電磁結合可能な位置関係となる。これにより、図５に示す、本実施形態に係るデュアルＩＣカード３が完成する。デュアルＩＣカード３は、接触通信用端子１０４による接触通信と、ブースタアンテナ２０２による非接触通信との両方が可能である。

【0021】

上述した製造過程において、外層に形成する段付き穴は、ラミネートの前後いずれに形成されてもよい。電磁結合式ＩＣモジュール１は、コイル２０を構成するワイヤの線径が十分小さいことにより、元となる物理接合式モジュールと比較して、寸法変化はわずかである。このため、外層に形成する段付き穴の寸法を物理接合式モジュールの設定から変更しなくてよい場合が多くなり、この点でも生産性を低下させにくい。

【0022】

以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせなども含まれる。

【0023】

例えば、接続パッドと接続されるコイルの端部を平坦に延ばして接続パッドとの面積を増加させ、電気的接続をより確実にしてもよい。

【0024】

また、コイルは絶縁被覆されていてもよい。コイルが絶縁被覆されていると、接触通信用端子の接続に用いるスルーホールや接続パッドの上でコイルを周回させることも可能になる。このため、コイルレイアウトの自由度を著しく高めることができる。

【符号の説明】

【0025】

１ 電磁結合式ＩＣモジュール
３ デュアルＩＣカード
２０ コイル
１００ 物理接合式ＩＣモジュール
１０２ ＩＣチップ
１０３ 封止樹脂
１０４ 接触通信用端子
１０５ 接続パッド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】