JP2004171089A - Ｉｃカード - Google Patents

Abstract

【課題】接触・非接触の両用機能を有するＩＣカードにおいて、ＩＣモジュールとアンテナコイル間の接続を補強し、非接触通信不能を生じないＩＣカードを提供する。
【解決手段】本発明のＩＣカード１は、接触端子板を有し、接触・非接触両用の機能を有するＩＣモジュール１０が埋設凹部２２１，２２２に装着され、ＩＣモジュールの非接触通信機能部がカード基体内のアンテナコイル２４に接続するＩＣカードにおいて、ＩＣモジュールとアンテナコイル接続部を補強する薄板状の補強板２１８が、埋設凹部下のカード基体内に挿入されていることを特徴とする。補強板は埋設凹部の全体を補強するように１枚の補強板を第２埋設凹部２２２下に挿入しても良く、２枚の分離した補強板として第１埋設凹部２２１下に挿入しても良い。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、非接触ＩＣカード、特に接触と非接触兼用のＩＣカードにおいて、ＩＣモジュールとカード基体内のアンテナコイルとの接続の信頼性を高めることを目的とする発明に関する。
従って、本発明の利用分野は非接触ＩＣカードの製造や利用分野に関する。
【０００２】
【従来技術】
非接触ＩＣカードは、電磁誘導の原理により外部から電力と信号を非接触で得るため、カード内部にコイルを形成したアンテナシート（一般に「インレイ」ということもある。）を内包する。受送信する信号を処理し記憶するＩＣチップは、コイルアンテナに接続してアンテナシートに一体にして使用する場合と、基板付きのＩＣモジュールにしてカード表面に装着し、ＩＣモジュールとカード基体内のアンテナシートとを接続する場合とがある。
接触と非接触兼用のＩＣカードの場合は、接触端子板がカード表面になければならないので必然的に後者の形態になる。
【０００３】
図４は、接触・非接触兼用ＩＣカードの例を示す平面図、図５は、図４のＩＣモジュール部分における拡大断面図である。図６は、接触・非接触兼用ＩＣモジュールの背面を示す図である。なお、本明細書において各断面図の縦方向の縮尺は理解の容易のために横方向よりも拡大して図示している。
図４のように、接触・非接触兼用ＩＣカード１は、ＩＣカード基体２１に、接触・非接触兼用ＩＣモジュール１０を装着して有している。ＩＣモジュール１０のカード表面側は接触端子板になっていて、ＩＳＯで規定する端子板配置となっている。
ＩＣモジュール１０には、ＩＣカード基体２１内に設けたアンテナコイル２４が接続されていて、外部機器との間における非接触交信に使用される。
【０００４】
図５の断面図のように、ＩＣカード基体２１は、これに限定される訳ではないが、一例として、乳白色コアシート２１１と、乳白色コアシート２１２、および裏面側透明オーバーシート２１４、表面側透明オーバーシート２１５、とが積層された構成にされている。
アンテナコイル２４は、乳白色コアシート２１１面上に、細い捲線を平面的に数回周回させて形成するか、コアシートにラミネートされた金属箔をエッチングして形成されていて、その両端の接続端部２４１，２４２がＩＣモジュール装着部の第１埋設凹部２２１下に臨むように形成されている。
図５の場合は、アンテナコイル２４を捲線で設けた場合を図示している。アンテナコイルの接続端部２４１，２４２に３個の楕円形状があるのは、捲線の先端を３〜４回ジグザグ状に折り畳んで板状にしてあることを意味している。
【０００５】
ＩＣカード基体へのＩＣモジュール１０の装着は、一般的には次のように行なわれる。まず、図５のように、ＩＣモジュール装着部にＩＣモジュール埋設凹部をざぐり加工して掘削する。
埋設凹部は、第１埋設凹部２２１と第２埋設凹部２２２とからなり、第１埋設凹部２２１はＩＣモジュール１０の端子板（プリント基板）を嵌め込みできる形状と深さにされ、第２埋設凹部２２２は、ＩＣモジュール１０のモールド樹脂部が嵌め込みできる深さにされる。ＩＣカードの全体厚みは、７８０〜８００μｍ程度であり、第２埋設凹部２２２は、カード表面から６００μｍ程度の深さに掘削するので、第２埋設凹部の下面には薄肉の基材が残る程度となる。
【０００６】
埋設凹部を掘削する際、アンテナコイル２４の両接続端部２４１，２４２とＩＣモジュールの非接触端子１４１，１４２を接続するための開孔１５１，１５２も同時に掘削する。この開孔１５１，１５２は、接続端部２４１，２４２を露出させる程度が、開孔に充填する導電性接着剤（ペースト）との接触面積を大きくできて好ましい。
【０００７】
ＩＣモジュール１０を埋設凹部２２に装着する際は、ＩＣモジュールの第１埋設凹部に懸架する部分にホットメルト型接着剤シート３を貼着し、開孔１５１，１５２には熱硬化性導電性接着剤（ペースト状）を充填してから、ＩＣモジュール１０を埋設凹部２２の上に載置し、軽く加熱圧着するようにする。
これにより、ＩＣモジュール１０は埋設凹部２２に固定されると共に、導電性接着剤によりＩＣモジュールの非接触インターフェース部とアンテナコイル２４間の導通が確保される。
【０００８】
図６の接触・非接触兼用ＩＣモジュールの背面図に示すように、接触・非接触兼用ＩＣチップ２が樹脂封止されているモールド部１１からは、ＩＣチップ２に接続するアンテナ接続端子１２，１３が形成されていて、当該アンテナ接続端子１２，１３が開孔１５１，１５２に充填した導電性接着剤を介して、カード基体内のアンテナコイル接続端子に導通するようにされる。
【０００９】
このような構造からなる接触・非接触兼用ＩＣカードであるにも係わらず、ＩＣカードが使用されるフィールドにおいては、曲げ等の応力がＩＣカード基体に繰り返しかかるので、ＩＣモジュールとアンテナコイル間の接続不良が発生することが生じ得る。
特に、ＩＣモジュールは、一般的にはガラスエポキシやＢＴレジン（ビスマレイミド・トリアジン樹脂）等の基材からなるプリント基板に、ＩＣチップを搭載し、さらに物理的な強度の確保および腐食などを防ぐためにＩＣチップを強固な封止樹脂で固めている。一方で、カード基体は、塩化ビニールまたはＰＥＴ−Ｇなどのプラスチックで作られており、ＩＣモジュールに比較して柔軟な素材である。
【００１０】
上記のように、ＩＣカードはカード基体内にＩＣモジュールを埋設して実装するわけだが、その剛性の違いからＩＣモジュールとカード基材の境界線部分から曲げられた場合、当該部分に応力が集中しやすい。
図５を再度参照すると、ＩＣモジュール１０とＩＣカード基体２１の境界部分（埋設凹部のエッジ部分であって矢印Ａ表示部分）には、僅かな隙間５があって、その部分は剛性の低いプラスチックのみであり、かつＩＣモジュール埋設凹部２２１，２２２が掘られているため、薄層であって極めて曲がりやすくなっている。
このため、繰り返し応力が加わると、この部分から亀裂が入りやすく、亀裂部分にアンテナ線がある場合は、断線が生じて非接触通信が不能になる。
【００１１】
ＩＣモジュールとカード基体内のアンテナコイルの断線を防止して接続の確実性を高めるべく、従来から各種の提案がされている。
例えば、特許文献１では、アンテナ接続端子とＩＣモジュール間に、カード基体を構成するシートによる樹脂層が介在するようにして、ＩＣモジュールを装着することが記載されている。また、特許文献２では、ざぐり孔の周囲に応力吸収孔を設けることが記載されている。
非接触ＩＣカードではないが、特許文献３では、実装するＩＣモジュールの背面に、薄板状の補強部材を有するＩＣカードを提案している。
【００１２】
【特許文献１】特開平１１−３５３４３９号公報
【特許文献２】特開２０００−２０７５１８号公報
【特許文献３】特開２００２−９２５７２号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献の技術によって、ある程度の補強効果が得られるが、カードの使用フィールドにおけるＩＣカードの取り扱いでは、必ずしも十分な程度の強度を有するとは言えない。
また、特許文献３の技術は、カード基体内にアンテナコイルを有する非接触型ＩＣカードの場合にも十分な効果を有するとは言えない。
そこで、本願発明者は、接触・非接触兼用型ＩＣカードにおいて、十分な補強効果が得られるＩＣカードを達成すべく研究して、本発明の完成に至ったものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の要旨は、接触端子板を有し、接触・非接触両用の機能を有するＩＣモジュールが埋設凹部に装着され、ＩＣモジュールの非接触通信機能部がカード基体内のアンテナコイルに接続するＩＣカードにおいて、ＩＣモジュールとアンテナコイル接続部を補強する薄板状の補強板が、埋設凹部下のカード基体内に挿入されていることを特徴とするＩＣカード、にある。
【００１５】
上記において、補強板が埋設凹部の全体を補強するために、１枚の補強板を第２埋設凹部下に挿入する形態とすることもでき、補強板が左右のＩＣモジュールとアンテナコイル接続部を補強するために、２枚の分離した補強板として第１埋設凹部下に挿入する形態とすることもできる。
また、薄板状の補強板は好ましくはステンレス板とすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のＩＣカードは、上述のように繰り返し応力がかかるＩＣカードのＩＣモジュールとプラスチック基材の境界部分であるＩＣモジュール装着部を補強する薄板状の補強板を基体内に挿入したことにある。
本発明のＩＣカードは、２種の実施形態をとり得るので、以下、図面を参照して説明することとする。
図１は、本発明のＩＣカードの第１の実施形態、図２は、第２の実施形態を示している。図３は、ＩＣカードの層構成と埋設凹部の関係を示している。
【００１７】
本発明のＩＣカードの第１の実施形態は、図１のように、ＩＣモジュール埋設凹部２２１，２２２の下側全体を補強するように、１枚の補強板２１８を用いる特徴がある。
補強板の材質は、塩化ビニール等のカード基材よりも剛性の高い材料であれば良く各種の材料を使用し得る。例えば、ステンレスやアルミ等の金属板やガラスエポキシ材、ＢＴレジン板、紙フェノール、メラミン板等であっても良い。
【００１８】
図１の場合、アンテナコイル２４には、銅線等のエナメル被覆線材を使用している例を示している。線材の直径は、一般的には０．１０〜０．１１ｍｍ程度である。
アンテナコイル接続端部２４１，２４２は、この線材をジグザグ状に３〜４回折り畳んだ形状にされ、その位置は、ＩＣモジュールの基板が載置される第１埋設凹部２２１の下面になるようにされている。
このアンテナコイル接続端部２４１，２４２が露出するか、丁度、アンテナコイル接続端部の中心に達する深さに、第１埋設凹部面から開孔１５１，１５２が掘削され、この開孔内に導電性ペーストが充填されて、ＩＣモジュール１０のアンテナ接続端子１２，１３に導通するようにされるのは既述のとおりである。
【００１９】
この埋設凹部２２２の下側部分は本来、肉厚の薄い部分であるので、補強板２１８によりカード基体自体の補強の役割をも果たすことができる。
カード基体の全体厚みは、８００μｍ程度にされ、第２埋設凹部のカード表面からの深さは、６００μｍ程度になるので、２００μｍ程度のプラスチック板の中に補強板が挿入されることになる。
図１において、補強板２１６，２１７は、厚み０．１ｍｍ程度の薄板が好ましく、アンテナコイルの銅線と同じ程度の厚みに図示されている。
【００２０】
ＩＣモジュール１０とプラスチックであるＩＣカード基体２１の境界に生じる応力集中ライン４Ａ，４Ｂ部分を強化する必要があるので、補強板２１８は埋設凹部の下面のみでなく、左右に延長した形状とされる。
ＩＣモジュールの端子基板サイズは、１１．８ｍｍ×１３．０ｍｍ程度であるので、補強板の形状は、１５ｍｍ×１５ｍｍもあれば十分である。
【００２１】
本発明のＩＣカードの第２の実施形態は、図２のように、ＩＣモジュール埋設凹部２２１の下面側であって、ＩＣモジュール１０とプラスチックであるＩＣカード基体２１の境界に生じる応力集中ライン４Ａ，４Ｂ部分に補強板２１６，２１７を挿入する特徴がある。
第２の実施形態の場合は、図２のように、補強板２１６，２１７は、第２埋設凹部２２２の両側のカード基体内に分離して挿入されることになる。挿入方法は、第１実施形態の場合と同様に、コアシートに切り抜き部を設けておいて、当該部分に補強板を嵌め込む方法を採用できる。
【００２２】
【実施例】
図１、図３を参照して本発明の実施例を説明する。
＜アンテナシートの準備＞
アンテナシートは、２６０μｍ厚の乳白色塩化ビニルコアシート２１１面上に、線径１００μｍ程度のエナメル（ポリウレタン）被覆銅線を、カード基材の周囲を数回周回するようにして形成した。銅線材のコアシートへの固定は、線材のエナメル被覆を溶融してコアシートに固着させる方法によった。
アンテナの接続端部２４１，２４２は、上記銅線材をジグザグ状に３回折り曲げて固め、２ｍｍ角程度の平面になるように形成した。
【００２３】
＜カード基体の準備＞
カード基体２１は、図３のように、上記アンテナコイル２４を形成した２６０μｍ厚の乳白色塩化ビニルコアシート２１１を中心層とし、その両面に、３６０μｍ厚の乳白色塩化ビニルコアシート２１２と、１００μｍ厚の乳白色塩化ビニルコアシート２１３とを抱き合わせし、さらにその３層のコアシートの裏面側に、５０μｍ厚の透明塩化ビニルオーバーシート２１４と、表面側に、５０μｍ厚の透明塩化ビニルオーバーシート２１５を、組み合わせするものである。
本実施例では、乳白色塩化ビニルコアシート２１３のＩＣモジュール１０が装着されるモジュール埋設凹部２２２の下側となる部分全体を、１５ｍｍ角にくり抜きして、厚み１００μｍのステンレス板（ＳＵＳ３０４）で、サイズが１５ｍｍ×１５ｍｍの補強板２１８を嵌合させて使用した。
【００２４】
カード基材の積み重ね体を、プレス機に導入して熱圧プレス（条件；１．５×１０^６ Ｐａ、１５０度Ｃ、時間５分）してから冷却し、一体のカード基体の状態にしてから取り出し、個々のカードサイズに切断した。
その後、ＩＣモジュールの装着のための埋設凹部２２をざぐり機で掘削した。第１埋設凹部２２１の深さＤ１を１９０μｍ、面積を１１．９×１３．１ｍｍとした。第２埋設凹部２２２の深さＤ２は、カード表面から６００μｍとし、大きさはＩＣモジュールのモールド部が嵌め込める大きさ（８．０×８．０ｍｍ）にした。
次いで、第１埋設凹部の表面から、アンテナ接続用の半円形状の開孔１５１，１５２をエンドミルを使用して、７０μｍの半径に掘削した。なお、開孔１５１，１５２の半円の直径部分が第２埋設凹部２２２に面するようにした。
開孔１５１，１５２の深さＤ３は、カード表面から３６０μｍとすることで、アンテナコイル接続端部２４１，２４２のが露出する深さになった。
【００２５】
接触・非接触兼用のＩＣモジュール１０には、接触端子板サイズが、１１．８×１３．０ｍｍ、厚み１８０μｍのものを使用した。ＩＣモジュールの背面に、厚み５０μｍのホットメルト型接着剤シートを貼着し、開孔１５１，１５２内には導電性ペーストを充填してから、ＩＣモジュール１０を埋設凹部２２内に嵌合させ、ＩＣモジュール上から軽く熱圧をかけることにより、ＩＣモジュールの実装を完了した。
【００２６】
このようにして得られた接触・非接触兼用ＩＣカードは、曲げ応力に対してアンテナコイル接続部の断線が生じ難く、フィールドにおける長期間の使用試験に耐えるものであった。
なお、上記の実施例は捲線からなるアンテナコイルを例としているが、断線が生じるのは、エッチングによるアンテナ線であってもプリント配線であっても同様であり、本発明が同様に適用できるのは当業者には自明のことである。
【００２７】
【発明の効果】
上述のように、本発明のＩＣカードでは、ＩＣモジュールを埋設した凹部の両端部分であって、応力の集中する部分のカード基体内に、補強材料が挿入されているので、当該部分の剛性が高まり、アンテナコイルの断線を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＩＣカードの第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明のＩＣカードの第２の実施形態を示す図である。
【図３】ＩＣカードの層構成と埋設凹部の関係を示す図である。
【図４】接触・非接触兼用ＩＣカードの例を示す平面図である。
【図５】図４のＩＣモジュール部の拡大断面図である。
【図６】接触・非接触兼用ＩＣモジュールの背面を示す図である。
【符号の説明】
１ 接触・非接触兼用ＩＣカード
２ 接触・非接触兼用ＩＣチップ
３ ホットメルト型接着剤シート
４Ａ，４Ｂ 応力集中ライン
５ 隙間
１０ 接触・非接触兼用ＩＣモジュール
１１ モールド部
１２，１３ アンテナ接続端子
２１ ＩＣカード基体
２２ 埋設凹部
２４ アンテナコイル
１５１，１５２ 開孔
２１１，２１２，２１３ コアシート
２１４，２１５ オーバーシート
２１６，２１７，２１８ 補強材料または補強板（ステンレス板）
２２１ 第１埋設凹部
２２２ 第２埋設凹部
２４１，２４２ アンテナコイル接続端部

Claims (4)

1. 接触端子板を有し、接触・非接触両用の機能を有するＩＣモジュールが埋設凹部に装着され、ＩＣモジュールの非接触通信機能部がカード基体内のアンテナコイルに接続するＩＣカードにおいて、ＩＣモジュールとアンテナコイル接続部を補強する薄板状の補強板が、埋設凹部下のカード基体内に挿入されていることを特徴とするＩＣカード。
2. 補強板が埋設凹部の全体を補強するために、１枚の補強板が第２埋設凹部下に挿入されていることを特徴とする請求項１記載のＩＣカード。
3. 補強板が左右のＩＣモジュールとアンテナコイル接続部を補強するために、２枚の分離した補強板として第１埋設凹部下に挿入されていることを特徴とする請求項１記載のＩＣカード。
4. 薄板状の補強板が、ステンレス板であることを特徴とする請求項１ないし請求項３記載のＩＣカード。

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