JP2010160756A - Ｉｃカード - Google Patents

Abstract

【課題】外部からの機械的ストレスによるＩＣチップの破損が生じにくいＩＣカードを得る。
【解決手段】ＩＣチップ上に補強板が設けられ、補強板が、ＩＣチップ側から樹脂製補強板、及び金属製補強板を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電磁波エネルギーを使用して、非接触でリーダー／ライターと通信を行なう非接触ＩＣカードに関する。

非接触ＩＣカードはカード内部に通信に必要なアンテナとＩＣチップとを内蔵し、リーダー／ライターとの通信を非接触で行うことができ、近年、鉄道の定期券・個人認証カード等に利用されている。しかしながら、非接触ＩＣカードは外部からの点圧、衝撃、曲げ等機械的ストレスを受けると、カード内部のＩＣチップの破損のおそれがあり、非接触ＩＣカードの機械的ストレスへの耐性が課題となっている。

従来より、衝撃荷重等機械的ストレスに対する改善策として、ＩＣチップにステンレスのような高剛性の補強板を設ける技術（例えば、特許文献１参照），外周縁を取り巻くような補強板（例えば、特許文献２参照）、帽子形状の補強材（例えば、特許文献３参照）が開示されている。

補強版は一般にステンレス等の剛性の高い金属を用いており、かつ通常ＩＣチップと金属補強版は接着強度の高い接着剤で一体化されている。また金属補強板とＩＣチップの接着は製造コストを抑制するため、瞬時の硬化が必要であり、一般に１００℃以上の高温で接着硬化させる。しかしながら、高温で接着一体化された金属板とＩＣチップはその後の冷却時に両者の熱膨張係数の違いにより収縮率が異なるため、ＩＣチップには常に内部応力を保持することとなり、外部からの応力特に衝撃応力により割れやすかった。これに対し、ＩＣチップと補強材間の接着剤の弾性を規定する改良はある（例えば、特許文献４参照）が、接着剤の硬化時間が長く製造コストが上がる欠点があった。またＩＣチップと補強材間を粘着剤で接着する改良案はある（例えば、特許文献５参照）が、接着力が弱いため、製造工程にて補強板がはがれる恐れがあった。
特開２０００−１８２０１６号公報 特開平８−２８２１６７号公報 特開２００１−３４７２７号公報 特開２０００−１３７７８１号公報 特開２００７−１２８２６９号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、外部からの機械的ストレスによるＩＣチップの破損が生じにくいＩＣカードを得ることを目的とする。

本発明のＩＣカードは、カード基材、該カード基材上に設けられたアンテナパターン、該アンテナパターンと電気的に接続されたＩＣチップ、該ＩＣチップ上に設けられた樹脂製補強板、及び該樹脂製補強板上に設けられた金属製補強板を具備することを特徴とする。

本発明によれば、ＩＣチップの保持する内部応力を軽減し、外部からの応力特に衝撃応力による割れを防止することができる。

本発明のＩＣカードは、カード基材、カード基材上に設けられたアンテナパターン、アンテナパターンと電気的に接続されたＩＣチップ、ＩＣチップ上に設けられた補強板を具備するＩＣカードにおいて、補強板が、ＩＣチップ上に設けられた樹脂製補強板、及び樹脂製補強板上に設けられた金属製補強板を有することを特徴とする。

以下、図面を参照し、本発明をより詳細に説明する。

図１は、本発明のＩＣカードの一例を表す正面図を示す。

図２は、図１のＸ−Ｘ’断面を拡大した図を示す。

ＩＣカードに用いられるアンテナ基板２０４には、ＰＥＴ等のプラスチック製カード基材上にアンテナを構成する厚さ５〜５０μｍのアルミパタ−ン２２２が設けられている。アンテナ基板２０４上のアルミパタ−ン２２２上に、ＩＣチップ２０９が、金等の金属（厚５〜４０μｍ厚）からなるバンプ２２１を介し、実装接着剤２２０により、ＩＣチップのパターン面側をバンプに対向させ接着されている。また、ＩＣチップ２０９の非パターン面側には、プラスチックフィルム２３２と金属板２３１との積層体からなる補強部材が、プラスチックフィルム２３２をＩＣチップ側に向けて、実装接着剤２０８により接着されている。

図示しないが、アンテナ基板のＩＣチップ非実装面のＩＣチップ相当位置に補強板を接着し、ＩＣカードの両面を補強することも可能である。

一般に実装接着剤２０８，２２０は工程時間を短縮するため、瞬時の硬化ができる接着剤が好適であり、高温で接着硬化させることが好ましい。

ここでいう、瞬時とは、例えば０．１ないし６０秒の時間であり、高温とは、７０ないし２００℃の温度をいう。

接着剤の硬化時間が６０秒を超えると、生産性が低下する傾向がある。

また、接着剤の硬化温度が、７０℃の温度未満であると、硬化不十分となる傾向があり、２００℃の温度を超えると、アンテナ基板が変形する傾向がある。

高温で接着一体化された金属板とＩＣチップが直接接していると両者の熱膨張係数の違いによりその後の冷却時に収縮率が異なることにより、内部応力が発生し、歪みを生じやすいけれども、本発明では、このＩＣチップ側のプラスチックフィルム２３２の存在により、実装接着剤加熱硬化後の冷却時のＩＣチップと補強版金属部の熱膨張率の違いにより発生する内部応力、及びそれによる歪みを軽減することができる。

補強部材に使用可能な金属板としては、例えばステンレス、鉄、ニッケル、タングステン、モリブデン、及びタングステンカーバイドを使用することができる。

金属板は、高剛性であることが好ましく、１００ＧＰａ以上、望ましくは１５０ＧＰａ以上のヤング率を有することが好ましい。

補強部材に使用されるプラスチックフィルムの材料としてはポリ塩化ビニル系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ＰＴＦＥ等フッ素樹脂系樹脂、アクリル系樹脂、ナイロン系樹脂、不織布、また、各種エラストマーなどが使用できる。

プラスチックフィルムと金属板は、プラスチックフィルムを溶融させるか、例えばアクリル系、ポリエステル系、ウレタン系、酢酸ビニル系、塩酸ビニル酢酸ビニル共重合体系、ポリビニルアルコール系、エポキシ系等の接着剤を用いて貼り合わせた２層構成とすることができる。あるいは、金属板に樹脂をコーティングしてプラスチックフィルムと金属板との２層構成とすることができる。

フィルムの厚さは、金属、ＩＣチップ間の熱膨張率の差で発生する熱応力を緩和するためには５〜２００μｍであることが好ましい。

プラスチックフィルムは、金属及びシリコンとの接着性が良好であり、低剛性であることが好ましく、低ヤング率例えば５ＧＰａ以下、望ましくは０．５ＧＰａ以下のヤング率を有することが好ましい。

ヤング率が０．５ＧＰａ〜５ＧＰａのプラスチックフィルムを使用する場合、金属板とＩＣチップの高温接着後の冷却時に両者の熱膨張係数の違いにより発生するＩＣチップの内部応力の緩和のためには、樹脂補強部材の厚さは３０〜１５０μｍであることが望ましい。

ＩＣチップと補強板のプラスチックフィルム側との接着には、エポキシ系熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤、及び電子線硬化型接着剤からなる群から選択される接着剤を用いることができる。本発明によれば、プラスチックフィルムの存在により、ＩＣと補強部材の接着剤の高温での瞬時硬化を行なっても、冷却時のひずみを発生することがなく、工程時間も短時間で低コストでの製造が可能である。

このＩＣカード２００では、ＩＣチップ２０９上及びアンテナ基板２０４上に、各々、中間基材２０３Ａ，２０３Ｂ、さらに、中間基材２０３Ａ，２０３Ｂ上に、各々、表面基材２０１Ａ，２０１Ｂを設けることができる。

表面基材２０１Ａ，２０１Ｂとしては、ＰＥＴ、塩ビ、ポリオレフィン系材料等さらに、紙、不織布等のセルロース系材料を用いることができる。

表面基材２０１Ａ，２０１Ｂは、２０〜２５０μｍの厚さを有することが好ましい。

中間基材２０３Ａ，２０３Ｂとしては、ホットメルト接着剤を含む各種熱可塑性樹脂、熱硬化型接着剤等を用いることができる。

中間基材２０３Ａ，２０３Ｂは、０〜３００μｍの厚さを有することが好ましい。

また、中間基材２０３Ａとアンテナ基板２０４との間、及び実装接着剤２２０、バンプ２２１、ＩＣチップ２０９、プラスチックフィルム２３２、及び金属板２３１の積層体の周囲には実装部周囲中間基材２０５を設けることができる。実装部周囲中間基材２０５は、１００〜５００μｍの厚さを有することが好ましい。

アンテナ基板２０４は２０〜１００μｍの厚さを有することが好ましい。

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。

実施例１
アンテナ基板にはＰＥＴ：３８μｍの両面に３０μｍおよび２０μｍのアルミ箔をラミネートしたアルミラミネートＰＥＴからエッチングによりアンテナパタンを形成した。ＬＳＩは４ｍｍ×４ｍｍ バンプ付厚さ１２０μｍのものを用い、アンテナ基板にＡＣＰ（京セラケミカル製ＸＡＰ００４４Ａ０７）を用い１５０℃ １２秒で接着硬化した。この上に、補強板として、ＰＥＴフィルム５０μｍ厚およびＳＵＳ３０１−２００μｍ厚で構成される樹脂フィルム積層鋼板（三菱樹脂製：ヒシメタル）を５ｍｍ×５ｍｍの寸法で切断しＡＣＰ（同上）により同条件にて１５０℃ １２秒の条件で接着した。表面基材、裏面基材として１００μｍ厚のＰＥＴ、表面側中間基材、裏面側中間基材、実装部周囲中間基材として、各々、５０μｍ、５０μｍ、４４０μｍ厚の一般耐熱性ＰＥＴ−Ｇ（三菱樹脂製デイアフィックス）を使用し、プレス機により一体成型を行い、カード形状に抜きカード化した。

カード製造工程でＩＣおよび補強部材の実装接着工程後、一旦止め、補強部材表面の反りを３次元測定器により測定した。

さらに、最終工程まで進みカード状態にして表裏に衝撃を与え耐衝撃性試験を行った。

耐衝撃性試験では、重さ５０ｇのおもりをカード上表裏ＩＣチップの中央に落下させ、その後通信のＯＫ／ＮＧを判定した。落下高さは２０ｃｍからスタートし５ｃｍずつ上げて、許容最大落下高さを測定した。

反り評価、及び耐衝撃試験の結果を下記表１に示す。

実施例２
ＰＥＴフィルム５０μｍ厚・ＳＵＳ３０１−１５０μｍで構成された補強板を用い、表面側中間基材及び裏面側中間基材を７０μｍ厚、実装部周囲中間基材４００μｍ厚、アンテナ基板５０μｍ厚とすること以外は、実施例１と同様にした。

実施例１と同様にして、反り評価、及び耐衝撃試験を行った。

その結果を下記表１に示す。

実施例３
アンテナ基板のＩＣ非実装面側に、ＳＵＳ３０１−５０μｍを接着したものをさらに設けて、表面側中間基材及び裏面側中間基材を３０μm厚、実装部周囲中間基材を４４０μｍ厚とすること以外は、実施例１と同様にした。

実施例１と同様にして、反り評価、及び耐衝撃試験を行った。

その結果を下記表１に示す。

実施例４
実施例１においてＬＳＩとＳＵＳの接着剤として、低弾性のシリコーン系弾性接着剤を用いても同様の結果が得られた。ただし、接着剤の硬化に２０分かかり、実施例１と比較して接着に１００倍の時間がかかり、生産性が低下する傾向があることがわかった。

比較例１
実施例１で樹脂フィルム積層鋼板の変わりにＳＵＳ３０１−２００μｍをそのまま用いた。

実施例１と同様にして、反り評価、及び耐衝撃試験を行った。

その結果を下記表１に示す。

以上述べたように本発明によれば、ＩＣと補強部材を高温瞬時硬化型接着剤を使用しても、ＩＣに熱応力が残らず、ＩＣチップ上からの衝撃からＬＳＩの破損を防ぐことができる。

本発明に係るＩＣカードの正面図 図１のＸ−Ｘ’断面を拡大した図

２００…ＩＣカード、２０１…表面基材、２０３…中間基材、２０４…アンテナ基板，２０９…ＩＣチップ、２３１…プラスチックフィルム、２３２…金属板

Claims (2)

1. カード基材、該カード基材上に設けられたアンテナパターン、該アンテナパターンと電気的に接続されたＩＣチップ、該ＩＣチップ上に設けられた樹脂製補強板、及び該樹脂製補強板上に設けられた金属製補強板を具備することを特徴とするＩＣカード。
2. 前記ＩＣチップと樹脂製補強板との間に、エポキシ系熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤、及び電子線硬化型接着剤からなる群から選択される接着剤を用いた接着層がさらに設けられることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。

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