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JP4268681B2 - Ｉｃカード - Google Patents

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JP4268681B2
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Description

本発明は、コンタクト無しまたは非接触のカード（すなわち、接触せずに動作するカード）の製造方法と、カード本体、電子モジュール、および上記モジュールに接続されたアンテナを備える非接触カードに関するものである。そのようなカードは、例えば、公共輸送機関、特に地下鉄のシステムにおける料金支払操作、銀行取引、電話による通信、または各種の身元確認操作など、種々の操作を行うよう構成されている。これらの操作は、カードの電子モジュールと受信機または読み取り機との間の遠隔電磁結合によって行われる。この結合は読み出しモードまたは読み出し／書き込みモードで行うことができる。
現在カードは、標準化された寸法の携帯品として製造されている。しかしながら、非接触のカードの場合には、これらの携帯品がしばしばより厚いものとなる。通常のＩＳＯ規格７８１０は、長さ８５ｍｍ、幅５４ｍｍ、厚さ０．７６ｍｍの標準形態を有するカードに相当する。非接触のカードはそれぞれ、熱可塑性シートと集積回路チップを含む電子モジュールとを組み立てて構成されるカード本体を有し、チップには誘導コイル形のアンテナが接続されている。
共積層技術（ｃｏｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）によって非接触カードを作成する方法が知られている。この方法では、プレスの２枚の板の間に複数の熱可塑性シートを積み重ねて配置し、非接触の電子モジュールをその中間に配置する。この電子モジュールは、あらかじめこの電子モジュールを取り囲むアンテナに接続されている。その後熱と圧力を加えて複数の熱可塑性シートを溶着させる。
使用する材料の膨張係数の違いのために、圧力と温度の作用の組み合わせによってカード表面及び電子モジュールの前に残留変形が生じる。衝撃と捩じりに対して異なった耐性を有する領域が作り出される。厚さを厚くしない限りは、得られるカードの美観は満足できるものではなく、これはしばしば上記の標準的な厚さ０．７６ｍｍを有するカードの製造が不可能であることを意味する。従って、そのような方法の効率は低い。さらに、不良品としてはねられるカードにはすでに電子モジュールとコイルが内蔵されているので、このような方法は特にコストの高いものになる。
さらに、下側の熱可塑性シートに矩形のフレームを設置し、このフレームと中間のシートによって形成された空洞内に、あらかじめアンテナに接続されている電子モジュールを設置して、この空洞に熱硬化樹脂を注ぎ、その後この空洞を上側の熱可塑性シートで被覆するという非接触カードの作製方法がある。そのような方法で作製されたカードは、縁部に、美観を損ねるサインカーブ状のストリップを有する。さらに、カードへのモジュールの設置を非常に大まかな方法で行われるので、このような方法で製造されたカードにコンタクトインターフェースを付加することは非常に困難である。
本発明は、上記の欠点を克服した非接触カードの製造方法を提案することを目的としており、特に、美観に優れた薄いカードを効率良く低コストで容易に製造することが可能で、カード本体への電子モジュールの設置精度の低下を最少とするような非接触カードの製造方法を提案することを目的としている。本発明のもう１つの目的は、非接触の動作と接触動作の２つの動作様式を有する複合またはハイブリッドカードを得るために非接触カードにコンタクトインターフェースを付加することにある。
これらの目的および以下に示すその他の目的は、まず第一に、カード本体、集積回路チップと２つのコンタクト領域とを有する電子モジュール、および該電子モジュールのコンタクト領域に２つのコンタクト端子によって接続されたアンテナを有する非接触またはハイブリッドカードの製造方法であって、カード本体の層をアンテナの上部で雌型成形し、カード本体に空洞を形成して上記アンテナのコンタクト端子を露出させる工程と、続いてカード本体の空洞に電子モジュールを設置する工程とを含むことを特徴とする方法によって達成される。
これらの目的および以下に示すその他の目的は、第二に、カード本体、集積チップカードと２つのコンタクト領域とを備える電子モジュール、および該電子モジュールのコンタクト領域に２つのコンタクト端子によって接続されたアンテナを有する非接触カードであって、上記モジュールが、上記カードが接触による動作を行うための上記チップに接続されたコンタクトパッドを有することを特徴とするカードによって達成される。以下の記載により、本発明の実施方法がより明らかに理解されよう。これらは本発明を限定するものではない。
図１は、本発明の方法に従って得られたハイブリッド非接触カードの断面を示している。このカードは全体を参照番号１で示されている。そのようなカード１は２つのモードで動作することができる。つまり非接触の動作と、接触して行う動作が可能である。これらのハイブリッドカードは、例えば、離れた位置から現金取扱い操作を行うために構成され、この操作ではカードが端子の近傍を通過する時にカードから遠隔操作によって支払ユニットが差し引かれ（非接触動作）、標準的なコンタクトカードと互換性のある自動支払機内で支払ユニットが再充填される（接触動作）。
従って、ハイブリッド非接触カードは、例えば、金属化部分を構成する表面パッドを有するコンタクトを備えたインターフェースを有する。このようなパッドは、接触動作または非接触の動作のいずれかを実行するためにチップに接続される。本明細書の記載においては、「非接触カード」という言葉は非接触でのみ動作するカードか、あるいはハイブリッド動作を行うカードに対して使用される。
カード１は、下側の熱可塑性シート３と上側の熱可塑性層４で形成された本体２を有し、さらにシート３の上に配置されたアンテナ５を有する。このアンテナ５は、図１では破線で示されている接着剤の層６に埋め込まれていてもよい。カード１はさらに、アンテナ５上の層４内部に位置するハイブリッド電子モジュール７を有している。この電子モジュール７は特に図８および９を参照して説明する。電子モジュール７は、集積回路チップ８を有し、この集積回路チップは、導電性の接続ワイヤ９によって、例えば銅製で金属化部分を構成する一組の金属パッド１０、１１に直接電気的に接続されている。パッド１０、１１は、一例によればその数は８個であって、チップ８上に配置されてカード１の表面と同じ高さになっている。それらは、チップカードのコンタクトの配置を規定したＩＳＯ規格７８１６を満たすよう、カード１上に配置される。パッドの下側の面は、誘電体２０にぴったり接着されており、この誘電体はガラス／エポキシ、ポリエステル、ポリイミドまたは任意の適したポリマで構成されることができる。上記パッドの接続は、誘電体２０に形成されたウェル２２を通してワイヤ９によって行われる。
さらに、パッド１１上に位置する誘電体内には２つの開口部２３が形成されている。これらの開口部２３はパッド１１とアンテナ５の２つの端子との接続を行うものである。チップ８は誘電体２０内に形成された窓２１内に接着されている。パッド１１だけ（これは例えば２つある）が金属化部分の周縁部上に位置する。図８、９の実施例では、コンタクト領域１２はパッド１１の下側表面によって構成されている。それらはチップに接続されたパッドの下側の面上に位置している。そうでない場合には、パッド１１は、導電性ワイヤ（図示せず）か、あるいは導電性テープによってモジュール７の下側の２つの金属コンタクト領域１２に接続され、この導電性テープはモジュール７の側面１３上に垂直に配置され、パッド１１と領域１２を効果的に接続するために末端が折り返される。最後に、モジュール７は保護樹脂１４を有し、その内部には上記の各要素、特にチップ８と接続ワイヤ９が固定的に設置されている。
モジュール７のコンタクト領域１２は、アンテナ５の２つのコンタクト端子１５と電気的に接触している。このコンタクトは、導電性樹脂またはその他任意の導電性手段、特にバネの作用をもって機能する金属舌状部材２４によって直接行われるものであってもよい。このようなカードを製造するために、本発明の方法では、熱可塑性シート３にあらかじめアンテナ５を配置して熱可塑性シートとアンテナで構成されるユニット１６を作製することを提案する。この第一の工程は図２および３に示されている。
アンテナ５は、金属化されるか、あるいは金属にぴったりと糊付けされた誘電体、金属シートまたはワイヤのコイルによって構成される。これは各種の方法、特に、それぞれ化学エッチングまたは打ち出し（ｓｔａｍｐｉｎｇ） あるいはワイヤをコイル状にするといった各方法で製造することができる。これはシルクスクリーン印刷法によって熱可塑性シート３に粘着剤を被着させ、その後化学的蒸着によって金属化を行うことにより形成できる。図２では、アンテナ５がシート３の面上に三重の渦巻状に配置されており、その２つの端部、つまりコンタクト端子１５は、一方は渦巻の内側でもう一方が渦巻の外側で、互いに近くにあって対向するような位置に配置されている。
アンテナ５は任意の幾何学的形状を取ることができる。渦巻の巻数は単に目安として挙げたものである。さらに、シートは両面を金属化することができ、その場合、もう一方の面に渦巻が形成されていてもよい。この具体例では、両面プリント基板技術（ｄｕａｌ−ｆａｃｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）に従って、金属化されたヴィアホールが形成される。その場合、渦巻の全ての線がコンタクトの端子１５間を通過するようになされなければならないという制約を排除することができる。両面回路を有するよりむしろ、連続して数回シルクスクリーン印刷工程を行って多層の渦巻を形成することが可能である。
さらに、アンテナ５がマイクロ波のアンテナである場合には、その形状は２面を有する矩形であってもよい。この場合、マイクロ波のアンテナはその上側の面に銅の帯を有している。さらに、金属化されたヴィアホールが下側の面を上側の面に電気的に接続する。マイクロ波アンテナを用いたこの例では、銅の帯の一端およびヴィアホールが、コンタクト端子１５を構成する。アンテナ５は、その幾何学的形状に関わらず、カード１の厚さ以内で形成されることができなければならない。アンテナ５の外周は、シート３の外周にほぼ一致するのが好ましい。アンテナ５の範囲と受信容量は、アンテナ５がカバーする磁束の表面積に依存するので、その場合に最大になる。そのために、渦巻５はカード１と類似の矩形になっている。
熱可塑性シート３は、製造しようとするカードとほぼ同じ長さと幅を有する。これは実際にはわずかに小さく、一定の横の隙間を持って鋳型内に配置されるようになっている。その厚さはカードよりも小さい。つまりＩＳＯ規格７８１０に相当する標準的なカードの場合で約１８０ μｍである。このシート３は、例えばＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレン）、ＰＥＴＧ（ポリエチレンテレフタレートグリコール）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）または同等の特性を有するその他任意の熱可塑性フィルムで形成することができる。
熱可塑性シート３上に配置されるアンテナ５は、接着によって固定することができる。アンテナ５は、図３に参照番号６で示す熱硬化性接着剤に被覆されて埋め込まれているのが有利である。それによってアンテナ５のシート３への固定状態が向上する。この場合、アンテナ５のコンタクト端子１５は被覆されない。このことによってコンタクト端子１５はモジュール７と接続されることが可能となる。いくつかのケースでは、この被覆は必要なく、その場合、例えば、本発明の処理温度において起きる熱可塑性材料の軟化によって、接着が行われる。
図４〜７に示す本発明方法の別の工程によれば、熱可塑性シートとアンテナで構成されるユニット１６全体を、コンタクト端子１５を除いて、熱可塑性層４で被覆する。この工程は雌型成形によって構成されるのが有利である。層４を形成するために使用される材料はＡＢＳ、ＰＣ、ＡＢＳ／ＰＣ、ＰＥＴまたはポリアミドであるのが好ましい。その場合、使用する鋳型は、ユニット１６のセットを固定して、層４を形成するように構成された熱可塑性プラスチックが注入される際に、シート３が、鋳型内の１つの面に付着した状態で完全に正しい位置に保たれるようにするための手段を備えているのが有利である。この手段は、例えば上記で述べた鋳型の面に直接開けられた小さな穴に接続された吸引ポンプによって構成される。
さらに、使用する鋳型はアンテナ５のコンタクト端子１５を覆って、モジュール７の場所を確保する１つまたは複数の心型（中子）を有する。このようにして、モジュール７に近い寸法を有する空洞１７（図４〜７）が形成される。この心型はコンタクト端子１５に十分高い圧力をかける。これらのコンタクト端子は層４によって被覆されず、そのままで空洞１７の底部に見える。空洞１７は使用する心型の構造に応じてどのようなレリーフを有していてもよい。図４および６は、平行六面体形状のモジュールを受けるのに特に適した２種類の矩形の断面を有する空洞を示している。しかしながら、図５と７に示すこれらの空洞１７は、異なる形状の凹所を有する。実際、図５に示す空洞１７は底面の平坦な平行六面体の凹所を有し、図７に示す空洞１７には、コンタクト端子１５の方へ通ずる断面が長方形の２つの開口部１９と交わる平らな肩または平坦部分１８が示される。
本発明方法のさらに別の工程では、電子モジュール７がカード本体２の空洞１７内に設置される。この工程は図５と７に示されている。しかしながら、複合非接触カードを作製する場合には、非接触モジュールに接続されたコンタクトインターフェースを配置するのが特に難しいことに注意されたい。実際、非接触モジュールを、コンタクトインタフェースに適切に、且つ自動化により接続することができるだけの精度でカード本体に設置することができないことがままある。もちろん、本発明はすでに完全な電子モジュールを空洞１７に設置することに限定されるわけではない。例えば、空洞１７にチップ８だけを設置することによって各種の方法を行うことが可能である。その場合２つのコンタクト領域１２は、チップ８を設置する前にアンテナ５のコンタクト端子１５に接続される。末端で行われるパッド１０と１１への接続は、チップ８を設置した後に行われ、導電性ワイヤの末端が金属化部分をすぐに受けることが可能な状態にされる。
図５では、モジュール７は平行六面体形状である。これに相補的な空洞１７は、その底部にコンタクト端子１５を有する。モジュール７を空洞１７中に設置する際には、モジュール７の２つのコンタクト領域１２がアンテナ５のコンタクト端子１５と直接接触する。モジュール７は、例えばシアノアクリレート接着剤、熱活性化接着剤あるいは低温接着剤によって空洞１７の底部に固定され、接合の位置では、エポキシまたは銀を添加されたアクリレートなどをベースとする導電性の接着剤によって固定される。
図７では、モジュール７は標準的な形態を有する。モジュール７のコンタクト領域１２はこのモジュールの上部、金属化部分の近くに位置する。垂直な側面はモジュール７の高さに比べて小さい。１つの例では、コンタクト領域は、金属接続を作製することになる金属化格子の裏面によって形成されている。モジュール７を空洞１７内に設置する際は、モジュール７のコンタクト領域１２が平面１８上に置かれよう。これらの領域１２と端子１５との間に電気的な連結を与えるために、開口部１９が、導電性ポリマ、例えばはんだ付け用の化合物または導電性接着剤のような導電性ポリマで満たされる。開口部１９内に金属性の舌状部材または金属バネを配置することも可能である。モジュール７は、例えばシアノアクリレートをベースとする接着剤、あるいは冷間または熱硬化性接着剤によって、空洞１７内に固定される。
本発明の方法によって製造される本発明のハイブリッド非接触カードの断面を示す。 本発明の方法で、本発明のカードの本体の熱可塑性シート上にアンテナを設置する工程示す平面図である。 図２の工程および本発明のカード本体の熱可塑性シート上に配置されたアンテナを示す断面図である。 本発明の第１の具体例のカードの、熱可塑性シートとアンテナとで形成されたユニット上に熱可塑性材料層を積層する本発明の方法の工程を示す平面図である。 図４の工程の断面と、本発明のハイブリッド非接触カードの空洞にモジュールを設置する工程を示す断面図である。 本発明の第２の具体例のカードの、熱可塑性シートとアンテナとで形成されたユニット上に熱可塑性層を積層する本発明の方法の工程を示す平面図である。 図６の工程の断面と、本発明のカードの空洞にモジュールを設置する工程を示す断面図である。 本発明のハイブリッドカードのマイクロモジュールの平面図を示す。 図８に示す本発明のハイブリッドカードのマイクロモジュールのＡ−Ａにおける断面を示す。
符号の説明
１ カード
２ カード本体
３ 下側の熱可塑性シート
４ 上側の熱可塑性層
５ アンテナ
６ 接着剤層
７ 電子モジュール
８ 集積回路チップ
９ 接続ワイヤ
１０、１１ 金属パッド
１２ コンタクト領域
１３ モジュールの側面
１４ 保護樹脂
１５ コンタクト端子
１６ ユニット
１７ 空洞
１８ 肩、平坦部分
１９、２３ 開口部
２０ 誘電体
２１ 窓
２２ ウェル
２４ 金属舌状部材

Claims (4)

  1. カード本体、集積回路チップとコンタクト領域とを有する電子モジュール、および該電子モジュールのコンタクト領域にコンタクト端子によって電気的に接続されたアンテナを有するカードであって、
    カード本体が、下側のシートと上側の層を含み、
    下側のシートと上側の層との間にアンテナが配置され、
    カード本体が、空洞を有し、
    上記アンテナのコンタクト端子が、空洞の底部に露出し、
    カード本体の空洞に、電子モジュールを設置したことを特徴とする、カード。
  2. カード本体、チップ、および該チップにコンタクト端子によって電気的に接続されたアンテナを有するカードであって、
    カード本体が、下側のシートと上側の層を含み、
    下側のシートと上側の層との間にアンテナが配置され、
    カード本体が、空洞を有し、
    上記アンテナのコンタクト端子が、空洞の底部に露出し、
    カード本体の空洞に、チップを設置したことを特徴とする、カード。
  3. コンタクト端子による電気的な接続が、導電性物質によって行われていることを特徴とする、請求項１または２に記載のカード。
  4. カードが、ハイブリッド非接触カードである、請求項１に記載のカード。
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