JP2001175837A - Ｉｃカード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、ＩＣモジュールの接点とカード基体
に内蔵されたアンテナとの接続が、強度があり、曲げに
強く、信頼性を向上させた接続方法によるＩＣカードの
提供を目的とする。 【解決手段】非接触と接触の二つのインタフェイスを持
つＩＣカードであって、このカード基体にはアンテナを
埋設し、ＩＣチップを備えたモジュールには非接触通信
に使用するアンテナとの接点を設け、アンテナにはＩＣ
モジュールを埋め込むための嵌合穴を設け、この嵌合穴
にはＩＣモジュールと接続するための接点を設けたもの
で、前記ＩＣモジュールの接点とカード基体内のアンテ
ナとの接点が、導電性弾性体の接着剤により接続したこ
とにより、ＩＣモジュールの接点とカード基体に内蔵さ
れたアンテナとの接続が、強度、曲げ等に対する信頼性
を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品等からな
るモジュールをカード基体内に内蔵し、電磁波により非
接触で通信をおこない、かつ読み書き装置との接点を備
えて接触で通信をおこなうＩＣカードに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】個人の識別のために用いられるカードに
は、従来、磁気あるいは光学的読み取りによる識別方法
を用いてきたが、磁気の場合、データが容易に読み書き
可能であったり、また、光学式の場合、データ容量が少
ないなどの問題があった。このため、ＩＣチップをプラ
スチックカード基体に内蔵したＩＣカードが考案され
た。しかし、従来のＩＣカードはＩＣカードのＩＣ回路
と外部の読み書き装置とのデータの読み書きを行うた
め、電気的かつ機械的に接続するための接続端子を設け
ていた。

【０００３】しかし、この接続端子を有するために、Ｉ
Ｃ回路内部が静電気により破壊されたり、端子電極の汚
れにより電気的接続不良が発生したり、ＩＣカードのデ
ータを読み書きする読み書き装置内部にＩＣカードを装
入するため、読み書き装置の機構が複雑となるなど、さ
まざまな問題が発生することが考えられる。また、ＩＣ
カードをＩＣカード読み書き装置に挿入又は装着すると
いう、人による動作が必要であるため、定期券などに利
用する場合は効率が悪く煩雑であり、そのような手間が
要らず携帯状態で使用できるような、非接触ＩＣカード
の出現が望まれていた。

【０００４】すなわち、人が携帯するだけでなく、遠隔
でのデータ通信が可能な非接触ＩＣカードは、生産管理
や物流管理等の分野において、部品、装置、荷物、搬送
車等に取り付けてＩＤカードとして利用する等、利用価
値が極めて高い。そこで、ＩＣカードのＩＣ回路と外部
のデータ処理装置との情報交換が電磁誘導方式もしくは
電波・光方式であって非接触で行う方式の非接触ＩＣカ
ードが考えられた。

【０００５】しかし、非接触ＩＣカードはカード内部の
電子回路を動作させるための電源が必要である。カード
内部に電池を設ければよいが電池が消耗したときの交換
が難しく、また、コストアップになる、耐環境性に問題
が生じる等のいろいろな課題があり、従って電磁波方式
の非接触ＩＣカードの場合は、電源をリーダ・ライタ側
から与える方式が主流である。

【０００６】このリーダ・ライタから電磁波を利用して
電源を与える場合は、リーダ・ライタのアンテナから電
磁波を放射する方法が一般的であるが、この場合、高出
力で電磁波を放射すると、周辺の機器を誤動作させてし
まったり、人体に影響を及ぼしたりしてしまい、ある程
度の出力に押さえる必要がある。そのため非接触ＩＣカ
ードは限られた電力の中で動作させる必要がある。

【０００７】非接触ＩＣカードを人間が持って使用する
場合は、リーダ・ライタと非接触ＩＣカードとの位置関
係はある時点だけ一定に保たれるが、従来のＩＣカード
のように遅い速度で通信していたのでは処理が間に合わ
ないため、従来のＩＣカードの十倍以上の速度で通信す
ることが一般的である。そのため、従来のＩＣカードで
はＭＰＵを用いてソフトで処理していたが、非接触ＩＣ
カードの場合は専用のハードウェアで処理することが一
般的である。専用のハードウェアを用いればＭＰＵを用
いた場合に比較して一般的には処理速度も上がり、か
つ、消費電力も押さえることができる。

【０００８】ところが、複雑な暗号処理をユーザー毎に
使い分けするような場合は、ＭＰＵを用いた方が自由度
があり、１種類のＭＰＵでいろいろなバリエーションを
持つことができる。しかし専用のハードウェアで暗号処
理などをすると、一度解読されてしまった場合は、再度
専用のハードウェアを作り直さなければならず、コスト
アップにつながってしまう。

【０００９】そこで、これらの問題を解決するために、
従来のＩＣカードと非接触式ＩＣカードの利点を組み合
せたものが考えられた。この両方の機能を備えたカード
は、コンビカード、ハイブリッドカードなどと呼ばれ、
両方の機能を一つのＩＣで行う場合、または、ＩＣが接
触用、非接触用と別々で、それらを一つのモジュールに
したものがある。また、モジュール自体も別々で、接点
付きＩＣカードと非接触ＩＣはカード基体内に二つ埋め
込まれているだけで、機能的には別々に動作するものの
３種類が考えられる。どの場合も接点付きＩＣカードと
非接触ＩＣカードの利点を兼ね備えたＩＣカードであ
り、利便性、汎用性、高セキュリティーなど様々な特徴
を持っている。

【００１０】図１にハイブリッドカード用モジュール
を、図２にハイブリッドカードの構造を示す。ハイブリ
ッドカードに用いられるモジュールの代表的な構造は、
図２に示すように、カードの表側にリーダライタとの接
点（１）をもち、カード内部に埋め込まれる側にアンテ
ナとの接点（２）をもっており、カード基体内に埋め込
まれたアンテナ（６）と接続する。モジュールがＣＯＢ
（Chip on Board）の場合、基板（３）に接点をもつの
が構造上容易である。アンテナとＣＯＢの接続部分は接
着剤で固定されるが、絶縁性の接着剤ではＩＣモジュー
ルの接点とカード基体のアンテナ接点が接続しないの
で、接点部分に導電性の接着剤を塗布する必要がある。
一般的な熱硬化タイプの導電性接着剤は硬化後の弾性が
低く、また、モジュールのアンテナ接点（２）とアンテ
ナ（６）はモジュールの外周部分の一部分しか接続して
いないため、カードに曲げなどの外力が加わると、接続
が壊れやすい。図２（ｄ）のように、カードに外力Ｂが
加わると、カード基体のＡの部分が変形する。すなわ
ち、この部分を拡大すると図３（ａ）は通常時の状態を
示し、（ｂ）は外力により変形した状態を示したもの
で、モジュールとアンテナの接点部分の接続に問題が生
じる。モジュールのカード基体からの脱落だけを考慮す
るのであれば、接点付きＩＣカードの場合はモジュール
の底部で接続することも可能であるが、ハイブリッドカ
ードの場合はモジュールが外れない場合でも、接点部分
が外れてしまう。従ってモジュールとアンテナの接続が
重要である。

【００１１】この問題を解決するために、特開平８−５
２９６８ではＩＣモジュールにばねを設けることが述べ
られているが、ばねを加工したり、取り付けたりするた
めにモジュールが複雑となり、コストアップになってし
まう。ほかに、図３（ｃ）に示すように、電気的接続を
するための代表的な方法ははんだ付けであるが、はんだ
付けは高温を必要とするため、カード基材が樹脂の場
合、変形してしまい困難である。そこで、強度があり、
曲げに強く、信頼性の高い接続方法が求められている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、以上
の問題点を鑑みてなされたもので、ＩＣモジュールの接
点とカード基体に内蔵されたアンテナとの接続が、強度
があり、曲げに強く、信頼性を向上させた接続方法によ
るＩＣカードの提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、非接触と接触
の二つのインタフェイスを持つＩＣカードであって、こ
のカード基体にはアンテナを埋設し、ＩＣチップを備え
たモジュールには非接触通信に使用するアンテナとの接
点を設け、アンテナにはＩＣモジュールを埋め込むため
の嵌合穴を設け、この嵌合穴にはＩＣモジュールと接続
するための接点を設けたもので、前記ＩＣモジュールの
接点とカード基体内のアンテナとの接点が、導電性弾性
体の接着剤により接続したことにより、ＩＣモジュール
の接点とカード基体に内蔵されたアンテナとの接続が、
強度、曲げ等に対する信頼性を向上させる。また、前記
弾性体は、絶縁性樹脂に金属メッキを施したものを用い
ることにより、容易に導電性弾性体を得ることができ、
また、弾性体を絶縁性接着剤内に分散、内蔵することで
容易にＩＣモジュールとカード基体との接着と導電性を
同時に得ることができる。さらに前記絶縁性接着剤をシ
ート状にすることで容易に導電性弾性体と接着剤をＩＣ
モジュールとカード基体間に設けることができる。これ
らにより、ＩＣモジュールの接点とカード基体に内蔵さ
れたアンテナとの接続の信頼性を向上させたＩＣカード
を得ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】発明によるＩＣカードに使用する
ＩＣモジュールの一例を図４に示す。図４（ａ）はＩＣ
モジュールの外部接点側から見た上面図であり、（ｂ）
はＡ−Ａ’部分の断面図である。ＩＣモジュールにはア
ンテナとの接点（１０２）と、読み書き装置との外部接
点（１０１）が設けられている。外部接点（１０１）は
銅箔等でできており、接点の酸化等による接触不良を防
ぐために金メッキされていることが多い。アンテナとの
接点（１０２）はその反対面に設けられている。ＩＣモ
ジュールはプリント配線板にＩＣチップを実装してなる
場合が一般的である。このＩＣチップは少なくとも一つ
以上を備えられているが、複数でも良い。場合によって
はコンデンサ等の受動部品が搭載されることもある。プ
リント配線板（１０３）はガラスエポキシ基材に銅箔等
の導電体を貼り付けたものが用いられる。また、外部接
点（１０１）とアンテナとの接点（１０２）がある側と
はスルーホール等により接続されている。基材としては
ポリイミドやポリエステル等も用いられる。導電体は基
材の表裏に設けられ、それぞれアンテナとの接点（１０
２）及びリーダライタとの外部接点（１０１）となる。

【００１５】本発明によるＩＣカードの一例を図５に示
す。カード基体（１０８）にはアンテナ（１０６）が内
蔵されており、このアンテナは銅箔などの導電体ででき
ている。ＰＶＣを利用したカード基体の場合、厚さ２０
０μｍ程度のＰＶＣシートに厚さ３０μｍ程度の銅箔を
張り合わせ、エッチングによりアンテナ（１０６）パタ
ーンおよびＩＣモジュールとの接続用のパッド（１０
９）を形成し、表裏を任意の厚さのＰＶＣシートで熱融
着して形成することができる。カード基体の材料として
はＰＶＣのほかにも絶縁性の樹脂シートを用いることが
できる。アンテナパターンは導電性を有すれば良いの
で、銀ペースト等を印刷して設けても良い。また、導線
を用いても良い。導線を樹脂シートに挟み込んでカード
基体に内蔵することは容易である。

【００１６】カード基体（１０８）にＩＣモジュールを
取り付ける嵌合穴は切削加工により設けることができ
る。ＩＣモジュールの寸法にあわせ、ＩＣモジュールと
接点（１０２）とアンテナの接点（１０９）が接続する
ような位置に接点を露出させることが必要である。カー
ドの厚さ方向は図５の場合、ＩＣモジュールの基板部分
の厚さと、ざぐり出す寸法とが一致するように加工する
ことが必要で、カード基体（１０８）を製造するとき
に、あらかじめＩＣモジュールの基板の厚みを考慮する
必要がある。具体的にはＩＣモジュールの基板厚みと接
着層（１１０）の厚みをあわせた寸法にすれば良い。

【００１７】また、ＩＣモジュールとカード基体（１０
８）との接着は接着剤にて行う。接着剤は液状でも良い
しフィルム状態のものでも良い。本発明においてはホッ
トメルトタイプの接着シートをＩＣモジュールとカード
基体のＩＣモジュール嵌合部に挟み込み、熱と圧力を加
えて接着することで、カードが得られる。

【００１８】本発明の請求項１では、この部分に導電性
の弾性体接着剤を設けることで、カードの曲げに対する
信頼性を向上させることができた。すなわち、ＩＣカー
ドが図５（ｄ）のように外力Ｂが加えられるとＡ部分が
変形した時、図５（ｃ）Ｙ部のようにＩＣモジュールの
アンテナとの接点（１０２）と、カード基体内のアンテ
ナの接点（１１０）が図６（ｂ）のように導電性弾性体
（１１３）が変形することで電気的接続を維持すること
ができる。導電性弾性体（１１３）はあらかじめ任意の
変形が与えられた状態で図６（ａ）のように接続されて
おり、図６（ｂ）のようにカードに外力が加えられ変形
したとき、導電性弾性体（１１３）が伸びる。ＩＣモジ
ュールのアンテナとの接点（１０２）とアンテナの接点
（１０９）との通常時の間隔をｌ、カードが変形したと
きの間隔をｌ’としたとき、導電性弾性体（１１３）直
径ｋはｋ＞ｌとなるように設計し、カードが変形してい
ないときの導電性弾性体（１１３）直径ｋ’はｋ’＝ｌ
となるようにすればよい。

【００１９】本発明の請求項２では、導電性弾性体は図
６（ｃ）のように、球状の弾性を有する樹脂に導電性の
金属メッキを施したものを用いている。すなわち、ばね
等により弾性体を製造することはカードという極めて薄
い物体内に用いられるような小型のものを製造すること
になり、このことは極めて困難である。しかし、本発明
によれば、精度よく分球された絶縁性樹脂に金属メッキ
等により導電性物質を施せばよく、精度のよいものを大
量に製造することができる。絶縁性の樹脂はシリコーン
やポリエステル等の高分子樹脂が用いられるが、弾性を
有している絶縁性の樹脂ならばどんなものでもよい。メ
ッキに用いる金属は酸化に強く、弾性変形に絶えうるも
のが選定される必要がある。金がよく用いられるが、ニ
ッケルや銀、銅などを用いることもできる。また、これ
らの材料を多層で設けたり、組み合わせて用いることも
できる。

【００２０】本発明の請求項３では、導電性弾性体を絶
縁性接着剤内に分散することを特徴としており、絶縁性
接着剤によりＩＣモジュールとカード基体間の接着強度
を得ることができると共に、導電性弾性体により電気的
導通を得ることができる。絶縁性接着剤には一般的にＩ
Ｃカードに用いられるホットメルトタイプの接着剤のほ
かあらゆる接着剤を用いることが可能である。

【００２１】本発明の請求項４では、本発明の請求項３
による絶縁性接着剤に導電性弾性体を分散したものをシ
ート状に形成することを特徴としており、図６（ｅ）に
示すように、シート状の導電性弾性体を内蔵した接着剤
（１１６）を加工し、ＩＣモジュール（１１５）のＩＣ
が内蔵されている樹脂封止部分（１０５）をさけて基板
（１０３）部分に仮接着しておくことで、容易にカード
基体との接着時にはこの接着シートが仮接着された状態
のＩＣモジュールをカード基体のＩＣモジュールとの嵌
合部分に入れ、例えば接着シートがホットメルトタイプ
の接着剤の場合は熱と圧力を加えることで容易にＩＣモ
ジュールをカード基体に接着することができ、かつ、内
蔵された導電性弾性体により電気的導通も得ることがで
きる。

【００２２】

【実施例】先ずＩＣモジュールは、０．１ｍｍのガラス
エポキシ基板に貼り付けた銅箔に、エッチングによりパ
ターンを設けてＩＣチップを実装し、これに樹脂モール
ドしてＩＣモジュールを得た。また、厚さ２００μｍの
ＰＶＣに厚さ３０μｍの銅箔を貼り付け、エッチングに
よりアンテナパターンを設け、この表裏にＰＶＣシート
を熱融着させてカード基体を得た。次いで、カード基体
のＩＣモジュールの嵌合部分をざぐり、ＩＣモジュール
との接続電極を露出させた。

【００２３】また、直径８０μｍのシリコーンからなる
樹脂ボールに金メッキを施して導電性弾性体を得ると共
に、ホットメルト対応の接着剤の中に分散、内蔵して接
着シートを得た。この接着シートをＩＣモジュールのア
ンテナとの接続部分に設け、熱と圧力を加えＩＣモジュ
ールとカード基体を接続し、本発明による接触と非接触
の二つのインタフェイスを持つ複合型のＩＣカードを得
た。

【００２４】得られたＩＣカードと、従来の導電性接着
剤で製造されたカードをＩＳＯ／ＩＥＣ７８１０に規定
されている曲げ及びねじり試験を行い、比較した結果を
以下に示す。 限界曲げ回数 限界ねじり回数 従来カード ５００〜１，０００ ５００〜１，０００ 本発明によるカード １，０００以上 １，０００以上 本発明により、従来より強度の高いある優れたカードを
得ることができた。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、導電性弾性体を用いる
ことで、ＩＣモジュールとカード基体の接続に信頼性を
向上させることができる。導電性弾性体に用いる絶縁性
樹脂は分球して選られるため、ばねなどの様に機械加工
は不要であり、精度のよいものが大量に入手できる。ま
た、ＩＣモジュールとカード基体の寸法に合わせ任意の
直径を選定することが可能である。導電性の金属メッキ
は十分な弾性と導電性が得られるよう任意に選定するこ
とが可能であり、メッキの厚さを変えることも可能であ
る。また、導電性弾性体は絶縁性樹脂ボールに金属メッ
キをすることにより大量に製造することができるため、
安価である。さらに導電性弾性体を絶縁性接着剤のなか
に分散、内蔵することで機械的な接続強度の向上と同時
に電気的な接続が可能となり、ＩＣモジュールの接続工
程が容易である。また、その接着剤をシート状にするこ
とで接着剤塗布時のばらつき等を考慮することが不要と
なり、安定して安価で信頼性の高いカードを得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の非接触と接触の二つのインタフェイスを
持つＩＣカードのＩＣモジュールの（ａ）は上面図であ
り、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。

【図２】従来の非接触と接触の二つのインタフェイスを
持つＩＣカードの（ａ）は上面図であり、（ｂ）はその
Ｂ−Ｂ’断面図であり、（ｃ）はＩＣモジュール部分の
断面拡大図であり、（ｄ）はＩＣモジュールに曲げの外
力が加わった状態を示す断面図である。

【図３】従来の非接触と接触の二つのインタフェイスを
持つＩＣカードのＩＣモジュール部分の（ａ）は断面図
であり、（ｂ）はこの部分が変形した状態を示す断面拡
大図であり、（ｃ）は、はんだ付けによる接続方式を示
す断面説明図である。

【図４】本発明による非接触と接触の二つのインタフェ
イスを持つＩＣカードのＩＣモジュールの（ａ）は上面
図であり、（ｂ）はこの断面図である

【図５】本発明による非接触と接触の二つのインタフェ
イスを持つＩＣカードの（ａ）は上面図であり、（ｂ）
はこの断面図で、（ｃ）はＩＣモジュール部分の断面拡
大図であり、（ｄ）はＩＣモジュールに曲げの外力が加
わった状態を示す断面図である。

【図６】（ａ）非接触と接触の二つのインタフェイスを
持つＩＣカードのICＩＣモジュール部分の通常時の断面
拡大図である。 （ｂ）上記のＩＣモジュール部分が変形した際の断面拡
大図である。 （ｃ）本発明による導電性弾性体の一例を示す断面図で
ある。 （ｄ）本発明による導電性弾性体が内蔵された接着剤の
一例を示す断面図である。 （ｅ）本発明による導電性弾性体が内蔵されたシート状
の接着剤をＩＣモジュールに仮接着するときの一例を示
す斜視図である。

【符号の説明】

１……ＩＣモジュールの外部電極 ２……ＩＣモジュールのアンテナとの接点 ３……ＩＣモジュールの基板 ４……ＩＣチップ ５……封止樹脂 ６……アンテナ ７……ＩＣモジュール ８……カード基体 ９……アンテナのＩＣモジュールとの接点 １０…接着層 １０１…ＩＣモジュールの外部電極 １０２…ＩＣモジュールのアンテナとの接点 １０３…ＩＣモジュールの基板 １０４…ＩＣチップ １０５…封止樹脂 １０６…アンテナ １０７…ＩＣモジュール １０８…カード基体 １０９…アンテナのＩＣモジュールとの接点 １１０…接着層 １１１…導電性弾性体の絶縁性樹脂 １１２…導電性弾性体の金属メッキ １１３…導電性弾性体 １１４…導電性弾性体を内蔵する絶縁性接着剤 １１５…ICモジュールのプリント基板 １１６…導電性弾性体を内蔵した接着剤をシート状に加
工したもの

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非接触と接触の二つのインタフェイスを持
   つＩＣカードであって、該カード基体にはアンテナを埋
   設し、ＩＣチップを備えたモジュールには非接触通信に
   使用するアンテナとの接点を設け、該アンテナにはＩＣ
   モジュールを埋め込むための嵌合穴を設け、該嵌合穴に
   はＩＣモジュールと接続するための接点を設けたもの
   で、前記ＩＣモジュールの接点とカード基体内のアンテ
   ナとの接点が、導電性弾性体の接着剤により接続されて
   いることを特徴とするＩＣカード。
2. 【請求項２】前記弾性体は、絶縁性樹脂に金属メッキを
   設けたものであることを特徴とする請求項１に記載のＩ
   Ｃカード。
3. 【請求項３】前記弾性体は、絶縁性接着剤内に分散され
   内蔵されていることを特徴とする請求項１又は２に記載
   のＩＣカード。
4. 【請求項４】前記絶縁性接着剤は、シート状であること
   を特徴とする請求項１、２又は３に記載のＩＣカード。