JP2001521649A - 非接触技術を用いたチップカードの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 複数の結合手段６，８を、プリント済みのまたはプリントされるべき外面から離間して対向配置されたラベル１の表面に取り付ける工程と；ラベル１を、射出成形モールド内に挿入する工程と；各結合手段の複数の端子４，７上に正確に接触配置されるようにされたこれら結合手段に対する接触手段１３を備えているとともに分離して配置された複数の集積回路要素１２を、射出成形モールド内でかつラベル１の上方に挿入する工程と；カードの本体を、射出成形プロセスにより形成しかつラベル１に対して接着すると同時に、各集積回路要素１２を、カードの本体内に埋め込む工程と；を備えていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 非接触技術を用いたチップカードの製造方法背景 外部接触領域を有するとともに、該接触領域を介して読み込み（および書き込 み）ユニットと通信する周知のチップカード以外にも、いわゆる非接触チップカ ードが提案されている。これらのチップカードは、少なくともデータ転送に対し ては、該カードとカード読込みユニットとの間に電気接触部を必要としない。そ の代わりに、カードおよびカードリーダーユニット内に一体的に形成された複数 の結合要素を用いることにより、転送または通信が行われるようになっている。 適用例に応じて、この技術は、カードリーダー内へのカードの挿入を必要とする 近接結合と、媒体を超えしかもより遠くの距離を“通過させて”、すなわちカー ドリーダー内にカードを挿入することなく通信を行うことができる離間結合と、 を区別するものである。主流となっている（データ転送だけでなくカードの回路 への非接触電力供給としても使用できる）誘導結合法に加えて、容量結合につい ても提案されているが、この容量結合は、データ転送に対してのみ使用に耐えう るものと認識されているにすぎない。さらに、従来技術である外部接触領域をさ らに有する非接触使用を行うためのカード（いわゆる混成カードまたは合成カー ド）が提案されている（参照：Sickert，K.，and Weinerth，H.:Schlusseltech nologie Mikroelektronik，24．Teil:Von der kontaktbehafteten zur kontaktl osen Chipkarte［キーテクノロジー マイクロエレクトロニクス，24巻:チップ カードの接触から非接触まで］Elektronik 1989，no 25，pp66-78）。従来技術 非接触チップカードに関する適用例は数多く提案されており、これに関連して 、高度に洗練された転送・回路システム、チップ、およびソフトウェアは、発展 を遂げている。しかし、非接触によるデータ転送およびエネルギー輸送という特 徴点を考慮に入れたカードの製造および構成に関する提案についてはほとんど出 版されていない。 プリントされたカバーフィルム及び／又はラベル等の、互いに溶着された複数 層から成る貼り合わせ構造のカードが提案されている。このカードは、フィルム またはホイルの内部サブストレート、近接接続用の二つの小さな伝送用コイルお よび複数のチップを有している。この形式において、明らかに機械的な防護のた めに、リング体がチップを囲んでいる（参照：前記刊行物のp75-76の図８の右側 および図１０）。フィルムまたはホイルを複数層重ね合わせるのに必要とされる 正確な嵌合とは別に、これらの大きな領域を互いに溶着することは、埋め込まれ た各チップおよびフィルムまたはホイルのプリントされた外層に関して問題を生 じさせることになる。 他の従来技術として、混成回路およびチップの背面に嵌合された高周波アンテ ナコイルを有する４ｍｍ×４ｍｍの単一チップが提案されている。上記従来技術 と同様に、カードは、フィルムまたはホイルから成る複数層の積層体として構成 されているとともに、各チップは、内部フィルムまたは内部ホイルの凹所内に配 置しなければならないものである（Jurisch，R.:mic3-die neue kontaktlose Ch ipkarten-technologie[mic3，新型非接触チップカード技術];Card-Forum 1995， no 3，pp82-94）。多層構造に関する上述した制限はこの従来技術にもあてはま り、とりわけ、チップがアンテナコイルに対して極端に限定した領域しか提供し ないので、どのような場合においても離間結合への適用は不可能なものとなって いる。開示の概要 本発明は、電気エネルギー及び／又はデータの非接触伝送のための誘導結合手 段及び／又は容量結合手段と、少なくとも一つのチップ及び／又は電子モジュー ルとされかつ前記結合手段に接続された複数の集積回路要素と、を備えていると ともに、少なくとも一つの外面がラベルにより形成されていることを前提とする チップカードを製造する方法を提供することを目的とする。 本発明による方法の目的は、効率良く、廉価でかつ信頼性の高い非接触チップ カードを連続製造することであり、これにより、同時に、非接触操作に用いる各 結合要素の特別な必要性を考慮に入れるとともに、製造プロセス中に高価で特別 なチップとなってしまうおそれを可能な限り回避することである。 本発明の方法によれば、上記各目的は以下の手段により解決される。それは、 −複数の前記結合手段を、プリント済みのまたはプリントされるべきカードの 外面から離間して対向配置されたラベルの表面に取り付ける工程と； −準備された前記ラベルを、射出成形モールド内に挿入する工程と； −前記各結合手段の複数の端子上に正確に接触配置されるようにされたこれら 結合手段に対する接触手段を備えているとともに分離して配置された複数の集積 回路要素を、前記射出成形モールド内でかつ前記ラベルの上方に挿入する工程と ； −カードの本体を、射出成形プロセスにより形成しかつ前記ラベルに対して接 合すると同時に、前記各集積回路要素を、前記カードの前記本体内に埋め込む工 程と；を備え、 −前記各結合手段と前記各集積回路要素との間の導電接続を、機械的接触圧、 導電性接着剤及び／又は低融点軟質はんだにより、前記射出成形モールド内に形 成することを特徴とする。 使用される前記ラベルの外面は、好ましくは予めプリントされ、しかし、プリ ントされていないラベルを使用することもでき、必要に応じて完成したカードに プリントが施される。複数のコイルおよび複数のキャパシタ層は共に、結合要素 としての使用に適しているとともに、誘導結合および容量結合のための複数の要 素を単一のカード内に設けることができる。本発明の目的に対して、“電子モジ ュール”という用語は、前記カード内に嵌合されるとともに、防護用包囲部およ び複数の接続用接触部を備えた少なくとも一つのチップを有する予め製造された ユニットを意味する。カードのそれぞれの外面にラベルが設けられる場合には、 上述した方法により、一方または両方のラベルをモールド内の挿入のために準備 することができる。 本発明による方法は、概してたいてい必要とされる、有利な二重の機能をラベ ルに対して付与するものである。各結合要素は、積層（stacking）、積層の分解 （destacking）等の取り扱いおよび挿入を妨げることなく、多様な方法で構成さ れるとともにラベル上に配置される。実際には、ラベルまたはカードの全表面は 、結合手段に対して利用可能とされているとともに、離間した結合のために必要 とされるコイル領域および巻線数の提供、または容量結合のためのキャパシタ層 の提供を可能にする。モールド内に各モジュールまたは各チップを正確に位置決 めするために、チップカードの製造において既に効率的に進歩した従来技術のマ ニピュレータ等の装置を使用することができる。さらに、射出成形法は、チップ カードの製造に対して効率の良いプロセス技術とされているとともに、各チップ および各モジュールを負荷をかけずにかつ確実にカード本体内に埋め込むことが できるものである。 請求項１に記載された本発明による方法の特別な各態様は、従属項において言 及されている。本発明による主要な実施形態は、添付図面を参照して以下に詳細 に説明される。図面の簡単な説明 図１から図４には、射出成形モールド内に導入した後に、種々の方法で各集積 回路要素と接触しかつ嵌合するよう内面に配置された結合手段を有するラベルの 主要な各実施形態を示している； 図５は、射出成形プロセスのために各ラベルおよび各集積回路要素が準備され た状態で配置された射出成形モールドの部分断面図を示している。本発明の好ましい実施の形態 図１から図４には、チップカードの外面を形成するためにチップカードの製造 において使用されるラベル１の内面が示されている。これは、カード形状のプラ スチックフィルムまたはホイル（foil）とされており、主として０．１ｍｍの厚 さを有し、印刷されたテキスト及び／又は画像のためのサブストレートとして通 常は機能するものである。しばしば、このような二つのラベルは、チップカード の二つの外面を形成する。ラベルの外面（図示せず）は、好ましくは、予めプリ ントされており、一方ではこれに続けて完成品カードのプリントも可能とされて いる。 四つの実施形態のすべてにおいて、図示された面は、ラベルの外面から離間し て対向するラベルの側部とされている。この内面に、カードの非接触的な使用ま たは操作のための結合手段３，６，８が設けられている。図１の左側にのみ示さ れているように、所定段階まで準備されたラベル１は、射出成形モールドの底部 ２０内に挿入されている（さらに図５参照）。さらに、半導体チップ２，２’ま たは電子モジュール１２，１２’とされた複数の集積回路要素が示されている。 再び図１の右側にのみ示されているように、前記各要素は、分離して設けられて いるとともに、ラベル１の上方でかつ射出成形モールド内に挿入されている。前 記各要素の各接触手段または接合パッド（図１の４’参照）は、結合手段の複数 の端子の上方に嵌合させかつ接触させるために、マニピュレータ（図示せず）を 用いて正確に位置決めされている。これら上述した手続きはさらに、図２から図 ４を参照して以下に説明される種々の他の実施形態に適用される。 図１において、誘導結合するためのコイルが、平坦状ワイヤコイル３として巻 回されている。このコイルは、カードの形状に適合させるため矩形とされている とともに、ラベル１の縁部に沿って該ラベル１に接着されている。図１の右側に 離間させて示したように、チップ２の“下側部”には、コイル３用の接触手段と しての複数の接合パッド４’が設けられている。チップは、例えば、コイル３を 介して回路へと電力供給およびデータ伝送を行う機能等のカードの全ての機能を 備えた集積回路を有する単一チップとすることができる。各コイル端部のチップ ２との電気的接触は、図に示すように、必要であればワイヤブリッジ５を横断さ せて、ラベル上に配置されかつチップ２の前記各接合パッド４’に対して接合さ れた複数の端子４により行うことができる。さらに、チップ２は、接着剤により ラベル１に固定することができる。 図２に示した実施形態において、必要な数の巻き線を有する結合用コイル６が 、プリント回路としてラベル１上に形成されている。同時に、チップ２にコイル の各端部７を適切に直接接合するために、既知の技術を使用することができる。 好ましくは図に示すように、コイルの一端部を横断させて引き出すための特別な 手段を省略するために、コイル６の各巻き線を横断するようにチップを配置する ことができる。コイルに面するチップ２の表面に絶縁膜層が形成されている場合 には、さらに他の手段は必要とされない；これに対し、チップ２を取り付ける前 に、絶縁コーティングをコイル６に対して必要に応じて施すことができる。 図３の実施形態において、結合用コイル６は、カード形状の全体を多少なりと も利用できるようにされたプリント回路としてラベル１に形成されている。同時 に、容量結合用のキャパシタ層としてコイル領域内に二つの導電性領域８を形成 するために、同様の技術が用いられている。この場合において、集積回路（チッ プ２）は、平坦状電子モジュール１２内に設けられている。このモジュール１２ は、二つのコイル端部および各キャパシタコーティング部８に接合するための複 数のモジュール用端子１３とされた接触手段または接合パッドを有しているとと もに、好ましくは、コイルの各巻き線６を横断させてブリッジ状に配置されてい る。 カードの各集積回路要素は、単一チップまたは単一モジュール内に集中させる 必要はなく、既知の方法で二または三以上の構成要素に分割することができる。 そうした場合には、前記各構成要素を結合手段に対して及び／又は互いに接続す るために、ラベルにプリント回路を適用することが有用である。図４にはこの種 の典型的な実施形態が示されており、この場合のチップカードは、非接触操作の ために構成されているだけでなく、直接接触に対しても適したものとされている 。つまり、図４には、複数の接触部１５および分離されたチップ２’を有すると ともに、ラベル１上のプリント形成されたコイル６の領域内に配置されたモジュ ール１２’が示されている。 チップ２’は、例えば、非接触データ転送と、必要であればカード回路への電 気エネルギー供給と、の機能を備えたいわゆる通信チップとすることができる。 図に示すように、このチップは、コイルの一の端部に直接接続させるとともに、 ワイヤブリッジ５を横断させて他の端部に接続させることができる。電子モジュ ール１２’は、（例えば、欧州特許第０ ５９９ １９４号公開公報に記載された モジュールに類似する）カードリーダーに対する電気接続部とするために、カー ド外面のうちの一面の一部分を形成する接触領域１５を有するように、特に平坦 形状とされている。各外部接触部１５は、ラベル１上に当接する曲成された“脚 部”１６を有している。さらにモジュール１２’は、外部から接近することがで きない複数の他の接触部１７を有している。これら接触部１７は、ラベル上の複 数のプリント回路ストリップ１４に対して接合されているとともに、モジュール １２’とチップ２’との間をこれらを横切るように接続しており（さらに図５参 照）、あるいは、分離した通信チップが設けられていない場合には結合手段に対 して直接的に接続されている。もちろん必要であれば、通信チップ２’とモジュ ール１２’との間をさらに接続するために、複数のストリップ状導体１４を追加 することができる。 ラベル上の結合手段は、もちろん、カードシステムの要求に適合するように構 成することができ；特に、例えば二つの結合用コイルを互いに隣接させてさらに 配置することができる。図１から図４に示した主要な実施形態においては単一の ラベル１に対して説明したが、一対のラベルの各々が二つのカード外面の一面を 形成する場合には、複数の結合要素を備えた両ラベルをさらに提供することがで きる。例えば、一または二以上のコイルを一のカードラベルに設けるとともに、 複数のキャパシタ層を他のラベルに設け、あるいは両ラベルにキャパシタ層を設 ける等である。この場合に、結合手段に対して接合を行うために、各集積回路要 素の両側には、必要な接合パッドまたはモジュール端子を設けなければならない 。 上述したように、準備済みの（一または複数の）ラベル（たいてい一つのカー ドあたり一つのラベル）および各集積回路要素は、次々に射出成形モールド内に 導かれる。図５には、このようなモールドが概略的に示されており、該モールド は、分割面内にスプルー２２が形成された二つの半割りモールド２０，２１から 構成されている。図示した実施形態は、図４に記載した準備済みのラベルに基づ いている。モールド２０，２１内には、下方ラベル１ａが設けられているととも に、第二のラベル１ｂは上方半割りモールド２１内に配置されている。実際には 、この上方ラベル１ｂは、モジュール１２’の接触領域１５により占有される矩 形カットアウト部１８を有している。モジュールの他の各接触部１７は、カード の外面に対して露出されておらず、下方ラベル１ａにより覆われている。 最終的に、（一または複数の）ラベルおよび各集積回路要素が組み立てられる とともに、モールドが閉塞されたときに（例えば図５参照）、モールド内に形成 された中空部２３を充填するために、プラスチックを注入することによりカード の本体が射出成形プロセスにより形成される。このプロセスにおいて、注入され た材料は、（各）ラベルの内面に対して接着するとともに結合すると同時に、各 集積回路要素を覆うとともに、カードの本体内に埋め込む。ここで、チップカー ドは、非接触使用のために必要される全ての構成要素を備えているとともに、モ ールドから取り出すことができる。 各集積回路要素と結合手段との導電接続及び／又は射出成形モールド内に複数 のストリップ状導体を形成するために、既知の種々のプロセスを利用することが できる。一例として、導電性接着剤を局所的に使用することにより接続部を形成 することができる。しかし、必要であれば超音波溶着を用いることにより、機械 的接触圧により金属間で直接接触を形成することもできる。図５に示した実施形 態のように、モジュール１２’がカード全体の厚さを実際上占めている場合には 、該モジュールの各端子１７は、開塞されたモールド２０，２１内で各ストリッ プ状導体１４に対して押圧されることになり、これにより、モールド内側での接 合を促進させることができる。本明細書において、接続状態を得るために、射出 成形中にプラスチック射出成形材料を高圧にすることにより、挿入された各構成 要素に及ぼす力を向上させることができる。電気的な接合を得るために、例えば 熱に反応し固化する接着剤により射出成型時に生じる高温を活用することができ 、または、金属同士の接合に対して、圧力および高温を同時に用いたいわゆる熱 圧縮（thermocompression）を利用することができる。さらに、射出成形モール ド内で溶解する複数の軟質はんだ片（はんだ予備成形片）を使用することにより 導電接続を確実にすることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＵ，ＢＲ ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＨＵ，ＩＬ，ＪＰ，ＫＲ，ＭＸ， ＮＯ，ＰＬ，ＳＧ，ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 電気エネルギー及び／又はデータの非接触伝送のための誘導結合手段及び ／又は容量結合手段（３，６，８）と、少なくとも一つのチップ及び／又は電子 モジュールとされかつ前記結合手段に接続された複数の集積回路要素（２，１２ ）と、を備えているとともに、少なくとも一つの外面がラベル（１）により形成 されたチップカードを製造する方法において、 −プリント済みのまたはプリントされるべき前記外面から離間して対向配置さ れたラベル（１）の表面に複数の前記結合手段（３，６，８）を取り付ける工程 と； −このように準備された前記ラベル（１）を射出成形モールド（２０，２１） 内に挿入する工程と； −前記各結合手段の複数の端子（４，７）上に正確に接触配置されるようにさ れたこれら結合手段に対する接触手段（４’，１３）を備えているとともに分離 して配置された複数の前記集積回路要素（２，１２）を前記射出成形モールド（ ２０，２１）内でかつ前記ラベル（１）の上方に挿入する工程と； −カードの本体を射出成形プロセスにより形成しかつ前記ラベル（１）に対し て接合すると同時に、前記各集積回路要素（２，１２）を前記カードの前記本体 内に埋め込む工程と； を備え、 −前記各結合手段（３，６，８）と前記各集積回路要素（２，１２）との間の 導電接続を、機械的接触圧、導電性接着剤及び／又は低融点軟質はんだにより、 前記射出成形モールド（２０，２１）内に形成することを特徴とする方法。 ２． 誘導結合のための少なくとも一つのコイルが、平坦状巻回ワイヤコイル（ ３）として前記ラベル（１）に取り付けられていることを特徴とする請求項１記 載の方法。 ３． 前記各結合手段（６，８）は、プリント回路として前記ラベル（１）上に 形成されていることを特徴とする請求項１記載の方法。 ４． チップ（２）または電子モジュール（１２）が、プリントされたコイル（ ６）の各巻線を横断して配置されているとともに、 前記コイルの外側および内側の各端部端子が、前記チップまたは前記電子モジ ュールに接続されていることを特徴とする請求項３記載の方法。 ５． プリントされた複数のストリップ状導体（４，１４）が、前記各結合手段 （３，６，８）を前記各集積回路要素（２，１２）に対して及び／又は前記各集 積回路要素同士を接続するために、前記ラベル（１）に取り付けられていること を特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の方法。 ６． 熱反応性（熱硬化性）伝導接着剤が、導電接続を得るために使用されてい ることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の方法。 ７． 前記射出成形モールド内の接合が、超音波溶着により支援されることを特 徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の方法。 ８． 前記射出成形モールド内の接合が、熱圧縮、すなわち上昇させた温度およ び圧力を同時に用いることにより得られることを特徴とする請求項１から請求項 ５のいずれかに記載の方法。 ９． 前記射出成形モールド内の接合が、予め形成された複数の軟質はんだ片に より得られることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の方法。 １０． 外部接近可能接触領域（１５）と、前記各結合要素に接続するための複 数の端子部（１７）と、を有する電子モジュール（１２’）が用いられているこ とを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の方法。