JP2004014914A - 基板貼込み装置、基板貼込み方法およびカード製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】コア材に対するアンテナ基板の高精度な位置合わせを実現でき、外観品質および信頼性の優れたICカードを製造できる基板貼込み装置、基板貼込み方法およびカード製造装置を提供すること。
【解決手段】アンテナ基板12の回転方向の姿勢を矯正するステージ45A,45Bに開口57を設け、この開口57の中心に対するアンテナ基板12のチップ実装部の位置ズレ量を撮像装置95およびコントローラ96で検出する。検出した位置ズレ量は、基板転送・貼込み部81によるアンテナ基板の移動量を補正するための制御信号としてXYZ駆動部93へ供給される。これにより、内コアシート13に対してアンテナ基板12を高精度に位置合わせして貼り込むことが可能となる。
【選択図】 図5
【解決手段】アンテナ基板12の回転方向の姿勢を矯正するステージ45A,45Bに開口57を設け、この開口57の中心に対するアンテナ基板12のチップ実装部の位置ズレ量を撮像装置95およびコントローラ96で検出する。検出した位置ズレ量は、基板転送・貼込み部81によるアンテナ基板の移動量を補正するための制御信号としてXYZ駆動部93へ供給される。これにより、内コアシート13に対してアンテナ基板12を高精度に位置合わせして貼り込むことが可能となる。
【選択図】 図5
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば非接触ICカードの製造において、アンテナ基板をカード構成用シートに対して高精度に貼り込んで外観品質および信頼性の向上を図った基板貼込み装置、基板貼込み方法およびカード製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、例えば社員証のような身分証明書などには、カード表面にロゴマークや顔写真などの印刷が施されている。また、交通系の定期券などでは、乗車区間や使用期限を表した文字などの印字が施されている。これらの印字は、的確かつ明瞭に仕上げられることが要求される。
【0003】
近年においては、身分証明書や交通定期券などを非接触式のICカードで構成するところが急増している。非接触ICカードは、カード基材の内部に通信用のアンテナ基板を内蔵しており、アンテナ基板の表裏面にカード構成用シートを積層し、加熱プレスすることによって作製される。アンテナ基板上のアンテナパターンにはICチップ(半導体チップ)が実装されており、曲げ荷重や衝撃荷重などの外力に対してICチップに耐久性をもたせるために、ICチップを封止する樹脂の上に補強金属板を設けた構造の通信用アンテナ基板が、例えば特開2000−222549号公報に開示されている。
【0004】
例えば、リライト機能を有する外装材に使用してプリンタにより何度も文字や絵を的確かつ明瞭に印字するためには、カード表面を充分に平坦にしなければならない。もしくは、シルク印刷が施された外装材を使用してカード表面を的確かつ明瞭なデザインに仕上げるためにも、インキ流れによる印刷歪を抑えるためにカード表面を充分に平坦にしなければならない。
【0005】
ところが、ICチップの上に補強金属板を設けると、アンテナパターンとICチップ部の高低差が非常に大きくなり、これによりカード外装材表面に凹凸パターンが現れてしまうという問題がある。
【0006】
そこで、アンテナ基板の凹凸を抑え、カード表面の平坦性を確保することができる手段が、例えば特開2001−319210号公報に開示されている。これによれば、アンテナ基板に積層されるコア材のICチップに対応する部位に貫通孔を形成して、当該貫通孔の内部にアンテナ基板上のICチップを収容するようにしている。このように、コア材にICチップの「逃げ孔」を設ければ、カード外装材表面に凹凸パターンが現れないようにすることができる。
【0007】
一方、クレジットカードやキャッシュカードなどに適用される非接触ICカードおいては、カード基材に文字や図形を表示するエンボスが打刻されていたり、個人の持っている固有のデータを記録し使用時に読み取りや書き込みが行われる磁気ストライプからなる磁気記録部が設けられている。
【0008】
ところが、アンテナパターンがある位置にエンボス加工を施すとアンテナが断線する等により、非接触でのデータ送受信において、通信不良などの不具合が発生するおそれがある。
【0009】
そこで、従来より、エンボス加工でアンテナが断線する等の問題により、非接触でのデータ送受信において通信不良などの不具合が発生することを防止するための手段として様々な提案がなされている。そのひとつに、エンボス加工される領域にアンテナパターンを設けないように設計することが例えば特開2001−229356号公報に開示されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
アンテナ基板上のICチップ実装部に対応してコア材に貫通孔を設け、これによりカード外装材表面の凹凸パターンの発生を防止する手法は確かに有効ではあるが、当該貫通孔に対してICチップが適正に位置合わせされていないと凹凸パターンの発生を確実に防止することができない。つまり、当該貫通孔に対してICチップを高い精度で位置合わせしない限り、カード表面の凹凸パターンの発生を抑えることができない。
【0011】
また、エンボス形成領域に重ならないようにアンテナパターンを配置することは確かに有効な手段ではあるが、コア材に対してアンテナ基板を高い精度で位置合わせする必要がある。エンボスの形成領域や磁気ストライプの貼付位置などは規格で定まってはいるものの、これらはカード表面に対して大きな占有面積を有し、残された領域内でアンテナパターンを引き回しているのが実情である。したがって、カード製造時にアンテナ基板がコア材に対して正しく位置合わせされた状態で積層されないと、その時点でカード不良となってしまう。
【0012】
以上のように、アンテナ基板をコア材に対して高い精度で位置合わせする手法もしくは製造プロセス、および製造装置の出現が待たれているのが現状であり、カード外観品質を維持でき、また、信頼性の高いICカードを製造できる技術が現在、必要とされている。
【0013】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、コア材に対するアンテナ基板の高精度な位置合わせを実現でき、外観品質および信頼性の優れたICカードを製造できる基板貼込み装置、基板貼込み方法およびカード製造装置を提供することを課題とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するに当たり、本発明の基板貼込み装置は、アンテナ基板を支持するステージと、このステージ上でアンテナ基板の回転方向の位置ズレを矯正する姿勢矯正手段と、ステージに対するアンテナ基板の相対位置を検出する検出手段と、アンテナ基板をステージ上から被貼込みシート上へ転送し、アンテナ基板を被貼込みシート上へ貼り込む転送手段と、上記検出手段の出力に基づいて転送手段によるアンテナ基板の移動量を補正する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0015】
姿勢矯正手段は、ステージ上に載置されたアンテナ基板の回転方向の位置ズレを矯正する。検出手段は、ステージに対するアンテナ基板のXY方向の位置ズレを検出し、制御手段へ出力する。転送手段は、位置検出されたアンテナ基板をステージから被貼込みシート上へ転送するとともに、当該アンテナ基板を被貼込みシート上へ貼り込んで仮固定する。制御手段は、転送手段によるアンテナ基板の移動量を制御する。このとき、ステージに対するアンテナ基板の位置ズレ量に基づいて当該アンテナ基板の移動量を補正することによって、被貼込みシートに対するアンテナ基板の高精度な貼込みを可能とする。
【0016】
また、本発明の基板貼込み方法は、アンテナ基板を支持するステージ上で、アンテナ基板の回転方向の位置ズレを矯正する姿勢矯正工程と、ステージに対するアンテナ基板の相対位置を検出手段で検出する位置検出工程と、検出手段の出力に基づいて、ステージから被貼込みシートへアンテナ基板を転送する基板転送工程と、転送したアンテナ基板を被貼込みシート上へ貼り込む貼込み工程とを有すしている。
【0017】
姿勢矯正工程では、ステージに対するアンテナ基板の回転方向の姿勢が矯正されることにより、後工程の位置検出工程において、ステージに対するアンテナ基板の相対位置の検出が容易になる。位置検出工程では、ステージに対するアンテナ基板の相対位置を検出し、基準位置に対するアンテナ基板の位置ズレ量を検出する。このとき、上述の姿勢矯正工程を経ているので、ステージに対するアンテナ基板の前後方向および左右方向の位置ズレ量だけを検出するだけで適正な位置検出が可能となる。そして、基板貼込み工程では、位置検出工程で検出したアンテナ基板の位置ズレ量に基づいてアンテナ基板の移動量を補正することによって、被貼込みシートに対するアンテナ基板の高精度な貼り込みが行われる。
【0018】
さらに、本発明のカード製造装置は、アンテナ配線上に半導体チップが実装されてなるアンテナ基板を、半導体チップと対応する部位に貫通孔を形成した一対のカード構成用シートで挟み込むためのカード製造装置であって、カード構成用シートを複数枚収容する供給部と、供給部から供給されたカード構成用シートを2枚一組として上記貫通孔を同時に形成する貫通孔形成部と、上記貫通孔を形成した一方側のカード構成用シートに対してアンテナ基板を貼り込む貼込み部と、アンテナ基板が貼り込まれた一方側のカード構成用シートの上に、上記貫通孔が形成された他方側のカード構成用シートを積層する積層部とを有することを特徴とする。
【0019】
供給部には、アンテナ基板を挟み込むカード構成用シートが複数枚収容されている。この供給部からカード構成用シートが2枚一組として貫通孔形成部へ供給され、アンテナ基板上の半導体チップを収容するための貫通孔が同時に形成される。貫通孔が形成された一方のカード構成用シートは貼込み部へ搬送されて当該カード構成用シートに対してアンテナ基板が貼り込まれる。積層部では、アンテナ基板が貼り込まれた当該一方のカード構成用シートの上に、同時に貫通孔が形成された他方のカード構成用シートが積層される。これにより、これら一対のカード構成用シートの各々に対してアンテナ基板が適正に位置合わせされることになる。したがって、本発明により、外観品質および信頼性の優れた高品質のカードを製造することが可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0021】
図1は、本発明の実施の形態に適用される非接触ICカード(以下、「ICカード」という。)の構成を示す側断面図である。本実施の形態のICカード10は、例えば、7層積層構造とされ、5層構造のセンターコア11と、その上下両面に積層される外装シート材17,18とで構成される。外装シート材17,18は、カード表面を形成し、印刷や印字が施されている。各シート材は、ラミネート工法と呼ばれる加圧熱プレスによって所定のカード厚(例えば0.76mm±0.08mm)に熱溶着されて一体化される。
【0022】
センターコア11は、アンテナパターン12aにICチップ(半導体チップ)19が実装されたアンテナ基板12と、その上下両面に積層されるカード構成用シートとしての内コアシート13,14と、更にその内コアシート13,14に積層される外コアシート15,16で構成されている。
【0023】
アンテナパターン12aは、例えばポリイミド(PI)でなる絶縁性フィルム上の銅箔をパターニング形成してなるもので、これにICチップ19がフリップチップ実装されている。ICチップ19は封止樹脂20により封止され、かつ、その上にICチップ19を保護するための円形の補強金属板21が貼着されている。また、アンテナ基板12の反対側の面には、ICチップ19の実装部位に対応して円形の補強金属板22が貼着されており、これら一対の補強金属板21,22によってICチップ19が挟まれた構成となっている。
【0024】
内コアシート13,14のそれぞれには、アンテナ基板12のチップ実装部と対応する部位に貫通孔13a,14aが形成されており、一方の貫通孔13aには樹脂封止されたICチップ19および補強金属板21が収容され、また、他方の貫通孔14aには補強金属板22がそれぞれ収容されている。貫通孔13a,14aは、外コアシート15,16によって閉塞されている。以上のようにして、ICチップ19の実装部の影響でカード表面に現れる凹凸や印刷歪み等を抑えるようにしている。
【0025】
図2は、本発明のカード製造装置30の概要を示すブロック図である。カード製造装置30は、供給部31、打抜き部32、貼込み部33、積層部34および排出部35を備えている。
【0026】
供給部31には、内コアシート13,14を構成するシート材が複数枚供給されており、ここから次段の打抜き部32へ2枚を一組として搬送されるようになっている。本実施の形態のシート材はカード9面取りの枚葉サイズで、その外形寸法は、例えば、280mm×200mm×0.175mmである。
【0027】
打抜き部32は本発明に係る「貫通孔形成部」に対応し、内コアシート13,14の貫通孔13a,14aを形成するための打抜き金型を備えている。図3Aに示すように内コアシート13,14を構成するシート材Sが、2枚一組で打抜き部32へ搬送されてくると、2枚が重ね合わされた状態で、同時に、図3Bに示すようにカード9枚分の貫通孔13a(14a)をそれぞれ形成する。そして、2枚のうち一方のシート材S1は、アンテナ基板12を貼り込むための貼込み部33へ搬送され、他方のシート材S2は、バイパス経路37から積層部34へ向けて搬送されるようになっている。
【0028】
また、これら孔加工と同時に、シート材S(S1,S2)の一方側周縁部に対して、後に当該2枚のシート材S1,S2を積層する際の位置合わせに用いるための基準孔27a,27b,27cが形成されるようになっている(図3B)。
【0029】
貼込み部33は、図3Cに示すように、一方のシート材S1に形成したそれぞれの貫通孔13aに対してアンテナ基板12を1枚ずつ貼り込むための基板貼込み装置36が設置されている。なお、基板貼込み装置36の詳細については後述する。
【0030】
積層部34では、アンテナ基板12が貼り込まれた上記一方のシート材S1とに対して、図3Dに示すように、打抜き部32において当該一方のシート材S1と同時に孔加工された他方側のシート材S2が積層されるようになっている。積層された2枚のシート材S1およびS2は、その後、排出部35に搬送される。
【0031】
図4は、打抜き部32で孔加工が施されたシート材S1を貼込み部33、積層部および排出部35へ搬送するための搬送トレイ40を示している。搬送トレイ40には、シート材S1を支持する面に、シート材S1,S2の基準孔27a〜27cに嵌合する3本の基準ピン40a,40b,40cが立設されている。一方のシート材S1は、この搬送トレイ40で位置決め支持された状態で搬送される。他方のシート材S2は、積層部34において基準ピン40a〜40cと基準孔27a〜27cとの嵌合作用によってシート材S1と丁合い積層される。
【0032】
次に、本発明に係る基板貼込み装置36の詳細について説明する。
【0033】
図5は、基板貼込み装置36の全体を示している。基板貼込み装置36は、図2に示したカード製造装置30における貼込み部33に設置されており、打抜き部32にて貫通孔13aが形成されたシート材S1に対して、アンテナ基板12を所定の向きに貼り込む作用を行う。
【0034】
本実施の形態の基板貼込み装置36は、基板位置決め部41と、基板移載部71と、基板転送・貼込み部81とから構成されている。
【0035】
図5および図6を参照して、基板位置決め部41は、アンテナ基板12を支持する一対のステージ45A,45Bを備えている。これら一対のステージ45A,45Bは、回転テーブル46上に互いに対向するように配置されている。
【0036】
回転テーブル46には、基台49上の軸受48に軸支された回転軸47が固定されており、回転テーブル46を回転軸47のまわりに間欠的に180度回転させて、ステージ45Aをステージ45Bの回転位置に、また、ステージ45Bをステージ45Aの回転位置に、それぞれ変更できるようになっている。回転軸47は、当該回転軸47に外挿された小径ギヤ52に噛合する大径ギヤ51が、基台49上に設置されたモータ50で駆動されることによって回転されるようになっている。
【0037】
一対のステージ45A,45Bはそれぞれ同一の構成を有しているので、代表的に、一方側のステージ45Aの構成について説明する。
【0038】
ステージ45Aの上部にはアンテナ基板12を支持する基板支持面55が、段部58を介して一段盛り上がって形成されている。基板支持面55は平面視長方形状であって、短辺側である幅方向の寸法はアンテナ基板12の幅寸法とほぼ同等の大きさに形成されている。また図6に示すように、基板支持板55の表面には、周縁に沿うように複数の吸着孔56が穿設されている。これら複数の吸着孔56は、配管59を介して図示せずとも負圧源に連絡している(図5)。
【0039】
また、基板支持面55には、これに支持されるアンテナ基板12のIC実装部が嵌合する開口57が形成されている。開口57は円形であり、上記IC実装部を構成する補強金属板21(図1)よりも大径に形成されている。そして、この開口57および開口57に連設される覗き孔78を介して、IC実装部(補強金属板21)をステージ45Aの下方から視認できるようにしている。
【0040】
図5および図6に示すように、ステージ45Aには、段部58,58と対向する一対のガイド壁63,63が設けられている。ガイド壁63,63は、本発明の「姿勢矯正手段」に対応し、略L字形状の一対の側板60,60と、当該側板の上部に一体的に形成され段部58に向かって突出する一対の爪61,61,62,62とによって構成される。
【0041】
側板60,60は、ステージ45Aに対してスライド自在に支持されている。例えば図7Aに示すように、側板60,60底部の突出片60a,60a間に、バネ68を内蔵したロッド付きシリンダ69を取り付け、通常はバネ68の付勢を受けて両側板60,60が近接し、爪61,61,62,62が段部58,58に当接する位置(以下「閉位置」という。)から、図7Bに示すようにロッド付きシリンダ69のロッド部70のガイド作用を受けて両側板60,60が最も離れる位置(以下「開位置」という。)までの間をスライド可能に構成されている。
【0042】
また、図6及び図7に示すように、側板60,60の後端にはカムフォロワ64,64が設けられている。ガイド壁63,63は、図7Aに示す閉位置と、カムフォロワ64,64の間に進入可能な開閉カム板65によって図6および図7Bに示すような開位置をとるようになっている。開閉カム板65は図示するように楔形状を呈しており、例えばエアシリンダを駆動源として案内溝66に沿って進退移動するようになっている(図6)。なお、これらカムフォロワ64、開閉カム板65等によって、本発明に係る「開閉機構」が構成される。
【0043】
次に、図5および図7を参照して、ステージ45A(45B)の基板支持面55に対しアンテナ基板12を載置する基板移載部71の構成について説明する。
【0044】
図5に示すように、基板移載部71は、ステージ45A(45B)と、アンテナ基板12が収容されている基板収容部(図示略)との間を移動可能な移載アーム72と、この移載アーム72から垂下させた複数本の支持ロッド73の先端で四隅が支持され下面でアンテナ基板12を保持するプレート部材76とを備えている。
【0045】
プレート部材76は、例えば図7Aに示すように、その下面でアンテナ基板12を被覆する一方、その上面には移載アーム72に支持された吸着ハンド74が接続されることによって、吸着孔76aを介してアンテナ基板12を吸着保持する作用を行う。本実施の形態では、吸着ハンド74および吸着孔76aはそれぞれ、プレート部材76の前後方向に計2箇所配置形成されている。
【0046】
以上のように構成される基板移載部71は、チップ実装面を下向きにして収容されたアンテナ基板12の上部を吸着保持して、ステージ45A(45B)の開口57内にアンテナ基板12のチップ実装部(補強金属板21)が収容されるように、上記収容部からステージ45A(45B)へアンテナ基板12を移載するようになっている。
【0047】
続いて、図5および図11を参照して、基板転送・貼込み部81の構成について説明する。
【0048】
基板転送・貼込み部81は、本発明の「転送手段」に対応し、図5においてステージ45Bの回転位置にあるアンテナ基板12を吸着する吸着ブロック82と、この吸着ブロック82で吸着したアンテナ基板12を、貼込み部33(図2)に位置するシート材S1(内コアシート13)上へ貼り込むための超音波溶着ホーン83とを備えている。
【0049】
図11に示すように、吸着ブロック82の下面には、配管90を介して図示しない負圧源に連絡する複数の吸着孔84が形成されており、これにより、アンテナ基板12の上面を吸着できるようになっている。吸着ブロック82は、図5に示すようにブラケット85に対してフローティング機構86を介して支持されている。フローティング機構86は、吸着ブロック82の上下移動をガイドするロッド部87と、吸着ブロック82を下方へ付勢するバネ部材88とで構成されている。
【0050】
超音波溶着ホーン83は、ブラケット85に対して相対的に上下移動可能な取付板89に固定されている。取付板89とブラケット85との間には、図11に示すようにスプリング部材94,94が設けられている。超音波溶着ホーン83の先端83aは吸着ブロック82に設けられた通孔91の内部に位置し、フローティング機構86のバネ部材88および上記スプリング部材94が弾性圧縮変形することによって、例えば図12Bまたは図14Fに示すように、超音波溶着ホーン83の先端83aが通孔91に対して下方へ相対移動してアンテナ基板12を押圧することができるようになっている。
【0051】
ブラケット85は、転送アーム92に対して、例えばエアシリンダを駆動源として上下方向(Z方向)へ移動自在になっている。また、転送アーム92は水平方向(XY方向)にも移動可能とされることによって、基板位置決め部41のステージ45B(45A)から、貼込み部33(図2)に搬送されてきたシート材S1(内コアシート13)上へ、アンテナ基板12を移動できるようになっている。この転送アーム92の移動は、XYZ駆動部93によって行われる(図5)。
【0052】
一方、図5においてステージ45Bの回転位置には、ステージ45B(45A)の開口57および覗き孔78を介してアンテナ基板12のステージ45B(45A)に対する相対位置を検出する撮像装置95が設けられている。撮像装置95は、本発明の「検出手段」に対応し、本実施の形態ではCCD(Charge Coupled Device)カメラで構成されている。なお、符号98は光源で、開口57の内部を均一に照射できるリング状照明が採用されている。
【0053】
撮像装置95は、ステージ45B(45A)の下方から、開口57およびアンテナ基板12のチップ実装部に対応する補強金属板21(図1)を同時に撮像するようになっている。撮像装置95で撮像された画像信号Vはコントローラ96に供給されるように構成されている(図5)。
【0054】
コントローラ96は、本発明の「制御手段」に対応し、撮像装置95の認識画像信号Vに基づいて、XYZ駆動部93に制御信号Wを出力し、転送アーム92によるアンテナ基板12の移動量を補正する。
【0055】
すなわち、コントローラ96は、図16に示すように、開口57の中心Pと補強金属板21の重心位置(もしくは補強金属板21の中心あるいは図心)Qとが一致する当該補強金属板21の位置を基準座標位置として、この基準座標位置に対する補強金属板21の重心位置Qの位置ズレ量をそのX成分(Xe)およびY成分(Ye)に分けて抽出し、これらをアンテナ基板12の移動量の補正値としてXYZ駆動部93へ出力するようにしている。
【0056】
上記基準座標位置は、この位置に補強金属板21の重心位置があるとした場合(図16における一点鎖線)に、転送アーム92で貼込み部33(図2)のシート材S1(内コアシート13)へアンテナ基板12を転送したならば、当該金属補強板21の重心位置がシート材S1の各貫通孔13aの中心に一致することとなるように設定されている。
【0057】
すなわち、貼込み部33において、シート材S1の各貫通孔13aは、図19に示すように、ステージ45B(45A)上で基準座標位置にある補強金属板21を原点として予め設定されたXY座標系の各点H11(X1,Y1),H12(X1,Y2),H13(X1,Y3),H21(X2,Y1),H22(X2,Y2),H23(X2,Y3),H31(X3,Y1),H32(X3,Y2),H33(X3,Y3)にそれぞれ位置している。そして、基板転送・貼込み部81の転送アーム82は、これら各点の座標位置で定まるX,Y移動量に基づいてアンテナ基板12をシート材S1の各部へ転送するようになっている。
【0058】
そこで本実施の形態では、コントローラ96で検出された補強金属板21の基準座標位置からの位置ズレ量XeおよびYeを、転送アーム82によるアンテナ基板12の移動量の補正値としてXYZ駆動部93へ供給し、その結果、XYZ駆動部93は、転送すべき位置までのアンテナ基板12の移動量を当該位置ズレ量に基づいて増減して、補正された移動量でアンテナ基板12を転送するように構成されている。
【0059】
次に、以上のように構成される本実施の形態の作用について説明する。図17および図18は、本発明の実施の形態の作用を説明する工程フロー図である。
【0060】
図2を参照して、まず、カード製造装置30の供給部31へ、内コアシート13,14を構成するシート材Sを供給する(ステップS1)。供給部31内のシート材Sは、2枚一組として積層状態で打抜き部32へ供給され、図3Bに示したように貫通孔13a(14a)および基準孔27a〜27Cが2枚同時に打ち抜き形成される(ステップS2)。
【0061】
次に、貫通孔13a(14a)および基準孔27a〜27cが形成された2枚のシート材Sのうち、一方のシート材S1は、図4に示した構成の搬送トレイ40上に載置される。このとき、シート材S1は、その基準孔27a〜27cに搬送トレイ40の基準ピン40a〜40cがそれぞれ嵌合することによって、搬送トレイ40に対して高精度に位置決めされる(ステップS3)。これに対し、他方のシート材S2は、バイパス経路37から積層部34へ向けて移送される。
【0062】
搬送トレイ40上のシート材S1は、貼込み部33へ搬送される。貼込み部33では、図3Cに示したように、シート材S1のそれぞれの貫通孔13aを基準にして、アンテナ基板12が1枚ずつ貼り込まれる(ステップS4)。以下、基板貼込み装置36の作用について説明する。
【0063】
まず、基板移載部71によって、図示しない収容部から基板位置決め部41の一方のステージ45Aへアンテナ基板12を移載する工程が行われる(ステップS41、図7〜図10)。
【0064】
アンテナ基板12は、ICチップ19(図1)の実装面とは反対側の面が吸着ハンド74による真空吸着力を受け、プレート部材76の下面に保持された状態でステージ45Aの直上方へ移送される(図7A)。そして、ステージ45Aの一対のガイド壁63,63は、カムフォロワ64,64に向かって開閉カム板65が前進することにより、閉位置の状態(図7A,図9A)から開位置の状態(図7B,図9B)へ移る。
【0065】
その後、移載アーム72を下降させて、アンテナ基板12をステージ45Aの基板支持面55へ載せるとともに、チップ実装部の補強金属板21を基板支持面55の開口57内に収容する。そして、基板支持面55上の吸着孔56を負圧源に接続してアンテナ基板12をステージ45A上に吸着保持する(図8C,図10C)。これとほぼ同時に、基板移載部71の吸着ハンド74によるアンテナ基板12の真空吸着を解除する。
【0066】
次に、ステージ45Aの基板支持面55に移載されたアンテナ基板12を、その回転方向に関して姿勢矯正する工程が行われる(ステップS42)。
【0067】
アンテナ基板12の姿勢矯正工程では、ステージ45Aの基板支持面55によるアンテナ基板12の真空吸着作用を一時解除する。そして、開閉カム板65を後退させて、一対のガイド壁63,63を閉位置へ戻す(図8D,図10D)。これにより、ステージ45Aの段差58よりも外方へ突出するアンテナ基板12の側縁部はガイド壁63,63に押動され、アンテナ基板12の姿勢がガイド壁63,63にならって矯正される。その後、基板支持面55によるアンテナ基板12の吸着保持を再開する。
【0068】
アンテナ基板12の回転方向の姿勢矯正は、アンテナ基板12を基板支持面55の直上の空中で行うこともできる。この場合は、基板支持面55の吸着孔56から微弱空気を噴出させて、アンテナ基板12を基板支持面55の直上に浮遊させた状態でガイド壁63,63を閉じればよい。姿勢矯正後は、上記微弱空気の噴出を解除し、ガイド壁63,63に沿わせてアンテナ基板12を基板支持面55上へ落下させた後、吸着孔56を負圧源へ接続する。
なお、上記微弱空気の噴出によって、アンテナ基板12を過度に吹き飛ばさないようにするために、図8Dにおいて一点鎖線で示すように、基板移載部71のプレート部材76を基板支持面55の直上に位置させておいてもよい。
【0069】
このアンテナ基板12の姿勢矯正工程では、アンテナ基板12を一対のガイド壁63,63で完全に挟み込むのが望ましいが、アンテナ基板12はフィルム状で撓みやすいので、閉位置状態のときのガイド壁63,63とアンテナ基板12との間に例えば0.2mm程度の微小な隙間が生じるようにすることによって、安定した姿勢矯正を行うことができる。
【0070】
さて、アンテナ基板12の姿勢矯正工程が完了すると、アンテナ基板12の吸着作用を維持したまま、モータ50を駆動させて回転テーブル46を180度間欠回転させる(ステップS43)。回転したステージ45Aの直上方には、基板転送・貼込み部81が待機している(図12A)。そこで次に、この転送・貼込み部81の吸着ブロック82によって、ステージ45A上のアンテナ基板12を吸着する工程が行われる(ステップS44)。
【0071】
この吸着ブロック82によるアンテナ基板12の吸着工程は、XYZ駆動部93(図5)の駆動によりブラケット85を下降させて吸着ブロック82をアンテナ基板12上面に押し付けて行われる(図12B)。吸着ブロック82は、フローティング機構86の作用によってブラケット85側へ押し戻され、このとき発生するフローティング機構86の弾発力をアンテナ基板12へ作用させる。その後、基板支持面55の吸着孔56による吸着作用を解除するとともに、吸着ブロック84の吸着孔84によってアンテナ基板12を吸着保持する。
【0072】
次に、この状態で、基板支持面55の開口57および覗き孔78を介してアンテナ基板12のチップ実装部を構成する補強金属板21を撮像装置95で撮像し、当該開口57に対する補強金属板21の相対位置を検出して、補強金属板21の基準座標位置からの位置ズレ量を検出する工程が行われる(ステップS45)。
【0073】
この工程において、コントローラ96は、撮像装置95からの認識画像信号Vに基づいて、図16に示したように開口57の中心位置Pに対する補強金属板21の重心位置QのX,Y方向のそれぞれの位置ズレ量±Xe,±Yeを検出し、補正信号(制御信号)Wを生成する。
【0074】
次いで、基板転送・貼込み部81によって、アンテナ基板12を貼込み部33(図2)に搬送されたシート材S1(内コアシート13)へ転送する工程が行われる(ステップS46)。
【0075】
この基板転送工程では、アンテナ基板12を保持した吸着ブロック82をステージ45Aから上昇させ(図13C)、図19に示したようにシート材S1の各貫通孔13aに対応する転送位置までアンテナ基板12を移動させる(図13D)。このとき、転送アーム92は、コントローラ96からの制御信号Wに基づいてアンテナ基板12の移動量を補正した上で、アンテナ基板12を転送する。シート材S1上の転送位置にまで転送されたアンテナ基板12は、ブラケット85の下降によりシート材S1上へ押し付けられる(図14E)。
【0076】
例えば、図19を参照して、H11の座標位置(X1,Y1)に対応する貫通孔13aを含む部位にアンテナ基板12を転送する場合を例に挙げて説明する。転送前のアンテナ基板12の金属補強板21が図19においてX方向へXe、Y方向へYeだけずれた位置にあるとコントローラ96によって検出されると、制御信号Wに基づいてXYZ駆動部93は、転送アームをX方向へX1−Xe、Y方向へY1−Yeだけ移動させる。これにより、転送されたアンテナ基板12の金属補強板21の重心位置は、転送先の貫通孔13a(H11)の中心に一致する座標位置へ移送させる。
【0077】
続いて、シート材S1へ転送したアンテナ基板12を、シート材S1へ貼り込む貼込み工程が行われる(ステップS47)。
【0078】
この工程では、図14Eに示した状態からブラケット85を更に下降させることによって超音波溶着ホーン83の先端83aをアンテナ基板12に当接させるとともに、スプリング部材94の付勢力でもってアンテナ基板12をシート材S1へ押し付ける。そして、超音波溶着ホーン83を通電してアンテナ基板12の押圧位置をシート材S1へ溶着する(図14F)。以上のようにして、アンテナ基板12がシート材S1に貼り込み固定される。
【0079】
なお、アンテナ基板12とシート材S1との間の固定は溶着だけに限らない。例えば、融点の差が大きい材料間を固定する場合には、溶着よりむしろ圧着による固定という表現が相応しい。この場合、溶着ホーン先端83aにローレット目を加工しておけば、溶着ホーン83を通電してシート材S1の材料のみを溶融させ、アンテナ基板12をシート材S1へ噛み込み固定させることができる。
【0080】
超音波溶着によるアンテナ基板12とシート材S1との貼込み固定を終えた後は、基板転送・貼込み部81の吸着ブロック82は上昇し(図15G)、次のアンテナ基板12の貼込みに備える。
【0081】
ステージ45A上のアンテナ基板12の位置検出および転送、貼込みが行われている間、基板移載部71によって他方のステージ45B上には次なるアンテナ基板12が移載され、その回転方向の姿勢矯正が行われている。そして、基板転送・貼込み部81によってアンテナ基板12とシート材S1との貼込みが行われている間に、回転テーブル46(図5)が180度回転して、図5に示した状態に戻り、再度、上述と同様な作用が繰り返される。
【0082】
このように、ステージ45A(45B)側におけるアンテナ基板12の移載および姿勢矯正と、ステージ45B(45A)側におけるアンテナ基板12の位置検出および転送・貼込みを同時進行させることによって、生産性の向上を図ることができる。
【0083】
以上のようにして、シート材S1の各貫通孔13aごとにアンテナ基板12が一枚ずつ高精度に位置決めされて貼り込まれる。本実施の形態によれば、アンテナ基板12の転送の前に、ステージ45A上でアンテナ基板12の回転方向の姿勢矯正を行っているので、シート材S1に対する位置決めは単にX,Y方向の位置ズレ量に相当する分だけの補正だけで済ませることができる。これにより、アンテナ基板12の位置合わせ制御が容易になり、また、位置合わせするための基板搬送系の複雑化が回避される。
【0084】
9箇所すべての貼込みが完了した後は、シート材S1は積層部34へ搬送され、ここで、当該シート材S1と同時に貫通孔13aおよび基準孔27a〜27cの打ち抜き加工がなされた他方側のシート材S2(内コアシート14)との積層が行われる(ステップS5)。
【0085】
シート材S2の積層は、図4に示したように、基準孔27a〜27cを搬送トレイ40の基準ピン40a〜40cに嵌合させるだけで容易に行うことができるとともに、積層後は、これら基準ピン40a〜40cにより搬送トレイ40に位置決めされる。このとき、シート材S1およびS2の各貫通孔13a,14aはアンテナ基板12を挟んで互いに整列し、したがって、アンテナ基板12上の各補強金属板21,22は貫通孔13a,14aの中心にそれぞれ位置することになる。シート材S2の積層後は、必要に応じてスポット溶着等によりシート材S1との一体化が図られ、その後、排出部35から排出される(ステップS6)。
【0086】
以上のように、本実施の形態によれば、内コアシート13,14の貫通孔13a,14aに対してアンテナ基板12のチップ実装部を高精度に位置合わせして収容することができるので、カード製造後において、IC周辺部のカード表面の凹凸パターンの発生を抑制し、外観品質に優れたICカードを製造することができる。また、カード表面の平坦性が確保されるので、磁気ストライプへの記録再生時における出力低下を抑え、更に、カード表面への印字や印刷を的確かつ明瞭に仕上げることができる。
【0087】
また、本実施の形態によれば、アンテナ基板12をシート材S1,S2に対して適正な姿勢で貼り込むことができるので、カード製造後において、エンボス形成領域等に重ならないようにアンテナパターンを配置することができる。これにより、エンボス形成時の断線等により通信不良が生じない、信頼性の高いICカードを製造することができる。一方、エンボス形成領域に対してアンテナパターンを高精度に位置決めできるので、アンテナパターンの設計範囲に余裕をもたせることもできる。
【0088】
更に、本実施の形態によれば、基板位置決め部41において一対のステージ45A,45Bを配置し、一方においてはアンテナ基板12の移載および回転方向の姿勢矯正を、また、他方においてはアンテナ基板の位置検出および転送・貼込み作用を、それぞれ並行して行うようにしているので、生産性を損なわずに高精度な基板貼込み作業を行うことができる。
【0089】
本発明者の実験によれば、当該基板貼込み装置を用いてアンテナ基板の貼込みを行ったときの貫通孔13a,14aと補強金属板21,22の位置ズレ量はX,Y方向ともに0.15mm以内であり、φ7.5mmの貫通孔に対してφ7mmの補強金属板が重なり合いがないことが確認できた。また、アンテナ基板12の回転方向の傾きは±0.27deg以内となっており、当該回転方向の傾きを仮にX,Y方向の位置ズレ量に換算して累積した場合でも、アンテナパターンの位置ズレ量は最大でも±0.5mm以内に抑えることができた。また、この際の内コアシート13,14ひと組の積層作業時間は25.2秒であり、アンテナ基板1枚当たりの貼込みに要する時間は約2.8秒であった。
【0090】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【0091】
例えば以上の実施の形態では、基板移載部71の構成において、アンテナ基板12を吸着保持するためのプレート部材76を支持ロッド73を介して移載アーム72と一体的に設けたが、この構成に限られない。
【0092】
すなわち、アンテナ基板12は絶縁性のフィルム基材をベースに構成されているために、収容部において積層状態でアンテナ基板12が収容されていると、帯電によって一枚ずつアンテナ基板12をステージ45A,45B上に移載できない場合がある。この場合、アンテナ基板12の間に導電性のあるプレート状部材を介在させることによってアンテナ基板12の帯電を防止することができる。
一方、基板移載時には、アンテナ基板12を当該プレート状部材を介して吸着保持できるように当該プレート状部材に吸着孔を形成しておき、例えば図7Aに示した支持ロッド73を吸着ハンドに置き換えて構成するようにすれば、上述の実施の形態と同様な方法でアンテナ基板12の移載作用を行うことができる。
なお、アンテナ基板12の移載後は、当該プレート状部材を所定の回収部へ搬送して回収するようにすればよい。
【0093】
また、以上の実施の形態では、ステージ45A,45Bのガイド壁63の開閉作用を、カムフォロワ64および開閉カム板65を含む開閉機構で行うようにしたが、これに限らず、例えばエアシリンダや電磁気的な吸引力を利用してガイド壁63を開閉することも可能である。
【0094】
また、ステージ45A,45Bに対するアンテナ基板12の相対位置の検出方法も上記実施の形態に限らず、例えばアンテナ基板の四隅をステージ上方からCCDカメラ等によって検出し、これらとステージ上の基準位置からの位置ズレ量を各々検出する等の方法が採用可能である。
【0095】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の基板貼込み装置によれば、アンテナ基板を支持するステージと、このステージ上でアンテナ基板の回転方向の位置ズレを矯正する姿勢矯正手段と、ステージに対するアンテナ基板の相対位置を検出する検出手段と、アンテナ基板をステージ上から被貼込みシート上へ転送し、アンテナ基板を被貼込みシート上へ貼り込む転送手段と、上記検出手段の出力に基づいて転送手段によるアンテナ基板の移動量を補正する制御手段とを備えているので、被貼込みシートに対するアンテナ基板の高精度な位置合わせを実現することができる。
【0096】
また、本発明の基板貼込み方法によれば、アンテナ基板を支持するステージ上で、アンテナ基板の回転方向の位置ズレを矯正する姿勢矯正工程と、ステージに対するアンテナ基板の相対位置を検出手段で検出する位置検出工程と、検出手段の出力に基づいて、ステージから被貼込みシートへアンテナ基板を転送する基板転送工程と、転送したアンテナ基板を被貼込みシート上へ貼り込む貼込み工程とを有しているので、被貼込みシートに対してアンテナ基板を高精度に位置合わせして貼り込むことができる。
【0097】
さらに、本発明のカード製造装置によれば、カード構成用シートを複数枚収容する供給部と、供給部から供給されたカード構成用シートを2枚一組として上記貫通孔を同時に形成する貫通孔形成部と、上記貫通孔を形成した一方側のカード構成用シートに対してアンテナ基板を貼り込む貼込み部と、アンテナ基板が貼り込まれた一方側のカード構成用シートの上に、上記貫通孔が形成された他方側のカード構成用シートを積層する積層部とを有しているので、カード構成用シートに対するアンテナ基板の高精度な位置合わせを実現して、外観品質および信頼性の優れたICカードを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態によるICカードの構成を模式的に示す側断面図である。
【図2】本発明の実施の形態によるカード製造装置の概略構成を示すブロック図である。
【図3】図2のカード製造装置に供給されるシート材の各工程ごとの形態を示す平面図である。
【図4】図2のカード製造装置においてシート材を位置決め搬送する搬送トレイおよびシート積層工程を示す斜視図である。
【図5】本発明の実施の形態による基板貼込み装置の構成を示す部分断面側面図である。
【図6】図5における要部の平面図である。
【図7】図5の基板貼込み装置によるアンテナ基板の移載工程を示す要部正面図であり、Aはガイド壁の閉位置の状態を示し、Bはガイド壁の開位置の状態を示している。
【図8】図5の基板貼込み装置によるアンテナ基板の姿勢矯正工程を示す要部正面図である。
【図9】図5の基板貼込み装置によるアンテナ基板の移載工程を示す要部平面図であり、Aはガイド壁の閉位置の状態を示し、Bがガイド壁の開位置の状態を示している。
【図10】図5の基板貼込み装置によるアンテナ基板の姿勢矯正工程を示す要部平面図である。
【図11】図5の基板貼込み装置の基板転送・貼込み部の構成を示す図である。
【図12】図5の基板貼込み装置によるアンテナ基板の転送工程を示す要部正面図である。
【図13】図5の基板貼込み装置によるアンテナ基板の転送工程を示す要部正面図である。
【図14】図5の基板貼込み装置によるアンテナ基板の貼込み工程を示す要部正面図である。
【図15】図5の基板貼込み装置によるアンテナ基板の貼込み工程を示す要部正面図である。
【図16】図5の基板貼込み装置における撮像装置の認識画像の模式図であって、アンテナ基板の位置検出工程を説明するための図である。
【図17】図2のカード製造装置の作用を説明する工程フロー図である。
【図18】図5の基板貼込み装置の作用を説明する工程フロー図である。
【図19】図5の基板貼込み装置の作用を説明する模式図である。
【符号の説明】
10…ICカード、12…アンテナ基板、12a…アンテナパターン、13,14…内コアシート、13a,14a…貫通孔、15,16…外コアシート、17,18…外装材、19…ICチップ(半導体チップ)、21,22…補強金属板、25…エンボス、27a〜27C…基準孔、30…カード製造装置、31…供給部、32…打抜き部(貫通孔形成部)、33…貼込み部、34…積層部、36…基板貼込み装置、40…搬送トレイ、40a〜40c…基準ピン、45A,45B…ステージ、55…基板支持面、56…吸着孔、57…開口、63…ガイド壁、64…カムフォロワ、65…開閉カム板、71…基板移載部、81…基板転送・貼込み部、82…吸着ブロック、83…超音波溶着ホーン、93…XYZ駆動部、95…撮像装置、96…コントローラ、S,S1,S2…シート材。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば非接触ICカードの製造において、アンテナ基板をカード構成用シートに対して高精度に貼り込んで外観品質および信頼性の向上を図った基板貼込み装置、基板貼込み方法およびカード製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、例えば社員証のような身分証明書などには、カード表面にロゴマークや顔写真などの印刷が施されている。また、交通系の定期券などでは、乗車区間や使用期限を表した文字などの印字が施されている。これらの印字は、的確かつ明瞭に仕上げられることが要求される。
【0003】
近年においては、身分証明書や交通定期券などを非接触式のICカードで構成するところが急増している。非接触ICカードは、カード基材の内部に通信用のアンテナ基板を内蔵しており、アンテナ基板の表裏面にカード構成用シートを積層し、加熱プレスすることによって作製される。アンテナ基板上のアンテナパターンにはICチップ(半導体チップ)が実装されており、曲げ荷重や衝撃荷重などの外力に対してICチップに耐久性をもたせるために、ICチップを封止する樹脂の上に補強金属板を設けた構造の通信用アンテナ基板が、例えば特開2000−222549号公報に開示されている。
【0004】
例えば、リライト機能を有する外装材に使用してプリンタにより何度も文字や絵を的確かつ明瞭に印字するためには、カード表面を充分に平坦にしなければならない。もしくは、シルク印刷が施された外装材を使用してカード表面を的確かつ明瞭なデザインに仕上げるためにも、インキ流れによる印刷歪を抑えるためにカード表面を充分に平坦にしなければならない。
【0005】
ところが、ICチップの上に補強金属板を設けると、アンテナパターンとICチップ部の高低差が非常に大きくなり、これによりカード外装材表面に凹凸パターンが現れてしまうという問題がある。
【0006】
そこで、アンテナ基板の凹凸を抑え、カード表面の平坦性を確保することができる手段が、例えば特開2001−319210号公報に開示されている。これによれば、アンテナ基板に積層されるコア材のICチップに対応する部位に貫通孔を形成して、当該貫通孔の内部にアンテナ基板上のICチップを収容するようにしている。このように、コア材にICチップの「逃げ孔」を設ければ、カード外装材表面に凹凸パターンが現れないようにすることができる。
【0007】
一方、クレジットカードやキャッシュカードなどに適用される非接触ICカードおいては、カード基材に文字や図形を表示するエンボスが打刻されていたり、個人の持っている固有のデータを記録し使用時に読み取りや書き込みが行われる磁気ストライプからなる磁気記録部が設けられている。
【0008】
ところが、アンテナパターンがある位置にエンボス加工を施すとアンテナが断線する等により、非接触でのデータ送受信において、通信不良などの不具合が発生するおそれがある。
【0009】
そこで、従来より、エンボス加工でアンテナが断線する等の問題により、非接触でのデータ送受信において通信不良などの不具合が発生することを防止するための手段として様々な提案がなされている。そのひとつに、エンボス加工される領域にアンテナパターンを設けないように設計することが例えば特開2001−229356号公報に開示されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
アンテナ基板上のICチップ実装部に対応してコア材に貫通孔を設け、これによりカード外装材表面の凹凸パターンの発生を防止する手法は確かに有効ではあるが、当該貫通孔に対してICチップが適正に位置合わせされていないと凹凸パターンの発生を確実に防止することができない。つまり、当該貫通孔に対してICチップを高い精度で位置合わせしない限り、カード表面の凹凸パターンの発生を抑えることができない。
【0011】
また、エンボス形成領域に重ならないようにアンテナパターンを配置することは確かに有効な手段ではあるが、コア材に対してアンテナ基板を高い精度で位置合わせする必要がある。エンボスの形成領域や磁気ストライプの貼付位置などは規格で定まってはいるものの、これらはカード表面に対して大きな占有面積を有し、残された領域内でアンテナパターンを引き回しているのが実情である。したがって、カード製造時にアンテナ基板がコア材に対して正しく位置合わせされた状態で積層されないと、その時点でカード不良となってしまう。
【0012】
以上のように、アンテナ基板をコア材に対して高い精度で位置合わせする手法もしくは製造プロセス、および製造装置の出現が待たれているのが現状であり、カード外観品質を維持でき、また、信頼性の高いICカードを製造できる技術が現在、必要とされている。
【0013】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、コア材に対するアンテナ基板の高精度な位置合わせを実現でき、外観品質および信頼性の優れたICカードを製造できる基板貼込み装置、基板貼込み方法およびカード製造装置を提供することを課題とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するに当たり、本発明の基板貼込み装置は、アンテナ基板を支持するステージと、このステージ上でアンテナ基板の回転方向の位置ズレを矯正する姿勢矯正手段と、ステージに対するアンテナ基板の相対位置を検出する検出手段と、アンテナ基板をステージ上から被貼込みシート上へ転送し、アンテナ基板を被貼込みシート上へ貼り込む転送手段と、上記検出手段の出力に基づいて転送手段によるアンテナ基板の移動量を補正する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0015】
姿勢矯正手段は、ステージ上に載置されたアンテナ基板の回転方向の位置ズレを矯正する。検出手段は、ステージに対するアンテナ基板のXY方向の位置ズレを検出し、制御手段へ出力する。転送手段は、位置検出されたアンテナ基板をステージから被貼込みシート上へ転送するとともに、当該アンテナ基板を被貼込みシート上へ貼り込んで仮固定する。制御手段は、転送手段によるアンテナ基板の移動量を制御する。このとき、ステージに対するアンテナ基板の位置ズレ量に基づいて当該アンテナ基板の移動量を補正することによって、被貼込みシートに対するアンテナ基板の高精度な貼込みを可能とする。
【0016】
また、本発明の基板貼込み方法は、アンテナ基板を支持するステージ上で、アンテナ基板の回転方向の位置ズレを矯正する姿勢矯正工程と、ステージに対するアンテナ基板の相対位置を検出手段で検出する位置検出工程と、検出手段の出力に基づいて、ステージから被貼込みシートへアンテナ基板を転送する基板転送工程と、転送したアンテナ基板を被貼込みシート上へ貼り込む貼込み工程とを有すしている。
【0017】
姿勢矯正工程では、ステージに対するアンテナ基板の回転方向の姿勢が矯正されることにより、後工程の位置検出工程において、ステージに対するアンテナ基板の相対位置の検出が容易になる。位置検出工程では、ステージに対するアンテナ基板の相対位置を検出し、基準位置に対するアンテナ基板の位置ズレ量を検出する。このとき、上述の姿勢矯正工程を経ているので、ステージに対するアンテナ基板の前後方向および左右方向の位置ズレ量だけを検出するだけで適正な位置検出が可能となる。そして、基板貼込み工程では、位置検出工程で検出したアンテナ基板の位置ズレ量に基づいてアンテナ基板の移動量を補正することによって、被貼込みシートに対するアンテナ基板の高精度な貼り込みが行われる。
【0018】
さらに、本発明のカード製造装置は、アンテナ配線上に半導体チップが実装されてなるアンテナ基板を、半導体チップと対応する部位に貫通孔を形成した一対のカード構成用シートで挟み込むためのカード製造装置であって、カード構成用シートを複数枚収容する供給部と、供給部から供給されたカード構成用シートを2枚一組として上記貫通孔を同時に形成する貫通孔形成部と、上記貫通孔を形成した一方側のカード構成用シートに対してアンテナ基板を貼り込む貼込み部と、アンテナ基板が貼り込まれた一方側のカード構成用シートの上に、上記貫通孔が形成された他方側のカード構成用シートを積層する積層部とを有することを特徴とする。
【0019】
供給部には、アンテナ基板を挟み込むカード構成用シートが複数枚収容されている。この供給部からカード構成用シートが2枚一組として貫通孔形成部へ供給され、アンテナ基板上の半導体チップを収容するための貫通孔が同時に形成される。貫通孔が形成された一方のカード構成用シートは貼込み部へ搬送されて当該カード構成用シートに対してアンテナ基板が貼り込まれる。積層部では、アンテナ基板が貼り込まれた当該一方のカード構成用シートの上に、同時に貫通孔が形成された他方のカード構成用シートが積層される。これにより、これら一対のカード構成用シートの各々に対してアンテナ基板が適正に位置合わせされることになる。したがって、本発明により、外観品質および信頼性の優れた高品質のカードを製造することが可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0021】
図1は、本発明の実施の形態に適用される非接触ICカード(以下、「ICカード」という。)の構成を示す側断面図である。本実施の形態のICカード10は、例えば、7層積層構造とされ、5層構造のセンターコア11と、その上下両面に積層される外装シート材17,18とで構成される。外装シート材17,18は、カード表面を形成し、印刷や印字が施されている。各シート材は、ラミネート工法と呼ばれる加圧熱プレスによって所定のカード厚(例えば0.76mm±0.08mm)に熱溶着されて一体化される。
【0022】
センターコア11は、アンテナパターン12aにICチップ(半導体チップ)19が実装されたアンテナ基板12と、その上下両面に積層されるカード構成用シートとしての内コアシート13,14と、更にその内コアシート13,14に積層される外コアシート15,16で構成されている。
【0023】
アンテナパターン12aは、例えばポリイミド(PI)でなる絶縁性フィルム上の銅箔をパターニング形成してなるもので、これにICチップ19がフリップチップ実装されている。ICチップ19は封止樹脂20により封止され、かつ、その上にICチップ19を保護するための円形の補強金属板21が貼着されている。また、アンテナ基板12の反対側の面には、ICチップ19の実装部位に対応して円形の補強金属板22が貼着されており、これら一対の補強金属板21,22によってICチップ19が挟まれた構成となっている。
【0024】
内コアシート13,14のそれぞれには、アンテナ基板12のチップ実装部と対応する部位に貫通孔13a,14aが形成されており、一方の貫通孔13aには樹脂封止されたICチップ19および補強金属板21が収容され、また、他方の貫通孔14aには補強金属板22がそれぞれ収容されている。貫通孔13a,14aは、外コアシート15,16によって閉塞されている。以上のようにして、ICチップ19の実装部の影響でカード表面に現れる凹凸や印刷歪み等を抑えるようにしている。
【0025】
図2は、本発明のカード製造装置30の概要を示すブロック図である。カード製造装置30は、供給部31、打抜き部32、貼込み部33、積層部34および排出部35を備えている。
【0026】
供給部31には、内コアシート13,14を構成するシート材が複数枚供給されており、ここから次段の打抜き部32へ2枚を一組として搬送されるようになっている。本実施の形態のシート材はカード9面取りの枚葉サイズで、その外形寸法は、例えば、280mm×200mm×0.175mmである。
【0027】
打抜き部32は本発明に係る「貫通孔形成部」に対応し、内コアシート13,14の貫通孔13a,14aを形成するための打抜き金型を備えている。図3Aに示すように内コアシート13,14を構成するシート材Sが、2枚一組で打抜き部32へ搬送されてくると、2枚が重ね合わされた状態で、同時に、図3Bに示すようにカード9枚分の貫通孔13a(14a)をそれぞれ形成する。そして、2枚のうち一方のシート材S1は、アンテナ基板12を貼り込むための貼込み部33へ搬送され、他方のシート材S2は、バイパス経路37から積層部34へ向けて搬送されるようになっている。
【0028】
また、これら孔加工と同時に、シート材S(S1,S2)の一方側周縁部に対して、後に当該2枚のシート材S1,S2を積層する際の位置合わせに用いるための基準孔27a,27b,27cが形成されるようになっている(図3B)。
【0029】
貼込み部33は、図3Cに示すように、一方のシート材S1に形成したそれぞれの貫通孔13aに対してアンテナ基板12を1枚ずつ貼り込むための基板貼込み装置36が設置されている。なお、基板貼込み装置36の詳細については後述する。
【0030】
積層部34では、アンテナ基板12が貼り込まれた上記一方のシート材S1とに対して、図3Dに示すように、打抜き部32において当該一方のシート材S1と同時に孔加工された他方側のシート材S2が積層されるようになっている。積層された2枚のシート材S1およびS2は、その後、排出部35に搬送される。
【0031】
図4は、打抜き部32で孔加工が施されたシート材S1を貼込み部33、積層部および排出部35へ搬送するための搬送トレイ40を示している。搬送トレイ40には、シート材S1を支持する面に、シート材S1,S2の基準孔27a〜27cに嵌合する3本の基準ピン40a,40b,40cが立設されている。一方のシート材S1は、この搬送トレイ40で位置決め支持された状態で搬送される。他方のシート材S2は、積層部34において基準ピン40a〜40cと基準孔27a〜27cとの嵌合作用によってシート材S1と丁合い積層される。
【0032】
次に、本発明に係る基板貼込み装置36の詳細について説明する。
【0033】
図5は、基板貼込み装置36の全体を示している。基板貼込み装置36は、図2に示したカード製造装置30における貼込み部33に設置されており、打抜き部32にて貫通孔13aが形成されたシート材S1に対して、アンテナ基板12を所定の向きに貼り込む作用を行う。
【0034】
本実施の形態の基板貼込み装置36は、基板位置決め部41と、基板移載部71と、基板転送・貼込み部81とから構成されている。
【0035】
図5および図6を参照して、基板位置決め部41は、アンテナ基板12を支持する一対のステージ45A,45Bを備えている。これら一対のステージ45A,45Bは、回転テーブル46上に互いに対向するように配置されている。
【0036】
回転テーブル46には、基台49上の軸受48に軸支された回転軸47が固定されており、回転テーブル46を回転軸47のまわりに間欠的に180度回転させて、ステージ45Aをステージ45Bの回転位置に、また、ステージ45Bをステージ45Aの回転位置に、それぞれ変更できるようになっている。回転軸47は、当該回転軸47に外挿された小径ギヤ52に噛合する大径ギヤ51が、基台49上に設置されたモータ50で駆動されることによって回転されるようになっている。
【0037】
一対のステージ45A,45Bはそれぞれ同一の構成を有しているので、代表的に、一方側のステージ45Aの構成について説明する。
【0038】
ステージ45Aの上部にはアンテナ基板12を支持する基板支持面55が、段部58を介して一段盛り上がって形成されている。基板支持面55は平面視長方形状であって、短辺側である幅方向の寸法はアンテナ基板12の幅寸法とほぼ同等の大きさに形成されている。また図6に示すように、基板支持板55の表面には、周縁に沿うように複数の吸着孔56が穿設されている。これら複数の吸着孔56は、配管59を介して図示せずとも負圧源に連絡している(図5)。
【0039】
また、基板支持面55には、これに支持されるアンテナ基板12のIC実装部が嵌合する開口57が形成されている。開口57は円形であり、上記IC実装部を構成する補強金属板21(図1)よりも大径に形成されている。そして、この開口57および開口57に連設される覗き孔78を介して、IC実装部(補強金属板21)をステージ45Aの下方から視認できるようにしている。
【0040】
図5および図6に示すように、ステージ45Aには、段部58,58と対向する一対のガイド壁63,63が設けられている。ガイド壁63,63は、本発明の「姿勢矯正手段」に対応し、略L字形状の一対の側板60,60と、当該側板の上部に一体的に形成され段部58に向かって突出する一対の爪61,61,62,62とによって構成される。
【0041】
側板60,60は、ステージ45Aに対してスライド自在に支持されている。例えば図7Aに示すように、側板60,60底部の突出片60a,60a間に、バネ68を内蔵したロッド付きシリンダ69を取り付け、通常はバネ68の付勢を受けて両側板60,60が近接し、爪61,61,62,62が段部58,58に当接する位置(以下「閉位置」という。)から、図7Bに示すようにロッド付きシリンダ69のロッド部70のガイド作用を受けて両側板60,60が最も離れる位置(以下「開位置」という。)までの間をスライド可能に構成されている。
【0042】
また、図6及び図7に示すように、側板60,60の後端にはカムフォロワ64,64が設けられている。ガイド壁63,63は、図7Aに示す閉位置と、カムフォロワ64,64の間に進入可能な開閉カム板65によって図6および図7Bに示すような開位置をとるようになっている。開閉カム板65は図示するように楔形状を呈しており、例えばエアシリンダを駆動源として案内溝66に沿って進退移動するようになっている(図6)。なお、これらカムフォロワ64、開閉カム板65等によって、本発明に係る「開閉機構」が構成される。
【0043】
次に、図5および図7を参照して、ステージ45A(45B)の基板支持面55に対しアンテナ基板12を載置する基板移載部71の構成について説明する。
【0044】
図5に示すように、基板移載部71は、ステージ45A(45B)と、アンテナ基板12が収容されている基板収容部(図示略)との間を移動可能な移載アーム72と、この移載アーム72から垂下させた複数本の支持ロッド73の先端で四隅が支持され下面でアンテナ基板12を保持するプレート部材76とを備えている。
【0045】
プレート部材76は、例えば図7Aに示すように、その下面でアンテナ基板12を被覆する一方、その上面には移載アーム72に支持された吸着ハンド74が接続されることによって、吸着孔76aを介してアンテナ基板12を吸着保持する作用を行う。本実施の形態では、吸着ハンド74および吸着孔76aはそれぞれ、プレート部材76の前後方向に計2箇所配置形成されている。
【0046】
以上のように構成される基板移載部71は、チップ実装面を下向きにして収容されたアンテナ基板12の上部を吸着保持して、ステージ45A(45B)の開口57内にアンテナ基板12のチップ実装部(補強金属板21)が収容されるように、上記収容部からステージ45A(45B)へアンテナ基板12を移載するようになっている。
【0047】
続いて、図5および図11を参照して、基板転送・貼込み部81の構成について説明する。
【0048】
基板転送・貼込み部81は、本発明の「転送手段」に対応し、図5においてステージ45Bの回転位置にあるアンテナ基板12を吸着する吸着ブロック82と、この吸着ブロック82で吸着したアンテナ基板12を、貼込み部33(図2)に位置するシート材S1(内コアシート13)上へ貼り込むための超音波溶着ホーン83とを備えている。
【0049】
図11に示すように、吸着ブロック82の下面には、配管90を介して図示しない負圧源に連絡する複数の吸着孔84が形成されており、これにより、アンテナ基板12の上面を吸着できるようになっている。吸着ブロック82は、図5に示すようにブラケット85に対してフローティング機構86を介して支持されている。フローティング機構86は、吸着ブロック82の上下移動をガイドするロッド部87と、吸着ブロック82を下方へ付勢するバネ部材88とで構成されている。
【0050】
超音波溶着ホーン83は、ブラケット85に対して相対的に上下移動可能な取付板89に固定されている。取付板89とブラケット85との間には、図11に示すようにスプリング部材94,94が設けられている。超音波溶着ホーン83の先端83aは吸着ブロック82に設けられた通孔91の内部に位置し、フローティング機構86のバネ部材88および上記スプリング部材94が弾性圧縮変形することによって、例えば図12Bまたは図14Fに示すように、超音波溶着ホーン83の先端83aが通孔91に対して下方へ相対移動してアンテナ基板12を押圧することができるようになっている。
【0051】
ブラケット85は、転送アーム92に対して、例えばエアシリンダを駆動源として上下方向(Z方向)へ移動自在になっている。また、転送アーム92は水平方向(XY方向)にも移動可能とされることによって、基板位置決め部41のステージ45B(45A)から、貼込み部33(図2)に搬送されてきたシート材S1(内コアシート13)上へ、アンテナ基板12を移動できるようになっている。この転送アーム92の移動は、XYZ駆動部93によって行われる(図5)。
【0052】
一方、図5においてステージ45Bの回転位置には、ステージ45B(45A)の開口57および覗き孔78を介してアンテナ基板12のステージ45B(45A)に対する相対位置を検出する撮像装置95が設けられている。撮像装置95は、本発明の「検出手段」に対応し、本実施の形態ではCCD(Charge Coupled Device)カメラで構成されている。なお、符号98は光源で、開口57の内部を均一に照射できるリング状照明が採用されている。
【0053】
撮像装置95は、ステージ45B(45A)の下方から、開口57およびアンテナ基板12のチップ実装部に対応する補強金属板21(図1)を同時に撮像するようになっている。撮像装置95で撮像された画像信号Vはコントローラ96に供給されるように構成されている(図5)。
【0054】
コントローラ96は、本発明の「制御手段」に対応し、撮像装置95の認識画像信号Vに基づいて、XYZ駆動部93に制御信号Wを出力し、転送アーム92によるアンテナ基板12の移動量を補正する。
【0055】
すなわち、コントローラ96は、図16に示すように、開口57の中心Pと補強金属板21の重心位置(もしくは補強金属板21の中心あるいは図心)Qとが一致する当該補強金属板21の位置を基準座標位置として、この基準座標位置に対する補強金属板21の重心位置Qの位置ズレ量をそのX成分(Xe)およびY成分(Ye)に分けて抽出し、これらをアンテナ基板12の移動量の補正値としてXYZ駆動部93へ出力するようにしている。
【0056】
上記基準座標位置は、この位置に補強金属板21の重心位置があるとした場合(図16における一点鎖線)に、転送アーム92で貼込み部33(図2)のシート材S1(内コアシート13)へアンテナ基板12を転送したならば、当該金属補強板21の重心位置がシート材S1の各貫通孔13aの中心に一致することとなるように設定されている。
【0057】
すなわち、貼込み部33において、シート材S1の各貫通孔13aは、図19に示すように、ステージ45B(45A)上で基準座標位置にある補強金属板21を原点として予め設定されたXY座標系の各点H11(X1,Y1),H12(X1,Y2),H13(X1,Y3),H21(X2,Y1),H22(X2,Y2),H23(X2,Y3),H31(X3,Y1),H32(X3,Y2),H33(X3,Y3)にそれぞれ位置している。そして、基板転送・貼込み部81の転送アーム82は、これら各点の座標位置で定まるX,Y移動量に基づいてアンテナ基板12をシート材S1の各部へ転送するようになっている。
【0058】
そこで本実施の形態では、コントローラ96で検出された補強金属板21の基準座標位置からの位置ズレ量XeおよびYeを、転送アーム82によるアンテナ基板12の移動量の補正値としてXYZ駆動部93へ供給し、その結果、XYZ駆動部93は、転送すべき位置までのアンテナ基板12の移動量を当該位置ズレ量に基づいて増減して、補正された移動量でアンテナ基板12を転送するように構成されている。
【0059】
次に、以上のように構成される本実施の形態の作用について説明する。図17および図18は、本発明の実施の形態の作用を説明する工程フロー図である。
【0060】
図2を参照して、まず、カード製造装置30の供給部31へ、内コアシート13,14を構成するシート材Sを供給する(ステップS1)。供給部31内のシート材Sは、2枚一組として積層状態で打抜き部32へ供給され、図3Bに示したように貫通孔13a(14a)および基準孔27a〜27Cが2枚同時に打ち抜き形成される(ステップS2)。
【0061】
次に、貫通孔13a(14a)および基準孔27a〜27cが形成された2枚のシート材Sのうち、一方のシート材S1は、図4に示した構成の搬送トレイ40上に載置される。このとき、シート材S1は、その基準孔27a〜27cに搬送トレイ40の基準ピン40a〜40cがそれぞれ嵌合することによって、搬送トレイ40に対して高精度に位置決めされる(ステップS3)。これに対し、他方のシート材S2は、バイパス経路37から積層部34へ向けて移送される。
【0062】
搬送トレイ40上のシート材S1は、貼込み部33へ搬送される。貼込み部33では、図3Cに示したように、シート材S1のそれぞれの貫通孔13aを基準にして、アンテナ基板12が1枚ずつ貼り込まれる(ステップS4)。以下、基板貼込み装置36の作用について説明する。
【0063】
まず、基板移載部71によって、図示しない収容部から基板位置決め部41の一方のステージ45Aへアンテナ基板12を移載する工程が行われる(ステップS41、図7〜図10)。
【0064】
アンテナ基板12は、ICチップ19(図1)の実装面とは反対側の面が吸着ハンド74による真空吸着力を受け、プレート部材76の下面に保持された状態でステージ45Aの直上方へ移送される(図7A)。そして、ステージ45Aの一対のガイド壁63,63は、カムフォロワ64,64に向かって開閉カム板65が前進することにより、閉位置の状態(図7A,図9A)から開位置の状態(図7B,図9B)へ移る。
【0065】
その後、移載アーム72を下降させて、アンテナ基板12をステージ45Aの基板支持面55へ載せるとともに、チップ実装部の補強金属板21を基板支持面55の開口57内に収容する。そして、基板支持面55上の吸着孔56を負圧源に接続してアンテナ基板12をステージ45A上に吸着保持する(図8C,図10C)。これとほぼ同時に、基板移載部71の吸着ハンド74によるアンテナ基板12の真空吸着を解除する。
【0066】
次に、ステージ45Aの基板支持面55に移載されたアンテナ基板12を、その回転方向に関して姿勢矯正する工程が行われる(ステップS42)。
【0067】
アンテナ基板12の姿勢矯正工程では、ステージ45Aの基板支持面55によるアンテナ基板12の真空吸着作用を一時解除する。そして、開閉カム板65を後退させて、一対のガイド壁63,63を閉位置へ戻す(図8D,図10D)。これにより、ステージ45Aの段差58よりも外方へ突出するアンテナ基板12の側縁部はガイド壁63,63に押動され、アンテナ基板12の姿勢がガイド壁63,63にならって矯正される。その後、基板支持面55によるアンテナ基板12の吸着保持を再開する。
【0068】
アンテナ基板12の回転方向の姿勢矯正は、アンテナ基板12を基板支持面55の直上の空中で行うこともできる。この場合は、基板支持面55の吸着孔56から微弱空気を噴出させて、アンテナ基板12を基板支持面55の直上に浮遊させた状態でガイド壁63,63を閉じればよい。姿勢矯正後は、上記微弱空気の噴出を解除し、ガイド壁63,63に沿わせてアンテナ基板12を基板支持面55上へ落下させた後、吸着孔56を負圧源へ接続する。
なお、上記微弱空気の噴出によって、アンテナ基板12を過度に吹き飛ばさないようにするために、図8Dにおいて一点鎖線で示すように、基板移載部71のプレート部材76を基板支持面55の直上に位置させておいてもよい。
【0069】
このアンテナ基板12の姿勢矯正工程では、アンテナ基板12を一対のガイド壁63,63で完全に挟み込むのが望ましいが、アンテナ基板12はフィルム状で撓みやすいので、閉位置状態のときのガイド壁63,63とアンテナ基板12との間に例えば0.2mm程度の微小な隙間が生じるようにすることによって、安定した姿勢矯正を行うことができる。
【0070】
さて、アンテナ基板12の姿勢矯正工程が完了すると、アンテナ基板12の吸着作用を維持したまま、モータ50を駆動させて回転テーブル46を180度間欠回転させる(ステップS43)。回転したステージ45Aの直上方には、基板転送・貼込み部81が待機している(図12A)。そこで次に、この転送・貼込み部81の吸着ブロック82によって、ステージ45A上のアンテナ基板12を吸着する工程が行われる(ステップS44)。
【0071】
この吸着ブロック82によるアンテナ基板12の吸着工程は、XYZ駆動部93(図5)の駆動によりブラケット85を下降させて吸着ブロック82をアンテナ基板12上面に押し付けて行われる(図12B)。吸着ブロック82は、フローティング機構86の作用によってブラケット85側へ押し戻され、このとき発生するフローティング機構86の弾発力をアンテナ基板12へ作用させる。その後、基板支持面55の吸着孔56による吸着作用を解除するとともに、吸着ブロック84の吸着孔84によってアンテナ基板12を吸着保持する。
【0072】
次に、この状態で、基板支持面55の開口57および覗き孔78を介してアンテナ基板12のチップ実装部を構成する補強金属板21を撮像装置95で撮像し、当該開口57に対する補強金属板21の相対位置を検出して、補強金属板21の基準座標位置からの位置ズレ量を検出する工程が行われる(ステップS45)。
【0073】
この工程において、コントローラ96は、撮像装置95からの認識画像信号Vに基づいて、図16に示したように開口57の中心位置Pに対する補強金属板21の重心位置QのX,Y方向のそれぞれの位置ズレ量±Xe,±Yeを検出し、補正信号(制御信号)Wを生成する。
【0074】
次いで、基板転送・貼込み部81によって、アンテナ基板12を貼込み部33(図2)に搬送されたシート材S1(内コアシート13)へ転送する工程が行われる(ステップS46)。
【0075】
この基板転送工程では、アンテナ基板12を保持した吸着ブロック82をステージ45Aから上昇させ(図13C)、図19に示したようにシート材S1の各貫通孔13aに対応する転送位置までアンテナ基板12を移動させる(図13D)。このとき、転送アーム92は、コントローラ96からの制御信号Wに基づいてアンテナ基板12の移動量を補正した上で、アンテナ基板12を転送する。シート材S1上の転送位置にまで転送されたアンテナ基板12は、ブラケット85の下降によりシート材S1上へ押し付けられる(図14E)。
【0076】
例えば、図19を参照して、H11の座標位置(X1,Y1)に対応する貫通孔13aを含む部位にアンテナ基板12を転送する場合を例に挙げて説明する。転送前のアンテナ基板12の金属補強板21が図19においてX方向へXe、Y方向へYeだけずれた位置にあるとコントローラ96によって検出されると、制御信号Wに基づいてXYZ駆動部93は、転送アームをX方向へX1−Xe、Y方向へY1−Yeだけ移動させる。これにより、転送されたアンテナ基板12の金属補強板21の重心位置は、転送先の貫通孔13a(H11)の中心に一致する座標位置へ移送させる。
【0077】
続いて、シート材S1へ転送したアンテナ基板12を、シート材S1へ貼り込む貼込み工程が行われる(ステップS47)。
【0078】
この工程では、図14Eに示した状態からブラケット85を更に下降させることによって超音波溶着ホーン83の先端83aをアンテナ基板12に当接させるとともに、スプリング部材94の付勢力でもってアンテナ基板12をシート材S1へ押し付ける。そして、超音波溶着ホーン83を通電してアンテナ基板12の押圧位置をシート材S1へ溶着する(図14F)。以上のようにして、アンテナ基板12がシート材S1に貼り込み固定される。
【0079】
なお、アンテナ基板12とシート材S1との間の固定は溶着だけに限らない。例えば、融点の差が大きい材料間を固定する場合には、溶着よりむしろ圧着による固定という表現が相応しい。この場合、溶着ホーン先端83aにローレット目を加工しておけば、溶着ホーン83を通電してシート材S1の材料のみを溶融させ、アンテナ基板12をシート材S1へ噛み込み固定させることができる。
【0080】
超音波溶着によるアンテナ基板12とシート材S1との貼込み固定を終えた後は、基板転送・貼込み部81の吸着ブロック82は上昇し(図15G)、次のアンテナ基板12の貼込みに備える。
【0081】
ステージ45A上のアンテナ基板12の位置検出および転送、貼込みが行われている間、基板移載部71によって他方のステージ45B上には次なるアンテナ基板12が移載され、その回転方向の姿勢矯正が行われている。そして、基板転送・貼込み部81によってアンテナ基板12とシート材S1との貼込みが行われている間に、回転テーブル46(図5)が180度回転して、図5に示した状態に戻り、再度、上述と同様な作用が繰り返される。
【0082】
このように、ステージ45A(45B)側におけるアンテナ基板12の移載および姿勢矯正と、ステージ45B(45A)側におけるアンテナ基板12の位置検出および転送・貼込みを同時進行させることによって、生産性の向上を図ることができる。
【0083】
以上のようにして、シート材S1の各貫通孔13aごとにアンテナ基板12が一枚ずつ高精度に位置決めされて貼り込まれる。本実施の形態によれば、アンテナ基板12の転送の前に、ステージ45A上でアンテナ基板12の回転方向の姿勢矯正を行っているので、シート材S1に対する位置決めは単にX,Y方向の位置ズレ量に相当する分だけの補正だけで済ませることができる。これにより、アンテナ基板12の位置合わせ制御が容易になり、また、位置合わせするための基板搬送系の複雑化が回避される。
【0084】
9箇所すべての貼込みが完了した後は、シート材S1は積層部34へ搬送され、ここで、当該シート材S1と同時に貫通孔13aおよび基準孔27a〜27cの打ち抜き加工がなされた他方側のシート材S2(内コアシート14)との積層が行われる(ステップS5)。
【0085】
シート材S2の積層は、図4に示したように、基準孔27a〜27cを搬送トレイ40の基準ピン40a〜40cに嵌合させるだけで容易に行うことができるとともに、積層後は、これら基準ピン40a〜40cにより搬送トレイ40に位置決めされる。このとき、シート材S1およびS2の各貫通孔13a,14aはアンテナ基板12を挟んで互いに整列し、したがって、アンテナ基板12上の各補強金属板21,22は貫通孔13a,14aの中心にそれぞれ位置することになる。シート材S2の積層後は、必要に応じてスポット溶着等によりシート材S1との一体化が図られ、その後、排出部35から排出される(ステップS6)。
【0086】
以上のように、本実施の形態によれば、内コアシート13,14の貫通孔13a,14aに対してアンテナ基板12のチップ実装部を高精度に位置合わせして収容することができるので、カード製造後において、IC周辺部のカード表面の凹凸パターンの発生を抑制し、外観品質に優れたICカードを製造することができる。また、カード表面の平坦性が確保されるので、磁気ストライプへの記録再生時における出力低下を抑え、更に、カード表面への印字や印刷を的確かつ明瞭に仕上げることができる。
【0087】
また、本実施の形態によれば、アンテナ基板12をシート材S1,S2に対して適正な姿勢で貼り込むことができるので、カード製造後において、エンボス形成領域等に重ならないようにアンテナパターンを配置することができる。これにより、エンボス形成時の断線等により通信不良が生じない、信頼性の高いICカードを製造することができる。一方、エンボス形成領域に対してアンテナパターンを高精度に位置決めできるので、アンテナパターンの設計範囲に余裕をもたせることもできる。
【0088】
更に、本実施の形態によれば、基板位置決め部41において一対のステージ45A,45Bを配置し、一方においてはアンテナ基板12の移載および回転方向の姿勢矯正を、また、他方においてはアンテナ基板の位置検出および転送・貼込み作用を、それぞれ並行して行うようにしているので、生産性を損なわずに高精度な基板貼込み作業を行うことができる。
【0089】
本発明者の実験によれば、当該基板貼込み装置を用いてアンテナ基板の貼込みを行ったときの貫通孔13a,14aと補強金属板21,22の位置ズレ量はX,Y方向ともに0.15mm以内であり、φ7.5mmの貫通孔に対してφ7mmの補強金属板が重なり合いがないことが確認できた。また、アンテナ基板12の回転方向の傾きは±0.27deg以内となっており、当該回転方向の傾きを仮にX,Y方向の位置ズレ量に換算して累積した場合でも、アンテナパターンの位置ズレ量は最大でも±0.5mm以内に抑えることができた。また、この際の内コアシート13,14ひと組の積層作業時間は25.2秒であり、アンテナ基板1枚当たりの貼込みに要する時間は約2.8秒であった。
【0090】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【0091】
例えば以上の実施の形態では、基板移載部71の構成において、アンテナ基板12を吸着保持するためのプレート部材76を支持ロッド73を介して移載アーム72と一体的に設けたが、この構成に限られない。
【0092】
すなわち、アンテナ基板12は絶縁性のフィルム基材をベースに構成されているために、収容部において積層状態でアンテナ基板12が収容されていると、帯電によって一枚ずつアンテナ基板12をステージ45A,45B上に移載できない場合がある。この場合、アンテナ基板12の間に導電性のあるプレート状部材を介在させることによってアンテナ基板12の帯電を防止することができる。
一方、基板移載時には、アンテナ基板12を当該プレート状部材を介して吸着保持できるように当該プレート状部材に吸着孔を形成しておき、例えば図7Aに示した支持ロッド73を吸着ハンドに置き換えて構成するようにすれば、上述の実施の形態と同様な方法でアンテナ基板12の移載作用を行うことができる。
なお、アンテナ基板12の移載後は、当該プレート状部材を所定の回収部へ搬送して回収するようにすればよい。
【0093】
また、以上の実施の形態では、ステージ45A,45Bのガイド壁63の開閉作用を、カムフォロワ64および開閉カム板65を含む開閉機構で行うようにしたが、これに限らず、例えばエアシリンダや電磁気的な吸引力を利用してガイド壁63を開閉することも可能である。
【0094】
また、ステージ45A,45Bに対するアンテナ基板12の相対位置の検出方法も上記実施の形態に限らず、例えばアンテナ基板の四隅をステージ上方からCCDカメラ等によって検出し、これらとステージ上の基準位置からの位置ズレ量を各々検出する等の方法が採用可能である。
【0095】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の基板貼込み装置によれば、アンテナ基板を支持するステージと、このステージ上でアンテナ基板の回転方向の位置ズレを矯正する姿勢矯正手段と、ステージに対するアンテナ基板の相対位置を検出する検出手段と、アンテナ基板をステージ上から被貼込みシート上へ転送し、アンテナ基板を被貼込みシート上へ貼り込む転送手段と、上記検出手段の出力に基づいて転送手段によるアンテナ基板の移動量を補正する制御手段とを備えているので、被貼込みシートに対するアンテナ基板の高精度な位置合わせを実現することができる。
【0096】
また、本発明の基板貼込み方法によれば、アンテナ基板を支持するステージ上で、アンテナ基板の回転方向の位置ズレを矯正する姿勢矯正工程と、ステージに対するアンテナ基板の相対位置を検出手段で検出する位置検出工程と、検出手段の出力に基づいて、ステージから被貼込みシートへアンテナ基板を転送する基板転送工程と、転送したアンテナ基板を被貼込みシート上へ貼り込む貼込み工程とを有しているので、被貼込みシートに対してアンテナ基板を高精度に位置合わせして貼り込むことができる。
【0097】
さらに、本発明のカード製造装置によれば、カード構成用シートを複数枚収容する供給部と、供給部から供給されたカード構成用シートを2枚一組として上記貫通孔を同時に形成する貫通孔形成部と、上記貫通孔を形成した一方側のカード構成用シートに対してアンテナ基板を貼り込む貼込み部と、アンテナ基板が貼り込まれた一方側のカード構成用シートの上に、上記貫通孔が形成された他方側のカード構成用シートを積層する積層部とを有しているので、カード構成用シートに対するアンテナ基板の高精度な位置合わせを実現して、外観品質および信頼性の優れたICカードを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態によるICカードの構成を模式的に示す側断面図である。
【図2】本発明の実施の形態によるカード製造装置の概略構成を示すブロック図である。
【図3】図2のカード製造装置に供給されるシート材の各工程ごとの形態を示す平面図である。
【図4】図2のカード製造装置においてシート材を位置決め搬送する搬送トレイおよびシート積層工程を示す斜視図である。
【図5】本発明の実施の形態による基板貼込み装置の構成を示す部分断面側面図である。
【図6】図5における要部の平面図である。
【図7】図5の基板貼込み装置によるアンテナ基板の移載工程を示す要部正面図であり、Aはガイド壁の閉位置の状態を示し、Bはガイド壁の開位置の状態を示している。
【図8】図5の基板貼込み装置によるアンテナ基板の姿勢矯正工程を示す要部正面図である。
【図9】図5の基板貼込み装置によるアンテナ基板の移載工程を示す要部平面図であり、Aはガイド壁の閉位置の状態を示し、Bがガイド壁の開位置の状態を示している。
【図10】図5の基板貼込み装置によるアンテナ基板の姿勢矯正工程を示す要部平面図である。
【図11】図5の基板貼込み装置の基板転送・貼込み部の構成を示す図である。
【図12】図5の基板貼込み装置によるアンテナ基板の転送工程を示す要部正面図である。
【図13】図5の基板貼込み装置によるアンテナ基板の転送工程を示す要部正面図である。
【図14】図5の基板貼込み装置によるアンテナ基板の貼込み工程を示す要部正面図である。
【図15】図5の基板貼込み装置によるアンテナ基板の貼込み工程を示す要部正面図である。
【図16】図5の基板貼込み装置における撮像装置の認識画像の模式図であって、アンテナ基板の位置検出工程を説明するための図である。
【図17】図2のカード製造装置の作用を説明する工程フロー図である。
【図18】図5の基板貼込み装置の作用を説明する工程フロー図である。
【図19】図5の基板貼込み装置の作用を説明する模式図である。
【符号の説明】
10…ICカード、12…アンテナ基板、12a…アンテナパターン、13,14…内コアシート、13a,14a…貫通孔、15,16…外コアシート、17,18…外装材、19…ICチップ(半導体チップ)、21,22…補強金属板、25…エンボス、27a〜27C…基準孔、30…カード製造装置、31…供給部、32…打抜き部(貫通孔形成部)、33…貼込み部、34…積層部、36…基板貼込み装置、40…搬送トレイ、40a〜40c…基準ピン、45A,45B…ステージ、55…基板支持面、56…吸着孔、57…開口、63…ガイド壁、64…カムフォロワ、65…開閉カム板、71…基板移載部、81…基板転送・貼込み部、82…吸着ブロック、83…超音波溶着ホーン、93…XYZ駆動部、95…撮像装置、96…コントローラ、S,S1,S2…シート材。
Claims (16)
- アンテナ配線上に半導体チップが実装されてなるアンテナ基板を被貼込みシート上へ貼り込むための基板貼込み装置であって、
前記アンテナ基板を支持するステージと、
前記ステージ上で前記アンテナ基板の回転方向の位置ズレを矯正する姿勢矯正手段と、
前記ステージに対する前記アンテナ基板の相対位置を検出する検出手段と、
前記アンテナ基板を前記ステージ上から前記被貼込みシート上へ転送し、前記アンテナ基板を前記被貼込みシート上へ貼り込む転送手段と、
前記検出手段の出力に基づいて前記転送手段による前記アンテナ基板の移動量を補正する制御手段とを備えた
ことを特徴とする基板貼込み装置。 - 前記姿勢矯正手段が、前記アンテナ基板の互いに対向する側部をそれぞれ押圧する一対のガイド壁と、前記一対のガイド壁を開閉する開閉機構とを含む
ことを特徴とする請求項1に記載の基板貼込み装置。 - 前記ステージの上面には、負圧源に連絡する複数の吸着孔が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の基板貼込み装置。 - 前記ステージには、前記アンテナ基板上のチップ実装部を前記ステージの下方から視認できる開口が設けられており、
前記検出手段が、前記ステージの下方に配置され前記開口を介して前記チップ実装部を撮像する撮像装置でなる
ことを特徴とする請求項1に記載の基板貼込み装置。 - 前記チップ実装部には、前記半導体チップを保護するための円形の補強板が貼着されており、前記ステージの開口が、前記補強板よりも大径の円形に形成されてなる
ことを特徴とする請求項4に記載の基板貼込み装置。 - 前記転送手段が、前記アンテナ基板の上面を吸着するハンド部と、前記アンテナ基板を前記被貼込みシート上へ固定するための貼込み部とを有する
ことを特徴とする請求項1に記載の基板貼込み装置。 - 前記貼込み部が、前記アンテナ基板の上方に配置される超音波溶着手段を含む
ことを特徴とする請求項6に記載の基板貼込み装置。 - アンテナ配線上に半導体チップが実装されてなるアンテナ基板を被貼込みシート上へ貼り込むための基板貼込み方法であって、
前記アンテナ基板を支持するステージ上で、前記アンテナ基板の回転方向の位置ズレを矯正する姿勢矯正工程と、
前記ステージに対する前記アンテナ基板の相対位置を検出手段で検出する位置検出工程と、
前記検出手段の出力に基づいて、前記ステージから前記被貼込みシートへ前記アンテナ基板を転送し貼り込む基板貼込み工程とを有する
ことを特徴とする基板貼込み方法。 - 前記姿勢矯正工程が、前記ステージ上で前記アンテナ基板の相対向する両側縁を挟んで前記回転方向の位置ズレを矯正する
ことを特徴とする請求項8に記載の基板貼込み方法。 - 前記回転方向の位置ズレの矯正が、前記ステージ直上の空中で行われる
ことを特徴とする請求項9に記載の基板貼込み方法。 - 前記位置検出工程が、前記ステージに穿設された開口と、前記開口に臨む前記アンテナ基板のチップ実装部との間の位置関係に基づいて、前記ステージに対する前記アンテナ基板の相対位置を検出する
ことを特徴とする請求項8に記載の基板貼込み方法。 - 前記チップ実装部には半導体チップを保護するための円形の補強板が貼着され、前記補強板の中心と、前記開口の中心との間の位置ズレ量に基づいて、前記ステージに対する前記アンテナ基板の相対位置を検出する
ことを特徴とする請求項11に記載の基板貼込み方法。 - 前記ステージを一対配置し、一方のステージ側では前記姿勢矯正工程を、他方のステージ側では前記位置検出工程および前記基板貼込み工程を、それぞれ並行して行う
ことを特徴とする請求項8に記載の基板貼込み方法。 - アンテナ配線上に半導体チップが実装されてなるアンテナ基板を、前記半導体チップと対応する部位に貫通孔を形成した一対のカード構成用シートで挟み込むためのカード製造装置であって、
前記カード構成用シートを複数枚収容する供給部と、
前記供給部から供給されたカード構成用シートを2枚一組として前記貫通孔を同時に形成する貫通孔形成部と、
前記貫通孔を形成した一方側のカード構成用シートに対して、前記アンテナ基板を貼り込む貼込み部と、
前記アンテナ基板が貼り込まれた一方側のカード構成用シートの上に、前記貫通孔が形成された他方側のカード構成用シートを積層する積層部とを有する
ことを特徴とするカード製造装置。 - 前記貫通孔形成部から前記基板貼込み部、前記積層部への前記カード構成用シートを搬送する搬送トレイが、前記カード構成用シートに形成された基準孔に嵌合する基準ピンを備えている
ことを特徴とする請求項14に記載のカード製造装置。 - 前記基板貼込み部には、前記アンテナ基板を前記一方側のカード構成用シート上へ貼り込むための基板貼込み装置が設置され、
前記基板貼込み装置が、
前記アンテナ基板を支持するステージと、
前記ステージ上で前記アンテナ基板の回転方向の位置ズレを矯正する姿勢矯正手段と、
前記ステージに対する前記アンテナ基板の相対位置を検出する検出手段と、
前記アンテナ基板を前記ステージ上から前記カード構成用シート上へ転送し、前記アンテナ基板を前記カード構成用シート上へ貼り込む転送手段と、
前記検出手段の出力に基づいて前記転送手段による前記アンテナ基板の移動量を補正する制御手段とを備えた
ことを特徴とする請求項14に記載のカード製造装置。
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JP2002168431A JP2004014914A (ja) | 2002-06-10 | 2002-06-10 | 基板貼込み装置、基板貼込み方法およびカード製造装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006065376A (ja) * | 2004-08-24 | 2006-03-09 | Toppan Forms Co Ltd | Rf−idメディア製造装置 |
JP2008015980A (ja) * | 2006-07-10 | 2008-01-24 | Dainippon Printing Co Ltd | 非接触型データキャリア用導電部材の製造方法及び装置 |
JP2021149631A (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-27 | サトーホールディングス株式会社 | アンテナパターンの製造方法及びアンテナパターン |
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2002
- 2002-06-10 JP JP2002168431A patent/JP2004014914A/ja active Pending
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