JP2005050326A - 非接触で通信可能な通信媒体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナ線の接合の信頼性が高く、かつ製造に熱加圧処理を適用することが容易に可能な通信媒体を提供すること。
【解決手段】カード基材１に埋設されたアンテナ線３及びＩＣモジュール２に、同じくカード基材に埋設された金属板４を電気的に接続する。その金属板は、板厚方向を規定する第１及び第２の主面のうち少なくとも一方に開口した複数の空所を有している。
【選択図】図４

Description

本発明は、非接触でデータの読み出し書き込みを行うことができる通信媒体、及びその製造方法に関するものである。

近年、各種装置との情報交換を電磁波を利用して行う非接触方式の通信媒体が、例えばＩＣカードやＩＣタグ等として、種々の分野で使用されている。この種の通信媒体は、データの処理や記録を行うＩＣモジュールと、データの送受信を行うためのアンテナ線とを含んでいる。ＩＣモジュール及びアンテナ線は、プラスチック製のカード基材に埋め込まれている。

また接触方式及び非接触方式の両方で使用可能なコンビネーション型通信媒体も知られている。コンビネーション型はハイブリッド型または複合型とも呼ばれることもある。

特許文献１にはコンビネーション型通信媒体の一例が開示されており、アンテナ線とＩＣモジュールのアンテナ接続端子との接続の信頼性を高めるために金属板を使用している。即ち、カード基材に組み付けた状態でアンテナ線を金属板に接続し、その金属板に導電ペーストを介してアンテナ接続端子を接合させる。これによれば、金属板とアンテナ接続端子との接合面積を大きく採ることができるので、アンテナ線の接合の信頼性が高まる。

しかし、金属板は熱容量が大きいため、この種の通信媒体の製造に熱加圧処理を適用するには問題がある。即ち、熱加圧処理の際に蓄熱点が金属板及びその付近に集中するため、カード基材の熱膨張及び熱収縮に偏向が生じ、カード基材に変形を誘発する虞がある。

特開２００３−３６４３３号公報

それ故に本発明の課題は、アンテナ線の接合の信頼性が高く、かつ製造に熱加圧処理を適用することが容易に可能な通信媒体を提供することにある。

本発明の他の課題は、カード基材の変形を抑制しつつ熱加圧処理の適用を可能にした、通信媒体の製造方法を提供することにある。

本発明の一態様によれば、カード基材、前記カード基材に埋設されたアンテナ線、前記カード基材に埋設されたＩＣモジュール、及び、前記カード基材に埋設され、前記アンテナ線及び前記ＩＣモジュールに電気的に接続された金属板を含み、前記金属板は、板厚方向を規定する第１及び第２の主面のうち少なくとも一方に開口した複数の空所を有することを特徴とする通信媒体が得られる。

前記空所は、前記金属板を貫通して前記第１及び第２の主面間にのびた貫通孔であってもよい。

前記アンテナ線は、前記金属板に接続された金属ワイヤであってもよい。

前記金属ワイヤは前記第１の主面に当接しかつ前記第１の主面に沿ってのびていてもよい。

前記ＩＣモジュールは、前記金属板に接続されたアンテナ接続端子を有してもよい。

前記アンテナ接続端子は、前記金属板の前記第２の主面に対向していてもよい。

前記通信媒体は、さらに、前記アンテナ接続端子を前記金属板に接続させた接続部材を有してもよい。

前記通信媒体は、さらに、前記ＩＣモジュールを前記カード基材に接着させた熱硬化性接着部材を有してもよい。

前記カード基材は、前記ＩＣモジュールを収容した凹部を有し、前記凹部は、前記アンテナ接続端子に対向した特定面を有し、前記金属板は、前記特定面と面一になるように前記カード基材に埋め込まれていてもよい。

前記金属板はＣｕ、Ｎｉ、Ａｇ、及びＡｕから選ばれたものであってもよい。

前記カード基材は、ポリエチレンテレフタートより作られたシートの両面に非晶質コポリエステルが塗工された第１及び第２のシート、及び、前記第１及び第２のシートの間に配された、非晶質コポリエステルから作られた中間シートを含み、前記アンテナ線は、前記第１のシートと前記第３のシートとの間に配されており、前記第１、前記第２、及び前記中間シートが熱プレスにより一体化されていてもよい。

前記非晶質コポリエステルはＰＥＴ−Ｇ（登録商標）からなってもよい。

本発明の他の態様によれば、非晶質コポリエステル製の中間シート上にアンテナ線を配すること、前記中間シート及び前記アンテナ線をシートの両面側から、ポリエチレンテレフタートの両面に非晶質コポリエステルが塗工された第１及び第２のシートで挟み込むこと、熱プレスにより前記第１、前記第２、及び前記中間シートを一体化して一体成形シートを得ること、前記一体成形シートに穿孔加工を施し、前記アンテナ線の特定部分を露出させた凹部を形成すること、及び、前記凹部にＩＣモジュールを嵌合して、該ＩＣモジュールのアンテナ接続端子を前記アンテナ線の特定部分に電気的に接続することを含む、通信媒体の製造方法が得られる。

前記アンテナ接続端子を前記特定部分に接続するステップは、前記特定部分に金属板を接続すること、及び前記アンテナ接続端子を前記金属板に接続することを含んでもよい。

通信媒体の製造方法は、さらに、前記ＩＣモジュールを前記一体成形シートに熱硬化テープで固定することを含んでもよい。

前記熱硬化テープは白色のものであってもよい。

前記熱硬化テープは透明のものであってもよい。

前記非晶質コポリエステルはＰＥＴ−Ｇ（登録商標）であってもよい。

本発明の通信媒体は、アンテナ線の接合の信頼性が高く、かつ製造に熱加圧処理を適用することが容易に可能である。

また本発明の通信媒体の製造方法は、カード基材の変形を抑制しつつ熱加圧処理の適用を可能にする。

以下に、具体的な実施例について説明する。

図１から図４を参照して、本発明の実施例に係る通信媒体をその製造方法と共に説明する。図示の通信媒体は、ＩＣモジュール２を使用し、非接触と接触との両方の機能を有するコンビネーション型ＩＣカードである。

図１（ａ）−（ｆ）は、コンビネーション型ＩＣカードの製造工程を示している。（ａ）において、被覆された金属ワイヤをループ状に加工し、アンテナ線即ちアンテナコイル３を形成する。アンテナコイル３の両端に径方向の潰し加工を施す。アンテナコイル３の両端に二つの金属板４をスポット溶接等によりそれぞれ固着させる。アンテナコイル３及び金属板４を、非晶質コポリエステルであるＰＥＴ−Ｇ（登録商標）製の中間シート１８上に離間して配し、ここに貼付する。金属板４の相互間隔は、ＩＣモジュール２の外形寸法に合わせて設計される。

（ｂ）に進み、アンテナコイル３及び金属板４を保持させた中間シート１８を、その上側及び下側から第１のハイブリッドシート１４及び第２のハーブリッドシート１５で挟み込み、シート積層体を形成する。第１および第２のハイブリッドシート１４，１５の各々は、ポリエチレンテレフタート（ＰＥＴ）製のシート基板７の表裏両面に非晶質コポリエステルであるＰＥＴ−Ｇ（登録商標）製の塗工膜６が形成されている、約７０μｍ厚のものである。

（ｃ）に進み、シート積層体に対し、全体が所定の厚みとなるように上下から熱プレスなどの熱加圧処理を施す。こうして、中間シート１８と第１および第２のハイブリッドシート１４，１５と熱溶着させ、一体成形シートを作製する。中間シート１８および塗工膜６がいずれもＰＥＴ−Ｇ製であるため、中間シート１８と第１および第２のハイブリッドシート１４，１５とは熱加圧処理により容易に熱溶着が可能である。

熱加圧処理の際、中間シート１８とこれの両面に隣接した塗工膜６とが一体化してなる非晶質コポリエステルからなる中間層２０となる。この結果、図２にも示す一体成形シートにおいて、非晶質コポリエステルからなる中間層２０がシート基板７の間に備えられる。一体成形シートの内部には、アンテナコイル３及び金属板４が埋設されている。アンテナコイル３の両端は径方向の潰し加工が施されているので、断面半円形を有している。

（ｄ）に進み、一体成形シートを所定のカードサイズに切断加工する。さらに、一体成形シートの所定箇所、即ち、二つの金属板４を含む領域に対応した箇所に表面からＩＣモジュール２の外形寸法に合わせて穿孔加工を施し、金属板４を露出させる凹部５を形成する。穿孔加工は、レーザービームあるいはフライス盤等の機械的研削により実施できる。こうして、カード基材１が形成される。このカード基材１は、耐熱性が高いＰＥＴ製のシート基板７を有しているため、非晶質コポリエステルのみからなるカード基材に比べ、全体の耐熱性が向上する。また、カード基材１の表裏面は、加工特性が優れた非晶質コポリエステルを有するので、エンボス加工処理などは支障無く実施できる。

（ｅ）に進み、カード基材１の凹部５にＩＣモジュール２を対向させる。図３に示すように、ＩＣモジュール２は、モジュール基板９と、モジュール基板９の下面のモールド部８と、モジュール基板９の下面の対のアンテナ接続端子（一方のみ図示）１１と、モジュール基板９の上面の接触端子１０とを含んでいる。モールド部８は、ＩＣ素子を樹脂モールドしたものである。ＩＣモジュール２を凹部５に嵌合させる前に、アンテナ接続端子１１の接合面に接合部材１２としてペースト状の半田が予め塗布され、また、モジュール基板９の接合面には熱硬化性接着部材として熱硬化テープ１３が貼付されている。熱硬化テープ１３は、その貼付量のばらつきや、熱加圧条件のばらつきにより、凹部５の隙間からカード基材１の表面に一部はみ出すことが想定できる。しかし、熱硬化テープ１３として白色または無色のテープを使用することにより、多少はみ出ても目立つことはなく外観上の問題は解決される。なお、凹部５は、アンテナ接続端子１１に対向した特定面５ａを有し、金属板４は特定面５ａと面一になるようにカード基材１に埋め込まれた状態にある。

最後に（ｆ）に進み、所謂フェイスダウン方式によりＩＣモジュール２を凹部５に嵌合させ、熱加圧処理を施す。ＩＣモジュール２が凹部５に嵌合した状態は図４にも示されている。熱加圧処理の結果、ＩＣモジュール２のアンテナ接続端子１１が接合部材１２により金属板４に電気的に接続され、同時に、ＩＣモジュール２のモジュール基板９が熱硬化テープ１３によりカード基材１に接着されて固定される。なお、接触端子１０は外部カードリーダ装置（図示せず）と接触して情報交換するためのものである。

熱加圧処理の際、ＩＣモジュール２の周辺部分、特に、金属板４は局所的に蓄熱されるため、その周辺でカード基材１が熱的ダメージを受け易い。この点を考慮して、金属板４を次に説明するように設計している。

図４とともに図５をも参照して、金属板４の具体例について説明する。

金属板４は複数の空所又は孔２１を有している。これらの孔２１はマトリクス状にかつ互いに平行に配置されている。孔２１の各々は、約２００μｍの直径を有し、金属板４の板厚方向を規定する下面即ち第１の主面４ａ及び上面即ち第２の主面４ｂの間に、これらに対し直角に貫通してのびた貫通孔である。孔２１としては、貫通孔の代わりに有底孔が使用されてもよい。要するに、空所又は孔２１は第１及び第２の主面４ａ，４ｂのうち少なくとも一方に開口している。

アンテナ線３は、金属板４の第１の主面４ａに当接し、かつ第１の主面４ａに沿ってのびている。一方、ＩＣモジュール２のアンテナ接続端子１１は金属板４の第２の主面４ｂに対向している。

説明をわかり易くするため、図５では孔２１は整列孔して模式的に表現されているが、実際には、金属板４のうちアンテナコイル３の端部が対向する箇所を回避するように孔２１を形成することが好ましい。なお、孔２１の個数及び配置は図示例に限定されない。

上述した構造をもつ金属板４は、その熱容量が、ボリュームが減少した分軽減されるので、カード基材１に対する上述した熱的ダメージを抑制する効果がある。

また、アンテナ接続端子１１に予め塗布された接合部材１２は、ＩＣモジュール２を凹部５に嵌合させた時、金属板４の孔２１に入り込む。この結果、金属板４と接合部材１２との接触面積が拡大する。よって、接合強度の増加を期待できる。金属板４の材質は任意のものでかまわないが、半田との親和性を考慮してＣｕ、Ｎｉ、Ａｇ、及びＡｕの中から選択することが好ましい。なお、接合部材１２として、導電ペーストが使用されても良い。

図６Ａ及び図６Ｂを参照して、本発明の他の実施例に係る通信媒体について説明する。同様な部分については、同じ参照符号を付して説明を省略する。

この通信媒体においては、アンテナコイル３の両端部の各々が実質的なジグザグラインに沿って蛇行した形状に形成されている。この構造によると、金属板４の各々はアンテナコイル３の長い領域に亘って若しくは複数箇所に接触することになる。したがって、アンテナコイル３と金属板４の各々との間の接続の信頼性を高めることが可能である。

上述した実施形態においては、コンビネーション型ＩＣカードの場合について述べたが、これに限らず、これに類するＩＣタグや光、磁気、誘電体及びこれらの複合型のカード状、シート状、ラベル状等のあらゆる情報通信媒体に対し、本発明が適用可能であることはいうまでもない。

本発明の実施例に係る通信媒体の製造方法を説明するための工程図である。 図１の工程（ｃ）での拡大断面図である。 図１の工程（ｅ）での拡大断面図である。 図１の工程（ｆ）での拡大断面図である。 図１を用いて説明した製造方法で製造された通信媒体に含まれた金属板の斜視図である。 本発明の他の実施例に係る通信媒体の要部のみの平面図である。 図６ＡのVIb−VIb線に沿って得られた断面図である。

符号の説明

１ カード基材
２ ＩＣモジュール
３ アンテナコイル
４ 金属板
４ａ 第１の主面
４ｂ 第２の主面
６ 塗工膜
５ 凹部
５ａ 特定面
７ シート基板
８ モールド部
９ モジュール基板
１０ 接触端子
１１ アンテナ接続端子
１２ 接合部材
１３ 熱硬化テープ
１４ 第１のハイブリッドシート
１５ 第２のハーブリッドシート
１８ 中間シート
２１ 空所又は孔

Claims (18)

1. カード基材、前記カード基材に埋設されたアンテナ線、前記カード基材に埋設されたＩＣモジュール、及び、前記カード基材に埋設され、前記アンテナ線及び前記ＩＣモジュールに電気的に接続された金属板を含み、前記金属板は、板厚方向を規定する第１及び第２の主面のうち少なくとも一方に開口した複数の空所を有することを特徴とする通信媒体。
2. 前記空所は、前記金属板を貫通して前記第１及び第２の主面間にのびた貫通孔を有する、請求項１に記載の通信媒体。
3. 前記アンテナ線は、前記金属板に接続された金属ワイヤを有する、請求項１又は２に記載の通信媒体。
4. 前記金属ワイヤは前記第１の主面に当接しかつ前記第１の主面に沿ってのびている、請求項３に記載の通信媒体。
5. 前記ＩＣモジュールは、前記金属板に接続されたアンテナ接続端子を有する、請求項１から４のいずれかに記載の通信媒体。
6. 前記アンテナ接続端子は、前記金属板の前記第２の主面に対向している、請求項５に記載の通信媒体。
7. さらに、前記アンテナ接続端子を前記金属板に接続させた接続部材を有する、請求項６に記載の通信媒体。
8. さらに、前記ＩＣモジュールを前記カード基材に接着させた熱硬化性接着部材を有する、請求項１から７のいずれかに記載の通信媒体。
9. 前記カード基材は、前記ＩＣモジュールを収容した凹部を有し、前記凹部は、前記アンテナ接続端子に対向した特定面を有し、前記金属板は、前記特定面と面一になるように前記カード基材に埋め込まれている、請求項１から８のいずれかに記載の通信媒体。
10. 前記金属板はＣｕ、Ｎｉ、Ａｇ、及びＡｕから選ばれたものである、請求項１から９のいずれかに記載の通信媒体。
11. 前記カード基材は、ポリエチレンテレフタートより作られたシートの両面に非晶質コポリエステルが塗工された第１及び第２のシート、及び、前記第１及び第２のシートの間に配された、非晶質コポリエステルから作られた中間シートを含み、前記アンテナ線は、前記第１のシートと前記第３のシートとの間に配されており、前記第１、前記第２、及び前記中間シートが熱プレスにより一体化されている、請求項１から９のいずれかに記載の通信媒体。
12. 前記非晶質コポリエステルはＰＥＴ−Ｇ（登録商標）からなる、請求項１１に記載の通信媒体。
13. 非晶質コポリエステル製の中間シート上にアンテナ線を配すること、前記中間シート及び前記アンテナ線をシートの両面側から、ポリエチレンテレフタートの両面に非晶質コポリエステルが塗工された第１及び第２のシートで挟み込むこと、熱プレスにより前記第１、前記第２、及び前記中間シートを一体化して一体成形シートを得ること、前記一体成形シートに穿孔加工を施し、前記アンテナ線の特定部分を露出させた凹部を形成すること、及び、前記凹部にＩＣモジュールを嵌合して、該ＩＣモジュールのアンテナ接続端子を前記アンテナ線の特定部分に電気的に接続することを含むことを特徴とする、通信媒体の製造方法。
14. 前記アンテナ接続端子を前記特定部分に接続するステップは、前記特定部分に金属板を接続すること、及び、前記アンテナ接続端子を前記金属板に接続することを含む、請求項１３に記載の製造方法。
15. さらに、前記ＩＣモジュールを前記一体成形シートに熱硬化テープで固定することを含む、請求項１３又は１４に記載の製造方法。
16. 前記熱硬化テープは白色のものである、請求項１５に記載の製造方法。
17. 前記熱硬化テープは透明のものである、請求項１５に記載の製造方法。
18. 前記非晶質コポリエステルはＰＥＴ−Ｇ（登録商標）である、請求項１３から１７のいずれかに記載の製造方法。
    
    

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