JP2005129236A - Ic card and manufacturing method of ic card as well as thin battery for ic card - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ICカードおよびICカードの製造方法ならびにICカード用薄型電池に関する。 The present invention relates to an IC card, an IC card manufacturing method, and a thin battery for an IC card.
磁気カードに代わる記憶媒体として、記憶素子やマイコンを内蔵したICカードが注目を浴びている。情報を保存するため、あるいは演算を実行するための電力の供給方法としては、電磁誘導による起電力を利用する方式や、内蔵電池により電力を供給する方式が知られている。前者においては、電池の寿命を考慮する必要が無い点で優れるものの、専用のリーダ・ライタが無い場所ではICカードに記憶された情報を確認することができない不便さがある。液晶パネルなどの表示部を設けてこれを動作させるためには、内蔵電池が必要となる。また、上記2通りの電力供給方式を併用することにより、電力を安定供給できるとともにICカードの多機能化を図ることが期待されている。 As a storage medium replacing a magnetic card, an IC card with a built-in storage element and microcomputer attracts attention. As a power supply method for storing information or for executing computation, a method using an electromotive force due to electromagnetic induction or a method of supplying power using a built-in battery is known. The former is excellent in that it is not necessary to consider the battery life, but there is an inconvenience that information stored in the IC card cannot be confirmed in a place where there is no dedicated reader / writer. In order to provide and operate a display unit such as a liquid crystal panel, a built-in battery is required. In addition, by using the above two power supply methods in combination, it is expected that the power can be stably supplied and the multi-function of the IC card can be achieved.
ICカードに組み込まれる電池は、薄型化が可能なものでなければならない。たとえば、図9および図10に示す薄型リチウム一次電池1は、金属集電体7,8と樹脂製の枠状シート部材2,3とで構成した電極槽内をセパレータ9で仕切り、正極活物質6および負極活物質5を収容した構造を持つ。電池内部への水分の透過が極力小さくなるように、枠状シート部材2,3の厚さは極力小さく調整される。その結果、電池の外周部11(以下、シール部11ともいう)に囲われた本体部12が台地状に盛り上がった形状となる。
The battery incorporated in the IC card must be thin. For example, in the thin lithium
一方、ICカードの製造方法としては、複数の樹脂シートを熱ラミネートする方法が一般的である。具体的には、電池、ICモジュール等の内蔵部品を支持するインナシートに、貫通口を有するコアシートを重ねて電池収納用ないしIC収納用のキャビティを形成し、さらに上下からオーバシートを積層してこれらを一体に熱ラミネート(熱圧着)する。
ところが、上記の熱ラミネート工程において、電池に大きな圧力が加わってシール破壊が起こり、電極活物質が漏出してしまう場合がある。この不具合は、図9の薄型電池1のように、圧力に弱い部分が厚く形成された電池に発生しやすい。ICカードの熱ラミネート工程は、従来の磁気カードの製造時に比べてプレス条件を低温低圧に設定するが、プレス条件の調整で電池のシール破壊を完全に防ぐことは難しい。
However, in the above heat laminating process, a large pressure is applied to the battery, and seal breakage may occur, causing the electrode active material to leak out. This defect is likely to occur in a battery in which a portion weak to pressure is formed thick like the
また、ICカードは財布等に入れて持ち運ぶといった実使用時においても、製造時と同様のシール破壊が起こる可能性がある。そのような不具合の発生は、熱ラミネート時のプレス条件の調整では回避できない。 Further, even when the IC card is carried in a wallet or the like and carried, there is a possibility that the seal breakage similar to that at the time of manufacture may occur. The occurrence of such defects cannot be avoided by adjusting the pressing conditions during thermal lamination.
また、コイン電池のように硬質の容器を持たない電池においては、一方の極の活物質が他方の極に移動することに伴う電池形状の変化が比較的大きい。ICカードを使用しているうちに、電池の形状変化がICカードの表面に現れてくることが懸念される。ICカードの機能自体に大きな問題があるわけではないが、美観性が低下する問題がある。そのため、ユーザーからは、電池の形状変化に基づく形状変化の少ない電池内蔵型ICカードが望まれている。 Further, in a battery that does not have a hard container such as a coin battery, the change in battery shape accompanying the movement of the active material of one electrode to the other electrode is relatively large. While using the IC card, there is a concern that the shape change of the battery appears on the surface of the IC card. Although there is no big problem in the function of the IC card itself, there is a problem that the aesthetics deteriorate. For this reason, a user desires an IC card with a built-in battery with little shape change based on the shape change of the battery.
また、たとえば図9,10の構成を有するリチウム一次電池に関していえば、放電が進むにつれて電池の厚さが減少する。すると、ICカードの製造時にはカード内にしっかりと固定されていたものが、次第にぐらつくようになる。カード内での電池のぐらつきは、カード側の端子と電池の端子との接続信頼性を考えると歓迎できることではない。 For example, regarding the lithium primary battery having the configuration shown in FIGS. 9 and 10, the thickness of the battery decreases as the discharge proceeds. Then, what is firmly fixed in the card at the time of manufacture of the IC card gradually becomes wobbled. The wobbling of the battery in the card is not a welcome thing considering the connection reliability between the card side terminal and the battery terminal.
以上の問題を鑑み、本発明の1つの目的は、実使用時において電池のシール破壊が生じ難い電池内蔵型ICカードを提供することにある。また、他の1つの目的は、実使用時はもちろんのこと、熱ラミネート時において電池のシール破壊が生じ難い電池内蔵型ICカードの製造方法を提供することにある。また、他の1つの目的は、電池の形状変化に基づく形状変化の少ない美観性に優れる電池内蔵型ICカードと、その製造方法を提供することにある。また、他の1つの目的は、使用開始時から使用終了時まで電池がカード内にしっかり固定された電池内蔵型ICカードと、その製造方法を提供することにある。また、他の1つの目的は、これらのICカードに好適に採用できる薄型電池を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a battery built-in type IC card that is less likely to cause battery seal breakage during actual use. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an IC card with a built-in battery, which is less likely to break the battery seal during thermal lamination as well as during actual use. Another object of the present invention is to provide a battery built-in type IC card that is excellent in aesthetics with little shape change based on the shape change of the battery, and a method for manufacturing the same. Another object is to provide an IC card with a built-in battery in which the battery is firmly fixed in the card from the start of use to the end of use, and a method for manufacturing the same. Another object is to provide a thin battery that can be suitably used for these IC cards.
上記課題を解決するために本発明のICカードの第1は、金属集電板の外周部に樹脂製の枠状シート部材が接着されたシール部によって内部の気密が保持され、シール部の厚さがそのシール部に囲われた本体部の厚さよりも小さく調整されてなる板状の薄型電池が、コアシートをくり貫いて形成されたキャビティに収容されそのキャビティに蓋をする形で上部シートが熱ラミネートされてなるICカードにおいて、薄型電池のシール部と上部シートとの間に、両者に密接するスペーサを介挿したことを主要な特徴とする。 In order to solve the above problems, the first of the IC cards of the present invention is that the internal airtightness is maintained by a seal portion in which a resin frame-like sheet member is bonded to the outer peripheral portion of the metal current collector plate, and the thickness of the seal portion is increased. A sheet-shaped thin battery that is adjusted to be smaller than the thickness of the main body surrounded by the seal portion is accommodated in a cavity formed by cutting through the core sheet, and the upper sheet is covered with the cavity. The main feature of the IC card formed by heat laminating is that a spacer in close contact with the seal portion of the thin battery and the upper sheet is interposed.
上記本発明によれば、薄型電池のシール部と上部シートとの間にスペーサを介挿しているので、実使用時においてICカード表面に懸かる圧力がスペーサを介して電池のシール部に及ぶようになり、加圧力が本体部に集中することを防げる。シール部は、厚さ方向の圧力に対しては本体部よりも遥かに強い。したがって、電極活物質から漏出する不具合が防止される。これと同時に、製造時の熱ラミネート工程における、電池のシール破壊の発生も防止される。また、電池のシール部とオーバシートとにスペーサが介在するので、電池がカード内にしっかり固定される。 According to the present invention, since the spacer is inserted between the seal part of the thin battery and the upper sheet, the pressure applied to the surface of the IC card during actual use reaches the battery seal part via the spacer. Therefore, it is possible to prevent the applied pressure from being concentrated on the main body. The seal part is much stronger than the main body part against the pressure in the thickness direction. Therefore, the malfunction which leaks from an electrode active material is prevented. At the same time, the battery seal is prevented from being broken in the heat laminating process at the time of manufacture. In addition, since the spacer is interposed between the sealing portion of the battery and the oversheet, the battery is firmly fixed in the card.
上記のICカードの製造方法は次のようなものである。すなわち、金属集電板の外周部に樹脂製の枠状シート部材が接着されたシール部によって内部の気密が保持され、シール部の厚さがそのシール部に囲われた本体部の厚さよりも小さく調整されてなる板状の薄型電池を作製する電池作製工程と、貫通口を設けたコアシートに下部シートを重ね合わせて電池収納用のキャビティを形成しそのキャビティに薄型電池を収容するとともにキャビティに蓋をする形で上部シートを配置する電池収容工程と、コアシート、下部シートおよび上部シートを上下から加圧加熱して相互に接着する熱ラミネート工程と、を含むICカードの製造方法において、薄型電池のシール部と上部シートとの間に予め成形したスペーサを介挿し、そのスペーサを介して加圧力がシール部に加わるようにして熱ラミネート工程を行なうことを主要な特徴とする。 The manufacturing method of the IC card is as follows. That is, the internal airtightness is maintained by the seal portion in which the resin frame-like sheet member is bonded to the outer peripheral portion of the metal current collector plate, and the thickness of the seal portion is larger than the thickness of the main body portion surrounded by the seal portion. A battery manufacturing process for manufacturing a plate-shaped thin battery that is adjusted to a small size, and a core sheet provided with a through-hole to overlap the lower sheet to form a battery housing cavity, in which the thin battery is accommodated and the cavity In a method for producing an IC card, including a battery housing step of arranging an upper sheet in a form of a lid, and a heat laminating step of pressurizing and heating the core sheet, the lower sheet and the upper sheet from above and below, Insert a pre-shaped spacer between the seal part of the thin battery and the upper sheet, and heat pressure is applied to the seal part through the spacer. The is mainly characterized in that to perform.
上記本発明の方法によれば、熱ラミネート工程において、プレス機からの圧力がスペーサを介してシール部に及ぶようになり、加圧力が本体部に集中することを防げる。シール部は、厚さ方向の圧力に対しては本体部よりも遥かに強い。したがって、電極活物質から漏出する不具合が抑制される。また、これと同時に、ICカードの実使用時における、シール破壊の発生も防止される。また、電池のシール部とオーバシートとにスペーサが介在するので、電池がカード内にしっかり固定される。 According to the method of the present invention, in the heat laminating step, the pressure from the press machine reaches the seal portion via the spacer, and the pressure can be prevented from concentrating on the main body portion. The seal part is much stronger than the main body part against the pressure in the thickness direction. Therefore, the malfunction which leaks from an electrode active material is suppressed. At the same time, the occurrence of seal breakage during actual use of the IC card is also prevented. In addition, since the spacer is interposed between the sealing portion of the battery and the oversheet, the battery is firmly fixed in the card.
なお、同様の効果を得る方法として、電池をキャビティに収容後、溶融樹脂を射出する方法も考え得るが、工程数の増大が必至である上、高価な金型や射出成形装置が必要となり設備コストも嵩む。したがって、本発明のように、予め成形したスペーサを介挿する方法が好適である。 As a method of obtaining the same effect, a method of injecting molten resin after housing the battery in the cavity can be considered, but the number of processes is inevitably increased, and an expensive mold or injection molding apparatus is required. Costs also increase. Therefore, a method of inserting a pre-formed spacer as in the present invention is preferable.
なお、スペーサは薄型電池に予め取り付けておいてもよい。すなわち、本発明のICカード用薄型電池は、複数層の樹脂シートを互いに熱ラミネートしてなるICカードに使用される薄型電池であって、金属集電板の外周部に樹脂製の枠状シート部材が接着されたシール部を有し、そのシール部の厚さが該シール部に囲われた本体部の厚さよりも小であり、シール部の主表面にスペーサが取り付けられており、シール部とスペーサとの合計厚さが、本体部の最大厚さ以上に調整されていることを主要な特徴とする。これによれば、実使用時において電池のシール破壊が生じ難い電池内蔵型ICカードを提供できる。また、そのICカード製造時の熱ラミネート工程においても、電池のシール破壊を効果的に抑制することが可能となる。 The spacer may be attached to the thin battery in advance. That is, the thin battery for an IC card of the present invention is a thin battery used for an IC card obtained by thermally laminating a plurality of layers of resin sheets, and is a resin frame-like sheet on the outer periphery of a metal current collector plate. The member has a bonded seal part, the thickness of the seal part is smaller than the thickness of the main body part surrounded by the seal part, and a spacer is attached to the main surface of the seal part. The main feature is that the total thickness of the spacer and the spacer is adjusted to be equal to or greater than the maximum thickness of the main body. According to this, it is possible to provide a battery built-in type IC card in which the battery seal is hardly broken during actual use. In addition, it is possible to effectively suppress the battery seal breakage even in the heat laminating process when manufacturing the IC card.
また、課題を解決するために本発明のICカードの第2は、金属集電板の外周部に樹脂製の枠状シート部材が接着されたシール部によって内部の気密が保持され、シール部の厚さがそのシール部に囲われた本体部の厚さよりも小さく調整されてなる板状の薄型電池が、コアシートをくり貫いて形成されたキャビティに収容されそのキャビティに蓋をする形で上部シートが熱ラミネートされてなるICカードにおいて、ゴム弾性を有するシート状のスペーサがキャビティに収まるように寸法調整され、薄型電池と上部シートとの両者に密着するように介挿されていることを主要な特徴とする。 In order to solve the problem, the second of the IC card of the present invention is that the internal airtightness is maintained by a seal portion in which a resin frame-like sheet member is bonded to the outer peripheral portion of the metal current collector plate. A plate-shaped thin battery whose thickness is adjusted to be smaller than the thickness of the main body surrounded by the seal part is housed in a cavity formed by cutting through the core sheet, and the upper part is covered with the cavity In an IC card in which a sheet is heat-laminated, the size of the sheet-like spacer having rubber elasticity is adjusted so as to fit in the cavity, and the sheet is inserted so as to be in close contact with both the thin battery and the upper sheet. Features.
上記本発明によれば、スペーサに弾性変形が生じるように、ICカードの熱ラミネート工程を行なうことが可能となる。すると、薄型電池には常時静止荷重が懸かるようになって、ICカード内にしっかりと固定される。また、電池が消耗してその厚さが減少した場合においては、厚さ変化に追随する形でスペーサが弾性復帰するので、電池の厚さ減少がICカードの表面に転写される不具合や、ICカード内で電池がぐらつくといった不具合の発生が抑制される。したがって、使用開始時から使用終了時まで電池がカード内にしっかり固定され、美観性に優れるICカードを実現できる。また、軟質な弾性シートは電池の本体部に懸かる圧力の面内均一化にも寄与するので、熱ラミネート工程における、電池のシール破壊の抑制効果も期待できる。 According to the present invention, it is possible to perform the IC card heat laminating step so that the spacer is elastically deformed. Then, a stationary load is always applied to the thin battery, and the thin battery is firmly fixed in the IC card. Also, when the battery is consumed and its thickness is reduced, the spacer elastically recovers following the change in thickness, so that the failure of the battery thickness is transferred to the surface of the IC card or the IC Occurrence of problems such as battery wobbling in the card is suppressed. Therefore, the battery is firmly fixed in the card from the start of use to the end of use, and an IC card having excellent aesthetics can be realized. In addition, since the soft elastic sheet contributes to in-plane uniformity of the pressure applied to the main body of the battery, an effect of suppressing the battery seal breakage in the thermal laminating process can be expected.
上記のICカードの製造方法は次のようなものである。すなわち、既に説明した電池作製工程と、電池収容工程と、熱ラミネート工程とを含むICカードの製造方法において、キャビティに収まる大きさに予め成形したゴム弾性を有するシート状のスペーサを、薄型電池と上部シートとの両者に密着するように介挿し、熱ラミネート工程を行なうことを主要な特徴とする。 The manufacturing method of the IC card is as follows. That is, in the IC card manufacturing method including the battery manufacturing process, the battery housing process, and the thermal laminating process already described, a sheet-like spacer having rubber elasticity preliminarily molded to a size that can be accommodated in the cavity is replaced with a thin battery. The main feature is that it is inserted so as to be in close contact with both the upper sheet and the heat laminating process.
上記本発明の方法によれば、スペーサに弾性変形が生じるように、ICカードの熱ラミネート工程を行なうことが可能となる。すると、薄型電池には常時静止荷重が懸かるようになる。ゆえに、ICカード内において薄型電池をしっかりと固定できる。軟質な弾性シートは電池の本体部に懸かる圧力の面内均一化にも寄与するので、熱ラミネート工程における、電池のシール破壊の抑制効果も期待できる。 According to the method of the present invention, it is possible to perform the IC card heat laminating step so that the spacer is elastically deformed. Then, a stationary load is always applied to the thin battery. Therefore, the thin battery can be firmly fixed in the IC card. Since the soft elastic sheet contributes to the in-plane uniformity of the pressure applied to the main body of the battery, the effect of suppressing the battery seal breakage in the thermal laminating process can also be expected.
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。図1は本発明のICカード100の断面模式図、図2はそのICカード100のブロック図を示している。ICカード100は、ICモジュール20、薄型電池1、表示部22などを備える。ICモジュール20は、ICチップ、コンデンサなどの電子部品がモジュール化されたものである。薄型電池1は、ICモジュール20および表示部22などに電力を供給するものである。また、電磁誘導による電力供給、データの送受信を行なうためのアンテナコイル部を設けることができる(図示省略)。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view of an
図1に示すごとく、ICカード100は、第1オーバシート74、インナシート73、コアシート72および第2オーバシート75がこの順番に積層され、これらは一体に熱ラミネートされている。ICカード100の内部には、コアシート72の一部がくり貫かれることにより、電池収納用キャビティ79が形成されている。そのキャビティ79には、薄型電池1が収容されている。薄型電池1は、シール部11と、シール部11よりも厚さが大の本体部12とを備える。カード厚さ方向において、シール部11と第2オーバシート75との間には、その両者に密着するようにスペーサ25が介挿されている。
As shown in FIG. 1, in the
インナシート73は、薄型電池1、ICモジュール20および表示部22を支持し、電力供給用および信号伝達用の回路が設けられる。インナシート73と第1オーバシート74とは、ICカードの製造前から一体のものであってもよい。
The
オーバシート74,75、コアシート72、インナシート73を構成する樹脂素材としては、PVC(ポリ塩化ビニル)、PET−G(米国イーストマンケミカル社の登録商標)、生分解樹脂、PET(ポリエチレンテレフタラート)などの熱可塑性樹脂を好適に使用できる。PVCは、140〜150℃で熱融着可能な樹脂であり、カード基材として一般的である。PET−Gは、PVCのように熱融着可能な非結晶性ポリエステル樹脂である。融着温度が120〜130℃とPVCよりも低い、曲げ・捩り耐久性に優れる、燃焼生成ガスがクリーン、といった多くの有利な特徴を持つ。生分解樹脂は、融着温度が130〜140℃と比較的低温でありながら、PET−G同様に焼却処理時に有害ガスの発生がない。さらに、微生物の働きにより、水と二酸化炭素に分解されるため、埋立て処理が可能である。結晶性樹脂であるPETは熱融着性を有さないので、ホットメルト接着剤などの接着剤を用いることが必要である。具体的には、PETシートの片面または両面にホットメルト接着剤層を薄く形成したものを用いることができる。ホットメルト接着剤には、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体などの熱可塑性樹脂を主体とするものを使用できる。なお、以上に示した樹脂には、顔料、難燃剤等の添加剤を適宜加えて使用することができる。
As resin materials constituting the
次に、薄型電池1について説明する。図9は薄型電池1の斜視図であり、図10は図9中のA−A断面図である。図9および図10に示すごとく、薄型電池1は方形板状の形態を有し、セパレータ9と、該セパレータ9により互いに分離された正極活物質6および負極活物質5と、それら活物質5,6をセパレータ9の主面上において包囲する1対のウィンドウフレーム2,3(枠状シート部材)と、セパレータ9との間に活物質5,6を挟む1対の集電板7,8とを備えている。集電板7,8は、当該薄型電池1の外装材を兼ねている。ウィンドウフレーム2,3同士、さらにはウィンドウフレーム2,3と正極および負極の両集電板7,8とが各電極側において互いに接着されることにより、電池内部の気密を保持するシール部11が形成されている。セパレータ9は、その周縁部が1対のウィンドウフレーム2,3の間に挟持されている。シール部11に包囲された内側の部分が電池の本体部12とされる。薄型電池1の第1側(負極側)は、シール部11と本体部12とが概ね面一となり、第2側(正極側)が台地形状を呈している。
Next, the
図11の拡大断面図に示すように、ウィンドウフレーム2,3は、たとえばポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタラート(PET)等の熱可塑性樹脂で構成された基材2a,3aの両面に、エチレンビニルアセテート(EVA)、エチレン・メタクリル酸共重合体(EMAA)、酸変性ポリエチレン(PE−a)、酸変性ポリプロピレン(PP−a)等のホットメルト型接着剤層2b,3bが形成されたものである。本実施形態では、2軸延伸ポリプロピレン(OPP)をエチレン・メタクリル酸共重合体で挟んだ3層構造の樹脂シートを、ウィンドウフレーム2,3に使用している。ISO規格(ISO/IEC 7810)のICカードに使用する薄型電池の場合、ウィンドウフレーム2,3の厚さは、たとえば90〜150μmとするとよい。ウィンドウフレーム2,3と集電板7,8との接着、ウィンドウフレーム2,3とセパレータ9との接着は、上記接着剤層2b,3bを介して行われる。
As shown in the enlarged sectional view of FIG. 11, the
負極活物質5(第一の電極活物質)には、リチウム金属からなるリチウム薄片を使用することができる。すなわち、薄型電池1は、リチウム一次電池として構成されている。リチウム金属とは、リチウムまたはリチウム合金を意味する。リチウム薄片の厚さは、ISO規格のICカードに使用する薄型電池の場合、たとえば50〜150μmとされる。正極活物質6(第二の電極活物質)には、たとえば60〜70質量%の二酸化マンガン粉末と、1〜5質量%のカーボンと、電解質25〜35質量%とを含むものを好適に使用できる。
As the negative electrode active material 5 (first electrode active material), lithium flakes made of lithium metal can be used. That is, the
電解液としては、ジメトキシエタン(DME)、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)などの有機溶媒に、リチウムパークロレート塩(LiClO4)、リチウムトリフレート塩(LiCF3SO3)などのリチウム塩を溶解させたものを使用できる。セパレータ9は、正極と負極を隔離し且つ電解液が充分浸透する薄い膜状の部材である。具体的にセパレータ9は、ポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂からなる多孔、多層構造を持つシート片である。その厚さは、ISO規格のICカードに使用する薄型電池の場合、たとえば20〜60μmとするとよい。
Examples of the electrolytic solution include an organic solvent such as dimethoxyethane (DME), ethylene carbonate (EC), and propylene carbonate (PC), and lithium such as lithium perchlorate salt (LiClO 4 ) and lithium triflate salt (LiCF 3 SO 3 ). What dissolved the salt can be used. The
集電板7,8の材質としては、銅、銅合金、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケルおよびニッケル合金からなる良導性金属群から選択される1種を好適に使用することができる。とりわけ、ステンレス鋼は加工性、耐食性、経済性に優れるので好適である。具体的には、オーステナイト系ステンレス鋼として代表的なSUS301、SUS304、SUS316、SUS316Lや、析出硬化系ステンレス鋼として代表的なSUS631の使用が推奨される。
As the material of the
図1に戻り、スペーサ25について説明する。スペーサ25は、ICカード100の表面に懸かる圧力を、薄型電池1の本体部12に集中することを抑制する機能を持つものである。薄型電池1のシール部11は、電極活物質を担持していない部分であり、厚さ方向からの圧力に対しては強い。図3は図1の部分拡大図である。図3に示すごとく、薄型電池1のシール部11とスペーサ25との合計厚さD2は、薄型電池1の本体部12の最大厚さD1以上に調整されている。このようにすると、ICカード100の第2オーバシート75に面圧が付与されたとき、薄型電池1のシール部11に優先的に圧力が加わるようになり、シール部11の破損防止効果を十分得ることができる。また、上記のようにスペーサ25の寸法調整を行なうには、キャビティ79に樹脂を充填する方法では困難なので、予め成形したスペーサ25を介挿する方法を採用することとなる。
Returning to FIG. 1, the
また、スペーサ25は、オーバシート74,75およびコアシート72を構成する樹脂よりも加熱により軟化しにくい樹脂を主体に構成することができる。そのようにすれば、後述する熱ラミネート工程において、スペーサ25が溶融ないし軟化することを防げる。ただし、オーバシート74,75およびコアシート72をPETで構成する場合、各シート間にはホットメルト接着剤層が設けられ、熱ラミネート工程の加熱温度は、そのホットメルト接着剤層の軟化温度によって定まる。よって、スペーサ25は、ホットメルト接着剤よりも軟化しにくい樹脂で構成することとなる。具体的に、軟化温度が150℃未満のホットメルト接着剤を用いる場合には、ポリプロピレン、PET、ポリイミド、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体)、PVCおよびPEN(ポリエチレンナフタレート)等からなる樹脂群より選択される1種をフィルム状に加工し、スペーサ25とすることができる。なお、樹脂の軟化温度については、ガラス転移温度に概ね等しいものとする。
In addition, the
また、スペーサ25は、ゴム弾性を有する高分子材料を主体に構成することも可能である。具体的にはシリコーン樹脂など、ICカード100の製造時の熱ラミネート温度で溶融しないエラストマーを好適に使用できる。スペーサ25がゴム弾性を持つと、次のような優位な効果を得ることができる。図9および図10に示したリチウム一次電池(薄型電池1)は、放電によりリチウムが正極側に移動するが、この際、電池の厚さが徐々に減少する傾向を示す。すると、ICカード100の製造時にはしっかりと固定されていた薄型電池1が、次第にICカード内でぐらつくようになると考えられる。しかしながら、製造時にスペーサ25に弾性変形を生じさせておけば、薄型電池1の厚さが減少したとしても、その減少分はスペーサ25が経時的に弾性復帰することで相殺される。ゆえに、カード内での薄型電池1のぐらつきが生じたり、薄型電池1の形状変化がカード表面に転写されたりする不具合が防止される。また、薄型電池1に、厚さ方向の静止荷重が常時付与されると、電極活物質、セパレータおよび金属集電板の相互密着性が高くなり、内部抵抗低減の観点でも有利である。
The
また、スペーサ25は、薄型電池1のシール部11に沿う枠状の形態を有するものであることが望ましい。たとえば、方形状の薄型電池1の対向する2辺にのみ沿ってスペーサを設けることも可能であるが、本実施形態のように、電池1の本体部12をぐるりと取り囲むようにしてスペーサ25を配置することにより、今まで説明した有意な効果を最大限に得られるようになる。
Moreover, it is desirable that the
また、図3に示すごとく、スペーサ25はその内周縁が薄型電池1のシール部11と本体部12との境界HLに一致するように寸法調整されているとよい。この配置によれば、スペーサ25が本体部12に差し掛からないので、本体部12へのダメージをより効果的に減殺できる。スペーサ25の外周縁については、当該薄型電池1の外周縁に一致するようにするとよい。あるいは、ICカード100のキャビティ79に収まる範囲内にて、薄型電池1の外周縁を超えて外方まで延ばしてもよい。たとえば図4に示すスペーサ251は、シール部11の外周縁を超えて外方まで延びるとともに、シール部11の側面に沿う形の断面L字状をなしている。これによれば、より高い固定効果を期待できる。
Further, as shown in FIG. 3, the
なお、薄型電池1の本体部12は、第1側(負極側)においてシール部11と概ね面一なのでインナシート73に密着する。第2側(正極側)においても、本体部12は、第2オーバシート75に概ね密着している。
The
ICカード100は、次のような手順にて作製することができる。その前に、薄型電池1の作製工程について図12の工程説明図を参照しながら説明する。まず、負極側の集電板7をウィンドウフレーム2に面接触させ、超音波溶着法あるいは熱溶着法によりウィンドウフレーム2の接着剤層を溶融させて、集電板7をウィンドウフレーム2に接着させる(12−1)。次に、ウィンドウフレーム2と集電板7との組立体を裏返し、集電板7の上に負極活物質であるリチウム薄板5を載置する。さらにリチウム薄板5の上から、セパレータ9をその周縁部がウィンドウフレーム2に面接触するように載置する(12−2)。このとき、セパレータ9の位置ズレが生じないように、予め接着剤等をセパレータ9もしくはウィンドウフレーム2に塗布しておくことが好ましい。
The
次に、メタルマスクを用いた厚膜印刷法により、セパレータ9の主面上に正極活物質たるMnO2含有スラリーを印刷する(12−3)。そして、予めウィンドウフレーム3に接合させておいた正極側の集電板8をスラリー層6に被せる(12−4)。最後に、真空雰囲気中、もしくはウィンドウフレーム2,3の間から空気を吸引しながら超音波ホーン52を集電板8に接触させて、ウィンドウフレーム2,3同士を溶着させることにより薄型電池1が得られる(12−5)。
Next, a MnO 2 containing slurry as a positive electrode active material is printed on the main surface of the
薄型電池1を作製する傍ら、図5に示すように、ICモジュール20、表示部22および回路を有するインナシート73、貫通口79aを有するコアシート72、オーバシート71,74、スペーサ25を作製する。コアシート72の貫通口79aは、打ち抜き等により形成することができる。スペーサ25は、コアシート72の貫通口79にちょうど嵌る大きさに調整する。次に、コアシート72の貫通口79aを一方の面側から塞ぐようにして、インナシート73および第1オーバシート74からなる下部シート80をコアシート72に重ね合わせることにより、電池収納用のキャビティ79を形成しそのキャビティ79に薄型電池1を収容する。そして、薄型電池1の上にスペーサ25を載置するとともに、キャビティ79に蓋をする形で第2オーバシート75を配置する(電池収容工程)。図5中では簡単のため、ICモジュール20および表示部22とその収容部については省略している。
While producing the
上記のようにして、薄型電池1およびスペーサ25の配置と、各シートの丁合いとを行なったのち、コアシート72、インナシート73およびオーバシート71,74をプレス機により上下から加熱しながら加圧して、各シート同士を相互に接着する(熱ラミネート工程)。この熱ラミネート工程は、スペーサ25が軟化ないし溶融しない温度範囲に調整しながら行なうことができる。また、熱ラミネート工程は、真空雰囲気で行なうようにしてもよい。以上のようにして、図1に示すICカード100を得ることができる。
After arranging the
なお、複数のICカードが互いに連結された多数個取りICカードワークを作製し、これをパンチ等で打ち抜いて、個別のICカード100に分離するという方法を採用することができる。この方法によれば、各樹脂シートの丁合いも容易であり、部品を1つ1つハンドリングする必要性が小さくなるので高い生産性を実現できる。また、図13および図14に示すように、スペーサ25をシール部11に予め接着しておくことにより、電池収容工程時および熱ラミネート工程時におけるスペーサ25の位置ズレの問題を回避することが可能なICカード用薄型電池1’を提供できる。すなわち、スペーサ25の取り付け工程を、図12に示した薄型電池1の製造工程に組み入れることが可能である。この場合においても、図3で説明したように、シール部11とスペーサ25との合計厚さが、本体部12の合計厚さ以上となるようにスペーサ25の厚さを調整することが好適である。
It is possible to employ a method of producing a multi-piece IC card work in which a plurality of IC cards are connected to each other, and punching them out with a punch or the like to separate them into
(第2実施例)
次に、図6に示すICカード101は、ゴム弾性を有するシート状のスペーサ27を、キャビティ79にちょうど収まるように寸法調整し、薄型電池1の本体部12と第2オーバシート75との両者に密着するように介挿した例である。スペーサ27の大きさは、本体部12の略全体に密着するように調整されていることが望ましい。スペーサ27の構成素材としては、シリコーン樹脂などの適度な耐熱性を有するエラストマーが好適である。耐熱性を有するとは、オーバシート74,75、インナシート73およびコアシート72を相互に接着してICカード101を得るための熱ラミネート温度で溶融しないことを意味する。薄型電池1、オーバシート74,75、インナシート73およびコアシート72については、既に説明した通りである。
(Second embodiment)
Next, in the
上記のICカード101を作製する際の熱ラミネート工程は、オーバシート74,75、インナシート73およびコアシート72が相互に接着され、スペーサ27が溶融しない温度範囲で行なうとよい。スペーサ27は弾性変形を生じ、薄型電池1に静止荷重を付与することとなる。また、軟質なスペーサ27は、薄型電池1の本体部12の表面凹凸を吸収し、シール破壊防止に寄与する。なお、スペーサ27は、薄型電池1に予め取り付けておいてもよい。
The thermal laminating step when manufacturing the
(第3実施例)
次に、図7に示すICカード102は、薄型電池1の本体部12の侵入は許容し、シール部11の侵入を阻止する大きさの開口29aが形成されたスペーサシート29を、第2オーバシート75とコアシート76の間に介挿した例である。スペーサシート29は、第2オーバシート75とコアシート76の両者に一体に接着されるシート部材として構成されている。スペーサシート29の開口周縁部29bは、第1側において薄型電池1のシール部11に密着し、第2側において第2オーバシート75に接着されている。換言すれば、コアシート76とスペーサシート29とで段付キャビティを形成し、その段付キャビティに薄型電池1を収容させたものと考えることができる。薄型電池1、オーバシート74,75およびインナシート73については前述した通りである。コアシート76は、スペーサ29を介挿する都合から、薄型電池1よりも薄く調整されている。
(Third embodiment)
Next, in the
スペーサシート29は、オーバシート74,75、インナシート73およびコアシート76と同一の樹脂材料、具体的には前述したようにPVC、PET−G、生分解樹脂、PETなどの熱可塑性樹脂で構成することができる。すなわち、ICカード102の基材と、薄型電池1のシール破損防止に寄与するスペーサとを兼用することができる。
The
図8は、図7のICカード102を作製するための熱ラミネート工程の開始前状態を示す断面模式図である。コアシート76の厚さは、薄型電池1のシール部11の厚さよりも大に調整されている。コアシート76とスペーサシート29とを合計した厚さは、薄型電池1の最大厚さよりも大である。コアシート76には薄型電池1が十分に嵌る大きさの開口77aが形成され、スペーサシート29にはコアシート76の開口77aよりも小さい開口29aが形成されている。薄型電池1は、これら開口29a,77aが一方側から下部シート80に塞がれることにより形成された段付キャビティ77に収容されている。スペーサシート29の開口周縁部29bと薄型電池1のシール部11との間には、若干の隙間が形成されているが、熱ラミネート工程を進めるにつれて各シートが徐々に軟化し、その厚さが減少する。これにともない、薄型電池1のシール部11にスペーサ29の開口周縁部29bが徐々にのしかかってきて、シール部11に圧力が加わるようになり、薄型電池1の本体部12に加圧力が集中することが防止される。これにより、電極活物質の漏出を防ぐことができる。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a state before the start of the thermal laminating process for producing the
本明細書中において、「主体に」とは、質量%で最も多く含有することを意味する。「真空」とは、大気圧よりも気圧を減じた状態をいう。 In the present specification, “mainly” means containing the largest amount by mass%. “Vacuum” means a state in which the atmospheric pressure is reduced from the atmospheric pressure.
1,1’ 薄型電池
2,3 ウィンドウフレーム(枠状シート部材)
5,6 金属集電板
11 シール部
12 本体部
25,27,251 スペーサ
29 スペーサシート
72 コアシート
73 インナシート(下部シート)
74 第1オーバシート(下部シート)
75 第2オーバシート(上部シート)
79 キャビティ
79a 貫通口
100,101,102 ICカード
1,1 '
5,6 Metal
74 First oversheet (lower sheet)
75 Second oversheet (upper sheet)
79
Claims (17)
貫通口(79a,77a)を設けたコアシート(72,76)に下部シート(80)を重ね合わせて電池収納用のキャビティ(79,77)を形成しそのキャビティ(79,77)に前記薄型電池(1)を収容するとともに前記キャビティ(79,77)に蓋をする形で上部シート(75)を配置する電池収容工程と、
前記コアシート(72,76)、前記下部シート(80)および前記上部シート(75)を上下から加圧加熱して相互に接着する熱ラミネート工程と、を含むICカード(100,102)の製造方法において、
前記薄型電池(1)のシール部(11)と前記上部シートとの間に予め成形したスペーサ(25,29)を介挿し、そのスペーサ(25,29)を介して加圧力が前記シール部(11)に加わるようにして前記熱ラミネート工程を行なうことを特徴とするICカード(100,102)の製造方法。 The internal airtightness is maintained by a seal portion (11) in which a resin frame-like sheet member (2, 3) is bonded to the outer peripheral portion of the metal current collector plate (7, 8), and the thickness of the seal portion (11) is increased. A battery production process for producing a plate-shaped thin battery (1) that is adjusted to be smaller than the thickness of the main body part (12) surrounded by the seal part (11),
The core sheet (72, 76) provided with the through-holes (79a, 77a) is overlapped with the lower sheet (80) to form a battery housing cavity (79, 77), and the thin shape is formed in the cavity (79, 77). A battery housing step of housing the battery (1) and disposing the upper sheet (75) in such a manner as to cover the cavity (79, 77);
A heat laminating process in which the core sheet (72, 76), the lower sheet (80), and the upper sheet (75) are pressurized and heated from above and below to bond each other to an IC card (100, 102). In the method
A preformed spacer (25, 29) is inserted between the seal portion (11) of the thin battery (1) and the upper sheet, and the pressure is applied to the seal portion (25, 29) through the spacer (25, 29). 11) A method for manufacturing an IC card (100, 102), wherein the thermal laminating step is performed as added.
貫通口(79a)を設けたコアシート(72)に下部シート(80)を重ね合わせて電池収納用のキャビティ(79)を形成しそのキャビティ(79)に前記薄型電池(1)を収容するとともに前記キャビティ(79)に蓋をする形で上部シート(75)を配置する電池収容工程と、
前記コアシート(72)、前記下部シート(80)および前記上部シート(75)を上下から加圧加熱して相互に接着する熱ラミネート工程と、を含むICカード(101)の製造方法において、
前記キャビティ(79)に収まる大きさに予め成形したゴム弾性を有するシート状のスペーサ(27)を、前記薄型電池(1)と前記上部シート(75)との両者に密着するように介挿し、前記熱ラミネート工程を行なうことを特徴とするICカード(101)の製造方法。 The internal airtightness is maintained by a seal portion (11) in which a resin frame-like sheet member (2, 3) is bonded to the outer peripheral portion of the metal current collector plate (7, 8), and the thickness of the seal portion (11) is increased. A battery production process for producing a plate-shaped thin battery (1) that is adjusted to be smaller than the thickness of the main body part (12) surrounded by the seal part (11),
The lower sheet (80) is overlapped on the core sheet (72) provided with the through hole (79a) to form a battery housing cavity (79), and the thin battery (1) is housed in the cavity (79). A battery accommodating step of disposing the upper sheet (75) in such a manner as to cover the cavity (79);
In the method of manufacturing an IC card (101), including a heat laminating step of pressing and heating the core sheet (72), the lower sheet (80) and the upper sheet (75) from above and below,
A sheet-like spacer (27) having rubber elasticity preliminarily molded to fit in the cavity (79) is inserted so as to be in close contact with both the thin battery (1) and the upper sheet (75), A method of manufacturing an IC card (101), wherein the heat laminating step is performed.
The thin battery (1 ') for an IC card according to claim 15 or 16, which is a lithium primary battery using lithium or a lithium alloy as the negative electrode active material (5) and an oxide of a transition metal as the positive electrode active material (6).
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JP2020118656A (en) * | 2019-01-28 | 2020-08-06 | 株式会社日立製作所 | Temperature detection label and temperature detection ink |
-
2003
- 2003-10-21 JP JP2003360182A patent/JP2005129236A/en active Pending
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