JP2005276067A - 非接触式ｉｃカード - Google Patents

Abstract

【課題】 ＩＣチップ非回路面側から衝撃が加わった場合、屈曲に必要なエネルギーを大きくすることで、ＩＣチップが破損しにくい非接触ＩＣカードを提供する。
【解決手段】 ＩＣチップを薄くして屈曲性を持たせるとともに、非回路面側に補強板を接着し、且つ最外層であるフレキシブルなプラスチックシートに補強板が接する位置として、ＩＣチップを表面付近に配置する。詳しくは、ＩＣチップの割れやすい非回路面をＩＣカード表面に向け、かつＩＣチップをＩＣカードの表面から、カードの厚さの半分の４５％以内に配置することによって、カード表面に加わる衝撃によるチップ割れをより効果的に防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＩＣカードに関し、詳しくはＩＣチップの破損を防止した非接触式ＩＣカードに関する。

近年、カード技術の発達により、各種のシステムに用いられる情報記録媒体として、広範囲な用途に利用されているＩＣカードがあり、特に非接触型のＩＣカードは、情報の書き込み処理、あるいは読み出し処理を行う際に、専用の装置に挿入する必要がないため、カード自体の取り扱いが便利なこともあり、産業上に急速に普及しつつある。このような非接触式のＩＣカードは、通信処理を制御する制御部やメモリ等の機能を有するＩＣチップと、電磁波の送受信のためのアンテナとが実装されたアンテナ基板がカード本体となるカード素材であるプラスチックシートに埋設されて構成されており、電磁波等を用いて外部装置とのデータ通信処理が行われることとなる。

このため、非接触式のＩＣカードは、折り曲げや点衝撃等によりＩＣチップが機械的に破壊されるとＩＣチップに記録されたデータ自体が失われることからＩＣチップ自体を封止する封止樹脂上に金属性の補強板を配備するＩＣカードを構築することで、ＩＣチップの破壊を防止し、ＩＣチップの動作の信頼性を確保するようにしていた。

従来技術例として、ＩＣチップをカードの厚さの半分である±５％の範囲内に配置するものがある（例えば、特許文献１参照）。
特許第２９７０４１１号公報

しかしながら、このような従来の非接触式ＩＣカードにおいて、剛性を有するＩＣチップは割れやすいことが確認されており、また、フレキシブルなアンテナ基板に実装されている時、ＩＣチップを薄くしてフレキシブルにすると、回路面側からの衝撃よりも非回路面側からの衝撃に対して割れやすくなるという問題があった。一方で、ＩＣチップを保護するために補強板を厚くすると、カードの品質が低下するという問題もあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ＩＣチップを薄くして屈曲性を持たせるとともに、非回路面側に補強板を接着し、且つ最外層であるフレキシブルなプラスチックシートに補強板が接する位置として、ＩＣチップを表面付近に配置することにより、ＩＣチップ非回路面側から衝撃が加わった場合、屈曲に必要なエネルギーを大きくすることで、ＩＣチップが破損しにくい非接触式ＩＣカードを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ＩＣチップが、最外層であるフレシキブルなプラスチックシートに挟み込まれた非接触式ＩＣカードであって、ＩＣチップの非回路面をプラスチックシートに相対させ、かつプラスチックシート表面から非接触式ＩＣカードの厚さの４５％の範囲内にＩＣチップを配置することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、ＩＣチップを補強する補強部材が最外層であるフレシキブルなプラスチックシートに接することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、ＩＣチップとプラスチックシートとが非接着であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において、補強板の角の形状は鋭頭ではないことを特徴とする。

本発明によれば、第１の効果として、ＩＣチップの割れやすい非回路面をＩＣカード表面に向け、かつＩＣチップをＩＣカードの表面から、カードの厚さの４５％以内に配置することによって、カード表面に加わる衝撃によるチップ割れをより効果的に防止することができる。

また、第２の効果として、最外層であるフレシキブルなプラスチックシートとＩＣ実装部とを接着させてないので、ＩＣカードが撓んだ際に、位置ずれによる応力の分散を図ることができ、プラスチックシートが破けるのを防止し、電気接続部の剥離を抑えることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

まず、図１を参照しながら本発明の実施例１である非接触ＩＣカードの構成について説明する。
本発明にかかる非接触ＩＣカードは、アンテナ基板１上に、螺旋状のアンテナやコンデンサ等のアンテナパターン２が形成され、このアンテナパターン２と導電性接着剤を介してＩＣチップ３と接続するように、ＩＣチップ３がアンテナ基板１に実装されている。また、アンテナパターン２と接続されたＩＣチップ３を覆うように第１の接着剤４が設けられている。

また、ＩＣチップ３の上方には、ＩＣチップ３よりも幅広い金属性の補強板５が第１の接着剤４を介して設けられている。更に、金属性の補強板５と第１の接着剤４とを覆うように、補強板５のエッジ部分のカード表面への応力を緩和する第２の接着剤６が設けられている。

また、ＩＣチップ３が実装されたアンテナ基板１の面とは反対側の面に、第１の接着剤４を介して金属性の補強板５が設けられている。なお、接着剤を介して金属性の補強板５を設けることも可能である。

そして、中間シート７とプラスチックシート８とが、ＩＣチップ３を実装したアンテナ基板１を挟持するように積層されている。

次に、図１に示す非接触ＩＣカードを構成する各々の構成部分について説明する。

（アンテナ基板）
アンテナ基板１は、アンテナパターン２が形成される絶縁性のシートであり、アンテナ基板に適用可能な樹脂としては、一般用ポリスチレン樹脂、耐衝撃用ポリスチレン樹脂、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、セルローストリアセテート、セルロールジアセテート等のセルロース系樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリアクリル酸メチル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリル酸エチル樹脂、ポリエチルメタクリレート樹脂、酢酸ビニル樹脂等、従来からに使用される公知の樹脂が挙げられる。

（アンテナパターン）
アンテナパターン２を形成する材質としては、銅、アルミニウム、金、銀、鉄、錫、ニッケル、亜鉛、チタン、タングステン、ハンダ、合金等が適用可能である。
なお、アンテナ基板上にアンテナパターンを形成する手法としては、エッチング法や、印刷法（スクリーン印刷法、オフセット印刷法）、銅線の巻き加工による形成方法等が用いられる。

（接着剤）
ＩＣチップを封止するための接着剤４としては、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂等の樹脂が適用可能である。また、封止樹脂４としては、紫外線硬化型の樹脂も適用可能である。なお、熱硬化性の樹脂を用いる場合には、熱硬化反応により体積収縮が生じてＩＣチップに応力が加わるのを抑えるために、フィラー、中空粒子、箔片を単体あるいは複合させたものを分散することが好ましい。

（補強板）
ＩＣチップを保護するための補強板５としては、金属性の材質を用いて構成されており、補強板に用いられる金属性の材質としては、ステンレス系、チタン系の金属を用いることが好ましいが、これに限定されるものではない。また、補強板は５０μｍ〜２００μｍの厚さのものが好ましい。

（中間シート）
アンテナ基板を挟持する中間シート７としては、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル酸メチル樹脂、ポリアクリルニトリル樹脂、ポリメチルメタアクリレート樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、非結晶ポリエステル樹脂（ＰＥＴ−Ｇ）等の非結晶性樹脂が適用可能である。

（プラスチックシート）
ＩＣカードの最外層のオーバーレイであるプラスチックシート８は、フレキシブルな基板であり、その材料としては、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、セルローストリアセテート、セルロールジアセテートなどのセルロース系樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリアクリル酸メチル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリル酸エチル樹脂、ポリエチルメタクリレート樹脂、塩化ビニル樹脂、非結晶ポリエステル樹脂（ＰＥＴ−Ｇ）等の樹脂が適用可能である。

本実施例では、以上説明した非接触式ＩＣカードに実装されるＩＣチップの割れやすい面（非回路面）をカードの表面側に配置する、すなわち、カード表面からＩＣチップの中心までの距離をより短くした位置にＩＣチップを配置する。これにより、カード表面に加わる衝撃によるチップ割れをより効果的に防止することを特徴としている。本実施例では、ＩＣチップの割れやすい面（非回路面）をＩＣカード表面に向け、かつＩＣチップをＩＣカードの表面から、カードの厚さの４５％以内に配置する。好ましくは、３５％以内とすることでＩＣチップの割れを防止する効果が高くなる。

ここで、本実施例のＩＣカードの構造を実証するための実験について以下に説明する。

ＩＣカードの中に配置するＩＣチップの位置をカード表面の方向にずらしていった場合、それぞれの配置位置において、カードを曲げた時のＩＣチップにかかるエネルギーがどの位になるかという実験を行った。この実験では、図２（カードの側面を示している）に示すようにＩＣカードを半径１０ｃｍまで曲げた場合（曲率半径
１０ｃｍとした場合）、ＩＣチップの各配置位置におけるエネルギー比を計算した。
なお、図３に示すようにエネルギー比は、ＩＣチップがＩＣカードの真ん中にあり、かつ５０μｍの補強板を備えた場合を１とした。また、補強板を１００μｍ、２００μｍに変えた時のエネルギー比の違いも併せて計算した（図３参照）。また、図３に示す「チップ存在範囲」とは、ＩＣチップの配置位置を示し、「ｈ」は、図１に示すようにＩＣカード表面からＩＣチップの中央部分までの距離を示す。さらに、ＩＣチップは、割れやすい面（非回路面）をカード表面側に向けて配置した。

実験は、ＪＩＳ規格である７６０μｍのカード及び８００μｍのカードの２枚を使用して行った。図４は、８００μｍのカードの曲率半径とエネルギー比とを補強板別に示す折れ線グラフである。また、図５は、図４と同様に、７６０μｍのカードの曲率半径とエネルギー比とを補強板別に示す折れ線グラフである。この図４及び図５の両方から分かるように、ＩＣチップがカード中心にある場合（曲率半径が大きい場合）より、ＩＣチップがカード表面近くにある場合（曲率半径が小さい場合）の方が、およそ５％程度エネルギー比が高くなっている。

以上の実験結果より、ＩＣチップはカードの表面側に配置される程（ｈの値が小さい程）、曲がりづらくなっていることが実証された。つまり、図３に示すように、ＩＣチップはカードの表面側に配置される（曲率半径が小さい）ほど、カードを曲げるためのエネルギー比は多くなり、カードが曲がりづらくなる。そして、カードが曲がりづらいとカード内のチップは割れにくいので、ＩＣチップをカードの表面側に配置することにより、チップ割れを防ぐ効果を得ることができる。

次に、本発明の実施例２について図６を参照して説明する。
本実施例２は、図６に示すように、カード表面側において、補強板３とプラスチックシート８との間に非接着部９を設ける。このようにすることで、プラスチックシートとＩＣ実装部とを接着させないので、ＩＣカードが撓んだ際に、位置ずれによる応力の分散を図ることができ、プラスチックシートが破けるのを防止し、電気接続部の剥離を抑えることができる。

本発明の実施例３として、ＩＣチップの上方に設置する補強板の角を丸くしてもよい。その理由は、ＩＣチップをプラスチックシートに近づけて設置すると、チップの上の補強板もプラスチックシートに近づくので、カードを曲げたときに、補強板の角が鋭いため、プラスチックシートにあたって傷ついてしまうためである。

以上、本発明の実施例について説明したが、上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。

本発明の実施例１である非接触式ＩＣカードの内部構成を示す側断面図である。 本発明の実施例である非接触式ＩＣカードにかかる実験時の動作を示す側面図である。 本発明の実施例である非接触式ＩＣカードにかかる実験結果を示す表である。 本発明の実施例である非接触式ＩＣカードにかかる実験結果を示す表である。 本発明の実施例である非接触式ＩＣカードにかかる実験結果を示す表である。 本発明の実施例２である非接触式ＩＣカードの内部構成を示す側断面図である。

符号の説明

１ アンテナ基板
２ アンテナパターン
３ ＩＣチップ
４ 接着剤
５ 補強板
７ 中間シート
８ プラスチックシート
９ 非接着部

Claims (4)

1. ＩＣチップが、最外層であるフレシキブルなプラスチックシートに挟み込まれた非接触式ＩＣカードであって、
   前記ＩＣチップの非回路面を前記プラスチックシートに相対させ、かつ前記フレシキブルな基板表面から前記非接触式ＩＣカードの厚さの４５％の範囲内に前記ＩＣチップを配置することを特徴とする非接触式ＩＣカード。
2. 前記ＩＣチップを補強する補強部材が前記プラスチックシートに接することを特徴とする請求項１記載の非接触式ＩＣカード。
3. 前記ＩＣチップと前記プラスチックシートとが非接着であることを特徴とする請求項１記載の非接触式ＩＣカード。
4. 前記補強板の角の形状は鋭頭ではないことを特徴とする請求項２記載の非接触式ＩＣカード。

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