JP2005538463A - 非接触又は接触／非接触ハイブリッド型平坦度改善チップカードの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 アンテナ支持体、カード本体２枚およびアンテナに接続される電子モジュール又はチップを含むチップカードの製造方法。
【解決手段】 ２枚の熱可塑性シート（３２，３４又は６２，６４）をアンテナ支持体（１０又は４０）の各側に、前記シートに使用する材料が軟化して完全に流れ、アンテナ支持体の厚さの相違を消滅させることのできる温度で接合する第１積層ステップ、及び熱可塑性シート（３２，３４又は６２，６４）の所要固化時間の後実行される第２積層ステップであって、カード本体を形成するプラスチック層２枚（３２，３４又は６２，６４）を、一様な厚さのプラスチック被覆アンテナ支持体（３０又は６０）の平坦なプラスチック被覆面に対し、加熱プレスで接合するステップを含む第２積層ステップを含む。

Description

本発明は、接触／非接触ハイブリッド型チップカードの製造方法、詳細には、非接触又は接触／非接触ハイブリッド型平坦度改善チップカードの製造方法に関する。

非接触チップカードは、各種分野での使用が増えているシステムである。輸送部門においては、支払い手段として発達して来た。これは電子財布の場合にも当てはまる。多くの企業もまた非接触チップカードを用いた従業員識別手段を開発してきた。

接触／非接触ハイブリッド型カード又は非接触カードと関連読取装置との間の情報交換は、非接触カードに内蔵されるアンテナとリーダ内に配置される第２アンテナとの間の遠隔型電磁結合により行われるか、又はリーダとの接触により直接行われる。情報の作成、記憶及び処理を行うため、カードにはアンテナに連結する電子モジュールが設けられる。アンテナは、カード本体の間に位置する支持体の上に配置され、カード本体の外面には、後のカード使用に関連するグラフィックが印刷される。アンテナ支持体は、プラスチック誘電体支持体、又は紙など繊維材料で作られる支持体である。接触／非接触ハイブリッド型カードの製造方法には、更に次の３つの主要ステップが含まれる。
− プラスチック製支持体上への銅又はアルミニウムの化学エッチング又は、紙製支持体上へのスクリーン印刷によりアンテナを製造するステップ、
− その外面に予め印刷が施されているカード本体の上下プラスチック層を、アンテナ支持体に加圧下で加熱積層するステップ、及び
− 電子モジュールを嵌合し接続するステップ。

繊維材料製のアンテナ支持体及びそのアンテナ支持体上にスクリーン印刷されたアンテナを用いる製造方法の場合、カード本体は２層又は３層のプラスチック層で作られ、その２層の主要層は異なるビカット軟化点（ＰＶＣが硬質状からゴム状に移行する温度）を有する。実際、外側の硬質なＰＶＣ層は、内層のものより高いビカット軟化点を有する。外層よりビカット軟化点の低い内層は、アンテナ支持体と接触している。

積層ステップは、カード本体を構成する異種のＰＶＣ層とアンテナ支持体とを積み重ねるステップを含む。次いでこのサンドイッチを積層プレスの中に配置する。サンドイッチは続いて約１５０℃の温度で熱処理を受ける。同時に、異種の層が融合するようにサンドイッチはプレスされる。熱と圧力の複合作用の下で、外側ＰＶＣ層が軟化し、一方、ビカット軟化点の低いＰＶＣからなる内層は流動化する。アンテナと接触するカード本体内層のＰＶＣは、このように流動化して、アンテナのスクリーン印刷インクを本体の中に捕捉し、カード本体の内層２つの流動化ＰＶＣは、アンテナ支持体の中に予め形成されるキャビティ切込みを通って接触することとなる。

上述の方法は、残念ながら、カードの最終的な見栄えに美観上の欠点がある。実際、カード本体の内層が流動化する間に、内層のＰＶＣによる変形よりは軽い程度で外層が軟化し、アンテナとキャビティ切込みの厚さによって生じるアンテナ支持体のレリーフの形状に一致する。

したがって、積層後に作られるカードは、完全に平坦ではなくレリーフを含む。もちろん、これらの極めて小さいレリーフは、裸眼では見えないが、カード本体の外層表面が印刷される際には、印刷されたグラフィックの色調変化としてあらわれる。実際、印刷されたカード本体の場合、カード本体をアンテナ支持体上に積層する間に、アンテナに起因する余分の厚さが印加点の間隔を開けて色を明るくする結果を生じ、カード本体の内層のＰＶＣが流入するアンテナ支持体の切込みが印加点を互いに引寄せて色を暗くする結果を生じる。カードの外観が段階的に変わる。

この欠点はまた、化学的エッチングにより作成されるアンテナが、プラスチック製アンテナ支持体を用いる非接触カードの製造方法でも存在する。実際、このような方法では、積層後、印刷されたカード本体の上に銅の軌跡の刻印が見られ、カードが平坦でないことが、ミクロンスケールではあるが、ユーザの目に画像の変形として映る。

カードの良好な作動に影響はないが、最終的なカードの外観に見られる不具合を、美的基準に極めて敏感なユーザが問題にすることがある。

本発明の目的は、完全に平坦な非接触又は接触／非接触ハイブリッド型チップカード用アンテナ支持体が得られることを可能にする新規製造方法を提供することにより、この重要な欠陥を克服することにある。

本発明はしたがって、アンテナ支持体、アンテナ支持体各側の２枚のカード本体及びアンテナに連結される電子モジュール又はチップを含む非接触チップカード又は接触／非接触ハイブリッド型チップカード製造方法に関する。本方法は、更に以下の各ステップを含むことを特徴とする。

アンテナ支持体の各側に熱可塑性物質の２枚の均質シートを、シート作製材料が軟化し、アンテナ支持体から差厚を除去し、平坦面を有する可塑性アンテナ支持体を形成することができるよう、全体が流動するのに十分な温度で溶融するステップを含む第１積層ステップ、及び
熱可塑性シートの所要固化時間に相当する時間の後実行される第２積層ステップであって、カード本体を構成する２層のプラスチック層を、熱可塑性シートにより成形される一様な厚さのアンテナ支持体の成形済み平坦面に、加熱プレスにより融合するステップを含む第２積層ステップ。

添付図面を参照し、以下の記述を読むことにより本発明の目的、対象及び特徴が更に明らかになるであろう。

図１に示す本発明の好適実施例によると、アンテナ支持体は、紙などの繊維材料で構成されており、約９０μｍの厚さを有する。本発明によるチップカードの製造は、先ずその支持体１０の上にアンテナを製造するステップを含む。アンテナは、銀、銅又は炭素など導電性元素を含むスクリーン印刷高分子化合物導体インクの２つのループ１２と１４から作成される。各ループは、その一端が、これもまたスクリーン印刷されるアンテナのボンディングパッドの１つに連結される。ループ１２はパッド１６に、ループ１４はパッド１８に連結される。ループは、一般にはクロスオーバーとして公知の電気ブリッジ（図示せず）により連結される。誘電体インクの絶縁帯２０を、クロスオーバーとループ１２との間にスクリーン印刷する。チップを含む電子モジュールは、接触／無接触ハイブリッド型チップカードの最終製造ステップでカードに挿入する。アンテナ設計は、ＩＳＯ寸法のチップカードのための通常アンテナ設計に比べ逆向きになっている。この特殊構成により、スクリーン印刷を施すアンテナ支持体の面と反対側のカード本体の中、即ち、特許ＦＲ ２ ８０１ ７０７の接触／無接触ハイブリッド型チップカード製造方法の詳細説明に基づいてスクリーン印刷を施さない支持体面と接触するカード本体内に、埋込まれるモジュールを内蔵するキャビティのある接触／無接触ハイブリッド型チップカードを製造することができる。

したがって、支持体を裏返すとき（ボンディングパッドが左になる）、モジュールのボンディングパッド１６及び１８は、ＩＳＯ寸法のカードに対して、再び標準の位置になりうる。紙製アンテナ支持体は、モジュールの抵抗を増加するよう切込み又はキャビティ２２及び２４を含むことができる。

このように、アンテナ支持体１０には、切込み及び／又はキャビティがあり、またスクリーン印刷インクループで作成されるアンテナのため、レリーフを有する。その結果、アンテナ支持体１０の両側、詳細にはその上にアンテナをスクリーン印刷する面は平坦でない。

次に続く図２、３及び４は、本発明による接触／無接触ハイブリッド型カードの製造方法を示す。ハイブリッド型チップカードのアンテナ支持体１０の断面図を図２に示す。本発明による方法の第１ステップは、２枚の熱可塑性層又はシートをアンテナ支持体１０の上に積層するステップを含む。このステップは、カードの各種構成層の第１積層ステップであり、その断面図を図３に示す。この第１積層ステップは、厚さ１００μｍの熱可塑性物質の２枚の均質なシート３２と３４を加熱プレスによりアンテナ支持体１０の各側に融合するステップを含む。到達する温度及び圧力はそれぞれ約１８０℃及び２５０バールである。この第１積層ステップの間、温度は、シート３２と３４を作る物質が軟化し全体が流動して、窪み２２、２４及び支持体１０の中に作られる可能性のあるその他の切込みを充填し、ループ１２及び１４によるものなどアンテナ支持体のレリーフを捉えるのに十分な温度でなければならない。こうして、アンテナ支持体１０のレリーフが、熱可塑性物質の塊の中に捉えられ、厚さが約２２０μｍに等しい可塑性アンテナ支持体３０を形成する。予めアンテナ支持体に作られる可能性のある切込みによりさらに、両熱可塑性シート３２と３４を融合させることができる。こうして形成される可塑性アンテナ支持体３０は、元のアンテナ支持体１０から厚さの相違をすべて除去する。カードの各種構成層の第２積層段階は、カード本体２枚を成形アンテナ支持体３０の各側に、図４を参照して、積層するステップを含む。この第２ステップは、熱可塑性シート３２及び３４が所要固化時間に相当する一定時間後に実施され、カード本体を作る約２６０μｍに等しい厚さの熱可塑性物質の層２層３６及び３８を可塑性支持体３０の平坦面上に加熱プレスにより融合するステップを含む。両カード本体３６及び３８はその外面に、カード独自のグラフィックスが予め印刷されている。可塑性アンテナ支持体３０は一様な厚さを有するので、このステップは、融合よりも接着接合に似ている。その結果、この段階で必要な圧力と温度は、従来の方法で用いられるものより遙かに低い。この積層ステップに必要な温度と圧力は、それぞれわずか約１２０℃と約１５０バールである。その上、加圧及び加熱サイクルの持続時間もまた短縮される。

接触／非接触ハイブリッド型カードの場合、カードの最終製造ステップは、図には示さないが、チップと両面回路で形成されるモジュールを受けるキャビティを形成するステップを含む。キャビティを形成することにより、ボンディングパッドがモジュールを伴ったアンテナから離すことが可能となる。アンテナのスクリーン印刷を破損しないよう、キャビティ形成は、スクリーン印刷を担うアンテナ支持体の表面と反対側のカード本体内、即ち、アンテナのスクリーン印刷を担わない面と接触するカード本体内、におこなう。こうして、キャビティ形成に際し、アンテナ支持体はインク導入の前に開孔される。さらに、アンテナ支持体は全体としてカード本体の内層のＰＶＣ内部にセットされるので、割れや切裂きなどの破損を何ら受けない。カード上のチップ位置の基準であるＩＳＯ寸法のチップカードの場合は、アンテナを支持体上に逆向きにスクリーン印刷することと、スクリーン印刷を担わない支持体表面に接触するカード本体にキャビティを形成することにより、スクリーン印刷アンテナの完全性を保ちながらモジュールを標準位置に嵌合することができる。

モジュールは、接着接合により嵌合する。異なる２つの接着剤を使用する。第１接着剤は、モジュールのアンテナのパッドへの接続を可能とする導電性接着剤である。この接着剤には、銀含有接着剤が最も好適である。第２接着剤は、モジュールをカードに密封する接着剤である。特定の実施例では、シアノアクリレート接着剤を用いる。カードへの挿入前にモジュールの下に配置される「ホットメルト」フィルム接着剤を使用することも可能である。

本発明を非接触チップカードに適用するときは、アンテナ支持体４０が図５に示されたようになり、この場合ではアンテナ設計は逆転しない。前述のように、スクリーン印刷されたインクの２つのループ４２と４４で構成されたアンテナが支持体４０の上に製造される。接触／非接触ハイブリッド型チップカードと対照的に、非接触チップカードはカード表面に視認できる電子モジュールがなく、電子モジュール又はチップ５０は、カード内に埋込まれる。電子モジュール又はチップ５０は、アンテナ支持体４０の上に固定され、オーム接触をなし得る導電性接着剤の層により、アンテナのボンディングパッド３６及び３８に直接接続される。電子モジュールの場合は、支持体４０図示しない窪みの中に配置することができる。オーム接触は、導電性接着剤を用いるか又は、接着剤のない単純な接触により、なされ得る。アンテナ支持体４０は、アンテナのスクリーン印刷後に好適に形成される２つの窪み５２及び５４を備えることもできる。これら２つの窪みは、電子モジュール又はチップ５０の機械的強度を増加するため用いられる。

このように、アンテナ支持体４０には切込み及び／又はキャビティと、スクリーン印刷されたインクで構成されるアンテナによるレリーフがある。その結果、アンテナ支持体４０の両面、より詳しくはその上にアンテナがスクリーン印刷される面は平坦でない。その上、非接触専用チップカードのアンテナ支持体４０は、図５に示す非接触チップカードのアンテナ支持体４０の軸Ｂ−Ｂに沿う断面図を示す図６に示すように、電子モジュール又はチップ５０のため顕著なレリーフを含む。

非接触チップカードに適用される本発明による方法は、接触／非接触ハイブリッド型チップカードに適用される方法のステップと同様である。しかし、電子モジュール又はチップ５０を装備した非接触チップカードの場合には、本発明の変形が適用され、アンテナに直接接続されるチップ５０を装備する非接触チップカード５０に有利に適用される。その詳細を図６、７及び８に示す。

非接触チップカードのアンテナ支持体４０の断面図を図６に示す。本発明による方法の第１ステップは、熱可塑性物質の２枚の層又はシートをアンテナ支持体４０に積層するステップを含む。このステップは、カードの各種構成層の第１積層ステップであって、図６に断面図を示す。この第１積層ステップは、加熱プレスにより熱可塑性物質の２枚の均質なシート６２及び６４を、アンテナ支持体４０の各側に融合するステップを含む。到達する温度及び圧力は、それぞれ約１８０℃及び２５０バールである。電子モジュール又はチップ５０を受けるアンテナ支持体の表面に付着される熱可塑性シート６２には、貫通キャビティ５６が開孔されており、その厚さは電子モジュール又はチップ５０の厚さより大きい。キャビティ５６は、積層する前にシート６２をアンテナ支持体４０の上に配置する際、電子モジュール又はチップ５０が内側にあり、電子モジュール又はチップ５０がシート６２に接触しないよう、熱可塑性シート６２の上に位置する。キャビティ５６は円形であるのが好適である。厚さ１８０μｍ、表面積１．５ｍｍ^２のチップ５０がアンテナに接触する場合、熱可塑性物質６２の層の厚さは２００μｍに等しく、キャビティ５６の径は３ｍｍに等しい。

したがって、第１積層ステップの間、熱可塑性シート６２又は６４には圧力が加わるがチップ５０には加わらないので、それを破損する恐れのある応力は何も受けない。温度は、シート６２及び６４を作る物質が軟化し全体的に流動して、窪み５２と５４並びに支持体４０の中に作られる可能性のあるその他の切込み及びキャビティ５６を充填し、アンテナのループ４２及び４４によるものなどアンテナ支持体のレリーフを捕捉するのに十分でなければならない。

こうして、アンテナ支持体４０のレリーフが、熱可塑性物質の塊の中に捕捉されるので、可塑性アンテナ支持体６０を約４００μｍに等しい厚さで形成している。アンテナ支持体上に予め形成される切込みにより、さらに熱可塑性シート６２と６４は良好に融合することができる。こうして形成される可塑性アンテナ支持体６０は、元のアンテナ支持体４０との厚さの相違を完全に解消している。

カードの各種構成層の第２積層段階は、図８を参照して、２枚のカード本体を可塑性アンテナ支持体６０の各側に積層するステップを含む。この第２ステップは、熱可塑性シート６２と６４が所要固化時間に相当する一定時間後に実施され、カード本体を構成する約１６０μｍに等しい厚さの熱可塑性物質の層２層６６及び６８を支持体３０の成形平坦面上に加熱プレスにより融合するステップを含む。両カード本体６６及び６８はその外面に、カード独自のグラフィックスが予め印刷されている。熱可塑性アンテナ支持体６０は一様な厚さを有するので、このステップは、融合よりも接着接合に似ている。その結果、この段階で必要な圧力と温度は、在来方法で用いられるものより遙かに低い。この積層ステップに必要な温度と圧力は、それぞれ約１２０℃と１５０バールである。その上、加圧及び加熱サイクルの持続時間もまた短縮される。

図５、６、７及び８に示すような非接触チップカードの場合は、このステップがカードの最終製造ステップである。

非接触チップカードに適用される本発明の方法の変形によると、アンテナ支持体の電子モジュール又はチップ５０を受ける面と反対の面に貼付する熱可塑性シート６４には、キャビティ５８と共にせん孔することもできる。キャビティ５８は、熱可塑性シート６４の上で、電子モジュール又はチップ５０の位置に重複するように配置される。この場合、第１積層ステップ間、チップは、熱可塑性シート６２及び６４に加わる圧力に起因する応力全部から完全に保護される。

キャビティ５６が、第１積層ステップ間に熱可塑性シート６２の材料で充填するには大き過ぎるとき、本発明による方法の第２変形を、非接触チップカードに適用することができる。この場合、第１積層ステップの後得られるアンテナ支持体６０は、キャビティ５６に起因する孔部を含むので、平坦ではない。したがって支持体６０は、キャビティ５６の位置にエポキシ型樹脂を受入れて電子モジュール又はチップ５０を保護し、可塑性アンテナ支持体６０を完全に平坦化することができる。

カード本体構成層に用いられる熱可塑性物質は、塩化ポリビニール（ＰＶＣ）が最も好適であるが、ポリエステル（ＰＥＴ、ＰＥＴＧ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）又はアクリルニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）とすることもできる。

ポリエステル又はポリアミドなどプラスチック製支持体の上、又はエポキシガラス支持体の上に金属ループからなるアンテナもまた、その支持体に対しレリーフになることを明記することが大切である。したがって、本発明は、あらゆる型のアンテナ支持体及びあらゆる型のアンテナ、特に、そのアンテナがレリーフで現れる支持体、に対して適用される。アンテナ支持体は、温度に関わりなく寸法が安定に維持される材料、とりわけ約１８０℃の温度に変形又は寸法変動なしに耐える材料で作製しなければならない。

接触／非接触ハイブリッド型チップカードのアンテナ支持体を示す。 図１に示すアンテナ支持体の、図１の線分Ａ−Ａに沿う断面図を示す。 接触／非接触ハイブリッド型チップカードの可塑性アンテナ支持体の断面図を示す。 本発明による接触／非接触ハイブリッド型チップカードの断面図を示す。 非接触チップカードのアンテナ支持体を示す。 図５に示すアンテナ支持体の図５の線分Ｂ−Ｂに沿う断面図を示す。 非接触チップカードの可塑性アンテナ支持体の断面図を示す。 本発明による非接触チップカードの断面図を示す。

Claims (13)

1. アンテナ支持体と、アンテナ支持体両側の２枚のカード本体と、アンテナに連結される電子モジュール又はチップを含む非接触チップカード又は接触／非接触ハイブリッド型チップカードの製造方法であって、
   前記アンテナ支持体（１０又は４０）の各側に熱可塑性物質の均質シート２枚（３２、３４又は６２、６４）を、アンテナ支持体から差厚を除去し、平坦面を有する可塑性アンテナ支持体（３０又は６０）を形成することができるよう、シート作製材料が軟化し、全体が流動するのに十分な温度で、プレスにより溶融するステップを含む、第１積層ステップと、
   前記熱可塑性シート（３２、３４又は６２、６４）の所要固化時間に相当する時間の後実行される第２積層ステップであって、カード本体を構成するプラスチック層２枚（３６、３８又は６６、６８）を、前記熱可塑性シートにより可塑化される一様な厚さのアンテナ支持体（３０又は６０）の可塑性平坦面に、加熱プレスにより融合するステップを含む第２積層ステップと、
   の各ステップをさらに含むことを特徴とする製造方法。
2. 電子モジュール又はチップ（５０）を受入れる前記アンテナ支持体（４０）の表面に積層される前記熱可塑性シート（６２）が、貫通キャビティ（５６）により開孔されており、その厚さはチップの厚さより大きく、前記キャビティ（５６）は、第１積層段階以前に前記シート（６２）を前記支持体（４０）上に配置すると、前記電子モジュール又はチップ（５０）がキャビティ内に入り、電子モジュール又はチップ（５０）がシート（６２）と接触しないよう配置される、非接触チップカードに適用される、請求項１に記載の製造方法。
3. アンテナ支持体のチップを受け入れる表面と反対側の表面に積層される前記熱可塑性シート（６４）がキャビティ（５８）により開孔されており、キャビティ（５８）は、前記熱可塑性シート（６４）の上で、電子モジュール又はチップ（５０）の位置に重複するように配置される、請求項２に記載のチップカード製造方法。
4. 前記支持体（６０）が、電子モジュール又はチップ（５０）保護のため、キャビティ（５６）の位置においてエポキシ型樹脂を受入れることができて、且つ可塑性アンテナ支持体（６０）を完全に平坦にする、請求項２に記載のチップカード製造方法。
5. 前記アンテナ支持体（１０又は４０）が、温度に関係なく寸法が安定に維持される材料、とりわけ約１８０℃の温度に変形又は寸法変動なしに耐える材料製である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のチップカード製造方法。
6. 前記アンテナ支持体がポリエステル又はポリアミドなどのプラスチック製である、請求項５に記載のチップカード製造方法。
7. 前記アンテナ支持体がエポキシガラス製である、請求項５に記載のチップカード製造方法。
8. アンテナ支持体（１０又は４０）が、紙などの繊維材料製である、請求項５に記載のチップカード製造方法。
9. アンテナ製造のステップが、導電性高分子インクのループを前記繊維材料支持体上にスクリーン印刷するステップと、前記インクを硬化させるため前記支持体に熱処理を施すステップとを含む、請求項８に記載のチップカード製造方法。
10. アンテナ製造ステップの間に、アンテナ支持体（１０又は４０）にキャビティ切込み（２２、２４又は５２、５４）を作ることにより、第１積層ステップ間の熱可塑性物質の両層（３２、３４又は６２、６４）の融合が更にできるようにする、請求項９に記載のチップカード製造方法。
11. 前記可塑性アンテナ支持体（５０又は６０）の各側に積層される前記カード本体（３６、３８又は６６、６８）に、独自のカードグラフィックスを予め印刷する、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のチップカード製造方法。
12. 前記可塑性アンテナ支持体（５０又は６０）に対するカード本体積層ステップの間、保護被膜として働くワニスの第３プラスチックシート又は層を、各カード本体に付加する、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のチップカード製造方法。
13. カード本体を構成する熱可塑性物質が、塩化ポリビニール（ＰＶＣ）、ポリエステル（ＰＥＴ、ＰＥＴＧ）、ポリプロピレン（ＰＰ）か、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）である、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のチップカード製造方法。

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