JP2006523395A - 熱可塑性支持体にスマートカード・アンテナを製作する方法及び結果物としてのスマートカード - Google Patents

Abstract

本発明は、アンテナがその上に形成される支持体（１０、１１）と、支持体の両側面上において少なくとも１枚の熱可塑性層から成る２枚のカード本体（３２、４２、３４、４４）と、アンテナに接続されたワンチップ（３０）またはモジュールとを含むハイブリッド型接触式・非接触式スマートカードを製作方法に関するものである。
【解決手段】
前記の方法は、次のステップから成る。アンテナ支持体の所定の領域（１２、１３）に樹脂の主成分から成る材料の層を堆積するステップと、支持体上の予め作成された領域に、導電性ポリマー・インクから成る渦巻(１４、１５)及び２個の接続パッドをスクリーン印刷するアンテナ製作ステップと、支持体を熱処理してインクを硬化させるステップである。

Description

本発明はハイブリッド型の接触・非接触式スマートカード・アンテナまたは非接触式スマートカード・アンテナの製造方法に関し、特に熱可塑性支持体上にスマートカードのアンテナを製造する方法及び前記方法で得られるスマートカードに関するものである。

非接触式スマートカードまたはハイブリッド型接触式・非接触式スマートカードには、主としてカードに埋め込まれたアンテナ及びアンテナに接続された電子モジュールが備えられている。これらのカードにより、カードのアンテナと関連付けられた読取装置の内部にある第２のアンテナとの間でリモート結合、即ち非接触式電磁結合によって、外部と情報の交換が可能である。ハイブリッド型カードの場合、この情報交換はまたカードの電子モジュールのフラッシュ接点とカードが挿入される読取装置の読取ヘッドの接点との間でデータの電気的送信によって行うこともできる。これらのカードは現在多くの部門で使用されている。このように、輸送部門においては、カードは、輸送ネットワークへのアクセスの手段として用いられている。これはまた銀行カードの場合も同様である。ハイブリッド型、または非接触式カードは、あらゆるタイプの入出金業務において使用されており、最近の例では電子財布がある。多くの会社でも非接触スマートカードを利用した社員用の認証手段を開発してきた。

ハイブリッド型接触式・非接触式スマートカードに挿入される電子モジュールは、情報の読出し、蓄積、及び処理に用いられている。電子モジュールとアンテナの接続は、スマートカードにとって製造上の重要な問題の１つである。スマートカードに対して通常の標準が要求する寸法は、相互に接続する電子モジュールとアンテナを挿入する必要がある場合には、その製造業者にとって実に厄介になる。

導電性インクを用いたスクリーン印刷法によるアンテナの製造により、製造上の制約は少なからず減少している。幾つかのアンテナは、銀などの導電性インクから成る１つまたは複数の堆積物により一度にスクリーン印刷される。これにより、以前に使用されていた方法に比べ、ハイブリッド型、または非接触式スマートカード製造の第１ステップが非常に速くなりコストが低減した。さらに、スクリーン印刷済みアンテナの製造により、熱可塑性支持体上のアンテナに対する粘着性を非常に向上させることができた。その結果、ハイブリッド型スマートカードの場合には、モジュールとアンテナの接続ステップ期間中のアンテナ接点の検出に関する問題を部分的に克服した。

しかしながら、この種のアンテナの欠点は、アンテナ支持体の両側にカードを構成するプラスチック材料で各種層の積層を行うカードの第２の製造ステップ中に現れる。圧力と温度が高いので積層ステップ期間中の材料の流れが重要となるためアンテナの形状係数は維持されない。アンテナを形成する導電性インクは、１５％のバインダをわずかに含んでいるため、温度１８０℃及び圧力２８０バール程度の温度圧力条件において機械的強度が不十分となっている。その結果、アンテナの電気的パラメータ（インダクタンス及び抵抗）に変化が現れ誤動作となる。さらに、強い剪断応力がある場所でアンテナ破損を経験することはまれなことではない。これは、特に、かど及び電気的ブリッジにおいて同様のことが言える。

明細書ＷＯ０１／９５２５２は支持体上のアンテナを含む非接触型スマートカードについて述べ、そのアンテナは導電性インクを用いてプリントで作ることができる。本発明は、特に、その軟化温度が少なくとも１１０℃、好ましくは１８０℃の支持体ストリップ（１）から成るスマートカード・ストリップ及びその軟化温度が１１０℃以下のカバー・ストリップに関するものである。本発明はまた、このスマートカード・ストリップの製造に用いられる方法にも関するものである。本方法は、相互に固定した支持体ストリップとカバー・ストリップで作られた連続ストリップ形状のスマートカード・ストリップを製造することにある。

明細書ＥＰ１１８９１６８もまた支持体上のアンテナを含む非接触型スマートカードについて述べ、そのアンテナ及びチップは生分解性材料によって支持されている。

以上述べたことにより、本発明の目的は、熱可塑性支持体にそのカードのスクリーン印刷済みアンテナが、カードの製造プロセスにおいて、特に積層ステップにおいて、いかなる損傷も受けないハイブリッド型接触式・非接触式または非接触式スマートカードを提供することにある。

従って、本発明の目的は、その上にアンテナを作成する支持体と、支持体の各側面上の、少なくとも１つの熱可塑性層から成る２つのカード本体と、アンテナに接続されるチップまたはモジュールとを含むハイブリッド型接触式・非接触式スマートカードのアンテナの製造方法にある。

本方法は、アンテナ支持体上の所定の領域に、主として樹脂から成る材料の層を堆積するステップと、支持体に予め用意した領域に導電性インクから成る渦巻及び２つの接続パッドをスクリーン印刷を行うアンテナ製造ステップと、支持体を熱処理してインクの焼付けを行うステップとを含む。
本発明の目的と特徴は、添付図面を参照した次の説明でより明白になるであろう。

図１によれば、樹脂は、モジュール付きアンテナのアンテナ・パッド及び接続パッドの位置に対応する領域１２において、ハイブリッド型接触式・非接触式スマートカードの、熱可塑性材料でできたアンテナ支持体に堆積されている。領域１２の形状の細目が本発明に制約を与えるものではなく、制約の主なものは、領域１２が、渦巻を形成する導電性インクとアンテナの接続パッドとが後で印刷される場所を画成していることである。以下の図２及び図５から分かるように、領域１２は、アンテナのインプリントより僅かに広い方が好ましい。適用する樹脂層の厚みは５ミクロン程度である。

図２に示すハイブリッド型接触式・非接触式スマートカードの好ましい実施の形態によれば、アンテナは、幾つかの工程を経て、一般的なスクリーン印刷法とは逆の順番で、アンテナ支持体領域１２にスクリーン印刷される。第１の工程では、アンテナをモジュールに接続する２つの接続パッド１６、１８と、通常「クロスオバー」と呼ばれる電気ブリッジ２０のスクリーン印刷を行う。第２の工程では、絶縁ストリップをクロスオバーの上端にスクリーン印刷する。第３のスクリーン印刷工程では、アンテナ１４の渦巻をスクリーン印刷する。第４の工程は、接続パッド１６、１８の上にインク層を追加するために設けられている。導電性インク層の厚みは５０ミクロン程度である。アンテナ１４の渦巻は、クロスオバー２０の一方の端部にある接続パッド１８と、接続パッド１６があるクロスオバー２０の他の端部に接続している。アンテナ全体を形成するインクは導電性ポリマー型のインクであって、銀、銅、または炭素などの導電性部品でドープされている。次に、アンテナ支持体１０に熱処理を施しインクを硬化させる。

図３ａに示すように、次のステップでは、熱可塑性材料から成る２つの層またはシートをアンテナ支持体へ積層する。第１積層ステップでは、厚みが１００ミクロンの熱可塑性材料から成る２つの均質層をアンテナ支持体１０の各側面にホットプレス成形で溶着する。到達温度及び圧力はそれぞれ１８０℃及び２８０バールである。この第１積層ステップにおいては、渦巻とアンテナ接点で作られるアンテナ支持体の隆起模様を閉じ込めるため、シート３２、３４を構成する材料が軟化し完全に溶解するのに十分な温度でなくてはならない。このような方法で、アンテナ支持体１０は、熱可塑性素材の層３２、３４に閉じ込められる。

カードを構成するいくつかの層について第２積層ステップでは、第１積層ステップの後で得られたアンテナ支持体の各側面に、図３ｂを参照して、２枚のカード本体の積層が行われる。熱可塑性層３２、３４の固化に要する時間に相当するある時間が経過した後に行われる第２のステップでは、カードの本体を構成する、双方の厚みが等しい約２６０ミクロンの厚みの２つの熱可塑性層４２、４４が、ホットプレス成形で熱可塑性層３２、３４の上に溶着される。これら２枚のカード本体４２、４４は、カードの特注図形画像を用いて予め印刷されている。この積層工程に必要な温度及び圧力は、それぞれ１２０℃及び１５０バールである。

上記２つの積層ステップは、本発明の範囲から逸脱することなく、２つのカード本体を構成する、例えば、アンテナ支持体の一方側の層３２、４２と、他方側の層３４、４４と、に対応する少なくとも２つの熱可塑性層を、アンテナ支持体の各側面にホットプレス成形で溶着を行う単一の積層工程で置き換えることができる。

従って、１回または複数回の積層ステップを経た後で得られたカードは、支持体１０と、各カード本体が少なくとも１つの熱可塑性層及び好適には支持体の一方側に少なくとも２つの熱可塑性層３２、４２及び他方側にも少なくとも２つの熱可塑性層３４、４４で作られている、支持体の両側にある２枚のカード本体とでできている。

図３ｃに関して、ハイブリッド型接触式・非接触式スマートカードの最終製造ステップでは、モジュールの実装が行われる。チップ３０及び両面回路２８から構成されるモジュールを受け入れる空隙２６はカード本体の一方側にフライス加工がされている。フライス作業によりアンテナとモジュール間のボンディング・パッド１６、１８を切削することができる。フライス作業は、スクリーン印刷インプリントを有するアンテナ支持体面に対向するカード本体の中、即ち、スクリーン印刷されたアンテナを支持しない支持体の側面と接触するカード本体の中で行われる。このように、フライス作業中、アンテナ支持体はインクの前にフライス加工される。

モジュールは適所に接着される。２種類の異なる接着剤が使用される。導電性接着材３６、３８からなる２箇所のスポットを使用してモジュールをアンテナ接点に接続する。シアノアクリレート接着剤などの接着リング４０により、モジュールの周辺部をカードに固定する。

本発明による方法は、アンテナの接続パッドを露出させて電子モジュールの接続を行うフライス加工ステップにおいてアンテナの検出が容易になる利点について提示している。アンテナのスクリーン印刷済み接続パッドは空隙２６のフライス加工中にほぼ完全に切削される恐れがあるのに、パッドの支持体から切り離される危険性はない。

図４に示す非接触式スマートカード・アンテナの好ましい実施の形態によれば、樹脂は、アンテナの位置及びアンテナとモジュールを接続する接続パッドの位置に対応する領域１３にある非接触式スマートカードの熱可塑性アンテナ支持体１１の上に堆積される。非接触専用スマートカードの樹脂領域１３はハイブリッド型接触式・非接触式スマートカードの樹脂領域１２に対して反転している。この特徴は、非接触式スマートカードの次の製造ステップにおいて固有のものである。従って、導電性インクの数工程を経てアンテナのスクリーン印刷を行うカードの支持体に非接触式スマートカードを製作する第２ステップは、ハイブリッド型接触式・非接触式スマートカード・アンテナの製造工程と同じ順番では行われない。本発明の実施形態に関する方法の本質的特徴は、樹脂を予め堆積した領域１２または１３にアンテナを作成することであり、本特徴は、カードのその後の使用に関わらず、本発明によるアンテナ支持体の製造にある。

図５に示す非接触型スマートカード・アンテナの好ましい実施形態によれば、アンテナは、幾つかの工程において導電性インクによってスクリーン印刷されている。その第１の工程では、アンテナの渦巻１５及びアンテナの２つの接続パッド１７、１９のスクリーン印刷が行われる。第２の工程では、絶縁ストリップ２３をスクリーン印刷することでアンテナの渦巻を電気的な接触をさせずに重ねることができる。第３の工程では、クロスオバー２１の電気ブリッジのスクリーン印刷を行う。第４の工程は、接続パッド１７、１９にインク層を追加するために設けられる。アンテナの渦巻１５は、接続パッド１９をクロスオバー２１の端部の一方で接続し、クロスオバー２１の他方を接続パッド１７に接続している。

図６ａによれば、チップを含むモジュール３１は、アンテナの接続パッド１７、１９と接触するようカードの接続部は上下逆さまに置かれている。モジュール３１は、熱可塑性のシート２５に予め作られた開口部に面するとともに、モジュールによる余分な厚みを避けるように穿孔した熱可塑性のシート２５がアンテナ支持体１１の上に置かれる。

ハイブリッド型接触式・非接触式スマートカードのカード本体を構成する各種層の積層ステップに関しては、非接触型スマートカードの第１の積層ステップを図６ｂに示す。この第１の積層ステップでは、アンテナ支持体１１の両側面に、熱可塑性層２５上の１つの層３５と、アンテナを支持しないアンテナ支持体１１の面に接する１つの層３３との２つの均質な熱可塑性層をホットプレス成形で溶着を行う。第１積層ステップの期間中において、モジュール及びアンテナを閉じ込めるため、シート２５、３２、３４を構成する材料が、軟化し完全に溶解するのに十分な温度でなくてはならない。この結果、積層中にアンテナ支持体１１は、層２５、３３、３５の熱可塑性素材に閉じ込められるのである。

カードを構成する各種層の第２の積層ステップは、図６ｂに示すように、第１の積層ステップの後で得られたアンテナ支持体の両側に２つのカード本体を積層するステップを含んでいる。この第２ステップでは、２つの熱可塑性層４３、４５の溶着が行われ、熱可塑性層３３、３５上にカード本体をホットプレス成形で構成する。２つの熱可塑性層４３、４５は、カードの特注図形画像を用いて予め印刷されている。

上記２つの積層ステップは、本発明の範囲から逸脱することなく、２つのカード本体を構成する、例えば、アンテナ支持体の一方側の層３５、４５と、他方側の層３３、４３と、に対応する少なくとも２つの熱可塑性層を、アンテナ支持体の各側面にホットプレス成形で溶着を行う単一の積層工程で置き換えることができる。

スマートカードを構成し本明細書に述べられた全ての層に用いられる熱可塑性材料は、好適にはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）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）、またはアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）でもよい。

アンテナの印刷が行われる前にアンテナ支持体の領域１２、１３に置かれる樹脂は、それが適用される支持体の同じ特性に関する第１積層ステップの温度及び圧力特性に用いられる。特に、樹脂は、寸法的に安定であり、また、樹脂が置かれるプラスチック材料に関する第１積層ステップにおいて硬度を維持するために用いられる。温度が１８０℃、及び気圧が２８０バールでは、樹脂は安定的であるのに、アンテナ支持体のプラスチック材料は溶解して軟化する。このように、非接触式スマートカードの場合、アンテナ、接続パッド、及び、多分チップから成り、支持体に固定される回路は、樹脂で形成される安定的で硬質の基部上にある。積層中、その支持体に対して移動するのはこの基部全体でり、従って、後者（基部）は２枚の上部及び底部熱可塑性層の間で剪断応力を受けないため、アンテナの形状係数は維持され、破断することはない。カードは、カードの形状が崩れることなくスマートカードの各製造ステップの温度及び気圧にも耐えられるため、樹脂はカードの全製造ステップで回路に全体的な剛性を付与する。樹脂は、オフセット印刷、スクリーン印刷、写真製版、フレキソ印刷などの迅速で収益の高い方法によって、領域１２、１３に堆積される。従って、コスト低減のため、使用する樹脂は、ロジンまたはエポキシアクリレート樹脂を使用してもよい。これらの樹脂は、インクの製造に使用される。これらのインクは、ほぼ７０％のワニスと、２０％の顔料と、ワックス、乾燥剤、シンナーなどの添加剤１０％から成る。ワニスは、植物油、オイル・シンナー及び樹脂を含んでいる。本発明による方法は主として樹脂から成る材料を堆積することによって行われる。本方法は、主として、エポキシアクリレート樹脂またはロジンから成るオフセット・インキで行うのが有利である。

ハイブリッド型接触式・非接触式スマートカードのアンテナ支持体の初期の堆積ステップを示す。 ハイブリッド型接触式・非接触式スマートカードのアンテナ支持体にスクリーン印刷されるアンテナを示す。 第１積層ステップを経た後のそれぞれのハイブリッド型接触式・非接触式スマートカードの断面図を示す。 第２積層ステップを経た後のそれぞれのハイブリッド型接触式・非接触式スマートカードの断面図を示す。 モジュール付きハイブリッド型接触式・非接触式スマートカードの断面図を示す。 非接触式スマートカードのアンテナ支持体に対する樹脂堆積の初期のステップを示す。 非接触式スマートカードのアンテナ支持体にスクリーン印刷されたアンテナを示す。 モジュール堆積後の非接触式スマートカードの断面を示す図である。 モジュール堆積後第１ステップの行われた非接触式スマートカードの断面を示す図である。 モジュール堆積後の第２ステップの行われた非接触式スマートカードの断面を示す図である。

Claims (10)

1. その上にアンテナを作成する支持体（１０または１１）と、前記支持体の各側面上の、少なくとも１つの熱可塑性層から成る２つのカード本体と、アンテナに接続されるチップまたはモジュールとを含むハイブリッド型接触式・非接触式スマートカードのアンテナの製造方法であって、
   前記アンテナ支持体上の所定の領域（１２または１３）に主として樹脂から成る材料の層を堆積するステップと、
   前記支持体に予め用意した前記領域（１２または１３）に導電性インクから成る渦巻（１４または１５）及び２つの接続パッド（１６、１８または１７、１９）をスクリーン印刷するアンテナを製造するステップと、
   前記支持体を熱処理して前記インクの焼付けを行うステップと、
   を含むことを特徴とするアンテナの製造方法。
2. 請求項１に記載の製造方法において、前記層の材料はオフセット・インクであることを特徴とする製造方法。
3. 請求項２に記載の製造方法において、前記インクは、主としてロジンから成ることを特徴とする製造方法。
4. 請求項２に記載の製造方法において、前記インクは、主としてエポキシ・シアノアクリレート樹脂から成ることを特徴とする製造方法。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の製造方法において、前記２つのカード本体は、２つの均質な熱可塑性シートをシートを構成する材料が軟化し完全に流れて支持体の厚み差が全くなくなるのに十分な温度で前記アンテナ支持体（１０または１１）の各側面にホットプレス成形で溶着を行う第１積層ステップと、前記熱可塑性シート（３２、３４、または３３、３５）の固化に要する時間に相当する期間が経過した後に行われ、カード本体を構成するプラスチック材料（４２、４４、または４３、４５）から成る２つの層をホットプレス成形で、第１積層ステップ後に得られた一定の厚みを持ったアンテナ支持体の上に溶着を行う第２積層ステップと、の２つのステップで、前記支持体（１０または１１）の各側面上に積層されることを特徴とする製造方法。
6. 請求項１から４のいずれか１項に記載の製造方法において、前記２つのカード本体は、少なくとも２つの熱可塑性層を前記アンテナ支持体（１０または１１）の各側面上に溶着を行う単一の積層法によって、前記支持体（１０または１１）の各側面に積層されることを特徴とする製造方法。
7. 前記アンテナ支持体にスクリーン印刷された導電性インクから成る少なくとも１つの渦巻で構成される支持体（１０、または１１）上のアンテナと、前記支持体の各側面にプラスチック材料製の少なくとも１つの層から成る２つのカード本体と、アンテナに接続されたチップまたはモジュールとを備えたハイブリッド型接触式・非接触式、または非接触式スマートカードであって、
   導電性インクから成る渦巻（１４または１５）及び２つの接続パッド(１６、１８、または１７，１９)で構成されるアンテナは、アンテナ支持体の領域（１２または１３）上にスクリーン印刷され、前記領域はアンテナのインプリントに対応しているか、または主として樹脂から成る材料が堆積されているインプリントよりわずかに広いことを特徴とするハイブリッド型接触式・非接触式、または非接触式スマートカード。
8. 請求項７に記載のスマートカードにおいて、前記層の材料はオフセット・インクであることを特徴とするスマートカード。
9. 請求項８に記載のスマートカードにおいて、前記インクは主としてロジンから成ることを特徴とするスマートカード。
10. 請求項８に記載のスマートカードにおいて、前記インクは主としてエポキシ・シアノアクリレート樹脂から成ることを特徴とするスマートカード。

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