JP2008084040A

JP2008084040A - Ｉｃカードのｉｃモジュール装着方法

Info

Publication number: JP2008084040A
Application number: JP2006263731A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Ozaki; 勝美尾崎; Katsumi Shimizu; 克巳志水; Kenichi Okamoto; 健一岡本
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2008-04-10

Abstract

【課題】カード基体にＰＥＴ−Ｇを使用した接触型ＩＣカードにおいて、短い加熱時間でＩＣモジュールを装着し、通常加熱と同等の接着強度を得ることを目的とする。
【解決手段】本発明のＩＣカードのＩＣモジュール装着方法は、非結晶性ポリエステル樹脂からなるＩＣカード基体１０にＩＣモジュール５を装着する方法において、該ＩＣカード基体１０にＩＣモジュール装着用凹部２０を掘削し、当該装着用凹部２０内をコロナ放電処理して活性化した後、底面に熱接着性テープ１９を貼着したＩＣモジュール５を、当該ＩＣモジュール装着用凹部２０内に嵌め込みしてから、ＩＣモジュール５の接触端子板面にヒーターブロック４０をあてがい、加熱加圧して固定することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＣカードのＩＣモジュール装着方法に関する。具体的には、接触式ＩＣカードの製造工程において、ＩＣモジュールをカード基体に掘削したＩＣモジュール装着用凹部に装着する技術に関する。

接触式ＩＣカードは、ＩＣモジュールであるＣＯＴ（ＣｈｉｐＯｎＴａｐｅ）の背面に接着シートをラミネートした後、当該ＣＯＴをＩＣカード基体のミリングして掘削した凹部に嵌め込みし、ＣＯＴの表面から加熱加圧して熱接着性シートを溶かし、ＣＯＴを当該凹部内に接着して固定することにより製造している。
従来は、カード基材としてＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）が使用されていて、その低温溶融特性からＣＯＴとカード基体との良好な接着が得られ特段の問題は生じていなかった。

しかし、近年の環境問題からＰＶＣの使用を避けて、非結晶性ポリエステルであるＰＥＴ−Ｇが多用されるようになってきている。ＰＥＴ−ＧはＰＶＣよりも高耐熱性であって溶融温度も高いため、ＣＯＴとカード基体間の十分な接着強度を得るためには、ＣＯＴを凹部に嵌め込みした後にするヒーターブロックによる加熱時間を長くする必要がある。しかし、この加熱時間の延長が製造能力低下や製造コスト高騰の原因となっている。
なお、加熱温度を高くすれば接着強度も高くなるが、ＩＣチップに悪影響を与える問題があるため、加熱温度を抑えて加熱加圧時間を長くすることが必要になる。

接着強度向上の他の手段として、（１）凹部内をサンドブラスト加工して粗面化する方法、（２）凹部内にプライマー塗布してから接着する方法、などが考えられ検討もしたが、前者（１）は、サンドブラスト加工後の微細な汚れの除去が困難になる問題があり、後者（２）は、塗布装置の新設などのコスト的な問題があった。そこで本発明は、ミリングして掘削した凹部内をコロナ放電処理して接着性を高め、その後、ＣＯＴを装着することを検討するものである。

加工品等の表面をコロナ放電処理する先行技術には、特許文献１、特許文献２等があるが、本願とは目的を異にするものである。特許文献１は、表面処理膜が施されたレンズやめがね面をコロナ処理してマーク付けすることを記載し、特許文献２は、成形体への絵付け転写に際して、予めコロナ放電により表面処理することを記載している。
なお、ＰＥＴ−ＧシートからなるＩＣカード基体にＩＣモジュールを装着する技術には、特許文献３等の多数がある。

特表２００６−５０６６７５号公報特開平９−４７７１８号公報特開２００６−１３９３３０号公報

カード基体にＰＥＴ−Ｇを使用した接触型ＩＣカードにおいて、ＩＣモジュールの装着を、従来の塩化ビニルカード基体の場合と同様に、短い加熱時間で装着し、同等の接着強度を得ることを目的とする。

上記課題を解決するため本発明の要旨は、非結晶性ポリエステル樹脂からなるＩＣカード基体にＩＣモジュールを装着する方法において、該ＩＣカード基体にＩＣモジュール装着用凹部を掘削し、当該装着用凹部内をコロナ放電処理して活性化した後、底面に熱接着性テープを貼着したＩＣモジュールを、当該ＩＣモジュール装着用凹部内に嵌め込みしてから、ＩＣモジュールの接触端子板面にヒーターブロックをあてがい、加熱加圧して固定することを特徴とするＩＣカードのＩＣモジュール装着方法、にある。

ＰＥＴ−Ｇからなるカード基体に、ＩＣモジュールを装着する場合は、加熱時間を長くする必要があるが、本発明の装着方法によれば、カード基体をコロナ放電処理してから装着するので、加熱時間を短縮しても従来法と同等の接着強度を得ることができる。

本発明のＩＣカードのＩＣモジュール装着方法について図面を参照して説明する。
図１は、ＩＣモジュール装着工程を示す図、図２は、コロナ処理装置の図、図３は、コロナ放電の処理エリアを説明する図、である。
なお、本発明は、硬質のプリント基板を使用した従来品のＩＣモジュールにも適用できるものであるが、近年は、薄く柔軟な基板からなるＣＯＴが使用されることが多いので、以下は、ＣＯＴの使用例により説明する。

ＩＣモジュール（ＣＯＴ）５の装着は、図１（Ａ）のようにまず、ＩＣカード基体１０を製造する。カード基体１０は、例えば、コア層である２層の白色コアシート１１，１２と、その両面に透明オーバーシート１３，１４を仮積み積層した後、プレス機に導入して熱圧をかけ、層間を熱融着させることで、一体のカード基体１０にする。
カード基体材料は前記のように、従来は塩化ビニル（ＰＶＣ）シートを使用することが多かったが、近年は、ＰＥＴ−Ｇシートを使用することが多くなっている。なお、一般のＰＥＴシートの場合は接着剤を使用して層間接着する必要があるが、ＰＥＴ−Ｇシートは溶融温度は高いがＰＶＣと同様に熱融着が可能である。

次に、図１（Ｂ）のように、カード基体１０にＣＯＴ５を装着するＩＣモジュール装着用凹部２０を掘削する。これには数値制御されたミリング装置等を用いて行う。ＩＣモジュール装着用凹部２０は、ＣＯＴ５のプリント基板７の平面部分を懸架する第１凹部２１と、ＣＯＴ５のモールド樹脂部１７を納める第２凹部２２とからなるように掘削する。
ＩＣモジュール装着用凹部（以下、単に「凹部」ともいう。）２０の全体の深さは、ＣＯＴ５の接触端子板６面から突出したモールド樹脂部１７までの厚み（モールド樹脂部１７に熱接着性シート１９を使用する場合は、その厚みを含めた厚み）を納める深さとし、凹部２０の底面には、できるだけ厚い樹脂層が残るようにする。

次に、本発明では、ＩＣモジュール装着用凹部２０内をコロナ放電により活性化する処理を行う（図１（Ｂ））。コロナ放電とは、高周波高電圧の気中で起きる、原子、分子、電子イオン間のそれぞれの衝突などによって、電子エネルギーの励起などがあり、さらに光子の放出が起こる。この時、電極の近傍にて発光している放電状態を外観から見てコロナ放電という。このコロナ放電のエネルギーを物質の表面で作用させた時、その表面エネルギーが高くなり活性化された状態（ラジカルな状態）になる。プラスチックなどでは濡れ性が向上し、この活性化された状態で接着するとその接着力が飛躍的に増加する。

コロナ処理装置３０は各社から市販されているが、プラスチックの３次元成形品等に対する処理装置として、マルチダイン（MultiDyne)３ＤＴ（商標）社の「３次元成形品用低周波数コロナ処理システム」を使用することができる。当該コロナ処理装置３０は電極３１を処理対象に向けて操作する。手に持ってマニュアルで操作することもでき、自動化ラインに組み込みし、処理ヘッドを固定して連続的に処理することもできる。

コロナ放電処理後、ＣＯＴ５を凹部２０内に嵌め込みする。ＣＯＴ５の底面部分、すなわち、第１凹部２１面に接触するプリント基板７部分の面と必要によりモールド樹脂部１７の底面には、あらかじめ熱接着性テープ１９を貼着しておく（図１（Ｃ））。モールド樹脂部１７の底面は緩やかな曲面になっているので、必ずしもその全体がＩＣモジュール装着用凹部２０の第２凹部２２の底面に接触して接着するわけではない。従って、モールド樹脂部１７に熱接着性テープ１９を貼着しない場合もあり、第１凹部２１に接する部分にのみ熱接着性テープ１９を貼着する場合も一定の効果を生じるものである。
なお、図１は、厚み方向を拡大図示しているので、モールド樹脂部１７が半球状に図示されているが、実際ははるかに偏平な面になる。

熱接着性テープ１９を貼着したＣＯＴ５を凹部２０に嵌め込みして仮固定した後、図１（Ｄ）のように、接触端子板６面に熱源４１入りのヒーターブロック４０をあてがい加熱加圧して、ＣＯＴ５を凹部２０に本固定する。これにより、ＣＯＴ５の装着が完了する。ＩＣチップ３に損傷を与えないよう、低い温度の加熱と低圧の加圧を行う。

当該コロナ処理装置３０は、図２のように、フック形状（略Ｄ型）の２個の電極３１ａ，３１ｂをもつ処理ヘッドを有し、当該電極間に電圧（１２ｋＶ）を加えて発生するアーク３３に、背面から空気を強く吹きかけると放電（アーク３３）が広がり、高いエネルギーを持つイオンを伴ったコロナ放電を作り出す。このコロナ放電を処理対象に吹き付けると、処理表面が活性化されるものである。

図３は、コロナ放電の処理エリアを説明する図である。マルチダインシステムは、ジェネレータと処理ヘッド３２とからなる。ひとつの処理ヘッド３２による処理エリアは、図３のように、ほぼ長径６５ｍｍ、短径４０ｍｍの楕円が囲む範囲となる。ＩＣモジュール装着用凹部２０は、１２ｍｍ×１１ｍｍ前後の平面サイズであるから、１回の操作で十分に処理できる。放電処理は、処理対象面から５〜１０ｍｍの距離（後述の照射距離）で通常、０．５秒〜数秒行えば十分である。

＜従来のＩＣモジュール装着方法について＞
従来のＩＣモジュール装着方法は、上記の工程において、コロナ放電による活性化を行なわない以外は同様の工程を採用する。ＰＥＴ−Ｇ基体の場合は、ヒーターブロックによる加熱加圧時間を長くして接着強度を高くする手段が採用されている。

＜ＩＣモジュールの接着強度評価方法について＞
公的に規格化された評価方法ではないが、ＣＯＴ５の接着強度は次のようにして評価する。ＣＯＴ５装着後のＩＣカードをテンシロンテスタのクロスヘッドに取り付けする。
当該ＩＣカードのＣＯＴ裏面部分基体には、その中心がＣＯＴ５の中心になるように、一辺が５．０ｍｍの角形孔を開けておく。径４．０ｍｍの鉄製突き出し治具をテスタの圧縮治具に取り付けし、クロスヘッドを、１ｍｍ／ｍｉｎの速度で降下させ、当該角形孔をとおして突き出し治具の平面な先端でＣＯＴ裏面を押圧する。ＣＯＴ５がカード基体１０の凹部２０から剥離した時点での荷重曲線の変化から接着強度を読み取りする。

（ＩＣモジュールの準備）
表面に接触端子板６が形成され、背面に接触型ＩＣチップ３が実装されたＣＯＴ（プリント基板７としてガラスエポキシ基材、厚み１６０μｍを使用）のＩＣチップ３やワイヤボンディング部周囲を囲み、エポキシ系樹脂を滴下して樹脂モールドした。ＣＯＴ５の接触端子板６の大きさは、１２．０ｍｍ×１１．０ｍｍとし、モールド樹脂部１７の基部大きさ、８．０ｍｍ×８．０ｍｍ、プリント基板厚みを含めないモールド樹脂部１７の高さは、４４０μｍとなった。

このＣＯＴ裏面（接触端子板６の反対面）であって、第１凹部２１に接する部分とモールド樹脂部１７の底面が被覆されるように、熱反応性接着テープ（ポリエステル樹脂系；厚み５０μｍ）１９をテープ状態のＣＯＴにラミネートしてから、単位のＣＯＴサイズに打ち抜きして使用した。プレス条件は、１３０°Ｃ、時間５秒とした。なお、ラミネート時に熱接着性テープ１９は、約１０μｍ圧縮された。

（ＩＣカード基体の製造）
ＩＣカード基体１０のコアシート１１，１２として、表面印刷済みの二軸延伸白色ＰＥＴ−Ｇシート（厚み３６０μｍ）２枚を印刷面を外面にして重ね、その上下面に厚み５０μｍの二軸延伸透明ＰＥＴ−Ｇシート２枚を、オーバーシート１３，１４としてさらに重ねて使用した。これらを仮積み積層してから、プレス機に導入し、プレスラミネートして熱圧融着させ、ＩＣカード基体１０を準備した。プレス条件は、１５０°Ｃ、２．０ＭＰａ、成型（加熱）時間３０分とした。プレス後は、多少の収縮のため、カード基体１０の総厚は８００μｍとなった。

次に、図１（Ｂ）のように、ＩＣカード基体１０に対して、ＩＣモジュール装着用凹部２０をＮＣ制御によるエンドミル加工により掘削した。ＣＯＴ５のプリント基板（厚み１６０μｍ）７と熱接着性テープ１９の合計厚みに相当する深さ、２００μｍに第１凹部２１を掘削した。また、その中心部に、ＣＯＴ５のモールド樹脂部１７を納めるようにさらに切削して、ＩＣカード基体表面からの合計深さが６４０μｍになるように第２凹部２２を掘削した。第１凹部２１の開口の大きさは、１２．１ｍｍ×１１．１ｍｍとし、第２凹部２２の開口は、８．１ｍｍ×８．１ｍｍの大きさとした。

（コロナ放電処理）
次に、コロナ放電処理装置（ＭｕｌｔｉＤｙｎｅ３ＤＴ（商標）社製「３次元成形品用低周波数コロナ処理システム」）を用い、アーク照射時間１秒、出力電力８００Ｗ、照射距離（装置の処理ヘッド−被処理面（凹部面）間距離）約５ｍｍとして、コロナ放電処理を行った。

（ＩＣモジュールの装着）
このコロナ放電処理後のＩＣモジュール装着用凹部２０に先に準備したＣＯＴ５を嵌め込みした後、接触端子板６面にヒーターブロック４０をあてがい、熱圧（１６０°Ｃ、８Ｎ／ｍ²、時間１．２秒）をかけてＣＯＴ５を凹部２０内に固定した。これにより、ＩＣモジュール実装済みＩＣカードを完成した。

［比較例１］
実施例１と同一のＣＯＴ５を使用し、同一のＩＣカード基体１０に対して、ＣＯＴ５を装着したが、コロナ放電処理は行なわなかった。ヒーターブロックによる加熱温度、圧力は同一としたが、時間を１．８秒とした。

［比較例２］
実施例１と同一のＣＯＴ５を使用し、同一のＩＣカード基体１０に対して、ＣＯＴ５を装着したが、コロナ放電処理は行なわなかった。ヒーターブロックによる加熱温度、圧力は同一としたが、時間を１．２秒とした。

＜ＩＣモジュールの接着強度評価結果＞
前記の評価方法で、ＩＣモジュール５のＩＣモジュール装着凹部２０における接着強度を試験した結果（試料各５点）の平均値は、表１のとおりとなった。

以上の結果から、コロナ放電処理する場合は、１．２秒の加熱加圧時間でありながら、従来条件の１．８秒の加熱加圧時間と同等以上の接着強度が得られることが確認された。また、コロナ放電処理しないで、短時間の加熱加圧（１．２秒）では、十分な接着強度が得られないことも確認できた。

ＩＣモジュール装着工程を示す図である。コロナ処理装置の図である。コロナ放電の処理エリアを説明する図である。

符号の説明

３ＩＣチップ
５ＩＣモジュール、ＣＯＴ
６接触端子板
７プリント基板
１０ＩＣカード基体
１７モールド樹脂部
１９熱接着性テープ
２０ＩＣモジュール装着用凹部
３０コロナ処理装置
４０ヒーターブロック

Claims

非結晶性ポリエステル樹脂からなるＩＣカード基体にＩＣモジュールを装着する方法において、該ＩＣカード基体にＩＣモジュール装着用凹部を掘削し、当該装着用凹部内をコロナ放電処理して活性化した後、底面に熱接着性テープを貼着したＩＣモジュールを、当該ＩＣモジュール装着用凹部内に嵌め込みしてから、ＩＣモジュールの接触端子板面にヒーターブロックをあてがい、加熱加圧して固定することを特徴とするＩＣカードのＩＣモジュール装着方法。
ＩＣモジュール装着用凹部の第１凹部に接する面とモールド樹脂部の双方の底面に熱接着性テープを貼着することを特徴とする請求項１記載のＩＣカードのＩＣモジュール装着方法。