JP2010033137A - デュアルｉｃカード、およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デュアルＩＣカードのアンテナシートの基材フィルムとしてＰＥＮまたはＰＥＴを使用した場合に、アンテナコイル端子を露出させるミリング加工時に、アンテナコイル端子がアンテナシート基材から引き剥がされてしまうことを防止したデュアルＩＣカードの構造、およびその製造方法を提供することである。
【解決手段】ＩＣモジュールがはめ込まれた側を表側とするとき、アンテナコイル端子がアンテナシートの裏側に配置され、またアンテナコイル端子が銅箔のエッチング加工によって形成されたものであり、さらにアンテナシートを貫通する孔を通じてアンテナコイル端子とＩＣモジュールの非接触用端子が導電性材料によって電気的に接続されていることを特徴とするデュアルＩＣカード。
【選択図】図４

Description

本発明は、一個で接触型ＩＣカード用と非接触型ＩＣカード用の両方の機能を有するＩＣモジュールを備えたデュアルＩＣカード（複合ＩＣカード）と、その製造方法に関するものであり、特に、デュアルＩＣカードを製造する際に、ミリング加工によってアンテナコイル端子を露出する際に、該端子が引き剥がされにくい構造としたデュアルＩＣカードとその製造方法に関する。

近年、外部装置と接触させて使用するだけでなく、外部装置と非接触でも使用することが可能な接触、非接触複合ＩＣモジュールが登場し、そのＩＣモジュールを装着したデュアルＩＣカードが急速に普及している。以下、接触、非接触複合ＩＣモジュールを単にＩＣモジュールと記す。デュアルＩＣカードは、外部装置と接触させて直接電力供給と情報通信を行うことができ、また外部装置と非接触であっても内蔵されているアンテナコイルによって、無線による情報通信と電力供給とを行うことができる。

図１は、従来のデュアルＩＣカードの一例における構造の概略、およびアンテナコイルとＩＣモジュールの非接触用（無線通信用）端子の間の電気的接続状態を説明するための平面説明図である。図１において、デュアルＩＣカード１はカード基体１０とＩＣモジュール２０の２部分よりなり、ＩＣモジュール２０はカード基体１０に形成した凹部に、はめ込まれている。

図２はＩＣモジュールの外見と端子の配置を示すための断面説明図である。図２において、ＩＣモジュール２０はガラスエポキシ樹脂等の基板２２に接触用端子２３と、非接触用端子２１ａ、２１ｂを、それぞれ表裏に形成した基板の裏面側に、モールドされたＩＣチップ２５が固定されている。また、ＩＣモジュールの基板２２の裏面の外周部にはＩＣモジュールをＩＣカードの基材に接着固定する領域２４が設けられている。

カード基体１０には、アンテナコイル１１とその両端に形成されたアンテナコイル端子１２ａと１２ｂが内蔵されている。ＩＣモジュールの非接触用端子２１ａはアンテナコイル端子１２ａと半田あるいは導線性接着剤等により電気的に接続されている。また、非接触用端子２１ｂとアンテナコイル端子１２ｂも同様に電気的に接続されている。

図３は、特許文献１に開示されている従来構造のデュアルＩＣカードの製造工程例の説明するための断面説明図である。まず、図３（ａ）に示すように、アンテナシート１４を、表側コアーシート１５、裏側コアーシート１６で挟むように重ねる。ここでアンテナシート１４は、アンテナシート基材１３の上にアンテナコイル１１とアンテナコイル端子１２ａ、１２ｂを形成したものである。

なお、アンテナコイル１１の両端は、図３には示してないが、図１に示すように、アンテナコイル端子１２ａ、１２ｂと電気的に接続されている。図１において、アンテナコイル端子１２ａに接続されているアンテナコイルは、短絡を防止するため、公知の技術である導電ペーストを使用したスルーホール加工によりアンテナシートの裏面側に形成した配線パターンによって電気的に接続されている。

また、アンテナコイルとアンテナコイル端子がアンテナシート基材の異なる面に形成されたアンテナシートも使用されている。この場合にも、アンテナコイルの一方の端とアンテナコイル端子は、短絡を防止するために、公知の技術である導電ペーストを使用したス
ルーホール加工により電気的に接続されている。

次ぎに、図３（ｂ）に示すように、熱融着し、一体化し、ＩＣカード基体１０とする。熱融着には通常熱プレスが使用されている。アンテナコイル１１とアンテナコイル端子１２ａ、１２ｂは表コアーシート内に埋め込まれた状態になる。

次ぎに、図３（ｃ）の部分拡大図に示すように、表側コアーシート側から、ドリルを使用したミリング加工によって、ＩＣモジュールをはめ込むため、およびアンテナコイルの端子を露出させるため、凹部１７を形成する。

次ぎに、図３（ｄ）に示すように、ＩＣモジュールの非接触用端子２１ａ、２１ｂ上に異方性導電ゴム等の導電性層１８を形成し、ＩＣモジュールの周辺部に接着剤の層１９を形成し、凹部１７に押し込み、電気的接続と接着を完了させ、図３（ｅ）に示したデュアルＩＣカードを得ている。

しかし、従来方法においては、次ぎのような問題点があった。すなわち、アンテナシートとして、基材フィルム１３には機械的強度、化学的耐性、耐熱性に優れたポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に銅箔を貼り付け、所定の形状のアンテナコイル１１とアンテナコイル端子をエッチングによって形成したものが多用されている。しかし、このアンテナシートを使用すると、ミリング加工によって凹部１７を形成して、アンテナコイル端子を露出する際、アンテナコイル端子１２ａ、１２ｂが引き剥がされてしまう事故が発生し問題であった。不良発生率は約１％であった。

ミリング加工に使用しているドリルは、使用時間と共に切れ味が悪くなっていく。アンテナコイル端子が引き剥がされる事故は、切れ味が低下した場合に発生しやすい。端子が引き剥がされると、単に不良品が発生するだけでなく、ドリルの刃先にチッピングが発生して、さらにドリルの切れ味が低下する。そのために、ドリルの交換、研磨が必要になり、生産性が低下していた。この問題は、たとえ超硬ドリルを使用しても発生していた。

アンテナコイル端子が引き剥がされてしまう理由は、アンテナコイルの基材とアンテナコイル端子の接着強度が不足しているからである。本発明者らの測定によると、ポリウレタン系接着材を使用して、基材のＰＥＮと銅箔を接着した場合、２ｍｍ幅での９０度剥離強度が１．０〜２．０Ｎであった。

なお、特許文献２には、アンテナコイル端子を露出させるためのミリング加工の深さを正確に制御するために、渦電流式距離センサーや静電容量式センサーを使用する方法が開示されている。

以下に特許文献を示す。
特開２００５−７０９１５号公報 特開平１１−３２８３４７号公報

デュアルＩＣカードのアンテナシートの基材フィルムとしてＰＥＮまたはＰＥＴを使用した場合に、アンテナコイル端子を露出させるミリング加工時に、アンテナコイル端子がアンテナシート基材から引き剥がされてしまうことを防止したデュアルＩＣカードの構造、およびその製造方法を提供することである。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、請求項１に記載の発明は、アンテナコイルとアンテナコイル端子が形成されたポリエチレンナフタレートまたはポリエチレンテレフタレートを基材フィルムとするアンテナシートを、少なくとも２枚のコアーシートで挟み込んで一体化したカード基体と、該カード基体の所定位置に形成された凹部にはめ込まれたデュアルＩＣカード用のＩＣモジュールよりなるデュアルＩＣカードであって、
ＩＣモジュールがはめ込まれた側を表側とするとき、アンテナコイル端子がアンテナシートの裏側に配置され、またアンテナコイル端子が銅箔のエッチング加工によって形成されたものであり、さらにアンテナシートを貫通する孔を通じてアンテナコイル端子とＩＣモジュールの非接触用端子が導電性材料によって電気的に接続されていることを特徴とするデュアルＩＣカードである。

請求項２に記載の発明は、アンテナコイル端子の形状がメッシュ状であることを特徴とする請求項１に記載のデュアルＩＣカードである。

請求項３に記載の発明は、少なくとも、以下の工程を有することを特徴とするデュアルＩＣカードの製造方法である。
（１）アンテナシートとして、ポリエチレンナフタレートまたはポリエチレンテレフタレートを基材フィルムとし、少なくとも該基材フィルムに接着された銅箔をエッチング加工して、板状、またはメッシュ状のアンテナコイル端子を形成する工程。
（２）デュアルＩＣカード用ＩＣモジュールをはめ込む側の表側コアーシート、上記（１）工程によるアンテナシート、および裏側コアーシートをこの順序で積層するに際して、表側から見たとき、アンテナコイル端子がアンテナシートの裏側に配置されるように積層し、次ぎに一体化してデュアルＩＣカード用基材を作成する工程。
（３）該デュアルＩＣカード用基材を表側からミリング加工し、デュアルＩＣカード用ＩＣモジュールをはめ込むための凹部とアンテナコイル端子表面を露出させるための貫通孔を形成する工程。
（４）貫通孔に導電性材料を充填する工程。
（５）デュアルＩＣカード用ＩＣモジュールを該凹部の所定の位置まではめ込み、同時にＩＣモジュールの非接触用端子とアンテナコイル端子とを、貫通孔を通じて導電性材料で電気的に接続する工程。

本発明請求項１の構造によれば、アンテナシートの基材フィルムがＰＥＮまたはＰＥＴであって、銅箔をエッチング法で形成したアンテナコイル端子が裏側コアーシート内に埋め込まれた状態で一体になっている。エッチング法で形成したアンテナコイル端子は、断面形状が角張っているので、裏側コアーシートの強固に固定される。従って、表側コアーシートからドリルによるミリング加工を行っても、アンテナコイル端子が引き剥がされてしまう事故が大幅に減少する。

また、アンテナコイル端子の形状をメッシュ状とすることによって、アンテナコイル端子が裏側コアーシートに強固に埋め込まれた状態になるので、ドリルによるミリング時に、アンテナコイル端子が引き剥がされてしまう事故が、さらに減少する。

本発明によって、ＩＣカードの製造において、ミリングによるアンテナコイル端子の露出加工を安定して行うことができる。さらに、ドリルの交換や研磨の作業を少なくすることができ、製造コストを低減することができる。

以下本発明のデュアルＩＣカードおよびその製造方法について、図面を参照して説明する。

本発明のデュアルＩＣカード基体の層構成には、各種の構成があり限定されるものではないが、簡易な構成では、表側外装シート、表側コアーシート、アンテナシート、裏側コアーシート、裏側外装シートの層構成である。ここで、表側とはＩＣモジュールを装着する側を言う。ただし、以下の説明では、表側外装シート、裏側外装シートは本発明の本質に関係ないので、省略する。

図４、図５は、本発明のデュアルＩＣカードのデュアルＩＣカードの製造工程の一例を説明する図である。

図４（ａ）において、アンテナシート１４’を表側コアーシート１５と裏側コアーシート１６で挟むように重ねる。ただし、従来法と異なり、アンテナコイル端子１２ａ、１２ｂが裏側コアーシート１６と向かい合うように重ねる。すなわち、アンテナシートの端子は、ミリング加工を行う側を表側としたときに、アンテナシートの裏側になるように配置する。

コアーシートには従来使用されている電気絶縁性のＰＶＣ、ＰＥＴ−Ｇ、ＰＥＴ等のフィルムを使用することができる。

本発明においては、アンテナシート１４’として、ポリエチレンナフタレートあるいはポリエチレンテレフタレートからなる厚さ１０〜２００μｍの絶縁フィルム１３の一面に、厚さ１５〜５０μｍの銅箔を設け、その銅箔をエッチング加工してアンテナコイル端子１２ａ、１２ｂを形成したものを使用する。エッチング加工で形成したアンテナコイル端子の断面形状は、角張った矩形である。アンテナコイル端子の構造、形状は従来公知の構造、形状から適宜選択して使用することができる。また、アンテナコイル１１は従来公知の構造であってよい。

なお、従来、アンテナコイルと端子が同一面上にある構造のアンテナシートも使用されているが、本発明においても使用することができる。その場合、アンテナコイル１１も裏側コアーシート１６に向かい合う。

図４（ｂ）は、図４（ａ）の層構成に重ねたものを融着一体化した状態を示す。また、図４（ｃ）は、図４（ｂ）の部分拡大図である。融着一体化すると、アンテナコイル端子１２ａ、１２ｂは裏側コアーシートに包み込まれた状態になる。しかも、アンテナコイル端子の断面形状はシャープエッジの矩形なので、裏側コアーシートに強固に保持された状態になる。

次ぎに図４（ｄ）に示すように、ＩＣモジュールをはめ込むための第一の凹部１７と、アンテナコイル端子１２ａ、１２ｂを露出させるための貫通孔（３１ａ、３１ｂ）をミリング加工によって形成する。ミリング加工は従来公知の方法から適宜選択して使用することができる。また、アンテナコイル端子の露出には特許文献２の方法を使用する。

次ぎに図５（ａ）、（ｂ）に示すように、クリーム半田３２を第二凹部３１ａ、３１ｂに充填し３２ａ、３２ｂを形成する。充填方法としては、塗布やディスペンサーによる注入などの従来公知の技術を適宜選択して使用することができる。クリーム半田の充填量はクリーム半田の溶剤等が揮発した後に、クリーム半田の表面が第二凹部の表面より若干盛り上がった状態にすることが好ましい。さらに、電気的接続を確実にするために、ＩＣモジールの非接触用端子にクリーム半田を塗布してもよい。

次ぎに図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、ＩＣモジュール２０に接着シート２４仮止めした後、凹部１７にはめ込み、ＩＣモジュールの基板面２３を加圧、加熱し、ＩＣモジュールをカード基体に接着すると同時に、クリーム半田を溶融させ、ＩＣモジュールの非接触用端子２１ａ、２１ｂとアンテナコイル端子１２ａ、１２ｂ間の電気的接続を行う。

本発明に使用することができるＩＣモジュールとしては、例えばガラスエポキシ基材の一方の面に接触用の端子が配置され、他方の面に非接触用の端子が配置され、さらに接触・非接触型の両機能を有するＩＣチップが実装され、モールド樹脂で保護されているもの（図２）である。

ＰＥＮまたはＰＥＴからなるアンテナシートの基材フィルムの厚さは１５〜２００μｍが好ましく、またその上に設ける銅箔の厚さは１５〜５０μｍが好ましいが、限定されるものではない。

本発明に使用して好ましいクリーム半田は、Ｓｎ−５７Ｂｉ−３Ａｇ（固相温度約１４０℃）、あるいはＳｎ−８Ｚｎ−３Ｂｉ（固相温度約１９０℃）の組成のものである。その場合、加熱条件は１８０℃〜２４０℃、１．５秒〜４．０秒が好適である。

また、ＩＣモジュールとカード基体は接着剤で接着する必要があるが、従来公知の方法を適宜選択して使用することができる。中でもポリエステル系、あるいはニトリルゴム系の接着剤のホットメルトシートを使用することが好都合である。

また、本発明のデュアルＩＣカードの構造は、アンテナシートの基材フィルムの材質によらず、銅箔の９０度剥離強度が低く、２ｍｍ幅で１．０Ｎ〜１．５Ｎ程度である場合に好適に採用することができる。

アンテナコイル端子の形状を、従来の板状でなく、メッシュ状に形成することによって、アンテナコイル端子と裏側コアーシートの間の接着強度をさらに高くすることができる。すなわち、図７（ａ）は、従来の板状のアンテナコイル端子１２の形状と、それが裏側コアーシート１６へ包み込まれて一体化している状態を示す。図７（ｂ）はメッシュ状のアンテナコイル端子１２が裏側のコアーシート１６とさらに多くの部分でかみ合わさった状態で一体化された状態を示している。

特に、アンテナコイル端子をエッチング法で形成すると、メッシュのそれぞれの断面形状を矩形状にすることが可能であり、裏面側コアーシートへの食い込みが強固になる。従って、端子を露出するミリングで工程において、アンテナコイル端子が裏面側コアーシートから引き剥がされてしまう事故を、従来構造のアンテナコイル端子と比較して、さらに減少させることができる。

ミリング加工でカード基体にＩＣモジュールを埋設するための凹部とアンテナコイル端子を露出するための孔を形成する工程を多数回行い、アンテナコイル端子の剥離とドリルの劣化の程度を検討した。

本実施例では、図４（ａ）の構成において、表側コアーシート、および裏側コアーシートとして厚さ３０５μｍのポリエチレンテレフタレート−グリコール（ＰＥＴ−Ｇ）フィルムを使用した。またアンテナシートの原反として、厚さ３８μｍのポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）基材フィルムの一方の面に厚さ３５μｍの銅箔を、他方の面に厚さ１６．５μｍの銅箔を、接着剤としてポリエステルポリウレタン系２液硬化接着剤を用いて接着したものを使用した。アンテナコイル端子（５．２ｍｍ×５．２ｍｍ）は、厚さ３５μｍの銅箔をエッチングして形成し、アンテナコイルは厚さ１６．５μｍの銅箔をエッチングして形成した。

これらを図３に示した層構成順とし、アンテナコイル端子が裏側コアーシートと向き合うように積層した後、１４５℃で熱プレスして、一体化しカード基体とした。

つぎに、ミリング加工でＩＣモジュールを埋設するための凹部（１３．１ｍｍ×１１．９ｍｍ）、およびアンテナシート基材フィルムを貫通し、アンテナコイル端子を露出するための貫通孔（１．３ｍｍ×２．０ｍｍ）を形成した。

比較例として、層構成とその材料は実施例と同様とし、またアンテナコイル端子の形状も実施例と同じとし、図６に示すように、アンテナコイル端子の配置が表側コアーシート側としたカード基体を使用した。ミリング加工で図６に示す孔３１’ａ、３１’ｂ（１．３ｍｍ×２．０ｍｍ）を形成した。すなわち、実施例と比較例の相違は、アンテナコイル端子部を露出するためのミリング加工の孔の深さであり、本発明のほうが比較例より、アンテナシートの基材の厚さ（３８μｍ）だけ深く切削し、アンテナコイル端子を露出させている。この比較例の構造は従来構造の一種である。

連続加工枚数についての効果：本発明の構造においてミリング加工で凹部を形成した場合、連続して７００枚加工すると、ドリルの切れ味が低下し、不良が出始めた。一方、比較例の構造でミリング加工を行った場合、連続して３００枚加工するとドリルの切れ味が劣化して、不良が出始めた。すなわち、連続加工可能枚数が２倍以上になった。

ドリル交換頻度についての効果：加工不良が３枚発生した時点でドリルの切れ味劣化と判定してドリルを交換した場合、ドリル交換の回数が、本発明の構造では、比較例の構造の場合の半分となり、生産性が向上した。

不良発生についての効果：比較例の構造におけるミリング加工時の不良率は約１％であった。一方本発明の構造における不良率は０．５％以下となった。

従来のアンテナコイル端子とＩＣモジュールの非接触用端子を備えたＩＣカード例を平面で見た説明図である。 接触、非接触複合ＩＣモジュールの例を断面でみた説明図である。 デュアルＩＣカードの従来製法の一例を説明するための工程図である。 本発明のデュアルＩＣカードの製法例の工程図である。 本発明のデュアルＩＣカードの製法例の工程図である。 比較例として実施したミリング加工の説明図である。 本発明のデュアルＩＣカードに係わるアンテナコイル端子の平面図と裏側コアーシートへ埋め込まれた状態を説明するための図である。

符号の説明

１：デュアルＩＣカード
１０：従来のカード基体
１０’：本発明によるカード基体
１１：アンテナコイル
１２ａ、１２ｂ：アンテナコイル端子
１３：アンテナシート基材
１４：アンテナシート
１５：表側コアーシート
１６：裏側コアーシート
１７：凹部
１８ａ、１８ｂ：導電材
２０：接触、非接触ＩＣモジール
２１ａ、２１ｂ：非接触用端子
２４：接着剤
３１ａ、３１ｂ：貫通孔
３２：クリーム半田

Claims (3)

1. アンテナコイルとアンテナコイル端子が形成されたポリエチレンナフタレートまたはポリエチレンテレフタレートを基材フィルムとするアンテナシートを、少なくとも２枚のコアーシートで挟み込んで一体化したカード基体と、該カード基体の所定位置に形成された凹部にはめ込まれたデュアルＩＣカード用のＩＣモジュールよりなるデュアルＩＣカードであって、
   ＩＣモジュールがはめ込まれた側を表側とするとき、アンテナコイル端子がアンテナシートの裏側に配置され、またアンテナコイル端子が銅箔のエッチング加工によって形成されたものであり、さらにアンテナシートを貫通する孔を通じてアンテナコイル端子とＩＣモジュールの非接触用端子が導電性材料によって電気的に接続されていることを特徴とするデュアルＩＣカード。
2. アンテナコイル端子がメッシュ状であることを特徴とする請求項１に記載のデュアルＩＣカード。
3. 少なくとも、以下の工程を有することを特徴とするデュアルＩＣカードの製造方法。
   （１）アンテナシートとして、ポリエチレンナフタレートまたはポリエチレンテレフタレートを基材フィルムとし、少なくとも該基材フィルムに接着された銅箔をエッチング加工して、板状、またはメッシュ状のアンテナコイル端子を形成する工程。
   （２）デュアルＩＣカード用ＩＣモジュールをはめ込む側の表側コアーシート、上記（１）工程によるアンテナシート、および裏側コアーシートをこの順序で積層するに際して、表側から見たとき、アンテナコイル端子がアンテナシートの裏側に配置されるように積層し、次ぎに一体化してデュアルＩＣカード用基材を作成する工程。
   （３）該デュアルＩＣカード用基材を表側からミリング加工し、デュアルＩＣカード用ＩＣモジュールをはめ込むための凹部とアンテナコイル端子表面を露出させるための貫通孔を形成する工程。
   （４）貫通孔に導電性材料を充填する工程。
   （５）デュアルＩＣカード用ＩＣモジュールを該凹部の所定の位置まではめ込み、同時にＩＣモジュールの非接触用端子とアンテナコイル端子とを、貫通孔を通じて導電性材料で電気的に接続する工程。

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