JP2011070268A - 高信頼性ｉｃカード - Google Patents

Abstract

【課題】非接触ＩＣカードにおいて、カードに対する全体的な曲げ応力にも、点衝撃のような局部的な変形にも対応可能なＩＣカードの保護構造を提案するものである。
【解決手段】アンテナ基板上のＩＣチップが封止樹脂を介して一対の孔開き補強板で挟持されることを特徴とするＩＣカードである。前記孔は、補強板の中心に位置し、孔の中心とＩＣチップの中心は重なることを特徴とする。また前記孔の半径はＩＣチップ外接円半径の三分の一以上二分の一以下の値であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は身分証明書、定期券などに用いられる情報記録非接触ＩＣカードに関するものであって、更に詳しくは外部からの応力に対する耐性に優れた信頼性の高い非接触ＩＣカードに関する。

近年、非接触ＩＣカードはＩＣカード乗車券などの普及が示すように使用事例が増大しており、今後更に増えると考えられる。日常的に使用されるため、さまざまな状況に応じた信頼性の確保が求められている。ＩＣカードにおいては、情報はＩＣチップに保持されるが、ＩＣチップは脆性破壊を起こし易いものである。従ってＩＣカードの信頼性に関してはＩＣチップの保護機構が重要な役割を果たす。上記の理由から種々のＩＣチップ保護機構が考案、実施されてきた。

提案の多くは、カード基材よりも硬い熱硬化性樹脂と更に硬い補強板によってＩＣチップを包み込む方法である。幾つかを例示するならば、モールド樹脂を介してＩＣチップに補強板を重ねる方法や（特許文献１参照）、同じ方法でＩＣチップの上下から補強板を固定する方法（特許文献２、特許文献３参照）、ＩＣチップの上方にＩＣチップを嵌め込む帽子形状の補強材を用いる方法（特許文献４参照）などが提案されている。

硬い補強板を使わずにカード外面から補強シールを貼るという提案もある（特許文献５参照）。その他の提案としては、ＩＣチップの外周部を取り巻くような補強板を用いる方法がある。これは補強板にＩＣチップよりも大きな穴を開けておき、その位置にＩＣチップを配置する方法である（特許文献６参照）。

特開２００５−１１５９６８号公報 特開２００２−１６３６２４号公報 特開２００６−３３１１９８号公報 特開２００１−０３４７２７号公報 特開２０００−２５９８０４号公報 特開平８−２８２１６７号公報

ところが上述したような保護機構を施した非接触ＩＣカードにおいては次のような問題が生じる。
ＩＣチップと補強板は大きさが数ｍｍ角であり、実装時のインレットの厚さは４００から５００μｍである。すなわち薄くて面積の大きな脆性材料の保護が目的となる。曲げや点衝撃を受けた時には、カード基材と異なる硬度をもった封止樹脂が、ＩＣチップを保護する役割の一端を果たしているわけであるが、現状充分な強度を得られるまでには至っていない。
曲げの場合にはカード全体が変形するが、ＩＣチップ実装領域とそれ以外では硬さが異なるために、ＩＣチップ実装領域では変形が小さく、その周辺領域では変形が大きい。ＩＣチップに保護機構が無いならば、柔らかいＩＣカード基材内部に角のある硬い板状物体が埋め込まれることになるので、変形した場合には応力が集中し亀裂発生や界面剥離、更にＩＣチップ破壊のおそれがある。この理由から曲げに対してはＩＣチップとＩＣカード
基材の中間の硬さを持ち脆性を示さない物質による補強構造が必要であり、熱硬化性樹脂と金属補強板による保護機構はこの要求特性を満たしている。図５は通常の補強板とＩＣチップの変形を示した模式図である。

点衝撃のように外部から物体が押し付けられて変形する場合には補強板が物体の形状に合わせて変形する。鋭角の形状物体に対しては追従出来ないが、ここでは通常の点衝撃試験を想定している。この場合には外部物体の形状とＩＣチップの変形形状がほぼ同じになり保護機構の有効性を減じる。即ち点衝撃に関しては補強板の変形からＩＣチップの変形を緩和する何らかの機構が必要である。特許文献６に記載されたＩＣカードにおいては、補強板の役割がカードの曲げのみに対応しており、外部物体との接触ではＩＣチップが外部物体の形状に直接曝されることになり有効性は少ない。

本発明の解決しようとする課題は、上記の従来の問題点に鑑み、カードに対する全体的な曲げ応力にも、点衝撃のような局部的な変形にも対応可能なＩＣカードの保護構造を提案するものである。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、アンテナ基板上のＩＣチップが封止樹脂を介して一対の孔開き補強板で挟持されることを特徴とするＩＣカードである。

また、請求項２に記載の発明は、前記孔が、補強板の中心に位置し、孔の中心とＩＣチップの中心は重なることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカードである。

また、請求項３に記載の発明は、前記孔の半径がＩＣチップ外接円半径の三分の一以上二分の一以下の値であることを特徴とする請求項１または２に記載のＩＣカードである。

本発明に係る高信頼性ＩＣカードは、ＩＣチップを封止樹脂を介して一対の孔開き補強板で挟持した構造を有するため、カード全体に曲げ応力がかかった場合には、従来の補強板と同様のＩＣチップ保護効果を発揮することができ、局部的な応力に対しては、ＩＣチップを包囲する柔軟樹脂の厚さが増大したことにより、補強板の変形よりもＩＣチップの変形が少なくなるために、従来の補強板よりも優れた保護効果を発揮する。

補強板の孔を補強板の中心に位置し、孔の中心とＩＣチップの中心を重ねた場合には、全ての方向に対して、平均的に保護効果を発揮する。また孔の半径がＩＣチップ外接円半径の三分の一以上二分の一以下の値である場合には、最も保護効果が高まる。

本発明に係る高信頼性ＩＣカードの断面構造を示した模式図。 補強板のないカード構造の模式図。 従来の補強板を組み込んだカード構造の模式図。 本発明に係る高信頼性ＩＣカードに曲げ応力が働いた場合の変形の状態を示した断面説明図。 従来の補強板を組み込んだＩＣカードに曲げ応力が働いた場合の変形の状態を示した断面説明図。

以下図面に従って、本発明に係る高信頼性ＩＣカードについて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る高信頼性ＩＣカードの断面構造を示した模式図である。本発明のＩ
Ｃカードは、アンテナ基板上２のＩＣチップ１が封止樹脂４を介して一対の孔開き補強板６で挟持されることを特徴とするＩＣカードである。

ＩＣチップ１と孔開き補強板６は、カード基材５に設けたざぐり穴に納められており、アンテナ基板２と共に、封止樹脂４によって一体化されている。

図２は、補強板のないカード構造の模式図であり、図３は、従来の補強板を組み込んだカード構造の模式図である。図３において、補強板３とＩＣチップ１との間には封止樹脂４が挟まれているが、均一厚みであるために変形の余地は少ない。外部から物体を押し付けた際の両者の変形は同程度である。図５は、従来の補強板を組み込んだＩＣカードに曲げ応力が働いた場合の変形の状態を示した断面説明図である。このように、ＩＣチップ１は、補強板３と同じように変形するため、ＩＣチップ１の変形量は、大きくなる。

図１は本発明の穴開き補強板を組み込んだカード構造の説明図である。孔開き補強板６とＩＣチップ１との間には封止樹脂４が挟まれているが、ＩＣチップ１の中央部は封止樹脂４のみであり、外側のカード基材５に直結している。中央部では変形の余地が大きく、孔開き補強板６とＩＣチップ１の変形に差が生じる。図４は本発明に係る高信頼性ＩＣカードに曲げ応力が働いた場合の変形の状態を示した断面説明図である。

カード全体の曲げに対しては通常の補強板と本発明の穴開き補強板とでＩＣチップに与える影響に大きな差はないが、ＩＣカードに外部から物体を押し付けた際のＩＣチップの変形量には差がでる。これは、ＩＣチップの中央部において、封止樹脂４が変形することにより、ＩＣチップ１の変形が緩和されることによるものと考えられる。このため、図４に模式的に示したように、孔開き補強板６の曲率半径よりもＩＣチップ１の曲率半径の方が大きくなり、曲がりは少なくなる。

孔開き補強板６に設ける孔７の位置については、孔７が孔開き補強板６の中心に位置し、孔７の中心とＩＣチップ１の中心が重なるように配置することが望ましい。このようにすることにより、全ての方向に対して、平均的に保護効果を発揮することができる。

また、孔７の大きさについては、孔の半径がＩＣチップ１の外接円の半径の三分の一以上二分の一以下の値であることが望ましい。孔７の半径がＩＣチップ１の外接円の半径の三分の一未満である場合には、孔の効果が薄れ、通常の補強板と差がなくなる。また孔７の半径がＩＣチップ１の外接円の半径の二分の一を超えるように大きな場合には、ＩＣカードに外部から物体を押し付けた際の保護効果が薄まる。

補強板がＩＣチップ端部を覆うことでチップに変形が伝わり、チップ角による応力集中が小さくなる。外接円半径の二分の一ではチップ対角線の半分が拘束され、半分が解放される。次に外接円半径の三分の一ではチップを中心としてチップのへりまでの距離の半分が拘束され半分が解放される。前者は拘束がチップ角に限定され、後者ではチップのへりまで拘束している。
以下実施例に従って、本発明に係る高信頼性ＩＣカードについて、さらに具体的に説明する。

ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート樹脂）製のアンテナシート上に形成したアルミ薄膜アンテナパターンとＩＣチップとを異方性導電フィルムを用いて電気的に接合させた。ＩＣチップの上に封止樹脂を滴下し孔開き補強板を重ね、１８０℃３０分間で熱硬化させた。孔開き補強板の材質は、厚さ１５０μｍのＳＵＳ３０４であり、孔の大きさは、半径２．２ｍｍの円形とした。なおＩＣチップの外接円の半径は、５．７ｍｍであった。
ＩＣチップの反対側も同様にして孔開き補強板を封止樹脂で固定した。表裏からＰＥＴ−Ｇ（ポリエチレンテレフタレート、グリコール共重合樹脂）製樹脂シートで挟み、更にその外側にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート樹脂）製外装シートを重ねて１５０℃３０分間の条件でラミネート成型した。断面構造を図３に示す。点衝撃強度を比較するために、同じラミネート条件で補強板のない場合（比較例１）、および封止樹脂で穴のない補強板を固定した場合（比較例２）の成型も行った。
点衝撃試験はＪＩＳ Ｋ５６００−５−３（落球式衝撃試験方法）に準拠した。落下錘は５０ｇで落下高さを１０ｃｍ、２０ｃｍ、３０ｃｍの３通り実施した。結果を表１に示す。

このように、従来の補強板を用いた試料が補強板のない試料よりも点衝撃試験に対する耐性が高く、本発明の実施例の試料が最も高い耐性を示した。

１・・・ＩＣチップ
２・・・アンテナ基板
３・・・補強板
４・・・封止樹脂
５・・・カード基材
６・・・孔開き補強板
７・・・孔

Claims (3)

1. アンテナ基板上のＩＣチップが封止樹脂を介して一対の孔開き補強板で挟持されることを特徴とするＩＣカード。
2. 前記孔は、補強板の中心に位置し、孔の中心とＩＣチップの中心は重なることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
3. 前記孔の半径はＩＣチップ外接円半径の三分の一以上二分の一以下の値であることを特徴とする請求項１または２に記載のＩＣカード。

Images