JP2012178157A - トランスポンダを組み込んだカード - Google Patents

Abstract

【課題】トランスポンダを組み込んだ電子カードに関し、信頼性を維持しながらより低コストでの製造を可能にする。
【解決手段】トランスポンダを組み込んだカード２は、電子ユニット６と、この電子ユニットに接続されたアンテナ８とを備え、アンテナ８は絶縁サポート上に配置された非絶縁導体路１０により構成されている。前記導体路は、少なくとも１つの巻線１２を形成しており、巻線１２の両側に第１端と第２端とを有している。電子ユニット６は、巻線１２の内側または外側で、上記第１端の側に配置されて、これに電気的に接続されている。導体路の第２端は、巻線１２に交差する絶縁被覆を装着した電線３０によって、電子ユニットに電気的に接続されており、導体路の第２端と電子ユニットとの間の電気的接続のために必要な電気的接触を確保するため、電線３０の第１および第２の端部３２，３４が、少なくとも部分的に剥き出しになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子ユニットで構成されるトランスポンダと、少なくとも１つの巻線をもつアンテナとを備える電子カードの分野に関するものである。このようなカードに、他の電子的要素を組み込むこともできる。カードという用語は、銀行カード形式のプラスチックのカード、および一般的に主面に広がり任意のタイプの形状をもつ他のカードだけではなく、トークン、チケット、ラベルなども意味するものと解釈される。特に、本発明は、無線（ＲＦ）リーダによる遠隔認証を可能とするトランスポンダを搭載したアクセスカードまたはＲＦＩＤカードに関する。

トランスポンダは、長年にわたって、コイル型アンテナと共に電子カードに組み込まれてきた。特に、コイル・アンテナは、非絶縁導体路（すなわち、アンテナから電子ユニットへの電気的接続を形成する前には、絶縁サポートと反対側の面が絶縁膜または絶縁被覆により覆われていないもの）により構成されている。導体路は、互いから離間したいくつかの巻線を形成して、絶縁サポート上に配置されている。この導体路は、印刷手法により形成することができ、あるいは、絶縁サポート上に導電性シートをまず被着させて、エッチングにより形成することができる。

上記タイプの電子カードの製造において長く知られてきた問題は、コイル・アンテナの両端がそれぞれ巻線の両側に位置していることによって生じるものであり、このことは、それらの２つの端部を電子ユニットに電気的に接続する際に問題となる。様々な解決法がすでに提案されている。具体的には、電子ユニットを巻線の上方に配置することが提案されているが、このような手法は、電子ユニットが比較的大きいか、あるいはコイルの巻数が少ないという特別な場合にのみ考え得るものである。積層段階においてアンテナを部分に分割するように電子ユニットをサポートに埋め込む必要がないという理由で、カードの形成はそれほど簡単ではない。このため、本発明の枠組み内では、電子ユニットはアンテナの巻線の内側または外側に配置されるものとする。後者の場合に、接続の問題を解決するため、絶縁サポートの背面に接続ストリップを形成して、サポートに貫通するビアを利用することが提案されている。この手法は、ビアを形成すると共に絶縁サポートの両面に導体路を配置する必要があるため、比較的複雑である。この欠点を解消するため、下記特許文献１（その中の図２を参照）では、プリント・アンテナの巻線を横切る絶縁ブリッジを配置することを提案している。この絶縁ブリッジは、やはり印刷手法を用いて形成することができる。そして、導体路の一部分が、アンテナの巻線の両側にそれぞれ位置する２つの導体パッドをつなぐようにして、絶縁ブリッジの上に印刷される。この後者の手法は、いくつかの一連の処理を要し、これによって、製造時間ひいては得られるカードのコストが増加する。

欧州特許出願公開第１１６８２３９号

本発明の目的は、トランスポンダを組み込んだ電子カードであって、信頼性を維持しながら、より低コストで製造することが可能であるものを提供することである。

そこで、本発明は、トランスポンダを組み込んだ電子カードに関し、これは、電子ユニットと、この電子ユニットに電気的に接続されたアンテナとを備え、このアンテナは、絶縁サポート上に配置された非絶縁導体路により構成されており、この導線または導体路は、少なくとも１つの巻線を形成して、この少なくとも１つの巻線の両側にそれぞれ位置する第１端と第２端とを有している。電子ユニットは、上記少なくとも１つの巻線の内側または外側で、導体路の第１端の側に配置されて、この第１端に電気的に接続されている。導体路の第２端は、上記少なくとも１つの巻線に交差する絶縁被覆を装着した電線によって、電子ユニットに電気的に接続されており、導体路の第２端と電子ユニットとの間の電気的接続のために必要な電気的接触を確保するため、電線の第１および第２の端部が、少なくとも部分的に剥き出しになっている。

好ましい実施態様によれば、電線の第１および第２の端部は、それぞれ、電線の２つの電気接触領域を形成する第１および第２の平坦な剥き出し領域を有している。

本発明について、以下の実施形態、その変形例、および絶縁電線の供給とその絶縁サポート上への配置のための装置の説明において、より詳細に記述する。この説明は、全く限定するものではない例として提示される添付の図面を参照して行われる。

図１は、本発明に係る電子カードの製造途中の部分平面図である。 図２は、図１に示す製造途中の電子カードの部分断面図である。 図３は、図１の電子カードの完成した状態、およびそのような電子カードの中間物の、図２と同様の部分断面図である。 図４は、本発明に係る電子カードの変形例の製造途中の部分平面図である。 図５は、本発明に係る電子カードの製造に関係する、剥き出しの両端部をもつ絶縁電線切片を供給するための装置を模式的に示している。

本発明に係る電子カードの実施形態について、図１および２に基づき、以下で説明を行う。これらの図では、当該カードを部分的に示している。電子カード２は、その本体の中すなわちカード内部に組み込まれたトランスポンダを有している。このトランスポンダは、アンテナ８に電気的に接続された電子ユニット６によって構成されている。このアンテナは非絶縁導体路１０によって構成されており、これは、絶縁サポート４上に配置されて、いくつかの巻線１２を形成している（さらに、本発明は、単一の巻線を有する変形例にも関するものである）。導体路は、例えば、導電性インクで印刷することによって、あるいはサポート４上に被着させた金属膜のエッチングによって得られる。アンテナは、巻線１２の両側にそれぞれ位置する第１端１６と第２端１８とを有している。電子ユニット６は、それらの巻線の内側で、上記第１端１６の側に配置されて、これに金属タブ２６によって電気的に接続されている。別の変形例では、電子ユニットは巻線の外側に配置される。

一般に、導体路１０の第２端は、絶縁被覆３６が装着された電線３０により、電子ユニット６に電気的に接続されている。この電線は、巻線１２に交差しており、また、その第１と第２の端部が少なくとも部分的に剥き出しになっており、これにより、導体路の第２端１８と電子ユニット６との間の電気的接続のために必要な電気的接触を確保している。剥き出し領域は巻線１２の両側に位置しており、それらの巻線に重なっている電線３０部分は、それを取り囲む絶縁被覆よって絶縁されている。このため、巻線を横切る経路によって短絡の問題が生じることはない。供給される電線それ自体が絶縁されているので、従来技術におけるように巻線を少なくとも局部的に保護絶縁膜で覆う必要はない。

図１に示す変形例では、絶縁サポート４上に、第１と第２の導体パッド２３、２４を形成する導体路の追加部２２が、巻線１２に関して電子ユニットの側に配置されている。第１の導体パッド２３は、金属タブ２８によって電子ユニットに電気的に接続されている。電線３０の第１と第２の端部は、それぞれ、この電線の２つの電気接触領域を形成する第１と第２の平坦な剥き出し領域３２、３４を備えている。第１の平坦な剥き出し領域３２は、導体路の追加部２２の第２の導体パッド２４上に重ねられて、この第２のパッドに電気的に接続されている。第２の平坦な剥き出し領域３４は、アンテナを形成する導体路１０の第２端１８の上に重ねられて、この第２端に電気的に接続されている。

注目されることは、図示していない別の実施形態において、電線３０の第２の端部は、具体的には接点ブロックにより構成される電子ユニットの導体パッドに直接接続されるということである。さらに、注目されることは、電線３０の２つの剥き出し端部は平坦でなくてもよいということである。積層によって２つの導体パッドは変形することが可能であり、そして、これらが何らかの接触面で円形の電線にぴったりとくっつく。一実施形態において、電線の端部は、対応する導体パッドに半田付けされる。この最後のケースでは、半田付け処理は、一緒に電線を剥き出しにするように機能することが可能である。

効果的な変形例では、電線の第１の平坦な剥き出し領域３２と導体路部分２２の第２の導体パッド２４との間の電気的接触、および電線の第２の平坦な剥き出し領域３４と導体路１０の第２端１８との間の電気的接触は、半田付けすることなく形成される。図３に示すように、包み込み材料によって、これらの平坦な剥き出し領域は、それぞれ第２の導体パッド２４と導体路の第２端１８に対して確実に押し付けられる。この変形例において、包み込みは、サポート４と上位層４０とによって達成され、これらは一緒に積層される。電気的接続を確保するための物理的接触は、サポート４に固着している上位層によって維持される。注目されることは、積層工程の後に、サポート４と上位層４０との間の境界面が消滅することが可能であるということであり、これによって、それらはトランスポンダを包み込むと共にカードの本体を成すただ１つのプラスチック塊を形成する。カード２は、場合によっては、その上にプリントパターンを最終工程で設けることができる、完成したカードを形成することが可能であり、あるいは、その面に追加の層または膜を設けることにより完成される“ＰＲＥＬＡＭ”または“インレイ”すなわち中間製品を形成することが可能である。

図１では、導体路１０の端部１８が、巻線１２を形成している導体路部分よりも大きい幅を有している。しかし、別の変形例では、端部１８と巻線は同じ幅を有する。

電線３０とその絶縁被覆３６は、比較的小さな直径、好ましくは５０から１５０ミクロン（５０〜１５０μｍ）の範囲にある直径を有するものとすることができる。当業者であれば、積層処理を伴うプロセスによって得られるこのようなカードにおいて、特に、実質的に円形の断面をもつ電線によるこのような解決策を考えることはなかったであろう。実際に、積層工程において電線３０が巻線１２を部分に分割することが予想されるので、初めは、このような解決策は技術的に不適切に思われる。しかし、特に小径の電線の場合、積層加工に変更を加えなくても、巻線が部分に分割されないことが分かっており、これは、印刷された導体路であってもそうである。サポート４上に被着させた金属膜のエッチングにより得られる導体路は、さらに頑丈であり、１５０μｍよりも大きい直径の電線を何の問題もなく支持する。また、大径の場合は、当業者であれば、電線の下で巻線を破断させることなく変形させるように、積層加工の様々なパラメータを調整することができる。

図４は、図１のカードの変形例を示している。図１の変形例では、電線３０の端部は、この電線が巻線と交差している領域における巻線１２の方向に揃っており、電線の中央の絶縁部分はアンテナ８の巻線を斜めに横切っている。このように、電線は非直線的な経路をもつものであり、これは大きな困難を伴うことなく実現することができるが、図５に基づき後述する、本発明の枠組み内で開発された比較的精巧な装置を使用する。図４の変形例では、電線３０の端部、特に接触領域３２、３４がこの電線の中央部と一直線になるように、導体路１０の端部１８Ａおよび導体部分２２Ａの導体パッド２４Ａが構成されており、これによって、電線はその全長に渡って同一の直線方向に維持される。本発明に直接的な関係はないが、電子ユニット６Ａは２つの導体パッドを備えており、これらは、ワイヤ４６、４８を半田付けすることにより（ワイヤボンディング技術）、パッド１６Ａ（導体路の第１端）とパッド２３Ａ（追加導体部の第１の導体パッド）に接続されている。

図５は、カードの製造において電線３０をサポート４上に供給するための装置５２を模式的に示している。この装置は、ロットごとの複数のカードの製造に適応している。各カードに必要な電線３０は、実際には、同じ参照符号３０を付した電線切片である。この装置は、そのような各電線切片の両端部にそれぞれ平坦な剥き出し領域（従って、絶縁被覆３６を持たない）を有して絶縁された電線切片の連続的な製造を、高い生産速度で可能にするものである。また、この装置は、例えば、図１に示すように、非直線的な経路に沿って電線切片を配置することを可能にする。そこで、装置５２はチャネルを備えたヘッドを有し、電線３０がこのヘッドの傾斜面を有する終端部５６に向けて供給される。傾斜面は、打撃ツールまたは穿孔ツール５８のための当り面を形成しており、このツールは、垂直方向に可動であって、生産される各電線切片の２つの導体パッドを形成するために設けられている。この打撃ツールの後に続いて、ブレード６０があり、これもやはり垂直方向に可動であって、電線３０片を切片に分割するために設けられている。変形例では、電線の切片への分割を容易かつ確実にするために、可動ブレードの代わりにハサミが設けられる。最後に、プレス部材６２がブレードの後に続き、これは電線をサポート４に対して押圧するように機能する。この処理を容易にするため、プレス部材６２は、好ましくは、被覆３６を僅かに加熱するための加熱要素を備えている。注目されることは、プレス部材６２が電線を適切な位置に保持するので、打撃ツールとブレードを逆にすることが可能であるということである。好ましい変形例では、被覆３６は熱融着性であり、これによって、熱を加えることで電線をサポート４および巻線１２に付着させることが可能になっている。別の変形例では、加熱して、あるいは加熱なしで、図３に示すように、プレス部材により、電線をサポート４に僅かな距離、侵入させるようになっている。

装置はつぎのように機能する。絶縁電線３０をヘッド５４のチャネルの中に押し入れて、打撃ツールで電線３０を押しつぶし、これにより、最初は、少なくとも部分的に剥き出しにされた第１の平坦領域を形成する。絶縁被覆を局部的に取り除くことは、打撃ツールによる押しつぶしの際に達成され、これによると、電線の形状が局部的に変化して、その被覆の管形状が変形することで、被覆が局部的に裂ける。なぜなら、円形断面の外周は、押しつぶし作用が大きいときの同じ面の矩形断面の外周よりも小さいからである。一例では、円形の電線は約８０μｍの直径であり、平坦領域の厚さは約３０μｍである。同時に、あるいは少なくともその平坦領域がブレード６０の位置を通り過ぎる前に、そのブレードが下に動かされて（あるいは、ハサミが作動されて）、これにより電線を切片に分割し、サポート４上に被着される電線切片の第１の端子部を形成する。つぎに、電線がヘッドの中に押し込まれ、第１の端子部がプレス部材６２の下にきて、これにより、第１の平坦な剥き出し領域がサポート上に配置された第１の導体パッドに重なるように、端子部はサポートに対して押圧される。その後、装置５２を、ヘッド５４のチャネル内での電線の前進移動に同期させて、アンテナの巻線を横切るように所定の経路に沿ってサポートの第２の導体パッドの近傍まで水平方向に移動させる。そして、打撃ツールを再び作動させて、少なくとも部分的に剥き出しになった第２の平坦領域を形成し、これをつぎにブレード６０を越えて移動させ、そしてブレードにより再び電線を切断して、その第２の端子部を形成する。引き続きヘッドを動かして、第２の端子部をプレス部材の下に移動させ、これにより、第２の平坦な剥き出し領域がサポート４の第２の導体路の第２端部１８と重なるように、端子部をサポートに対して押圧する。

最後に、注目されることは、本発明により絶縁サポート上にトランスポンダを形成するプロセスの他の典型例となる実施形態では、電線３０の端子部から絶縁材を取り除く処理は、それらの端子部にサーモードを局部的に当てることにより、あるいは溶接トーチにより小火炎を発生させて絶縁被覆を局部的に昇華させることにより、実施することができる。

Claims (5)

1. トランスポンダを組み込んだカードであって、
   電子ユニット（６；６Ａ）と、この電子ユニットに電気的に接続されたアンテナ（８）とを備え、
   前記アンテナは、絶縁サポート（４）上に配置された非絶縁導体路（１０）により構成され、前記導体路は少なくとも１つの巻線（１２）を形成して、この少なくとも１つの巻線の両側にそれぞれ位置する第１端（１６；１６Ａ）と第２端（１８；１８Ａ）とを有し、
   前記電子ユニットは、前記少なくとも１つの巻線の内側または外側で、前記第１端の側に配置されて、これに電気的に接続されており、
   当該カードは、前記導体路の前記第２端が、前記少なくとも１つの巻線に交差する絶縁被覆（３６）を装着した電線（３０）によって、前記電子ユニットに電気的に接続されていることを特徴とし、
   前記導体路の前記第２端と前記電子ユニットとの間の電気的接続のために必要な電気的接触を確保するため、前記電線の第１および第２の端部（３２，３４）は、少なくとも部分的に剥き出しになっている、カード。
2. 前記電線の前記第１および第２の端部は、それぞれ、前記電線の２つの電気接触領域を形成する第１および第２の平坦な剥き出し領域（３２，３４）を有していることを特徴とする、請求項１に記載のカード。
3. 第１および第２の導体パッド（２３，２４；２３Ａ，２４Ａ）を形成する導体路の追加部（２２；２２Ａ）が、前記絶縁サポート上で、前記少なくとも１つの巻線に関して前記電子ユニットの側に配置されていることを特徴とし、
   前記第１の導体パッドは前記電子ユニットに電気的に接続されており、前記第１の平坦な剥き出し領域（３２）は、前記第２の導体パッドに重なって、この第２の導体パッドに電気的に接続されており、
   前記第２の平坦な剥き出し領域（３４）は、前記導体路の前記第２端に重なって、この第２端に電気的に接続されている、請求項２に記載のカード。
4. 前記電線の前記第１の端部と前記第２の導体パッドとの間の電気的接触、および前記電線の前記第２の端部と前記導体路の前記第２端との間の電気的接触は、半田付けすることなく形成されていることを特徴とし、
   包み込み材料（４，４０）によって、前記平坦な剥き出し領域は、それぞれ、前記第２の導体パッドと前記導体路の前記第２端に対して確実に押し付けられている、請求項３に記載のカード。
5. 前記電線（３０）は、５０から１５０ミクロンの範囲にある直径を有することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のカード。

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