JP2014521164A - 強化された電子モジュールを備えるハイブリッド接触−非接触型スマートカード - Google Patents

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Abstract

【課題】カード本体を破損せず、又はモジュールとアンテナとの間の接続を切断せず、曲げ試験に耐え得るハイブリッド接触−非接触型スマートカードを提供する。
【解決手段】アンテナ（４１）と集積回路モジュール（１０）とを支持する支持層（４０）を有する複数の層から構成されたカード本体を備えており、そのモジュールが、カードの第１の側面（６）及び第２の側面（８）と、第１のライン（３）及び第２のライン（４）とにより定まる部分内に位置するハイブリッド接触−非接触型スマートカード（１）において、カードが曲げ応力やねじれ応力を受けたときにモジュール（１０）とアンテナ（４１）との間の接続が破壊されることがないように、内側端部（４５）は部分内の全域に位置するとともに、接点（４３、４４）は、インクにより覆われていないスペース（４７）を含む支持層（４０）上の電導性インクの印刷から形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触型高周波識別（ＲＦＩＤ）デバイスに関し、特に、強化された集積回路モジュールを備えるハイブリッド接触−非接触型スマートカード、及びその製造方法に関する。
非接触型ＲＦＩＤデバイスは、アンテナと、アンテナの端子に接続された集積回路とからなるデバイスである。通常、集積回路には電力が供給されず、リーダのアンテナとＲＦＩＤデバイスのアンテナとの間の電磁結合を介して、そのエネルギーを受け取る。情報は、ＲＦＩＤデバイスとリーダとの間で交換され、特に、集積回路に記憶された情報は、ＲＦＩＤデバイスが位置する物体の保有者の識別、及び規制されたアクセスゾーンに入るための保有者の認証に関係する。
ハイブリッド接触−非接触型スマートカードは、リーダとのデータ交換が、集積回路に接続されたカードを平面状で導電性の接触領域で接触させることによっても成し得るという点を除いては、非接触型ＲＦＩＤデバイスである。このように、集積回路はモジュール内に封入され、その外面は平面状の接触領域を備える。また、集積回路も、カードのアンテナに接続するよう設計されたモジュールの内面に接続される。このようにして、集積回路は、両面モジュールの２つの面に接続され、集積回路が一旦封入されると、両面集積回路モジュール又は両面電子モジュールが形成される。その結果、集積回路がカード本体内に封入される場合が最も多くなるので、電子モジュール、つまりカード上の集積回路の強度は、非接触型集積回路カードに関しては弱くなる。このように、ハイブリッド接触−非接触型スマートカードの大きな問題は、脆弱性である。更に、モジュールは、屈曲しない堅い構成要素である。その結果、応力は、特にカードの対称軸、従ってカードの中心に最も近いモジュールの内側エッジ部に沿って、モジュールの周囲に集中する。通常、ハイブリッド接触−非接触型スマートカードの製造方法は、次の工程を備えている。
・支持体上にアンテナを作製する工程、
・ホットプレス成形法によって、１枚以上のプラスチック材料のシートを支持体のそれぞれの面で溶接し、カード本体を形成することにより、アンテナ支持体上にカード本体を積層する工程、
・カード本体、集積回路によって形成されたモジュールを収容するように設計された空洞、及び両面回路のうちの１つを穿孔することによる切削工程であって、空洞が集積回路を収容する比較的小さな内側部分、及び両面モジュールを収容する比較的大きな外側部分を含み、切削工程によってアンテナの接点を切削及び除去することができる切削工程、
・接着剤を使用し、モジュールと導電性接着剤とを固定して、モジュールを接点に接続し、この目的用の空洞にモジュールを配置することによる、モジュール挿入工程。
ハイブリッド接触−非接触型スマートカードは、現行の規格に規定されている基準に準じて、曲げ試験及びねじり試験に供される。第１の種類のハイブリッド接触−非接触型スマートカードは、一体型のカードであり、プラスチック製のアンテナ支持体が、上部及び下部カード本体を形成するプラスチック材料の２つの層間に挿入され、加圧下で加熱積層によって熱接着される。モジュールは、オーム接触を確立することが可能な導電性接着剤又はこの等価物によってアンテナに接続される。
この種類のカードは非常に堅い。その結果、この種類のカードに機械的曲げ応力及び／又はねじり応力がかかると、応力は、カードに痕跡を残さないが、最も大きな応力下で軸に沿って（すなわち、モジュールに沿って）カードを破損させる。
別の種類のカードは、耐破損性の紙製アンテナ支持体を備えている。この種類のカードは、電子モジュールがカード上でしっかりと固定されないので、短所を有する。実際、紙などの繊維材料から製造されたアンテナ支持体には、カードの屈曲を「記憶する」という利点があるが、多重に曲げられた後は、カードは内的結合を失い、カードをモジュールに保持する接着接続点において、カード本体の薄い部分に対して紙が垂直に剥離するのを促進し、これによって、電子モジュールとアンテナの分離が生じる。通常、アンテナから分離するモジュールの第１の接点は、カードの中心に最も近いところである。
このような理由により、本発明の目的は、これらの短所に対する、すなわち、カード本体を破損せず、又はモジュールとアンテナとの間の接続を切断せず、曲げ試験に耐え得るハイブリッド接触−非接触型スマートカードを提供することにある。
また、本発明の別の目的は、かかるデバイスの製造方法を提供することにある。
上記の目的を達成する本発明のハイブリッド接触−非接触型スマートカードは、支持層（４０）と呼ばれる１つの層が、少なくとも１巻回からなる印刷されたアンテナ（４１）と、前記アンテナに、そのアンテナの巻回の内側先端及び外側先端（４５、４６）の延長にそれぞれ位置する２つの内側接点及び外側接点（４３、４４）により接続された集積回路モジュール（１０）と、を支持する複数の層から構成されたカード本体を備え、前記モジュールが、カードの第１の側面（６）及びその第１の側面と垂直なカードの第２の側面（８）と、カードの前記第１の側面（６）と平行な第１のライン（３）及びカードの前記第２の側面と平行な第２のライン（４）と、により定まる部分内でカード上に位置するハイブリッド接触−非接触型スマートカード（１）において、前記内側接点（４３）に接続されたアンテナの巻回の前記内側端部（４５）は、カードが曲げ応力及び／又はねじれ応力を受けたときにモジュールとアンテナとの間の接続が破壊されることがないように、前記部分内の全域に位置し、前記接点（４３、４４）は、前記支持層（４０）上の少なくとも２つの層の電導性インクの印刷から形成されるとともに、そのインクの第１の層（４３−１）が、インクにより覆われていないスペース（４７）を含むことを特徴とするものである。
本発明のハイブリッド接触−非接触型スマートカードによれば、上記のように構成したので、カード本体を破損せず、又はモジュールとアンテナとの間の接続を切断せず、曲げ試験に耐え得るハイブリッド接触−非接触型スマートカード、及びそのようなデバイスの製造方法を提供することができる。
ハイブリッド接触−非接触型スマートカードの上面図である。 先行技術による両面電子モジュールの断面図である。 集積回路側から見た、先行技術による両面電子モジュールを表す。 本発明によるハイブリッド接触−非接触型スマートカードのアンテナ支持体の上面図である。 本発明によるカードの種々の構成層の断面図である。 モジュールを備えた本発明によるカードの断面図である。 本発明によるモジュール及びアンテナ接点の透過上面図である。
本発明の目的、対象及び特徴は、添付図面と併せて以下の説明からより明らかになる。
次の説明においては、概して言えば、「内側」エッジ部又は側面という用語は、「外側」という用語によって示された同じ構成要素の反対側のエッジ部又は側面よりも、カードの中心に幾何学的に近接して位置する構成要素のエッジ部又は側面を意味する。
図１の例によれば、ハイブリッド接触−非接触型スマートカード１は、モジュール１０を備えている。カードの外部寸法は、ＩＳＯ７８１０規格に規定されている「クレジットカード」の形式に対応する。カードには、２つの長い側面７、８に対して垂直な２つの短い側面５、６が含まれる。モジュール１０には、２つの短いエッジ部２３、２４と、２つの長いエッジ部２５、２７とが含まれる。カードの機械試験時、特に曲げ試験時に、最大の応力下におけるカードの軸、すなわち応力が最も大きいところが、破線３、４によって表されている。モジュールの内側エッジ部２３、２５に沿って位置するライン３、４は、カードの側面６、８とそれぞれ平行である。カードの破損帯は、モジュールの内側エッジ部に沿った連続的なラインにおいて、これらのライン３、４上に位置する。モジュールは、カードの第１の側面６、第１の側面６に対して垂直なカードの第２の側面８、ライン３及び第２のライン４によって定まるカード上の部分内に位置する。
図２によれば、本発明に係るデバイスには、その第１の面に、読取りデバイスの読取りヘッドの接点に接続するよう構成された平面状の接触領域１２と、別の面に、カードのアンテナに接続するよう構成された接点１３、１４とを有する非導電性支持体１９を備えた電子モジュール１０が含まれる。集積回路１５は、接続用に設けた支持体の穴１１を通る半田付けされた金ワイヤ１６によって、両方の平面状の接触領域１２に接続され、また、半田付けされた金ワイヤ１７によって、アンテナにも接続するよう構成された接点１３、１４に接続される。その後、集積回路１５、ワイヤ１６、１７は、上から注入された樹脂１８によって保護され覆われる。樹脂が硬化すると集積回路及びワイヤが封入され、図３に示すように、アンテナ接点への接続用の接点１３、１４の一部のみが見える。モジュール１０の接点１３、１４は、樹脂１８の一方の側面に配置され、これらはモジュール１０の短いエッジ部２３、２４とそれぞれ平行である。かかるモジュールは、両面に接点を含むので両面集積回路モジュールと称され、専ら平面状の接触領域で構成され、接触型スマートカードの製造に使用される片面集積回路モジュールとは異なる。モジュールは堅く、カードに曲げ応力及びねじり応力がかかっても、モジュールは屈曲しない。このため、集積回路１５と接点１２、１３、１４との間の接続は、破損から保護される。
図４によれば、アンテナ４１は、支持層４０上で作製される。アンテナ４１は、導電材料から製造された複数巻の巻線によって形成される。効果的には矩形形状である巻線には、カードのエッジ部に沿って延びる複数の直線部が含まれる。アンテナの巻線は、絶縁ブリッジ４８で交差する。巻線は、２つの端部４５、４６を特徴とし、それらの端部は、モジュールの２つの接点１３、１４との電気接続用の２つの接点４３、４４によってそれぞれ延長された直線アンテナ部を形成する。アンテナ巻線の２つの端部４５及び４６をそれぞれ、内側端部及び外側端部と称する。アンテナの巻線及び接点は、銀若しくは金などの導電性元素又は導電性ポリマーを加えたエポキシインクなどの導電性インクを使用して、シルクスクリーン印刷、フレキソ印刷、輪転グラビア印刷、オフセット印刷又はインクジェット印刷法によって作製される。支持層４０は、紙又は合成紙（Ｔｅｓｌｉｎタイプ）などの歪みを生じない（すなわち、温度の上昇に伴って変形しない）材料から製造されることが好ましい。
アンテナ巻線の内側端部４５は、ライン３と交差しないように支持体上に位置する。従って、端部４５を延長する巻線４９は、モジュールの内側エッジ部２３から可能な限り遠くでライン３と交差する。このため、この形態は、破損帯から可能な限り遠くに離して端部４５を配置する。このように、巻線４９及びライン３の交差箇所は、別のアンテナ巻線の配置が占めるところではあるが、カードのエッジ部に可能な限り近接して位置する必要がある。カードが、カードの対称横断軸の周囲で曲げ試験に供される場合には、カードの中心に可能な限り近接して位置する内側接点４３は、最も機械的に応力がかかる。カードのエッジ部６付近にある外側接点４４は、機械的応力をほとんど受けない。本発明では、２つの接点４３、４４は、アンテナ支持体４０上に少なくとも２つの層をインクで印刷することによって製造される。外側接点４４のインクの構成層は相互に重なり、全て同じ形状及び寸法である。接点４４の寸法は、その内側表面領域が、モジュール１０の接点１４の表面領域を広く覆うような寸法である。より正確には、接点４４の表面積は、モジュール１０の接点１４の表面積の少なくとも２倍に等しい。層４３−１、４３−２により示す接点４３のインクの構成層は、相互に重なり、全て同じ寸法と言うわけではない。接点４３のインクの第１の層４３−１の表面積は、インクの次の層の表面積よりも大きい。第２の層及び前述の接点４３の第１の構成層４３−１に続く層は、接点４４の構成層と同じ表面積である。接点４３のインクの第１の層４３−１は穿孔される。本発明の好ましい実施例によれば、インクの層４３−１は、メッシュの形態で作製され、このメッシュには、インクの存在しないスペース４７がある。これらのスペースは、本発明の範囲から逸脱することのない異なる形状であってもよい。第１の層のかかる形態は、第１の層のスペース４７を介してアンテナ支持体上に、第２の層から一部インクを直接付着させることによって、支持体上への第２の層の良好な付着を提供し、これにより接点を構成するインク層の剥離が防止される。インクの第２の層４３−２の表面積は、インクの層４３−１よりも小さく、接点４４のインクの層の表面積と等しい。インクの層が全て重ねられると、アンテナ接点の厚さは５０μｍから８０μｍである。
本発明によるカードには、図５の断面図に示すように、複数の層が含まれる。図は正確な縮尺ではないため、２つの接点４３、４４のみが表されている。ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）層６１、ポリエステル（ＰＥＴ）層６３、及び被覆層６５が、この順序で、アンテナ支持層４０上に、より正確には、アンテナが作製される層４０の面上に配置される。ＰＥＴ層７２及び被覆層６４は、この順序で、アンテナ支持層４０の別の面上に配置される。
積層工程は、層４０、６１、６３、６５、６２、６４を全て積み重ね、約２０ｂａｒの圧力下において約１５０℃の温度で、これらの層を加熱処理することによるものである。圧力及び温度の影響下では、ＰＶＣ層６１が軟化し、アンテナの巻線及びアンテナの接点４３、４４を包囲する。ＰＥＴの２つの層は、組立品、特に、モジュールが収容される空洞の穿孔されていないＰＥＴ層６２を硬化させる。カードの構成層のこの形態は、カードに抵抗性及び可撓性をともに付与するという利点を有し、その結果、カードが曲げ試験及び／又はねじり試験時に破損しない。
これに続く工程は、モジュール１０を収容するため、及び空洞内にモジュールを接着剤で接着するために行う切削によるものである。
図７の透明図では、アンテナの接点に接続された位置にあるモジュール１０を見ることができる。接点４３、４４は、モジュール１０の接点１３、１４に重なる。アンテナ巻線の端部４５、４６は、モジュールの短い側面２３、２４と平行であり、モジュールの長い側面２５、２７に対して垂直である。その結果、アンテナ巻線の端部４５、４６は、カードの破損領域、すなわち、曲げ応力が最大の領域と交差しない。アンテナ巻線の端部４５が、これらの軸（説明する図及び実施例によれば、この軸は直線である。）に沿って延びた場合、モジュールによって定まる表面領域と交差しうる。端部４５の軸及び接点４３は、その長い外側エッジ部２７を切ることによって、モジュール１０と交差するように構成されている。
アンテナ巻線の端部のこの形態によって、モジュールのエッジ部２３に沿って位置する破損領域からアンテナを動かすことが可能となる。また、端部４５は、モジュールの内部に位置する内側接点４３から延長した部分に位置する。このように、アンテナ巻線の端部４５は、カードに機械的曲げ応力がかかる場合でも、切断される危険性がない。
接点４４は、モジュールを通過してその小さな外側エッジ部２４の側面において延びる。インクの第１の層４３−１の表面領域は、モジュールを通過してその内側エッジ部２３及びその長い外側エッジ部２７の側面において通過して延びる。
１ ハイブリッド接触−非接触型スマートカード
３、４ ライン
６、８ 側面
１０ 集積回路モジュール
４０ 支持層
４１ アンテナ
４３ 内側接点
４４ 外側接点
４５ 内側端部
４６ 外側端部

Claims (8)

  1. 支持層（４０）と呼ばれる１つの層が、少なくとも１巻回からなる印刷されたアンテナ（４１）と、前記アンテナに、そのアンテナの巻回の内側先端及び外側先端（４５、４６）の延長にそれぞれ位置する２つの内側接点及び外側接点（４３、４４）により接続された集積回路モジュール（１０）と、を支持する複数の層から構成されたカード本体を備え、
    前記モジュールが、カードの第１の側面（６）及びその第１の側面と垂直なカードの第２の側面（８）と、カードの前記第１の側面（６）と平行な第１のライン（３）及びカードの前記第２の側面と平行な第２のライン（４）と、により定まる部分内でカード上に位置するハイブリッド接触−非接触型スマートカード（１）において、
    前記内側接点（４３）に接続されたアンテナの巻回の前記内側端部（４５）は、カードが曲げ応力及び／又はねじれ応力を受けたときにモジュールとアンテナとの間の接続が破壊されることがないように、前記部分内の全域に位置し、
    前記接点（４３、４４）は、前記支持層（４０）上の少なくとも２つの層の電導性インクの印刷から形成されるとともに、そのインクの第１の層（４３−１）が、インクにより覆われていないスペース（４７）を含むことを特徴とするカード。
  2. 前記端部（４５）の延長（４９）が前記ライン（３）と交差するとともに、前記端部（４５）が前記ライン（３）と交差し、かつそれらの交点が前記モジュール（１０）の前記内側エッジ部（２３）のカード上において可能な限り遠く離れて位置する請求項１に記載のカード。
  3. 前記端部（４５）が、モジュール内に位置する前記内側接点（４３）の部分の延長内に位置する請求項１又は２に記載のカード。
  4. 前記接点（４３）の第１構成層（４３−１）の第２層及びそれに続く層が、前記接点（４４）の構成層と同じ表面積を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のカード。
  5. 前記接点（４３、４４）の厚さが５０〜８０μｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載のカード。
  6. 前記アンテナ（４１）と前記モジュール（１０）とが、カード本体の層であって、前記アンテナが印刷された前記支持層（４０）の第１の面上に位置するポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）（６１）に包まれている請求項１〜５のいずれか１項に記載のカード。
  7. 支持層（４０）の第２の面がポリエステル（ＰＥＴ）からなる層により覆われている請求項６に記載のカード。
  8. 前記ＰＶＣからなる層（６１）がＰＥＴからなる層により覆われている請求項１〜７のいずれか１項に記載のカード。
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