JP2015082176A - 非接触情報媒体および非接触情報媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基材にワイヤをコイル状に描画してアンテナを形成し、ＩＣチップと共に、外装基材で両面から挟みこんだ非接触情報媒体であって、情報媒体の構成を単純化し、製造工程が短く、アンテナの埋め込み跡の発生がなく、紙基材の模様や表面形状を潰してしまうことのない非接触情報媒体およびその製造方法を提供する。【解決手段】外装基材１裏面に、ワイヤ２をコイル状に描画してアンテナを形成し、前記アンテナにＩＣチップ３を接続した後、ホットメルト樹脂層５を塗布形成して、前記アンテナとＩＣチップ３をモールドした非接触情報媒体１０であって、前記ワイヤ２の直径が０．０５〜０．１３ｍｍであり、且つ前記外装基材１が、前記ワイヤ２の直径の２．５倍以上で、０．２０〜１．００ｍｍの厚みで、表面凹凸が０．０１ｍｍ以上の紙クロスである。【選択図】図１

Description

本発明は、外部機器に対して非接触でデータの通信を行う非接触情報媒体であって、製造工程の少ない、構成要素の簡便な非接触情報媒体とその製造方法に関する。

近年、非接触ＩＣカードや非接触ＩＣタグを用いたシステムが普及する中、例えばパスポートや預貯金通帳などの冊子に、電子データの記入や印字が可能なＩＣインレットを設けた非接触情報媒体が利用されてきている。非接触情報媒体は、ＩＣモジュールと、このＩＣモジュールに接続されたアンテナとを備えたアンテナシートの両面に上質紙やコート紙などよりも高い引き裂き強度を持ち、かつ柔軟性に優れた基材が取り付けられて構成されている。

このような非接触情報媒体としては、アンテナを外装基材で両面から挟む方式が採られており、アンテナとして巻き線を使う場合、図３に示す様に、基材に巻き線アンテナを描画し、モジュール部分に穴を開けた別基材を貼り合わせ、プレス機等で成形した後に、更に、クロス材と貼り合わせるという方法がある（特許文献１）。

しかしながら、何層もの積層構造をもつため、複数の工程と、多くの材料が必要であり、アンテナやモジュールの厚みによる凹凸を吸収するために、プレス成形など工程が必須で、０．０１ｍｍ以上の凹凸処理を施した紙材料において、処理対面に巻き線アンテナを埋め込むと、処理面側に巻き線アンテナの埋め込み跡が発生してしまい、紙基材の模様や表面形状を潰してしまう。

２０１０−９２１２０号公報

基材にワイヤをコイル状に描画してアンテナを形成し、ＩＣチップと共に、外装基材で両面から挟みこんだ非接触情報媒体であって、情報媒体の構成を単純化し、製造工程が短く、アンテナの埋め込み跡の発生がなく、紙基材の模様や表面形状を潰してしまうことのない非接触情報媒体およびその製造方法を提供する。

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、ＩＣチップが接続されたアンテナを、基材で挟みこんで補強した非接触情報媒体であって、
外装基材裏面に、ワイヤをコイル状に描画してアンテナを形成し、前記アンテナにＩＣチップを接続した後、ホットメルト樹脂を塗布形成して、前記アンテナとＩＣチップをモールドしたことを特徴とする非接触情報媒体である。

また、請求項２に記載の発明は、前記ワイヤの直径が０．０５〜０．１３ｍｍであり、且つ前記外装基材が、前記ワイヤの直径の２．４倍以上の０．２０〜１．００ｍｍの厚みで、表面凹凸が０．０１ｍｍ以上の紙クロスであることを特徴とする請求項１に記載の非接触情報媒体である。

また、請求項３に記載の発明は、前記アンテナと前記ＩＣチップの接続が、半田溶接で
あることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の非接触情報媒体である。

また、請求項４に記載の発明は、外装基材裏面に、ワイヤをコイル状に描画してアンテナを形成する工程と、
前記アンテナにＩＣチップを接続する工程と、
ホットメルト樹脂を塗布形成して、前記アンテナとＩＣチップをモールドする工程とからなる非接触情報媒体の製造方法であって、
前記アンテナと前記ＩＣチップとの接続が半田溶接方法で、半田溶接温度が５００〜７００℃、４００〜１０００ｍｓｅｃの加熱時間であることを特徴とする非接触情報媒体の製造方法である。

本発明により、構造がシンプルとなり、製造工程を短くする事、および使用材料種も減らすことが可能で、プレス成形工程が不必要で、外装紙の凹凸を潰してしまう等の外観不良もなくすことができる。

本発明の非接触情報媒体の構成を示した断面概念図である。 本発明の非接触情報媒体の製造方法を示した工程のフロー概念図である。 従来の非接触情報媒体の構成と、製造方法を示した工程のフロー概念図である。

以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の非接触情報媒体の構成を示しており、外装基材１に、ワイヤ２をコイル状に描画してアンテナを形成し、形成したアンテナにＩＣチップ３を半田４接続した後、樹脂層５を塗布形成した構成となっている。

図２は本発明の非接触情報媒体の製造工程を示しており、外装基材１の裏面に、ワイヤ２をコイル状に描画してアンテナを形成する工程と、形成したアンテナにＩＣチップ３を半田４接続する工程と、樹脂層５を塗布形成する工程とからなっている。

＜外装基材＞
外装基材１は、製品として最終形態の外装となる紙材で、プリント加工やエンボス加工したものであり、紙クロスとも呼ばれ、非含浸紙・含浸紙・ビニールペーパークロスの３種類があり、それぞれを使用することができる。

非含浸紙は艶のある独特な感触のクロス。クラフト紙・極薄紙をベースにして、顔料による染色塗料を塗布し、エンボス加工をして仕上げた。上製本の表紙・パッケージに使われるほか、教科書の表紙・銀行通帳の表紙・各種のパッケージ等に用いる化粧紙がある。

含浸紙は、クロスの強度を高めるために、コーティングする前の原紙に特殊な樹脂を浸み込ませて皮革調の型をエンボス加工したものである。

ビニールペーパークロスは、クラフト紙をベースに、塩化ビニール・アクリル・ナイロン・ウレタンなど各種の合成樹脂に可塑剤や着色剤を加えた塗料をコーティングしたものである。

また、外装基材の表面には０．０１ｍｍ以上の凹凸が形成されている。これは、最終製品の装飾のために形成されているものであり、次工程でのアンテナ描画等でその凹凸が消失してしまう事の無いようにする必要がある。

＜ワイヤ＞
外装基材裏面に、ワイヤをコイル状に描画してアンテナを形成する。ワイヤとしては、直径が０．０５〜０．１３ｍｍの銅線、エナメル銅線を使用することができ、融着マグネットワイヤ ２−ＬＯＣＫ Ｙ１ＣＣＡＷが好適である。

＜巻き線描画装置＞
ワイヤをコイル状に描画してアンテナを形成するが、形成には、巻き線描画装置を用いることができる。巻き線描画装置は、ワイヤをコイル状に描画してアンテナを形成する装置であり、エナメル銅線を熱可塑性シートにコイル状に描画し、非接触ＩＣカード用インレイや、コンビカード用アンテナ、ＲＦＩＤ（ＩＣタグ、スマートタグ）用アンテナを製造するワイヤ描画巻線コイルアンテナ製造装置である。

＜接着剤＞
外装基材裏面に、アンテナを形成した後に、外装基材裏面に接着剤を滴下し、その上にＩＣチップを載せたモジュールを配置し、固定したのち、ＩＣチップとアンテナを半田を用いて接続する。

＜ホットメルト樹脂＞
アンテナを埋め込み、モジュールを配置した外装基材裏面に、ホットメルトを塗布し、アンテナおよびＩＣチップを搭載したモジュールをモールドする。ホットメルト樹脂としては、例えば、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）系、合成ゴム系、ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリアミド系、ポリウレタン系樹脂を主成分としたホットメルト接着剤を使用することができ、反応性ホットメルト樹脂が好適である。

外装基材として、平均厚み０．２４ｍｍの紙クロスの裏面に、接着剤としてホットメルトフィルムＬＮＳ００１０(呉羽テック社製)を紙クロス全体に貼り合わせ、ＩＣモジュールパッケージを前述のホットメルトフィルム上に配置し、８０℃の熱を掛けて固定する。続いて、ワイヤ描画巻線コイルアンテナ製造装置（日本エンジニアリング社製）を用い、東京特殊電線製 融着マグネットワイヤ ２−ＬＯＣＫ Ｙ１ＣＣＡＷ φ０．１ｍｍを用いて外装基材裏面に、ワイヤをコイル状に描画して巻線アンテナを形成し、６５０℃、加熱時間４５０ｍｓｅｃの条件で、半田付けを行った。

アンテナを埋め込んだ紙クロス材の裏面に、反応性ホットメルト（積水フーラー社製９６３５Ｃ）を塗布し、冷却し固化させ、更に２４時間常温にて放置し、硬化させた。硬化後の、総厚は０．６０ｍｍの非接触情報媒体を得た。

実施例１で用いた外装基材の替わりに、平均厚み０．３２ｍｍの紙クロス（東洋クロス製社製）を用いた以外は、同一条件で、総厚は０．６８ｍｍの非接触情報媒体を得た。

実施例２で用いた外装基材と同じ平均厚み０．３２ｍｍの紙クロスを用い、ワイヤとして東京特殊電線製 融着マグネットワイヤ ２−ＬＯＣＫ Ｙ１ＣＣＡＷ φ０．１３ｍｍを用いた以外は、実施例１と同一条件で、総厚は０．６８ｍｍの非接触情報媒体を得た。

＜比較例１＞
実施例１で用いた外装基材の替わりに、平均厚み０．１８ｍｍの紙クロスを用いた以外は
、同一条件で、総厚は０．５５ｍｍの非接触情報媒体を得た。

＜比較例２＞
実施例１で用いたワイヤの代わりに、東京特殊電線製 融着マグネットワイヤ ２−ＬＯＣＫ Ｙ１ＣＣＡＷ φ０．１３ｍｍを用いた以外は、実施例１と同一条件で、総厚は０．６０ｍｍの非接触情報媒体を得た。

＜比較例３＞
実施例１で用いたワイヤの代わりに、東京特殊電線製 融着マグネットワイヤ ２−ＬＯＣＫ Ｙ１ＣＣＡＷ φ０．１５ｍｍと太いワイヤ用い、対応して、実施例１で用いた外装基材の替わりに、平均厚み０．３６ｍｍの紙クロス（東洋クロス製社製）と厚い紙クロスを用い、クロス材の厚みとワイヤ径の非を２．４倍とした以外は、実施例１と同一条件で、総厚は０．７２ｍｍの非接触情報媒体を得た。

＜評価＞
評価は通信特性と、ワイヤアンテナの埋め込み跡や、モジュール設置跡などの外観検査を行った。その結果を表１に示す。

実施例、比較例共に、通信動作に問題はなく、実施例では紙クロス意匠面にはワイヤアンテナの埋め込み跡や、モジュール設置跡などは見られず、通信特性、外観共に良好な結果が得られた。

また、樹脂層をホットメルトにしたことで、表層を熱ヒーターにて溶融させ、固化する前に、中冊子を貼り付けてみたところ、非常に平滑性の良い冊子を作製することが出来た。

＜紙クロス材厚みと、ワイヤ直径の関係＞
比較例１は、ワイヤ直径０．１ｍｍの銅線を厚み０．１８ｍｍの紙クロス材を用いて、アンテナ埋め込みを実施したところ、紙クロス材の表面にワイヤ埋め込み跡が発生した。描画条件等を再検討したが、ワイヤの埋め込みを吸収することができなかった。

またワイヤ直径０．１３ｍｍのワイヤを埋め込む場合、比較例２の様に、紙クロス材厚み０．２４ｍｍでも同様にワイヤの埋め込み跡が生じてしまう。しかし、実施例３の様に紙クロス材厚み０．３２ｍｍに同径のワイヤを埋め込んだところ、基材表層の凹凸に変化は見られず、良好な状態であった。

以上の事から、紙クロスの厚みとワイヤ直径には、最低でも２．４倍以上の差が必要であることが確認された。以上の結果から、本特許の方法で、状態が非常に良く、また材料や製造工程を大幅に減らすことが可能な非接触通信が可能な紙クロス資材の作製が可能であることが分かる。

本サンプルで使用した紙クロスのアンテナ描画した面には、若干の接着成分が付いており、さらに融着ワイヤを使用したため、巻き線アンテナが良く吸着していたが、接着成分が不十分な場合は、紙クロス側に接着剤等を塗布するとさらに安定的な生産が可能になる。

モジュール接続法において、紙クロス材の厚み０．２４ｍｍでＴＣボンディング方式でのアンテナとモジュールの接続と、半田での接続の２種を量産装置で試作したが、ＴＣボンディング方式では紙クロス外装面へ、熱と圧力により、表面の外装潰れ跡が残った。電圧・電流間隔・圧力を調節してみたが、モジュールとの接続を満足しつつ、外装のダメー
ジの両方を満足することは出来なかった。

一方、半田を用いる方法では、５００〜７００℃、加熱時間４００〜１０００ｍｓｅｃの条件内で実施すれば、モジュールとの接続可能で、且つ外装へのダメージの無いものを作製できることが確認され、外装紙クロス材上でのワイヤアンテナとモジュールの接続には半田での溶接方法が最適であると判断した。

１・・・外装基材
２・・・ワイヤ
３・・・ＩＣチップ
４・・・半田
５・・・樹脂層
６・・・基材
７・・・開口部
１０・・・非接触情報媒体

Claims (4)

1. ＩＣチップが接続されたアンテナを、基材で挟みこんで補強した非接触情報媒体であって、
   外装基材裏面に、ワイヤをコイル状に描画してアンテナを形成し、前記アンテナにＩＣチップを接続した後、ホットメルト樹脂を塗布形成して、前記アンテナとＩＣチップをモールドしたことを特徴とする非接触情報媒体。
2. 前記ワイヤの直径が０．０５〜０．１３ｍｍであり、且つ前記外装基材が、前記ワイヤの直径の２．４倍以上の０．２０〜１．００ｍｍの厚みで、表面凹凸が０．０１ｍｍ以上の紙クロスであることを特徴とする請求項１に記載の非接触情報媒体。
3. 前記アンテナと前記ＩＣチップの接続が、半田溶接であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の非接触情報媒体。
4. 外装基材裏面に、ワイヤをコイル状に描画してアンテナを形成する工程と、
   前記アンテナにＩＣチップを接続する工程と、
   ホットメルト樹脂を塗布形成して、前記アンテナとＩＣチップをモールドする工程とからなる非接触情報媒体の製造方法であって、
   前記アンテナと前記ＩＣチップとの接続が半田溶接方法で、半田溶接温度が５００〜７００℃、４００〜１０００ｍｓｅｃの加熱時間であることを特徴とする非接触情報媒体の製造方法。