JP2017524171A - デュアルインターフェース能力を有する金属スマートカード - Google Patents

Abstract

金属層を有するデュアルインターフェーススマートカードは、金属層の上部及び下部表面の間において、非ＲＦ妨害材料から形成されたプラグ上において取り付けられた、接点及びＲＦ能力を有するＩＣモジュールを含む。プラグは、ＩＣモジュール用の支持と、金属層からのある程度の電気的絶縁及び隔離と、を提供している。結果的に得られるカードは、接触及び非接触動作能力と、ＩＣモジュールの接点を除いて完全に滑らかな外部金属表面と、を有することができる。

Description

本発明は、一般に、「スマート」カードに関し、且つ、更に詳しくは、少なくとも１つの金属層を有すると共に無線周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）送信及び物理的な電気インターフェースが可能なスマートカードに関する。具体的には、本発明は、金属層と、豊かな美的外観と、を有するデュアルインターフェース（即ち、非接触及び／又は接触動作の能力を有する）スマートカードに関する。

スマートカードは、非常に望ましいものであり、従って、大量輸送及び自動車専用道路の料金所などの支払及び発券用途、地域レベル、全国レベル、及び国際的レベルにおける個人の識別及び資格付与用途、市民カード、運転免許証、患者カード用途、並びに、海外旅行におけるセキュリティを改善するための生物計測対応パスポートを含む分野において広く使用されている。

スマートカードは、（ａ）マイクロプロセッサとも呼称されるセキュアマイクロコントローラ又は内部メモリを有する等価なインテリジェンス装置であってもよく、或いは、（ｂ）メモリチップのみであってもよい、集積回路（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップなどの組込み型の電子回路を含むカードである。スマートカードは、直接的な物理的接触により、且つ／又は、リモートの非接触無線周波数インターフェースにより、カードリーダに対して接続又は結合する。

対象となるスマートカードには、３つの一般的なカテゴリが存在している。これらは、本明細書においては、（１）接触、（２）非接触、及び（３）デュアルインターフェースと呼称される。（１）「接触」スマートカードは、一般にはカードの上部表面上において配置されるいくつかの物理的な接触パッド（通常は、金メッキされている）がその上部において取り付けられる導電性接触プレートに接続されたＩＣチップを含む。接触スマートカードは、接触タイプのスマートカードリーダに挿入されなければならず、且つ、コマンド、データ、及びカード状態の送信は、物理的な接触パッド上において実行される。（２）「非接触」スマートカードは、ＩＣチップと、スマートカードのチップとカードリーダのアンテナの間においてＲＦ信号を結合するカードアンテナと、を収容している。この結果、カードとカードリーダの間における直接的な電気的接触を伴うことなしに、カードとカードリーダの間の無線（例えば、ＲＦ）通信が許容される。非接触スマートカードは、リーダの近傍に配置されることのみを必要としている。リーダ及びスマートカードは、いずれも、アンテナを有しており、且つ、これら２つは、非接触リンク上において無線周波数（ＲＦ）を使用して通信する。又、大部分の非接触カードは、カードリーダによって放出される電磁信号から、内部チップ用の電力を導出している。動作距離は、２．５４ｃｍ（１インチ）未満から１０数ｃｍ（数インチ）までの範囲において変化しうる。（３）「デュアルインターフェース」スマートカードは、通常、単一のＩＣチップを有すると共に（但し、２つを有することもできよう）、接触及び非接触インターフェースの両方を含む。デュアルインターフェースカードによれば、接触及び／又は非接触インターフェースを使用して１つ又は複数のＩＣチップにアクセスすることができる。

「非接触」及び／又は「接触」能力を提供しうるデュアルインターフェーススマートカードを製造することが望ましい。又、１つ又は複数の金属層を有するカードを製造することも、非常に望ましく、且つ、流行している。金属層は、カードの外観及び美的な価値を改善する望ましい重量及び装飾的パターン及び／又は反射性表面を提供する。これは、ハイエンド顧客による使用の場合に、特に望ましい。従って、金属層を有するデュアルインターフェース（接触及び非接触）スマートカードを製造することが望ましい。

但し、金属層を有するデュアルインターフェース（「非接触」及び「接触」）スマートカードの製造においては、矛盾する要件に起因し、いくつかの問題が発生する。一例として、デュアルインターフェーススマートカードを構築するには、ＩＣチップと関連する接触パッドが、接触カードリーダとの間における接触を実施するべく、カードの外部表面（上部又は下部であるが、通常は上部である）に沿って配置される必要があり、且つ、ＩＣチップは、一般に、上部表面の近傍において配置されることになる。けれども、カードインターフェース内の金属層が、カードとリーダの間の無線周波数（ＲＦ）通信信号を妨害し（例えば、減衰させ）、且つ、この結果、非接触スマートカードが役に立たなくなってしまう可能性があろう。従って、金属層を有するデュアルインターフェーススマートカードは、ＩＣチップとの関係にけるＲＦ干渉の問題を解決する必要がある。この問題を複雑化させるのが、デュアルインターフェース金属スマートカードは、高度に洗練された外観を有していなければならないという要件である。これらのカードの名声及び美的な側面に起因し、接触パッドを除いて、カードの表面に沿って知覚可能な凹入又は隆起が存在していないことが望ましい。

本発明を実施したデュアルインターフェーススマートカードは、カードが接触及び／又は非接触カードとして機能しうるように、プラグを中心としたＩＣモジュールの配置を可能にするべく、金属層内において形成された非金属製プラグを有する上部金属層を含む。同時に、カードは、相対的に滑らか且つ美しい外部表面を有するように、製造されている。

一般に、ＩＣモジュールが金属層から隔離及び絶縁されるように、プラグの中心エリアの周りにおいてＩＣチップモジュールを配置するべく、孔（開口部又はカットアウト）がプラグ内に形成される。従って、プラグは、水平及び垂直方向において、チップモジュールと金属層の間において、物理的分離と、ある程度の電気的絶縁と、を提供するべく機能する。更には、プラグ内の孔は、ＲＦ送信用の通路を提供している。チップモジュールは、接触カードリーダとの間における接触能力を可能にするべく、金属層と同一の水平方向表面に沿って延在する接点を含んでおり、且つ、チップモジュールは、非接触（ＲＦ）動作能力を可能にするべく、プラグの孔内において延在している。

特定の実施形態においては、金属層は、カードの上部表面を定義する上部表面を有する相対的に厚い層である。上方からは観察されず、且つ、カードの外観に対して影響を及ぼさないように、プラグが、上部表面の下方において、金属層内において形成される。このプラグの横方向寸法は、絶縁及び隔離を提供するべく、チップモジュールの横方向寸法を上回っている。ＲＦ信号がカードブースタアンテナとＩＣモジュールチップアンテナの間において通過するための通路を形成するべく、孔が、プラグ及び基礎をなすフェライト層を通じて垂直方向を下方に形成されている。この孔プラグの横方向寸法は、ＩＣチップモジュールの横方向寸法を下回っている。

本発明を実施したデュアルインターフェーススマート金属カードは、非接触（ＲＦ）及び接触能力を提供するべく、集積回路（ＩＣ）モジュールがその内部において配設される金属層を含む。金属層は、互いにほぼ平行に延在する上部表面及び下部表面を有する。少なくとも２つの異なるサイズのカットアウトが、上下の関係において、金属層内において形成されており、これらのカットアウトは、いずれも、同一の中心線を中心とした対称的な方式で、水平方向プレーン内において延在している。１つのカットアウトは、ＩＣモジュールを金属層の上部表面内において位置決め及び安着させるように、且つ、接点を有するＩＣモジュールがカードリーダに対して接触できるように、形成されている。ＩＣモジュール及びその対応する１つのカットアウトは、約Ｄ１の深さと、長さＬ１と、幅Ｗ１と、を有する。一方のカットアウトの下部に位置した他方のカットアウト（「ポケット」とも呼称される）は、上部表面から距離Ｄ１のところまで、金属層の下部表面から延在している。このポケットは、ＩＣモジュールとカードリーダの間におけるＲＦ送信を可能にするべく、Ｌ１を上回る長さＬ２と、Ｗ１を上回る幅Ｗ２と、を有するように製造されている。ポケット内においてぴったりとフィットするように設計された非金属性プラグは、ポケットを充填し、且つ、ポケットの壁に装着される。プラグは、Ｌ１を下回る長さＬ３と、Ｗ１を下回る幅Ｗ３と、を有する中心に配置された開口部を有する。

本発明については、縮尺が正確ではないが、同一の参照符号によって同一のコンポーネントを表記している添付図面を参照した、本発明による、現時点において好適な、但し、それにも拘らず例示を目的とした、実施形態に関する以下の詳細な説明から、更に十分に理解することができよう。

本発明を実施した金属層３０を有するスマートカード１０の概略等角投影図である。 本発明を実施したスマートカードの製造における使用が意図された非接触及び接触動作の能力を有する集積回路（ＩＣ）モジュールの非常に概略的な理想等角投影図である。 図１に示されているカードにおいて使用される図１ＡのＩＣモジュールの概略的な理想断面図である。 本発明を実施したカードを形成するための様々な処理ステップ（１〜５）の断面図を含む。 本発明を実施したカードを形成するための様々な処理ステップ（６〜７）の断面図を含む。 図２のステップ５に示されているように製造されるカードの概略断面図である。 プラグ（３４）と、プラグ内において形成された開口部（３６）と、を有する、図３Ａに示されているように形成されるカードの平面図である。 図２に示されているプロセスに従って形成される本発明を実施したカードの上部層の平面図である。 本発明の別の態様によるカードを形成するための様々な処理ステップ（１〜５）の断面図を含む。 ＩＣモジュールの挿入の前の、プラグと、プラグ内において形成された開口部と、を示す図４のステップ４に対応した断面図である。 図４に従って形成されたＩＣモジュールの挿入の前の、プラグと、プラグ内において形成された開口部と、を示す図５Ａに示されている断面を有するカードの平面図である。 図４に示されているプロセスステップに従って、且つ、図５Ａ及び図５Ｂに示されているように、形成されたカードの平面図であり、ＩＣモジュールが、このモジュール用の開口部に挿入された状態にある。 図５Ｃに示されているものなどのカード上において形成されたマスク層を示す断面図である。

図１Ａに示されているように複数の接点を有する集積回路（ＩＣ）モジュール７は、図１に示されているように、ＩＣモジュールの上部表面及びその接点がカードの上部表面とほぼ同一の平面上に位置した状態において、カード１０内において、且つ、その上部において、取り付けられる必要がある。一例として、カードの長さ、幅、及び深さは、それぞれ、約８．５６ｃｍ×５．３９８ｃｍ×０．０８ｃｍ（３．３７インチ×２．１２５インチ×０．０３インチ）であってもよいものとして示されている。以下の図示及び説明を目的として、図１Ａに示されているように、ＩＣモジュールは、深さＤ１と、長さＬ１と、幅Ｗ１と、を有するものと仮定する。ＩＣモジュール７などのモジュールは、例えば、Ｉｎｆｉｎｅｏｎ又はＮＸＰから市販されている。これらのモジュールのうちのいくつかのモジュールの横方向寸法は、０．０１３ｃｍ（０．００５インチ）から０．０６４ｃｍ（０．０２５インチ）超までの範囲の深さを伴って、ほぼ０．１３２ｃｍ×１．１９ｃｍ（０．０５２インチ×０．４７インチ）であった。これらの寸法は、純粋に例示を目的としたものであり、且つ、本発明を実施するべく使用されるＩＣモジュールは、更に大きな又は小さなサイズを有してもよい。

図１Ｂに示されているように、ＩＣモジュール７は、内部プロセッサチップ７ａと、チップアンテナ７ｂと、接触パッド７ｃと、を収容している。パッド７ｃは、接触タイプのスマートカードにおいて使用される従来のマルチ接触パッドであってもよく、且つ、スマートカードがその内部において挿入された際に接触カードリーダ（図示されてはいない）内の接点と係合するべく、位置決めされている。エポキシの小塊７ｄが、ＩＣモジュールの下面をカプセル状に包んでいる。エポキシの小塊により、基礎を成している表面に対してＩＣモジュールを容易に装着（例えば、糊付け）することができる。

上述のように、本発明は、デュアルインターフェース能力を有すると共に、更には、（ａ）ＩＣモジュール及びその接点、並びに、（ｂ）上部表面上において意図的に形成された任意の設計又はテクスチャを除いて、なんらの隆起又は凹入をも有していない上部表面を有するスマート金属カードの製造を対象としている。本発明によれば、カードは、デュアルインターフェース能力（即ち、接触及び非接触能力）を含むことを要するにも拘わらず、高度に美的な滑らかな且つ視覚的に快適な外観を有するように製造することができる。即ち、上部表面として金属層を有するスマートカードは、美的な理由から、ＩＣモジュール及びその関連する接点を含まなければならない。カードが接触モードにおいて使用されるためには、ＩＣモジュールの接点が、カードの外部表面に沿って配置されなければならない。通常、これらの接点は、カードの上部表面に沿って配置されるが、これらの接点は、カードの下部表面に沿って隠蔽された方式によって配置することもできよう。効果的な無線（ＲＦ）送信を可能にするべく、ＩＣモジュールの基礎をなす且つこれを取り囲んでいる金属層内には、カットアウト（開口部）が存在していなければならない。１つの課題は、カードの滑らかで美的な外部の（例えば、上部の）外観に影響を及ぼすことなしに、これらのカットアウト（開口部）を金属層内において生成するという点にある。

本発明によるカードを形成する方法は、以下のように、図２に示されている構造及び処理ステップを含む。

１．（図２のステップ１において示されているように）カード１０の上部層として機能するべく意図された金属層３０が選択されている。金属層３０は、上部（前部）表面３０１と、下部（後部）表面３０２と、を有しており、前部及び後部表面は、互いにほぼ平行である。金属層３０の厚さ（Ｄ）は、０．０３ｃｍ（０．０１インチ）未満から０．０５ｃｍ（０．０２インチ）超までの範囲であってもよい。一実施形態においては、金属層３０は、ステンレス鋼から製造されており、且つ、その厚さは、０．０３９４ｃｍ（０．０１５５インチ）であった。金属層３０は、一例として、且つ、限定を伴うことなしに、鉄、タンタル、アルミニウム、真鍮、銅、又は任意の合金、或いは、これらの複合物となるように、選択されてもよい。

２．ポケット３２が、層３０の裏面に沿って形成されている。これは、（図２のステップ２において示されているように）金属層３０の下部表面から始まって形成されたリバースポケットと呼称されうる。ポケット３２は、限定を伴うことなしに、切削加工、鋳造、３Ｄプリンティング、レーザーカッティング、ウォータージェット電気放電（ＥＤＭ）を含む任意の既知の方式によって形成されてもよい。ポケット３２は、上部表面３０１下方の距離（又は、厚さ）Ｄ１において終端している最上部３２１を有しており、この場合に、Ｄ１は、通常、ＩＣモジュール７の深さに等しい（又は、ほぼ等しい）。この結果、ポケット３２の深さ（厚さ）Ｄ２は、（Ｄ−Ｄ１）ｃｍに等しい。Ｄ２は、一般に、常に、金属層３０の深さＤから、カードを形成するべく使用されるＩＣモジュールの厚さＤ１を減算したものに等しくなるように設定されることになる。ポケット３２は、水平方向プレーン内におけるその二次元投影が正方形、矩形、又は円でありうる規則的又は不規則な形状、直方体、又は円筒体を有してもよい。ポケット３２の横方向寸法［長さ（Ｌ２）及び幅（Ｗ２）］は、それぞれ、更に後述するように、ＩＣモジュールの横方向寸法［長さＬ１及び幅Ｗ１］以上であってもよい。実施形態においては、Ｌ２及びＷ２は、それぞれ、Ｌ１及びＷ１を上回るものとして示されているが、これは、必須条件ではない。

３．（図２のステップ３において示されているように）ＲＦ送信を実質的に妨害しない任意の材料のプラグ３４（例えば、任意の非金属性材料、或いは、場合によっては、タングステン又はその複合物などの材料）が、切削加工されたポケット３２の寸法に適合するように、形成又は成形されており、且つ、切削加工された（カットアウトされた）領域を充填するように、ポケット内において挿入されている。後述するように、このプラグは、ＩＣモジュールを金属層から電気的に隔離及び絶縁するべく、且つ、更には、ＩＣモジュールを物理的に固定するべく、機能する。ポケット３２の内部及び／又はプラグ３４の外部は、プラグ３４が、カードの形成の際に金属層の処理の全体を通じてポケットの壁に対して堅固に接着するように、（例えば、アクリル又はアクリル改質ポリエチレン、シアノアクリレート、シリコーンエラストマ、エポキシのような）適切な接着剤によって被覆されている。プラグ３４は、ＰＥＴ、ＰＶＣ、又はその他のポリマーなどの熱可塑性材料から、或いは、硬化可能樹脂又はエポキシ又はセラミックなどの任意の材料から、或いは、場合によっては、無線周波数（ＲＦ）送信を実質的に妨げないタングステン材料から、製造されてもよい。

４．図２のステップ４に示されているように、接着剤層４２が、フェライト層４４を層３０の後部表面３０２に装着するべく、使用されている。フェライト層４４は、金属層がスマートカードとの間における無線周波数放射を妨害することを防止／低減するための遮蔽体（反射器）として機能するように、金属層３０の下方において配置されている。フェライト層４４は、アンテナ４７を介した送信又は受信を可能にするべく、金属層３０の「短絡」効果を減少させる。当業者は、異なる方式でフェライト材料を形成又はレイアウトすることも可能であることを理解するであろう。

又、ブースタアンテナ４７を収容する及び／又はこれがその上部において取り付けられるプラスチック（例えば、ＰＶＣ）層４８を装着するべく、接着剤層４６が使用されている。層４８は、ＰＶＣ又はポリエステルから製造されてもよく、且つ、０．００３〜０．０３８ｃｍ（０．００１〜０．０１５インチ）の厚さを有してもよい。ブースタアンテナ４７の巻線は、直径が２０３μｃｍ（８０ミクロン）未満から３０５μｃｍ（１２０ミクロン）超の範囲であってもよく、且つ、プラスチック層との接触状態において配置される前に、ワイヤの超音波溶接又は加熱により、或いは、任意のその他の適切なプロセスにより、層４８に対して固定されてもよい。ラミネーションの前又は後に、署名パネル及び磁気ストライプを含む層５２が層４８に対して装着されてもよい。層４２、４４、４６、４８（並びに、恐らくは、５２）は、サブ組立体４０として形成されてもよく、且つ、金属層３０の下面３０２に装着されてもよい。

５．（図２のステップ５において示されているように）カード組立体５０を形成するべく、層３０、４２、４４、４６、及び４８を有する組立体がラミネートされている。

６．次いで、図２のステップ６において示されているように、孔（又は、開口部）３６が、金属３０を通じて、上部表面から深さＤ１のところまで、（例えば、切削加工により）形成され、且つ、同時に、次いで、孔３６２が、プラグ３４内において、且つ、基礎を成している層４２、４４、４６を通じて、層４８まで、（例えば、プラグ３４の中心を中心とした穿孔によって）形成されている。金属層３０内において形成された孔３６の横方向寸法は、ＩＣモジュールが孔（開口部）３６内において挿入されうるように、ＩＣモジュール７の寸法Ｌ１及びＷ１に対応するように、設計されている。プラグ３４内において形成された孔３６２の横方向寸法は、Ｌ３及びＷ３となり、ここで、Ｌ３及びＷ３は、Ｌ１及びＷ１を下回っている。このように製造されることにより、プラグの縁部３４１ａは、ＩＣモジュール用の支持を提供することになり、且つ、ＩＣモジュールを上部カード表面下方のＤ１というその設計された高さにおいて維持することになる。ＩＣモジュールは、開口部３６の側部に、且つ、プラグ３４の上部３４１ａに、ぴったりと挿入及び装着することができる。即ち、ＩＣモジュールは、緊密なクリアランスを伴って挿入することが可能であり、且つ、定位置において糊付けすることができる。孔３６の下方において形成されている更に小さな孔（開口部）３６２は、モジュール７の後方（下部）の端部を収容する。孔３６２は、フェライト層４４を通じて垂直方向を下方に延在しており、且つ、ＲＦ信号がアンテナ４７とチップアンテナ７ｂの間を通過できるようにするべく、十分に幅広に製造されている。

カードの動作との関係において、ブースタアンテナ４７は、関連するカードリーダ（図示されてはいない）によって生成された無線周波数エネルギーをキャプチャするように、且つ、カードリーダと通信するように、設計されている。設計により、モジュールアンテナ７ｂは、アンテナ４７と誘導結合し、これにより、チップをアンテナ４７から電気的に隔離された状態において維持しつつ、アンテナ４７からの信号をチップ７ａに提供するべく、十分に近接している。動作の際に、フェライト層４４は、無線周波数放射がカード１０に進入すると共にこれから放出されることを可能にするべく、金属層３０を遮蔽する。動作の際に、フェライト層４４は、無線周波数放射がカード１０に進入すると共にこれから放出されることを可能にするべく、金属層３０を遮蔽する。ブースタアンテナ４７は、関連するカードリーダ（図示されてはいない）によって生成された無線周波数エネルギーをキャプチャするように、且つ、カードリーダと通信するように、設計されている。設計により、モジュールアンテナ７ｂは、アンテナ４７と誘導結合し、これにより、チップをアンテナ４７から電気的に隔離された状態において維持しつつ、アンテナ４７からの信号をチップ７ａに提供するべく、十分に近接している。

７．図２のステップ７において示されているように、チップ７ａ、チップアンテナ７ｂ、及び接点の組７ｃを図１Ｂに示されているように含むＩＣモジュール７が、孔３６内において位置決めされている。ＩＣモジュール７は、定位置において糊付けされ、これにより、本発明を実施したカードの形成が完了する。

最終的に形成されるカードの外観を理解するべく、まず、図３Ａ（基本的に図２のステップ６の複写である）及び図３Ｂを参照されたい。図３Ｂは、金属及びプラグ内において形成された開口部（３６及び３６２）を示す、形成されている途中のカードの平面図である。金属層３０内の孔３６は、１つ又は複数のエッジ３６１を有することになり、且つ、プラグ及び基礎をなす層４２、４４、４６内の孔３６２は、１つ又は複数のエッジ３４５／３６７を有することになることに留意されたい。領域３４１ｂの下方のプラグ３４の部分及び及びプラグの外側エッジ３４３は、観察されることにならない。従って、外側エッジ３４３は、破線によって示されている。

結果的に得られた図３Ｃは、カードの上部において取り付け及び挿入されたモジュール７を示すカード１０の平面図である。プラグ３４は、観察されず、その理由は、これが金属層の下方に位置しているからである。従って、図２に示されているプロセスステップに従って形成されたカード１０の上部表面は、（ＩＣモジュールの接触パッドを除いて）完全に滑らかな切れ目のない金属表面を提示する。基礎を成しているプラグは、上部に位置した金属領域によってカバーされている（隠蔽されている）。重要なことは、この望ましく美しい物理的な外観を有するカードが、無線（非接触）カードとして、或いは、接触カードとして、機能しうるという点にある。

様々な孔／開口部及びコンポーネントの寸法における公差は、プラテンラミネーションの際に、すべての部品が、カードの外向きの外観において空隙又は凹入を伴うことなしに、１つに融合するように、十分に近接している必要がある。

図面に示されているように、金属層３０は、その上部表面内において形成されたカットアウト３６を有する。カットアウト３６の厚さ／深さＤ１は、ＩＣモジュール７の深さと実質的に等しくなるように製造されている。孔／開口部３６は、接合などによってその内部において固定されるモジュール７を受け入れるべく寸法設定された状態において、金属層３０を通じて機械加工される。モジュール７は、（内部的に）マイクロプロセッサチップ７ａと、チップアンテナ７ｂと、接触パッド７ｃと、を収容している。パッド７ｃは、接触タイプのスマートカードにおいて使用されている従来の接触パッドであり、且つ、スマートカードがその内部において挿入された際にカードリーダ内の接点と係合するように、位置決めされる。

設計により、プラグ３４は、モジュール７よりも実質的に幅広である。好ましくは、プラグ３４は、モジュール７の両側部を超えて横方向において少なくとも０．０１ｃｍ（０．０４インチ）だけ延在している。この結果、基材３０内の金属がカードとチップの間における通信を妨害することが防止される。但し、プラグがモジュール７よりも幅広であることは、必須ではない（即ち、その横方向寸法がモジュールのものを上回っていることは、必須ではない）。

モジュール７は、デュアルインターフェースの接触機能を実現するべく、上部金属表面に沿って接触パッド７ｃを提供するように、金属層３０内において垂直方向において位置決めされている。更には、モジュール７よりも面積が大きくなるように製造された（但し、これは必須ではない）プラグ３４上におけるモジュール７の位置決めは、モジュールアンテナ７ｂとブースタアンテナ４７の間の無線通信における干渉の低減を可能にする。

以上、本発明の好適な実施形態について、例示を目的として開示したが、当業者は、本発明の範囲及び精神を逸脱することなしに、多くの追加、変更、及び置換が可能であることを理解するであろう。

以上の代わりに、本発明を実施したカードは、図４、図４Ａ、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、及び図６に示されているように形成されてもよい。これらのカードは、その厚さが金属層の厚さに等しいプラグが形成されているという点において、上述のものとは異なっている。即ち、凹入したポケットが存在してはいない。図４に示されているように、この本発明の態様に従って形成されたカードは、以下の処理ステップ及び構造を含みうる。

１．（図４のステップ１において示されているように）カード１０の上部層として機能するべく意図された金属層３０が選択されている。金属層３０は、上部（前部）表面３０１と、下部（後部）表面３０２と、０．０３ｃｍ（０．０１インチ）未満から０．０５ｃｍ（０．０２インチ）超までの範囲であってもよい厚さ（Ｄ）と、を有する。金属層３０は、先程図示及び記述された金属層３０と同一の特性及び性質を有してもよい。

２．（図４のステップ１において示されているように）深さＤの孔４２０が金属層３０内において形成されている。孔の横方向寸法は、Ｌ２及びＷ２である（図５Ａ及び図５Ｂを参照されたい）。孔４２０は、任意の既知の方式（例えば、鋳造又は切削加工）によって形成されてもよい。孔４２０は、水平方向プレーン内におけるその二次元投影が正方形、矩形、又は円形、或いは、不規則な形状でありうる規則的又は不規則な直方体又は円筒体であってもよい。図４に示されている実施形態においては、更に後述するように、孔４２０の横方向寸法［長さ（Ｌ２）及び幅（Ｗ２）］は、それぞれ、ＩＣモジュールの横方向寸法［長さＬ１及び幅Ｗ１］を上回っている。一般に、Ｌ２は、（少なくとも０．１０ｃｍ（０．０４インチ）だけ）Ｌ１を上回っており、且つ、Ｗ２は、（少なくとも０．１０ｃｍ（０．０４インチ）だけ）Ｗ１を上回っている。但し、上述のように、Ｌ２は、Ｌ１に等しくなるようにされてもよく、且つ、Ｗ２は、Ｗ１に等しくなるようにされてもよい。それぞれ、Ｌ２及びＷ２をＬ１及びＷ１よりも大きくすることの利点は、金属層とＩＣモジュールの間に相対的に大きな分離を提供し、且つ、これにより、ＲＦ送信及び受信を改善するという点にある。

３．（図４のステップ２において示されているように）ＲＦ送信を妨害しないプラグ３４のような任意の材料のプラグ４３４が、カットアウト領域を充填するべく孔４２０の寸法に適合するように、形成又は成形されている。プラグ４３４は、ＩＣモジュールを固定するべく、処理されると共に機能する。孔４２０の内壁及び／又はプラグ４３４の外壁は、プラグ４３４が、カードの形成の際に金属層の処理の全体を通じて孔の壁に堅固に接着するように、適切な接着剤によって被覆されている。プラグ４３４は、ＰＥＴ、ＰＶＣ、又はその他のポリマーなどの任意の熱可塑性材料から、或いは、エポキシ樹脂及びセラミックなどの任意の材料から、製造されてもよい。

４．図４のステップ３において示されているように、フェライト層４４を層３０の後部表面３０２に装着するべく、接触剤層４２が使用されている。接着剤層４６は、ブースタアンテナ４７を収容する及び／又はこれがその上部に取り付けられるプラスチック（例えば、ＰＶＣ）層４８をフェライト層に装着するべく、使用される。層４２、４４、４６、及び４８、並びに、ブースタアンテナ４７は、図２に示されている対応した参照符号のコンポーネントと類似した方式によって形成されると共に、同一又は類似の機能を提供している。

５．（図４のステップ３において示されているように）カード組立体３５０を形成するべく、層３０、４２、４４、４６、及び４８を有する組立体がラミネートされている。

６．次いで、Ｔ字に成形された孔／開口部４３６がプラグ４３４を通じて形成されている。孔４３６は、切削加工、穿孔、及び／又は任意のその他の適切な手段によって形成される。Ｔ字形状の孔４３６の上部部分４３６ａは、ＩＣモジュールを収容するための横方向及び深さ寸法を有するように形成されている。ＩＣモジュール７の寸法がＬ１×Ｗ１×Ｄ１である場合には、４３６ａの上部部分は、ＩＣモジュールが孔４３６ａ内においてぴったりと挿入されると共に定位置において糊付けされることを可能にするべく、ちょうど、ほぼＬ１×Ｗ１×Ｄ１となるように形成される。図４のステップ４に示されているように、プラグ４３４内において（プラグ４３４の中心軸を中心として垂直方向を下方に穿孔することによって）形成された孔４３６の下部部分４３６ｂは、基礎を成している層４２、４４、及び４６を通じて、且つ、層４８まで、延在している。プラグ４３４内において形成される孔４３６ｂの横方向寸法は、ＲＦ通信の確実な実現を可能にするために、ブースタアンテナ４７とＩＣチップモジュール７の間における十分なＲＦ信号の通過を可能にするべく十分大きくなるように生成されている。プラグ４３４内において形成される孔４３６ｂの横方向寸法は、Ｌ３及びＷ３として表記されており、この場合に、Ｌ３及びＷ３は、Ｌ１及びＷ１を下回っている。Ｌ１及びＷ１を下回るようにＬ３及びＷ３を生成することにより、それぞれ、ＩＣモジュール用の支持を提供すると共にＩＣモジュールを上部カード表面３０１の下方Ｄ１におけるその設計された高さにおいて維持することになる縁部４３８が形成されるという結果をもたらすことに留意されたい。ＩＣモジュール７は、縁部４３８に、且つ、プラグ４３４の上部内壁に、ぴったりと挿入及び装着（糊付け）することができる。

７．図４のステップ５において示されているように、チップ７ａと、チップアンテナ７ｂと、接点の組７ｃと、を含むＩＣモジュール７が、孔４３６ａ内において位置決めされ、且つ、定位置において糊付けされている。

図５Ａは、図４のステップ４に対応した拡大断面図である。図５Ｂは、金属及びプラグ内において形成された孔を示すカードの平面図である。図５Ｃは、カードの上部において取り付け及び挿入されたモジュール７を示すカードの平面図である。スマート金属カード１０は、無線（非接触）カードとして、或いは、接触カードとして、機能することができる。図５Ａ、図５Ｂ、及び図５Ｃに示されているように、孔部分４３６ａは、内側エッジ４４０を有していることに留意されたい。プラグは、外側エッジ４４２を有している。図５Ｂ及び図５Ｃから明らかであるように、ＩＣモジュール７は、開口部４３６ａ及び４３６ｂをカバーすることになる。この結果、エッジ４４０及び４４２の間には、モジュール７と金属層３０の間においてＩＣモジュールの外周の周りに延在する空間／エリア４５０が存在している。この空間／エリア４５０は、（必要なモジュール接触パッドを除いて）連続的な金属層を損なうことに伴って、美的な観点において反対される場合がある。けれども、空間／エリア４５０は、ＲＦ送信を改善しうることを理解されたい。空間／エリア４５０及び空間４５０と関係する任意の凹入又は隆起の存在は、図６に示されているように、マスク層４７０の追加により、マスキングされてもよい。これは、多くの場合において受け入れ可能であろう。但し、このような解決策が依然として受け入れ不能又は実現不能である場合には、解決策は、図２に示されているプロセスステップによるカードの製造に戻るというものである。

従って、図４に示されているプロセスに従って形成されたスマートカードに伴う問題点は、プラグの一部分が観察されうるという点にある。このプラグの部分は、表面上の隆起として又は凹入として、カードの連続的な外観を損なう場合がある。これは、マスク（隠蔽）層４７０が層３０上において形成される場合にも当てはまろう。

先程、図２を参照して教示及び説明したように、金属表面内における間隙及び任意の不連続性（ＩＣモジュールを除く）は、基材３０内において凹部ポケット３２を形成すると共にカードの上部から観察されないプラグ３４によって凹部を充填することにより、回避される。従って、従来の且つその他のデュアルインターフェーススマート金属カードとは対照的に、プラグ３４は、表面上の隆起として又は凹入として観察されない。これは、カードが外側から観察される際に、可視状態にはない。従って、図２のプロセスは、貫通孔４２０が金属層３０内において形成されると共に孔４２０を充填するプラグ４３４が形成される図４のプロセスとは異なっている。

但し、本明細書において示されているすべての実施形態において、プラグは、ＲＦ送信能力を促進するために、取り囲んでいる金属層からＩＣモジュールを分離するべく使用されており、且つ、プラグは、更に、カード内においてＩＣモジュールを位置決め及び固定するためにも使用されていることに留意されたい。プラグ用の開口部及びカード内におけるその位置決めは、カードの外部をフラットな且つ視覚的に快適な状態において維持するべく設計されている。

Claims (22)

1. デュアルインターフェース能力を有する金属スマートカードであって、
   互いにほぼ平行に延在する上部表面及び下部表面を有する厚さＤの金属層と、
   接点を有する上部領域を有する集積回路（ＩＣ）モジュールであって、前記接点は、前記ＩＣモジュールがカードリーダに物理的接触を実施できるようにしており、前記ＩＣモジュールは、カードリーダとの無線周波数（ＲＦ）通信のための手段を更に含んでおり、前記ＩＣモジュールは、長さＬ１と、幅Ｗ１と、Ｄ未満であるＤ１の厚さと、を有する、ＩＣモジュールと、
   Ｌ１以上であるＬ２及びＷ１以上であるＷ２という横方向寸法を有する非ＲＦ妨害材料のプラグと、
   前記プラグ上において取り付けられた前記ＩＣモジュールがその内部において堅固に配置される、前記金属層の厚さ全体にわたって延在する前記金属層内の開口部であって、前記ＩＣモジュール及び前記プラグは、前記金属層の前記上部及び下部表面の間において前記垂直方向において延在しており、前記ＩＣモジュールの前記接点は、前記金属層の前記上部表面と同一の水平方向プレーンに沿って位置決めされている、開口部と、
   を有する金属スマートカード。
2. 前記金属層の前記下部表面に装着されたフェライト層と、前記プラグ内において且つ前記フェライト層を通じて形成された垂直方向孔であって、前記垂直方向孔を介して前記ＩＣモジュールとのＲＦ送信を改善する垂直方向孔と、を更に有する請求項１に記載のデュアルインターフェース能力を有する金属スマートカード。
3. 前記垂直方向孔は、Ｌ３及びＷ３の横方向寸法を有し、前記横方向寸法は、前記ＩＣモジュールの前記対応した横方向寸法Ｌ１及びＷ１を下回っており、且つ、前記垂直方向孔を介した前記ＩＣモジュールとのＲＦ送信を改善するべく、前記フェライト層に装着されたブースタアンテナを更に含む請求項２に記載のデュアルインターフェース能力を有する金属スマートカード。
4. 前記プラグの前記横方向寸法Ｌ２及びＷ２は、前記ＩＣモジュールの前記横方向寸法Ｌ１及びＷ１を上回っている請求項３に記載のデュアルインターフェース能力を有する金属スマートカード。
5. 前記金属層内の前記開口部は、前記ＩＣモジュールを収容するための、その前記上部表面に位置した且つそのちょうど下方に位置した第１領域と、前記金属層の前記下部表面まで延在する、前記第１領域の下方の第２領域と、を有し、前記第１領域内において、前記開口部は、Ｄ１の深さにわたって前記Ｌ１及びＷ１の横方向寸法を有しており、且つ、前記第２領域内において、前記開口部は、（Ｄ−Ｄ１）の深さにわたって前記Ｌ２及びＷ２の横方向寸法を有しており、且つ、前記ＩＣモジュールは、前記第１領域内において、前記開口部内にフィットすると共にこれを充填し、且つ、前記プラグは、前記第２領域内において、前記開口部内にフィットすると共にこれを充填し、且つ、Ｌ２及びＷ２は、それぞれ、Ｌ１及びＷ１を上回っている請求項１に記載のデュアルインターフェース能力を有する金属スマートカード。
6. フェライト層が前記金属層の下部に装着され、且つ、ブースタアンテナ層が前記フェライト層の下方において形成され、且つ、孔が、前記ブースタアンテナ層と前記ＩＣモジュールの間のＲＦ送信を改善するべく、前記フェライト層内において形成される請求項５に記載のデュアルインターフェース能力を有する金属スマートカード。
7. 前記金属層内の前記開口部は、Ｌ２及びＷ２の横方向寸法を有しており、Ｌ２及びＷ２は、それぞれ、Ｌ１及びＷ１を上回っており、且つ、前記プラグは、前記金属層に装着され、且つ、前記金属層内において前記開口部を充填し、且つ、前記プラグは、前記ＩＣモジュールを収容するための、前記上部表面の下方において深さＤ１にわたって延在する、Ｌ１及びＤ１の横方向寸法を有する第１カットアウト領域と、（Ｄ−Ｄ１）の深さにわたって前記金属層の前記下部表面まで延在する、前記第１領域の下方の第２領域と、を有しており、且つ、Ｌ３及びＷ３という横方向寸法を有する孔が、前記ＩＣモジュールの下方において前記第２領域内において形成され、Ｌ３は、Ｌ１を下回っており、且つ、Ｗ３は、Ｗ１を下回っている請求項１に記載のデュアルインターフェース能力を有する金属スマートカード。
8. 前記上部金属表面及び任意の露出したプラグ部分上において形成されたマスク層を更に含む請求項７に記載のデュアルインターフェース能力を有する金属スマートカード。
9. カードであって、
   互いにほぼ平行に延在する上部表面及び下部表面を有する金属層と、
   深さＤ１、長さＬ１、及び幅Ｗ１を有する、前記金属層の前記上部表面内においてカットアウトされた第１領域と、
   その寸法がＤ１、Ｌ１、及びＷ１に実質的に等しく、且つ、前記第１カットアウト領域内においてぴったりと且つ堅固に配置される集積回路（ＩＣ）モジュールであって、前記ＩＣモジュールは、前記金属層の前記上部表面に沿って位置決めされた接点を有すると共に、前記カードの接触及び非接触動作を可能にするＲＦ送信手段を含む、集積回路（ＩＣ）モジュールと、
   前記上部表面から距離Ｄ１まで、前記金属層の前記下部表面から延在している第２カットアウト領域であって、前記第２カットアウト領域は、前記第１カットアウト領域の下方を垂直方向において、且つ、前記第１カットアウト領域との関係においてほぼ対称的な方式で、延在しており、前記第２カットアウト領域は、Ｌ１を上回る長さＬ２と、Ｗ１を上回る幅Ｗ２と、を有する、第２カットアウト領域と、
   前記第２カットアウト領域内においてぴったりとフィットし、且つ、前記第２カットアウト領域に対して堅固に装着されるように設計された、非ＲＦ妨害材料から形成されたプラグと、
   を有するカード。
10. 前記プラグは、中央に配置された開口部を有し、前記中央に配置された開口部は、Ｌ１を下回る長さＬ３及びＷ１を下回る幅Ｗ３という横方向寸法を有し、且つ、前記カードは、接着剤層を介して前記金属層の下面に装着されたフェライト材料の層と、前記フェライト層に装着されたブースタアンテナと、をも含み、且つ、前記プラグ内の前記中央に配置された開口部は、ＲＦ通信を改善するべく、前記フェライト層を通じて垂直方向を下方に延在している請求項９に記載のカード。
11. 前記カードは、磁気ストライプと、署名パネルと、ホログラムと、をも含む請求項１０に記載のカード。
12. 前記金属層は、ステンレス鋼、鉄、タンタル、アルミニウム、真鍮、銅、又は任意の合金のうちの１つであり、且つ、前記プラグは、任意の非金属性物質から、或いは、ＲＦ送信を妨害しないタングステンなどの金属から、製造される請求項９に記載のカード。
13. 前記カードの前記長さ、幅、及び厚さの前記寸法は、それぞれ、８．４ｃｍ（３．３インチ）、５．６ｃｍ（２．２インチ）、及び０．０８ｃｍ（０．０３インチ）の範囲であり、前記ＩＣモジュールの厚さは、０．０１３ｃｍ（０．００５インチ）未満から０．０５ｃｍ（０．０２インチ）超の範囲であってもよく、且つ、前記金属層の前記長さ及び幅は、前記カードの前記長さ及び幅の全体にわたって延在しており、且つ、その厚さは、０．０３（０．０１インチ）未満から０．０５ｃｍ（０．０２）インチ超までの範囲である請求項９に記載のカード。
14. その上部表面に沿って接点を有すると共に前記カードの接触及び非接触動作を可能にするためのＲＦ送信手段を含む集積回路（ＩＣ）モジュールを含むデュアルインターフェースカードを製造する方法であって、前記ＩＣモジュールは、Ｄ１の深さ、Ｌ１の長さ、及びＷ１の幅を有しており、前記方法は、
    互いにほぼ平行に延在する上部表面及び下部表面と、Ｄ１を上回る深さＤと、を有する金属層を選択するステップと、
    前記金属層の前記下部表面から距離Ｄ−Ｄ１にわたって前記金属層の前記下部表面から始まって前記金属層内においてプラグ領域をカットアウトするステップであって、前記プラグ領域は、Ｌ１以上である長さＬ２及びＷ１以上である幅Ｗ２という横方向寸法を有する、ステップと、
    前記プラグ領域内において非ＲＦ妨害材料から形成されたプラグを堅固に装着するステップであって、前記プラグは、前記プラグカットアウト領域内にフィットすると共にこれを充填するように設計されている、ステップと、
    前記プラグ領域の上部に位置した前記金属層の前記上部表面内においてモジュール領域をカットアウトするステップであって、前記モジュールカットアウト領域は、前記プラグ領域との関係において対称的に配設されており、前記モジュール領域は、深さＤ１、長さＬ１、及び幅Ｗ１を有する、ステップと、
    前記ＩＣモジュールの前記接点が前記金属層の前記上部表面と同一の水平方向プレーンに沿って位置決めされた状態において、前記モジュール領域内において前記ＩＣモジュールを挿入すると共に堅固に装着するステップと、
    を有する方法。
15. フェライト層を前記金属層の前記下部表面に装着するステップと、前記プラグ及び前記フェライト層内において開口部を形成するステップであって、前記開口部は、Ｌ１を下回る長さＬ３及びＷ１を下回る幅Ｗ３という横方向寸法を有する、ステップと、を更に有する請求項１４に記載の方法。
16. ブースタアンテナを含む層を含むステップと、前記ブースタアンテナ層を前記フェライト層に装着するステップと、を更に有する請求項１５に記載の方法。
17. フェライト層を前記金属層の前記下部表面に、且つ、ブースタアンテナ層を前記フェライト層に装着するステップと、前記メタル層、前記フェライト層、及び前記ブースタアンテナ層をラミネートするステップと、を更に有する請求項１４に記載の方法。
18. フェライト層を前記金属層の前記下部表面に、且つ、ブースタアンテナ層を前記フェライト層に、且つ、署名パネル及び磁気ストライプを前記ブースタアンテナ層に装着するステップを更に有する請求項１４に記載の方法。
19. 前記金属層は、ステンレス鋼、鉄、タンタル、アルミニウム、真鍮、銅、又は任意の合金から選択され、且つ、前記プラグは、任意の非金属性物質から、或いは、ＲＦ送信を妨害しないタングステンなどの金属から、製造される請求項１４に記載の方法。
20. 前記Ｌ２は、Ｌ１を上回り、且つ、Ｗ２は、Ｗ１を上回る請求項１４に記載の方法。
21. その上部表面に沿って接点を有すると共に前記カードの接触及び非接触動作を可能にするＲＦ送信手段を含む集積回路（ＩＣ）モジュールを含むデュアルインターフェースカードを製造する方法であって、前記ＩＣモジュールは、Ｄ１の深さと、Ｌ１の長さと、Ｗ１の幅と、を有し、前記方法は、
    互いにほぼ平行に延在する上部表面及び下部表面を有する金属層を選択するステップであって、前記金属層は、Ｄ１を上回る深さＤを有する、ステップと、
    Ｌ１以上である長さＬ２及びＷ１以上である幅Ｗ２という横方向寸法を有する共に前記下部表面から距離Ｄ−Ｄ１だけ垂直方向において延在するプラグ領域を前記金属層内において形成するステップと、
    前記プラグ領域内において非ＲＦ妨害材料から形成されたプラグを堅固に装着するステップであって、前記プラグは、前記プラグ領域内にフィットすると共にこれを充填するように設計されている、ステップと、
    前記プラグ領域の上部に位置した前記金属層内において延在するモジュール領域を形成するステップであって、前記モジュール領域は、前記プラグ領域との関係において対称的に配設されており、前記モジュール領域は、深さＤ１、長さＬ１、及び幅Ｗ１を有する、ステップと、
    前記ＩＣモジュールの前記接点が前記金属層の前記上部表面と同一の水平方向プレーンに沿って位置決めされた状態において、前記ＩＣモジュールを前記モジュール領域内において挿入すると共に前記ＩＣモジュールを前記プラグに堅固に装着するステップと、
    を有する方法。
22. Ｌ２は、Ｌ１を上回っており、且つ、Ｗ２は、Ｗ１を上回っており、且つ、前記プラグ領域は、前記ＩＣモジュールの周りにおいて前記金属層の前記深さ全体にわたって延在する更なる領域を有する請求項２１に記載の方法。

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