JP2020091752A - カード - Google Patents

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小松 朗
Akira Komatsu
朗 小松
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Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
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Abstract

【課題】外力が印加されたときに電子デバイスに生じる負荷を低減できるカードを提供すること。【解決手段】実施形態によれば、カードは、カード基材と、フィルム状の基板と、電子デバイスと、薄肉部と、を備える。フィルム上の基板は、前記カード基材内に配置され、配線を含む。電子デバイスは、前記基板に実装されるとともに、前記配線に接続され、少なくとも一部が前記カード基材内に設けられる。薄肉部は、前記カード基材の一部に形成され、前記カード基材の主面方向の中心と前記電子デバイスの間に配置される。【選択図】 図1

Description

本発明の実施形態は、カードに関する。
昨今、カードとして、ICチップ、MPU、コンデンサ、指紋センサ等の電子デバイスが搭載されたフィルム状の基板を内部に実装した高機能のICカードが知られている。しかし、このようなカードは、カードを構成する基材と電子デバイスとの曲げ強度が異なる。このため、カード自体に曲げや捻りといった外力が印加されると、電子デバイス自体や電子デバイスの周囲に応力が集中し、電子デバイスが破損する虞や電子デバイスや内部基板との接続が外れる虞がある。そこで、カードに外力が印加されたときに電子デバイスに加わる負荷を低減できるカードが求められている。
特開2005−332304号公報 特開2005−301407号公報
本発明が解決しようとする課題は、外力が印加されたときに電子デバイスに生じる負荷を低減できるカードを提供することである。
実施形態によれば、カードは、カード基材と、フィルム状の基板と、電子デバイスと、薄肉部と、を備える。フィルム状の基板は、前記カード基材内に配置され、配線を含む。電子デバイスは、前記基板に実装されるとともに、前記配線に接続され、少なくとも一部が前記カード基材内に設けられる。薄肉部は、前記カード基材の一部に形成され、前記カード基材の主面方向の中心と前記電子デバイスの間に配置される。
第1の実施形態に係るカードの構成を示す平面図。 同カードの構成を示す分解斜視図。 同カードの構成を示す断面図。 同カードの構成を示す断面図。 第2の実施形態に係るカードの構成を示す平面図。 第3の実施形態に係るカードの構成を示す平面図。 第4の実施形態に係るカードの構成を示す断面図。 他の実施形態に係るカードの構成を示す平面図。 他の実施形態に係るカードの構成を示す平面図。 他の実施形態に係るカードの構成を示す平面図。 他の実施形態に係るカードの構成を示す断面図。
(第1の実施形態)
以下、第1の実施形態に係るカード1を、図1乃至図4を用いて説明する。図1は、第1の実施形態に係るカード1の構成を示す平面図である。図2は、カード1の構成を示す分解斜視図である。図3は、カード1の構成を図1中のIII−III線断面で示す断面図である。図4は、カード1の構成を図1中のIV−IV線断面で示す断面図であって、カード1が変形した状態を示す。なお、図1乃至図4において、説明の便宜上、各構成の形状を簡略し、又は、寸法を拡大若しくは縮小して示す。
図1乃至図3に示すように、カード1は、一方向に長い矩形状に形成される。なお、図1中、CL1は、カード1の短手方向の中心を通る中心線を示し、CL2はカード1の長手方向の中心を通る中心線を示す。また、図1中、Cは、カード1(カード基材11)の主面方向の中心を示す。また、ここで、カード1(カード基材11)の主面方向とは、カード1(カード基材11)の厚み方向に直交する方向の主面に平行な方向である。
カード1は、電子デバイス13が実装された、所謂ICカードである。カード1は、例えば、カード基材11と、カード基材11内に設けられた基板12と、基板12に実装された複数の電子デバイス13と、を備えている。また、カード1は、カード基材11に設けられた薄肉部14を有する。
図1に示すように、カード基材11は、カード1の外形状と略同じ外形状に形成される。図2に示すように、カード基材11は、例えば、複数のシートを積層し、一体に貼り合わせることで構成される。具体例として、カード基材11は、第1シート21と、第1シート21に積層される第2シート22と、第2シート22に積層される第3シート23と、を含む。
例えば、カード基材11は、電子デバイス13が搭載された基板12を第1シート21及び第2シート22の間に配置し、第1シート21、第2シート22及び第3シート23を張り合わせることで構成される。
第1シート21は、一方向に長い矩形状に形成される。第1シート21は、樹脂材料で形成される。
第2シート22は、例えば、第1シート21と同じ材料で形成されるとともに、第1シート21の外形と略同形状に形成される。第2シート22は、基板12に搭載された複数の電子デバイス13を配置する開口22aを有する。
第3シート23は、例えば、第1シート21及び第2シート22と同じ材料で形成されるとともに、第1シート21及び第2シート22の外形と略同形状に形成される。第3シート23は、複数の電子デバイス13のうち外部に露出させる電子デバイス13を配置する開口23a及び薄肉部14を構成する開口23bを有する。
なお、第2シート22の開口22a、並びに、第3シート23の開口23a及び開口23bは、カード1に搭載する電子デバイス13の数や形状、及び、構成する薄肉部14の形状や配置に応じて、適宜その数及び形状が設定される。
基板12は、フィルム状の基板である。基板12は、例えば、矩形状に構成される。基板12は、実装された複数の電子デバイス13を電気的に接続するプリント配線(配線)12aを含む。基板12は、外周縁より内側に、実装品である電子デバイス13を実装する。また、例えば、基板12は、アンテナパターンを有する。
例えば、プリント配線12aは、基板12がカード基材11に配置されたときに、薄肉部14を避ける配置に設定される。プリント配線12aは、実装される電子デバイス13の数や種類等に応じて、その数や形状が適宜設定される。
電子デバイス13は、基板12に実装され、そして、プリント配線12aに接続される。電子デバイス13は、例えば、カード基材11内に配置される複数の電子部品31と、カード基材11の外面に配置される接触端子32と、カード基材11の外面に配置される指紋センサ33、とを含む。
電子部品31は、例えば、指紋センサ33でスキャンした画像を処理するためのIC、MPU(Micro Processing Unit)及びMCU(Micro Controller Unit)等である。電子部品31は、例えば、カード基材11内に配置される。換言すると、例えば、電子部品31は、第2シート22の開口22aに配置され、そして、第3シート23に覆われる。
接触端子32は、カード端末機のリーダ・ライタ端子と接触するモジュール端子である。接触端子32は、例えば、セキュアICチップとワイヤーボンディングや、フリップチップ実装で結合された態様で、セキュアICチップを介して、基板12に実装される。セキュアICチップは、必ずしも接触端子32と基板12上の同一場所に積装されるとは限らず、基板12上の別の場所に実装されて、接触端子32と所定の配線関係となるように電気的に接続されてもよい。接触端子32は、その表面がカード基材11の主面から露出して配置される。換言すると、例えば、接触端子32は、第2シート22の開口22a及び第3シート23の開口23aに配置される。
指紋センサ33は、基板12に実装された半導体デバイスである。例えば、指紋センサ33は、基板12に実装される電子部品31や接触端子32に比べて、カード基材11の主面方向で大きい形状を有する。指紋センサ33は、例えば矩形のシート状に構成される。指紋センサ33は、カード基材11と異なる曲げ強度を有する。即ち、指紋センサ33は、カード基材11に設けられることで、カード基材11の主面方向におけるカード1の曲げ強度を部分的に異ならせる。
例えば、指紋センサ33は、カード基材11の長手方向の一端側であって、且つ、カード基材11の短手方向の一端側に配置される。指紋センサ33は、例えば、四辺にそれぞれ複数の端子33aを有する。
例えば、指紋センサ33は、四辺のそれぞれに設けられた複数の端子33aのうち、薄肉部14に隣接する辺以外の辺に設けられた複数の端子33aが電子部品31と接続される。換言すると、指紋センサ33は、カード1の主面方向の中心側とは反対側の2辺、さらに換言するとカード1の主面方向で外周縁側に位置する2辺に設けられた複数の端子33aがメイン端子として、電子部品31に接続される。
また、例えば、指紋センサ33は、四辺のそれぞれに設けられた複数の端子33aのうち、薄肉部14に隣接する辺に設けられた複数の端子33aが空き端子として用いられるか、又は、グランド等に接続される。即ち、指紋センサ33の薄肉部14に隣接する辺に設けられた複数の端子33aは、断線を避けるためにプリント配線12aに接続されないか、又は、断線してもカード1の機能に影響の少ないプリント配線12aに接続される。
薄肉部14は、カード基材11の電子デバイス13が配置される領域の周囲の一部に設けられ、カード1の一部に他部よりも薄肉の領域を構成する。これにより薄肉部14は、カード1の主面方向の中心と電子デバイス13との間において、カード基材11の曲げ強度を部分的に小さくする。換言すると、薄肉部14は、カード基材11の一部を構成し、カード基材11の薄肉部14の領域の曲げ強度をカード基材11の他の領域の曲げ強度よりも小さくする。即ち、薄肉部14は、カード1において曲げが集中する部位を構成する。
このような、薄肉部14は、少なくとも、カード基材11の主面方向の中心Cと、外力によって加わる負荷を低減したい、いずれかの電子デバイス13との間の領域の一部に設けられる。
具体例として、薄肉部14は、図1乃至図3に示すように、カード基材11の主面方向の中心Cと指紋センサ33との間の一部に設けられる。薄肉部14は、例えば、カード基材11の指紋センサ33が設けられる主面の一部が窪むことで形成される。例えば、カード基材11の主面方向の中心Cと指紋センサ33との間であって、且つ、カード基材11の主面方向の中心Cよりも指紋センサ33側に、指紋センサ33に隣接して設けられる。
本実施形態においては、薄肉部14は、カード基材11の主面方向であって、且つ、カード基材11の長手方向でカード基材11の中心と指紋センサ33との間に設けられる矩形状の第1凹部41、及び、カード基材11の主面方向であって、且つ、カード基材11の短手方向でカード基材11の中心と指紋センサ33との間に設けられる矩形状の第2凹部42と、により構成される。例えば、第1凹部41及び第2凹部42は、第3シート23に設けられた矩形状の二つの開口23bにより構成される。
このような薄肉部14は、図4に示すように、第1凹部41によって、曲率中心がカード1の長手方向に直交する方向に沿ったカード1の曲げ変形における曲げ集中部を構成する。また、薄肉部14は、第2凹部42によって、曲率中心がカード基材11の長手方向に沿ったカード1の曲げ変形における曲げ集中部を構成する。即ち、薄肉部14は、カード1の薄肉部14が設けられていない領域に比べて、外力によって変形しやすい領域を形成する。
このように構成されたカード1は、指紋センサ33よりもカード基材11の主面方向の中心C側に薄肉部14を有する。この構成により、カード基材11に外力が印加され、捻りや曲げ等の変形がカード1に生じたときに、カード1は、薄肉部14が設けられた領域が他の領域に比べて変形する。
このため、カード1に外力が印加されたときに、指紋センサ33が変形することを抑制することができることから、指紋センサ33及び指紋センサ33の外周縁に曲げ変形を起因とする応力が集中することを防止できる。即ち、カード1に曲げや捻り等の外力が印加されると、カード1の曲げ変形は薄肉部14が設けられた部位に集中することになり、指紋センサ33に加わる負荷を抑制できる。結果、カード1は、指紋センサ33が破損することを防止できる。
また、薄肉部14の第1凹部41及び第2凹部42は、カード基材11の主面方向の中心Cよりも指紋センサ33側に配置される。このため、指紋センサ33に曲げ応力が集中することを極力抑制できる。
さらに、薄肉部14は、カード1の指紋センサ33が露出する側の主面に設けられた窪みとすることで、指紋センサ33の位置を案内可能となる。即ち、薄肉部14は、暗所においてカード1を使用する場合や、弱視の使用者が指紋センサ33を使用する場合において、指紋センサ33の位置を案内することができる。
また、指紋センサ33は、四辺のそれぞれに設けられた複数の端子33aのうち、薄肉部14に隣接する辺以外の辺に設けられた複数の端子33aを電子部品31と接続する。この構成とすることで、薄肉部14が変形したときに、プリント配線12aに接続された端子33aに加わる負荷を低減できる。結果として、カード1は、端子33aの破損やプリント配線12aの断線を防止できる。
加えて、基板12は、薄肉部14を避けてプリント配線12aを設ける構成とする。この構成により、プリント配線12aに曲げが生じることを極力抑制することができることから、カード1は、プリント配線12aが断線することを防止できる。
上述したように第1の実施形態に係るカード1によれば、曲げが集中する薄肉部14を設けることで、電子デバイス13である指紋センサ33及び指紋センサ33の外周縁に局所的に応力が集中することを緩和できる。このため、カード1は、外力が印加されたときに指紋センサ33に生じる負荷を低減できる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係るカード1Aについて、図5を用いて説明する。
図5は、第2の実施形態に係るカードの構成を示す平面図である。図5において、説明の便宜上、各構成の形状を簡略し、又は、寸法を拡大若しくは縮小して示す。なお、第2の実施形態に係るカード1Aの構成のうち、第1の実施形態に係るカード1と同等の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
カード1Aは、カード基材11と、基板12と、電子デバイス13と、薄肉部14Aとを備える。
薄肉部14Aは、カード基材11の電子デバイス13の周囲の一部に設けられ、カード基材11の曲げ強度を部分的に低減する。換言すると、薄肉部14Aは、カード基材11の一部を構成し、カード1に曲げや捻じり等の外力が印加され、カード1に曲げ応力が生じたときに、カード1Aにおいて曲げが集中する部位を構成する。
具体例として、薄肉部14Aは、カード基材11の長手方向の中心と指紋センサ33との間の一部に設けられる。具体例として、薄肉部14Aは、第1凹部41により構成される。即ち、カード1Aの薄肉部14Aは、上述した第1の実施形態のカード1の薄肉部14の第2凹部42を有さない構成である。
一方向に長いカード1は、外力が印加されたときに、長手方向に対して直交する方向に沿った曲率中心周りの変形が生じやすい。このため、薄肉部14Aを少なくともカード1Aの長手方向でカード基材11の中心と指紋センサ33との間に設けることで、指紋センサ33に負荷が生じることを極力抑制できる。また、このようなカード1は、指紋センサ33の4辺のうち1辺が薄肉部14Aと対向する構成であることから、指紋センサ33の他の3辺が薄肉部14Aと離間することになる。このため、上述した第1の実施形態の例と同様に、指紋センサ33の四辺のそれぞれに設けられた複数の端子33aのうち、薄肉部14Aに隣接する辺以外の辺に設けられた複数の端子33aを電子部品31と接続する場合には、使用できる端子33aを増やすことができる。
上述したように、このような構成のカード1Aによれば、少なくともカード1Aの長手方向でカード基材11の中心と指紋センサ33との間に曲げが集中する薄肉部14Aを設けることで、電子デバイス13である指紋センサ33及び指紋センサ33の外周縁に局所的に応力が集中することを緩和できる。このため、カード1Aは、上述したカード1と同様に、外力が印加されたときに指紋センサ33に生じる負荷を低減できる。
なお、薄肉部14Aは、カード基材11の長手方向の中心と指紋センサ33との間の一部でなく、カード基材11の短手方向の中心と指紋センサ33との間の一部に設けられる構成であってもよい。
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態に係るカード1Bについて、図6を用いて説明する。
図6は、第3の実施形態に係るカードの構成を示す平面図である。図6において、説明の便宜上、各構成の形状を簡略し、又は、寸法を拡大若しくは縮小して示す。なお、第2の実施形態に係るカード1Aの構成のうち、第1の実施形態に係るカード1と同等の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
カード1Bは、カード基材11と、基板12と、電子デバイス13と、薄肉部14Bとを備える。
薄肉部14Bは、カード基材11の電子デバイス13の周囲の一部に設けられ、カード基材11の曲げ強度を部分的に低減する。換言すると、薄肉部14Bは、カード基材11の一部を構成し、カード1に曲げや捻じり等の外力が印加され、カード1Bに曲げ応力が生じたときに、カード1Bにおいて曲げが集中する部位を構成する。
具体例として、薄肉部14Bは、カード基材11の主面方向の中心Cと指紋センサ33との間の一部に設けられる。具体例として、薄肉部14Bは、カード基材11の長手方向及び短手方向の中心と指紋センサ33の間に設けられ、上面視でL字状に形成された、一つの凹部41Bにより構成される。
このような構成のカード1Bによれば、曲げが集中する薄肉部14Bを設けることで、電子デバイス13である指紋センサ33及び指紋センサ33の外周縁に局所的に応力が集中することを緩和できる。
上述したように第3の実施形態に係るカード1Bは、上述したカード1と同様に、外力が印加されたときに指紋センサ33に生じる負荷を低減できる。
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態に係るカード1Cについて、図7を用いて説明する。
図7は、第4の実施形態に係るカード1Cの構成を示す断面図である。図7において、説明の便宜上、各構成の形状を簡略し、又は、寸法を拡大若しくは縮小して示す。なお、第3の実施形態に係るカード1Cの構成のうち、第1の実施形態に係るカード1と同等の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
カード1Cは、カード基材11と、基板12と、電子デバイス13と、薄肉部14Cとを備える。
薄肉部14Cは、カード基材11の電子デバイス13の周囲に設けられ、カード基材11の曲げ強度を部分的に低減する。換言すると、薄肉部14Cは、カード基材11の一部を構成し、カード基材11に曲げや捻じり等の外力がカード1に印加され、カード1に曲げ応力が生じたときに、カード1において曲げが集中する部位を構成する。
具体例として、薄肉部14Cは、カード基材11の主面方向の中心Cと指紋センサ33との間の一部に設けられる。薄肉部14Cは、例えば、カード基材11の内部が中空となることで形成される。
このようなカード1Cを構成するカード基材11の第2シート22は、基板12に搭載された複数の電子デバイス13を配置する開口22a、及び、薄肉部14Cの中空を構成する開口22bを有する。そして、第3シート23は、複数の電子デバイス13のうち外部に露出させる電子デバイス13を配置する開口23aのみを有する構成とする。
このような構成のカード1Aによれば、曲げが集中する薄肉部14Cを設けることで、電子デバイス13である指紋センサ33及び指紋センサ33の外周縁に局所的に応力が集中することを緩和できる。
上述したように第4の実施形態に係るカード1Cは、上述したカード1と同様に、外力が印加されたときに指紋センサ33に生じる負荷を低減できる。
なお、上述した複数の実施形態は例として提示したものであり、上記構成に限定されない。例えば、上述した例では、カード1に設けられる薄肉部は、図1や図6に示すようにカード基材11の主面方向の中心Cと指紋センサ33との間に設ける構成や、図5に示すようにカード1Aの長手方向でカード基材11の中心側と指紋センサ33との間に設ける構成を説明したがこれに限定されない。即ち、薄肉部は、カード1に外力が印加されたときに、負荷を低減したい電子デバイス13とカード1の主面方向のうち少なくとも一方向でカード基材11の中心との間に設けられれば、その形状や数等は適宜設定可能である。
例えば、図8に示す他の実施形態のカード1Dに示すように、薄肉部14Dは、指紋センサ33の周囲に4つの凹部を設ける構成としてもよい。また、例えば、図9に示す他の実施形態のカード1Eに示すように、薄肉部14Eは、カード基材11の主面方向の中心Cと指紋センサ33との間の大部分に渡って凹部を設ける構成でもよい。また、例えば、図10に示す他の実施形態のカード1Fに示すように、薄肉部14Fは、カード基材11の主面方向の中心Cと指紋センサ33との間に複数の凹部を並べて設ける構成であってもよい。また、例えば、図11に示す他の実施形態のカード1Gに示すように、薄肉部14Gは、カード1Gの指紋センサ33が露出する主面と反対の主面に設けられる構成であってもよい。
また、薄肉部14のカード1(カード基材11)の主面からの深さは適宜設定可能である。上述した例では、薄肉部14は第3シート23に設けられた開口23bにより形成する例を用いたことから、薄肉部14のカード1の主面からの深さは、第1シート21の厚みと同じとなる。しかしながら、薄肉部14のカード1の主面からの深さは、カード1の主面から基板12までの長さよりも大きく設定し、例えば、基板12に薄肉部14の一部を構成する開口を設ける構成としてもよい。
また、上述した例では、カード基材11を第1シート21、第2シート22及び第3シート23を貼り付けることで形成する例を説明したがこれに限定されない。例えば、カード基材11は、樹脂成形により形成する構成であってもよい。また、上述した例では、薄肉部14は、第3シート23に設けられた開口23bにより構成する例を説明したがこれに限定されない。例えば、薄肉部14は、カード基材11の表面を、エンドミルを用いたミリング等により切削することで形成してもよい。エンドミルを用いることでカード基材11の表面に凹部を形成する構成とすることで、凹部の形状を管理することが容易となる。例えば、エンドミルの先端形状によって、凹部の隅部を曲面や傾斜面とすることが可能となる。凹部の隅部を曲面や傾斜面とすることで、カード1は、薄肉部14を構成する凹部の隅部に応力が集中することを防止できるため、繰り返しの変形に対して耐久性が向上する。
また、上述した例では、カード1に加わる外力による負荷を低減する電子デバイス13として、指紋センサ33の例を用いて説明したがこれに限定されない。また、電子デバイス13は、カード1の主面に露出する構成に限定されず、カード1の内部に実装される電子デバイス13であってもよい。
即ち、薄肉部14を設けて破損を防止する電子デバイス13は、指紋センサ33以外の電子デバイス13、例えば、電子部品31や接触端子32であってもよい。でよく、上述した各電子デバイス13以外の構成も含むことは当然である。但し、電子デバイス13は、曲げ変形によって損傷する虞のある半導体であることが好ましい。
以上述べた少なくともひとつの実施形態のカードによれば、外力が印加されたときに電子デバイス13に生じる負荷を低減できる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1、1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G…カード、11…カード基材、12…基板、12a…プリント配線(配線)、13…電子デバイス、14、14A、14B、14C、14D、14E、14F、14G…薄肉部、21…第1シート、22…第2シート、22a…開口、22b…開口、23…第3シート、23a…開口、23b…開口、31…電子部品、32…接触端子、33…指紋センサ、33a…端子、41…第1凹部、41B…凹部、42…第2凹部。

Claims (6)

  1. カード基材と、
    前記カード基材内に配置され、配線を含む、フィルム状の基板と、
    前記基板に実装されるとともに、前記配線に接続される電子デバイスと、
    前記カード基材の一部に設けられ、前記カード基材の主面方向の中心と前記電子デバイスの間に配置される薄肉部と、
    を備えるカード。
  2. 前記薄肉部は、前記カード基材の表面に設けられた窪みである、請求項1に記載のカード。
  3. 前記電子デバイスは、指紋センサであり、表面が前記カード基材から露出する、請求項2に記載のカード。
  4. 前記薄肉部は、前記カード基材の前記指紋センサが露出する主面に設けられる、請求項3に記載のカード。
  5. 前記薄肉部は、前記カード基材の前記主面方向の中心よりも前記電子デバイス側に配置される、請求項1に記載のカード。
  6. 前記配線は、前記薄肉部を避けて前記基板に配置される、請求項1に記載のカード。
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