JP3764213B2

JP3764213B2 - Ｉｃカード及びその製造方法

Info

Publication number: JP3764213B2
Application number: JP19869596A
Authority: JP
Inventors: 良和福島
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1996-07-29
Filing date: 1996-07-29
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2016-07-29
Also published as: JPH1035162A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部機器と電気的に接続されることにより信号の授受を行うＩＣカード及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のＩＣカードには、リーダ・ライタ等の外部機器と電気的に接続されることにより信号の授受を行う接触式ＩＣカードと、内部に無線通信を行うための手段を備え、外部機器と接触せずに信号の授受を行う非接触式ＩＣカードとがある。非接触式ＩＣカードは、カードを取り出して外部機器に挿入する必要がなく、取り扱いが便利であることから、スキー場のリフト券や、電車の定期券などとして幅広く社会で利用されることが期待されている。
一方、先に実用化が促進された接触式ＩＣカードでは、既にリーダ・ライタの設置等、相当の設備環境が整えられ、また、将来もその設備の充実はますます図られるものと予想される。このために、非接触式ＩＣカードにおいても、接触式ＩＣカードの設備環境を使用可能とし、ＩＣカードの有用性、利便性をさらに高めたいとの要求がある。
【０００３】
上記のような要求を受けて、例えば特開平８−５２９６８では、接触式、非接触式の双方の機能を備えたＩＣカード（以下「複合ＩＣカード」という）が開示されている。
図７は、特開平８−５２９６８で開示された複合ＩＣカードの断面図である。特開平８−５２９６８の複合ＩＣカード１００は、ＩＣモジュール１０７と、カード本体１０２との２部材に大別される。カード本体１０２は、熱可塑性シート１０３及び１０４、シート１０３上に配置されたアンテナ１０５及びコンタクト端子１１５などから構成されている。アンテナ１０５は、複合ＩＣカード１００の無線機能を果たす部位である。シート１０４は、コンタクト端子１１５が配置される部位に、ＩＣモジュール１０７を装着することが可能な空洞部１１７を有している。
【０００４】
ＩＣモジュール１０７は、集積回路チップ１０８を有し、集積回路チップ１０８は、導電性接続ワイヤ１０９によって金属パッド１１０、１１１に電気的に接続されている。パッド１１０、１１１は、外部機器と複合ＩＣカード１００とが電気信号の授受を行う場合に、外部機器と接続される接点であり、その形状は、ＩＳＯ規格７８１６に準拠している。コンタクト領域１１２は、パッド１１１と電気的に接続されており、ＩＣモジュール１０７がカード本体１０２に装着されたときに、コンタクト端子１１５と接触する部分である。
【０００５】
特開平８−５２９６８では、ＩＣモジュール１０７をカード本体１０２と別個独立に製造し、完成されたカード本体１０２に後から装着する。これは、熱可塑性シート１０３、１０４等を積み重ね熱圧着により成形する際に、それぞれの部材の膨張係数の違いによりカード表面に残留変形が生じ、不良品となることがあるからである。特に、カードをＩＳＯ規格７８１６に定められている厚さ０．７６ｍｍに設定すると、カード本体１０２の製造が困難である旨が特開平８−５２９６８において指摘されている。仮に、ＩＣモジュール１０７をはじめからカード本体１０２に組み込んだ状態で上記熱圧着を実施すれば、残留変形が生じた場合に、カード本体１０２のみならず、高価なＩＣモジュール１０７も使用できなくなり、費用の損失が大きい。そこで、特開平８−５２９６８では、良品のカード本体１０２にのみＩＣモジュール１０７を後から装着することにより、カード本体１０２を製造する際の歩留まりの悪さに起因するカードの製造コスト増大を極力抑制することとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平８−５２９６８において指摘されているカード本体の製造時の歩留まりの悪さは、今日の製造技術の躍進により急速に改善されており、極めて近い将来克服されるものと思われる。
一方、前述した従来のＩＣカードでは、ＩＣモジュール１０７は、集積回路チップ１０８を有しているために、その厚みを薄くするのに一定の限界があった。つまり、カード本体１０２をいかに薄く製造したとしても、ＩＣチップが一定の厚みを有するために、ＩＣモジュール１０７が厚く、それを装着した部分に段差が生じ、結局複合ＩＣカードの全体を薄くできないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、カードの薄型化が阻害されない構成を有するＩＣカードを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、電気信号の入出力が行われる複数の電極（１６）を有するＩＣモジュール（１０）と、前記複数の電極に対応する位置に孔部（３４）を有し、前記ＩＣモジュールに重ね合わせられる上側カード基体（３０）と、一の面に外部機器と接続可能な複数の外部端子（４４）を有し、他の面に前記複数の外部端子に対してスルーホール（４８）を介して導通している複数の内部端子（４６）を有し、かつ、電子部品を有さない端子部材（４０）とを備え、前記端子部材は、前記複数の内部端子が前記複数の電極に対応して接続するように前記孔部へ配置され、前記ＩＣモジュールは、前記端子部材を介して外部機器と電気信号の授受を行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のＩＣカードにおいて、前記ＩＣモジュールは、基板（１１）と、前記複数の電極が形成された前記基板の基板面に配置され、配線パターンによって前記複数の電極に対して電気的に接続されたＩＣチップ（１２）とを有し、前記上側カード基体には、前記ＩＣチップが配置される第１の凹部（３２）が形成されており、前記ＩＣモジュールの前記基板をはめ込み可能な第２の凹部（２２）が形成された下側カード基体（２０）をさらに備え、前記ＩＣモジュールは、前記ＩＣチップが前記第１の凹部に配置されるとともに、前記基板が前記第２の凹部にはめ込まれるよう、前記上側カード基体及び前記下側カード基体によって重ね合わされていることを特徴とする。請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のＩＣカードの製造方法であって、前記ＩＣモジュールと前記上側カード基体の間に接着層を配置して、前記ＩＣモジュールと前記上側カード基体とを重ねる工程と、前記上側カード基体の前記孔部内に、前記端子部材とほぼ同一外形をしたダミーモジュール（６０）を配置する工程と、前記上側カード基体と前記ＩＣモジュールとをプレスする工程と、前記ダミーモジュールを前記孔部から抜き取り、前記端子部材における前記複数の内部端子が前記ＩＣモジュールに形成された前記複数の電極に対応して接続するように、前記孔部内に前記端子部材を配置する工程とを含むことを特徴とする。請求項４に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のＩＣカードの製造方法であって、前記ＩＣモジュールと前記上側カード基体の間に接着層を配置して、前記ＩＣモジュールと前記上側カード基体とを重ねる工程と、前記上側カード基体と前記ＩＣモジュールとをプレスする工程と、前記孔部の縁を再加工して形状を整える工程と、前記端子部材における前記複数の内部端子が前記ＩＣモジュールに形成された前記複数の電極に対応して接続するように、前記孔部内に前記端子部材を配置する工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照して、本発明に係る実施形態について、さらに詳しく説明する。
図１は、本発明に係る実施形態の複合ＩＣカードの分解図であり、図２は、その断面の様子を示した図である。図１に示されるように、本実施形態の複合ＩＣカード１は、ＩＣモジュール１０、下側カード基体２０、上側カード基体３０及び端子部材４０とから主に構成されている。
【００１１】
ＩＣモジュール１０は、基板１１に、電子回路の配線パターン及びコイル１４を形成し、その配線パターンに合わせてＩＣチップ１２、その他、接触式及び非接触式ＩＣカードの機能を果たすために必要とされる電子部品１８（例えばコンデンサー）を設けたものである。ＩＣチップ１２は、例えば演算処理を行うＣＰＵと、そのＣＰＵが取り扱うべきプログラムやデータが格納されているＥＥＰＲＯＭを含む集積回路である。コイル１４は、ＩＣモジュール１０が外部機器と無線信号の授受を行う場合に、その無線信号を送受信するアンテナとして使用する電子部品である。また、ＩＣモジュール１０の表面に設けられている電極１６は、ＩＣモジュール１０が電気信号の入出力を行うために使用するものである。なお、ＩＣモジュール１０は、電子部品又は回路パターンが変質、故障等することを防止すべく、必要に応じてその一部が樹脂封止されている。
【００１２】
下側カード基体２０及び上側カード基体３０は、ＩＳＯ７８１６に準拠した外形のカードを取得するために、ＩＣモジュール１０に上下面から重ね合わされる板状の部材である。下側カード基体２０及び上側カード基体３０は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合（ＡＢＳ）など一般にカード基体として使用される材質から製造されている。
下側カード基体２０には、ＩＣモジュール１０をはめ込むことが可能な凹部２２が設けてある。一方、上側カード基体３０には、上側カード基体３０をＩＣモジュール１０に重ね合わせたときに、ＩＣチップ１２等が配置される凹部３２（図２参照）が設けてある。また、上側カード基体３０には、ＩＣモジュール１０の電極１６に対応した位置に孔部３４が設けてある。したがって、上側カード基体３０をＩＣモジュール１０に重ね合わせた場合には、電極１６のみが孔部３４を通して外界に露出する。孔部３４は、端子部材４０の外形に合わせた形状を有し、後から端子部材４０をその中に差し込むことが可能となっている。
【００１３】
図３は、端子部材４０の上面及び断面を示す図である。
端子部材４０は、基板４２にスルーホール４８を介して電気的に接続されている表電極４４、裏電極４６を形成した部材であり、電子部品を全く備えていない部材である。
基板４２は、電子回路の一般的な基板材料である、ガラスエポキシ樹脂（ＧＥ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）又はフェノール樹脂等からなる部材である。表電極４４は、外部機器と接続されるべき電極であり、その形状パターンは、ＩＳＯ規格７８１６に準拠している。裏電極４６は、ＩＣモジュール１０の電極１６と同一のパターンで配置された電極である。したがって、裏電極４６は、端子部材４０が前述の孔部３４に挿入された状態において、電極１６と接続される。
【００１４】
表電極４４及び裏電極４６は、共に、基板側から順に銅箔、下地メッキ、金メッキからなる三層構造を有している。ただし、裏電極４６に関しては、銅箔にメッキを施すことは必須の要件ではない。メッキを施すことなく、裏電極４６と電極１６との間に導通をとることが可能な場合もあるからである。
図３に示すように、端子部材４０は、裏電極４６を電極１６に接続するように孔部３４に配置される。この状態で外部機器の接続端子が表電極４４に接続されると、ＩＣモジュール１０は、端子部材４０を介して外部機器と電気信号の授受をすることが可能となる。
なお、裏電極４６から表電極４４までの端子部材４０の厚みは、複合ＩＣカード１の完成品において、表電極４４の表面が、上側カード基体３０の表面とほぼ同一平面上に並ぶように定めてある。したがって、本実施形態では、端子部材４０を備えたことにより、複合ＩＣカードの表面に段差が生じ、その外観が損なわれる、あるいは、複合ＩＣカードをリーダ・ライタ等の外部機器に挿入する際に支障が生じることはない。
【００１５】
次に、複合ＩＣカード１の製造方法について説明する。図４は、複合ＩＣカード１を製造する過程を示す模式図である。図４に示すように、はじめに、ＩＣモジュール１０は、下側カード基体２０の凹部２２に配置される。また、上側カード基体３０は、そのＩＣモジュール１０の上に、電極１６が孔部３４の中に位置し、外部へ露出した状態となるように重ねられる（図４（ａ））。なお、図４（ａ）に示す各部材の間には、接着シート等の接着層（不図示）も配置される。次に、ダミーモジュール６０が孔部３４の中に配置される（図４（ｂ））。ダミーモジュール６０とは、端子部材４０とほぼ同一の外形を有し、かつ、端子部材とほぼ同一の物性であって、プレスを施した場合にも変形しない材質よりなる部材をいう。このようにダミーモジュール６０を用いるのは、この後に続くプレス行程により孔部３４が変形すること、また、電極１６が損傷を受けたり、その表面が汚れることを防止するためである。
【００１６】
次に、ダミーモジュールを備えた状態の複合ＩＣカード１は、プレスにかけられる（図４（ｂ））。これにより、ＩＣモジュール１０等は、前述の接着層により相互に接着される。接着が終了した後に、ダミーモジュールは孔部３４より抜き取られる（図４（ｃ））。
次に、孔部３４に端子部材４０が挿入され、裏電極４６とＩＣモジュール１０の電極１６とが接続される。裏電極４６と電極１６の接続は、導電性部材をそれらの間に配置することにより、又は超音波融着等を実施することにより行うことが可能である。導電性部材とは、例えば、異方性導電フィルム、導電性ペースト、又は半田をいう。本実施形態では、簡便性、接着性、信頼性の点から異方性導電フィルム５０を使用している。
【００１７】
図５は、本実施形態で使用した異方性導電フィルム５０の詳細を示す断面図である。異方性導電フィルム５０は、厚みが数１０μｍ程度（望ましくは３０μｍ程度）に形成された局部的に導通可能なフィルムである。異方性導電フィルム５０は、樹脂層５０ａと、この樹脂層５０ａ中に散在された導電性粒子５０ｂとから構成されている。樹脂層５０ａは、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、又は両者の混合樹脂等により形成された層である。また、導電性粒子５０ｂは、金属膜被覆プラスチック粒子等から構成されたものである。図５に示すように、異方性導電性フィルム５０を挟んで端子部材４０をＩＣモジュール１０に押しつけると、裏電極４６と電極１６とが対向する領域のフィルムが圧縮される。この結果、裏電極４６と電極１６とは、導電粒子５０ｂを介して電気的に接続される。
【００１８】
図６は、複合ＩＣカード１を製造する過程であって、図４に示すのとは異なる製造方法を示す模式図である。図６に示す製造方法は、ダミーモジュールを使用しない点において、すなわち、図６（ｂ）、（ｃ）に示す行程において、図４に示した製造方法と異なっている。すなわち、所定の位置関係に重ね合わさられたＩＣモジュール１０、上側カード基体３０等（図６（ａ））は、ダミーモジュールを孔部３４の中に配置されることなく、そのままプレスにかけられ、相互に接着される（図６（ｂ））。
【００１９】
プレスをかけられた結果、孔部３４の縁は、図６（ｃ）に示すように変形する。そこで、次にルーター加工により孔部３４の縁を再加工し、その形状を端子部材４０を挿入可能なものに整える（図６（ｃ））。孔部３４の加工が終了した後は、図４（ｄ）と同様に端子部材４０が孔部３４に挿入され、裏電極４６と電極１６とが異方性導電性フィルム５０を介して接続される（図６（ｄ））。
【００２０】
以上説明したように、本実施形態では、複合ＩＣカード１に端子部材４０を取り付けることにより、複合ＩＣカード１にＩＳＯ規格７８１６に準拠した接続端子を付加している。これにより、複合ＩＣカード１は、コイル１４を介しての非接触式による他、端子部材４０を介しての接触式により外部機器と信号の授受を行うことが可能となっている。
【００２１】
端子部材４０は、例えば特開平８−５２９６８に開示されているＩＣモジュールと比較した場合に、外部機器と接続可能な外部端子を有する点、及びカード基材の孔部に設置される点において類似する。しかし、端子部材４０は、電子部品を全く搭載していない点において、特開平８−５２９６８のＩＣモジュールと異なる。つまり、端子部材４０は、厚みが定まっている電子部品を有さないために、基板４２の厚みを増減させることのみで、その全体の厚みを比較的自由に変更することが可能である。しかも、基板４２の材料として適度な強度、剛性を有するものを選択すれば、その厚みをＩＣチップ等より薄くすることも可能である。したがって、本実施形態では、ＩＣカード全体の厚みに合わせて端子部材４０の厚みを調整することが容易であり、ＩＣカードの薄型化が進んでも、端子部材４０を取り付けたために、ＩＣカードの表面に段差が生じることはない。
【００２２】
また、本実施形態は、カード基体に設けた孔部に、外部機器との接続を可能とする部材を後から配置するという点においては、特開平８−５２９６８、特開平８−１３８０２２等に開示されている他の多くの接触式ＩＣカードと類似する構造を有する。したがって、本実施形態のＩＣカードは、それを製造するにあたり、従来のＩＣカードの製造設備を利用することが可能であり、安価に製造設備を整えられるという利点がある。
【００２３】
一方、ＩＣモジュールをカード基体の孔部に後付けする従来のＩＣカードでは、例えば、採用するＩＣチップの変更によりＩＣモジュールが大型化すれば、カード基体の設計変更等をも必要とし、作業が煩雑となる。これに対して本実施形態は、端子部材４０が一切の電子部品を備えないことから、ＩＣモジュール１０の電子回路に変更があっても、その他の部材に影響が及ぶことはない。つまり、本実施形態は、従来のＩＣカードよりもＩＣモジュール１０の設計変更が自由に行える。
【００２４】
上記の結果、本実施形態では、例えばＩＣモジュール１０に同一の機能を果たすＩＣチップ１２を２つ設け、何らかの原因により一方が動作不能に陥った場合に、それに代えて他方を使用してＩＣカードを動作させることも可能である。つまり、ＩＣモジュール１０の電子回路の一部又は全部を二重化することにより、ＩＣカードの動作の信頼性を向上させられる。このような電子回路を二重化は、そのままＩＣモジュールの大型化につながるため、従来構造のＩＣカードでは、実現困難であり、これが容易に実現可能である点において、本実施形態は従来技術に対し優位な効果を奏しているといえる。
【００２５】
（その他の実施形態）
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
例えば、上記実施形態においては、ＩＣモジュール１０が接触式及び非接触式のＩＣカードとしての機能を備える場合について説明したが、本発明の技術的思想は、接触式ＩＣカードとしての機能のみを備えるＩＣカードにも適用可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、ＩＣカードの薄型化を阻害することなく、外部機器と接続されることにより電気信号の授受を行うＩＣカードを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る複合ＩＣカードの分解図である。
【図２】本発明に係る複合ＩＣカードの断面の様子を示した図である。
【図３】端子部材４０の上面及び断面を示す図である。
【図４】本発明に係る複合ＩＣカードを製造する過程を示す模式図である。
【図５】異方性導電フィルム５０の詳細を示す断面図である。
【図６】本発明に係る複合ＩＣカードを製造する過程であって、図４に示すのとは異なるものを示す模式図である。
【図７】特開平８−５２９６８で開示された複合ＩＣカードの断面図である。
【符号の説明】
１複合ＩＣカード
１０ＩＣモジュール
１１基板
１２ＩＣチップ
１４コイル
１６電極
１８電子部品
２０下側カード基体
２２凹部
３０上側カード基体
３４孔部
４０端子部材
４２基板
４４表電極
４６裏電極
５０異方性導電フィルム
６０ダミーモジュール

Claims

電気信号の入出力が行われる複数の電極を有するＩＣモジュールと、
前記複数の電極に対応する位置に孔部を有し、前記ＩＣモジュールに重ね合わせられる上側カード基体と、
一の面に外部機器と接続可能な複数の外部端子を有し、他の面に前記複数の外部端子に対してスルーホールを介して導通している複数の内部端子を有し、かつ、電子部品を有さない端子部材とを備え、
前記端子部材は、前記複数の内部端子が前記複数の電極に対応して接続するように前記孔部へ配置され、
前記ＩＣモジュールは、前記端子部材を介して外部機器と電気信号の授受を行うことを特徴とするＩＣカード。
前記ＩＣモジュールは、基板と、前記複数の電極が形成された前記基板の基板面に配置され、配線パターンによって前記複数の電極に対して電気的に接続されたＩＣチップとを有し、
前記上側カード基体には、前記ＩＣチップが配置される第１の凹部が形成されており、
前記ＩＣモジュールの前記基板をはめ込み可能な第２の凹部が形成された下側カード基体をさらに備え、
前記ＩＣモジュールは、前記ＩＣチップが前記第１の凹部に配置されるとともに、前記基板が前記第２の凹部にはめ込まれるよう、前記上側カード基体及び前記下側カード基体によって重ね合わされていることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
前記ＩＣモジュールと前記上側カード基体の間に接着層を配置して、前記ＩＣモジュールと前記上側カード基体とを重ねる工程と、
前記上側カード基体の前記孔部内に、前記端子部材とほぼ同一外形をしたダミーモジュールを配置する工程と、
前記上側カード基体と前記ＩＣモジュールとをプレスする工程と、
前記ダミーモジュールを前記孔部から抜き取り、前記端子部材における前記複数の内部端子が前記ＩＣモジュールに形成された前記複数の電極に対応して接続するように、前記孔部内に前記端子部材を配置する工程と
を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のＩＣカードの製造方法。
前記ＩＣモジュールと前記上側カード基体の間に接着層を配置して、前記ＩＣモジュールと前記上側カード基体とを重ねる工程と、
前記上側カード基体と前記ＩＣモジュールとをプレスする工程と、
前記孔部の縁を再加工して形状を整える工程と、
前記端子部材における前記複数の内部端子が前記ＩＣモジュールに形成された前記複数の電極に対応して接続するように、前記孔部内に前記端子部材を配置する工程と
を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のＩＣカードの製造方法。