JP3809056B2 - Icカード - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は非接触方式によって信号を授受するICカードに関する。
【0002】
【従来の技術】
ICカードは平面的なコイル状に形成した信号授受用のアンテナに半導体素子を電気的に接続して搭載し、カードの外面となるフィルムをアンテナ及び半導体素子の両面からラミネートして形成したものである。なお、ICカードと類似した商品に荷物の識別等に利用されるタグ製品がある。このタグ製品もアンテナに半導体素子を搭載し、アンテナ及び半導体素子の両面にフィルムをラミネートして薄いシート状に形成したものである。タグ製品もICカードと同様に非接触によって情報が授受でき、荷物の識別等が効率的に行えるといった利点がある。なお、本明細書でICカードという場合は、これらのタグ製品等のようにアンテナと半導体素子とを備え、非接触方式によって信号の授受を行う製品を含める意味で用いるものとする。
【0003】
ICカードの製造にあたっては、金属薄板をプレス加工あるいはエッチング加工して所定のコイル状にアンテナを形成し、アンテナに半導体素子を電気的に接続して搭載した後、アンテナと半導体素子の両面にフィルムをラミネートして製品とする。図16は、金属薄板をプレス抜き加工してアンテナ10を形成し、アンテナ10に半導体素子12を搭載した状態であるが、アンテナ10を搬送したりフィルムをラミネートしたりする際にアンテナ10が変形等しないようにアンテナ10に支持材としてテープ14を貼って保持した状態を示す。アンテナ10の外周部はフレーム16に吊持されて支持されている。
図17は、アンテナ10を形成した後、アンテナ10と半導体素子12の両面から保護フィルム18によって挟み込んで保持した例である。保護フィルム18はICカード用の外面フィルムをラミネートする際に事前に剥離して取り除いてもよいし、外面フィルム間に挟み込んで製品に残してもよい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ICカードはきわめて大量に使用されることと、使い捨ての形態によって使用される場合が多いと考えられることから、これらICカード製品の廃棄方法が、その使用の増大とともに問題となる。上述したように、従来のICカードの製造方法では、アンテナ10の位置ずれ防止等の目的でテープ14や保護フィルム18を使用しているし、アンテナ10の外面にフィルムをラミネートして製品としている。これらのテープ14、保護フィルム18及びカードの外面となるフィルムに使用されている材料は、PVC、PET等の合成樹脂フィルムであり、これら従来のICカードに使用されている材料は自然には容易に分解せず、焼却等によって廃棄する場合も有毒物が生じるといった問題がある。
【0005】
本発明は、このようにきわめて大量に消費されると考えられるICカードについて、自然環境に悪影響を及ぼすことなく容易に廃棄処理することができ、廃棄コストの点についても問題なく、また製造コストがかからないことから量産が容易で、多用途に有効に使用できる製品として提供できるICカードを提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、信号授受用のアンテナに電気的に接続して半導体素子を搭載し、支持材により前記アンテナを保持し、前記アンテナ及び半導体素子の両面にカードの外面となるフィルムをラミネートして前記アンテナ及び半導体素子を内蔵したICカードにおいて、前記アンテナが、鉄系材料からなり、アンテナが、顆粒状の生分解性樹脂とともに挟圧され、該生分解性樹脂が溶融されて薄いシート状に形成された生分解性樹脂を支持材として保持され、前記カードの外面となるフィルムが、生分解性樹脂から成ることを特徴とする。
また、前記アンテナが、アンテナの内側領域を含む全面にわたって前記支持材により保持されていることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について添付図面に基づき詳細に説明する。
図1〜14は、本発明に係るICカードの製造方法を示している。図1は、金属薄板をプレス加工またはエッチング加工してアンテナ10を形成したICカード用アンテナフレームを示す。本実施形態ではICカードの廃棄処理が容易にできるよう金属薄板には鉄等の酸化しやすい材料を使用する。プレス加工によれば、金属薄板から平面コイル状に微細なパターンのアンテナ10を形成することは容易であり、長尺状の金属薄板からアンテナ10を量産することも容易である。
【0011】
図1では、フレーム16に2つのアンテナ10が連設された状態を示すが、複数個のアンテナ10が長手方向に連設されたフレームとして提供することも可能である。図1では、フレーム16にアンテナ10の外周部を吊持するとともに、内側フレーム20にアンテナ10の内周部を吊持している。
22a、22bはアンテナ10と半導体素子12の電極端子とを電気的に接続する接続端子である。接続端子22aはアンテナ10の内周部の端部に形成され、接続端子22bはアンテナ10の外周部の端部に形成されている。図2に接続端子22a、22bを拡大して示す。接続端子22a、22bは平面コイル状に巻回するアンテナの導線を挟んで対向する位置に配置されている。一方の接続端子22aには半導体素子12を収容する収容孔23が形成されている。
【0012】
次に、内側フレーム20をアンテナ10の内周部との接続部から切断してアンテナ10から除去する。図3に内側フレーム20を除去した状態を示す。
次に、半導体素子12をアンテナ10に搭載する。図4は、アンテナ10に半導体素子12を搭載した状態を示す。本実施形態では、半導体素子12の電極端子と接続端子22a、22bとは、配線パターンフィルムを用いて電気的に接続している。
図5〜7は、半導体素子12と接続端子22a、22bとを電気的に接続する方法を示す。図5(a)は接続端子22aに形成された収容孔23に半導体素子12を配置した状態である。12a、12bが半導体素子12の電極端子であり、各々接続端子22a、22bと電気的に接続される。図5(b)は接続端子22aと接続端子22bとの間にアンテナの導線を横切るようにして配線パターンフィルム30を接着し、接続端子22a、22bと半導体素子12とを電気的に接続した状態である。
【0013】
図6(a)及び(b)に配線パターンフィルム30の平面図及び断面図を示す。配線パターンフィルム30は電気的絶縁性を有する接着層34の表面に銅等の導電性材料を用いて配線パターン32a、32bを形成したものである。配線パターン32a、32bは、図6(a)に示すように、フィルムを幅方向に二分して形成され、半導体素子12の電極端子12a、12bの配置位置に合わせて透孔36a、36bが形成され、接続端子22a、22bとの接続位置に合わせて透孔38a、38bが形成されている。
【0014】
図7(a)、(b)は、接続端子22a、22bに配線パターンフィルム30を接着して接続端子22a、22bと半導体素子12とを電気的に接続する方法を示す断面図である。図7(a)は、接着層34を介して配線パターンフィルム30を接続端子22a、22bに接着した状態である。半導体素子12の電極端子12bに形成したバンプが透孔36b内に挿入され、接続端子22bに位置合わせして透孔38bが配置されている。
【0015】
図7(b)は、配線パターンフィルム30に形成されている各々の透孔36a、36b、38a、38bに導電性ペースト40を充填した状態を示す。透孔36a、36b、38a、38bに導電性ペースト40を充填することにより、配線パターン32a、32bを介して、接続端子22a、22bと半導体素子12の電極端子12a、12bとが各々電気的に接続され、アンテナ10に電気的に接続して半導体素子12が搭載される。
【0016】
図8は配線パターンフィルム30を使用してアンテナ10に半導体素子12を搭載する他の方法を示す。すなわち、上述した方法では、接続端子22aの収容孔23に半導体素子12を配置した後に、接続端子22a、22bに配線パターンフィルム30を接着したが、本方法では、接続端子22a、22bに配線パターンフィルム30を接着した後、透孔36a、36bに電極端子12a、12bを位置合わせして半導体素子12を接着し、透孔36a、36b、38a、38bに導電性ペースト40を充填する。導電性ペースト40は半導体素子12の電極端子12a、12bと配線パターン32a、32bとを電気的に接続するためのものであり、導電性ペースト40以外の導電材を適宜使用することができる。
【0017】
本実施形態に示すように、配線パターンフィルムを用いて半導体素子12と接続端子22a、22bとを接続する方法は、半導体素子12を枠状に形成した一方の接続端子22aに収容することによって配線パターンフィルムと容易に位置合わせできる等により、組み立て作業が容易にできるという利点がある。また、配線パターンフィルムを使用することで半導体素子12と接続端子22a、22bとの接続部が薄く形成できるという利点がある。また、透孔36a、36b、38a、38bに導電性ペースト40を充填する操作も容易である。
なお、上記実施形態ではアンテナ10の内周部に半導体素子12を収容する収容孔23を設けた接続端子22aを形成したが、アンテナ10の外周部に半導体素子12を収容する収容孔23を設けた接続端子を形成してもよい。
【0018】
上記のようにしてアンテナ10に半導体素子12を搭載した後、アンテナ10が位置ずれ等しないよう保持するため、生分解性樹脂50を支持材としてアンテナ10と半導体素子12を両面からラミネートする。なお、生分解性樹脂50を支持材としてアンテナ10をラミネートする場合、アンテナ10と半導体素子12の片面のみをラミネートして支持することも可能である。図9に生分解性樹脂50を用いてアンテナ10をラミネートした状態を示す。本実施形態ではアンテナ10の内側領域を含む全領域を生分解性樹脂50によってラミネートしているが、アンテナ10を部分的にラミネートして保持することも可能である。図10は、アンテナ10の全領域を生分解性樹脂50によってラミネートした後、アンテナ10の内側の領域を打ち抜いてアンテナ10を枠状に支持した例である。
生分解性樹脂50によってアンテナ10を保持する領域が狭いほど、ICカードを形成した際にICカードを薄く形成できる。
【0019】
生分解性樹脂50によってアンテナ10をラミネートした後、アンテナ10の外周部とフレーム16との連結部16a(吊持部)及びアンテナコイルを支持するため隣接するアンテナコイル間を連結する連結部10aを切り離し、アンテナ10の外周縁に沿って生分解性樹脂50を切断して、フレーム16からアンテナ10を個片に分離する。図11にフレーム16から個片に分離したアンテナ10を示す。アンテナ10とフレーム16との連結部16a、隣接するアンテナコイル間を連結する連結部10aを打ち抜くようにするから、支持材の生分解性樹脂50には切欠50aや抜き孔が形成される。アンテナ10に搭載された半導体素子12も生分解性樹脂50によって保持されている。
図12は、生分解性樹脂50によってラミネートした状態のアンテナ10の接続端子22a、22bと半導体素子12の接続部分を拡大して示す断面図である。接続端子22a、22bと半導体素子12とが配線パターン32a、32bを介して電気的に接続され、生分解性樹脂50によってこれらの接続部の外面が被覆されている。
【0020】
アンテナ10を個片に分離した後は、ICカードの外面となるフィルム60によってさらにラミネートし、所定のICカードの形状に成形してICカードを得る。
図13は、ICカードの外面となるフィルム60をラミネートしている状態を示す。ICカードの外面となるフィルム60には、PET等の合成樹脂フィルムの他に生分解性樹脂や紙等の生分解性の材料が好適に使用できる。アンテナ10が生分解性樹脂50によって保持されており、生分解性樹脂50が接着剤として作用することから、ICカードの外面を形成するフィルム60をラミネートする際に接着剤を不要とすることも可能である。
【0021】
図14は、最終的に得られたICカード70である。生分解性樹脂50によって保持されたアンテナ10と半導体素子12がICカード70の外面となるフィルム60によって挟まれて内蔵され、所定のカード形状に形成されている。
本実施形態のICカードの構成上でもっとも特徴とする点は、アンテナ10を保持してアンテナ10の位置ずれ等を防止するために生分解性樹脂50を使用した点にある。生分解性樹脂50とは微生物の働きによって分解するフィルムであり、生分解性樹脂50を使用してアンテナ10を保持することにより、自然環境にできるだけ悪影響を及ぼさないようにしてICカードを廃棄処理することが可能となる。
【0022】
アンテナ10を保持する材料に生分解性樹脂50を使用し、アンテナ10自体に鉄等の分解されやすい材料を使用し、さらにICカードの外面フィルムに紙等の生分解しやすい材料を使用すれば、焼却その他の特別の処理を行わなくても、ICカード70を単に廃棄するのみで、生分解性樹脂50、アンテナ10、カード外面のフィルムが自然に分解され自然環境に大きな悪影響を及ぼすことなく処分することができる。なお、場合によってはカードの外面となるフィルムを生分解性樹脂50によって形成することも可能である。
アンテナ10を分解されやすい鉄系材料で形成した場合も、アンテナ10は通常の使用状態では生分解性樹脂50あるいは外面フィルムによって密封されているからアンテナ10が錆びたりすることはなく、製品の外観等に悪影響を及ぼすことはない。一方、土中に廃棄したような場合には、微生物によって数週間以内に生分解性樹脂50が分解され、内部のアンテナが分解される。
【0023】
なお、ICカードの組み立てに使用する生分解性樹脂50は、一定の保形性が必要であり、ICカードの量産に好適に使用できる必要がある。
ICカードの組み立てに使用する生分解性樹脂には、ポリエステル系合成樹脂、セルロース誘導体、澱粉誘導体等の種々の製品が使用可能であり、本実施形態で使用した生分解性樹脂50はコーンを原料として作製された生分解性樹脂である。以下に、本実施形態で使用した生分解性樹脂の物性(フィルムA、フィルムB)について示す。
【0024】
【表1】
表1で引っ張り弾性率は厚さ400μmでの値であり、単位はkgf/cm2、溶融粘度の単位はpoiseである。また、生分解性樹脂はおよそ60日程度で分解するものである。
【0025】
実施形態で使用した生分解性樹脂50は低温で熱溶着可能であり、アンテナ10を挟んで熱圧着することによって容易にアンテナ10にラミネートすることができる。
図15は、シート状に形成された生分解性樹脂50の長尺体を使用し、ローラにより熱圧着してアンテナ10にラミネートする装置の概略構成を示す。50a、50bが生分解性樹脂50によってシート状に形成した長尺体をロール体としたもの、80a、80bが熱圧着用のローラである。生分解性樹脂50は低温で溶融するからローラ80a、80bを用いた熱圧着方法によって簡単にアンテナ10にラミネートすることができる。
【0026】
図15に示すように、シート状に形成した生分解性樹脂50を用いてアンテナ10をラミネートする方法は、装置構成が簡易となり、ライン化が容易に可能で、アンテナ10を連続的にラミネートすることができ、効率的な製造ラインを構成することができるという利点がある。また、アンテナ10をリール状としてライン化することも可能である。また、生分解性樹脂50をシート状に形成することによって膜厚のばらつきを抑えることができ、生分解性樹脂50のシート厚を変えることによってアンテナ10の固定強度を変えることが容易に可能となる。
【0027】
なお、生分解性樹脂50は必ずしもシート状として使用する場合に限るものではなく、たとえば、顆粒状に形成した生分解性樹脂50を使用してアンテナ10を保持することもできる。顆粒状に形成した生分解性樹脂50を使用する場合は、熱圧着プレス機を用いて顆粒状の生分解性樹脂50を溶融させ、溶融した生分解性樹脂50を介してアンテナ10を挟圧することにより、生分解性樹脂50を薄いシート状にしてアンテナ10を保持することができる。このように顆粒状の生分解性樹脂50を使用してアンテナ10を保形する方法は、シート状の生分解性樹脂50によってラミネートする方法にくらべてアンテナ10間に確実に生分解性樹脂50を充填できるという利点がある。また、顆粒状の生分解性樹脂50はシート状の生分解性樹脂50にくらべて安価であるという利点がある。
【0028】
また、生分解性樹脂50を利用する他の方法として、生分解性樹脂50を有機溶媒で溶解してペースト状とし、ディスペンサによりペースト状の生分解性樹脂50をアンテナ10に塗布してアンテナ10を保持するようにすることもできる。ペースト状の生分解性樹脂50を使用する場合は、乾燥時間をとるといった必要があるが、ディスペンサのプログラムを変えることによってカードサイズが異なる製品や、ICカード以外のタグ製品等についても容易に対応でき、塗布パターンも適宜選択できるという利点がある。また、ペースト状の生分解性樹脂50はアンテナ間に入り込みやすくアンテナ10の保持が確実にできるという利点がある。
【0029】
表1に示した生分解性樹脂についての有機溶媒に対する溶解性は以下のとおりである。
【表2】
表2中で、○印は完溶、△印は難溶〜部分溶、×印は膨潤のみ〜不溶であることを示す。
【0030】
以上説明したように、ICカードの製造工程において、生分解性樹脂を使用してアンテナを保持するようにすることによって、プレス加工あるいはエッチング加工により所定のパターンにアンテナを形成した後、アンテナを搬送等する際にアンテナが変形したりすることを好適に防止することができ、また、生分解性樹脂を使用してアンテナを保持する構成としたことによって、自然環境にできるだけ悪影響を及ぼさないICカードとして提供することが可能になる。なお、生分解性樹脂を使用してアンテナを保持する方法は、カード形式で使用されるICカードはもちろん、荷物の識別等に利用されるタグ製品についても同様に利用することができる。とくにコーン等を原料として作製される生分解性樹脂は安価に量産できることから、大量消費されるICカードの製造に利用してきわめて有効である。
【0031】
【発明の効果】
本発明に係るICカードによれば、上述したように、ICカードを製造する際にアンテナを支持してアンテナの変形や位置ずれ等を防止するための支持材として顆粒状の生分解性樹脂を使用することによって、ICカードを廃棄する際に、安全にかつ廃棄コストをかけずに廃棄処理することが可能になる。また、ICカードの外面となるフィルムについても容易に分解できる生分解性樹脂を使用することによって、ICカード全体として、より安全性が高く廃棄処分が容易な製品として提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】フレームにアンテナを支持した状態の平面図である。
【図2】アンテナに形成した接続端子を拡大して示す説明図である。
【図3】内側フレームを除去した状態の平面図である。
【図4】アンテナに半導体素子を搭載した状態の平面図である。
【図5】アンテナに半導体素子を搭載する方法を示す説明図である。
【図6】配線パターンフィルムの平面図と断面図である。
【図7】配線パターンフィルムにより半導体素子と接続端子とを電気的に接続する方法を示す説明図である。
【図8】配線パターンフィルムにより半導体素子と接続端子とを電気的に接続する他の方法を示す説明図である。
【図9】アンテナに生分解性樹脂をラミネートした状態の平面図である。
【図10】生分解性樹脂によりアンテナを枠状に保持した状態の説明図である。
【図11】アンテナを個片に分離した状態の平面図である。
【図12】半導体素子を搭載した近傍部分が生分解性樹脂によりラミネートされた状態を示す断面図である。
【図13】アンテナをICカードの外面となるフィルムによりラミネートしている状態を示す平面図である。
【図14】ICカードの平面図である。
【図15】シート状に形成された生分解性樹脂によりアンテナをラミネートする装置の概略構成を示す説明図である。
【図16】アンテナをテープにより部分的に保持した状態を示す平面図である。
【図17】アンテナの両面に保護フィルムをラミネートしてアンテナを保持した状態を示す平面図である。
【符号の説明】
10 アンテナ
12 半導体素子
12a、12b 電極端子
14 テープ
16 フレーム
18 保護フィルム
20 内側フレーム
22a、22b 接続端子
30 配線パターンフィルム
32a、32b 配線パターン
34 接着層
36a、36b、38a、38b 透孔
40 導電性ペースト
50 生分解性樹脂
60 フィルム
70 ICカード
80a、80b ローラ
Claims (2)
- 信号授受用のアンテナに電気的に接続して半導体素子を搭載し、支持材により前記アンテナを保持し、前記アンテナ及び半導体素子の両面にカードの外面となるフィルムをラミネートして前記アンテナ及び半導体素子を内蔵したICカードにおいて、
前記アンテナが、鉄系材料からなり、
該アンテナが、顆粒状の生分解性樹脂とともに挟圧され、該生分解性樹脂が溶融されて薄いシート状に形成された生分解性樹脂を支持材として保持され、
前記カードの外面となるフィルムが、生分解性樹脂から成ることを特徴とするICカード。 - 前記アンテナが、アンテナの内側領域を含む全面にわたって前記支持材により保持されていることを特徴とする請求項1記載のICカード。
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