JP4283667B2 - 射出成形品およびその製造方法 - Google Patents

Description

詳細な説明

本発明は、中間層に取り付けた付着物体を含む射出成形品と、中間層に取り付けた付着物体を含む射出成形品の製造方法とに関するものである。

射出成形品は、電子部品などの付着物体を必要とする場合があり、付着物体は成形品の表面に取り付けたり、成形品に埋設させたりする。従来技術による取り付け技法は、射出成形後の成形品、すなわち加工済成形品へ付着物体を取り付ける必要があるため、複雑になっている。フィルムまたは接着剤を、射出成形後に、射出成形品の表面あるいは付着物体の表面に塗布し、射出成形品と付着物体とを接合させなければならない。付着物体を射出成形品に埋設させる場合は、成形品の内部に空気が残り、これによって付着物体の近辺に空洞が形成されるため、射出成形品の強度が弱まってしまう。

本発明による方法によれば、上述の問題を回避することができる。本発明による射出成形品では、射出成形が行なわれる前に成形品の中間層が付着物体に取り付けられることによって、付着物体が射出成形品に取り付けられることを特徴とする。本発明による方法は、射出成形を行なう前に、成形品の中間層を付着物体に取り付けることによって、付着物体を射出成形品に取り付けることを特徴とする。

中間層としては、熱可塑性粘着接合用フィルムその他の可塑性フィルムを用い、これを例えば押出し成形によって付着物体へ取り付けてから、射出成形を行なう。射出成形品に取り付ける付着物体は、成形品の表面に取り付けてもよいし、あるいは成形品に埋設させてもよく、いずれにせよ付着物体は射出成形品に対して容易に取り付けられる。

中間層として用いられる熱可塑性粘着接合用フィルムは、射出成形層と付着物体とを結合する上で有利な特性を有する。本文では、この射出成形層を広く理解する必要がある。すなわち、中間層は、射出成形によって成形されるいかなる層であってもよく、いかなる形状を有していてもよい。この射出成形された層によって、付着物体の一部または全体を被覆可能である。

熱可塑性粘着接合用フィルムは、これを加熱することにより付着物体へ取り付けることができるため、射出成形の前に付着物体へ取り付けることができ、フィルムの温度が常温に戻ると粘着作用はなくなるが、加熱中に他の表面に対して形成された結合は維持される。

熱可塑性粘着接合用フィルムは、従来の熱可塑性フィルムと接着剤との間の一種の中間形態である。熱可塑性粘着接合用フィルムの特徴は、おおかたの場合、そのフィルムの方向性に起因する。望ましい熱可塑性粘着接合用フィルムは、変性ポリオレフィン系、変性ポリウレタン系または変性ポリエステル系である。

射出成形品を成形する場合、その射出成形品へ取り付ける付着物体をまず部分的に、あるいは完全に、熱可塑性粘着接合用フィルムなどの中間層で被覆する。その後に付着物体を射出成形型に入れて、溶融プラスチックをその上へ射出する。この高熱プラスチックが中間層を溶かすことによって物体と射出成形層との間に確実な接合部を生成する。

本発明の１つの重要な実施例は、スマートカードおよびその製造方法である。このスマートカードは剛性のカードであり、無接触式で典型的にはリーダーアンテナから数十センチメートル離れて使用されるいわゆる無線識別（RFID）回路を含む。このようなスマートカードは、例えば電気パルスとして、公共の乗り物の乗車券として、または個人の身分証明として用いることができる。

上述の一般的な利点に加えて、スマートカードの加工処理においても特殊な利点が得られる。中間層と射出成形層とが回路パターンおよびチップを防護し、スマートカードブランクのでこぼこの表面を射出成形層によって平らにすることができ、製造費用も安価である。このスマートカードブランクの材料基礎は、剛性カードをさまざまな層を積層して作る場合の加熱密封特性に限定されるものではない。

スマートカードの生産は次の工程から成る。
− ロールから巻き出されるキャリアウェブの表面に回路パターンを作り、
− この回路パターンへ適切なフリップチップ技術によってチップを取り付け、
− キャリアウェブへウェブ形状の中間層を取り付け、
− このスマートカードブランクウェブを薄片にして、個々のスマートカードブランクにするか、あるいは複数のスマートカードブランクを含む複数の薄板にし、
− 射出成形によって剛性のスマートカードを作り、
− スマートカードに個人の身分証明機能を搭載し、
− 複数のスマートカードを含む薄板を打ち出して、個々のスマートカードにし、
− スマートカードを電気的にコード化し（すべての場合ではない）、
− スマートカードを包装する。

本実施例において射出成形層へ取り付ける付着物体はスマートカードブランクであり、これは基板上に回路パターンとオンチップ集積回路とを有する。スマートカードブランクは通常は連続するウェブとして製造される。本発明によるスマートカードブランクウェブは、ウェブ形状の中間層と、キャリアウェブすなわち連続する基板とを含み、基板の表面には縦列および／または並列した回路パターンを設け、そのそれぞれがオンチップ集積回路を搭載している。

オンチップ集積回路を導電回路へ取り付ける方法には、複数の技法から成るフリップチップ技術が含まれる。このフリップチップ技術を広い種類から選択することにより、品質と信頼性とを適切なレベルに保ちつつ、工程の生産速度を最大とすることが可能である。適切なフリップチップ方法には、異方導電性接着剤もしくは異方導電性フィルム（ACAもしくはACF）接合法、等方導電性接着剤（ICA）接合法、非導電性（NCA）接合法、はんだフリップチップ（FC）接合法、または場合に応じて他の金属接合法が含まれる。フリップチップ技術に加えて、線接合法、またはテープ自動化接合（TAB）による接合法も用いてよい。また、フリップチップ技術によれば、回路パターンに取り付けられている個々の構造部へチップを配設することもできる。キャリアウェブとして使用可能な材料としては、例えばポリエステル、または二軸方向性ポリプロピレンが含まれる。キャリアウェブの材料はその他の適切な材料としてもよい。

キャリアウェブに取り付けた中間層によって、中間層と、射出成形層との結合が可能となる。この中間層は、キャリアウェブのうち、回路パターンが作られていてオンチップ集積回路が取り付けられている側に取り付けることができるが、２つの中間層をキャリアウェブの両側に１つずつ取り付けてもよい。この中間層がキャリアウェブ上の回路パターンと、オンチップ集積回路とを、例えば薬品類の影響および周囲の状況の影響から加工中に保護する。

スマートカードにおける中間層として使用可能な材料には、加熱および加圧により基板へ取り付けられる熱可塑性粘着接合用フィルム、または例えば押出成形される他の熱可塑性フィルムが含まれる。適切な熱可塑性粘着接合フィルムは、例えば３Ｍ（登録商標）社製Thermo-Bond Film 845と、３Ｍ（登録商標）社製Thermo-Bond Film 845G（米国３Ｍ社のThermo-Bond Film製品）と、EAF-200と、EAF-220と、EAF-240と、UAF-420と、UAF-430と、UAF-440（EAFおよびUAF製品は、米国Adhesive Films, Inc.製）と、Sikadeflex HS 11/90 VP 85（独国Sika Werke GmbH製）と、Bostik熱可塑性フィルム接着剤（米国Bostik社製）である。押出しに適した材料は、例えばEastman 9921コポリエステル（米国Eastman社製）である。

Thermo-Bond Films 845および845Gは可撓性で、明るい色の熱可塑性粘着接合用フィルムである。これらは変性ポリオレフィン系である。EAF-200はエチレン共重合体系の澄んだフィルムであり、EAF-220はエチレンビニルアセテート共重合体系の澄んだフィルムであり、EAF-240はEAF-200と同様の化合物系であるが、それより高い融点を有する。UAF-420、UAF-430およびUAF-440は、ポリウレタン系のフィルムであり、これらは澄んでいて半透明である。

Sikadeflex HS 11/90 VP 85はポリウレタン系の透明フィルムである。Bostik熱可塑性フィルム接着剤は、ポリエステルまたはポリウレタンを主体としている。

これらの熱可塑性粘着接合用フィルムをさまざまな積層技術を用いてキャリアウェブへ積層することができる。積層の基本的な方法は、プレス部によるプレス、あるいは、２つの対向面間に形成されたニップによるプレスである。ニップでプレスを施すこととすれば、連続加工を行なうことが可能になる。ニップを形成する対向面のうち少なくとも一方を加熱可能なものにしてよく、あるいはニップに導入する前に熱可塑性粘着接合用フィルムを加熱して粘着性を帯びさせてもよい。この処理温度は通常120℃ないし170℃である。

このニップでは所定の滞留時間も必要であり、これは通常２ないし15秒の範囲である。この滞留時間という用語はスマートカードブランクウェブがニップに滞留する時間を言う。このニップにおいて用いられる圧力は、その熱可塑性粘着接合用フィルムに応じて、60から700kPaまで変化する。ニップにおいて最適な滞留時間および圧力を得るため、ニップは硬質ロールで作られるニップより長いニップにすると好ましい。このニップは、例えば熱ロールおよび弾性ロールで作るニップにしてよく、その場合、単位面積当りの圧力は、同様の硬質ニップにおけるものより低くなる。ニップを形成している接触面のうちの一方はシューロールにしてもよい。ニップ滞留時間および圧力は、処理中の熱可塑性粘着接合用フィルムの要求条件に応じて選択される。中間層の材料は、少なくとも上述の材料と同等の特性を有する他の適した材料にしてもよい。

オンチップ集積回路のキャリアウェブへの取り付けは、中間層とキャリアウェブとを互いに取り付けるのと同じ生産ライン上で行なってもよいし、別個の生産ライン上で行なってもよい。この中間層の取り付け後、スマートカードブランクウェブを薄片にして、シート状にさらに加工可能なものとする。

熱可塑性粘着接合用フィルムをキャリアウェブの他方の面もしくは両面へ取り付けた後、スマートカードブランクを射出成形型に入れて、その熱可塑性粘着接合用フィルムに、射出成形材料すなわち溶融プラスチックを接触させる。この溶融プラスチックを熱可塑性粘着接合用フィルム面へ射出すると、このフィルムはその溶融プラスチックにより生成される熱によって活性化され、フィルムとプラスチックとは互いに対して接着される。熱可塑性粘着接合用フィルムおよび射出成形材料が冷えると、両者は確かな結合を成す。適切な射出成形用材料には、例えばポリエチレン（LDPE、HDPE）、ポリプロピレン（PP）、アクリロニトリル／ブタジェン／スチレン（ABS）共重合体、ポリスチレン（PS）、ポリアミド（PA）、ポリアセタール（POM）、および熱可塑性エラストマー（TPE）が含まれる。

次に、図面によって本発明を説明する。

図１は１枚のスマートカードの平面図を示す。キャリアウェブ１の材料は、ポリエステルもしくは２軸方向性ポリプロピレンなどの比較的高温に耐性のある材料としてよい。このキャリアウェブ１は連続したウェブであり、これは、それぞれに集積回路４を有する複数の回路パターン５を有し、これら回路パターンは適切な間隔で互いに縦列および／または並列になっている。この回路パターンを作成するには、導電印刷用インクでフィルム上に回路パターンを印刷してもよいし、金属フィルム上に回路パターンをエッチングしてもよいし、金属フィルムから回路パターンを打ち抜いてもよいし、例えば銅線の回路パターンを巻き付けてもよい。この回路パターンには、無線識別（RFID）回路などの識別回路を設けている。この識別回路は簡単な電気振動（RCL）回路であり、決められた周波数で作動するように調整されている。この回路はコイルと、コンデンサと、オンチップ集積回路とを含み、集積回路はエスコートメモリと、読み取り装置と通信するRF部とで構成されている。このRCL回路のコンデンサはチップ上に集積してもよく、あるいは１つ以上のコンデンサをチップ外に配置してもよい。

図２はスマートカードを示し、これはキャリアウェブ１と、そのキャリアウェブ１の表面に取り付けた中間層と、その中間層の表面に形成した射出成形層とを有する。

このキャリアウェブ１はプラスチックフィルムである。キャリアウェブ１の材料は、例えばポリエステルもしくは２軸方向性ポリプロピレンにしてよい。

中間層２はキャリアウェブ１に取り付けられている。加工中は、中間層２がキャリアウェブ１上の回路パターンと、オンチップ集積回路４とを周囲の状況および薬品類から保護する。中間層２の材料は、その後の加工に適した特性を有する熱可塑性粘着接合用フィルムなどの、プラスチックフィルムである。この中間層２の上には射出成形層３があるが、これはすでに中間層２に固着されている。

以上の説明は本発明を限定するものではなく、本発明は特許請求の範囲内で変化させてよい。キャリアウェブの材料は、上述したものと異なるものとしてよい。射出成形品も異なるものにしてよく、例えば身分証明用のスマートカードブランクなどの付着物体を有する、プラスチック製輸送用容器その他の容器にしてよい。本発明における主たる思想は、付着物体を有する射出成形品を、その物体と射出成形層との間の中間層を用いて容易に、費用対効果的に作成可能とすることである。

１枚のスマートカードの平面図である。 スマートカードの側面図である。

Claims (12)

1. ポリエステルおよび二軸方向性ポリプロピレンを有するグループから選択されたフィルムであるキャリアウェブ層と、
   該キャリアウェブ層の表面における回路パターンおよびオンチップ集積回路と、
   前記キャリアウェブと被覆接着する第１の表面およびその反対側の第２の表面を有し、前記チップに直接的に接触する溶融熱可塑性中間層と、
   前記中間層の第２の表面に取り付けられる射出成形層とを含み、
   前記中間層は、前記キャリアウェブおよび前記射出成形層の間において、射出成形の間、溶融されて、前記射出成形層に取り付けられることを特徴とする射出成形品。
2. 請求項１に記載の射出成形品において、前記中間層は熱可塑性粘着接合用フィルムであることを特徴とする射出成形品。
3. 請求項１に記載の射出成形品において、前記中間層は押出し成形熱可塑性フィルムであることを特徴とする射出成形品。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の射出成形品において、前記キャリアウェブ層は、その表面に前記回路パターンおよびオンチップ集積回路を含むスマートカードブランクを備えることを特徴とする射出成形品。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の射出成形品において、該射出成形品は、射出成形により作られた少なくとも１つの層を含むスマートカードであり、該射出成形により作られた層は、熱可塑性粘着接合用フィルムによってスマートカードブランクに取り付けられていることを特徴とする射出成形品。
6. 射出成形品の製造方法において、該方法は、
   ポリエステルおよび二軸方向性ポリプロピレンを有するグループから選択されたフィルムであるキャリアウェブを導入し、該キャリアウェブの表面に連続的な回路パターンを備え、各回路パターンにオンチップ集積回路を備え、
   少なくとも前記キャリアウェブの一方の側に対して、ウェブ形状で熱可塑性中間層を取り付け、または熱可塑性中間層を押し出し成形し、前記中間層に前記回路パターンおよびオンチップ集積回路を備え、前記熱可塑性中間層を前記チップに直接的に接触し、
   前記キャリアウェブおよび前記中間層を含むウェブを敷いて、
   射出プラスチックで前記中間層を溶融することによって、前記射出プラスチックで形成された射出成形層を前記中間層の他方の側に取り付けることを特徴とする射出成形品の製造方法。
7. 請求項６に記載の方法において、前記中間層は熱可塑性粘着接合用フィルムとし、該フィルムにより前記回路パターンおよびオンチップ集積回路を前記射出成形品へ取り付けることを特徴とする方法。
8. 請求項６に記載の方法において、前記中間層は押出し成形の熱可塑性フィルムとすることを特徴とする方法。
9. 請求項６ないし８のいずれかに記載の方法において、前記回路パターンおよびオンチップ集積回路、ならびにそのチップを取り付けている前記中間層を射出成形型に入れ、該中間層の表面に射出成形層を作ることを特徴とする方法。
10. 回路パターンおよびオンチップ集積回路を含む基板を含み、該基板の少なくとも一方の側に中間層が取り付けられているスマートカードブランクにおいて、前記中間層は、前記基板と被覆接着する第１の表面およびその反対側の第２の表面を有し、前記チップに直接的に接触する熱可塑性粘着接合用フィルムであり、
    前記中間層は、その第２の表面に射出成形層を取り付け、
    前記中間層は、前記基板および前記射出成形層の間において、射出成形の間、溶融されて、前記射出成形層に取り付けられることを特徴とするスマートカードブランク。
11. 請求項10に記載のスマートカードブランクにおいて、前記熱可塑性粘着接合用フィルムは、ポリウレタン系のフィルム、または変性ポリオレフィン系のフィルムであることを特徴とするスマートカードブランク。
12. 縦列および／または並列の回路パターンを含み各パターンにオンチップ集積回路が搭載されているキャリアウェブを有し、基板の少なくとも一方の側にウェブ形状の中間層が取り付けられているスマートカードブランクウェブにおいて、前記中間層は、前記キャリアウェブと被覆接着する第１の表面およびその反対側の第２の表面を有し、前記チップに直接的に接触する熱可塑性粘着接合用フィルムであり、
    また、前記中間層は、その第２の表面に射出成形層を取り付け、
    さらに、前記中間層は、前記キャリアウェブおよび前記射出成形層の間において、射出成形の間、溶融されて、前記射出成形層に取り付けられることを特徴とするスマートカードブランクウェブ。

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