JP4580525B2 - 補強部材搭載icカード - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
ICカードの耐湾曲性向上のための手段に関し、詳しくは、ICモジュールの中のICチップの保護と、ICカードのモジュール周辺部の補強方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ICカードは、磁気カードに比べ記録容量が大きいことと、記録された情報の機密性(セキュリティ)が高いという特徴を有し、更にリーダ・ライタが安価であるという大きな特徴を有する。
このような特徴を有するICカードであるがチップの記憶容量を高め、セキュリティを高めようとするとチップの面積が大きくなってしまう。
電話カードのように書き換えを必要としないタイプのチップを使用した場合は、使い捨てメモリと簡単なロジック回路のみで済むために、チップの面積はさほど大きくする必要がなかった。
ところが、金融機関で使用したり、インターネット上で使用したり、電子マネーの記憶媒体として使用するようになると、データの書き換え機能や通信の際の暗号解読機能を搭載するようになり、自ずとOS(オペレーティングシステム)の占める容量、すなわち、面積が大きくなり、その結果、チップサイズが大きくなってしまう。
一方、ICカードの価格を低く押さえるために、まずICモジュールの価格を低く押さえることが必要で、モジュールに使用される基板も多層基板から1層基板に切り替えられてきている。
【0003】
このような背景がある一方で、顧客からは磁気カードと同レベルの曲げに対して強いカードが要求されている。
曲げに対する補強策に関しては、布製のメッシュや、矩形状の金属の薄板をモジュールの背面、すなわち、ICモジュールの外部端子の裏側に設けられたICチップの樹脂封止部を収納するために、カード基体に形成された凹部の下に埋設したりしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
メッシュの場合は、カード基体の凹部付近の亀裂を防止することはできるが基体材料の薄い部分が、曲げによって伸びてしまい元に戻したときに皺として残ってしまうという欠点がある。
また、単なる矩形状金属の薄板を凹部の下にあてがった場合、金属が薄い場合は曲がったまま元の状態に戻らなくなり、金属が厚い場合は、金属のエッジ部分のカード基体に亀裂が生じる。
【0005】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の補強部材搭載ICカードは、実装されたICモジュールの背面のカード基体内に、前記ICモジュールの外部端子の面と平行になるように金属の薄板状の補強部材が形成されたICカードにおいて、前記補強部材は、前記ICモジュールの外部端子面積より大きく、前記ICカードと近似の形状を成し、前記補強部材には、補強部材の左右外側に向かって面積が次第に大きくなる複数の穴が開けられていることを特徴とするものである。また、前記補強部材は、前記ICモジュールの外部端子面積より大きく、前記ICカードの長辺方向に長い菱形形状を成し、前記菱形形状の4つの先端が丸や、尖った形状を成していることを特徴とするものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の補強部材搭載ICカードの一実施形態について説明する。
【0007】
図1は、本発明の補強部材搭載ICカードの表面平面図、図2は、図1のA−A線断面図、図3は、補強部材の一実施例について説明するための図、図4は、補強部材の第2の実施例について説明するための図、図5は、補強部材の第3の実施例について説明するための図、図6は、ICカードを表側を内側に湾曲させたときに補強材がない場合に凹部のエッジ周辺から亀裂が生じる様子を説明するための図、図7は本発明の補強材をあてがったときの湾曲状態を説明するための図、図8は、ICカードの一製造方法である積層方式を説明するための図、である。
【0008】
図1、図2を参照して本発明の補強部材搭載ICカードについて説明する。
ICカード1は、その中央左側にICモジュール4がカード基体3に嵌め込まれ、外部端子がカード表面に露出している。
補強部材2は、ICモジュールの接点すなわち外部端子基板より、若干大きめになっている。図1では破線で囲まれ、網がかけられた部分が補強部材である。
図1では、補強部材は矩形の実施例を示しているが、本発明では、後述するように特に矩形に限定はしていない。
図1ではカードの表面に印刷が施されていないが、実際は、カードの表裏に印刷が施されていることがほとんどで、カード表面に印刷層が露出している場合や、透明シート(オーバーシート、または、オーバーレイともいう。)で印刷面を保護している場合がある。
【0009】
図2は、積層カードにICモジュールを嵌め込んだ状態のICモジュールの断面を示しているが、この積層カードは6枚のシートを積層した積層カードで、各層の境界10を点線で表示している。
使用される材料は、ポリ塩化ビニルや、ポリ塩化ビニルとポリ酢酸ビニルの共重合体、非晶質のポリエステルが一般的である。
この材料が多く使用されている理由は、単価が安く、しかも加工性に富んでいるためであるが、条件次第で他の材料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ABS樹脂等を選択し使用することができる。
積層カードの積層枚数は、さまざまであるが、接着剤を使用して積層することが多く、したがって積層枚数は少ないほうがコスト的に有利である。
ところが本発明では、補強部材2を、カード基材3に形成した凹部5の下に埋め込む必要があり、前記のように6層構成としている。
図示していないが、図2の実施例では、6枚のシートの厚さはそれぞれ、表裏の透明シートがそれぞれ0.05mm、表裏の乳白の印刷シートがそれぞれ0.10mm、2枚のコアシートがそれぞれ0.23mmで、合計0.76mmになっている。コアシートは1枚のシートでも良く、その場合は、0.46mmとなる。
各シートの積層は熱t圧力で行うが、接着剤を使用する場合は、熱可塑性の接着剤をそれぞれの接着面にコーティングし、100〜120℃で加圧・加熱する。
加熱時間は凡そ10〜30分、圧力は2〜3MPaである。
加圧・過熱により積層されたカード基体は、加熱時間とほぼ同じ時間冷却され、室温になったら加圧装置から取り出して、抜き型によって1枚のカードに仕上げられる。
仕上がったカードは、印刷の検査、シグネチュアパネル貼付、ホログラム貼付などを行って次のICカード工程に送られる。
【0010】
次にICカード化のための最初の工程である、凹部5の加工について説明する。
カードを、切削機にセットし特殊なバイトでカードの所定部分に凹部を形成する。
まず、モジュールの基板を接着固定するための第1の凹部を切削によって加工する。この凹部の深さは、基板41(外部端子がを構成するポリイミド、ガラスエポキシ等のフィルム、端子面の金属、例えば、銅、ニッケル、金、および、これら金属を接着している接着剤)に、更に、前述の基板を接着する接着剤6の厚さを合計した厚さになる。
第2の凹部は、ICチップ42や、ボンディングワイヤ44を、割れや、断線から守るために行っている樹脂封止部43を埋設するためのものである。樹脂封止の部分は、チップの厚さが薄くなっても、リーダライタと接続する外部端子と、チップの端子を接続するワイヤが、チップの端子からワイヤを立ち上げるときに図のように盛り上がるために、この部分で封止樹脂の厚さが厚くなり凹部をその分深く設定してやらねばならない。
第1の凹部と、第2の凹部を合計した凹部5の深さは、0.4〜0.5mmとなって、カード全体の厚さ0.76mm±0.08mmから計算すると、凹部の下側にはカード基体が0.3〜0.4mmしか残らない。そのために凹部の底の部分周辺に亀裂が入りやすくなるのである。
【0011】
次に、ICモジュール4について説明する。
前述した基板45には、まずICチップ41の各端子と、外部端子41の裏側に結線する金属ワイヤ44を通すための、5〜8個/モジュールの小さな穴を所定の位置に開ける。
その上から銅の薄板を接着剤で張り合わせ、外部端子のパターンにエッチングした後、ニッケルめっき、金めっき等をを施す。
基板の裏側は、チップを接着する部分にやはり金属の薄板を形成し、その上にICチップ42を接着する。ICチップの外側の面には集積回路が形成されていて、チップ面の各接続端子と、前述の外部端子(裏側)がアルミニウム、または、金製のワイヤー44でボンディングされる。
ワイヤーボンディングが済んだら、ICチップ、および、ワイヤーを外部からの破壊から保護するためにその周辺を樹脂で封止する。そのために、型にセットして粉末または液状の樹脂を流し込み、固化する。他の方法として、チップ、および、ワイヤーの周囲にダムを形成して、ワイヤーを埋没するまで樹脂を盛り込んで固化し封止部43を形成する。
このようにして作製したICモジュール4をICカード用カード基体3に実装する。
実装には、第1凹部の平らな部分に、液状の、または、フィルム状の接着剤6を塗布、または、セットしてICモジュール4と、カード基体を接着する。
【0012】
補強部材2は、各シートを積層する前に、カード基体の裏面側の2枚目のシートの上に固定しておく。
固定する方法は、接着剤や、粘着剤によって、後述、図3、図4、図5に示すような形状の補強部材2を、正確な位置に配置して行く。
【0013】
図3、図4、図5に示す補強材の形状例は、いずれもICモジュールの外部端子の大きさ(4)より大きめになっている。図3の補強部材2も天地方向の大きさをもっと広げて左右方向と同じ長さにしても良いのであるが、カードの厚さが0.8mm近くあるので、カードの短辺方向は、簡単には湾曲せず、補強部材の役割としては実質的には、外部からの衝撃からICチップを保護することが主な目的となっている。
【0014】
図3の例においては、一枚の矩形状の厚さ15〜30μmの薄い金属の板を型、または、エッチングによって穴開けし、図中、楕円形の長辺、および、短辺の長さが、穴21>穴22>穴23、のように矩形の中央に行くにしたがって穴の面積が小さくなるように形成する。金属の面積が大きいほど、曲がりに対する抵抗が大きくなるのでカード基体が湾曲したときに中心部ほど曲がりにくい構造になっている。
【0015】
図4、図5の例は、補強部材の形状を単純化し、安価で、なおかつ、カードの湾曲による曲げに対しては、ICモジュールの中心から外側に向かって直線的に応力を減衰させる効果がある。
【0016】
図3〜図5に示す補強部材は、カード基材への実装のために、補強部材の裏側に、熱可塑性で、かつ、カード基材に使用される材料に接着する接着剤を事前に塗布しておいても良いし、印刷シート、または、コアシートに接着剤を塗布して、所定の位置に固定する方法でも良い。
図5の形状の場合は、鋭い先端を最初から一定方向に曲げていおて、コアシートに対して、釘のように打ち込んで、物理的に固定しても良い。
ここで紹介している実施例以外にも、補強部材の中心部から外側に向けて、曲がりやすい構造の形状をしているものであれば、図3、図4、図5の形状に拘るものではない。
【0017】
図6に示す従来のICカードは、カードの長辺、または、短辺に湾曲が生じたときに、凹部5の、主に、凹部エッジの周辺部31に応力が集中して、最初は前記31の部分のカード基材3に伸びが発生する。湾曲から元の平らな状態になると、伸びた部分が元に戻らなくなり、小さな皺が発生する。
皺の部分が繰り返し伸ばされたり、戻されたりするうちに小さな亀裂が入り、一度発生した亀裂部分は、伸びることがないために、図6の31で示すように矢印の方向に(亀裂が)拡大して行く。
【0018】
図7は、本発明の補強部材2が、凹部5の背面に埋設された状態を示しているが、図6と比較すると、図6の31に相当する部分が、モジュール4の背面から外に向かって分散しており、図6の亀裂が生じる部分、すなわち、凹部5の角の部分に伸び生じないのである。
しかも、モジュールの背面の中央部から外側に向かって次第に曲がりやすくなっているために、外部から加わった応力が1箇所に集中することがないために、補強部材2の先端部分では、ほとんど基材3の材料が保有している基材固有の曲げ強度に移行している。
【0019】
図8を参照して、積層方式のICカードの作製方法について説明する。
Iカードは、多くの場合、多面付けで印刷され、図8に示すように、各シートが重ねられ、熱と圧力で積層された後、1枚づつに型抜きされ、更に座繰り機によって凹部加工等、追加加工を施されてICモジュール実装ライン(図示せず)に回される。
【0020】
まず、図8の表裏印刷用乳白シート102に表、および、裏のデザインを印刷する。
デザインにより印刷の方式を使い分けるが、多くはオフセット印刷により、UV(紫外線)硬化型インキ、希には酸化重合型インキ等を使用して細かい線や写真物を印刷する。
UVインキは紫外線を照射して瞬間乾燥し、酸化重合型インキは印刷面を空気中に曝して一定時間放置して乾燥させる。
また、重厚で深みのあるデザインの場合は、スクリーン印刷(シルクスクリーン印刷ともいう。)によって印刷する。
スクリーン印刷の場合、印刷方式がシンプルであるためインキの選択の自由度が高く、カードの印刷で多く利用される。
すなわち、使用されるカード基材の材料に合わせて、接着性の良い樹脂、および、溶剤を選択することができ、応用範囲が広くなる。
スクリーン印刷が終わった印刷シートは、ラックに載せられて1色毎に乾燥炉の中を通過させ乾燥させる。
印刷に際しては、多くの場合15〜30面付けで行われる。
【0021】
印刷インキが乾燥したら図8に示すように、表裏の乳白シート102の間にコアになる乳白シート103を挟み、表裏の印刷インキ面に透明シート101を重ねて積層する。
本発明の補強部材2は、この前段階で印刷シートの裏側に、多面付けのピッチに合わせて接着しておく。
図3〜図5で一部説明したように、正確には、印刷が終わり、接着剤塗布加工を行った後で補強部材を裏面印刷シートの裏側に接着するか、コアシートの印刷シートの接着剤側に、印刷の多面付けピッチに合わせて接着する。
前述のようにして、補強部材が搭載されたシートを、順番に重ねて積層する。
表面、または、裏面の透明シートには予め磁気ストライプが複数列転写されている場合もある。
積層は、通常、熱と圧力によって行われ、接着剤を使用する場合は印刷シート102の両面、および、コアシート103の両面、および、透明シートの接着面に熱再活性タイプ(熱可塑性)の接着剤をコーティングする。
積層のための熱は、前の項でも説明したが、材料が塩化ビニールの場合、摂氏110度〜150度、圧力は2〜3MPa、加圧加熱時間は20〜30分、冷却時間はやはり20〜30分の条件で積層する。
【0022】
積層工程を終えた多面積層体100は型抜きの工程に回され、1枚のICカード基体になる。
追加加工として、図2で説明したICモジュール4を実装するために、座繰り機によって、ICカード基体に第1、第2の凹部(斜線部)を形成し、第1の凹部に接着剤を塗布して、ICモジュールの外部端子面から加圧、または、加圧加熱してカード基体にICモジュールを搭載する。
【0023】
【発明の効果】
本発明により、安い費用でICカードのモジュール周辺の補強が行え、カードや、チップの破壊について気を使うことなくICカードが使えるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の補強部材搭載ICカードの表面平面図
【図2】図1のA−A線断面図
【図3】補強部材の一実施例について説明するための図
【図4】補強部材の第2の実施例について説明するための図
【図5】補強部材の第3の実施例について説明するための図
【図6】ICカードを表側を内側に湾曲させたときに補強材がない場合に凹部のエッジ周辺から亀裂が生じる様子を説明するための図
【図7】本発明の補強部材を埋設したときの湾曲状態を説明するための図
【図8】ICカードの一製造方法である積層方式を説明するための図、である。
【符号の説明】
1 ICカード
2 補強部材
3 カード基体
4 ICモジュール
5 凹部
6 接着剤
10 積層の境界
21、22、23 強度調整穴
31 亀裂、または、亀裂の発生位置
41 外部端子
42 ICチップ
43 封止樹脂
44 ワイヤ
45 基板
100 積層体
101 透明シート
102 印刷用乳白シート
103 コア用乳白シート
Claims (3)
- 実装されたICモジュールの背面のカード基体内に、前記ICモジュールの外部端子の面と平行になるように金属の薄板状の補強部材が形成されたICカードにおいて、前記補強部材は、前記ICモジュールの外部端子面積より大きく、前記ICカードと近似の形状を成し、前記補強部材には、補強部材の左右外側に向かって面積が次第に大きくなる複数の穴が開けられていることを特徴とする補強部材搭載ICカード。
- 実装されたICモジュールの背面のカード基体内に、前記ICモジュールの外部端子の面と平行になるように金属の薄板状の補強部材が形成されたICカードにおいて、前記補強部材は、前記ICモジュールの外部端子の面積より大きく、前記ICカードの長辺方向に長い菱形形状を成し、前記菱形形状の4つの先端が丸くなっていることを特徴とする補強部材搭載ICカード。
- 実装されたICモジュールの背面のカード基体内に、前記ICモジュールの外部端子の面と平行になるように金属の薄板状の補強部材が形成されたICカードにおいて、前記補強部材は、前記ICモジュールの外部端子の面積より大きく、前記ICカードの長辺方向に長い菱形形状を成し、前記菱形形状の4つの先端が尖っていることを特徴とする補強部材搭載ICカード。
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