JP4731779B2 - 繊維材からなるアンテナ支持体を有する非接触式スマートカードの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スマートカードの製造方法に関し、さらに具体的には、紙等の繊維材からなる支持体上にアンテナが備えられた非接触式スマートカードの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非接触式スマートカードは、種々の分野で利用がますます進行しているシステムである。輸送の分野においては、このカードは支払手段として開発されたものである。また、同様な手段は、電子財布としても有効である。多くの企業において、非接触式スマートカードを使用して自社社員のＩＤ手段を開発してきた。
【０００３】
非接触式カードとリーダー間の情報交換は、その非接触式カードに埋設されたアンテナとリーダー内の第２のアンテナの間の遠隔電磁結合を経由して行われる。その情報を生成し、記憶し、かつ処理するために、カードにはアンテナに接続されたチップが備えられている。そのアンテナとチップは、通常、プラスチック製誘電支持体の上に配設されている。これらの要素の標準的な産業製造方法は、３つの工程に分解することができる：
【０００４】
− アンテナが、プラスチックの誘電支持体（ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等）上に、銅またはアルミニウム・エッチング技術を使用して作成される工程と、
【０００５】
− 一般にフリップ・チップ・ダイ接合と呼ばれている技術で、導電性のインク、エポキシ、またはポリマー等を使用するチップのコンタクト・パッドとアンテナのコンタクト・パッドとを接続する工程と、
【０００６】
− アンテナ支持体上にカード本体（ＰＶＣ、ＰＥＴ，ＰＣ，アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）等）の上下プラスチック層を加圧下で高温積層し、モノブロックのカードにする工程とである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法には、いくつかの主要な欠点がある。この方法では、異なる熱膨張係数を有するプラスチック材が、接着または熱接合により複合的に積層されてしまう。その結果、標準試験、またはそれと同等な試験を行った場合に、組織的に受容できない不可逆性変形（捻れ、反り）がカードに見られるとともに、機械的強度の不足が見られる。
【０００８】
さらに、ＰＶＣは、貧弱な熱機械的特性を示す。積層工程中、材料の流動性が著しいために、アンテナの形状ファクターが維持されないことである。このことが、電気的パラメータ（インダクタンスおよび抵抗）が変化する場合に、アンテナの作動不良が生じる。強いせん断応力がかかる部分で、アンテナが破壊されるのはよくあることである。特に、これは斜めになっている場合や、電気的に短絡している点でそうである。
【０００９】
成層ＩＳＯカードは、全体の厚みが７８０−８４０μｍである。前述の材料の流動性を考慮した場合、カードの個体数が、狭い範囲に管理され分布していることを顧客に保証するのもまた極めて困難なことである。
【００１０】
成層中に用いられるプラスチックの加熱接着工程は、モノブロックのカードを生成するが、吸収された応力を回復するという意味では、その機械的特性が劣っている。というのは、曲げと捻りに関する標準テスト中、かかった全応力が、チップに伝わり、主として結線をしているボンディング・ポイントへ加わるからである。ボンディング・ジョイントへの機械的な力は、大きな歪みを生じ、アンテナにチップ・ダイ・ボンディング（「フリップ・チップ」・ダイ・ボンディング技術）を行う場合にわずかな不完全さがあっても、そのチップとアンテナの電気的接続を損傷してしまう原因となる。
【００１１】
積層後は、銅エッチングからの刷り込みは、印刷カード本体上で目視可能である。このことはカードの正常作動を妨げるものではないが、審美的観点に関心のあるユーザーからは、しばしば欠点であると強調されている。
【００１２】
さらに、この方法でのカードの製造は、コスト高であるため、実質的にその利用を増加させることは不可能である。
【００１３】
最後に、現在使用されているこれらの方法では、カードは、ユーザーから蒙る貧弱な機械的処理を見通しては製造されておらず、特に不正行為の意図までは見通しては製造されていない。実際に、カード不正行為の経験のある者には、カードを繰り返し折り畳んで破壊し、後にいかなる悪意も容易に立証できないようにすることは比較的たやすいことである。たとえば、カードに印を付けずにアンテナを切断することができる。通常、製造者は、事業方針として、欠陥カードの無償交換を保証している。これらのカードの組織的な交換は、これら製造者にとり主要な追加コストの元となっている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、導電性インクを使用してアンテナをスクリーン・プリントした繊維材からなる支持体を用いた本考案による製造方法を提供するとともに、その製造方法によってハイブリッド式、あるいは非接触式スマートカードの製造コストを大幅に低減することにより、これらの欠点を軽減することにある。
【００１５】
このように、本発明は、紙等の繊維材からなるアンテナ支持体を有する非接触式スマートカードの製造方法に関するもので、下記に記載する工程を有する。すなわち：
【００１６】
− 繊維材を含む支持体上に導電性ポリマーインクでスクリーン・プリント巻線を構成し、かつ、当該支持体に熱処理を施し前記インクを乾燥させる場合におけるアンテナ製造工程、
【００１７】
− 導電性接着剤を用いてチップのボンディングパッドをアンテナのボンディングパッド上へ接着する接着工程、ならびに、
【００１８】
− 少なくとも２枚のプラスチック材をその支持体の両面に溶接させ、高熱加圧成型法によりカード本体を形成する場合において、アンテナ支持体上にカード本体を積層する工程である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明によるスマートカードの最初の製造工程は、支持体上にアンテナを設置することである。この支持体は、紙等の１枚の繊維材から構成されている。この製造工程の好ましい実施例によれば、アンテナは、いくつかの工程において、この材料の上にスクリーン・プリントされる。第１工程は、図１Ａに示したアンテナ１４と１６の２回巻線１０および１２と２個のボンディングパッドをスクリーン・プリントする工程である。第２工程は、図１Ｂに示すように、巻線１０および１２を電気的に接触させないで一部重畳させるために絶縁片をスクリーン・プリントする工程である。第３工程は、図１Ｃに示すように、巻線１０をボンディングパッド１４に接続するための電気的ブリッジ２０をスクリーン・プリントする工程である。
【００２０】
アンテナが一旦支持体上にスクリーン・プリントされると、支持体は、カードの寸法に合わせて切断される。選好実施例では、図２に示すように、支持体の各コーナー部にカットアウト２２が設けられる。このカットアウトにより、積層工程中にプラスチック材を互いに直接溶接することができるようになる。
【００２１】
積層は、熱加圧モールドによって行われる。選好実施例では、２層のプラスチックが各プラスチック材に用いられる。このプラスチックは、一般には、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエステル（ＰＥＴ，ＰＥＴＧ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、またはアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）である。
【００２２】
好ましい一実施例では、ＰＶＣが使用されている。これら２つの層は、異なる剛性を有する。そのうちの外層側は、硬質のＰＶＣであるのに対して、内層側（アンテナ支持体と接触している）は、低ビカー（Ｖｉｃａｔ）軟化温度（ＰＶＣが硬質状態からゴム状に変化する温度）を有する軟質のＰＶＣで製作されている。この２つの層は、異なる厚みでもよい。たとえば、各プラスチック材は、厚みが約３１０ミクロン（μｍ）の硬質ＰＶＣによる外層と、厚みが約８０μｍの軟質ＰＶＣによる内層から構成されている。アンテナ支持体は、厚み約１２５μｍの紙で構成されている。好ましい実施例であるもう１つの製造例では、各プラスチック材は、３つの層から構成されている。透明なＰＶＣシート、またはワニス層を含むカバーが、プラスチック材の外層上に追加印刷され、プリントを保護している。このカバーの厚みは、約４０μｍである。したがって、プラスチック材の外層の厚みは２７５μｍで、内層の厚みは約４０μｍとなる。
【００２３】
積層工程は、プラスチック材とアンテナ支持対とを形成する種々のＰＶＣ層を互いに貼り合わせる工程から構成されている。それから、このサンドイッチ状のものは、成層プレス機に挿入される。このサンドイッチは、１００℃を超える温度、好ましくは１５０℃を超える温度で熱処理される。同時に、種々の層を溶融一体化するために、このサンドイッチ状のものは加圧される。その時、加熱と加圧の総合作用により、外層側のＰＶＣは軟化し、低ビカー（Ｖｉｃａｔ）軟化温度を有するＰＶＣで製作されている内層側は溶融する。溶融したＰＶＣは、スクリーン・プリントされたアンテナのインクをプラスチック材の内部に閉じ込め、これによって、スマートカードの使用中に蒙る可能性のある機械的応力に対する抵抗力が改善される。さらに、プラスチック材に対するアンテナの接着が改善される。この接着はプラスチック材とアンテナとの間に、感圧両面接着テープを配設することにより向上させることができる。
【００２４】
アンテナ支持体のコーナーに設けられたカットアウト２２により、２つの内部ＰＶＣ層は互いに接触することが可能になる。２つのプラスチック材を一体に融接してコーナーを塞ぐことにより、機械的応力はすべてカード内へ導かれる。
【００２５】
紙の場合、製紙用パルプは、低い内部接着力を示す。せん断力が加わった場合、紙のコアは相間剥離を生じやすい傾向がある。これらの応力が強すぎる場合には、カードは裂けて２つの部分に分かれてしまう（モジュールと接続したアンテナを含む部分は、機能を継続する）。このように、紙テープとその内部接着力に作用する方法により、この物理的特性から、好都合にも、内蔵され、かつ変化しやすい応力マーカーを有するカードを生成することができる。顧客の要求によれば、相間剥離は、カード内部の紙の相間剥離によるカードの湾曲がある程度見えるように、多少速く、かつ多少顕著でも差し支えない。
【００２６】
この段階が終了すれば、図３に示すようなカードが得られる。プラスチック材２４は、アンテナ支持体上のカットアウトを通してコーナーで加熱接着される。チップ２６は、カード内に埋め込まれるので、目視することはできない。
【００２７】
図４は、図３に示すスマートカードの軸Ａ−Ａに関して見た場合の断面図である。カードは、２つのカート体の間に挿入されている繊維材を含むアンテナ支持体２８を含む。各プラスチック材は、１枚の透明なＰＶＣ膜、またはワニス層と、外側の硬質ＰＶＣ層３２と、内側の軟質ＰＶＣ層３４とを含むカバー３０を含んでいる。巻線３６とそのボンディングパッドは、プラスチック材のＰＶＣの内側の層３４の中に閉塞されている。チップ４０は、導電性接着剤４２の層によってアンテナ３８のボンディングパッドに接続されている。この導電性接着剤は、導電性のインクであり、エポキシまたはポリマーを基剤としたものである。ある特定の実施例では、ボンディングは一般に「フリップ・フロップ」ダイ・ボンディング技術と呼ばれている工程にしたがって行われる。
【００２８】
本発明による工程により、２つの主要な特性を有するカードが、これを利用する企業に対して提供される。すなわち、電気的構成部品を内部に維持することにより、このカードの剛性が向上すること、およびカードが作動不良の場合、紙等の繊維材が有する相間剥離特性によって、そのカードは、不正行為の目的で強固に曲げられたものではないということを確認できることである。
【図面の簡単な説明】
本発明の目的、対象、および特性は、添付の図面と関連させることにより、以下の説明から一層明らかになるであろう。すなわち、
図１Ａは、支持体上にアンテナをスクリーン・プリントする一工程を示す。
図１Ｂは、支持体上にアンテナをスクリーン・プリントする他の工程を示す。
図１Ｃは、支持体上にアンテナをスクリーン・プリントする更に他の工程を示す。
図２は、積層工程前にスクリーン・プリンとされたアンテナを備えた支持体を示す。
図３は、製造工程の最終ステップにおけるスマートカードを示す。
図４は、図３のスマートカードにおいて、同図の軸Ａ−Ａに沿った断面図である。

Claims (7)

1. 以下の工程からなる、紙等の繊維材からなるアンテナ支持体を有する非接触式スマートカードの製造方法：
   繊維材からなる前記支持体上に導電性ポリマーインクでスクリーン・プリント巻線を形成し、前記支持体に熱処理を施しインクを乾燥させることからなるアンテナ製造工程、
   導電性接着剤を用いてチップのボンディングパッドをアンテナのボンディングパッド上へ接着する接着工程、及び
   それぞれ異なる剛性を有する内層及び外層の少なくとも２枚からなるプラスチック材を、前記支持体の両面にそれぞれ融接させ、カード本体を形成することからなる、アンテナ支持体上にプラスチック材を積層する工程を有し、
   前記アンテナの製造工程において、紙材の前記アンテナ支持体のコーナーに、２つの前記プラスチック材が一体に融接されるように切り込みを設け、それによって得られた前記カード本体に、後にいかなる意図的損傷行為も明白にする選択的相間剥離ゾーンが備えられるようにしたことを特徴とするスマートカードの製造方法。
2. 前記プラスチック材の外側の層を形成するシートは、前記プラスチック材の内側の層を形成するシートよりもより硬質であり、かつ、内側の層は、低ビカー（Ｖｉｃａｔ）軟化温度を有することを特徴とする請求項１に記載のスマートカードの製造方法。
3. 前記プラスチック材を形成する内層及び外層の２枚のシートがそれぞれ異なる厚みを有している前記請求項の1又は２に記載のスマートカードの製造方法。
4. 外側の層を形成するシートの厚みが、内側の層を形成するシートの厚みより厚くなるようにした請求項３に記載のスマートカードの製造方法。
5. 前記プラスチック材を前記アンテナ支持体上に加熱成層する工程において、プラスチックまたはワニス層から成り、カバーの役をする第３のシートが各プラスチック材に追加される請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスマートカードの製造方法。
6. プラスチック材が、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエステル（ＰＥＴ、ＰＥＴＧ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、あるいはアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）である請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスマートカードの製造方法。
7. チップのボンディングパッドをアンテナのボンディングパッド上に接着するために用いられる導電性接着剤が、導電性インク、エポキシ、あるいはポリマーを基剤とした接着剤である請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスマートカードの製造方法。

Images