JP4802398B2

JP4802398B2 - 非接触ｉｃカード

Info

Publication number: JP4802398B2
Application number: JP2001173858A
Authority: JP
Inventors: 一雄小林; 直幸坂田
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2021-06-08
Also published as: JP2002366918A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
プラスチックカード基体に電子部品等からなるインレットを挿入してなる非接触ＩＣカードで、インレットに実装されたＬＳＩに補強板を設けてある非接触ＩＣカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
無電池で電磁波を利用して、非接触でデータの通信を行う非接触ＩＣカードは定期券などへの応用が期待されている。非接触ＩＣカードはプラスチックカード基体内に通信を制御し、データを読書きするなどの機能を有したＬＳＩと電磁波を送受するためのアンテナを内蔵している。
プラスチックカード基体はＩＳＯ／ＩＥＣで規定されるところのＩＤ−１サイズにより、厚さが約０．８ｍｍ程度のものが一般的に流通している。そのため、内蔵されるＬＳＩなどの電子部品は極薄く加工する必要がある。
一方、カードは普段から定期入れやカードケース、財布などに入れて持ち歩かれ、曲げなどの力が加わることが多い。そのため、内蔵される電子部品の破損を防ぐ必要がある。
ＬＳＩの破損を防ぐために、従来はＬＳＩの上下に金属板などの補強板を設けることが行われてきた。
【０００３】
図１（ａ）に従来の非接触ＩＣカードのＬＳＩ実装部分の断面図を示す。ＬＳＩ（１０１）はプリント基板（１０２）上に実装され、その上下に補強板（１０３ａ、１０３ｂ）が設けられている。補強板（１０３ａ、１０３ｂ）は接着剤（１０４）でＬＳＩ（１０１）とプリント基板（１０２）に接着されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、補強板が金属などの導電体であると、補強板を電極とした静電容量素子と同等になり、カードに外部から静電気などによる電界がかかると、補強板ではさまれたＬＳＩの部分のインピーダンスが他のカード基体部分よりも低くなり、ＬＳＩ部は電気的に破損する。
図1（ｂ）に従来の非接触ＩＣカード（１０５）のＬＳＩ（１０１）実装部分のカードの断面図を示す。カード（１０５）に静電気試験用のプローブ（１０６）を当て、カード（１０５）は接地された金属板（１０７）の上に置かれて、前記プローブより静電気が印加される。放電経路（１０８）は矢印の通りとなり、プローブ（１０６）から印加された静電気は上側補強板（１０３ａ）からＬＳＩ（１０１）、下側補強板（１０３ｂ）を経由して接地された金属板（１０７）に至り、このときＬＳＩ（１０１）が破損する。
【０００５】
特開平１１―２５０２０９号においては、帯電防止剤を用いて、カード基体（１０９）への帯電を少なくするほう方法が提案されている。この方法によりカードへの帯電がなくなったとしても、すでに帯電しているリーダライタ等の装置からの放電による破壊は防ぐことが困難である。また、人体がカードを保持し、リーダライタへカードを近づけたときは、人体が帯電している場合は、人体からカードを通して、リーダライタへ放電が起きるため、このような場合も、カード内部のＬＳＩは破壊されてしまう。カード自体の帯電を防止するだけでは、静電気によるカード内部のＬＳＩの破壊を防止することは困難である。
【０００６】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたもので、ＬＳＩの強度を高め、かつ、静電気耐性に優れた非接触ＩＣカードを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、少なくともひとつのＬＳＩを内蔵した非接触ＩＣカードで、前記ＬＳＩの上下を補強板で挟み込んだ構造の非接触ＩＣカードにおいて、該補強板は電気導電性を有し、かつ、上補強板と下補強板が結合されていることにより、静電気によるＬＳＩの破壊を防ぐものである。
電気導電性を有した補強板とはすなわちＳＵＳ(ステンレス)や鉄、銅、アルミなどの金属や合金、その他抵抗率が概ね１０^-6Ω・m程度以下である材料により構成されているものである。
【０００８】
また、上補強板と下補強板はカシメ構造により電気的結合されていることにより、静電気によるＬＳＩの破壊を防ぐものである。カシメ構造とはすなわち、金属箔を補強板に用いたときに、上補強板と下補強板に圧力をかけ、塑性変形させ接合するものである。圧力と同時に熱や超音波振動などを用いても良い。
【０００９】
また、上補強板と下補強板はＬＳＩを実装した基板上の配線パターンを介して、配線パターンに設けられたスルホールにより電気的結合されていることにより、静電気によるＬＳＩの破壊を防ぐものである。
【００１０】
また、上補強板と下補強板は静電容量にて電気的に結合されていることにより、静電気によるＬＳＩの破壊を防ぐものである。
【００１１】
また、静電容量素子はＬＳＩを実装した基板上の配線パターンと同一面に形成されていることにより、静電気によるＬＳＩの破壊を防ぐものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明による実施の形態を説明する。図４（ｂ）は本発明による非接触ＩＣカード用のＬＳＩ実装部分の斜視図である。
プリント基板（４０１）にＬＳＩ（４０２）が実装され、上下に接着剤（４０３）により補強板（４０４ａ、４０４ｂ）を取り付けてある。プリント基板（４０１）はＬＳＩ（４０２）と他の電子部品やアンテナを接続するため、ガラスエポキシ基材に銅箔が貼られ、それをエッチングによりパターンが形成されている(図示せず)。もちろん、プリント基板にアンテナパターンを設けても良い。
プリント基板は一般的な電子回路用のものが使用でき、ポリイミドやＰＥＴ等の樹脂製のフィルムを用いたＦＰＣ(flexible Printed Circuit)でも良い。パターン用の導電箔は銅箔のほかアルミ箔やそれらにめっきしたもの、合金、導電ペーストなど電子回路形成用材料を用いることができる。
プリント基板（４０１）にはＬＳＩ（４０２）が実装される。プリント基板（４０１）のパターンとＬＳＩ（４０２）の接続にはワイヤボンディング法やフェイスダウン法など一般的なＩＣの実装方法が使用できる。
【００１３】
補強板（４０４ａ、４０４ｂ）は補強部（４０６ａ、４０６ｂ）とつば部分（４０５ａ、４０５ｂ）からなり、補強板（４０４ａ、４０４ｂ）の材料にはＳＵＳなどの金属が用いられる。金属は薄くても強度が高く、また、加工もしやすいためである。ＳＵＳ(ステンレス)や鉄、銅、アルミなどの金属や合金、その他抵抗率が概ね１０^-6Ω・m程度以下である材料が用いられる。厚さは３０μｍ〜１５０μm程度のものが好適で、打ち抜き法やエッチング法、放電加工法等により所望の形に形成され、接着剤（４０３）でＬＳＩ（４０２）及びプリント基板（４０１）に接着される。
補強板のつばの部分（４０５ａ、４０５ｂ）は板状の金属をプレス法により加工しても良いし、ブロック上の塊をフライス加工したものでもよい。
【００１４】
補強板（４０４ａ、４０４ｂ）とＬＳＩ（４０２）の接着にはエポキシ系の接着剤やＩＣの封止剤等が使用できる。ＣＯＢ（Chip On Board）に使用されている一般的な封止剤でよい。フェイスダウン法によるＩＣの実装によりＬＳＩのフェイス面が露出していない場合などの様に不純物の影響などを考慮する必要が無ければ、シリコン系、アクリル系など、一般的な接着剤でも良い。強度に問題が無ければ、接着剤を使用しなくても良い。補強板による強度との兼ね合いで接着剤の硬さを選定すればよい。
【００１５】
上下の補強板との電気的な結合の一例を図３（ａ）に示す。本発明による非接触ＩＣカードに内蔵されるＬＳＩ実装部分の断面図である。
基板（１３０１）に設けられたスルホール（１３０２）を介して、上補強板（１３０３ａ）と下補強板（１３０３ｂ）が接合されている。図中では補強板（１３０３ａ、１３０３ｂ）とスルホール（１３０２）のあるパターン（１３０４ａ、１３０４ｂ）は接しているだけで、電気的に導通はあるが、接合部を導電性接着剤や溶接、はんだ付け当により接合しても良い。また、超音波振動により接合することも可能である。
【００１６】
スルホール（１３０２）は図中では1箇所であるが、任意に多数設けても良い。図中では補強板は上下ともキャップ状であるが、スルホール（１３０２）と接する部分以外は上下で接する必要は無く、一部分だけでも良い。
本構造によればカードに印加された静電気は上補強板（１３０３ａ）から下補強板（１３０３ｂ）に電流が流れ(又はその逆に下補強板から上補強板に電流が流れ)、ＬＳＩ（１３０５）に電流が流れることは無く、ＬＳＩ（１３０５）は破壊されない。
【００１７】
上下の補強板との電気的な結合の他の一例を図３（ｃ）に示す。本発明による非接触ＩＣカードのＬＳＩ実装部分の断面図である。
上下の補強板（３３０３ａ、３３０３ｂ）を圧力、熱、超音波などをそれぞれ単独で、あるいは複合で加えることにより、補強板自身を塑性変形させ、かしめて、直接接続する。図中ではかしめる位置（３３０７）が1箇所であるが、任意に多数設けても良い。
図中では補強板（３３０３ａ、３３０３ｂ）は上下ともキャップ状であるが、かしめ部分（３３０７）以外は上下で接する必要は無く、一部分だけでも良い。
【００１８】
本構造によればカードに印加された静電気は上補強板（３３０３ａ）から下補強板（３３０３ｂ）に電流が流れ(又はその逆に下補強板から上補強板に電流が流れ)、ＬＳＩ（３３０５）に電流が流れることは無く、ＬＳＩ（３３０５）は破壊されない。
【００１９】
上下の補強板との電気的な結合が静電容量による場合の一例を図２（ａ）に示す。本発明による非接触ＩＣカードのＬＳＩ実装部分の断面図である。
図２（ｂ）はカード（２０１）の上面に静電気試験用のプローブ（２０２）を当て、カード（２０１）下面には接地した金属板（２０３）を設けて、静電気試験を実施したときの様子を表したものである。プローブ（２０２）に静電気が印加されると、上側の補強板（２０４ａ）に放電する。
補強板のつば部分（２０５ａ）は下側の補強板のつば部分（２０５ｂ）との距離がその他の部分よりも短いため、大きな静電容量を持つため、インピーダンスが低く、電流はつば部分（２０５ａ、２０５ｂ）を通過し、下側補強板（２０４ｂ）を経由し、接地されたカード下面の金属板（２０３）に到達する。
【００２０】
ＬＳＩ（２０６）には電流が流れることは無く、ＬＳＩ（２０６）は破壊されない。つば部分（２０５ａ、２０５ｂ）のインピーダンスを下げるため、上下補強板（２０４ａ、２０４ｂ）の対向するつば部分（２０５ａ、２０５ｂ）の面積が補強部分(２０８ａ、２０８ｂ）の面積よりも大きいことが好ましい。すなわち、上下補強板（２０４ａ、２０４ｂ）の補強部（２０８ａ、２０８ｂ）の対向する部分の静電容量は補強部（２０８ａ、２０８ｂ）の面積と、上下補強部間の距離（２０９）により決まり、つば部分（２０５ａ、２０５ｂ）の静電容量は上下補強板のつば部分（２０５ａ、２０５ｂ）の対向する面積と、上下補強板のつば部分の距離（２１０）によってきまるからである。
【００２１】
上下の補強板との電気的な結合が静電容量による場合の他の一例を図３（ｂ）に示す。本発明による非接触ＩＣカードのＬＳＩ実装部分の断面図である。
上下の補強板（２３０３ａ、２３０３ｂ）をプリント基板（２３０１）に接続する。プリント基板には上パターン（２３０４ａ）と下パターン（２３０４ｂ）が静電結合するように、導体箔がエッチング法により設けられている。上補強板（２３０３ａ）のつば部分（２３０７）が接着剤（２３０６）にて上パターン（２３０４ａ）と接続される。下補強板（２３０３ｂ）は下パターン（２３０４ｂ）と導通しない状態で接着剤（２３０６）により接着される。図中では上補強板（２３０３ａ）のみキャップ状であるが、上パターンとの接続は導通部分である一部分でだけでも良い。下補強板（２３０３ｂ）は下パターン（２３０４）と導通がとれていないが、導通していても良い。
【００２２】
本構造によればカードに印加された静電気は上補強板（２３０３ａ）から上パターン（２３０４ａ）、下パターン（２３０４ｂ）とに電流が流れ(又はその逆に下パターンから上パターン、上補強板に電流が流れ)、ＬＳＩ（２３０５）に電流が流れることは無く、ＬＳＩ（２３０５）は破壊されない。
本発明においては、補強板は上補強板と下補強板が電気的に結合していれば良いので、あらかじめ上補強板と下補強板の断面をコの字型に成形した補強板を用いても、もちろん良い。
【００２３】
従来の補強板を用いた非接触ＩＣカードと、本発明による非接触ＩＣカードの静電気試験を実施した結果、従来品で補強板の真上から静電気を印加した場合、約８ＫＶ〜１０ＫＶで１０枚中１０枚、ＬＳＩが破壊され機能不良となったが、本発明のカードにおいては３０ＫＶを印加しても１０枚とも機能不良は発生せず、十分な静電気耐圧が得られた。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、補強板に安価で強度の高い金属が使用でき、かつ、金属使用による静電気耐圧を向上させることができる。従来の補強板のみの変更を行えば効果が得られるため、生産方法やその他の材料などの変更が無く、また、工数を増やすことなく改善が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の非接触ＩＣカードを説明するもので、
（ａ）は、非接触ＩＣカードに内蔵されるＬＳＩ実装部分を示した断面図、
（ｂ）は、従来の非接触ＩＣカードのＬＳＩ実装部分に静電気を印加した時の状態を示した断面図、
である。
【図２】（ａ）は、本発明による非接触ＩＣカードに内蔵されるＬＳＩ実装部分を示した断面図、
（ｂ）は、本発明による非接触ＩＣカードのＬＳＩ実装部分に静電気を印加した時の状態を示した断面図、
である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明よる非接触ＩＣカードに内蔵されるＬＳＩ実装部分の一例を示した断面図である。
【図４】本発明による非接触ＩＣカードを説明するものであり、
（ａ）は本発明よる非接触ＩＣカードに内蔵されるＬＳＩ実装部分の一例を示した断面図、
（ｂ）は本発明よる非接触ＩＣカードに内蔵されるＬＳＩ実装部分の一例を示した斜視図、
である。
【符号の説明】
１０１…ＬＳＩ
１０２…プリント基板
１０３ａ…上補強板
１０３ｂ…下補強板
１０４…接着剤
１０５…非接触ＩＣカード
１０６…静電気試験用プローブ
１０７…静電気試験用の接地された金属板
１０８…静電気の放電経路
１０９…カード基体
２０１…非接触ICカード
２０２…静電気試験用プローブ
２０３…静電気試験用の接地された金属板
２０４ａ…上補強板
２０４ｂ…下補強板
２０５ａ…上補強板のつば部分
２０５ｂ…下補強板のつば部分
２０６…ＬＳＩ
２０７…接着剤
２０８ａ…上補強板の補強部
２０８ｂ…下補強板の補強部
２０９…上補強板と下補強板の補強部の距離
２１０…上補強板と下補強板のつば部分の距離
２１１…静電気の放電経路
４０１…ＬＳＩ
４０２…プリント基板
４０３…接着剤
４０４ａ…上補強板
４０４ｂ…下補強板
４０５ａ…つば部分
４０５ｂ…つば部分
４０６ａ…補強部
４０６ｂ…補強部
１３０１…プリント基板
１３０２…スルホール
１３０３ａ…上補強板
１３０３ｂ…下補強板
１３０４ａ…プリント基板の上パターン
１３０４ｂ…プリント基板の下パターン
１３０５…ＬＳＩ
１３０６…接着剤
２３０１…プリント基板
２３０３ａ…上補強板
２３０３ｂ…下補強板
２３０４ａ…プリント基板の上パターン
２３０４ｂ…プリント基板の下パターン
２３０５…ＬＳＩ
２３０６…接着剤
２３０７…上補強板のつば部分
３３０１…プリント基板
３３０３ａ…上補強板
３３０３ｂ…下補強板
３３０５…ＬＳＩ
３３０６…接着剤
３３０７…上補強板と下補強板のかしめ部分

Claims

少なくともひとつのＬＳＩを内蔵した非接触ＩＣカードで、前記ＬＳＩの上下を補強板で挟み込んだ構造の非接触ＩＣカードにおいて、該補強板は電気導電性を有し、かつ、補強部及びつば部分からなるキャップ状であり、上補強板と下補強板が静電容量にて電気的に結合されていることを特徴とする非接触ＩＣカード。
前記つば部分の面積が前記補強部の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１項の非接触ＩＣカード。
静電容量素子はＬＳＩを実装した基板上の配線パターンと同一面に形成されていることを特徴とする請求項1及び２項の非接触ＩＣカード。