JP4875271B2 - 繊維材料からなるアンテナ支持体を備えた非接触ハイブリッド型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、特にアンテナが紙のような繊維材料から製作された支持体上にあるハイブリッド接触・非接触型のスマートカードの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非接触型スマートカードは、様々な領域で使用が増加しているシステムである。輸送の領域では、そのカードは支払いの手段として開発された。同様の物は、電子財布として有効である。会社の多くでは、非接触型スマートカードを用いて、職員の識別手段も開発された。
【０００３】
非接触カードに埋設されたアンテナと、リーダ中に配置された第２のアンテナとの遠隔電磁結合により、又はリーダと直接接触させることにより、ハイブリッド接触・非接触型カードと関連のリーダとの間に情報交換が起こる。情報を作成、保存、及び処理するために、そのカードはアンテナに連結した電子モジュールが具備されている。アンテナは、一般にプラスチック材料から製作された誘電支持体上に配置されている。標準の工業的製造工程は、３ステップに分けられる：−銅又はアルミニウムエッチング技術を用いて、アンテナをプラスチック誘電支持体（ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）など）の上に製作する。
−モノブロックカード（ｍｏｎｏｂｌｏｃ ｃａｒｄ）を作成するために、カード本体の上部及び下部プラスチック層（ＰＶＣ、ＰＥＴ、ＰＣ、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）など）を圧力下でアンテナ支持体上に熱積層する。
−導電性接合用接着剤を用いて、電気モジュールを設置及び連結する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この工程では複数の重大な欠点が生じる。その工程によって、異なる熱膨張率の接着又は熱結合したプラスチック材料が、複合的に積み重ねられる。その結果、標準試験又は等価試験を受けた時の機械抵抗の欠如に加え、系統的で許容されない不可逆的なカードの変形（ねじれ、そり）が認められる。
【０００５】
その上ＰＶＣは、低い熱加工特性を呈する。積層工程では、材料の流れが著しく、アンテナの形状係数が維持されない。これによって、電気的パラメータ（インダクタンス及び抵抗）が変動するために、アンテナが機能不良となる。強度のせん断応力を受けた部分が、アンテナ破損に見舞われることは珍しくない。このことは特に、隅及び電気ブリッジ点にあてはまる。
【０００６】
積層したＩＳＯ型カードは、７８０〜８４０μｍの全厚を有する。上記の材料の流れを考慮すると、狭く制限したカードの母集団分布を顧客に保証することも非常に困難である。
【０００７】
積層操作で用いられるプラスチック熱結合工程で、吸収された応力の反発によって低い機械的性質を備えたモノブロックカードが作成される（標準的曲げ試験及びねじり試験では、適用した全ての応力が、電子モジュール及び主に連結を作る結合点に伝達される）。結合ジョイントの機械的強度が大きな負担を受けて、結合の極わずかな欠陥がモジュール−アンテナ連結を破損する。
【０００８】
積層の後、銅エッチングのインプリントが、印刷されたカード本体に見える。これによってカードの正確な操作が妨害されるわけではないが、この欠点は審美的基準に非常に関心がある使用者に強調されることが多い。
【０００９】
その上、この工程でカードを製造するコストは余りにも高いため、それの利用度を事実上増加させることはできない。
【００１０】
最後に、現在用いられている工程では、（特に詐欺を意図する）使用者によりそれらが負った不適当な機械的処置を検証する可能性を備えたカードは生産されない。事実、カード詐欺を行った経験のある者にとっては、繰り返し折りたたむことによってカードを破壊することは比較的容易であり、それによって以後に悪意を容易に証明することはできなくなる。例えば、印をつけたカードでなければ、アンテナが切断される可能性がある。社内で設定された商業政策により、一般に欠陥のあるカードは、無償交換が保証されている。これらのカードの系統的交換は、これらの会社の主要な補充コストの原因である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、アンテナが導電性インクを用いてスクリーン印刷される、繊維材料で製作された支持体を用いて発明の製造工程を供給することにより、これらの欠点を軽減し、それによりハイブリッド又は非接触型スマートカードの生産コストを有意に削減することである。
【００１２】
このため本発明は、紙のような繊維材料から製作されたアンテナ支持体を備えたハイブリッド接触・非接触型スマートカードの製造方法に関し、この方法は以下の工程からなる。
紙等の繊維材料から製作されたアンテナ支持体を備えたハイブリッド接触・非接触型スマートカードの製造方法において、繊維材料からなる前記支持体の上面に、導電性ポリマーインクのターン（ｔｕｒｎ）をスクリーン印刷し、インクを焼き付けるために前記支持体に加熱処理を施すことからなるアンテナの製造工程と、前記支持体の上面及び下面の各側に少なくとも前記支持体と接する内部層と、前記支持体と接しない外部層の２つのシートを有するプラスチック材料を、ホットプレス成型により融接し、前記支持体と前記プラスチック材料を積層してカード本体を形成する工程と、前記支持体の下面側から前記カード本体を削り、チップ配置するための小さな内方部分と、両面に電気回路を有する両面回路を配置するための大きな外方部分を有する空洞を形成するフライス削り工程と、前記チップ及び前記アンテナの端部を、銀を含有する接合用接着剤で接着し、前記チップ及び前記両面回路を含むモジュールを、前記カード本体に接着するモジュール挿入工程を有する。
【００１３】
【発明の属する技術分野】
本発明の目的、対象、及び特徴は、以下の説明を添付の図面と共に検討することで、より明瞭になるであろう。
【００１４】
本発明によるスマートカード製造工程は、最初は支持体上にアンテナを設置することからなる。この支持体は、紙のような繊維材料のシートから製作される。好ましい実施態様によると、アンテナは、複数のステップで標準的スクリーン印刷工程に比べると逆の順序でこの材料にスクリーン印刷する。図１Ａに表す第１ステップは、モジュール及び電気ブリッジ１４（一般に「渡り線」と呼ばれる）へのアンテナの２個の結合パッド１０及び１２をスクリーン印刷し、２つのターンを連結させることに存する。図１Ｂに表す第２のスクリーン印刷ステップは、渡り線の頂部の絶縁ストリップをスクリーン印刷することに存する。第３の最終スクリーン印刷ステップは、２つのターン１８及び２０をスクリーン印刷することに存する。ターン１８の一方の先端は結合パッド１０に連結して、他方の先端は渡り線１４に連結する。ターン２０は、渡り線１４から結合パッド１２までをスクリーン印刷する。
【００１５】
アンテナが支持体にスクリーン印刷されると、それはカードの寸法に切断される。好ましい実施態様によると、図２に示すように、支持体の各角に切り抜き２２が製作される。この切り抜きによって、積層工程でカード本体間の直接の融接が可能になる。
【００１６】
積層は、ホットプレス成形により実施する。好ましい実施態様によると、各カード本体には２層のプラスチック材料が用いられる。このプラスチック材料は、一般にポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエステル（ＰＥＴ、ＰＥＴＧ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、又はアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）である。好ましい実施態様によると、ＰＶＣが用いられる。その２層は、異なる硬度を有している。外部層は堅いＰＶＣから製作されるが、（アンテナ支持体と接触する）内部層はより低いビカー軟化温度（ＰＶＣが硬質状態から弾性状態に変化する温度）の軟質ＰＶＣから製作される。その２層は、異なる厚さであってもよい。例えば、カード本体それぞれは、約３１０ミクロン（μｍ）厚の外部硬質ＰＶＣ層及び約８０μｍ厚の内部軟質ＰＶＣ層からなる。アンテナ支持体は、約１２５μｍ厚の紙から製作される。好ましい実施態様である別の製造例によると、カード本体のそれぞれ１つが３層を含む。印刷物を保護するために、印刷の際にはカード本体の外部層に、透明ＰＶＣシート又はワニス層からなるカバーを添加する。このカバーは、約４０μｍ厚である。こうして、このカード本体の外部層は２７５μｍ厚、及び内部層は約４０μｍ厚となる。
【００１７】
積層ステップは、プラスチック材料及びアンテナ支持体を形成するＰＶＣの様々な層を共に積み重ねることからなる。このサンドイッチは、その後積層プレスに設置する。サンドイッチを１００℃を超える温度、好ましくは１５０℃を超える温度で加熱処理する。同時に、様々な層を共に融合するために、サンドイッチをプレスする。熱と圧力の共同作用の下、外部ＰＶＣが軟化して、より低いビカー軟化温度のＰＶＣから製作された内部層が、その後液化する。液化ＰＶＣがカード塊の中にアンテナのスクリーン印刷されたインクを閉じ込めて、スマートカードの使用時に遭遇する機械的応力に対する高い抵抗性をそれに提供する。その上アンテナは、プラスチック材料により良好に接着する。この接着は、プラスチック材料とアンテナの間に設置する圧力感受性両面テープを用いることにより高めることができる。
【００１８】
アンテナ支持体の角に製作された切り抜き２２によって、２つの内部ＰＶＣ層を互いに接触させることができる。２つのカード本体を共に融接して角を閉じることにより、あらゆる機械的応力がカード内部に向けられる。紙の場合、紙パルプが低い内部粘着を呈する。それがせん断力を受ける場合には、紙の中心が層割れする傾向がある。これらの応力が強すぎると、カードが開いて２つの部分に分かれる（モジュールに連結するアンテナを含有する部分は機能を継続する）。我々は、ビルトイン型の可変性応力マーカを備えたカードを作成するために、この方式でその種類の紙及びその内部粘着に作用することにより、この物理的性質から利益を得ることができる。このため、顧客の要件に従って、層割れが多少急速であっても多少著しくてもよく、その結果カード内部の紙の層割れによりわずかなカードの屈曲が認められてもよい。
【００１９】
次のステップは、チップ及び両面回路を含むモジュールを受ける空洞をフライス削りすることに存する。フライス削り操作によって、アンテナとモジュールの間の結合パッドの除去も可能になる。アンテナのスクリーン印刷のインプリントを損なわないために、スクリーン印刷のインプリントのあるアンテナ支持体の面と反対側のプラスチック材料で（即ちスクリーン印刷したアンテナを帯びていない支持体の側に接触するプラスチック材料で）、フライス削り操作が実施される。この方式では、フライス削り操作の際、アンテナ支持体をインクの前にフライス削りする。その上、それはプラスチック材料の第１の層のＰＶＣに埋設されているため、それは亀裂又は引裂きのような損傷を受けない。カード上のチップの位置が標準化されているＩＳＯ型スマートカードの場合には、支持体上のアンテナを反転してスクリーン印刷したインプリント、及びスクリーン印刷を帯びていない支持体の側に接触するプラスチック材料に空洞を削ることにより、スクリーン印刷したアンテナの完全性を維持しながら標準化された位置にモジュールを設定することができる。
【００２０】
モジュールは、適所に接着する。２種の異なる接着剤を用いる。第１の接合用接着剤は、モジュールをアンテナコンタクトに連結させることができる導電性接着剤である。この接着剤は、好ましくは銀を含有する接着剤である。第２の接合用接着剤は、モジュールをカードに固定するために用いる。特別な実施態様によると、シアノアクリレート接合用接着剤が用いられる。カードに挿入する前にモジュールの下に設置するフィルム型「ホットメルト」接着剤を用いることもできる。このステップが終了すると、図３に示すようなカードが得られる。カード２４の本体は、アンテナ支持体上の切り抜き２２によって、角で共に熱結合する。モジュール２６は、ＩＳＯ型スマートカードの標準的位置に配置する。
【００２１】
図４は、図３に表すスマートカードの軸Ａ−Ａに沿った横断面図である。カードは、繊維材料から製作され２つのプラスチック材料の間に挿入されたアンテナ支持体２８からなる。各プラスチック材料は、透明ＰＶＣフィルム又はワニス層のシート、外部硬質ＰＶＣ層３２、及び内部軟質ＰＶＣ層３４からなるカバー３０を含有する。ターン３６及び 結合パッドは、プラスチック材料のＰＶＣ塊の内部層３４に閉じ込められる。アンテナを帯びた支持体の面と反対側のカード本体にフライス削りされた空洞は、両面回路４０及びチップ４２を受けて、オーバーモールド樹脂（表していない）に保護されている。モジュールは、銀を加えた導電性接合用接着剤４４の層を備えたアンテナコンタクト３８のコンタクトに連結している。シアノアクリレート接合用接着剤４６の層は、モジュールをカードに固定する。
【００２２】
本発明による工程は、カードを用いる会社に、２つの主要な性質を有するカードを提供する（つまり電気的構成要素を保持することで、このカードに高度のソリディティを提供し、カードの機能不良の場合には、紙のような繊維材料の層割れ特性によって、カードが詐欺を目的とする意図的折り曲げを受けていないことを確認することができる）。
【図面の簡単な説明】
図１Ａは、支持体上にアンテナをスクリーン印刷する際に用いる一つの工程を示す。
図１Ｂは、支持体上にアンテナをスクリーン印刷する際に用いる他の工程を示す。
図１Ｃは、支持体上にアンテナをスクリーン印刷する際に用いる更に他の工程を示す。
図２は、積層ステップの前に、反転してスクリーン印刷されたアンテナを備えた支持体を表している。
図３は、製造工程終了時のスマートカードを表している。
図４は、図３の軸Ａ−Ａに沿って図３に表したスマートカードの断面図である。

Claims (11)

1. 紙等の繊維材料から製作されたアンテナ支持体を備えたハイブリッド接触・非接触型スマートカードの製造方法において、
   繊維材料からなる前記支持体上に、導電性ポリマーインクのターン（ｔｕｒｎ）をスクリーン印刷し、インクを焼き付けるために前記支持体に加熱処理を施すことからなるアンテナの製造工程と、
   前記支持体の各側に少なくとも前記支持体と接する内部層と、前記支持体と接しない外部層の２つのシートを有するプラスチック材料を、ホットプレス成型により融接し、前記支持体と前記プラスチック材料を積層してカード本体を形成する工程と、
   前記支持体のスクリーン印刷をした面とは反対の面側から前記カード本体を削り、チップ配置するための小さな内方部分と、両面に電気回路を有する両面回路を配置するための大きな外方部分を有する空洞を形成するフライス削り工程と、
   前記チップ及び前記アンテナの端部を、銀を含有する接合用接着剤で接着し、前記チップ及び前記両面回路を含むモジュールを、前記カード本体に接着するモジュール挿入工程を有する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料を構成する前記内部層及び前記外部層が、それぞれ異なる硬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. 前記アンテナの製造工程で、前記プラスチック材料を互いに融接させるために、前記アンテナ支持体の角が切り込まれ、前記カード本体が、あらゆる計画的損傷行為を事後に強調させる優先的（ｐｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ）層割れゾーンを提供する、請求項１又は２に記載のスマートカードの製造方法。
4. 前記アンテナの製造工程で、
   前記ポリマーインクを用いて前記支持体の上面に、前記チップと接続する２つの結合パッド、及び渡り線をスクリーン印刷するステップと、
   誘電インクを用いて前記渡り線上に、絶縁ストリップをスクリーン印刷するステップと、
   前記２つの結合パッドを接続する少なくとも２つのターンをスクリーン印刷するステップを有しており、
   一方の前記結合パッドから前記絶縁ストリップ上を通過して、前記渡り線の一端に至るターンと、前記渡り線の他端から他方の前記結合パッドに至るターンを形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項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料を構成する前記外部層が前記内部層より堅く、前記内部層が前記外部層よりも低いビカー軟化温度を有することを特徴とする請求項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. 繊維材料から製作された前記アンテナ支持体の各側にカード本体を形成する前記プラスチック材料の前記内部層と前記外部層が異なった厚さであることを特徴とする請求項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. 前記外部層を形成するシートが、前記内部層を形成するシートよりも厚い、請求項６に記載のスマートカードの製造方法。
8. 前記アンテナ支持体上へのカード本体の熱積層（ｈｏｔ ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）工程で、第３のプラスチック材料のシート又はワニス層を各カード本体に添加して、カバーとして作用させる、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のスマートカードを製造する方法。
9. 前記カード本体を形成する前記プラスチック材料が、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）、又はアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）であることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のスマートカードの製造方法。
10. 前記モジュールを固定するために用いる前記接合用接着剤が、流体シアノアクリレート接着剤であり、それを前記モジュールの挿入前に前記空洞に設置する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のスマートカードの製造方法。
11. 前記モジュールを固定するために用いる接合用接着剤が、フィルム型「ホットメルト」接着剤であり、それを前記カード本体への挿入前に前記モジュールの下に設置する、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のスマートカードの製造方法。

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