JP5325694B2 - 巻き線治具及びそれを用いたアンテナシートの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、非接触型ＩＣカードの製造に用いるアンテナコイルを作製する巻き線治具、及びそれを用いたアンテナシートの製造方法に関する。

非接触型ＩＣカードは、近年、会員カード、キャッシュカード、クレジットカード、プリペイドカード、乗車定期券、電子マネー等のカード分野において、その利便性及び耐久性の面から様々な分野で使用され、幅広く普及してきている。

非接触型ＩＣカードは、一般的に、非接触方式の通信機能を有するＩＣモジュールと電気的に接続した通信用アンテナコイルを、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＥＴ−Ｇ（非結晶性ポリエチレンテレフタレートコポリマー）等の材料からなる熱可塑性樹脂シート、または、接着層を設けた樹脂シートで挟み、加熱し、加圧して、積層一体化して作られる。以下、熱可塑性樹脂シートまたは接着層を設けた樹脂シートを「樹脂シート」という。

通信用のアンテナコイルは、変形すると通信特性が悪化し、非接触型ＩＣカード用のリーダライタと通信が困難になる。特に、２ターンや３ターンなど巻き数の少ないアンテナコイルは、その形状を保持するために、非接触型ＩＣカードを構成する樹脂シートに埋め込まれる場合が多い。以下、アンテナコイルを埋め込んだ樹脂シートを「アンテナシート」という。

例えば、アンテナシートを用いた非接触型ＩＣカード及びその製造方法、ならびにそのアンテナシートの製造方法が特許文献１に開示されている。

特許文献１には、ＩＣモジュールにアンテナコイルの端末を接続したＩＣカード用モジュールを、ホットメルト層付きラミネートシート上にホットプレスして融着接合した後、このホットメルト層付きラミネートシートに、他のホットメルト層付きラミネートシートを融着接合し、両ラミネートシートに挟まれたホットメルト層にＩＣカード用モジュールを封止して作製した非接触型ＩＣカード、及びその製造方法が記載されている。また、アンテナシートは、熱融着層付き絶縁被膜導線を巻き線治具に布設してアンテナを作製し、加熱し、加圧して、ラミネートシート上に融着接合して作製することが記載されている。

特開平１１−２１３１５５号公報

従来の非接触型ＩＣカード用のアンテナシートは、絶縁被膜導線（以下、「導線」という。）を巻き線治具に布設してアンテナコイルを作製した後、巻き線治具を加熱するとともにアンテナコイルを加熱し、アンテナコイルと一緒に巻き線治具を樹脂シートの表面に接触し、加圧して、樹脂シートにアンテナコイルを埋め込み、作製される。

巻き線治具と接触する樹脂シートは、巻き線治具の熱によって変形する可能性があり、巻き線治具の表面温度は、樹脂シートが変形しない温度であり、且つアンテナコイルを樹脂シートに埋め込める温度に加熱できる温度に調整せねばならず、温度設定が難しいという問題があった。

更に、従来、巻き線治具及びアンテナコイルの加熱は、ヒーター等の発熱手段を内蔵したヒーター部に巻き線治具を取り付け、ヒーター部からの熱伝導で巻き線治具を加熱する場合があり、アンテナコイル及び巻き線治具の温度を均一に制御することは容易ではなく、巻き線治具の温度のばらつきにより、設定以上の温度となった箇所では樹脂シートが変形し、アンテナコイルの加熱が不十分となった箇所ではアンテナコイルが樹脂シートから剥がれてしまうという問題があった。

本発明の目的は、樹脂シートを変形させずに、樹脂シートにアンテナコイルを確実に埋め込むことができる、巻き線治具及びそれを用いたアンテナシートの製造方法を提供することにある。

本発明によれば、平板からなるプレート部と、前記プレート部の一方の面に接合するヒーター部と、前記プレート部の他方の面に接合する断熱部と、一端が前記断熱部から突出するとともに他端が前記プレート部に達する、導線を布設してアンテナコイルを形成するガイドピンと、一端が前記プレート部を貫通し、前記断熱部から突出するとともに他端が前記ヒーター部に達する、前記アンテナコイルと同じ幅で、前記アンテナコイルが形成される領域に設けられた伝熱部とを備え、前記伝熱部は、前記一端に、前記アンテナコイルに接して保持する溝を備えたことを特徴とする巻き線治具が得られる。

また、本発明によれば、前記伝熱部は、前記アンテナコイルに接する溝を備えたことを特徴とする上記の巻き線治具が得られる。

また、本発明によれば、前記伝熱部の溝は、断面形状が略Ｕ字状の凹部または略Ｖ字状の凹部であることを特徴とする上記の巻き線治具が得られる。

また、本発明によれば、上記の巻き線治具により、前記ガイドピンに前記導線を布設して前記アンテナコイルを形成し、前記伝熱部を介した前記ヒーター部の熱で前記アンテナコイルを加熱し、熱可塑性樹脂シートまたは接着層を設けた樹脂シートに前記アンテナコイル及び前記断熱部を接触し、加圧し、前記アンテナコイルを埋め込むことを特徴とする巻き線治具を用いたアンテナシートの製造方法が得られる。

本発明では、樹脂シートに接する巻き線治具の面を断熱材で覆って断熱部を設け、断熱部の面内において、アンテナコイルを形成する部分にのみ、発熱手段を内蔵したヒーター部に接合した伝熱部を突出させ、断熱部の面内に突出した伝熱部を介して、アンテナコイルを加熱することで、樹脂シートにヒーター部の熱が加わることを防ぎ、アンテナコイルのみを加熱することができる。

更に、本発明では、アンテナコイルと接する伝熱部の面に連続する溝を設け、更に、伝熱部の面に設けた溝の断面形状を略Ｕ字状の凹部または略Ｖ字状の凹部とすることで、アンテナコイルを確実に保持して位置決めすることができるとともに、伝熱部の溝の凹部を成す内面とアンテナコイルを接触させ、ヒーター部の熱をアンテナコイルに伝えることができる。

本発明によれば、伝熱部の面に設けた溝でアンテナコイルを確実に保持し、ヒーター部の熱を伝えてアンテナコイルを加熱し、巻き線治具のプレート部の面に設けた断熱部でヒーター部の熱が樹脂シートに伝わることを抑制し、樹脂シートを変形させずに、アンテナコイルを樹脂シートに確実に埋め込むことができる、巻き線治具及びそれを用いたアンテナシートの製造方法が得られる。

本発明の巻き線治具を説明する図。 図１のＡ−Ａ断面図。 本発明のアンテナシートの製造方法を説明する図。 本発明のアンテナシートの製造方法で作製したアンテナシートを説明する図。 本発明の巻き線治具に係る伝熱部を説明する図で、図５（ａ）は断面形状が略Ｕ字状の凹部である伝熱部を説明する図、図５（ｂ）は断面形状が略Ｖ字状の凹部である伝熱部を説明する図。 本発明に係るアンテナシートを埋設してなる非接触ＩＣカードの構造を説明する図。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

本発明に係る巻き線治具について説明する。図１は、本発明の巻き線治具を説明する図であり、巻き線治具のアンテナコイルを形成する面を説明する図である。

本発明の巻き線治具のアンテナコイルを形成する面は、プレス装置上側台座２に取り付けた図示しないプレート部の面内の、予め設定したアンテナコイル１のコーナーに対応する位置に、ガイドピン３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈをそれぞれ設置し、アンテナコイル１の巻き始めにガイドピン３ｉを設置し、アンテナコイル１の巻き終わりにガイドピン３ｊを設置し、アンテナコイル１が形成される領域に伝熱部２２を設置し、更に、ガイドピン３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊ及び伝熱部２２を除く、図示しないプレート部の面内を断熱部６で覆い、構成する。

本発明の巻き線治具のアンテナコイルを形成する面には、図１のように導線を布設することによってアンテナコイル１が得られる。

図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、本発明の巻き線治具の構成を説明する図である。

本発明の巻き線治具は、プレート部４、ヒーター部５、断熱部６、伝熱部２２、ガイドピン３ａ、ガイドピン３ｇ、及び図示しないガイドピン３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｈ、３ｉ、３ｊで構成する。本発明の巻き線治具は、プレート部４の一方の面をヒーター部５と面接合し、プレート部４の他方の面を断熱部６で覆い、ガイドピン３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊのそれぞれの一端をプレート部４に埋設し、断熱部６を貫通し、断熱部６の表面から突出している。更に、伝熱部２２の一方の端部をヒーター部５に埋設し、プレート部４及び断熱部６を貫通し、伝熱部２２の他方の端部を断熱部６の表面から突出している。

プレート部４は、平板状で、熱に対する形状安定性を有する素材であり、プレート部４を貫通する伝熱部２２の熱を保温できる素材、または熱伝導率のよい素材であれば良く、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）等の金属材料を用いることができ、適宜選択できる。

ヒーター部５は、使用温度範囲内での温度上昇及び下降を容易に行える発熱手段であれば良く、例えば電熱線ヒーターやセラミックヒーター等を用いる事ができ、昇温特性を考慮すれば、セラミックヒーター等を用いるのが良く、適宜選択することができる。

ガイドピン３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊは、導線を引き回した際に導線を傷つけず、耐磨耗性に優れた金属であるのが良く、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）等を用いることができ、適宜選択できる。

また、ガイドピン３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊは、例えば、円柱部と、これを格納する円筒部を備え、円筒部内に設けたスプリングにより円筒部内への円柱部の格納及び突出が容易に行える機能を備えた円柱状の伸縮ピン（図示せず）であり、円筒部側をプレート部４に埋設して固定し、円柱部を断熱部６から突出するように設置しても良く、適宜選択できる。この伸縮ピンで構成するガイドピンは、樹脂シートに接触し、加圧されることによって、円柱部が円筒部内に格納されるので樹脂シートに突き刺さることがなく、樹脂シートが損傷することを防ぐことができる。

断熱部６は、プレート部４を介して伝わるヒーター部５の熱の伝導を抑制でき、熱に対する形状安定性を有し、更に、樹脂シートとの離型性を有する素材であり、接触及び加圧によって樹脂シートに損傷を与えない素材であれば良く、例えば、シリコーンゴム、ウレタンゴム等を用いることができ、適宜選択できる。

伝熱部２２は、熱伝導性の優れた金属材料が好ましく、例えば窒化アルミ等を用いることができ、適宜選択できる。伝熱部２２は、埋め込む導線と同等の幅であり、導線が布設される長さと同じ長さであり、断熱部６及びプレート部４を貫通し、伝熱部２２の一方の端部をヒーター部５に埋設し、伝熱部２２の他方の端部を断熱部６から突出する。尚、伝熱部２２の断熱部６から突出させる長さは、樹脂シートに導線を埋め込ませる深さに対応して選択する。

更に、伝熱部２２の形状について説明する。図５は、本発明の巻き線治具に係る伝熱部を説明する図である。図５（ａ）は、断面形状が略Ｕ字状の凹部である伝熱部を説明する図であり、図５（ｂ）は、断面形状が略Ｖ字状の凹部である伝熱部を説明する図である。

断熱部６から突出した伝熱部２２のアンテナコイル１と接する面には、図５（ａ）に示すように、断面形状が略Ｕ字状の凹部である連続する溝を設け、この溝で布設されたアンテナコイル１を支持し、樹脂シートに埋め込む際の位置決めを行うとともに、アンテナコイル１と面接触する伝熱部２２で、ヒーター部の熱をアンテナコイル１に伝えて加熱する。

また、図５（ｂ）に示すように、断面形状が略Ｖ字状の凹部である連続する溝を設けることによって、この溝で布設されたアンテナコイル１を支持し、樹脂シートに埋め込む際の位置決めを行うとともに、アンテナコイル１と線接触する伝熱部２２で、ヒーター部の熱をアンテナコイル１に伝えて加熱することができ、適宜選択できる。尚、アンテナコイル１の加熱効率を考慮すれば、アンテナコイル１と線接触する、断面形状が略Ｖ字状の凹部である連続する溝より、アンテナコイル１と面接触する、断面形状が略Ｕ字状の凹部である連続する溝の方がより好ましい。

上述のような構成により、樹脂シートを変形させずに、アンテナコイルを樹脂シートに確実に埋め込むことができる、巻き線治具が得られる。

次に、本発明のアンテナシートの製造方法について説明する。図３は、本発明のアンテナシートの製造方法を説明する図であり、プレス装置の上側台座に取り付けた本発明の巻き線治具を、プレス装置の下側台座に配置した樹脂シートに接触させ、加圧して、アンテナコイルを樹脂シートに埋め込む工程を説明する図である。

本発明のアンテナシートは、次のようにして製造される。まず、本発明の巻き線治具を、ヒーター部５とプレス装置上側台座２を面接合して設置する。

次に、ガイドピン３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊに導線を布設してアンテナコイル１を作製した後、アンテナコイル１の直下に設けた伝熱部２２をヒーター部５で加熱し、プレス装置上側台座２の下方に設けられたプレス装置下側台座８に樹脂シート７を配置し、プレス装置下側台座８に向かってプレス装置上側台座２を降下し、加圧する。

次にガイドピン３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊが樹脂シート７に接触した後、プレス装置の加圧にともなって断熱部６に格納され、伝熱部２２に支持されたアンテナコイル１が樹脂シート７に接触した後、プレス装置の加圧によりアンテナコイル１を樹脂シート７に埋め込み、アンテナシートを作製する。尚、プレス装置上側台座２の降下及び加圧に伴い、断熱部６と樹脂シート７が接触するが、樹脂シート７と断熱部６は接着せず、容易に分離することができる。

図４は、本発明のアンテナシートの製造方法で作製したアンテナシートを説明する図である。本発明のアンテナシート３３は、図４に示すように、アンテナコイル１を樹脂シート７に埋め込んで構成し、上述のアンテナシートの製造方法によって作製できる。

本発明に係るアンテナシートについて説明する。図６は、本発明に係るアンテナシートを埋設してなる非接触ＩＣカードの構造を説明する図であり、本発明のアンテナシートの製造方法により作製したものである。

本発明のアンテナシートの製造方法で作製したアンテナシート３３は、樹脂シート７とアンテナコイル１とからなり、アンテナコイル１と非接触方式の通信機能を有する非接触型ＩＣモジュール５１を電気的に接合し、熱可塑性樹脂シートまたは接着層を設けた樹脂シートからなる積層シート５２を、アンテナコイル１を覆うようにしてアンテナシート３３に重ねた後、熱可塑性樹脂シートまたは接着層を設けた樹脂シートからなる積層シート５３及び積層シート５４で挟み、加熱し、加圧して積層一体化し、非接触ＩＣカードにアンテナシート３３を埋設して、非接触ＩＣカードの必須構成部材となる。

上述のような構成により、樹脂シートを変形させずに、アンテナコイルを樹脂シートに確実に埋め込むことができる、巻き線治具を用いたアンテナシートの製造方法が得られる。

以上、図面を用いて本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限られるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での部材や構成の変更があっても本発明に含まれる。例えば、前記実施の形態では、伝熱部に設ける溝の断面形状を、略Ｕ字状の凹部あるいは略Ｖ字状の凹部としたが、必ずしもこのような構造である必要はなく、アンテナコイルを支持し、樹脂シートに埋め込む際の位置決めが行え、アンテナコイルと接触する伝熱部の面からヒーター部の熱をアンテナコイルに伝えて加熱できれる断面形状であっても、同様に本発明の実施の形態に含まれる。すなわち、当事者であれば当然なしえるであろう各種変形修正もまた、本発明に含まれることは勿論である。

１ アンテナコイル
２ プレス装置上側台座
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊ ガイドピン
４ プレート部
５ ヒーター部
６ 断熱部
７ 樹脂シート
８ プレス装置下側台座
２２ 伝熱部
３３ アンテナシート
５１ 非接触型ＩＣモジュール
５２、５３、５４ 積層シート

Claims (3)

1. 平板からなるプレート部と、前記プレート部の一方の面に接合するヒーター部と、前記プレート部の他方の面に接合する断熱部と、一端が前記断熱部から突出するとともに他端が前記プレート部に達する、導線を布設してアンテナコイルを形成するガイドピンと、一端が前記プレート部を貫通し、前記断熱部から突出するとともに他端が前記ヒーター部に達する、前記アンテナコイルと同じ幅で、前記アンテナコイルが形成される領域に設けられた伝熱部とを備え、前記伝熱部は、前記一端に、前記アンテナコイルに接して保持する溝を備えたことを特徴とする巻き線治具。
2. 前記伝熱部の溝は、断面形状が略Ｕ字状の凹部または略Ｖ字状の凹部であることを特徴とする請求項１に記載の巻き線治具。
3. 請求項１又は２の巻き線治具により、前記ガイドピンに前記導線を布設して前記アンテナコイルを形成し、前記伝熱部を介した前記ヒーター部の熱で前記アンテナコイルを加熱し、熱可塑性樹脂シートまたは接着層を設けた樹脂シートに前記アンテナコイル及び前記断熱部を接触し、加圧し、前記アンテナコイルを埋め込むことを特徴とする巻き線治具を用いたアンテナシートの製造方法。

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