JP5560841B2

JP5560841B2 - 非接触ｉｃ内蔵用紙ならびにｉｃ付き冊子またはｉｃカード

Info

Publication number: JP5560841B2
Application number: JP2010077132A
Authority: JP
Inventors: 和代箕輪
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: JP2011210015A

Description

本発明は、固有の識別情報を格納したＩＣチップと、この識別情報を送受信するアンテナとからなる非接触型のＩＣインレットを内蔵している非接触ＩＣ内蔵用紙と、それを用いたＩＣ付き冊子またはＩＣカードに関する。

近年、非接触ＩＣカードや非接触ＩＣタグを用いたシステムが普及している。例えば、パスポートや預貯金通帳冊子にＩＣチップを含む非接触ＩＣモジュールとそれに接続されたアンテナとからなるＩＣインレットを外装基材で挟み込んだ非接触ＩＣ内蔵用紙を非接触型情報媒体とし、この非接触型情報媒体を表紙等に貼り合わせて装填した、電子データの記入や印字が可能な非接触型情報媒体付属冊子が、非接触ＩＣ付き冊子として開発され公知となっている。

非接触ＩＣカードや非接触ＩＣ付き冊子（パスポート等）などの如きにＩＣチップを内蔵し、非接触状態で識別情報の送受信を行ってこの識別情報の記録・消去などが行える情報記録メディア（ＲＦＩＤ(Radio Frequency Identification)）の用途に用いられる非接触型ＩＣインレットは、絶縁性を有する有機基材上に金属（銅やアルミニウム）の導電材よりなるアンテナとこれに接続するＲＦＩＤ用ＩＣチップを実装した構成を有している。

上記非接触型のＩＣインレットを内蔵した非接触ＩＣ内蔵用紙を用いて、以下のような製品の事例がある。第１の基材シートの上面側に、所定の広さの開口部を有する第２の基材シートが接着されて凹部が形成され、前記凹部内にＩＣチップ及びアンテナが備えられ、前記第１の基材シートの下面側に接着剤層が設けられている非接触ＩＣ内蔵用紙を、その機能に注目して非接触型データキャリアと称される非接触型情報媒体とし、この非接触型データキャリアが冊子の表表紙または裏表紙に貼付されてなる非接触型データキャリアを有するＩＣ付き冊子がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−４２０６８号公報

前記非接触型ＩＣインレットを内蔵する製品の信頼性規格として、ある一定の試験時間の耐塩水試験を行った後に通信が可能であるという条件を満足しなければならない。しかし、この耐塩水試験の際に、水分を媒介として塩化物イオン、ナトリウムイオンが内部のＩＣモジュールの接続端子とアンテナとの接続部まで透過する。そのため、前記ＩＣモジュールの接続端子として使用されるリードフレームとアンテナとが異種金属で実装されたり、または同種金属実装だが異種金属がその実装部に接触した場合は、その実装部の周辺部はイオン化傾向の異なる金属が存在することで、塩水の接触による局部電池効果により腐食が発生することを見出した。その結果、非接触型ＩＣインレットを内蔵する製品が故障するという問題が生じることもある。

本発明は、前記の問題点に鑑みて提案するものであり、本発明が解決しようとする課題は、ＩＣ付き冊子またはＩＣカードに用いられる非接触ＩＣ内蔵用紙に内蔵される非接触型のＩＣインレットを構成するアルミニウムアンテナとＩＣモジュールとの接続部であるリードフレーム部の腐食耐性を高め、信頼性の高い非接触ＩＣ内蔵用紙を提供することで
ある。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、ＩＣモジュールとアルミニウムアンテナとを備えた非接触型のＩＣインレットが印刷媒体に内蔵されている非接触ＩＣ内蔵用紙であって、ＩＣインレットを収納する中間層と中間層の表裏面に設けられる表面層および裏面層を有し、前記ＩＣインレットを構成するアルミニウムアンテナとＩＣモジュールとの接続部であるリードフレームが、両金属素材の同種性を益々高めて前記接続部の腐食耐性を高めるためにアルミニウムアンテナと融点の差が５０度以下の同種金属であり、ＩＣインレットを構成するアルミニウムアンテナとＩＣモジュールとの接続部に異種金属の接触がないことを特徴とする非接触ＩＣ内蔵用紙である。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の非接触ＩＣ内蔵用紙を用いたことを特徴とするＩＣ付き冊子である。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１記載の非接触ＩＣ内蔵用紙を用いたことを特徴とするＩＣカードである。

本発明は、以上の構成であり、ＩＣ付き冊子またはＩＣカードに用いられる非接触ＩＣ内蔵用紙に内蔵される非接触型のＩＣインレットを構成するアルミニウムアンテナとＩＣモジュールとの接続部であるリードフレームがアルミニウムアンテナと同種金属であるから、アルミニウムアンテナとリードフレーム部の両素材のイオン化傾向を同一にして、両者間の局部電池効果を抑制するので、前記接続部の腐食耐性を高め、信頼性の高い非接触ＩＣ内蔵用紙を提供することができる。

また、上記請求項２に係る発明によれば、前記非接触型のＩＣインレットを構成するアルミニウムアンテナとＩＣモジュールとの接続部にいかなる異種金属も接触させないことで、アルミニウムアンテナと接触する面での局部電池効果発現の可能性をさらに排除するので、前記接続部の腐食耐性を高め、信頼性の高い非接触ＩＣ内蔵用紙を提供することができる。

また、上記請求項３に係る発明によれば、前記非接触型のＩＣインレットを構成するアルミニウムアンテナとＩＣモジュールのリードフレームとの金属素材の融点の差を５０度以下とすることによって、両金属素材の結晶性や不純物含有率を含めた同種性を益々高めて前記接続部の腐食耐性を高め、信頼性の高い非接触ＩＣ内蔵用紙を提供することができる。さらに、アルミニウムアンテナ及び、アンテナと接触するモジュールのリードフレームの溶接の条件出しの簡便化、および工程負荷の減少により、工程の安定性を保つことができる。

また、上記請求項４に係る発明によれば、前記非接触型のＩＣインレットを構成するアルミニウムアンテナとＩＣモジュールのリードフレームとの金属素材の酸化比率の差を、Ｘ線光電子分光分析装置において、１０atomic％以下とし、かつ、ケミカルシフトしたメタルＡｌに対するＡｌ−Ｏの強度比の差を１０％以下とすることによって、アルミニウムアンテナ及び、アンテナと接触するモジュールのリードフレームを構成する金属素材の酸化状態を同程度とするために電位差を生じない、つまり局部電池効果をさらに抑制して、前記接続部の腐食耐性を高め、信頼性の高い非接触ＩＣ内蔵用紙を提供することができる。

また、上記請求項５に係る発明によれば、上記請求項１〜４に係る発明によって得られる信頼性の高い非接触ＩＣ内蔵用紙を用いるので、多様な環境で使用される最終製品として、総合的に信頼性の高いＩＣ付き冊子またはＩＣカードを提供することができる。

本発明の非接触ＩＣ内蔵用紙の構造を説明するための模式断面図である。本発明の非接触ＩＣ内蔵用紙を用いたＩＣ付き冊子の一事例を説明するための斜視図である。本発明に用いる非接触ＩＣインレットの実施の形態を説明するための模式平面図である。本発明に用いるアルミニウムアンテナとリードフレームとの接触箇所を示す模式平面図である。本発明の非接触ＩＣ内蔵用紙を用いたＩＣカードの一事例を説明するための模式断面図であって、（ａ）は各層の分解図を示し、（ｂ）は合体図を示す。

以下に、本発明を実施するための形態を図面を用いて詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の非接触ＩＣ内蔵用紙１０の構造は、ＩＣモジュール２５とアルミニウムアンテナ２１とを備えた非接触型のＩＣインレット２６が印刷媒体３０に内蔵されており、ＩＣインレット２６を収納する中間層３１と中間層の表裏面に設けられる表面層３２および裏面層３３を有し、前記ＩＣインレットを構成するアルミニウムアンテナ２１とＩＣモジュール２５との接続部であるリードフレーム２３が、アルミニウムアンテナ２１と同種金属である。

前記同種金属とは、本発明において、第一義的には、アルミニウムを主成分とする金属をリードフレームに使用していることを指し、その結果、アルミニウムアンテナ２１とＩＣモジュール２５との接続が、異種金属間のイオン化傾向の差による局部電池効果を抑制し、塩水中における接続部の腐食耐性を高めることができる。

また、アルミニウムアンテナ２１とＩＣモジュール２５との接続部に、接続補助目的であれ、他の目的であれ、いかなる異種金属も接触させないことにより、アルミニウムアンテナと接触する面での局部電池効果発現の可能性をさらに排除することができる。

また、アルミニウムアンテナ２１とリードフレーム２３との両金属素材の同種金属の関係が第一義的に成り立つ場合であっても、両金属素材の結晶性や不純物含有率を含めた同種性が不充分な場合に、両金属素材の融点の差が大きくなる。従って、両金属素材の同種性を益々高めて前記接続部の腐食耐性を高めるために、融点の差の小さい素材を選択した方が好ましい。望ましくは融点の差を５０度以下とすることにより、信頼性の高い非接触ＩＣ内蔵用紙を提供することができる。さらに、アルミニウムアンテナ２１及び、アンテナと接触するモジュールのリードフレーム２３の溶接の条件出しの簡便化、および工程負
荷の減少により、工程の安定性を保つという点でも、上記の選択が望ましい。

また、アルミニウム金属は酸化被膜を作りやすいが、前記両金属素材の結晶性や不純物含有率を含めた同種性を高める意味と同様な意味で、酸化の程度も同等とすることが望ましい。具体的には、ＩＣインレットを構成するアルミニウムアンテナ２１の金属素材と、前記アンテナと接触するＩＣモジュールのリードフレーム２３の金属素材との純金属に対する酸化比率の差が、Ｘ線光電子分光分析において、１０atomic％以下であり、かつ、ケミカルシフトしたメタルＡｌに対するＡｌ−Ｏの強度比の差が１０％以下であることが望ましい。このように両金属素材の同種性を高めることが、前記接続部の腐食耐性を高めるだけでなく、溶接工程の条件出しの簡便化等により、工程の安定性を保つ上でも有利である。

非接触ＩＣ内蔵用紙１０の一部である非接触ＩＣインレット２６は図３に示すように、アンテナシート基材２０とアルミニウムアンテナ２１、ＩＣチップ２２、リードフレーム２３とから構成される。この内、ＩＣチップ２２とリードフレーム２３とは、ＩＣモジュール２５として結線及び樹脂封止した部品形状で供給することができる。前記ＩＣインレット２６は、例えば図１に示すように、アンテナシート基材２０の所定の位置に開口部２４を刻設してＩＣモジュール２５の突起部を埋設することにより、部材の平坦性を保つように準備することができる。

図３に示すＩＣインレット２６は、アンテナシート基材２０上にエッチング方式やワイヤボンディング方式、印刷アンテナ方式などによってアルミニウムアンテナ２１が通常はコイル状に形成される。このアルミニウムアンテナ２１と電気的に接続するリードフレーム２３とは溶接方式など一般的な方法によって実装される。図４に、本発明に用いるアルミニウムアンテナ２１とリードフレーム接合部２７との接触箇所を模式平面図で示す。図の斜線部が露出したリードフレームとアンテナとの接触箇所であり、この部分の腐食耐性を本発明により高めることができる。

また、ＩＣモジュール２５とアルミニウムアンテナ２１とアンテナシート基材２０とからなるＩＣインレット２６は、ＩＣチップ自身の厚みや、アンテナの厚み、ジャンパ線とアンテナの接合部や、アンテナシート基材自体の厚みなどにより、前記平坦性保持のための施策を行ってもなお、凹凸のあるシートとなっている。このＩＣインレット２６を、後述のように、冊子基材層３４等の間に挟んで非接触ＩＣ内蔵用紙１０に加工する際、外観上はこれらの凹凸を無くすることが望ましい。

図１に示すように、前記印刷媒体３０は、中間層３１と、その表裏面に設けられ、各種パターンが印刷される表面層３２および裏面層３３とを含み、中間層３１にＩＣインレット２６を収納することで、非接触ＩＣ内蔵用紙１０となる。例えば、ＩＣ付き冊子に使用する非接触ＩＣ内蔵用紙１０において、中間層３１は、パルプ繊維を主体とした原紙を加工した冊子基材層３４を基礎としている。冊子基材層３４の所定の位置に、前記アルミニウムアンテナ２１の外周を最大とする平面形状に応じた、もしくはやや大きめの穴が刻設され、前記非接触型のＩＣインレット２６が穴内に載置されることにより、外平面を平坦にした中間層３１を作ることができる。

本発明の非接触ＩＣ内蔵用紙１０を使用したＩＣ付き冊子１５は、図２に示すような形状であり、表紙用部材１１とその内面に貼着する内貼り用紙１２との間に非接触ＩＣ内蔵用紙１０を挟み込んで接着され、これに複数の本文用紙１３を加えたものである。

また、図１において、印刷媒体３０を構成する表面層３２および裏面層３３は、パルプ繊維を主体とした薄紙で、その片面に予め接着剤層が形成されていて、この接着剤層の面
にて前記非接触型のＩＣインレット２６が穴内に載置された中間層３１を貼り合わせて、嵌め込まれているＩＣインレット２６を隠蔽し、かつ保護することができる。なお、中間層３１の平坦性の不足を接着剤層により補うこともできる。

図５は、本発明の非接触ＩＣ内蔵用紙を用いたＩＣカードの一事例を説明するための模式断面図であって、（ａ）は各層の分解図を示し、（ｂ）は合体図を示す。
ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）等の樹脂を成形したカード基材層３５に穴あけ加工を施しておき、前記ＩＣインレット２６の表裏からカード基材層３５で挟みこみ貼り合わせて中間層３１とすることができる。中間層３１の表裏から、印刷等を施した表面層３２および裏面層３３が積層され、本発明の非接触ＩＣ内蔵用紙が形成できる。その後、非接触ＩＣ内蔵用紙の外表面に、保護層３６等の必要に応じて設ける各層を追加形成して、ＩＣカード１６が形成できる。

アルミニウムアンテナとアンテナに接触するＩＣモジュールのリードフレームが同種金属で作製された非接触ＩＣ内蔵用紙について、一定時間の塩水試験を行った。その結果、非接触ＩＣ内蔵用紙１２ピース中に通信ＮＧは無かった。また、モジュール部における腐食は確認されなかった。

〈比較例１〉
アルミニウムアンテナとアンテナに接触するＩＣモジュールのリードフレームが異種金属で作製された非接触ＩＣ内蔵用紙について、一定時間の塩水試験を行った。その結果、非接触ＩＣ内蔵用紙１２ピース中１ピースが通信ＮＧとなった。通信ＮＧ品には、モジュール部における腐食が確認された。

従って、本発明に係る非接触ＩＣ内蔵用紙は耐塩水性に優れ、腐食を抑制することが可能である。
また、従来のリードフレームは銅合金系素材で作製されており、本発明に係る非接触型のＩＣインレット内蔵のＩＣ付き冊子及びＩＣカードに設置されるアルミニウムアンテナと同金属でアンテナと接触するＩＣモジュールのリードフレームを作製することで、素材コスト、製造コストの削減、重金属の使用をさけることで環境への負荷を減らすことが可能となる。

１０・・・非接触ＩＣ内蔵用紙
１１・・・表紙用部材
１２・・・内貼り用紙
１３・・・本文用紙
１５・・・ＩＣ付き冊子
１６・・・ＩＣカード
２０・・・アンテナシート基材
２１・・・アルミニウムアンテナ
２２・・・ＩＣチップ
２３・・・リードフレーム
２４・・・開口部
２５・・・ＩＣモジュール
２６・・・ＩＣインレット
２７・・・リードフレーム接合部
３０・・・印刷媒体
３１・・・中間層
３２・・・表面層
３３・・・裏面層
３４・・・冊子基材層
３５・・・カード基材層
３６・・・保護層

Claims

ＩＣモジュールとアルミニウムアンテナとを備えた非接触型のＩＣインレットが印刷媒体に内蔵されている非接触ＩＣ内蔵用紙であって、ＩＣインレットを収納する中間層と中間層の表裏面に設けられる表面層および裏面層を有し、前記ＩＣインレットを構成するアルミニウムアンテナとＩＣモジュールとの接続部であるリードフレームが、両金属素材の同種性を益々高めて前記接続部の腐食耐性を高めるためにアルミニウムアンテナと融点の差が５０度以下の同種金属であり、ＩＣインレットを構成するアルミニウムアンテナとＩＣモジュールとの接続部に異種金属の接触がないことを特徴とする非接触ＩＣ内蔵用紙。
請求項１記載の非接触ＩＣ内蔵用紙を用いたことを特徴とするＩＣ付き冊子。
請求項１記載の非接触ＩＣ内蔵用紙を用いたことを特徴とするＩＣカード。