JP5947652B2 - コンビネーション型icカード及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、接触状態及び非接触状態にて情報の書き込みや読み出しが可能なICチップを有するコンビネーション型ICカードに関し、特に、非接触状態にて情報の書き込みや読み出しを行うためのアンテナパターンとICチップとの接続部分の耐久性を向上させる技術に関する。
近年、情報化社会の進展に伴って、情報をカードに記録し、該カードを用いた情報管理や決済等が行われている。このような情報管理や決済等に用いられるカードは、ICチップが搭載されたICカードや、磁気により情報が書き込まれた磁気カード等があり、専用の装置を用いて情報の書き込みや読み出しが行われる。
さらに、ICカードにおいては、情報の書き込みや読み出しを専用の装置に接触させることにより行う接触型ICカードと、専用の装置に近接させるだけで情報の書き込みや読み出しを行うことができる非接触型ICカードがある。これらのICカードは、磁気カードと比較してセキュリティ性が高いとともに書き込み可能な情報量が多く、また、1枚のカードを多目的に使用できるため、市場における普及度は増加の一途を辿っている。
さらに、近年では、上述したような接触型ICカードと非接触型ICカードとを組み合わせた複合ICカードも普及しており、接触状態にて情報の書き込みや読み出しを行うICチップと非接触状態にて情報の書き込みや読み出しを行うICチップとがそれぞれ搭載されたハイブリッド型ICカードや、接触状態及び非接触状態のいずれの場合においても情報の書き込みや読み出しが可能な1つのICチップが搭載されたコンビネーション型ICカードが用いられている。
図6は、一般的なコンビネーション型ICカードの一例を示す図であり、(a)は表面図、(b)はICチップ210近傍の断面図、(c)はアンテナ基材230の構成を示す図、(d)はICチップ210を取り除いた状態にて穴部221を表面から見た図である。
本従来例は図6に示すように、2枚のカード基材220a,220bにアンテナ基材230が挟み込まれた積層構造を有する。
カード基材220a,220bはそれぞれ、樹脂からなる複数の層が積層されて構成されている。
アンテナ基材230は、樹脂等のベース基材231上にコイル状のアンテナパターン232とアンテナパターン232に接続された接続パターン234とが形成されて構成されている。なお、図6では、わかりやすくアンテナパターン232を1周するコイル形状として図示しているが、アンテナパターン232は複数周回するコイル形状となっている。接続パターン234は、アンテナパターン232の両端に形成されている。
カード基材220a,220b及びアンテナ基材230には、ICチップ210を埋設するための穴部221が形成されている。穴部221は、ICチップ210の形状に合わせて、カード基材220a側からカード基材220aの途中まで掘削された領域と、カード基材220aが全て掘削された領域と、カード基材220bの途中まで掘削された領域との階段状になっており、カード基材220aが全て掘削された領域にて接続パターン234が露出している。
ICチップ210は、その表面に、接触状態で情報の書き込みや読み出しを行うための接点211を有している。穴部221に埋設されたICチップ210は、絶縁性の接着テープ240aによってカード基材220aに固定されるとともに、樹脂バインダーに銀粒子が含有されてなる銀ペースト接着剤240bによって接続パターン234と電気的に接続されている。
上記のように構成されたコンビネーション型ICカード201においては、ICチップ210の接点211が、接触状態にて情報の書き込みや読み出しを行うための情報書込/読出装置に電気的に接触すると、接点211を介してICチップ210に情報が書き込まれたり、ICチップ210に書き込まれた情報が接点211を介して読み出されたりする。
また、非接触状態にて情報の書き込みや読み出しを行うための情報書込/読出装置に近接すると、該情報書込/読出装置からの電磁誘導によってアンテナパターン232に電流が流れ、この電流が銀ペースト接着剤240bを介してICチップ210に供給され、それにより、ICチップ210に対する情報の書き込みや読み出しが行われる。
ここで、上述したようなコンビネーション型ICカードは、キャッシュディスペンサーやATM等にて搬送される際、上下の搬送ローラから加わる荷重負荷によってICチップ210とアンテナパターン232との接続不良が生じてしまう虞れがある。特に、ICチップ210とアンテナパターン232とを電気的に接続するための銀ペースト接着剤240bが平滑な接続パターン234と接続されているため、接続不良が生じやすい。
そこで、ICチップ210とアンテナパターン232との接合部を、搬送ローラから負荷がかからない領域にずらすことにより、ICチップ210とアンテナパターン232との接続不良を回避する技術が、例えば特許文献1に開示されている。
特開2011−257981号公報
しかしながら、特許文献1に開示された技術においては、ICチップとアンテナパターンとの接合部を、キャッシュディスペンサーやATM等の搬送ローラから負荷がかからない領域にずらしているだけであるため、キャッシュディスペンサーやATM等以外において、ICチップとアンテナパターンとを接続している部分に負荷がかかった場合、ICチップとアンテナパターンとの接続不良が生じてしまう虞れがある。
本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、ICチップとアンテナパターンとの接続部分に負荷がかかった場合に、ICチップとアンテナパターンとの接続不良が生じてしまう可能性を低減することができるコンビネーション型ICカード及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、
樹脂製の第1及び第2のカード基材の間に、アンテナパターン及び該アンテナパターンに接続された接続パターンを具備するアンテナ基材が挟み込まれた積層構造を有し、前記第1のカード基材側から掘削された穴部内にICチップが埋設され、前記ICチップが、前記穴部内において前記接続パターンが露出した接続領域にて当該接続パターンに導電性接着剤を介して接続されてなるコンビネーション型ICカードにおいて、
前記接続領域の一部に、前記第1のカード基材の一部が、前記第1のカード基材のそれ以外の部分から分離して島状に孤立して配設されていることを特徴とする。
上記のように構成された本発明においては、ICチップと接続パターンとが導電性接着剤によって接続される接続領域の一部に、第1のカード基材の一部が、第1のカード基材のそれ以外の部分から分離して島状に孤立して配設されているので、接続領域に付与された導電性接着剤は、接続パターン以外にこの第1のカード基材の一部と接着されることになる。ここで、第1のカード基材は、樹脂製であることにより、導電性接着剤との接着力が接続パターンに比べて強い。そのため、接続領域において負荷がかかった場合においても、導電性接着剤と接続パターンとが、接続パターン上の一部に配設された第1のカード基材の一部によって剥がれにくくなり、ICチップとアンテナパターンとの接続不良が生じてしまう可能性が低減する。
また、このようなコンビネーション型ICカードの製造方法としては、前記アンテナ基材を前記第1のカード基材と前記第2のカード基材との間に挟み込む工程と、
前記第1のカード基材のうち前記接続領域となる部分を、前記第1のカード基材の一部が配設される領域を除いて前記接続パターンが露出するまで掘削する工程と、
前記第1及び第2のカード基材、並びに前記アンテナ基材を、前記ICチップが埋設されるような形状に掘削する工程と、
前記接続領域に前記導電性接着剤を付与する工程と、
前記穴部内に前記ICチップを埋設する工程とを有するものが考えられる。
本発明においては、ICチップと接続パターンとが導電性接着剤によって接続される接続領域の一部に、第1のカード基材の一部が、第1のカード基材のそれ以外の部分から分離して島状に孤立して配設されていることにより、接続領域において負荷がかかった場合においても、導電性接着剤と接続パターンとが、接続パターン上の一部に配設された第1のカード基材の一部によって剥がれにくくなり、ICチップとアンテナパターンとの接続不良が生じてしまう可能性を低減することができる。
本発明のコンビネーション型ICカードの実施の一形態を示す図であり、(a)は表面図、(b)はICチップ近傍の断面図、(c)は(b)に示したA部拡大図、(d)はアンテナ基材の構成を示す図、(e)はICチップを取り除いた状態にて穴部を表面から見た図である。 図1に示したコンビネーション型ICカードの製造方法を説明するための図である。 図1に示したコンビネーション型ICカードに対してICチップと接続パターンとの接続部分に負荷がかかった場合における作用を説明するための図であり、(a)は第1のカード基材側から負荷がかかった状態を示す図、(b)は第2のカード基材側から負荷がかかった状態を示す図である。 図1に示したコンビネーション型ICカードの効果を確認するための曲げ試験の結果を示す図であり、(a)は図6に示したコンビネーション型ICカードの曲げ試験の結果を示す図、(b)は図1に示したコンビネーション型ICカードの曲げ試験の結果を示す図である。 本発明のコンビネーション型ICカードの他の実施の形態を示す図であり、(a)は表面図、(b)はICチップ近傍の断面図、(c)は(b)に示したA部拡大図である。 一般的なコンビネーション型ICカードの一例を示す図であり、(a)は表面図、(b)はICチップ近傍の断面図、(c)はアンテナ基材の構成を示す図、(d)はICチップを取り除いた状態にて穴部を表面から見た図である。
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明のコンビネーション型ICカードの実施の一形態を示す図であり、(a)は表面図、(b)はICチップ10近傍の断面図、(c)は(b)に示したA部拡大図、(d)はアンテナ基材30の構成を示す図、(e)はICチップ10を取り除いた状態にて穴部21を表面から見た図である。
本形態は図1に示すように、第1のカード基材20aと第2のカード基材20bとの間に、アンテナ基材30が挟み込まれた積層構造を有する。
カード基材20a,20bはそれぞれ、樹脂からなる複数の層が積層されて構成されている。複数の層を構成する樹脂としては、PETやPET−G等が考えられる。PETを用いた場合は、複数の層はホットメルト等の接着剤(不図示)によって互いに接着され、PET−Gを用いた場合は、熱をかけることによって互いに接着されている。また、カード基材20a,20bを、複数の層を積層するのではなく、1つの層から構成することも考えられるが、複数の層を積層して構成した方が、剛性が必要以上に高くならずに好ましい。
アンテナ基材30は、樹脂等のベース基材31上にコイル状のアンテナパターン32とアンテナパターン32に接続された接続パターン34とが形成されて構成されている。なお、図1では、わかりやすくアンテナパターン32を1周するコイル形状として図示しているが、アンテナパターン32は複数周回するコイル形状となっている。接続パターン34は、アンテナパターン32の両端に形成されている。
カード基材20a,20b及びアンテナ基材30には、ICチップ10を埋設するための穴部21が形成されている。穴部21は、ICチップ10の形状に合わせて、カード基材20a側からカード基材20aの途中まで掘削された領域と、カード基材20aが全て掘削された領域と、カード基材20bの途中まで掘削された領域との階段状になっており、カード基材20aが全て掘削された領域にて接続パターン34が露出している。この接続パターン34が露出した領域が、ICチップ10とアンテナパターン32とが電気的に接続される接続領域33となる。また、接続領域33においては、接続パターン34上の一部にカード基材20aの一部が残存した残存部22が配設されている。残存部22は、カード基材20aの他の領域から分離して島状に孤立しており、その一端が、カード基材20aが全て掘削された領域とカード基材20bの途中まで掘削された領域との境界と重なっている。
ICチップ10は、その表面に、接触状態で情報の書き込みや読み出しを行うための接点11を有しており、また、その裏面のうち、穴部21に埋設された場合に接続領域33にて接続パターン34と対向する領域に、アンテナパターン32と電気的に接続されるための接続端子(不図示)を有している。穴部21に埋設されたICチップ10は、絶縁性の接着テープ40aによってカード基材20aに固定されるとともに、樹脂バインダーに銀粒子が含有されてなる銀ペースト接着剤40bによって接続領域33において接続端子が接続パターン34と電気的に接続されている。また、接続領域33においては、接続パターン34上の一部に残存部22が配設されているため、ICチップ10は銀ペースト接着剤40bを介して残存部22と接着されている。なお、ICチップ10をカード基材20aに固定する手段は、絶縁性のものであれば接着テープ40aに限らず、ホットメルト等であってもよい。また、ICチップ10と接続パターン34とを電気的に接続する手段は、銀ペースト接着剤40bに限らず、はんだ等、導電性接着剤として機能するものであればよい。
上記のように構成されたコンビネーション型ICカード1においては、ICチップ10の接点11が、接触状態にて情報の書き込みや読み出しを行うための情報書込/読出装置に電気的に接触すると、接点11を介してICチップ10に情報が書き込まれたり、ICチップ10に書き込まれた情報が接点11を介して読み出されたりする。
また、非接触状態にて情報の書き込みや読み出しを行うための情報書込/読出装置に近接すると、該情報書込/読出装置からの電磁誘導によってアンテナパターン32に電流が流れ、この電流が銀ペースト接着剤40bを介してICチップ10に供給され、それにより、ICチップ10に対する情報の書き込みや読み出しが行われる。
以下に、上述したコンビネーション型ICカード1の製造方法について説明する。
図2は、図1に示したコンビネーション型ICカード1の製造方法を説明するための図であり、ICチップ10近傍の断面図を示す。
まず、ベース基材31上にアンテナパターン32及び接続パターン34を形成してアンテナ基材30を作製する(図2(a))。例えば、ベース基材31としてPETからなるものを用い、このPETからなるベース基材31上に銅からなる基材を貼り合わせ、エッチングによって銅基材を加工することでアンテナパターン32及び接続パターン34を形成する。
次に、ベース基材31上にアンテナパターン32及び接続パターン34が形成されたアンテナ基材30を、カード基材20a,20bによって挟み込む(図2(b))。なお、ここまでの工程は、複数のカード基材20a,20b及びアンテナ基材30がマトリックス状に配置されたものを用い、アンテナ基材30をカード基材20a,20bによって挟み込んだ後、個片状に断裁することが考えられる。
次に、カード基材20aのうち接続領域33となる部分を、残存部22となる領域を除いて接続パターン34が露出するまで掘削する(図2(c))。これは、金属からなるミリング刃を用いて行うことが考えられる。金属からなるミリング刃を用いた場合、ミリング刃が接続パターン34に接触すると、ミリング刃とアンテナパターン32とが接続パターン34を介して導通し、アンテナパターン32の共振周波数が大きく変化する。そこで、この共振周波数の変化を検出することにより、接続パターン34が露出したかどうかを判断し、接続パターン34が露出するまで掘削することができる。
次に、カード基材20aのうちICチップ10が埋設される領域全体を、ICチップ10の形状に合わせて深さd1だけ掘削する(図2(d))。
次に、ICチップ10の形状に合わせて、カード基材20a,20b及びアンテナ基材30を、カード基材20a側から深さd2だけ掘削する(図2(e))。すると、接続領域33において、カード基材20aから分離した残存部22がカード基材20aの他の領域から分離して島状に孤立することになる。この際、残存部22となる領域のカード基材20aは、図2(e)の工程において若干削られ、その厚さが数μm程度のものとなる。
これにより、ICチップ10が埋設されるような形状を有し、接続領域33にて接続パターン34が露出した穴部21が形成されることになる。なお、図2(c)〜(e)に示した工程は、順番を互いに入れ替えることもできるが、掘削する深さの制御方法が、図2(c)に示した工程と、図2(d),(e)に示した工程とで異なるため、図2(d),(e)に示した工程は連続して行うことが好ましい。
次に、接続パターン34及び残存部22上に銀ペースト接着剤40bを塗布により、接続領域33に銀ペースト接着剤40bを付与する(図2(f))。
その後、穴部21内にICチップ10を埋設し、熱をかけながら圧着する(図2(g))。ICチップ10には、カード基材20aに対向する面の周縁部に接着テープ40aが貼着されており、この接着テープ40aが熱によって溶解し、その後、固化することによってICチップ10がカード基材20aに固定される。また、接続領域33上には、銀ペースト接着剤40bが塗布されているため、ICチップ10の裏面に設けられた接続端子が銀ペースト接着剤40bに接触することにより、この銀ペースト接着剤40bによってICチップ10と接続パターン34とが電気的に接続され、また、残存部22とICチップ10とが接着されることになる。
以下に、上述したコンビネーション型ICカード1に対してICチップ10とアンテナパターン32との接続部分に負荷がかかった場合における作用について説明する。
図3は、図1に示したコンビネーション型ICカード1に対してICチップ10と接続パターン34との接続部分に負荷がかかった場合における作用を説明するための図であり、(a)はカード基材20a側から負荷がかかった状態を示す図、(b)はカード基材20b側から負荷がかかった状態を示す図である。
図1に示したコンビネーション型ICカード1に対して、ICチップ10と接続パターン34との接続部分にカード基材20a側から負荷がかかると、図3(a)に示すように、ベース基材20a,20b及びアンテナ基材30が、ベース基材20b側に突出するように湾曲し、それにより、特に接続領域33の中央部分において銀ペースト接着剤40bが接続パターン34から剥がれようとする作用が生じる。
ところが、接続領域33においては、銀ペースト接着剤40bが、接続パターン34以外にもカード基材20aの一部となる残存部22にも接着している。ここで、カード基材20aは、樹脂製であることにより、銀ペースト接着剤40bとの接着力が接続パターン34に比べて強い。そのため、接続領域33において負荷がかかった場合においても、銀ペースト接着剤40bと接続パターン34とが、接続パターン34上の一部に配設された残存部22によって剥がれにくくなり、ICチップ10とアンテナパターン32との接続不良が生じてしまう可能性が低減することになる。また、残存部22によって銀ペースト接着剤40bとアンテナ基材30との接触面積が増えることによっても、銀ペースト接着剤40bと接続パターン34とが剥がれにくくなる。
また、図1に示したコンビネーション型ICカード1に対して、ICチップ10と接続パターン34との接続部分にカード基材20b側から負荷がかかると、図3(b)に示すように、ベース基材20a,20b及びアンテナ基材30が、ベース基材20a側に突出するように湾曲し、それにより、特に接続領域33の周縁部において銀ペースト接着剤40bが接続パターン34から剥がれようとする作用が生じる。
ところが、接続領域33においては、銀ペースト接着剤40bが、接続パターン34以外にもカード基材20aの一部となる残存部22にも接着している。ここで、カード基材20aは、樹脂製であることにより、銀ペースト接着剤40bとの接着力が接続パターン34に比べて強い。そのため、接続領域33において負荷がかかった場合においても、銀ペースト接着剤40bと接続パターン34とが、接続パターン34上の一部に配設された残存部22によって剥がれにくくなり、ICチップ10とアンテナパターン32との接続不良が生じてしまう可能性が低減することになる。また、残存部22によって銀ペースト接着剤40bとアンテナ基材30との接触面積が増えることによっても、銀ペースト接着剤40bと接続パターン34とが剥がれにくくなる。
このように本形態においては、ICチップ10が埋設される穴部21内の接続領域33に、カード基材20aの一部となる残存部22が配設されており、ICチップ10と接続パターン34とを電気的に接続するために接続領域33に塗布された銀ペースト接着剤40bが、接続パターン34以外にも、樹脂からなることにより接着力が強い残存部22にも接着していることにより、接続領域33において負荷がかかった場合においても、銀ペースト接着剤40bと接続パターン34とが剥がれにくくなり、ICチップ10とアンテナパターン32との接続不良が生じてしまう可能性を低減することができる。
上述したコンビネーション型ICカード1の効果を確認するために曲げ試験を行った。以下に、その曲げ試験の結果について説明する。
図4は、図1に示したコンビネーション型ICカード1の効果を確認するための曲げ試験の結果を示す図であり、(a)は図6に示したコンビネーション型ICカード201の曲げ試験の結果を示す図、(b)は図1に示したコンビネーション型ICカード1の曲げ試験の結果を示す図である。
図1及び図6に示したコンビネーション型ICカード1,201をそれぞれ10サンプルずつ用意し、曲がる方向に負荷をかけた後にICチップ10,210に対して通信ができるかどうか試験を行った。なお、本試験は、JIS X 6305-1(2010)5.8準拠のカード曲げ耐性を確認する試験としている。
すると、図6に示したコンビネーション型ICカード201においては、図4(a)に示すように、3000回曲げた後に通信不良となるコンビネーション型ICカードが存在した。
一方、図1に示したコンビネーション型ICカード1においては、図4(b)に示すように、5000回曲げた後であっても、10サンプルのコンビネーション型ICカードの全てが通信可能であった。
なお、上述したように、接続領域33においては、残存部22によって銀ペースト接着剤40bと接続パターン34とが剥がれにくくなっているが、接続領域33における残存部22の割合を大きくしすぎると、銀ペースト接着剤40bと接続パターン34との接触面積が小さくなるため好ましくない。例えば、接続領域33における残存部22の割合を90%にした場合、上記同様の曲げ試験を行うと3500回で通信不良が生じた。接続領域33における残存部22の割合は、50%以下であることが好ましい。
(他の実施の形態)
図5は、本発明のコンビネーション型ICカードの他の実施の形態を示す図であり、(a)は表面図、(b)はICチップ10近傍の断面図、(c)は(b)に示したA部拡大図である。
本形態は図5に示すように、図1に示したものに対して、接続領域33における残存部122の配設領域が異なっている。本形態における残存部122は、接続領域33にて露出した接続パターン34の中央部分に配設されている。
このように構成されたコンビネーション型ICカード101においても、図1に示したコンビネーション型ICカード1と同様に、接続領域33において、銀ペースト接着剤40bが接続パターン34以外にも、樹脂からなることにより接着力が強い残存部122にも接着していることにより、接続領域33において負荷がかかった場合においても、銀ペースト接着剤40bと接続パターン34とが剥がれにくくなり、ICチップ10とアンテナパターン32との接続不良が生じてしまう可能性を低減することができる。
なお、本形態のコンビネーション型ICカード101は、残存部122は、接続領域33にて露出した接続パターン34の中央部分に配設されているが、接続領域33にて接続パターン34が露出する領域が残存部122によって複数に分断された状態となる場合、図2(c)に示した工程が、分断された接続領域それぞれについて行われることになる。
1,101 コンビネーション型ICカード
10 ICチップ
11 接点
20a,20b カード基材
21 穴部
22,122 残存部
30 アンテナ基材
31 ベース基材
32 アンテナパターン
33 接続領域
34 接続パターン
40a 接着テープ
40b 銀ペースト接着剤

Claims (2)

  1. 樹脂製の第1及び第2のカード基材の間に、アンテナパターン及び該アンテナパターンに接続された接続パターンを具備するアンテナ基材が挟み込まれた積層構造を有し、前記第1のカード基材側から掘削された穴部内にICチップが埋設され、前記ICチップが、前記穴部内において前記接続パターンが露出した接続領域にて当該接続パターンに導電性接着剤を介して接続されてなるコンビネーション型ICカードにおいて、
    前記接続領域の一部に、前記第1のカード基材の一部が、前記第1のカード基材のそれ以外の部分から分離して島状に孤立して配設されていることを特徴とするコンビネーション型ICカード。
  2. 請求項1に記載のコンビネーション型ICカードの製造方法であって、
    前記アンテナ基材を前記第1のカード基材と前記第2のカード基材との間に挟み込む工程と、
    前記第1のカード基材のうち前記接続領域となる部分を、前記第1のカード基材の一部が配設される領域を除いて前記接続パターンが露出するまで掘削する工程と、
    前記第1及び第2のカード基材、並びに前記アンテナ基材を、前記ICチップが埋設されるような形状に掘削する工程と、
    前記接続領域に前記導電性接着剤を付与する工程と、
    前記穴部内に前記ICチップを埋設する工程とを有する、コンビネーション型ICカードの製造方法。
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