JP6701908B2 - 積層体 - Google Patents

Description

本発明は、接触端子を有する基板が接着された積層体に関するものである。

従来、ＩＣモジュールがカード基材の凹部に接着されたＩＣカードがあった。
しかし、従来のＩＣカードは、例えば長時間利用しているうちに、ＩＣモジュールがカード基材から浮いてしまう場合があった。

特開２０１４−１０６６７６号公報

本発明の課題は、ＩＣモジュールの浮きを抑制できる積層体を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。また、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

・第１の発明は、ＰＶＣシートを含む複数のシート層と、外部接触端子、基板（４１）を有するＩＣモジュール（４０）と、ＩＣモジュールを収容し、ＰＶＣシートが露出した露出部（５１ａ）を有するモジュール収容部（５１）とを備え、前記基板は、接着部（６０）によって前記露出部に接着され、試験条件が６０℃、９０％ＲＨ、５００時間の加速試験後に、前記基板及び前記接着部の間を剥離した状態において、前記基板の剥離面のスズの原子組成百分率が２．０ａｔｏｍｉｃ％以下であること、を特徴とする積層体である。
・第２の発明は、ＰＶＣシートを含む複数のシート層と、外部接触端子、基板（４１）を有するＩＣモジュール（４０）と、ＩＣモジュールを収容し、ＰＶＣシートが露出した露出部（５１ａ）を有するモジュール収容部（５１）とを備え、前記基板は、接着部（６０）によって前記露出部に接着され、前記基板を形成するＰＶＣシート材は、試験条件が６０℃、９０％ＲＨ、５００時間の加速試験後に、シート表面のスズの原子組成百分率が２．０ａｔｏｍｉｃ％以下であること、を特徴とする積層体である。

本発明によれば、ＩＣモジュールの浮きを抑制できる積層体を提供できる。

実施形態のカード１を示す図である。 実施形態のモジュール収容部５０近傍を拡大した断面図である。 実施形態の検証実験の結果を説明する表である。

（実施形態）
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、実施形態のカード１を示す図である。
図１（Ａ）は、カード１を上面から見た図である。
図１（Ｂ）は、カード１の層構成を説明する断面図（図１（Ａ）のＢ−Ｂ断面図）である。
実施形態、図面では、説明と理解を容易にするために、ＸＹＺ直交座標系を設けた。図１に示すように、この座標系は、カード上面を観察した状態におけるカード１の長手方向が左右方向Ｘ（左側Ｘ１，右側Ｘ２）、短手方向が縦方向Ｙ（下側Ｙ１，上側Ｙ２）、観察方向が厚さ方向Ｚ（下側Ｚ１，上側Ｚ２）である。なお、各図面において、厚さ方向Ｚ等の構成等は、明確に図示するために、適宜大きさを誇張する。

［カード１の構成］
カード１（積層体）は、外部装置との間で、非接触通信及び接触通信が可能なＩＣカードである。
なお、説明は省略するが、カード１は、必要に応じて、磁気リーダで読み取り可能な磁気ストライプ等を備える。

カード１は、アンテナシート１０、上層部２０、下層部３０、ＩＣモジュール４０、モジュール収容部５０、接着部６０を備える。アンテナシート１０の上側Ｚ２には、上層部２０が積層され、また、アンテナシート１０の下側Ｚ１には、下層部３０が積層されている。
アンテナシート１０は、非接触通信用のＩＣチップ４３、アンテナ（図示せず）等が実装されている。ＩＣチップ４３は、外部機器との間で通信するための制御装置、記憶装置等を備える電気部品である。アンテナは、電磁誘導方式で通信するためのループコイルアンテナである。アンテナは、例えば、被覆付導線をコイル状に巻いたものである。

上層部２０は、下側Ｚ１から上側Ｚ２に向けて上基材２１、透明シート２２、印刷層２３が積層されている。
上基材２１は、カード１のコア部材である。上基材２１は、複数の層から形成されていてもよい。
透明シート２２は、カード１の上面を保護するカバー層である。
印刷層２３は、クレジットカードの会社名等の文字や、記号、模様等がオフセット印刷等によって設けられた層である。

下層部３０は、上側Ｚ２から下側Ｚ１に向けて下基材３１、透明シート３２が積層されている。
下基材３１は、上基材２１と同様に、カード１のコア部材である。下基材３１は、複数の層から形成されていてもよい。
透明シート３２は、カード１の下面を保護するカバー層である。透明シート３２の上面又は下面には、カード１の使用方法の説明等が印刷された印刷層（図示せず）を備える。

これら複数のシート層、つまり、アンテナシート１０、上基材２１、透明シート２２、下基材３１、透明シート３２をカード上面から見た外形は、カード外形と同等である。また、これら複数のシート層は、それぞれＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）シート材である。これらの層間は、熱プレスによって熱溶着される。詳細な説明は省略するが、各層間には、内部構造の隠蔽の目的、層間の熱溶着性の向上の目的等のために、シルク印刷層等を設けてもよい。

ＩＣモジュール４０は、外部機器と接触通信するための電気部品である。
ＩＣモジュール４０は、基板４１、接触端子４２（外部接触端子）、ＩＣチップ４３を備える。
基板４１は、ＩＣチップ４３を実装するための電気基板である。基板４１は、例えばガラスエポキシ基板等である。
接触端子４２は、外部機器の端子と接触通信するための端子である。接触端子４２は、基板４１上面に設けられており、カード上面に露出している。接触端子４２は、例えば、銅箔に金メッキがされたものである。
ＩＣチップ４３は、外部機器と通信するための制御装置、記憶装置等を備える電気部品である。ＩＣチップ４３は、基板４１下面に実装されている。ＩＣチップ４３の周囲は、樹脂等の封止部材４４によって封止されている。

モジュール収容部５０は、ＩＣモジュール４０を収容する凹部である。モジュール収容部５０は、各層間を溶着後に、カード上面から切削加工することにより形成される。
モジュール収容部５０は、上穴部５１、下穴部５２を備えており、２段階の深さになっている。
上穴部５１は、モジュール収容部５０の上部分を形成する穴である。上穴部５１は、カード上面から上基材２１の途中まで切削することにより形成される。
下穴部５２は、上穴部５１の内側に設けられる。上側Ｚ２から見た外形は、下穴部５２が上穴部５１よりも小さい。また、深さは、下穴部５２が上穴部５１よりも深い。
上記構成により、ＩＣモジュール４０の収容前の状態では、上穴部５１の底部は、上側Ｚ２に露出している。上基材２１が露出した部分を、以下「露出部５１ａ」ともいう。

接着部６０は、ＩＣモジュール４０を、モジュール収容部５０に接着するための部材（例えばポリエステル系の接着剤等）である。接着部６０は、例えば、基材を有しない熱接着シート等である。
接着部６０は、ＩＣモジュール４０の基板４１下面と、露出部５１ａとの間に配置されることにより、これらの間を接着する。
これにより、ＩＣモジュール４０は、モジュール収容部５０内に固着される。

（モジュール剥離）
図２は、実施形態のモジュール収容部５０近傍を拡大した断面図である。
図２（Ａ）は、ＩＣモジュール４０が収容部に収容された状態である。
図２（Ｂ）は、ＩＣモジュール４０が剥離した状態である。
図２（Ｂ）に示すように、ＩＣモジュール４０は、製造後に長時間が経過すると、カード１から剥離し、脱落してしまうことがあった。このモジュール剥離の原因を解明できたので、説明する。

ＰＶＣシート材である上基材２１には、通常、熱安定剤としてスズ化合物が含まれている。スズ化合物の一部は、時間経過とともに、上基材２１からにじみ出てくること（以下「ブリード」ともいう）がある。
図２の矢印Ｃで示すように、このため、上基材２１の露出部５１ａからは、時間経過とともにスズ化合物がブリードする。そのため、接着部６０は、多量のスズ化合物を含み、また、接着部６０及び基板４１の界面には、スズ化合物が介在することになる。このため、接着部６０及び基板４１間の接着力は、低下してしまうと考えられる。また、この接着力の低下が、モジュール剥離の原因であると考えられる。

［モジュール剥離の検証実験］
モジュール剥離の原因の検証実験について説明する。
（検証実験１）
図３は、実施形態の検証実験の結果を説明する表である。
図３（Ａ）は、実施形態の検証実験１におけるサンプル表面の原子濃度を説明する表である。
検証実験１のサンプル♯０１〜♯０４は、上基材２１のＰＶＣシートとして、同一の種類のものを用いた。
検証実験１は、以下のように、加速試験にともなうサンプル表面の原子濃度の変化を検証した。原子濃度は、原子組成百分率（ａｔｏｍｉｃ％）で示す。実施形態では、単位の表記を適宜省略する。
（１）各サンプルを、後述する条件（温度、湿度が同じであり、試験時間が異なる）で加速試験した。
（２）各サンプルを、所定の曲率で屈曲させて、ＩＣモジュール４０のカード１からの浮きの有無を確認した。ＩＣモジュール４０の浮きがない場合には、剥離強度（つまり接着強度）が十分であると判定でき、一方、浮きがある場合には、剥離強度が不十分であると判定できる。
（３）ＩＣモジュール４０を、カード１から強制的に剥離後、界面の原子濃度を測定した。
上記（１）から（３）によって、経過時間の変化にともなう表面の変化を確認した。

カード１のサンプル、加速試験の条件は、以下の通りである。
サンプル♯０１：「６０℃ ９０％ ５００ｈ（時間）」の加速試験を行ったカードである。
サンプル♯０２：「６０℃ ９０％ ２００ｈ」の加速試験を行ったカードである。
サンプル♯０３：加速試験前の状態のカードである。
サンプル♯０４（参考）：ＩＣモジュール４０を収容する前、かつ、加速試験前の状態のカードである。つまり、カードにモジュール収容部５０を形成し、加速試験を行なわない状態のものである。
測定部分は、サンプル♯０１〜♯０３が、剥離界面（剥離面）である基板下面４１ａであり、サンプル♯０４が上基材２１の表面（露出部５１ａ）である。

サンプルの原子濃度は、Ｘ線光電子分光分析法（ＸＰＳ：Ｘ−ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）で測定した。
測定条件（装置、設定等）は、以下の通りである。
・装置：ＥＳＣＡＬＡＢ２２０ｉ−ＸＬ（サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製ＸＰＳ装置）
・入射Ｘ線：ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｅｄ ＡＬＫα線（単色化Ｘ線、ｈν＝１４８６．６ｅｖ）
・Ｘ線出力：１６０Ｗ（１０ｋＶ・１６ｍＡ）
・レンズモード：Ｌａｒｇｅ Ａｒｅａ ＸＬ（磁気レンズ）
・アパーチャ開度：Ｆ．Ｏ．Ｖ＝ｏｐｅｎ、Ａ．Ａ．＝ｏｐｅｎ
・測定領域：７００μｍφ
・光電子取込角度：９０度（試料法線上にインプットレンズを配置）
・帯電中和：電子中和銃＋４（Ｖ）・０．０８（ｍＡ）、中和補助マスク使用

（検証実験１の結果）
図３（Ａ）に示すように、スズ濃度は、時間経過とも増加する傾向があった。
すなわち、スズ濃度は、加速試験前のサンプル♯０３が「基板下面４１ａ：０．１」、２００ｈ経過後のサンプル♯０２が「基板下面４１ａ：１．２」、５００ｈ経過後のサンプル♯０１が「基板下面４１ａ：２．７」であった。
また、サンプル♯０２，♯０３は、ＩＣモジュール４０の浮きがなく、一方、サンプル♯０１は、ＩＣモジュール４０の浮きがあった。

この検証実験１によって、時間経過とともに、上基材２１からブリードするスズ化合物の量が増加し、また、剥離強度が低下することを確認できた。
また、ＩＣモジュール４０の浮きがなかったサンプルのうち最も高いスズ濃度は、サンプル♯０２の「基板下面４１ａ：１．２」であった。このため、「界面のスズ濃度が１．２以下であれば、剥離強度が十分であると判断でき、界面のスズ濃度が１．２よりも大きければ剥離強度が不十分である可能性があると判断できること」を確認できた。

さらに、検証実験１によって、カードを「６０℃ ９０％ ５００ｈ」の加速試験を行った後に、基板下面４１ａのスズ濃度が「２．７以下、１．２以上の範囲」であれば、カードの実使用上は、ＩＣモジュール４０の浮きを抑制できると考えられる。例えば、上記スズ濃度が、例えば「２．０以下」であれば、「２．７」に比べて十分に小さいので、ＩＣモジュール４０の浮きを抑制できる効果を期待できる。
また、上記スズ濃度が「１．８以下」であれば、上記範囲の中間値以下であるので、上記屈曲試験を行っても、ＩＣモジュール４０の浮きを抑制できる可能性が大きい。
さらに、上記スズ濃度が「１．５以下」であれば、スズ原子組成百分率がさらに小さいく、また、スズ濃度「１．２」に十分に近いので、ＩＣモジュール４０の浮きを抑制できる可能性がさらに向上する。

（検証実験２）
図３（Ｂ）は、実施形態の検証実験２におけるサンプル表面の原子濃度（原子組成百分率）を説明する表である。
検証実験２では、上基材２１のＰＶＣシートの種類が異なる複数のカード１を、全て共通の条件で加速試験を行った。加速試験の条件は、上記サンプル♯０１と同じ「６０℃ ９０％ ５００ｈ」である。
そして、検証実験１と同様にＩＣモジュール４０の浮きの有無を確認し、また、検証実験１の測定条件と同様な条件で、界面の原子濃度を測定した。
サンプルのカード１の上基材２１（ＰＶＣシート）は、以下の３種である。
サンプル♯０１：検証実験１に同じ
サンプル♯１２〜１３：種別の異なる基材
測定箇所は、基板下面４１ａである。

（検証実験２の結果）
図３（Ｂ）に示すように、スズ濃度は、サンプル♯１２が「０．１」、サンプル♯１３が「０．３」、サンプル♯１４が「０．２」であり、これらは、サンプル♯０１の「２．７」に比べると低かった。
また、サンプル♯１２〜♯１４は、ＩＣモジュール４０の浮きがなかった。一方、前述したように、サンプル♯０１は、ＩＣモジュール４０の浮きがあった。

この検証実験２によって、「上基材２１の材質に応じて、スズ化合物のブリード量が異なること」、「上基材２１としてブリード量が少ないＰＶＣシートを選択することによりＩＣモジュール４０の浮きを抑制できること」を確認できた。また、検証実験２によって、検証実験１の「界面のスズ濃度が１．２以下であれば、十分な剥離強度を得られること」を、再確認できた。

（検証実験３）
図３（Ｃ）は、実施形態の検証実験３におけるサンプル表面の原子濃度（原子組成百分率）を説明する表である。
検証実験３では、検証実験２と同じ４種のサンプル♯１，１２〜１４のシート材（つまり、ＩＣモジュール４０を収容しない状態の上基材２１）を、全て共通の条件で加速試験後に、スズ化合物のブリード量を確認した。
加速試験の条件は、検証実験２と同じ「６０℃ ９０％ ５００ｈ」である。そして、検証実験１，２の測定条件と同様な条件で、シート材表面の原子濃度を測定した。

（検証実験３の結果）
図３（Ｃ）に示すように、スズ濃度は、サンプル♯１２が「０．２」、サンプル♯１３が「０．１」、サンプル♯１４が「０．４」であり、これらは、サンプル♯０１の「２．４」に比べると低かった。

この検証実験３によって、「上基材２１として、上記加速試験後のスズ濃度が０．４以下のシート材を用いることにより、ＩＣモジュール４０の浮きを抑制できること」を確認できた。

また、検証実験３によって、シート材を「６０℃ ９０％ ５００ｈ」の加速試験を行った後に、シート表面のスズ濃度が「２．４以下、０．４以上の範囲」であれば、カードの実使用上は、ＩＣモジュール４０の浮きを抑制できると考えられる。
例えば、上記スズ濃度が、例えば「２．０以下」であれば、「２．４」に比べて十分に小さいので、ＩＣモジュール４０の浮きを抑制できる効果を期待できる。
また、上記スズ濃度が「１．４以下」であれば、上記範囲の中間値以下であるので、上記屈曲試験を行っても、ＩＣモジュール４０の浮きを抑制できる可能性が大きい。
さらに、上記スズ濃度が「１．０以下」であれば、スズ原子組成百分率がさらに小さいく、また、「０．４」に十分に近いので、ＩＣモジュール４０の浮きを抑制できる可能性がさらに向上する。

以上説明したように、シート材の選択等によって、上基材２１からのスズ化合物のブリード量をコントロールでき、また、使用時等においてＩＣモジュール４０の脱落を抑制でき、品質向上を期待できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、後述する変形形態等のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、前述した実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

（変形形態）
（１）実施形態において、カードは、非接触通信、接触通信両用のものである例を示したが、これに限定されない。カードは、非接触通信機能を備えず、接触通信機能のみを備えていてもよい。この場合には、アンテナシートが不要であるので、上基材、下基材を一体にした基材を設けてもよい。

（２）実施形態において、ＩＣモジュールの基板は、基材（上基材）に接着されている例を示したが、これに限定されない。ＩＣモジュールの基板は、基材以外のＰＶＣシートに接着されていてもよい。この場合でもスズ化合物のブリード量に基づいて、ＰＶＣシートの種類を選択することにより、ＩＣモジュールの十分な接着力を得ることができる。

カード…１ １２…ＩＣチップ ２１…上基材 ４０…ＩＣモジュール ４１…基板 ４２…接触端子 ４３…ＩＣチップ ５０…モジュール収容部 ５１…上穴部 ５１ａ…露出部 ５２…下穴部 ６０…接着部

Claims (2)

1. ＰＶＣシートを含む複数のシート層と、
   外部接触端子、及び、基板を有するＩＣモジュールと、
   ＩＣモジュールを収容し、ＰＶＣシートが露出した露出部を有するモジュール収容部とを備え、
   前記基板は、接着部によって前記露出部に接着され、
   前記ＰＶＣシートは、前記ＰＶＣシートを単体で、試験条件が６０℃、９０％ＲＨ、５００時間の加速試験後における前記ＰＶＣシート表面のスズの原子組成百分率が０．４ａｔｏｍｉｃ％以下であり、
   試験条件が６０℃、９０％ＲＨ、５００時間の加速試験後に、前記基板及び前記接着部の間を剥離した状態において、前記基板の剥離面のスズの原子組成百分率が２．０ａｔｏｍｉｃ％以下であること、
   を特徴とする積層体。
2. ＰＶＣシートを含む複数のシート層と、
   ＰＶＣシートが露出した露出部を有するモジュール収容部とを備え、
   前記ＰＶＣシートは、前記ＰＶＣシートを単体で、試験条件が６０℃、９０％ＲＨ、５００時間の加速試験後における前記ＰＶＣシート表面のスズの原子組成百分率が０．４ａｔｏｍｉｃ％以下であること、
   を特徴とする積層体。

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