JP7247086B2 - 取引カードのためのオーバーモールド加工電子部品及びその製造方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年７月２７日に提出された「取引カードのためのオーバーモールド加工電子部品及びその製造方法」と題する米国仮特許出願第６２／３６７３６２号（その内容は、参照によりあらゆる目的のためにその全体が本明細書において援用される）に関連し、その優先権の利益を主張する。

本発明は、電子部品を持つ取引カード及びその製造方法に関連する。

金属製支払いカードは、誘導結合支払いモジュール、ＲＦエレクトロニクス及び独立型電子インレイなどの電子部品を含むとき固有の課題を生じる。上記のような部品を収容するために、金属は、様々な形状に機械加工され、その後、部品は、キャビティの中に配置されて、露出されたままか又はプラスチックの印刷シート又はその他の装飾要素の下に隠される。装飾的要素は、プラテンラミネート加工、コンタクト接着剤、硬化接着剤又は「押し嵌め（push fit）」又は技術上既知の任意の接合法など多様なプロセスによってカードに付着できる。ＲＦシールドがキャビティに必要とされることがしばしばあり、これが、カードの望ましい外観を維持しながらカード組み立てることを更に複雑化する。

上記の要求される機械加工形状のいくつかは、かなりの量の金属を除去するか又はカードにスリット又は穴を残して、それが、カードの強度を低下させかつ外観を好ましくないものにする。カードを強化し好ましい面を与えるために、カード内に電子インレイを封入しかつカードの形状を強化するために、オーバーモールド加工及びインサート成形技術が開発されてきた。更に、この開発は、構成上の剛性及び望ましい外観を維持しながら臨界ＲＦ送受信領域においてより多くの金属除去を可能にするので、既存の設計に比べてＲＦ性能を改良してきた。

本発明の形態は取引カード、取引カードの製造プロセス並びに開示される方法に従って製造される取引カードに関する。

１つの形態によれば、本発明は、取引カードの製造プロセス及びそれによって製造された取引カードを提供する。プロセスは、電子部品を受け入れるための開口を取引カードのカード本体に形成することと、開口の中へ電子部品を挿入することと、電子部品の周りに成形材料を成形すること、を含む。

別の形態において、本発明は、取引カードを提供する。取引カードは、成形電子部品を含む。

上記の概略的説明及び下記の詳細な説明は、両方とも例示的であり、本発明を限定するものではないことが分かるはずである。

本発明は、添付図面に関連して下記の詳細な説明を読むとき良く理解できる。図面において同様の要素は、同じ参照番号を持つ。複数の同様の要素があるとき、複数の同様の要素に、固有の要素を示すための小文字の符号を付けた同一の参照番号を割り当てることができる。要素をまとめて又は要素の非固有の１つ又はそれ以上に言及する場合、小文字符号を省略する場合がある。これは、一般慣例に従い、図面の様々な特徴が、特に指摘しない限り縮尺通りに描かれないことを強調する。逆に、様々な特徴の寸法は、図の明確化のために縮小拡大できる。図面は下記の通りである。

本発明の形態に従った取引カードを製造するためのプロセスの選択されたステップの流れ図である。 本発明の形態に従ったオーバーモールド加工前の電子部品を示す図である。 本発明の形態に従ったオーバーモールド加工後の電子部品を示す図である。 本発明の形態に従ったインサート成形前の取引カードの前面概略図である。 本発明の形態に従ったインサート成形前の取引カードの後面概略図である。 本発明の形態に従ったインサート成形後の取引カードの前面概略図である。 本発明の形態に従ったインサート成形後の取引カードの後面概略図である。 本発明の形態に従った取引カードを製造するためのオーバーモールド加工プロセスの選択されたステップの概略図である。 本発明の形態に従った取引カードを製造するためのオーバーモールドプロセスの選択されたステップの概略図である。

本発明の形態は、取引カード、取引カードを製造するためのプロセス並びに開示する方法に従って製造された取引カードに関する。

図１は、本発明の形態に従った取引カードを製造するためのプロセス１００の選択されたステップを示す流れ図である。本明細書において説明するプロセスに関して、本明細書における説明から１つ又は複数のステップが省略される場合、及び／又は説明するプロセス手順から外れて実施した場合でも、望ましい結果を得られることが分かるはずである。

ステップ１１０において、取引カードのカード本体に開口が形成される。開口は、１つ又は複数の成形電子部品を収容するサイズを持つことができる。開口は、部分的に（それによって、例えばポケットを形成する）又は完全に貫通して（それによって穴を形成する）カード本体に延びることができる。いくつかの実施形態において、カード本体を貫通して形成された穴は、図３Ｄに示す要素３０７ｃなど、接着されたプラスチック材料など、貼付材料（applied material,塗布材料、適用材料）などで一方の面を完全に又は部分的に被覆できる。図３Ｄに示すように、要素３０７ｃは、穴を取り囲むエリアに重なって、周囲においてカード本体の穴の縁をかつ底端において貼付材料３０７ｃを境界とするポケットを形成する。貼付材料は、後にポケットに充填される成形材料と同じ又はこれと両立する材料とすることができる。いくつかの実施形態において、図３Ｄに示すように、カード本体の穴を取り囲むエリアに重なる貼付材料３０７ｃは、カード本体の穴の周囲内部に貼付材料の「レッジ（ledge、棚）」３０９を与えるように、カード本体の穴より小さい面積を有する貫通穴３０８を持つことができる。

本発明のカード本体は、ステンレス鋼、ブロンズ、銅、チタン、炭化タングステン、ニッケル、パラジウム、銀、金、プラチナ、アルミニウム又は任意の合金など（これがカードの本体（構造）及び重量のほとんどを占める）の任意の適切な金属を含む任意の適切な材料で構成できる。それに加えて又はその代わりに、本明細書において説明するカード本体は、任意の適切な重合体（例えば、ポリカーボネート、ポリエステル）又は無機質（例えば、ガラス、セラミック）材料又は上記の材料の任意の組合せから構成できる。

ステップ１２０において、電子部品は、カード本体の開口の中へ挿入される。

ステップ１３０において、成形材料は、電子部品の周りに成形される。ステップ１２０及び１３０の順番は、特定の応用に応じて変更可能であることが分かるはずである。

１つの実施形態において、ステップ１３０は、オーバーモールド加工プロセスを含む。オーバーモールド加工プロセスにおいて、成形材料は、成形材料が電子部品の表面の少なくとも一部分を被覆するように電子部品の周り（典型的にはこれに被せて）成形される。電子部品のオーバーモールド加工は、ＥＮＧＬＥ ｉｎｓｅｒｔ（Ｅｎｇｅｌ Ａｕｓｔｒｉａ ＧｍｂＨ、オーストリア）及びＣａｖｉｓｔ ＭｏｌｄＭａｎ（商標）（ネバダ州リノ）などの従来の市販の設備を使用して実施できる。

オーバーモールド加工プロセス前（図２Ａ）及び後（図２Ｂ）の電子部品２０１を示す。図示するオーバーモールド加工部品２００は、電子部品２０１を完全に被覆する成形材料を持つが、当業者は、様々なオーバーモールド加工の程度で取引カードの好ましい構造的剛性、機能性及び外観を得られることが、分かるはずである。特に、図２Ａ及び２Ｂに示すように、部品２００に接続されたワイヤ２１０及び２２０の形式の電気接点は、各々、部品に電気接続できるようにするためにオーバーモールド加工部から突出する非封入端部を有する。図２Ａ及び２Ｂにおいてはワイヤとして示すが、電気接点又は電気接点に限定されない他の非封入部分は、任意の形状又は形式を取ることができることが分かるはずである。更に、非封入部品と封入部品との間の技術的に好ましい度合いの結合が封入層を介して得られる実施形態などの特定の実施形態において、部品は完全に封入できることが分かるはずである。

オーバーモールド加工プロセスが採用される図１を見ると、ステップ１３０は、ステップ１２０の実施前に実施できる。即ち、電子部品は、カード本体の開口の中へ挿入される前に別個にオーバーモールド加工される。オーバーモールド加工電子部品の挿入前に、オーバーモールド加工部品は、余分な成形材料を取り除くために、及び／又はオーバーモールド加工電子部品をカード本体の開口の中に固定するために使用できる成形材料に特徴部を生成するために、更に機械加工できる。例えば、図２Ｂを参照すると、オーバーモールド加工部品２００をカード本体の開口の中へ固定できるように、成形材料２０５にリップを機械加工できる。

又は、ステップ１３０のオーバーモールド加工は、ステップ１２０の実施後に実施できる。この実施形態においては、電子部品はカード本体の開口の中へ挿入され、その後、成形材料が、カード本体の開口の中へ流し込まれて、電子部品の１つ又は複数の露出面（少なくとも上面を含む）に被せて成形される。当業者は、カード本体の材料は、成形材料がカード本体の開口の中へ流れ込むとき、実質的な変形なしにオーバーモールド加工に伴う圧力及び熱に耐えるように選択できる。

インサート成形プロセスが採用される場合、ステップ１３０は、ステップ１２０の実施前に実施できる。従来のインサート成形プロセスは、型の中へ電子部品を挿入し、その後、型穴の中へ成形材料を射出して、成形電子部品を形成する。成形電子部品は、インサート成形後に成形材料によって完全に又は部分的に封入できる。

図３Ａ～Ｄは、本発明の形態に従った取引カードを製造するためのインサート成形プロセスの選択されたステップを示す。図において、図３Ａ～３Ｄのエリア３０５及び３０８は、カードを貫通する穴を表す。図３Ａのエリア３０７ａ、ｂ及び図３Ｂ及び３Ｄのエリア３０７ｃは、成形材料のためのカード本体の部分的に被覆された穴（ポケット）を表す。図３Ｂは、完成した成形カードを示し、成形部品３１０のインサート成形材料が見える。インサート成形材料は、図解のために背景のカード材料に対比させているが、成形部品は、背景のカードに比べて色合い又は濃淡に関して特定の対照度に限定されず、カードの前面と同じ材料を含むか又は完成カードにおいてあまり目立たないようにカードの前面の色合い又は濃淡に調和するように選択された色合い又は濃淡を持つように選択された材料を含むことができる。例えば、成形材料と異なる材料（例えば金属又はセラミックと熱可塑性樹脂成形材料）を含むカード本体において、成形材料の色合いは、カード本体の材料と同じ又は同様の成分を成形材料に使用することを含めて（例えば本体の金属と同じ粉末金属を成形材料に含めることを含めて）、できる限り本体の材料に近い色及び色調を持つように選択できる。他の実施形態において、カードの本体に対照的な成形材料を使用することができる。図３Ａは、カード本体３０２を完全に貫通する開口３０５を含む取引カード３００の前面を示す。複数の固定特徴部３０７ａ、ｂは、成形材料を付着又はその他の方法で結合できるエリアを与える。図示する実施形態において、固定特徴部３０７ａ、ｂは止まり穴（例えば、ポケット）である。固定特徴部３０７ｃの同様のセットが、図３Ｂの取引カード３００の裏面に見える。開口３０５及び固定特徴部３０７ａ、ｂ、ｃの形状は、金属製取引カード３００のＲＦ性能を改良するように選択されている。固定特徴部３０７ａ、ｂ、ｃは、成形材料と固定特徴部の材料が、溶融する又は成形材料とカード本体との間に生成される結合力より相対的に強い結合力で接合するように、カード本体材料と同じ又は両立する及びこれと異なる材料を含むことができる。

図３ｃは、インサート成形電子部品３１０が開口３０５の中へ配置された後の取引カード３００の前面を示す。図示する実施形態において、取引カード３００上に成形電子部品３１０が見える。成形電子部品３１０の形状は、成形電子部品３１０が固定特徴部３０７ａ、ｂ、ｃによって生成される付勢作用によって取引カード３００に固定できるようにする。その代わりに又はそれに加えて、成形電子部品３１０は、Ｂｉｓｐｈｅｎｏｌ、Ｎｏｖｏｌａｃ、Ａｌｐｈａｔｉｃ及びＧｌｙｃｉｄｙｌａｍｉｎｅなどのエポキシ樹脂によって取引カード３００の開口３０５に付着できる。

余分な成形材料は、付加的な電子部品又は他の好ましい部品を組み込むために、成形電子部品３１０から取り除く（例えば、平削り又は機械加工によって）ことができる。

図４Ａは、電子部品４０５を受け入れるためにカード本体にポケット４０３が機械加工される際の好ましいオーバーモールド加工プロセスを示す。図示する実施形態において、電子部品４０５は、プリント回路基板（ＰＣＢ）、特にＲＦＩＤモジュールである。図示するポケット４０３はカード本体の裏面のほとんどの部分を横切るが、当業者は、組み込まれる電子部品に応じて変動する形状を持つもっと小さい開口が適切であることが分かるはずである。

ポケット４０３は、電子部品４０５を受け入れて所定の位置に固定するサイズを持つか、又はポケット４０３の内側リップと電子部品４０５の外縁との間に余分な成形材料を受け入れるサイズを持つことができる。電子部品４０５は、それに加えて又はその代わりに、上述のようにエポキシを使用してポケット４０３に付着できる。

オーバーモールド加工面板４１０は、取引カード４００の裏面を形成する。オーバーモールド加工面板４１０は、電子部品４０５を完全に又は部分的に封入できる。オーバーモールド加工面板４１０は、別個に準備して、ポケット４０３に付着させる（例えば、上述のように適切なエポキシを使用して）か、又はポケット４０３の中に成形材料の層を直接的にオーバーモールド成形することによって形成できる。

好ましい実施形態において、オーバーモールド加工面板に使用される成形材料は、取引カード４００が金属又はその他のＲＦ干渉材料で構成される場合、ＲＦ送信を強化できるプラスチック材料である。

技術上既知のように、ＲＦＩＤモジュールを持つ取引カードは、典型的にはＲＦＩＤモジュールに結合されたアンテナ構造も持つ。このようにして、ＲＦＩＤモジュールが封入又は部分的封入部品（又は本明細書において説明するように加工される複数の電子部品の１つ）である好ましい実施形態において、アンテナ構造は何通りにも与えることができる。１つの実施形態において、アンテナ構造は、本明細書において説明する成形プロセス後にカードに貼り付けられる層に埋め込むことができる。アンテナ支持装置は、非熱処理（接着剤などにより）、再溶融しない、変形しない又は電子部品へのオーバーモールド加工を妨害しない温度、圧力及び時間で実施される熱ラミネート処理を使用して、カードにラミネート加工するか、又はラミネート加工ステップが実施される反対面から成形品の再溶融又は変形が突出するのを防止するために熱ラミネート加工時に裏張りシート（金属又は熱ラミネート加工によって影響を受けないその他の材料）を設置できる。別の実施形態において、成形ステップは、本明細書において説明するように電子部品のみでなく、少なくともアンテナ構造が後に配置されるカード面の部分も被覆するオーバーモールド加工ステップを含むことができる。例えば、ＲＦＩＤモジュールの封入又は部分的封入に加えて、所望の厚みを有する層でカードの少なくとも１つの面全体（典型的には裏面であるが、その代わりに前面でもよい）を被覆するフラッドオーバーモールド加工ステップ（flood overmolding step）を実施できる。その後、技術上既知の超音波プロセスを使用して、オーバーモールド加工層にアンテナを埋め込むことができる。カードの面に印刷される内容は、オーバーモールド加工層の面にも印刷するか、又は接着剤又はラミネート加工によって付加的印刷層を付着できる。別の実施形態において、アンテナは、成形面に印刷するか、又は接着剤又はラミネート加工などによって成形面の上に取り付けられる別の層の一部として貼り付けできる。以上のことは非限定的実施例であり、カードに成形電子部品を設置するための本明細書において説明するプロセスの結果として得られる製品の下流工程の処理には無限の可能性が存在し、本発明の特定の形態は後のプロセスステップによって限定されることがない、ことが分かるはずである。

当業者は、適切な成形材料は、ステップ１３０において使用される成形プロセスのタイプによって決まることが分かるはずである。例えば、インサート成形又はオーバーモールド加工が採用される場合、ＥＶＡ、メタロセンポリアルファオレフィン、アタクチックポリアルファオレフィンを含むポリオレフィン、ブロック共重合体、ポリウレタンホットメルト及びポリアミド、及びファイバグラス強化ポリエステル、ポリウレタン、ベークライト、デュロプラスト、メラミン、ジアリルフタレート及びポリイミドなどの熱硬化性材料から成るグループに含まれる１つ又はそれ以上の材料を含む、ＴｅｃｈｏＭｅｌｔ（登録商標）溶融接着剤（Ｈｅｎｋｅｌ）などの熱可塑性材料を使用できる。当業者は、ロジウム、アルミニウム、チタン、マグネシウム、銅、真鍮、ニッケル、モネル、インコネル、スチール又はこれらの合金などの粉末金属を含めて（但し、これらに限定されない）オーバーモールド加工又はインサート成形プロセスにおいて流動性を与えることができるその他の材料を使用できることが分かるはずである。

別の実施形態において、オーバーモールド加工又はインサート成形プロセスに使用される成形材料は、約１５０～３００℃の範囲の成形温度を有するプラスチック材料である。

本発明については、固有の実施形態に関連して図示し、説明するが、本発明は図示される細部に限定されないものとする。むしろ、本発明から逸脱することなく請求項の同等物の範囲内で細部に様々な修正を加えることができる。

Claims (9)

1. 取引カードを製造するためのプロセスであって、
   前記取引カードのカード本体に開口を形成するステップ（ａ）であって、カード本体の第１の面のみに開いた止まり穴ポケットとしての、少なくとも１つの第１の固定特徴部と、カード本体の第２の面にのみ開いた止まり穴ポケットとしての、少なくとも１つの第２の固定特徴部とを含み、前記開口は前記カード本体を完全に貫通する、開口を形成するステップ（ａ）と、
   電子部品の周りに成形材料を成形するステップ（ｂ）であって、前記電子部品を型に挿入し、前記成形材料を加えて前記電子部品を完全に封入することによって、前記成形材料を成形するステップ（ｂ）と、
   を含み、ステップ（ａ）及びステップ（ｂ）の後に、
   完全に封入された前記電子部品を前記カード本体の前記開口に挿入して固定するステップであって、前記成形材料を前記カード本体に固定するために前記第１の固定特徴部および前記第２の固定特徴部を使用することを含む、固定するステップ（ｃ）を含み、
   完全に封入された前記電子部品は、前記第１の固定特徴部および前記第２の固定特徴部のうちの少なくとも１つによって生成される付勢作用によって前記カード本体の前記開口に固定される、プロセス。
2. 前記成形するステップが、型の中に前記電子部品を配置し、前記型の中へ前記成形材料を射出することを含む、請求項１に記載のプロセス。
3. 更に、前記成形材料を前記カード本体に固定するために前記カード本体に１つ又は複数の固定特徴部を形成するステップを含む、請求項１に記載のプロセス。
4. 前記第１の固定特徴部および前記第２の固定特徴部が前記カード本体の中のポケットを含む、請求項３に記載のプロセス。
5. 前記成形材料が、約１５０～３００℃の成形温度範囲を有するプラスチックである、請求項１に記載のプロセス。
6. 前記成形材料が、アタクチックポリアルファオレフィンを含むポリオレフィン、ＥＶＡ、メタロセンポリアルファオレフィン、ブロック共重合体、ポリウレタンホットメルト、ポリアミド、ファイバグラス強化ポリエステル、ポリウレタン、ベークライト、ドゥロプラスト、メラミン、ジアリルフタレート及びポリイミドの１つ又はそれ以上である、請求項５に記載のプロセス。
7. 前記成形材料が金属性成形材料を含み、前記金属性成形材料が、ロジウム、アルミニウム、チタン、マグネシウム、銅、真鍮、ニッケル、モネル、インコネル、スチール又はこれらの合金の１つ又はそれ以上の粉末金属を含む、請求項１に記載のプロセス。
8. 前記成形するステップの後に、更に、成形された電子部品から余分な成形材料を取り除くステップを含む、請求項１に記載のプロセス。
9. 前記成形するステップが、前記電子部品の少なくとも上面に成形材料を成形することを含む、請求項１に記載のプロセス。

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