JP7404973B2 - 接触および非接触共用icカードおよびアンテナシート - Google Patents
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Description
本開示の接触および非接触共用ICカードおよびアンテナシートの実施形態の一例について説明する。ここで、説明の便宜上、接触および非接触共用ICカード1についてXYZ座標系を設定する。まず、図1(a)および図1(b)に示すように、接触および非接触共用ICカード1の主面の法線方向にZ軸をとり、ICモジュール7の外部接触端子14が配置されていない側の主面から、当該外部接触端子14が配置されている側の主面に向かう方向をZ2方向または厚さ方向の上側とし、その反対方向をZ1方向または厚さ方向の下側とする。
カード基体2は、ICモジュール7を埋め込む前のカード状態の部材を指すが、典型的には、図2に示すとおり、厚さ方向の下側からオーバーシート層6、コア層5、コア層4およびオーバーシート層3がこの順に積層された構成を有している。また、コア層5およびコア層4の間には、ループ形状に巻かれ、被覆付導線等から形成されたアンテナ8が配置されている。また、アンテナ8の両方の端部である8a付近および8b付近に、それぞれ、導電性部材である第1導電ブロック11aおよび第2導電ブロック11bから構成された一対の導電ブロック11が電気的に接続されている。
コア層4および5としては、白色または着色された各種のプラスチックシートを幅広く使用することができ、以下にあげる単独のフィルムあるいはそれらの複合フィルムを使用できる。例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、PET-G(テレフタル酸-シクロヘキサンジメタノール-エチレングリコール共重合体)、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、ポリスチレン系、ABS、ポリアクリル酸エステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタン、等である。コアシートの厚さは、カードの全体厚さを勘案して適宜に選択することができるが、例えば、0.25mm以上、0.38mm以下程度とすることができる。なお、後述するように、コア層4または5のいずれかの表面上に、両コア層に挟まれる位置関係となるようにアンテナ8を配置する必要がある。
オーバーシート層3および6としては、通常、コア層と同質の材料を使用するが、厚さが0.05mm以上、0.10mm以下程度の透明材料が使用されることが多い。コア層およびオーバーシート層の積層体を熱プレス等で一体化する際のカールの発生を防止する観点からは、オーバーシート層3および6の厚さが同一であることが好ましいが、必ずしも同一ではなくてもよい。
本実施形態では、後述するように、コア層5の一方の面に、アンテナ8を形成し、さらに当該アンテナ8の両方の端部である8a付近および8b付近に、それぞれ、導電性部材である第1導電ブロック11aおよび第2導電ブロック11bから構成された一対の導電ブロック11を電気的に接続している。このような、アンテナ8および導電ブロック11を具備したコア層5のような中間生成物を、アンテナシート18と称することができる。アンテナシート18は、それのみで接触および非接触共用ICカード1用の部品として市場に流通させることができ、あるいは、コア層5等のシート17を加工業者に供給し、これを当該加工業者がアンテナシート18に加工して供給元に納品する、という商形態が存在し得る。
図1(a)および図1(b)の、切削済カード基体2aや、図2のカード基体2が内部に備えるアンテナ8は、例えば、13.56MHzのHF周波数帯域を用いて近接通信を行うものでもよく、それ以外の、例えば920MHzのUHF周波数帯域を用いて通信を行うものでもよいが、非接触通信を行う際に、ICチップ15が外部のリーダライタ(情報読み書き機器)と通信を行なうために配置される。アンテナ8は、リーダライタに接触および非接触共用ICカード1をかざしたときに、リーダライタが形成する磁界等により電流が発生して、ICチップ15に電力を供給する。これにより、ICチップ15は駆動可能となり、非接触通信を行う際に、リーダライタと情報の送受信をしたり、情報の書き換え等を行なう。
図2および図4(b)に示すように、被覆が除去されたアンテナ8の端部8a付近および8b付近のZ2方向側には、それぞれ、導電性部材を有する第1導電ブロック11aおよび第2導電ブロック11bから構成された一対の導電ブロック11が電気的に接続されている。また、図4(a)に示すように、接触および非接触共用ICカード1のICモジュール7付近をZ2方向から透視したとき、第1導電ブロック11aは、ICモジュール7の外部接触端子14の左端の領域と、アンテナ8の端部8a付近との両方に重なるように配置されている。
次に、カード基体2に対して凹部9と溝20とを切削加工等により形成し、切削済カード基体2aとした後で、導電接着層10を介して切削済カード基体2aに埋設される、ICモジュール7について説明する。ICモジュール7は、図4(a)および図5(a)に示すように、角に丸みを有する略長方形状の平板状の基板71の一方の面に外部接触端子14を、他方の面にアンテナ接続端子である第1アンテナ接続端子71aおよび第2アンテナ接続端子71bを備えるとともに、内部に備えたICチップ15を被覆する突起状部位であるモールド部72を備えている。以下にICモジュール7の主要な構成要素の各部について説明する。
基板71はガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の可撓性を有する樹脂フィルムの表裏に銅箔が接着剤を介して貼り込まれ、当該樹脂フィルムの表裏面に貼り込まれた銅箔を、所定のパターンを形成するように残存させたものである。具体的には、当該樹脂フィルムの一方の銅箔面に外部接触端子14を、他方の銅箔面に第1アンテナ接続端子71aおよび第2アンテナ接続端子71bを形成するように、感光材の塗付、所定パターンが形成されたフィルム版の載置、露光、非感光部位のエッチング除去、を順次行うことで、当該樹脂フィルムの表裏面に所定のパターンの銅箔が一部残存した基板71が形成される。また、基板71には、あらかじめ、外部接触端子14へのワイヤボンディングのための図示しない貫通孔を複数箇所設けている。
基板71の、外部接触端子14の形成面とは反対側の面に、ICチップ15が接着剤を介して接着、固定される。ICチップ15は、接触通信、非接触通信の両方の動作を制御するためのCPUと、RAMやEEPROM、フラッシュメモリー等の記憶装置と、接触通信および非接触通信の入力信号解読と出力信号生成を行うインターフェース回路や電力発生回路等の各種回路と、を備えている。
上述のICチップ15が搭載され、ワイヤ16が結線された基板71のICチップ15の搭載面には、ICチップ15やワイヤ16を外力負荷や環境負荷から保護するために、これらを被覆する突起状部位であるモールド部72が形成される。モールド部72として、紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂等が使用される。
カード基体2に対してICモジュール7を埋設するための凹部9および溝20を、エンドミルによる切削加工等によって形成した後、上述のICモジュール7を、切削済カード基体2aに対して埋設固定し、電気的、機械的に接続する導電接着層10について説明する。導電接着層10は、図5(c)に示すように、第1導電ブロック11aの第2部位13aの厚さ方向の上側、すなわち先端部132aの上側に、塗付、貼付される液状またはテープ状の部材である。第2導電ブロック11bについても同様である。
次に、上述したカード基体2、ICモジュール7および導電接着層10を用いた、接触および非接触共用ICカード1の製造方法の一例を説明する。
前述したアンテナシート18の形成と重複するが、まず、オーバーシート層6または3とは隣接しない側の、コア層5または4のいずれかの表面に、絶縁体部材で被覆された被覆付導線を、アンテナ端部8aまたは8bのいずれかを始点として、巻き線形成機により埋め込む。具体的には、例えば、コア層5に対して所定の熱圧を加えながら、図1(a)に示すようなループ形状にアンテナ供給ヘッドを描画させ、当該アンテナ供給ヘッドから供給されたアンテナ8をコア層5に順次、埋め込む。
次に、図3(a)に示すように、Z2方向から見たときに、コア層5等であるシート17上に形成されたアンテナ8の端部8aおよび8b付近に重なり、かつ、後から搭載するICモジュール7とも重なる位置に、一対の導電ブロック11である第1導電ブロック11aおよび第2導電ブロック11bを電気的、機械的に接合する。すなわち、アンテナ8の端部8aおよび8b付近に対して、第1導電ブロック11aおよび第2導電ブロック11bの厚さが薄い第1部位12aおよび12bを、それぞれ、溶接により接合する。例えば、第1導電ブロック11aは、耐食性、耐疲労性、耐摩耗性等に優れる、りん青銅の外周部に、溶接加工性の向上のため、銀メッキがされたものを使用する。このように、シート17にアンテナ8および導電ブロック11が形成された中間生成物は、前述したように、アンテナシート18と称することができる。
アンテナ8および一対の導電ブロック11が形成されたコア層5を用いて、図2に示すとおり、厚さ方向の下側からオーバーシート層6、コア層5、コア層4およびオーバーシート層3をこの順に重ねる。その後、カードが縦横に多面付けで配置された大判シートの積層体の単位で、厚さ方向の上下からステンレス板で挟み込み、当該ステンレス板を介して、当該積層体に対して熱圧を加える。
上記により得られた、カードが縦横に多面付けで配置された大判シート単位のカード基体を、打ち抜き機により、ISO/IEC7816のカードサイズであるカード基体2として打ち抜く。また、当該カード基体2に、ICモジュール7を埋設するための凹部9と、応力緩和による導電ブロック11およびICモジュール7の接続信頼性向上のための溝20とを、エンドミルによる切削加工にて形成する。これにより、切削済カード基体2aが得られる。凹部9は、ICモジュール7の平板状の基板71を収納するための第1凹部9aと、凸状のモールド部72を収納するための第2凹部9bとの2段で構成される。溝20は、カード基体2のICモジュール7が載置される面に、当該ICモジュール7の外周の輪郭と対向する領域に沿って形成される。
一方、カード基体2の製造および切削済カード基体2aへの加工とは別に、ICモジュール7への導電接着層10の貼付を行う。ICモジュール7としては、通常、1列取りまたは2列取りで連続的に長尺のテープに当該ICモジュール7が形成されているモジュールテープを使用する。このモジュールテープの外部接触端子14の形成面とは反対側の面に、テープ状のACFを一定の熱圧を加えながら貼り込んでいく。その後、ACFが貼り込まれたモジュールテープを、角に丸みを有する略長方形状のICモジュール7として打ち抜き機で打ち抜くことで、導電接着層10の貼付がされたICモジュール7を得る。
その後、図5(a)に示すように、凹部9および溝20が形成された切削済カード基体2aに対し、導電接着層10の貼付がされたICモジュール7を埋設し、外部接触端子14に図示しないヒートブロックを押し当てて、Z1方向側に向けて所定時間、所定の熱圧を加える。これにより、ACFで構成された導電接着層10を溶融させ、熱硬化反応を生じさせることで、図5(a)に示すように、第1導電ブロック11aおよび第2導電ブロック11bの上端部と、その上方に配置される導電接着層10とを、その界面91aおよび91bにおいて、電気的かつ機械的に接合させることができる。
本開示の接触および非接触共用ICカードにおける、特に、導電ブロックに関する変形例について説明する。
図6(a)に、本開示の接触および非接触共用ICカードにおける、図4(c)に倣った、変形例1に係る導電ブロック21の平面図を示す。導電ブロック21を構成する第1導電ブロック21aおよび第2導電ブロック21bは、実施形態の導電ブロック11と同様に、左右対称形状であって、図示を省略するが、図5(b)に対応するY1方向から見た断面が略S字型またはこれの対称形状の断面となる。しかし、図6(a)に示すように、接触および非接触共用ICカードの外部接触端子14が配置された側の面の法線方向から当該ICカードを透視したとき、厚さが厚い部分を有する第2部位23aや23bに比べて、厚さが薄い第1部位22aや22bが、当該第2部位23aや23bからX軸沿いに遠ざかるにつれ、当該第1部位のY軸に沿った幅が小さくなり、先細りする形状となっている点が、実施形態の導電ブロック11とは異なる。
次に、図6(b)に、上述の変形例1に類似する、変形例2に係る導電ブロック31の平面図を示す。導電ブロック31を構成する第1導電ブロック31aおよび第2導電ブロック31bにおいて、厚さが厚い部分を有する第2部位33aや33bの領域に、厚さ方向に沿った凹部または貫通孔34が形成されている点を除き、変形例2に係る導電ブロック31は、変形例1に係る導電ブロック21と同一形状となる。
次いで、図6(c)に、変形例3に係る導電ブロック41の平面図を示す。本変形例では、前述の実施形態や変形例とは異なり、導電ブロック41が、アンテナ端部8a付近と接続する部分として2分割された第1導電ブロック41aおよび第3導電ブロック41cが配置され、アンテナ端部8b付近と接続する部分として2分割された第2導電ブロック41bおよび第4導電ブロック41dが配置されている。すなわち、導電ブロック41は4分割されている。また、4つの各々の導電ブロックは、図示を省略するが、図5(b)に対応するY1方向から見た断面が、実施形態と装用に略S字型またはこれの対称形状の断面となる。
続いて、図6(d)に、変形例4に係る導電ブロック51の平面図を示す。本変形例において、導電ブロック51は、第1導電ブロック51aおよび第2導電ブロック51bから構成され、アンテナ端部8a付近に第1導電ブロック51aが、アンテナ端部8b付近に第2導電ブロック51bが接続されている。ここで、第1導電ブロック51aにおいて、厚さが薄い第1部位52aは1枚の板状構造であるが、厚さが厚い部位が、第2部位53aと、これとY軸に沿って並列する第3部位53cとに分割配置されている点が、前述の実施形態や変形例とは異なる。
次に、図7(a)に、変形例5に係る導電ブロック61について、図5(c)に対応する、第1導電ブロック61a付近の断面図を示す。本変形例において、第1導電ブロック61aは、同一厚さの板状部材を屈曲加工することで、厚さが薄い第1部位62aと、厚さが厚い第2部位63aとを形成している。そのため、第2部位63aの内部には、空隙64が形成されている。
さらに、図7(b)に、変形例5と類似する変形例6に係る導電ブロック81について、図7(a)に対応する、第1導電ブロック81a付近の断面図を示す。本変形例において、第1導電ブロック81aは、変形例5と同様に、同一厚さの板状部材を屈曲加工することで、厚さが薄い第1部位82aと、厚さが厚い第2部位83aとを形成している。第2部位83aの内部には、一部が大きく開放された空隙84が形成される。
2 カード基体
2a 切削済カード基体
3、6 オーバーシート層
4、5 コア層
7 ICモジュール
8 アンテナ
8a、8b アンテナ端部
9 凹部
9a 第1凹部
9b 第2凹部
10 導電接着層
10a 第1導電接着層
10b 第2導電接着層
11、21、31、41、51、61、81 導電ブロック
11a、21a、31a、41a、51a、61a、81a 第1導電ブロック
11b、21b、31b、41b、51b 第2導電ブロック
12a、12b、22a、22b、32a、32b、42a、42b、42c、42d、52a、52b、62a、82a 第1部位
13a、13b、23a、23b、33a、33b、43a、43b、43c、43d、53a、53b、63a、83a 第2部位
14 外部接触端子
15 ICチップ
16 ワイヤ
17 シート
18 アンテナシート
20 溝
34 凹部または貫通孔
53c、53d 第3部位
64、84 空隙
71 基板
71a 第1アンテナ接続端子
71b 第2アンテナ接続端子
72 モールド部
91a、91b 界面
92a 第1アンテナ接点
92b 第2アンテナ接点
131a、131b 中継部
132a、132b 先端部
Claims (10)
- 一方の面に外部接触端子を備え、他方の面に複数のアンテナ接続端子を備えた基板、並びに、
当該基板の前記他方の面に搭載され、前記外部接触端子および前記アンテナ接続端子と、それぞれ電気的に接続されたICチップ、を有するICモジュールと、
両方の端部のそれぞれに導電ブロックが電気的に接続されたアンテナ、を有するカード基体と、を備える接触および非接触共用ICカードであって、
前記導電ブロックは、第1の厚さを有する第1部位と、当該第1の厚さよりも厚い部分を有する第2部位とが隣接して構成され、
前記第1部位と前記アンテナの前記端部とが、電気的に接続されており、
前記第2部位と前記アンテナ接続端子とが、導電接着層を介して電気的に接続されており、
前記カード基体の前記ICモジュールが載置される面に、前記ICモジュールの外周の輪郭と対向する領域に沿って、溝を備えることを特徴とする接触および非接触共用ICカード。 - 前記溝は、幅が0.1mm以上、2.0mm以下である、請求項1に記載の接触および非接触共用ICカード。
- 前記溝は、前記カード基体の表面からの深さが0.1mm以上、0.4mm以下である、請求項1または2に記載の接触および非接触共用ICカード。
- 前記第2部位の前記導電接着層と当接する部分の融点が、前記ICモジュールを、前記導電接着層を介して前記第2部位と接着させるために必要な温度よりも高い、請求項1から3のいずれか一項に記載の接触および非接触共用ICカード。
- 前記導電接着層は、異方性導電フィルムを含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の接触および非接触共用ICカード。
- 前記第2部位は、前記第1の厚さよりも厚い第2の厚さを有する中継部と、前記第2の厚さよりも薄い先端部と、を有し、
前記導電ブロックは、前記第1部位と前記中継部とが隣接しており、
前記先端部と前記アンテナ接続端子とが、導電接着層を介して電気的に接続されている、請求項1から5のいずれか一項に記載の接触および非接触共用ICカード。 - 前記導電ブロックの、前記第2部位は、前記第1部位と同一厚さの部材を部分的に屈曲させて形成されており、前記第2部位の内部に空隙を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載の接触および非接触共用ICカード。
- 前記接触および非接触共用ICカードの前記外部接触端子が配置された側の面の法線方向から当該ICカードを透視したとき、前記第1部位が、前記第2部位から遠ざかるにつれ先細りする形状を有している、請求項1から7のいずれか一項に記載の接触および非接触共用ICカード。
- 前記第2部位に、厚さ方向に沿った凹部または貫通孔が形成されている、請求項1から8のいずれか一項に記載の接触および非接触共用ICカード。
- シートと、
前記シート上に形成された、両方の端部のそれぞれに導電ブロックが電気的に接続されたアンテナと、を備えた接触および非接触共用ICカードに使用されるアンテナシートであって、
前記導電ブロックは、第1の厚さを有する第1部位と、当該第1の厚さよりも厚い部分を有する第2部位とが隣接して構成され、
前記第1部位と前記アンテナの前記端部とが、電気的に接続されており、
前記第2部位は、前記第1の厚さよりも厚い第2の厚さを有する中継部と、前記第2の厚さよりも薄い先端部と、を有し、
前記導電ブロックは、前記第1部位と前記中継部とが隣接していることを特徴とする、アンテナシート。
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