JPWO2017038684A1 - 積層体、カード - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、従来の導電プレートは、大型であった。このため、従来の導電プレートは、アンテナ等の部品の配置を制限していた(例えば特許文献1)。
・第2の発明は、第1の発明の積層体において、前記導電プレート(40,240)の前記貫通穴(43,243)は、前記プレート内側部(42,342−1〜342−4,442)に設けられ、前記プレート外側部(41,341−1〜341−4,441)には設けられていないこと、を特徴とする積層体である。
・第3の発明は、第1又は第2の発明の積層体において、前記導電プレート(40,240,340−1〜340−4,440)の前記貫通穴(43,243)は、前記プレート配置辺(15d)の直交方向に平行な辺(44)の縁部に沿って配置されていること、を特徴とする積層体である。
・第4の発明は、第1から第3のいずれかの発明の積層体において、前記導電プレート(240)の前記貫通穴(243)の一部は、前記チップ収容穴(15b)に露出していること、を特徴とする積層体である。
・第5の発明は、第1から第4のいずれかの発明の積層体において、前記導電性接続材(30)を収容する導電性接続材収容穴(15c)を備え、前記導電プレート(40,240,340−1〜340−4,440)の前記貫通穴(43,243)は、前記導電性接続材収容穴に重なる領域には配置されていないこと、を特徴とする積層体である。
・第6の発明は、第1から第5のいずれかの発明の積層体において、この積層体は、カード(1)であること、を特徴とする積層体である。
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。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態のカード1を示す図である。
図1(A)は、カード1を上側Z2から見た図である。
図1(B)は、カード1の断面図(図1(A)に示すB−B部矢視断面図)である。
図2は、第1実施形態のICモジュール10近傍、モジュール収容穴15近傍の拡大図である。
図2(A)は、ICモジュール10近傍を上側Z2から見た図である。
図2(B)は、モジュール収容穴15等の構成を明確に説明するために、ICモジュール10を取り外した状態のモジュール収容穴15近傍を上側Z2から見た図である。
図2(C)は、ICモジュール10の中心線を通る面での断面図(図2(A)、図2(A)のC−C部断面図)である。
図2(D)は、貫通穴43を通る面での断面図(図2(A)、図2(A)のD−D部断面図)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。この座標系は、図1の状態を基準に、左右方向X(左側X1、右側X2)、縦方向Y(下側Y1、上側Y2)、厚さ方向Z(下側Z1、上側Z2)を表す。上側Z2は、カード上面を法線方向から見る方向である。
また、説明は省略するが、カード1は、必要に応じて、ホログラム、磁気ストライプ、エンボス情報部、サインパネル等が設けられる。
上層3及び下層4は、導電プレート40の設置領域以外では、上層3の下面及び下層4の上面が直接接合される。一方、上層3及び下層4は、導電プレート40の設置領域では、貫通穴43(後述する)内に接合部を備える。
この層間の接合は、例えば、接着材による接着、加熱及び加圧による熱溶着、超音波溶着等の手法を用いる。
ICモジュール10は、ICチップ11、実装基板12(ICチップ実装基板)、基板側接続部13、外部接触端子14を備える。
図2(C)、図2(D)に示すように、ICチップ11は、実装基板12の下面に実装され、樹脂11b等によって封止(パッケージ)されている。
ICチップ11は、外部接触端子14を介して外部機器との間で接触通信を行う機能と、アンテナ20を介して外部機器との間で非接触通信を行う機能とを備える非接触及び接触共用のものである。
接触通信の主な機能は、例えば、国内及び海外のクレジット会員情報、銀行口座情報等の記憶、及びこれらの情報の認証や書き換え等である。一方、非接触通信の主な機能は、接触通信の上記機能に加え、例えば、交通機関での定期券等の情報の記憶、及び改札の出入時におけるこれらの情報の認証等を行うことができる。
基板側接続部13は、実装基板12の下面に形成された導電性を有するプレートである。基板側接続部13は、金ワイヤ等の接続配線11aを介してICチップ11に接続されるとともに、導電ペースト30(導電性接着剤)を介してアンテナ20の導電プレート40に接続されている。基板側接続部13は、実装基板12の左右両端部に、左右対称に配置されている。
モジュール収容穴15は、基板収容穴15a、チップ収容穴15b、導電ペースト収容穴15c(導電性接続材収容穴)を備える。
縦方向Y×左右方向X×厚さ方向Z(深さ)の大きさは、例えば、基板収容穴15aが12mm×13mm×深さ200μm、チップ収容穴15bが8.5mm×8.5mm×650μmである。また、導電ペースト収容穴15cは、φ3mm、深さ400μmの半円状である。
チップ収容穴15bは、ICチップ11を収容する穴である。上側Z2から見ると、チップ収容穴15bは、基板収容穴15aよりも内側に位置している。チップ収容穴15bは、上層3及び下層4に設けられている。チップ収容穴15bは、3つの穴のなかで、最も深い。
導電ペースト収容穴15cは、基板収容穴15a及びチップ収容穴15bの間に、段状に形成されている。このため、導電ペースト収容穴15cは、基板収容穴15aよりも深く、また、チップ収容穴15bよりも浅い。また、導電ペースト収容穴15cの左右方向Xの内側は、チップ収容穴15b側に開口し、つまり、チップ収容穴15bに連続している。
アンテナ20は、被覆付導線がコイル状(渦巻き状)に巻かれたものである(図1参照)。被覆付導線は、導線の周囲を、絶縁体により形成された被覆によって覆ったものである。このアンテナ20は、エッチング等により形成するアンテナよりも安価である。
導電プレート40の外形は、外側のコーナ部が斜辺で接続された長方形状である。導電プレート40は、基板収容穴15aの縦方向Yに平行な辺15d(プレート配置辺)に跨るように(つまり交差するように)、配置されている。
以下、基板収容穴15aよりも外側の領域をプレート外側部41といい、基板収容穴15aに重なる領域をプレート内側部42という。
ICモジュール10を取り除いた状態において、プレート内側部42の一部は、導電ペースト収容穴15cに露出している。導電プレート40及び基板側接続部13間に導電ペースト30が配置されるので、両者間は、導電ペースト30を介して、電気的に接続される。
これにより、カード1は、アンテナ20の実装面積を大きくできるので、アンテナ20の配置の自由度が大きい。また、カード1は、アンテナ20の外形の調整の自由度が大きいので、アンテナ20の周波数の調整がしやすい。さらに、カード1は、所有者等を表すエンボスの配置の自由度が大きい。
ここで、カード表面には、導電プレート40の厚みに起因する歪みが生じる場合がある。導電プレート40は、小型であるので、カード表面は、このような歪みが生じる領域を小さくできる。また、導電プレート40は、小型であるので、製造コストが安価である。
このため、アンテナ端部22が導電プレート40(つまりプレート外側部41)に重なる部分は、短い。かつ、アンテナ端部22が上層3及び下層4の間に配置される部分は、長い。これにより、アンテナ端部22を、カード1に強固に埋設することができる。
貫通穴43は、導電プレート40の部品単体の状態で、導電プレート40を厚さ方向Zに貫通している。
貫通穴43は、プレート外側部41には設けられておらず、プレート内側部42に設けられる。
縦方向Yにおいて、貫通穴43間の間隔L43は、導電ペースト収容穴15cの外形の長さL15cよりも大きい。
このため、導電ペースト30は、樹脂等の化学材料、水分等に接触することが抑制されるので、これらの化学的な影響を受けにくい。これにより、導電ペースト30及び導電プレート40間は、安定して密着でき、また、安定して電気的に接続できる。
カード1の製造方法について説明する。
図3、図4は、第1実施形態のカード1の製造工程を説明する図であり、ICモジュール10の配置部分の拡大図である。
図3(A2)は、図3(A1)のA2−A2部断面図である。
図3(C2)は、図3(C1)のC2−C2部断面図である。
図4(B)は、図4(A)のB−B部断面図である。
図4(C)は、図4(A)のC−C部断面図である。
図4(D)は,比較例を示す断面図(図4(C)に相当する図)である。
なお、磁気ストライプ、ホログラム等を設ける場合には、これらの設置工程を別途設ける。また、各工程は、適宜、順番を入れ替えてもよい。さらに、以下の例は、導電プレート40、アンテナ20を、下層4側に積層する例を説明するが、上層3側に積層してもよい。
図3(A1)、図3(A2)に示すように、導電プレート40を、下層4の上面の規定位置に配置する。この場合、導電プレート40を下層4に仮止めするために、接着剤(図示せず)を用いてもよい。
規定位置とは、モジュール収容穴15の加工予定位置に対応した位置である。図3(A1)には、モジュール収容穴15の加工予定位置を二点鎖線で示した。
図3(A1)、図3(A2)の導電プレート40は、切削前の状態である。この状態では、プレート内側部42は、図2に示すそのままの形状を、左右内側に延長した形態である。貫通穴43は、延長した部分にも設けられている。この例では、1つの導電プレート40は、8つの貫通穴43を備える。
ノズルは、空気を吸引することにより、導電プレート40を吸着する。前述したように、導電プレート40は、貫通穴43が辺44の縁部のみに設けられている。このため、導電プレート40は、中央には貫通穴43を有さない大きな領域を有する。これにより、導電プレート40は、ノズルに吸着されるための十分な面積を確保できる。
このため、後述する導電ペースト収容穴形成工程において、貫通穴43が導電ペースト収容穴15cから露出してしまうことがない。
(1)図3(A1)、図3(A2)に示すように、アンテナ20を、下層4の上面に、熱プレス等よって埋設する。
なお、導電プレート40が設けられている領域では、アンテナ端部22を、導電プレート40の上面に配置する。
(2)プレート外側部41とアンテナ端部22とを、溶接することにより接続する。
ここで、貫通穴43は、プレート外側部41には設けられていない。このため、プレート外側部41及びアンテナ端部22間を溶着する面積を大きくできるので、両者を強固に溶接できる。
なお、前述したように、導電プレート40のプレート外側部41は、左右方向Xの外側に至る程、縦方向Yの長さが次第に小さくなる台形状であるため、プレート外側部41及びアンテナ端部22の溶接個所は、プレート外側部41の縦方向Yの中央付近に1箇所程度設ければよい。このため、アンテナ形成工程の加工時間を短縮できる。また、複数個所の溶接に比べて、作業ミス、バラツキが小さくなるため、アンテナ端部22を正確に配置できる。
カード積層工程は、以下の工程に従う。
(1)図3(B)に示すように、上層3と、下層4とを熱圧着により接着する。
このとき、導電プレート40の設置領域以外では、上層3の下面、下層4の上面の当接面が、熱圧着により直接接合される。
一方、導電プレート40の設置領域では、貫通穴43内部において、上層3の下面、下層4の上面の当接面が直接接合される。
ここで、上層3及び導電プレート40は、異種の材料であるため、熱圧着の相性が悪く、接合強度が弱い。下層4及び導電プレート40も、同様である。この場合でも、貫通穴43内部では、上層3及び下層4が熱溶着する(図2(D)参照)。このため、上層3及び下層4は、導電プレート40が設置されている範囲でも、強固に接合される。これにより、導電プレート40は、上層3及び下層4間に、確実に保持される。
また、カード製造を、多面付け(複数枚分のカード1の部品を面付けした方法)により行う場合には、多面付けされたカード1を打ち抜き加工によって個片にする。
モジュール収容穴15は、切削刃50を用いたミーリング加工等により形成する。
(1)基板収容穴形成工程
図3(C1)、図3(C2)に示すように、モジュール収容穴15の基板収容穴15aを形成する。
(2)チップ収容穴形成工程
図3(C1)、図3(C2)に示すように、上層3及び下層4を導電プレート40よりも深く切削して、チップ収容穴15bを形成する。この場合、プレート内側部42のうちチップ収容穴15bに重なる部分を、一緒に切削する。
図4(A)から図4(C)に示すように、基板収容穴15aの底部を、上層3のうち基板側接続部13に対応する部分を導電プレート40まで切削して、導電ペースト収容穴15cを形成する。これにより、プレート内側部42の一部は、厚さ方向Zの上側Z2に露出し、また、導電ペースト収容穴15cの底部を形成する。
この場合、切削刃50は、導電プレート40の上面のうち貫通穴43を有する部分に対して接触しない。このため、切削刃50の損傷を抑制できる。
このため、図4(D)の比較例の導電プレート140のような貫通穴43を備えない形態の場合、この部分3aは、切削刃50の摩擦等によって、導電プレート140から浮きが上がることがある。このような浮きは、導電プレート140及び上層3の間に切粉が入り込んだり、加工不良の原因になってしまう。
これに対して、実施形態では、上層3及び下層4が、貫通穴43内部において、熱溶着している。このため、上層3のこの部分3aは、導電プレート40から浮きが抑制される。これにより、実施形態では、上記切粉の入り込み、加工不良等を抑制できる。
ICモジュール搭載工程は、以下の工程に従う。
(1)導電ペースト収容穴15c内に露出した導電プレート40に導電ペースト30を塗布する(図2(C)参照)。
(2)ICモジュール10に絶縁性接着剤を付着させてモジュール収容穴15に収容した状態で、熱圧等を印加することにより、ICモジュール10をモジュール収容穴15に固定する。なお、導電プレート40と基板側接続部13とは、導電ペースト30によって接続される。
なお、貫通穴43は、導電プレート40の縦方向Yの下側Y1、上側Y2に配置され、中央部分に設けられていない。このため、導電ペースト収容穴15cを、大きく形成できる。これにより、実装基板12及び導電プレート40間を、強固に接続できる。
以上により、カード1を製造できる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾(下2桁)に同一の符号を適宜付して、重複する説明を適宜省略する。
図5は、第2実施形態のカードの導電ペースト収容穴形成工程を説明する図であり、ICモジュールの配置部分の拡大図である。
図5(A)は、上側Z2から見た図であり、図4(A)に対応する図である。
図5(B)は、図5(A)のB−B部断面図である。
6つの貫通穴243のうち内側の2つは、チップ収容穴15bに重なっている。
図5(B)に示すように、このため、2つの貫通穴243と、これらの穴の内側で接合している上層3及び下層4とは、チップ収容穴15bに露出している。そのため、導電プレート240の端部(チップ収容穴15bに露出している部分)は、上層3及び下層4によって、強固に保持される。
これにより、導電ペースト収容穴形成工程において、導電プレート240は、下層4からの浮きが、より確実に抑制される。
また、このように、導電プレート240は、左右方向Xにある程度ずらして配置することができる。これにより、ICモジュールの左右方向の外形が実施形態とは異なるカードを製造する場合でも、導電プレート240を流用できる。
図6は、第3実施形態のカードのICモジュールを取り外した状態のモジュール収容穴15近傍を上側Z2から見た図(図2(B)に対応する図)である。
図6に示すように、第3実施形態のカードの導電プレート340−1〜340−4は、形状を第1実施形態から変更した。
図6(A)に示すように、導電プレート340−1のプレート外側部341−1は、三角形状である。
また、図6(B)に示すように、導電プレート340−2のプレート外側部341−2は、半円状である。
これにより、本実施形態のプレート外側部341−1,341−2は、外形を第1実施形態よりも小さくできるため、第1実施形態の効果をより向上できる。
すなわち、導電プレート340−1,340−2は、カード表面に、歪みが生じる領域をより小さくでき、また、製造コストがより安価である。
さらに、アンテナ端部22が導電プレート340−1,340−2に重なる部分をより短くでき、かつ、アンテナ端部22が上層及び下層の間に配置される部分を、よりも長くできる。これにより、アンテナ端部22を、カードにより強固に埋設することができる。
また、図6(D)に示すように、導電プレート340−4のプレート外側部341−4及びプレート内側部342−4は、全体として半楕円形状である。
これにより、導電プレート340−3,340−4の外形は、上記導電プレート340−1,340−2の外形よりも小さい。これにより、導電プレート340−3,340−4は、製造コストが導電プレート340−1,340−2よりも安価である。
図7は、第4実施形態のカードのICモジュールを取り外した状態のモジュール収容穴15近傍を上側Z2から見た図(図2(B)に対応する図)である。
図7に示すように、本実施形態のカードの導電プレート440は、形状を第1実施形態から変更した。
導電プレート440は、本体440A、拡張部440Bを備える。
本体440Aは、第1実施形態の導電プレートと同様な形状である。
拡張部440Bは、本体440Aの左右方向Xの外側に連続して設けられる。つまり、拡張部440Bは、本体440Aを拡張したような部分である。図7の例は、拡張部440Bの外形は、四角形状であるが、これに限定されず、例えば円形状等でもよい。拡張部440Bにも、本体440Aと同様な貫通穴43が設けられている。
これにより、アンテナ端部22が導電プレート440に重なる部分は、第1実施形態と同様に小さくできるので、第1実施形態と同様な効果を奏する。
また、導電プレート440の全体の外形が、大きい。これにより、導電プレート440は、吸着が容易であるため、製造時等の取り扱いが容易である。
実施形態において、複数の貫通穴が、導電プレートの縁部に沿って配置された例を示したが、これに限定されない。例えば、貫通穴は、これら複数の貫通穴を連結した1つの長穴であってもよい。これにより、導電プレートは、形状を簡単にすることができる。
Claims (6)
- アンテナを用いて外部との間で無線通信、及び外部接触端子を用いて外部との間で接触通信を行うICチップを備える積層体であって、
アンテナ端部に設けられた導電プレートと、
前記ICチップが実装され、基板側接続部を有するICチップ実装基板と、
前記導電プレートと前記基板側接続部とを電気的に接続する導電性接続材と、
前記ICチップを収容するチップ収容穴と、
前記ICチップ実装基板を収容し、前記導電プレートが跨って配置されたプレート配置辺を有する基板収容穴と、
前記導電プレートを挟んで積層された第1層及び第2層とを備え、
前記導電プレートは、
前記基板収容穴よりも外側の領域であり、前記アンテナ端部に接続するプレート外側部と、
前記基板収容穴に重なる領域であり、前記導電性接続材に接続するプレート内側部と、
貫通穴とを備え、
前記プレート配置辺に平行な方向の長さが、前記チップ収容穴の前記プレート配置辺に平行な方向の長さよりも小さいこと、
を特徴とする積層体。 - 請求項1に記載の積層体において、
前記導電プレートの前記貫通穴は、前記プレート内側部に設けられ、前記プレート外側部には設けられていないこと、
を特徴とする積層体。 - 請求項1又は請求項2に記載の積層体において、
前記導電プレートの前記貫通穴は、前記プレート配置辺の直交方向に平行な辺の縁部に沿って配置されていること、
を特徴とする積層体。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の積層体において、
前記導電プレートの前記貫通穴の一部は、前記チップ収容穴に露出していること、
を特徴とする積層体。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の積層体において、
前記導電性接続材を収容する導電性接続材収容穴を備え、
前記導電プレートの前記貫通穴は、前記導電性接続材収容穴に重なる領域には配置されていないこと、
を特徴とする積層体。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載の積層体において、
この積層体は、カードであること、
を特徴とする積層体。
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