KR100737031B1 - 비접촉 통신을 실행할 수 있는 통신 매체 및 그 제조 방법 - Google Patents

비접촉 통신을 실행할 수 있는 통신 매체 및 그 제조 방법 Download PDF

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가츠요시 고이케
츠토무 이하라
아키히로 다카하시
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엔이씨 도낀 가부시끼가이샤
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Abstract

예를 들어 IC 카드 또는 IC 태그로서 사용되는 통신 매체에서, 금속판(4)이 안테나 선(3)에 전기적으로 접속되어, 안테나 선과 함께 카드 기재(1)에 매립된다. IC 모듈(2) 또한 카드 기재에 매립되어 금속판에 전기적으로 접속된다. 금속판에 이 금속판의 두께 방향을 한정하는 제 1 및 제 2 주 표면 중 적어도 한쪽에 개구되는 복수의 개구가 형성된다.

Description

비접촉 통신을 실행할 수 있는 통신 매체 및 그 제조 방법{COMMUNICATION MEDIUM CAPABLE OF CARRYING OUT CONTACTLESS COMMUNICATION AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 통신 매체의 제조 공정을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 단계(c)에서의 통신 매체의 확대 단면도이다.
도 3은 도 1의 단계(e)에서의 통신 매체의 확대 단면도이다.
도 4는 도 1의 단계(f)에서의 통신 매체의 확대 단면도이다.
도 5는 도 1에 관련하여 설명한 방법에 따라 제조된 통신 매체에 포함되는 금속판의 사시도이다.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 매체에 포함되는 카드 기재의 주요부를 나타내는 평면도이다.
도 6b는 도 6a의 라인(VIb-VIb)에 따른 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 카드 기재 2 : IC 모듈
3 : 안테나 코일 4a : 제 1 주 표면
4b : 제 2 주 표면 5 : 오목부
6 : 코팅막 7 : 시트 기판
8 : 금형(金型)부 9 : 모듈 기판
10 : 접촉 단자 11 : 안테나 접속 단자
12 : 접합 부재 13 : 열경화성 테이프
14 : 제 1 하이브리드 시트 15 : 제 2 하이브리드 시트
18 : 중간 시트 20 : 중간층
21 : 구멍
본 출원은 선행 일본 출원 JP 2003-274201호에 대한 우선권을 청구하며, 그 내용은 본 출원의 참조문헌이 된다.
본 발명은 비접촉 방식으로 데이터의 판독/기입 동작을 실행할 수 있는 통신 매체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 각종 장치와의 정보 교환에 전자파를 이용하는 비접촉 방식의 통신 매체가 개발되어 각종 분야에서 예를 들어 IC 카드나 IC 태그로서 사용되고 있다. 이러한 방식의 통신 매체는 데이터를 처리 및 기록하는 모듈과 데이터의 송수신용 안테나 선을 구비한다. 모듈 및 안테나 선은 플라스틱으로 만들어진 카드 기재에 매립되어 있다.
또한 접촉 방식 및 비접촉 방식에 모두 사용될 수 있는 조합형 통신 매체가 공지되어 있다. 조합형은 하이브리드형 또는 복합형이라고도 한다.
일본 특허 출원 공보(JP-A) 2003-36433호는 안테나 선과 모듈의 안테나 접속 단자간 접속 신뢰도를 높이기 위해 금속판이 사용되는 조합형 통신 매체의 예를 개시하고 있다. 구체적으로는, 안테나 선이 카드 기재에 부착되어 있는 상태에서 안테나 선이 금속판에 접속된다. 안테나 접속 단자는 도전성 페이스트에 의해 금속판에 접합된다. 이러한 방식으로 금속판과 안테나 접속 단자간 접합 면적이 확대되어 안테나 선의 접합 신뢰도가 향상된다.
그러나, 금속판은 열용량이 높기 때문에, 이러한 방식의 통신 매체의 제조시 열 가압 처리(heating and pressing treatment)의 사용에 문제가 있다. 구체적으로는, 열 가압 처리시 축열점(蓄熱點; heat accumulating point)이 금속판과 그에 인접한 영역에 집중된다. 따라서, 카드 기재의 열 팽창 및 열 수축에 편차나 불균일함이 발생하여 카드 기재의 변형을 유발할 수도 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 안테나 선의 접합 신뢰도가 높고 어려움이나 불편 없이 열 가압 처리의 사용에 의해 제조될 수 있는 통신 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 카드 기재의 변형을 억제함으로써 열 가압 처리를 사용할 수 있게 하는 통신 매체 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 그 밖의 목적은 설명이 진행됨에 따라 명백해질 것이다.
본 발명의 한 형태에 의하면, 카드 기재, 상기 카드 기재에 매립된 안테나 선, 상기 카드 기재에 매립된 모듈, 및 상기 카드 기재에 매립되어 상기 안테나 선 및 상기 모듈에 전기적으로 접속되는 금속판을 구비하며, 상기 금속판은 상기 금속 판의 두께 방향을 한정하는 제 1 및 제 2 주 표면 중 적어도 하나 쪽으로 개방되는 다수의 개구를 갖는 통신 매체가 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 비정질 코폴리에스테르로 이루어진 중간 시트 상에 안테나 선을 배치하는 단계, 각각 양면이 비정질 코폴리에스테르(amorphous copolyester)로 코팅되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 물질(polyethylene terephthalate material)로 만들어진 제 1 및 제 2 시트에 의해 상기 중간 시트 및 상기 안테나 선을 상기 중간 시트의 양측으로부터 끼워 넣는 단계, 열 가압 처리를 실행하여 상기 제 1 시트, 상기 제 2 시트 및 상기 중간 시트를 일체 조합시킴으로써 일체 성형 시트(integral single-piece sheet)를 얻는 단계, 상기 일체 성형 시트에 구멍을 뚫어 상기 안테나 선의 특정 부분을 노출시키는 오목부를 형성하는 단계, 및 상기 오목부에 모듈을 끼워 맞추어 상기 모듈의 안테나 접속 단자를 상기 안테나 선의 특정 부분에 전기적으로 접속하는 단계를 포함하는 통신 매체 제조 방법이 제공된다.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 통신 매체 및 그 제조 방법에 관해 설명한다. 도면에 도시된 통신 매체는 비접촉 및 접촉 통신 기능을 모두 가지며 카드 기재(1) 및 이 카드 기재(1)에 커플링된 모듈(2)을 포함하는 조합형 IC 카드이다. 모듈(2)은 IC(집적 회로) 요소 등을 갖기 때문에 아래에는 IC 모듈(2)이라고 한다.
도 1은 조합형 IC 카드를 제조하는 제 1 내지 제 6 단계(a)-(f)를 나타낸다. 도 1의 제 1 단계(a)에서 코팅된 금속선이 루프 형상을 이루어 안테나 선, 즉 안테나 코일(3)을 형성한다. 그 방사 방향으로 안테나 코일(3)의 양 단부를 스퀴징(squeezing)하여 그 양단부에 압착된 평탄부를 형성한다. 압착된 평탄부에 2개의 금속판(4)이 각각 부착되어 스폿 용접에 의해 고정된다. 안테나 코일(3) 및 금속판(4)은 비정질 코폴리에스테르 물질인 PET-G(등록 상표)로 만들어진 중간 시트(18) 상에 금속판(4)들이 서로 거리를 두도록 배치된다. 안테나 코일(3) 및 금속판(4)은 중간 시트(18)에 부착된다. 금속판(4)들의 간격은 IC 모듈(2)의 외형 치수에 따라 설계된다.
도 1의 제 2 단계(b)에서, 그 위에 안테나 코일(3) 및 금속판(4)을 갖고 있는 중간 시트(18)가 상측 및 하측으로부터 제 1 및 제 2 하이브리드 시트(14, 15) 사이에 끼워져 시트 적층체를 형성한다. 제 1 및 제 2 하이브리드 시트(14, 15) 각각은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 만들어진 시트 기판(7) 및 비정질 코폴리에스테르 물질인 PET-G(등록 상표)로 만들어져 시트 기판(7) 상면 및 하면에 형성되는 코팅막(6)을 포함한다. 제 1 및 제 2 하이브리드 시트(14, 15) 각각은 약 70 ㎛의 두께를 갖는다.
도 1의 제 3 단계(c)에서, 종래 기술에 공지된 히트 프레스(heat press) 또는 핫 프레스(hot press) 등의 열 가압 처리가 시트 적층체에 가해진다. 그래서, 전체 시트 적층체는 소정 두께를 갖는다. 이와 같이, 중간 시트(18) 및 제 1 및 제 2 하이브리드 시트(14, 15)가 열용접되어 일체 성형 시트를 형성한다. 중간 시트(18) 및 코팅막(6)이 각각 PET-G로 만들어지기 때문에, 중간 시트(18) 및 제 1 및 제 2 하이브리드 시트(14, 15)가 열 가압 처리에 의해 쉽게 열용접될 수 있다.
열 가압 처리에서 중간 시트(18) 및 이 중간 시트(18)의 양 표면에 인접한 코팅막(6)이 비정질 코폴리에스테르로 만들어진 중간층(20)에 일체 조합된다. 그 결과, 도 2에 나타낸 일체 성형 시트에도, 시트 기판(7) 사이에 비정질 코폴리에스테르로 만들어진 중간층(20)이 제공된다. 일체 성형 시트 내부에는 안테나 코일(3) 및 금속판(4)이 매립된다. 안테나 코일(3)의 압착부 각각은 도 2에 명확하게 나타낸 바와 같이 거의 반원형이다.
도 1의 제 4 단계(d)에서, 일체 성형 시트가 소정의 카드 사이즈로 절단된다. 또한, 일체 성형 시트의 소정 위치, 즉 2개의 금속판(4)을 포함하는 영역에 대응하는 위치에 천공 작업(boring)을 하여 금속판(4)을 노출시키는 오목부(5)를 형성한다. 천공은 레이저 빔에 의해 또는 예를 들어 밀링머신(milling machine)을 이용한 기계적 연마에 의해 실행될 수 있다. 이와 같이 카드 기재(1)가 형성된다. 카드 기재(1)는 PET로 만들어져 높은 내열성(heat resistance)을 갖는 시트 기판(7)을 포함하기 때문에, 비정질 코폴리에스테르만으로 만들어진 카드 기재에 비해 카드 기재(1)의 전체 내열성이 향상된다. 카드 기재(1)는 작업성(workability)이 우수한 비정질 코폴리에스테르에 의해 형성된 양 표면을 갖는다. 따라서, 엠보싱(embossing)과 같은 표면 처리 또는 공정이 어려움 없이 쉽게 실행될 수 있다.
도 1의 제 5 단계(e)에서, IC 모듈(2)이 카드 기재(1)의 오목부(5)에 마주한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, IC 모듈(2)은 모듈 기판(9), 모듈 기판(9)의 하면에 형성된 금형(金型)부(8), 모듈 기판(9)의 하면에 형성된 한 쌍의 안테나 접속 단자(11)(도 3에서는 하나만 도시), 및 모듈 기판(9)의 상부 표면에 형성된 접촉 단자(10)를 포함한다. 금형부(8)는 수지로 성형된 IC 요소를 포함한다. IC 모듈(2)이 오목부(5)에 끼워 맞춰지기 전에, 각각의 안테나 접속 단자(11)의 접합면에 접합 부재(12)로서 페이스트형 땜납이 예비 도포된다. 모듈 기판(9)의 접합면에는 열경화성 부착 부재로서 열경화성 테이프(13)가 부착된다. 접합면에 부착되는 테이프(13) 양의 변동 또는 열 가압 조건의 변동에 따라, 열경화성 테이프(13)가 오목부(5) 안의 갭으로부터 카드 기재(1) 표면으로 일부 돌출할 수도 있다. 그러나, 흰색 또는 투명 테이프가 열경화성 테이프(13)로 사용되면, 테이프(13)가 일부 돌출되더라도 테이프(13)가 눈에 잘 띄지 않는다. 따라서, 외양의 문제점을 피할 수 있다. 오목부(5)는 안테나 접속 단자(11)와 마주하는 특정 표면(5a)을 갖는다. 금속판(4)은 특정 표면(5a)과 동일 평면이 되도록 카드 기재(1)에 매립된다.
마지막으로 도 1의 제 6 단계(f)에서, IC 모듈(2)이 소위 페이스다운(facedown) 방법으로 오목부(5)에 끼워 맞춰지고 열 가압 처리가 실행된다. IC 모듈(2)이 오목부에 끼워 맞춰져 있는 상태는 도 4에 나타낸다. 열 가압 처리 결과, IC 모듈(2)의 안테나 접속 단자(11)가 접속 부재(12)에 의해 금속판(4)에 전기적으로 접속된다. 동시에, IC 모듈(2)의 모듈 기판(9)이 열경화성 테이프(13)에 의해 카드 기재(1)에 부착 및 고정된다. 접촉 단자(10)는 외부 카드 판독기(도시 생략)와 접촉하여 정보 교환을 실행시킨다.
열 가압 처리시 IC 모듈(2) 주변부, 특히 금속판에 국부적으로 열이 축적된다. 따라서, 카드 기재(1)는 그 주위가 열손상되기 쉽다. 이를 고려하여, 금속판(4) 각각은 이제 설명하게 되는 방식으로 설계된다.
도 4 외에 또 도 5를 참조하여, 금속판(4)의 구체적인 예를 설명한다.
금속판(4)은 다수의 개구 또는 구멍(21)을 갖고 있다. 구멍(21)은 매트릭스형으로 상호 병렬 배치된다. 각각의 구멍(21)은 지름이 약 200 ㎛이고 하면과 상면 사이, 즉 금속판(4)의 두께 방향을 한정하는 제 1 주 표면(4a)과 제 2 주 표면(4b) 사이에서 제 1 및 제 2 주 표면(4a, 4b)에 대해 수직으로 연장하는 관통구멍이다. 구멍(21)으로서, 관통구멍 대신 바닥이 있는 구멍(bottomed hole)이 사용될 수도 있다. 하여튼, 개구 또는 구멍(21)은 제 1 및 제 2 주 표면(4a, 4b)의 적어도 하나 쪽으로 개방된다.
안테나 코일(3)은 금속판(4)의 제 1 주 표면(4a)과 접촉을 유지하고 제 1 주 표면(4a)을 따라 연장한다. 한편, IC 모듈(2)의 안테나 접속 단자(11) 각각은 금속판(4)의 제 2 주 표면(4b)에 대향한다.
이해를 쉽게 하기 위해, 도 5에 규칙적으로 정렬된 구멍들로 구멍(21)을 개략적으로 표현한다. 그러나 실제로는, 금속판(4)에는 안테나 코일(3)의 단부에 대면하는 부분을 피하도록 구멍(21)이 형성된다. 구멍(21)의 개수 및 배치는 도시한 예에 한정되지 않는다.
상술한 구조를 갖는 금속판(4)은 부피의 감소에 상당하는 양만큼 열용량이 감소하므로 카드 기재(1) 상의 상술한 열 손상을 억제하는 효과를 갖는다.
각각의 안테나 접속 단자(11)에 예비 도포된 접합 부재(12)는 IC 모듈(2)이 오목부(5)에 끼워 맞춰질 때 금속판(4)의 구멍(21)으로 들어간다. 그 결과, 금속판(4)과 접합 부재(12) 사이의 접촉 영역이 확대된다. 따라서, 접합 강도의 향상이 기대된다. 금속판(4)은 어떠한 바람직한 재료로도 만들어질 수 있다. 그러나, 땜납과의 친화성(affinity)을 고려하여, 금속판(4)의 재료는 Cu, Ni, Ag 및 Au로부터 선택되는 것이 바람직하다. 접합 부재(12)로는 도전성 페이스트가 사용될 수 있다.
도 6a 및 도 6b를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 매체를 설명한다. 비슷한 부분 또는 일부는 동일한 참조부호로 표시한다.
통신 매체에서 안테나 코일(3)의 각 단부는 사실상 지그재그 선을 따라 구불구불하게 형성된다. 이 구조에서, 각각의 금속판(4)은 안테나 코일(3)의 긴 부분 또는 복수 부분들과 접촉하게 된다. 따라서, 안테나 코일(3)과 각각의 금속판(4) 사이의 접속 신뢰도를 높일 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예와 관련하여 설명하였지만, 당업자들은 본 발명을 다양한 다른 방식으로 쉽게 실행할 수 있을 것이다. 예를 들어, 앞서 말한 실시예에서 조합형 IC 카드에 관하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 IC 카드와 비슷한 IC 태그나, 광학 매체, 자기 매체, 유전체 매체 등의 어떠한 정보 통신 매체, 또는 이들을 조합한 복합 매체에 적용될 수 있으며, 이들은 카드형, 시트형, 라벨형 또는 임의의 적절한 형태를 갖는다.
본 발명에 의하면, 안테나 선의 특정 부분에 노출된 금속판의 복수 위치에 구멍이 형성되므로, IC 모듈 접속시의 열 가압 처리에서 금속판의 열용량이 감소하고 금속판에 대한 축열이 경감하여, 카드 기재의 열변형을 억제할 수 있다. 또한, 금속판의 구멍에 의해 접합 부재와의 접촉 면적이 증대하여 안테나 접합 단자와의 접합 강도가 높아져 접속 신뢰도가 향상된다.
또한, 카드 기재로서 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 비정질 코폴리에스테르에 의한 하이브리드 시트를 사용함으로써, 내열성이 향상되므로, IC 모듈 접속시의 열 가압 처리에서도 카드 기재의 열변형을 억제할 수 있고, 외관상으로도 양호한 비접촉 통신 매체가 얻어진다. 또한, 동시에 열경화성 테이프를 백색 또는 투명한 것으로 하여 외관 형상이 우수한 통신 매체를 제공하는 것이 가능하다.

Claims (18)

  1. 카드 기재;
    상기 카드 기재에 매립된 안테나 선;
    상기 카드 기재에 매립된 모듈; 및
    상기 카드 기재에 매립된, 상기 안테나 선으로부터 분리된 부재로 형성되고 상기 안테나 선 및 상기 모듈에 전기적으로 접속되는 금속판을 구비하며,
    상기 금속판은 그 두께 방향으로 상기 금속판의 양면 측에서의 제 1 및 제 2 주 표면 중 적어도 한쪽으로 개방된 개구(openings)를 가지는 복수의 중공부(hollow portions)를 구비하는 통신 매체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 개구들 각각은 상기 제 1 및 상기 제 2 주 표면 사이로 연장하며 상기 금속판을 관통하는 관통구멍인 것을 특징으로 하는 통신 매체.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 선은 상기 금속판에 접속되는 금속선을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 매체.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 금속선은 상기 제 1 주 표면과 접촉을 유지하고 상기 제 1 주 표면을 따라 연장하는 것을 특징으로 하는 통신 매체.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈은 상기 금속판에 접속되는 안테나 접속 단자를 갖는 것을 특징으로 하는 통신 매체.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 안테나 접속 단자는 상기 금속판의 상기 제 2 주 표면과 마주하는 것을 특징으로 하는 통신 매체.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 안테나 접속 단자를 상기 금속판에 접속하는 접속 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 매체.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈을 상기 카드 기재에 부착하는 열경화성 부착 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 매체.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 카드 기재는 상기 모듈을 수용하는 오목부를 갖고, 상기 오목부는 상기 안테나 접속 단자와 마주하는 특정 표면을 가지며, 상기 금속판은 상기 특정 표면과 동일 평면이 되도록 상기 카드 기재에 매립되는 것을 특징으로 하는 통신 매체.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 금속판은 Cu, Ni, Ag 및 Au로부터 선택된 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 통신 매체.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 카드 기재는,
    각각 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 이루어져 양면이 비정질 코폴리에스테르로 코팅되는 시트를 포함하는 제 1 및 제 2 시트; 및
    상기 제 1 및 상기 제 2 시트 사이에 배치되며 비정질 코폴리에스테르로 이루어지는 중간 시트를 포함하며,
    상기 제 1 및 상기 제 2 시트 사이에 상기 안테나 선이 배치되고, 상기 제 1 시트, 상기 제 2 시트 및 상기 중간 시트는 열 가압 처리에 의해 일체로 조합되는 것을 특징으로 하는 통신 매체.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 비정질 코폴리에스테르는 PET-G(등록 상표)인 것을 특징으로 하는 통신 매체.
  13. 비정질 코폴리에스테르로 이루어진 중간 시트 상에 안테나 선을 배치하는 단계;
    각각이 비정질 코폴리에스테르로 코팅된 양면을 가지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 물질로 이루어진 제 1 및 제 2 시트에 의해 상기 중간 시트 및 상기 안테나 선을 상기 중간 시트의 양측으로부터 끼워 넣는 단계;
    열 가압 처리를 실행하여 상기 제 1 시트, 상기 제 2 시트 및 상기 중간 시트를 일체 조합시킴으로써 일체 성형 시트(integral single-piece sheet)를 얻는 단계;
    상기 일체 성형 시트에 구멍을 뚫어 상기 안테나 선의 특정 부분을 노출시키는 오목부를 형성하는 단계;
    상기 안테나 선의 상기 특정 부분에, 그 두께 방향으로 양면 측에서의 제1 및 제2 주 표면 중 적어도 한쪽으로 개방된 개구를 갖는 복수의 중공부를 구비한 금속판을 접속하는 단계; 및
    상기 오목부에 모듈을 끼워 맞춤으로써, 상기 모듈의 안테나 접속 단자를 상기 안테나 선의 특정 부분에 전기적으로 접속하는 단계를 포함하는 통신 매체 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 안테나 접속 단자를 상기 특정 부분에 접속하는 단계는,
    상기 특정 부분에 금속판을 접속하는 단계; 및
    상기 안테나 접속 단자를 상기 금속판에 접속하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 매체 제조 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 모듈을 열경화성 테이프로 상기 일체 성형 시트에 고정시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 매체 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 열경화성 테이프는 흰색인 것을 특징으로 하는 통신 매체 제조 방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 열경화성 테이프는 투명한 것을 특징으로 하는 통신 매체 제조 방법.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 비정질 코폴리에스테르는 PET-G(등록 상표)인 것을 특징으로 하는 통신 매체 제조 방법.
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