KR100817961B1 - 섬유상 물질로 된 안테나 지지체를 갖는 무접촉 스마트카드의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무접촉 스마트 카드 제조 공정에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 안테나는 종이 등의 섬유상 물질에 위치하는 무접촉 스마트 카드 제조 공정에 관한 것이다. 이 공정은 안테나를 지지체에 스크린 인쇄하기 위한 제조 단계, 전도성 접착제를 사용하여 칩의 접촉부분을 안테나 지지체에 결합하는 단계 및 핫 프레스 몰딩으로 카드 본체를 안테나 지지체에 적층하는 단계를 포함한다. 적층 단계 전에 안테나 지지체의 모서리에 만들어진 컷아웃(cutout) 때문에 카드 본체들이 함께 결합될 수 있다. 따라서, 이러한 제조공정으로 제조된 카드는 후에 어떠한 기계적 가격이 가해졌을 때 심하게 꺾임을 확인할 수 있다.
스마트 카드, 적층, 섬유상 물질

Description

섬유상 물질로 된 안테나 지지체를 갖는 무접촉 스마트 카드의 제조방법{METHOD FOR MAKING A NON-CONTACT SMART CARD WITH AN ANTENNA SUPPORT MADE OF FIBROUS MATERIAL}
본 발명은 스마트 카드 제조 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 안테나가 종이(paper) 등의 섬유상 물질로 된 지지체상에 위치한 무접촉 스마트 카드의 제조 공정에 관한 것이다.
무접촉 스마트 카드는 여러 분야에서 널리 이용되고 있는 시스템이다. 수송산업분야에서, 카드는 지불 수단으로써 개발되었다. 전자 지갑 역시 지불수단으로써 개발되었다. 또한, 많은 회사들은 무접촉 스마트카드를 사용한 회사 직원을 식별하는 수단을 발전시켜왔다.
무접촉 카드와 판독기(reader) 간의 정보 교환은 무접촉 카드에 박혀있는 안테나와 판독기의 두번째 안테나 간의 원격 전자기적 연결에 의해 이루어진다. 정보를 창출, 저장 및 처리하기 위해, 카드는 안테나에 연결된 칩(chip)이 장착되어 있다. 안테나와 칩(chip)은 일반적으로 플라스틱 유전성 지지체상에 위치한다. 이 구성성분들의 산업상 일반 제조 공정은 세 단계로 나눌 수 있다:
- 구리 또는 알루미늄 에칭(etching) 기술을 이용하여 플라스틱 유전성 지지 체(폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리에스테르(PET), 폴리카보네이트(PC) ...) 상에 안테나를 만드는 단계,
- 소위, "플립-칩(flip-chip)" 다이 본딩 기술(die bonding technique) 이라 하는 전기 전도성 잉크 또는 에폭시 또는 중합체를 이용하여 칩의 결합 패드(pad)를 안테나의 결합 패드에 연결하는 단계.
- 모노블럭(monobloc) 카드를 만들기 위해, 압력을 가하여 카드 본체의 상부 및 하부의 플라스틱 층(PVC, PET, PC, 아크릴로나이트릴 부타디엔 스티렌(ABS)...) 을 안테나 지지체상에 압축하는 열적층(烈積層, hot-lamination) 단계.
그러나, 이 공정은 몇가지 주요한 결함을 갖는다. 공정은 다른 열팽창 계수를 갖는 플라스틱 물질들이 접착 또는 열결합된 혼합식 스택(stack)을 유발한다. 결과적으로, 표준실험 또는 등가실험시 기계적 저항의 결여뿐만 아니라 구성상 허여되지 않는 비가역적인 변형(비틀림, 휨)이 관찰된다.
게다가, PVC는 열악한 열기계적 특징들을 나타낸다. 적층 공정 동안, 물질의 흐름(flow)은 두드러지지만, 안테나의 형상 인자는 유지되지 않는다. 이 때문에 전기적 변수들(유도 및 저항)이 다양할 경우, 안테나의 고장이 일어나게 된다. 강력한 수직의 응력(stress)을 받는 곳에서 안테나의 파손이 일어나는 것은 드문 일이 아니다. 특히, 모서리(angle)와 전기적 교락점(橋絡點)에서 발생한다.
적층된 ISO 카드는 780㎛ ~ 840㎛의 총 두께를 갖는다. 상기에서 기술한 물질의 흐름을 고려해 볼때, 고객에게 카드 군(君)의 한정적·통제적 배전(配電)을 보증하기가 한층 어렵다.
적층 실시 중에 사용된 플라스틱 열결합 공정은 병합된 응력(stress)이 복구되는 측면에서 열악한 기계적 특징들을 갖는 모노블럭 카드를 만들어 낸다: 표준화 벤딩(bending)과 비틀림(twisting) 실험 동안, 가해진 모든 응력(stress)은 칩(chip)에 전도되며, 일차적으로는 연접(connection)을 이루는 결합점(bonding point)에 전도된다. 칩-안테나 간의 전기적 연결은 안테나("플립-칩" 다이 본딩 기술)상에서 강한 응력을 받기 때문에 칩 다이 본딩 작동시 경미한 결함이 있는 경우결합점의 기계적인 힘에 의해 끊어진다.
적층단계 후, 구리 에칭시 누른 자국이 인쇄된 카드 본체에 나타난다. 이 자국때문에 카드가 올바르게 작동하지 못하는 것은 아니나, 미적 측면을 매우 중요하게 여기는 고객에게 있어서 이 결함은 때때로 흠으로 작용한다.
게다가, 이 공정으로 제조된 카드의 제조 비용이 너무 많아 카드 사용을 실제적으로는 늘릴 수가 없다.
끝으로, 현재 사용되는 공정으로는 특히 부정품을 만들 목적일때, 사용자가 가한 열악한 기계적 처리가 나타난 카드는 만들지 못한다. 사실상, 나중에 여하한 부당한 의도를 용이하게 입증할 가능성이 없다면, 카드사기의 경험을 가진 자가 카드를 반복적으로 접어 카드를 파손하는 것은 비교적 쉬운 일이다. 예를 들어, 안테나는 카드에 표시되지 않고 절단될 수 있다. 회사내 정립된 산업정책에 의하면, 흠이 있는 카드를 무료로 교환해 주며, 이러한 카드의 체계적인 교환은 이들 회사들에 있어서 추가요금의 주요 원인이 된다.
본 발명의 목적은 전기 전도성 잉크를 사용하여 스크린 인쇄된 안테나가 위치한 섬유상 물질로 된 지지체를 이용한 진일보한 제조 공정을 제공함으로써, 하이브리드(hybrid) 또는 무접촉 스마트 카드의 생산 비용을 상당히 줄임으로써, 이러한 결함들을 완화하고자 하는 것이다.
따라서, 발명은 하기의 단계를 포함하는 종이 등의 섬유상 물질로 된 안테나 지지체를 갖는 무접촉 스마트 카드의 제조 방법에 관한 것이다:
섬유상 물질로 된 지지체에 전기 전도성 폴리머 잉크의 턴(turn)을 스크린 인쇄하는 과정과 상기 잉크를 굽기위해, 상기 지지체에 열처리하는 과정으로 이루어진 안테나의 제조 공정,
칩의 결합(bonding) 패드를 안테나의 결합 패드에 결합시키기 위해 전기 전도성 접착제를 사용하는 결합 단계, 및
핫 프레스 몰딩 기술(hot press molding technique)을 사용하여, 카드 본체를 형성하는 적어도 두장의 플라스틱 물질을 지지체의 양쪽면에서 용접시키는 과정으로 이루어진 카드 본체를 안테나 지지체에 적층하는 단계.
[도면의 간단한 설명]
본 발명의 목적, 효과 및 특징들은 첨부된 도면에 관한 하기의 설명으로 보다 잘 나타날 것이다:
도 1A 내지 도 1C 는 지지체에 안테나를 스크린 인쇄하는 여러 단계를 도시한 것이다.
도 2는 적층 단계전에 스크린 인쇄한 안테나를 구비한 지지체를 도시한 것이 다.
도 3은 제조 공정의 최종단계에 있는 스마트 카드를 도시한 것이다.
도 4는 도 3의 A-A 축을 따라 도 3에 도시한 스마트 카드의 횡단면을 도시한 것이다.
[발명의 상세한 설명]
발명의 스마트 카드 제조 공정은 먼저 지지체에 안테나를 놓는 것으로 이루어져 있다. 이 지지체는 종이 같은 섬유상 물질 한 장으로 만든다. 제조 공정의 바람직한 실시예에 의하면, 안테나는 몇 단계를 거쳐 이들 물질에 스크린 인쇄된다. 도 1A에 도시된 제 1단계는 턴 10과 12 및 안테나의 결합 패드 14와 16을 스크린 인쇄하는 것으로 이루어져 있다. 도 1B에 도시된 제 2단계는 턴 10과 12를 전기적 접촉없이 일치 시킬 수 있도록 절연된 스트립(insulated strip)을 스크린 인쇄하는 것으로 이루어져 있다. 도 1C에 도시된 제 3단계는 턴 10을 결합 패드 14에 연결하는 전교(電橋, electrical bridge) 20을 스크린 인쇄하는 것으로 이루어져 있다.
일단, 안테나가 지지체에 스크린 인쇄되면, 카드의 치수에 맞게 절단된다. 바람직한 실시예에 의하면, 컷아웃(cutout) 22는 도 2에 도시된 바와 같이, 지지체의 각 모서리에 구성되어, 적층 공정 동안 카드 본체간의 직접적인 용접을 가능하게 한다.
적층 단계는 핫 프레스 몰딩을 이용한다. 보다 구체적으로 말하자면, 두 층의 플라스틱 물질이 각 카드 본체에 사용된다. 이 플라스틱 물질로는 일반적으로 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride, PVC), 폴리에스테르(polyester, PET, PETG), 폴리카보네이트(PC) 또는 아크릴로나이트릴-부타디엔-스티렌(acrylonitrile
-butadiene-styrene, ABS)이 있다. 바람직한 실시예에 따르면, PVC가 사용된다. 두 층은 다른 강도를 갖는다. 외층은 단단한 PVC로 만들어진 반면, 안테나 지지체와 접하고 있는 내층은 낮은 바이캣(Vicat) 연화 온도(PVC가 단단한 상태에서 고무같은 상태로 바뀌는 온도)를 갖는 부드러운 PVC로 만든다. 두 층은 또한 두께가 달라질 수 있다. 예를 들어, 각각의 카드 본체는 대략 310 ㎛ 두께의 단단한 PVC 외층과 대략 80㎛ 두께의 부드러운 PVC 내층으로 이루어져 있다. 안테나 지지체는 대략 125㎛ 두께의 종이로 만든다. 바람직한 실시예의 다른 제조 예(例)를 보면, 카드 본체들 중 각각은 3층으로 구성된다. 투명한 PVC 시트 또는 광택층으로 이루어진 커버는 프린팅을 보호하기위해 인쇄할 때 카드 본체의 외층면에 덧붙여진다. 이 외관은 두께가 대략 40㎛이다. 따라서, 카드 본체의 외층은 275㎛ 두께이며, 내층은 대략 40㎛ 두께이다.
적층 단계는 카드 본체와 안테나 지지체를 이루는 여러 층의 PVC를 함께 쌓는 것으로 이루어져 있다. 이 적층물은 적층 가압 성형(press) 상태에 놓이게 된다. 이를 100℃ 이상에서, 보다 바람직하게는 150℃의 고온에서 열 처리한다. 동시에, 여러층을 함께 융합시키기 위해 가압 성형한다. 열과 압력의 작용에 의하여, 외층의 PVC는 연화되며, 낮은 바이캣 연화 온도를 갖는 내층 PVC는 용해된다. 용해된 PVC는 스마트 카드를 사용하는 동안, 발생하는 기계적인 응력(stress)에 대한 저항을 크게하는 카드의 범위내에 안테나의 스크린 인쇄된 잉크를 트랩한다. 게다가, 안테나는 카드 본체에 보다 잘 부착한다. 카드 본체와 안테나 사이에 압력에 민감한 양면 테이프을 놓음으로써, 부착성을 향상시킬 수 있다.
안테나 지지체의 모서리에 형성된 컷아웃 22는 두개의 PVC 내층이 서로 맞닿도록 한다. 두개의 카드 본체를 함께 용접시킴으로써 모서리를 차단하여, 모든 기계적인 응력(stress)이 카드 안쪽으로 향하게 한다. 종이의 경우, 종이 펄프는 내부 합착이 낮다. 그것에 수직의 힘을 가하면, 종이속은 얇은 층으로 나눠지는 경향이 있다. 만약 이들 응력이 너무 강하면, 카드는 절개되어 두 부분으로 나눠진다( 모듈에 연결된 안테나를 포함하는 부분은 계속적으로 기능을 발휘한다). 이러한 방법으로, 종이 타입과 그것의 내부적 결합에 따라 작용함으로써, 붙박이(built-in) 및 다양한 응력 표지를 갖는 카드를 생산하는 데 있어서, 이러한 물리적 특징은 이익이 될 수 있다. 고객의 필요에 따라, 엽렬(葉裂)과정(delamination)이 다소 또는 덜 빠르고, 현저하므로 카드 내부의 종이의 엽렬(delamination)로 인해 카드에 약간의 굴곡이 나타날 것이다.
이 단계가 종료되면, 도 3에 도시된 카드가 만들어 진다. 카드 24의 본체는 안테나 지지체상의 컷아웃 22로 인해 모서리에서 함께 열결합된다. 칩 26은 카드안에 깊숙히 묻혀있어, 보이지 않는다.
도 4는 도 3에 도시된 스마트 카드의 A-A 축을 따라 횡단면도를 도시한 것이다. 카드는 두개의 카드 본체 사이에 삽입되어 있는 섬유상 물질로 된 안테나 지지체 28로 이루어져 있다. 각각의 카드 본체는 투명한 PVC 필름 시트 또는 광택층, 단단한 PVC 외층 32 및 부드러운 PVC 내층으로 이루어진 커버 30을 포함한다. 턴 36과 결합 패드는 카드 본체의 PVC 주요부의 내층 34에 트랩(trap)된다. 칩 40은 전도성 접착제층 42에 의해 안테나 38의 결합 패드에 연결된다. 전도성 접착제는 전도성 잉크, 에폭시 또는 폴리머에 기초를 두고 있다. 보다 더 구체적으로 설명하자면, 결합과정(bonding)은 "플립-플럽" 다이 본딩 기술에 따라 실시한다.
본 발명의 공정은 그것을 이용하는 회사들에게 두가지 중요한 특성을 갖는 카드를 제공한다: 전기적 성분들이 보존되므로 그 카드는 견고성이 강화되고, 카드 고장시, 종이 같은 섬유상 물질의 엽렬(delamination) 특성은 부정품을 만들 목적으로 카드를 겹겹히 구기는 것을 방지한다.

Claims (8)

  1. 종이 등의 섬유상 물질로 된 안테나 지지체를 구비한 무접촉 스마트 카드의 제조 방법에 있어서,
    섬유상 물질로 된 지지체에 전기 전도성 폴리머 잉크의 턴(turns)을 스크린 인쇄하는 과정과 상기 잉크를 굽기위해 상기 지지체에 열처리하는 과정으로 이루어진 안테나의 제조 단계;
    2장의 카드가 서로 접합되도록 안테나의 상기 지지체의 모서리에 노치(notch)를 형성하는 단계;
    전기 전도성 접착제를 사용하여 칩 결합 패드를 안테나의 결합 패드에 접착결합시키는 결합(bonding) 단계; 및
    핫 프레스 몰딩 공정(hot press molding process)을 이용하여 강도가 다른 적어도 두장의 플라스틱 물질로 된 시트를 상기 지지체의 양면에 접합하여 카드 본체를 만드는 과정으로 이루어진, 카드 본체를 상기 안테나 지지체에 적층(lamination)하는 적층 단계를 포함하고,
    상기 적층단계에서 만들어진 카드는 후에 어떠한 파손 행위를 나타낼 차별화된 엽렬 지역(delamination zone)을 제공하는 것을 특징으로 하는 스마트카드 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 카드 본체의 외층을 형성하는 시트는 상기 카드 본체의 내층을 형성하는 시트보다 단단하며, 상기 내층은 낮은 바이캣 연화 온도(Vicat softening temperature)를 갖는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 카드 본체를 형성하는 각각 두개의 시트는 다른 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 카드 본체를 형성하는 두개의 시트중 외층을 형성하는 시트는 상기 카드 본체의 내층을 형성하는 시트보다 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 스마트 카드 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 카드 본체를 안테나 지지체에 적층하는 단계동안, 플라스틱 물질 또는 광택층(varnish layer)으로 된 세번째 층이, 커버로 작용하는 카드 본체 각각에 추가되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 카드 본체를 형성하는 플라스틱 물질은 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride, PVC), 폴리에스테르(polyester, PET, PETG), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 또는 아클릴로나이트릴-부타디엔-스티렌(acrylonitrile-butadiene-styrene, ABS)인 것을 특징으로 하는 스마트 카드 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 칩 결합 패드를 상기 안테나의 결합 패드에 결합시키는 데 사용되는 전도성 접착제는, 전기 전도성 잉크, 에폭시(epoxy) 또는 중합체인 것을 특징으로 하는 스마트 카드 제조 공정.
KR1020017009240A 1999-11-29 2000-11-28 섬유상 물질로 된 안테나 지지체를 갖는 무접촉 스마트카드의 제조방법 KR100817961B1 (ko)

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