KR102483336B1 - 메탈 카드 제조 방법 - Google Patents

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KR102483336B1
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Abstract

본 발명에 의한 메탈 카드 제조 방법은, 복수 개의 개별카드를 수용하는 크기의 메탈 시트를 준비하는 단계, 페라이트(ferrite)에 에폭시(epoxy)를 함유시켜 복수 개의 개별카드를 수용할 수 있는 동일한 크기로 강자성의 절연 시트를 준비하는 단계, 절연 시트와 동일한 크기를 가지며 안테나 코일이 인쇄된 인레이 시트를 준비하여, 절연 시트와 인레이 시트를 포함하는 복수 개의 시트들을 적층한 적층 시트의 적어도 하나의 모서리에 홀을 형성하는 단계, 적층 시트에 형성된 홀을 적재판 핀에 삽입하는 단계, 적층 시트 상부에 메탈 시트를 합지하는 단계, 메탈 시트와 적층 시트를 라미네이팅하여 메탈 카드 시트를 형성하는 단계, 및 메탈 카드 시트를 복수 개의 개별카드 외곽선을 따라 절삭하는 단계를 포함한다.

Description

메탈 카드 제조 방법
본 발명은 메탈 카드 제조 방법에 관한 것이다.
최근에 다양한 정보를 저장할 수 있는 IC 칩을 내장한 스마트 카드가 폭넓게 공급되고 있다. 실물카드는 일반적으로 플라스틱 재질로 이루어진다고 인식되는데, 이러한 일반적인 인식을 뛰어넘어 카드 사용자가 카드를 사용할 때마다 시각적, 촉각적 만족감을 얻을 수 있도록 하는 차별화된 재질의 스마트 카드가 제공되고 있다. 카드 사용자들은 어떠한 카드를 선택할 지 결정할 때에 카드 결제에 따르는 혜택과 더불어 실제 카드를 만질 때에 차별화된 감각을 제공하는 스마트 카드를 선호하는 경향이 있다.
특히, 외면에 금속 재질이 노출된 스마트 카드(이하 "메탈 카드")는 금속 고유의 광택과 촉감을 카드 사용자에게 제공하여 카드 사용자의 만족감을 높일 수 있는 고급 카드로 각광받고 있다. 그런데 금속의 재질 특성이 플라스틱과는 달라, 일반적인 플라스틱 카드의 공정을 적용하여 메탈 카드를 대량으로 생산하기에 어려운 문제가 있다.
본 발명은 다수 개의 카드를 생산할 수 있는 대면적의 시트들을 적층하여 개별카드 단위로 절삭함에 따라 시트 공정을 통해 다수 개의 메탈 카드를 한 번에 제조할 수 있는 메탈 카드 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 메탈 시트를 포함한 대면적의 시트들이 적층된 적층 시트의 표면을 따라 개별카드 외곽선을 절삭하는 과정에서 절삭과 동시에 냉각 기체를 분사함에 따라, 안정적으로 외곽선을 절삭할 수 있는 메탈 카드 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 대면적의 시트들을 절삭하는 과정에서 발생하는 시트들의 비틀림을 방지하기 위하여, 시트에 홀을 생성하여 고정함에 따라 대면적 시트들의 정렬 상태를 유지하며 개별카드를 절삭하여 개별카드 외곽면의 균일성을 확보할 수 있는 메탈 카드 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 메탈 카드를 구성하는 금속 재질의 층과 비접촉식 통신을 수생하기 위한 안테나 코일 사이에 발생하는 자기 간섭을 효율적으로 제어할 수 있는 절연층을 안정적인 시트 형태로 구현함에 따라 동작 성능이 향상된 메탈 카드를 대량으로 제조할 수 있는 메탈 카드 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 메탈 카드 제조 방법은 복수 개의 개별카드를 수용하는 크기의 메탈 시트를 준비하는 단계, 페라이트(ferrite)에 에폭시(epoxy)를 함유시켜 상기 복수 개의 개별카드를 수용할 수 있는 동일한 크기로 강자성의 절연 시트를 준비하는 단계, 상기 절연 시트와 동일한 크기를 가지며 안테나 코일이 인쇄된 인레이 시트를 준비하여, 상기 절연 시트와 상기 인레이 시트를 포함하는 복수 개의 시트들을 적층한 적층 시트의 적어도 하나의 모서리에 홀을 형성하는 단계, 상기 적층 시트에 형성된 홀을 적재판 핀에 삽입하는 단계, 상기 적층 시트 상부에 상기 메탈 시트를 합지하는 단계, 상기 메탈 시트와 상기 적층 시트를 라미네이팅하여 메탈 카드 시트를 형성하는 단계, 및 상기 메탈 카드 시트를 상기 복수 개의 개별카드 외곽선을 따라 절삭하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 메탈 카드 시트를 절삭하는 단계는, CNC 공정을 통해 절삭공구를 사용하여 상기 개별카드 외곽선을 절삭하면서, 냉각 알코올을 분사하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 메탈 카드 시트를 절삭하는 단계는, CNC 공정을 통해 절삭공구를 사용하여 상기 개별카드 외곽선을 절삭하면서, 냉각 알코올을 분사하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 적층 시트의 적어도 하나의 모서리에 홀을 형성하는 단계는, 상기 적층 시트의 둘 이상의 모서리가 인접하는 꼭지점 각각에 홀 타공을 하여 상기 홀을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 절삭공구를 사용하여 상기 개별카드 외곽선을 절삭하는 과정을 기 설정된 횟수 이상 수행하면, 상기 절삭공구를 교체하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 메탈 시트를 준비하는 단계는 상기 메탈 시트의 적어도 하나의 모서리에 홀을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 적층 시트와 접촉할 상기 메탈 시트의 후면에 CNC 공정을 통해 삽입 공간을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 메탈 시트를 준비하는 단계는, 상기 삽입 공간에 대하여 플라스틱 재질로 구성된 가공층을 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 메탈 시트를 준비하는 단계는, 상기 가공층이 삽입된 메탈 시트의 면과 마주보는 면에 대하여 가공층 노출부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 메탈 카드 시트를 절삭하는 단계는, 상기 가공층 노출부보다 작은 너비를 가지면서 상기 개별카드 외곽선 내부에 위치한 칩 노출 영역을 상기 인레이 시트의 상기 안테나 코일이 노출되도록 절삭하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 메탈 카드 제조 방법에 의하면 다수 개의 카드를 생산할 수 있는 대면적의 시트들을 적층하여 개별카드 단위로 절삭함에 따라, 한 번의 시트 공정을 통해 다수 개의 메탈 카드를 한 번에 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 카드 제조 방법에 의하면 메탈 시트를 포함한 대면적의 시트들이 적층된 적층 시트의 표면을 따라 개별카드 외곽선을 절삭하는 과정에서 발생하는 열을 효과적으로 냉각하여 안정적으로 개별카드의 외곽을 절삭할 수 있다.
본 발명에 따른 카드 제조 방법에 의하면 대면적의 시트들을 절삭하는 과정에서 발생하는 시트들의 비틀림을 방지하기 위하여 시트에 홀을 생성하여 고정함에 따라 대면적의 시트들의 정렬 상태를 유지하며 개별카드를 절삭할 수 있다.
본 발명에 따른 카드 제조 방법에 의하면 메탈 카드를 구성하는 금속 재질의 층과 비접촉식 통신을 수생하기 위한 안테나 코일 사이에 발생하는 자기 간섭을 효율적으로 제어할 수 있는 절연층을 안정적인 시트 형태로 구현할 수 있다. 이에 따라서 본 발명에 따른 제조 방법에 의하면 동작 성능이 향상된 메탈 카드를 대량으로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 카드 제조 방법에 따라 제조되는 메탈 카드의 구조를 설명하기 위한 메탈 카드의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 메탈 카드를 제조하기 위한 대면적 시트에 있어서 개별 메탈 카드가 배치된 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3은 메탈 카드를 제조하기 위한 시트들에 홀이 형성된 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 메탈 카드 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 메탈 시트의 가공 과정을 설명하기 위한 메탈 시트의 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 카드 제조 방법에 있어서 메탈 카드 시트의 절삭 과정을 나타낸 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 도 6의 A-A'선을 따른 메탈 카드 시트의 단면도들로, 도 7a는 라미네이팅이 완료된 후 절삭 공정 이전의 메탈 카드 시트의 단면도이고 도 7b는 절삭 공정 이후의 메탈 카드 시트의 단면도이다.
도 8a 내지 도 8c은 개별 메탈 카드 공정에 있어서 인레이층과 COB 패드를 연결하는 도 4의 단계 S460을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 카드에 대하여 전면 인쇄 및 코팅을 포함하는 후공정을 모두 수행하였을 때의 메탈 카드의 층 구성을 나타내는 메탈 카드의 사시도이다.
다수의 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
이하에서 본 발명의 기술적 사상을 명확화하기 위하여 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 도면들 중 실질적으로 동일한 기능구성을 갖는 구성요소들에 대하여는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들을 부여하였다. 설명의 편의를 위하여 필요한 경우에는 장치와 방법을 함께 서술하도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 카드 제조 방법에 따라 제조되는 메탈 카드의 구조를 설명하기 위한 메탈 카드의 사시도이다.
본 발명에 따른 메탈 카드(100)는 하나 이상의 층을 포함하여 구현될 수 있다. 도 1을 참조하면, 메탈 카드(100)는 메탈층(110), 가공층(120), 절연층(140), 인레이(Inray)층(160), 인쇄층(170), 및 마그네틱 스트라이프층(180)을 포함할 수 있으며 이들을 안정적으로 접착하기 위한 하나 이상의 접착층(130, 150)을 포함할 수 있다.
메탈층(110)은 본 발명에 따른 메탈 카드 특유의 재질과 중량감을 달성할 수 있는 코어층(Core layer)으로, SUS(Steel Use Stainless)를 포함할 수 있다. 메탈층(110)을 구성하는 메탈 소재는 메탈 카드의 특성을 표현하기 위한 재질 또는 중량을 고려하여 선택될 수 있다. 다른 실시예에 있어서 가공 공정을 견디기 위한 내구성, 마모도, 변성 정도 등을 고려하여 메탈층(110)을 구성하는 메탈 소재를 선택할 수 있다. 예를 들어, SUS를 포함하는 메탈층(110)은 부식에 강하고 상당한 고온에서도 변형되지 않으므로 절삭 공정을 견딜 수 있다.
가공층(120)은 플라스틱(예를 들어, Polyvinyl chloride; PVC)으로 구성된 층이며, 내부에 빈 공간이 형성된 층일 수 있다. 가공층(120)은 메탈 카드 전체가 아니라 메탈층(110) 내의 일부 영역에 배치될 수 있다. 본 발명에 있어서, 가공층(120)은 메탈층(110) 내부에 장착되는 IC 칩과 같은 COB(Chip On Board) 영역에 배치되고, 이 후에 인레이층(160)의 안테나와 COB 패드가 직접 접촉하도록 하는 공정을 수행하는 공간을 확보해준다. 이에 따라 안테나의 감도를 향상시키면서도 카드 전체 면을 메탈 소재로 구현하여 메탈 카드의 고급스러운 미감을 유지하면서도 무선 통신 기능을 향상시킬 수 있다.
절연층(140)은 안테나가 인쇄된 인레이층(160)이 메탈층(110)과 인접함에 따라 발생할 수 있는 전자기장의 간섭을 막기 위하여 구비될 수 있다. 구체적으로 인레이층(160)에 구비된 안테나는 외부의 안테나 리더기와 통신하여 동작하는데, 이 때에 안테나 코일에서 자기장이 발생하게 된다. 구체적으로, 안테나 코일에서 발생한 자기장이 메탈층(110)의 메탈 소재와 상호작용함에 따라 안테나 코일의 SRF(Self-Resonant Frequency; 자기공진 주파수)가 변화되고, 그 결과로 안테나 코일의 인덕턴스가 낮아져 통신 장애를 유발할 수 있다. 이러한 현상의 원인은 자기적으로 인해 메탈층(110)에서 발생하는 와류(와전류) 때문으로, 메탈층(110)의 와류를 없애기 위하여 고투자율과 고저항을 갖는 절연층(140)을 메탈층(110)과 인레이층(160) 사이에 위치시켜 자기력선을 조절할 수 있도록 해야 한다. 절연층(140)은 자기장을 조절할 수 있기 때문에 전자기 차폐층(Electromagnetic interference shielding layer)으로 일컫기도 한다.
절연층(140)은 강자성체(Ferrite)를 포함하는 시트 형태로 구성될 수 있다. 일반적으로 페라이트는 철을 가루로 만든 후에 겉표면을 산화시켜 절연되게 하고 압력을 가해 원하는 형상을 만들어 사용할 수 있다.
인레이층(160)은 인쇄된 무선 주파수(RF) 안테나를 포함하는 층으로, 메탈 카드(100)가 외부의 요소와 근거리 통신을 수행하여 비접촉식 결제를 수행하게 하거나, 외부의 전원으로부터 전원을 공급받을 수 있도록 한다. 인레이층(160)에 인쇄되는 안테나 코일의 턴(turn) 수는 무선 주파수 통신 감도 시험을 통해 최적화된 감도를 가지도록 결정될 수 있다. 실시예에 따라 본 발명에 따른 인레이층(160)에 포함된 안테나 코일은 가공층(120)을 통해 공간을 확보하여 메탈층(110)과 접촉하지 않으면서 이후 COB 패드와 전기적으로 연결될 수 있다.
인쇄층(170)은 메탈 카드(100)의 정보를 인쇄하여 표시하는 층이며, 마그네틱 스트라이프층(180)은 스와이핑을 통한 결제에 사용되는 마그네틱 스트라이프(Magnetic Stripe)가 형성된 층이다. 실시예에 따라 마그네틱 스트라이프층(180)은 투명한 층에 마그네틱 스트라이프가 부착될 수 있다.
메탈 카드(100)에는 적어도 하나의 접착층(130, 150)이 포함되어 인접한 층들을 접착할 수 있다. 예를 들어, 접착층(130, 150)은 핫 멜트(hot melt) 시트로 구현될 수 있다. 핫 멜트는 가열에 의해 용융되는 시트로, 열가소성 수지와 같은 소재를 포함하여, 가열하여 용융된 후에 냉각됨에 따라 고화되는 특징을 가진다.
본 발명은 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 메탈층(110)을 비롯하여 다수의 층으로 이루어진 메탈 카드(100)를 제조하기 위해, 각 층에 대응되는 대면적의 시트를 준비한 후 복수 개의 시트들을 적층하고 복수 개의 시트들을 개별카드 단위로 절삭하여 개별 메탈 카드를 형성하는 메탈 카드 제조 방법에 관한 것이다.
구체적으로 본 발명에 따른 메탈 카드 제조 방법에 있어서, 적층된 대면적의 시트들에 홀을 형성하고 시트의 홀을 고정된 핀에 삽입함에 따라 시트들을 고정 정렬하며, 이 후 적층된 시트들을 개별카드 외곽선을 따라 한 번에 절삭하여 하나의 시트 공정을 통해 다수 개의 메탈 카드를 제조할 수 있다. 이러한 메탈 카드 제조 방법에 따르면 메탈 카드를 구성하는 각각의 층들을 개별적으로 절삭하여 제조하는 과정과 비교하여 제조 효율이 크게 향상될 수 있다.
본 발명에서는 도 1을 참조하여 설명한 메탈 카드(100)를 구성하는 각 층들이 대면적의 시트를 절삭하여 형성되는바, 각 층을 형성하기 위한 시트들은 그에 상응하는 참조부호를 사용하여 설명하도록 한다. 메탈층(110)을 형성하기 위한 메탈 시트(110s), 접착층(130, 150)을 형성하기 위한 접착 시트(130s, 150s), 절연층(140)을 형성하기 위한 절연 시트(140s), 인레이층(160)을 형성하기 위한 인레이 시트(160s), 및 인쇄층(170)을 형성하기 위한 인쇄 시트(170s), 마그네틱 스트라이프층(180)을 형성하기 위한 마그네틱 스트라이프 시트(180s)를 사용하여 본 발명에 따른 메탈 카드(100)를 제조할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 메탈 카드를 제조하기 위한 대면적 시트에 있어서 개별 메탈 카드가 배치된 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 2에서는 개별 메탈 카드를 제조하기 위하여 각 시트들을 합지한 후에 절삭을 하게 되는 개별카드 외곽선을 통해 개별 메탈 카드의 배치를 나타내었다. 실제 제조 과정에서 사용되는 시트에는 이러한 개별카드 외곽선이 표시되지 않을 수도 있으며 메탈 카드 제조 장치의 제어부에 의해 CNC 공정으로 절삭되는 개별카드 외곽선이 지정될 수 있다. 본 발명에 있어서 각 시트들은 실질적으로 동일한 너비와 높이를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 메탈 카드를 제조하기 위한 시트는 길이 방향 모서리(E1)와 높이 방향 모서리(E2)로 이루어진 사각의 형상을 가질 수 있다. 길이 방향 모서리(E1)는 시트 너비(Ws)의 크기를 가지며, 높이 방향 모서리(E2)는 시트 높이(Hs)의 크기를 가질 수 있다. 시트 내에는 카드 단위 너비(Wu), 카드 단위 높이(Hu)를 유지하면서 복수 개의 개별카드들이 배치될 수 있다.
예를 들어, 시트 너비(Ws)는 400mm, 시트 높이(Hs)는 300mm, 카드 단위 너비(Wu)는 99mm, 카드 단위 높이(Hu)는 67.4mm일 수 있다. 이들 너비와 높이는 메탈 카드(100)의 크기와 각 개별카드를 절삭공구를 이용하여 절삭하는 과정에서 요구되는 여분의 공간에 기초하여 결정될 수 있다.
본 발명에 있어서 도 2에 도시한 바와 같은 시트를 복수 개 적층한 후에 합지 및 절삭 과정을 거쳐 메탈 카드를 제조하기 때문에 복수 개의 시트들을 정렬하고 고정할 필요가 있다. 이에 따라 각 시트에 홀(hole)을 형성할 수 있다. 시트에 형성된 홀들이 핀에 고정됨에 따라 복수 개의 시트들이 정렬되며 고정될 수 있다.
도 3은 메탈 카드를 제조하기 위한 시트들에 홀이 형성된 일 실시예를 나타내는 도면이다.
홀(H)은 개별 시트의 적어도 하나의 모서리로부터 기 설정된 거리만큼 인접하여 형성될 수 있으며, 실시예에 따라 시트의 둘 이상의 모서리로부터 각각 기 설정된 거리만큼 인접하도록, 그 만나는 꼭지점과 인접하는 위치에 형성될 수 있다. 도 3에서는 사각형 시트의 길이 방향 모서리(E1)와 높이 방향 모서리(E2)가 인접하는 꼭지점에 4 개의 홀(H)이 형성된 것을 도시하였다. 홀(H)은 각 시트의 높이 방향 모서리(E2)로부터 고정 너비(Wf) 만큼, 그리고 길이 방향 모서리(E1)으로부터 고정 높이(Hf) 만큼 이격된 위치에 형성될 수 있다. 실시예에 따라 고정 너비(Wf)와 고정 높이(Hf)는 실질적으로 동일할 수 있다.
또한, 홀(H)은 기 설정된 반경(R)의 크기로 형성될 수 있다. 홀의 기 설정된 반경(R)은 홀(H)을 고정하기 위한 핀(PIN)의 반경, 각 시트의 재질 특성, 시트의 크기 등에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 홀(H)의 반경(R)은 3mm일 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상술한 바와 같이 시트의 하나의 모서리로부터 기 설정된 거리만큼 이격되도록, 시트의 너비 방향 또는 길이 방향으로 모서리로부터 인접한 위치에 내부 홀(IH)이 더 형성될 수도 있다.
시트의 꼭지점에 형성된 홀(H)과 더불어, 시트의 하나의 모서리와 인접하게 너비 방향 또는 길이 방향을 따라 내부 홀(IH)이 더 형성되어 고정되면, 복수 개의 시트들이 중간에서 비틀리는 것을 방지할 수 있다. 특히 하나의 시트를 통해 제조되는 개별카드의 개수가 증가됨에 따라, 즉 시트가 대형화됨에 따라 더 많은 홀을 형성할 수 있다. 홀을 형성하고 형성된 홀을 통해 시트를 고정함에 따라 메탈 카드를 구성하는 각 층들이 보다 정확하게 정렬될 수 있으며, 결과적으로 절삭을 통해 형성되는 메탈 카드의 두께 외곽면, 즉 절삭면이 균일하게 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이 길이 방향 모서리(E1)의 중앙에 길이 방향 모서리(E1)와 인접하면서 기 설정된 간격만큼(예를 들어, Hf) 이격된 위치에 각각 추가로 적어도 하나의 내부 홀(IH)이 더 형성될 수 있다. 다만 이는 하나의 실시예로 높이 방향 모서리(E1)와 인접하면서 기 설정된 간격만큼(예를 들어, Wf) 이격된 위치에도 내부 홀(IH)이 더 형성될 수도 있다.
다른 실시예에 있어서 내부 홀(IH)을 비롯한 홀(H)은 기 설정된 거리의 간격을 가지면서 형성될 수 있다. 예를 들어, 모서리에 형성된 홀(H)과 내부 홀(IH) 사이의 간격이 기 설정된 거리를 유지하면서 형성될 수도 있다.
이와 같이 본 발명에서는 메탈 카드를 제조함에 있어 대면적의 시트 형태로 각 층을 준비한 이후에 복수 개의 시트들을 접합하여 하나의 시트로 만든 후에 대면적 시트를 개별카드 크기로 절삭하는 과정에 의해 개별 메탈 카드를 제조한다. 그런데 절연층(140)의 경우, 절연 시트(140s)로 준비하는 것도 쉽지 않으며 절연층(140)이 조금만 구부러져도 구성 물질이 모두 부서지는 문제가 있다. 따라서 페라이트를 포함하는 절연층(140)이 자성을 조절하는 특성이 좋다고 하더라도 대면적 시트 공정에 적용하기에는 어려움이 있다.
본 발명에서는 대면적의 시트 공정에 페라이트를 포함하는 절연 시트를 적용하기 위하여 외부 충격에 강하며 형태 가공이 용이한 절연 시트 제조 방법을 포함한 메탈 카드 제조 방법을 제안한다.
도 4는 본 발명에 따른 메탈 카드 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
메탈 재질로 이루어진 메탈 시트(110s)를 가공한다 (단계 S411). 메탈 시트(110s)를 가공하는 것은, 메탈 시트(110s)에 가공층(120)이 삽입될 공간을 형성하고 가공층(120)을 메탈 시트(110s) 내부에 삽입한 이후에 가공층(120)의 일부를 노출시키는 과정을 포함한다. 실시예에 따라 CNC(Computerized Numerical Control) 공정을 통해 메탈 시트(110s)에 가공층(120)이 삽입될 공간을 형성하거나 가공층(120)을 노출시킬 수 있다. 가공층(120)은 메탈 시트(110s) 보다 더 얇은 두께를 가져, 메탈 시트(110s)의 내부에 삽입될 수 있다. 가공층(120)은 메탈 카드(100)의 일부 영역에만 형성되므로 시트 형태로 준비되지 않을 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 메탈 시트(110s)의 가공 과정을 설명하기 위한 메탈 시트(110s)의 단면도들이다. 본 발명에 있어서 하나의 메탈 시트(110s)에는 다수 개의 메탈 카드(100)들이 형성될 수 있는바, 다수의 가공층(120)이 삽입되어야 하나 도 5a 내지 도 5c에서는 편의를 위하여 하나의 메탈 카드(100)가 형성되는 메탈층(110)을 기준으로 설명한다.
도 5a를 참조하면, 메탈층(110)에 가공층(120)이 삽입될 만큼의 공간(210)을 형성한다. 가공층 삽입 공간(210)은 제1 가공 너비(L1) 및 제1 깊이(D1)를 가질 수 있다. 도 5b와 같이 CNC 공정으로 형성된 가공층 삽입 공간(210)에 가공층(120)을 삽입하는데, 실시예에 따라 가공층(120)은 접착제 없이 메탈층(110)에 삽입되어 배치될 수 있다. 실시예에 따라 가공층(120)의 두께는 메탈층(110)의 두께에 절반에 상응할 수 있다.
도 5c를 참조하면, 가공층(120)이 삽입된 메탈층(110)에서 가공층(120)이 노출된 면과 마주보는 면을 가공하여 가공층(120)이 노출되는 가공층 노출부(230)를 형성할 수 있다. 가공층 노출부(230)의 제2 가공 너비(L2)는 가공층 삽입 공간(210)의 너비(즉 도 5a의 제1 가공 너비(L1))보다 작다. 이에 따라 추후에 메탈 시트(110s)를 적층 시트와 합지하였을 때에 가공층(120)이 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 가공층(120)이 삽입된 메탈 시트(110s)에 홀을 형성한다(단계 S413). 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 메탈 시트(110s)의 적어도 하나의 모서리로부터 기 설정된 거리만큼 이격된 위치에 홀을 형성할 수 있다. 실시예에 따라 메탈 시트(110s)에 홀을 형성한 이후에 가공층(120)을 삽입할 수도 있다.
메탈 시트(110s)에 대한 가공 및 홀 형성과 병행하여 절연 시트(140s)를 준비할 수 있다. 상술한 바와 같이 본 발명에서는 페라이트만을 포함하는 것이 아니라 페라이트에 에폭시(epoxy)를 첨부하여 절연 시트(140s)를 제조한다. 이러한 절연 시트(140)는 접착력이 우수하며 쉽게 깨지지 않으며 취급성이 우수하다 (단계 S414).
절연 시트(140s) 이외에 인레이 시트(160s)를 포함한 복수의 시트들을 준비할 수 있다. 실시예에 따라 이와 더불어 인쇄 시트(170s) 및 마그네틱 스트라이프 시트(180s)를 더 준비할 수 있다 (단계 S415). 복수의 시트들에 포함된 각 시트들은 상술한 바와 같이 기능 및 가공 과정을 고려하여 그에 알맞은 재질로 준비된다.
인레이 시트(160s)에는 메탈 카드에 요구되는 수신 감도에 적합하게, 그리고 개별카드 크기에 적합하게 설계된 무선 안테나가 인쇄되고 인쇄 시트(170s)에는 카드와 관련된 정보들이 인쇄될 수 있다. 마그네틱 스트라이프 시트(180s)에는 카드 결제와 관련된 정보들이 자기적으로 기록되는 마그네틱 스트라이프가 커팅되어 정합될 수 있다.
절연 시트(140s)를 사이에 두고 제1 접착 시트(130s)와 제2 접착 시트(150s)가 개재될 수 있으며, 이들 복수의 시트들을 모두 적층한 상태로 홀을 형성하거나 각각의 시트에 대하여 홀을 형성한 이후에 각 층들을 적층할 수 있다. 본 발명에 따른 메탈 카드를 제조함에 있어서 메탈 시트(110s) 하부에 위치하는 복수의 시트들을 적층 시트라 일컫는다. 예를 들어, 홀 타공 장비를 사용하여 시트 각각의 홀 위치에 대하여 홀 타공을 수행함에 따라 홀을 형성할 수 있다 (단계 S417). 각각의 적층 시트에는 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 홀(H) 또는 내부 홀(IH)의 위치가 표시될 수 있고 홀 타공 장비를 이용해 홀을 펀칭하여 홀을 형성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 카드 제조 방법에 있어서 메탈 카드 시트의 절삭 과정을 나타낸 도면이다.
도 6에 나타낸 바와 같이 적층 시트에 형성된 홀(H)은 핀(PIN)이 형성된 적재판(1400)에 삽입될 수 있다. 도 1을 참조하여 설명한 것과 동일한 순서로 S417 단계를 통해 준비된 적층 시트가 적재판에 적재되고, 그 적층 시트의 상부에 단계 S413을 통해 준비한 메탈 시트(110s), 구체적으로는 가공층(120)이 삽입되며 가공층 노출부(230)가 형성된 메탈 시트(110s)가 적재될 수 있다.
핀(PIN)을 통해 정렬되어 적층된 메탈 시트(110s)와 적층 시트를 가열 및 가압하여 라미네이팅한다 (단계 S430). 구체적으로 라미네이팅 과정은 대략 10분 정도 150°C의 온도에서 적층 시트와 메탈 시트에 20kg/cm2의 압력을 가하고 동일한 압력을 유지한 상태로 냉각을 함에 따라 이루어질 수 있다.
라미네이팅 과정을 통하여 복수의 시트들이 서로 접합되며, 특히 상술한 제1 접착 시트(130s)와 제2 접착 시트(150s)가 녹았다가 냉각됨에 따라 복수의 시트들이 강하게 접합될 수 있으며, 더욱이 절연 시트(140s)에 에폭시가 포함됨에 따라 인접한 접착 시트들(130s, 150s)과의 접착성이 향상될 수 있다.
본 명세서에서는 라미네이팅이 완료되어 하나의 물리적 시트로 형성된 시트를 메탈 카드 시트(100s)라고 일컫는다. 본 발명에 있어서 메탈 카드 시트(100s)의 홀을 적재판(1400) 핀(PIN)에 고정한 상태로 개별카드 단위 절삭을 수행한다 (단계 S440).
실시예에 따라 라미네이팅을 수행하는 적재판과 절삭을 수행하는 적재판은 상이할 수 있다. 예를 들어, 메탈 시트와 복수의 시트들을 적층한 적층 시트를 적재판의 핀에 고정하여 라미네이팅 장비를 통해 라미네이팅을 수행한 후, 그 메탈 카드 시트(100s)를 다른 적재판으로 이동시켜 절삭 장비를 이용하여 절삭 공정을 수행할 수 있다. 다만, 핀(PIN)을 통하여 복수의 시트들을 고정한다는 점에서는 두 적재판의 구성은 동일할 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이 메탈 카드 시트(100s)를 개별카드 외곽선(CU)을 따라 절삭 공구(1200)로 절삭하여 개별카드를 제조할 수 있다. 절삭 공구(1200)는 절삭기(1210)와 냉각제를 분사하는 분사기(1220)로 구성될 수 있다.
절삭기(1210)는 메탈 시트(110s)를 비롯한 메탈 카드 시트(100s)의 소재 특성에 따라 특수 가공재로 구성될 수 있다. 예를 들어, 절삭기(1210)는 메탈 시트(110s) 보다 큰 강성을 갖는 소재를 포함할 수 있다. 분사기(1220)는 칠러(1300)를 통해 냉각된 알코올을 분사할 수 있다.
본 발명에 있어서, 메탈 카드 시트(100s), 특히 메탈 시트(110s)를 절삭하는 과정에서 상당히 많은 열과 불꽃이 발생할 수 있는데 이러한 열과 불꽃이 다른 구성요소들에 영향을 주거나 메탈 시트(110s)의 형상을 변화시킬 수 있다. 이를 감안하여 절삭기(1210)를 통해 절삭한 위치에 칠러(1300)를 통해 냉각된 알코올을 곧바로 분사함에 따라 이러한 열이나 불꽃의 발생으로 인한 영향을 최소화할 수 있다.
CNC 공정에 의해 절삭 공구(1200)를 통한 절삭이 수행될 수 있으며, 실시예에 따라 도 6에 나타낸 바와 같은 제어부(1100)를 통해 CNC 공정이 제어될 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 개별카드 외곽선(CU)을 절삭하는 한편, 메탈 시트(110s)에 형성되어 있던 가공층(120)을 가로질러 인레이 시트(160s)의 안테나 코일을 노출시키도록 메탈 시트(110s) 내부의 칩 노출 영역(CE)을 함께 절삭함에 따라 절삭 공정이 수행될 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 제어부(1100)는 절삭 공구(1200)의 동작을 제어할 수 있으며, 특히 절삭 공구(1200)의 CNC 공정을 제어할 수 있다. 다른 실시예에 있어서 절삭 공구(1200)가 기 설정된 횟수 이상의 절삭 공정을 수행하면, 제어부(1100)는 절삭 공구(1200)를 교체하도록 동작할 수 있다. 절삭 공구(1200)를 교체하기 위하여 제어부(1100)는 절삭 공구(1200)로 수행되는 절삭 공정의 횟수를 기록하고 기 설정된 횟수 이상의 절삭 공정이 수행되면 절삭 공구(1200)를 교체할 수 있다. 특히 본 발명에 있어서, 제어부(1100)는 절삭 공구(1200)에 포함된 절삭기(1210)를 교체할 수 있다. 구체적으로 본 발명에 따른 메탈 카드 제조 방법을 수행하기 위한 메탈 카드 제조 장치에는 복수의 절삭기들이 구비되어 있다가 제어부(1100)의 제어에 따라 순차적으로 배치되어 있던 절삭기가 교체되어 사용될 수 있다. 순차적으로 절삭기를 교체함에 따라서 메탈 카드 제조 공정이 중단되지 않을 수 있으며 생산 효율이 향상될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 메탈 카드 제조 장치에는 메탈 카드 시트(100s)의 절삭 동작을 모니터링하는 모니터링부(미도시)가 구비되어 메탈 카드의 절삭 동작이 양호하게 이루어졌는지를 모니터링할 수 있다. 모니터링 결과에 따라 제어부(1100)는 절삭 공구(1200)의 교체를 결정할 수 있다. 예를 들어, 모니터링부는 메탈 카드의 절삭 성공률, 절삭면의 균일성 등을 지속적으로 관찰할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 도 6의 A-A'선을 따른 메탈 카드 시트의 단면도들로, 도 7a는 라미네이팅이 완료된 후 절삭 공정 이전의 메탈 카드 시트의 단면도이고 도 7b는 절삭 공정 이후의 메탈 카드 시트의 단면도이다.
도 7a를 참조하면, 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 메탈 시트(110s)의 일면에는 가공층(120)이 삽입되어 있으며, 다른 일면에는 가공층 노출부(230)가 형성된 것을 확인할 수 있다. 본 발명에서는 메탈 시트(110s)의 가공층(120)이 삽입된 면과 적층 시트(130s 내지 180s)의 상면, 즉 적층 시트의 절연층(140)(접착층은 라미네이팅 과정에서 녹아 고형화되므로 제외하고 설명함)이 접촉하도록 메탈 카드 시트(100s)를 합지 및 라미네이팅할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 칩 노출 영역(CE)은 인레이층(160)을 노출할 수 있는 깊이 만큼 절삭된다. 칩 노출 영역(CE)은 제2 가공 너비(L2)보다 작은 제3 가공 너비(L3)를 가진다(도 8a 참조). 제3 가공 너비(L3)가 제2 가공 너비(L2)보다 작도록 절삭하는 것은 향후 개별 메탈 카드 공정에서의 COB 연결 특성을 확보하기 위함이다. 도 8a 내지 도 8c를 참조하여 개별 메탈 카드 공정을 설명하도록 한다.
개별카드 외곽선(CU)은 메탈 카드 시트(100s)의 전체 두께에 상응하는 만큼 절삭될 수 있다. 도 7b를 참조하면 단계 S430에서 칩 노출 영역(CE)을 절삭함에 따라 인레이층(160)이 노출된 것을 확인할 수 있으며, 개별카드 외곽선(CU)을 따라 절삭함에 따라 메탈 카드 시트(100s)가 각각의 메탈 카드들(100_1, 100_2, 100_3, 100_4)로 분리된 것을 확인할 수 있다.
메탈 카드 시트(100s)를 절삭함에 따라 복수의 메탈 카드(100_1, 100_2, 100_3, 100_4)들이 형성되면, 각각의 개별 메탈 카드들에 대한 개별 메탈 카드 공정을 수행할 수 있다.
시트 단위에서 절삭된 개별 메탈 카드에 대해서는 3차원 인쇄 및 코팅을 각각 수행할 수 있다(단계 S450). 3차원 인쇄 및 코팅을 수행한 개별 메탈 카드에 대하여 COB 패드를 연결할 수 있다 (단계 S460). 다만, 3차원 인쇄나 코팅을 수행하는 과정에서 실시예에 따라 COB 패드를 연결한 이후에 3차원 인쇄 및 코팅을 수행할 수도 있다. 우선 COB 패드를 연결하는 단계를 설명하도록 한다.
도 7b를 참조하여 확인할 수 있듯이 메탈 카드를 제조함에 있어서 절연층(140)이 다수 회 절삭될 수 있다. 따라서 절연층(140)의 취급성을 향상시키는 것이 무엇보다도 중요하다. 본 발명에 따른 메탈 카드 제조 방법은 에폭시를 함유한 페라이트를 시트 형태로 구현한 절연 시트(140s)를 사용함에 따라, 메탈층(110)과 인레이층(160)의 안테나 사이의 자기장을 효과적으로 제어할 수 있을 뿐만 아니라 제조 과정에서도 절삭이나 구부림에 의해서도 파손되지 않는 안정성을 갖도록 하여 대량으로 메탈 카드를 생산할 수 있도록 한다.
도 8a 내지 도 8c은 개별 메탈 카드 공정에 있어서 인레이층과 COB 패드를 연결하는 도 4의 단계 S460을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 8a는 도 7b를 참조하여 설명한 칩 노출 영역(CE)에 대한 CNC 공정을 통하여 인레이 층(160)이 노출된 형태를 보다 구체적으로 도시한 것이다. 도 8a 내지 도 8c에서는 인레이층(160)에 형성된 안테나 코일을 설명하기 위해 앞선 다른 도면들과 달리 인레이층(160)이 크게 도시되어 있음을 유념해야 한다.
인레이층(160)이 노출되면, 도 8b와 같이 1차 밀링(milling) 공정을 통해 인레이층(160)에 인쇄된 안테나 코일(320)을 뽑아 올릴 수 있다. 예를 들어, 가공층(120)이 실장된 메탈 카드(100)에 대하여 도 8a에 나타낸 바와 같이 가공층 노출부(230)가 상방을 향하도록 한 상태에서 밀링 공정을 수행할 수 있다.
제3 가공 너비(L3)가 제2 가공 너비(L2)보다 작기 때문에 안테나 코일(320)이 상방향으로 이동하는 경우에도 메탈층(110)과 접촉하지 않는다.
안테나 코일(320)을 끌어 올린 후에, 노출된 인레이층(160)에 대하여 한번 더 밀링 공정(2차 밀링)을 수행하여 COB 패드가 장착되는 공간을 확보하고 카드 전면부를 평활화할 수 있다. 2차 밀링 공정을 완료하면 도 8c에 나타낸 바와 같이 COB 패드 삽입을 위한 수용 홈(340)이 형성된다. 수용 홈(340)의 너비(L4)는 제3 가공 너비(L3) 보다 작을 수 있으며, 수용 홈(340)의 깊이(D4)는 COB 패드 후면 돌출부를 수용할 수 있는 깊이를 가질 수 있다.
위로 뽑아 올린 안테나 코일(320)과 COB 패드의 접점을 Spot Welding 방식으로 접촉한 이후에 수용 홈(340)에 COB 패드를 안착할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 있어서 개별 카드 공정에 있어서 메탈층(110)을 구비함에도 불구하고 전기적 접촉을 차단하면서 COB 패드와 안테나 코일(320)을 효율적으로 연결할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 카드에 대하여 전면 인쇄 및 코팅을 포함하는 후공정을 모두 수행하였을 때의 메탈 카드의 층 구성을 나타내는 메탈 카드의 사시도이다.
도 1과 비교하였을 경우, 도 9의 메탈 카드(900)는 코팅층(910), 3차원 인쇄층(920) 및 프라이머층(930)을 더 포함할 수 있다.
개별 메탈 카드(100)에 대하여 프라이머를 도포하여 프라이머층(930)을 형성할 수 있다. 프라이머층(930)은 메탈층(110)의 재질에 따라 프린팅된 정보의 보존력이 향상되도록 돕는 물질을 포함할 수 있다. 다음으로, 프라이머가 도포된 메탈층(110) 상에 3차원 프린팅을 통해 메탈층(110)에 새기고자 하는 카드 정보, 무늬, 그림 이미지 등을 음각으로 인쇄하여 3차원 인쇄층(920)을 형성할 수 있다. 그 이후에 코팅 공정을 통해 최상위면에 코팅층(910)을 형성하여 3차원 인쇄를 통해 새겨진 정보들이 마모되거나 지워지지 않도록 구현할 수 있다.
실시예에 따라 개별 메탈 카드 공정에 있어서 절삭된 카드의 모서리를 둥글게 다듬는 C 컷 공정이 수행될 수 있으며, 카드 후면에 카드 사용자의 서명을 하는 서명 패널과 홀로그램 스티커 등을 부착하는 스탬핑 공정이 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이 COB 패드를 삽입하기 위해 2차 밀링을 실시하는 공정은, 프라이머 도포와 프린팅 및 코팅을 수행하기 이전에 실시될 수도 있고, 프라이머나 코팅 물질에 의해 노출된 인레이층이 오염되는 것을 방지하기 위해 코팅층이 생성된 이후 COB 패드 삽입 이전에 2차 밀링을 실시할 수도 있다.
지금까지 본 발명에 대하여 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 중심으로 상세히 살펴보았다. 이러한 실시예들은 이 발명을 한정하려는 것이 아니라 예시적인 것에 불과하며, 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 전술한 설명이 아니라 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다. 비록 본 명세서에 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 개념을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 본 발명의 각 단계는 반드시 기재된 순서대로 수행되어야 할 필요는 없고, 병렬적, 선택적 또는 개별적으로 수행될 수 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 본질적인 기술사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 형태 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 균등물은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 구성요소를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (8)

  1. 복수 개의 개별카드를 수용하는 크기의 메탈 시트를 준비하는 단계;
    페라이트(ferrite)에 에폭시(epoxy)를 함유시켜 상기 복수 개의 개별카드를 수용할 수 있는 동일한 크기로 강자성의 절연 시트를 준비하는 단계;
    상기 절연 시트와 동일한 크기를 가지며 안테나 코일이 인쇄된 인레이 시트를 준비하여, 상기 절연 시트와 상기 인레이 시트를 포함하는 복수 개의 시트들을 적층한 적층 시트의 적어도 하나의 모서리에 홀을 형성하는 단계;
    상기 적층 시트에 형성된 홀을 적재판 핀에 삽입하는 단계;
    상기 적층 시트 상부에 상기 메탈 시트를 합지하는 단계;
    상기 메탈 시트와 상기 적층 시트를 라미네이팅하여 메탈 카드 시트를 형성하는 단계; 및
    상기 메탈 카드 시트를 상기 복수 개의 개별카드 외곽선을 따라 절삭하는 단계를 포함하되,
    상기 메탈 카드 시트를 절삭하는 단계는,
    CNC 공정을 통해 절삭공구를 사용하여 상기 개별카드 외곽선을 절삭하면서, 냉각 알코올을 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 메탈 카드 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 적층 시트의 적어도 하나의 모서리에 홀을 형성하는 단계는,
    상기 적층 시트의 둘 이상의 모서리가 인접하는 꼭지점 각각에 홀 타공을 하여 상기 홀을 형성하는 단계를 포함하는 메탈 카드 제조 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 절삭공구를 사용하여 상기 개별카드 외곽선을 절삭하는 과정을 기 설정된 횟수 이상 수행하면, 상기 절삭공구를 교체하는 단계를 더 포함하는 메탈 카드 제조 방법.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 메탈 시트를 준비하는 단계는
    상기 메탈 시트의 적어도 하나의 모서리에 홀을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 적층 시트와 접촉할 상기 메탈 시트의 후면에 CNC 공정을 통해 삽입 공간을 형성하는 단계를 포함하는 메탈 카드 제조 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 메탈 시트를 준비하는 단계는,
    상기 삽입 공간에 대하여 플라스틱 재질로 구성된 가공층을 삽입하는 단계를 포함하는 메탈 카드 제조 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 메탈 시트를 준비하는 단계는,
    상기 가공층이 삽입된 메탈 시트의 면과 마주보는 면에 대하여 가공층 노출부를 형성하는 단계를 포함하는 메탈 카드 제조 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 메탈 카드 시트를 절삭하는 단계는,
    상기 가공층 노출부보다 작은 너비를 가지면서 상기 개별카드 외곽선 내부에 위치한 칩 노출 영역을 상기 인레이 시트의 상기 안테나 코일이 노출되도록 절삭하는 단계를 더 포함하는 메탈 카드 제조 방법.
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