KR20010104332A - 섬유상 물질로 된 안테나 지지체를 이용한 무접촉 혼성스마트 카드의 제조방법 - Google Patents

섬유상 물질로 된 안테나 지지체를 이용한 무접촉 혼성스마트 카드의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무접촉 혼성 스마트 카드 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 안테나가 종이 등의 섬유상 물질로 된 지지체(28) 상에 위치하는 혼성 무접촉 스마트 카드 제조방법에 관한 것이다. 상기한 방법은 지지체 상에 스크린 인쇄함으로서 안테나를 제조하는 공정, 지체 상에서 카드 구성 요소를 고압에 의하여 라미네이션 시키는 공정, 스크린 인쇄가 된 지지체의 반대쪽의 카드 본체에 칩 및 양측 회로로 구성된 모듈을 수용하기 위하여 동공을 에칭하는 공정 및 모듈을 카드에 삽입하는 공정을 포함한다. 라미네이션 공정 전에 지지체의 모서리에 형성된 컷아웃(cutout)은 카드 몸체 요소를 상호 용접되게 한다. 이러한 방법으로 제조된 카드는 차후 해로운 기계적 응력(강한 꺾임)을 받았을 경우 이를 시각적으로 판단할 수 있도록 한다.

Description

섬유상 물질로 된 안테나 지지체를 이용한 무접촉 혼성 스마트 카드의 제조방법{METHOD FOR MAKING A NON-CONTACT HYBRID SMART CARD WITH AN ANTENNA SUPPORT MADE OF FIBROUS MATERIAL}
무접촉 스마트 카드는 다양한 분야에서 증가적으로 사용되는 시스템이다. 수송 분야에서 카드는 지불의 수단으로 발전되었다. 전자수첩이 그 예이다. 다수의 회사들이 무접촉 스마트 카드를 사용한 그들의 사원의 식별 수단을 발전시켰다.
혼성 접촉-무접촉 카드 및 관련 판독기 사이의 정보의 교환은 무접촉 카드에 묻혀 있는 안테나 및 판독기에 위치하는 두번째 안테나 사이의 원격 전자기적인 결합 또는 판독기와 직접적인 접촉에 의하여 발생한다. 정보를 창설, 저장 및 처리하기 위하여 카드는 안테나와 연결된 전자모듈을 구비하고 있다. 안테나는 일반적으로 플라스틱 물질로 만든 유전성 지지체 상에 위치한다. 기준 산업 제조공정은 3 단계로 나뉠 수 있다.:
- 구리 또는 알루미늄 에칭 기술을 이용하여 플라스틱 유전성 지지체 (폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리에스테르(PET), 폴리카보네이트(PC)....)상에 안테나를 형성하는 단계.
- 모노블록(monobloc) 카드를 만들기 위하여 가압하여 안테나 지지체 상에서 카드 본체의 상부 및 하부의 플라스틱 층(PVC, PET, PC, 아크릴로니트릴-부타디엔 -스티렌(ABS))를 핫 라미네이션(hot-lamination) 하는 단계.
- 전기 전도성 접착제를 이용한 전자 모듈의 배치 및 연결하는 단계
그러나, 이 공정은 몇 개의 주요한 단점을 갖는다. 이 공정은 다른 열팽창 계수를 갖는 플라스틱 물질이 접착 또는 열 접합된 합성 스택(STACK)을 초래한다. 결과적으로, 표준실험 또는 이와 동일한 테스트를 거칠 때 기계적 저항성의 결여뿐 만 아니라, 카드의 조직적으로 불가능하고 비가역적인 변형이 관찰된다. (꼬임, 뒤틀림).
더욱이, PVC는 열악한 열기계적 성질을 보인다. 라미네이션 공정 중 물질의 흐름은 중요하고 안테나의 형상인자는 유지되지 않는다. 이러한 성질 때문에 전자변수(유도 및 저항)가 다양할 경우 안테나의 고장을 일으킨다. 강한 수직의 응력이 가해지는 부분에 안테나 파손이 일어나는 것은 드문 일이 아니고, 특히, 모서리 및 전기적 교락점(橋絡點)에서 특히 발생한다.
라미네이션 된 ISO 카드는 780 ㎛ 및 840 ㎛ 사이의 두께를 갖는다. 상기에서 언급한 바와 같은 물질 흐름을 고려해 볼 때, 수요자에게 카드 집단의 좁고 제어된 분포를 보증하는 것 또한 매우 어렵다.
라미네이션 공정 동안 사용된 플라스틱 열 접착 공정은 흡수된 응력의 원상복구의 측면에서 열악한 기계적 성질을 갖는 모노블록 카드를 창설한다.: 표준 꺾임 및 뒤틀림 실험 동안 적용된 모든 응력은 전자적 모듈에 전달되고 주로 연결 부위을 구성하는 접착점에 전달된다. 접착 죠인트의 기계적 강도는 강한 응력을 받기 때문에, 접착에 있어 가장 경미한 불완전성도 모듈-안테나의 파손을 초래한다.
라미네이션 공정 후 구리 에칭된 자국은 인쇄된 카드 본체에 나타난다. 비록, 이것 때문에 카드가 정확하게 작동하지 못하는 것은 아니나, 이 결함은 때때로 미적인 것에 대해 관심 있는 사용자에게 강조된다.
더욱이, 이러한 공정에 의하여 카드를 제조하는데 비용이 많이 소요되어 그 사용을 실질적으로 늘릴 수 없다.
마지막으로, 현재 사용되는 공정은 사용자가 가한 열악한 기계적 처리, 특히 사기의 목적으로 카드에 가해진 경우, 이것이 나타난 카드를 생산하지는 않는다. 사실, 차후 여하한 부당한 의도를 용이하게 입증할 가능성이 없다면, 카드 사기의 경험을 가진 사람이 카드를 반복하여 접어서 카드를 파손하는 것은 비교적 쉬운 일이다. 예컨대, 안테나에 표시되지 않고 절단될 수 있다. 회사 내에 정립된 상업상 정책에 의하면 무상으로 결함 있는 카드를 대체해 주고, 이들 카드를 체계적으로 대체해 주는 비용은 이들 회사의 주요 추가적인 비용의 근원이 된다.
본 발명은 스마트 카드 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 안테나가 종이 등의 섬유상 물질로 된 지지체 상에 위치하는 혼성 접촉-무접촉의 스마트 카드 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 목적, 대상 및 특성은 하기의 도면에 따라 설명됨으로서 더욱 명백해 질 것이다.
도 1A 내지 도 1C는 지지체상의 안테나를 스크린 인쇄하는 다양한 공정을 도시한다.
도 2는 라미네이션 공정 전의 뒷면의 스크린 인쇄된 안테나를 함유하는 지지체를 도시한다.
도 3은 마지막 제조 공정의 스마트 카드를 도시한다..
도 4는 도 3에서 도시된 스마트 카드를 도 3의 A-A 선에 따라 절단한 횡단면도를 도시한다.
본 발명의 목적은 전기 전도성 잉크를 이용하여 스크린 인쇄된 안테나가 위치하는 섬유상 물질로 구성된 지지체를 이용함으로서 혼성 또는 무접촉 스마트 카드의 생산비용을 현저히 감소시킬 수 있는 발명적 제조 공정을 제공함으로서 이들문제점을 완화하고자 하는 것이다.
따라서, 하기 공정을 포함하는 본 발명은 종이 등의 섬유상 물질로 구성된 안테나 지지체를 구비한 혼성 접촉-무접촉 스마트 카드의 제조공정에 관한 것이다.:
섬유상 물질로 구성된 지지체 상에 전기 전도성 중합체 잉크의 턴을 스크린 인쇄하고 상기 잉크를 굽기 위하여 상기 지지체에 열처리하는 것으로 구성된 안테나의 제조공정;
지지체의 각 측면 상에서 카드 본체를 형성하는 플라스틱 물질의 적어도 두 쉬트를 고압 몰딩 기술에 의하여 용접시키는 것으로 구성된 안테나 지지체 상에 카드 본체의 라미네이션 공정;
카드 본체의 하나에 칩 및 양측 회로로 구성된 모듈을 수용하고, 칩을 수용하기 위한 더 작은 내부 부분 및 양 측면 회로를 수용하기 위한 더 큰 외부 부분을 포함할 뿐 만 아니라, 안테나를 형성하는 전기 전도성 스크린 인쇄된 잉크가 있는 지지체와 반대 방향의 카드 본체에 파여진 동공을 뚫고, 연결 패드를 제거시킬 수 있는 평삭 공정으로 구성된 카드 동공 평삭 공정; 및
모듈을 유지시키는 접착제 및 모듈을 연결기에 연결시키기 위하여 은을 포함할 뿐 만 아니라, 이러한 목적으로 제공된 공동 내에 모듈을 위치시키기 위하여 접착제를 사용하는 것으로 구성된 모듈 삽입 공정.
본 발명에 따른 스마트 카드 제조방법은 지지체 상에 안테나를 배치하는 것으로 시작한다. 이 지지체는 종이 등의 섬유상 물질의 한장의 쉬트로 구성된다. 바람직한 실시예에 의하면, 안테나는 일반적인 스크린 인쇄 공정과 반대의 순서로 수개의 단계를 거쳐서 섬유상 물질 상에서 스크린 인쇄된다. 도 1A에 도시된 바와 같은 초기 단계는 소위 "교차"로 칭해지는 모듈 및 전교(電橋, electric bridge) 14에 접착되는 안테나의 두 개의 접착패드 10 및 12를 스크린 인쇄하는 것으로 구성되어 두 턴이 연속적으로 연결되도록 한다. 도 1B에 도시된 두 번째 스크린 인쇄 단계는 교차 상부에서 절연 스트립을 스크린 인쇄하는 것으로 구성된다. 세 번째 이자 마지막 스크린 인쇄 단계는 18 및 20의 두 턴을 스크린 인쇄하는 것으로 구성된다. 턴 18의 한쪽 단부는 접착패드 10에 연결되고 다른 쪽 단부는 교차 14에 연결된다. 턴 20은 교차14 로부터 접착패드 12까지 스크린 인쇄된다.
일단 안테나가 지지체 상에 스크린 인쇄되면, 카드의 치수에 맞게 잘려진다. 바람직한 실시예에 의하면, 컷아웃 22는 도 2에 도시된 바와 같이, 지지체의 각 모서리에 구성된다. 이 컷아웃 때문에 라미네이션 공정 동안 카드 본체 사이의 직접적인 용접이 가능하다.
라미네이션은 고압 몰딩에 의하여 수행된다. 바람직한 실시예에 의하면, 플라스틱 물질의 두 층은 각 카드 본체에 사용된다. 이 플라스틱 물질은 일반적으로 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리에스테르 (PET, PETG), 폴리카보네이트(PC) 또는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)이다. 바람직한 실시예에서는 PVC가 사용된다. 두 층은 다른 정도의 단단함을 갖는다. 외부 층은 단단한 PVC가 사용되고 안테나 지지체와 접촉하는 내부 층은 낮은 바이캣(Vicat) 연화 온도(PVC가 단단한 상태에서 고무 같은 상태로 전이하는 온도)를 갖는 부드러운 PVC로 구성된다. 두 개의 층은 또한 다른 두께를 가질 수 있다. 예컨대, 각 카드 본체는 약 310㎛ 두께의 단단한 PVC 외층 및 약 80㎛ 두께의 부드러운 PVC 내층으로 구성된다. 안테나 지지체는 약 125㎛ 두께의 종이로 구성된다. 다른 바람직한 실시예의 제조 예에 의하면, 각각의 카드 본체는 3층으로 구성된다. 투명한 PVC 쉬트 또는 바니쉬 층으로 구성된 커버는 인쇄될 때 인쇄를 보호하기 위하여 카드 본체의 외부 층에 부가된다. 이 커버의 두께는 약 40㎛이다. 따라서, 카드 본체의 외부 층의 두께는 275 ㎛ 이고 내부 층의 두께는 약 40㎛ 이다.
라미네이션 단계는 카드 본체 및 안테나 지지체를 형성하는 PVC의 다양한 층이 적층되는 것으로 구성된다. 이 샌드위치는 그 후 라미네이션 공정을 거친다.샌드위치는 100℃ 이상의 온도, 바람직하게는 150℃ 이상의 온도에서 열처리되며, 동시에, 다양한 층을 서로 융합시키기 위하여 가압 성형된다. 열 및 압력의 작용에 의하여 외층 PVC는 연화되고, 낮은 바이캣(Vicat) 연화 온도를 갖는 PVC로 구성된 내부 층은 그 후 용해된다. 용해된 PVC는 스마트 카드 사용 중 발생하는 기계적 응력에 대한 향상된 저항성을 제공하는 카드의 범위 내에 안테나의 스크린 인쇄 잉크를 가둔다. 더욱이, 안테나는 카드 본체에 더 잘 접착한다. 이 접착성은 카드 본체와 안테나 사이에서 압력-민감성 양면 테이프를 사용하면 향상시킬 수 있다.
안테나 지지체의 모서리에 형성된 컷아웃 22는 두 개의 PVC 층을 서로 접촉할 수 있도록 한다. 두개의 카드 본체를 서로 용접하여 모서리를 막음으로서 모든 기계적 응력은 카드의 내부로 향한다. 종이의 경우, 종이 펄프는 낮은 내부 점착을 보인다. 여기에 수직의 힘을 가하면, 종이의 중앙은 얇은 층으로 갈라지는 경향이 있다. 이 응력이 너무 강하면 카드는 벌어지고 두 부분으로 나뉘어 진다(모듈에 연결된 안테나를 갖는 부분은 계속 기능한다.). 상기한 바와 같이, 종이의 타입 및 내부 점착에 따라 반응함으로서 빌트인 및 다양한 응력 표지를 갖는 카드를 생산하는 데 있어 이러한 물리적 성질은 유리하다. 따라서, 수요자의 필요에 따라서는, 카드 내의 종이의 갈라짐으로 인하여 카드의 제한된 만곡이 보일 수 있도록 카드가 얇은 층으로 갈라지는 것은 더욱 또는 덜 빠르게 일어나거나 더욱 또는 덜 현저할 수 있다.
다음 단계는 칩 및 양 측면을 갖는 회로로 구성된 모듈을 수용할 수 있는 동공을 평삭하는 것으로 구성된다. 평삭 공정으로 인하여 안테나 및 모듈사이의 접착 패드가 제거될 수 있다. 안테나의 스크린 인쇄 자국을 손상시키지 않기 위하여 평삭 공정은 스크린 인쇄 자국이 있는 안테나 지지체 표면과 반대 방향인 카드 본체 내에서 행해진다. 즉, 스크린 인쇄된 안테나를 포함하고 있지 않은 지지체의 측면에 접촉하고 있는 카드 본체 내에서 행해진다. 이와 같이 하여, 평삭 공정중 안테나 지지체는 잉크로 인쇄되기 전에 평삭된다. 더욱이, 안테나 지지체는 카드 본체의 첫 번째 층의 PVC 내에 위치하므로, 쉽게 갈라지거나 찢어지는 등 손상되지 않는다. 카드 상에 칩의 위치가 표준화 된 ISO 형 스마트 카드의 경우, 지지체 상의 안테나의 전도된 스크린 인쇄 자국 및 스크린 인쇄를 하지 않은 지지체의 측면과 접촉하는 카드 본체의 동공을 평삭하는 것은 스크린 인쇄 안테나의 상태는 유지하면서 표준화된 위치에 모듈을 위치시킬 수 있다.
모듈은 접착제에 의하여 위치한다. 두 개의 다른 접착제가 사용된다. 첫 번째 접착제는 모듈이 안테나 접촉과 연결될 수 있도록 하는 전기 전도성 접착제이다. 이 접착제는 바람직하게는 은을 함유한다. 두 번째 접착제는 모듈을 카드에 유지하기 위하여 사용된다. 특별한 실시예에 의하면, 시아노아크릴레이트 접착제가 사용된다. 또한, 카드에 삽입 전에 모듈 하에 위치하는 필름형 핫멜트(hot-melt) 접착제를 사용하는 것이 가능하다. 일단 이 단계가 종료되면, 도 3에 도시된 바와 같은 카드가 수득된다. 카드 24의 본체는 안테나 지지체 상의 컷아웃 22를 통하여 모서리에 함께 열 접착된다. 모듈 26은 ISO 형 스마트 카드 표준 위치에 위치한다.
도 4는 도 3에 도시된 스마트 카드의 A-A선을 따라 절단된 횡단면도이다. 카드는 섬유상 물질로 구성되고 두 카드 본체 사이에 삽입되는 안테나 지지체 28로 구성된다. 각 카드 본체는 투명한 PVC 필름 또는 바니쉬 층, 단단한 PVC 외층 32 및 부드러운 PVC 내층의 쉬트로 구성된 커버 30 을 함유한다. 턴 36 및 접착 패드는 카드 본체의 PVC 부분의 내부 층 34에 가두어 진다. 안테나를 갖는 지지체 표면과 반대쪽의 카드 본체의 평삭된 공동은 양면의 회로 40 및 칩 42를 수용하고 과도하게 형성된 수지(도시하지 아니함)에 의하여 보호된다. 모듈은 은 적재된 전기 전도성 접착제 44의 층으로 안테나 접촉 38의 접촉에 연결된다. 시아노아크릴레이트 접착제 46은 모듈을 카드에 유지시킨다.
본 발명에 따른 공정은 그것을 이용한 회사에 두 개의 주요한 성질을 갖는 카드를 제공한다.: 전자적 구성요소가 보존되므로 이 카드는 견고성이 향상되고, 카드가 망가진 경우 종이 등의 섬유상 물질이 여러 층으로 갈라지는 성질로 인하여 사기의 목적으로 강하게 접으려 할 때 잘 접히지 않도록 해 준다.

Claims (11)

  1. 하기 공정을 포함하는 종이 등의 섬유상 물질로 구성된 안테나 지지체를 구비한 혼성 접촉-무접촉 스마트 카드의 제조 방법.:
    섬유상 물질로 구성된 지지체 상에 전기 전도성 중합체 잉크의 턴을 스크린 인쇄하고 상기 지지체상의 상기 잉크를 굽기 위하여 열처리하는 것으로 구성된 안테나 제조 단계;
    지지체의 각 측면 상에서 카드 본체를 형성하는 플라스틱 물질의 적어도 두 쉬트를 고압 몰딩에 의하여 용접시키는 것으로 구성된 안테나 지지체 상에 카드 본체를 라미네이션 시키는 라미네이션 단계;
    카드 본체의 하나에 칩 및 양면 회로로 구성된 모듈을 수용하고, 칩을 수용하기 위한 더 작은 내부 부분 및 양면 회로를 수용하기 위한 더 큰 외부 부분을 포함할 뿐 만 아니라, 전기 전도성 스크린 인쇄된 잉크가 나타난 안테나를 구성하는 지지체와 반대 방향의 카드 본체에 파여진 동공을 뚫고, 칩에서 연결 패드를 제거시킬 수 있는 평삭 공정으로 구성된 카드 동공 평삭 단계; 및
    모듈을 유지시키고 이러한 목적으로 제공된 공동 내에 모듈을 위치시킬 수 있고, 모듈을 연결기에 연결시키기 위하여 은을 포함한 접착제를 사용하는 것으로 구성된 모듈 삽입 단계.
  2. 제 1항에 있어서, 섬유상 물질로 구성된 상기 안테나 지지체의 각 측에 카드본체를 형성하는 두개의 쉬트가 각각 다른 정도의 단단함을 갖는 것을 특징으로 하는 스마트 카드의 제조방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 안테나 제조단계 동안 종이 안테나 지지체의 모서리는 두개의 카드 본체가 서로 용접될 수 있도록 노취 (notch)되어, 제조된 카드는 차후 여하한 고의적인 파손행위를 나타내는 차별화된 여러 층으로 갈라지는 지역을 제공하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드의 제조방법.
  4. 상기한 청구항의 한 항에 있어서, 안테나 제조단계는 반대 순서로 실행되고, 지지체 상에서 중합체 잉크로 모듈 및 교차(cross-over)용 두개의 안테나 접촉을 스크린 인쇄하고, 지지체 상에서 유전성 잉크로 교차(cross-over)의 상부의 절연 스트립을 스크린 인쇄하고 , 지지체 상에서 중합체 잉크로 한쪽 끝은 다른 연결패드와 접촉하고 다른 쪽 끝은 교차와 접촉하는 적어도 두개의 안테나용 턴을 스크린 인쇄하여 연속한 두개의 턴을 갖는 안테나가 수득될 수 있도록 구성된 스마트 카드의 제조방법.
  5. 제 2항 내지 제 4항에 있어서, 카드 본체의 외부 층을 구성하는 쉬트는 카드 본체의 내부 층을 구성하는 쉬트에 비하여 좀더 단단하고 상기 내부 층은 낮은 바이캣(Vicat) 연화온도를 갖는 것을 특징으로 하는 스마트 카드의 제조방법.
  6. 상기한 항의 한 항에 있어서, 섬유상 물질로 구성된 상기 안테나 지지체의 각 측면상의 카드 본체를 형성하는 두개의 쉬트는 다른 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 스마트 카드의 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서, 외부 층을 형성하는 쉬트는 내부 층을 형성하는 쉬트에 비하여 두꺼운 것을 특징으로 하는 스마트 카드의 제조방법.
  8. 상기한 항의 한 항에 있어서, 안테나 지지체 상에 카드 본체를 라미네이션 하는 동안 커버로 작용하는 플라스틱 물질 또는 바니쉬 층의 세 번째 쉬트가 각 본체에 부가되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드의 제조방법.
  9. 상기한 항의 한 항에 있어서, 카드 본체를 형성하는 플라스틱 물질은 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리에스테르(PET, PETG), 폴리카보네이트 (PC) 또는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)인 것을 특징으로 하는 스마트 카드의 제조방법.
  10. 상기한 항의 한 항에 있어서, 모듈을 유지시키기 위하여 사용되는 접착제는 상기 모듈의 삽입 전에 동공에 위치하고, 유체 시아노카보네이트인 것을 특징으로 하는 스마트 카드의 제조방법.
  11. 1항 내지 9항에 있어서, 모듈을 유지시키기 위하여 사용되는 접착제는 카드에 삽입되기 전에 모듈 하에 위치한 필름형 핫-멜트(hot-melt)접착제인 것을 특징으로 하는 스마트 카드의 제조방법.
KR1020017009241A 1999-11-29 2000-11-28 섬유상 물질로 된 안테나 지지체를 이용한 무접촉 혼성스마트 카드의 제조방법 KR100766643B1 (ko)

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