CN1258252A - 非接触式ic卡及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种不会发生收缩的,其表面平滑性优良的非接触式IC卡。该非接触式IC卡是在一种发泡后能够埋置天线用环形线圈和IC芯片的发泡氯乙烯类薄板中安装有天线用环形线圈和IC芯片。

Description

非接触式IC卡及其制造方法

                   技术领域

本发明涉及非接触式IC卡及其制造方法。

                   背景技术

最近，内藏IC芯片的IC卡已经登场，它替代了过去的磁带型的卡，作为汽油的付款卡、电话卡等已开始走向实用化。与过去的磁带型卡相比，内藏IC芯片的IC卡在信息量、处理速度和保密的可靠性方面都特别优良，可以认为它将成为今后各种卡的主流。

如果按大类划分，IC卡可以分为“接触式IC卡”和“非接触式IC卡”两大类。接触式IC卡的接点露出在卡的表面上，以便与用于读写IC芯片信息的读写器相接触；而在非接触式IC卡中藏有天线线圈和IC芯片，当卡通过磁场时，在线圈中产生感应电流，借助于这种感应电流，可以读取IC芯片的信息并且可以进行改写。

接触式IC卡虽然可以使用高功能的IC芯片，但是必须将卡***读写器中，手续麻烦，而且由于读写器与卡发生物理上的接触而引起摩擦和磨损，因此存在卡的耐久性和读写器的维修等问题。

另一方面，非接触式IC卡不必***读写器中，因此不会与读写器发生物理接触，例如，在使用非接触式IC卡作为电话卡的情况下，可以避免由于与卡的接触而引起的电话机的污染，因此电话机的维护变得简单，这是其优点。另外，由于不必将卡一个一个地***读写器中，因此，例如在机动车通过交通单位的自动检票机或高速公路的收费站时，可以不停车地交换信息，从而可以有效地缓解交通的拥挤和交通的堵塞。因此，非接触式的IC卡作为公共机关的定期付款卡或电话卡等预付卡，预料有很大的市场。

非接触式IC卡主要是采用注射成形法制造，也就是在一个卡形的金属模中首先固定一个IC芯片和一个作为天线的环形线圈，然后向模子中注入树脂使其整体化。可是，在按该方法制造IC卡时，根据树脂注入时的压力或温度的不同，IC芯片会受到不同程度的损伤，而且在成形后还必须对每一片IC卡进行印刷，从而引起成本升高的问题。

为了解决这个问题，可以不采用注射成形法而是采用首先将IC芯片等(COB)埋置入大张薄板中，然后再将该大张薄板切成许多个卡的方法。另外，作为大张薄板，从机械性质、加工性能等物理方面和成本等方面考虑，通常可以使用硬质PVC类薄板。下面具体地说明这种制造方法。首先采用切削加工法(以下称为“锪孔加工”)在卡的中心薄板(以下称为“芯板”)处加工成一个用于装填IC芯片的凹部，然后将IC芯片装填入该凹部中，或者首先冲裁出一个象IC芯片一样大小的窗口，然后将IC芯片装填入该冲裁成的窗口中，再在该芯板的一个侧面或两个侧面上叠置一块用于掩盖IC芯片的薄板(以下称为“盖板”)，通过热压处理来使其热熔粘合成为一整体，从而形成一种埋置有IC芯片等(COB)的大张薄板。然后可以通过冲裁加工将其制成卡的形状。在此情况下，可以预先在盖板上印刷，也可以在热压之后至冲裁加工之前在盖板上印刷。

然而，按照该方法制备IC卡时的步骤复杂，而且，为了将IC芯片装填进去，必须在芯板上形成一个比IC芯片稍大的凹部，或者冲裁出一个窗口，这样，在热压之后就会在卡的表面上发生收缩，从而使卡的平滑性变差。因此，当热压之后要在盖板层上进行印刷时，其印刷性降低。最近开发的多功能卡，不仅内藏非接触式的IC芯片，而且在其每一张卡中还藏有接触式的IC芯片或磁带，并且有时需将其***接触式的读写器中。另外，有时需要在卡的表面上涂布一层能够借助热的作用来反复地实现印字和消字的感热重写记录介质，因此特别要求其表面具有平滑性。这样可以预料，卡表面的平滑性在今后将会成为更加重要的问题。

                       发明的内容

本发明为了解决上述问题，其目的是提供一种不会产生气孔，而且其表面平滑性优良的非接触式IC卡及其制造方法。

本发明的非接触式IC卡的第一方案的特征在于，在一种发泡后能够埋置天线用环形线圈和IC芯片的发泡氯乙烯类薄板中安装有天线用环形线圈和IC芯片。

本发明的非接触式IC卡的第二方案的特征在于，在一种发泡后能够埋置天线用环形线圈和IC芯片的发泡薄板中安装有天线用环形线圈和IC芯片，在发泡薄板的外侧具有盖板，而且该发泡薄板是一种能够与盖板热熔粘合的材料。

此处，发泡薄板可以是发泡氯乙烯类薄板，而且，盖板可以是氯乙烯类薄板。

另外，发泡氯乙烯类薄板可以含有后氯化的氯乙烯树脂。

另外，在发泡薄板或发泡氯乙烯类薄板的外侧面具有表层。

天线用环形线圈和IC芯片在配置于塑料薄板上之后再安装于发泡氯乙稀类薄板或发泡薄板中。

本发明的非接触式IC卡的制造方法的第一方案的特征在于，将天线用环形线圈和IC芯片夹持在发泡氯乙烯类薄板中，然后在抽吸至真空状态的气氛中对其加热并加压以将其中的气泡挤破，进而在保持发泡氯乙烯类薄板中的气泡被挤破的状态下将其冷却，从而获得非接触式IC卡。

本发明的非接触式IC卡的制造方法的第二方案的特征在于，将天线用环形线圈和IC芯片夹持在发泡薄板中，再在发泡薄板的外侧设置盖板，然后在抽吸至真空状态的气氛中对其加热并加压以将其中的气泡挤破，进而在保持发泡氯乙烯类薄板中的气泡被挤破的状态下将其冷却，从而获得非接触式IC卡。

在第一方案或第二方案的非接触式IC卡的制造方法中，可以在将天线用环形线圈和IC芯片配置于塑料薄板上之后，再将该塑料薄板夹持在发泡氯乙烯类薄板或发泡薄板中。

另外，在发泡氯乙烯类薄板或发泡薄板的外侧面上设置表层。

                 对附图的简单说明

图1是模式地示出在本发明的非接触式IC卡的制造方法的一种方案中处于加压前的状态的部分放大截面图。

               用于实施发明的最佳方案

本发明的非接触式IC卡是一种在发泡薄板中安装入天线用环形线圈和IC芯片等而形成的产品。发泡薄板的发泡倍率可以设定为能够埋置天线用环形线圈和IC芯片等(COB)所需的倍率。具体地说，发泡倍率的数值只要能使得在发泡之后的发泡薄板的厚度大于COB的厚度即可，对此没有特别限定，但是通常为1.5～5.0倍的范围。如果薄板的发泡倍率不足1.5倍，那么，在所用的IC芯片较厚时，加压后的卡表面就会由于IC芯片而发生变形，这就成为使平滑性变差的原因。另外，在发泡倍率达到5倍时，例如，由于PVC配合物的熔融粘度高，因此难以获得发泡倍率超过5倍的薄板，这就成为实际问题。在使用PVC配合物的情况下，即使通过增加发泡剂的添加量能够提高发泡倍率，也会引起薄板的物性降低或引起变色，而且在进行压力加工时由于发泡剂的残渣而造成变色等问题。而在不使用PVC配合物的情况下，有时也可以使发泡倍率大于5。

适用于本发明的发泡薄板例如可以通过添加发泡剂而使之达到所需的发泡倍率。适合于添加到发泡薄板中的发泡剂的种类没有特别限定，可以使用例如偶氮甲酰胺类发泡剂等。另外，由于挤出机能够向熔融树脂中强制性地注射入惰性气体，从而可以使薄板发泡。

本发明中所用的发泡薄板可以含有添加剂。本发明中所用的添加剂的种类没有特别限定，但是可以添加例如通常在PVC加工时所必需的热稳定剂和润滑剂，以及为使卡具有隐蔽性所必需的颜料等。另外还可以添加为了使气泡均匀的发泡稳定剂等的加工助剂，或者为了防止卡破裂所需的冲击改良剂等。另外也可以含有一定量的增塑剂，只要其含量处于不会导致卡的软化温度大大降低的范围内即可。卡的软化温度一般以较高的温度为好，从实用性方面考虑，增塑剂的添加量，例如在发泡氯乙烯类薄板的情况下，相对于PVC等100重量份，优选在5重量份以下。

作为适用于本发明的发泡薄板，可以举出发泡氯乙烯类薄板或发泡软质聚丙烯酸类树脂薄板等，但不限于这些例子。此处作为发泡氯乙烯类薄板，包括那些含有后氯化氯乙烯树脂(后氯化PVC)的薄板和PVC/乙酸乙烯共聚物的薄板等。在要求耐热性的情况下，优选使用后氯化PVC之类所谓耐热性的PVC。另外，在低温下进行薄板热熔粘合的情况下，可以使用PVC/乙酸乙烯酯共聚物。

在本发明中，可以将IC芯片等直接安装在发泡薄板之间，但是也可以将其预先安装在塑料薄板上，然后再将该塑料薄板安装在发泡薄板之间。但是，塑料薄板必须是能够与发泡薄板热熔粘合的，例如可以举出氯乙烯类薄板、丙烯酸类树脂薄板、ABS树脂类薄板等。另外，该薄板的厚度应具有适合于保持IC芯片等所需的强度，但对此没有特别限定，可以根据所用的IC卡的最终厚度等适当地决定。

另外，在本发明中，发泡薄板可以是一层，但是也可以将IC芯片等安装在两层发泡薄板之间，另外，也可以将IC芯片等安装在由两层以上的发泡薄板构成的薄板之间。

在本发明中，可以在发泡薄板的外侧设置盖板。对用作盖板的材料没有特别限定，但是应与发泡薄板具有良好的粘接性，并且最好是在将发泡薄板相互粘接的同时也能将盖板粘接上去，为此，优选使用非发泡氯乙烯类薄板(非发泡PVC类薄板)。

盖板可以是透明薄板，也可以是不透明薄板，可以预先在盖板上印刷，也可以在加压后印刷。在本发明中的盖板可以层压在发泡薄板的一个侧面上或两个侧面上。另外，在加压后的盖板表面上可以涂布一层能够反复地进行热印字和消字的感热重写记录介质。

在本发明中，在发泡薄板没有粘接IC芯片等的一侧表面上可以设置表层，而该表层可以设置在发泡薄板的一侧表面上或两侧表面上。表层的表面是平滑的，是一种可以印刷的薄层。作为表层，可以使用白色的氯乙烯类薄膜等。

本发明的非接触式IC卡可按照下述方法制得，即，首先将多组天线用环形线圈、IC芯片等按照预定位置配置在两片具有适当发泡倍率的发泡薄板之间，然后在发泡薄板的外侧各叠合一块盖板，再用两块镀铬钢板将其夹住，在抽吸至真空状态下对其加热和加压以便将发泡薄板中的气泡挤破。待其冷却至室温后将其冲裁成卡的形状，从而获得了非接触式IC卡。

但是，可以把天线用环形线圈、IC芯片等作为一组，根据所需的卡的尺寸等将许多组的IC芯片等按等间隔配置在聚合物层上，再用粘合剂将其固定。将该薄板按照一组IC芯片等全部进行冲裁加工，裁成卡的形状，从而制成非接触式IC卡。另外，作为天线用的环形线圈，可以根据卡的使用方法，适当地选择线圈的线径和圈数。

另外，当发泡薄板不是发泡氯乙烯类薄板的情况下，也可以不设置盖板。另外，用于夹持IC芯片等的两片发泡薄板也可以由多片发泡薄板构成。

在本发明的非接触式IC卡具有表层的情况下，可以只在发泡薄板的一侧表面上设置表层并使该表层熔融一体化。在该薄板没有设置表层的一侧表面上配置IC芯片等，然后象上述那样制造非接触式IC卡。

根据本发明，也可以不把IC芯片等直接配置在发泡薄板之间而是预先将其配置在塑料薄板上。利用图1来说明该制造方法。在塑料薄板1上配置天线用环形线圈和IC芯片2。将IC芯片2设置在形成于塑料薄板上的通孔中。将该塑料薄板用两片发泡薄板3夹住，再叠合上盖板4，然后从其两侧用镀铬钢板5夹住，将其在抽吸至真空的气雾中加热和加压以便将发泡薄板中的气泡挤破。最后将其冲裁成卡的形状，从而获得非接触式的IC卡。

                     实施例

实施例1～4

按照表1所示配合内容，使用挤出设备，制造一种具有如表2所示发泡倍率和板厚的发泡氯乙烯类薄板。但是，表1中的后氯化PVC的氯化率为65％，而作为高分子量PMMA，使用三菱丽阳(レイヨン)(株)社制的梅塔布莱(メタブレン)P-530。

把制得的发泡氯乙烯类薄板切成一种宽30cm、长40cm的长方形薄板，另外，准备一种由线径为0.15mm的铜丝绕4圈而形成的4圈天线用环形线圈和一种长宽尺寸为5mm×5mm、厚度为0.35mm的IC芯片等，将上述环形线圈和IC芯片等根据所需的卡的尺寸等间隔地配置，用氰基丙烯酸酯类快速粘合剂将其固定，然后叠上一块切成宽30cm、长40cm的发泡氯乙烯类薄板以便将IC芯片等夹持在二者之间。将非发泡PVC类薄板、用于固定天线用环形线圈和IC芯片等(COB)的发泡氯乙烯类薄板、发泡氯乙烯类薄板和非发泡PVC类薄板按此次序叠合在一起，再在其两面各用一块，共两块镀铬钢板夹住。然后在抽吸至真空的气氛中，按照温度140℃、压力20kg/cm²的条件加热加压至发泡薄板中的气泡完全被挤破为止并保持该状态。

然后，在保持气泡被挤破的状态下将其冷却至室温，再将其切成卡的形状，从而制得实施例1的非接触式IC卡。所获的卡在加压后的层压薄板的厚度为800μm。应予说明，使用表2中薄板编号为1的薄板作为非发泡氯乙烯类薄板(非发泡PVC)以及使用薄板编号为3的薄板作为发泡氯乙烯类薄板。

除了使用表3所示的薄板组合之外，其余与实施例1同样地制备实施例2～4和比较例的非接触式IC卡。

对于所获的实施例1～4和比较例1的非接触式IC卡，用目视法判定其表面平滑性。其结果汇总示于表3中。其中，关于表面平滑性的判断基准，以符号“○”表示没有发生变形的良好状态，以符号“×”表示发生明显变形的状态。

                          表1

配合剂	功能	配合A	配合B	配合C	配合D	配合E
							PVC	主聚合物	100	100	100	100	-
后氯化PVC	主聚合物	-	-	-	-	100
							马来酸锡	热稳定剂	3	3	3	3	3
硬脂酸丁酯	润滑剂	1	1	1	1	1
							高分子量PMMA	发泡稳定剂	3	3	3	3	3
MBS树脂	冲击改良剂	5	5	5	5	5
							氯化酞	白色颜料	8	8	8	8	8
偶氮甲酰胺	发泡剂	-	0.3	1.5	5.0	1.5

                           表2

薄板编号	1	2	3	4	5	6
							配合编号	A	A	B	C	D	E
发泡倍率(倍)	非发泡	非发泡	1.5	3.0	5.0	3.0
							薄板厚度(μm)	100	400	450	900	1500	900

                            表3

		薄板的组合	表面平滑性
				比较例	1	电镀板/2/IC芯片等/2/电镀板	×
实施例	1	电镀板/1/3/IC芯片等/3/1/电镀板	○
					2	电镀板/1/4/IC芯片等/4/1/电镀板	○
	3	电镀板/1/5/IC芯片等/5/1/电镀板	○
					4	电镀板/1/6/IC芯片等/6/1/电镀板	○

从表3可以看出，比较例1的表面平滑性差，而实施例1～4没有变形，其表面平滑性优良。应予说明，在实施例1～4中虽然设置非发泡PVC薄板作为盖板，但是，即使不设置盖板，也能获得同样的结果。

实施例5

在一块厚度为100μm的白色氯乙烯类薄板的一侧表面上贴合一张厚度为30μm的铜箔，然后对其进行蚀刻处理以形成天线回路。在已形成回路的末端位置的薄板上形成一个用于***IC芯片的通孔，通过接点使一片长宽为5mm×5mm，厚度为0.35mm的IC芯片与天线回路接通。在此状态下用一片如表2中的薄板编号为4的薄板将塑料薄板的两面夹住，然后从其两侧用两块按表1中的配合A制得的厚度为50μm的透明氯乙烯类薄板将其夹住，再用两块镀铬钢板将其夹住，在抽真空的状态下，按照温度140℃、压力20kg/cm²的条件加热加压至发泡薄板中的气泡完全被挤破为止并保持该状态。然后，在保持气泡被挤破的状态下将其冷却至室温，再将其冲裁成卡的形状，从而制得实施例5的非接触式IC卡。所获得的卡的厚度为800μm。

当用目视法判定所获得的非接触式IC卡的表面平滑性时看出，它是一种没有变形的良好的卡。

实施例6

在对表2中的薄板编号为4的薄板进行挤压加工时，把作为表层的厚度为20μm的白色氯乙烯类薄膜与熔融发泡氯乙烯树脂一起通过两个冷却的轧辊之间，使上述氯乙烯薄膜与发泡薄板熔融一体化，从而获得一种在其一侧表面上具有表层的发泡氯乙烯类薄板。在所获的发泡氯乙烯类薄板带表层的一侧用丝网印刷法印上图案。然后用两片具有表层的发泡薄板以其发泡薄板的侧面将一种由线径0.15mm的铜丝绕4圈而形成的天线用环形线圈和长宽为5mm×5mm，厚度为0.35mm的IC芯片等夹住。进而从其两侧用两块按表1中的配合A制得的，厚度为80μm的透明氯乙烯类薄板夹住，然后再用两块镀铬钢板将其夹住，一边抽真空，一边按照温度140℃、压力20kg/cm²的条件加热加压至发泡薄板中的气泡完全被挤破为止并保持该状态。然后，在保持气泡被挤破的状态下将其冷却至室温，再将其冲裁成卡的形状，从而制得实施例6的非接触式IC卡。所获的卡的厚度为800μm。

当用目视法判定所获的非接触式IC卡的表面平滑性时看出，它是一种没有变形的良好的卡。

实施例7

由一种为用于壁纸而开发的软质丙烯酸类树脂薄板的压花加工前的原薄板，制得一种发泡倍率为3倍，厚度为300μm的发泡薄板。将一种由线径0.15mm的铜丝绕4圈而形成的天线用环形线圈和长宽为5mm×5mm，厚度为0.35mm的IC芯片等配置于上述获得的每3片发泡薄板之间，再从其两面用表2中的薄板编号1的透明氯乙烯类薄板夹住。然后用镀铬钢板将其夹住，在抽吸至真空的状态下，按照温度140℃、压力20kg/cm²的条件加热加压至发泡薄板中的气泡完全被挤破为止并保持该状态。然后，在保持气泡被挤破的状态下将其冷却至室温，再将其冲裁成卡的形状，从而制得实施例7的非接触式IC卡。所获的卡的厚度为800μm。

当用目视法判定所获的非接触式IC卡的表面平滑性时看出，它是一种没有变形的良好的卡。

如上详述，本发明的非接触式IC卡不必进行锪孔加工或打孔加工，因此不会发生收缩，其表面平滑性优良。另外，本发明的非接触式IC卡由于其表面平滑，因此印刷的图案不会变形，对印刷的适应性也优良。

Claims (10)

1.非接触式IC卡，其特征在于，在一种发泡后能够埋置天线用环形线圈和IC芯片的发泡氯乙烯类薄板中安装有上述天线用环形线圈和IC芯片。

2.非接触式IC卡，其特征在于，在一种发泡后能够埋置天线用环形线圈和IC芯片的发泡薄板中安装有上述天线用环形线圈和IC芯片，在发泡薄板的外侧具有盖板，而且上述发泡薄板能够与该盖板热熔粘合。

3.如权利要求2所述的非接触式IC卡，其特征在于，上述的发泡薄板是发泡氯乙烯类薄板，而且，上述盖板是氯乙烯类薄板。

4.如权利要求1或3所述的非接触式IC卡，其特征在于，上述的发泡氯乙烯类薄板含有后氯化的氯乙烯树脂。

5.如权利要求1～4中任一项所述的非接触式IC卡，其特征在于，在上述发泡薄板或发泡氯乙烯类薄板的外侧面具有表层。

6.如权利要求1～5中任一项所述的非接触式IC卡，其特征在于，在一块塑料薄板上配置有上述天线用环形线圈和IC芯片，并且该塑料薄板安装在上述发泡氯乙烯类薄板或发泡薄板中。

7.非接触式IC卡的制造方法，其特征在于，将天线用环形线圈和IC芯片夹持在发泡氯乙烯类薄板中，然后在抽吸至真空状态的气氛中对其加热并加压以将其中的气泡挤破，进而在保持上述发泡氯乙烯类薄板中的气泡被挤破的状态下将其冷却，从而获得非接触式IC卡。

8.非接触式IC卡的制造方法，其特征在于，将天线用环形线圈和IC芯片夹持在发泡薄板中，再在该发泡薄板的外侧设置盖板，然后在抽吸至真空状态的气氛中对其加热并加压以将其中的气泡挤破，进而在保持上述发泡氯乙烯类薄板中的气泡被挤破的状态下将其冷却，从而获得非接触式IC卡。

9.如权利要求7或8所述的非接触式IC卡的制造方法，其特征在于，在将上述天线用环形线圈和IC芯片配置于塑料薄板上之后，再将该塑料薄板夹持在发泡氯乙烯类薄板或发泡薄板中。

10.如权利要求7～9中任一项所述的非接触式IC卡的制造方法，其特征在于，在发泡氯乙烯类薄板或发泡薄板的外侧面上设置表层，进而在该表层上进行印刷。

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