JP2008234246A - 非接触式ｉｃカード - Google Patents

Abstract

【課題】 実使用環境に耐え得る機械的強度を有する非接触式ＩＣカードを提供する。
【解決手段】 非接触式ＩＣカード１１は、ＩＣチップ３を貫通する大きさの穴部を有する複数の中間層プラスチックシート６を該穴部が重なり合う様に積層し、更に該穴部の開口部を覆う様に補強板８を載置して構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＩＤカード、会員証、プリペイドカード、キャッシュカード、定期券などに好適な情報記録媒体を有する非接触式ＩＣカードに関するものである。

従来、身分証明用のＩＤカード、クレジットカード等の各種カードは、名刺サイズに形成されたプラスチックシートに情報記録用の磁気ストライプを貼り付けた磁気カードと呼ばれるものが一般的であった。磁気カードは、情報を磁気で記録することから、記録可能な情報量が少ないという欠点や、第三者によって解読され易く、データの改ざんや、偽造カードの作製が容易であるという問題点を有していた。

そこで、近年、メモリやＣＰＵ等の機能を有する半導体チップ（以下、「ＩＣチップ」と呼ぶ）を搭載したＩＣカードが開発され、暗号化データを記憶させることで個人情報のセキュリティー向上が可能となった。初期のＩＣカードは、ＩＣカードとカードリーダ間のデータの授受を、双方を接触させて行う、いわゆる接触型が主流であったが、この方式は、ＩＣカードとカードリーダが機械的且つ電気的に接続することからＩＣチップのＩＣ回路内部の静電気破壊や接続端子の接触不良が生じるという問題があった。従って、ＩＣカードとカードリーダを接触させずにデータの授受を行う、いわゆる非接触型式普及している。

非接触式ＩＣカードは、次のような工程で作製される。ＩＣチップは、例えばガラスエポキシ基板上にワイヤボンディング実装法やフリップチップ実装法によって実装される。その後、温度や湿度などの外部環境の変化からの保護、電気的絶縁性の確保、動作中の発熱の放散などを目的に、必要に応じて樹脂で封止を行う。この状態までのものを一般にＩＣモジュールと呼ぶ。

更に前記ＩＣモジュールにアンテナ回路を形成・接続して、非接触式ＩＣカードとしての機能を有する状態にしたものを、特にインレットまたはインレイと呼び、シート状に形成したものを、インレットシートまたはインレイシートと呼ぶ。

上述のインレットをカード内部に埋め込む様々な方法が開発されているが、カード基材としてプラスチックシートを用い該シートでインレットを挟み込み、熱プレス機により加温、加圧して熱融着により一体化するという熱ラミネート方式が多く用いられている。その他にも、接着剤やホットメルト中にインレットを埋め込み、その上下面からプラスチックシートによって挟み込む方法、また、吹きつけ（インジェクション）技術を用いたり、ＵＶ硬化技術を用いてカードに熱的負担をかけないで製造する方法もある。

図４は従来の非接触式ＩＣカードの構成を説明する断面図である。ＩＣカード１１は、ＩＣチップ３の直上に補強板として厚さ２０μｍ程度のステンレス製の補強板８を接着し、該ＩＣチップ３を中間層プラスチックシート６内に埋め込み、該中間層プラスチックシート６の表裏両側に最外層のプラスチックシート９を接着剤１０で接着して構成している。

しかしながら、補強手段として機能するのは、ステンレス製の補強板８のみであり、例えばズボンのポケットにＩＣカードを入れたままで着席した際に瞬間的に生じる「曲げストレス」や「ねじれストレス」によって、ステンレス製の補強板８が剥離すると他の補強手段がないために簡単に破損してしまう。また、ＩＣチップは熱硬化性の硬い封止樹脂１６で覆われているので、特に衝撃ストレスが加わった際はＩＣチップ３にストレスが伝達し易くなるため、ＩＣチップを瞬時に破損するおそれがある。このようなＩＣカードは、例えば特許文献１に開示されている。

特開平９−２６３０８２号公報

ＩＣカードの実使用環境に於いては、例えば上述のようなズボンのポケットに入れたままで椅子等に腰掛けた場合にかかる「曲げストレス」及び「ねじれストレス」、ボールペンの先端のような比較的鋭い突起物で押圧された場合にかかる「点圧ストレス」、何か品物が落下した際に受ける「衝撃ストレス」など、様々なケースが想定される。また、前記各ストレスを受ける方向もＩＣカードの表面、裏面と様々である。

ＩＣチップを用いたカードは、ＩＣチップが機械的に破壊されると全てのデータが失われてしまうことから、衝撃や点圧、折り曲げなどに対して充分な機械的強度を有するＩＣカードの需要が高まっている。

従って、本発明は上述の「曲げ」、「ねじれ」、「点圧」、「衝撃」等の実使用環境に耐え得る機械的強度を有する非接触式ＩＣカードの提供を目的とする。

本発明の要点は、プラスチックシートを積層して中間層を形成することにあり、積層することで、曲げやねじれの外部ストレスに対して柔軟性や可とう性を持たせると同時に、点圧や衝撃のストレスに対しては積層プラスチックシートが衝撃吸収体として作用させることができる。これに対し、単層プラスチックの場合は、上記ストレスに対して脆く、容易に破損し易い。

本発明によれば、基材上にアンテナ回路を形成し、該アンテナ回路にＩＣチップを実装してなるインレットシートと、複数のプラスチックシートを積層してなる非接触式ＩＣカードであって、該プラスチックシートは、少なくとも複数の中間層プラスチックシートを含み、該中間層プラスチックシートは該ＩＣチップを貫通する大きさの穴部を有し、該穴部が重なり合う様に、該中間層プラスチックシートを該基材上に連続積層することによって生じた空隙内部に該ＩＣチップが位置してなり、該空隙の開口部を覆う様に補強板が配されてなることを特徴とする非接触式ＩＣカードが得られる。

本発明によれば、前記補強板が金属材料からなることを特徴とする請求項１記載の非接触式ＩＣカードが得られる。

本発明により、非接触式ＩＣカードの積層された中間層プラスチックシートが、曲げやねじれの外部ストレスに対する柔軟性や可とう性を向上させると共に、該中間層プラスティックシートの上部補強板の支え、いわゆるストレス吸収体としても作用し、機械的強度、特に衝撃強度が増し、曲げ、ひねり特性においても強度を向上させることができる。

本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は本発明の非接触式ＩＣカードの断面図である。基材１の上にアンテナ回路２を形成し、該アンテナ回路２上の図示しない電極パットとバンプ５、およびＩＣチップ接合用接着剤４を介して、ＩＣチップ３を実装する。更に、ＩＣチップ３の周囲に空隙を形成する様、穴部を設けた複数の中間層プラスチックシー卜６を該穴部が重なり合う様に積層し、該空隙部の上部を覆う様に補強板８を載置し、接着剤１０を介して表裏面をプラスチックシート９で挟み込んでＩＣカードを構成する。なお、前記穴部はＩＣチップが充分に入る大きさの空隙とする。

基材１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）などの熱可塑性樹脂のシートが好ましい。また、形状は板状であれば良いが、薄型化のためにはフィルム状が望ましい。

アンテナ回路２は、ＩＣチップ３を接合する面、もしくは両方に、アルミニウム箔、銅箔などの金属シートを基材１に接着し貼り付けた後、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷等の一般的な印刷方法でレジスト印刷を施し、エッチング処理にて形成する。上記方法に限らず、導電性ペーストを印刷してもよい。

ＩＣチップ３は、例えば、チップ表面及びダイシングカット面におけるマイクロクラックのような外部ストレスによる影響を最小限に抑えるために、エッチング処理を施した物の使用が好適である。

ＩＣチップ接合用接着剤４は、ペースト状態でアンテナ回路２上にディスペンサーで塗布、もしくは印刷方式で印刷し、ＩＣチップ３はバンプ５を介してフリップチップ工法を用いて実装するのが良い。

中間層プラスチックシート６は、ＰＥＴ−Ｇ材を使用するのが好ましいが、塩化ビニル、ＰＶＣ、ＡＢＳ、ポリカーボネート等、他の熱可塑性樹脂およびそのアロイ化したものを使用してもよい。また、積層枚数は柔軟性、可とう性向上のため多い方が好ましいが、加工性の観点から２〜１０枚程度の範囲内が好適で、その総厚みは、ＩＣチップの実装高さ以上とする。また、多層構造であるため、各層間に接着剤を使用しても良い。

接着剤７は、少なくともＩＣチップ３、中間層プラスチックシート６、および補強板８を各々接着できるものであればどんな樹脂でも良いが、ストレス吸収の観点から硬化後に軟性を示す、例えば弾性率が１ＧＰａ以下の封止用樹脂を用いるのが好ましい。

補強板８は、衝撃ストレスに対して充分に耐えられるように、剛性の高い材料が望ましく、エポキシ系などの熱硬化性樹脂、ステンレス板、銅板、アルミ板などの金属材料を用いるのが良い。強度の点では金属材料を用いるのが好ましく、硬度４００〜６００Ｈｖ値のものが特に好ましい。厚みは数１０〜１００μｍ程度以下の範囲で用いる材料によって調整するのが好ましい。また、少なくとも前記空隙の開口部を覆うのに足りる大きさと形状を有するのが良く、中間層プラスチックと同等の大きさでも良いが、材料コスト面から該空隙の開口部の１．５〜５倍程度のものが望ましい。

以下、実施例を用いて詳述する。
基材１として、大きさ１００ｍｍ×１００ｍｍ角、厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレートを、中間層プラスチックシート６として、大きさ１００ｍｍ×１００ｍｍ角、厚さ１５０μｍのＰＥＴ−Ｇシートに、ＩＣチップ３の実装面の外周よりやや大きくＩＣチップ３が貫通する、大きさ２ｍｍ×２ｍｍ角の穴部を形成したものを３枚用意し、上記基材１に中間層プラスチックシート６を該穴部が重なり合う様に３枚積層した。

次に、補強板８を、前記中間層プラスチックシート６によって形成された空隙、すなわちＩＣチップ収納部の開口部を覆う様に、シアノアクリレート系の接着剤７にて仮固定した。この補強板８は点圧による集中荷重に耐えられるように、ここでは、大きさ４ｍｍ×４ｍｍ角、厚さ２５μｍのステンレス板を用いた。

最外層となるプラスチックシート９は、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体接着剤１０を５μｍ厚であらかじめ塗布された、大きさ１００ｍｍ×１００ｍｍ角、厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレートで表裏面を挟み込み、接着剤１０を流動化させ、厚さが均一になるように真空、加圧、加熱により接着させた。その後、冷却し接着剤１０の固化後、金型で打ち抜き、図１に示した構造のＩＣカード１１を得た。比較例として、上述した本発明の実施例と同様の材料を用いて、図４に示した従来のＩＣチップ直上に補強板を載せた構造のＩＣカードを用意した。

上記の要領で作製した、本発明による非接触式ＩＣカードおよび比較例の機械的強度を測定した。以下にその試験内容と結果を説明する。

実施した試験項目は、落下衝撃試験、点圧荷重試験、曲げ試験、ひねり試験の４種類で下記の試験方法とした。

図２は落下衝撃試験を説明する図である。金属板１５上の固定台１３に載せたＩＣカード１１の表面からＩＣチップ３中央部に向けて、重量５０ｇ、φ２０ｍｍの剛球１２を落下させ、ＩＣチップ３が破損しない落下高さを測定した。

図３は点圧荷重試験を説明する図である。平面状の金属板１５に載せたＩＣカード１１の表面からＩＣチップ３中央部に向けて、先端が球面径φ１．０ｍｍの剛材１４を点圧荷重した状態で３秒間保持し、ＩＣチップ３が破損しない点圧荷重を測定した。

曲げ試験、ひねり試験は、ＪＩＳ Ｘ ６３０５、５−８、５−９に基づいて実施し、ＩＣチップ３が破損して動作不能となるかどうかを各々２０ヶの試料を準備し確認した。

上記試験結果について、本発明によるＩＣカードと、比較例との比較結果を表１に示す。

表１に示す通り、本発明によるＩＣカードでは、比較例に比べ、落下衝撃強度は３倍、点圧荷重強度は約２倍に向上し、更に曲げ強度、ひねり強度も約３０％改善されており大幅に機械的強度が向上していることがわかる。

以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。

本発明の非接触式ＩＣカードにより、実使用環境に耐え得る、高品質のＩＣカードの提供が可能となり、ＩＤカード、会員証、プリペイドカード、キャッシュカード、定期券などを用いたセキュリティ向上に寄与できるＩＣカードシステムの構築が可能となる。

本発明による非接触式ＩＣカードの断面図。 ＩＣカードの落下衝撃試験を説明する図。 ＩＣカードの点圧荷重試験を説明する図。 従来の非接触式ＩＣカードの構成を説明する図。

符号の説明

１ 基材
２ アンテナ回路
３ ＩＣチップ
４ ＩＣチップ接合用接着剤
５ バンプ
６ 中間層プラスチックシート
７ 接着剤
８ 補強板
９ プラスチックシート
１０ 接着剤
１１ ＩＣカード
１２ 剛球
１３ 固定台
１４ 剛材
１５ 金属板
１６ 封止樹脂

Claims (2)

1. 基材上にアンテナ回路を形成し、該アンテナ回路にＩＣチップを実装してなるインレットシートと、複数のプラスチックシートを積層してなる非接触式ＩＣカードであって、該プラスチックシートは、少なくとも複数の中間層プラスチックシートを含み、該中間層プラスチックシートは該ＩＣチップを貫通する大きさの穴部を有し、該穴部が重なり合う様に、該中間層プラスチックシートを該基材上に連続積層することによって生じた空隙内部に該ＩＣチップが位置してなり、該空隙の開口部を覆う様に補強板が配されてなることを特徴とする非接触式ＩＣカード。
2. 前記補強板は金属材料からなることを特徴とする請求項１記載の非接触式ＩＣカード。

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