JP2020190869A - カード - Google Patents

Abstract

【課題】金属シートをコア基材に含み重厚感・高級感を備える各種カードで、金属シートが内部に保持する残留応力に伴うＩＣカードの反り変形を防止する。【解決手段】コア基材の表裏には、第１，第２の金属シートが貼合わされて２枚配置されており、貼合わせ後の第１金属シートと第２金属シートの残留応力によるカールが反対向きとなる様、２枚の金属シートの残留応力歪み方向が打ち消し合う様に設定されて配置され、カードの厚み方向で２枚の金属シートが均等な重量分布で配置されてなる構成。【選択図】図２

Description

本発明は、定期券，乗車券，入場券，プリペイドカード，クレジットカード，キャッシュカード，ポイントカード，各種有価証券，身分証明書等の情報記録媒体のうち、内部に金属材料を含み、重量感を備えるカード型媒体に関する。

従来から、主にポリ塩化ビニルなどのプラスチック材料を基材とするカードが広く利用されているが、カード種類のバリエーションに対する要望が多種多様化してきており、超耐久性を有するようなカードや独特の高級感を持つようなカードといった特殊なニーズが増えてきている。例えば、カード全体の比重を大きくして重量を増加することでＩＣカードの紛失リスクを低減する提案や、金属シートをコア基材に用いた硬いカードに対して、立体文字，絵柄等の装飾部を形成したカードに係る提案も確認されている。（例えば、特許文献１，２参照）

特許第４５６４１３６号公報 特許第５５００２３６号公報

特許文献１，２に係るカードの構造では、金属（タングステン）が含有されるカード本体（特許文献１），金属層からなるコア層（特許文献２）は、カード全体の中でも体積や重量において支配的なウェイトを占める単層の構成要素である。そのため、カード製造工程における加熱や変形を伴う加工、あるいは、製造後のカード使用時における取扱い上で受ける外力などに応じた内部応力が、金属を含有するカード本体，コア層に残存している場合、カードに発生する変形（反り）の影響は度外視できない。特に非接触ＩＣカードでは、外部からの点圧，衝撃，曲げなど機械的ストレスを受けると、カード内部のＩＣチップが破損する危険性があり、非接触ＩＣカードでの荷重など機械的ストレスに対する改善策が要求されている。

本発明は以上のような状況に鑑みなされ、金属シートをコア基材に含み重厚感・高級感を備える各種カード（特にＩＣカード）で、金属シートが内部に保持する残留応力に伴うＩＣカードの反り変形を防止する上で好適な構造のカードを提案することを目的とする。

本発明によるカードは、
コア基材と、コア基材の表裏にそれぞれ少なくとも外装シートが配設されてなるカードであって、
コア基材の表裏には、第１，第２の金属シートが貼合わされて２枚配置されており、
貼合わせ後の第１金属シートと第２金属シートの残留応力によるカールが反対向きとなる様、２枚の金属シートの残留応力歪み方向が打ち消し合う様に設定されて配置され、
カードの厚み方向で２枚の金属シートが均等な重量分布で配置されてなることを特徴とする。

第１，第２の金属シートは、カードの端部から所定の長さ以上カードの内側に位置するように配置されており、
前記金属板の端部と前記カードの端部との間に、前記非接触式通信を行なうためのアンテナが配置されており、
カードの面内で第１，第２の金属シートが存在しない箇所には、カード端末機のリーダ・ライタ端子と接触する外部端子を有する接触式または非接触式ＩＣモジュールを、内部に備えている構成であっても良い。

接触式ＩＣモジュールが配置される箇所にあたる第１，第２の金属シートには、切り欠け部または孔部を有していても良い。

金属シートが内部に保持する残留応力に伴うＩＣカードの反り変形が有効に防止出来るカードが提供される。

本発明の実施形態１に係るカード１の概略構成を示す平面図。 本発明の実施形態１に係るカード１の構成を示す断面図。 金属シート２が１枚だけカード内部に埋め込まれた構成の従来技術に係るカード１の概略構成を示す断面図。 ２枚の金属シート２ａ，２ｂが内部に残留応力を有していることに起因して生じる正負逆方向の反り変形を示す説明図。 本発明の実施形態２に係るカード１の概略構成（３タイプ）を示す平面図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。尚、各図において、同様または類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。また、説明の便宜上、実際の縮尺とは異なるサイズで誇張して図示する場合もある。各図面は本発明の実施形態の一例を示すもので、本発明は以下の説明・図示によって限定されるものではない。

＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係るカード１の概略構成を示す平面図である。実施形態１では、非接触式ＩＣカードについて説明する。カード１には非接触式ＩＣモジュール１３が配置されている。そして、カード１の平面視において非接触式ＩＣモジュール１３と重ならないように、金属シート２が配置されている。

カード１の内部には、金属シート２が配置されている。カードの最外面はプラスチック製の外装シートであり、金属シート２はカード１内部に埋め込まれた形で含まれているため、金属シート２の配置される輪郭は点線で示している。金属シート２はカード１の端部までは及ばないよう配置されている。カード１の端部には金属シート２が配置されてなく、同図に示すように、カード１の端部から所定の長さａ以上カードの内側に位置するように配置されている。

さらに、金属シート２の端部とカード１の端部との間に、非接触式通信を行うためのアンテナ回路１４が配置されている。すなわち、アンテナ回路１４は、カード１の平面視において金属板２と重ならないように配置されている。これにより、発生する渦電流を小さくすることができる。

このような配置を採用することにより、非接触式通信機能を持つＩＣモジュール１３およびアンテナ１４をカード１に容易に搭載でき、金属製カードと同様の重量感がありながら非接触式通信機能を持った非接触式ＩＣカードを得ることができる。このとき、カード１の形状は、ＪＩＳ Ｘ６３０１（２００５）で規定されるＩＤ−１サイズに限らず、例
えば円形など任意の形状であってもよい。

図２は、実施形態１に係るカードである非接触式ＩＣカードの断面図である。カード１は表面（同図の上側）から、外装基材３ａ（表側），中間基材４ａ（表側），金属シート２ａ（表側），コア基材５ａ（表側），コア基材５ｂ（裏側），金属シート２ｂ（裏側），中間基材４ｂ（裏側），および外装基材３ｂ（裏側）の順の多層構造になっている。

図２では、コア基材は、５ａ，５ｂの２層から構成されているが、それに限らず、コア基材は単層あるいは３層以上の構成でも良い。中間基材４ａ，４ｂは必須な構成でもなく省略は可能である。

図２では、カードの表面（および／または）裏面に形成される装飾や表示を目的とする保護層，印刷層，金属蒸着層などは省略しているが、カード表面（および／または）裏面に、発行者，カード商品名，ロゴマーク，装飾デザイン，ユーザーなどの各種表示が施されることは通常であり、外装基材３ａ，３ｂ上に直接あるいは追加積層される別層に形成される。

金属シート２ａ，２ｂは、カード１の中心部のコア基材５ａ，５ｂ上に接合されており、金属板２ａ，２ｂの端部はカード１の端部より所定の長さａ以上カード１の内側に位置するように配置されている。

また、カード１のうち金属シート２ａ，２ｂが配置されていない領域の一部において、外装基材３ａ，中間基材４ａおよびコア基材５ａ，５ｂには、非接触式通信機能を行なうための非接触式ＩＣモジュール１３が配置されている。

さらに、カード１のうち金属シート２ａ，２ｂが配置されていない領域の一部において、２層からなるコア基材５ａ，５ｂの中間には、非接触式通信機能を行なうためのアンテナ回路１４が配置されている。すなわち、アンテナ回路１４は、カード１の平面視において金属シート２ａ，２ｂと重ならないように配置されている。図２に、「変形例」として非接触式ＩＣモジュール１３がコア基材の内部に収納され、カード表面に露出しないタイプの断面図を記す。ＩＣモジュール１３がカード端末機の外部端子と接触する必要もあり、接触式ＩＣモジュール／非接触式ＩＣモジュールの双方の機能を持つデュアルインターフェースＩＣモジュール（後述）では、ＩＣモジュールがカード表面に露出する。

本発明においては、２枚の金属シート２ａ，２ｂをカード内部に埋め込んだ構成であり、それらの配置条件を規定したことが主要な特徴部である。

金属シート２ａ，２ｂに保存される「残留応力歪み方向」については、金属シート２ａ，２ｂが互いに相殺し合う方向となるように配置する。反り・歪みが起きやすい金属加工としては、硬い材質に対する切削加工、薄い形状への切削加工、局所的に加熱および冷却を伴う加工が挙げられる。

２枚の金属シート２ａ，２ｂが同一加工条件で成形され、内部に残留応力を有している場合、追って反り変形が生じる可能性を考慮して、図４に示すように、２枚の金属シート２ａ，２ｂの反り方向が正負逆になるように設定して配置することが好ましい。図４（ａ）（ｂ）に示す金属シートの反り方向の正負が打ち消し合う関係となる様に、コア基材側に凸となる関係で配置する（図４（ｃ））、あるいは外装基材材側に凸となる関係で配置する（図４（ｄ））。

図３は、金属シート２が１枚だけカード内部に埋め込まれた構成の従来技術に係るカー
ド１の概略構成を示す断面図である。カード１は表面（同図の上側）から、外装基材３ａ（表側），中間基材４ａ（表側），コア基材５ａ（表側），コア基材５ｂ（裏側），金属シート２，中間基材４ｂ（裏側），および外装基材３ｂ（裏側）の順の多層構造になっている。

図３に示す構成では、金属シート２がコア基材５ｂの下側のみに配置されており、金属シート２からカード１表面（同図の上側）までの距離ｈ５と、金属シート２からカード１裏面（同図の下側）までの距離ｈ６との関係はｈ５＞ｈ６であり、カードの厚み方向で金属シート２は均等な重量分布で配置されておらず、金属シート２の重量がカードの厚み方向で下側に偏って分布している。

図３に示す構成のカード１は、金属シート２が内部に有している残留応力に起因した反り変形が生じた場合、図４に示す正の反りまたは負の反りの何れかに追従した反り変形を生じてしまうことになる。

本発明では、カードの厚み方向で２枚の金属シート２ａ，２ｂを均等な重量分布で配置することが好ましい。図２で、カード１の上面からコア基材５ａ，５ｂの中心までの厚さｈ１，カード１の下面からコア基材５ａ，５ｂの中心までの厚さｈ２，コア基材５ａ，５ｂの中心から金属シート２ａまでの距離ｈ３，コア基材５ａ，５ｂの中心から金属シート２ｂまでの距離ｈ４の関係は、ｈ１＝ｈ２，ｈ３＝ｈ４を満たすと、カードの厚み方向で２枚の金属シート２ａ，２ｂが均等な重量分布で配置される。

＜実施形態２＞
図５は、本発明の実施形態２に係るカード１の概略構成を示す３タイプの平面図である。実施形態２では、接触式ＩＣカードについて説明する。カード１には接触式ＩＣモジュール１１が配置されている。そして、カード１の平面視において接触式ＩＣモジュール１１と重ならないように、金属シート２が配置されている。

本実施形態における金属シート２は、実施形態１における金属シート２よりも大面積であり、カード１のサイズに近い。そのため、接触式ＩＣモジュール１１が配置されてカード端末機のリーダ・ライタ端子と接触するように露出する箇所を確保する上で、金属シート２の接触式ＩＣモジュール１１が配置される箇所にあたる（少なくとも、上側の第１金属シート２ａ）部分には切り欠け部または孔部を有している。図５（ａ）は、金属シート２の左上部に切り欠きが設けられている例を示す。図５（ｂ）は、接触式ＩＣモジュール１１を避けるように、金属シート２の左側から切り欠きが設けられている例を示す。図５（ｃ）は、接触式ＩＣモジュール１１を避けるように、金属シート２の左上部に孔部が設けられている例を示す。また、実施形態と同様に、金属シート２はカード１の端部までは及ばないよう配置されている。カード１の端部には金属シート２が配置されてなく、図５に示すように、カード１の端部から所定の長さａ以上カードの内側に位置するように配置されている。

＜実施形態３＞
以下、デュアルインターフェイス式ＩＣカード（接触式，非接触式の２つの通信インターフェイスを持つタイプ）についての実施形態を説明する。

コア基材（５ａ，５ｂ）としては、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）やＰＥＴ−Ｇ（ポリエチレンテレフタレート共重合体）などのカード基材として一般的な材料が用いられる。

コア基材の一方（５ｂ）には、非接触式通信を行なうためのアンテナ回路１４と非接触ＩＣモジュールが配置される。アンテナ回路１４はコア基材５ｂの上にφ５０〜１５０μｍの銅などのワイヤーで形成されている。ワイヤーの終端に形成されるＩＣモジュールのアンテナ接続用の端子と接続するためのランドは、ワイヤーを用いたアンテナであれば、
アンテナ端のワイヤーをジグザグに配置することで形成するか、銅箔を熱圧着（ＴＣボンディング）や溶接などの加工方法でアンテナ端に接続して形成される。

アンテナ回路１４と非接触ＩＣモジュールを配置したコア基材を、アンテナ回路１４が内側になるように配置して、もう一方のコア基材５ａと積層一体化して２層構造のコア基材とした後、その表裏を金属シート（２ａ，２ｂ）で挟み込む。

金属シート（２ａ，２ｂ）の材料としては、鉄，ステンレス，銅，ニッケル，錫，亜鉛などを利用することが出来るが、重量感を一層求める上では、比重が大きく（１９．３）、金などの貴金属に比べ安価で、人体に対する毒性も低いタングステンであることが望ましい。金属シート（２ａ，２ｂ）の厚みは５０〜３００μｍ程度とする。金属シート（２ａ，２ｂ）の成形にあたっては、切削加工，レーザー加工，放電加工など任意の方法で、カードの内部に収まりカード端面まで及ばない寸法に成形する。表裏２枚の金属シート（２ａ，２ｂ）は、金属材料に施された成形加工条件を考慮して、歪み方向が同一とならず、逆方向となるように配置する。

金属シート（２ａ，２ｂ）で挟み込んだコア基材（５ａ，５ｂ）の表裏を、中間基材（４ａ，４ｂ）となるプラスチックシートで挟み込む。中間基材（４ａ，４ｂ）の材料は、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）やＰＥＴ−Ｇ（ポリエチレンテレフタレート共重合体）などのカード基材として一般的な材料が用いられる。中間基材４ａには、ＩＣモジュール搭載箇所に開口が形成される。中間基材（４ａ，４ｂ）までを積層した状態で一旦熱ラミネートを実施して接合しても良い。コア基材（５ａ，５ｂ）と中間基材（４ａ，４ｂ）が対向することになる金属シート（２ａ，２ｂ）の周囲での加熱により両者の基材（プラスチック材料）同士を融着させても良いし、コア基材（５ａ，５ｂ）と中間基材（４ａ，４ｂ）の間に接着剤層を配置して接合を一層確実にしても良い。

中間基材（４ａ，４ｂ）となるプラスチックシートで挟み込んだ状態のさらに表裏を外装基材（３ａ，３ｂ）で挟み込む。外装基材（３ａ，３ｂ）の材料は、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル），ＰＥＴ−Ｇ（ポリエチレンテレフタレート共重合体），ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などのカード基材として一般的な材料が用いられる。外装基材３ａには、ＩＣモジュール搭載箇所に開口が形成される。外装基材（３ａ，３ｂ）までを積層した状態で一旦熱ラミネートを実施して接合しても良い。中間基材（４ａ，４ｂ）と外装基材（３ａ，３ｂ）が対向することになる部分での加熱により両者の基材（プラスチック材料）同士を融着させても良いし、中間基材（４ａ，４ｂ）と外装基材（３ａ，３ｂ）の間に接着剤層を配置して接合を一層確実にしても良い。

外装基材（３ａ，３ｂ）の表面に、絵柄や文字などを構成する印刷層を、一般的なオフセット印刷，シルクスクリーン印刷などの手法で形成する。あるいは、装飾や表示を目的とする保護層，印刷層，金属蒸着層などを、外装基材の表面（および／または）裏面に、別層として接合した上でその表面に印刷形成しても良い。

カードが多面付けされて積層一体化した状態で、パンチング加工によりカード個片形状に打ち抜いてカード１を成形する。カード１の構成概略は図２で示した非接触式ＩＣカードの断面図と同様であるが、図２における非接触式ＩＣモジュール１３が、本実施形態では以下に述べるＩＣモジュールに置き換わっている点で異なる。

デュアルインターフェースＩＣモジュールは、ＪＩＳ Ｘ６３２０−２（２００９）で規定された外部端子を有する。ＩＣモジュールは、接触式通信機能，非接触式通信機能の双方を有するＩＣチップを搭載し、ＩＣチップには接触式通信機能に使用する外部接続端子と、その反対面に非接触式通信に使用されアンテナと接続するためのアンテナ接続用端
子を有している。外部接続端子とアンテナ接続用端子は、厚さ５０〜２００μｍのガラスエポキシやＰＥＴなどの絶縁基材の片面に厚さ１０〜５０μｍの銅箔をラミネート加工した後、エッチング加工により複数の銅箔パターンに区切ることで形成される。銅箔パターンの露出部分には厚さ０．５〜３μｍのニッケルメッキが施され、さらにその上に厚さ０．０１〜０．３μｍの金メッキが施されている。（メッキ材料はこれらに限るものではない）
ＩＣチップはガラスエポキシやＰＥＴに対してダイアタッチ用接着剤により接着され、φ１０〜４０μｍの金あるいは銅などのワイヤーによって外部接続端子およびアンテナ接続用端子に直接（または、それらに接続されたパターンに対して）ワイヤーボンディングされ、ＩＣチップの保護のためエポキシ樹脂などにより封止されている。

尚、中間基材４ａ，外装基材３ａには、ＩＣモジュール搭載箇所に開口が形成されている場合に限らず、開口が形成されていない中間基材４ａ，外装基材３ａを積層一体化した後、ＩＣモジュール搭載箇所となる凹部（キャビティ）を形成する手順も採用し得る。凹部（キャビティ）はミリング加工により形成する。ＩＣモジュール搭載箇所には金属シート２が存在しないので、プラスチック製のＩＣカードを製造する設備によって、容易にミリング加工を行うことができる。

ＪＩＳ Ｘ６３０１（２００５）によると、カード全体の反りに関して「ＩＤ−１カードの凸面のすべての部分において、定盤の平面からの最大距離がそのカードの厚みを含めて１．５ｍｍを超えてはならない。」と規定されている。金属シート２ａ，２ｂの成形加工に伴い生じる金属シート内部の残留応力が緩和されるような配置関係とすることにより、カード１の反りを規格内に納めることができる。

上記１〜３の実施形態は、非接触式ＩＣカード，接触式ＩＣカード，デュアルインターフェイス式ＩＣカードについて説明しているが、本発明はＩＣカードに限らず、金属シートを含んで重厚感を付与する目的であれば、磁気カードや情報記憶や端末との通信を行なわない用途のＩＤカードにも適用できることは当業者であれば自明のことである。

１…カード
２（２ａ，２ｂ…金属シート
３（３ａ，３ｂ）…外装基材
４（４ａ，４ｂ）…中間基材
５（５ａ，５ｂ）…コア基材
１１…接触式ＩＣモジュール
１３…非接触式ＩＣモジュール
１４…アンテナ回路

Claims (3)

1. コア基材と、コア基材の表裏にそれぞれ少なくとも外装シートが配設されてなるカードであって、
   コア基材の表裏には、第１，第２の金属シートが貼合わされて２枚配置されており、
   貼合わせ後の第１金属シートと第２金属シートの残留応力によるカールが反対向きとなる様、２枚の金属シートの残留応力歪み方向が打ち消し合う様に設定されて配置され、
   カードの厚み方向で２枚の金属シートが均等な重量分布で配置されてなることを特徴とするカード。
2. 第１，第２の金属シートは、カードの端部から所定の長さ以上カードの内側に位置するように配置されており、
   前記金属板の端部と前記カードの端部との間に、前記非接触式通信を行なうためのアンテナが配置されており、
   カードの面内で第１，第２の金属シートが存在しない箇所には、カード端末機のリーダ・ライタ端子と接触する外部端子を有する接触式または非接触式ＩＣモジュールを、内部に備えていることを特徴とする請求項１記載のカード。
3. 接触式ＩＣモジュールが配置される箇所にあたる第１，第２の金属シートには、切り欠け部または孔部を有していることを特徴とする請求項２記載のカード。

Images