JP3465164B2

JP3465164B2 - Ｉｃカード製造装置

Info

Publication number: JP3465164B2
Application number: JP37412399A
Authority: JP
Inventors: 穂伸窪田
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2003-11-10
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: JP2001188892A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄型の非接触ＩＣ
カードを製造する際に用いて好適なＩＣカード製造装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＩＣチップ等の電子部品を内蔵
したＩＣカードは知られている。ＩＣカードは、カード
の内部に電子部品を収容するため、カード表面は電子部
品による凹凸が生じないように製造する必要があり、そ
のための製造方法及び装置も、特公平２−１６２３４号
公報，特開平６−１７６２１４号公報，特開平９−２７
７７６６号公報及び特開平１１−４８６６０号公報等で
提案されている。

【０００３】ところで、近時、厚さが数百ミクロンメー
トル程度のフレキシブルな薄型の非接触ＩＣカードも実
用化されている。図７に、このような薄型の非接触ＩＣ
カードを製造するための代表的なＩＣカード製造装置５
０を示す。このＩＣカード製造装置５０は、下プレス盤
５１と上プレス盤５２を備え、下プレス盤５１は断熱板
５３を介して基体部５４に取付けるとともに、上プレス
盤５２は断熱板５５を介して昇降体部５６に取付ける。
これにより、下プレス盤５１は固定側となり、上プレス
盤５２は可動側となる。また、下プレス盤５１の内部に
は加熱用ヒータ５７…と冷却用水路５８…を設けるとと
もに、上プレス盤５２の内部には加熱用ヒータ５９…と
冷却用水路６０…を設ける。さらに、基体部５４には下
プレス盤５１の周りを覆う筒型の下チャンバ部６１を設
けるとともに、昇降体部５６には上プレス盤５２の周り
を覆う上チャンバ部６２を設ける。この下チャンバ部６
１と上チャンバ部６２は、上プレス盤５２を下降させた
際に相嵌合し、内部が密封されるチャンバ６３を構成す
る。一方、６４は、上チャンバ部６２に設けた脱気口で
あり、この脱気口６４に不図示の脱気装置（真空ポンプ
等）を接続することにより、チャンバ６３の内部を脱気
することができる。なお、６５は、上チャンバ部６２に
設けたシール材である。

【０００４】このようなＩＣカード製造装置５０によれ
ば、ＩＣカードを製造する際に用いる積層基材Ｍは下プ
レス盤５１上にセットされる。この場合、積層基材Ｍ
は、図６に示すように構成されている。ＰはＩＣチップ
ＰｉとアンテナＰａからなる電子部品であり、ベースシ
ートＳ上に実装される。そして、ベースシートＳと電子
部品Ｐは、両側からホットメルトシートＴａ，Ｔｂ、さ
らに、その外側から接着剤Ｂａ，Ｂｂの付いた熱可塑性
樹脂シート（ポリエチレンテレフタレート等）Ｌａ，Ｌ
ｂにより挟まれる。一方、積層基材Ｍを熱圧着する際に
は、図７に示す昇降体部５６を下降させた後、チャンバ
６３内を脱気するとともに、加熱用ヒータ５７…及び５
９…を通電して加熱した下プレス盤５１と上プレス盤５
２により積層基材Ｍを加圧すれば、積層基材Ｍは内部に
含む気泡が除去された状態で熱圧着される。この後、加
熱用ヒータ５７…と５９…の通電を停止し、冷却用水路
５８…及び６０…に冷却用水を流せば、積層基材Ｍは冷
却される。

【０００５】ところで、このような上下一対のプレス盤
５１，５２により積層基材Ｍを加圧する場合には、開い
た位置にある上プレス盤５２を不図示の駆動機構部によ
り下降させるとともに、積層基材Ｍに当接したなら予め
設定した加圧力により加圧を行う。したがって、加圧初
期には、積層基材Ｍの熱可塑性樹脂シートＬａ，Ｌｂが
十分に可塑化していない状態で加圧されるため、ＩＣチ
ップＰｉ自身に相当の加圧力が付与され、ＩＣチップＰ
ｉの破損を招きやすいとともに、積層基材Ｍの厚さは、
数百ミクロンメートル程度の薄いシート状であるため、
上プレス盤５２の僅かな変位で加圧力が大きく変動し、
加圧力を正確かつ安定に付与できない問題があった。

【０００６】一方、この問題を解決するため、従来で
は、一方又は双方のプレス盤をエアクッション部で支え
るようにして、駆動機構部によりプレス盤を加圧した際
に、加圧力を極低圧から中圧（高圧）まで正確かつ安定
に付与できるようにした製造装置も、例えば、特公平１
−５４１７３号公報及び特公平４−２６２９９号公報等
で提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の製造装置は、単一のエアクッション部を備えるた
め、例えば、図５に原理図で示すように、積層基材Ｍに
挟まれた部品の厚さ等により、積層基材Ｍの厚さが位置
により異なる場合、エアクッション部７１を有する可動
側のプレス盤７２ｄに矢印Ｆｒ方向の圧力を付与すれ
ば、プレス盤７２ｄ側の加圧面７３ｄが積層基材Ｍの厚
さ状態により傾斜してしまう。このように、従来の製造
装置は、全面に均一な加圧力を付与するには適している
が、厚さに高度の均一性が要求される薄型のＩＣカード
を製造するには不適となる問題があった。なお、図５
中、Ｒｒはエアクッション部７１の空気室、７４はシー
ルリング、７２ｕは固定側のプレス盤を示す。

【０００８】本発明は、このような従来の技術に存在す
る課題を解決したものであり、加圧力を極低圧から中圧
（高圧）まで正確かつ安定に付与できるとともに、積層
基材の厚さ状態に影響されることなく、常に厚さが均一
となる高品質のＩＣカードを得ることができるＩＣカー
ド製造装置の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び実施の形態】本発明
は、熱可塑性樹脂シートＬａ，Ｌｂを含むシート部材に
よりＩＣチップ等の電子部品Ｐを挟んでなる積層基材Ｍ
を、加圧面３ｕ，３ｄを有する一対のプレス盤部２ｕ，
２ｄにより両面側から加熱及び加圧して熱圧着する熱圧
着プレス部２を備えるＩＣカード製造装置１を構成する
に際して、少なくとも一方のプレス盤部２ｄを、加圧面
３ｄを有するプレス盤本体部４とこのプレス盤本体部４
を加圧するプレス盤基部５により構成するとともに、プ
レス盤本体部４とプレス盤基部５の間に位置を異ならせ
た複数のエアクッション部６ａ…を介在させ、かつ各エ
アクッション部６ａ…の圧力を個別に設定する圧力設定
部７を設けたことを特徴とする。

【００１０】この場合、好適な実施の形態により、エア
クッション部６ａ…は、前後左右の対称位置に四つ配設
するとともに、圧力設定部７は、加圧時に一対の加圧面
３ｕ，３ｄが平行となるように各エアクッション部６ａ
…の圧力を設定する。また、一方のプレス盤部２ｄは、
トグルリンク機構９を備える駆動機構部８により加圧さ
れる可動プレス盤部２ｄに適用できる。

【００１１】これにより、積層基材Ｍの厚さが位置によ
り異なる場合であっても、位置の異なる複数のエアクッ
ション部６ａ…の圧力を、圧力設定部７により個別に設
定、具体的には、積層基材Ｍの厚い部位に対応する圧力
を高くするとともに、薄い部位に対応する圧力を低くす
ることにより、積層基材Ｍを加圧する一対の加圧面３
ｕ，３ｄを平行にすることができ、常に厚さが均一とな
る高品質のＩＣカードを得ることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。

【００１３】まず、本実施例に係るＩＣカード製造装置
１の構成について、図１〜図３を参照して説明する。

【００１４】ＩＣカード製造装置１は、製造装置本体１
ｘと、この製造装置本体１ｘとは別体に構成した積層基
材挟持部１ｙを備える。積層基材挟持部１ｙは、図３に
示すように、上挟持部１１と下挟持部１２からなり、上
挟持部１１が下挟持部１２の上に重なることにより、内
部が密封される積層基材挟持部１ｙとなる。

【００１５】上挟持部１１は、矩形枠状に構成した上フ
レーム部１３と、この上フレーム部１３に端縁部を取付
けた上プレート部１４を有し、この上プレート部１４は
積層基材Ｍの上面に重なる。この上プレート部１４は一
定の厚さを有するステンレス材を用いることができ、厚
さは３〔ｍｍ〕以内、望ましくは１〔ｍｍ〕程度が好適
である。下挟持部１２も基本的には上挟持部１１と同様
に構成する。１５は下フレーム部、１６は下プレート部
を示す。また、下フレーム部１５の上面にはシール材１
７を固着する。他方、上プレート部１４には脱気口１８
を設け、この脱気口１８は不図示の通気管を介して脱気
装置（真空ポンプ等）に接続する。これにより、積層基
材挟持部１ｙの内部を脱気できるとともに、切換えによ
り脱気口１８から積層基材挟持部１ｙの内部に空気を供
給できる。なお、上挟持部１１と下挟持部１２の所定位
置には、重ねた際に両者を位置決めする不図示の位置決
め部が設けられている。

【００１６】一方、製造装置本体１ｘは、三台のプレス
部、即ち、予熱プレス部（不図示），熱圧着プレス部２
及び冷却プレス部（不図示）を備える。図１は、熱圧着
プレス部２のみを示す。熱圧着プレス部２は、上側に配
した固定プレス盤部２ｕと下側に配した可動プレス盤部
２ｄを備える。この可動プレス盤部２ｄは駆動機構部８
により昇降し、この可動プレス盤部２ｄと駆動機構部８
は本発明の要部を構成する。

【００１７】可動プレス盤部２ｄは、図１に示すよう
に、加圧面３ｄを有するプレス盤本体部４と、このプレ
ス盤本体部４を加圧するプレス盤基部５を備える。プレ
ス盤本体部４は、先端が加圧面３ｄとなる熱盤部２０，
断熱部２１及び支持盤２２を順次重ねて構成し、固定ボ
ルト２３…により一体化する。この場合、熱盤部２０に
は、多数の加熱用棒ヒータ２４…を内蔵する。なお、２
５は外部から空気を送り込むことにより下挟持部１２を
加圧面３ｄから剥離させる空気通路を示す。

【００１８】また、プレス盤本体部４とプレス盤基部５
の間には、位置を異ならせた四つのエアクッション部６
ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを介在させる。各エアクッション
部６ａ…は、図２に示すように、前後左右に一対ずつ対
称に配設する。各エアクッション部６ａ…は、プレス盤
基部５に一体に設けた四つの矩形凸部２６ａ，２６ｂ，
２６ｃ，２６ｄと、この矩形凸部２６ａ…に上から被せ
た下面に凹部を有する凹盤部２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，
２７ｄを備え、矩形凸部２６ａ…の側面に形成した溝部
にシールリング２８ａ，２８ｂ…を収容して、凹盤部２
７ａ…と矩形凸部２６ａ…間をシーリングするととも
に、各凹盤部２７ａ…の上面は、支持盤２２の下面に結
合する。これにより、凹盤部２７ａ…と矩形凸部２６ａ
…間に密閉された空気室Ｒａ，Ｒｂ…を有するエアクッ
ション部６ａ…が構成され、凹盤部２７ａ…は矩形凸部
２６ａ…に対して昇降する。さらに、各凹盤部２７ａ…
には、空気供給口２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄを設
け、この空気供給口２９ａ…に、エアコンプレッサ及び
空気制御回路等を含む空気供給部３０を接続する。

【００１９】一方、３１は空気供給部３０を制御するコ
ントローラ、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは空気室
Ｒａ…の圧力を検出して検出結果をコントローラ３１に
付与する圧力検出センサである。これにより、空気室Ｒ
ａ…の圧力が目標値に制御されるフィードバック制御
系、即ち、各エアクッション部６ａ…の圧力を個別に設
定可能な圧力設定部７が構成される。

【００２０】他方、３３は機台部であり、この機台部３
３と可動プレス盤部２ｄ間に架設したトグルリンク機構
９により当該可動プレス盤部２ｄが支持される。また、
３４はトグルリンク機構９を駆動する駆動部であり、こ
の駆動部３４は、機台部３３に取付けたサーボモータ３
５と、このサーボモータ３５により駆動せしめられるボ
ールねじ機構３６を備える。これにより、ボールねじ機
構３６のボールねじ部３７はサーボモータ３５により回
転駆動され、かつボールねじ機構３６のナット部３８は
トグルリンク機構９の入力部となる。この駆動部３４と
トグルリンク機構９は駆動機構部８を構成する。

【００２１】なお、固定プレス盤部２ｕは、加圧面３ｕ
を有するプレス盤本体部４ｕを備える。このプレス盤本
体部４ｕは、下側のプレス盤本体部４と異なり、固定さ
れた不図示のプレス盤基部に直接取付けられる。プレス
盤本体部４ｕは、先端が加圧面３ｕとなる熱盤部２０
ｕ，断熱部２１ｕ及び支持盤２２ｕを順次重ねて構成
し、固定ボルト２３ｕ…により一体化する。この場合、
熱盤部２０ｕには、多数の加熱用棒ヒータ２４ｕ…を内
蔵する。なお、２５ｕは外部から空気を送り込むことに
より下挟持部１２を加圧面３ｕから剥離させる空気通路
を示す。

【００２２】次に、本実施例に係るＩＣカード製造装置
１の動作（機能）について、図１〜図４を参照して説明
する。

【００２３】まず、積層基材Ｍは積層基材挟持部１ｙに
収容する。即ち、下挟持部１２の上面に積層基材Ｍを載
置し、上から上挟持部１１を重ねることにより、積層基
材Ｍを上挟持部１１と下挟持部１２により挟む。この
後、不図示の脱気装置を作動させ、積層基材挟持部１ｙ
の内部を脱気する。これにより、積層基材Ｍは上挟持部
１１と下挟持部１２により押圧されるとともに、積層基
材Ｍの内部に含む気泡が完全に除去される。

【００２４】そして、積層基材Ｍを収容した積層基材挟
持部１ｙは、最初に、不図示の予熱プレス部により予熱
処理される。即ち、積層基材挟持部１ｙは一対のプレス
盤により加圧され、熱圧着する際における正規の加熱温
度よりも低い予熱温度、具体的には、ホットメルトシー
トＴａ，Ｔｂの塑性変形又は溶着が始まる直前の温度
（例えば、７０℃前後）に加熱される。これにより、積
層基材Ｍは加圧されつつ予熱温度により徐々に昇温せし
められるとともに、脱気が促進する。

【００２５】次いで、予熱処理された積層基材挟持部１
ｙは、熱圧着プレス部２に供給される。この場合、可動
プレス盤部２ｄは下降しているため、積層基材挟持部１
ｙを可動プレス盤部２ｄに載置した後、サーボモータ３
５を作動させれば、ナット部３８が上昇し、トグルリン
ク機構９により可動プレス盤部２ｄが上昇する。そし
て、積層基材挟持部１ｙが上側の加圧面３ｕに圧接し、
積層基材挟持部１ｙに極低圧が付与された時点で一旦可
動プレス盤部２ｄの上昇を停止する。

【００２６】この際、積層基材Ｍの厚さが位置により異
なる場合であっても、各エアクッション部６ａ…の圧力
を、圧力設定部７により個別に設定、即ち、積層基材Ｍ
の厚い部位に対応する圧力を高く設定するとともに、薄
い部位に対応する圧力を低く設定し、積層基材Ｍを加圧
する一対の加圧面３ｕ，３ｄが平行になるようにする。
図４は、エアクッション部６ａ（６ｄ）の圧力（矢印Ｆ
ｘ）を高く設定し、エアクッション部６ｂ（６ｃ）の圧
力（矢印Ｆｙ）を低く設定した場合を示す。これによ
り、図５に示した従来の技術のように、積層基材Ｍの厚
さが位置により異なる場合であっても、常に均一な厚さ
のＩＣカードを製造できる。

【００２７】なお、固定プレス盤部２ｕと可動プレス盤
部２ｄはそれぞれ加熱用棒ヒータ２４ｕ…，２４…によ
り正規の加熱温度（例えば、１２０℃前後）に加熱され
ている。また、積層基材Ｍは、その両面側が上挟持部１
１と下挟持部１２により挟まれ、かつ密封状態の積層基
材挟持部１ｙの内部に収容されるとともに、この積層基
材挟持部１ｙの内部は脱気装置により脱気されているた
め、積層基材Ｍが予熱プレス部から熱圧着プレス部２に
移動しても、加熱状態及び加圧状態の連続性が確保、即
ち、積層基材Ｍに対する保温性と保圧性が確保される。

【００２８】そして、設定時間が経過して積層基材Ｍが
軟化（可塑化）したなら、再度、サーボモータ３５を作
動させることにより可動プレス盤部２ｄを上昇させ、加
圧面３ｄをＩＣカードの厚さ位置で停止させる。これに
より、積層基材挟持部１ｙは固定プレス盤部２ｕと可動
プレス盤部２ｄによって上下から加熱及び加圧され、積
層基材Ｍが熱圧着される。この後、設定時間（例えば、
２０秒前後）が経過したなら、可動プレス盤部２ｄを下
降させ、熱圧着された積層基材Ｍ、即ち、製造されたＩ
Ｃカードを冷却プレス部に移して冷却処理する。冷却処
理では、ＩＣカードが加圧されつつ冷却せしめられる。

【００２９】一方、冷却処理後、積層基材挟持部１ｙか
らＩＣカードを取出すには、脱気口１８から積層基材挟
持部１ｙの内部に空気を供給すればよい。これにより、
積層基材挟持部１ｙの脱気状態が解除され、かつ積層基
材Ｍは積層基材挟持部１ｙから剥離する。よって、上挟
持部１１を上昇させ、製造されたＩＣカードを取出すこ
とができる。

【００３０】このように、本実施例に係るＩＣカード製
造装置１を用いれば、積層基材Ｍの厚さが位置により異
なる場合であっても、積層基材Ｍを加圧する一対の加圧
面３ｕ，３ｄを平行にできるため、加圧力を極低圧から
中圧（高圧）まで正確かつ安定に付与できることに加
え、積層基材Ｍの厚さ状態に影響されることなく、均一
の厚さを有する高品質のＩＣカードを得ることができ
る。また、トグルリンク機構９を備える駆動機構部８に
より加圧される可動プレス盤部２ｄ側にエアクッション
部６ａ…を設けたため、力の拡大率が大きいトグルリン
ク機構９であっても圧力制御が不能になることなく、的
確な圧力制御を行うことができる。

【００３１】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、
細部の構成，形状，数量，素材，数値等において、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除す
ることができる。例えば、実施例は一方のプレス盤部２
ｄにエアクッション部６ａ…を設けたが、他方のプレス
盤部２ｕに設けてもよいし、双方のプレス盤部２ｄ，２
ｕに設けてもよい。また、実施例は好ましい形態として
四つのエアクッション部６ａ…を対称に配したが数量及
びレイアウトは任意である。なお、数量は三つ以上が望
ましい。さらに、積層基材Ｍ（ＩＣカード）の構成や素
材は例示に限らず、任意のタイプに適用できる。

【００３２】

【発明の効果】このように、本発明に係るＩＣカード製
造装置は、少なくとも一方のプレス盤部を、加圧面を有
するプレス盤本体部とこのプレス盤本体部を加圧するプ
レス盤基部により構成するとともに、プレス盤本体部と
プレス盤基部の間に位置を異ならせた複数のエアクッシ
ョン部を介在させ、かつ各エアクッション部の圧力を個
別に設定する圧力設定部を設けたため、次のような顕著
な効果を奏する。

【００３３】加圧力を極低圧から中圧（高圧）まで
正確かつ安定に付与できるとともに、積層基材の厚さ状
態に影響されることなく、常に厚さが均一となる高品質
のＩＣカードを得ることができる。

【００３４】好適な実施の形態により、一方のプレ
ス盤部として、トグルリンク機構を備える駆動機構部に
より加圧される可動プレス盤部に適用すれば、力の拡大
率が大きいトグルリンク機構であっても圧力制御が不能
になることなく、的確な圧力制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例に係るＩＣカード製造装
置における熱圧着プレス部を示す一部断面正面図、

【図２】図１中Ａ−Ａ線断面図、

【図３】同ＩＣカード製造装置における開いた状態の熱
圧着プレス部及び積層基材挟持部の一部を示す一部断面
正面図、

【図４】同ＩＣカード製造装置の原理説明用模式的断面
図、

【図５】従来の技術に係るＩＣカード製造装置の原理説
明用模式的断面図、

【図６】ＩＣカード製造装置により製造する積層基材の
分解断面正面図、

【図７】従来の技術に係るＩＣカード製造装置の縦断面
図、

【符号の説明】

１ＩＣカード製造装置２熱圧着プレス部２ｕプレス盤部（上プレス盤部）２ｄプレス盤部（下プレス盤部）３ｕ加圧面３ｄ加圧面４プレス盤本体部５プレス盤基部６ａ… エアクッション部７圧力設定部８駆動機構部９トグルリンク機構Ｌａ熱可塑性樹脂シートＬｂ熱可塑性樹脂シートＰ電子部品Ｍ積層基材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 65/00 - 65/82 B42D 15/10 521 G06K 19/00 - 19/077

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂シートを含むシート部材に
よりＩＣチップ等の電子部品を挟んでなる積層基材を、
加圧面を有する一対のプレス盤部により両面側から加熱
及び加圧して熱圧着する熱圧着プレス部を備えるＩＣカ
ード製造装置において、少なくとも一方のプレス盤部
を、加圧面を有するプレス盤本体部とこのプレス盤本体
部を加圧するプレス盤基部により構成するとともに、前
記プレス盤本体部と前記プレス盤基部の間に、位置を異
ならせた複数のエアクッション部を介在させ、かつ各エ
アクッション部の圧力を個別に設定する圧力設定部を設
けたことを特徴とするＩＣカード製造装置。
【請求項２】前記エアクッション部は、前後左右の対
称位置に四つ配設することを特徴とする請求項１記載の
ＩＣカード製造装置。
【請求項３】前記圧力設定部は、加圧時に一対の加圧
面が平行となるように各エアクッション部の圧力を設定
することを特徴とする請求項１又は２記載のＩＣカード
製造装置。
【請求項４】前記一方のプレス盤部は、トグルリンク
機構を備える駆動機構部により加圧される可動プレス盤
部であることを特徴とする請求項１記載のＩＣカード製
造装置。