JP3781196B2 - チップカード - Google Patents

Description

本発明は、種々の実施例におけるチップカードに関する。一方では、本発明は、チップモジュールに配置されたチップに接触アクセスするためのチップカードに関し、チップモジュールは、チップモジュールの接触面がカード本体の表面に配置されるようにカード本体の凹部に配置されている。かかるチップカードは、例えば、いわゆる「テレホンカード」として知られている。
他方では、本発明は、チップ又はチップモジュールに非接触アクセスするためのチップカードに関し、チップ又はチップモジュールは、トランスポンダーユニットを形成するためにカード本体にコイルと共に配置され、コイルの導体端がチップ又はチップモジュールの接続面に接触している。かかるチップカードは、例えば、個人の識別用に使用される、いわゆる「トランスポンダーカード」として知られている。
本発明は更に、チップモジュールに配置されたチップに接触アクセスし、且つ非接触アクセスするためのチップカードに関し、チップモジュールは、トランスポンダーユニットを形成するために、チップモジュールの外側接触面がカード本体の表面に配置され、チップモジュールの内側接触面がカード本体に配置されたコイルの導体端に接続されるように、チップモジュールがカード本体の凹部に配置されている。かかるチップカードは、いわゆる「コンビカード」又は、同じく「ハイブリッドカード」と称され、チップカードは、一方では、チップモジュールに直接接触アクセスすることができ、他方では、アンテナとしてコイルが動作することによってチップモジュールに非接触アクセスすることができる。
全ての上述のチップカードにおいて、特別な実施例に関係なく、チップ又はチップモジュールに確かな接触アクセスを行う可能性が、チップカードの機能上の信頼性にとって必要不可欠であることが分かる。チップモジュールを備え、チップモジュールの外方に向いた接続面に容易に接触アクセスするタイプのチップカードの場合では、チップモジュールを限定された位置に維持し、かくして、同様に、チップカードにしばしば生じる変化する曲げ応力にもかかわらず、外側接続面をカード本体に対して位置決めするのを維持する特別な手段が要求される。ここでは、特別な問題は、チップモジュールをカード本体にいわゆる「中立軸線」から一定の距離に配置するが故に、曲げ荷重を受けた場合には、チップモジュールが、カード本体の表面領域に生じる最大の曲げ応力を受けるということにある。チップモジュールは、接着剤によってカード本体の凹部に固定されている。
接着剤とカード本体との間の境界面の領域における層間剥離であって、チップモジュールがカード本体から分離するかもしれない層間剥離を防ぐために、金属リングをチップモジュールに配置してカード本体に確実に固定し、かくして、カード本体をチップモジュールの領域で補強することが知られている。
チップカードの特定の形態に関係なく、本発明の目的は、チップカードにしばしば生じる変化する動的な曲げ応力に関してチップカードの機能上の信頼性を向上させる手段を提案することである。
非接触アクセス用のチップカードの場合には、この目的は請求項１の特徴によって達成される。
本発明によれば、チップ又はチップモジュールに非接触アクセスするためのチップカードであって、トランスポンダーユニットを形成するために、チップ又はチップモジュールが、コイルと共にカード本体に配置され、カード本体が、補強デバイスを備えたチップカードにおいて、補強デバイスは、コイルの導体端をチップ又はチップモジュールの接続面に電気的に導通接続するための接触デバイスとしての役目を果たす。
補強機能に加えて、補強デバイスは、コイルの導体端をチップ又はチップモジュールの接触面に電気的に導通接続する接触デバイスの機能を有している。補強デバイスのこの更なる機能は、特に、コイルが、例えば、ラミネート層の上に付着されたコイルでなく、前もって別個に巻回されたコイルであり、その導体端をチップ又はチップモジュールの接続面に接続しなければならない場合に有利であることが分かる。ここで、補強デバイスを接触デバイスとして使用することで拡張した接触面を形成することができる。
このようなチップカードにおいて、補強デバイスは、チップモジュールに隣接する２つの部分からなり、これら２つの部分は上記チップモジュールの接続面をコイルの導体端に接続する２つの補強部を有することを特徴とする。
接触アクセス及び非接触アクセスの双方を意図するチップカードの場合では、本発明に基づく目的は、請求項３の特徴によって達成される。
本発明によると、コイルはワイヤコイルの形態を有し、チップモジュールを収容する凹部は、凹部内に収容されたチップモジュールの外側接触面がチップカードの表面と面一になる深さを有し、凹部内に収容されたチップモジュールは凹部の領域内に配置されたワイヤ端の接触用平坦部に接続される内側接触面を有する。
この発明は、コイルの導体端とチップモジュールの接続面との間の接触点を変化させる動的曲げ応力に対してより抵抗力を持たせるようにすることで、かかるチップカードの機能的な信頼性を向上させようとするものであり、導体端と接続面との間の接触帯域を可能な限り大きな面積にすることで、これを達成する。カード本体の凹部に挿入されたチップモジュールの接続面とコイルの導体端との間の接触が、導電性接着剤によって一般的に行われるとき、互いに接着接触している接触面を可能な限り大きくすることが重要である。加えて、接着接続部の曲げ応力に対する抵抗を増大させるために、接触接続が、カード表面と平行な接続面においてできるだけ密着した接触がなされるようにすることが有利であるのが分かる。
この発明は、高周波コイルの場合、一般に１００μｍ乃至２００μｍの比較的大きい直径を有するコイルワイヤの利点を利用する。結果的に、適当な材料厚さを、（ワイヤ厚みのほぼ半分の領域において）平坦部を形成するために利用することができる。例えば、ミリング工程（milling process）、即ち切削加工工程において、ミリング工具がカード本体に侵入する深さを、余り正確さを費やすことなく、この程度の大きさの許容範囲まで容易に調整することができる。曲げに対する抵抗を増大させるために拡張されたコイルの導体端の接触面は、いずれにしても凹部を形成するために行われるミリング工程において、このようにして形成される。
機械加工工程の通常の方式として、ミリングは、確かに特に簡単に実行されるものではあるが、コイルの導体端に平坦部を形成しながら同時に凹部を形成するために遂行される機械加工工程は、ミリングに限定されるものではない。
接触アクセス及び非接触アクセスの双方のために意図されたチップカードの機能上の信頼性を向上させる目的は、請求項５の特徴によって更に達成される。
本発明によると、この目的のために、カード本体に切削加工で切削工具を送る際に切削工具の停止位置を規定する停止デバイスが設けられ、停止デバイスのコイル接触面はコイルの導体端に接続されており、チップモジュール側に面する停止デバイスの停止面が切削加工工程において切削工具を送る際の停止位置となることによって、停止面は切削加工工程によって形成された凹部の基部と面一となる。
上述の発明は、動的に変化する曲げ荷重の場合に生じる応力に適した材料断面と確実に接触させようとする考えに基づくものである。
ここでは、接触アクセス及び非接触アクセスの双方を容易にし、かくして、いわゆる「ハイブリッドカード」と呼ばれる従来型のチップカードを生産するに当たって、チップモジュールを収容するカード本体の凹部を形成するため、ミリング（milling）、即ち切削加工が通常はコイル導体経路の導体端に達するまで行われる。従来型のハイブリッドカードは、エッチングされたポリイミドホイルの導体経路によって形成されたコイルを一般的に使用し、その導体通路は、どうしても１５μｍ乃至２０μｍの範囲の厚さしか持たないので、上述のミリング工程においてどうしても小さい材料断面の導体経路が更に脆弱化する。
本発明による当接デバイスの使用によって、コイルのタイプに関係なく、コイル導体端の脆弱化をあらゆる場合に防止することができる。
停止デバイスが凹部を超えて横方向に延在するならば、当接デバイスは又、補強デバイスとしての役目も果たす。
接触アクセス及び非接触アクセスの双方を意図するチップカードに関する本発明の目的は、請求項７の特徴によって更に達成される。
本発明に従って、カード本体に接触デバイスが設けられ、接触デバイスのコイル接触面には、コイルの導体端が接触し、チップモジュールに面する接触デバイスのチップ接触面には、チップモジュールの内側接触面が接触し、そして、コイルの導体端の接触がチップモジュールの周囲帯域で起こる。接触デバイスが、チップモジュールの接続面とコイルの導体端との間に延在するので、このように形成された接触デバイスは補強デバイスとしての役目を同時に果たし、かくして、曲げの影響を受けやすい接触帯域においてカード本体を正確に補強する。
接触デバイスが、チップモジュールを収容するためのハウジング部と、導体端と接触するための接触子とを有することが特に有利であることが分かる。接触デバイスにおけるハウジング部の一体構造により、カード本体に凹部を形成するために以前から一般に行われていたミリング工程を不要にすることができる。むしろ、接触デバイスを、チップモジュールと共に、又はチップモジュールと無関係に、適当な窓開口を備えたラミネート層に挿入することが可能である。次いで、接触デバイスの後部及びその接触子を、コイルの導体端を有するラミネート層の対応する側に接触させ、その後、更にラミネート層で被覆してカード本体を形成することができる。チップカードのこの構成は、結果的に完全に新しい生産方法を容易にする。
接触子が、ハウジング部に突き出る接触端において接触スプリングを形成するのが特に有利であることが同様に分かる。この方法では、チップモジュールは、その内側接触面が接触スプリングの抵抗に抗して接触端を押しながら、ハウジング部の中に導入され、遂には、外側接触面を有するチップモジュールの表面は、カード本体、即ち、対応するラミネート層の表面と面一になる。ここでは、ハウジング部の深さとチップモジュールの厚さとの間の寸法許容差は、接触スプリングのばね作用によって補われる。
チップモジュールの外側接触面をカード本体の表面と面一に配置するために、接着剤が硬化するまで、接触端のばね力に抗してチップモジュールに圧力を加えることだけ必要とされるので、チップモジュールをハウジング部に接着剤によって固定する時、接触デバイスの上述の設計を特に有利に利用することができる。
ハウジング部を一体に設計しなくても、チップモジュールを接触させるために、機械的な圧力接触を容易にする接触スプリングを接触デバイスに備え、チップモジュールを凹部の中に直接挿入するのが有利である。
本発明の種々の実施例を、以下の図面を参照して詳細に説明する。
本発明によるデバイスの好ましい実施形態を、図面を参照しながら以下により詳細に説明する。
図１は、第１の実施例における補強デバイスを有する接触アクセス用チップカードを示す。
図２は、第２の実施例における補強デバイスを有する接触アクセス用チップカードを示す。
図３は、第１の実施例における補強デバイスを有する非接触アクセス用チップカードを示す。
図４は、第２の実施例における補強デバイスを有する非接触アクセス用チップカードを示す。
図５は、ワイヤコイルの導体端に形成された接触平坦部を有する接触アクセス用及び非接触アクセス用チップカードの平面図である。
図６は、図５によるチップカードを部分的に拡大した図である。
図７は、切断線VII-VIIに沿った図６による断面図である。
図８は、停止デバイスを有する接触アクセス用及び非接触アクセス用チップカードの平面図である。
図９は、切断線IX-IXに沿った長手方向の断面で図８によるカードを示す。
図１０乃至図１２は、補強接触デバイスを有するチップカードの生産を３つの連続的な生産段階で示す。
図１は、カード本体２１に配置されたチップモジュール２２に接触アクセスするためのチップカード２０を示す。チップモジュール２２は、例えば、ミリング工程によってカード本体２１に導入された凹部２３に配置されている。図１に示すタイプのチップカードは又、例えば、いわゆる「テレホンカード」として知られている。
ここでは、ややＵ字型形状を有し、図１に一点鎖線で示す曲げ軸線２６の回りに曲がる場合に、チップモジュールを収容する帯域２５であって、大きさは凹部２３の大きさを超える補強デバイス２４がカード本体２１に一体化されている。
図２は、図１と比べて修正し、ここでは凹部２３の両側でカードの長手方向に延びる２つの平行な補強ストリップ２８，２９を有する、２つの部分からなる補強デバイス２７の実施例を示す。補強ストリップ２８，２９は、作用の点で図１に示す補強デバイス２４に一致し、他の点では図１に示すチップカード２０に一致するチップカード３０の対応するチップ収容帯域２５を補強する。
図１及び図２による例示的な実施例において、補強デバイス２４及び２つの補強ストリップ２８，２９から形成された補強デバイス２７の両方とも、薄いスチールシートから形成されている。チップカード２０とチップカード３０が、積層工程によって生産されるとき、補強デバイス２４，２７は、ここでは詳細に示されない積層された層に一体に配置され、チップカード２０，３０の積層構造における中間層の形態で構成部分として一体化される。補強デバイス２４，２７用の例示的な材料としてここに述べたスチールシートに加えて、当然、他の材料を使用することも可能であり、唯一要求されることは、カード本体の残部の材料に較べてより高い剛性を有していることである。
図３及び図４は、チップカード３３（図３）及びチップカード３４（図４）用の補強デバイス３１，３２の２つの実施例を示し、補強デバイス３１，３２は、カード本体３７のチップ３５とコイル３６とから形成されたトランスポンダーチップ３８がチップ３５に非接触アクセスするのを容易にしている。
補強デバイス３１は、ほぼＵ型形状を有し、チップ３５又はチップ３５を有するチップモジュールを三方から囲んでおり、従って、図３に示すように、補強デバイス３１は、チップの周囲に配置され、導体端３９，４０を、補強デバイス３１の開口領域４１を通って導入させる。
図４に示す補強デバイス３２は、２つのストリップ形の補強要素４２を有する２つの部分からなり、２つの補強要素４２は接触デバイス４４を同時に形成している。ここで、各補強要素４２，４３は、夫々の場合に、チップ３５の接続面４５，４６とコイル３６の導体端３９，４０との間で電気的接続を行う。
図５は、チップモジュール４８に接触アクセスと非接触アクセスを共に容易に行うチップカード４７を示す。チップモジュール４８に接触アクセスするために、チップモジュールは、カード本体４９の表面と面一の外側接触面５０に配置され、且つ正確な数及び位置をここ（図７）で詳細には示さない外側接触面５１を有している。
チップモジュール４８に非接触アクセスするために、チップモジュールは、その内側接触側面５２に内側接触面５３，５４を備え、内側接触面５３，５４は、ワイヤコイル５７のワイヤ端５５，５６と接触することを可能にし、ワイヤコイル５７は、チップモジュール４８と共にトランスポンダーユニット５８を形成している。
ワイヤ端５５，５６の領域にチップモジュール４８を収容するために、本場合において、適当なミリングによってカード本体４９に導入された凹部５９が作られているのが、図６及び図７から分かる。凹部５９の深さｔは、チップカード４７、即ち、チップモジュール側方のカード本体４９の表面６０とワイヤ端５５，５６の表面との間の距離ａよりも大きいことが、図７から分かる。ワイヤコイル５７は、ラミネート層６１に積層工程によって付着された積層されたコイルであり、例えば、１００μｍ乃至２００μｍの範囲の相対的に厚いワイヤ厚さを有するコイルワイヤ６２より成り、且つワイヤは、断面が円形乃至長円形であるので、（図７に示すように、）カード本体４９のミリングがコイルワイヤ６２の材料の中に達したとき、比較的に大きい面積の平坦部６３が各ワイヤ端５５及び５６に生じる。この方法で、ここに詳細には示さない導電性の接着剤によって、比較的に大きい面積の平坦な接着剤接触面を、チップモジュール４８の内側接触面５３、５４をワイヤ端５５，５６と接触させるのに利用することができ、これによって、機械的に大きい荷重に耐える接着接続を行うことができる。
図５に示すチップカード４７の場合のように、図８は、チップモジュール６５に接触アクセス及び非接触アクセスするのを共に、容易に行うチップカード６４を示す。チップモジュール６５の内側接続面６６，６７をコイル７０の導体端６８，６９と接触させるために、チップカード６４は、ここでは２つの停止ストリップ７１，７２（図８）から形成された当接デバイス７３を有する。停止ストリップ７１，７２は、支持ホイル７４に配置され、各々は接触ピン７５，７６を有している。接触ピン７５，７６は支持ホイル７４まで貫通し、停止ストリップ７１，７２の停止面７７，７８の側方で対向してコイル７０の導体端６８，６９と接触している。コイル７０は、任意の方法で、例えば、エッチングによってポリアミドホイルに付着されたコイルとして形成することができる。
図９の長手方向の断面から分かるように、チップモジュール６５は、凹部７９に収容され、凹部７９の深さｔは停止ストリップ７１，７２の表面とチップモジュール６５を収容するカード本体８１のチップモジュール側方の表面８０との間の距離ａより深い。凹部７９の領域では、停止ストリップ７１，７２は停止面７７，７８を備え、停止面７７，７８は停止ストリップ７１，７２の表面に対して引っ込んでおり、ミリング（milling）工具を停止ストリップ７１，７２の材料の中に侵入させる結果、ミリング工程（milling process）中に形成される。例えば、エッチングによって作られたコイル７０の導体端６８，６９と対比して、停止ストリップ７１，７２が相対的に厚い材料厚さを有するとき、ミリング工具を、材料を過度に弱める危険を伴わずに停止ストリップ７１，７２の材料の中に侵入させることができる。停止ストリップ７１，７２に適当な材料厚さを与えたとき、例えば、スチールシートなどの停止ストリップ７１，７２の材料の中にミリング工具を侵入させることによる力の増大を測定して前進を停止させるように、力に依存する方法でミリング工具の前進を制御することさえも可能である。その結果、実質的に、ミリング工程中、侵入深さをより複雑に直接監視することを回避することができる。
接触アクセス及び非接触アクセスの双方の目的をもつチップカード８２の生産方法を、図１０乃至図１２を参照して以下に説明する。チップカード８２の構造を、生産可能性に関する以下の記述の形態で最も良く説明することができる。
図１０は、コイル８４の支持体を形成するラミネート層８３を示し、コイル８４の一方の導体端８５だけを図１０に示してある。以下に説明する工程は、特定のコイル形状に限定されない。むしろ、適当なコイルは、ワイヤ導体をラミネート層に配置することによって形成されたコイル、別の工程で巻かれ、その後にラミネート層に付けられたコイル、又はラミネート層として使用することができる支持ホイルにエッチングによって形成されたコイルである。
一方の導体端８５だけを代表的に図１０乃至図１２に示した導体端に隣接して、窓のような開口８６がラミネート層８３に設けられている。
図１１に示すように、接触デバイス８７が、ラミネート層８３の開口８６の中に上方から挿入され、前記接触デバイスは、代表的に一方だけを図１１及び図１２に示した接触子８９が配置されたハウジング部８８を有している。ハウジング部８８は開口９０を有し、図１１に示すように、開口９０を通して、チップモジュール９１が既にハウジング部８８の中に挿入されている。ハウジング部８８は又、チップモジュール９１の外側接触面９２に接触アクセスできるように、チップモジュール９１を挿入した後、開口したままである。
この例示的な実施例においてプラスチック材料からなるハウジング部８８は、その基部領域９３に接触子８９を備え、接触子８９の外方コイル接触端９４はハウジング部８８から突き出て、ここでは、接触スプリング９５の形態をとる接触子８９の内方接触端が、ハウジング部８８の内側に突き出ている。ここで、接触スプリング９５は、チップモジュール９１の内側接触面９６と接触する役目を果たしている。
図１１から分かるように、ラミネート層８３の開口８６の中に導入する際、接触子８９はコイル８４の接触端８５に押し付け、かくして、容易に接触することが可能となる。
図１２から分かるように、接触子８９をコイル８４の導体端８５に接触させるのに続いて、更にラミネート層９７がラミネート層８３に形成され、従って、コイル８４は、２つのラミネート層８３とラミネート層９７との間に配置され、接触デバイス８７は後部でシールされる。
チップモジュール９１を前もって準備していないのならば、チップモジュール９１をそれから接触デバイス８７のハウジング部８８の中に挿入することができる。チップモジュール９１の内側接触面９６を接触スプリング９５と接触させることを単に機械的に行うことができ、かくして、ここでは圧力を加えてチップモジュール９１をハウジング部８８に接着接続することによって、この接触を確実に行うことが可能である。接着剤の硬化中に、チップモジュール９１の表面がラミネート層８３の表面と面一となるように、チップモジュール９１に圧力を加えたならば、位置決めの目的のためにハウジング部内側の深さをチップモジュール９１の高さ及び厚さに適合させる必要なく、チップモジュール９１をハウジング部８８に最適に位置決めすることが可能である。

Claims (11)

1. チップ又はチップモジュールに非接触アクセスするためのチップカードであって、トランスポンダーユニットを形成するために、チップ又はチップモジュールが、コイルと共にカード本体に配置され、カード本体が、補強デバイスを備えたチップカードにおいて、
   補強デバイス（３２）は、コイル（３６）の導体端（３９，４０）をチップ（３５）又はチップモジュールの接続面（４５，４６）に電気的に導通接続するための接触デバイス（４４）としての役目を果たすことを特徴とするチップカード。
2. 補強デバイス（３２）は、チップモジュール（３５）に隣接する２つの部分からなり、これら２つの部分は上記チップモジュールの接続面（４５，４６）をコイル（３６）の導体端（３９，４０）に接続する２つの補強部を有することを特徴とする、請求項１に記載のチップモジュール。
3. チップモジュールに配置されたチップに接触アクセス及び非接触アクセスするためのチップカードであって、トランスポンダーユニットを構成するために、チップモジュールの外側接触面がカード本体の表面に配置され、チップモジュールの内側接触面がカード本体に配置されたコイルの導体端に接続されるように、チップモジュールがカード本体の凹部に配置されたチップカードにおいて、
   コイルはワイヤコイル（５７）の形態を有し、チップモジュール（４８）を収容する凹部（５９）は、凹部内に収容されたチップモジュールの外側接触面がチップカード（４７）の表面と面一になる深さ（ｔ）を有し、凹部に収容されたチップモジュールは凹部の領域内に配置されたワイヤ端（５５，５６）の接触平坦部（６３）に接続される内側接触面を有することを特徴とするチップカード。
4. 凹部（５９）が切削加工工程によって形成されたことを特徴とする、請求項３に記載のチップカード。
5. チップモジュールに配置されたチップに接触アクセス及び非接触アクセスするためのチップカードであって、トランスポンダーユニットを構成するために、チップモジュールの外側接触面がカード本体の表面に配置され、チップモジュールの内側接触面がカード本体に配置されたコイルの導体端に接続されるように、チップモジュールがカード本体の凹部に配置されたチップカードにおいて、
   カード本体に切削加工で切削工具を送る際に切削工具の停止位置を規定する停止デバイス（７３）が設けられ、停止デバイス（７３）のコイル接触面（７５，７６）はコイル（７０）の導体端（６８，６９）に接続されており、チップモジュール（６５）側に面する停止デバイス（７３）の停止面（７７，７８）が切削加工工程において切削工具を送る際の停止位置となることによって、停止面（７７，７８）は切削加工工程によって形成された凹部（７９）の基部と面一となることを特徴とするチップカード。
6. 停止デバイス（７３）は、凹部（７９）を超えて横方向に延在し、補強デバイスとしての役目を果たすことを特徴とする、請求項５に記載のチップカード。
7. チップモジュールに配置されたチップに接触アクセス及び非接触アクセスするためのチップカードであって、トランスポンダーユニットを構成するために、チップモジュールの外側接触面がカード本体の表面に配置され、チップモジュールの内側接触面がカード本体に配置されたコイルの導体端に接続されるように、チップモジュールがカード本体の凹部に配置されたチップカードにおいて、
   カード本体（８１）に接触デバイス（８７）が設けられ、接触デバイス（８７）は、カード本体の表面に向かう挿入開口を有し、チップモジュールをハウジング部に収容し、接触デバイス（８７）のコイル接触面（９４）には、コイル（８４）の導体端（８５）が接触し、チップモジュール（９１）に向かう接触デバイス（８７）のチップ接触面（９５）には、チップモジュール（９１）の内側接触面（９６）が接触し、コイルの導体端（８５）と接触するための接触子（８９）が、ハウジング部（８８）の周囲に形成されていることを特徴とするチップカード。
8. 接触デバイスは、チップモジュール（９１）を収容するためのハウジング部（８８）と、コイルの導体端（８５）と接触するための接触子（８９）とを有することを特徴とする、請求項７に記載のチップカード。
9. 接触子（８９）は、ハウジング部の中に突き出る接触端において、接触スプリング（９５）を形成することを特徴とする、請求項８に記載のチップカード。
10. チップモジュール（９１）は、接着剤によってハウジング部（８８）に固定されることを特徴とする、請求項８又は請求項９に記載のチップカード。
11. 接触デバイス（８７）は、チップモジュール（９１）と接触するための接触スプリング（９５）を有することを特徴とする、請求項７に記載のチップカード。

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