JP4634564B2

JP4634564B2 - 非接触ｉｃカード及びその製造方法

Info

Publication number: JP4634564B2
Application number: JP2000063608A
Authority: JP
Inventors: 志行本多
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2000-03-08
Filing date: 2000-03-08
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2020-03-08
Also published as: JP2001256462A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触により外部との情報の授受を行う非接触ＩＣカード及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
非接触ＩＣカードの利便性を更に高める付加機能として、各種情報を書き換え表示（以下、リライト）することができる、リライト機能を設けた非接触ＩＣカードが、特開平７−６８９７８号公報、特開平７−１２５４８３号公報に開示されている。また、ＩＤカード、クレジットカード等として利用する場合に、あらかじめ印刷されている図柄に加えて、利用者本人の顔写真等を、カード発行時に印刷（以下、追加印刷）することも行われている。
【０００３】
一方、近年のＩＣカード用のＩＣチップは、シンプルで低価格な薄型のものと、高機能であるが厚手のものとに二極化が進んでいる。非接触ＩＣカードは、カード内部にＩＣチップが埋め込まれているが、特に高機能タイプを使用する場合には、ＩＣチップの厚さが２５０〜３００μｍもあり、そのままカードに埋め込むと、ＩＣチップがある部分が盛り上がり、カード表面に凹凸が生じてしまう。カード表面の凹凸は、外観上美しくないというだけでなく、カードが完成して出荷された後に、リライトや追加印刷を行う場合に、プリンタ適性が低下し、文字，図柄等のかすれ、消去残り、ゆがみ等を生じてしまう。
【０００４】
そこで、従来の非接触ＩＣカードは、カード表面を平滑にするために、ＩＣチップの厚さに合わせたスペーサをカード内に設けていた。
以下に、図３を参照して従来のスペーサを有する非接触ＩＣカードの層構成及び製造方法について説明する。図３は、従来の非接触ＩＣカードを構成する層を分離して示した斜視図である。
従来の非接触ＩＣカードは、裏面層１０１，第１の接着層１０２，基材層１０３，封止部１０６，第２の接着層１０７，スペーサ層１０８，第３の接着層１０９，表面層１１０等をプレスラミネートにより積層されている。
【０００５】
裏面層１０１は、非接触ＩＣカードの一方の最表面にある層であり、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴ）を素材とし、印刷等が施されたシートである。
第１の接着層１０２は、裏面層１０と基材層１０３とを接着する層であり、ポリエステル系の接着剤である。
【０００６】
基材層１０３は、ＰＥＴ製のシートの上に、エッチング、導電印刷等によりアンテナコイル１０４を形成し、アンテナコイル１０４に接続される位置に、ＩＣチップ１０５がＡＣＦを用いたフリップチップ実装等により実装された基板である。
封止部１０６は、裸（ベア）のＩＣチップ１０５を保護し、信頼性を高めるために封止樹脂によりＩＣチップ１０５を封止した部分である。
【０００７】
第２の接着層１０７は、基材層１０３とスペーサ層１０８とを接着するポリエステル系の接着剤であり、封止部１０６が収まるための孔部１０７ａが開けられている。
スペーサ層１０８は、第２の接着層１０７の厚さと合わせた厚さが、ＩＣチップ１０５と封止部１０６とを合わせた厚さに相当する厚さとなって、ＩＣチップ１０５付近の段差をなくすための、ＰＥＴ製のシートであり、封止部１０６が収まるための孔部１０８ａが開けられている。
【０００８】
第３の接着層１０９は、スペーサ層１０８及び封止部１０６とを接着する層であり、ポリエステル系の接着剤である。
表面層１１０は、リライトや追加印刷が行われる部分を有し、最表面に設けられた層であり、カードとして共通の印刷等が施されたＰＥＴ製のシートである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来の非接触ＩＣカードは、カード中央部の第２の接着層１０７，スペーサ層１０８に孔部１０７ａ，１０８ａを開ける工程が必要であり、コストアップの要因となっていた。
また、チップの信頼性を高めるため、ＩＣチップ１０５を封止部１０６の封止樹脂で封止する必要があり、これもコストアップの要因であった。その上、接触端子付きのＩＣカードと比較すると、点圧試験（ある一定の荷重でチップ部分を押圧する試験）において、かなり劣る結果しか得られず、実用性のある強度が得られなかった。
【００１０】
更に、従来の非接触ＩＣカードは、カード表面に生じる凹凸を完全に無くすことが難しいという問題もあった。
図４は、従来の非接触ＩＣカードの完成状態の断面を示す図である。尚、図４では、表面層１１０側に凹凸が生じる例を示しているが、これらの凹凸は、各層の層厚や素材、プレスラミネート時の条件等によっては、裏面層１０１側に生じる場合もある。従来の非接触ＩＣカードは、封止部１０６と孔部１０７ａ，１０８ａとの大きさを、隙間Ｓが無いように合せることができず（合せると曲げ試験で応力がチップに掛かりチップクラックを起こしやすい）、表面層１１０上の隙間Ｓに相当する部分に凹部１１０ａ〔図４（ａ）〕が生じていた。また、封止部１０６の厚みに関してもバラツキがあるため、表面層１１０上に凹部１１０ｂ〔図４（ｂ）〕又は凸部１１０ｃ〔図４（ｃ）〕が生じやすかった。
これらの凹凸により、表面層１１０上へのプリンタ適性が悪くなり、リライトや追加印刷を行う場合に、文字，図柄等のかすれ、消去残り、ゆがみ等を生じててしまう問題が解決できていなかった。
【００１１】
本発明の課題は、カード表面が平滑であって、カード自体が十分な強度を有し、信頼性が高く、低価格な非接触ＩＣカード及びその製造方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。すなわち、請求項１の発明は、ＩＣチップ（５）と、前記ＩＣチップに接続されたアンテナコイル（４）と、前記アンテナコイルが形成され、前記ＩＣチップが実装された基材層（３）と、前記基材層の前記ＩＣチップが実装された面に積層される表面層（１０）と、前記表面層と前記基材層とを接着し、かつ、前記ＩＣチップの封止を行い、前記ＩＣチップによる凹凸を吸収し平滑化する平滑化層（１１）とを備え、前記平滑化層（１１）は、ガラス転移点が１００〜１０５℃の範囲内であり、縦弾性係数が１６７０〜２２５０ＭＰａの範囲であるエポキシ系樹脂（１１）であり、前記ＩＣチップの厚さが２５０μｍ以下の場合には、層厚が３８０μｍ〜４２０μｍである非接触ＩＣカードである。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の非接触ＩＣカードにおいて、前記表面層（１０）は、カード完成状態でプリンタにより印刷が行われる追加印刷部を有することを特徴とする非接触ＩＣカードである。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の非接触ＩＣカードにおいて、前記表面層（１０）は、カード完成状態でプリンタにより表示の書き換えが行われる表示部を有することを特徴とする非接触ＩＣカードである。
【００１９】
請求項４の発明は、ＩＣチップ（５）と、前記ＩＣチップに接続されたアンテナコイル（４）と、前記アンテナコイルが形成され、前記ＩＣチップが実装された基材層（３）と、前記基材層の前記ＩＣチップが実装された面に積層される表面層（１０）とを備えた非接触ＩＣカードの製造方法であって、前記表面層と前記基材層とを、エポキシ系樹脂（１１）により接着し、かつ、前記ＩＣチップの封止を行い、前記ＩＣチップによる凹凸を吸収し平滑化する平滑化工程を備え、前記平滑化工程は、ガラス転移点が１００〜１０５℃の範囲内であり、縦弾性係数が１６７０〜２２５０ＭＰａの範囲であり、前記ＩＣチップの厚さが２５０μｍ以下の場合には、層厚が３８０μｍ〜４２０μｍであるエポキシ系樹脂により平滑化を行う非接触ＩＣカードの製造方法である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しく説明する。
（非接触ＩＣカードの形態）
図１は、本実施形態の非接触ＩＣカードを構成する層を分離して示した斜視図である。
なお、前述した従来例と同様の機能を果たす部分には、末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
本実施形態における非接触ＩＣカードは、裏面層１，接着層２，基材層３，平滑化層１１，表面層１０等が積層されている。
【００２１】
裏面層１は、ＰＥＴを素材とし、印刷等が施されたシートであり、層厚は、１２５〜１３５μｍである。
【００２２】
接着層２は、裏面層１と基材層３とを接着する層であり、エポキシ系の接着剤であり、層厚は、７０〜１２０μｍの範囲がよく、本実施形態では、１００μｍとした。この層厚が７０μｍよりも薄くなると、製造工程中での取り扱いが難しくなり（ハンドリング性が悪くなる）、生産性の点で不利となる。また、層厚が１２０μｍ以上となると、カード全体の厚さを規格値内に収めるために、例えば裏面層１を薄くする必要があるので、そうした場合には、アンテナコイル４やＩＣチップ５等が透けて見えてしまう。
【００２３】
基材層３は、層厚２５μｍのＰＥＴ製のシートの上に、アンテナコイル４を形成し、裸（ベア）のＩＣチップ５が実装された基板であり、層厚は、２５ミクロンである。
アンテナコイル４は、エッチングにより形成され、ターン数＝３Ｔ，コンデンサ容量＝５０ｐＦを基本として、これらを変更することによって、共振周波数の変更を行い、非接触ＩＣカード用リーダ・ライタとの通信特性を調整している。
ＩＣチップ５は、厚さ２５０μｍの非接触用ＩＣチップであり、ＡＣＦを用いたフリップ実装により、実装されている。
【００２４】
平滑化層１１は、エポキシ系樹脂の接着剤からなる層であって、表面層１０と基材層３とを接着し、かつ、ＩＣチップ５の封止を行い、ＩＣチップ１２による凹凸を吸収し平滑化する層である。
平滑化層１１は、その層厚を４００μｍとした。ＩＣチップ５の厚さが２５０μｍ以下の場合には、３８０〜４２０μｍが最適であり、これ以上厚くしても、表面層１０の凹凸量に変化が無く、これ以上薄くすると、チップ部の凸量が２０μｍ以上となるからである。
【００２５】
また、平滑化層１１に使用するエポキシ系樹脂は、ガラス転移点（以下、Ｔｇ）が１０５℃以下であることが望ましい。Ｔｇをこれ以上高い値とすると、表面層１０の表面の凹凸が１０μｍ以上となってしまう。プリンタによるリライト及び追加印刷のためには、表面凹凸が１０μｍ以下であることが望ましく、外観的にも目立たなくなる。平滑化層１１に使用するエポキシ系樹脂のＴｇは、更に好ましくは、１００℃から１０５℃の範囲内であるとよい。Ｔｇが１００℃より低い場合には、完成したカードの信頼性が低くなるからである。
【００２６】
更にまた、完成したカードの信頼性をより高くするためには、平滑化層１１に使用するエポキシ系樹脂は、縦弾性係数（ヤング率）が１６７０〜２２５０ＭＰａの範囲であることが好ましい。
【００２７】
表面層１０は、リライトや追加印刷が行われる部分（表示部，追加印刷部）を有する最表面にある層であり、層厚１２５〜１３５μｍのＰＥＴ製のシート上に、カードとして共通の印刷等が施され、更に、サーマルリライト層を塗布したものである。また、サーマルリライト層とは別に、顔写真を印刷するための受像層もシルク印刷により設けた。
【００２８】
（製造方法）
以下、本実施形態における、非接触ＩＣカードの製造方法について説明する。
まず、所定のカードサイズ以上のサイズの上記各層を順次積層し、カードとする範囲外の部分に超音波振動を局所的に与えて、超音波溶着によって仮止めを行う。
【００２９】
次に、プレスラミネートを行い、接着層２及び平滑化層１１の接着力により各層を一体化する。プレスには、平板プレスを用いる。平板の厚みは、１．５ｍｍより厚いことが好ましい。１．５ｍｍ以下では、ＩＣチップ５部分の凸が平板を押して凹ませてしまい、カード表面の凸部も３０μｍ以上となってしまうからである。条件は、温度１３０℃、圧力１９６０ＭＰａ（２０ｋｇ／ｃｍ²）において、１５分間保持でプレスラミネートを行う。ここで、１４０℃以上に温度を上げると、サーマルリライト層が劣化してしまう。また、１２０℃以下では、接着剤の硬化に時間がかかり、生産性が落ちてしまう。圧力に関しては、１４７０〜２４５０ＭＰａ（１５〜２５ｋｇ／ｃｍ²）が最適である。圧力がこれ以上高いと、ＩＣチップ５が破壊され、これより低いと、ＰＥＴと接着剤との間に気泡が入って外観不良、接着不良の原因となってしまうからである。
【００３０】
プレスラミネート後、所定のカード形状に打ち抜き、カードが完成する。このとき、平滑化層１１に使用するエポキシ系樹脂のＴｇが１２０℃よりも高いと、カード周囲の基材も割れる傾向がある。したがって、平滑化層１１に使用するエポキシ系樹脂のＴｇは、以上に示した条件の他に、１２０℃以下であることも必要である。
【００３１】
（評価）
本実施形態による非接触ＩＣカードの平滑化層１１に使用するエポキシ系樹脂のＴｇ及び縦弾性係数を変更したカードを、数種類作製して表面凹凸及び信頼性について評価した結果を以下に示す。
【００３２】
（１）表面凹凸
表面凹凸は、Ｔｇの影響を大きく受けるので、Ｔｇを４０，６０，１００，１０５，１１０℃の５種類のカードを作製した。また、ＩＣチップの厚みを１５０，２５０，３００μｍの３タイプを用意して、それぞれについて、表面凹凸の量を測定した。この結果を、表１に示す。
【００３３】
【表１】

【００３４】
この結果より、ＩＣチップの厚さが２５０μｍ以下の場合には、Ｔｇが１０５℃以下であれば、表面の凹凸は、１０μｍ以下とできることが確認できた。また、Ｔｇを上げていくにしたがい、ＩＣチップ部の凸量が大きくなる傾向があることが判明した。
ここで、上記カードを用いて、リライト及び追加印刷に対する適性を確認した。リライトは、リライトカードＲ／Ｗ：ＫＵ−Ｒ３０００（九州松下電器製）を使用し、追加印刷は、顔写真プリンタ：ＣＰ４１０（大日本印刷製）を使用して、書き換え表示及びプリント結果を評価した。その結果、表面凹凸が２０μｍ以上になると、その部分及び周囲で印字不良、消去不良、色抜けが発生することが確認できた。一方、表面凹凸が１０μｍ以下であれば、印字不良等は、発生しなかった。
【００３５】
（２）点圧試験による信頼性評価
信頼性評価として点圧試験を行った。点圧試験は、カード上のある箇所（ＩＣチップ上）にφ１０ｍｍの鉄球で一定の荷重を加えて、ＩＣチップが動作するか否かを確認する試験である。点圧試験には、Ｔｇの影響が大きいので、エポキシ系樹脂のＴｇを４０，６０，１００，１０５，１１０℃の５種類用意して、５種類のカードを作製して比較した。また、参考のために、従来の非接触ＩＣカードについても試験を行った。これらの結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】

【００３７】
この試験結果から、Ｔｇが高い方が、ＩＣチップ周囲の基材である接着剤が固いため、点圧試験においては、信頼性が高いと考えられる。
また、Ｔｇが４０℃のカードでも、従来の非接触ＩＣカードと同等の強度が得られているが、実使用状態を考慮すると、この点圧試験に対する強度は、更に高いことが望まれている。従来品の倍の強度を一つの目安とすると、点圧試験の強度としては、Ｔｇが６０℃以上あることが望ましい。ここで、先の表面凹凸の評価から得られた結果と合わせると、Ｔｇは、６０〜１０５℃の範囲にあることが望ましいと判断することができる。
【００３８】
（３）過酷環境下における保存試験による信頼性評価
信頼性評価として、温度６０℃、相対湿度９０％雰囲気下での保存試験（１００時間保存）を行った。
Ｔｇが６０℃以下の接着剤を用いたカードは、接着剤と基材ＰＥＴとの間で剥離が生じたが、Ｔｇが１００℃以上の接着剤を用いたカードは、剥離を生じることがなかった。
したがって、この試験に耐える信頼性を有するカードを必要とする場合には、Ｔｇを１００℃以上とする必要があり、先の表面凹凸の評価から得られた結果と合わせると、Ｔｇは、１００〜１０５℃の範囲にあることが、最も好ましいという結果が得られる。
【００３９】
（４）曲げ試験による信頼性評価
カードが屈曲された場合の信頼性を評価するために、曲げ試験（ＪＩＳ：Ｘ６３０３）を行った。曲げ試験における信頼性は、縦弾性係数（樹脂の柔軟性）の影響が大きいため、縦弾性係数が１１８０，１６７０，２０６０，２２５０，２７４０ＭＰａのエポキシ系樹脂を使用して、５種類のカードを作製し、試験を行った。
また、ＪＩＳ：Ｘ６３０３に準拠した曲げ試験だけでなく、更に曲げ量を増やした限界試験を行った。ＪＩＳ：Ｘ６３０３は、短辺方向曲げ１０ｍｍ、長辺方向曲げ２０ｍｍであるが、限界試験は、短辺方向曲げ１５ｍｍ、長辺方向曲げ２５ｍｍとして試験を実施した。
これらの曲げ試験の結果を、表３に示す。
【００４０】
【表３】

【００４１】
ＩＣチップが動作しなくなったのは、曲げたときの応力がＩＣチップに集中したためと考えられる。以上の曲げ試験の結果から、エポキシ系樹脂の縦弾性係数は、限界試験でも動作可能であった２０６０ＭＰａを中心とした１６７０〜２２５０ＭＰａの範囲内であれば、ＩＣチップに割れ（チップクラック）が発生しにくいと判断できる。
【００４２】
本実施形態によれば、基材層３と表面層１０とをエポキシ系樹脂により接合したので、非接触ＩＣカードの製造が簡単になり、また、信頼性も向上する。
特にエポキシ系樹脂のＴｇ及び縦弾性係数を特定の範囲とすると、従来の非接触ＩＣカードよりも信頼性を飛躍的に向上させることができる。
【００４３】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
例えば、本実施形態において、リライト及び追加印刷は、表面層１０の上に行う例を示したが、これに限らず、裏面層１側に行うようにしてもよいし、両側に行ってもよい。
また、本実施形態において、リライト及び追加印刷を行う例を示したが、これに限らず、これらの付加機能を設けなくてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、請求項１の発明によれば、表面層と基材層とを接着し、かつ、ＩＣチップの封止を行い、ＩＣチップによる凹凸を吸収し平滑化する平滑化層を設けたので、表面の凹凸が少なく、製造が簡単であるために低価格な非接触ＩＣカードを得ることができる。
【００４５】
請求項２の発明によれば、平滑化層は、エポキシ系樹脂であるので、プレスラミネートによって各層を積層することができるので、従来からある積層方法を応用することができ、より低価格な非接触ＩＣカードを得ることができる。
【００４６】
請求項３の発明によれば、エポキシ系樹脂は、ガラス転移点が１０５℃以下であるので、表面の凹凸が非常に少ない非接触ＩＣカードを得ることができる。
【００４７】
請求項４の発明によれば、エポキシ系樹脂は、ガラス転移点が１００〜１０５℃の範囲内であるので、点圧強度も高く、保存性も高い非接触ＩＣカードを得ることができる。
【００４８】
請求項５の発明によれば、エポキシ系樹脂は、縦弾性係数が１６７０〜２２５０ＭＰａの範囲であるので、曲げ強度の高い非接触ＩＣカードを得ることができる。
【００４９】
請求項６の発明によれば、表面層は、カード完成状態でプリンタにより印刷が行われる追加印刷部を有するので、プリントされた図柄にかすれ、色抜け、ゆがみ等のない鮮明な図柄が追加印刷可能な非接触ＩＣカードを得ることができる。
【００５０】
請求項７の発明によれば、表面層は、カード完成状態でプリンタにより表示の書き換えが行われる表示部を有するので、表示の書き換え時に消去残りがあったり、文字等のかすれ、ゆがみ等のない鮮明な表示の書き換えが可能な非接触ＩＣカードを得ることができる。
【００５１】
請求項８の発明によれば、表面層と基材層とを、エポキシ系樹脂により接着し、かつ、ＩＣチップの封止を行い、ＩＣチップによる凹凸を吸収し平滑化する平滑化行程を備えるので、表面の凹凸が少ない非接触ＩＣカードを簡単に製造することができ、より低価格な非接触ＩＣカードを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明する図である。
【図２】実施形態の断面図である。
【図３】従来技術を説明する図である。
【図４】従来技術の問題点を説明する断面図である。
【符号の説明】
１裏面層
２接着層
３基材層
４アンテナコイル
５ＩＣチップ
１０表面層
１１平滑化層（エポキシ系樹脂）

Claims

ＩＣチップと、前記ＩＣチップに接続されたアンテナコイルと、前記アンテナコイルが形成され、前記ＩＣチップが実装された基材層と、前記基材層の前記ＩＣチップが実装された面に積層される表面層と、前記表面層と前記基材層とを接着し、かつ、前記ＩＣチップの封止を行い、前記ＩＣチップによる凹凸を吸収し平滑化する平滑化層と、を備え、
前記平滑化層は、ガラス転移点が１００〜１０５℃の範囲内であり、縦弾性係数が１６７０〜２２５０ＭＰａの範囲であるエポキシ系樹脂であり、前記ＩＣチップの厚さが２５０μｍ以下の場合には、層厚が３８０μｍ〜４２０μｍである非接触ＩＣカード。
請求項１に記載の非接触ＩＣカードにおいて、前記表面層は、カード完成状態でプリンタにより印刷が行われる追加印刷部を有すること、を特徴とする非接触ＩＣカード。
請求項１又は２に記載の非接触ＩＣカードにおいて、前記表面層は、カード完成状態でプリンタにより表示の書き換えが行われる表示部を有すること、を特徴とする非接触ＩＣカード。
ＩＣチップと、前記ＩＣチップに接続されたアンテナコイルと、前記アンテナコイルが形成され、前記ＩＣチップが実装された基材層と、前記基材層の前記ＩＣチップが実装された面に積層される表面層とを備えた非接触ＩＣカードの製造方法であって、前記表面層と前記基材層とを、エポキシ系樹脂により接着し、かつ、前記ＩＣチップの封止を行い、前記ＩＣチップによる凹凸を吸収し平滑化する平滑化工程を備え、
前記平滑化工程は、ガラス転移点が１００〜１０５℃の範囲内であり、縦弾性係数が１６７０〜２２５０ＭＰａの範囲であり、前記ＩＣチップの厚さが２５０μｍ以下の場合には、層厚が３８０μｍ〜４２０μｍであるエポキシ系樹脂により平滑化を行う非接触ＩＣカードの製造方法。