説明

非接触ICカードの製造方法と非接触ICカード

【課題】 量産性が高く平面性状に優れる非接触ICカードとその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の非接触ICカードの製造方法は、表基材シート11と裏基材シート13に湿気硬化型ホットメルト接着剤を塗工した後、アンテナシート12を挿入して仮止めしてシート積層体15とし、その後、シート積層体15を熱ローラ間を通して脱気し、かつ平滑プレスして、厚み均一化する製造方法に関する。
本発明の非接触ICカード1は、アンテナシート12がカードの4周囲にその端面が現れるように挿入され、ICチップ3の上面と表基材シート11の外表面間の合計厚みとICチップの下面と裏基材シート13の外表面間との合計厚みが同等にされていることを特徴とする。これにより平滑性や印字特性の優れるICカードが得られる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、非接触ICカードの製造方法と当該方法により製造された非接触ICカードに関する。詳しくは、ICカードを構成する表裏のシート材料を有し、当該表裏シート材料に湿気硬化型ホットメルト接着剤を塗工した後、当該シートの接着剤塗工面の間に、アンテナにICチップを実装したアンテナシートを挿入し、当該アンテナシートの両面と表裏シート材料間を、前記湿気硬化型ホットメルト接着剤を反応硬化させて接着する非接触ICカードの製造方法と当該製造方法により製造された非接触ICカードに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、端末と非接触で情報通信できる非接触ICカードが、通信作業の容易さ、システム維持管理の容易さ、接点破損を生じないことによる取り扱いの容易さ、等の利点から、接触型ICカードに増して多用されるようになってきている。
【0003】
この種の非接触ICカードの製造方法としては、従来、ラミネート方式または樹脂充填方式が採用されている。ラミネート方式は、例えば、図8の断面図に示すように、アンテナコイル(不図示)に非接触ICチップ3を実装したアンテナシート10を接着シート106,107を介してコアシート102,103を積層し、さらに表裏のオーバーシート104,105を接着シート108,109を介して積層し、この仮積み体を熱圧プレスして一体にした構造が採用されている。ICチップ3によりカード表面に凹凸が生じないように、ICチップ3の厚みを吸収する貫通孔7,8を接着シート106,107やコアシート102,103に形成するのが通常である。この非接触ICカード1に使用するICチップ3には、補強板31がエポキシ樹脂33により接着され、アンテナシート10を介したICチップ3に対応する面にも補強板32がエポキシ樹脂34により接着している。最近は、このようにチップ補強構造を有するICチップが用いられる場合がある。
図8のものは、合計9層の材料からなるが、機能や平滑性等を高めるため、さらに材料を積層して10層から12層程度になる場合もある。
【0004】
樹脂充填方式は、例えば、図9に示すように、基材10a上に、ICチップ3とアンテナコイル2からなるICモジュールを置き、ICモジュール30よりは一回り大きく出来上がっていてカード厚みとなるスペーサ6をカード周囲に配置し、その中にICモジュールを置き、接着樹脂9をスペーサ6の中に充填し、ICモジュールを埋めてから、オーバーシート10bを貼り合わせし、UV光線または熱で樹脂を固めて非接触ICカード1を製造する方法である。
【0005】
しかし、ラミネート方式では、工程が多く手間がかかることと、多種類の材料を積層するので、安価にICカードを製造できない問題がある。一方、樹脂充填方式は、UV樹脂を採用すると、UV光線を透過する透明な基材またはオーバーシートを採用しなければならない。従って、出来上がったICカードは少なくとも片方のカード面が透明なシートからなることが必要で、各種の絵柄カードの要望に対応しきれない問題がある。
【0006】
このような問題を解決して、非接触ICカードを大量かつ低コストで生産する各種製造方法が提案されている。なかでも、ICチップとコイルからなるICモジュールを、表裏のオーバーシート間に挿入し、生じる空隙にホットメルト樹脂を充填するICカードや製造方法が多く提案されている。この場合、通常のホットメルト接着剤では、接着加工温度がその接着剤の軟化温度と同じであるため耐熱性は接着加工温度以上にはならない。
そのため、高耐熱性を要求する場合には、高い接着加工温度が必要になる。しかし、そのような高い温度で接着加工すると、カード基板が反りやすいとか、カード表面に受像層がある場合は損傷を受け易い問題がある。これに対し、反応型ホットメルト接着剤は接着加工後に硬化するため耐熱温度が接着加工温度よりは高くなる利点がある。従って、上記のような問題を解決できる。反応型ホットメルト接着剤の一例としては、分子末端にイソシアネート基を有するウレタンポリマーを主成分とし、このイソシアネート基が水分と反応して活性化し、さらにプレポリマーと反応して架橋構造を形成するものがある。いわゆる湿気硬化型接着剤とされるものである。
【0007】
関連する特許文献として以下がある。特許文献1は、ICチップとコイルからなるICモジュールを、基材とオーバーシート間に挟み、その空隙に、ホットメルト樹脂または反応性湿気硬化型ポリウレタン樹脂を充填した非接触ICカード等に関する。樹脂はICモジュールに塗布するので、本願の製造方法とは相違している。特許文献2は、ICモジュールが載置された中間シートを表裏シート間に介在させ、中間シートと表裏シート間を反応型ポリウレタンホットメルト樹脂を用いて減圧下で押圧接着する製造法を提案している。塗工工程を含まないように固形のホットメルト樹脂シートを使用する点で本願製造方法とは相違している。
【0008】
特許文献3は、第1と第2のシート材との間に介在される反応型ホットメルト接着剤層内にICモジュールを封入するICカードにおいて、反応型ホットメルト接着剤層中の未反応イソシアネート基の量を5%以下としたICカード等を提案している。本願の製造方法とはアンテナシートを使用しない点で相違している。特許文献4は、長尺のシートを使用する個人認証カード等の製造方法を記載し、湿気硬化型接着剤の使用についても記載している。特許文献5は、特許文献3と同様であるが、ウレタン型の湿気硬化型接着剤を使用し、その硬化率が60%以上であること等を提案している。特許文献6、特許文献7は、本発明が使用する非接触通信媒体(ICチップ)に関連する。
【0009】
【特許文献1】特開平11−34548号公報
【特許文献2】特開2000−148959号公報
【特許文献3】特開2001− 22912号公報
【特許文献4】特開2002−175510号公報
【特許文献5】特開2006−133901号公報
【特許文献6】特開2000−222549号公報
【特許文献7】特開2007−272748号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明も、樹脂充填方式により非接触ICカードを量産することを課題とする。従来、樹脂充填方式の場合、ラミネート方式のように貫通孔を設けてICチップの厚みを調整することができないことと、充填後の樹脂の硬化により凹凸が生じ、ICカードの平面性状の良好なものが得られない問題があった。本発明は、充填樹脂の塗布量を調整することにより、平面性状を一層優れたものとした非接触ICカードの実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記課題を解決する本発明の要旨の1は、以下の(1)から(9)の工程、(1)表基材シートに、湿気硬化型ホットメルト接着剤を加温した流動状態で所定厚みに塗工し、その後、室温に戻して接着剤を固化させる工程、(2)裏基材シートに、湿気硬化型ホットメルト接着剤を加温した流動状態で所定厚みに塗工し、その後、室温に戻して接着剤を固化させる工程、(3)前記表裏基材シートのホットメルト接着剤塗工面を内面にして向き合わせ、その間に、アンテナに非接触ICチップを実装したアンテナシートを、前記表裏基材シートの図柄とアンテナシートのアンテナパターンとを位置合わせして挿入する工程、(4)位置合わせした状態で、表裏基材シートとアンテナシートを、図柄外の外周で部分的にホットメルト接着剤を融着させて仮止めしてシート積層体にする工程、(5)上記シート積層体を、熱ロール間を通過させてホットメルト接着剤を溶融させると共に、該溶融した接着剤層から空気抜きする工程、(6)さらに、上記シート積層体を、定間隔で保たれた金属熱ロール間を通過させて、過剰の接着剤を除去すると共にシート積層体の厚み調整を行う工程、(7)厚み調整後のシート積層体を、平滑プレスすると共に冷却する工程、(8)平滑プレス後のシート積層体を恒温、恒湿状態で所定時間保存して湿気硬化型ホットメルト接着剤の硬化と脱気を行う工程、(9)シート積層体を裁断して個々の非接触ICカードにする工程、を有することを特徴とする非接触ICカードの製造方法、にある。
【0012】
上記において、表基材シートと裏基材シートが複数の横列と縦列からなるICカード用図柄を有し、アンテナシートが同一の横列と縦列からなるアンテナパターンを有する多面付けシートである、ようにすることができ、表裏基材シートの湿気硬化型ホットメルト接着剤が、ウレタン樹脂からなる、ようにすることもできる。
【0013】
本発明の要旨の2は、表基材シートと裏基材シートの間に、絶縁性プラスチック基材にアンテナ回路を形成し、当該アンテナ回路に上下補強板付き平板状ICチップを実装したアンテナシートがカードの4周囲にその端面が現れるように挿入され、表基材シートとアンテナシートの間およびアンテナシートと裏基材シートの間が湿気硬化型ホットメルト接着剤を介して貼り合わせされている非接触型ICカードにおいて、該ICカードは、全体の断面厚みが、0.78mm±0.04mmの範囲に形成され、かつ、ICチップの上補強板上面と表基材シートの外表面間の厚みと、アンテナシートに接着されたICチップの下補強板下面と裏基材シートの外表面間の厚みと、が同等にされていることを特徴とする非接触ICカード、にある。
【0014】
本発明の要旨の3は、表基材シートと裏基材シートの間に、絶縁性プラスチック基材にアンテナ回路を形成し、当該アンテナ回路に上下補強板付き平板状ICチップを実装したアンテナシートがカードの4周囲にその端面が現れるように挿入され、表基材シートとアンテナシートの間およびアンテナシートと裏基材シートの間が湿気硬化型ホットメルト接着剤を介して貼り合わせされている非接触型ICカードにおいて、該ICカードは、全体の断面厚みが、0.78mm±0.04mmの範囲に形成され、かつ、前記平板状ICチップの上下補強板間の厚みが、420μm〜460μmの範囲であり、ICチップの上補強板と表基材シートの内面間、およびICチップの下補強板と裏基材シートの内面間に、40μmから70μmの等しい厚みの硬化した前記ホットメルト接着剤層を有することを特徴とする非接触ICカード、にある。
【0015】
本発明の要旨の4は、表基材シートと裏基材シートの間に、絶縁性プラスチック基材にアンテナ回路を形成し、当該アンテナ回路に上下補強板付き平板状ICチップを実装したアンテナシートがカードの4周囲にその端面が現れるように挿入され、表基材シートとアンテナシートの間およびアンテナシートと裏基材シートの間が湿気硬化型ホットメルト接着剤を介して貼り合わせされている非接触型ICカードにおいて、該ICカードは、全体の断面厚みが、0.78mm±0.04mmの範囲に形成され、かつ、前記平板状ICチップの補強板を含めた厚みが、300μm〜350μmの範囲であり、ICチップの上補強板と表基材シートの内面間、およびICチップの下補強板と裏基材シートの内面間に、37μmから62μmの等しい厚みの硬化した前記ホットメルト接着剤層を有することを特徴とする非接触ICカード、にある。
【0016】
本発明の要旨の5は、表基材シートと裏基材シートの間に、絶縁性プラスチック基材にアンテナ回路を形成し、当該アンテナ回路に補強板を有しない平板状ICチップを実装したアンテナシートがカードの4周囲にその端面が現れるように挿入され、表基材シートとアンテナシートの間およびアンテナシートと裏基材シートの間が湿気硬化型ホットメルト接着剤を介して貼り合わせされている非接触型ICカードにおいて、該ICカードは、全体の断面厚みが、0.78mm±0.04mmの範囲に形成され、かつ、ICチップの上面と表基材シートの外表面間の厚みと、アンテナシートの下面と裏基材シートの外表面間の厚みと、が同等にされていることを特徴とする非接触ICカード、にある。
【0017】
本発明の要旨の6は、表基材シートと裏基材シートの間に、絶縁性プラスチック基材にアンテナ回路を形成し、当該アンテナ回路に補強板を有しない平板状ICチップを実装したアンテナシートがカードの4周囲にその端面が現れるように挿入され、表基材シートとアンテナシートの間およびアンテナシートと裏基材シートの間が湿気硬化型ホットメルト接着剤を介して貼り合わせされている非接触型ICカードにおいて、該ICカードは、全体の断面厚みが、0.78mm±0.04mmの範囲に形成され、かつ、前記平板状ICチップの厚みが、200μm〜250μmの範囲であり、ICチップの上面と表基材シートの内面間、およびICチップの下面のアンテナシートと裏基材シートの内面間に、25μmから50μmの等しい厚みの硬化した前記ホットメルト接着剤層を有することを特徴とする非接触ICカード、にある。
【0018】
上記要旨の2、3、4、5、6の非接触ICカードにおいて、湿気硬化型ホットメルト接着剤が、ウレタン樹脂からなるものとすることができる。
【発明の効果】
【0019】
本発明の非接触ICカードの製造方法では、基材積層のための熱プレス工程が少なくなり、エネルギーの消費量を少なくできる。また、簡易な製造工程で量産可能となる。
本発明の非接触ICカードの製造方法では、従来のラミネート方式に較べて、ICチップの厚みを吸収するために基材に貫通孔を形成する工程が不要であり、各種基材を積層する工程も少なくできるので、全体として工程の簡略化を図れる。
【0020】
本発明の非接触式ICカードは、ラミネート方式の場合のように、基材の積層に通常のホットメルト型接着剤を使用しないで、湿気硬化型ホットメルト樹脂を使用するので、高温の使用条件下でも層間剥離等が生じず、耐熱性の高いICカードを実現できる。
本発明の非接触式ICカードは、ICチップとカード表面間の層厚みが規制されているのでカード表面の平滑性が高く、ICチップに起因する凹凸形状がカード表面にあらわれず優れた外観を示す。従って、カード表面に各種記録層を設けた場合も、カード表面の凹凸による印字不良が生じることがない。
本発明の非接触式ICカードは、アンテナシートの端縁がカード周囲に現れているので、端縁部分が薄厚になることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
以下、まず、非接触ICカードの製造方法について、図を参照して説明する。
図1〜図3は、製造工程を説明する図、図4は、アンテナシートを示す図、図5は、第1形態の非接触ICカードの断面を示す図、図6は、第2形態の非接触ICカードの断面を示す図、図7は、第3形態の非接触ICカードの断面を示す図、である。
【0022】
(1)まず、表基材シートに、湿気硬化型ホットメルト接着剤を加温した流動状態で所定厚みに塗工し、その後、室温に戻して接着剤を固化させる工程を行う。
図1のように、表基材シート11には、予め必要な図柄11dが多面付けに印刷されたものを使用する。多面付けとは、表基材シート11が複数の横列と縦列からなる単位のICカード図柄を有することを意味する。図示してないが、必要により磁気テープが転写され、印字用受像層が形成されたものを使用する。表基材シートとは、単にカードの種別や用途が表示された面側の基材シートを言うが、後述の裏基材シートと特別に相違する特性とする必要はない。表裏基材シートには白色に着色したシートを使用できる。表裏基材シートには、後述するように各種の材料を使用できるが、近年は、ポリエチレンテレフタレート(PET)やPET−Gを使用するこことが多い。
シート状で加工するのは、同一仕様で同一図柄のカードを大量に生産する場合は少なく、10〜30面付け程度のシート状で加工するのが無駄が生じないからである。
この工程では、表基材シート11のアンテナシート12側になる面にホットメルト接着剤11aを塗工する。
【0023】
ホットメルト接着剤には各種のものがあるが、湿気硬化型のウレタン樹脂からなるものが好ましく使用される。湿気硬化型ウレタン系ホットメルト樹脂は、空気中の水分を吸収して、鎖延長反応を起こすことと、硬化反応中に炭酸ガスを発生する特徴がある。
塗工は、接着剤であるホットメルト樹脂を加温して流動状態にし、ダイコータのヘッドから流出させて所定量を均一に塗工するのが好ましい。ホットメルト樹脂を加温する温度は、90°C〜130°C程度とする。
【0024】
表基材シートの厚みと接着剤の塗工厚み、裏基材シートの厚みと接着剤の塗工厚み、アンテナシートの厚み、によりカードの全体厚みが規定される。接着剤の余剰を生じさせないためにも、予め計算された厚み量を塗工するようにする。少なくとも、アンテナシート12のICチップ3の高さよりは厚い塗工厚みとする。経験的には、完成したICカードの表基材シート11の厚みに接着剤11aの厚みを加えた合計厚みと、裏基材シート13の厚みに接着剤の厚み13aを加えた合計厚みが、ほぼ等しいようにすることが、平滑性に優れ反りの少ないカードとなることが確認されている。塗工後、室温に数秒〜数十秒曝せば冷却し、ホットメルト接着剤はタック性を失い固化した不粘着状態に再び戻る。
【0025】
(2)同様に、裏基材シートに、湿気硬化型ホットメルト接着剤を加温した流動状態で所定厚みに塗工し、その後、室温に戻して接着剤を固化させる工程を行う。
裏基材シート13も表基材シートと略同一サイズの同一列構成からなる多面付けのものとする。裏基材シートの厚みは、表基材シート11と同一とすることには限らない。裏基材シート13には図柄のない場合もあるが、カードの使用条件とか取り扱い規定が同様に多面付けで印刷されていることが多い。磁気テープを有する場合もある。この工程では、表基材シートと同様に、同一のホットメルト接着剤13aを塗工する。
【0026】
(3)次に、この表裏基材シートのホットメルト接着剤塗工面を内面にして向き合わせ、その間に、アンテナに非接触ICチップを実装したアンテナシートを、表裏基材シートの図柄とアンテナシートのアンテナパターンとを位置合わせして挿入する工程を行う。
アンテナシート12も図4のように、多面付けの状態で供給される。表裏基材シート11,13と同様に同一列構成からなる多面付けされたアンテナシート12を使用する。
ICチップ3が、表基材シート11側に突出した状態で挿入する場合と、裏基材シート13側に突出した状態で挿入する場合とがあり、いずれにしても特に性能の異なるものとはならない。表面に印字等を行う場合は裏基材シート13側に突出した状態にすることが多い。各シートの位置合わせは、予めそれぞれのシートに形成してあるアライメントマークを基準にして、視覚的にまたは機械的位置合わせ法により行う。
【0027】
(4)次に、位置合わせした状態で、表裏基材シートとアンテナシートを、図柄外の外周で部分的に融着させて仮止めしてシート積層体にする工程を行う。
仮止めとは、表裏基材シート11,13とアンテナシート12を全体にではなく、部分スポット的に仮接着することである。シート相互間の位置関係が、後続する加工工程でずれないようにするためである。図2のように、カード図柄のない外周部分を数ケ所スポット融着5させて仮止めする加工を行う。仮止め後は、シート積層体15になる。
スポット融着は超音波ウェルダーにより、あるいは加熱したヘッドを突き刺して融着させ、あるいは熱圧着機により行うことができるが、別法として、接着剤塗布による仮接着であっても良い。シート積層体15の進行方向(矢印Y)の前端と側辺の外周3辺を仮止めし、後端は仮止めしないで開放し、余剰の溶融した接着剤がカードの実用エリア外に流出できるようにするのが好ましい。
【0028】
(5)上記シート積層体を、熱ロール間を通過させてホットメルト接着剤を溶融させると共に、該溶融した接着剤層から空気抜きする工程を行う。
この工程では、固体状態に戻ったホットメルト接着剤を再び加熱して溶融状態にすると共に、シート相互間や接着剤層中に残っている空気を脱気させる(抜く)工程を行う。多段で徐々に温度が高くなるようにした上下加熱ゴムローラの間を搬送する間に、接着剤は再び溶融状態になる。
【0029】
図3のように、ICカード製造装置100のシート供給部101からシート積層体15を順次供給する。ホットメルト接着剤を溶融させられる80°Cから100°Cの温度に加熱した複数対の加熱したゴムローラ102間を通過させることにより行う。
この工程では上下ゴムローラ102の間隔は、規定のカード厚みよりは、狭い間隔(500μm〜700μm程度)に維持されている。ゴムローラの径とゴムローラ対間の間隔は、1組のシート積層体15を2箇所以上で保持できる程度の径と間隔とする。
ただし、あまり小径では線接触に近くなり、均一な圧縮も困難になる。望ましいローラ径は、70mmから120mm程度となる。ゴムローラとするのは、接着剤が溶融する過程でエア残りを少なくする理由からである。
シート間の空気は、主としてシート積層体15の末端から押し出されることになる。
【0030】
(6)さらに、上記シート積層体を、定間隔で保たれた金属熱ロール間を通過させて、過剰の接着剤を除去すると共にシート積層体の厚みを調整する工程を行う。
この工程では、上記一体にされたシート積層体15は、一定温度に保たれた3対の金属熱ローラ103間を通過することになる。シート積層体15は進行方向の先端と2側辺の外周3辺が仮止めされているので、余剰の溶融した接着剤はシート積層体15の下流端部に押し出される。ただし、押し出した接着剤がシート積層体15の端部から流出して、ローラ等に粘着する状態になるのは好ましくない。機械清掃等の作業が必要になるからである。このため、シート積層体15の端部には、流出した接着剤が付着する余分な領域を設けてあるが、シート積層体15の端部であって、実図柄部分(実際のICカードとなる部分)が通過した後は、上下ローラ間の間隔が開いて、余剰の溶融した接着剤をシート積層体15の端部面にだけ残し、ローラ等に付着させないようにすることが好ましい。このようにするためには、最初の工程での塗工量を最適量に調整することも重要になる。
【0031】
金属ローラ径は、ゴムローラと同様な問題がある。望ましいローラ径は、120mmから200mm程度となる。金属ローラとするのは、積層体をニップする際にローラが変形せず、ローラギャップを一定に保つことができる理由からである。
上下金属ローラ間の間隔は、完成した非接触ICカードの規定厚み寸法より小さくする必要がある。ローラ通過後、粘弾性体である接着剤の弾性成分の効果で厚みが増加するからである。複数対の金属熱ロール間を通過したシート積層体15は、暫く保温ゾーン104に保持される。保温温度は、65°Cから90°Cの範囲程度とするのが好ましい。
【0032】
(7)厚み調整後のシート積層体を、平滑プレスすると共に冷却する工程を行う。
この工程では、シート積層体15は平滑プレス機105に導入される。20°C程度に水冷した平面な上下の鏡面プレス板の中にシート積層体15を1セットずつ導入し、シート積層体を平滑にプレスする加工を行う。プレス圧が強力すぎると非接触ICチップ3を破損するので、シート積層体15の全面に対して、1トン程度の圧を加えるのが適切である。換算すると、0.1MPa〜0.2MPa 程度となる。
【0033】
(8)平滑プレス後のシート積層体を恒温、恒湿状態で所定時間保存して湿気硬化型ホットメルト接着剤の硬化と脱気の工程を行う。
平滑プレス後には、接着剤は完全には硬化していないので、恒温、恒湿状態で所定時間保存し、硬化の促進と発生した炭酸ガス(CO2)を脱気させる工程を行う。
平滑プレス後のシートを同方向の重ね積み状態で、24時間から48時間程度保存する。温度は、20°Cから40°Cの範囲であり、より好ましくは、25°Cから30°Cである。相対湿度は40%から60%の範囲であり、より好ましくは、45%から55%である。硬化のために適度な湿気が必要だからである。接着剤と反応する湿気(水分)は表裏のシート層を介して吸収され、発生する炭酸ガスも表裏のシート層を介して脱気されることになる。基材の厚みに関係するが1枚のICカードに対して、1gから3g程度の接着剤が塗工される。これから発生する炭酸ガス量は6cm3か18cm3程度となる。
PETシートの炭酸ガス透過率は低く、15ml/m・日・atm程度であるが、この程度の微量のガス量は、48時間程度の硬化時間の間に、表裏基材シートを介して吸脱することができる。PET−Gの場合は、PETの場合よりもガス透過性に優れる。
【0034】
(9)最後に、シート積層体を裁断して個々の非接触ICカードにする工程を行う。
硬化が完了した多面付けシート積層体15は、個々のカード単位に裁断する打ち抜きを行い、非接触ICカードとする。硬化が不完全であると接着剤が抜き刃に粘着して美麗な切断面が得られない問題を生じる。さらに外観検査や通信性能等の機能検査を行って非接触ICカードとして完成する。
【0035】
次に、上記製造方法により得られる非接触ICカードについて説明する。
非接触ICカード1は、表基材シート11と裏基材シート13とアンテナシート12、ホットメルト接着剤11aとホットメルト接着剤13b、とからなる。
アンテナシート12は絶縁性プラスチック基材面にアンテナパターン2を形成し、当該アンテナパターン2に非接触ICチップ3を実装したものである。
非接触ICカード1は、カード厚みをISOで規定する0.76mm±0.08mm、より好ましくは、0.78mm±0.04mm、としたものである。
非接触ICカードであるので、カード表面に接触端子板がなく、非接触ICチップ3はカード基体内に埋設されている。表基材シート11と裏基材シート13は平行に維持され、アンテナシート12は表裏基材シート11,13の間に、その端縁が外部から見えるように表裏基材に平行に挿入されている。
【0036】
図4のように、アンテナパターン2は、通常、平面コイル状アンテナからなるが、カードの使用目的や通信性能、表面のエンボス文字位置等の状況に応じて各種の形状パターンが使用される。また、絶縁性プラスチック基材12bの一方側面または表裏面に形成され、表裏パターンからなるキャパシティを有する場合もある。アンテナパターン2は、基材12b面にラミネートした銅箔やアルミニウム箔をエッチングして形成したものが多いが、導電性の印刷インキをスクリーン印刷したもの、あるいは捲線を転写したものであってもよい。非接触ICチップ3は、通常、メモリとマイクロコンピュータを有するものが使用される。アンテナコイル2により外部機器からの電磁波を受信し、復調し応答する機能を有し、チップ駆動電力も発生させる。アンテナシート12のICチップ3は、カード表面側に突出させる場合と裏面側に突出させる場合があり何れかには限定されない。
【0037】
非接触ICチップ3は、平板状のシリコン材料からなり、一方側面は集積回路が形成された能動面であり、パッドまたは突起電極(バンプ)が形成されている。通常、2個の突起電極を有し、この2個の突起電極がアンテナ回路の端部に異方性導電シート等により、フリップチップ実装されている。背面側は回路のない平坦面となっている。
ICチップ3の厚みは、製造メーカーにより各種のものがあるが、通常50μmから200μm程度の範囲となっている。補強板を持たない場合のICチップ単体の場合は、200〜250μmであるが、補強板を持つ場合は、300〜500μm程度となる。平面形状は正方形や矩形状が多く、機能やメモリ容量により異なるが、通常0.5mmから5mm角以内の大きさにされている。
【0038】
図5は、第1形態の非接触ICカードの断面を示す図である。ICチップの埋設部を厚みを拡大して示し、アンテナ構造等は省略している。以下の図6、図7も同様である。
第1形態の非接触ICカード1aに使用する非接触ICチップ3aは補強板を持つ特徴がある。補強板の厚みは、通常50〜75μm、厚くても100μm程度である。
図5のように、ICチップ3の上面にはエポキシ樹脂33がICチップの封止も兼ねて上補強板31を接着している。また、絶縁性プラスチック基材12bの裏面にもICチップ3aと対面する領域にエポキシ樹脂34を介して下補強板32が接着されている。ただし、補強板31,32は接着シートによりICチップ3aに貼り付けされてもよい。
上下補強板31,32は、ICチップ3aを外的ストレスから保護するチップ補強構造を構成している。上下補強板31,32は常に一対設けられるとは限らず、少なくとも上補強板31のみ設けられていればよい。このような補強板付きICチップ3aについては、前記した特許文献6、7等に詳細に記載されている。
【0039】
第1形態の非接触ICカードの特徴は、アンテナシート12に補強板付きICチップ3aを実装して使用する。上下補強板31,32の材質は、補強効果が得られれば特に限定されないが、一般にステンレス材が使用される。上下補強板31,32の厚みは、40〜50μm、絶縁性プラスチック基材12bの厚みを38〜40μmとした場合、上下補強板31,32とエポキシ樹脂33,34、およびICチップ3aを含めた全体厚みH1は、420〜460μm程度となる。上下補強板31,32の平面サイズはICチップ3a自体の平面サイズよりはやや大きなものが使用されている。
【0040】
カード厚みを、前記0.78mm±0.04mmの中心値である0.80μmとした場合、絶縁性プラスチック基材12bの厚みを含めた接着剤層11a,13aの合計厚み、H2は、500〜600μm、上補強板31上面と表基材シート11の内面、または下補強板32下面と裏基材シート13の内面、間の距離H3は40〜70μm程度となる。表裏基材シート11,13には、100〜150μm程度の厚みのものが使用される。
請求項4では、H3+表基材シート11の厚みと、H3+裏基材シート11の厚みと、が同等であることを要件としている。これにより、カードの表裏いずれの側に対しても均等の樹脂層厚みとなるからである。
【0041】
図6は、第2形態の非接触ICカードの断面を示す図である。第2形態の非接触ICカード1bに使用する非接触ICチップ3bも補強板を持つ特徴がある。
図6のように、ICチップ3bの上面にはエポキシ樹脂33がICチップの封止も兼ねて上補強板31を接着している。また、絶縁性プラスチック基材12bの裏面にもICチップ3bと対面する領域にエポキシ樹脂34を介して下補強板32が接着されている。その他の条件も第1形態と同様であるが、ICチップ3自体の厚みは第1形態よりも薄くなっている。
【0042】
上下補強板31,32の厚みを、50〜100μm、絶縁性プラスチック基材12bの厚みを38〜40μmとした場合、上下補強板31,32とエポキシ樹脂33,34、およびICチップ3bを含めた全体厚みH1は、300〜350μm程度となる。
カード厚みを、前記0.78mm±0.04mmの中心値である0.80μmとした場合、絶縁性プラスチック基材12bの厚みを含めた接着剤層11a,13aの合計厚み、H2は、500〜600μm、上下補強板31上面と表基材シート11の内面、または下補強板32下面と裏基材シート13の内面、間の距離H3は37〜62μm程度となる。表裏基材シート11,13には、188μm程度の厚みのものが使用される。
【0043】
図7は、第3形態の非接触ICカードの断面を示す図である。第3形態の非接触ICカード1cに使用する非接触ICチップ3cは補強板を持たない特徴がある。
図7のように、絶縁性プラスチック基材12bの厚みを38〜40μmとした場合、ICチップ3cを含めた全体厚みH1は、200〜250μm程度となる。
カード厚みを、前記0.78mm±0.04mmの中心値である0.80μmとした場合、絶縁性プラスチック基材12bの厚みを含めた接着剤層11a,13aの合計厚み、H2は、300μm、ICチップ3cの上面と表基材シート11の内面、アンテナシートと裏基材シート13の内面、間の距離H3は25〜50μm程度となる。表裏基材シート11,13には、250μm程度の厚みのものが使用される。
請求項7では、H3+表基材シート11の厚みと、H3+裏基材シート11の厚みと、が同等であることを要件としている。これにより、カードの表裏いずれの側に対しても均等の樹脂層厚みとなるからである。
【0044】
以上の3種のICカードの形態について共通した特徴は、表基材シートと裏基材シートの間に、絶縁性プラスチック基材にアンテナ回路を形成し、当該アンテナ回路に平板状ICチップを実装したアンテナシートが挿入されていること、アンテナシートがカードの4周囲にその端面が現れるように挿入されていること、表基材シートとアンテナシートの間およびアンテナシートと裏基材シートの間が湿気硬化型ホットメルト接着剤を介して貼り合わせされていること、全体の断面厚みが、0.78mm±0.04mmの範囲に形成されいること、かつ、ICチップ3の上面から表基材シートの外表面間の合計厚みと、ICチップ3の下面から裏基材シートの外表面間の合計厚みと、が同等にされていることとなる。同等とは、±5μm程度の範囲で等しいことをいう。
【0045】
このような非接触ICカードの構成とすることにより、非接触ICカード1の表裏何れの面に対しても、凹凸形状が少なく外観性の優れたICカードとなり、印字性能にも優れたICカードとすることができる。またさらに、アンテナシートの端縁がカード周囲に現れているので、端縁部分の接着剤層のみが硬化収縮して薄肉になることもない。
【0046】
[材質に関する実施形態]
(ホットメルト接着剤について)
非接触ICカードの表裏基材シート間に充填するホットメルト接着剤には、各種材料を使用できるが、空気中等の水分によって架橋硬化するイソシアネート基末端プレポリマーに各種の添加剤、例えば、熱可塑性樹脂(例えば、オレフィン樹脂等)、粘着性付与剤(例えば、ジメチルフタレート等)、酸化防止剤(例えば、フェノール系酸化防止剤等および触媒(例えば、ジブチルチンジラウリレート等)等を適宜配合した反応型ポリウレタンホットメルト樹脂を好ましく使用できる。
【0047】
空気中等の水分によって架橋硬化する湿気硬化型のホットメルト接着剤としては、例えば、住友スリーエム社製のTEO30、TE100、日立化成ポリマー社製のハイボン4820、ヘンケル社製のMacroplast QR3460、積水化学工業(株)製のエスダイン2013MK等が使用できる。
【0048】
(基材シート部材に関して)
表裏基材シートとしては例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート/イソフタレート共重合体等のポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン樹脂、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ4フッ化エチレン、エチレン−4フッ化エチレン共重合体、ナイロン6、ナイロン6,6等のポリアミド、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体、三酢酸セルロース、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリアクリル酸エチル、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリイミド等の合成樹脂、上質紙、グラシン紙、硫酸紙等の紙類を使用できる。
表裏基材シートの厚みは、上記実施形態に見られるように、100〜250μmの範囲のものが好ましい。
【0049】
(絶縁性プラスチック基材に関して)
アンテナシートに使用する絶縁性プラスチック基材には、上記した表裏基材シートのうち、紙類を除くものを使用できる。
【実施例1】
【0050】
アンテナシート12用の絶縁性プラスチック基材12bとして、厚み40μmの2軸延伸PETシートを使用した。アンテナシート12の基材12bに厚み20μmの銅箔をラミネートした後、アンテナのコイル状パターンをエッチングにより形成し、アンテナ端部に非接触ICチップ(ソニー株式会社製「RC−S915」)3aを実装した。
ICチップ3aは、ICカード表面側に上補強板31を有する平面サイズ約4.5mm角の非接触ICチップであり、上補強板31は厚み50μmのステンレス板によるもので、エポキシ樹脂によりICチップ3aに固定されている。
また、絶縁性プラスチック基材12bを介したICチップ3aに面する側に接着シートを介して厚み50μmのステンレス板からなる下補強板を接着してアンテナシートを完成した。その結果、ICチップ3aの上下補強板31,32とエポキシ樹脂、接着シート、絶縁性プラスチック基材12bを含めた合計厚みH1は、450μmとなった。
【0051】
表基材シート11、および裏基材シート13として、厚み125μmの白色発泡PETシートを使用した。
表基材シート11に対して、ウレタン樹脂系の湿気硬化型ホットメルト接着剤(日本NSC社製「パーフェクトロック7M7024」)を、120°Cに加温して溶融させ、流動状態にした当該接着剤を、ダイコーターを用いて固化後の厚みが300μm程度になるように塗工した。
同様にして、裏基材シート13に対しても、同一の接着剤を固化後の厚みが300μm程度になるように塗工した。
【0052】
表基材シート11のホットメルト接着剤塗工面と、裏基材シート11のホットメルト接着剤塗工面を内側にして向き合わせ、その間に、前記により準備したアンテナシート12をICチップ3aの突出した側を表基材シート11側に向くようにして挿入し、表裏基材シートの図柄とアンテナシートのアンテナパターンとを位置合わせし、超音波ウェルダーを用いて、カード図柄のない外周部分(進行方向後端となる辺部分を除く)を数ケ所スポット融着5させて仮止めし、シート積層体15とした。
【0053】
このシート積層体15を、ICカード製造装置100のシート供給部101から供給した。まず、熱ゴムロール102間を通過させて、90°C程度の温度でホットメルト接着剤を溶融させると共に、該溶融した接着剤層から空気をシート積層体15の末端部から抜き出す工程を行った(図3参照)。この最終熱ゴムローラでは、上下ローラ間の間隔は、600μmから700μm程度に維持されている。
【0054】
次に、シート積層体15を、金属熱ローラ103間を通過させて、過剰の接着剤を除去すると共にシート積層体の厚み調整を行った。この最終金属ローラでは、上下ローラ間の間隔は、700μmから750μm程度に維持されている。カード仕上がり寸法よりも狭いのは、接着剤の弾性成分のためである。
シート積層体15を65°C程度の保温ゾーンに置いた後、平滑プレス機105でプレスする工程を行った。これには、20°Cに水冷した鏡面板プレス機間にカードを導入して、シート積層体15に約1トンの圧力がかかるようにした。
【0055】
平滑プレス後のシート積層体15を25°C、相対湿度(RH)50%程度の恒温、恒湿状態で、48時間保存して湿気硬化型ホットメルト接着剤の硬化と脱気を行った。
最後に、シート積層体15を型抜きして個々の非接触ICカードに仕上げする加工を行った。これにより、全体厚み780μmの非接触ICカード1aが完成した。表裏基材シートの厚みが125μmであるから、絶縁性プラスチック基材12bを含む接着剤層11a,13aの合計厚みH2は530μm、表裏基材シートと上または下補強板間の距離H3は、上下共に40μmとなる。
【実施例2】
【0056】
アンテナシート12用の絶縁性プラスチック基材12bとして、厚み40μmの2軸延伸PETシートを使用した。アンテナシート12の基材12bに厚み20μmの銅箔をラミネートした後、アンテナのコイル状パターンをエッチングにより形成し、アンテナ端部に非接触ICチップ3bを実装した。ICチップ3bは、ICカード表面側に上補強板31を有する平面サイズ約5mm角の非接触ICチップであり、上補強板31は厚み50μmのステンレス板によるもので、エポキシ樹脂によりICチップ3bに固定されている。
また、絶縁性プラスチック基材12bを介したICチップ3bに面する側に接着シートを介して厚み50μmのステンレス板からなる下補強板32を接着してアンテナシートを完成した。その結果、ICチップ3bの上下補強板31,32とエポキシ樹脂、接着シート、絶縁性プラスチック基材12bを含めた合計厚みH1は325μmとなった。
【0057】
表基材シート11、および裏基材シート13として、厚み188μmの2軸延伸白色PET−Gシートを使用した。
表基材シート11に対して、ウレタン樹脂系の湿気硬化型ホットメルト接着剤(ヘンケル社製「MacroplastQR3460」)を、120°Cに加温して溶融させ、流動状態にした当該接着剤を、ダイコーターを用いて固化後の厚みが200μmになるように塗工した。同様にして、裏基材シート13に対しても、同一の接着剤を固化後の厚みが200μmになるように塗工した。
【0058】
その後の工程は、実施例1と同様にして行った。ただし、熱ゴムロール102間の通過は、80°C程度の温度とした。最後に、シート積層体15を型抜きして個々の非接触ICカードに仕上げする加工を行った。これにより、厚み780μmの非接触ICカード1bが完成した。表裏基材シートの厚みが188μmであるから、絶縁性プラスチック基材12bを含む接着剤層11a,13aの合計厚みH2は364μm、表裏基材シートと上または下補強板間の距離H3は、上下共に19.5μmとなる。
【実施例3】
【0059】
アンテナシート12用の絶縁性プラスチック基材12bとして、厚み40μmの2軸延伸PETシートを使用した。実施例1と同様にして、エッチングした後、アンテナ端部に平面サイズ約0.7mm角の非接触ICチップ(NXP Semiconductors製「Mifare Ultra Light」)3cを実装した。なお、補強板を持たない非接触ICチップである。
その結果、ICチップ3cの絶縁性プラスチック基材12bを含めた合計厚みH1は、200μmとなった。
【0060】
表基材シート11、および裏基材シート13として、厚み250μmの白色発泡PETシートを使用した。
表基材シート11に対して、ウレタン樹脂系の湿気硬化型ホットメルト接着剤(日本NSC社製「パーフェクトロックM7024」)を、120°Cに加温して溶融させ、流動状態にした当該接着剤を、ダイコーターを用いて固化後の厚みが170μmになるように塗工した。
同様にして、裏基材シート13に対しても、同一の接着剤を固化後の厚みが170μmになるように塗工した。
【0061】
その後の工程は、実施例1と同様にして行い、最後に、シート積層体15を型抜きして個々の非接触ICカードに仕上げする加工を行った。これにより、厚み780μmの非接触ICカード1cが完成した。表裏基材シートの厚みが250μmであるから、絶縁性プラスチック基材12bを含む接着剤層11a,13aの合計厚みH2は280μm、表裏基材シートとの間の距離H3は、上下共に40μmとなる。
【0062】
以上、本発明の非接触ICカード等について説明したが、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で各種の実施態様を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【0063】
【図1】非接触ICカードの製造工程を説明する図である。
【図2】非接触ICカードの製造工程を説明する図である。
【図3】非接触ICカードの製造工程を説明する図である。
【図4】アンテナシートを示す図である。
【図5】第1形態の非接触ICカードの断面を示す図である。
【図6】第2形態の非接触ICカードの断面を示す図である。
【図7】第3形態の非接触ICカードの断面を示す図である。
【図8】従来のラミネート方式による非接触ICカードの断面図である。
【図9】従来の樹脂充填方式による非接触ICカードの断面図である。
【符号の説明】
【0064】
1,1a,1b,1c 非接触ICカード
2 アンテナパターン
3,3a,3b,3c 非接触ICチップ
5 スポット融着
6 スペーサ
7,8 貫通孔
10 アンテナシート
11 表基材シート
11a ホットメルト接着剤
12 アンテナシート
13 裏基材シート
13a ホットメルト接着剤
15 シート積層体

【特許請求の範囲】
【請求項1】
以下の(1)から(9)の工程、
(1)表基材シートに、湿気硬化型ホットメルト接着剤を加温した流動状態で所定厚みに塗工し、その後、室温に戻して接着剤を固化させる工程、
(2)裏基材シートに、湿気硬化型ホットメルト接着剤を加温した流動状態で所定厚みに塗工し、その後、室温に戻して接着剤を固化させる工程、
(3)前記表裏基材シートのホットメルト接着剤塗工面を内面にして向き合わせ、その間に、アンテナに非接触ICチップを実装したアンテナシートを、前記表裏基材シートの図柄とアンテナシートのアンテナパターンとを位置合わせして挿入する工程、
(4)位置合わせした状態で、表裏基材シートとアンテナシートを、図柄外の外周で部分的にホットメルト接着剤を融着させて仮止めしてシート積層体にする工程、
(5)上記シート積層体を、熱ロール間を通過させてホットメルト接着剤を溶融させると共に、該溶融した接着剤層から空気抜きする工程、
(6)さらに、上記シート積層体を、定間隔で保たれた金属熱ロール間を通過させて、過剰の接着剤を除去すると共にシート積層体の厚み調整を行う工程、
(7)厚み調整後のシート積層体を、平滑プレスすると共に冷却する工程、
(8)平滑プレス後のシート積層体を恒温、恒湿状態で所定時間保存して湿気硬化型ホットメルト接着剤の硬化と脱気を行う工程、
(9)シート積層体を裁断して個々の非接触ICカードにする工程、
を有することを特徴とする非接触ICカードの製造方法。
【請求項2】
表基材シートと裏基材シートが複数の横列と縦列からなるICカード用図柄を有し、アンテナシートが同一の横列と縦列からなるアンテナパターンを有する多面付けシートであることを特徴とする請求項1記載の非接触ICカードの製造方法。
【請求項3】
表裏基材シートの湿気硬化型ホットメルト接着剤が、ウレタン樹脂からなることを特徴とする請求項1または請求項2記載の非接触ICカードの製造方法。
【請求項4】
表基材シートと裏基材シートの間に、絶縁性プラスチック基材にアンテナ回路を形成し、当該アンテナ回路に上下補強板付き平板状ICチップを実装したアンテナシートがカードの4周囲にその端面が現れるように挿入され、表基材シートとアンテナシートの間およびアンテナシートと裏基材シートの間が湿気硬化型ホットメルト接着剤を介して貼り合わせされている非接触型ICカードにおいて、該ICカードは、全体の断面厚みが、0.78mm±0.04mmの範囲に形成され、かつ、ICチップの上補強板上面と表基材シートの外表面間の厚みと、アンテナシートに接着されたICチップの下補強板下面と裏基材シートの外表面間の厚みと、が同等にされていることを特徴とする非接触ICカード。
【請求項5】
表基材シートと裏基材シートの間に、絶縁性プラスチック基材にアンテナ回路を形成し、当該アンテナ回路に上下補強板付き平板状ICチップを実装したアンテナシートがカードの4周囲にその端面が現れるように挿入され、表基材シートとアンテナシートの間およびアンテナシートと裏基材シートの間が湿気硬化型ホットメルト接着剤を介して貼り合わせされている非接触型ICカードにおいて、該ICカードは、全体の断面厚みが、0.78mm±0.04mmの範囲に形成され、かつ、前記平板状ICチップの上下補強板間の厚みが、420μm〜460μmの範囲であり、ICチップの上補強板と表基材シートの内面間、およびICチップの下補強板と裏基材シートの内面間に、40μmから70μmの等しい厚みの硬化した前記ホットメルト接着剤層を有することを特徴とする非接触ICカード。
【請求項6】
表基材シートと裏基材シートの間に、絶縁性プラスチック基材にアンテナ回路を形成し、当該アンテナ回路に上下補強板付き平板状ICチップを実装したアンテナシートがカードの4周囲にその端面が現れるように挿入され、表基材シートとアンテナシートの間およびアンテナシートと裏基材シートの間が湿気硬化型ホットメルト接着剤を介して貼り合わせされている非接触型ICカードにおいて、該ICカードは、全体の断面厚みが、0.78mm±0.04mmの範囲に形成され、かつ、前記平板状ICチップの補強板を含めた厚みが、300μm〜350μmの範囲であり、ICチップの上補強板と表基材シートの内面間、およびICチップの下補強板と裏基材シートの内面間に、37μmから62μmの等しい厚みの硬化した前記ホットメルト接着剤層を有することを特徴とする非接触ICカード。
【請求項7】
表基材シートと裏基材シートの間に、絶縁性プラスチック基材にアンテナ回路を形成し、当該アンテナ回路に補強板を有しない平板状ICチップを実装したアンテナシートがカードの4周囲にその端面が現れるように挿入され、表基材シートとアンテナシートの間およびアンテナシートと裏基材シートの間が湿気硬化型ホットメルト接着剤を介して貼り合わせされている非接触型ICカードにおいて、該ICカードは、全体の断面厚みが、0.78mm±0.04mmの範囲に形成され、かつ、ICチップの上面と表基材シートの外表面間の厚みと、アンテナシートの下面と裏基材シートの外表面間の厚みと、が同等にされていることを特徴とする非接触ICカード。
【請求項8】
表基材シートと裏基材シートの間に、絶縁性プラスチック基材にアンテナ回路を形成し、当該アンテナ回路に補強板を有しない平板状ICチップを実装したアンテナシートがカードの4周囲にその端面が現れるように挿入され、表基材シートとアンテナシートの間およびアンテナシートと裏基材シートの間が湿気硬化型ホットメルト接着剤を介して貼り合わせされている非接触型ICカードにおいて、該ICカードは、全体の断面厚みが、0.78mm±0.04mmの範囲に形成され、かつ、前記平板状ICチップの厚みが、200μm〜250μmの範囲であり、ICチップの上面と表基材シートの内面間、およびICチップの下面のアンテナシートと裏基材シートの内面間に、25μmから50μmの等しい厚みの硬化した前記ホットメルト接着剤層を有することを特徴とする非接触ICカード。
【請求項9】
湿気硬化型ホットメルト接着剤が、ウレタン樹脂からなることを特徴とする請求項4ないし請求項8のいずれか1の請求項記載の非接触ICカード。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2009−282900(P2009−282900A)
【公開日】平成21年12月3日(2009.12.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−136548(P2008−136548)
【出願日】平成20年5月26日(2008.5.26)
【出願人】(000002897)大日本印刷株式会社 (14,506)
【Fターム(参考)】