高強度ＩＣカード
【課題】本発明は、カード基材の破壊や補強板端での層間剥離が発生し難く、ＩＣチップ保護機能低下がない補強板を提供することを課題とする。
【解決手段】アンテナ基材上に設けたＩＣチップを封止樹脂を介して挟持する補強板を有するＩＣカードであって、補強板は円形状であり、かつ補強板は該補強板中の他の領域よりも剛性が低い帯状の低剛性領域を有していることを特徴とするＩＣカードである。帯状の低剛性領域の外周形は円形でＩＣチップよりも１ｍｍ〜３ｍｍ大きく、厚みは５０μｍ〜１５０μｍであり、帯状の低剛性領域はＩＣチップより０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ外側にあり、帯状の低剛性領域の幅は前記厚みの２倍〜５倍であるＩＣカードである。
【解決手段】アンテナ基材上に設けたＩＣチップを封止樹脂を介して挟持する補強板を有するＩＣカードであって、補強板は円形状であり、かつ補強板は該補強板中の他の領域よりも剛性が低い帯状の低剛性領域を有していることを特徴とするＩＣカードである。帯状の低剛性領域の外周形は円形でＩＣチップよりも１ｍｍ〜３ｍｍ大きく、厚みは５０μｍ〜１５０μｍであり、帯状の低剛性領域はＩＣチップより０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ外側にあり、帯状の低剛性領域の幅は前記厚みの２倍〜５倍であるＩＣカードである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、身分証明書や定期券などに用いられる電子情報記録カードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触ＩＣカードは使用事例が増大しており、今後更に増えると考えられる。日常的に使用されるため、状況に応じた信頼性の確保が求められている。非接触ＩＣカードはＩＣチップとアンテナの役割をなす配線からなる。通常は樹脂シート（アンテナシート）上に導電性物質でアンテナパターンを形成し、ＩＣチップと電気的に接合する。このような機能部品をカード状樹脂体に包埋して使用される。ＩＣチップとアンテナシート間接合は半田、異方性導電フィルム等が使用される。以上の構成物質において脆性体はＩＣチップのみである。情報はＩＣチップに保持され、且つＩＣチップは脆性破壊を起こし易い。よって信頼性に関しては、ＩＣチップの保護機構が重要な役割を果たす。上記の理由から、硬い補強板によってＩＣチップを包み込む方法によるＩＣチップ保護機構が考案、実施されてきている。
【０００３】
このようなＩＣチップ保護機構では、ＩＣチップを含む領域だけが硬くなる。このため、その他のカード部分との剛性の差が大きくなり、カードが曲げられたとき、或いはカードに突起物が押し付けられたとき、ＩＣチップは破壊には至らないがカード基材の破壊や補強板端での層間剥離がみられる場合があった。
【０００４】
カードが曲げられたとき、補強板を用いたＩＣチップ保護機構の縁近傍で生じるカード基材の破壊、補強板端での層間剥離を回避するために幾つかの補強板が考案されている。外周縁近傍が薄い補強板（引用文献１参照）、凹凸外周縁を持つ補強板（引用文献２参照）、外周縁に切込みを入れた補強板（引用文献３参照）である。
【０００５】
しかしながら、これらの改良には以下に記す難点がある。
考慮すべき内容は三項目である。第一点は、補強板の大きさである。カードが曲げられたとき、或いはカードに突起物が押し付けられたとき、補強板端でカード基材の歪みは最大になる。歪みは補強板の大きさに比例する。即ち、カード基材が破断しないためには、歪みはある値以下でなければならない。また、補強板とチップとの間は封止樹脂を充填し硬化させるので、補強板が大きいということはカードにおいて硬く振舞う領域が大きくなるということであり、カード基材以外の強度上の問題が生じる。このことから、補強板の大きさは限定される。
【０００６】
第二点は、補強板外周縁形状である。角があったり、曲率の大きい形状があることは、カード基材の歪みを大きくするので滑らかさが必要である。
【０００７】
第三点は低剛性領域では、ＩＣチップ保護機能が低下することである。
【０００８】
特許文献１、特許文献２、特許文献３に共通するのは、補強板外周縁近傍で剛性を低くしている点である。ＩＣチップ保護のためにはＩＣチップを覆う必要があり、その外側に低剛性領域を附加している。このため、補強板面積は均一厚の場合よりも増大する。
また、特許文献２および特許文献３は、前述した三項目全てが該当する。また、特許文献１は、第一点、第三点が該当する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２６６０２２２号公報
【特許文献２】特許第２６０３９５２号公報
【特許文献３】特開平１１−２９６６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上から、本発明の課題は、カード基材の破壊や補強板端での層間剥離が発生し難く、ＩＣチップ保護機能低下がない補強板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、アンテナ基材上に設けたＩＣチップを封止樹脂を介して挟持する補強板を有するＩＣカードであって、該補強板は円形状であり、かつ該補強板は該補強板中の他の領域よりも剛性が低い帯状の低剛性領域を有していることを特徴とするＩＣカードである。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記帯状の低剛性領域の外周形は円形でＩＣチップよりも１ｍｍ〜３ｍｍ大きく、かつ厚みは５０μｍ〜１５０μｍであり、さらに、該帯状の低剛性領域はＩＣチップより０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ外側にあり、かつ前記帯状の低剛性領域の幅は前記厚みの２倍〜５倍であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカードである。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記帯状の低剛性領域の縦弾性係数が、前記補強板中の他の領域の０．３倍〜０．７倍であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカードである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のＩＣカードは、曲げに対して高耐性であり、信頼性の高いＩＣカードである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の補強板の説明図
【図２】従来の補強板の説明図
【図３】外周に低剛性領域を持つ補強板の説明図
【図４】本発明の補強板を組み込んだカード構造の説明図
【図５】本発明の補強板とカード変形の説明図
【図６】従来の補強板とカード変形の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明を詳しく説明する。
【００１７】
図２に示す従来の補強板を組み込んだＩＣカードが突起物に押付けられたときの変形の様子を模式的にあらわした図が、図６である。ＩＣカード変形に対して、補強板領域は緩やかな変形となり、ＩＣチップの歪みを軽減する。他方、柔らかいカード基材は突起物に沿って変形しようとするが、補強板領域のみ硬く振舞う。このために、補強板端部近傍のカード基材に大きな歪みが発生する。
【００１８】
図３は外周近傍を低剛性領域とした補強板である。高剛性領域が小さく、ＩＣチップ保護機能が劣るため、点圧試験や点衝撃試験でのチップ破壊状況に差が現れる。
【００１９】
本発明の補強板を図１に示す。また、図４は本発明の補強板を組み込んだＩＣカード構造の説明図である。帯状の低剛性領域の内側は通常の補強板と同様にＩＣカード変形を緩和し、ＩＣチップの歪みを軽減する。帯状の低剛性領域は補強板の他の領域よりも変形が大きい。このために、補強板端部近傍のカード基材歪み増大を減少させる。
【００２０】
図５はＩＣカードが突起物に押付けられたときの変形の様子を示す。ＩＣカードが突起物に押付けられる状況は静圧的と衝撃的とが考えられるが、衝撃的であれば高弾性率の補強板は更に高弾性的挙動を示す。補強板端部近傍カード基材の歪みは強調される。
【００２１】
帯状の低剛性領域の外周形は、円形でＩＣチップよりも１ｍｍ〜３ｍｍ大きく、その厚みは均一であり５０μｍ〜１５０μｍである。また帯状の低剛性領域は、ＩＣチップより０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ外側にあり、前記厚みの２〜５倍の幅の領域である。
本発明で円形とは、一般的な定幅図形である円に限らず、楕円等の円形に近い形状のものも含める。
【００２２】
また、帯状の低剛性領域は、面積比で０．３〜０．７の適当な密度の孔を開けることにより低剛性とするものである。膜厚を薄くすることで低剛性としても良い。帯状の低剛性領域の縦弾性係数が前記補強板中の他の領域の０．３倍〜０．７倍であることが好ましい。
補強板はＩＣチップに同心状に重ねて設置する。
【００２３】
以下、本発明の実施例を示すが、本発明の技術範囲はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
【００２４】
（実施例）
半径４．５ミリ厚さ１００ミクロンのＳＵＳ板（ステンレス板）の半径３．３ミリの外側に０．２ミリ四方の孔を放射状に一列０．２ミリ間隔で開け本発明の補強板（図１）を作成した。ＰＥＮ製アンテナシート上に形成したアルミ薄膜アンテナパターンとＩＣチップとを異方性導電フィルムを用いて電気的に接合させる。ＩＣチップの上に封止樹脂を滴下し複合補強板を重ね、１８０℃３０分間で熱硬化させる。ＩＣチップ反対側も同様にして複合補強板を封止樹脂で固定する。表裏からＰＥＴーＧ製樹脂シートで挟む。その外側にＰＥＴ製外装シートを重ねて１５０℃３０分間の条件でラミネート成型した。模式図を図４に示す。
【００２５】
（比較例１、比較例２）
点衝撃強度を比較するために、比較例１として孔の無い従来型補強板（図２）、比較例２として半径３．３ミリの外側全領域に０．２ミリ四方の孔を０．２ミリ間隔で放射状に開けた補強板（図３）についても、実施例と同じラミネート条件で成型した。
【００２６】
先に記したように、カードが突起物に押付けられる状況は静圧的と衝撃的とが考えられる。ここでは強度差がより明確な衝撃試験を採用した。点衝撃試験はＪＩＳ Ｋ５６００−５−３に準拠した。落下錘は５０ｇで落下高さを１０ｃｍ、２０ｃｍ、３０ｃｍの３通り実施した。チップ割れに関する結果を表１に、カード割れに関する結果を表２に示す。本発明を実施した試料（実施例）が最も高い耐性を示した。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【符号の説明】
【００２９】
１ ＩＣチップ
２ アンテナシート
３ 補強板
４ 封止樹脂
５ カード基材
６ 従来型の補強板
７ 低剛性領域
８ 突起物
９ 歪の大きい領域
１０ アンテナパターン
１１ 異方性導電フィルム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、身分証明書や定期券などに用いられる電子情報記録カードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触ＩＣカードは使用事例が増大しており、今後更に増えると考えられる。日常的に使用されるため、状況に応じた信頼性の確保が求められている。非接触ＩＣカードはＩＣチップとアンテナの役割をなす配線からなる。通常は樹脂シート（アンテナシート）上に導電性物質でアンテナパターンを形成し、ＩＣチップと電気的に接合する。このような機能部品をカード状樹脂体に包埋して使用される。ＩＣチップとアンテナシート間接合は半田、異方性導電フィルム等が使用される。以上の構成物質において脆性体はＩＣチップのみである。情報はＩＣチップに保持され、且つＩＣチップは脆性破壊を起こし易い。よって信頼性に関しては、ＩＣチップの保護機構が重要な役割を果たす。上記の理由から、硬い補強板によってＩＣチップを包み込む方法によるＩＣチップ保護機構が考案、実施されてきている。
【０００３】
このようなＩＣチップ保護機構では、ＩＣチップを含む領域だけが硬くなる。このため、その他のカード部分との剛性の差が大きくなり、カードが曲げられたとき、或いはカードに突起物が押し付けられたとき、ＩＣチップは破壊には至らないがカード基材の破壊や補強板端での層間剥離がみられる場合があった。
【０００４】
カードが曲げられたとき、補強板を用いたＩＣチップ保護機構の縁近傍で生じるカード基材の破壊、補強板端での層間剥離を回避するために幾つかの補強板が考案されている。外周縁近傍が薄い補強板（引用文献１参照）、凹凸外周縁を持つ補強板（引用文献２参照）、外周縁に切込みを入れた補強板（引用文献３参照）である。
【０００５】
しかしながら、これらの改良には以下に記す難点がある。
考慮すべき内容は三項目である。第一点は、補強板の大きさである。カードが曲げられたとき、或いはカードに突起物が押し付けられたとき、補強板端でカード基材の歪みは最大になる。歪みは補強板の大きさに比例する。即ち、カード基材が破断しないためには、歪みはある値以下でなければならない。また、補強板とチップとの間は封止樹脂を充填し硬化させるので、補強板が大きいということはカードにおいて硬く振舞う領域が大きくなるということであり、カード基材以外の強度上の問題が生じる。このことから、補強板の大きさは限定される。
【０００６】
第二点は、補強板外周縁形状である。角があったり、曲率の大きい形状があることは、カード基材の歪みを大きくするので滑らかさが必要である。
【０００７】
第三点は低剛性領域では、ＩＣチップ保護機能が低下することである。
【０００８】
特許文献１、特許文献２、特許文献３に共通するのは、補強板外周縁近傍で剛性を低くしている点である。ＩＣチップ保護のためにはＩＣチップを覆う必要があり、その外側に低剛性領域を附加している。このため、補強板面積は均一厚の場合よりも増大する。
また、特許文献２および特許文献３は、前述した三項目全てが該当する。また、特許文献１は、第一点、第三点が該当する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２６６０２２２号公報
【特許文献２】特許第２６０３９５２号公報
【特許文献３】特開平１１−２９６６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上から、本発明の課題は、カード基材の破壊や補強板端での層間剥離が発生し難く、ＩＣチップ保護機能低下がない補強板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、アンテナ基材上に設けたＩＣチップを封止樹脂を介して挟持する補強板を有するＩＣカードであって、該補強板は円形状であり、かつ該補強板は該補強板中の他の領域よりも剛性が低い帯状の低剛性領域を有していることを特徴とするＩＣカードである。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記帯状の低剛性領域の外周形は円形でＩＣチップよりも１ｍｍ〜３ｍｍ大きく、かつ厚みは５０μｍ〜１５０μｍであり、さらに、該帯状の低剛性領域はＩＣチップより０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ外側にあり、かつ前記帯状の低剛性領域の幅は前記厚みの２倍〜５倍であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカードである。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記帯状の低剛性領域の縦弾性係数が、前記補強板中の他の領域の０．３倍〜０．７倍であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカードである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のＩＣカードは、曲げに対して高耐性であり、信頼性の高いＩＣカードである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の補強板の説明図
【図２】従来の補強板の説明図
【図３】外周に低剛性領域を持つ補強板の説明図
【図４】本発明の補強板を組み込んだカード構造の説明図
【図５】本発明の補強板とカード変形の説明図
【図６】従来の補強板とカード変形の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明を詳しく説明する。
【００１７】
図２に示す従来の補強板を組み込んだＩＣカードが突起物に押付けられたときの変形の様子を模式的にあらわした図が、図６である。ＩＣカード変形に対して、補強板領域は緩やかな変形となり、ＩＣチップの歪みを軽減する。他方、柔らかいカード基材は突起物に沿って変形しようとするが、補強板領域のみ硬く振舞う。このために、補強板端部近傍のカード基材に大きな歪みが発生する。
【００１８】
図３は外周近傍を低剛性領域とした補強板である。高剛性領域が小さく、ＩＣチップ保護機能が劣るため、点圧試験や点衝撃試験でのチップ破壊状況に差が現れる。
【００１９】
本発明の補強板を図１に示す。また、図４は本発明の補強板を組み込んだＩＣカード構造の説明図である。帯状の低剛性領域の内側は通常の補強板と同様にＩＣカード変形を緩和し、ＩＣチップの歪みを軽減する。帯状の低剛性領域は補強板の他の領域よりも変形が大きい。このために、補強板端部近傍のカード基材歪み増大を減少させる。
【００２０】
図５はＩＣカードが突起物に押付けられたときの変形の様子を示す。ＩＣカードが突起物に押付けられる状況は静圧的と衝撃的とが考えられるが、衝撃的であれば高弾性率の補強板は更に高弾性的挙動を示す。補強板端部近傍カード基材の歪みは強調される。
【００２１】
帯状の低剛性領域の外周形は、円形でＩＣチップよりも１ｍｍ〜３ｍｍ大きく、その厚みは均一であり５０μｍ〜１５０μｍである。また帯状の低剛性領域は、ＩＣチップより０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ外側にあり、前記厚みの２〜５倍の幅の領域である。
本発明で円形とは、一般的な定幅図形である円に限らず、楕円等の円形に近い形状のものも含める。
【００２２】
また、帯状の低剛性領域は、面積比で０．３〜０．７の適当な密度の孔を開けることにより低剛性とするものである。膜厚を薄くすることで低剛性としても良い。帯状の低剛性領域の縦弾性係数が前記補強板中の他の領域の０．３倍〜０．７倍であることが好ましい。
補強板はＩＣチップに同心状に重ねて設置する。
【００２３】
以下、本発明の実施例を示すが、本発明の技術範囲はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
【００２４】
（実施例）
半径４．５ミリ厚さ１００ミクロンのＳＵＳ板（ステンレス板）の半径３．３ミリの外側に０．２ミリ四方の孔を放射状に一列０．２ミリ間隔で開け本発明の補強板（図１）を作成した。ＰＥＮ製アンテナシート上に形成したアルミ薄膜アンテナパターンとＩＣチップとを異方性導電フィルムを用いて電気的に接合させる。ＩＣチップの上に封止樹脂を滴下し複合補強板を重ね、１８０℃３０分間で熱硬化させる。ＩＣチップ反対側も同様にして複合補強板を封止樹脂で固定する。表裏からＰＥＴーＧ製樹脂シートで挟む。その外側にＰＥＴ製外装シートを重ねて１５０℃３０分間の条件でラミネート成型した。模式図を図４に示す。
【００２５】
（比較例１、比較例２）
点衝撃強度を比較するために、比較例１として孔の無い従来型補強板（図２）、比較例２として半径３．３ミリの外側全領域に０．２ミリ四方の孔を０．２ミリ間隔で放射状に開けた補強板（図３）についても、実施例と同じラミネート条件で成型した。
【００２６】
先に記したように、カードが突起物に押付けられる状況は静圧的と衝撃的とが考えられる。ここでは強度差がより明確な衝撃試験を採用した。点衝撃試験はＪＩＳ Ｋ５６００−５−３に準拠した。落下錘は５０ｇで落下高さを１０ｃｍ、２０ｃｍ、３０ｃｍの３通り実施した。チップ割れに関する結果を表１に、カード割れに関する結果を表２に示す。本発明を実施した試料（実施例）が最も高い耐性を示した。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【符号の説明】
【００２９】
１ ＩＣチップ
２ アンテナシート
３ 補強板
４ 封止樹脂
５ カード基材
６ 従来型の補強板
７ 低剛性領域
８ 突起物
９ 歪の大きい領域
１０ アンテナパターン
１１ 異方性導電フィルム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ基材上に設けたＩＣチップを封止樹脂を介して挟持する補強板を有するＩＣカードであって、該補強板は円形状であり、かつ該補強板は該補強板中の他の領域よりも剛性が低い帯状の低剛性領域を有していることを特徴とするＩＣカード。
【請求項２】
前記帯状の低剛性領域の外周形は円形でＩＣチップよりも１ｍｍ〜３ｍｍ大きく、かつ厚みは５０μｍ〜１５０μｍであり、さらに、該帯状の低剛性領域はＩＣチップより０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ外側にあり、かつ前記帯状の低剛性領域の幅は前記厚みの２倍〜５倍であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項３】
前記帯状の低剛性領域の縦弾性係数が、前記補強板中の他の領域の０．３倍〜０．７倍であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項１】
アンテナ基材上に設けたＩＣチップを封止樹脂を介して挟持する補強板を有するＩＣカードであって、該補強板は円形状であり、かつ該補強板は該補強板中の他の領域よりも剛性が低い帯状の低剛性領域を有していることを特徴とするＩＣカード。
【請求項２】
前記帯状の低剛性領域の外周形は円形でＩＣチップよりも１ｍｍ〜３ｍｍ大きく、かつ厚みは５０μｍ〜１５０μｍであり、さらに、該帯状の低剛性領域はＩＣチップより０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ外側にあり、かつ前記帯状の低剛性領域の幅は前記厚みの２倍〜５倍であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【請求項３】
前記帯状の低剛性領域の縦弾性係数が、前記補強板中の他の領域の０．３倍〜０．７倍であることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−７８９８３（Ｐ２０１２−７８９８３Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２２０８２（Ｐ２０１０−２２２０８２）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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