説明

ICカード

【課題】外部からの機械的ストレスによるICチップの破損が生じにくいICカードを得る。
【解決手段】ICチップ上に補強板が設けられ、補強板が、ICチップ側から樹脂製補強板、及び金属製補強板を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電磁波エネルギーを使用して、非接触でリーダー/ライターと通信を行なう非接触ICカードに関する。
【背景技術】
【0002】
非接触ICカードはカード内部に通信に必要なアンテナとICチップとを内蔵し、リーダー/ライターとの通信を非接触で行うことができ、近年、鉄道の定期券・個人認証カード等に利用されている。しかしながら、非接触ICカードは外部からの点圧、衝撃、曲げ等機械的ストレスを受けると、カード内部のICチップの破損のおそれがあり、非接触ICカードの機械的ストレスへの耐性が課題となっている。
【0003】
従来より、衝撃荷重等機械的ストレスに対する改善策として、ICチップにステンレスのような高剛性の補強板を設ける技術(例えば、特許文献1参照),外周縁を取り巻くような補強板(例えば、特許文献2参照)、帽子形状の補強材(例えば、特許文献3参照)が開示されている。
【0004】
補強版は一般にステンレス等の剛性の高い金属を用いており、かつ通常ICチップと金属補強版は接着強度の高い接着剤で一体化されている。また金属補強板とICチップの接着は製造コストを抑制するため、瞬時の硬化が必要であり、一般に100℃以上の高温で接着硬化させる。しかしながら、高温で接着一体化された金属板とICチップはその後の冷却時に両者の熱膨張係数の違いにより収縮率が異なるため、ICチップには常に内部応力を保持することとなり、外部からの応力特に衝撃応力により割れやすかった。これに対し、ICチップと補強材間の接着剤の弾性を規定する改良はある(例えば、特許文献4参照)が、接着剤の硬化時間が長く製造コストが上がる欠点があった。またICチップと補強材間を粘着剤で接着する改良案はある(例えば、特許文献5参照)が、接着力が弱いため、製造工程にて補強板がはがれる恐れがあった。
【特許文献1】特開2000−182016号公報
【特許文献2】特開平8−282167号公報
【特許文献3】特開2001−34727号公報
【特許文献4】特開2000−137781号公報
【特許文献5】特開2007−128269号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、外部からの機械的ストレスによるICチップの破損が生じにくいICカードを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のICカードは、カード基材、該カード基材上に設けられたアンテナパターン、該アンテナパターンと電気的に接続されたICチップ、該ICチップ上に設けられた樹脂製補強板、及び該樹脂製補強板上に設けられた金属製補強板を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、ICチップの保持する内部応力を軽減し、外部からの応力特に衝撃応力による割れを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
本発明のICカードは、カード基材、カード基材上に設けられたアンテナパターン、アンテナパターンと電気的に接続されたICチップ、ICチップ上に設けられた補強板を具備するICカードにおいて、補強板が、ICチップ上に設けられた樹脂製補強板、及び樹脂製補強板上に設けられた金属製補強板を有することを特徴とする。
【0009】
以下、図面を参照し、本発明をより詳細に説明する。
【0010】
図1は、本発明のICカードの一例を表す正面図を示す。
【0011】
図2は、図1のX−X’断面を拡大した図を示す。
【0012】
ICカードに用いられるアンテナ基板204には、PET等のプラスチック製カード基材上にアンテナを構成する厚さ5〜50μmのアルミパタ−ン222が設けられている。アンテナ基板204上のアルミパタ−ン222上に、ICチップ209が、金等の金属(厚5〜40μm厚)からなるバンプ221を介し、実装接着剤220により、ICチップのパターン面側をバンプに対向させ接着されている。また、ICチップ209の非パターン面側には、プラスチックフィルム232と金属板231との積層体からなる補強部材が、プラスチックフィルム232をICチップ側に向けて、実装接着剤208により接着されている。
【0013】
図示しないが、アンテナ基板のICチップ非実装面のICチップ相当位置に補強板を接着し、ICカードの両面を補強することも可能である。
【0014】
一般に実装接着剤208,220は工程時間を短縮するため、瞬時の硬化ができる接着剤が好適であり、高温で接着硬化させることが好ましい。
【0015】
ここでいう、瞬時とは、例えば0.1ないし60秒の時間であり、高温とは、70ないし200℃の温度をいう。
【0016】
接着剤の硬化時間が60秒を超えると、生産性が低下する傾向がある。
【0017】
また、接着剤の硬化温度が、70℃の温度未満であると、硬化不十分となる傾向があり、200℃の温度を超えると、アンテナ基板が変形する傾向がある。
【0018】
高温で接着一体化された金属板とICチップが直接接していると両者の熱膨張係数の違いによりその後の冷却時に収縮率が異なることにより、内部応力が発生し、歪みを生じやすいけれども、本発明では、このICチップ側のプラスチックフィルム232の存在により、実装接着剤加熱硬化後の冷却時のICチップと補強版金属部の熱膨張率の違いにより発生する内部応力、及びそれによる歪みを軽減することができる。
【0019】
補強部材に使用可能な金属板としては、例えばステンレス、鉄、ニッケル、タングステン、モリブデン、及びタングステンカーバイドを使用することができる。
【0020】
金属板は、高剛性であることが好ましく、100GPa以上、望ましくは150GPa以上のヤング率を有することが好ましい。
【0021】
補強部材に使用されるプラスチックフィルムの材料としてはポリ塩化ビニル系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、PTFE等フッ素樹脂系樹脂、アクリル系樹脂、ナイロン系樹脂、不織布、また、各種エラストマーなどが使用できる。
【0022】
プラスチックフィルムと金属板は、プラスチックフィルムを溶融させるか、例えばアクリル系、ポリエステル系、ウレタン系、酢酸ビニル系、塩酸ビニル酢酸ビニル共重合体系、ポリビニルアルコール系、エポキシ系等の接着剤を用いて貼り合わせた2層構成とすることができる。あるいは、金属板に樹脂をコーティングしてプラスチックフィルムと金属板との2層構成とすることができる。
【0023】
フィルムの厚さは、金属、ICチップ間の熱膨張率の差で発生する熱応力を緩和するためには5〜200μmであることが好ましい。
【0024】
プラスチックフィルムは、金属及びシリコンとの接着性が良好であり、低剛性であることが好ましく、低ヤング率例えば5GPa以下、望ましくは0.5GPa以下のヤング率を有することが好ましい。
【0025】
ヤング率が0.5GPa〜5GPaのプラスチックフィルムを使用する場合、金属板とICチップの高温接着後の冷却時に両者の熱膨張係数の違いにより発生するICチップの内部応力の緩和のためには、樹脂補強部材の厚さは30〜150μmであることが望ましい。
【0026】
ICチップと補強板のプラスチックフィルム側との接着には、エポキシ系熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤、及び電子線硬化型接着剤からなる群から選択される接着剤を用いることができる。本発明によれば、プラスチックフィルムの存在により、ICと補強部材の接着剤の高温での瞬時硬化を行なっても、冷却時のひずみを発生することがなく、工程時間も短時間で低コストでの製造が可能である。
【0027】
このICカード200では、ICチップ209上及びアンテナ基板204上に、各々、中間基材203A,203B、さらに、中間基材203A,203B上に、各々、表面基材201A,201Bを設けることができる。
【0028】
表面基材201A,201Bとしては、PET、塩ビ、ポリオレフィン系材料等さらに、紙、不織布等のセルロース系材料を用いることができる。
【0029】
表面基材201A,201Bは、20〜250μmの厚さを有することが好ましい。
【0030】
中間基材203A,203Bとしては、ホットメルト接着剤を含む各種熱可塑性樹脂、熱硬化型接着剤等を用いることができる。
【0031】
中間基材203A,203Bは、0〜300μmの厚さを有することが好ましい。
【0032】
また、中間基材203Aとアンテナ基板204との間、及び実装接着剤220、バンプ221、ICチップ209、プラスチックフィルム232、及び金属板231の積層体の周囲には実装部周囲中間基材205を設けることができる。実装部周囲中間基材205は、100〜500μmの厚さを有することが好ましい。
【0033】
アンテナ基板204は20〜100μmの厚さを有することが好ましい。
【0034】
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。
【0035】
実施例1
アンテナ基板にはPET:38μmの両面に30μmおよび20μmのアルミ箔をラミネートしたアルミラミネートPETからエッチングによりアンテナパタンを形成した。LSIは4mm×4mm バンプ付厚さ120μmのものを用い、アンテナ基板にACP(京セラケミカル製XAP0044A07)を用い150℃ 12秒で接着硬化した。この上に、補強板として、PETフィルム50μm厚およびSUS301−200μm厚で構成される樹脂フィルム積層鋼板(三菱樹脂製:ヒシメタル)を5mm×5mmの寸法で切断しACP(同上)により同条件にて150℃ 12秒の条件で接着した。表面基材、裏面基材として100μm厚のPET、表面側中間基材、裏面側中間基材、実装部周囲中間基材として、各々、50μm、50μm、440μm厚の一般耐熱性PET−G(三菱樹脂製デイアフィックス)を使用し、プレス機により一体成型を行い、カード形状に抜きカード化した。
【0036】
カード製造工程でICおよび補強部材の実装接着工程後、一旦止め、補強部材表面の反りを3次元測定器により測定した。
【0037】
さらに、最終工程まで進みカード状態にして表裏に衝撃を与え耐衝撃性試験を行った。
【0038】
耐衝撃性試験では、重さ50gのおもりをカード上表裏ICチップの中央に落下させ、その後通信のOK/NGを判定した。落下高さは20cmからスタートし5cmずつ上げて、許容最大落下高さを測定した。
【0039】
反り評価、及び耐衝撃試験の結果を下記表1に示す。
【0040】
実施例2
PETフィルム50μm厚・SUS301−150μmで構成された補強板を用い、表面側中間基材及び裏面側中間基材を70μm厚、実装部周囲中間基材400μm厚、アンテナ基板50μm厚とすること以外は、実施例1と同様にした。
【0041】
実施例1と同様にして、反り評価、及び耐衝撃試験を行った。
【0042】
その結果を下記表1に示す。
【0043】
実施例3
アンテナ基板のIC非実装面側に、SUS301−50μmを接着したものをさらに設けて、表面側中間基材及び裏面側中間基材を30μm厚、実装部周囲中間基材を440μm厚とすること以外は、実施例1と同様にした。
【0044】
実施例1と同様にして、反り評価、及び耐衝撃試験を行った。
【0045】
その結果を下記表1に示す。
【0046】
実施例4
実施例1においてLSIとSUSの接着剤として、低弾性のシリコーン系弾性接着剤を用いても同様の結果が得られた。ただし、接着剤の硬化に20分かかり、実施例1と比較して接着に100倍の時間がかかり、生産性が低下する傾向があることがわかった。
【0047】
比較例1
実施例1で樹脂フィルム積層鋼板の変わりにSUS301−200μmをそのまま用いた。
【0048】
実施例1と同様にして、反り評価、及び耐衝撃試験を行った。
【0049】
その結果を下記表1に示す。
【表1】

【0050】
以上述べたように本発明によれば、ICと補強部材を高温瞬時硬化型接着剤を使用しても、ICに熱応力が残らず、ICチップ上からの衝撃からLSIの破損を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【0051】
【図1】本発明に係るICカードの正面図
【図2】図1のX−X’断面を拡大した図
【符号の説明】
【0052】
200…ICカード、201…表面基材、203…中間基材、204…アンテナ基板,209…ICチップ、231…プラスチックフィルム、232…金属板

【特許請求の範囲】
【請求項1】
カード基材、該カード基材上に設けられたアンテナパターン、該アンテナパターンと電気的に接続されたICチップ、該ICチップ上に設けられた樹脂製補強板、及び該樹脂製補強板上に設けられた金属製補強板を具備することを特徴とするICカード。
【請求項2】
前記ICチップと樹脂製補強板との間に、エポキシ系熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤、及び電子線硬化型接着剤からなる群から選択される接着剤を用いた接着層がさらに設けられることを特徴とする請求項1に記載のICカード。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2010−160756(P2010−160756A)
【公開日】平成22年7月22日(2010.7.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−3856(P2009−3856)
【出願日】平成21年1月9日(2009.1.9)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】