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JP2010165311A - Icカード - Google Patents

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JP2010165311A JP2009009176A JP2009009176A JP2010165311A JP 2010165311 A JP2010165311 A JP 2010165311A JP 2009009176 A JP2009009176 A JP 2009009176A JP 2009009176 A JP2009009176 A JP 2009009176A JP 2010165311 A JP2010165311 A JP 2010165311A
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Akihiro Higashichi
昭博 東地
Masateru Tsujimoto
将輝 辻本
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JST Mfg Co Ltd
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Abstract

【課題】シェルとフレームが充分な接合強度を有して結合するICカードを提供する。
【解決手段】ICカード101は、矩形の枠状のフレーム1、プリント基板2、及び一対のシェル41・44を備える。フレーム1は合成樹脂からなり、プリント基板2は、フレーム1の内部に配置し、電子部品を実装する。一対のシェル41・44は、金属板からなり、フレーム1を両面から覆い、ICカード102の外殻を構成している。シェル41は、断続する一対の折り曲げ片410を周辺に有する。折り曲げ片410は、フレーム1の縁部に対向する。折り曲げ片410は、その板厚面から突出する一対の鉤片411・411を先端部に設ける。折り曲げ片410の先端部をフレーム1の縁部に加圧しながら超音波振動を付与して、折り曲げ片410をフレーム1に接合している。
【選択図】図2

Description

本発明は、ICカードに関する。特に、コンピュータに設けられたスロットに接続するCFastカードなどのICカードの構造に関する。
例えば、パーソナルコンピュータ(以下、PCという)の機能を拡張するために、マイコンを搭載するプリント基板にコネクタを付加した拡張カードがPCの拡張スロットに接続される。CFastカードは、PC用に規格された拡張カードの一種であり、PCに接続して高速通信を実現している。
CFastカードは、ICカードの一種ではあるが、マイコンを搭載するプリント基板を剛体のフレームに収容している。したがって、CFastカードは、メモリチップをプラスチックのパッケージに封止したメモリカードとは異なるマイコンカードに分類できる。又、近年では、キーボードを備えるCFastカードが出現しており、CFastカードは、多機能カードに分類することもできる。
一般に、このようなICカードは、矩形の扁平なフレームの内部にプリント基板を配置している。このフレームは、プリント基板と電気的に接続するコネクタを有し、フレーム及びコネクタの両面が金属板のシェルで覆われることにより剛体の外殻を構成している。
このような構造を有するICカードにあっては、例えば、金属板のシェルと合成樹脂のフレームとの結合強度のバラツキを無くし、より安定して強固な結合力を有すると共に、製造コストの削減が可能なICカード及びその製造方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1によるICカードは、電子部品を備えたプリント基板を内部に有し、合成樹脂のフレームに金属板のシェルを被せて形成されている。そして、フレームは、シェルを嵌め込む溝部をシェルが面する側に形成している。又、シェルは、溝部に挿入される突起部を設けている。突起部は、その先端部分が根元部分よりも幅が広い形状となっている。そして、フレームの溝部とシェルの端面に設けた突起部とが超音波溶接(圧接)によって結合されている。
特開2002−279388号公報
特許文献1によるICカードは、金属板のシェルがステンレスからなり、シェルの板厚を0.1mm〜0.2mmとしている。そして、特許文献1によるICカードは、突起部をフレームの溝部に加圧して超音波で振動させると、合成樹脂のフレームが部分的に溶融後に硬化して突起部を結合できるとしている。
しかし、特許文献1によるICカードは、溶融した合成樹脂が突起部の根元部分に流入するが、突起部の板厚が余りにも薄いため、突起部がフレームから剥離し易いと考えられる。シェルにフレームから離反する力が作用すると、薄刃でフレームを切り分けるように、突起部がフレームの溶融部を破壊すると考えられ、シェルとフレームの接合強度が不足するという問題がある。
金属薄板のシェルを合成樹脂製のフレームに充分な接合強度を有して結合できれば、剛性のある薄型のICカードが実現できる。そして、以上のことが本発明の課題といってよい。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、金属薄板のシェルを合成樹脂のフレームに充分な接合強度を有して結合するICカードを提供することを目的とする。
発明者らは、上記目的を達成するため、シェルの周辺に設けた断続する折り曲げ片にその板厚面から突出する逆止片(返し)を設け、これらの折り曲げ片をフレームに超音波溶接することにより、上記の課題が解決可能なことを見出し、これに基づいて、以下のような新たなICカードを発明するに至った。
(1) 合成樹脂からなる矩形の枠状のフレームと、このフレームの内部に配置されて電子部品を実装するプリント基板と、金属板からなるシェルであって、前記フレームを両面から覆い、外殻を構成する一対のシェルと、を備え、前記一対のシェルの内の一方のシェルは、前記フレームの縁部に対向し、断続する一対の折り曲げ片を周辺に有し、前記折り曲げ片は、その板厚面から突出する逆止片を先端部に設け、これらの折り曲げ片の先端部を前記フレームの縁部に加圧しながら超音波振動を付与して当該折り曲げ片を当該フレームに接合するICカード。
(1)の発明によるICカードは、矩形の枠状のフレーム、プリント基板、及び一対のシェルを備えている。フレームは、合成樹脂からなっている。プリント基板は、フレームの内部に配置されており、電子部品を実装している。シェルは、金属板からなり、フレームを両面から覆い、ICカードの外殻を構成している。
そして、一対のシェルの内の一方のシェルは、断続する一対の折り曲げ片を周辺に有している。これらの折り曲げ片は、フレームの縁部に対向している。又、折り曲げ片は、その板厚面から突出する逆止片を先端部に設けている。更に、これらの折り曲げ片の先端部をフレームの縁部に加圧しながら超音波振動を付与して、折り曲げ片をフレームに接合している。
例えば、フレームは、1辺を開口してもよく、このフレームの1辺を構成する板状のコネクタを設けて、ICカードの外枠を構成できる。更に、一対のシェルがフレームを両面から覆い、ICカードの外殻を構成できる。コネクタは、その内部にコンタクトを並設配置してよく、コンタクトの一端部が外部端子に接続し、その他端部がプリント基板に接続するように構成することが好ましい。
ここで、フレームは、絶縁性を有することが好ましく、絶縁性のフレームとは、非導電性の材料からなるフレームのことであってよく、合成樹脂を成形して、所望の形状の絶縁性のフレームを得ることができる。フレームは、単体のフレームに限定されない。一対のフレームを重ね合わせて結合する、1辺を開口したフレームも本発明のフレームに含まれる。なお、1辺を開口したフレームとは、1辺が部分的に断絶していることを意味している。
プリント基板は、フレーム、コネクタ、及び一対の導電性のシェルで囲われた空間に配置されてよく、挿入、保持、収納などによりフレームの内部に配置される。例えば、複数のコンタクトの他端部をプリント基板に設けられたエッジコネクタ(プリントコンタクトともいう)に「はんだ接合」してよく、これにより、プリント基板をフレームの内部に固定できる。電子部品は、プリント基板の片面に表面実装されることが好ましく、実装高さの低い電子部品を選定すれば、ICカードを薄型化できる。
一対のシェルは、板厚の薄い金属板からなることが好ましく、周辺が直角に屈折されて、一方のシェルがフレームの縁部に断続的に係止してよく、他方のシェルがフレームの板厚面に断続的に係止してよく、プリント基板の両面を覆うと共に、コネクタとフレームとを機械的に結合してもよい。これらのシェルは、ICカードの外殻を構成してよく、導電性の金属板を用いて、不要な電磁波を遮蔽するシールド板としても機能する。
一対のシェルは、防錆効果のあるステンレス板が好適に用いられてよく、例えば、クロームメッキが施された鋼板であってもよい。又、一対のシェルは、それの内壁がプリント基板のパターン面(配線面)に短絡しないように、部分的に絶縁性のシール膜を貼着してもよい。
逆止片は、折り曲げ片の板厚面から突出してよく、後述するように、一対の鉤片、一対の傾斜片(ランス)、又はエンボスなどの形態で実現できる。シェルは、展開された金属板が成形されて、所望の形状を得ることができ、逆止片は、展開された金属板に予めプレス加工してよく、その後に折り曲げ片が折り曲げ加工されてよく、形状によっては逆止片と折り曲げ片とを一括して成形加工することも可能である。
折り曲げ片の先端部をフレームの縁部に加圧しながら超音波振動を付与すると、折り曲げ片の先端部とフレームが互いに摩擦して、フレームが部分的に流動化して、逆止片を含む折り曲げ片を部分的にフレームに挿入できる。そして、この流動化部分が固化することにより、これらの折り曲げ片をフレームに結合できる。
超音波溶接は、広義には溶接であるが、二つ以上の部材を加熱して溶融させる溶接(融接ともいう)と異なり、二つ以上の部材に圧力を加えて接合する圧接に分類されている。又、超音波溶接は、非加熱の圧接に分類されて、超音波エネルギーを利用して部材に弾性変形や塑性変形(流動化)をおこさせて接合すると考えられている。超音波溶接は、非加熱の圧接のため、接合部分の劣化が少ないとされている。
このように、(1)の発明によるICカードは、逆止片を含む折り曲げ片がフレームの縁部に超音波溶接で接合されているので、従来のICカードと比較して、シェルをフレームに充分な接合強度を有して結合できる。逆止片が折り曲げ片の板厚面から突出しているので、フレームからシェルが剥離することが困難になるからである。
(2) 前記逆止片は、前記折り曲げ片の先端部の両翼が屈折されて対向する一対の鉤片からなる(1)記載のICカード。
(3) 前記逆止片は、前記折り曲げ片の先端部から基端部に向かって開角する一対の傾斜片からなる(1)記載のICカード。
(4) 前記逆止片は、前記折り曲げ片の先端部側に曲面を有し、前記折り曲げ片の基端部側に段差を有するエンボスからなる(1)記載のICカード。
本発明によるICカードは、逆止片を含む折り曲げ片がフレームの縁部に超音波溶接で接合されているので、従来のICカードと比較して、シェルをフレームに充分な接合強度を有して結合できる。逆止片が折り曲げ片の板厚面から突出しているので、フレームからシェルが剥離することが困難になるからである。
本発明の第1実施形態によるICカードの外観を示す斜視図である。 前記第1実施形態によるICカードの外観を示す斜視図であり、図1と異なる方向からICカードを観ている。 前記第1実施形態によるICカードの斜視分解組立図である。 前記第1実施形態によるICカードに備わる一方のシェルの要部の外観を示す斜視図である。 本発明の第2実施形態によるICカードの外観を示す斜視図である。 前記第2実施形態によるICカードに備わる一方のシェルの要部の外観を示す斜視図である。 本発明の第3実施形態によるICカードの外観を示す斜視図である。 前記第3実施形態によるICカードに備わる一方のシェルの要部の外観を示す斜視図である。
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
図1は、本発明の第1実施形態によるICカードの外観を示す斜視図である。図2は、前記第1実施形態によるICカードの外観を示す斜視図であり、図1と異なる方向からICカードを観ている。図3は、前記第1実施形態によるICカードの斜視分解組立図である。図4は、前記第1実施形態によるICカードに備わる一方のシェルの要部の外観を示す斜視図である。
図5は、本発明の第2実施形態によるICカードの外観を示す斜視図である。図6は、前記第2実施形態によるICカードに備わる一方のシェルの要部の外観を示す斜視図である。図7は、本発明の第3実施形態によるICカードの外観を示す斜視図である。図8は、前記第3実施形態によるICカードに備わる一方のシェルの要部の外観を示す斜視図である。
[第1実施形態]
最初に、本発明の第1実施形態によるICカードの構成を説明する。図1から図4を参照すると、第1実施形態によるICカード101は、矩形の枠状のフレーム1、プリント基板2、板状のコネクタ3、及び一対のシェル41・44を備えている。
図1から図4を参照すると、フレーム1は、合成樹脂からなり、1辺を開口している。プリント基板2は、フレーム1の内部に配置されており、図示しない電子部品を実装している。コネクタ3は、フレーム1の1辺を構成している。一対のシェル41・44は、金属板からなり、フレーム1を両面から覆い、ICカード101の外殻を構成している。
図1から図4を参照すると、一対のシェル41・44の内の一方のシェル41は、断続する一対の折り曲げ片410を周辺に有している。これらの折り曲げ片410は、フレーム1の縁部に対向している。又、折り曲げ片410は、その板厚面から突出する逆止片40を先端部に設けている。更に、これらの折り曲げ片410の先端部をフレーム1の縁部に加圧しながら超音波振動を付与して、折り曲げ片410をフレーム1に接合している。
図1又は図3を参照すると、コネクタ3は、ハウジング31、複数のコンタクト32を有している。ハウジング31は、一対のシェル41・44で両面が覆われている。コンタクト32は、ハウジング31の内部に並設配置されている。又、コンタクト32は、その一端部が図示しない外部端子に接続し、その他端部がプリント基板2に接続している。
図1又は図3を参照すると、シェル44とインサート成形されたフレーム1は、略平行に延びる一対の枠板1a・1b、及び一対の枠板1a・1bの基端部同士を結合する枠板1cで構成している。そして、一対の枠板1a・1bの先端部がコネクタ3の両翼に嵌合して、ICカード101の外枠を構成している。更に、一対のシェル41・44がフレーム1及びコネクタ3を覆うことにより、ICカード101の外殻を構成している。
図1から図4を参照すると、一対のシェル41・44は、板厚の薄い金属板が成形されている。又、一対のシェル41・44は、それらの周辺が直角に屈折されている。一方のシェル41は、フレーム1及びコネクタ3の板厚面の縁部に断続的に係止している。
図2又は図3を参照すると、一対のシェル41・44は、プリント基板2の両面を覆うと共に、コネクタ3とフレーム1とを機械的に結合している。一対のシェル41・44は、ICカード101の外殻を構成してよく、導電性の金属板を用いて、不要な電磁波を遮蔽するシールド板としても機能している。
図1から図4を参照すると、実施の形態では、一対のシェル41・44は、防錆効果のあるステンレス板を用いているが、例えば、クロームメッキが施された鋼板であってもよい。又、一対のシェル41・44は、それの内壁がプリント基板2のパターン面に短絡しないように、部分的に絶縁性のシール膜4a・4bを貼着している(図3参照)。
図1又は図3を参照すると、コンタクト32は、帯状に伸長する板コンタクトを用いている。そして、複数のコンタクト32が露出することを物理的に防止するために、矩形に開口する一組のシュラウド31a・31bをハウジング31に設けている。一組のシュラウド31a・31bにコンタクト32の一端部が並設配置されている。
図3を参照すると、コンタクト32の他端部は、ハウジング31から突出するリード部を設けている。そして、プリント基板2に設けられたエッジコネクタ2eにリード部32rを「はんだ接合」することにより、コネクタ3にプリント基板2を固定できる。
図4を参照すると、逆止片40は、折り曲げ片410の板厚面から突出している。本発明の第1実施形態では、逆止片40は、折り曲げ片410の先端部の両翼が屈折されて対向する一対の鉤片411・411からなっている。
図4を参照すると、一対の鉤片411・411は、展開された金属板に予めプレス加工されており、その後に断続する折り曲げ片410が折り曲げ加工されて、図示されたシェル41を得ることができる。展開された金属板から、一対の鉤片411・411と断続する折り曲げ片410とを一括して成形することも可能である。
次に、本発明の第1実施形態によるICカードの作用を説明する。
図1から図4において、折り曲げ片410の先端部をフレーム1の縁部に加圧しながら超音波振動を付与すると、折り曲げ片410の先端部とフレーム1が互いに摩擦して、フレーム1が部分的に流動化して、一対の鉤片411・411を含む折り曲げ片410を部分的にフレーム1に挿入できる。そして、この流動化部分が固化することにより、これらの折り曲げ片410をフレーム1及びコネクタ3に結合できる。
本発明の第1実施形態によるICカード101は、一対の鉤片411・411を含む折り曲げ片410がフレーム1の縁部に超音波溶接で接合されているので、従来のICカードと比較して、シェルをフレームに充分な接合強度を有して結合できる。一対の鉤片411・411が折り曲げ片410の板厚面から突出しているので、フレーム1からシェル41が剥離することが困難になるからである。
本発明の第1実施形態によるICカード101は、断続する折り曲げ片410の先端部に立体的な突起を構成することで、シェル41の接合強度が向上し、ICカード101に作用する曲げや捩れに対する変形を減少できる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態によるICカードの構成を説明する。なお、以下の説明において、第1実施形態の説明で用いた符号と同じ符号の構成品は、その作用を同一とするので説明を割愛する場合がある。又、図5及び図6に示された一方のシェル42は、一対の鉤片411・411からなる逆止片40を一対の傾斜片421・421からなる逆止片40に変更しただけである。
図5を参照すると、本発明の第2実施形態によるICカード102は、矩形の枠状のフレーム1、プリント基板2、板状のコネクタ3、及び一対のシェル42・44を備えている。
図5を参照すると、フレーム1は、合成樹脂からなり、1辺を開口している。プリント基板2は、フレーム1の内部に配置されており、図示しない電子部品を実装している。コネクタ3は、フレーム1の1辺を構成している。一対のシェル42・44は、金属板からなり、フレーム1を両面から覆い、ICカード102の外殻を構成している。
図5又は図6を参照すると、一対のシェル42・44の内の一方のシェル42は、断続する一対の折り曲げ片420を周辺に有している。これらの折り曲げ片420は、フレーム1の縁部に対向している。又、折り曲げ片420は、その板厚面から突出する逆止片40を先端部に設けている。更に、これらの折り曲げ片420の先端部をフレーム1の縁部に加圧しながら超音波振動を付与して、折り曲げ片420をフレーム1に接合している。
図5を参照すると、一対のシェル42・44は、プリント基板2の両面を覆うと共に、コネクタ3とフレーム1とを機械的に結合している。一対のシェル42・44は、ICカード102の外殻を構成してよく、導電性の金属板を用いて、不要な電磁波を遮蔽するシールド板としても機能している。
図6を参照すると、逆止片40は、折り曲げ片420の板厚面から突出している。本発明の第2実施形態では、逆止片40は、折り曲げ片420の先端部から基端部に向かって開角する一対の傾斜片421・421からなっている。
図6を参照すると、一対の傾斜片421・421は、展開された金属板に予めプレス加工されており、その後に断続する折り曲げ片420が折り曲げ加工されて、図示されたシェル42を得ることができる。展開された金属板から、一対の傾斜片421・421と断続する折り曲げ片420とを一括して成形することも可能である。
次に、本発明の第2実施形態によるICカードの作用を説明する。
図5及び図6において、折り曲げ片420の先端部をフレーム1の縁部に加圧しながら超音波振動を付与すると、折り曲げ片420の先端部とフレーム1が互いに摩擦して、フレーム1が部分的に流動化して、一対の傾斜片421・421を含む折り曲げ片420を部分的にフレーム1に挿入できる。そして、この流動化部分が固化することにより、これらの折り曲げ片420をフレーム1及びコネクタ3に結合できる。
本発明の第2実施形態によるICカード102は、一対の傾斜片421・421を含む折り曲げ片420がフレーム1の縁部に超音波溶接で接合されているので、従来のICカードと比較して、シェルをフレームに充分な接合強度を有して結合できる。一対の傾斜片421・421が折り曲げ片420の板厚面から突出しているので、フレーム1からシェル42が剥離することが困難になるからである。
本発明の第2実施形態によるICカード102は、断続する折り曲げ片420の先端部に槍状の突起(ランス)を構成することで、シェル42の接合強度が向上し、ICカード102に作用する曲げや捩れに対する変形を減少できる。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態によるICカードの構成を説明する。なお、以下の説明において、第1実施形態の説明で用いた符号と同じ符号の構成品は、その作用を同一とするので説明を割愛する場合がある。又、図7及び図8に示された一方のシェル43は、一対の鉤片411・411からなる逆止片40をエンボス431からなる逆止片40に変更しただけである。
図7を参照すると、本発明の第3実施形態によるICカード103は、矩形の枠状のフレーム1、プリント基板2、板状のコネクタ3、及び一対のシェル43・44を備えている。
図7を参照すると、フレーム1は、合成樹脂からなり、1辺を開口している。プリント基板2は、フレーム1の内部に配置されており、図示しない電子部品を実装している。コネクタ3は、フレーム1の1辺を構成している。一対のシェル43・44は、金属板からなり、フレーム1を両面から覆い、ICカード103の外殻を構成している。
図7又は図8を参照すると、一対のシェル43・44の内の一方のシェル43は、断続する一対の折り曲げ片430を周辺に有している。これらの折り曲げ片430は、フレーム1の縁部に対向している。又、折り曲げ片430は、その板厚面から突出する逆止片40を先端部に設けている。更に、これらの折り曲げ片430の先端部をフレーム1の縁部に加圧しながら超音波振動を付与して、折り曲げ片430をフレーム1に接合している。
図7を参照すると、一対のシェル43・44は、プリント基板2の両面を覆うと共に、コネクタ3とフレーム1とを機械的に結合している。一対のシェル43・44は、ICカード103の外殻を構成してよく、導電性の金属板を用いて、不要な電磁波を遮蔽するシールド板としても機能している。
図8を参照すると、逆止片40は、折り曲げ片430の板厚面から突出している。本発明の第3実施形態では、逆止片40は、折り曲げ片430の先端部側に曲面を有し、折り曲げ片430の基端部側に段差を有するエンボス431からなっている。
図8を参照すると、エンボス431は、展開された金属板に予めエンボス加工されており、その後に断続する折り曲げ片430が折り曲げ加工されて、図示されたシェル43を得ることができる。展開された金属板から、エンボス431と断続する折り曲げ片430とを一括して成形することも可能である。
次に、本発明の第3実施形態によるICカードの作用を説明する。
図7及び図8において、折り曲げ片430の先端部をフレーム1の縁部に加圧しながら超音波振動を付与すると、折り曲げ片430の先端部とフレーム1が互いに摩擦して、フレーム1が部分的に流動化して、エンボス431を含む折り曲げ片430を部分的にフレーム1に挿入できる。そして、この流動化部分が固化することにより、これらの折り曲げ片430をフレーム1及びコネクタ3に結合できる。
本発明の第3実施形態によるICカード103は、エンボス431を含む折り曲げ片430がフレーム1の縁部に超音波溶接で接合されているので、従来のICカードと比較して、シェルをフレームに充分な接合強度を有して結合できる。エンボス431が折り曲げ片430の板厚面から突出しているので、フレーム1からシェル43が剥離することが困難になるからである。
本発明の第3実施形態によるICカード103は、断続する折り曲げ片430の先端部に段差を有するエンボスを構成することで、シェル43の接合強度が向上し、ICカード103に作用する曲げや捩れに対する変形を減少できる。
1 フレーム
2 プリント基板
40 逆止片
41・44 一対のシェル
101 ICカード
410 折り曲げ片

Claims (4)

  1. 合成樹脂からなる矩形の枠状のフレームと、
    このフレームの内部に配置されて電子部品を実装するプリント基板と、
    金属板からなるシェルであって、前記フレームを両面から覆い、外殻を構成する一対のシェルと、を備え、
    前記一対のシェルの内の一方のシェルは、前記フレームの縁部に対向し、断続する一対の折り曲げ片を周辺に有し、
    前記折り曲げ片は、その板厚面から突出する逆止片を先端部に設け、
    これらの折り曲げ片の先端部を前記フレームの縁部に加圧しながら超音波振動を付与して当該折り曲げ片を当該フレームに接合するICカード。
  2. 前記逆止片は、前記折り曲げ片の先端部の両翼が屈折されて対向する一対の鉤片からなる請求項1記載のICカード。
  3. 前記逆止片は、前記折り曲げ片の先端部から基端部に向かって開角する一対の傾斜片からなる請求項1記載のICカード。
  4. 前記逆止片は、前記折り曲げ片の先端部側に曲面を有し、前記折り曲げ片の基端部側に段差を有するエンボスからなる請求項1記載のICカード。
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