JP4339111B2 - 繊維質材料製アンテナ支持体及びチップ支持体を有するコンタクトレス・スマートカード - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スマートカードの分野、具体的には紙製アダプタを有するコンタクトレス・スマートカードに関わる。
【０００２】
【先行技術】
スマートカード部門は急速に拡大しつつある。銀行カード及びテレフォンカードの形で普及して来たこれらの道具は、新技術の発展特に無接触技術の出現に伴って、著しい第２の成長を経験した。数々の新用途が実際に発明された。例えば、運輸部門においては、コンタクトレス・スマートカードが、大量輸送及び高速道路システム双方に関する支払い手段として発展した。電子財布は、支払い手段としてのコンタクトレス・スマートカードに関する別の用途を代表する。多数の会社もまた、コンタクトレス・スマートカードを用いて、自社の職員識別手段を開発した。
【０００３】
無接触カードと関連読取器との間の情報交換は、コンタクトレスカード内のアンテナと読取器内に配置された第２アンテナとの間の遠隔電磁結合により達成される。情報の展開、記憶及び処理のため、カードには、アンテナに接続されたコンタクトレスチップ又は電子モジュールが装備されている。アンテナとチップ又はコンタクトレスモジュールは、普通プラスチック材料（ポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）…）製の誘電支持体上に配置される。アンテナは、支持体上の銅又はアルミニウム化学エッチング又は、銅など導電金属線の巻線により得られる。
【０００４】
カードは一体製造であることが多い。アンテナ支持体は、上層及び下層カード本体を形成するプラスチック材料（ＰＶＣ、ＰＥＴ、ＰＣ、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ））二層の間に挿入され、次いで加圧下のホットラミネーションにより熱接合される。コンタクトレスチップ又はモジュールは、オーム接触を確立することの出来る導電性接着剤又は同等物を用いてアンテナに接続される。
【０００５】
しかし、この型のカードには、幾つか重要な欠点がある。特筆すべき欠点は、ラミネーション工程中に実施されるプラスチック熱接合作業により、一体製造カードが、吸収応力反発の観点から特に優れてもいない機械的特性を持つに到ることである。カードに過剰の曲げ及び／又は捩り応力が印加されるとき、受けた応力全部がコンタクトレスチップ又は電子モジュール及び主として接続を形成する接合点に伝達される。接合点の機械的強度に大きい歪みが掛かり、これによりチップ−アンテナ又は無接触モジュール−アンテナの接続が破壊されることがある。アンテナもまたこれら機械的応力の結果、切断されることがある。
【０００６】
在来型コンタクトレス・スマートカードの別の欠点は、その製造原価である。化学エッチング又は金属線の巻線により得られるアンテナの使用が、コスト高の原因となり、これはこの型の道具の普及と相容れない。さらに加えて、無接触電子モジュールの使用がこの製造原価を押し上げる。
これらの欠点に対応するため、フランス特許９９１５０１９号に記述された別の製造工程は、紙などの繊維質支持体を使用するステップから成り、その上に導電性インクを用いてアンテナをスクリーン印刷する。次いでアンテナ支持体に熱処理を施してインクを硬化させる。次のステップは、チップとアンテナを接続し、熱プレス成型によりカード本体を両側からアンテナ支持体上に半田付けするステップから成る。この最後のステップはラミネーションステップである。
【０００７】
この方法の直面する欠点は、その上で接点をアンテナ接点に接着して接続を確立するチップが硬いため、ラミネーションステップの間に、アンテナを構成する導電性インクに割れを生じ易いとの事実にある。その結果、チップとアンテナとの間の接続が時に切断されることがあり、すべての場合に脆弱で、いずれかの時期に、特に外部から応力が加わったとき、壊れることがある。
【０００８】
【発明の解決しようとする課題】
本発明の第一の目的は、したがって、その使用に伴う機械的応力に抵抗し、あまり高価でない材料を使用するため製造原価の低いコンタクトレス・スマートカードを供給することにより、これらの欠点を緩和することにある。
本発明の第２の目的は、アンテナとチップとの間の接続が、カードのラミネーションステップの間に脆弱化されないコンタクトレス・スマートカードの供給にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明のコンタクトレス・スマートカードは、繊維質材料製のアンテナ支持体（１０）上に導電性インクでスクリーン印刷された２つの接点（１４、１６）を有する少なくとも一巻きのアンテナ（１２）と、前記アンテナ支持体（１０）の両側にそれぞれ配置された少なくとも一層のプラスチック材料からなるカード本体（３２、３４）と、前記アンテナ（１２）に接続する接点（２８、３０）を備えたチップ（２６）と、を有するコンタクトレス・スマートカードであって、重合可能な導電性インクでスクリーン印刷された２つのストリップ（２２、２４）を有し、該ストリップ（２２、２４）を介して埋め込まれた前記チップ（２６）の接点（２８、３０）を通じて該チップ（２６）に接続する繊維質材料製のチップ支持体（２０）を備え、該チップ支持体（２０）を、前記重合可能な導電性インクからなるストリップ（２２、２４）が前記アンテナ（１２）の接点（１４、１６）に接触することで接続し、かつ前記チップ（２６）の剛性要素が該接点（１４、１６）又はアンテナ（１２）に接触しないように、該チップ（２６）が該アンテナ支持体（１０）中に形成された空胴（１８）内に位置するように、前記アンテナ支持体（１０）上に配置したことを特徴とするものである。
【００１０】
また、上記の目的を達成する本発明のコンタクトレス・スマートカードの製造方法は、以下の各ステップを含むことを特徴とするものである。
−繊維質材料製のアンテナ支持体（１０）上に重合可能な導電性インクを用いて巻線と２つの接点（１４、１６）とをスクリーン印刷すると共に、前記アンテナ支持体（１０）を熱処理して前記導電性インクを焼き付けて重合させるステップ、
−前記アンテナ支持体（２０）に切り込みを入れて空胴（１８）を形成するステップ、
−重合可能な導電性インクでスクリーン印刷された２つのストリップ（２２、２４）を有する繊維質材料製のチップ支持体（２０）を製造するステップ、
−チップ（２６）を、その接点（２８、３０）が前記重合可能な導電性インクのストリップ（２２、２４）を介して前記チップ支持体（２０）に埋め込むことにより該チップ支持体（２０）に接続するステップ、
−前記チップ支持体（２０）を、前記重合可能な導電性インクのストリップ（２２、２４）が前記アンテナ（１２）の接点（１４、１６）に接触し、かつ前記チップ（２６）の剛性要素が該接点（１４、１６）又はアンテナ（１２）に接触しないように、該チップ（２６）が前記空胴（１８）内に位置するように、前記アンテナ支持体（１０）上に配置するステップ、
−プラスチック材料層からなるカード本体（３２、３４）を、熱プレス成形により前記アンテナ支持体（１０）のそれぞれの側に溶接することでラミネートして、前記チップ（２６）をアンテナ（１２）と完全に接続させるステップ。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の目的、対象及び特徴は、添付図面との関連で取り上げたとき以下の記述からいっそう明らかになるであろう。
本発明にしたがうスマートカードは、図１に示すように、アンテナ支持体１０を含む。支持体１０は、繊維質材料製である。この材料は紙であるのが好ましい。この支持体上にアンテナ１２をスクリーン印刷する。このアンテナは、４つの同心巻線を有する。アンテナ１０の両端は、アンテナ接点１４と１６を形成する。巻線とアンテナ接点は重合可能導電性インクを用いて形成する。好適実施例によれば、このインクは、銀、銅、又は炭素などの導電性元素でドープ処理したエポキシインクである。後者のアンテナ支持体には切り込みを入れて空洞１８を製作する。この空洞はチップを収容する設計となっている。
【００１２】
チップ支持体２０の正面図を図２ａと２ｂに示す。この支持体２０は、繊維質材料製である。好適実施例によれば、この繊維質材料は紙である。この支持体２０の上に重合可能導電性インクのストリップ２つ２２と２４をスクリーン印刷する。好適実施例によれば、このインクは、銀、銅、又は炭素などの導電性元素でドープ処理したエポキシインクである。重合可能インク面２２と２４は、本発明の範囲を逸脱することなく、別の形状とすることが出来る。例えば、面２２と２４は、その長辺が図２ｂに示すように支持体２０の外縁に並列する台形２つとしてもよい。この台型の表面積が大きいことにより、接続を確立するためチップ支持体をアンテナ支持体上に配置するステップをから成る作業の精度が低くなり、それによりこの作業の生産速度が上がるので、生産高が増え加工費用が低減されることとなる。接点を備えたチップ２６を支持体２０の上に位置付ける。
【００１３】
図３は、図２に示すチップ支持体２０の軸Ａ−Ａに沿う縦断面図である。接点２８と３０が重合可能導電性インクのストリップ２２と２４と接触していることが分かる。チップ２６を支持体２０に接続するには幾つかの方法を使うことが出来る。
【００１４】
最初の実施例にしたがうと、接点２８と３０が導電性インクのストリップ２２と２４に面するようにチップ２６を配置した後、圧力の結果その接点がチップ支持体２０及び重合可能導電性インクのストリップ２２と２４を変形させるよう、チップ２０に圧力を加える。チップ支持体２０及び重合可能導電性インクのストリップ２２と２４は変形されたその形状を圧力が解放された後も維持し、チップ接点と導電性インクのストリップとの間に大きい接触面積を得ることが出来る。
【００１５】
２番目の実施例により、重合可能導電性インクのストリップ２２と２４を導電性接着剤で覆う。次いで、前記チップの接点２８と３０が重合可能導電性インクのストリップ２２と２４に面して前記導電性接着剤の中に埋め込まれるよう、チップ２６をチップ支持体２０の上に位置付ける。
【００１６】
こうして得られたチップ支持体２０を、チップ２６が図４に示すように空洞１８に収容されるよう、アンテナ支持体１０の上に位置付ける。重合可能導電性インクのストリップ２２と２４は、アンテナ接点１４と１６に接触する。次いでチップ２６をアンテナ１２に接続する。カード加工が完了したとき、導電性接着剤なしで形成されたこの接続が最終的なものとなる。重合可能導電性インクのストリップ２２と２４の長さが長いので、アンテナ支持体１０の上でチップ支持体１０が縦方向に変位しても、要求通りチップとアンテナとの接続には影響がない。カード加工が完了すると、横運動は不可能となる。それでも、技術を完成し接触を改善してチップ支持体２０が動くのを防ぐ試みとして、重合可能導電性インクのストリップ２２と２４とアンテナ接点１４と１６との間に導電性接着剤の層を塗布してもよい。
【００１７】
最終構成のスマートカードの断面図を図５に示す。プラスチック材料の層が、アンテナ支持体１０の各側にラミネートされており、チップ支持体２０を支えながら、カード本体３２と３４を形成している。このラミネーションは熱プレス成形により実施するのが好ましい。カード本体用に使われるプラスチック材料は、ポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）、ポリエステル（ＰＥＴ、ＰＥＴＧ）、ポリカーボネート（ＰＣ）か、又はアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）である。好適実施例によれば、これらのカード本体はＰＶＣで製作される。この実施例によると、各カード本体は単一層を含む。しかし、各カード本体は、同種又は異種のプラスチック材料数層を含んでもよい。
【００１８】
こうして製造されたスマートカードは、アンテナ支持体とチップ支持体が同一の極めて曲げやすい繊維質材料で製作されているため、優れた機械的抵抗力を示す。したがって、金属モジュールを有するコンタクトレスカードと対照的に、アンテナの断線を生じかねない機械的応力はアンテナ支持体に伝達されない。このカードに存在する唯一の応力点は、その剛性構造によるチップ自体である。しかし、チップ表面積は極めて小さいので、これらの応力もまた小さい。その上、チップは固有チップ支持体上に位置付けされアンテナ支持体の空洞内に止まっているので、アンテナ支持体と直接の接触はなく、アンテナ巻線又は接点とも接触しないことから、機械的応力特にラミネーション作業中にアンテナ接点又はアンテナ自体に起こることのある剪断応力が軽減される。このスマートカードはしたがって、カードを極めて低い原価で製造することの出来る余り高価でない材料を使用しているに拘わらず、大きい信頼性を与える。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にしたがうスマートカードのアンテナ支持体の正面図を示す。
【図２ａ及び２ｂ】 本発明にしたがうスマートカードのチップ支持体の正面図を示す。
【図３】 図２に示すチップ支持体の軸Ａ−Ａに沿う断面図を示す。
【図４】 チップ支持体を載せたアンテナ支持体の縦断面図を示す。
【図５】 本発明にしたがうスマートカードの縦断面図を示す。

Claims (7)

1. 繊維質材料製のアンテナ支持体（１０）上に導電性インクでスクリーン印刷された２つの接点（１４、１６）を有する少なくとも一巻きのアンテナ（１２）と、
   前記アンテナ支持体（１０）の両側にそれぞれ配置された少なくとも一層のプラスチック材料からなるカード本体（３２、３４）と、
   前記アンテナ（１２）に接続する接点（２８、３０）を備えたチップ（２６）と、を有するコンタクトレス・スマートカードであって、
   重合可能な導電性インクでスクリーン印刷された２つのストリップ（２２、２４）を有し、該ストリップ（２２、２４）を介して埋め込まれた前記チップ（２６）の接点（２８、３０）を通じて該チップ（２６）に接続する繊維質材料製のチップ支持体（２０）を備え、
   該チップ支持体（２０）を、前記重合可能な導電性インクからなるストリップ（２２、２４）が前記アンテナ（１２）の接点（１４、１６）に接触することで接続し、かつ前記チップ（２６）の剛性要素が該接点（１４、１６）又はアンテナ（１２）に接触しないように、該チップ（２６）が該アンテナ支持体（１０）中に形成された空胴（１８）内に位置するように、前記アンテナ支持体（１０）上に配置したコンタクトレス・スマートカード。
2. 前記チップ支持体（２０）が、前記ストリップ（２２、２４）と前記チップ（２６）の接点（２８、３０）との間に形成された導電性接着剤の層を通じて該チップ（２６）に接続する請求項１に記載のコンタクトレス・スマートカード。
3. 前記繊維質材料が紙である請求項１又は２に記載のコンタクトレス・スマートカード。
4. 前記重合可能な導電性インクからなるストリップ（２２、２４）が、導電性接着剤を介してアンテナ（１２）の接点（１４、１６）に接続する請求項１〜３のいずれかに記載のコンタクトレス・スマートカード。
5. 前記カード本体（３２、３４）のプラスチック材料が、ポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）、ポリエステル（ＰＥＴ、ＰＥＴＧ）、ポリカーボネート（ＰＣ）又はアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）である請求項１〜４のいずれかに記載のコンタクトレス・スマートカード。
6. 前記重合可能な導電性インクが、銀、銅又は炭素の粒子からなる導電性元素でドープ処理したエポキシインクである請求項１〜５のいずれかに記載のコンタクトレス・スマートカード。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のコンタクトレス・スマートカードの製造方法であって、
   繊維質材料製のアンテナ支持体（１０）上に重合可能な導電性インクを用いて巻線と２つの接点（１４、１６）とをスクリーン印刷すると共に、前記アンテナ支持体（１０）を熱処理して前記導電性インクを焼き付けて重合させるステップと、
   前記アンテナ支持体（２０）に切り込みを入れて空胴（１８）を形成するステップと、
   重合可能な導電性インクでスクリーン印刷された２つのストリップ（２２、２４）を有する繊維質材料製のチップ支持体（２０）を製造するステップと、
   チップ（２６）を、その接点（２８、３０）が前記重合可能な導電性インクのストリップ（２２、２４）を介して前記チップ支持体（２０）に埋め込むことにより該チップ支持体（２０）に接続するステップと、
   前記チップ支持体（２０）を、前記重合可能な導電性インクのストリップ（２２、２４）が前記アンテナ（１２）の接点（１４、１６）に接触し、かつ前記チップ（２６）の剛性要素が該接点（１４、１６）又はアンテナ（１２）に接触しないように、該チップ（２６）が前記空胴（１８）内に位置するように、前記アンテナ支持体（１０）上に配置するステップと、
   プラスチック材料層からなるカード本体（３２、３４）を、熱プレス成形により前記アンテナ支持体（１０）のそれぞれの側に溶接することでラミネートして、前記チップ（２６）をアンテナ（１２）と完全に接続させるステップと、を含むコンタクトレス・スマートカードの製造方法。

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