(57)【要約】スマートカード(1)およびそれを製造する方法であって、該スマートカードは、上面(11)および底面(12)を有するプリント回路基板(10)、プリント回路基板の上面に取り付けられた複数の回路部品(20)、プリント回路基板の上面に取り付けられた埋め板(30)、プリント回路基板の底面に取り付けられた底部オーバーレイ(40)、プリント回路基板の上面の上方に位置する上部オーバーレイ(50)、ならびに、プリント回路基板の上面と上部オーバーレイの間に位置する熱硬化性ポリマー層(60)から構成される。2008538430.tif 000003
2008538430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面および底面を有するプリント回路基板；
プリント回路基板の上面に取り付けられた複数の回路部品；
プリント回路基板の上面に取り付けられた埋め板；
プリント回路基板の底面に取り付けられた底部オーバーレイ；
埋め板の上面の上方に位置する上部オーバーレイ；
埋め板の上面と、複数の回路部品と、上部オーバーレイとの間に位置する、コア層
を含む、スマートカード。
【請求項２】
埋め板が、複数の回路部品の形をした複数の開口部を有し、回路部品が複数の開口部に配置された、請求項1記載のスマートカード。
【請求項３】
埋め板が、上部オーバーレイの表面に対して垂直方向に、熱硬化性ポリマー材料の厚みの変動を減少させるように構成されるような寸法を有する、請求項1記載のスマートカード。
【請求項４】
プリント回路基板が、複数の回路部品と接触するように構成された複数の回路配線を上面に有する、請求項1記載のスマートカード。
【請求項５】
複数の回路配線が導電性インクによって形成された、請求項2記載のスマートカード。
【請求項６】
複数の回路配線がプリント回路基板上にエッチングされた、請求項2記載のスマートカード。
【請求項７】
プリント回路基板が、ガラス織布（woven glass）強化エポキシ樹脂による難燃性ラミネート(FR-4)で構成された、請求項1記載のスマートカード。
【請求項８】
プリント回路基板が、回路配線を形成するための導電性インクの受け入れに適したプラスチックシートで構成された、請求項1記載のスマートカード。
【請求項９】
埋め板が、プリント回路基板上に加熱張り付けされた、請求項1記載のスマートカード。
【請求項１０】
埋め板が、ガラス織布強化エポキシ樹脂による難燃剤ラミネート(FR-4)で構成された、請求項1記載のスマートカード。
【請求項１１】
複数の回路部品が、プリント回路基板の上面にはんだ付けされた、請求項1記載のスマートカード。
【請求項１２】
複数の回路部品が、プリント回路基板の上面に導電性接着剤によって接続された、請求項1記載のスマートカード。
【請求項１３】
コア層が熱硬化性ポリマー材料で構成された、請求項1記載のスマートカード。
【請求項１４】
複数の回路部品の一つが少なくとも一つの押しボタンを含む、請求項1記載のスマートカード。
【請求項１５】
複数の回路部品の一つが少なくとも一つのバッテリーを含む、請求項1記載のスマートカード。
【請求項１６】
複数の回路部品の一つが少なくとも一つのマイクロプロセッサチップを含む、請求項1記載のスマートカード。
【請求項１７】
複数の回路部品の一つが少なくとも一つのスピーカーを含む、請求項1記載のスマートカード。
【請求項１８】
底部オーバーレイがプリント回路基板の底面に張り付けられた、請求項1記載のスマートカード。
【請求項１９】
上部および底部オーバーレイがどちらも、ポリ塩化ビニル(PVC)で構成されている、請求項1記載のスマートカード。
【請求項２０】
上面および底面を有しかつ該上面上に回路配線を備えたプリント回路基板を提供する工程；
複数の開口部を有する埋め板をプリント回路基板の上面に取り付ける工程；
複数の回路部品を複数の埋め板開口部に挿入する工程；
プリント回路基板の底面を底部オーバーレイに取り付ける工程；
プリント回路基板および底部オーバーレイを射出成型装置に装填する工程；
埋め板の上面の上方に位置する上部オーバーレイを射出成型装置中に装填する工程；ならびに
埋め板の上面と、複数の回路部品と、底部オーバーレイとの間に、熱硬化性のポリマー材料を注入する工程
を含む、スマートカードを製造するための方法。
【請求項２１】
複数のスマートカードが一つのプリント回路基板上で形成される、請求項20記載の方法。
【請求項２２】
鋳型から、注入された上部および底部オーバーレイを取り出す工程；および
複数のスマートカードを切り出す工程
をさらに含む、請求項21記載の方法。
【請求項２３】
回路配線が、プリント回路基板に配線をエッチングすることにより形成される、請求項20記載の方法。
【請求項２４】
挿入する工程が、複数の回路部品の各々をプリント回路基板の上面に接続する工程をさらに含む、請求項20記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
発明の背景
一般にスマートカードは、クレジットカード、銀行カード、IDカード、テレホンカード、セキュリティカードまたは同様の装置として用いられる。スマートカードは一般に、何層かのプラスチックシートをサンドイッチ編成に組み合わせることにより構築される。さらに、スマートカードは複数の電子要素を含み、それによってスマートカードは多くの機能を遂行することができる。
【０００２】
欧州特許第0350179号(特許文献1)は、カードの2つの表面層の間に導入されたプラスチック材料層の中に電子回路がカプセル化されたスマートカードを開示している。またその方法は、鋳型の一方の側面に高張力の保持部材を接触させる工程、スマートカードの電子部品をその側面に位置付けする工程、そして次に反応成形性ポリマー材料をそれが電子部品をカプセル化するように鋳型に注入する工程を含む。
【０００３】
欧州特許出願95400365.3号(特許文献2)は、非接触式スマートカードを作製する方法を教示する。該方法は、剛接フレームを使用して、上部熱可塑性シートと下部熱可塑性シートの間の空所中に電子モジュールを配置し固定する。フレームを下部の熱可塑性シートに機械的に貼り付けた後、重合性樹脂材料を空所に充填する。
【０００４】
米国特許第5,399,847号(特許文献3)は、3つの層(即ち第1外層、第2外層、および中間層)から構成されるクレジットカードを教示する。中間層は、熱可塑性接着材を注入して、スマートカードの電子部品(例えばICチップおよびアンテナ)を中間層材料中に包み込むことにより形成される。接着材を、好ましくはコポリアミドの混合物で、または空気と接触すると硬化する2またはそれ以上の化学反応性成分を有するグルーで、構成する。このスマートカードの外層は、ポリ塩化ビニルまたはポリウレタンなどの様々なポリマー材料から構成することができる。
【０００５】
米国特許第5,417,905号(特許文献4)は、2つのシェルから構成された鋳型が閉じてクレジットカードを生成するための空洞を画定する、プラスチッククレジットカードを製造するための方法を教示する。各鋳型シェルに、ラベルまたはイメージ支持体を置く。次に鋳型シェルを合わせ、鋳型に熱可塑性材料を注入して、カードを形成する。流れ込むプラスチックが、ラベルまたはイメージ支持体をそれぞれの鋳型の表面に押しつける。
【０００６】
米国特許第5,510,074号(特許文献5)は、実質的に並行な主側面を有するカード本体、少なくとも片側面上に図形要素を有する支持部材、およびチップに固定されたコンタクトアレイを含む電子モジュールを有するスマートカードを製造するための方法を教示する。製造方法は、一般に：(1)カードの体積および形を画定する鋳型の中に支持部材を置く工程；(2)鋳型の第1の主壁に支持部材を押し当てる工程；(3)支持部材によって占められていない体積部分を満たすために、空洞によって画定された体積に熱可塑性材を注入する工程；ならびに、(4)注入された材料が完全に凝固する機会を持つ前に熱可塑性材中の適正位置に電子モジュールを挿入する工程を含む。
【０００７】
米国特許第4,339,407号(特許文献6)は、地面、溝および隆起に特異的オリフィスを組み合わせた特異的組み合わせを持つ複数の壁を有する、キャリアの形をした電子回路カプセル化素子を開示する。鋳型の壁区画が、所与の配列で回路アセンブリを保持する。キャリアの壁は、スマートカードの電子回路の挿入を容易にするため、わずかに柔軟性のある材料で作られる。キャリアは、鋳型の中心から離れたところへ差し込むことができる。熱可塑性物質の注入中に、これにより部品が配列中に安全に保持されるためにキャリアの複数の壁は互いに近づくように動く。キャリアの壁の外側は、キャリアを鋳型の内部に配置して固定するために鋳型の壁上にある移動止めと噛み合わせとなるための突出部を有する。鋳型はまた、閉じこめられたガスを逃がすための孔を有する。
【０００８】
米国特許第5,350,553号(特許文献7)は、射出成形機中で、プラスチックカードの上に装飾パターンを生成し、プラスチックカードの中に電子回路を置く方法を教示する。該方法は：(a)射出成形機中の開いた鋳型空洞上にフィルム(例えば装飾パターンを有するフィルム)を導入し配置する工程；(b)鋳型空洞を、フィルムがその中の位置に固定され押しつけられるように、閉じる工程；(c)空洞中にチップを配置するために、電子回路チップを鋳型の間隙を通して鋳型空洞へ挿入する工程；(d)熱可塑性支持組成物を鋳型空洞に注入して一体型カードを形成する工程；および(e)その後、あらゆる余分な材料を除去し、鋳型空洞を開いて、カードを取り出す工程を含む。
【０００９】
米国特許第4,961,893号(特許文献8)は、集積回路チップを支持する支持素子が主な特徴である、スマートカードを教示する。支持素子を、チップを鋳型空洞内に配置するために用いる。チップがプラスチック材料中に完全に埋め込まれるように、プラスチック材料を空洞に注入することにより、カード本体を形成する。いくつかの態様では、支持のエッジ領域を、それぞれの鋳型の耐力面の間に固定する。支持素子は、完成したカードから剥ぎ取られるフィルムであるか、またはカードの一体部分として残留するシートでありうる。支持素子が剥ぎ取りフィルムである場合、それに含まれていた任意の図形要素はカード上に移されて、目に見えるように残る。支持素子がカードの一体部分として残る場合、その表面上にそのような図形素子が形成され、従って、カードユーザーが見ることができる。
【００１０】
米国特許第5,498,388号(特許文献9)は、貫通開口部を有するカードボードを含むスマートカード装置を教示する。半導体モジュールを、この開口部上に取り付ける。前記半導体モジュールを外部と接続するための電極端子面のみが露出するような状態で樹脂成型が行なわれるように、樹脂を開口部に注入する。カードは、2つの向き合う成形用金型の下部鋳型の上に、貫通開口部を有するカードボードを取り付ける工程、半導体モジュールを前記カードボードの開口部上に取り付ける工程、下部金型へ通じるゲートを有する上部金型を締め付ける工程、およびゲートを介して開口部に樹脂を注入する工程、によって完成する。
【００１１】
米国特許第5,423,705号(特許文献10)は、熱可塑性射出成形材料からなるディスク本体およびディスク本体に一体的に連結されたラミネート層を有する、ディスクを教示する。ラミネート層は、外側の透明な薄層および内側の白く不透明な薄層を含む。画像材料が、これらの薄層の間に挟まれている。
【００１２】
米国特許第6,025,054号(特許文献11)は、低収縮率のグルーを用いて電子デバイスを適所に保持しながら、スマートカードのコア層となる熱硬化性材料中に液浸することによる、スマートカードを構築するための方法を開示する。
【００１３】
一般に、スマートカードを作製するための上記の方法はすべて、電子部品、電子モジュール、または電子アセンブリをスマートカードの内部に適切に配置しおよび固定する工程に関する。電子部品を適切に貼り付けなければ、それらは、カード形成空洞またはカードコア形成空洞に熱可塑性材料を注入するときに、かなり高い熱硬化性材料の注入圧力の影響下で、ランダムな位置に移動すると考えられる。上記に指摘した先行技術は、熱可塑性材の注入プロセスの間、電子素子を配置し固定するためにしばしば用いられる、枠組みまたは支持体などの様々な固体の保持部材の使用を明らかにする。しかし、そのような熱硬化性材料の注入中に電子部品を適所に保持するための、硬くて明確に画定された本体を有する比較的大きな機械的保持装置の使用は、ある問題を引き起こしてきた。例えば、これらの比較的大きな(すなわち、それらが保持する電子部品に比べて大きな)保持装置の本体は、カードが正常な(および異常な)使用中に遭遇する可能性のある衝撃、たわみ、および／またはねじれ力によって、悪影響を受けることが多い。そのような力によって引き起こされる損害を最小にするために、これらの硬くて明確に画定された本体のいくつかによって保持される電子部品は、そのようなスマートカードの隅に配置されることが多い。この位置設定の制限は、通常そのようなカード内に収納することができる電子部品のサイズおよび数を減少させる。
【００１４】
さらに、これらの比較的大きな保持装置を作製するために用いられる材料の膨張係数と、そのようなカードの他の素子の膨張係数との差により、そのような電子部品保持装置を含む完成したカードの外表面に変形がしばしば現われる。変形のせいで、カードが、ある種のカード読取機中のカード受取レセプタクル中で、完全に平らにならない可能性がある。
【００１５】
いくつかのスマートカード製造者は、熱可塑性材の注入プロセスにおいて、様々なグルー(機械的に相互連結させる固定装置ではなく)を用いて、保持器(従ってそれらが保持する電子部品も)をカード形成空洞中にしっかりと配置することにより、そのような保持装置の大きさおよび／または本体を小さくすることによって、この問題に対処してきた。しかし、これらの保持装置を固定するそのようなグルーの使用が、別の一連の問題を生み出した。
【００１６】
米国特許第6,025,054号は、カードのコア層を形成する熱硬化性材料を注入する間、硬化性で低収縮率のグルーを用いて、電子素子を配置して保持するスマートカードを構築するための方法を開示する。米国特許第6,025,054号に開示された方法は相当な欠点を有する。第1に、開示された方法は、熱硬化性材料の硬化によって引き起こされる、ゆがみおよび他の望ましくない物理的欠陥をもたらす。さらに、この方法は1つまたは2つの部品を有するカードにのみ適していて、それにより機能が制限される。さらに、米国054号特許に開示された方法は、カード内の電子部品の幾何学的形状が熱硬化性材料の流れを妨害し、空気がスマートカードのコアから押し出されるよりも速く熱硬化性物質が部品のまわりを流れるために、スマートカード中に空洞および気泡などの欠陥を作り出す。さらに、米国054号特許は、注文生産設備の使用が必要であり、その用途の範囲および拡張性を著しく制限する。
【００１７】
下記を考慮すると、ゆがみおよび他の望ましくない物理的欠陥を示さずに多数の電子部品を収容できるスマートカードおよびスマートカードを構築する方法に対する必要性が存在する。
【００１８】
【特許文献１】欧州特許第0350179号
【特許文献２】欧州特許出願95400365.3号
【特許文献３】米国特許第5,399,847号
【特許文献４】米国特許第5,417,905号
【特許文献５】米国特許第5,510,074号
【特許文献６】米国特許第4,339,407号
【特許文献７】米国特許第5,350,553号
【特許文献８】米国特許第4,961,893号
【特許文献９】米国特許第5,498,388号
【特許文献１０】米国特許第5,423,705号
【特許文献１１】米国特許第6,025,054号
【発明の開示】
【００１９】
発明の概要
本発明の態様の一つによれば、スマートカードは、上面および底面を有するプリント回路基板、プリント回路基板の上面に取り付けられた複数の回路部品、プリント回路基板の上面に取り付けられた埋め板、プリント回路基板の底面に取り付けられた底面オーバーレイ、埋め板の上面の上方に位置する上部オーバーレイ、ならびに、埋め板と、複数の回路部品と、上部オーバーレイとの間に位置するコア層を含む。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、スマートカードを製造するための方法は、上面および底面を有し、該上面上に回路配線を備えたプリント回路基板を提供する工程、複数の開口部を有する埋め板をプリント回路基板の上面に取り付ける工程、複数の埋め板開口部に複数の回路部品を挿入する工程、プリント回路基板の底面を底部オーバーレイに取り付ける工程、プリント回路基板および底部オーバーレイを射出成型装置に装填する工程、埋め板の上面の上方に位置する上部オーバーレイを射出成型装置中へ装填する工程、ならびに熱硬化性のポリマー材料を、埋め板と、複数の回路部品と、上部オーバーレイとの間に注入する工程を含む。
【００２１】
先の概説および次の詳細な説明は共に例示的で説明的なものに過ぎず、また主張する本発明を限定するものでないことが理解されるべきである。
【００２２】
発明の詳細な説明
本発明の態様について、添付の図面を参照して以下に述べる。以下の記述は、本発明の例示的な態様を記述することを意図し、本発明を限定することを意図するものではないことが理解されるべきである。
【００２３】
本発明の態様の一つによれば、図1に示すように、スマートカード1は、プリント回路基板10、複数の回路部品20、埋め板30、底部オーバーレイ40、上部オーバーレイ50およびコア層60を含む。
【００２４】
プリント回路基板は上面11および底面12を有する。プリント回路基板は、電子回路の収容に適する任意の既知の従来材料からなる。例えば、プリント回路基板を、ガラス織布（woven glass）強化エポキシ樹脂による難燃性ラミネートで構成してもよい。この材料はFR-4ボードとしても知られている。または、プリント回路基板を、導電性インクの受入れに適したプラスチック化合物で構成してもよい。図1に示し、以下に述べるように、プリント回路基板10を、複数の回路部品20を収容し垂直方向に安定させるように構成する。
【００２５】
複数の回路配線13 (図2、4、および5に示す)が、プリント回路基板10の上面11に存在する。回路配線13を、複数の回路部品20と接触するように構成する。回路配線13は、回路部品20がスマートカード1内で電気的機能を遂行することができるように、複数の回路部品20へ電気的に接続する。回路配線13は、プリント回路基板10上に、いくつかの方法のいずれかを用いて形成されうる。例えば、導体材料をエッチングして配線13を形成するエッチングプロセスによって、回路配線13をプリント回路基板10上に形成できる。別の例としては、回路配線13を、プリント回路基板10上に導電性インクにより形成できる。
【００２６】
埋め板30は、プリント回路基板10の上面11に取り付けられる。埋め板30を、いくつかの方法のいずれかを用いてプリント回路基板10に取り付けることができる。本発明の態様の一つによれば、埋め板30を、加熱張り付けプロセスを用いてプリント回路基板10の上面11に取り付ける。本発明の別の態様では、埋め板30を、圧力張り付けプロセスを用いて、プリント回路基板10の上面11に取り付ける。
【００２７】
図1および3に見られるように、埋め板30はプリント回路基板10より著しく厚い。ある場合には、埋め板30は複数の回路部品20の一つよりも大きな厚みを有しうる。上部オーバーレイ50と底部オーバーレイ40の間にコア層(熱硬化性ポリマー材料で構成される) 60を注入すると、埋め板30の厚みがスマートカード1内の厚みの変動を減少させる。言い換えると、熱硬化性ポリマー材料の固化中または硬化中に生じる可能性のあるゆがみおよび他の物理的欠陥が最小化される。好ましくは、埋め板30は、0.010インチ〜0.016インチの範囲の厚さを有する。埋め板は任意の適当な材料から構成されうる。例えば、埋め板は、ガラス織布強化エポキシ樹脂による難燃剤ラミネートから構成されうる。この材料は、産業界においてFR-4ボードとして周知である。
【００２８】
図3および5に示すように、本発明の態様の一つによれば、埋め板30は複数の開口部31を有する。開口部31は、埋め板30がプリント回路基板10に取り付けられたときに、プリント回路基板10の上面11上の回路配線13の一部が露出されるように構成される。一般に、露出されたままの回路配線13の部分は、複数の回路部品20のうちの一つに電気的に接続するリード線である。複数の開口部31の各々は、対応する回路部品20が開口部31に適合し露出した回路配線13と接触するように形成される。
【００２９】
上述したように、複数の回路部品20をプリント回路基板10の上面11に取り付ける。図1に示すように、回路部品20は、それらがプリント回路基板10上の複数の回路配線13と直接接触するように、埋め板の開口部31内に配置される。いくつかの方法のいずれかを用いて、回路部品20をプリント回路基板10へ、より具体的には回路配線13へ、取り付けることができる。例えば、本発明の態様の一つでは、回路部品20が伝導接着剤によりプリント回路基板10に接続される。好ましくは、回路部品20をプリント回路基板10上に、はんだ付けする。複数の回路部品20を、プリント回路基板10の任意の位置に所望のように配置することができる。スマートカード1の目的および設計パラメータにより、回路配線13の位置および回路部品20の位置が決定される。機能性により、さらにどの型の回路部品20がプリント回路基板10を占めるかが決定される。
【００３０】
例示目的のみであるが、複数の回路部品20は、バッテリー、押しボタン、マイクロプロセッサチップ、またはスピーカーのうちの一つであり得る。これらの回路部品の任意の一つまたはすべてが、プリント回路基板10を占めてもよい。さらに、追加の回路部品20には、LED、フレキシブルディスプレー、RFIDアンテナ、およびエミュレータが挙げられるがこれらに限定されない。図2を参照し、スマートカード1用の回路レイアウトを示す。図2に示すプリント回路基板10を、バッテリー21、マイクロプロセッサチップ22、および回路をオンとオフにするための押しボタン23が占める。回路部品20を押しボタン23の他の端に接続してもよい。図5に示す本発明の別の態様では、スマートカード1は、液晶ディスプレー25を、押しボタン23に接続された回路部品20として含む。、口座残高などのユーザーへの情報を表示するために液晶ディスプレー25を用いることができる。代替的にまたは追加で、図2に示すスマートカード1がスピーカー(示さず)を含んでもよい。
【００３１】
一般に、図2に示す部品は、厚さおよび長さが異なってもよい。例示目的のみであるが、バッテリー21は0.016インチの厚さを有し、押しボタン23は0.020インチの厚さを有し、またマイクロチップ22は0.015インチの厚さを有する。さらに、図2に示すスマートカード1は、0.010インチの厚さを有するスピーカー(示さず)を有することができる。
【００３２】
図1に示すように、底部オーバーレイ40をプリント回路基板10の底面に取り付ける。任意の多数の既知の方法により、底部オーバーレイ40をプリント回路基板10に取り付けることができる。例えば、底部オーバーレイ40をプリント回路基板10の底面に張り付ることができる。張り付けを、熱または圧力張り付けプロセスのいずれかによって行なってもよい。底部オーバーレイ40を任意の適当な材料で構成してもよいが、好ましくは、底部オーバーレイ40をポリ塩化ビニル(PVC)、または同様な材料で構成する。本発明の態様の一つによれば、プリント回路基板10に接する底部オーバーレイ40の表面は印刷された情報を有する。例えば、底部オーバーレイ40は、標準のクレジットカードと一致する、名前、有効期限、およびアカウント番号を含む、印刷された情報を含むことができる。
【００３３】
プリント回路基板10の上面の上方に位置する上部オーバーレイ50を、図1に示す。上部オーバーレイ50を任意の適当な材料で構成してもよいが、例えば、上部オーバーレイ50をポリ塩化ビニル(PVC)、または同様な材料で構成する。本発明の態様の一つによれば、熱硬化性ポリマー層60に接する上部オーバーレイ50の表面は、印刷された情報を有する。例えば、上部オーバーレイ50は、標準のクレジットカードと一致する、名前、有効期限、およびアカウント番号を含む、印刷された情報を含むことができる。
【００３４】
図1に示すように、コア層60は、プリント回路基板10の上面と上部オーバーレイ50の間に位置する。好ましくは、コア層60は熱硬化性ポリマー材料で構成される。コア熱硬化性ポリマー層60が、その結合性および接着性により、上部オーバーレイ50を、スマートカード1を形成する残りの部品と統合する。
【００３５】
好ましい熱硬化性材料は、ポリウレタン、エポキシ、および不飽和ポリエステルのポリマー材料である。具体的には、イソシアネートと酸化プロピレンまたは酸化トリクロロブチレン由来のポリオールとの縮合反応によって作製されたポリウレタンが好ましい。用いることができる様々なポリエステルのうち、さらに「エチレン性不飽和」であることを特徴とするポリエステルが、適合するモノマー(同様にエチレン性不飽和を含む)との、および上部オーバーレイ50および底部オーバーレイ40が作製される材料とのそれらの二重結合によって架橋できるので、特に好ましい。本発明の実施における使用のためのより好ましいエポキシ材料は、エピクロロヒドリンおよびビスフェノールA、またはエピクロロヒドリンおよび脂肪族ポリオール(グリセリンなど)から作製されうる。それらは、上部層50および底部層40が作製される、より好ましい材料のいくつか(例えばポリ塩化ビニル)と結合できる能力のために特に好ましい。
【００３６】
ここで、本発明によるスマートカードを製造するための方法が説明される。
【００３７】
最初に、プリント回路基板10を用意する。プリント回路基板10は、上面11および底面12を有する。回路配線13がプリント回路基板の上面11に存在する。
【００３８】
次に、埋め板30を、プリント回路基板の上面11に取り付ける。好ましくは、埋め板30を、プリント回路基板10の上面11に張り付ける。埋め板30は、複数の回路部品20をそれぞれ受け入れるように構成された複数の開口部31を有する。複数の回路部品20を、対応する複数の埋め板開口部31へ挿入する。複数の回路部品20を、埋め板開口部31に置くと同時に、さらにプリント回路基板10の上面11の回路配線13に電気的に接続することができる。回路部品20を、電気伝導性両面テープの使用を含むいくつかの方法の任意の一つによって、接続できる。好ましくは、複数の回路部品20を従来のはんだ付けプロセスにより接続する。
【００３９】
次に、プリント回路基板10の底面を底部オーバーレイ40に取り付ける。好ましくは、プリント回路基板10の底面12を底部オーバーレイ40に張り付ける。埋め板30をプリント回路基板に取り付ける前に、底部オーバーレイ40をプリント回路基板10に取り付けてもよいことに注意するべきである。代案では、埋め板30をプリント回路基板10に取り付け、そして回路部品20を埋め板開口部31に置いた後で、底部オーバーレイ40をプリント回路基板10に取り付けてもよい。
【００４０】
埋め板30および複数の回路部品20と共に底面オーバーレイ40に取り付けられたプリント回路基板10を、1枚の完全なシートとして、次に射出成型装置中に装填する。上部オーバーレイ50を射出成形装置中に置き、上部オーバーレイ50が埋め板30の上面11の上方にあるように配置する。具体的には、射出成形装置は反応射出成形機であってよい(それはしばしば個別に「RIM」と呼ばれる)。これらの機械は上部鋳型シェルおよび底部鋳型シェルを伴っており、それらのシェルは、上部オーバーレイ50および底部オーバーレイ40を作りあげるポリマー材料(例えばPVC)のシートの少なくとも一つの上で、低温・低圧の形成操作を行なうことができる。そのような上部および底部鋳型シェルは、ポリマー材料成型技術分野の当業者に周知の方法で、協働する。
【００４１】
次に射出成形装置は、ノズル70 (図1に示す)を介して、上部オーバーレイと底部オーバーレイ40の間に熱硬化性ポリマー材料を注入して、熱硬化性ポリマー材料からコア層60を形成する。
【００４２】
低温・低圧の形成条件とは一般に、熱硬化性ポリマー材料からなるコア層60の温度が、上部オーバーレイ50および底部オーバーレイ40の熱変形温度よりも低く、また圧力が約500psi未満である形成条件を意味する。好ましくは、低温形成温度は、上部オーバーレイ50および底部オーバーレイ40の熱変形温度より少なくとも100°F低い。多くのポリ塩化ビニル(PVC)材料の熱変形温度は約230°Fである。したがって本発明では、そのようなPVCシートの低温形成に用いられる温度は、約130°F(230°F〜100°F)を越えない。
【００４３】
本発明の態様の一つによれば、より好ましい低温・低圧形成手順には、約56°F〜約160°Fの範囲の温度の熱硬化性ポリマー材料の、好ましくはほぼ大気圧〜約500psiの範囲の圧力下での注入が含まれうる。本発明の別の態様では、スマートカード1に注入される熱硬化性ポリマー材料の温度は、好ましくは約80〜120psiの範囲の注入圧力下で、約65°F〜70°Fの間である。本発明の態様の一つでは、液体または半液体の熱硬化性ポリマー材料を、これらの好ましい温度および圧力条件下で、約0.1〜約50グラム／秒／カード形成空洞、の範囲の流量で注入する。1.5〜1.7グラム／秒／カード形成空洞の流量がさらにより好ましい。
【００４４】
そのような比較的低温・低圧の形成条件の使用には、すべての所与のゲート(即ち湯道と個々のカード形成空洞とをつなぐ通路)が、先行技術の高熱・高圧操作で用いられるゲートより大きいことが必要でありうることに注意するべきである。好ましくは、ゲートは、出願人の低温・低圧形成条件下で注入される熱硬化性ポリマー材料を速く通すことができるように、先行技術のゲートより比較的大きい。同様に、湯道(すなわち熱硬化性材料を供給源から個々のゲートに供給する、鋳型システム中の熱硬化性ポリマー材料の主要供給通路)は、通常、多数ゲートまたはマニホールドアレイ状になっていると考えられ、したがって湯道は、出願人のプロセスで用いられる比較的低温(例えば56°F〜160°F)および比較的低圧(例えば大気圧〜500psiまで)の条件下で、マニホールドシステム中の多数のゲート／カード形成空洞(例えば4〜8の空洞)に、同時に供給することができなければならない。低温・低圧条件下の熱硬化性ポリマー材料の流量は、カード形成空洞当たり10秒未満または約10秒で(より好ましくは約3秒未満で)、所与のカード形成空洞を完全に満たすことができる。好ましくは、1秒未満のカード形成空洞充満時間がさらにより好ましい。これらの条件を考慮して、プロセスは、形成されるカードの導入端(すなわちゲートに接続されるカード端)の長さの大部分に相当する幅を有するゲートを使用しうる。好ましくは、所与のゲートの幅は、形成されるスマートカードの導入端(あるいは複数の導入端---同一のカード形成空洞を満たすために複数ゲートを用いることができる)、即ち1つまたは複数の「湯口付」端の幅の約20%〜約200%である。
【００４５】
好ましくは、ゲートは、比較的広い流入領域から比較的狭いコア領域へと先細りになり、形成中のカード本体の1つまたは複数の導入端またはその近くで終るものを用いる。最も好ましくは、これらのゲートは、熱硬化性材料供給湯道と流体接続した比較的広い直径(例えば約5〜約10mm)の注入ポートから、先細りになって、比較的細い径(例えば0.10mm)のゲート／カード端へ至り、そこでゲートは、最終的には完成したスマートカード1の中心即ちコアとなる空所中へ、熱硬化性材料を送り込む。約7.0mmの初期直径から約0.13mmの最小径へと先細りになるゲートは、好ましい低温・低圧注入条件下で、特に良好な結果を生じると考えられる。
【００４６】
任意で用いることができる別の機構は、上部層50と底部層40間の空所に、前記空所からの全ての空気および／または他のガス(例えば、大部分の熱硬化性ポリマー材料を調合するために使用する成分を混合するときに起こる発熱性化学反応によって形成されるガス)を消滅させるために故意に注入される「過剰の」ポリマー材料を受け取るための一つまたは複数のレセプタクルを有する、鋳型シェルの使用である。これらの熱硬化性成分を、好ましくは空所へ注入する直前に(例えば約30秒前に)混合する。
【００４７】
図1に見られるように、埋め板30は、熱硬化性ポリマー材料が複数の回路部品20のまわりへ注入された後に硬化することによって引き起こされる、厚さの変動を減少させる。次に、成型された構造物を、射出成型装置から取り出す。本発明の態様の一つによれば、1枚の成型シートから数枚のスマートカード1を切り出す。図2は、1枚のシート上に形成された数枚のスマートカードを表す。本発明の別の態様によれば、射出成形されたシートは、単一のスマートカード1に対応する。スマートカード1の剛性は、それぞれのスマートカード1の個々の構成部分の組成中で用いられる材料に依存しうる。
【００４８】
次に完成したスマートカード1を、過剰のポリマー材料から切り離し(例えば、カード本体前駆体から過剰ポリマー材料をトリミングすることにより)、そしてスマートカード1の機能および設計パラメータに依存するある規定の大きさ(例えばISO国際標準規格7810の85.6mm×53.98mm)に切断する。トリミングプロセスではまた、過剰材料を1回の切断／トリミング作業で除去してもよい。当業者はさらに、商業生産作業でそのようなカードを作製するために用いられる成型装置は、最も好ましくは、いくつかのそのようなカードを同時に作るための複数の空洞(例えば2、4、6、8等)を有する鋳型シェルを有しうることがよく認識されよう。
【００４９】
本発明は、一つまたは複数のスマートカードを製造するための費用効果の良い方式を含む、いくつかの長所を有する。スマートカード1中の大部分のモジュールを、製造費用の少ない従来の方式で構築することができる。さらに、プリント回路基板10および埋め板構造30は、製造中の回路部品20に対するより大きな保護を可能にし、それは次に製造費用を低下させ、生産高を増大させる。さらに、本発明の方法は、複数のスマートカードを一度に生産するように容易に構成することができる。
【００５０】
本発明の好ましい態様の先の記述は、例示および説明の目的のために提示された。本発明を網羅すること、または本発明を開示された正確な形式に限定することは意図されておらず、かつ改変および変更は、上記の教示に照らして可能であり、または、本発明の実施から獲得することができる。本態様は、本発明の原則を説明するためにおよび当業者が本発明を様々な態様中で考察した特定の使用に適する様々な改変と共に利用することを可能にする実際的応用として、選択され記述された。本発明の範囲は、本明細書に添付した特許請求の範囲およびそれらの等価物により規定されることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
本発明のこれらおよびその他の特徴、局面、および長所が、以下の説明、添付の特許請求の範囲、および以下で概説する図面中に示される付随の例示的態様から明らかになるであろう。
【図１】本発明の態様の一つによるスマートカードの断面図である。
【図２】本発明の態様の一つによる、1枚の成型シート上に形成された一連のスマートカードの水平断面図である。
【図３】プリント回路基板に張り付けられた埋め板の斜視図である。
【図４】プリント回路基板の平面図である。
【図５】プリント回路基板に張り付けられた埋め板の平面図である。
【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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【国際調査報告】
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