(57)【要約】【課題】曲げ応力およびねじり応力に抗する機械的安定性に対する高い要件を満たし、かつ簡単に製造可能であり、僅かな層のみから形成されているアクティブなチップカードを記載する。【解決手段】ＩＣチップおよびエネルギー蓄積器としての電池素子を有し、この電池素子が、少なくとも１個のリチウム挿入電極を有し、直接に電極に接しかつ互いに接着剤層または封止層により緊密に結合されている２つの金属箔からなる薄手の可撓性ケーシングを有する、薄手の電子チップカードの場合に、前記電池素子がチップカードの凹所内に配置されており、チップカードおよび電池素子が両側でオーバーレイ−プラスチックフィルムによって被覆されており、このオーバーレイ−プラスチックフィルムがチップカードおよび電池素子と、同時に金属およびプラスチック上に付着する弾性応力調整接着剤により堅固に結合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップおよびエネルギー蓄積器としての電池素子を有し、この電池素子が、少なくとも１個のリチウム挿入電極を有し、直接に電極に接しかつ互いに接着剤層または封止層により緊密に結合されている２つの金属箔からなる薄手の可撓性ケーシングを有する、薄手の電子チップカードにおいて、前記電池素子がチップカードの凹所内に配置されており、チップカードおよび電池素子が両側でオーバーレイ−プラスチックフィルムによって被覆されており、このオーバーレイ−プラスチックフィルムがチップカードおよび電池素子と、同時に金属およびプラスチック上に付着する弾性応力調整接着剤により堅固に結合されていることを特徴とする、ＩＣチップおよびエネルギー蓄積器としての電池素子を有する薄手の電子チップカード。
【請求項２】
カード内での全ての表面付着部、即ちコアフィルムに対するオーバーレイ−フィルム、オーバーレイ−フィルムに対する金属ケーシングの表面およびコアフィルムに対する金属ケーシングが冷間貼合せによって製造されている、請求項１記載の薄手の電子チップカード。
【請求項３】
接着剤が３５℃〜７０℃のガラス転移温度を有し、ＤＩＮ  ＩＳＯ５２７による引裂時の伸び４０〜５２％を有する、請求項１または２記載の薄手の電子チップカード。
【請求項４】
接着剤が光硬化性である、請求項１から３までのいずれか１項に記載の薄手の電子チップカード。
【請求項５】
接着剤がエポキシ樹脂である、請求項１から４までのいずれか１項に記載の薄手の電子チップカード。
【請求項６】
接着剤がポリウレタンを基礎とする熱可塑性材料である、請求項１から４までのいずれか１項に記載の薄手の電子チップカード。
【請求項７】
オーバーレイ−プラスチックフィルムがＰＶＣからなる、請求項１から６までのいずれか１項に記載の薄手の電子チップカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の対象は、ＩＣチップおよびエネルギー蓄積器としての電池素子を有し、この電池素子が、少なくとも１個のリチウム挿入電極を有し、直接に電極に接しかつ互いに接着剤層または封止層により緊密に結合されている２つの金属箔からなる薄手の可撓性ケーシングを有する、薄手の電子チップカードである。
【背景技術】
【０００２】
”アクティブスマートカーヅ（Active Smart Cards）”におけるエネルギー蓄積器としては、例えば０．５ｍｍ未満の全厚を有する極めて薄手の柔軟性の電池素子が必要とされる。このような薄手の電子チップカードの場合には、ＩＣチップまたは別の構造素子、例えば集積小型センサーまたはトランスポンダの電流供給のために、平面状のエネルギー蓄積器が設けられている。
【０００３】
カード体、構造素子およびエネルギー蓄積器からなる、この種のスマートカードは、その全体特性の点でＩＳＯ−曲げ強さＤＩＮ−ＩＳＯ７８１６−１およびＤＩＮ  ＩＳＯ／ＩＥＣ  １０３７３によるＩＳＯ同形でなければならず、即ちＤＩＮ−ＩＳＯ  ７８１６−１によるＩＳＯ  曲げ試験およびＤＩＮ  ＩＳＯ／ＩＥＣ  １０３７３による試験規約は、満たされなければならない。動的曲げ試験の場合、カードは、毎分３０回の曲げの頻度（＝０．５Ｈｚ）で縦に２ｃｍまたは横に１ｃｍ湾曲される。１枚のカードは、この試験で２５０回の曲げを４つの予想される方向の全ての方向（即ち、全部で１０００回の曲げ）で損傷なしに克服しなければならない。動的ねじり試験の場合、カードは、長手軸を中心に毎分３０回の曲げの頻度（＝０．５Ｈｚ）で±１５゜負荷される。標準は、１０００回のねじりを達成するが、この場合には、チップの機能性を低下することもしないし、カードに対する機械的損傷を目視することもできない。
【０００４】
これまでに使用された熱間貼合せ法および冷間貼合せ法の場合には、要素の金属ケーシングは、しばしば損傷を受け、したがってカードの全体系が使用不可能となった。ケーシングを公知の接着剤、例えば通常の二成分系ポリウレタン接着剤を用いて冷間貼合せによってチップカード中に導入した場合には、ＩＳＯ−曲げ試験の実施の際にしばしば亀裂が発生した。
【０００５】
刊行物欧州特許第０９９７９５９号明細書Ｂ１には、非水性の電解質を有する電池素子が記載されており、この電池素子は、ラミネートフィルムからなるケーシングを有する。この種のラミネートは、一般に両側で被覆されたアルミニウム複合フィルムからなり、このアルミニウム複合フィルムは、５ｍｍまで簡単に深絞り加工させることができ、前記性質のためにＩＳＯ試験が直ちに注視される。この場合、プラスチック被覆は、裂傷を阻止する。
【０００６】
ドイツ連邦共和国特許出願第１０１０２１２５．９号には、その中に配置された電池素子を有する電子チップカードを、金属または繊維強化プラスチックからなる部分被覆または全体被覆により機械的に強化することが記載されている。
【０００７】
更に、金属ケーシングを安定化するための方法は、ドイツ連邦共和国特許出願第１０２２６８４８．７号に提案されている。この場合、少なくとも１個のリチウム挿入電極を有し、直接に電極に接しかつ互いに接着剤層または封止層により緊密に結合されている２つの金属シートからなる薄手の可撓性ケーシングを有する電池素子の場合には、金属箔の少なくとも１つが外側で安定性および強度を高めるプラスチック層を備え、金属箔とプラスチック層との間には、付着層が配置されている。
【０００８】
しかし、このような電池素子は、幅広い処理工程で箔複合体中に移されていなければならない。
【特許文献１】欧州特許第０９９７９５９号明細書Ｂ１
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許出願第１０１０２１２５．９号
【特許文献３】ドイツ連邦共和国特許出願第１０２２６８４８．７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、殊に曲げ応力およびねじり応力に抗する機械的安定性に対する高い要件を満たし、かつ簡単に製造可能であり、僅かな層のみから形成されているアクティブなチップカードを記載するという課題に基づく。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、冒頭に記載された上位概念の場合に、電池素子がチップカードの凹所内に配置されており、チップカードおよび電池素子が両側でオーバーレイ−プラスチックフィルムによって被覆されており、このオーバーレイ−プラスチックフィルムがチップカードおよび電池素子と、同時に金属およびプラスチック上に付着する弾性応力調整接着剤により堅固に結合されていることによって解決される。本発明の好ましい実施形式は、従属請求項の記載から認めることができる。
【００１１】
本発明によれば、少なくとも１個のリチウム挿入電極を有する電池素子と、直接に電極に接触しかつ互いに接着剤層および封止層により緊密に結合されている２つの金属箔からなる薄手の可撓性ケーシングとをスマートカード中に貼り合わせることは、環境温度で弾性接着剤により行なわれる。この場合、スマートカードまたはチップカードは、多層で曲げの乏しいプラスチック複合体であり、このプラスチック複合体は、例えばセンサー機構、データ記憶およびデータポーリングのような機能を有する。
【００１２】
電池素子は、チップカードの凹所内に配置されており、チップカードおよび電池素子は、両側で同時に金属およびプラスチック上に付着する弾性応力調整接着剤によりチップカードおよび電池素子と堅固に結合されているオーバーレイ−プラスチックフィルムによって被覆されている。このオーバーレイ−プラスチックフィルムは、冷間貼合せによって施こされている。
【００１３】
熱間貼合せの場合には、圧力および同時により高い温度（典型的には１００℃を上廻る）の作用によって、プラスチック層は、互いに平らに表面上で溶融され；この場合、表面は、互いに付着して接したままであり、使用されたプラスチックフィルムから１つの複合体が生じる。熱間貼合せに対してエネルギーを節約する１つの選択的方法は、所謂冷間貼合せである。熱間貼合せの場合と同様に、圧力は、互いに重なり合って堆積されたフィルム上に発揮されるが；しかし、接着すべき表面の一体化は、環境温度（室温）または５０℃までの熱い温度で行なわれる。本発明による一成分系の接着剤は、流動能を有する粘性材料であり、この粘性材料は、電池素子をカプセル化し、その中にスマートカードを埋封させ、重合（硬化）後にコアフィルムおよび電池素子の金属ケーシング表面に対して残存する表面付着力を生じさせる。
【００１４】
接着剤は、３５℃〜７０℃のガラス転移温度およびＤＩＮ  ＩＳＯ５２７による引裂時の伸び４０〜５２％を有し、光硬化性である。殊に、接着剤は、エポキシ樹脂または熱可塑性のポリウレタンを基礎とする材料である。
【００１５】
オーバーレイ−プラスチックフィルムは、有利にＰＶＣからなる。コアフィルムに対するカード−オーバーレイ−、オーバーレイ−フィルムに対するケーシングの金属表面およびコアフィルムに対する金属ケーシングにおける全ての表面付着部は、冷間貼合せによって製造されている。
【００１６】
本発明によれば、室温で起こる硬化と結び付いた弾性、即ち応力調整接着剤を使用することによって、スマートカード−接着剤−平面状セルの全体系は、機械的に安定な系に移されることができ、この機械的に安定な系は、全部でＩＳＯ−曲げ試験の間に高い負荷可能性に一致した。
【００１７】
別の、一般に脆性の接着剤を用いる試験を実施する場合には、２０％〜１００％の欠陥商品の割合が生じた。ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ５２７による約４０％〜５２％の引裂時の伸びおよび４５℃〜４９℃のガラス転移温度を有する、応力調整で光活性可能なエポキシ樹脂を使用する場合には、電池素子もしくはバッテリーまたはカードの損傷は、全く起こらない。
【００１８】
ガラス温度またはガラス転移温度（Ｔｇ）は、無定形または部分結晶性のポリマーがゴム弾性状態または液体状態から硬質弾性状態またはガラス状態に移行する温度であるかまたはこれと反対の場合の温度である。この現象は、もつれたポリマーの長い鎖のセグメントのブラウン分子運動の凍結または融解に基づくものである。ガラス温度に達した場合には、物理的性質は、著しく変化される。このための例は、粘度または硬度である。
【００１９】
曲げ試験における性質にとって、試験の際に好ましい性質を示す、本発明により有利に使用されるエポキシ樹脂が約５０℃である比較的に低いガラス温度を有するという事実は、特に好ましい。従って、この硬化されたエポキシ樹脂は、例えば１４０℃のガラス温度を有し、したがって脆性であり、かつＩＳＯ曲げ試験の際に亀裂を生じるようなエポキシ樹脂よりも弾性である。
【００２０】
エポキシ樹脂は、殊にエポキシ基を有しかつ重合法によって所謂熱硬化性樹脂に変換されうる（”硬化される”）、多くの場合にオリゴマーの有機化合物である。硬化処理の場合の目減りは、僅かであり、硬化された製品は、応力を含まず、耐亀裂性であり、このことは、曲げ試験にとって著しく有利である。更に、このエポキシ樹脂は、金属表面、例えば銅の上で付着するかまたは接着し、当該の機械的に不安定な薄手の銅は、銅を有する、弾性および安定な全複合体のエポキシ樹脂に変換される。
【００２１】
ＩＣ−チップおよびエネルギー蓄積器としての電池素子を有する、本発明による薄手の電子チップカードは、図１に示されている。
【実施例】
【００２２】
カード材料としては、ＰＶＣ／ＡＢＳ配合物（この場合、ＰＶＣは、ポリ塩化ビニルであり、ＡＢＳは、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン−コポリマーである）からなるコアフィルム１が使用され、このコアフィルムは、切欠内に電池素子３を有する。オーバーレイ−フィルム２は、ＰＶＣからなる。
【００２３】
好ましい接着剤４は、変性された一成分系エポキシ樹脂（例えば、DELO社、ドイツ連邦共和国、の製品Katiobond（登録商標））である。硬化は、可視光線での光活性化によって行なわれる。スマートカードにおける銅ケーシングを有する電池素子の使用にとって重要な卓越した性質は、金属表面上での卓越した接着力である。最終強度は、２４時間後に達成される。
【００２４】
エポキシ樹脂は、良好な化学的安定性を有し、生理的に懸念されない。この特殊なエポキシ樹脂は、硬化過程の際に僅かな目減りを有し、硬化後に応力を含まずかつ耐亀裂性であるプラスチックを生じ；これは、曲げ試験の際に著しい利点を生じる。
【００２５】
また、本発明による接着剤としては、ポリウレタンを基礎とする熱可塑性の接着剤、例えばHenkel TPU QR 4663が成果を収めて使用されうる。
【００２６】
薄手の電子チップカードの製造のために、電池素子３を嵌め込むことができるようにするために、コアフィルム１を打ち抜く。次に、計量供給された接着剤量をナイフ塗布によって全面でコアフィルム１上に塗布し；この場合、接着剤４は、コアフィルム１と電池素子３との間の空隙内にも流れ込む。その後に、オーバーレイ−フィルム２を載置し、この前段階を貼り合わされるカードの方に転じ、ナイフ塗布工程を繰返し、第２のオーバーレイ−フィルム２を載置する。カードの圧縮後（熱の導入なし）、硬化工程を開始させるために、このカードを露光する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ＩＣ−チップおよびエネルギー蓄積器としての電池素子を有する、本発明による薄手の電子チップカードを示す略図。
【符号の説明】
【００２８】
１  コアフィルム、
２  オーバーレイ−フィルム、
３  電池素子、
４  接着剤
【図１】
2004234638.tif 000003