專利名稱：無觸點電子模塊、帶有該模塊的芯片卡及制造該模塊的方法
技術領域：
本發明涉及諸如無觸點芯片卡的便攜產品領域，該芯片卡具有包括集成電路芯片的電子模塊。本發明還涉及制造此種卡的方法及制造者用于插入這些卡中的無觸點電子模塊的方法。
不管是有無觸點的芯片卡都是以標準尺寸生產的。一個標準尺寸為ISO 7810，與標準格式卡對應，為85mm長，54mm寬和0.76mm厚，本發明并不局限于此。
現在用的諸如電話卡就是這種帶觸點的芯片卡。這些卡表面的金屬用于與讀出器的讀出頭相接觸以進行數據的電傳輸。為了不斷地提供良好的數據電傳輸質量，需要對讀出頭的連接器進行常規的維護。但這種常規維護會有相當大的花費。
本發明建議避免這種花費并免去維護操作。因此建議用可以用在此讀出器中的無觸點芯片卡來代替現有的帶觸點的芯片卡。在這種情況下，信息的交換是由卡上的電子元件與接收裝置或讀出器之間的電磁耦合(感應型)來完成的。這種耦合可僅以讀出方式，或以讀/寫方式實現的。
但電話卡是為了大量地發行而在公眾中分布使用的。因此本發明的目的還在于以非常低的成本生產這種無觸點的芯片卡。
當然用這些卡作電話卡僅是一個實例，它將在本發明中加以詳述，但本發明并不局限于此。事實上，它涉及所有低成本的無觸點卡，這些卡可用于諸如銀行交易的許多其它工作上。
如
圖1A和1B所示，在已有技術中已有一種減少制造無觸點芯片卡的方案。這種方案包括更為詳細的電子模塊20的生產方案，包括天線25和對卡體10內空腔11中的此模塊20的替換。此電子模塊20具有一個介電支撐體21(例如由透明塑料制成)，在其上覆有由銅制成的導電的天線導線25。此天線25有多圈。用膠將集成電路芯片26轉移和固定在介電支撐體21上。此芯片由諸如導線27(圖1A)接到天線25的連接區28上，或通過將導電膠加在天線25的連接端28上(圖1B)而與之直接相連。但在后一種情況下，為了避免短路，必須在芯片26和由此芯片所蓋住的天線盤繞區之間插入絕緣體。隨后由封裝樹脂29將芯片26與其上的和天線25相連接的部分保護起來(圖1A)。
隨后將由此獲得的模塊20送入卡10的空腔11中，并用膠30將之固定，并使模塊的介電支撐體12與卡10的表面齊平(圖1A)。
由于要在介電支撐體上覆天線導體的步驟和介電支撐體本身使其成本仍很高，因而此解決方案仍不能令人滿意。事實上，由于此種卡的產量非常大，因此要盡可能地降低制造成本。
本發明可進一步降低成本并以非常低的生產成本生產無觸點芯片卡。為此建議一種適用于制造無觸點芯片卡的電子模塊，并具有一個與天線相連接的集成電路芯片，以使模塊可無觸點地工作，所述天線被整體地包容在該模塊中，其特征在于所述天線是由至少一個導電圈構成的，它是通過切割金屬膜，使所述天線的兩端與集成電路芯片的兩個接觸焊盤相電連接而獲得的。
根據本發明的另一特征，天線圈的寬度在750μm至1mm的數量級內。
根據本發明的模塊并不包括任何介電支撐體，且天線是通過簡單地切割金屬膜且并不覆在介電支撐體上而獲得的。不再使用介電支撐體，且不再進行昂貴的覆膜步驟，可以大大降低無觸點電子模塊的生產成本。與前面描述的生產已有技術的模塊相比，生產本發明的模塊的成本可減少約30％。當在每日要生產30000個芯片卡時，這種成本的減少是可觀的。
根據本發明的另一特征，集成電路芯片是跨在天線圈上的，由導線將天線的連接端與集成電路的對應接觸焊盤相連接，在集成電路芯片和所述芯片下的天線圈的至少一個區之間插入絕緣膠。
根據本發明的再一特征，集成電路芯片跨在天線圈的兩端上，以使其接觸焊盤與所述天線的連接端電連接。在這種情況下，用導電膠實現集成電路接觸焊盤與天線的連接端之間的電連接。
本發明的另一目的為提供制造此種無觸點的電子模塊的方法。該方法的特征在于具有以下步驟通過對金屬膜沖壓并隨后以任何數量級預切割天線圈；在所述天線圈上固定集成電路芯片，并在所述芯片的接觸焊盤和天線的連接端之間實現電連接；將天線圈從金屬膜上完全脫離開。
本發明的另一目的在于提供無觸點芯片卡，其特征在于它具有根據本發明的電子模塊。
本發明的最后一個目的在于提供一種制造這種無觸點芯片卡的方法，該芯片卡包括卡體和根據本發明的電子模塊，其特征是該方法包括下述步驟提供帶空腔的卡體；將電子模塊整個地放入該空腔中，使集成電路芯片置于空腔的底部；將保護樹脂注入空腔中，以填埋所述電子模塊，并將其固定在其位上。
本發明的其它特點和優點將參照示意性的而非限制性的附圖而變得清楚，其中圖1A和1B，已描述過，分別代表插在卡體內的已有技術的兩個變種的無觸點電子模塊的截面圖和頂視圖；圖2A和2B分別為插在卡體內根據本發明的第一實施例的無觸點電子模塊的截面圖和頂視圖；圖3A和3B分別為插在卡體內根據本發明的第二實施例的無觸點電子模塊的截面圖和頂視圖。
圖2A和2B描述了插在卡體40的空腔41中的根據第一實施例的無觸點電子模塊100。為了進行模塊的無觸點工作，該電子模塊具有一個與天線50相連的集成電路芯片55。天線50整體地含在此模塊中。它由至少一個通過切割金屬膜而得到的導電圈。此天線圈50的兩個區51還可電連接到芯片55的兩個接觸焊盤58上。
該天線圈的寬度大于常規多圈天線的寬度。此寬度實際上處在約750μm至1mm間。此天線圈在卡電子元件與讀出器之間具有足夠的電磁傳輸能力。這是由于用本發明的板低成本的無觸點卡代替傳統的有觸點的卡而插入讀出器槽中的結果。在此情況下，無觸點卡將非常靠近讀出器，其距離通常小于5cm，這樣在750μm至1mm寬的天線圈將是以提供電磁數據傳輸。
根據第一實施例，為了固定芯片并避免短路，集成電路芯片55跨放在天線圈50上，并在芯片55和位于所述芯片下的天線圈的至少一個區之間插入絕緣粘性材料56。該絕緣體66可以是諸如絕緣膠，使芯片55與天線圈電絕緣并將其固定在該天線圈上。在此情況下，用導線57以已知的所謂縛線技術將芯片55的兩個接觸焊盤與天線圈電連接起來。
為了生產此種模塊，天線圈50首先通過對由諸如銅制成的金屬膜沖壓而進行預切割。集成電路芯片55隨后轉移到天線圈上并與其連接端電連接。最后，將天線圈從金屬膜上完全脫開以獲得無觸點的電子模塊。
當然，生產電子模塊的方法并不局限于這些步驟。以下的步驟定會遇到在第一步，徹底切割天線圈，然后在第二步，將芯片轉移并接在天線上。但僅在轉移并連接到芯片之后預切割天線并將其從金屬膜上分離開的第一個步驟是優選的，因為在此種情況下，芯片的轉移更容易且可更準確地實施。
此外，根據本發明的方法可以連續地生產這種無觸點的電子模塊。這是因為金屬膜可被連續地驅動，隨著向前行進，進行以下的步驟為了形成天線圈而進行預切割，隨后將其轉移并連接到集成電路芯片上。在此情況下，在電子模塊轉移到卡體的空腔之前，該電子模塊才最終從金屬膜上脫離開。
芯片55及其與天線50的連接線(如連接線57)可由保護樹脂封裝起來。但此封裝并非必須也并非必須象圖2A和2B所畫出的那樣。事實上，此封裝并非是必須的，因為一旦如此制作的模塊100被裝入卡體40的空腔41中時，此模塊就被埋入到注入空腔41中的樹脂60中。卡體40的空腔41可通過機加工或注模成型。該樹脂可使模塊同時固定在其位置并保護它免受外部沖擊。模塊裝入空腔41的方式是，集成電路芯片55放在空腔底部，在天線圈之下(如圖2A截面圖所示)。
圖3A和3B分別繪出另一插入到在卡體40中預加工出來的空腔41中的無觸點電子模塊100的截面圖和頂視圖。模塊100的生產和向卡體40的空腔41的裝入與前述的方式相同。
在第二實施例中改變之處是集成電路芯片75是裝在天線70上的并與之相連接。在此情況下，事實上芯片75是跨在天線圈70的兩端71上的，使其兩個接觸焊盤76踏在天線圈70的兩端(或連接端)71上。由導電膠實現芯片75的焊盤76與天線70的連接端71的電連接，同時可將芯片固定在天線上。
在已參考圖2A-3B的兩個實施例中，卡體中的空腔41、及天線圈50、70是以環形實現的。但本發明當然并不局限于這種形狀。事實上，天線圈象空腔41那樣，可以諸如矩形，或三角形的任何其它形狀來實現。
本發明可以明顯地減少制造無觸點卡的成本。它還用同一組裝線來生產帶集成天線的電子模塊及無觸點卡。
根據另一實施例，一種已知的結構用在放入空腔41中的無觸點模塊中，并以填充樹脂覆蓋。該模塊可為圖1A所示的那樣。
根據本發明的經濟方法可被用在模塊構造和天線上。天線可由金屬線來實現。
所獲的卡的經濟結構是帶空腔的卡體，它例如為環形，例如0.5-1.5厘米寬，與天線相連的芯片整個放入空腔中且填充材料蓋住芯片和天線，其表面盡可能與卡體的表面齊平。
根據本發明的卡體40中的空腔41可包括取中裝置，其用于將天線70精確地相對于空腔41取中并進而相對于卡的邊沿取中。因此，天線70將正好在讀出器的中心。例如，這些裝置可由一個或多個從底部伸出并在空腔中間的圓錐形的指構成。該空腔的側壁是向外張開的。
權利要求
1.一種適用于制造無觸點智能卡的電子模塊(100)，且該電子模塊含有一個與天線(50；70)相連接的集成電路芯片(55；75)，以使模塊可無觸點地工作，所述天線(50；70)被整體地包容在該模塊中，其特征在于所述天線(50；70)是由至少一個導電圈構成的，它是通過切割金屬膜，使所述導電圈的兩端(51；71)與集成電路芯片(55；75)上的兩個接觸焊盤(58；76)相連接而獲得的。
2.如權利要求1的電子模塊，其特征在于所述天線圈(50；70)的寬度約在750μm至1mm數量級內。
3.如權利要求1或2的電子模塊，其特征在于所述集成電路芯片(55)是跨在天線圈(50)上的，由導線(57)將天線(51)的連接端與集成電路芯片(55)上的對應接觸焊盤(58)相連接，并且在所述集成電路芯片(55)和位于所述芯片下的天線圈(50)的至少一個區之間插入絕緣膠(56)。
4.如權利要求1或2的電子模塊，其特征在于所述集成電路芯片(75)跨在所述天線圈(70)的兩端(71)上，以使所述芯片的兩個接觸焊盤(76)與所述天線(70)的連接端(71)電連接。
5.如權利要求4的模塊，其特征在于所述集成電路芯片(75)的接觸焊盤(76)與所述天線(70)的連接端(71)之間的電連接是通過導電膠實現的。
6.如前面任一權利要求的制造電子模塊的方法，其特征在于該方法包括如下步驟通過對金屬膜沖壓并隨后以任何順序對天線圈(50；70)的記數；將集成電路芯片(55；75)固定到所述天線圈(50；70)上，并在所述芯片的接觸焊盤和所述天線的連接端之間實現電連接；將天線圈從金屬膜上完全脫離開。
7.一種無觸點智能卡，其特征在于它具有如前面任一權利要求的電子模塊。
8.一種如權利要求7的制造無觸點智能卡的方法，包括卡體和與天線相連接的含有集成電路芯片的電子模塊，以便可以無觸點工作，其特征在于它包括如下步驟提供給卡體(40)一個空腔(41)；將所述電子模塊(100)完全放入所述空腔中；將保護樹脂(60)注入所述空腔(41)中，以使所述電子模塊(100)埋于此空腔中并將其固定在它所處的位置上。
全文摘要
本發明涉及專用于插入無觸點芯片卡空腔中的無觸點電子模塊。所述模塊包括與天線相連接的集成電路芯片,以使模塊起到無觸點的作用,所述天線完全含在該模塊中。本發明的特征在于該天線包括至少一個導電圈,它是通過切割金屬膜、使所述導電圈的兩端與集成電路芯片卡的兩個接觸焊盤相連接而獲得的。所述模塊被放入無觸點芯片卡的空腔中,這樣,集成電路芯片卡就放在所述空腔的基底上。隨后注入樹脂將該模塊埋入并固定在其位置上。
文檔編號G06K19/077GK1329735SQ9981410
公開日2002年1月2日 申請日期1999年11月22日 優先權日1998年12月4日
發明者J·－P·格洛東, L·舍維倫, R·弗雷曼 申請人:格姆普拉斯公司