專利名稱：制造無觸點芯片卡的方法
技術領域：
本發明涉及諸如無觸點芯片卡的便攜產品領域，該芯片卡具有卡體、電子模塊和與所述模塊相連接的天線。本發明具體涉及制造此種卡的方法。
此種卡是用于諸如銀行、電話或不同的身份識別方面。它們可以特別地用于遠程交易，當靠近一個端子時，他們就可從遠處獲得一定量的借項，并在此處他們也可被從遠處再次被收費。
這些操作是由卡上的電子元件與接收裝置或讀出器之間的遠距電磁耦合(一般為感應型)來實現的。這種耦合發生在讀模式或在讀/寫模式，且數據的傳輸是以射頻或超高頻進行的。
無論有或沒有觸點的芯片卡，都是以標準尺寸來生產的。一個標準尺寸為ISO 7810，與標準格式對應，為85mm長，54mm寬和0.76mm厚，本發明并不局限于此。
用冷壓技術生產無觸點芯片卡的方法是已知的。這種方法如
圖1A所示。在這種情況下，由與電子模塊7相連接的繞線制成的天線5構成的電子組件，也稱作詢答機就布置在第一塑料片1上。將諸如聚亞安酯的液態樹脂8涂在其上以將電子組件埋起來。最后的步驟包括以上層塑料片6蓋住樹脂8，然后進行冷壓，以使樹脂8與下層片1和上層片6熔接起來。
在圖1B的變化方案中，電子組件可由包括天線31的印刷電路型薄片30和與所述天線31相連接的芯片或模塊40構成，并通過冷壓、交疊、蝕刻或絲網印來制成。
在這些情況下，模塊與天線的連接可通過諸如錫/鉛焊劑、超聲波焊接、墊壓或導電膠來實現。
這些方法，不管如何變化都有缺點。第一個缺點是電子組件不能完全不動地附到卡的外層片上。結果，有時電子組件的分度就會相對于外層片而有移位。當所述的片之前未被切割時，這種位移會導致在按卡的規格切割片時，會切割到電子組件并將之損壞。此外，需要處理三個獨立的元素兩個外層片1和6，及電子組件。
此外，當涂液態樹脂時，會在電子組件的周圍形成氣泡。這些氣泡會使卡的表面產生缺陷。這些表面缺陷不僅難看而且在對卡進行裝飾和個性化的印制時也會造成困難。這是因為表面缺陷產生了凹窩，它局部地妨礙了材料的流動性，結果，難于在卡的整個表面上獲得優質的印制圖形。在所述卡經歷了溫度變化后，隨著卡的老化，其表面缺陷有擴大的趨勢。
圖2示出本發明人所提出的制造無觸點芯片卡的另一方法。這種方法包括在兩個外層片10之一的表面上產生天線11然后將芯片20與天線相連接的步驟。天線11由諸如絲網印、冷壓或導線交疊來產生。它呈螺旋形，其端頭上有連接端15。芯片20的非有效的后面由絕緣膠25直接粘到天線上。電連接是由導電樹脂27實現的，它涂在兩個連接端15和接觸焊盤21上。隨后在電子組件上涂液態樹脂18，并借助于冷壓將上層片16熔接在第一片10上。在此情況下，要控制的獨立元素數被減到兩個。這些元素是第一外層片10不可動地附著在電子組件上，及第二外層片16與電子組件之間的附合。
但此方法也有缺點。非常明顯它不能使模塊在良好狀態下工作，但僅可使芯片能在良好狀態下工作。這是因為，如果用模塊，帶有接觸區的金屬格柵會朝著天線的跡線取向。用絕緣膠將模塊固定在天線的跡線上，同時避免此天線與模塊的金屬格柵間的短路。模塊的金屬格柵的接觸區直接與天線的連接端相連接。但在此情況下，非常難于控制天線的跡線之間的絕緣和天線與模塊的金屬格柵之間的絕緣。
最后用于固定模塊和將其與天線圈電絕緣的絕緣膠并不總是較好地分布在天線的跡線之間，這樣就會在模塊周圍形成氣泡。氣泡會在卡的表面產生缺陷，這種缺陷很不美觀，在對卡進行印制和個性化時會有困難。
本發明的一個目標包括制造無觸點芯片卡，它具有與天線相連的電子模塊，生產這種卡僅需要控制兩個獨立的元素，并可以克服與已有技術的方法有關的缺點。
本發明更具體的目的是提供一種制造無觸點的芯片支撐體的方法，該芯片支撐體包括電子組件，該電子組件具有一個天線和與該天線相連接的至少一個微電路，所述電子組件埋在由冷壓片層構成的支撐體內，其特征在于包括下述步驟在第一支撐片上產生天線，所述天線為螺旋形，在其端頭上有連接端；產生一個絕緣橋，部分地覆蓋天線圈，連接端的至少一部分除外；將填充材料滴沉積在絕緣橋上；對著絕緣橋和填充材料使微電路變形，并建立從微電路到天線的連接端的電連接。
根據另一特征，該方法包括步驟對著先前形成的電子組件使第二片變形并進行所述第一和第二片的冷壓。
根據本發明的方法，僅剩兩個元素要加操控，即兩個外層片。由于電子組件是不可動地附到外層片之一上的，就不存在地址會改變的問題。絕緣橋用于在天線跡線與模塊的金屬格柵之間提供電絕緣。它還可將天線跡線之間的殘余空氣排掉。填充材料填在模塊與絕緣橋之間的空間中并可將模塊周圍的殘余空氣排掉。隨著殘余空氣被排除，就可避免出現氣泡和表面缺陷。
填充材料可以為氰基丙烯酸酯基膠。
根據本發明的另一特征，絕緣橋基本上為矩形，并在兩個給定位置有兩個凹口，以使天線的連接端暴露出來。
絕緣橋最好是用液態樹脂經絲網印刷制成的，并在紫外線下進行聚合反應。
絕緣橋的厚度最好為15-60μm。
根據本發明的另一特征，由沉積在天線的連接端上的導電膠來實現模塊與天線間的電連接。
根據本發明的另一特征，由集成電路芯片來代替電子模塊。
根據本發明的另一特征，微電路是安置在電子模塊上的，這樣，金屬接觸區就對著絕緣橋和填充材料安置。
本發明的另一目的還涉及一種無接觸芯片卡，具有由電子模塊和與所述模塊相連的天線構成的電子組件，所述電子模塊埋在卡體內，其特征在于電子組件固定在第一支撐片上，在所述第一支撐片上產生天線，模塊被轉移，這樣，其金屬接觸區面向天線圈；由填充材料覆蓋的絕緣橋置于模塊和天線圈之間，所述絕緣橋的幾何尺寸使其不能覆蓋天線的連接端，以建立與電子模塊的電連接。
圖1A和1B是已描述過的根據已有技術的已知方法的兩個變種生產的兩個無觸點芯片卡的兩個縱向剖面圖；圖2為已描述過的根據另一方法的另一無觸點芯片卡的縱向剖面圖；圖3A和3B分別為根據本發明的方法制造的第一步驟期間無觸點芯片卡的縱剖面圖和頂視圖；圖4為在制造的另一階段圖3A和3B的無觸點芯片卡的縱剖面圖；圖5A-5D為頂視圖，示出生產天線上的絕緣橋的步驟；圖6為在制造的最后階段圖3A至4的無觸點芯片卡的縱剖面圖；圖7為在制造的最后階段按另一實施例的另一芯片卡的縱剖面圖。
根據本發明的制造方法的第一步包括在襯層100上生產天線200(圖3A和3B)。襯層100可由PVC的塑料制成。它可以為任何支撐體，它可以呈條帶方式或大張的方式存在。在此情況下，不管用什么方法制造的任何一個階段都可按卡的格式對其進行切割。在一個變型中，它可預先按卡的格式來切割。在圖3A和3B所示的實例中，該襯層早已被按卡的格式在生產天線之前就切割了，并且呈片狀。其厚度在100至200μm間。與支撐天線200的相對的面110用作卡體的外表面。
天線200是由諸如銀墨水的導電墨進行絲網印而制成的。隨后這種墨水在60℃下干燥約2-15分鐘。在改變的實施例中，天線也可以按諸如疊合導線或蝕刻銅或鋁膜的其它已知技術來生產。它為螺旋形且包括至少兩圈。通常，天線的導電跡線的寬度在0.15至3mm之間，且彼此相隔0.15-2mm。
天線的厚度在10-40μm間。天線200在其端頭上具有兩個連接端250，用于與電子模塊的電連接。這些連接端250間的空隙最好為2-15mm。此外，天線為螺旋形，這樣，天線圈就在連接端之間通過。
圖4所示的根據本發明的制造無觸點芯片卡的方法的下一步包括生產一個絕緣橋300，部分地覆蓋天線圈200，除了連接端250。絕緣橋300是由諸如液態樹脂的介電材料制成的，如杜邦公司標為CB018的樹脂。這種絕緣橋300在通過此天線的連接端250之間的天線200的跡線之間提供電絕緣。此外，在轉移所述電子模塊時可以避免天線和電子模塊間產生的短路。此絕緣橋的角色和優點將在參照電子模塊轉移步驟的描述而更加清楚。
此絕緣橋300的厚度是以完好地覆蓋天線圈。因此，其整個厚度最好在15-60μm，以使天線圈被覆蓋5-20μm厚。
絕緣橋300是由液體樹脂絲網印而生產出來的。此絲網印可沉積出良好的幾何體，并將在天線的跡線之間的空間填滿，在這些空間中的空氣隨后由樹脂將其排空。在進行絲網印之后，在紫外線照射下進行絕緣橋固化的聚合反應。在變型實施例中，也可以通過噴灑液態樹脂而獲得絕緣橋。
圖5A-5D示出此絕緣橋300的優化幾何尺寸，以及天線圈200的沉積。此絕緣橋300基本為矩形并有兩個凹口350。這兩個凹口350位于絕緣橋的側面，在疊放于天線200的連接端250上的區域。
因此，絕緣橋300可覆蓋位于連接端250之間的天線圈200的區域，同時由凹口350使所述連接端250的至少一部分暴露出來。
此方法的下一步包括在天線200的連接端250上沉積導電材料400，以在電子模塊和天線之間產生電連接。此導電材料400由諸如含有導電銀顆粒的膠構成。
另外直徑約1-3mm的一滴填充材料500就加在絕緣橋300的中心，該材料可包括基于氰基丙烯酸酯的絕緣膠。填充材料必須能涂布開，并在所述模塊在下述步驟被轉移時能填充絕緣橋300與模塊間的空隙。對此空隙的填棄可避免氣泡的出現而導致的表面缺陷。在變型實施例中，此填棄材料500可以直線形式沉積。最好在填充導電材料400之后填充填充材料。
電子模塊600隨后被放在覆蓋天線圈200(見圖6)的絕緣橋300的頂部。所用的模塊600為一種常規的模塊，它包括集成電路芯片，其接觸焊盤通過導線與覆鎳和覆金的銅制成的金屬格柵610的接觸區相連接。該芯片和導線進而由包封樹脂620保護起來。模塊600被轉移，這樣，具有其接觸區的金屬格柵610被面向絕緣橋300和填充材料500。模塊600的尺寸是可變的，其長度在3-20mm而寬度也在3-20mm。它有至少兩個單獨的位于面向天線的連接端250的模塊的相對端頭的接觸區。接觸區可以本身已知的方式放在支撐膜上。
用壓力將模塊600放在其預定的位置上。在加壓的影響下，諸如氰基丙烯酸基的填充材料500在模塊600下流動和擴散。通過擴散，可將絕緣橋和模塊間引起表面缺陷的殘余空氣擠出。這種絕緣填充材料可通過其粘性(并非必須)將模塊固定；其主要作用實際上是避免模塊下出現空隙，也就是說避免出現任何殘存空氣。
模塊在天線上的機械緊固的主要部分是由連接材料400提供的。在此例中，此連接材料400是由導電膠構成的。導電材料400的擴散是受控的，并由特定尺寸的絕緣橋和凹口350粘住。這些凹口實際上避免了導電材料在絕緣橋300的表面的擴散并在其變形時避免模塊接觸區之間的短路。導電膠在約60℃下聚合反應約8小時。這種聚合反應可將組件熔接并建立良好的電連接。在一個變型中，也可由錫/鉛焊劑實現模塊與天線之間的電連接。
在一個變型實施例中，模塊也可由集成電路芯片來代替。此變型如圖7所示。在此實例中，芯片800被轉移，這樣其無作用的后面就抵住絕緣橋300和填充材料500。導電樹脂900的沉積可實現芯片800的接觸焊盤810與天線200的連接端250之間的電連接。
由與天線200相連的模塊600(或芯片800)構成的電子組件就完全做好并直接固定到支撐片100上。這樣就可緊固地附到支撐片100上。
根據本發明的方法的最終步驟包括以第二塑料片700覆蓋電子組件并進行冷壓。在冷壓時，諸如聚亞安酯型的液態樹脂被擠出以使構成卡體的兩個塑料片100和700被熔接在一起。隨著殘余空氣從電子組件周圍排空，對空余空間填充的結果，使氣泡不能再在此制造階段形成。
根據本發明的方法，獨立元素數被減為兩個。這些獨立元素是支撐電子組件的第一片100和第二片700。
絕緣橋300在穿過此天線的連接端250之間的天線200的跡線之間，以及模塊600的金屬格柵上提供電絕緣。在設有絕緣橋時，此模塊的金屬接觸區將與天線的跡線直接接觸并會產生短路以破壞電子組件的正常工作。絕緣橋也可使天線跡線之間的殘余空氣排空，從而避免形成氣泡和表面缺陷。
權利要求
1.一種制造無觸點的芯片支撐體的方法，該芯片支撐體包括電子組件，該電子組件具有一個天線(200)和與該天線相連接的至少一個微電路(600)，所述電子組件埋在由冷壓片層構成的支撐體內，其特征在于包括下述步驟在第一支撐片(100)上產生天線(200)，所述天線為螺旋形，在其端頭上有連接端(250)；產生一個絕緣橋(300)，部分地覆蓋天線圈(200)，連接端(250)的至少一部分除外；將填充材料(500)滴沉積在絕緣橋上；對著絕緣橋(300)和填充材料(500)使微電路(600)變形，并建立從微電路到天線(200)的連接端(250)的電連接。
2.如權利要求1的制造無觸點芯片支撐體的方法，其特征在于包括步驟對著先前形成的電子組件使第二片(700)變形并進行所述第一和第二片的冷壓。
3.如權利要求1或2的方法，其特征在于填充材料(500)是氰基丙烯酸酯基膠。
4.如前述任一權利要求的方法，其特征在于絕緣橋基本上為矩形，并在兩個給定位置有兩個凹口(350)，以使天線(200)的連接端(250)暴露出來。
5.如前述任一權利要求的方法，其特征在于絕緣橋(300)是用液態樹脂經絲網印刷制成的，并在紫外線下進行聚合反應。
6.如前述任一權利要求的方法，其特征在于絕緣橋(300)的厚度為15-60μm。
7.如前述任一權利要求的方法，其特征在于由沉積在天線(200)的連接端(250)上的導電膠來實現模塊(600)與天線(200)間的電連接。
8.如前述任一權利要求的方法，其特征在于天線(200)的厚度為10-40μm。
9.如前述任一權利要求的方法，其特征在于由集成電路芯片來代替電子模塊。
10.如如前述任一權利要求的方法，其特征在于微電路是安置在電子模塊上的，這樣，金屬接觸區就對著絕緣橋和填充材料安置。
11.一種無接觸芯片卡，具有由電子模塊(600)和與所述模塊相連的天線(200)構成的電子組件，所述電子模塊埋在卡體內，其特征在于電子組件固定在第一支撐片(100)上，在所述第一支撐片(100)上產生天線(200)，模塊(600)被轉移，這樣，其金屬接觸區(610)面向天線圈；由填充材料(500)覆蓋的絕緣橋(300)置于模塊(600)和天線圈(200)之間，所述絕緣橋(300)的幾何尺寸使其不能覆蓋天線的連接端(250)，以建立與電子模塊(600)的電連接。
全文摘要
本發明涉及制造包括電子模塊(600)和與之相連接的天線(200)的無接觸芯片卡。本發明的方法包括步驟:在第一支撐片(100)上產生天線(200),所述天線(200)為螺旋形,在其端頭上有連接端(250);產生一個絕緣橋(300),部分地覆蓋天線圈(200),連接端(250)的至少一部分除外;將填充材料(500)滴沉積在絕緣橋上;對著絕緣橋(300)使微電路(600)變形,并建立從微電路到天線(200)的連接端(250)的電連接。
文檔編號H05K3/30GK1331820SQ99814850
公開日2002年1月16日 申請日期1999年11月29日 優先權日1998年12月21日
發明者L·奧多, S·阿雅拉, M·扎夫拉尼 申請人:格姆普拉斯公司