专利名称：无触点的数据载体和它的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种无触点的数据载体以及制造一种具有制成摩片式分层结构的无触点数据载体的方法，无触点的数据载体由装在套内的芯片、具有为套所设的孔的中心薄片、盖片和天线组成。
本发明可优先地应用于无触点的芯片卡中。但本发明也适用于其中将装在套内的芯片与天线连接起来的数据载体。这种数据载体可例如应用于防止商品偷窃，或用作带电子保险装置似硬币形状的支付手段。
在现有技术中已知，在无触点的数据载体与写读终端之间的数据和能量传送，借助于电感耦合、微波、电容耦合来实现。发送或接收装置是天线或金属表面，它们与芯片是连接起来的。为了符合现有的尺寸标准和满足数据载体机械承载能力方面的要求，在使用过程中产生的机械力作用下，务必不能造成半导体芯片、电连接或发送与接收装置(下面称为天线)损坏。
已知一些结构，它们将芯片放在一个柔性的导电薄片上并借助于粘结工艺固定，此导电薄片上还带有或构成天线。此外，还已知芯片用触点直接闭合法进行组装。在这种方法中，采用一种可硬化的浇铸或覆盖物质来实现芯片和在芯片与导电片之间接线的机械保护。为了机械保护芯片和简化装配，使用护环、小块编织物以及其他类似材料或装置。
这种结构和方法的缺点是，数据载体和/或天线分层不对称地在一个塑料卡片中压成薄片，其结果是在受弯曲时导致提高了导电线路中的拉应力。还有一个缺点是，芯片不是准确地位于层合片的中心。在塑料卡片弯曲和扭转的情况下，出现因材料和结构本身的不均匀性引起的应力峰值，它会使某些材料破坏，并因而可能导致整个塑料卡片失效。再有一个缺点是，这种分层和材料非对称结构的数据载体容易挠曲。
在现有技术中曾试图通过使用很平的微型外套，以部分地回避这些缺点。
本发明的目的是设计一种无触点的数据载体结构和制造它的方法，使之能低成本地制造，并能基本上避免产生机械应力，这种无触点的数据载体在芯片所在区域内可以具有高设计质量的无干扰层压片表面，以及，它们有在抗弯强度方面的突出优点。
按本发明为达到此目的是通过下述方案来实现的－天线设计在中心薄片之间；－外套由两个大小一样并相对于接合面对称的半套组成，半套上设有边缘斜面和半径；－外套以过盈配合和分层对称地装在中心薄片中；以及－外套上至少有两个处于对称面中的接头，接头与天线连接。
本发明构件的其他有利的设计在权利要求2至10中给出。
按本发明的数据载体通过一系列优点显示出其突出之处1.通过将外套压入中心薄片，使外套在压成层合薄片前可靠固定。外套可以留在薄片中用于各种加工过程，它可以通过挤压接触或通过钎焊或粘结连接点实现与天线接点可靠的连接。
2.通过在中心薄片与外套之间只有很小的间隙，获得一种牢固的中心薄片连接，因此在压成层合薄片时防止包裹空气，并防止以后产生弯曲裂纹。
3.通过将外套边缘做成圆形，在压成薄片时使层合薄片易于流动。除此之外，制成圆边可降低层合薄片中的机械应力。
4.通过削平外套使其对齐，使层压片沿着外套边缘增强，这同样有助于尤其在弯曲负荷下层压片的稳定性，并减小沿外套边缘的机械应力。
5.接头在分层结构的中央从外套引出，可以得到一种完全对称的层合结构，这种结构对于卡片的抗弯强度和卡片的质量均产生有利的效果。此外，这种卡片可以制成完全平的。
其他重要优点包括，制造外套的成本很低；有可能得到一种设计水平非常高的芯片卡；由于外套在孔中和在卡片中位置的最佳结构而具有高度的可靠性；以及这种层合板层便于制造。
按照本发明制造这种数据载体的方法，包括将天线定位在中心薄片上、半套压入中心薄片的孔中、以及将天线与外套接头导电连接。
在这种情况下，中心薄片最好这样安装在半套上，即，在中心薄片冲孔时形成的冲压毛边朝离开外套的方向。
因此，在装配外套时易于自动定心，并能使套的轮廓与孔的轮廓获得一种最佳配合，从而保证将外套清洁地埋入层压薄片中，不会明显影响按设计安放的盖片。
下面借助于实施例进一步说明本发明。在所属的附图中包括
图1按本发明外套侧视图；图2外套的俯视图；图3一个压入中心薄片中的外套；图4至6外套在一种数据载体中的结构举例；图7分成两部分的热塑性套；以及图8带对准销的热塑性套。
在图1和2中表示的外套，设计为基本上分层对称的。在所介绍的实施例中，它具有下列尺寸－外套1的厚度小于或等于570微米，外套外部接头4.1的厚度为40至80微米；－外套1的厚度设计为，比中心薄片10、11以及可能还有天线片15在压成层合薄片状态下的总厚度要大10至50微米；－上半套32和下半套33在边缘区6中成锥形削平对齐，其中对齐部分宽度为0.5毫米至1毫米，使外套上面2或下面3与各有关的边缘面之间，形成了5°至15°的夹角；－外套侧面7倾斜设在外套接头4.1、4.2的分层面之外，它们朝外套上面2或下面3的方向延伸，并尖锥状地与外套上面2或下面3形成角度为85°至70°；－外套棱边8制成一个大于或等于50微米的(倒圆)半径。
图3表示已压入中心薄片10、11中的外套1。
在组装此数据载体时，外套1就象一个两面很平的调整销压入中心薄片10、11中。在所介绍的实例中，外套1有圆形横截面，其中，外接头4.1在分层的中心从外套1伸出。在一般的使用情况下有两个接头就够了。在有更多个接头时，它们最好等距离地分布在外套边上。外套侧面7具有尖锥形外套边缘斜面，采用这种结构，可以用简单的方法自动定心地将外套1装在中心薄片10、11中。外套上下圆形面2、3在边缘区6成锥形削平。
通过在尺寸上协调设计中心薄片的孔12和外套1，可以使外套1在中心薄片10、11中是压入式结构。
在外套厚度5中心处的外套面，在尺寸上大于或等于在中心薄片10、11中的孔12的孔径，而壳体上圆形面2和下圆形面3直径却小于孔12的直径。外套1被中心薄片10、11各容纳一个半套32、33的厚度。中心薄片10、11以及可能还有天线薄片15的厚度，在制成层合片后的总厚度相应于外套边缘处的外套厚度。在这种情况下，装配工作的进行是先将半套32、33压入中心薄片10、11中，接着将中心薄片10、11和盖片压制成层合片。在附图表示的实例中，天线条(Antennenbahnen)9位于中心薄片10、11的一个上。也可以将天线布设在单独的天线薄片15上，或作为扁平线材卷34布设在中心薄片10、11之间。图4至6中表示了相应的设计。
一种有利的设计为，用于推入半套32、33的天线薄片15上的通孔35的尺寸，在宽度上比在外套分层中心5处的外套面大0.4至1毫米，所以在天线薄片孔35的边缘与外套1之间，形成一个没有天线薄片的边缘区18。因此，在压成层合片时，可得到中心薄片10、11直接围绕着外套1的互相牢固连接。
在图4至6中说明了外套1与天线15、34共同工作的结构配置。
图4和5表示了一种设计，其中，天线薄片15放在下中心薄片10上，以及，设有穿过带有天线的薄片15的孔35，孔35的安排使外套1位于天线15导线结构9的中央。从而可使外套1设较短的外接头4.1，并将其(外套)安排在卡片的弯曲中性区中。在这里，外套孔35设在数据载体一个角的附近。
外套接头4.1亦即天线15的接点16最好设在卡片的对角方向。这样可使外套1和接头4在卡片受弯曲负荷作用时处于一个最佳位置。图6表示了一种设计，其中采用了导线天线34。
在图5和6中表示了外套接头4.1与天线15、34连接的最佳实例。其中，设有天线的薄片15在外套1外接头4与天线导线9交叉的区域内，用一种耐温和耐压的电绝缘物质17.1覆盖。因此，可以将天线15制在一个金属面内。
外套1可以用塑料、陶瓷和其他类似材料制造。接头4采用金属，如铜、铁或铁镍合金以及类似的材料制造。它们也可以设计为一种精炼的形式(金、银等)。特别合乎目的的做法是，外套1采用硬弹性材料。用于薄片天线15的基片最好用聚酯、聚酰亚胺、印刷电路板材和类似的材料制造。对于中心薄片10、11最好采用PVC、聚碳酸酯和ABS塑料。
为了提高数据载体的设计质量，最好在外套1的上面2和下面3上印刷上中心薄片10、11的色彩。因而其他颜色的外套面2、3通过盖片穿透可以避免，尤其在深色外套1的情况下否则会造成干扰。
图1表示了一种设计，其中，外套1由两个由电绝缘的塑料制造并由互相粘接的半套19、20组成。在下半套19上设有托条，在粘接状态此托条位于粘合面中。从而取消了现有技术中所需的模制片(Modulfolie)。在芯片组装过程中，下半套19是环形托条的组成部分，并因而可容易和方便地输送。此外，在这里可以利用现有技术中已知的自动化粘接线进行加工。因为非常平和薄的托条与半套19的粘合面处于一个水平上，所以在加工过程中，半套19可容易地与接头42分开。为了位置固定，接头4.1、4.2至少在下半套19区内有燕尾榫形横截面，以便更好地将内接头4.2固定在塑料中。此外，内接头4.2上有网状结构的孔，以便改善啮合。
图8中表示了另一种有利的结构。在这种设计中，在下半套19中设对准销30，在上半套20中设对准孔29*。因此在粘结或浇铸树脂的硬化过程中，避免半套19、20作垂直和水平移动。在这种情况下有利的做法是，通过对准销31顶部的塑性变形，将上半套20压在下半套19上。这样做的结果是，在浇铸树脂的硬化期间，上、下半套19、20停留在一个确定的位置上，而在已知的方法中，浇铸树脂28在润湿力作用下会将半套19、20彼此压开。在现有技术中这一点用加配重来补偿，然而这是一种需要昂贵费用的加工方法。
按照本发明的结构也可以避免加配重，只要在浇铸树脂的硬化期间，在对准销30的顶部涂快速粘接剂或进行快速钎焊粘连(kiebeloeten)，来实现半套19、20的位置保证。
此外，还可以通过采用一种浇铸树脂28，它具有这样的填料颗粒直径，即，此直径略大于对准销30相对于对准孔29的缝隙，以及通过填料颗粒使对准销30与对准孔壁29互相挤紧，从而可以达到沿垂直方向准确地固定半套19、20。
还有，最好在内接头4.2的接触面24与半导体芯片21之间设导线支撑垫带，以减小连接点的负荷，稳定微型导线23的位置。
权利要求
1.具有层压成薄片的分层结构的无触点数据载体，它有一个装在外套内的芯片(21)，有一个带用于外套的孔的中心薄片(10、11)，有面片以及天线，其特征为－天线设在中心薄片之间；－外套由两个大小一样的半套(32、33)组成，它们相对于分开面外部对称，并具有边缘斜面和半径；－外套以过盈配合和分层对称地装在中心薄片(10、11)中；以及－外套至少有两个处于对称面中的接头(4.1、4.2)，它们与天线连接。
2.按照权利要求1所述之数据载体，其特征为半套(32、33)的上面和下面的边缘区具有截锥形斜切面。
3.按照权利要求1或2所述之数据载体，其特征为中心薄片厚度以及可能还有天线薄片厚度的总和，在压成层合薄片后略小于外套最大厚度。
4.按照权利要求1至3之一所述之数据载体，其特征为天线设在一块装在中心薄片(10、11)之间的天线薄片(15)上。
5.按照权利要求1至3之一所述之数据载体，其特征为中心薄片(10、11)之一设计作为天线薄片(15)。
6.按照权利要求1至5之一所述之数据载体，其特征为在天线薄片(15)中的孔，大于外套在其分层中心处的尺寸。
7.按照权利要求1至6之一所述之数据载体，其特征为外套装在天线装置的中心。
8.按照权利要求1至7之一所述之数据载体，其特征为数据载体是矩形的，外套设在数据载体的一个角的附近。
9.按照权利要求1至8之一所述之数据载体，其特征为半套(32、33)互相粘接在一起，在下半套(33)上设有托条，在粘合状态此托条位于两个半套(32、33)的粘接面上。
10.按照权利要求9所述之数据载体，其特征为在两个半套(32、33)的一个上设有对准销(30)，而在另一个半套上设对准孔(29)。
11.制造具有压成薄片的分层结构的无触点数据载体的方法，这种数据载体有一个装在外套内的芯片(21)，有设有用于外套的孔的中心薄片(10、11)，有盖片以及天线，其特征为天线定位在一块中心薄片(10、11)上，半套(32、33)压入中心薄片(10、11)的孔中，以及天线与外套接头导电地连接。
12.按照权利要求11所述之方法，其特征为中心薄片应这样装在半套(32、33)上，即在中心薄片冲孔时形成的冲压毛边(13)朝着离开外套的方向。
全文摘要
本发明涉及一种无触点的数据载体的制造一种具有制成薄片的分层结构的无触点数据载体的方法，这种数据载体由一个装在外套中的芯片、设有用于外套的孔的中心薄片、面片以及天线组成。它可以低成本制造，并能基本上避免产生机械应力，另外，这种数据载体在于芯片所在区域内可具有高的设计质量的无干扰层压片表面，以及，其抗弯强度较高。
文档编号G06K19/07GK1164079SQ96103950
公开日1997年11月5日 申请日期1996年3月29日 优先权日1996年3月29日
发明者曼弗雷德·米哈尔克 申请人:曼弗雷德·米哈尔克