专利名称：用于制造无接触型芯片卡的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造无接触型芯片卡的方法，该芯片卡具有卡体、电子模块以及连接到所述模块的天线。这种卡用于执行各种操作，例如银行操作、电话通信或者各种验证操作。它们特别用于远距离收费操作，其中当它们接近于一个终端时远程地扣除一定的单位数，并且它们也可以远程地充值。
这些操作是通过利用该卡的电极和接收或读取设备之间的电磁耦合而实现的。该耦合发生在读取模式或读/写模式，并且数据的传输是通过射频或微波进行的。
目前所制造的无接触型卡是标准尺寸的便携式物体。通用标准IS0 7810对应于85毫米长、50毫米宽和0.76毫米厚的标准形式的卡。
一种已知用于制造无接触型卡的方法使用热层压技术。这种方法在图1A中示出。它基本上包括堆叠塑料片，至少两片塑料片被穿孔以容纳一个电池模块，然后通过平压方法进行热层压。在该方法的第一步骤更特别地包括把天线5置于塑料片2上，该塑料片在接近天线5的连接端15的位置处被穿孔。该穿孔用于容纳电子模块7，其接触片12与天线5的连接端15电连接。
在第二步骤中，支承天线5和嵌入在薄片中的孔窗中的电子模块7的塑料片2在其两面上覆盖有两块其它塑料片3和4。塑料片3和4分别具有一个穿孔。因此，一旦薄片2、3和4被组装时，穿孔使得能够形成用于容纳电子模块7的凹槽。该凹槽具有比模块7的尺寸略大的尺寸(长和宽)。该薄片的组合通常称为一个“镶嵌物”或“插入物”。底部为1顶部为6的塑料片还置于该镶嵌物或插入物的两侧，以形成该卡的正面和反面。构成镶嵌物或插入物的薄片2、3和4以及底部1和顶部6薄片通过热层压相互连接和融合。
但是，该方法具有一些缺点。它难以精确地对电子模块7的厚度确定穿孔薄片2、3或4的厚度。该薄片的过小厚度导致电子模块凸出，因此造成缺陷和视觉缺陷。太大的厚度使得对该模块的压力不足，因此也造成视觉缺陷。另外，几块穿孔薄片的使用需要它们之间相互精确定位。该定位难以精确实现，并且使得制造效率下降并且该卡的成本价格上升。实验表明，由于在定位穿孔薄片上的困难，难以获得该卡的正确外观。最小的偏移在接近于电子模块7的该卡表面上产生视觉标记。
目前有两种改进外观的变形。第一种变形是通过第一层压形成构成镶嵌物或插入物的薄片2、3或4组合。然后在三个穿孔薄片2、3或4的组合每一侧加上另外两个完整的薄片。该第一层压消除了缺陷。然后用薄片1和6的第二层叠形成该卡的正反面。第二种变形包括在电子模块7的每一侧局部导入一种流速比构成镶嵌物或插入物的PVC(聚氯乙烯)更快的材料。在流动时，该材料减小模块周围的视觉缺陷。这两种变形可以分别使用或组合使用。但是，这两种变形也具有缺点。层压或材料导入的附加步骤是成本的另外来源。
某种材料的局部导入也会造成在该模块中的凸起。该凸起使得该模块变得脆弱，并且使该卡表面不美观。表面缺陷以及模块变脆弱的实施也意味着大量卡片最终会被废弃。相应地，这种穿孔热层压塑料片的堆叠不适合以低成本进行无接触型芯片卡的大规模生产。
用于制造无接触型芯片卡的另一种方法包括在两个塑料片之间放置液态树脂，然后进行冷层压。这种方法的一个例子在图1B中以截面示出。在这种情况下，包括以线圈形式连接到电子模块7的天线5的电子组件置于第一塑料片1上。然后，例如由聚氨酯所制成的液态树脂8被嵌入在该电子组件中。然后，最后步骤包括用一个顶部塑料片6覆盖该树脂，然后进行冷层压，以把树脂8与顶部片1和底部片6相融合。
但是，这种方法也具有缺点，因为当放置液态树脂时，气泡形成在该电子组件周围。这些气泡造成该卡表面上的缺陷。这些表面缺陷不但不美观而且还在用于装饰和个人化该卡的打印步骤时造成困难。这是因为该表面缺陷产生凹陷，这局部地妨碍了材料的转印，使得非常难以在该卡的整个表面上产生良好的打印质量。
本发明减轻所有这些与现有技术的方法相关的缺点。为此，建议最多只使用一个穿孔的塑料片，通过用至少一个具有与要制造的卡相同表面面积的热活化粘合材料的薄膜，避免把该穿孔片相对于相互定位的问题，以及放置其它穿孔片或者树脂的问题。
更加特别地，本发明的目的是一种用于制造无接触型芯片卡的方法，该卡包括嵌入在由几层热层压膜所构成的卡体中的电子组件，其特征在于，它包括如下步骤提供一层薄膜，其中包括至少一种具有至少与要制造的卡相同表面面积的热活化粘合材料，把所述电子组件置于热活化粘合材料的所述薄膜的表面上，以及把至少一个相邻薄膜与所述表面热层压，该电子组件至少部分地嵌入在所述粘合材料中。
根据本发明的方法可以避免使用几个穿孔片，从而避免把这些薄片相互定位的问题。热活化粘合材料具有延展性，使得当冷却时它吸收由于电子模块或芯片的存在所造成的任何凸起。另外，在热层压步骤中，该粘合材料流动。该塑料流包住该电子组件而没有缺陷，也就是说没有产生凸起。避免了凸起的出现，电子模块没有变得脆弱，并且在层压之后该卡的表面相当平坦。从而，由于该卡没有任何表面缺陷，根据本发明的方法可以获得可靠和完美的无接触型芯片卡。由于该方法需要非常少的步骤，因此该方法也是快捷的，并且降低成本。因此这适合于大规模生产。根据本发明的另一个特征，相邻薄膜包括至少一个其它的热活化粘合材料薄膜。
根据本发明的另一个特征，该相邻薄膜包括至少一个聚合片。
另外，同时或随后可以在所获得产品的每一侧层压其它薄片。
根据本发明的另一个特征，在50和140℃的温度执行热层压。
热活化粘合材料的薄片例如由属于变型的PE(聚乙烯)族、变型的PU(聚氨酯)族或者变型的PP(聚丙烯)族的材料所构成。
根据本发明另一具特征，热活化粘合材料的薄膜被通过热胶合固定到一个支承片上。
根据本发明另一个特征，该支承片由PVC(聚氯乙烯)、PC(聚碳酸酯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、PET(聚乙烯对苯二酸盐酯)或硬纸板所制成。
另外，该电子组件可以通过局部加压和加温预先固定到热活化粘合材料的薄膜上。
通过下文参照
非限制性实例给出的描述中，本发明的其它特点和优点将显而易见，其中
图1A为上述根据现有技术的已知方法制造的无接触型芯片卡的部件分解截面视图，图1B为上述根据现有技术的另一个已知方法制造的无接触型芯片卡的截面视图，图2A和2B分别为在根据本发明的一种方法的制造步骤过程中的一个无接触型芯片卡的部件分解和不分解的截面视图，图3为根据一种变型实施例的另一个无接触型芯片卡的截面示图，图4A和4B分别为根据另一个变型实施例在制造步骤过程中的另一个无接触型芯片卡的部件分解和不分解的截面视图，图5为根据第三变型实施例的另一个无接触型芯片卡的截面视图，图6为根据第四变型实施例的另一个无接触型芯片卡的截面视图。
根据本发明的一种用于制造无接触型芯片卡的步骤在图2A和2B中简要示出。这些图分别简要示出在通过热层压组合该卡体100的不同部件之前和之后的芯片卡。
根据本发明的方法的第一步骤包括提供一个薄膜A，其至少包括一个具有至少与要制造的卡相同表面面积热活化粘合材料11。标号为C的电子组件置于热活化粘合材料11的薄膜的一个表面上。然后，把至少一个相邻薄膜B粘合在该表面上，以便于至少部分地把该电子组件C嵌入在所述热活化粘合材料中。
在图2A和2B的例子中，相邻薄膜B包括至少一个其它热活化粘合材料21的薄膜。另外，在该例子中，两个热熔粘合材料的薄膜11和21可以分别转印到两个支承片10和20上。这些热熔粘合材料的薄膜被用作为构成该卡的结构的薄片。如果必要的话，预先通过热粘合固定到支承片10和20上。该热熔粘合材料11和21分别转印到支承片10和20上，从而形成构成该卡体100的两个相邻薄膜A和B。
在一个变型实施例中，该热活化粘合材料可以固定到其它薄片上，剥离或者不剥离。
支承片10和20最好由塑料制成，例如PVC(聚氯乙烯)、PC(聚碳酸酯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、PET(聚乙烯对苯二甲酸盐酯)。在一个变型实施例中，还可以使用对热活化粘合材料具有良好粘性的纸或纸板所制成。这些支承片10和20用于形成该卡的正反外表面。
粘合材料在冷却时具有延展性以及热粘性。在该例子中，该材料特别属于变型的PE(聚乙烯)族、变型的PU性聚氨酯)族或者变型的PP(聚丙烯)族。它在环境温度下没有粘性，因此可以把它作为常规的塑料片使用。它还包含一定比例的热固材料。
在另一个例子中，所用的粘性材料是一种基于由Plastree公司以Polyfix BM为产品标号销售的PU(聚氨酯)的材料。
在另一个实例中所用的粘性材料是一种以卷筒形式提供的非自粘性的热塑反应胶，特别是由Beiersdorf公司以TESA8420为产品标号提供的材料。它特别包含酚醛树脂和丁腈橡胶的混合物。它根据温度可以具有热塑性(或相)，以及热固相。最好，该热活化粘合材料在特定的活化之后具有不可逆转状态(或者不可重新活化)。
该薄膜11和21以及支承片10和20的大小被选择使得它们的表面积至少与所制造的卡片相等。但是，它们可以大得多，并允许同时几个位置的层压。随后进行切割，以获得所需大小的卡片。
热熔粘合材料的薄膜11和21的厚度被选择使得一旦该卡片完成之后，也就是说在最后的热层压步骤过程中塑性流动之后，该薄膜具有与穿孔薄片或代替的树脂相同的厚度。根据本发明的方法可以制造具有根据ISO标准的标准厚度，而且根据该卡所用的应用领域，该卡可以更厚或更薄。
在图2A和2B所示的例子中，电子组件C被制造于例如由PVC所制成的塑料片30上。该塑料片30具有用于容纳电子模块40的通孔32。例如根据专业人员众所周知的常规方法通过镶嵌、层压或者丝网印刷把天线31制于该塑料片上。例如通过焊锡、通过超声焊接或者通过导电胶，把用于天线的连接端35与电子模块的接触焊盘41电连接，该焊盘位于该模块的金属栅格内表面上。
然后，最后步骤包括把构成卡体100的不同步骤组合并固定在一起。为此目的，执行热层压。在层压步骤开始时，在完成温度建立之前，热活化粘合材料具有延展性，从而它可以吸收由于电子组件C的存在所造成的任何凸起。在冷却时在层压之前，该热活化粘合材料具有一般小于95Shore A的延展性。单位“Shore A”由法国标准NFT51。109所给出。接着，在热的作用下薄膜11和21的热活化粘合材料软化，并且在压力作用下，它流到电子组件C周围，特别是在模块40周围，以保持整体恒定的厚度。通过在冷却时的延展性以及在此之后的塑性流动，该粘合剂使得能够包住该模块，而没有出现任何缺陷或凸起。该粘合剂具有这样的特性使得它能完成缓冲作用，从而能够获得具有改进的表面均匀性的卡片。该热熔粘合材料的塑性流动被很好地控制，并且在所有情况下比例如PVC这样的普通塑料片的塑性流动控制得更好，从而最终获得平坦表面，而没有在电子组件周围出现气泡，并且没有在电子模块上产生凸起。另外，由于粘合剂11和21的薄膜没有穿孔，因此没有把这些薄膜相对于支承电子组件C的穿孔片30定位的问题。
因此，层压使得能够把构成卡体的不同层面相互融合在一起。层压可以通过用于平压的层压板装置或者通过具有滚轮的设备而实现。
在最后热层压步骤同时或者在随后步骤中，构成该卡体的其它薄片可以层压在由嵌入在热活化粘合材料中的电子组件C所构成的产品的每一侧。
热熔粘合材料的熔点允许在低于通常用于热层压的温度下进行热层压。因此，可以在50和140℃之间的温度下进行层压。
另外，该热活化粘合材料最好在达到该层压温度之前具有不可逆转的特性。因此，根据本发明的方法由这种材料所制成的卡片满足任何温度和形状稳定性的限制条件。
在图3中部分示出本发明的一个变型实施例。实际上，在该变型中，仅仅所用的电子组件是不同的。在该例子中，实际上，标号为D的电子组件包括一个小的模块或者集成电路芯片60，在其上面特定的接触焊盘61连接到天线51的连接端55。通过在例如由PVC所制成的无穿孔塑料片51上进行层压、镶嵌或丝网印刷，用常规方法产生天线51。芯片60的接触焊盘61与天线的连接端55之间的连接根据专业人员所共知的常规方法而实现，或者通过所谓的“倒装片”安装，或者通过包含导电银颗粒的胶水，或者通过焊接的导电线实现。在热层压步骤中，在这种情况下，粘合材料被局部加压，以吸收任何凸起，然后流动，使其包住芯片60，而没有出现任何缺陷或凸起，从而获得平坦的卡表面。
根据本发明的方法的另一个变型实施例，如图4A和4B中所示，标号为E的所用电子组件不制造于塑料支承片上，而是仅仅包括由线圈制成或者丝网印刷在热粘合薄膜11上的天线70。该天线70的连接端，例如，通过焊锡连接到电子模块40的接触焊盘41(图4A)。在这种情况下，模块40的接触焊盘41可以独立位于模块的金属栅格的内表面或外表面上。在热层压的随后步骤中，天线和模块完全嵌入在卡体的厚度内，也就是说在粘合在一起并且完全不可分离的热活化粘合材料的两层膜11和21中(图4B)。
图5示出另一种变型，根据该变型，标号为F的电子组件包括丝网印刷在热粘合薄膜11上或者由线圈产生的天线70，该天线的连接端75根据常规方法连接到集成电路芯片60的接触焊盘61上，该方法例如通过“倒装片”安装，或者通过导电银胶水粘合，或者通过焊接的导电线。
在刚刚描述的最后两种情况中，包括由线圈70所制成的天线和用于集成芯片60的电子模块40的电子组件E、D可以预先置于热活化粘合材料的薄膜11、21上，然后通过把加热元件施加到该电子组件上以局部加压和升温而固定。
还可以用辐射的形式在热活化粘合材料薄膜的表面上施加能量，然后把该电路组件置于薄膜上，以进行电子组件的预粘合。
根据本发明的一个变型实施例，如图6中所示，还可以仅仅提供一层膜B，其中至少包括一种热活化粘合材料21。该材料21例如可以附着到一个支承片20上。在这种情况下，电组件例如由相邻薄膜的表面所支承，该薄膜至少包括一个非穿孔聚合片50，其另一表面用于形成该无接触型芯片卡的一个外表面。随后，在这种情况下，所用的电子组件D包括一个天线51的一个分支，该天线根据用于丝网印刷、层压或镶嵌的常规方法在该相邻薄膜50上产生，该电子组件还包括电路芯片60的另一个分支，该芯片的接触焊盘61与天线51的连接端55电连接。在热层压的随后步骤过程中，粘合材料软化并流动，以包住该芯片和天线，并且附着到聚合材料的相邻薄膜50的表面上。
作为一个指示，在所有制造的实例中，所用的电子组件具有大约6×4mm的表面面积以及在100μm厚的热活化粘合薄膜中具有50μm的穿透深度。利用该电子组件和热活化粘合材料，所获得的卡片没有任何表面缺陷，凸起被粘合材料所吸收，而不破坏该电子组件。
为了制造无接触型芯片卡，使用至少一个热活化粘合材料的薄膜，其表面面积与要制造的卡片的表面面积相同，以避免由于使用普通穿孔塑料片的常规方法所导致的问题。
根据一种变型实施例，上文所述的所有实施例的天线31、51、70可以直接在集成电路芯片的电路中制造，用于读取器中的卡片具有非常精确的电磁耦合。
利用本发明，仅仅在该电子组件被制造于一个支承片上并且具有一个模块的情况下，最多使用单个塑料片。从而消除了把几个穿孔片相互定位的问题。这些定位问题的消除导致成本降低和制造效率提高。根据本发明的问题仅仅包括一个热层压步骤，这有助于减小成本和提高制造速度。
另外，由于该热活化粘合材料在冷却时具有非常大的延展性，这使其可以吸收在层压开始时的任何凸起。然后，通过其较大的塑性流动能力，一旦该温度已经建立，则可以包封该电子组件而没有产生气泡，也没有凸起，特别是在该电子模块或芯片上方。从而，该模块或芯片没有变弱。因此，所完成的卡片具有增大的可靠性和平坦的表面，而没有表面缺陷。由于表面缺陷不存在，因此可以在该卡片的整个表面上产生良好的打印质量，以产生装饰或个人化效果。因此，通过根据本发明的方法获得的无接触型卡更加具有美感、更加可靠并且比通过现有技术的常规方法获得的卡片更便宜。
另外，只要没有出现凸起，则该层压设备的层压板不会被这种凸起所损坏。实际上在现有方法中出现这种对该板的损坏，并且长时间使用造成该卡表面的老化。通过本发明，该卡具有更好的外观，并且该层压设备的层压板比常规方法改动频率更低。
所述的例子仅仅是示意性的，并且本发明不限于这些实施例。应当特别指出，可以按照需要添加尽可能多的熔融粘合材料的薄膜，这些薄膜的数目不限于一个或两个。
权利要求
1．一种用于制造无接触型芯片卡的方法，该卡包括嵌入在由几层热层压膜所构成的卡体(100)中的电子组件(C；D；E；F)，其特征在于，它包括如下步骤-提供一层薄膜(A)，其中包括至少一种具有至少与要制造的卡相同表面面积的热活化粘合材料(11)，-把所述电子组件(C；D；E；F)置于热活化粘合材料(11)的所述薄膜的表面上，以及-把至少一个相邻薄膜(B)与所述表面热层压，该电子组件(C；D；E；F)至少部分地嵌入在所述粘合材料中。
2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的相邻薄膜(B)包括至少一个其它的热活化粘合材料薄膜(21)。
3．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该相邻薄膜(B)包括至少一个聚合片(20；50)。
4．根据权利要求1至3中的任何一项所述的方法，其特征在于，该电子组件(C；D；E；F)包括一个天线(31；51；70)，该天线通过其连接端(35；55；75)连接到电子模块(40)的接触焊盘(41)或者连接到集成电路芯片(60)的接触焊盘(40)。
5．根据权利要求1至3所述的方法，其特征在于，所述电子组件(C；D；E；F)包括一个集成电路芯片以及蚀刻在该电路中的天线(31；51；70)。
6．根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所用的电子组件(D)包括一个支承天线(51)的塑料片(50)，该天线的连接端(55)电连接到集成电路芯片(60)或模块的接触焊盘(61)。
7．根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所用的电子组件(C)包括具有穿孔(32)并支承一个天线(31)的塑料片(30)，该天线的连接端(35)电连接到容纳于所述穿孔(32)中的电子模块(40)的接触焊盘(41)。
8．根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所用的电子组件(E；F)包括由线圈(70)所制成的天线(75)，其连接端(75)连接到模块(40)的接触焊盘(41)，或者连接到集成电路芯片(60)的接触焊盘(61)。
9．根据权利要求8所述的方法，其特征在于，包括由线圈(70)制成的天线和电子模块(40)，或者集成电路芯片(60)的电子组件可以通过局部加压和加温预先固定到热活化粘合材料(11和21)的薄膜。
10．根据权利要求1至2中的任何一项所述的方法，其特征在于，热活化粘合材料(11；21)的薄膜由属于变型的PE(聚乙烯)族、变型的PU(聚氨酯)族或者变型的PP(聚丙烯)族的材料所构成。
11．根据权利要求1至2中的任何一项所述的方法，其特征在于，在层压之前，该热活化粘合材料(11；21)在冷却时具有小于95ShoreA的延展性。
12．根据权利要求1至2中的任何一项所述的方法，其特征在于，热活化粘合材料(11；21)在达到层压温度时具有不可逆特性。
13．根据权利要求13所述的方法，其特征在于，热活化粘合材料(11；21)具有热固相。
14．根据权利要求1至2中的任何一项所述的方法，其特征在于，热活化粘合材料(11；21)的薄膜被预先通过热胶合固定到一个支承片(10；20)上。
15．根据权利要求14所述的方法，其特征在于，该支承片(10；20)由PVC(聚氯乙烯)、PC(聚碳酸酯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、PET(聚乙烯对苯二甲酸盐酯)或硬纸板所制成。
16．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，热层压是在50至140℃的温度下执行的。
17．一种芯片卡，其具有由几个热层压薄膜所构成的卡体(100)以及嵌入在该卡体中的电子组件(C；D；E；F)，其特征在于，其包括至少一层具有与卡体相同的表面面积的热活化粘合材料(11；21)，以及所述电子组件(C；D；E；F)被嵌入在所述热活化粘合材料(11；21)的层面中。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造无接触型芯片卡的方法,该芯片卡包括嵌入在卡体(100)中的电子组件(40)。该方法特别包括把该电子组件嵌入到至少一个具有与所制造的卡相同表面面积的热熔材料薄膜(11)中的步骤。
文档编号H01Q7/00GK1324470SQ99812708
公开日2001年11月28日 申请日期1999年8月24日 优先权日1998年8月27日
发明者D·马丁 申请人:格姆普拉斯公司