使用各向同性热固性粘合材料制造智能卡的方法

专利名称：使用各向同性热固性粘合材料制造智能卡的方法
智能卡被用作银行卡，ID卡，电话卡及类似的卡。它们是基于智能卡电子元件与读卡器，拾感头或另外的接收装置、如ATM机之间电磁耦合的应用(或通过直接的物理接触，或通过电磁波)。这些电耦合可被使用来仅执行读方式或执行读/写方式。
智能卡通常以夹层阵列方式组合多个塑料片层来被制造。在“接触”型智能卡的情况下，卡的接触面被置于与机器的阅读器或拾感头头元件直接地物理接触。在所谓“非接触型”智能卡(即其中电子元件是通过电磁波而不是通过物理接触来通信的智能卡)的情况下，一种可聚合树脂的中心层整个地封装了一个电子组件，该组件例如可包括一个与电感线圈类型的天线相连接的IC芯片，该天线能通过卡体接收电磁波。
用于制造智能卡的方法已经层出不穷。例如欧洲专利0350179公开了一种智能卡，其中电子电路被封装在一个塑料材料的层中，该层被引入在卡的两个表面层之间。该方法还包括将高抗拉强度的保持件靠压在一个模侧面上，相对该侧面定位智能卡的电子元件，及将反应性的可模铸的聚酯材料注射到模中，以使其包封电子元件。
欧洲专利申请95400365.3提供了一种用于制造非接触型智能卡的方法。该方法使用一个刚性框架来将电子组件定位及固定在上热塑材料层及下热塑材料层之间的空间中。当该框架被固定到下热塑材料层上后，用可聚合树脂材料注满该空间。
美国专利US5399847提供了一种智能卡，它包括三个层，即第一外层，第二外层及一个中间层。该中间层通过注射热塑型粘结材料形成，并使智能卡电子元件(例如IC芯片及天线)埋在中间层材料中。该粘结材料最好由共聚多酰胺的混合物或具有两个或多个化学反应成分并与空气接触硬化的胶组成。该智能卡的外层可由各种聚合材料、如聚氯乙烯或聚亚胺酯作成。
美国专利US5417905提供了一种制造塑料信用卡的方法，其中包括两个壳的模制工具闭合后确定了制作这种卡的腔体。在每个模壳中放置一个标签或图象载体。然后将这两个模壳放在一起及将热塑型材料注入到模中，以形成该卡。注入的塑料迫使标签或图象载体压着各个模面。
美国专利US5510074提供了一种制造智能卡的方法，该智能卡具有一个设有实质上平行的主面的卡体，具有设在至少一个面上的图形单元的载体，及包括固定在芯片上的接触阵列的电子组件。该制造方法总地包括以下步骤(1)将载体放置在确定卡容积及形状的模具中；(2)保持所述载体压在第一主模面上；(3)将热塑型材料注入到该空间确定的容积中，以便注满未被载体占据的容积部分；及(4)在注入材料有机会完全固化前在合适的位置上将电子组件插入所述热塑型材料中。
美国专利US4339407公开了一种电子电路封装装置，其形状为具有各个壁的载体，这些壁具有棱面、凹陷及突起并与专门的孔相组合。模壁部分以给定对齐方式保持一个电路组件。载体的壁由稍有柔性的材料作成，以便有助于智能卡电子电路的插入。该载体可插入到一个外模中。这使得当注射热塑型材料时载体壁彼此移近以便牢固并对齐地保持元件。载体壁外侧具有突起，用于与模壁上的爪相配合以便将载体定位及固定到模中。该模还具有孔以允许截留的气体排出。
美国专利US5350553提供了一种在注模机中使塑料卡上产生装饰图案及将电子电路置入塑料卡的方法。该方法包括以下步骤(a)将一个膜(例如带装饰图案的膜)导入及定位在注模机中张开的模腔中；(b)关闭模腔以使膜固定及夹持在其中的位置上；(c)通过模中的孔将电子芯片插入模腔中以便将芯片放置在腔中；(d)将热塑型载体成分注射到模腔中以形成整体的卡；及(e)然后，去除任何超出的材料，打开模腔并取出卡。
美国专利US4961893提供了一种智能卡，它的主要特征是支承集成电路芯片的支承单元。该支承单元用于将芯片定位在模腔内部。通过将塑料材料注射到腔中，以使芯片完全被埋在塑料材料中。在某些实施例中，支承单元的边缘区域被夹在各模的负荷支承面之间。该支承单元可为将从成品卡上剥去的膜或留作卡整体一部分的片。如果该支承单元是一个剥去的膜，则包含其中的任何图形部分被转移并留在卡上能看到。如果该支承单元留作卡整体的一部分，则图形部分形成在它的面上，因此也能被卡使用者看到。
美国专利US5498388提供了一种智能卡装置，它包括具有透孔的卡板。一个半导体组件被安装在该孔中。在该孔中注入一种树脂并在这样条件下形成树脂模铸，即仅使用于所述半导体组件外部连接的电端子面露出。通过将具有透孔的卡板装到两个对立模具的下模中，将半导体组件装到所述卡板的孔中，密闭具有通达下模的浇口的上模，及通过浇口将树脂注入孔中。
美国专利US5423705提供了一种盘，它具有由热塑型注模材料作的盘体及与盘体整体连接的叠层。该叠层包括一个透明外薄层及一个不透明白色内薄层。图象材料被夹在这两层之间。
所有这些用于制造智能卡的现有技术方法在某种程度上关系到在智能卡内部正确地放置及固定电子元件、组件或组合件。如果电子元件未被正确固定，则当热塑型材料被注入卡成型或卡芯成型腔时，在较高的热固性材料注射压力的影响下电子元件将移动到任意的位置上。上述现有技术公开了各种固体保持件的使用，例如框架或支承件，它们通常在热塑型材料注射处理期间用来定位及固定电子元件。但是当浇注这种热固性材料时使用相对大的、具有硬质锐形体以保持电子元件就位的机械保持装置将引起某些问题。例如，这些相对大的(即相对其保持的电子元件来说是大的)保持装置的主体常常受到卡在常规(及非常规)使用时会遭到的那些冲击力，弯曲力和/或扭力的不良影响。为了减小由这些力引起的损坏，由这些硬质锐形体保持的电子元件常被定位在这种智能卡的一个角上。这种定位叠层通常根据能被放置在该卡中的电子元件的尺寸及数目来剪裁。
此外，由于用于制造这种相对大的保持装置的材料的膨胀系数与该卡其它部分的膨胀系数不同，通常会在包含这种电子元件保持装置的成品卡的外表面出现变形。这就是说，该表面变形可仅由于在卡体中存在这种保持件引起，因为当卡制造期间它经受了不同的温度及压力。这种变形在最好的情况下不能被看出，而在最坏的情况下甚至可阻碍卡完全平坦地放入某些读卡机的卡接收器中。
某些智能卡制造者这样地处理该问题，即通过当热塑材料注射工序时使用各种胶(不是机械互锁装置)将卡的支承件(及它们保持的电子元件)牢固地放置在它们的卡成型腔中来减小这种保持装置的尺寸和/或主体。但是使用这种胶来固定这些支承装置产生另外一些问题。这些问题通常涉及到大多数可市场上得到的用于将这种电子元件支承件固定就位的快速固化胶也常具有其高收缩度的特性。此外，当支承件受到注入热固性材料冲击时需要相对大容积的胶来固定这些相对大的支承件。为固定这些支承件就位使用相对大容积的高收缩率的胶使施加了这种胶的塑料片或层区域起皱纹或变形。更糟的是，由制造智能卡表面层的塑料片(例如聚氯乙烯片)的内表面上皱纹状变形引起的力通过这些材料相对薄(例如从约0.075至0.25mm)的主体传播。这些力常常引起智能卡另一表面产生局部波状、弯曲、或甚至皱纹特征。当超过一定容限时，这些波状、弯曲、或皱纹状变形将不能被智能卡工业接受。因此已开发力多种技术来试图至少减小这种变形。遗憾的是，这种变形继续成为问题，-尤其当智能卡使用各种快速胶粘方法制造时更是如此，这时将相对大的支承装置粘到形成大多数智能卡外表面的塑料材料(如PVC)的薄片上。
在对上述问题缺乏完全满意解决方案的另外反应方面，有人建议，用相对薄的、也具有作为电导体的通常性能的那些热固性聚合粘结材料来取代又大又硬的电路保持装置及锚接就位的电子元件(例如金属天线环，计算芯片，电容器等)两者。通过使用这种材料，智能卡电路可被作成该导电薄膜材料整体的一部分。这些聚合导电材料有时被称为各向同性热固性粘结(“ITA”)材料。
它们最初被开发及使用于将电导线粘结在计算芯片上以消除使用这些元件的所谓“金触点”连接的需要。换言之，使用这些ITA材料取代金作为连接计算芯片及电引线用的导电连接材料可降低电子元件的组装成本。
这些ITA材料基本上被作成薄的膜状材料，其中可包括电路(例如，通过将电路蚀该刻到ITA中)。这种ITA膜状材料由荷兰的菲利浦公司出品。除了它们在智能卡中需要的空间小及成本低外，这些ITA膜的特征还在于，它们比其要取代的现有技术金属电路具有更大的柔度。因此，ITA电路可经受更大的弯曲和/或扭转力而不会损坏由它们的电路确定的电流通路。
遗憾的是，这些膜状材料在用于智能卡电路时具有很严重的缺点。它们缺乏“主体”及机械“刚性”，因此不能很好地适合用于制造智能卡的制造工艺的某些物理性能。例如，这些膜状材料通常不具有正常处理的足够刚性，及不能由此将其正常地放置到被两个热固性材料片形成的空间中，这两个热固性材料片将形成智能卡的顶面或正面及该卡的底面或基面。在现有技术的实践中，这些ITA膜状材料被放置在该空间中并由用于制造该卡的两对立模前面部分的“颚”、“唇”或边缘面的夹持作用所保持。实际上，当使用该保持技术时，ITA膜的前面部分被模装置的前面抓住，及ITA膜的后面部分被简单地“下陷”在该空间中，直到它靠在智能卡底层的上表面上为止。
然后，将热的、液态的热固性聚合材料注射到该空间中。在其下陷的位置上，该ITA膜趋于埋入到形成卡芯或中心区域的热固性聚合材料的下部分中。但是，出于电信号的传输原因，极希望ITA材料在卡芯中具有实质上的平面或水平地定向。当使用上述颚状夹持部分时，在注入的液态聚合材料的冲击下该ITA膜可形成“波状”构型。实际上，该薄膜状ITA材料常被该从其前锚定位置(由模颚夹持作用提供)上撕下。因此，尽管所有这些潜在的优点，ITA材料还不能正常用作智能卡的电路确定部分。
通过使用以下将要全面描述的一些热塑性材料分流装置将使本申请人的ITA含电路智能卡(例如信用卡，个人身份卡，进入控制卡，电话卡等)成为可能。这些装置最好与用作这些智能卡的电路元件的各向同性热固性粘结(ITA)材料的片或膜物理地联系(例如通过胶粘，热粘结等)。该智能卡可为“非接触”型智能卡，“接触”型智能卡或接触/非接触混合型智能卡，后者有时被称为“combi”智能卡。在任何情况下，该分流装置将注入的热固性聚合材料流分成或劈成两个流。一个流总地流到ITA材料的片或膜上方，及另一个流总地流到ITA材料的下方。该分流功能用于使ITA电路元件定位在实质水平的方向上或接近在智能卡的中心或芯区中。
本申请人的用于使ITA电路元件定向或定位在接近智能卡的中心或芯区中的方法可通过使用某些另外的专门材料及制造方法来扩大或增强，对它们也在下面全面地描述。例如，本申请人的ITA定位方法可使用以下方面进一步增强(1)以下将全面描述的一些“冷的”、“低压力”成型方法，(2)一些热固性材料流浇口几何构型，及(3)本申请人模具中的一些接收器，用于接收对形成本申请人卡的芯区所需注入材料量超出的热固性聚合材料。
本申请人的智能卡总地包括具有一个外表面及一个内表面的顶层，具有一个外表面及一个内表面的底层及夹在顶层及底层之间的中心层或芯层。该中心层或芯层也包含ITA材料。通过用于产生芯层的热固性聚合材料及制作顶层及底层的材料之间的粘结作用使所有这三个层结合成一个智能卡体。在本申请人的某些优选实施例中，该粘结作用可通过以下将要全面描述的顶层和/或底层的内表面的各种处理来增强。
因此，包含在ITA片或膜中的某些或所有电子元件(例如计算芯片，电路，天线，电容器等)被埋在构成卡中心或芯层的热固性聚合材料中。如果所有这些电子元件被这样埋置，它们可通过经卡电路的天线元件接收到智能卡体中(在某些情况下甚至从卡体中发射出来)的电磁波与智能卡使用机、如ATM进行通信。在本发明的一个特别优选的实施例中，智能卡的所有电元件被放置在完全埋在包括智能卡芯层的热固性聚合物中的ITA材料层内。并且，这种布置产生了所谓“非接触型”智能卡。这就是说，在此情况下，ITA电路元件不形成成品智能卡的任何外表面部分。
但是，在另外情况下，ITA电路元件可电连接到形成智能卡表面一部分的阅读器或拾感头，以便使这些阅读器与使用卡的机器(例如ATM)形成物理接触。并且，具有露出的阅读器或拾感头的卡被称为“接触”型智能卡。本技术领域的熟练技术人员理解，为了适合广泛的通信使用，所有这些智能卡必需作成非常精确的标准尺寸。例如，ISO标准7810要求非接触型智能卡具有85.6mm的标称长度，53.98mm的标称空洞及0.76mm的标称厚度。
在对本申请人的制造所述智能卡的方法提供任何确定的细节前，应该指出，为了本专利公开起见，名词“上”及“下”或“顶”及“底”层将是相对的。这就是说，它们被用于制作这些智能卡的注模壳的相对位置所暗示。因此，这些名词不是指示任何绝对位置或方向。
假定如此地规定了该“顶/底”的术语，这里所述的制造智能卡的方法将使用一种反应式注模机(通常专称为“RIM”)。这种机器在机械上涉及到顶模壳及底模壳，它们最好能在制造本申请人的智能卡两个主要外表面层的至少一个聚合材料(例如PVC)片上进行以下将更全面描述的模制操作(及尤其是冷的、低压力模制操作)。这些顶及底模壳以聚合材料模制技术中熟练技术人员公知的方式协同工作。但是，为了使用本申请人的具体方法，至少一个RIM模壳、例如顶模壳将具有至少部分规定待在两个模壳之间压力模制(例如，冷的、低压力模制)的原始智能卡体的厚度及总的外围尺寸的腔。
这里还应指出，本申请人使用的词“原始智能卡体”(它将包括“超出”的聚合材料体)是用于使由该模制装置形成的粗确定卡体与除去超出的聚合材料(例如从原始智能卡体上修去该超出材料)及将原始智能卡体切成对于任何给定成品智能卡的某预定尺寸(例如，ISO标准7810规定的86.5mm乘53.98mm的尺寸)产生的“成品”智能卡相区别。这种切削到预定尺寸也可在一个切削/修理操作步骤中来除去超出材料。本技术领域的熟练技术人员也了解，用于在商业生产操作中制造该卡所使用的模制装置最好具有包括多个腔体(例如2,4,6,8等)的模壳，用于同时制造多个这种卡。
本技术领域的熟练技术人员也了解，本申请入所使用的词如“聚合”，“塑料”，“热塑”及“热固”各涉及各种各样可能的材料。如果情况是这样，被本申请人使用的聚合材料通常落在两个分类之一中-热塑性材料或热固性材料。热塑性材料由长分子(线性或分支的)组成，该长分子具有不连接另外聚合物分子的侧链或组。因此，热塑性材料可通过加热及冷却被重复软化及硬化并由此可成型，及然后冷却以致硬化形成最后所需的形状。一般地说，在这种热驱动成型操作期间没有显著的化学变化发生。相反地，热固性材料(如他们的树脂)在它们聚合期间它们的长分子之间具有形成化学交叉链接的化学反应部分。这些线性的聚合链变成结合到一起形成立体的化学结构。因此，一旦这种热固性树脂被硬化，如果不持续降解至少一些这种化学交叉链的话，所产生的材料不可能通过加热来软化。
每种聚合材料形式(热塑性或热固性)可以用来作为本申请人的智能卡的顶层和/或底层。因此，相应于作本申请人卡的顶层及底层的材料本申请人所使用的总词汇“聚合物”可用于包括热塑性材料及热固性材料。但是，热固性聚合物最好用来产生本申请人的智能卡的中心或芯层。对于该选择有几个理由。例如，热固性聚合物通常能更好地与制作顶层及底层的优选材料(例如PVC)相结合。热固性聚合物也可以是商业上可获得的易于使用的液态单体-聚合物的混合物，或部分聚合的模制复合物，它们特别适用于本申请人优选的冷的、低压力成型操作。
可用于制作本申请人卡的顶层及底层的一些代表性的聚合材料(热塑性或热固性)将包括聚氯乙烯，聚二氯乙烯，聚乙酸乙烯酯，聚乙烯，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚亚胺酯，丙烯腈-丁苯，乙烯基乙酸盐共聚物，聚酯，环氧树脂及硅树脂。这些顶层及底层也可由另外的聚合材料作成，例如含聚碳酸酯，乙酸纤维素，乙酸丁酸纤维的材料。但是在所有可制作本申请人卡的顶层及底层的聚合材料中特别优选聚氯乙烯(“PVC”)，因为该材料的透明清晰可视性能，其与各种热固性材料的结合性能，其接收印刷的性能，以及成本相对低。
对于本申请人的注模用途最合适的热固性材料为聚亚胺酯，环氧树脂及未饱和的聚酯聚合材料。作为一些具体的例子，特别优选的是用异氰酸酯及由氧化丙烯或氧化三氯乙烯得到多羟化合物缩合反应制得的聚亚胺酯。在可用作本申请人方法中的各种聚酯中，特别优选具有另外称为“未饱和烯”的特征的聚酯，因为它们通过与可相容的单体(也包括未饱和乙烯)及与制作本申请人卡的顶层和底层的材料(例如PVC)的双键合的交叉链接能力。对用于实施本发明最可取的环氧树脂材料将为由表氯醇与双酚A，或表氯醇，及脂族多羟化合物(如甘油)制成的。它们特别可取是因为它们与制作本申请人卡的顶层和底层的优选材料(如PVC)中的一些相结合的能力。这三种普通类型的热固性材料(聚亚胺酯，环氧树脂及未饱和聚酯)也是优选的，因为它们不倾向于与本申请的优选胶(例如各种腈基丙烯酸酯基胶)化学反应及在本申请人的卡体芯区中形成不可看到的“虚点”。
还应当指出，本申请人使用的表达、如“冷的、低压力成型条件”总地意味着其中注射的液态或半液态聚合物材料的温度小于被冷成型的塑料片材料(例如本申请人的智能卡的顶层)的热变形温度，及压力小于约500psi。在这里所述方法的一些优选实施例中，本申请人方法中使用的冷成型温度比被模制的塑料片材料的热变形温度至少小100°F。作为更具体的例子，许多聚氯乙烯(PVC)材料的热变形温度约为230°F。因此本申请人方法中用于冷成型这种PVC片的温度将最好不大于约(230°F-100°F)130°F。
本申请人更可取的冷的、低压力成型方法将涉及注射热固性聚合材料，其温度范围从约56°F到160°F，及最好在从大气压力到约500psi范围的压力下。更优选的是，被注射到本申请人卡的中心或芯区中的热固性聚合物的温度将在约65°F及约130°F之间及注射压力最好从约80到120psi的范围中。在本发明的一些最优选实施例中，液态或半液态的热固性聚合材料将在这些优选温度及压力条件下以从约0.1至约50克/秒/每卡成型腔的流速被注射到任何给定的卡成型腔中。1.5至1.7克/秒/每卡成型腔的流速将更可取。这些相对低温度、压力及流速条件将阻止本申请人智能卡中使用的相对脆弱的ITA材料的热和/或机械的损坏。本技术领域的熟练技术人员将理解，本发明的优选低温度及压力条件将与许多现有技术的高速、智能卡叠层或注模制造操作中常使用的高得多的温度(如200°F至1000°F)及压力(如从500至20000psi)形成鲜明对照。
接着，还应指出，本申请人使用的这种相对冷的、低压力成型条件将需要任何给定的浇口(即连接浇道与每个单独卡成型腔的通路)大于现有技术的热的、大压力操作中所使用的浇口。本申请人的浇口最好比现有技术的浇口相对大些，以使得待注入的热固性材料在本发明冷的、低压力成型条件的情况下能快速通过。该浇口区域也是用于本申请人的ITA膜或层或片材料的分流分量的优选位置。
浇道(即在模制系统中从热固性材料源到每个浇口的主热固性材料供给通道)通常可为多浇口或复式阵列，及由此能在复式系统中以本发明方法中所用的相对低的温度(例如56°F至160°F)及相对低的压力(例如大气压力至500psi)条件同时供给多个浇口/卡成型腔(例如4至8个腔)。还应指出，尽管如此，这时在本申请人的低温及低压力条件下聚合热固性材料的流速应该是这样的，即它们在小于或约为每卡成型腔10秒(小于约3秒更可取)的时间上完全注满给定的卡成型腔。小于1秒的卡成型腔注满时间将是更好的。鉴于这些冷成型条件，本申请人的智能卡制造方法的一些优选实施例所使用的宽度为待成型卡的前缘(即与浇口连接相连接的卡边缘)的长度的主分数。本申请人优先考虑，给定浇口的宽度是待成型的智能卡前缘(或多个边缘-可使用多浇口来注满同一卡成型腔)、即“浇口连接”的边缘宽度的约20％至200％。
本申请的某些应用还需要使用从相对宽的流入区到相对窄的、结束在或靠近待成型卡体的前缘的芯区的逐渐变窄的浇口。例如，这些浇口将从相对宽直径(如从约5至10mm)的注入口到相对小直径(如0.1mm)的浇口/卡缘逐渐地变窄；其中注入口与热固型材料的供给浇道形成液流连接，及在浇口/卡缘处将热固型材料供入最终成为本申请人成品卡中心或芯层的空腔中。作为另外的例子，本申请人发现在本申请人的优选冷的、低压力注射条件下，从初始直径约7.0mm逐渐变小到约0.13mm的最小直径将会产生特别好的产品。
可有利地在制造本申请人的含ITA的智能卡中使用的另外可选择特征是使用的模壳具有一个或多个接收器，以接收“超出”的聚合材料，后者是有意被注入本申请人卡的顶层及底层之间的空间中的，以便从所述空间中赶走任何空气和/或其它气体(例如由当按配方制造大多数热固性聚合材料用的成分混合在一起时的放热反应形成的气体)。这些热固性材料成分最好在它们被注入该空间的紧前面(如约30秒前)被混合。
另一用于增强这里所述智能卡中使用的基于ITA的电路的效果的、可选择工序可包括使用(1)促使和/或增强顶层及底层内表面与注入热固性材料之间的结合作用的处理，(2)显示在卡主表面上可见的字母/图形的表面膜，(3)促使(或防止)膜或层的不透明，(4)使用通过预模制操作(例如现有技术预“热”模操作或预“冷”模操作，如本发明公开中所描述的)的至少部分预模制的顶层或底层，及(5)在热固型材料中使用促使不透明的颜料。这里也应指出，由本申请人的制造方法所产生的智能卡的外部面可然后被压纹或印刷以显示字母/图形/照片等信息。
除了它们使用正确定向及定位ITA电路元件外，引起任何或所有这些操作的智能卡其特征尤其在于它们高质量的外表面。在该专利公开的范围中，采用“高质量”一词来暗示实质性的平表面(即不具有波状、弯曲、皱纹或麻点的表面)。
作为另外的选择特征，该专利公开的本申请人的制造智能卡的方法还可涉及使用至少一个排气工序和/或至少一个超出聚合材料接收器。更可取的是，每卡成型腔设有至少一个这种接收器。存在这种排气工序和/或超出聚合材料接收器将允许气体(例如空气和与聚合材料成分通常的放热化学反应相关的气态反应产物)和/或进入的相对小量的热固性聚合材料本身在本申请人的冷的、低压力成型操作期间从每空间中排出，及被接收在这种接收器中和/或完全从模制系统清除。这些排气工序和超出材料接收器通常用于防止缺陷，否则这可能在注入聚合材料期间由截留在该空间中的气体产生。
因此，本申请人该发明的一个极好的优选实施例涉及在处理中将可流动的液态或半液态可模制聚合材料注入到本申请人卡的顶层及底层之间的未被ITA材料占据的空间中；顶模及底模在模分隔线的四周或边缘区域在压力下各靠紧在智能卡的顶层及底层上，该压力足够用来(a)将ITA材料夹持在该空间的位置上，(b)在这里所述方法中使用的成型条件(最好冷成型条件)下使液态或半液态热固性聚合材料完全注满该空间，(c)将少量的聚合材料从卡成型腔驱使出及进入超出材料接收器，和/或(d)将空间中的气体驱使到超出材料接收器和/或将这些气体完全驱出模系统(例如，在顶模及底模壳靠到一起的分隔线区域上使这些空气驱出模)。因此本申请人方法中所使用的模边缘压力应足够将ITA材料(及尤其是与所述ITA材料相关的分流装置)保持就位及保持在热固型材料注入时的压力上，以便完全注满顶层及底层之间的空间(例如在室内压力及200psi之间)，但仍允许少量热固性材料及任何气体在其分隔线处被排出或挤出模系统。换言之，在这些优选实施例中，本申请人的“超出”材料接收器不一定要及最好不接收所有的注入在该空间中的超出材料。超出热固性材料和/或气体也可-并最好-在分隔线处被排出整个模系统，在该分隔线处顶模边缘及底模边缘彼此靠紧。实际上，进入的液态或半液态热固性聚合材料完全充满该空间，浸到ITA及放置在智能卡芯区域中的任何其它电子元件上，及迫使在顶层及底层粘剂的空间中的任何气体(及由聚合材料的原始成分的化学反应产生的任何气体)驱出该空间。在某些优选例中，空气(及反应气体)被完全驱出模系统。所有这些功能用于消除任何表面缺陷，如表面“麻点”和/或封入的气泡，当热固性聚合材料固化并形成本申请人卡的芯区时如果这些气体被截留在该材料中则可形成气泡。
最后应当指出，在本发明人的方法中使用的顶层和/或底层在它们被放在用于制作本发明所公开的智能卡的模系统中前至少部分地被模压成包括空腔的形状。因此，在本专利公开中所称的“冷的、低压力”模制操作可仅为这些层或片材料经受的整个模制的一部分。因此，譬如本发明的冷的、低压力模制工序可仅提供本申请人智能卡的模制顶层经受的整个模制量的一部分。但是，在本发明的更优选实施例中，顶层将涉及主要部分，例如至少50％，及更可取的是通过本发明所公开的冷的、低压力模制操作使它经受所有的模制量(如由模制操作产生的腔体积的变化来确定)。
因此，用于制造包括具有一个顶层，一个芯层(其中埋有ITA材料)及一个底层的智能卡的方法将包括(1)将一个ITA材料的膜、片、层等-即还设有形成顶层及底层之间的分流边缘的片状体-放置到一个位置上，以使得对模制装置中智能卡成型腔供料的浇道引导到与ITA材料相连接的分流边缘；(2)将ITA材料及底层放置在底模中；(3)将顶层放置在顶模中；(4)将顶模闭合在底模上，其方式是抓住与ITA材料相连接的分流边缘及在顶层及底层之间产生一个空间；(5)在这样的温度及压力下将热固性聚合材料注射到该空间中(a)ITA材料的膜、片、层等至少部分地被热固性聚合材料定向及定位在分流前缘的上面及下面，(b)至少智能卡的一个层在至少部分冷的、低压力下被模制在模装置的腔中，(c)气体及超出聚合材料被驱出该空间，(d)ITA材料的膜、片、层等在实质水平的方向上被埋在热固性聚合材料中，及(e)热固性聚合材料与顶层及底层相粘结产生整体的初始智能卡；(6)从模装置中取下该整体的初始智能卡体；及(7)将初始智能卡体修整到所需尺寸以产生智能卡。在该专利公开中描述的其它选择工序可被用来扩大及增强该优选方法，以便生产具有更高质量性能的智能卡。


图1是制造具有ITA材料的现有技术智能卡的模系统的剖割平面图。
图2是其中具有ITA材料膜的现有技术模系统的侧面剖视图。
图3是其中正在注入热固性聚合材料时的模系统的一个侧面剖视图，其方式为在ITA材料膜中引起波状构型。
图4是制造本申请人智能卡的模系统的剖割平面图，其中被放置在每个卡成型腔中的ITA材料的膜或层在用于接收热固性材料的每个模浇口处还设有分流边缘材料。
图5是其中正在以本专利公开所指导的方式将热固性聚合材料注入浇口并经过与ITA材料的膜或层相连接的分流边缘时的模系统的一个侧面剖视图。
图6是可被用于实施本申请人的发明的一个ITA材料的层、膜或片的侧面剖视图，在该ITA材料中包含一个电路。
图7是根据本专利公开的总构思设有一个分流边缘材料的ITA材料的层、膜或片的侧面剖视图。
图7A是图7中的ITA材料及分流边缘材料的横截面图。图7A表示本发明的一个实施例，其中顶模及底模的“颚”部分图示为抓住分流边缘材料的顶面及底面。
图8是现有技术系统的一个侧面剖视图，其中两片ITA材料与一层聚合材料如聚乙烯相连接，其方式是这两片ITA材料被固定在聚合材料的同一侧。
图9是以图8所示方式连接在一层聚合材料上的两片ITA材料的侧面剖视图，但其中根据本发明的总构思连接了一层分流边缘材料。
图10是包括两个彼此被一层聚合材料分隔的ITA基材料片的智能卡电路装置的侧面剖视图。根据本专利公开的构思，该聚合材料的前缘设有分流装置。
图11是现有技术智能卡电路装置的侧面剖视图，该装置包括两个单独的ITA材料片它们通过分隔两个ITA材料片的聚合材料中心层彼此电连接。
图12表示本发明的另一实施例，其中ITA材料的分流层与一个ITA材料相连接，而非与聚合材料相连接。
图13是本发明一个实施例的侧面剖视图，其中智能卡电路装置由与一个连接着分流边缘材料的聚合材料中心层相连接的两个分隔的ITA材料片组成。
图14是一个非接触型智能卡的侧面剖视图，该卡具有埋在其中心或芯区中的ITA材料，该卡由对ITA材料设置分流装置制成。
图15是用于制造本发明第一优选实施例的模具装置的侧面剖视图，其中表示在液态聚合材料注入卡顶层及底层之间的芯区以前时的某些智能卡元件。
图16表示在液态聚合材料注入卡顶层及底层之间的空间及由此使聚合材料充满所述空间后的图15中的系统，及其中使智能卡的顶层成型(最好用冷成型操作)为顶模卡成型腔的轮廓，并使ITA材料实质水平地定向在卡芯区的中心处。
图17表示本发明另一优选实施例，其中图15中所示模具还设有超出聚合材料和/或气体接收器。
图18表示图17中模系统注射了热固性聚合材料(最好在冷成型，低压力条件下)的结果。
图19表示本发明另一优选实施例，其中表示在模具装置中的片或层单元分别形成本申请人卡的顶面及底面，它们终止在超出材料接收器的边缘上。
图20图19中所示系统在该空间(及超出材料接收器)通过热固性聚合材料的注射被充满后的状态。
图21是用于制造本发明第二优选实施例的模具装置的侧面剖视图，其中顶层及底层被模制在其各自的模腔中。
图22表示从由图18中概示的系统成型的原始智能卡体上取下的模具的剖面图。
图23A至23E表示用于浇注本申请人的热固性材料的各种可比较的浇口的平面剖面图及横截面图。
图24表示根据本专利公开的构思能同时地制造多个(即四个)智能卡的模具系统。
图1表示用于同时制造四个智能卡的现技术模系统10的平面图。图示液态或半液态热固性聚合材料12正在被注入到中心浇道14中，并以分支的方式导入其各个模20A,20B,20C及20D的模腔18A,18B,18C及18D的浇口16A,16B,16C及16D中。在每个模中分别示有ITA材料的条或膜22A,22B,22C及22D。这些ITA条设有用于这些智能卡的电路。虚线24A,24,24C及24D表示液态热固性聚合材料12的注入体的前缘。该模系统的边缘总地用线26表示。
图2是图1中所示总的模系统10中的一个模系统18D的侧面剖视图。在该系统中中心浇道14将热固性材料12输送到卡顶层30及底层32之间的空间28中。如从图2中可看到的，模系统10具有顶模半壳34及底模半壳36。顶模半壳34被表示为与最后将形成成品智能卡的顶层的聚合材料顶层30处于顶层模制接触。类似地，底模半壳36被表示为与将形成智能卡的底层的聚合材料底层32相接触。图示顶模半壳34设有唇或颚区38，它与底模半壳36的相应唇或颚区40协同作用，用于确定顶层30及底层32之间的孔口，热固性材料12通过它被注入到该空间28中。相对颚区38及40的延伸面也夹持着ITA材料片、层或膜22D的前端或左端44ITA材料片、层或膜22D延伸到腔或空间28中，后者将确定成品智能卡的芯区。实际上，ITA材料条或膜22D将被包含在芯区或空间28中。ITA材料片、层或膜22D的右端46被表示成“下沉”并变为靠在底层32的顶面50上总地由箭头48表示的点处。
图2还表示在未使用以下将全面描述的本申请人的分流边缘材料来对所述聚合材料12注入流分流的情况下，在注入到成品卡芯区中的热固性材料12固化体中ITA膜材料22D非常可能最后位置。并且，当ITA膜的前缘44遇到热固性聚合材料的注入流12时发生该分流。换言之，如果没有使用本申请人的分流边缘装置52时，如图2中所示，ITA膜22D趋于停留在与热固性聚合材料12被注入并形成智能卡芯区前相同的“下沉”位置上。
至少出于两个原因，该ITA材料22D的“下沉”位置或状态是不希望有的。首先，ITA材料22D与智能卡的底层36的顶面50直接相接触(例如在点48上)。这使得ITA膜22D更易于被作用于智能卡外表面上的4弯曲或扭转力损坏。其次，当ITA材料22D中包含的电路实质平行于读卡装置的拾感头(未示出)时，可使ITA膜22D更好地与智能卡阅读装置(如ATM)进行电磁波信号的通信。当ITA膜22D处于如图5所示的实质上水平方向而不是如图2中所示的“下沉”位置时，最易于获得该平行布置。因此，本发明实施“成功”的条件是，其中ITA材料22D不与卡底层34相接触。如果在最终成品智能卡芯区中ITA材料22D还处于实质平的形状及实质水平的定向则获得了增加的成功度。
图3是现有技术智能卡成型模装置的剖割横截面图。它表示在聚合材料如PVC的顶层30及类似材料(例如PVC)的底层32之间形成的芯区或空间28。图示一个热固性材料流12被注射到该空间28中，并由此在ITA材料膜22D中产生出“不希望”有的波状构型。
图4表示根据本专利公开的构思用于同时制造四个智能卡的模系统的平面图。该模系统10与图1中的模系统不同之处在于放置在其相应模腔中的每个ITA材料条22A,22B,22C及22D各与一个分流边缘装置52A,52B,52C及52D相连接。最好这些分流边缘装置被作成在每个卡成型腔18A,18B,18C及18D的入口处放置分流边缘单元52A,52B,52C及52D的整个片的一部分。因此，这些分流边缘装置52A,52B,52C及52D朝着在模腔各浇口16A,16B,16C及16D处注入的热固性材料流12。
图5是一个智能卡系统的剖割横截面图，其中智能卡的ITA膜22D已正确地(即水平地)被热固性聚合材料的注入流12定位。图示ITA材料膜状体22D的左或前边缘44设有分流边缘材料层52，它在该专利公开中称为“分流边缘装置52”。最好该分流边缘装置52的厚度为ITA材料22D厚度的约1至10倍。并最好该分流边缘装置52是由比作ITA膜的材料更硬的材料作成。分流边缘材料52的附加厚度(和/或刚度)将引起热固性聚合材料12注入流被分成两个流12A及12B。如图5所示，流12A流到ITA材料22D的上方及流12B流到所述ITA材料22D的下方。该分流作用引起ITA材料22D在智能卡芯区中取得实质水平的方向。该情况将与图2中所示的ITA材料“下沉”状态及方向和图3中所示的“波状”构型形成对照。
图6表示现有技术ITA材料54的剖割横截面图。它由具有被埋在或溶在其中的导体材料的聚合物膜56组成。因此，电路元件或单元58,58A,58B等(例如计算芯片，天线，电容器等)可被作成聚合材料54的一部分。例如，这些电路元件可通过电路制造技术中公知的方法被蚀刻到聚合材料54中。这些聚合材料54可作成具有膜形厚度60(例如从约.013mm至约.25mm)的片。
图7至13表示可被用于本发明实施的各种ITA材料的构型。为本专利公开起见，任何这种构型可被称为“ITA基电路”，“ITA电路材料”，“ITA材料”，“ITA基电路”，“ITA膜”，“ITA系统”等。例如，图7表示与分流边缘材料52相连接的ITA材料54(例如通过本技术领域中熟练技术人员公知的各种方法如胶粘，共模制这两种材料等)。该分流边缘材料52将通常为聚合材料、纸板等的片或层。该分流边缘材料52最好具有从.025mm至约1.27mm的厚度。优选地，该分流边缘材料52将具有大于ITA膜厚度的厚度。
图7A以放大横截面表示如图7中所示的ITA/分流边缘的组合。图示热固性聚合材料流12通过在该聚合材料流路径中设有的分流边缘材料52被分成两个不同的流12A及12B。该分流边缘材料的厚度最好是ITA材料厚度的约1至约10倍。
图8表示现有技术中两个不同的ITA材料片54及54’与聚合材料、如聚乙烯的基底或衬底相连接的布置。具有约0.002毫米厚度的聚乙烯片能有效地用于该目的。
图9是一个ITA系统的侧面剖视图-相似于图8中所示系统-它具有支承两个不同ITA电路54及54’的聚合材料如聚乙烯的层62。但是，在图9的系统中，还设有分流边缘装置52，它被连接在聚合材料层62的左侧上。
图10表示一个ITA电路系统，其中聚合材料层62的左侧被安装在分流边缘材料52的内部。该聚合材料层62将两个ITA膜材料54及54’隔开。
图11表示一个现有技术的ITA系统，它包括一个连接在聚合材料如聚乙烯的层62顶面的ITA材料54及一个连接在聚合材料62底面的ITA材料54’。ITA元件58及58’经由穿过聚合材料层62的电连接元件64彼此相连接。
图12表示设有被固定在ITA材料54顶面的分流边缘材料52的图11中的ITA基电路。
图13表示设有被固定在聚合材料层62上而非在ITA膜54上的分流边缘材料52的图11中的ITA基电路的实施例。
图14表示根据本专利公开的构思制造的一个智能卡66的侧面剖视图。在其成品形式中，这种智能卡将包括一个顶层68，一个底层70，及一个中心或芯层72，在该芯层中以接近该中心或芯层72的实质水平的方向设有一个ITA基电路的膜或层。仅作为例子，该ITA材料74中的电子元件为天线76，计算芯片78等。在任何情况下，这些ITA基电路元件被埋在热固性材料12中(例如，初始液态或半液态热固性树脂)，当固化时，该材料构成成品智能卡的固态中心或芯层72。最终成为该智能卡的中心或芯层80的热固性聚合材料12被注入到顶层68及底层70之间的空间中。该注射的聚合材料12最好能在相对冷的、低压力成型条件下被注入。
这种热固性聚合材料12被注入并充满由顶层68的内表面84及底层70的内表面86间所确定的空间82中。当固化时，中心或芯层80的聚合材料12应粘结或粘接在顶层68的内表面84及底层70的内表面86上，以形成一个整体的卡体。通过以多种方式中的任何一种处理顶层及底层的内表面84及86可有助于这种粘接。例如，可使用本技术领域中公知的粘接剂来增强芯层成型热固性材料及制作顶层及底层的材料(例如PVC)之间的粘结。仅作为例子，明尼苏达矿业及制造公司的基本涂料产品4475可用于该粘合增强目的，并尤其当顶层及底层是由PVC制造时。可施加在顶层和/或底层内表面上的另外处理可包括等离子体电晕处理及酸蚀。智能卡的厚度88可通过当热固性材料12被注入空间82时放置的模面来确定。事实上，注入到顶层及底层之间的空间82中的热固性材料12将充满未由分流装置52或由ITA基电路材料54占据的空间。
图14还表示顶层和/或底层68和/或70也可设有携带字母和/或图形信息及样式的膜条90。因此，如果顶层68由透明聚合材料如PVC作成时，该膜条90上的字母/图形信息可被卡使用者看到。例如，在图14中这种包含字母/图形信息的膜条90被表示为放置在顶层68的内表面84上。这些层的内表面还设有一些材料层，如膜层或涂层，它们的功能是增加(或减小)卡体的不透明度，以使得不能透过卡体看到其电子元件。
接着，应当指出，该智能卡ITA基电路材料54最好在底层70的内表面86或顶层68的内表面84之间约一半处以实质水平方向放置。该ITA基电路54的方向及定位至少部分地由于这样的情况来达到，即将分流边缘装置52放置在注入浇口的液态热固性聚合材料12的流入线上，及然后最终形成智能卡的固态芯区80。这就是说，分流边缘装置52将引起注入的液态或半液态热固性材料12流动到ITA膜54的下面及它的上面，由此从其上、下、及侧面浸着所述膜54。在本发明的一个更优选的实施例中，ITA材料的膜或层54的底面不直接与底层70的内表面86形成物理接触，而是整个浸在注入的热固性材料12中。该情况能使ITA材料54更好地抵抗智能卡在其一个或两个主外表面上或四个外边缘面中任何面上可能受到的弯曲和/或扭转力。在本发明的一些更优选的实施例中，该ITA材料54将被定位在离底层70的内表面86以上约0.075mm至约0.13mm的距离上。
图15及16表示在ITA材料上使用分流装置52制造智能卡的本申请人方法的第一实施例。图15表示本发明的一个特别优选的实施例，其中表示在根据该专利公开的某些优选实施例的构思成型前(最好为冷的、低压力成型)，塑料、例如PVC的平的顶层或片68。换言之，图15表示在浇注聚合材料12的紧前面模具的状态。在此状态下，表示一个平的顶层68(例如PVC的平片)，它初始放置在一个顶模半壳94的卡成型腔98下方。还表示出一个底层70(例如另一PVC平片)当它放置在底模半壳96上的状态。但是，另外在本申请人方法的某些较不优选但仍可行的实施例中，顶层68可预模制或至少部分地预模制，最好形成顶模半壳94中卡成型腔98的大致轮廓。作为比较，底模半壳96没有与顶模半壳94中的腔98可比较的腔。在图15中，该ITA材料被表示为“下沉”状态，即它靠在底层70的顶面86上。
图16表示将热固型聚合材料12注射到顶层及底层68及70之间的空间中的模制效果。它表示顶层68在它模制到顶模半壳94的卡成型腔98(见图15)中的状态。用于注射液态或半液态的热塑性或热固性聚合材料12的喷口100被表示为插在孔102中，该孔导入图15中所示的顶层68的内表面84及底层70的内表面86之间的空间82。该空间82从并列的顶层68及底层70的左端104延伸到其右端。在图15中，顶层68的外表面108还没有与顶模半壳94的卡成型腔98的内表面110相接触。作为对照，底层70的底面112被表示为实质上与底模半壳96的内表面114形成平的相邻的接触。在图16中，ITA基电路54被表示为定位在底层70的内表面86的上方。最好，该ITA基电路54被定位在底层70的内表面86的上方从约0.075mm至约0.13mm的距离上。换言之，注入的热固性聚合材料12将侵入到ITA基电路54下方区域116这样的程度，即它使ITA材料54抬起到优选幅度，其中图16中所示的距离124从约0.075mm至约0.13mm。并且，这种ITA基电路54的位置是可取的，因为在电子元件下面具有热固性聚合材料54趋于增强对ITA电路54的保护，以抵抗被卡的外表面(即底层外表面和/或顶层外表面)接收的任何力及冲击。
图16实际上表示本专利公开的方法、例如冷的低压力成型方法如何使顶层68的顶面108符合图15中所示的顶模半壳94的卡成型腔98的构型。同时，在图16中表示底层70的外表面112被模制成靠压在底模半壳96的实质上平的内表面114上。这对于制造本专利公开的智能卡是特别可取的布置。
在图15及16中，顶模半壳94的唇或颚区域118及底模半壳96的唇或颚区域120被表示成彼此相隔一个距离122(考虑到顶层及底层68及70的厚度)，实际上，该距离确定了在两个模94及96的这些唇或颚区域118及120处的顶层68及底层70之间空间的宽度。该距离122应该这样，即热固性聚合材料12可注入到卡整个长度上的空间82中(例如从其左端104到其右端106)。图15及16所示系统的右端上的相应模系统距离122’可不同于左端的相应距离122。在任何情况下，通过顶模94的后边缘122’的顶层68的内表面110及通过底模96的后边缘120’的底层70的内表面86之间所确定的距离82’是很小的-但仍然是限定的。这就是说，该很小的距离82’应足够的“大”，以允许原来存在于顶层及底层68及70之间的该空间82中的气体126(例如空气，聚合成分反应气体产物等)和超出的聚合材料从该空间82中排出，但仍要足够的小，以保持用于喷射热固性聚合材料12的喷射压力。实际上，该距离82’最好取得足够大，以允许很薄的液态聚合材料12本身也能被“挤出”或“掠过”该空间，-因此允许在该空间82中具有的及产生的气体从所述空间的后侧或右侧(即靠近距离箭头82’处)被排出，及实际上从模系统本身排出。因而，所有这些气体126被进入的液态热固性材料12’完全取代。该排气技术用于防止在最终(即当热固性材料12固化时)包括中心或芯层72的热固性材料体12中形成气泡。
图17及18表示图15及16中概示模制方法的一个更优选的实施例。在图15及16中，顶层68及底层70的后侧或右侧106被表示为从它们各自的模94及96中伸出。因此，气体126(空气及化学反应气体产物)及“超出”的聚合材料(即对充满空间82所需的聚合材料12的超出部分)从模94及96被消除或排出。该模及排出布置对于某些热固性注射材料(和/或某些顶层及底层材料)的工作要比对于另外一些热固性注射材料的工作好些。但是，本申请人也发现，在某些情况下，图15及16中所示的整体模系统有时会留有固化的超出聚合材料12’的剩余部分，这无论如何会干扰智能卡的连续制造。事实上，这种结构有时使整个模制装置处于“脏”的状态，在制造该卡所使用的高速模制操作的连续循环中这不会导致制造高质量的智能卡。
图17及18中所示的本申请人发明的实施例可用于克服这个问题。它是通过使用还设有超出材料接收腔128的顶模94来实现的。该超出材料接收腔128的功能是接收及保持通过将热固性聚合材料12注入所述空间中产生的任何超出的热固性材料及任何气体126(空气，化学反应气体产物)。实际上，在本发明的某些更优选的实施例中，将超量的聚合材料12’有意地注射到空间82中，以便驱出任何气体126’，否则这些气体会截留或存在于卡的中心层80中。本申请人的超量材料注射方法可使这些气体中的一些以图18概示的方式截留在超出的聚合材料54’中，或某些或所有这些气体在方向箭头132所示的分隔线130处被排出模系统。并且，在超出材料接收器中的该“超出”聚合材料最终从这些“初始”卡中切去，以产生“成品”卡。还应指出，在本申请人方法的该优选实施例中，用与将顶层68模制到卡成型腔98中相同的方式将顶层68模制到超出材料接收器128的顶区134中。图18还表示顶层和/或底层的内表面可再设置各种膜，例如带有字母/样式信息或对卡提供某些性能、例如使卡设有不透明度增强性能的膜。
图19及20表示本发明的另一优选实施例，其中顶层68及底层70仅延伸到超出材料接收器128的前边缘。因此，顶层68不会象图18中所示情况那样被模制到超出材料接收器128中。在图20所示实施例中，截留的气体126及超出聚合材料54’不完全象它们在图16所示方法中那样从模腔系统中排出，而是被“截获”在超出材料接收器128中，该接收器本身也设在整个模腔系统中。还应指出，在图19及20中顶层68不象图18所示系统中那样被模制到超出材料接收器128中。没有截留在超出聚合材料54’中的那些气体126可以并最好在模分隔线130处从模系统排出。
图21表示本发明较不优选但仍可行的实施例，其中底模96设有一个腔138，其方式很象在顶模94中设有的这种模腔98。
图22表示从模系统中取出的图18中所示类型的半成品或初始智能卡。剖面线140-140及142-142分别表示初始智能卡的左端及右端如何被切割或修整以产生成品卡的锐边及精确形状。再次作为例子，ISO标准7810要求这种卡具有的长度144为85mm。
图23(A)至23(E)中对照了为形成给定智能卡，热固性材料12可注入的各种浇口。例如图23(A)表示一个现有技术的浇口构型，Q,R,S,T共同表示一个扇型浇口。名词“扇”表示浇口的扇形总体构型，在复式结构中供给多个浇口的热固性聚合材料12从浇道146注入该浇口。图23A中所示的这种扇形浇口构型通常用于现有技术的热的、高压力模制方法。该扇型Q,R,S,T最窄部分Q,R设有注入口148，用于接收注入的热固性聚合材料12。如图23AA可更好地看到的，这种现有技术系统的注入口148具有相对于浇口进入腔的区域中扇型的宽度152来说相当小的直径150，该腔形成待成型智能卡的总轮廓线S,T,U,V。
作为对照，图23(D)至23(E)表示某些本申请人的优选浇口构型。这里应指出，本申请人偏向于用前述方式逐渐缩小这些浇口，但这未在图23(B)至23(E)中表示出来。在任何情况下，本申请人的浇口直径比现有技术智能卡模制方法中使用的浇口直径大得多。例如，现有技术系统的注入口148的直径150可为约7.0mm的量级，而沿从点S延伸到T的线的扇型的宽度(它也是待成型信用卡的标称宽度)约为54mm(根据ISO标准7810的要求)。因此，如图23AA的横截面图所示，从主聚合材料供给浇道146引导到浇口148的图23(A)中的现有技术注入口148的直径约为待成型卡边缘宽度152的1/10。这种相对尺寸(浇口宽度为使用该浇口的卡边缘宽度的1/10)能满足通常现有技术制造方法的要求，其中对热塑性材料施加热的、高压力成型条件。例如，某些现有技术方法在从大于200°F至1000°F的温度范围及从500至20000psi的压力范围上浇注其聚合材料。并且，这种高温及高压力条件与优选使用在本申请人的方法中的低温及低压力条件显著地不同。
作为与该现有技术的浇道浇口系统、如在图23(A)中所示系统的对照，在图23(B)至23(E)中表示了本申请人的多个浇口系统。本申请人的浇口系统的特征是它们相对宽的浇口。例如，本申请人发现了，在本申请人的优选方法中使用的更可取的冷的、低压力条件下(例如56F至100F及大气压力至200psi)当用于浇口的注入口148’的宽度或直径150’显著地宽于现有技术制造方法中使用的注入口宽度时，可制造出更高质量初始卡(及由此得到的成品卡)。为此，图23(B)至23(E)表示出本申请人“宽浇口”概念的四种方案。例如，在图23(B)中，注入口或浇口148’的直径150’约为待成型的初始卡的宽度152’的50％。在图23(C)中，注入口或浇口148’的宽度150约为初始卡的宽度(从点S’到T’的距离)的80％。在图23(D)中，注入口或浇口148’的宽度152’与初始信用卡(S’,T’,U’,V’)的宽度136’(从点S’到T’的距离)基本相同。图23(E)表示一个卡模制系统，其中浇口的宽度150’比初始智能卡S’,T’,U’,V’的边缘宽度152’(由从点S’到T’的距离来表示)大(例如约大出25％)。总之，本申请人发现，当该模制方法中使用的浇口的宽度150’为使用该浇口的初始卡边缘的宽度(从点S’到T’的距离)的约25％到约200％时，可获得最佳效果。这与通常现有技术的系统(高温度/高压力)形成鲜明对照，在现有技术中注入口的宽度(再次指出，从图23(A)的点Q到点R的距离)通常比使用该浇口的初始卡边缘的宽度(从点S到T的距离)小约10％。
图24表示根据本专利公开的某些优选实施例实施的模制方法，其中在一个系统中同时地模制四个信用卡，仅作为例子，通过各个浇口152’及152”使进入的热固性聚合材料12分别供给到最近的两个腔(最靠近喷口100)中。这些浇口具有的宽度(例如从点154’到点156的距离)约为初始卡宽度106(从点158’到点160’的距离)的一半，而两个较远(即离喷口100较远)的卡成型腔具有的注入口及浇口的宽度约为初始卡本身的宽度(从158’到160’)。图24中所示的虚线表示当卡边缘被修整(到给定尺寸及去除了超出材料接收器128中的超出热固性材料)并形成成品智能卡(例如具有根据ISO标准7810的长度85mm及宽度54mm)后的成品智能卡的轮廓线。并且这些卡可通过在其主外表面上施加字母/图形信息，例如通过本技术领域公知的各种印刷和/或施加膜的处理进一步“完善成品”。
虽然在各种具体的例子及涉及在智能卡的热固性聚合材料芯区附近定位ITA基电路构思的精神方面对本发明作出了描述，但应理解，这里所述的本发明仅应被限定在以下权利要求书的范围中。
权利要求
1．用于制造智能卡的方法，该智能卡包括一个顶层，一个其中埋有ITA基电路的芯层及底层，所述方法包括(1)将一个分流边缘装置与ITA基电路连接，以形成分流边缘装置/ITA基电路组件；(2)将分流边缘装置/ITA基电路组件放置在浇口区域中，其中将液态热固性聚合材料注射到顶层及底层之间的空间中；(3)将分流边缘装置/ITA基电路组件放置在底模中聚合材料的底层的上方；(4)将一个顶层放置在顶模的下面；(5)将顶模关闭在底模上，其方式是在该顶层及底层之间确定出一个空间；(6)将液态热固性聚合材料在以下温度及压力条件下注射到该空间中(a)将ITA基电路浸在热固性材料的中心区域中，(b)使ITA基电路不与底层接触，(c)至少智能卡的一个层至少部分地被模制在顶模的腔中，(d)气体被驱出该空间，(e)ITA基电路被封装在固化形态的热固性聚合材料中，及(f)热固性聚合材料与顶层及底层相粘结产生整体的初始智能卡；(7)从模装置中取下该整体的初始智能卡体；及(8)将初始智能卡体修整到所需尺寸以生产出一智能卡。
2．根据权利要求1的方法，其中分流边缘装置具有的厚度至少是形成ITA基电路材料的厚度的两倍。
3．根据权利要求1的方法，其中分流边缘装置由比制造ITA基电路的材料更坚硬的材料制成。
4．根据权利要求1的方法，其中还包括使用设有超出材料接收器的顶模。
5．根据权利要求1的方法，其中还包括通过将超出该空间容积量的热固性材料注入到该空间中并由此迫使气体排出该空间，来从该空间驱除气体。
6．根据权利要求1的方法，其中ITA基电路以实质上水平的方向保持在固化形态的热固性材料中。
7．根据权利要求1的方法，其中ITA基电路至少定位在底层以上0.01mm处。
8．根据权利要求1的方法，其中ITA基电路包括至少定位在底层以上0.01mm处的一个天线。
9．根据权利要求1的方法，其中顶层的内表面及底层的内表面被处理，以利于在顶层及热固性材料之间和在底层及热固性材料之间形成强的粘结。
10．根据权利要求1的方法，其中顶层的内表面及底层的内表面通过各涂以粘结剂来处理。
11．根据权利要求1的方法，其中顶层的内表面及底层的内表面通过电晕放电来处理。
12．根据权利要求1的方法，其中热固性材料以约大气压力及约500psi之间的压力被注射到该空间中。
13．根据权利要求1的方法，其中热固性材料以约80及约120psi之间的压力被注射到该空间中。
14．根据权利要求1的方法，其中热固性材料以约56°F及约100°F之间的温度被注射到该空间中。
15．根据权利要求1的方法，其中热固性材料以约65°F及约70°F之间的温度被注射到顶层及底层之间的空间中。
16．根据权利要求1的方法，其中在顶层的内表面上施加带有字母/图形信息的膜。
17．根据权利要求1的方法，其中将一层增强不透明度的材料施加在顶层的内表面及底层的内表面上。
18．根据权利要求1的方法，其中其中ITA基电路包括一个电连接到一个芯片的天线。
19．根据权利要求1的方法，其中顶层及底层各由PVC的平片构成。
20．根据权利要求1的方法，其中顶层用至少一个卡成型腔来制作。
21．根据权利要求1的方法，其中顶层被模制到顶模的一个卡成型腔中及底层被模制成靠紧在底模的实质上平的表面上。
22．根据权利要求1的方法，其中热固性材料是聚亚胺酯。
23．根据权利要求1的方法，其中热固性材料是环氧树脂。
24．根据权利要求1的方法，其中热固性材料是未饱和聚酯。
25．根据权利要求1的方法，其中空间通过浇口注满，该浇口的宽度至少为使用所述浇口的初始卡的边缘宽度的25％。
26．智能卡初始体，它包括一个顶层，一个其中埋有一个ITA基电路的芯层及一个底层，所述智能卡还包括一个与ITA基电路相连接的分流边缘装置。
27．根据权利要求26的智能卡，其中分流边缘装置具有的厚度至少是形成ITA基电路材料的厚度的两倍。
28．根据权利要求26的智能卡，其中分流边缘装置由比制造ITA基电路的材料更坚硬的材料制成。
29．根据权利要求26的智能卡，其中ITA基电路以实质上水平的方向保持在固化形态的热固性材料中。
30．根据权利要求26的智能卡，其中ITA基电路至少定位在底层以上0.01mm处。
31．根据权利要求26的智能卡，其中ITA基电路包括至少定位在底层以上0.01mm处的一个天线。
32．根据权利要求26的智能卡，其中在顶层的内表面上施加带有字母/图形信息的膜。
33．根据权利要求26的智能卡，其中ITA基电路包括一个电连接到一个芯片的天线。
34．根据权利要求26的智能卡，其中顶层及底层各由PVC的平片构成。
35．根据权利要求26的智能卡，其中热固性材料是聚亚胺酯。
36．根据权利要求26的智能卡，其中热固性材料是环氧树脂。
37．根据权利要求26的智能卡，其中热固性材料是未饱和聚酯。
全文摘要
使用ITA基电路(22A－22D)的智能卡可这样地制造:将一种分流边缘材料(52)与ITA基电路(22A－22D)相连接,以便将进入的热固性聚合材料流(12)引导到ITA基电路(22A－22D)的上面(12A)及下面(12B)。
文档编号B42D15/10GK1299313SQ99805894
公开日2001年6月13日 申请日期1999年3月16日 优先权日1998年3月17日
发明者H·J·蒂法尼三世 申请人:卡德爱克斯公司