專(zhuān)利名稱(chēng)：一種制造ic卡的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造卡的方法，該卡嵌有至少一塊集成電路，也就是通常所說(shuō)的“IC卡”或“智能卡”。
背景技術(shù)：
卡作為數(shù)據(jù)載體已經(jīng)使用很久了。普通的卡可以攜帶可視數(shù)據(jù)，比如將信息或其它數(shù)據(jù)印刷或?qū)懺诳ǖ囊粋€(gè)或兩個(gè)主表面上?？ㄟ€可以以磁卡的形式作為磁性的數(shù)據(jù)載體。在磁卡中，將磁條壓制在卡的特定位置上。磁條攜帶的數(shù)據(jù)可以通過(guò)磁數(shù)據(jù)讀卡機(jī)讀取。磁卡可以用來(lái)作火車(chē)票，銀行卡等等。然而，這樣的磁卡有攜帶或存儲(chǔ)在磁條上的數(shù)據(jù)總量小的缺點(diǎn)。還有，磁卡能被重寫(xiě)的次數(shù)相對(duì)少，還很容易損壞。磁卡還容易受到環(huán)境中磁場(chǎng)的影響，甚至遺失存儲(chǔ)在其中的數(shù)據(jù)。
作為上述常規(guī)數(shù)據(jù)攜帶卡的改進(jìn)，出現(xiàn)了“智能卡”或“IC卡”。這種卡嵌有用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的集成電路(IC)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，一塊IC可以存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)超過(guò)30K字節(jié)以上，可以被重寫(xiě)、識(shí)讀100000次以上。由于IC可以?xún)?chǔ)存數(shù)據(jù)和程序，所以這種智能卡可以被用作遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的終端。IC卡可以作為電話卡或信用卡使用。這種卡有時(shí)也帶有一個(gè)磁條，這樣能提供兩個(gè)接口。
IC卡通?？梢苑譃榻佑|式卡和非接觸式卡。對(duì)于接觸式卡，帶有讀/寫(xiě)接口的IC的至少一個(gè)主表面要裸露于外部環(huán)境之中。當(dāng)使用的時(shí)候，IC卡的讀/寫(xiě)接口直接與計(jì)算機(jī)終端或處理機(jī)的讀/寫(xiě)頭進(jìn)行接觸，由此可將數(shù)據(jù)寫(xiě)進(jìn)卡上的IC和/或從卡上的IC讀出。另一方面，非接觸式卡設(shè)有銅導(dǎo)線線圈，線圈的兩端固定或是靠近IC，而IC完全嵌在IC卡內(nèi)。銅導(dǎo)線線圈用作發(fā)射和/或接收無(wú)線電頻率信號(hào)的天線。這樣IC可以通過(guò)無(wú)線電頻率(RF)傳輸與外部系統(tǒng)，例如一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)耦合。在這種情況下，IC不需要和外部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的任何讀/寫(xiě)頭直接接觸。
如果一個(gè)接觸式IC卡被頻繁使用，假設(shè)一天使用一次或兩次，或者次數(shù)更多，嵌在卡上的IC會(huì)很容易損壞。在某些時(shí)候，使用接觸式卡會(huì)耗費(fèi)更多時(shí)間。比如，當(dāng)付高速公路費(fèi)時(shí)，使用接觸式卡意味著每個(gè)卡通過(guò)收費(fèi)機(jī)時(shí)必須停下來(lái)等待付費(fèi)過(guò)程。所以，對(duì)于相對(duì)頻繁但交易數(shù)額小的情況，適合使用非接觸式卡。
非接觸式IC卡還可以進(jìn)一步分成高頻非接觸式IC卡和低頻非接觸式IC卡。高頻非接觸式IC卡(也稱(chēng)為高頻卡)工作頻率是13.56MHz，低頻非接觸式IC卡(也稱(chēng)為低頻卡)的工作頻率是125KHz。高頻卡配有4至5匝銅導(dǎo)線的線圈，使用距離大約是10cm以?xún)?nèi)。高頻卡偶然影響或被附近其它正在使用的高頻卡影響的可能性很小，因而使用高頻卡很可靠。低頻卡配備有250至300匝銅導(dǎo)線線圈。盡管生產(chǎn)低頻卡的工藝很復(fù)雜，而且不容易形成自動(dòng)化生產(chǎn)，然而它的主要優(yōu)點(diǎn)是使用距離可以長(zhǎng)至3m。
高頻卡通常適于個(gè)人使用，比如在乘火車(chē)或汽車(chē)時(shí)使用。至于低頻卡，由于無(wú)線電頻率信號(hào)可以長(zhǎng)距離發(fā)射，并且很容易辨認(rèn)不同的車(chē)，因此低頻卡可以在高速公路付費(fèi)時(shí)使用。
對(duì)于高頻卡，主要有三種在卡上設(shè)置線圈的方式，也就是印刷、蝕刻、嵌入這三種方法。在印刷方式中將導(dǎo)電油墨印刷在芯板上以形成有數(shù)匝導(dǎo)線的線圈。這種方法制造速度快，設(shè)備的花費(fèi)相對(duì)少。然而，這種方法的缺點(diǎn)是印刷的“導(dǎo)線”容易折斷。另外，由于電導(dǎo)率取決于導(dǎo)電金屬粉末和油墨的混合，因此會(huì)造成電阻不一致。這種方法印刷出來(lái)的電路也非常薄，不能通過(guò)相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)下的彎曲試驗(yàn)。還有，由于印刷方法中相鄰的導(dǎo)線匝不能相互靠的很近，這樣明顯的減弱了無(wú)線電頻率發(fā)射的效率。由于上述問(wèn)題，現(xiàn)在很少使用這種方法。
這里的蝕刻方法與生產(chǎn)電路板所使用的蝕刻方法類(lèi)似。然而，由于相鄰的導(dǎo)線匝不能相互靠的很近，所以無(wú)線電頻率發(fā)射的效率受到影響。另外，還存在生產(chǎn)過(guò)程中污染環(huán)境的問(wèn)題。通過(guò)這種方法生產(chǎn)的卡也不能通過(guò)彎曲試驗(yàn)。因此，也很少使用這種方法。
嵌入方法非常通用，兩個(gè)鄰近的導(dǎo)線匝可以相互接觸，這樣大大地提高了無(wú)線電頻率發(fā)射的效率。這種方法容易形成自動(dòng)化生產(chǎn)，并且對(duì)環(huán)境沒(méi)有不好的影響。使用這種方法生產(chǎn)出來(lái)的卡可以通過(guò)彎曲試驗(yàn)。
在常規(guī)的生產(chǎn)高頻非接觸式IC卡的方法中，將基片粘貼在墊片上，該基片上有容納IC的凹槽。接著將一層粘合膠涂在墊片上基片的凹槽的露空部位，接著將一塊IC芯片放置在凹槽內(nèi)，通過(guò)粘合膠固定在其中。接著將導(dǎo)線放置在基片上，通過(guò)熱壓的方式將導(dǎo)線的兩個(gè)末端緊貼IC芯片焊接。然而，這樣一種常規(guī)方法有如下缺點(diǎn)a.由于IC芯片被相對(duì)軟的墊片支承，在焊接的時(shí)候壓力施加在其上，軟墊片會(huì)吸收一些壓力。因此會(huì)影響焊接的效果。
b.如果芯片缺貨，只能先切割出板材，其余的制造過(guò)程只能停下來(lái)直到有新的IC芯片貨源供應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種克服上述缺點(diǎn)的IC卡生產(chǎn)方法，至少是給公眾提供一種有用的可選擇方法。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種嵌有至少一塊集成電路和天線線圈的卡的制造方法，該方法包括提供下述步驟(a)提供一塊底板，該底板有至少一個(gè)能容納至少一部分所述集成電路的凹槽；(b)在所述底板上設(shè)置所述天線線圈；(c)將所述集成電路放置于所述底板的所述凹槽中；(d)將所述集成電路與所述天線線圈固定在一起，其中步驟(c)在所述步驟(b)之后進(jìn)行。


現(xiàn)在參考附圖以舉例的方式描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的方法所使用的配線機(jī)的一部分和一塊芯板；圖2顯示粘在如圖1所示芯板上的膠帶；圖3顯示將IC放入如圖2所示的芯板；圖4顯示根據(jù)本發(fā)明所述準(zhǔn)備焊接IC的芯板的剖視圖；圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的部分焊接過(guò)程；圖6顯示根據(jù)本發(fā)明將多個(gè)底板層壓在一起；以及圖7顯示常規(guī)非接觸式高頻IC卡的剖視圖；以及圖8顯示根據(jù)本發(fā)明沖壓出的IC卡產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式
為了使用本方法生產(chǎn)出IC卡，要在芯板12上沖壓出兩個(gè)導(dǎo)引孔。導(dǎo)引孔在以后的工藝過(guò)程中起到有助于將芯板12與各種設(shè)備對(duì)準(zhǔn)的作用。芯板12上還形成一個(gè)容納一部分IC的凹槽，該凹槽比如可以通過(guò)沖壓的方式形成。該方式在后面討論。
圖1顯示配線機(jī)10的一部分和一塊芯板12。芯板12的材料通常為熱塑性材料(比如有機(jī)玻璃，聚氯乙烯，聚丙烯和氰乙烯丁二烯苯乙烯)，或是覆蓋一層薄的(比如大約為導(dǎo)線14直徑的一半)部分硫化的熱固性粘接劑的耐熱材料(比如環(huán)氧玻璃纖維)。導(dǎo)線14從一個(gè)線軸(沒(méi)有顯示出來(lái))穿入導(dǎo)線給進(jìn)機(jī)構(gòu)15，該機(jī)構(gòu)將導(dǎo)線14送至芯板12的上表面16上。配線機(jī)10有一個(gè)激勵(lì)驅(qū)動(dòng)線圈20的超聲波發(fā)生器18。激勵(lì)驅(qū)動(dòng)線圈20可以驅(qū)動(dòng)端部帶有觸針24的超聲傳感器22。觸針24有適應(yīng)導(dǎo)線14形狀的槽(沒(méi)有顯示出來(lái))。為了支承超聲傳感器22，器械10內(nèi)部配備兩個(gè)片彈簧懸掛裝置26。
通過(guò)這種裝置，觸針24可以設(shè)置成以超聲波頻率上下振動(dòng)的形式。這樣的振動(dòng)產(chǎn)生的熱量能熔化芯板12的上表面16上導(dǎo)線14之下的材料。觸針24的向下壓力將導(dǎo)線14壓入上表面16。當(dāng)觸針24向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，軟化的熱塑性材料很快硬化，這樣將導(dǎo)線14固定在芯板12的某一位置上。通過(guò)間歇的停下導(dǎo)線給進(jìn)機(jī)構(gòu)15和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線給進(jìn)機(jī)構(gòu)15，接著將導(dǎo)線14轉(zhuǎn)向新的方向，導(dǎo)線14可以形成電路圖案。使用位于觸針24端部的小剪刀28在軌跡的末端切斷導(dǎo)線14。這樣嵌入的導(dǎo)線14形成接收、發(fā)送無(wú)線電頻率信號(hào)的天線線圈，通過(guò)這種方式可以將數(shù)據(jù)寫(xiě)入IC卡和/或從IC卡讀取數(shù)據(jù)。
超聲波焊接的優(yōu)點(diǎn)在于在基片(也就是芯板12)本身內(nèi)通過(guò)振動(dòng)的機(jī)械壓力產(chǎn)生熱量。這樣在需要產(chǎn)生熱量的地方，也就是在導(dǎo)線14下面很小的范圍內(nèi)能很快生成熱。由于熱量的產(chǎn)生限于局部范圍，并且只產(chǎn)生在基板上，所以觸針24一旦移走，材料就固化。超聲波加熱速度非常快，以至于熱量還沒(méi)傳導(dǎo)開(kāi)之前，導(dǎo)線14下面的基片就熔化了。相鄰的基片，即使僅僅相隔一個(gè)導(dǎo)線直徑的距離，也完全不會(huì)受到影響。這使得焊接以每秒幾英寸的直線速度進(jìn)展，而且不影響已經(jīng)焊接的導(dǎo)線14。
導(dǎo)線14通常是涂敷耐磨、有彈性絕緣涂層的實(shí)心銅質(zhì)材料，該涂層可以是如聚酰亞胺，聚酯，，聚亞氨酯。由于聚酰亞胺在交叉部位的抗機(jī)械斷裂性能好，所以特別適合復(fù)雜的圖案。在導(dǎo)線14上涂敷一層薄的(比如0.0005至0.01英寸)焊接材料可以實(shí)現(xiàn)焊接一層以上的導(dǎo)線14。根據(jù)本申請(qǐng)，導(dǎo)線14可以以每分鐘5至15英尺的速度旋放到芯板12的上表面16上。
如圖2所示，將導(dǎo)線14嵌入芯板12的上表面16上之后，接著將膠帶30粘貼在上表面16上，有粘結(jié)劑的一邊面向下(如圖2示意性的表示)。膠帶30跨越容納部分IC的凹槽32延伸。可以看到導(dǎo)線14的兩端34也在凹槽32之上延伸。膠帶30可以是從文具店買(mǎi)到的文具膠帶。雖然圖2中僅示意性地顯示了一匝導(dǎo)線14，但應(yīng)當(dāng)明確對(duì)于高頻非接觸式IC卡，通常有4至5匝導(dǎo)線14。
接著將芯板12從上向下翻轉(zhuǎn)(如圖3所示)，使底面36面向上。然后將集成電路(IC)38放置在凹槽32內(nèi)。這樣膠帶30與IC38接觸，起到臨時(shí)保持IC38固定位置的作用。接著再次翻轉(zhuǎn)芯板12，如圖4所示，使導(dǎo)線14的末端34面向上。將芯板12放置于堅(jiān)硬的平臺(tái)40之上，通過(guò)熱壓焊接將導(dǎo)線14的末端34與IC38固定并電性連通。特別是在焊接過(guò)程中，脈沖電流傳送到導(dǎo)線14上熔化導(dǎo)線14的絕緣層，將銅導(dǎo)線焊接在IC38上。由于將芯板12置于堅(jiān)硬支撐也就是平臺(tái)40上，所以在焊接過(guò)程中焊接效果顯著地提高。
如圖5所示，使用焊接劑42焊接后，移走膠帶30。嵌有導(dǎo)線14和IC38的芯板12在接下來(lái)的IC卡制造過(guò)程中被使用。如圖6所示，芯板12放置于其它底板44，46之間以待層壓。芯板12和其它底板44，46堆疊在一起。由于芯板12和底板44，46都有導(dǎo)引孔，這樣可以準(zhǔn)確容易的將它們相互定位。使用點(diǎn)焊將這些板固定在一起以保證在層壓過(guò)程中各層之間正確的相對(duì)位置。在層壓過(guò)程中，芯板12和其它底板44，46在高溫和壓力下相互固定。層壓后，如圖8所示，從層壓底片板中沖壓出產(chǎn)品IC卡47，以備使用。
圖7顯示常規(guī)非接觸式高頻IC卡的剖視圖，其除了包括固定于芯板12的IC38之外，還有墊板48，兩個(gè)防護(hù)板50，兩個(gè)印有圖形的板52，兩個(gè)外部透明板54。這樣一塊IC卡的總厚度是大約0.84mm。在另外一種結(jié)構(gòu)中，沒(méi)有防護(hù)板。還有一種結(jié)構(gòu)盡管沒(méi)有防護(hù)板，但有一層附加墊板。
本發(fā)明還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，即使在缺少I(mǎi)C芯片供應(yīng)時(shí)，也可以進(jìn)行導(dǎo)線嵌入芯板的工藝。由于嵌入導(dǎo)線的過(guò)程所花費(fèi)的時(shí)間要比將IC放入凹槽中然后將天線線圈焊接在IC上花費(fèi)的時(shí)間要多，所以制造商可以先進(jìn)行嵌入導(dǎo)線工藝，一旦有IC芯片供應(yīng)，再進(jìn)行接下來(lái)的花費(fèi)時(shí)間相對(duì)少的工藝生產(chǎn)最終產(chǎn)品。
應(yīng)當(dāng)明確上述只是描述本發(fā)明可以實(shí)施的一個(gè)例子，可以在不背離本發(fā)明本質(zhì)的情況下有各種不同的變形和/或更改。
還應(yīng)當(dāng)明確，為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)在一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)容中描述的本發(fā)明的各個(gè)特征，可以單獨(dú)使用，也可以在任何合適的情況下結(jié)合使用。
權(quán)利要求
1.嵌有至少一塊集成電路和天線線圈的卡的制造方法，所述方法包括提供下述步驟(a)提供一塊板，該板有至少一個(gè)能容納至少一部分所述集成電路的凹槽；(b)在所述板上設(shè)置所述天線線圈；(c)將所述集成電路放置于所述板的所述凹槽中；(d)將所述集成電路和所述天線線圈電性連接，其中所述步驟(c)在所述步驟(b)之后進(jìn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述集成電路與所述天線線圈固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2的方法，還包括步驟(e)，該步驟提供暫時(shí)將所述集成電路保持在所述板的所述凹槽內(nèi)的工具。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述保持工具包括膠帶。
5.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，還包括步驟(f)，該步驟是為了將所述集成電路放置在所述凹槽中，而翻轉(zhuǎn)所述板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，還包括步驟(g)，該步驟再將執(zhí)行上述步驟(f)后的板翻轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中通過(guò)熱壓粘貼的方式將所述集成電路與所述天線線圈固定。
8.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中在步驟(d)中將所述板直接放置在硬的支承上。
9.根據(jù)權(quán)利要求3至8中任何一項(xiàng)所述的方法，還包括移走保持工具的步驟(h)。
10.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，還包括步驟(i)，其中步驟(d)完成后，將所述板放置在至少兩個(gè)外層板之間以進(jìn)行層壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，還包括將產(chǎn)品卡從層壓板中沖壓出來(lái)的步驟(j)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種嵌有至少一塊集成電路(IC)和天線線圈的卡的制造方法,該方法包括提供下述步驟(a)提供一塊芯板,該板有至少一個(gè)能容納至少一部分所述集成電路的凹槽;(b)在所述芯板上有所述天線線圈;(c)將所述集成電路放置于所述芯板的所述凹槽中;(d)將所述集成電路和所述天線線圈進(jìn)行電連接,其中步驟(c)在所述步驟(b)之后進(jìn)行。
文檔編號(hào)G06K19/077GK1365083SQ01141568
公開(kāi)日2002年8月21日 申請(qǐng)日期2001年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月18日
發(fā)明者李志強(qiáng), 關(guān)國(guó)霖 申請(qǐng)人:銳安工程有限公司