專利名稱：一種制造雙接口ic卡的方法以及用這種方法制造的ic卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造嵌有至少一塊集成電路的磁卡，即通常所說的“IC卡”或“智能卡”的方法。更確切地說，本發(fā)明涉及一種制造嵌有天線線圈的IC卡的方法，以及用這種方法制造出的IC卡。
背景技術(shù)：
卡一直以來被用作數(shù)據(jù)載體。普通的卡可以直觀地傳遞數(shù)據(jù)，例如，在卡的一面或者兩面上印刷或?qū)懭胄畔⒒蛘哳愃频臄?shù)據(jù)。卡也可以磁卡的形式來作為磁性數(shù)據(jù)的載體。在磁卡中，磁條被壓制在卡的一個特殊位置上。磁條攜帶的數(shù)據(jù)可通過磁性數(shù)據(jù)閱讀器讀取。磁卡可被用作車票，銀行卡等等。然而，這種磁卡存在的缺點是，通過磁條攜帶或存儲的數(shù)據(jù)量很少。另外，這種磁卡可被重寫的次數(shù)相對很少，且很容易被損壞。磁卡很容易受環(huán)境中磁場的影響，甚至因此丟失所存儲的數(shù)據(jù)。
作為對上述常規(guī)的數(shù)據(jù)攜帶卡改進(jìn)，有人提出了“智能卡”或“IC”卡，這種卡嵌入了一塊集成電路(IC)來存儲數(shù)據(jù)。按照現(xiàn)有技術(shù)，一塊IC可存儲超過30K字節(jié)的數(shù)據(jù)，并且可重寫和讀取超過100,000次。IC既包括數(shù)據(jù)又包括程序，因而這種智能卡可被用作電腦終端的遙控。IC卡可被用作電話卡和信用卡，這種卡有時也包括一個磁條，這樣可形成兩個接口。
IC卡通?？煞譃榻佑|式和非接觸式。對于接觸式IC卡而言，至少帶有讀/寫接口的IC主表面暴露在外部的環(huán)境中。使用時，IC卡的讀/寫接口直接與電腦終端或處理器的讀/寫頭接觸，由此，可從卡中的IC讀取數(shù)據(jù)和/或?qū)?shù)據(jù)寫入IC。另一方面，非接觸式IC卡設(shè)有多匝的銅線圈，它的兩端固定在或緊貼在IC上，并完全嵌入IC卡。銅線圈作為天線來傳送和/或接收無線電頻率信號。這樣，IC可通過無線電頻率(RF)傳輸，與外部系統(tǒng)例如電腦系統(tǒng)耦合。在這種情況下，IC不必與任何外部電腦系統(tǒng)的讀/寫頭直接接觸。
如果接觸式IC卡被頻繁使用，比如說一天一次或兩次或者更多，卡上的IC則極易被損壞。在特定的情況下，使用接觸式卡也會很費時。例如，對于高速路的付費，使用接觸式卡將意味著每一輛經(jīng)過收費口的汽車將不得不停下來等待支付過程。因此，在交易相對頻繁但交易金額較少的情況下適合使用非接觸式IC卡。
非接觸式IC卡可進(jìn)一步分為高頻非接觸式IC卡和低頻非接觸式IC卡。高頻非接觸式IC卡(也叫高頻卡)的工作頻率是13.56MHz，低頻非接觸式IC卡(也叫低頻卡)的工作頻率是125KHz。一張高頻卡有4-5匝銅線圈，工作距離大約在10cm以內(nèi)。高頻卡偶爾影響附近其它正在使用的高頻卡或者受其影響的可能性很小，因此使用高頻卡很可靠。對于低頻卡，它有250-300匝銅線圈，盡管低頻卡的制造過程相當(dāng)復(fù)雜，并且極不容易實現(xiàn)自動化操作，但它的主要優(yōu)點是工作距離可以達(dá)到3米。
高頻卡通常適于個人使用，例如對于乘坐火車或汽車出行。至于低頻卡，由于無線電頻率信號可長距離傳輸，而且相對容易地辨別不同汽車，因此可被用作高速公路的付費。
對于高頻卡，主要有三種可在卡中安放線圈的方法，即通過印刷、蝕刻和嵌入的方法。在印刷方法中，導(dǎo)電油墨被印刷在芯板上以形成有若干匝的線圈。這種方法快捷，且只需相對便宜的設(shè)備。然而，這種方法的缺點是，印刷成的“導(dǎo)線”易被折斷。另外，因為導(dǎo)電性取決于導(dǎo)電金屬粉末和油墨的混合情況，因此電阻的性能不均勻。這樣印刷制成的電路也非常薄，通不過相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)下的彎曲試驗。而且，在這種印刷方法中，鄰近的線圈匝之間不能靠得太近，這將明顯降低無線電頻率傳遞的有效性。由于上述的各種問題，這種方法目前很少使用。
再看一下蝕刻方法，這種方法類似于制造電路板所使用的方法。然而，由于相鄰的線圈互相不能靠得太近，所以，無線電頻率傳遞的有效性將受到影響。另外，在制造中會引起環(huán)境污染的問題。這種方法生產(chǎn)出的磁卡也通不過彎曲試驗，目前也很少采用。
至于嵌入方法，是很通用的方法，并且，兩個鄰近的線圈實際上可以互相接觸，無線電頻率傳輸?shù)挠行源蟠蟮靥岣?。這種方法易于實現(xiàn)自動控制，且對環(huán)境沒有不利的影響。這種方法制出的卡可以通過彎曲試驗。
最近，除了接觸式和非接觸式IC卡，又有人提出了一種將接觸式和非接觸式IC卡的功能結(jié)合在一起的卡。這種卡叫作“組合卡”或者“雙接口IC卡”。考慮到使用方便，下面將使用術(shù)語“組合卡”。組合卡中嵌入集成電路(IC)，當(dāng)作為接觸卡使用時，IC卡的主表面上暴露，以使得外部系統(tǒng)的讀/寫頭與IC直接接觸，以便從IC中讀取數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫入IC。另一方面，當(dāng)作為非接觸式IC卡使用時，組合卡的IC和嵌入卡中的天線線圈也是電接觸的，以使得IC可以通過無線電頻率的傳輸而與外部的系統(tǒng)耦合起來，從而可以從IC中讀取數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫入IC。這些使得這種組合卡可用于更多不同的環(huán)境下。
在制造組合卡的現(xiàn)有方法中，IC通過導(dǎo)電的粘合劑與天線線圈固定在一起。這種方法的缺點是天線線圈和IC之間的直接連接不夠牢固，因而不能通過ISO-7816-1和ISO10536-1的標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制造IC卡的方法，它可以減輕上述缺點或者至少提供一種有用的替代現(xiàn)有方法的方法。
本發(fā)明的一方面是提供一種制造嵌有至少一個集成電路和一個天線線圈卡的方法，這種方法包括如下步驟(a)芯板上嵌入天線線圈；(b)將上述芯板和至少兩個外板層疊成一個層壓板；(c)在上述層壓板中形成至少一個第一凹槽以容納上述部分天線線圈；(d)從上述芯板中拉出上述天線線圈的至少一端；和(e)將上述集成電路和上述天線線圈固定在一起。
本發(fā)明的另一方面是提供一種嵌有至少一個集成電路和一個天線線圈的卡，其中，上述集成電路的至少一個主表面暴露在外部環(huán)境中，上述天線線圈完全嵌入在上述卡中，上述天線線圈和集成電路電性連接，且通過焊接或者熱壓粘合而互相固定在一起。


下面僅以舉例的形式，結(jié)合附圖，來說明
具體實施例方式圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中組合卡的芯板上天線線圈的圖案；圖1A是圖1中劃圈部分的放大圖；圖2是本發(fā)明中芯板上天線線圈的圖案；圖3是圖2中所示圖案的頂視圖；圖3A是圖3中劃圈部分的放大圖；圖4示出了本發(fā)明中與不同的底片堆疊和排列在一起，以層壓成型的芯板；圖5示出了層壓圖4中的外板和芯板后而形成的層壓板；圖6示出了圖5中的層壓板被沖壓之后而形成的磁卡；圖7示出了本發(fā)明中形成第一凹槽和第二凹槽后的磁卡；圖8示出了本發(fā)明中從磁卡中抽出的天線線圈的兩端及第三凹槽的形成；圖9示出了集成電路與在圖8中示出的天線線圈的兩端固定在一起；和圖10示出了本發(fā)明中將集成電路嵌入磁卡而形成的組合卡。
具體實施例方式
圖1和圖1A示出了常規(guī)方法中，嵌入多匝銅線圈12以形成一個天線線圈的固定芯板10。在現(xiàn)有技術(shù)的方法中，集成電路是通過導(dǎo)電粘合劑和天線線圈固定在一起的，這樣制成的卡通常通不過ISO的相關(guān)測試。
本發(fā)明中，如圖2至3A中所示，銅線圈100是嵌在芯板102上的。芯板102通常是由熱塑性材料(例如樹脂玻璃，聚氯乙烯，聚丙烯和丙烯腈丁二烯苯乙烯)制成的，或者是涂有一層薄的(例如大約線圈100直徑的一半)部分硫化的熱固性粘合劑的耐熱材料(例如環(huán)氧樹脂玻璃纖維)。線圈100從一個配線機(jī)上傳送到芯板102上。配線機(jī)包括一個可激勵驅(qū)動線圈的超聲波發(fā)生器。驅(qū)動線圈轉(zhuǎn)而驅(qū)動一個在端部帶有觸針的超聲傳感器。觸針上有一凹槽與線圈100的形狀相匹配。在配線機(jī)上有兩片片簧懸掛裝置可支撐超聲傳感器。
通過這樣的裝配，觸針可在超聲波頻率下作上下振動。這種振動產(chǎn)生了熱量，可使線圈100下面的芯板102的材料熔化。作用在觸針上的向下的力將線圈100推入芯板102內(nèi)。當(dāng)觸針向上移動時，軟化的熱塑性材料將很快的硬化，這樣，就把線圈100固定在芯板102內(nèi)的位置上。在線圈分支的末端，線圈100在觸針尖端的附近被一小剪機(jī)剪斷。線圈100就這樣被嵌入從而形成可接收和傳送無線電頻率信號的天線線圈，借此，可從IC中讀取數(shù)據(jù)和/或?qū)?shù)據(jù)寫入IC。
超聲波焊接的優(yōu)點是，振動的機(jī)械應(yīng)力生成的熱量只產(chǎn)生在基片(也就是芯板102)上。這樣，在準(zhǔn)確的位置上，也就是在線圈100下面很小的范圍內(nèi)，能很快地產(chǎn)生所需要的熱量。因為這些熱量只產(chǎn)生在基片上的局部范圍內(nèi)，所以觸針一移走材料就會固化。超聲波加熱如此之快以至于線圈100下面的基片在熱量向四周傳導(dǎo)之前就被熔化。鄰近的基片，即使是僅僅相隔和線圈直徑一樣近的距離，也完全不受影響。這樣，能夠使焊接以每秒幾英尺的直線速度繼續(xù)下去，而不會影響已經(jīng)焊接過的線圈100。
線圈100通常是實心銅，外表有韌性彈性絕緣層，例如，聚酰亞胺，聚酯和聚亞胺酯。聚酰亞胺極適合于復(fù)雜的圖案，因為它可抵抗在交疊處機(jī)械性折斷。在線圈100上涂一層薄的(例如，0.0005到0.01英寸)粘合材料，可使多層的線圈100相粘合。根據(jù)實際需要，可將線圈100以每分鐘5至15英尺的速度嵌入芯板上。
之后，如圖4所示，將芯板102放于不同外板104，106之間，并將各板對齊以層壓成型。雖然圖中僅示出了兩塊外板104和106，但是很顯然可以使用多個外板。根據(jù)所制的卡的用途，這種外板(104，106)可以包括墊板、保護(hù)板、圖形印刷板、及外部的透明板。
當(dāng)外板104，106和芯板102之間正確的排放并互相之間對準(zhǔn)，即可對它們進(jìn)行點焊以保證層壓成型過程中各板之間相對正確的位置。在層壓過程中，堆放和排序好的芯板及外層板104、106將在層壓機(jī)的壓力和高溫作用下固定在一起，形成如圖5所示的層壓板108。如圖6所示，通過沖壓可將卡110可從層壓板108上切下，以進(jìn)行進(jìn)一步的加工。
如圖7所示，通過磨銑使卡110上形成一個上部的凹槽112。這一凹槽112的大小適合放入集成電路115的較寬部分113(見圖9)。另外，上部的凹槽112可達(dá)到的深度可以剛好超過形成線圈100的天線線圈的末端。中間的凹槽117，位于凹槽112的下方，其深度和線圈100的厚度一樣，是通過例如磨銑制成的。如圖8所示，隨著中間凹槽117的成型，可將天線線圈的末端114從卡110中拉出。。一個直接位于中間凹槽117的下方的下部的凹槽116，也是通過例如磨銑制成的。下部凹槽116比上部凹槽112狹窄，大小適于放入集成電路115的窄部118。下部凹槽116和上部凹槽112通過中間孔凹槽117連接在一起。
然后將粘合材料涂敷于上部凹槽112中。粘合材料可以是受熱熔化的粘性劑，也可以是液體粘合劑，這取決于特定的環(huán)境。覆蓋于天線線圈末端114上的絕緣材料，通過加熱而被除去。如圖9所示，天線線圈的末端114與集成電路115，通過焊接和熱壓粘合，固定在一起且形成電連接。集成電路115通過內(nèi)植機(jī)被嵌入卡110中，內(nèi)植機(jī)的一個部件120如圖10所示。在嵌入過程中，涂敷于上部凹槽112中的熱熔化粘合劑受熱熔化，從而有助于將集成電路115固定于卡110上。這樣，就制成了一個組合卡的最終產(chǎn)品。
上面僅根據(jù)本發(fā)明的實施例進(jìn)行了描述，但是可以看出，在不超出本發(fā)明構(gòu)思的情況下，可以對本發(fā)明做出改進(jìn)和/或改型。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，為簡單起見，在一個實施例中描述的本發(fā)明的不同特征，可以單獨地或以任何恰當(dāng)?shù)牟糠纸M合的形式給出。
權(quán)利要求
1.一種制造嵌有至少一個集成電路和一個天線線圈的卡的方法，這種方法包括如下步驟(a)在芯板上嵌入天線線圈；(b)將上述芯板和至少兩個外板層壓成一個層壓板；(c)在上述層壓板中形成至少一個第一個凹槽以容納上述天線線圈的一部分；(d)從上述芯板中拉出上述天線線圈的至少一端；(e)將上述集成電路和上述天線線圈固定到一起。
2.如權(quán)利要求1所示的方法，其特征在于，在上述步驟(d)中，上述天線線圈的兩個端部從上述芯板中拉出。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，上述天線線圈與上述集成電路通過焊接或熱壓粘合的方法固定在一起。
4.如前所述的任意一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，還包括如下步驟(f)將上述集成電路中的第一部分放于上述的第一凹槽內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括如下步驟(g)在上述層壓板上制造第二凹槽，以容納上述集成電路的第二部分。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，上述第一凹槽和第二凹槽互相連通。
7.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，第二凹槽比第一凹槽窄。
8.如前所述任意一項權(quán)利要求所述的方法，還包括如下步驟(h)將粘合材料涂敷于上述第一凹槽內(nèi)中的至少一部分中。
9.如前所述的任意一項權(quán)利要求所述的方法，還包括如下步驟(i)從上述天線線圈的末端去除絕緣涂層。
10.一種嵌有至少一個集成電路和一個天線線圈的卡，其特征在于，至少上述集成電路的主表面暴露在外部環(huán)境中，上述天線線圈完全地嵌入在上述卡中，上述天線線圈和上述集成電路電性連接，且所述集成電路和所述天線線圈通過焊接或者熱壓粘合而互相固定在一起。
11.一種在此詳細(xì)描述并參見附圖的卡。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造嵌有至少一個集成電路(IC)和一個天線線圈的卡的方法,這種方法包括如下步驟:(a)在芯板上嵌入天線線圈;(b)將上述芯板和多個外板層壓成一個層壓板;(c)在上述層壓板中形成第一凹槽以容納上述部分天線線圈;(d)從上述芯板中拉出上述天線線圈的兩端;(e)通過例如采用焊接或熱壓粘合的方法將上述集成電路和上述天線線圈固定在一起。
文檔編號G06K19/077GK1365084SQ01141569
公開日2002年8月21日 申請日期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)國霖 申請人:銳安工程有限公司