专利名称：生产印刷电路的方法和按照这种方法生产的印刷电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的序言生产印刷电路的方法。另外，本发明还涉及一种根据这种方法制造的印刷电路，例如，其匝圈是由该印刷电路的通道构成为一种电感线圈。
先前的技术在芯片卡和转发器工艺中，经常希望将一个电感线圈与一个电子线路，例如，安装在一块印刷电路板上的一个集成电路连接。例如，在WO91/19302中就描述了这样一种结构。一般，该线圈是通过将一根导线缠绕在一个芯子周围而制成的。这种线圈制造起来比较复杂，因此，价格较高。另外，该印刷电路和该线圈之间的连接还会带来另外一些安装的问题，并且可靠性也成问题，特别是当这些元件是集成在一块对变形和机械应力没有适当保护的芯片卡上时，更会出现这些问题。此外，当必须集成在一个袖珍装置，或一个希望保持标准厚度为0.76毫米的芯片卡中时，该线圈的厚度也时常成为一个问题。
为了减少这些困难，已知有一些装置，其电感匝圈是直接由该印刷电路的导电通道构成的。一般，该印刷电路的通道是利用光化学的方法制造的，这就需要许多价格昂贵的工序和使用有污染的物质。
美国专利4555291号说明了一种基本上是机械式的生产印刷电路的方法。事先，将一块细边的金属薄膜切割成螺旋形状。为了使该切出的螺旋具有足够的刚度，不同的匝圈不完全分离开。然后，将该螺旋固定在一块不导电材料制成的片材上，并将第二个切割装置投入工作，阻断各个匝圈之间的相互连接，从而得到一个电感性质的电路。
这种方法使用起来较复杂，并且特别需要两个不同的切割工序。该预先切出的金属薄膜的厚度必须足够大，使得运输过程中不会产生变形或被撕坏。各个匝圈的宽度和在各个匝圈之间切出的间隔的宽度同样必须足够大，以保证层叠在该不导电的支承上之前，该薄膜的刚度最小。
已知还有另外一些生产印刷电路的方法，它们从利用一个表面导电层覆盖一块合成材料制成的薄膜开始。然后，利用两个压模对所述的导电层进行机械冲压，在该表面导电层上划分出不同的导电通道。例如，法国专利FR-2674724号，英国专利GB-1138628号或美国专利US-4356627号说明了这样一种方法的几种变型。利用这些冲压方法很难得到宽度非常小的通道。另外，该合成材料薄膜必须具有足够的厚度，以支承冲压的压力，并且甚至在被该压模压进去的区域中，也应保持足够的刚度。
另外一些已知的生产印刷电路的方法是从用一个表面导电层覆盖一块合成材料薄膜开始的，它们包括一个通过切削该印刷电路的该表面层，划分出构成该印刷电路的不同导电通道的工序(参见德国专利DE-3330738号和美国专利US-4138924号)。这样，导电通道之间的空隙必须具有足够大的宽度，该宽度至少应与铣刀的宽度相适应。因此，不能得到通道的最优密度。此外，切削还会产生切屑，必须小心地清除这些切屑，以防止各个通道之间可能产生的短路。当该表面金属层由昂贵的材料，例如银制造时，会造成材料的浪费。
德国专利DE-2758204号说明了一种生产电路，特别是印刷电路形式的电感的方法，它是通过对覆盖一块表面金属层的合成材料薄膜进行热机械加工来划分出构成该线圈的匝圈的不同通道的。一个被加热的金属刀尖(3)突过该表面金属层，并同时使在该金属下面的该合成材料薄膜层的一部分熔化。
这个方法特别适用于生产不同种类的装置，或者是厚度不是关键因素的线圈。该合成材料薄膜层(1)必须足够厚，使该刀尖(3)能做出切口，并且在被加热的同时，不会完全被切通。另外，该刀尖的温度控制也有困难，该金属刀尖(3)必须运动得很慢，以便该合成材料能达到熔融温度。因此，这个方法不适合于，例如，必须集成在漂亮的卡片上，和厚度及成本与制造时间都必须保持最小的线圈的生产。
本发明的一个目的是要提供一种生产印刷电路的改进的方法，特别是用于生产其匝圈是由该印刷电路的导电通道构成的一种芯片卡的电感线圈的方法。
本发明的说明根据本发明的一个方面，这个目的是利用如权利要求1所述的一种制造印刷电路的方法来达到的。
这种方法可以避免先前技术的上述缺点。
另外，这种方法得出的印刷电路的表面平面度非常好。当该印刷电路集成在一个芯片卡上时，可以更容易得到绝对平的外表面，这将使各种可能的特色印刷更容易进行。
本发明还涉及利用这种方法生产的印刷电路，特别是利用这种方法生产的线圈或接头。另外，本发明还涉及包括一个用这种方法制成的线圈，和/或用这种方法制成的一个印刷电路的芯片卡。
本发明的各种方案，特别是所附权利要求书所述的那些方案还可以进一步增大所得到的印刷电路的密度和/或所得到的线圈的电感。
附图的简要说明本发明的其它方面及其优点可以从下面的说明和附图中了解，其中
图1为适合于本发明使用的，覆盖着一个表面导电层的一个不导电薄膜的剖面图；图2为压模和在划分出导电通道之前，覆盖着一个表面导电层的一个不导电薄膜的剖面图；
图3为在划分出该导电通电后的，覆盖着一个表面导电层的一个不导电薄膜的剖面图；图4为在每一个表面上划分出该导电通道后，在每一个表面上都覆盖着一个表面导电层的一个不导电薄膜的剖面图；图5为在划分出该导电通道后，在一个表面上覆盖着多个表面导电层的一个不导电薄膜的剖面图；图6为在划分出该导电通道后，在一个表面上覆盖着多个表面导电层的一个不导电薄膜的剖面图；图7为可以在根据本发明的方法中使用的不同的切割刀具的侧视图；图8为根据本发明的，在一个单一的表面上，包括一个印刷电路的一种芯片卡的透视图；图9为根据本发明的，在两块保护片之间包括一个印刷电路的一种芯片卡的透视图；图10为在弯曲之前，根据包括一个弯曲工序的本发明的一个方案制造的一个印刷电路的透视图。
图1表面覆盖着一个表面导电层2的一块薄膜1的剖面图。该薄膜1最好由任何不导电的材料，例如，PVC形式的合成材料或纸板构成。根据应用场合的不同，可以选择一块挠性薄膜，或相反，选择一块刚性较好的基片。该薄膜1还可由复合材料或多层材料构成，例如，包括许多层的合成材料，纸板和/或金属材料。
该表面导电层2可以使用一种已知的方法加在该薄膜1上，并且，例如，可通过低温焊接，或利用粘接剂4保持在该薄膜上。该粘接剂4，例如，可以为热固化的粘接剂或冷固化的粘接剂，也可以不用粘接剂4，而使用一种双面的粘接片或一种热粘接的薄膜。该层2由相应的金属，例如铜，铝，银或一种导电合金制成。
在本发明的一种方案中，该表面导电层2是利用胶水粘贴在一块金属片上，而不是粘贴在一块不导电的薄膜上的。这样，导电通道之间的绝缘(见以下)只靠该层粘接剂4保证，该层粘接剂4起不导电薄膜的作用。在这种情况下，该层粘接剂4必须是完全电气绝缘的。
图2表示在划分出导电通道之前，在一块不导电的薄膜顶面上的一个压模5的剖面图。该压模5具有与该合成材料薄膜1上的该表面层2接触的边缘锋利的表面6。
利用一个没有示出的装置，使该压模5下降，其压力足以使该边缘锋利的接触表面6在该表面金属层2上穿孔和切割该表面层。表面6的轮廓做成足够锋利的，这样，不需要象在铣削方法中那样，去除导电材料，也不需要象在英国专利GB-1138628号中所述的冲压方法那样，在深度方向做出凹槽，该压模可以在该表面层2上切出细小的切口。这里，根据本发明，该金属材料是被表面6切割的。
图3表示在划分出导电通道8之后，覆盖了一个金属层2的一块不导电薄膜1的剖面图。从图中可以看出，该切口7的深度恰好足以穿过该金属层2，该可能有的粘接剂层4，并可能与该不导电的合成材料层1相切。在本发明的一个方案中，该切口7只完全穿过该表面金属层，而该切口的底部靠近该粘接剂层4。这样，通过加工导电通道8之间的边界，可将该合成材料薄膜1做成需要的那样弱，可得到最小的厚度。
为了优化该印刷电路上的导电通道8的密度，该切口7的宽度应尽可能细小。特别是，如果该基片1是挠性的，则其宽度必须足够，以避免发生导电通道8短路的危险。
适当地将导电通道8排列成，例如螺旋形，可以容易地得出其匝圈是由该印刷电路的导电通道构成的电感元件。然后，再进行一些补充的传统加工工序，例如钻削和锡焊，即可以将各种分立的元件固定在这样做出的印刷电路上。
图4表示在每一个表面上划分出导电通道8之后，在每一个表面上覆盖着一个表面导电层2的一块不导电薄膜1的剖面图。确定每一个表面上的通道8的该切口7，最好在一道单一的工序中做出。为了做到这点，可将在每一个表面上均覆盖着一个导电层2的该不导电薄膜1紧密地夹紧在两个压模(没有示出)之间，每一个压模的与该金属表面接触的表面6的边缘都做成锋利的。然而，也可以在两个工序中，在该两个表面上做出切口7，做完一个表面的之后再做另一个表面的切口。
由于根据本发明的方法可以用于厚度非常小的不导电薄膜1，因此，本发明的这个方案可以非常简单地制造其两个平板是由叠加在每一个表面上的该金属通道构成的电容元件。这些元件，例如可以与电感元件结合起来，构成容量小的LC共振电路。如果必须减小两个表面上的通道之间的电容耦合，则应选择在两个表面上，搭接最小的导电通道图案。
图5表示在划分了导电通道之后，在其中一个表面上覆盖着多个表面导电层的一块不导电薄膜的剖面图。在这个例子中，该不导电薄膜1被由第一层粘接剂4固定的第一个金属薄膜2覆盖。第二个金属薄膜2’由第二层粘接剂4’固定在该第一个薄膜2上。该第二层粘接剂4’也是作为该两个金属层2,2’之间的绝缘体起作用的。如果需要的话，也可以在该两个金属层之间插入一个补充的绝缘层，例如一个补充的合成材料层。当然，也可以叠加多于两个金属层2,2’的金属层，一层叠在另一层上。
在本发明的这个方案中，用于将该导电通道8分开的切割工具5设计成可切出足够深的切口，以便一个单一的工序中，即可穿过所有的金属层2,2’等。这样，由在不同的导电层2,2’等上的导电通道8构成的图案是相同的。通过在适当的位置上，例如利用喷涂金属的孔，使该不同的层互相连接，这样得出的结构可以得到大电感的电路。
当然可以生产在不同的层上带有不同的图案的多层电路。图6表示在其上表面上，覆盖着四个表面导电层2，2’,2”,2，并用粘接剂4,4’,4”,4绝缘和相互固定的一块不导电的薄膜1的例子。这里，由该切割工具在一个单一的工序中加工出的该切口7的深度是变化的，一些切口7”可以穿过所有叠加的喷涂金属的层，而另一些切口(7)则只通过该上面一层2，再有一些切口(7’)可以穿过多个层2，2”，但不能穿过所有的层。这样，可以在不同的层上实现通道的不同布局。
只有一些特殊的，其在下面的金属层2上的导电通道是通过将一个或多个通道并列放置在上面的层上构成的电路，可以通过在一个单一的工序中，在一块多层薄膜上加工出切口而得到的。为了得以在每一个层上，其导电通道的布局是完全自由的这种多层电路，必须预先考虑多个顺序执行的工序将一个或多个喷涂金属的第一个下层层叠在一块不导电的薄膜上；加工出切口，在该个第一层或多个第一层上划分出导电通道；将上面的喷涂金属层层叠起来；加工出切口，在该个上层或多个上层上划分出导电通道。
当然，技术熟练人员应当了解，可以自由地将上述的几种方案综合起来。例如，可以得到在每一个表面上覆盖多个表面导电层的电路。
如上所述，利用具有与该表面导电层接触，有锋利边缘的接触表面的压模来加工切口7,7’,7”，是非常快捷的，但需要预先制造带有导电通道之间边界图案的压模。因此，这种方法只适用于制造大批量或中等批量的印刷电路。另外，为了保证该金属层的切口光滑，必须经常更换或刃磨该压模的切割表面。
在一种特别适用于小批量或样品制造的方案中，该切口7,7’,7”可以利用例如在切割供宣传或其它活动用的自粘接薄膜领域中已知的一种通常的切割工作台来进行切割。在这种情况下，事先在一台计算机上，利用相应的软件设计各导电层之间的边界图案，然后存贮在电子存贮器中。然后，再利用这个设计去控制在该切割工作台上的一个刀片10的顺序移动。
某些切削工作台可以在四分之一圆内控制该刀片的方向，和/或该刀片的往复运动。结果，该刀片10的形状，例如可从图7的几种方案中，和根据所要切割的该金属层的厚度来选择。该刀片应足够锋利，以便不需要去除导电材料，或不需要在深度方向做出凹槽，即可以切割该表面层。该刀片的宽度极小，因此可以保持导电通道8的宽度最大。该刀片的切割深度应恰好能穿过该表面金属层，而不会过多地削弱该不导电层1。这样，该不导电层1的厚度应达到最小。如果为了生产在不同的层上图案不同的多层电路(图6)，而需要有深度变化的切口，则必须在每一次深度改变时，都更换该刀片。还可以使用带有多个装备着不同深度的刀片的刀片夹持座的切割工作台，或设置可控制该刀片穿透深度的装置。
当在该印刷电路变形的情况下，该切口再次相互靠近时，根据该切口7的宽充和该基片1的挠性的不同，相邻的导电通道8之间可能有电气接触的危险。如果需要，可以将任何合成材料或热塑性材料插入或熔化在该切口7中，以保证在所有情况下，导电通道在电气上互相隔开。
本发明特别适用于制造宽度和重量能减至最小的印刷电路。例如，对于用在芯片卡上的印刷电路，该方法是比较理想的。图8表示根据本发明的一个芯片卡20的例子。
根据本发明该芯片卡由与图3，图5或图6所示的方案中的一个方案相适应的单一表面的印刷电路21构成，它具有一个上部保护片或装饰物22。没有做出通道的该片材21的下表面同样可以印刷。该印刷电路21由刚性足够大的基片1和一个或多个表面导电层2,2’等构成。根据上述的方法，在该导电层上加工出切口7，以形成一个螺旋形的导电通道8，这样，即可构成一个电感元件23。该电感元件的匝圈数按照所希望的电感大小的匝数来选择。由于本发明的加工方法可以在匝圈8之间加工出宽度最小的切口7，因此，在一个给定的表面上可以容纳最多的匝圈，这样就可得到大的电感。为了更加增大电感，可以根据图5或图6的例子，选择由几个导电层2,2’等组成的电路。
在这个例子中，在没有被导电通道8占据的下部片材21的一部分中，为在该电感元件23的内部设置了一个安放座24。在该安放座24中固定着一个集成电路25，并使它与该电感元件23的两端连接。可以直接将该集成电路25和该电感元件23的内面部分连接起来。另一方面，借助在该匝圈8之上的一个桥26，可以将该集成电路与该电感元件的外面部分连接起来。该桥26，例如，可以由在该导电通道8上面或下面的一根简单的锡焊的金属丝构成。当印刷电路由几个导电层构成时，还可以利用该喷涂金属的层2,2’等中的一个层来作为该桥26。最后，在将该导电层2层叠起来之前，可以将该桥集成在该基片1中。
根据所希望的应用场合和在该卡上所拥有的剩余空间的不同，可以将除了该集成电路25和该电感元件23以外的其它元件集成在该印刷电路21上。例如，可以在该印刷电路上放置一个储能元件(没有示出)，该储能元件可利用该电感元件23，从外部再次充电。这些其它元件最好互相连接，并通过利用上述方法在该表面导电层或多个导电层2上加工出的导电通道，与元件23和25连接。
在加工出切口7和使各种各样的元件互相连接之后，将该上保护片22放在该下部片材21上，并利用已知的方法，例如粘水粘贴安装好。例如，可以选用一种热固化的粘接剂，它在熔化时可充满该切口7，从而可防止上述的相邻导电通道之间发生短路的危险。
技术熟练的人员将发现，与大多数已知的先前技术的方法相反，利用根据本发明的方法，在该印刷电路上制造导电通道8所产生的表面不平度明显的少，并且该表面不平度还可以被粘接剂补偿。因此，可以比较容易地安装该上部保护片22，而得到一个绝对平的外表面。
如果需要的话，在该下部片材21中的该集成电路25的安放座24可以与上部保护片22中的相应的安放座相对应。还可以不需要该下部片材21中的该安放座24，而使用在该上部保护片22中的一个较深的相应的安放座。在本发明的一个方案中，该上部保护片22和/或下部片材21均带有一个窗口，而不是一个安放座，以便使该集成电路25在该卡的外部显露出来，而该集成电路25的连接插头或触点则与该集成电路25连接。
图9表示根据本发明的一个芯片卡30的第二个例子。
在这个例子中，该卡由一个安装在该下保护片27和一个上保护片22之间的印刷电路31构成，例如，根据图4的例子的一个双面印刷电路。该保护片22和27可利用任何已知的方法，例如用胶水粘安装在该印刷电路31上，然后，可以进行印刷。在这个方案中，虽然该印刷电路31，如果需要的话，可以在每一个表面上包括许多导电层，但最好该印刷电路31的厚度最小。在该下保护片27和该上保护片22上，分别设有该集成电路25的安放座28和29。当然，根据使用情况的不同，也可以使用一个单一的安放座28或29，和/或用一个窗口代替至少一个安放座28或29，使得可从该卡的外部，接近该集成电路25，或接近与该集成电路25连接的触点。
显然，图9的方案也可适用于单面的印刷电路21。
根据本发明，可以使用其它一些将印刷电路安装在芯片卡上的方法。例如，可以使用在专利申请WO94/22111中提出的一些方法(这里，引入该专利的文本供参考)，或是该申请中所述的各种先前技术的方法中的一种方法。
图10表示处在根据本发明的一个方案的方法的中间制造阶段的印刷电路。该印刷电路中，集成电路25和该电感应件23的外面部分26很容易连接。这个方案可以用于，例如，保护商品用的安全标签，也可用于芯片卡或其它装置。可以在一块挠性基片1上，例如，在一块纸板的支承上，利用上述的方法加工出包括一个电感元件23形式的部分的印刷电路。该电感元件23只占据该基片1的全部表面的大约一半。该电感元件23的两个未端26中的一个末端，在该片材21的另一个一半上延伸。该末端，例如，可以由一根单独的与该电感元件23的外面部分锡焊在一起的金属丝构成。在这个方案中，该末端26可以利用上述的方法，通过在该表面导电层2中进行切割而加工出来。在该片材21的一半上的该表面导层2的其余部分可以除去，只留下该末端26。
在该片材21的一个没有被导电通道占据的区域中(在这个例子中，为在该电感元件23的内部)，安装着一个电子或电气元件25。该元件25可以为，例如，一个集成电路或一个保险丝。该元件25利用导电触点51的一个区域，与该电感元件23的内面部分连接。另外，该元件25还与导电触点52的第两个区域连接，以便建立与该电感元件23的末端26的连接。
在加工出构成线圈的导电通道和安装了元件25之后，该片材21的被导电通道占据的一半由一个绝缘层(没有示出)覆盖起来。为了做到这点，该电感元件23，可以用，例如，一层绝缘漆或一个绝缘粘接剂片覆盖起来。然而，触点52的该区域则不用绝缘层覆盖。
然后，将该片材21本身沿着一条折叠轴线53折叠过来，使上述的两个一半重叠。这样，该电感元件23的末端26与触点52的该区域电气上接触。因此，可以非常简单地将该电感元件23的外面部分与该元件25连接起来。例如，可通过胶水粘贴，将该片材21的两个折叠的一半互相固定。
根据本发明的方法还可以完全适用于生产挠性的印刷电路。这种电路可用于例如制造挠性的插销接头。另外，该方法完全适用于需要获得印刷电路表面上的通道最大密度的任何情况。
技术熟练人员知道，该方法还可以与任何其它已知的印刷电路制造方法结合起来使用。还可以，例如，制造这样的卡片它的一部分导电通道是利用电化学方法得到，或分开的，而其余的导电通道是利用权利要求书所述的方法加工的。
技术熟练人员应知道，虽然本发明具体地是针对不用通常意义的印刷工序生产的电路和卡片的，但在本说明书和权利要求中，仍按惯例使用述语“印刷电路”。
权利要求
1．一种生产印刷电路(21,31)的方法，它从用一个表面导电层(2)覆盖一块不导电的薄膜(1)开始，并包括一个通过机械加工所述表面导电层，划分出不同的导电通道(8)的工序，其特征为，所述加工是利用边缘锋利的切割工具(5,10)来进行的，可以切出切口(7,7’,7”)，将所述的导电通道分开，而不需要去除导电材料，或在深度方向做出凹槽。
2．如上述权利要求所述的方法，其特征为，所述的不导电薄膜(1)由许多相互绝缘的，重叠在一起的导电层(2,2’,2”,2)所覆盖，并且加工出的将该导电通道(8)分开的所述切口(7,7’,7”)穿过多个叠加的导电层。
3．如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征为，所述不导电薄膜(1)的每一个表面都被一个或多个叠加的表面导电层(2,2’,2”,2)覆盖，通过在所述导电层上加工出切口(7,7’,7”)，可以在每一个表面上划分出不同的导电通道(8)。
4．如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征为，该所述切割工具为一个具有边缘锋利的，与该表面导电层(2,2)接触的表面(6)的压模(5)。
5．如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征为，所述切割工具为一把刀或一个刀片(10)，它可根据事先存贮在一个电子存贮器中的图案，顺序地切割出将该导电通道(8)分开的切口(7,7’,7”)。
6．如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征为，该方法还包括一个在所述薄膜中，加工出一个容纳与所述导电通道(8)连接的电子元件(25)的安放座(24)的工序。
7．如上述权利要求中任何一条所述的方法，其特征为，该方法还包括一个用一个绝缘层覆盖部分导电通道(8)的工序，和一个将所述不导电薄膜(1)，沿着一条折叠轴线(53)折叠，以便在没有被所述绝缘层覆盖的该导电通道(8)的部分(26,52)之间，形成至少一个电桥(26)的工序。
8．一种按照权利要求1至7中任何一项所述的方法生产的印刷电路(21,31)。
9．一种根据权利要求1至7中任何一项所述的方法生产的，其匝圈是由一个印刷电路(21,31)的导电通道(8)构成的线圈(23)。
10．一种包括一个根据权利要求9所述的线圈(23)和/或根据权利要求8所述的一个印刷电路(21,31)的芯片卡(20,30)。
11．如上述权利要求所述的芯片卡(20)，其特征为，所述印刷电路(21)为只在第一个表面上具有导电通道的电路，所述表面由一个保护片(22)覆盖，与所述表面相对的该印刷电路(21)的该表面为所述芯片卡的一个外表面。
12．如上述权利要求所述的芯片卡(30)，其特征为，所述印刷电路(31)为一种在两个表面上都有导电通道的电路，并且它安装在一个下保护片(27)和一个上保护片(22)之间。
13．一种包括一个如权利要求8所述的印刷电路(21,31)的接头。
全文摘要
本发明公布了一种由覆盖了一个或多个导电金属层(2,2’)的一块不导电薄膜(1)制造印刷电路(21,31)的方法。该方法包括一个通过在所述导电层上机械加工出槽(7),而制成各种不同的导电通道(8)的工序。加工是利用一种锋利的切割工具(5,10)进行的,可以在所述导电通道之间切割出许多槽,而并不需要去除任何导电材料,或再向下切割该材料。例如,可以使用一种型锻冲孔器(5)或一种控制刀片(10)的切割工作台来切割该槽。该方法还可适用于制造多层电路,并特别适用于生产挠性印刷电路,接头等,以及诸如用在漂亮的卡(20,30)中的那种电感线圈(23)。
文档编号H05K3/02GK1224566SQ96180376
公开日1999年7月28日 申请日期1996年7月18日 优先权日1996年7月18日
发明者弗朗索瓦·德罗兹 申请人:弗朗索瓦·德罗兹