专利名称：制造具有增强的平坦性的无接触或接触/无接触混合芯片卡的方法
技术领域：
本发明涉及制造接触/无接触混合芯片卡的方法，特别是涉及制造具有增强的平坦性的无接触或接触/无接触混合芯片卡的方法。
背景技术：
无接触芯片卡是在各个领域越来越多采用的系统。例如，在运输领域，它已发展成一种付费手段。电子钱包也是这种情况。许多公司还使用无接触芯片卡开发了识别公司员工的手段。
在接触/无接触混合卡或无接触卡与相关联的读出设备之间的信息交换是通过装在无接触卡中的天线和位于读出器中的第二天线之间的远距离电磁耦合或直接通过与读出器接触来实现的。为形成、存储和处理该信息，该卡装备了与天线链接的电子模块。该天线位于处在两个卡体之间的支撑物上，卡体的外表面印有与随后卡的使用有关的图形。天线支撑物是一个塑料介电支撑物或由纤维材料(如纸)做成的支撑物。制造接触/无接触混合卡的方法进一步包括二个主要步骤—在塑料支撑物上通过化学蚀刻铜或铝，或在纸支撑物上通过网板印刷，生产天线，—在卡体下、上塑料层的压力下热层叠，卡体的外表面被预先印在天线支撑物上，—装配和连接电子模块。
在使用纤维材料制成的天线支撑物和网板印刷在该天线支撑物上的天线的情况中，卡体由两个或三个塑料层做成，其两个主要层有不同的维卡(Vicat)点(在此温度PVC从刚性态过渡到橡胶态)。的确，外刚性PVC层的维卡点高于内层的维卡点。其维卡点低于外层维卡点的内层与天线支撑物接触。
层叠步骤在于重叠构成卡体的不同PVC层与天线支撑物。然后这一多层结构被放在层压压机中。然后这一多层结构在约150℃的温度受到热处理。与此同时，该多层结构受到压力，从而融合不同层。在热和压力的组合作用下，外PVC层变软，而由具有较低维卡点的PVC做成的内层液化了。这样，与天线接触的卡体内层液化PVC将天线的网板印刷油墨吸收到其物质中，于是两个卡体的两个内层的液化PVC经由先前在天线支撑物内造成的空腔切口重新接触。
不幸的是，上述方法在卡的最终表现上留下一个美学缺陷。的确，在卡体内层液化过程中，外层变软，并且由于其形变程度小于PVC内层经受的形变，使得外层服从于天线支撑物由于天线厚度和空腔切口造成的起伏形状。
这样，在层叠之后得到的卡片不是完美平坦的，而是含有起伏。自然，这些微小起伏对于裸眼是不可见的，但是，当卡体外层的外表面被印刷时，这些起伏作为被印刷图形色彩中的色调变化显现出来。的确，在印刷的卡体情况中，在将卡体层叠到天线支撑物上的步骤过程中，由于天线的额外厚度使各印刷点分开，造成色彩变亮，而卡体内层的PVC流入天线支撑物的切口，使各印刷点被拉近在一起，造成色彩变暗。卡的外表被分出浓淡。
这一缺陷也存在于使用化学蚀刻在塑料天线支撑物上产生天线的无接触卡制造方法中。的确，在这种方法中，在层叠之后，在印制的卡体上可见到铜迹线的痕迹，而且卡的不平坦性，即使在微观尺度上，也能作为图形的变形被使用者的眼睛看到。
尽管不影响卡的良好操作，但在卡的最终外观中的这一瑕疵会被那些对美学判据特别敏感的使用者突出出来。
发明内容
本发明的目的是通过产生一种发明的制造方法来克服这一主要缺陷，该方法使无接触或接触/无接触混合芯片卡能得到完美平坦的天线支撑物。
所以，本发明涉及制造无接触芯片卡或接触/无接触混合芯片卡的方法，该芯片卡包含一个天线支撑物、在天线支撑物两侧的两个卡体以及链接于该天线的一个电子模块或芯片。这一方法的特点在于它进一步包括第一个层叠步骤，在于将两个均一的热塑塑料片融合在天线支持物的每一侧上，其作法是在足以使做成这两个塑料片的材料变软和完全流动的温度下加压，从而消除与天线支撑物的任何厚度差并形成有平坦表面的增塑的天线支撑物，以及第二个层叠步骤，在与热塑塑料片硬化所必须的时间段对应的时间段之后进行，该第二个步骤在于把构成卡体的两个塑料层热压到被热塑塑料片增塑的均一厚度天线支撑物的被增塑且平坦的表面上。
一旦结合附图阅读下文中的描述，本发明的目的、目标和特点将变得更加明显。这些附图是图1显示接触/无接触混合芯片卡的天线支撑物，图2显示图1所示天线支撑物沿图1的A-A轴的载面，图3显示接触/无接触混合芯片卡的增塑的天线支撑物的截面，图4显示根据本发明的接触/无接触混合芯片卡的截面，图5显示一个无接触芯片卡的天线支撑物，图6显示图5所示天线支撑物沿图5的B-B轴的截面，图7显示一个无接触芯片卡的增塑的天线支撑物的截面，图8显示根据本发明的无接触芯片卡的截面。
具体实施例方式
根据图1所示本发明的一个优选实施例，天线支撑物由纤维材料做成，如纸，其厚度约90μm。根据本发明，芯片卡的制造首先是在其支撑物10上产生天线。该天线由网板印刷的聚合物导体油墨形成的两个环12和14构成，在油墨中含有导体元素，如银、铜或碳。每个环有其一端与也是网板印刷而成的天线焊接片之一链接，环12与焊接片16链接，环14与焊接片18链接。两环由一个电桥(更一般地称为跨接线，图中未示出)互相链接。介电油墨绝缘条20被网板印刷到跨接线和环12之间。在接触/无接触混合卡的最后制造步骤，含有芯片的电子模块被插入该卡片中。与ISO-尺寸芯片卡的正常天线设计相比，该天线设计是反向的。这一特定配置使能生产一种接触/无接触混合卡，该卡具有空腔容纳该模块，根据专利FR 2 801 707的制造接触/无接触混合芯片卡方法的详细描述，该模块被埋头在与支撑物的承受网板印刷的表面相对的那个卡体中，即埋头在与支撑物的不承受网板印刷的表面接触的那个卡体中。
这样，当支撑物被翻转时(焊接片在左侧)，模块的焊接片16和18会再次在ISO-尺寸卡的标准位置被找到。该纸制天线支撑物能包含切口或空腔22和24，从而增大模块的阻抗。
这样，由于天线是由网板印刷的油墨环制成的，天线支撑物10有切口和/或空腔以及起伏。结果，天线支撑物10的两个表面是不平坦的，尤其是在其上被网板印刷了天线的那个表面。
接下来，图2、3和4显示根据本发明制造接触/无接触混合卡的方法。图2中显示一个混合芯片卡的天线支撑物10的一个截面。根据本发明，该方法的第一个步骤是在天线支撑物10上层叠两个热塑塑料层或薄片。这一步骤是该卡各组成层的第一个层叠阶段，以截面示于图3。这第一个层叠步骤在于以热压将两个厚度100μm的均一热塑塑料片32和34融合在天线支撑物10的每一侧上。所达到的温度和压强分别为180℃和250巴左右。在这第一个层叠阶段，该温度必须足以使做成薄片32和34的材料软化和完全流动，从而填充支撑物10中形成的凹槽22和24以及其他可能的切口并吸收天线支撑物的起伏，如由于环12和14造成的那些起伏。这样，天线支撑物10的起伏被吸收到热塑塑料物质中，从而形成厚度约为220μm的增塑的天线支撑物10。先前在天线支撑物上形成的可能切口进一步允许两个热塑塑料片32和34融合在一起。这样形成的增塑的天线支撑物从原来的天线支撑物10消除了任何厚度差异。该卡各个组成层的第二个层叠阶段是在增塑的天线支撑物30的每一侧上层叠两个卡体，参考图4。这第二个步骤是在与热塑塑料片32和34被硬化所必须的时间段对应的一定时间段之后进行的，这第二个步骤在于通过热压将两个厚度约等于260μm的热塑塑料层36和38融合在一起，在支撑物30的增塑的平坦表面上造成两个卡体。两个卡体36和38已在它们的外表面上预先印制了卡的个性化图形。由于增塑的天线支撑物30有均一的厚度，这一步骤更类似于粘结而不像是融合。结果，在这一阶段所需要的压强和温度比在传统方法中使用的温度和压强低得多。这一层叠步骤所需要的温度和压强分别只是120℃和150巴左右。再有，加压和加热周期的持续时间也被减少。
在接触/无接触混合卡的情况中，制造该卡的最后步骤(图中未示出)是加工埋头(countersink)一个空腔37，它接收由芯片和双面电路造成的模块。埋头还允许天线与模块之间的焊接片是清洁的。从而不会损坏天线的网板印刷，加工埋头孔是在与天线支撑物的承受网板印刷的表面相对的那个卡体中进行的，即在与支撑物的不承受网板印刷的表面接触的那个卡体中进行的。这样，在加工埋头孔过程中，天线支撑物被埋头于油墨之前。再有，由于它被作为平坦体设置在卡体内层的PVC内，所以它不受任何损坏，如破裂或撕毁。在ISO-尺寸芯片卡的情况中，此时芯片在卡上的位置是标准的，将天线反向网板印刷在支撑物上和加工埋头空腔在与支撑物的不承受网板印刷的表面接触的那个卡体中，这些作法允许该模块被装配在标准位置而同时又保持网板印刷的天线的完平坦性。
该模块是通过粘接装配的。使用两种不同的粘胶。第一种粘胶是导体性粘胶，它允许该模块与天线的焊片连接。最优选的是，该粘胶含有银。使用的第二种粘胶是使该模块密封到卡上的粘胶。根据一个特定实施例，使用一种腈基丙烯酸酯(cyanoacrylate)粘胶。使用一种“热塑”薄膜粘胶也是可能的，在将模块放入卡中之前把它放在模块之下。
当将本发明应用于无接触芯片卡时，天线支撑物40如图5中所示，在这种情况中天线设计不是反向的。如前所述，在支撑物40上产生由两个网板印刷的油墨环42和44构成的天线。与接触/无接触混合芯片卡相反，无接触芯片卡没有一个在卡的表面可见到其表面的电子模块，而是有一个嵌入该卡中的电子模块或芯片50。由于导体粘胶层使能实现电阻性接触的结果，电子模块或芯片50被固定在天线支撑物40上并直接与天线的焊接片36和38接触。在电子模块的情况中，它能被放在支撑物40的一个凹槽中(图中未示出)。电阻性接触能以导体粘胶实现或者不用粘胶而是通过简单的接触实现。天线支撑物40还能包含两个凹槽52和54，它们优选地在天线网板印刷之后形成。这两个凹槽用于增强电子模块或芯片50的机械强度。
这样，天线支撑物40有切口和/或空腔以及由于天线是由网板印刷的油墨环制成而造成的起伏。结果，天线支撑物40的两个表面是不平坦的，尤其是在其上网板印刷该天线的那个表面。再有，只是无接触的芯片卡的天线支撑物40包含一个由于电子模块或芯片50造成的显著的起伏，如图6所示，图中显示无接触芯片卡的天线支撑物40沿图5的B-B轴的截面。
根据本发明应用于无接触芯片卡的方法步骤与应用于接触/无接触混合芯片卡的方法步骤相似。然而，根据本发明的方法的一个变体适用于装有电子模块或芯片50的无接触芯片卡的情况，而且有利地适用于装有芯片50的无接触芯片卡的情况，这里芯片50与天线直接接触，图6、7、8详细描述该方法变体。
图6中显示无接触芯片卡的天线支撑物40的截面。根据本发明，该方法的第一个步骤是在天线支撑物40上层叠两个热塑塑料层或薄片。这一步骤是该卡各组成层的第一个层叠阶段，以截面示于图6。这第一个层叠步骤在于以热压将两个均一热塑塑料片62和64融合在天线支撑物40的每一侧上。所达到的温度和压强分别为180℃和250巴左右。应用于天线支撑物的接收电子模块或芯片50的表面上的热塑塑料片62被通的空腔56贯穿，其厚度大于电子模块或芯片50的厚度。空腔56位于热塑塑料片62上，使得在层叠前将薄片62放在支撑物40上时电子模块或芯片50是在内部，并且使得电子模块或芯片50不与薄片62接触。空腔56优选为圆形。在芯片50厚度为180μm而且1.5mm2表面直接与天线接触的情况中，热塑塑料层62的厚度等于200μm，空腔直径56等于3mm。
这样，在第一个层叠步骤，压强是施加在热塑塑料片62或64上，而不是在芯片50上，从而使它不会受到能损坏它的任何压力。温度必须足以使做成薄片62和64的材料软化和完全流动，从而填充凹槽52和54以及在支撑物40中造成的其他可能的切口并填充空腔56，并且吸收天线支撑物的起伏，如由于天线的环42和44造成的那些起伏。
这样，天线支撑物40的起伏被吸收到热塑塑料物质中，从而形成厚度约为400μm的增塑的天线支撑物60。先前在天线支撑物上形成的可能切口进一步允许两个热塑塑料片62和64更好地融合在一起。这样形成的增塑的天线支撑物60从原来的天线支撑物40消除了任何厚度差异。
该卡各个组成层的第二个层叠阶段是在增塑的天线支撑物60的每一侧上层叠两个卡体，参考图8。这第二个步骤是在与热塑塑料片62和64被硬化所必须的时间段对应的一定时间段之后进行的，这第二个步骤在于通过热压将两个厚度约等于160μm的热塑塑料层66和68融合在一起，在支撑物60的增塑的平坦表面上造成两个卡体。两个卡体66和68已在它们的外表面上预先印制了卡的个性化图形。由于增塑的天线支撑物60有均一的厚度，这一步骤更类似于粘结而不像是融合。结果，在这一阶段所需要的压强和温度比在传统方法中使用的温度和压强低得多。这一层叠步骤所需要的温度和压强分别只是120℃和150巴左右。再有，加压和加热周期的持续时间也被减少。
在图5、6、7和8中所示无接触芯片卡的情况中，这一步骤是该卡的最后制造步骤。
根据应用于无接触芯片卡的本发明方法的一个变体，应用于天线支撑物的与接收电子模块或芯片50的表面相对的那个表面上的热塑塑料片64也能以空腔58贯穿。空腔58位于热塑塑料片64上，使它重叠在电子模块或芯片50的位置上。在这种情况中，在第一个层叠步骤期间，由于压力施加在热塑塑料芯片62和64上，该芯片被完全保护免受任何应力。
在空腔56太大以致在第一个层叠步骤期间不能被热塑塑料片62的材料填充时，根据本发明方法的第二个变体能在这种情况下适用于无接触芯片卡。在这种情况下，在第一个叠层步骤之后得到的天线支撑物60包含一个由于空腔56造成的中空，因而是不平坦的。所以，支撑物60在空腔56的位置接收环氧树脂类树脂以保护电子模块或芯片50并使增塑的天线支撑物60完美地平坦。
用于卡体组成层的热塑塑料最优选的是聚氯乙烯(PVC)，但也可以是聚酯(PET、PETG)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)。
重要的是，应该说明，在聚酯或聚酰胺等塑料支撑物上或在环氧树脂玻璃支撑物上由金属环造成的天线也相对于它的支持物有起伏。所以本发明适用于任何类型天线支撑物和任何类型天线，特别是适用于其天线显现起伏的支撑物。天线支撑物必须以这样的材料做成，该材料的尺寸能保持稳定而不论温度如何，特别是由承受180℃左右的温度而无变形或变化的材料做成。
权利要求
1.一种制造无接触芯片卡或接触/无接触混合芯片卡的方法，该芯片卡包含一个天线支撑物、在天线支撑物两侧的两个卡体以及链接于该天线的一个电子模块或芯片，其特征在于它进一步包括第一个层叠步骤，在于将两个均一的热塑塑料片(32、34或62、64)融合在所述天线支撑物(10或40)的每一侧上，其作法是在足以使做成这两个塑料片的材料变软和完全流动的温度下加压，从而消除与天线支撑物的任何厚度差并形成有平坦表面的被增塑的天线支撑物(30或60)，以及第二个层叠步骤，该步骤在与所述热塑塑料片(32、34或62、64)硬化所必须的时间段对应的时间段之后进行，所述第二个步骤在于把构成卡体的两个塑料层(36、38或66、68)热压到被所述热塑塑料片增塑的均一厚度天线支撑物(30或60)的被增塑且平坦的两个表面上。
2.根据权利要求1的制造方法，适用于一个无接触芯片卡，其中应用于所述天线支撑物(40)的接收电子模块或芯片(50)的表面上的所述热塑塑料片(62)被通的空腔(56)贯穿，而且它的厚度大于该芯片的厚度，所述空腔(56)所处位置使得在第一个层叠阶段之前将所述薄片(62)放在所述支撑物(40)上时所述电子模块或芯片(50)是在该空腔内部，并且使得电子模块或芯片(50)不与所述薄片(62)接触。
3.根据权利要求2的制造芯片卡的方法，其中应用于天线支撑物的与接收芯片的表面相对的表面上的所述热塑塑料片(64)被通的空腔(58)贯穿，空腔(58)位于所述热塑塑料片(64)上，使它重叠在电子模块或芯片(50)的位置上。
4.根据权利要求2的制造芯片卡的方法，其中所述支撑物(60)能因此在空腔(56)的位置接收环氧树脂类树脂，以便保护电子模块或芯片(50)并使增塑的天线支撑物(60)完美地平坦。
5.根据权利要求1至4之一的制造芯片卡的方法，其中所述天线支撑物(10或40)由这样的材料做成，该材料的尺寸能保持稳定而不论温度如何，特别是由承受180℃左右的温度而无变形或变化的材料做成。
6.根据权利要求5的制造芯片卡的方法，其中所述天线支撑物由塑料做成，如聚酯或聚酰胺。
7.根据权利要求5的制造芯片卡的方法，其中所述天线支撑物由环氧树脂玻璃做成。
8.根据权利要求5的制造芯片卡的方法，其中所述天线支撑物(10或40)由纤维材料做成，如纸。
9.根据权利要求8的制造芯片卡的方法，其中制造天线的步骤在于在所述纤维材料支撑物上网板印刷导体聚合物油墨环和使所述支撑物受到热处理从而固化所述油墨。
10.根据权利要求9的制造芯片卡的方法，其中，在天线制造步骤期间，在天线支撑物(10或40)中造成空腔切口(22、24或52、54)，从而进一步允许在第一个层叠步骤期间两个热塑塑料层(32、34或62、64)融合在一起。
11.根据权利要求1至10之一的制造芯片卡的方法，其中层叠在所述增塑的天线支撑物(50或60)每一侧上的所述卡体(36、38或66、68)被预先印制个性化卡图形。
12.根据权利要求1至11之一的制造芯片卡的方法，其中，在所述增塑的天线支撑物(50或60)上层叠卡体的步骤期间，一个第三塑料片或消失层被添加到每个卡体上作为覆盖层。
13.根据权利要求1至12之一的制造芯片卡的方法，其特点在于构成卡体的热塑塑料是聚氯乙烯(PVC)、聚酯(PET、PETG)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)。
全文摘要
本发明涉及生产芯片卡的方法，该芯片卡包含一个天线支撑物、两个卡体和与天线相连的一个电子模块或芯片。本发明方法包含第一层叠步骤，在于将两个热塑塑料片(32、34或62、64)在使所述塑料片使用的材料变软和完全流动的温度下焊接到天线支撑物(10或40)的每一侧，使得天线支撑物的任何厚度差异消失；以及第二个层叠步骤，它是在热塑塑料片(32、34或62、64)硬化所需时间之后进行的，所述第二个步骤在于将形成卡体的两个塑料层(36、38或66、68)热压焊接到均一厚度并覆盖塑料的天线支撑物(30或60)的平坦并覆盖塑料的表面上。
文档编号B32B37/00GK1596419SQ03801647
公开日2005年3月16日 申请日期2003年9月12日 优先权日2002年9月13日
发明者乔治斯·凯亚纳基斯, 皮埃尔·本纳托, 克里斯托弗·哈洛普 申请人:Ask股份有限公司