专利名称：制造非接触卡的方法
技术领域：
本发明涉及制造智能卡的方法，尤其涉及能够通过集成在卡上的天线无需接触而运行的智能卡。
这样的卡可被用于执行各种操作，举例来说，银行操作，电话通讯，身份证明操作，帐户的借记或充值操作，以及所有能够远程执行的操作，其中远程执行是通过发射／接收终端与放置在该终端有效区域内的卡之间的高频电磁耦合实现的。
在制造这样的卡时需要解决的主要问题是天线到集成电路芯片的连接，该集成电路芯片提供卡的电子功能。另一个需要解决的问题是尽可能减小卡的厚度。传统的机械强度约束，可靠性，以及制造成本显然必须加以考虑。
在文档PCT WO 96／07985中描述的来源于现有技术的用于实现天线与集成电路之间连接的一个已知解决方案，包括在芯片上两接触垫上形成涂上一层金属的凸起，然后将这些凸起连接到天线的末端。在这种情况下天线是在基片上形成的铜线，凸起通过热压被固定到该天线。
但是，由此得到的互连部件具有连接的机械强度和抗张力脆弱的问题。这是因为，当芯片受到机械应力，凸起遭到破坏，影响电连接质量。机械应力甚至能够导致凸起断裂，从而拉离芯片。根据这种现有技术制造的非接触智能卡因此具有相对较短的使用寿命。
在来源于现有技术的另一已知的解决方案中，天线与芯片之间的连接通过在天线与涂上一层金属的凸起之间使用导电的粘接剂来实现，其中涂上一层金属的凸起形成在芯片的两接触垫上。但是，在这种情形下，由于粘接剂和凸起的存在使厚度明显增大。此外，卡的制造需要额外的步骤来分配粘接点。
凸起，以及可应用导电粘接剂的地方，具有不可忽略的厚度，该厚度增加了天线和芯片的厚度，从而增加了得到的互连部件的体积。但是，正在寻找得到具有非常小尺寸的互连部件以制造非常平的非接触智能卡，即具有小于标准ISO厚度的厚度。
由于引入了在制造非接触智能卡时，在将芯片连接到天线时通过嵌入天线厚度中涂上一层金属的凸起将芯片直接连接到天线，本发明使解决在现有技术中遇到的问题变得可能。
更具体地，本发明的目标是一种制造包含一集成电路芯片和一天线的非接触芯片卡的方法，其中涂上一层金属的凸起被制造在芯片的两接触垫上，其特征在于芯片到天线的连接在芯片被附着到所说的天线上时由嵌入厚度天线内涂上一层金属的凸起实现。
依靠根据本发明的方法，天线与芯片间得到的连接有很好的质量。这是因为，由于涂上一层金属的凸起被嵌入天线中，在卡遭受机械应力时没有被破坏的危险，更没有被折断的危险。连接的机械强度被改善，从而根据此方法制造的非接触智能卡具有更长的使用寿命。
此外，由于涂上一层金属的凸起被嵌入天线中，由芯片和天线组成的互连部件具有较小的体积，这对于制造厚度小于760微米的非常平的卡非常有利。
此外，根据本发明的另一特征，天线被用一种非聚合导体材料制造，芯片然后通过紧压被附着到天线，以及额外的压力使天线材料聚合。
因此，天线可以被用一种填充了金属粒子的热塑性材料制造，并且芯片通过热压被附着到天线上。在这种情形，热软化了天线材料，压力促使凸起嵌入软化的材料内部。
根据另一实施例，天线可以被用一种非聚合导体材料制造，芯片然后通过紧压被附着到天线，额外的压力使天线材料聚合。在这种情形，在附着芯片前，用非聚合导体材料制造的天线具有柔软的形态。紧压步骤促使凸起嵌入天线材料内部，而加热对它来说聚合天线材料使它变硬。
根据另一实施例，天线可以被用一种湿导聚合体材料制造，芯片通过紧压被附着到天线。在这种情形，聚合体材料仍然是湿的，它具有粘性的形态。一旦凸起的嵌入已经实现，在周围空气中晾干足以使聚合体材料变硬。
根据又一实施例，天线可以被用一种填充了金属粒子的热塑性材料制造，芯片事先被粘贴在一智能卡规格的绝缘薄片上，并且芯片到天线的连接通过热迭片实现。在这种情形，热使天线材料软化，同时迭片促使凸起嵌入软化的材料内部。
本发明的其它特点和优点通过阅读下面的描述将显现出来，该描述通过说明性的及非限制性的例子并参考附图给出，附图描述了
图1a和1b图示了芯片在其连接到天线过程中的附着部分，图2a和2b图示了根据另一实施例，芯片在其连接到天线过程中的附着部分。
图1a和1b描述了在附着到天线2过程中的芯片3。由芯片3和天线2组成的互连结构将被插入非接触智能卡，该智能卡具有非常小的厚度，小于标准ISO厚度。
根据本发明的制造方法的一个预备步骤包括在芯片3的接触垫4上形成填充了金属粒子的凸起5。凸起5将提供芯片3与天线2之间的电连接。因此它们需要被用导体材料制造。举例来说它们可以被用金或填充了金属粒子的聚合体材料制造。
优选地凸起5在芯片上的两接触垫4上制造，因此能够形成在天线2的导电区域的连接，该导电区域位于其末端。
如果凸起5将被嵌入到天线2内，它们优选地具有约等于或略微小于天线厚度的厚度。
此外，为使凸起5较好地嵌到天线2内，它们优选地具有圆锥体的形状。
天线2在绝缘基片1上被制造。它被用导电材料制造，该材料在附着到芯片3时能够软化，使凸起5能更好地嵌入。其形状不太重要，举例来说可以是螺旋状或任何其它形状。
绝缘基片1举例来说可以是一具有将被制造的智能卡规格的塑料薄片。举例来说它可以由聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯(PE)构成。
第一个实施例包括用填充了金属粒子的热塑材料制造天线2。依据LZTP-8550-FT，该材料举例来说由AIT公司提供。此例中天线通过在热塑基上用导电墨水丝网印刷而成。金属微粒举例来说由小银球构成。此例中，将芯片3附着到天线2的后续步骤通过热压6实现。实际上加热软化了组成天线2的热塑材料，同时压力促使凸起5嵌入天线以实现芯片3到天线2的连接。当热压操作结束，得到的互连结构被冷却到室温。冷却使天线材料恢复其固体状态及其初始形状。该热塑天线在其软化过程中通常具有粘性特征，使它可能固定芯片。
具有将被制造的智能卡规格的另一塑料薄片，未在图1a和图1b中显示，然后可以被覆盖在得到的互连结构的上面，并用粘胶固定，以包装芯片和天线，从而形成一非接触卡。
由于这种制造方法，芯片3到天线2的连接，通过将凸起5嵌入天线2，以及固定芯片3到天线2，在同一步骤被实现。
在一不同是实施例中，天线2被用导电的热硬化性的聚合体材料，即填充了金属粒子的材料制造。此例中，确保天线材料在将芯片附着到天线的步骤前不是聚合的，所以该材料处于粘性状态，举例来说介于8000CPS和6000CPS之间。然后芯片3通过压力6被连接，以促使凸起5嵌入天线材料内。额外的热还聚合天线材料2，使其变硬。这加热操作既可以在加压操作之后，也可以与加压操作同时进行。同样在此例中，芯片与天线间的电连接以及芯片到天线的固定被在单个步骤中实现。
在另一不同实施例中，天线2被用未被干燥的导电聚合材料制造。在此例中，聚合体是潮湿的事实足以使它保持柔软的外观。然后芯片3可以通过压力6被附着到天线2，压力6促使涂上一层金属的凸起5嵌入天线材料内。然后在周围空气中足以使得到的互连结构干燥，从而使天线材料变硬。此例中不需要额外加热。
图2a和图2b描述了关于附着到天线2的芯片3的安置的另一实施例。在这些图中如在图1a和图1b中相同的引用被重复以指示相同的元素。在该实施例中，天线2也在一绝缘基片1，举例来说诸如具有将被制造的智能卡规格的一塑料薄片上被制造。天线2被用填充了金属粒子的热塑材料制造。涂上一层金属的凸起5也在芯片3上的接触垫4上被形成。
但是，这个实施例与前面的实施例不同，区别在于将芯片3附着到天线2的步骤不是以同样的方式实现的。
这是因为，在图2a和2b的例子中，一额外的预备步骤包括将芯片3粘合到一绝缘基片7。该基片7举例来说是用聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯(PET)制成的具有想要制造的卡的规格的塑料薄片。在此例中，芯片3的非有效的背面，即与载有接触垫4和涂上一层金属的凸起的那一面相对的面被粘合到基片7。
因此芯片3和天线2被安排在两塑料薄片1和7之间，这些薄片优选地被制造为想要制造的卡的规格。
芯片3到天线2的附着和电互连然后在对两塑料薄片1和7进行热迭片操作8的过程中被实现。事实上加热软化了组成天线的热塑材料，而迭片，包括压紧两塑料薄片1和7，促使凸起5嵌入软化的的天线材料中。
当热迭片操作结束，得到的互连结构被冷却，因此天线材料2恢复起初始固体状态。然后芯片3和天线2被连接并封装在两塑料基片1和7之间，从而形成一非接触智能卡。
由于根据本发明的这种制造方法，制造具有小于760微米的非常微小厚度的非接触智能卡成为可能。实际上得到的卡的厚度等于两塑料薄片1和7，芯片3以及天线2的厚度之和。这些厚度的量级在下面给出，仅用于示例的目的。天线2可以被制造为20至30微米厚，集成电路芯片3可以被制造为小于300微米厚，而塑料薄片1和7可以被制造为40至100微米厚。
此外，凸起5被完全内嵌在天线2中，没有任何由于机械应力而被破坏的危险。因此得到的互连结构具有非常好的机械强度和更长的使用寿命。
权利要求
1．一种制造包含集成电路芯片(3)和天线(2)的非接触智能卡的方法，其中涂上一层金属的凸起(5)在位于芯片(3)上的两接触垫(4)上被制造，其特征在于芯片(3)到天线(2)的连接在芯片(3)被附着到所说的天线(2)上时由嵌入天线(2)内涂上一层金属的凸起实现。
2．根据权利要求1的方法，特征在于天线(2)由一种材料制造，该材料在芯片(3)被附着时可以处于一种粘性状态，以允许涂上一层金属的凸起的嵌入。
3．根据权利要求1至2之一的方法，特征在于天线(2)被制造在智能卡规格的绝缘基片(1)上。
4．根据权利要求1至3之一的方法，特征在于天线(2)被用一种填充了金属粒子的热塑性材料制造，以及芯片(3)通过热压被附着到天线上。
5．根据权利要求1至3之一的方法，特征在于天线(2)被用一种非聚合导体材料制造，芯片(3)然后通过紧压被附着到天线(2)，以及额外的压力使天线材料聚合。
6．根据权利要求1至3之一的方法，特征在于天线(2)被用一种湿导聚合体材料制造，以及芯片(3)通过紧压被附着到天线(2)。
7．根据权利要求1至3之一的方法，特征在于天线(2)被用一种填充了金属粒子的热塑性材料制造，芯片(3)事先被粘贴在一智能卡规格的绝缘薄片(7)，并且芯片(3)到天线(2)的连接通过热迭片实现。
8．根据权利要求1至7之一的方法，特征在于涂上一层金属的凸起基本上具有圆锥体形状。
全文摘要
本发明涉及制造非接触芯片卡的方法,尤其涉及制造制造包含集成电路(3)和天线(2)的芯片卡的方法,包括制造在芯片的两接触垫(4)上的涂上一层金属的凸起(5)。本发明特征在于当芯片(3)被连接到天线(2)上时,芯片(3)到天线(2)的连接由嵌入天线(2)内涂上一层金属的凸起造成。所说的方法提供芯片(3)到天线(2)间高质量的电连接。
文档编号B42D15/10GK1292907SQ9980388
公开日2001年4月25日 申请日期1999年2月26日 优先权日1998年3月9日
发明者P·帕特里斯 申请人:格姆普拉斯公司