一种制造智能卡的方法
【专利摘要】公开了一种制造智能卡(20)的方法，该智能卡(20)嵌入有集成电路模块(28)和天线线圈(8)，方法包括以下步骤：(a)在核心片(6)上嵌入天线线圈(8)，(b)将核心片(6)与多个外部片(10、12、14、16)层压以形成层压板(18)，(c)在层压板(18)中形成空腔(22)以露出天线线圈(8)的两个末端(24)，以及(d)用夹层电极扩散焊接方法将集成电路模块(28)的两个电接触区域(30)与天线线圈(8)的露出的末端(24)相连，该夹层电极扩散焊接方法由变压器输出操作能量输出控制方法控制。
【专利说明】一种制造智能卡的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制造卡的方法，该卡嵌入有至少一个集成电路模块和天线线圈，通常被认为是“ IC卡”或“智能卡”。
【背景技术】
[0002]目前智能卡作为数据载体被广泛使用。由于智能卡中的集成电路(IC)模块能够存储数据和程序，智能卡能够被远隔(remote of)计算机终端使用。智能卡被用作电话卡，信用卡，身份证，和电子钱包(例如，在交通系统)。
[0003]智能卡可能通常被分为接触卡和非接触卡。对于接触卡，至少具有读/写接口的IC模块的主要表面被暴露在外面的环境中。当在使用时，智能卡的读/写接口与计算机终端或处理器的读/写头直接物理接触，藉此数据可以被写入卡里的IC模块或从卡里的IC模块被读取。
[0004]至于非接触卡，它具有电传导线(例如，铜导线)的线圈，该电传导线将它的两个末端固定(secure)在IC模块上或与IC模块紙连，而IC模块完全嵌入到智能卡中。铜导线线圈充当传送和/或接收射频(RF)信号的天线。然后，IC模块可以通过RF传输耦合到外部系统(例如计算机系统)。在这种情况下，IC模块无需与外部系统的任何读/写头有直接接触。非接触卡适合在相对频繁但涉及相对少量金钱的交易中使用。
[0005]一个与智能卡(并且更具体地是非接触智能卡)制造相关的反复存在的难题是IC模块与天线线圈的末端的固定。IC模块与天线线圈的末端之间的物理连接必须满足电子导电、强度、和美学考虑的要求。
[0006]为了使生产(resultant)的智能卡功能合适且可接受，必须满足三项基本要求。首先，IC模块与天线线圈的末端之间的连接必须是导电的。其次，该连接必须稳固以避免无意的断开或不可靠接触。第三，把IC模块固定到天线线圈的过程必须不能不利地影响智能卡的外观。
[0007]将IC模块固定到天线线圈的末端的一般方法是通过钎焊(solder)。然而，众所周知，焊料是环境不利的，并且现在一般不鼓励焊料的使用。尽管已经提议通过焊接(weld)将IC模块固定到天线线圈的末端，但是发现在实践中熔化天线线圈的铜所需要的高温将使生产的智能卡在美学上无法接受。
【发明内容】
[0008]因此，本发明的目的是提供一种制造智能卡的方法，其中上述缺陷得到缓解，或者至少提供一种对市场和社会有用的选择。
[0009]根据本发明的第一方面，提供一种制造卡的方法，该卡嵌入有至少一个集成电路模块和天线线圈，所述方法包括以下步骤:(a)在核心片上嵌入天线线圈，(b)将所述核心片与至少两个外部片层压以形成层压板，(C)在所述层压板中形成至少一个空腔以露出至少所述天线线圈的两个末端，以及(d)用夹层电极扩散焊接方法将集成电路模块的两个电接触区域与所述天线线圈露出的末端相连，该夹层电极扩散焊接方法由变压器输出操作能量输出控制方法控制。
[0010]根据本发明的第二方面，提供一种卡，该卡嵌入有至少一个集成电路模块和天线线圈，所述卡由包括以下步骤的方法进行制造，(a)在核心片上嵌入天线线圈，(b)将所述核心片与至少两个外部片层压以形成层压板，(C)在所述层压板中形成至少一个空腔以露出至少所述天线线圈的两个末端，以及(d)用夹层电极扩散焊接方法将集成电路模块的两个电接触区域与所述天线线圈露出的末端相连，该电极扩散焊接方法由变压器输出操作能量输出控制方法控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]根据本发明实施方式的制造智能卡的方法现在将仅通过举例方式参考附图描述，在附图中:
[0012]图1示出了根据本发明的用于在智能卡中形成天线线圈的嵌入到核心片上的一段铜导线；
[0013]图2示出了根据本发明的将图1的核心片与用于层压的各种外部片堆积以及相对准；
[0014]图3示出了图2中所示的核心片和外部片层压之后的层压板；
[0015]图4示出了从图3的层压板冲压出的卡；
[0016]图5A示出了槽形成之后的图4的卡，露出了嵌入的天线线圈的两个末端；
[0017]图5B是图5A中标记A的环绕部分的放大视图；
[0018]图6A到图61示出了从图5A的卡形成智能卡的步骤，其中图6D是图6C中标记B的环绕部分的放大视图；以及
[0019]图7是显示了根据本发明的方法将连接导线与图6D的天线线圈的露出的末端焊接的示意图。
【具体实施方式】
[0020]如图1所示，一段铜导线2已经通过超声波布线机4被嵌入到核心片6。核心片6通常由热塑材料(例如树脂玻璃，聚氯乙烯(PVC)，聚丙烯(PP)以及丙烯腈-丁二烯(ABS))或覆盖有具有局部涂覆热固性粘合剂的薄层(例如大约导线2的直径)的耐热材料(例如环氧玻璃丝)制成。
[0021]超声波布线机4的触针可能被设置以超声波频率进行上下运动。这样振动产生的热量能够熔化导线2下面的核心片6的材料。触针上的下向力推动导线2进入核心片6。当触针向前运动时，软化的热塑材料会迅速硬化，因从而将导线2锁定在核心片6里的恰当位置。在路径的末端，导线2通过触针尖端附近的小剪刀被切断。这样嵌入的导线2形成了用于射频(RF)信号接收和传输的天线线圈8，藉此数据可能被写入依附于天线线圈8的集成电路(IC)模块和/或被从依附于天线线圈8的IC模块读取。
[0022]如图2所示，于是核心片6可以被放置在各种外部片10、12、14、16间并被对准以层压。这些外部片10、12、14、16可以是填充片、保护片、绘图印刷薄片以及外部透明片，取决于生产智能卡的用途。
[0023]当核心片6和外部片10、12、14、16被适当地堆积并且相互对准，这样点焊就会确保它们在层压过程中将保持在合适的相对位置。在层压过程中，被堆积和对准的核心片6和外部片10、12、14、16被在层压机里高温和压力下相互固定以形成层压卡板18，如图3所示。然后对于下一过程，卡20被从卡板18中切掉(例如通过冲压)，如图4所示。
[0024]如图5A所示，大概地矩形空腔22被通过铣削在卡20上形成。为了容下集成电路(IC)模块，空腔22具有一定大小和形状。更具体地，铣削之后，天线线圈8的两个末端24暴露在外面的环境中。
[0025]如图5中更加清楚地所示，其中仅示出了天线线圈8的一个末端24，天线线圈8的末端24暴露在外面的环境中。天线线圈8的暴露端24的每一个具有0.1毫米到0.2毫米的直径。
[0026]转到图6A，视觉系统26被移动来观察两个暴露端24以确认两个末端24的隔热涂层是否被移除以致末端24导电。然后集成电路(IC)模块28被冲压出来，该IC模块28具有在IC模块28的底部表面上用预结合热激活的压焊(bonding)薄膜。
[0027]如图6C和图6D所示，两个电传导连接导线32 (例如具有0.1毫米到0.2毫米直径的铜导线)被提供用于电连接IC模块28与天线线圈8。尤其是，每根连接导线32毗连的一端连接IC模块28的接触焊盘30中的一个，以及毗连的另一端连接天线线圈8的暴露端24。
[0028]在本发明中，连接导线32与IC模块28的接触焊盘30之间的连接以及连接导线32与天线线圈8的暴露端24之间的连接可通过夹层电极扩散焊接方法实现，该方法由变压器输出操作能量输出控制方法控制。方法和用于执行变压器输出操作能量输出控制方法的机器在美国专利N0.8，416，583中公开。然而，这样的方法起初是为电池的生产和电池装配而设计的。随后发现，通过本发明人的实验和尝试，随着变压器输出操作能量输出控制机器的相关操作参数的调整，利用变压器输出操作能量输出控制方法来物理地连接连接导线32与IC模块28的接触焊盘30以及连接导线32与天线线圈8的暴露端24是有可能的，同时实现上述提到的三个基本要求。尤其是，通过连接导线32的IC模块28的接触焊盘30和天线线圈8的暴露端24之间的连接是导电的和稳固的。另外，变压器输出操作能量输出控制方法用于实现连接不会不利地影响智能卡20的外观。
[0029]在通过连接导线32将IC模块28与天线线圈8的暴露端24进行导电的和物理的连接之后，如图6E所示，IC模块28向上翻转，如图6F所示，最终对准卡20的空腔22，如图6G所示。IC模块28然后被嵌入到卡20的空腔22里面，如图6H所示。将热能传递到IC模块28表面的加热头是具有温度控制的简单加热元件。被施加到IC模块28的热量也将激活IC模块28上的热激活的压焊薄膜以将IC模块28粘到卡20的空腔22。然后，冷却头34被移动以接触IC模块28来冷却IC模块28的表面。这样就得到了智能卡20。
[0030]如图7所示，在天线线圈8的暴露端24焊接连接导线32以将IC模块28与天线线圈8的暴露端24电连接和物理连接的过程中，连接导线32放置在暴露端24上并且在接触点48处接触暴露端24。连接导线32大体上垂直于天线线圈8的暴露端24。
[0031]用于执行根据本发明的方法的焊接机包括压头50和两个电端子52和54。在将连接导线32与天线线圈8的暴露端24焊接的过程中，压头50和两个电端子52和54同时在相对接触点48的连接导线32的一侧接触连接导线32。根据本发明的方法，为了将连接导线32与天线线圈8的暴露端24焊接，在电端子52与54之间施加0.4伏特到0.45伏特的直流(d.c.)电压，190A到200A的直流电流从电端子52流向电端子54，以及压头50在连接导线32上施加0.48千克力(kgf)到0.52千克力的力。
[0032]根据本发明的方法可以被用于制造诸如双接口卡(也被称为组合卡)的智能卡。
[0033]应当理解的是以上所述仅举例说明了本发明可以借以执行的示例，以及对示例可以进行各种修改和/或变更而不脱离本发明精神。也应当理解的是，为了简洁，在此在单一实施方式的上下文中描述的本发明的各种特征，也可以单独提供或者以任何适当的子组合提供。
【权利要求】
1.一种制造卡的方法，该卡嵌入有至少一个集成电路模块和天线线圈，所述方法包括以下步骤: (a)在核心片上嵌入天线线圈， (b)将所述核心片与至少两个外部片层压以形成层压板， (c)在所述层压板中形成至少一个空腔以露出至少所述天线线圈的两个末端，以及 (d)用夹层电极扩散焊接方法将集成电路模块的两个电接触区域与所述天线线圈的所露出的末端相连，该夹层电极扩散焊接方法由变压器输出操作能量输出控制方法控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤(d)中，所述天线线圈的所述两个露出的末端的每个末端通过各自的电传导线与所述集成电路模块的所述两个电接触区域中的一个电接触区域相连。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述步骤(d)由变压器输出操作能量输出控制机构执行。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述机构包括压头和两个电端子。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述电传导线与所述天线线圈的所述露出的末端中的一个末端相连的过程中，所述压头和所述两个电端子接触所述电传导线。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，在所述电传导线与所述天线线圈的所述露出的末端中的一个末端相连的过程中，在所述电端子之间施加0.4伏特到0.45伏特的直流电压。
7.根据权利要求4到6中任一项权利要求所述的方法，其中，在所述电传导线与所述天线线圈的所述露出的末端中的一个末端相连的过程中，190A到200A的电流从所述电端子的一个电端子流向所述电端子的另一个电端子。
8.根据权利要求4到7中任一项权利要求所述的方法，其中，在所述电传导线与所述天线线圈的所述露出的末端中的一个末端相连的过程中，所述压头在所述电传导线上施加0.48kgf 到 0.52kgf 的力。
9.一种嵌入有至少一个集成电路模块和天线线圈的卡，所述卡由根据上述权利要求中的任一项权利要求所述的方法制造。
【文档编号】G06K19/077GK104504434SQ201410363949
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2013年7月26日
【发明者】李志强 申请人:东莞市锐祥智能卡科技有限公司