一种一体型智能卡及其制备方法与流程

本发明涉及一种智能卡，具体说是一种包含有电池、显示器件和集成电路等电子元器件，通过一次成形完成制备过程的一体型的智能卡及其制备方法。

背景技术：

随着科技的发展，智能卡被广泛的应用在各个行业中，如门禁卡，智能识别卡、vip卡，银行卡等。不断升级的应用需求对这些智能卡提出了新的安全性和智能化的要求。常规智能卡虽然具有集成电路、芯片、天线等基础部件，但是并不含有电池，液晶显示器等热敏感和压力敏感的元器件，不具备独立运算和复杂加密的能力。新型智能卡要求具有更高的计算能力和更高级的加密能力，因此新型智能卡需要包含诸如电池、液晶显示器、键盘等未曾出现在传统智能卡中的部件，以满足新型智能卡的功能和性能需求。

现在银行卡、通行卡、会员卡等卡片的主流生产工艺为热压复合的制备方法，即在一定的温度和压力的作用下，使载有不同元器件部分的塑料(通常为pvc)基材发生融合，形成最终的卡片。在这个过程中，高温高压的加工环境频繁出现。一般的pvc(现在的银行卡、vip卡、各种会员卡的主要材料)卡层压的温度在100℃-140℃的范围内，压力在5-8mpa左右，这样的温度和压力，将会对电池和液晶显示器等温度、压力敏感元器件造成致命的损伤。因此，热层压的方法不能用于新型智能卡的生产。

目前也出现了一种使用常温或是低温(30℃-60℃)加热进行固化的双组份树脂的方法。此方法可以解决压力和温度敏感型元器件封装的问题，但是会遇到效率低下、成品率低的问题。双组份反应性树脂使用前，需要将两种组份充分的混合，从混合开始，两种组份就已经开始反应，粘度随着时间逐渐变大，整个工艺过程中需要大量的混合、施胶、挤出气泡，贴合等操作。由于树脂混 合后就开始不间断的反应，粘度也随之发生不断的变化，很难保证工艺的一致性，进而造成效率低下，次品率居高不下的问题。所以此方法并未得到广泛的应用。现在急需一种结构简单、强度和可靠性高、智能卡快速、有效的制备含有线路板、电子元器件、电池、热敏感和压力敏感电子元器件和显示器件的智能卡的制备方法。

申请号为201510674465.x的发明专利，公开了一种智能卡卡芯及其制备方法。该专利保护的产品是一种采用光固化胶直接制造的智能卡卡芯。因为智能卡卡芯为uv光固化树脂直接固化得到，具有强度低，保护能力不足，不能直接打印，不耐磨等问题，不能做为最终产品使用，因此，必须使用一种胶黏剂在智能卡卡芯上贴合包覆薄膜(下面简称“贴皮”)，才能最终形成可使用的智能卡。

在智能卡卡芯上贴皮包括如下工艺过程：

1.在智能卡卡芯或是在要贴覆的薄膜上涂胶；

2.将需要贴覆的薄膜与卡芯进行对齐和贴合；

3.消除贴覆薄膜和卡芯之间的气泡；

4.采用uv固化、加热固化或室温长时间固化的方式进行固化。

从上述智能卡卡芯的贴皮工艺可以看出，智能卡的制备不是一次成型完成的，因此不是一体型结构，而是分体结构通过粘接而成一体。在卡芯上贴皮需要比较复杂的工序，这些工序需要精细的操作过程，在批量和规模化生产过程中，这些工序不可能用人工来完成，因此势必采用自动化程度较高的设备来完成，从而大大增加设备投资和制造成本。在贴皮和卡芯的贴覆压合工序中，甚至需要使用真空设备，否则贴皮与卡芯之间的气泡很难消除。如果贴皮与卡芯之间存在气泡，将严重影响产品质量。分体结构卡芯和贴皮通过粘接而成一体的智能卡，由于贴皮与卡芯之间有胶层存在，在温度和湿度变化的环境下，或者由于贴皮过程中的应力变化而产生变形，将会导致卡芯和贴皮的分层或剥离现象，致使强度降低，耐磨性差。另外由于贴皮工序复杂，导致生产效率低、 生产成本高，成品率低等问题的存在。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种由光固化树脂一次成形的一体型智能卡及其制备方法。该智能卡在结构上为一体型结构，不含有贴皮用的胶层；在性能上，一体型的结构不易剥离，不会因为二次贴膜的应力问题变形，提高了智能卡的质量。在制备方法上，通过uv胶固化的方式一次低温快速成形，不再需要贴皮的各个工序，省略了贴皮的繁琐工艺，节约了制造成本，提高了生产效率和成品率。

对于此类智能卡的一个主要的应用是智能银行卡，iso7810，iso7813对银行卡的厚度做了严格的限定，其范围是0.76±0.08mm，现在市面上的非一体型的智能卡的厚度一般大于等于0.84mm，已经在银行卡标准的上限，其应用受到了限制。对于本发明的一体型智能卡的方法制造的智能卡，能够省略其中贴皮需要的胶层厚度，有效地控制智能卡整体的厚度

本发明一种一体型智能卡，包括如下内容：

一种一体型智能卡，其特征在于该智能卡由核心层、透光薄膜层和印刷层构成，核心层位于智能卡中间位置，由边框，电子元器件和作为填充材料的光固化树脂构成，两层透光薄膜层紧贴于核心层上下两侧，印刷层涂覆于透光薄膜层的上下外表面；所述核心层中的电子元器件包括fpc柔性线路板、连接在柔性线路板上的芯片、连接在柔性线路板上的柔性电池、连接在柔性线路板上的显示器、连接在柔性线路板上的开关。

进一步的，如上所述智能卡的厚度为0.5-2mm，所述印刷层的厚度在0.005-0.2mm的范围内，所述透光薄膜层的厚度在0.01-0.2的范围内，所述核心层的厚度在0.2-1.5mm的范围内。

进一步的，如上所述的一体型智能卡，其特征是所述透光薄膜层选自pvc，pet，pbt，或pc等透明薄膜材料料，或选自可透过光固化树脂材料所需要特定 波长光线的薄膜材料。

进一步的，如上所述的一体型智能卡，所述核心层中的边框的材料是pvc，pet，pbc，pc-abs，pc，abs或金属等材料，其厚度在0.1-1.5mm的范围内。

进一步的，如上所述的一体型智能卡，所述核心层中的光固化树脂是可光固化的丙烯酸树脂或改性的丙烯酸树脂，可光固化的环氧树脂或改性环氧树脂，可光固化的聚氨酯树脂或改性聚氨酯树脂，可光固化的有机硅树脂或改性有机硅树脂，包括上述材料的一种或多种的组合。

进一步的，如上所述的一体型智能卡，所述核心层中的fpc柔性线路板的厚度为0.01-0.7mm的范围内，柔性线路板及其连接部件的厚度在0.1-1.5mm的范围内。

本发明一体型智能卡的制备方法，包括如下步骤；

1.将透光薄膜平铺于一块玻璃板上；

2.使用胶带或是快干胶将柔性线路板与边框粘合在一起；

3.将粘有柔性线路板的边框放置在透光薄膜上，并通过胶带或快干胶将边框与透光薄膜粘接，固定位置；

4.将光固化树脂灌注在边框内，并要求光固化树脂完全填充边框，并将边框内部的柔性线路板及柔性线路板上的部件完全包覆；

5.在覆盖有光固化树脂的边框、柔性线路板、及连接在线路板的部件上覆上另一张透光薄膜；

6.使用橡胶辊或金属辊将覆合过程中混入的气泡赶出；

7.在上片透光薄膜材料上压盖另一块玻璃板；

8.将控制玻璃板间隙的垫块分布在上下玻璃板之间，且不与其它任何部分重合；

9.使用夹具将上下两块玻璃板夹紧，得到所需要的厚度；

10.使用固化光源在玻璃板上下同时固化；

11.固化完成后，松开夹具，掀开上玻璃板，取出固化后的卡片，通过切割 机械切割得到所需智能卡的尺寸。

12.通过印刷设备，根据需要在一体型智能卡透光薄膜层表面印刷所需的图案。

如上所述制备方法，其特征是所述的玻璃板是厚度为2-20mm的普通浮法玻璃或者钢化玻璃。

如上所述制备方法，其特征是所述的uv固化光源是led线光源、led面光源、金属卤素的线光源和面光源。

如上所述的制备方法，其特征是所述的固化时间为5-60秒。

至此，完成一体型智能卡的制作。

由于图案印刷部分是个性化部分，对智能卡的机械强度无任何影响，并不属于本智能卡的主体结构，所以在主体结构成型后，定义为卡片的制备完成，图案印刷部分为卡片的后续加工部分。

步骤1中的玻璃板可为2-20mm的普通玻璃版、石英玻璃或强化玻璃版

步骤1中的透光薄膜材料可为透明材料，也可以透光特定频率光线的非透明材料，其厚度在0.01-0.2mm的范围内。

步骤2中的柔性线路板及其上焊接的电子元器件和显示器的厚度在0.01-0.7mm的范围内。

步骤4中的光固化树脂，可为光固化的丙烯酸树脂、可光固化的环氧树脂、可光固化的聚氨酯树脂、可光固化的有机硅树脂，及以上四种树脂对应的改性可光固化树脂材料。

步骤5中的边框，是pvc，pet，pbc，pc-abs，pc，abs或金属等材料，其厚度在0.1-1.5mm的范围内。

步骤9中对两块玻璃板进行加紧，提供0-1mpa的压强的压力，两块玻璃板中间加入定位块若干，以控制两块玻璃板的间隙。即达到了需要的厚度，也不会对内部不见产生破坏的压力。两块玻璃板之间的间隙在0.5-2.0mm之间。

步骤11中使用的各种切割机械，主要依据iso7810、iso7813规定的银行 卡尺寸标准进行切割。也可根据个性化要求可切割成各种形状的卡片，但不能切割进入得到智能卡内部边框的范围内，确保智能卡能够正常使用。

步骤12中使用平板印刷机，根据需要对切割后的卡片进行印刷，得到所需要的外观。

有益效果：本发明的一体型智能卡，通过一次成型完成，与常规方法制备的各种智能卡比较，其结构更为简单，机械强度、可靠性、成品质量均得到极大的提高。本发明还提出了含有电池，显示器等各种电子元器件的一体型智能卡的制备方法，该方法使用光固化树脂作为主体填充材料，在固化光源的作用下，一次性低温，快速固化后即可得到智能卡的主体结构，无需进行贴皮和二次固化的工艺，提高了生产效率和成品率，降低生产成本。

附图说明

图1是根据本发明一体型智能卡的剖面图。

图2是根据本发明一体型智能卡的剖面分解图。

图3为一种非一体成型智能卡的剖面图。

图4为一种非一体成型智能卡的剖面分解图。

图5为根据本发明一体型智能卡制造过程的主视图。

图6为根据本发明一体型智能卡制造过程的剖视图。

图7为根据本发明一体型智能卡的固化过程图。

图8为根据本发明一体型智能卡的实际产品的4联图。

图9为根据本一体型智能卡的实际产品图，图中(a)和(b)分别为实际产品的正反面图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，结合实施案例对一次性成型的一体型智能卡的制备方法进行进一步的说明，不是限定性的，不以下述实施案例来限定本发明的保护范围。

如图2所示；其中1-1、1-2为该一体型智能卡的打印层，该层在本发明的一体型智能卡上不起到结构性的作用，所以不作为此一体型智能卡的主体部分。其中2-1、2-2为本发明的一体型智能卡中的包覆部分，透光薄膜。其在此一体型智能卡中主要起到结构性增强和平整外表面的作用。其中3为本发明的一体型智能卡的主体填充材料，即光固化树脂。其主要作用是将智能卡内部元器件进行包封，并使框架、柔性线路板及柔性线路板上的电子器件、透光薄膜粘合形成一体结构，即本发明智能卡的本体。其中4为本发明的一体型智能卡中的柔性线路板，该柔性线路板集成着低功耗蓝牙、电源管理模块、显示器、电池等形成线路板功能的所有元器件。其中5为该一体性智能卡的边框，其主要作用为固定柔性线路板的位置。其中6-1，6-2，6-3，6-4为本发明的一体型智能卡中线路板上集成的电子器件，包括低功耗蓝牙、电源管理模块、显示器、电池，开关等电子元器件。

图5为根据本发明公开指导制造的一体型智能卡制造过程的主视图，其中8为制造本发明的一体型智能卡所需的玻璃板。

图6为根据本发明公开指导制造的一体型智能卡制造过程的剖视图，其中8为压制智能卡结构的玻璃板，其中9为控制智能卡制造厚度的垫块。

图7为根据本发明公开指导制造的一体型智能卡的固化过程图，其中10为固化主体填充光固化树脂3的固化光源。其中11为玻璃板提供正压力以控制智能卡厚度的夹子。

将透光薄膜2-2平铺于玻璃板8-2上，在铺设的过程中应当注意避免灰尘等污染物停留在玻璃和透光薄膜之间，其中透光薄膜2-2的厚度在0.01-0.2mm的范围内，玻璃板8-2可以为普通玻璃也可以为石英玻璃或钢化玻璃，其厚度在2-20mm的范围内。

使用胶带或快干胶将连接有电子元器件6-1，6-2，6-3，6-4的柔性线路板4与边框部分5粘合在一起，所使用的胶带的厚度要控制在0.01-0.4mm的范围内，使用快干胶时也要控制胶层的厚度，要求胶层厚度不超过0.4mm.

将粘有线路板部分4的边框5放置在透光薄膜2-2上，并通过胶带或是快干胶将边框5与透光薄膜2-2粘合。使用的胶带厚度要控制在0.01-0.4mm的范围内，使用快干胶时也要控制胶层的厚度，要求胶层厚度不超过0.4mm.

将光固化树脂3灌注在边框5内，并要求光固化树脂3完全填充边框5，并将边框内部的线路板4和其上的电子元器件6-1，6-2，6-3，6-4完全包覆，并要求光固化树脂3形成的液体表面高于边框5的上表面。光固化树脂3的黏度在50-50000cps的范围内，在灌注的过程中不会形成大于0.5mm的气泡。

在边框5和线路板4及电路板上集成的电子元器件6-1，6-2，6-3，6-4上覆上另一张透光薄膜2-1，覆膜的过程中，避免将气泡或灰尘等封闭在透光薄膜2-1和光固化树脂3之间。

使用橡胶辊或金属辊将过量的光固化树脂3和混入的少量气泡赶出。在上面一片透光薄膜2-1上压盖一块玻璃板8-1，玻璃板8-1可以为普通玻璃也可以为石英玻璃或钢化玻璃，其厚度在2-20mm的范围内。

使用夹具以11将上下两块玻璃板8-1，8-2夹紧，压强的压力为0-1mpa。利用固定厚度的垫块9控制两块玻璃板的间距，得到所需要的厚度，垫块9的厚度在0.5-2mm的范围内。

使用固化光源10-1.10-2在玻璃板8-1，8-2上下表面同时固化，固化时间为5-60秒。固化完成后，将玻璃板拆解，取出固化后的卡片，通过切割机械切割得到所需智能卡的尺寸。

此卡为透明卡，可根据客户的定制情况，使用平板打印机进行制备印刷层，可进行单张打印，也可进行大幅面打印，至此完成了一体型智能卡的制作。

依据本方法可进行一体型智能卡的单卡制备，同时也可以根据生产规模的需要，制备不同幅面的卡片，如图8为通过本工艺生产的小幅面的4联卡，其幅面尺寸为105×295mm，为标准的a4幅面的一半。

使用本方法制备的一体型智能卡结构更为简单，如图4为使用本已公开方法所制备非一体型智能卡，与图2一体成型智能卡的剖面图的主要区别在于，图 4中含有7-1，7-2为增强用薄膜材料的覆膜胶。7-1，7-2可以为双组份环氧胶、双组份聚氨酯胶、溶剂胶、热熔胶等。

对比例:

在其它条件不变的请况下，将实施例1中利用光固化树脂制造的一体型智能卡与使用双组份低温固化方法的对比；

表1使用光固化树脂与非光固化树脂对比表

由表1的内容可以看出，采用光固化树脂制造一体型智能卡的方法相对于其它智能卡制造方法，具有操作条件简便，效率大幅度提高，并且产品合格率也大大提高。

表2一体型uv固化填充树脂智能卡与非一体型uv固化树脂填充智能卡对比表

(此非一体型智能卡的卡芯制备方法与申请号为201510674465.x的方法相同)

如表2所示；对于都是用光固化树脂作为填充材料制作智能卡的工艺来说，本发明的一体型智能卡的制作方法具有明显的效率和成品率和成本的优势，其省略了二次覆膜贴皮的工艺。覆膜工艺包括，胶水在薄膜材料上的涂覆，薄膜材料与卡片芯层的对齐、贴合、以及后期固化。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。