芯片卡的电子模块的制作方法

芯片卡的电子模块
1.本发明涉及电子模块，其用于具有双重接触和非接触功能的便携式对象，例如芯片卡。
2.电子模块通常是在具有一个或两个刻蚀和金属化铜层的柔性印刷电路板上生产的。集成电路芯片的焊点通过导线与连接封装的接触板电连接。为了能够将电子模块电连接到嵌入卡体中的另一个电路，电子模块进一步包括天线或芯片内部的一对接触板，其布置在连接封装的隐藏面上。天线经由焊盘并通过导线(导线键合)或使用采用导电球或“凸块”的直接连接技术与芯片电连接。使用的基板类型通常相当昂贵。
3.在双接口卡的情况下，天线集成在模块中，并允许与集成在卡的刚性支撑件中的“增益”天线电磁耦合。
4.专利申请wo 2011/157693公开了一种多层印刷电路，该多层印刷电路由多个电层和多个绝缘层的叠层构成。
5.专利申请us 2015/269471描述了一种包括用于定位芯片的开口的低厚度结构。
6.本发明的目的是提供一种用于芯片卡的新型电子模块和一种新的制造工艺，所述工艺使之有可能提供天线设计的灵活性，并且通过将包括触点的单侧薄膜与包括至少一个导电区域(例如天线)的复合物组合来降低制造成本，同时确保通常的接触和/或非接触功能。
7.本发明涉及一种用于制造旨在双接口便携式对象中实施的电子模块的工艺，其特征在于，所述工艺至少包括以下步骤：
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使用单侧薄膜，该单侧薄膜由一个或多个接触区域和包括一个或多个孔的电介质组成，
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使用包括一个或多个导电区域的基板，所述导电区域旨在用于对象的非接触通信，
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将所述单侧薄膜和所述基板固定在一起，
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定位集成电路，并将集成电路连接到单侧薄膜的接触区域和至少连接到所述导电区域中的至少一个的一个端子，
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沉积至少包含所述集成电路的保护层。
12.例如，使用至少包括导电区域的基板，所述导电区域由形成天线的匝和位于天线的至少一端的至少一个接触焊点组成。
13.根据一个实施例，所述导电区域中的至少一个由至少一个导电材料区域组成。
14.根据一个变体实施例，在所述导电区域中的至少一个的中心切出一个区域，并且集成电路接合在承载触点的薄膜的相对面上。
15.根据另一个变体，在基板的水平处形成一个或多个孔(这些孔对应于位于薄膜中的孔)，以便在集成电路与接触区域之间构成焊接孔。
16.例如，使用具有由铝制成的一个或多个导电区域的基板，以形成天线或导电材料区域。
17.导电区域或导电材料区域的图案可以使用刻蚀技术、通过丝网印刷或转移的增材工艺来生产。
18.本发明还涉及一种旨在包括接触功能的便携式对象中实施的电子模块，其特征在于，所述电子模块至少包括以下元件：
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单侧薄膜，其由一个或多个接触区域和包括一个或多个孔的电介质组成，
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基板，其包括旨在用于非接触通信的一个或多个导电区域，所述基板固定在单侧薄膜上，
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集成电路，其连接到单侧薄膜的接触区域和至少连接到所述导电区域中的至少一个的一个端子，
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保护层，其至少包含所述集成电路。
23.基板包括例如所述导电区域中的至少一个，所述导电区域呈匝的形式，所述匝在一端处包括连接焊点。
24.它还可以包括所述导电区域中的至少一个，该导电区域由至少一个导电材料区域组成。
25.根据一个变体实施例，基板包括中空中心区域，所述中空中心区域具有适于容纳集成电路和保护层的几何结构。
26.基板还可以包括与单侧薄膜的孔对应的一个或多个穿孔，以便将集成电路连接到接触区域。
27.电介质和/或基板从以下列表中选择：环氧玻璃、聚萘二甲酸乙二酯pen、聚对苯二甲酸乙二酯pet或聚氯乙烯pvc，并且基板承载由pet或pvc制成的天线。
28.本发明的其他特征和优点将通过阅读与附图一起以完全非限制性图示方式提供的示例性实施例的描述而变得更加清楚，其中：
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图1示意性地示出了根据本发明的包括电子模块的芯片卡，
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图2示出了电子模块的正面，
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图3a和图3b示出了根据第一实施例的包括天线的薄膜，并且图3c示出了具有用于非接触功能的金属焊盘的变体，
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图4a和图4b示出了具有天线的薄膜的另一个示例性实施例，
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图5示出了避免压接连接的一个变体实施例，
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图6示出了包括天线的薄膜的图示，
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图7示出了生产步骤的示意图，所述步骤包括在薄膜中穿孔，所述薄膜承载天线，该天线接合到模块的刚性支撑件，
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图8示出了图7的另一个图示，
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图9示出了具有触点的薄膜和包括一个或多个天线的基板的组装的图示，以及
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图10示出了最终模块的图示。
39.下面的描述是通过对于双接口卡的模块的生产的完全非限制性说明给出的。在不脱离本发明范围的情况下，以下描述的步骤可以用于旨在用于信用卡、手机sim卡、运输卡、身份证等的电子模块。
40.为了描述的简单性，附图示出了单个模块，但众所周知，在大多数情况下，天线将在较宽的宽度(几十厘米到几米)上产生，从而允许更高的生产率。
41.图1示出了芯片卡1，其包括通过实施根据本发明的工艺获得的至少一个电子模块2。集成到芯片卡1中的电子模块2在卡的正面的表面水平处具有触点3或接触区域，以便允
许其与读卡器的电连接，读卡器为了附图的简单性而未示出。
42.图2示出了经由其上面接触的单侧薄膜4，该面将与读取器接触。单侧薄膜4承载在一面4a上生产的触点3和在另一面4b上生产的电介质5。在电介质5中形成开口50，以便提供与所有或一些触点的接触。模块的触点的位置和尺寸由与卡的使用相关的标准(例如iso标准)限定。
43.电介质层也可以是聚酰亚胺或pi层。可以使用诸如pen(聚乙烯萘甲酸酯)、pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或pvc(聚氯乙烯)的材料。根据与集成电路的组装和将模块转移到卡体中所使用的材料的兼容性相关的成本和可靠性权衡，确定电介质层材料的选择。
44.天线7(图3a、图3b)的生产与包括触点的薄膜的制造分开进行。然后，将承载天线的基板6层压到承载触点的薄膜上。对于电子模块的生产，例如，将使用单个基板。
45.图3a和图3b分别示出了基板6的第一面6a和第二面6b，所述基板承载一个或多个导电区域，例如两个天线71、72(构成天线的两个面)。天线71包括用于连接的两个焊点7p1、7p2。图3a和图3b示出了本领域技术人员已知的可以在宽的宽度上生产在柔性支撑件上的“天线模块”。通过使用例如刻蚀技术或增材工艺的工艺来生产天线，在所述工艺中，通过例如丝网印刷或转移来激活所需图案的表面以允许导体的生长或导体的直接转移。
46.用于生产天线的材料例如是铝或任何其他导电金属材料，该导电金属材料呈现同等性能，并且将与粘合材料兼容，所述粘合材料用于固定与承载天线的基板接触的薄膜。
47.承载天线的基板是pet或pvc类型的低成本柔性支撑件，或者由上述电介质材料中的一种制成。
48.根据图3a、图3b所示的第一变体实施例，对于双侧天线，两个天线71、72通过压接8(通过用力和超声波在钳口之间压接的电连接)连接。压接区域可以采取圆形区域的形式。当切割模块时，可以切出模块边缘处的区域。
49.图3c示出了一个变体实施例，其中图3a的天线被替换为至少一个导电金属区域，所述金属区域允许用于便携式对象的非接触功能的通信。金属焊盘可以由两个导电金属区域75、76组成，如图3c所示。这两个区域形成用于非接触功能的两个连接焊点，或者允许与集成到卡体中的增益天线电容耦合。
50.图4a和图4b示出了第二变体实施例，其中压接8的区域具有较大的面积，从而提高了电连接的性能。
51.图5示意性地示出了另一个变体实施例，具有双侧天线71、72，天线的一个面72以虚线示出。通过使用穿过第一开口52或通孔的导线或“带”51实现两个天线的互连。芯片20(图10)将通过连接焊点7p1连接到位于第一面上的天线71的一端，并通过孔53或通孔连接到位于第二面上的天线72的焊点8p1。可以例如通过激光扫描与天线的生产同时生产通孔52、53。可以使用压接(与图3a中的压接相同)来连接构成天线的两个天线71、72，而不是带。通过可以包括激光、等离子、化学技术的工艺的组合来揭开和清洁后金属面的两个区域。
52.然后承载图1所示触点的支撑件和承载天线的基板被层压在一起。
53.为此，将粘合装置9(图9中的粘合层)沉积在承载天线的基板6的一个面上，以将其固定到接触薄膜4的后面4b。
54.根据图6所示的一个变体实施例，在天线的中心切出一部分10，以允许芯片20的直接接合(图10)。
55.开口的切出可以使用激光技术来进行，并与图5所示的暴露区域的切出同时进行。
56.这种类型的切出将允许芯片直接接合(焊接)到承载触点的薄膜的电介质(后面4b
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图1)。额外的粘合剂和电介质层将不会降低芯片的粘合。由于芯片与接触薄膜之间不存在中间层，将减小产品的最终厚度。
57.此外，该切口形成用作视觉基准的区域，并且物理地限制用于芯片和连接的保护层21的沉积。涂层材料或树脂将受益于与本领域技术人员已知且完全理解的薄膜型电介质的良好粘合。
58.根据另一个变体实施例，电介质仅在焊接孔的水平处开口。图7示出了在基板的水平处形成的穿孔11，露出了焊接孔。这些将根据本领域技术人员已知的技术用于将芯片连接到接触焊点。将根据应用选择焊接孔的数量。
59.图8示出了另一个变体，其中穿孔12分布在中心压接8周围。
60.如图9所示，由此形成的天线可以接合到接触薄膜。支撑件切成与所述组件兼容的格式(例如本领域技术人员已知的超35mm薄膜格式)，以形成双界面薄膜。
61.图10示出了电子模块组装结果的俯视图。芯片20接合到与承载触点的面相对的膜的面上，然后布线到天线71、72的焊点7p1、8p2，并经由焊接孔11连接到触点3。天线的两个面互连。然后提供保护芯片和连接的封装树脂。
62.上述步骤可以由本领域技术人员适应于单侧天线的情况。单侧薄膜可以是具有电介质的复合物中的简单框架。
63.在不脱离本发明的范围的情况下，上述步骤适用于由两个连接焊点组成的天线。
64.天线还可以由两个区域组成，所述两个区域的几何形状和尺寸经选择以实现与放置在卡的核心处的增益天线的电容耦合。这些区域将例如定位在集成电路或芯片周围。
65.根据本发明的工艺以及通过其实施所获得的电子模块在天线设计中具有显著的降低生产成本和具有灵活性的优点。