用于集成到智能卡的卡本体中的模块、智能卡、以及将模块植入智能卡的卡本体中的方法与流程

本发明总体涉及一种用于集成到智能卡的卡本体中的模块、一种智能卡、以及一种将模块植入智能卡的卡本体中的方法。

背景技术：

1、典型的智能卡是塑料卡，其为信用卡的大小，具有嵌入其中的金属触点的图案。目前的智能卡实现了越来越多的功能，这些功能是由于将模块集成到卡本体中而产生的，因此高级的智能卡包括在智能卡的卡本体中的内部芯片、天线以及可能的一个或多个传感器和/或显示模块，诸如生物特征识别传感器、例如指纹传感器，以及用于显示卡验证码(cvc)和/或其他信息的电子显示器。

2、随着智能卡进一步地融入日常生活中，在不影响智能卡质量的情况下，提供具有改进的制造工艺和降低的制造成本的智能卡在本领域中受到极大的关注。因此，目的是不断地开发合适的技术和材料，其在使层合的卡本体配备有合适的接触结构和/或模块的情况下能够将多个薄片层层合在一起。

3、传统上，模块以如下工艺被集成到智能卡的卡本体中，该工艺包括：将凹部铣削到卡本体中，并且通过使模块接纳在凹部中而将模块植入卡本体中，使得模块的接触垫与卡本体的内部接触结构电接触以及借助于粘合材料和/或焊合材料将模块以电和机械方式固定至卡本体。当使用焊合材料将模块以电和机械方式连接到卡本体时，卡本体与所接纳的模块一起经历热焊合步骤，在热焊合步骤中被设置在卡本体的内部接触结构和模块中的至少一者的接触垫上的焊合材料在模块和卡本体之间建立机械和电连接。焊合材料可以在焊合步骤之前经受用于形成焊合凸块的回流工艺。

4、文献us 9684863 b2示出了一种智能卡，其具有由隔离支撑件形成的外部连接器和布置在支撑件的外表面上的多个外部金属接触垫。此外，智能卡具有卡本体，卡本体具有在其中布置有外部连接器的壳体、以及电子单元和/或天线，其电连接至布置在外部连接器下方并且分别与外部垫对准的多个内部金属接触垫。

5、文献de 1020150078 a1示出了一种智能卡的制造方式，其中智能卡的卡本体设置有用于在其中接纳芯片模块的凹部。在凹部内，天线结构的接触端子被暴露以用于在将芯片模块接纳在凹部内时与芯片模块的内部触点接触。在此，在将芯片模块接纳在凹部中之前，焊膏被施加在凹部中的暴露的接触端子上。在对焊膏进行局部加热之后，建立了芯片模块和卡本体之间的电接触。

6、文献wo 2020/212661 a1公开了一种用于制造用于智能卡的生物特征识别传感器模块的方法，其中生物特征识别传感器被附接在背面处以用于指纹检测。在生物特征识别传感器模块的背面上设置至少一个连接垫，该连接垫包括可通过焊接材料润湿的区域。在将生物特征识别传感器模块接纳在卡本体的凹部中时，生物特征识别传感器模块的连接垫与卡本体内的内部连接结构的连接端子上的焊合材料电接触。

7、将模块植入智能卡的卡本体中的工艺目前受到复杂的植入和焊合工艺的影响，在其中难以控制植入期间的焊料流动。例如在植入期间，焊合材料和助焊剂材料需在焊合工艺之前从外部提供给接触垫。通常，焊合材料被施加并在后续经受回流工艺，在其中助焊剂材料作为还原剂被施加用于焊合工艺，从而防止氧化物形成在熔融焊料的表面上，以及通过增加焊合接触表面的润湿性来促进焊合。在回流工艺之后，在执行一个元件到另一元件的焊合之前常规上去除了助焊剂材料。

技术实现思路

1、鉴于上述情况，本公开的目的是提供一种用于集成到智能卡的卡本体中的模块、一种智能卡、以及一种以便利的制造工艺和降低的制造成本将模块集成到智能卡的卡本体中的方法。

2、在以下描述中，术语“模块”被理解为意指载体元件、诸如pcb元件，包括诸如接触和/或互连结构(例如导线)的至少一个电部件和诸如例如芯片的至少一个电子部件中的至少一者。

3、在本公开的各个方面中，通过根据以下技术方案的一种用于集成到智能卡的卡本体中的模块、根据以下技术方案的一种智能卡以及根据以下技术方案的一种将模块植入智能卡的卡本体中的方法，实现了上述目的并且克服了上述缺点。在以下技术方案中限定了各个方面的更有利的实施方式。

4、在本公开的第一方面中，提供了一种用于集成到智能卡的卡本体中的模块。在本文的说明性的实施方式中，模块包括支撑件、形成在支撑件的第一表面上的接触部分、和形成在接触部分上的焊合材料，其中焊合材料的表面至少部分地被助焊剂覆盖。因此，当在智能卡的制造期间将模块植入智能卡的卡本体中时，可以提供用于焊合工艺的模块，其中在将模块集成到卡本体中之前，首先将焊合材料和助焊剂预先施加至该模块。可以避免卡本体中的额外的焊料或者可以避免在智能卡的制造工艺中提供额外的焊合材料。因此，根据本公开的第一方面的模块能够使智能卡的制造便利，并能够以成本高效的方式提供智能卡。例如，焊合材料可以是被设置在模块的接触部分上的回流的焊合凸块，该焊合凸块在其表面上具有助焊剂残留物，其包含活性的助焊剂元素，该活性的助焊剂元素可以在后续将模块植入智能卡的卡本体中的工艺期间及在制造智能卡期间被激活。

5、在第一方面的一些说明性的实施方式中，焊合材料可以是低温焊合材料，优选地是snbi、snbiag和inbi中的一种，和/或焊合材料可以被设置为焊合凸块。因此，用于在智能卡的制造期间将模块植入智能卡的卡本体中的植入工艺可以在低温下进行。

6、根据第一方面的一些说明性的实施方式，助焊剂是来自rma类型的助焊剂。这是一种有利的助焊剂材料。

7、根据第一方面的一些说明性的实施方式，助焊剂可以由设置在焊合材料的表面部分上的助焊剂残留物形成。例如，助焊剂残留物可以是具有初始(即，例如在被施加以用于形成焊合凸块的任何回流工艺之前)提供的焊合材料的助焊剂含量的约5至约50重量％的助焊剂残留物。在一些具体的说明性的但非限制性的实施例中，在任何回流工艺之前，焊合材料中的助焊剂的含量可以在至多约20重量％、优选地至多约15重量％的范围内。在这些实施方式中，在使焊合材料进行可能的回流之后、例如在设置焊合凸块时，可以避免助焊剂去除工艺。此外，可以将包括在第一次回流工艺的助焊剂残留物中的剩余的活性助焊剂部分用于在模块集成中的任何后续的回流工艺期间改进焊合材料的润湿性。换句话说，助焊剂残留物是使用过的原始焊合材料、例如沉积在模块的接触垫上的原始焊膏的“助焊剂”，并且在其使用过的情况下通常不能改进润湿性。

8、根据第一方面的一些说明性的实施方式，模块可以是接触组件、芯片模块、生物特征识别传感器模块、和显示模块中的一者。在本文的一些具体的说明性的实施例中，接触组件可以仅包括板、例如由pcb制成的板，在与第一表面相反的第二表面上的一个或多个接触垫以及在一个或多个接触垫和第一表面上的接触部分之间延伸的一个或多个互连部中的一者。因此，第一方面的模块适用于在智能卡中实现各种不同的功能。

9、根据第一方面的一些说明性的实施方式，模块还可以包括形成在接触部分中并且至少部分地环绕焊合材料的阻挡元件。阻挡元件能够在接触部分上对焊合材料进行限制和/或赋形，从而避免焊合材料进行远离模块的接触部分的迁移。由此，阻挡件有助于控制焊合材料在接触部分上的位置。

10、在上述实施方式的说明性的实施例中，阻挡元件的厚度可以在约5μm至约100μm的范围内、优选地在约5μm至70μm或10μm至100μm或5μm至10μm或70μm至100μm的范围内、更优选地在约10μm至约70μm的范围内。因此形成的阻挡元件的优点在于其在第一表面上不占用太多空间。

11、在上述实施方式的另一说明性的实施例中，接触部分可以包括接触垫，并且阻挡元件可以由接触垫的壁区段形成，该接触垫的壁区段至少部分地包围形成在接触垫的中央部分中的凹部。因此，阻挡元件可以被设置成与接触垫一体式的，从而避免单独的用于阻挡元件的沉积步骤、例如进行阻焊剂的印制(printing)以形成阻挡元件。

12、根据第一方面的一些说明性的实施方式，接触部分可以包括平面的接触垫元件，在该平面的接触垫元件上形成有焊合材料。因此，连接垫可以提供焊合材料和接触部分之间的改进的联接，并且例如使得能够在可能的回流工艺之后根据平面的接触垫元件的形状对焊合材料赋形。

13、在上述实施方式的说明性的实施例中，平面的接触垫元件在俯视图中可以具有大致椭圆形状或大致线形状或条纹形状。因此，可以通过连接垫元件来实现连接垫的具体设计。

14、在上述实施方式的另一说明性的实施例中，平面的接触垫可以与形成在第一表面中的导体线电连接。因此，可以设置具有到模块的第一表面中的连接线的联接部的连接垫，从而能够实现平面的接触垫与跨过第一表面布线的互连部的连接。

15、在参照具有阻挡元件的实施方式的上述实施方式的一些其他说明性的实施例中，阻挡元件可以被布置成与平面的接触垫元件有距离的，或者阻挡元件可以部分地覆盖平面的接触垫元件。以此方式可以对用于接触元件、例如凸块的可用空间以及接触元件的具体尺寸进行考虑。例如，可能要求由接触垫和阻挡件形成的堆叠物的高度不超过用于保持模块的保持元件(例如将模块固定在适当位置的热熔胶粘合膜)的特定厚度/高度。在堆叠物的高度将大于特定厚度/高度的情况下，阻挡件被布置成与平面的接触垫元件有距离的，而在其他情况下阻挡件元件可以被布置在平面接触垫元件上以部分地覆盖平面的接触垫元件。

16、根据第一方面的一些说明性的实施方式，模块还可以包括在第一表面上的支撑件上形成的粘合层、诸如热熔胶层，或者另一粘合手段、例如基于氰基丙烯酸酯的粘合剂(例如，洛美氰基丙烯酸酯(lome cyanoacrylate))，其中通过在粘合层中形成的腔暴露接触部分。因此，在制造智能卡时可以实现模块在智能卡的卡本体的腔中的机械固定和保持。

17、根据第一方面的一些说明性的实施方式，接触垫可以具有形成在接触垫的上表面中的阻挡图案。这种阻挡图案可以实现在热处理期间防止或至少阻碍任何不期望的焊料流动。

18、在本公开的第二方面中提供了一种智能卡。根据第二方面的一些说明性的实施方式，智能卡包括智能卡的卡本体和第一方面的至少一个模块，智能卡的卡本体具有形成在其中的至少一个凹部，其中每个模块被接纳到至少一个凹部中的相应的凹部中。因此，可以在以相对容易的处理方式将至少一个模块植入智能卡期间在卡本体和至少一个模块之间建立焊合连接时设置智能卡，而无需额外的材料。由于预先施加在至少一个模块上的焊料和助焊剂，智能卡的至少一个模块提供了与卡本体的牢固的焊合互连。在智能卡中在至少一个模块和卡本体之间的最终互连具有较少的剩余的活性助焊剂残留物，从而导致较少的对智能卡的腐蚀。

19、在本文的一些更具说明性的实施方式中，至少一个凹部中的每一者可以具有本体接触部分，该本体接触部分与被接纳在其中的模块的接触部分电接触。在本文的一些更具说明性的实施方式中，可以通过线缆垫提供本体接触部分，该线缆垫由在本体接触部分中朝向接触部分暴露的多条线缆形成。在第二方面的一些更具说明性的实施方式中，多条线缆可以具有至少300μm、优选地至少200μm、更优选地至少100μm的线缆节距，其中多条线缆中的线缆可以具有在约50μm至约300μm的范围内、优选地在约50μm至约200μm或约80μm至约300μm或约50μm至约80μm或约200μm至约300μm的范围内、更优选地约80μm至约200μm的范围内的直径。因此，可以将具体的线缆直径与小的线缆节距相组合。例如，约112μm的线缆直径可以与约150至290μm的范围内的线缆节距相组合。基本上，随着线缆直径减小，线缆节距减小，而反之亦然，对于线缆直径增大而言，线缆节距可以相应地增大。以此方式可以与具有约112μm和约300μm的线缆直径的给定的线缆垫不同。由此，可以通过仅使用一些少量的助焊剂(例如，少量的助焊剂残留物)来实现良好的焊合连接以具有呈现给焊合凸块的更大的金属区域。额外地或替选地，多条线缆可以由铜、铜合金或铜锡合金制成。在本文的一些说明性的实施例中，多条线缆中的至少一些线缆可以至少部分地被绝缘涂层所覆盖。铜基材料提供了有利的效果、例如低电阻率和坚固性。与其他金属相比，其也具有机械柔性。可以将具有绝缘涂层的线缆用于天线，例如在天线中可以有利地防止hf天线的天线回路之间的短路和桥接。具有和不具有隔离的两种类型的线缆都可以经受超声波线缆嵌入，而没有隔离的线缆可以用于热驱动的嵌入。

20、在本公开的第三方面中，提供了一种将模块植入智能卡的卡本体中的方法。根据第三方面的一些说明性的实施方式，该方法包括提供第一方面的至少一个模块，提供智能卡的卡本体，在智能卡的表面中形成至少一个凹部，将至少一个模块中的每一者插入至少一个凹部中的相应的凹部中，其中至少一个凹部中的每一个凹部都具有形成在凹部的底表面中的本体接触部分，该本体接触部分与插入凹部中的模块的焊合材料接触，其中焊合材料至少部分地被助焊剂(例如具有助焊剂的活性部分的助焊剂残留物)覆盖，以及在将至少一个模块中的每一者插入至少一个凹部中的相应的凹部中之后执行热处理，以至少部分地使至少一个模块的焊合材料回流。例如，在使焊合材料回流以用于在模块上通过焊合材料形成焊合凸块时，可以从所执行的回流工艺中保留助焊剂残留物。在本文的一些具体的说明性的实施例中，助焊剂残留物可以是具有初始(即，例如在被施加以用于形成焊合凸块的任何回流工艺之前)提供的焊合材料的助焊剂含量的约5至约50重量％的助焊剂残留物。在一些具体的说明性的但非限制性的实施例中，在任何回流工艺之前，焊合材料中的助焊剂的含量可以在至多约20重量％、优选地至多约15重量％的范围内。

21、在这种将模块植入卡本体中的方法中，焊合材料仅被设置在至少一个模块的接触部分上，而不在智能卡的至少一个凹部中设置额外的焊合材料。因此，在将模块植入卡本体中期间没有设置额外的焊合材料或助焊剂，因为焊料和助焊剂被预先施加在至少一个模块上，其中例如当在至少一个模块中使用焊合凸块时，助焊剂可以是来自第一次回流的助焊剂残留物中的活性助焊剂。与已知技术相比，这能够实现在以较少剩余的活性助焊剂残留物实现最终互连的植入期间的简单处理，从而在制造期间在智能卡中导致较少的腐蚀。

22、根据第三方面的一些说明性的实施方式，至少一个模块可以包括粘合层，并且该方法还可以包括用于激活粘合层的热处理。因此，可以加强至少一个模块和卡本体之间的机械互连。