专利名称：制作无接点电子存储卡片的方法
技术领域：
本发明涉及一种制作存储卡片(memory card)的方法，此卡片能够不带电气触点地与一读取装置交换信息。
本发明的一种特别有利的应用在于无接点卡片的制作领域，尤其是用作旅行票证或用作保持性字据存取标牌的那些卡片。
在非常一般的意义上，信息是在一无接点卡片与它所关联的读取装置之间通过在一装在无接点卡片主体之中的第一天线与一位于所述读取装置之中的第二天线之间的电磁耦联而予以交换的。卡片还配置一半导体小片或芯片，连接于所述第一天线并在其他器件之外既包含一存储器，其中贮存有待向读取装置提供的信息，也包含一装置，比如一微处理，用以生成有待传送的信息并处理所收到的信息。
当前存在的各种无接点卡片都是由一形成为嵌入件的电子电路构成的，通常此嵌入件埋置在一塑料制的卡片主体之内。嵌入件包括用于耦联卡片的天线、半导体小片和一用于互联天线和小片的互联电路。半导体小片一般使用导线结合技术装在所述互联电路上，此技术在于比如借助于金线把半导体小片的各输入/输出敷镀金属连接于设置在互联电路上的各触点区域，而在这些区域上连接着耦联天线的各电气连接线端。为了保持半导体小片和各连接导线，此总装体埋置在一种绝缘树脂之中。这样安装在互联电路上的半导体小片称作一个“电子模块”。
天线本身或是由连接于互联电路的各触点区域的漆包线绕成，或是借助于一种连接于互联电路的印刷或蚀刻电路制成。
已知的各种用于制作体现一种电子模块的无接点卡片的技术都表现出某些缺点·电子模块必须事先制成。
·电子模块很厚，由于由连接导线构成的各环圈所致。此外，厚度还由于制作成本同样很高的防护模型而进一步增大。
·由于所连接的和被防护的半导体小片的整个厚度，难以把此电子模块直接装在载有耦联天线的印刷或蚀刻电路上并难以把卡片的厚度保持于ISO标准(760μm)；如果应当保证卡片的良好表面状态，则尤其如此。这最后一点是格外重要的，由于塑化作用使得必需把天线安放得靠近卡片的中部并保持结构对称，以便防止卡片弯曲。为此原因，模块是穿过天线电路予以安装的，以便均衡天线每一侧上的塑料容积，从而多加了一项刺穿印刷或蚀刻电路的另一作业。
·缠绕成的天线嵌入件在保证一良好的平面表面的同时是难塑化的，而塑化只能一件一件地予以实现。
·对于两类嵌入件来说，在卡片平面内模块的各尺寸是很大的，一般会在同样很大的区域上在模块底部处造成已制成的卡片中的平直性缺陷。
编号为EP-A3-0 706 152的已发表的欧洲专利申请说明了一种制作芯式卡片，其中翻装芯片技术(flip-chip technology)用以在各导电迹线上，比如印制在一热塑性薄膜表面上的各迹线上，配置一个芯片。在该方法中，每一中间板片，设计得叠置在带有各导电迹线的热性薄膜的表面上，具有一形成空穴的切口，在一共成层步骤期间芯片装在其中。
不过，在这样一种方法中，由各板片形成的空穴必须要精确地调节到芯片的尺寸。换句话说，在(各)中间板片上制成的各切口必须精确地予以叠置，而且因而形成的空穴各洁净边沿必须设置得尽可能地接近芯片的各边沿。另一方面，温度差别，或者其实是材料的蠕变，能够引起卡片表面上的变形，所述变形一般会导致印刷在所述表面上的图形被毁。
还应当指出，围绕芯片喷注树脂，这或许能够使得芯片与空穴各边沿之间的空隙被填塞，但假如所述空隙的微小尺寸，与所述芯片的尺寸相比，大大地小于一微小模块的尺寸，这就不易实现了。此外，这种喷注恐怕要因而导致增大卡片制造成本。
因而，本发明解决了以下的技术问题，即提出一种制作能够不带电气触点地与一读取装置交换信息的电子存储卡片的方法，所述电子存储卡片包括一耦联天线，用于耦联所述读取装置，以及一半导体小片，连接于所述天线；此方法使得先前技术中多种嵌入件的前述缺点能够予以缓和，特别是在半导体小片的整体尺寸以及所述小片对耦联天线的连接作业方面；以及此方法还使得与在(各)中间板片上形成各切口有关的问题能够予以避免。
按照本发明，所造成的技术问题其解决办法是，所述方法包括的各步骤在于首先a)在一塑料制支承板片上制成一配置两个电气连接线端的耦联天线；以及b)在所述各电气连接线端上安装一具有各突起触点的半导体小片；以及其次，c)在如此配备的并构成所述电子电路的支承板片上安放一设计用来覆盖所述半导体小片的塑料制中间板片；d)至少在所述中间板片上安放一塑料制外部板片；以及e)通过热辗压把所述一组板片层压在一起。因而，通过实施“翻装芯片”技术，半导体小片在不经由一连接电路的情况下在单独一次作业中连接于耦联天线。由于不存在一些连接导线并由于保护性的埋置方式，小片依然很薄，而且其侧面尺寸依然很小(一个电子模块是2mm，而不是15mm)。
此外，载有耦联天线的支承板件不需刺穿。
再次，本制造方法，具有避免制成一孔口穿过所述中间板片的优点，申请已经能够确定，在层压之后以及由于其尺寸很小，半导体小片不会在小片上面外部板片的表面上形成可以觉察到的额外厚度。
还应当指出，本发明的制作一种无接点电子卡片的方法可以应用设想出来的无论什么生产技术一个卡片一个卡片地，或以连续的一些板坯或带条方式，以及各板件可以具有任何尺寸。
以下说明，参照作为各非限制性范例而给出的附图所作，使得读者能够理解本发明包括什么，以及它是如何制成的。
图1是一支座板片的侧视图，一半导体小片按照本发明的方法连接在此板片上；图2是一上视图，表明一种“跨装式”连接方法，用于把一半导体小片连接到一耦联天线上；图3是本发明一种无接点卡片一项实施例的侧视图；图4是本发明一种无接点卡片一项实施例的侧视图；图5是本发明一种无接点卡片一项实施例的透视图；以及图6、7和8是由本发明方法各种实施方案制成的无接点卡片的侧视图。
图3中的侧视图表明采用本发明方法制成的一种无接点卡片的各种部件。所述无接点卡片设计得在不作电气接触的情况下与一读取装置(未画出)交换信息。为此，此卡片包括一电子电路1，包含一耦联天线(a)，用于耦联于所述读取装置，所述天线，连同各电气连接线端11、12，制作在一由塑料制成的支承板片30上，并且较为详细地示于图1。
采用翻装芯片技术，一半导体小片20装在所述支承板片30上，所述小片预先配各突起211、221，目的是要接触天线10的各连接线端11、12。
耦联天线10可以采用各种技术予以制作，诸如印刷或蚀刻。不过，最好是，就实施的成本和简易而论，天线用一种导电油墨由丝网印刷而成，事先不沉积任何金属等物。当然，也可采用平版印刷技术(offsettechnology)。天线因而获得而具有Q因子，它们明显地低于印刷或蚀刻而成的天线，但完全符合无接点卡片的用途。
当半导体小片20的各突起211、221是由金属(金、铜、铝、锡，等等)制成的时，各连接线端是由金属制成的，亦即或是予以涂敷金属，如镀金，小片20此时依靠热压予以安装；或是使用焊料涂锡，而小片此时依靠钎焊予以安装。在两种情况下，耦联天线必须是金属。
不过，由于所需的温度和压力，热压和钎焊技术不能允许使用由诸如PVC、各种PAB和聚酯制成的低价印刷电路。某些较为昂贵的塑料，比如聚酰亚胺类，能够承受热压。但其厚度只是对于ISO各项标准来说往往不适合制作电子存储卡片的那些。此外，能够承受高温的一些塑料是非常难于依靠喷射来重新塑化，并且更加难于依靠辗轧用于成层目的。成层技术因而需要使用粘接剂，后者是成本很高的，而机械强度依然质量不佳(剥离，弹性不良)。
为此原因，具有各突起触点211、221的半导体小片20最好是借助于一种导电粘接剂装在耦联天线的各电气连接线端11、12上。各电气连接线端11、12比如用丝网印刷方法涂敷以导电粘接剂或油墨。随后，小片20予以固定，而粘接剂予以热聚合处理。为这些粘接剂所需的温度符合于塑料材料承受高温的能力。
利用一种导电粘接剂的此方法具有许多优点
很便宜；任何塑料均可使用；即使那些承受温度和压力能力不强的那些；天线10支承板片30的塑料与卡片的塑料之间的适应问题不再存在；以及耦联天线不必须由金属制成，而可以由一种比方诸如导电碳素或油墨的非金属导电材料制成。
各突起211、221最好是由导电聚合物制成，它们在应用于电子存储卡片时，并且从某种机械观点上看，使半导体小片相对于卡片主体的解耦作用得以提高。当然，为了适应于此方法，小片的输入/输出涂敷金属粉21、22必须是由一种非氧化金属，或由一种具有某种导电氧化物的金属-金、钛/钨、银、铜等，制成的。
依照构成各突起的导电聚合物的类型，可以设想多种改型a)聚合物可以是一种在丝网印刷之后予以聚合的充银环氧树脂；b)聚合物可以是一种可重新激活的充银环氧树脂，在丝网印刷之后予以干燥，并在模块的绝缘基底上组装集成电路之后予以聚合；以及c)聚合物可以是一种充银热塑性塑料。
如图3所示，在支承板片30上制成天线10和安装半导体小片20之后，本发明的方法设想在构成电子电路1的所述支承板片30上安放一个设计得覆盖所述半导体小片的由塑料制成的连续中间板片31。一由塑料制成的外部板片33然后安放在所述中间板片31上，最后，此组板片30、31、33比如依靠热辗压组装在一起，以便制成卡片，在它上面显得半导体小片20本身形成一个厚度为中间板片31厚度的空穴而不在外部板片33上造成任何可觉察出来的隆起。所用的一些板片全都可以由同一塑料制成，从而避免使用粘接剂。不过，一般并不是这种情况。中间板片31，其中嵌有芯片，最好是具有的熔点低于依照辗压组装在一起的其他各板片或各层的熔点。
当然，这些板片也可以采用其他技术组装在一起，诸如粘接。由此可以获得一种均匀而对称的结构，对称面在图3中由A指明。这样一种结构的各项优点如下·半导体小片(semiconductor die)20与一电子模块(electronic module)相比是很薄的---并且由于此嵌片很薄，可以制成其中各外部板片较厚的结构，从而使得卡片的各外部表面能够不带困难而带有良好产量地被印制出来。
·如图7和8所示，罩面35、36可以安放在由此组塑料制板片构成的结构的各外部表面上。这些罩面可以附加于示于图4的那一类型的一种卡片；以及·此方法使得能够以良好的产量制成在其上面可以设置各条磁道的各层。
图3中的实施例对应于在热辗压之后各外部表面经过印刷的情况。相反，如果愿意，卡片可以在辗压作业之前印刷，比如，在这种情况下，一预先印制的第二外部板片34贴住支承板片30安放在中间板片31对置的一侧上，而第一外部板件33也是予先印制的。这一点示于图4和图5。图6表明，如果需要，可能安放一第二中间板片32。在此情况下，一第二外部板片34最好是安放在支承板片30上，以便使结构成为对称的。
如图8所示，为了确保卡片的结构层可能是对称的，一种类似于天线10的绕组10′可以制成在板片33上，后者相对于靠近支承板件30的中间板件31是对称于支承板件30的。
因而，有可能制作很大的金属天线而无卡片弯曲的任何风险。
在本发明的一项实施方案中，芯片安放所在的板片30由PVC制成，并具有一大约200μm的厚度。板片30具有一大约82℃(维卡点，Vicat point)的熔点。这一熔点大大地高于芯片应当被嵌入的、也是PVC制成的板片31的熔点。所述板片31的熔点是大约65℃。
应用两个“外部”板片，一个在板片30的顶面上和另一个在板片31的底面上。每一外部板片，具有一大约50μm的厚度，由聚碳酸酯制成，其熔点(维卡点)是大约140℃。因而，在用于成层的辗压温度设定得以致只是板片31达到其熔点的情况下，除了其中芯片已经嵌入的所述板件31之外，所有的板片依然是基本上未加触动的。两个具有一大约50μm的厚度的薄罩面随后予以安放，以便覆盖已经组装起来的一组板片。这两个薄罩面一般是可热固的。
因而，相对于由专利文件EP-A-0 206152构成的先前技术来说，本发明使得翻装式芯片的各种优点能够与把具有各种熔点的材料辗压在一起的那些优点相结合，方式是消除在各中间板片之中的空穴关断，消除各空穴与芯片对齐，以及不需要予以喷射的任何树脂。芯片完善地嵌到塑料体积里去，扭转和弯曲应力是均衡的，从而使得总装体具有良好的机械强度。
当中间板片不包括芯片嵌入的一个原先形成的空穴时，所述芯片在为成层目的所作的辗压期间嵌入熔化的板片，其方式致使芯片由其与板片接触的两边沿牢牢地夹持住。扭转和弯曲应力因而经由所述两边沿均匀地传递到卡片里面。在本发明中，芯片为有利地安放在中性轴线上，亦即在应力处于最小的平面A中；这一事实是特别重要的。
还应当指出，如果两个外部板片具有的熔点高于各内部板片的熔点，此系统会进一步得到改进。
权利要求
1.一种制作电子存储卡片的方法，此种卡片能够无电气接点地与一读取装置交换信息，所述电子存储卡片包括一耦联天线(10)，用于耦联于所述读取装置，以及一半导体小片(20)，连接于所述天线(10)，此方法的特征在于，它包括的各步骤在于首先a)在一塑料制支承板片(30)上制成一配置两个电气连接线端(11、12)的耦联天线(10)；以及b)在所述各电气连接线端(11、12)上安装一具有各突起触点(211、221)的半导体小片；以及其次，c)在如此配备的并构成所述电子电路(1)的支承板片(30)上安放一设计用来覆盖所述半导体小片(20)的塑料制中间板片(31)；d)至少在所述中间板片(31)上安放一塑料制外部板片(33、34)；以及e)通过热辗压把所述一组板片层压在一起。
2.按照权利要求1所述的一种方法，其特征在于，具有各突起触点(211，221)的半导体小片(20)跨装于耦联天线(10)。
3.按照权利要求1或2所述的一种方法，其特征在于，具有各突起触点(211、221)的所述半导体小片(20)借助于一种导电粘接剂安装在耦联天线(10)的各电气连接线端(11、12)。
4.按照权利要求1至3中任何一项所述的一种方法，其特征在于，偶联天线是借助于一种导电油墨用丝网印刷或编装印刷制成。
5.按照权利要求1至4中任何一项所述的一种方法，其特征在于，耦联天线(10)由包括碳素在内的一种非金属导电材料制成。
6.按照权利要求1至5中任何一项所述的一种方法，其特征在于，半导体小片(20)的各突起(211、221)是由导电聚合物制成的。
7.按照权利要求1至6中任何一项所述的一种方法，其特征在于，步骤c)和d)在于在支承板(30)上安放两个中间板片(31、32)并首先在各中间板片(31、32)上和其次在支承板片(30)上安放一外部板片(33、34)。
8.按照权利要求1至7中任何一项所述的一种方法，其特征在于，在步骤b)之后，一罩面(35、36)安放在所述一组板片的每一外部表面上面。
9.按照权利要求1至8中任何一项所述的一种方法，其特征在于，中间板片(31)是用同一塑料制成的，具有的熔点低于其他各板片的熔点。
10.按照权利要求1至9中任何一项所述的一种方法，其特征在于，一类似于耦联天线10的绕组(10′)制作在相对于靠近支承板片(30)的中间板片对称于支承板片(30)的板片上。
11.一种电子存储卡片，能够不带电气触点地与一读取装置交换信息，所述电子存储卡片包括一耦联天线(10)，用于耦联于所述读取装置，以及一半导体小片(20)，连接于所述天线(10)，此存储卡片的特征在于，它还包括在一塑料制的支承板片(30)上，配置两个电气连接线端(11、12)的耦联天线(10)；在所述各电气连接线端(11、12)上，具有各突起触点(211、221)的半导体小片(20)；在因而配备的和构成一电子电路(1)的支承板片(30)上，一个设计用来覆盖所述半导体小片(20)的塑料制中间板片(31)；以及至少在所述中间板片(31)上的一塑料制外部板片(33、34)。
全文摘要
一种为电子存储卡片制作一电子电路(1)的方法，此卡片能够不带电气触点地与一读取装置交换信息，所述电子电路(1)包括一耦联天线(10)，用于耦联于所述读取装置，以及一半导体小片(20)，连接于所述天线(10)。在本发明中，所述方法包括的各步骤在于a)在一塑料制支承板片(30)上制成一配置两个电气连接线端(11、12)的耦联天线(10)；以及b)在所述各电气连接线端(11、12)上安装一具有各突起触点(211、221)的半导体小片(20)。对于无接点卡片的制作提出申请。
文档编号G06K19/077GK1240041SQ97180514
公开日1999年12月29日 申请日期1997年12月10日 优先权日1996年12月11日
发明者埃蒂尼·卡特 申请人:施蓝姆伯格系统公司