專利名稱：芯片卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對芯片卡的改進(jìn)，該芯片卡包括一個由具有一個相當(dāng)彈性彎曲度的、塑料材料制成的卡以及內(nèi)嵌于其中的一個微電子數(shù)據(jù)處理芯片，還包括一個被加到該塑料材料的卡上的半導(dǎo)體材料的微電子晶片。
這種由塑料制成的卡能夠承受一個相當(dāng)?shù)膹澢榷徽蹟?。一般情況下，由于相對于卡的尺寸來說的芯片縮小了的尺寸，卡中的一定的彎曲度不會使芯片斷裂和/或變得脫節(jié)。
以上對一個非常薄的微電子硅晶片確不適用，因?yàn)樗鼧O易折斷而且尺寸相對較大；因此，塑料卡的彎曲有使這種晶片折斷和/或變得脫節(jié)的危險(xiǎn)。
實(shí)際上，這個問題可能特別會在指紋傳感器中產(chǎn)生一個已知的芯片被利用于一個指紋傳感器，該傳感器能被連接以便與芯片一起工作(該芯片通常包含一個微處理器)，以便能夠通過將指紋傳感器探測的指紋與以前存貯在存貯器中的指紋相比較，尤其是與微電子芯片的存貯器中的指紋相比較來鑒別卡的使用者。這種由一個指紋傳感器組成的硅晶片對于放在其上的手指(通常是食指)的第一關(guān)節(jié)的下表面的較大部分的紋路來說必須足夠大特別指出的是，這樣的一個傳感器的尺寸長大約10到20毫米，寬大約10到20毫米。
人們在這種帶有一個指紋傳感器的芯片卡上做了大量的研制工作，尤其是為了代替用一個數(shù)字密碼來操作的芯片卡，如作進(jìn)入卡或銀行卡。
本發(fā)明的目的基本上是提出一個裝配有一個微電子晶片的芯片卡的改進(jìn)設(shè)計(jì)，這種晶片很好地滿足實(shí)際需要，尤其在它隨時間而變化的強(qiáng)度方面，即使塑料卡能夠承受一個相當(dāng)?shù)膹澢?，而沒有明顯地增加制造過程的復(fù)雜性或明顯地增加制造成本。
為了這個目的，本發(fā)明提出上述所述類型的芯片卡，它的特征在于--所說的晶片是被細(xì)分成少量的并置的芯片，并以某一給定的模式排列。
--所說的芯片被一個預(yù)定的距離彼此分隔，該距離對于塑料材料的每一個分隔條來說足夠大以承受小的彎曲度而不使相鄰的芯片脫節(jié)和/或折斷，而且--在芯片間建立電連接以提供電路的連續(xù)性。
由于這種安排，薄硅片的接合面(該晶片是易脆裂的)被細(xì)分而且相鄰的芯片被分隔條彼此分隔，該分隔條能夠承受卡所受的任何彎曲。為了滿足這種需要而不承受任何風(fēng)險(xiǎn)，兩個芯片的端面邊緣之間的距離基本上等于至少1毫米。
總而言之，每個芯片可以是一個有四個角的近似的長方形而且這些芯片按它們分別的邊緣基本平行排列。在實(shí)際中，芯片按以基本垂直的行與列排列或者沿對角交替排列。
為了達(dá)到想要的結(jié)果而對晶片高度細(xì)分是沒有必要的根據(jù)芯片的大小，將這些芯片放置在兩到四行和/或兩到四列是足夠的。
在一個最佳實(shí)施例中，晶片是一個與微電子芯片電連接的指紋傳感器。在這種情況下，提供內(nèi)插方式--例如，與微電子芯片共同操作或包含在微電子芯片中并與指紋傳感器電連接--能通過一個內(nèi)插處理重新構(gòu)建指紋的全圖，包括在相應(yīng)于分隔這些芯片的條的區(qū)，這是有優(yōu)勢的；內(nèi)插算法與分隔芯片的區(qū)域的尺寸相適合而且這個尺寸必須因此盡可能地小以使得探測盡可能的真實(shí)。在上下文中，芯片之間的間距可以在1到1.5毫米之間，典型的是1毫米左右，這可使卡在芯片間的間距內(nèi)的相對可變形性與通過內(nèi)插探測和重建指紋的過程的可靠性之間似乎達(dá)到一個可接受的妥協(xié)。
在一個最佳實(shí)施例中，指紋傳感器是電容型的，內(nèi)插大量的基本的微型電容器；每個芯片內(nèi)插許多這樣的微型電容器在一個網(wǎng)格中；而且芯片之間的電連接提供屬于兩個相鄰芯片的基本微型電容器的網(wǎng)格間的電連續(xù)。
給出例子對本發(fā)明在任何方面沒有限制只是作為舉例。參照附圖，從下面的詳細(xì)描述中將會更容易理解本發(fā)明，附圖如下附

圖1是描述本發(fā)明所提出的類型的一個芯片卡的總的分布圖的示意圖，該卡被提供有一個微電子晶片；附圖2是描述按本發(fā)明所提出的方案設(shè)計(jì)的一個指紋傳感器的實(shí)施例在一個放大比例下的圖示；還有附圖2至5是描述傳感器的其它可能的實(shí)施例的示意圖。
首先看圖1，本發(fā)明所提出的芯片卡包括一個由塑料材料制作的卡1，該材料是薄的且有一個相對的可變形性以允許其從縱向和橫向被輕微地彎曲，甚至允許其承受一個小角度的扭曲。鑲嵌在該卡內(nèi)的是一個微電子模塊2，包括一個由排列在被一個能夠處理數(shù)據(jù)的微電子芯片4(通常包含一個微處理器)占據(jù)的中心區(qū)域周圍的一系列的接觸點(diǎn)組成的接觸片層3以及將卡1與各個接觸點(diǎn)連接的連接導(dǎo)線(未示出)。
這樣，卡能被用作想要的特定目的，一個微電子晶片5可以采用與微型模塊2同樣的方式被鑲嵌在塑料卡中。
晶片5可以通過導(dǎo)線(未示出)與微電子芯片4連接(該連接用雙箭頭6圖示)以使芯片4能夠管理晶片5的操作。
晶片5，以一個硅晶片的形式提供，因此是非常易斷而且它的相對大的尺寸以致于它不能與可能發(fā)生的曲度相一致，盡管可能是微小的曲度，而該曲度是它所連接的塑料卡所能承受的。
雖然本發(fā)明并不限于該具體應(yīng)用例，但晶片5可以是與卡結(jié)合成一體的一個指紋傳感器，使卡的使用者(例如，銀行卡，進(jìn)入卡，……)能夠被確認(rèn)而且下面的描述將特別集中在它的這種應(yīng)用上。
為了使塑料卡與連接到其上的指紋傳感器的硅晶片以一種可靠的方式共同運(yùn)作，晶片5被如圖2所示細(xì)分成幾個芯片7，這些芯片7由間距8彼此分隔。為了確保在傳感器5的區(qū)域內(nèi)某一程度的可變形性，盡管可能是輕微的變形，間距8將是一個不小于1毫米左右的尺寸d。
而且，盡管存在間距8，但為了產(chǎn)生一個連續(xù)的指紋圖像，一個適用于間距8的大小的內(nèi)插算法被使用；然而，為了指紋能被可靠地重建并且指紋的有特征的點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)，叉點(diǎn)，……)能夠以足夠的數(shù)量被可靠地探測(例如，探測14個特征點(diǎn)以確認(rèn)一個人)，間距8的寬度以不應(yīng)該過大且最多不應(yīng)該超過上面所提到的1毫米為可取的。
在這個例子中，寬度在1到1.5毫米的數(shù)量范圍內(nèi)的間距似乎是代表一個可以接受的妥協(xié)。在實(shí)際中，大約1毫米的數(shù)值被采納，如圖2及后面的圖所示。
為了提供一個較為清晰的理解，圖2圖示了添加在傳感器5的簡化圖上的手指的指紋11的圖像(暗線9相應(yīng)于手指指紋的凸出的或者直立的冠狀的部分而明線10相應(yīng)于指紋的凹陷的或空洞的部分)。
為了達(dá)到本發(fā)明所提出的想要的結(jié)果--也就是說為了避免折斷和/或內(nèi)插在傳感器中的硅晶片的脫節(jié)--并不一定將傳感器進(jìn)行高度的細(xì)分；將該傳感器細(xì)分為由幾個間距8分隔的少量的芯片7就足夠了，這使得在塑料卡1的這個區(qū)域內(nèi)的彎曲將被僅傳輸?shù)介g距8。
總的來說，這個目的通過按給定的布局排列芯片7來達(dá)到，給定的布局可以按行和成按列和/或沿對角，尤其其數(shù)目在二到四，以便間距8形成一個能吸收在卡中的任何彎曲和/或一個輕微的扭曲的十字形網(wǎng)格；相應(yīng)地，在每個探測中的間距的數(shù)目可以在一個到三個之間。
特別地，圖2中的這些芯片7可以簡單地是一個具有四個角的近似的矩形而且以它們的分別的邊緣基本平行的方式排列。
在圖2所示的例子中，這些芯片7按基本正交的行和列的方式排列且在每個探測中有三個芯片，由2×2正交的間距8定義一個網(wǎng)格。在所示的例子中，每個芯片7是一個邊長大約5毫米的正方形且間距大約1毫米寬。
可以看到，這樣被布置的傳感器5接收指紋11的幾乎整個表面?？梢员恢赋龅氖牵行牡男酒?接收指紋11的中心區(qū)，這個中心區(qū)包含指紋11的最大多數(shù)的特征點(diǎn)。
另一方面，周邊芯片7的外半部分不是被指紋全部覆蓋，而是由僅僅包含小部分特征點(diǎn)的指紋區(qū)域覆蓋因此對確認(rèn)目的并不是必要的。
事實(shí)上，為了減少成本，傳感器5的表面區(qū)域能夠被縮減，只保留相應(yīng)于指紋大部分使用區(qū)的區(qū)域(如，這些區(qū)包括大部分的特征點(diǎn))。
如圖3所示，一個首先的解決方法是，可以通過結(jié)合不同尺寸的芯片提供傳感器5中心的芯片7與圖2所示的中心的芯片的尺寸相同(如邊長是5毫米的方形)來覆蓋指紋11的中心區(qū)，同時周邊的芯片7P的尺寸減小了而更適合于使用區(qū)的精確輪廓(該使用區(qū)具一個相當(dāng)高數(shù)量的特征點(diǎn))。指紋11的輪廓12是由虛線所示的。在這個例子中，每個周邊的芯片7P在尺寸上減小了一半，這使得在材料方面有了相當(dāng)?shù)墓?jié)省。而且，如果基板受到彎曲，這些周邊的芯片7P的減小了的表面區(qū)域減小了損壞的冒險(xiǎn)(折斷和/或松懈)。然而，芯片7的分布仍是一個與圖2所示類似的正交排列。
圖4中，芯片7仍是按行排列的但這些行是彼此相互偏離的。相應(yīng)地，如果中心行也是按照圖2和3中所示的布局由3個芯片組成的，那么頂行和底行每個都有兩個芯片。在這種安排中，芯片7都是一樣的而且與圖2所示的那些芯片相類似(如，邊長5毫米的方形)而且由大約1毫米的間距d彼此分隔。指紋的輪廓12由虛線表示。芯片的這個網(wǎng)格被配置得與指紋的輪廓盡可能地一致中心芯片獲取指紋的中心區(qū)域而至少周邊芯片較大部分被同時覆蓋。這與圖2中所示的網(wǎng)格相比節(jié)約了兩個芯片。
明顯地，作為排列芯片7的網(wǎng)格的方式，有數(shù)個布局是可能的，以一個正交的布局和以其它的模式，如圖5所示的對角的排列。
芯片被通過設(shè)計(jì)用以提供電連接的電路(未示出)彼此電連接，相當(dāng)于在芯片7的鑲嵌圖案上放一個與一個單塊的傳感器的相類似的工作能力。
盡管指紋傳感器5可以是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知道的任何相適合的類型，然而，如果按照本質(zhì)上眾所周知的方式，傳感器是內(nèi)插有大量的基本微電容器的電容型的，它是有優(yōu)勢的；傳感器5的每個細(xì)分的芯片7將因此有許多排列在網(wǎng)格中的這樣的微電容器而且在相鄰芯片間的電連接線路提供微電容器的網(wǎng)格的電路連接(電容器的行和/或列的連接)。
權(quán)利要求
1．一個芯片卡，包括一個能夠彈性地承受一個相當(dāng)曲度的塑料材料的卡及一個內(nèi)嵌于該卡內(nèi)的一個微電子數(shù)據(jù)處理芯片(4)，一個半導(dǎo)體材料的微電子晶片也被連接到該塑料卡，其特征在于--所說的晶片(5)被細(xì)分成少量的并置的芯片(7)并且按給定的布局排列，--所說的芯片(7)由一個預(yù)定的間距(d)彼此分隔開，該間距對每個塑料材料的分隔條(8)來說足夠承受輕微的變形而不會使相鄰芯片變得脫節(jié)和/或折斷，而且--電連接被建立在芯片之間以提供電連續(xù)。
2．權(quán)利要求1中所述的芯片卡，其特征在于兩個相鄰芯片的端面邊緣之間的間距基本上等于1毫米。
3．如前任何一個權(quán)利要求所述的芯片卡，其特征在于每個芯片(7)被按照它們的分別的邊緣基本平行的方式排列。
4．所前任何一個權(quán)利要求所述的芯片卡，其特征在于芯片(7)以基本垂直的行和列排列。
5．所前任何一個權(quán)利要求所述的芯片卡，其特征在于芯片(7)沿對角排列。
6．所前任何一個權(quán)利要求所述的芯片卡，其特征在于芯片(7)被排列在二到四行之中。
7．所前任何一個權(quán)利要求所述的芯片卡，其特征在于芯片(7)被排列在二到四列之中。
8．所前任何一個權(quán)利要求所述的芯片卡，其特征在于晶片是一個與微電子芯片電連接的指紋傳感器。
9．如權(quán)利要求8所述的芯片卡其特征在于微電子芯片(4)，電連接到指紋傳感器(5)，它有內(nèi)插的方式，該方式能夠通過內(nèi)插的過程重建指紋的一個全圖，包括在與分隔芯片(7)的條相應(yīng)的區(qū)內(nèi)。
10．如權(quán)利要求8或9所述的芯片卡，其特征在于指紋傳感器(5)是包含有大量的基本的微電容器的電容型的傳感器，其特征在于每個芯片(7)包括排列在一個網(wǎng)格內(nèi)的許多這樣的微電容器，而且其特征還在于芯片(7)間的電連接提供屬于兩個相鄰芯片的基本微電容器的網(wǎng)格間的電連續(xù)。
全文摘要
一個芯片卡包括由塑料材料制成的能夠彈性地承受一個相當(dāng)?shù)膹澢鹊目拌偳对谄渲械囊粋€微電子數(shù)據(jù)處理芯片,以及一個由半導(dǎo)體材料制成的還被連接到該卡上的微電子晶片,如一個指紋傳感器。所說的晶片(5)被細(xì)分成少量的按給定的模式排列的并置的芯片且它們彼此的間隔由預(yù)定的間距(d)分隔,該間距對每個塑料材料的分隔條(8)來說足夠承受輕微的變形而不使相鄰的芯片(7)脫節(jié)和/或斷裂;電連接被建立在芯片間以提供電連接。
文檔編號G06K9/00GK1304117SQ0110131
公開日2001年7月18日 申請日期2001年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月11日
發(fā)明者赫夫·加羅茲 申請人:通用電機(jī)股份有限公司