專利名稱：一種制造ic卡的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造卡的方法，該卡嵌有至少一塊集成電路，也就是通常所說的“IC卡”或“智能卡”。
背景技術(shù)：
卡作為數(shù)據(jù)載體已經(jīng)使用很久了。普通的卡可以攜帶可視數(shù)據(jù)，比如將信息或其它數(shù)據(jù)印刷或?qū)懺诳ǖ囊粋€(gè)或兩個(gè)主表面上?？ㄟ€可以以磁卡的形式作為磁性的數(shù)據(jù)載體。在磁卡中，將磁條壓制在卡的特定位置上。磁條攜帶的數(shù)據(jù)可以通過磁數(shù)據(jù)讀卡機(jī)讀取。磁卡可以用來作火車票，銀行卡等等。然而，這樣的磁卡有攜帶或存儲在磁條上的數(shù)據(jù)總量小的缺點(diǎn)。還有，磁卡能被重寫的次數(shù)相對少，還很容易損壞。磁卡還容易受到環(huán)境中磁場的影響，甚至遺失存儲在其中的數(shù)據(jù)。
作為上述常規(guī)數(shù)據(jù)攜帶卡的改進(jìn)，出現(xiàn)了“智能卡”或“IC卡”。這種卡嵌有用于儲存數(shù)據(jù)的集成電路(IC)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，一塊IC可以存儲的數(shù)據(jù)超過30K字節(jié)以上，可以被重寫、識讀100000次以上。由于IC可以儲存數(shù)據(jù)和程序，所以這種智能卡可以被用作遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的終端。IC卡可以作為電話卡或信用卡使用。這種卡有時(shí)也帶有一個(gè)磁條，這樣能提供兩個(gè)接口。
IC卡通常可以分為接觸式卡和非接觸式卡。對于接觸式卡，帶有讀/寫接口的IC的至少一個(gè)主表面要裸露于外部環(huán)境之中。當(dāng)使用的時(shí)候，IC卡的讀/寫接口直接與計(jì)算機(jī)終端或處理機(jī)的讀/寫頭進(jìn)行接觸，由此可將數(shù)據(jù)寫進(jìn)卡上的IC和/或從卡上的IC讀出。另一方面，非接觸式卡設(shè)有銅導(dǎo)線線圈，線圈的兩端固定或是靠近IC，而IC完全嵌在IC卡內(nèi)。銅導(dǎo)線線圈用作發(fā)射和/或接收無線電頻率信號的天線。這樣IC可以通過無線電頻率(RF)傳輸與外部系統(tǒng)，例如一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)耦合。在這種情況下，IC不需要和外部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的任何讀/寫頭直接接觸。
如果一個(gè)接觸式IC卡被頻繁使用，假設(shè)一天使用一次或兩次，或者次數(shù)更多，嵌在卡上的IC會很容易損壞。在某些時(shí)候，使用接觸式卡會耗費(fèi)更多時(shí)間。比如，當(dāng)付高速公路費(fèi)時(shí)，使用接觸式卡意味著每個(gè)卡通過收費(fèi)機(jī)時(shí)必須停下來等待付費(fèi)過程。所以，對于相對頻繁但交易數(shù)額小的情況，適合使用非接觸式卡。
非接觸式IC卡還可以進(jìn)一步分成高頻非接觸式IC卡和低頻非接觸式IC卡。高頻非接觸式IC卡(也稱為高頻卡)工作頻率是13.56MHz，低頻非接觸式IC卡(也稱為低頻卡)的工作頻率是125KHz。高頻卡配有4至5匝銅導(dǎo)線的線圈，使用距離大約是10cm以內(nèi)。高頻卡偶然影響或被附近其它正在使用的高頻卡影響的可能性很小，因而使用高頻卡很可靠。低頻卡配備有250至300匝銅導(dǎo)線線圈。盡管生產(chǎn)低頻卡的工藝很復(fù)雜，而且不容易形成自動化生產(chǎn)，然而它的主要優(yōu)點(diǎn)是使用距離可以長至3m。
高頻卡通常適于個(gè)人使用，比如在乘火車或汽車時(shí)使用。至于低頻卡，由于無線電頻率信號可以長距離發(fā)射，并且很容易辨認(rèn)不同的車，因此低頻卡可以在高速公路付費(fèi)時(shí)使用。
對于高頻卡，主要有三種在卡上設(shè)置線圈的方式，也就是印刷、蝕刻、嵌入這三種方法。在印刷方式中將導(dǎo)電油墨印刷在芯板上以形成有數(shù)匝導(dǎo)線的線圈。這種方法制造速度快，設(shè)備的花費(fèi)相對少。然而，這種方法的缺點(diǎn)是印刷的“導(dǎo)線”容易折斷。另外，由于電導(dǎo)率取決于導(dǎo)電金屬粉末和油墨的混合，因此會造成電阻不一致。這種方法印刷出來的電路也非常薄，不能通過相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)下的彎曲試驗(yàn)。還有，由于印刷方法中相鄰的導(dǎo)線匝不能相互靠的很近，這樣明顯的減弱了無線電頻率發(fā)射的效率。由于上述問題，現(xiàn)在很少使用這種方法。
這里的蝕刻方法與生產(chǎn)電路板所使用的蝕刻方法類似。然而，由于相鄰的導(dǎo)線匝不能相互靠的很近，所以無線電頻率發(fā)射的效率受到影響。另外，還存在生產(chǎn)過程中污染環(huán)境的問題。通過這種方法生產(chǎn)的卡也不能通過彎曲試驗(yàn)。因此，也很少使用這種方法。
嵌入方法非常通用，兩個(gè)鄰近的導(dǎo)線匝可以相互接觸，這樣大大地提高了無線電頻率發(fā)射的效率。這種方法容易形成自動化生產(chǎn)，并且對環(huán)境沒有不好的影響。使用這種方法生產(chǎn)出來的卡可以通過彎曲試驗(yàn)。
在常規(guī)的生產(chǎn)高頻非接觸式IC卡的方法中，將基片粘貼在墊片上，該基片上有容納IC的凹槽。接著將一層粘合膠涂在墊片上基片的凹槽的露空部位，接著將一塊IC芯片放置在凹槽內(nèi)，通過粘合膠固定在其中。接著將導(dǎo)線放置在基片上，通過熱壓的方式將導(dǎo)線的兩個(gè)末端緊貼IC芯片焊接。然而，這樣一種常規(guī)方法有如下缺點(diǎn)a.由于IC芯片被相對軟的墊片支承，在焊接的時(shí)候壓力施加在其上，軟墊片會吸收一些壓力。因此會影響焊接的效果。
b.如果芯片缺貨，只能先切割出板材，其余的制造過程只能停下來直到有新的IC芯片貨源供應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種克服上述缺點(diǎn)的IC卡生產(chǎn)方法，至少是給公眾提供一種有用的可選擇方法。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種嵌有至少一塊集成電路和天線線圈的卡的制造方法，該方法包括提供下述步驟(a)提供一塊底板，該底板有至少一個(gè)能容納至少一部分所述集成電路的凹槽；(b)在所述底板上設(shè)置所述天線線圈；(c)將所述集成電路放置于所述底板的所述凹槽中；(d)將所述集成電路與所述天線線圈固定在一起，其中步驟(c)在所述步驟(b)之后進(jìn)行。


現(xiàn)在參考附圖以舉例的方式描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的方法所使用的配線機(jī)的一部分和一塊芯板；圖2顯示粘在如圖1所示芯板上的膠帶；圖3顯示將IC放入如圖2所示的芯板；圖4顯示根據(jù)本發(fā)明所述準(zhǔn)備焊接IC的芯板的剖視圖；圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的部分焊接過程；圖6顯示根據(jù)本發(fā)明將多個(gè)底板層壓在一起；以及圖7顯示常規(guī)非接觸式高頻IC卡的剖視圖；以及圖8顯示根據(jù)本發(fā)明沖壓出的IC卡產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式
為了使用本方法生產(chǎn)出IC卡，要在芯板12上沖壓出兩個(gè)導(dǎo)引孔。導(dǎo)引孔在以后的工藝過程中起到有助于將芯板12與各種設(shè)備對準(zhǔn)的作用。芯板12上還形成一個(gè)容納一部分IC的凹槽，該凹槽比如可以通過沖壓的方式形成。該方式在后面討論。
圖1顯示配線機(jī)10的一部分和一塊芯板12。芯板12的材料通常為熱塑性材料(比如有機(jī)玻璃，聚氯乙烯，聚丙烯和氰乙烯丁二烯苯乙烯)，或是覆蓋一層薄的(比如大約為導(dǎo)線14直徑的一半)部分硫化的熱固性粘接劑的耐熱材料(比如環(huán)氧玻璃纖維)。導(dǎo)線14從一個(gè)線軸(沒有顯示出來)穿入導(dǎo)線給進(jìn)機(jī)構(gòu)15，該機(jī)構(gòu)將導(dǎo)線14送至芯板12的上表面16上。配線機(jī)10有一個(gè)激勵驅(qū)動線圈20的超聲波發(fā)生器18。激勵驅(qū)動線圈20可以驅(qū)動端部帶有觸針24的超聲傳感器22。觸針24有適應(yīng)導(dǎo)線14形狀的槽(沒有顯示出來)。為了支承超聲傳感器22，器械10內(nèi)部配備兩個(gè)片彈簧懸掛裝置26。
通過這種裝置，觸針24可以設(shè)置成以超聲波頻率上下振動的形式。這樣的振動產(chǎn)生的熱量能熔化芯板12的上表面16上導(dǎo)線14之下的材料。觸針24的向下壓力將導(dǎo)線14壓入上表面16。當(dāng)觸針24向上運(yùn)動時(shí)，軟化的熱塑性材料很快硬化，這樣將導(dǎo)線14固定在芯板12的某一位置上。通過間歇的停下導(dǎo)線給進(jìn)機(jī)構(gòu)15和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線給進(jìn)機(jī)構(gòu)15，接著將導(dǎo)線14轉(zhuǎn)向新的方向，導(dǎo)線14可以形成電路圖案。使用位于觸針24端部的小剪刀28在軌跡的末端切斷導(dǎo)線14。這樣嵌入的導(dǎo)線14形成接收、發(fā)送無線電頻率信號的天線線圈，通過這種方式可以將數(shù)據(jù)寫入IC卡和/或從IC卡讀取數(shù)據(jù)。
超聲波焊接的優(yōu)點(diǎn)在于在基片(也就是芯板12)本身內(nèi)通過振動的機(jī)械壓力產(chǎn)生熱量。這樣在需要產(chǎn)生熱量的地方，也就是在導(dǎo)線14下面很小的范圍內(nèi)能很快生成熱。由于熱量的產(chǎn)生限于局部范圍，并且只產(chǎn)生在基板上，所以觸針24一旦移走，材料就固化。超聲波加熱速度非?？欤灾劣跓崃窟€沒傳導(dǎo)開之前，導(dǎo)線14下面的基片就熔化了。相鄰的基片，即使僅僅相隔一個(gè)導(dǎo)線直徑的距離，也完全不會受到影響。這使得焊接以每秒幾英寸的直線速度進(jìn)展，而且不影響已經(jīng)焊接的導(dǎo)線14。
導(dǎo)線14通常是涂敷耐磨、有彈性絕緣涂層的實(shí)心銅質(zhì)材料，該涂層可以是如聚酰亞胺，聚酯，，聚亞氨酯。由于聚酰亞胺在交叉部位的抗機(jī)械斷裂性能好，所以特別適合復(fù)雜的圖案。在導(dǎo)線14上涂敷一層薄的(比如0.0005至0.01英寸)焊接材料可以實(shí)現(xiàn)焊接一層以上的導(dǎo)線14。根據(jù)本申請，導(dǎo)線14可以以每分鐘5至15英尺的速度旋放到芯板12的上表面16上。
如圖2所示，將導(dǎo)線14嵌入芯板12的上表面16上之后，接著將膠帶30粘貼在上表面16上，有粘結(jié)劑的一邊面向下(如圖2示意性的表示)。膠帶30跨越容納部分IC的凹槽32延伸。可以看到導(dǎo)線14的兩端34也在凹槽32之上延伸。膠帶30可以是從文具店買到的文具膠帶。雖然圖2中僅示意性地顯示了一匝導(dǎo)線14，但應(yīng)當(dāng)明確對于高頻非接觸式IC卡，通常有4至5匝導(dǎo)線14。
接著將芯板12從上向下翻轉(zhuǎn)(如圖3所示)，使底面36面向上。然后將集成電路(IC)38放置在凹槽32內(nèi)。這樣膠帶30與IC38接觸，起到臨時(shí)保持IC38固定位置的作用。接著再次翻轉(zhuǎn)芯板12，如圖4所示，使導(dǎo)線14的末端34面向上。將芯板12放置于堅(jiān)硬的平臺40之上，通過熱壓焊接將導(dǎo)線14的末端34與IC38固定并電性連通。特別是在焊接過程中，脈沖電流傳送到導(dǎo)線14上熔化導(dǎo)線14的絕緣層，將銅導(dǎo)線焊接在IC38上。由于將芯板12置于堅(jiān)硬支撐也就是平臺40上，所以在焊接過程中焊接效果顯著地提高。
如圖5所示，使用焊接劑42焊接后，移走膠帶30。嵌有導(dǎo)線14和IC38的芯板12在接下來的IC卡制造過程中被使用。如圖6所示，芯板12放置于其它底板44，46之間以待層壓。芯板12和其它底板44，46堆疊在一起。由于芯板12和底板44，46都有導(dǎo)引孔，這樣可以準(zhǔn)確容易的將它們相互定位。使用點(diǎn)焊將這些板固定在一起以保證在層壓過程中各層之間正確的相對位置。在層壓過程中，芯板12和其它底板44，46在高溫和壓力下相互固定。層壓后，如圖8所示，從層壓底片板中沖壓出產(chǎn)品IC卡47，以備使用。
圖7顯示常規(guī)非接觸式高頻IC卡的剖視圖，其除了包括固定于芯板12的IC38之外，還有墊板48，兩個(gè)防護(hù)板50，兩個(gè)印有圖形的板52，兩個(gè)外部透明板54。這樣一塊IC卡的總厚度是大約0.84mm。在另外一種結(jié)構(gòu)中，沒有防護(hù)板。還有一種結(jié)構(gòu)盡管沒有防護(hù)板，但有一層附加墊板。
本發(fā)明還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，即使在缺少IC芯片供應(yīng)時(shí)，也可以進(jìn)行導(dǎo)線嵌入芯板的工藝。由于嵌入導(dǎo)線的過程所花費(fèi)的時(shí)間要比將IC放入凹槽中然后將天線線圈焊接在IC上花費(fèi)的時(shí)間要多，所以制造商可以先進(jìn)行嵌入導(dǎo)線工藝，一旦有IC芯片供應(yīng)，再進(jìn)行接下來的花費(fèi)時(shí)間相對少的工藝生產(chǎn)最終產(chǎn)品。
應(yīng)當(dāng)明確上述只是描述本發(fā)明可以實(shí)施的一個(gè)例子，可以在不背離本發(fā)明本質(zhì)的情況下有各種不同的變形和/或更改。
還應(yīng)當(dāng)明確，為了簡明起見在一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)容中描述的本發(fā)明的各個(gè)特征，可以單獨(dú)使用，也可以在任何合適的情況下結(jié)合使用。
權(quán)利要求
1.嵌有至少一塊集成電路和天線線圈的卡的制造方法，所述方法包括提供下述步驟(a)提供一塊板，該板有至少一個(gè)能容納至少一部分所述集成電路的凹槽；(b)在所述板上設(shè)置所述天線線圈；(c)將所述集成電路放置于所述板的所述凹槽中；(d)將所述集成電路和所述天線線圈電性連接，其中所述步驟(c)在所述步驟(b)之后進(jìn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述集成電路與所述天線線圈固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2的方法，還包括步驟(e)，該步驟提供暫時(shí)將所述集成電路保持在所述板的所述凹槽內(nèi)的工具。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述保持工具包括膠帶。
5.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，還包括步驟(f)，該步驟是為了將所述集成電路放置在所述凹槽中，而翻轉(zhuǎn)所述板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，還包括步驟(g)，該步驟再將執(zhí)行上述步驟(f)后的板翻轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中通過熱壓粘貼的方式將所述集成電路與所述天線線圈固定。
8.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中在步驟(d)中將所述板直接放置在硬的支承上。
9.根據(jù)權(quán)利要求3至8中任何一項(xiàng)所述的方法，還包括移走保持工具的步驟(h)。
10.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，還包括步驟(i)，其中步驟(d)完成后，將所述板放置在至少兩個(gè)外層板之間以進(jìn)行層壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，還包括將產(chǎn)品卡從層壓板中沖壓出來的步驟(j)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種嵌有至少一塊集成電路(IC)和天線線圈的卡的制造方法,該方法包括提供下述步驟(a)提供一塊芯板,該板有至少一個(gè)能容納至少一部分所述集成電路的凹槽;(b)在所述芯板上有所述天線線圈;(c)將所述集成電路放置于所述芯板的所述凹槽中;(d)將所述集成電路和所述天線線圈進(jìn)行電連接,其中步驟(c)在所述步驟(b)之后進(jìn)行。
文檔編號G06K19/077GK1365083SQ01141568
公開日2002年8月21日 申請日期2001年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月18日
發(fā)明者李志強(qiáng), 關(guān)國霖 申請人:銳安工程有限公司