專利名稱：制造非接觸卡的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造智能卡的方法，尤其涉及能夠通過(guò)集成在卡上的天線無(wú)需接觸而運(yùn)行的智能卡。
這樣的卡可被用于執(zhí)行各種操作，舉例來(lái)說(shuō)，銀行操作，電話通訊，身份證明操作，帳戶的借記或充值操作，以及所有能夠遠(yuǎn)程執(zhí)行的操作，其中遠(yuǎn)程執(zhí)行是通過(guò)發(fā)射／接收終端與放置在該終端有效區(qū)域內(nèi)的卡之間的高頻電磁耦合實(shí)現(xiàn)的。
在制造這樣的卡時(shí)需要解決的主要問(wèn)題是天線到集成電路芯片的連接，該集成電路芯片提供卡的電子功能。另一個(gè)需要解決的問(wèn)題是盡可能減小卡的厚度。傳統(tǒng)的機(jī)械強(qiáng)度約束，可靠性，以及制造成本顯然必須加以考慮。
在文檔PCT WO 96／07985中描述的來(lái)源于現(xiàn)有技術(shù)的用于實(shí)現(xiàn)天線與集成電路之間連接的一個(gè)已知解決方案，包括在芯片上兩接觸墊上形成涂上一層金屬的凸起，然后將這些凸起連接到天線的末端。在這種情況下天線是在基片上形成的銅線，凸起通過(guò)熱壓被固定到該天線。
但是，由此得到的互連部件具有連接的機(jī)械強(qiáng)度和抗張力脆弱的問(wèn)題。這是因?yàn)椋?dāng)芯片受到機(jī)械應(yīng)力，凸起遭到破壞，影響電連接質(zhì)量。機(jī)械應(yīng)力甚至能夠?qū)е峦蛊饠嗔眩瑥亩x芯片。根據(jù)這種現(xiàn)有技術(shù)制造的非接觸智能卡因此具有相對(duì)較短的使用壽命。
在來(lái)源于現(xiàn)有技術(shù)的另一已知的解決方案中，天線與芯片之間的連接通過(guò)在天線與涂上一層金屬的凸起之間使用導(dǎo)電的粘接劑來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中涂上一層金屬的凸起形成在芯片的兩接觸墊上。但是，在這種情形下，由于粘接劑和凸起的存在使厚度明顯增大。此外，卡的制造需要額外的步驟來(lái)分配粘接點(diǎn)。
凸起，以及可應(yīng)用導(dǎo)電粘接劑的地方，具有不可忽略的厚度，該厚度增加了天線和芯片的厚度，從而增加了得到的互連部件的體積。但是，正在尋找得到具有非常小尺寸的互連部件以制造非常平的非接觸智能卡，即具有小于標(biāo)準(zhǔn)ISO厚度的厚度。
由于引入了在制造非接觸智能卡時(shí)，在將芯片連接到天線時(shí)通過(guò)嵌入天線厚度中涂上一層金屬的凸起將芯片直接連接到天線，本發(fā)明使解決在現(xiàn)有技術(shù)中遇到的問(wèn)題變得可能。
更具體地，本發(fā)明的目標(biāo)是一種制造包含一集成電路芯片和一天線的非接觸芯片卡的方法，其中涂上一層金屬的凸起被制造在芯片的兩接觸墊上，其特征在于芯片到天線的連接在芯片被附著到所說(shuō)的天線上時(shí)由嵌入厚度天線內(nèi)涂上一層金屬的凸起實(shí)現(xiàn)。
依靠根據(jù)本發(fā)明的方法，天線與芯片間得到的連接有很好的質(zhì)量。這是因?yàn)?，由于涂上一層金屬的凸起被嵌入天線中，在卡遭受機(jī)械應(yīng)力時(shí)沒(méi)有被破壞的危險(xiǎn)，更沒(méi)有被折斷的危險(xiǎn)。連接的機(jī)械強(qiáng)度被改善，從而根據(jù)此方法制造的非接觸智能卡具有更長(zhǎng)的使用壽命。
此外，由于涂上一層金屬的凸起被嵌入天線中，由芯片和天線組成的互連部件具有較小的體積，這對(duì)于制造厚度小于760微米的非常平的卡非常有利。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一特征，天線被用一種非聚合導(dǎo)體材料制造，芯片然后通過(guò)緊壓被附著到天線，以及額外的壓力使天線材料聚合。
因此，天線可以被用一種填充了金屬粒子的熱塑性材料制造，并且芯片通過(guò)熱壓被附著到天線上。在這種情形，熱軟化了天線材料，壓力促使凸起嵌入軟化的材料內(nèi)部。
根據(jù)另一實(shí)施例，天線可以被用一種非聚合導(dǎo)體材料制造，芯片然后通過(guò)緊壓被附著到天線，額外的壓力使天線材料聚合。在這種情形，在附著芯片前，用非聚合導(dǎo)體材料制造的天線具有柔軟的形態(tài)。緊壓步驟促使凸起嵌入天線材料內(nèi)部，而加熱對(duì)它來(lái)說(shuō)聚合天線材料使它變硬。
根據(jù)另一實(shí)施例，天線可以被用一種濕導(dǎo)聚合體材料制造，芯片通過(guò)緊壓被附著到天線。在這種情形，聚合體材料仍然是濕的，它具有粘性的形態(tài)。一旦凸起的嵌入已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，在周圍空氣中晾干足以使聚合體材料變硬。
根據(jù)又一實(shí)施例，天線可以被用一種填充了金屬粒子的熱塑性材料制造，芯片事先被粘貼在一智能卡規(guī)格的絕緣薄片上，并且芯片到天線的連接通過(guò)熱迭片實(shí)現(xiàn)。在這種情形，熱使天線材料軟化，同時(shí)迭片促使凸起嵌入軟化的材料內(nèi)部。
本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)閱讀下面的描述將顯現(xiàn)出來(lái)，該描述通過(guò)說(shuō)明性的及非限制性的例子并參考附圖給出，附圖描述了

圖1a和1b圖示了芯片在其連接到天線過(guò)程中的附著部分，圖2a和2b圖示了根據(jù)另一實(shí)施例，芯片在其連接到天線過(guò)程中的附著部分。
圖1a和1b描述了在附著到天線2過(guò)程中的芯片3。由芯片3和天線2組成的互連結(jié)構(gòu)將被插入非接觸智能卡，該智能卡具有非常小的厚度，小于標(biāo)準(zhǔn)ISO厚度。
根據(jù)本發(fā)明的制造方法的一個(gè)預(yù)備步驟包括在芯片3的接觸墊4上形成填充了金屬粒子的凸起5。凸起5將提供芯片3與天線2之間的電連接。因此它們需要被用導(dǎo)體材料制造。舉例來(lái)說(shuō)它們可以被用金或填充了金屬粒子的聚合體材料制造。
優(yōu)選地凸起5在芯片上的兩接觸墊4上制造，因此能夠形成在天線2的導(dǎo)電區(qū)域的連接，該導(dǎo)電區(qū)域位于其末端。
如果凸起5將被嵌入到天線2內(nèi)，它們優(yōu)選地具有約等于或略微小于天線厚度的厚度。
此外，為使凸起5較好地嵌到天線2內(nèi)，它們優(yōu)選地具有圓錐體的形狀。
天線2在絕緣基片1上被制造。它被用導(dǎo)電材料制造，該材料在附著到芯片3時(shí)能夠軟化，使凸起5能更好地嵌入。其形狀不太重要，舉例來(lái)說(shuō)可以是螺旋狀或任何其它形狀。
絕緣基片1舉例來(lái)說(shuō)可以是一具有將被制造的智能卡規(guī)格的塑料薄片。舉例來(lái)說(shuō)它可以由聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯(PE)構(gòu)成。
第一個(gè)實(shí)施例包括用填充了金屬粒子的熱塑材料制造天線2。依據(jù)LZTP-8550-FT，該材料舉例來(lái)說(shuō)由AIT公司提供。此例中天線通過(guò)在熱塑基上用導(dǎo)電墨水絲網(wǎng)印刷而成。金屬微粒舉例來(lái)說(shuō)由小銀球構(gòu)成。此例中，將芯片3附著到天線2的后續(xù)步驟通過(guò)熱壓6實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上加熱軟化了組成天線2的熱塑材料，同時(shí)壓力促使凸起5嵌入天線以實(shí)現(xiàn)芯片3到天線2的連接。當(dāng)熱壓操作結(jié)束，得到的互連結(jié)構(gòu)被冷卻到室溫。冷卻使天線材料恢復(fù)其固體狀態(tài)及其初始形狀。該熱塑天線在其軟化過(guò)程中通常具有粘性特征，使它可能固定芯片。
具有將被制造的智能卡規(guī)格的另一塑料薄片，未在圖1a和圖1b中顯示，然后可以被覆蓋在得到的互連結(jié)構(gòu)的上面，并用粘膠固定，以包裝芯片和天線，從而形成一非接觸卡。
由于這種制造方法，芯片3到天線2的連接，通過(guò)將凸起5嵌入天線2，以及固定芯片3到天線2，在同一步驟被實(shí)現(xiàn)。
在一不同是實(shí)施例中，天線2被用導(dǎo)電的熱硬化性的聚合體材料，即填充了金屬粒子的材料制造。此例中，確保天線材料在將芯片附著到天線的步驟前不是聚合的，所以該材料處于粘性狀態(tài)，舉例來(lái)說(shuō)介于8000CPS和6000CPS之間。然后芯片3通過(guò)壓力6被連接，以促使凸起5嵌入天線材料內(nèi)。額外的熱還聚合天線材料2，使其變硬。這加熱操作既可以在加壓操作之后，也可以與加壓操作同時(shí)進(jìn)行。同樣在此例中，芯片與天線間的電連接以及芯片到天線的固定被在單個(gè)步驟中實(shí)現(xiàn)。
在另一不同實(shí)施例中，天線2被用未被干燥的導(dǎo)電聚合材料制造。在此例中，聚合體是潮濕的事實(shí)足以使它保持柔軟的外觀。然后芯片3可以通過(guò)壓力6被附著到天線2，壓力6促使涂上一層金屬的凸起5嵌入天線材料內(nèi)。然后在周圍空氣中足以使得到的互連結(jié)構(gòu)干燥，從而使天線材料變硬。此例中不需要額外加熱。
圖2a和圖2b描述了關(guān)于附著到天線2的芯片3的安置的另一實(shí)施例。在這些圖中如在圖1a和圖1b中相同的引用被重復(fù)以指示相同的元素。在該實(shí)施例中，天線2也在一絕緣基片1，舉例來(lái)說(shuō)諸如具有將被制造的智能卡規(guī)格的一塑料薄片上被制造。天線2被用填充了金屬粒子的熱塑材料制造。涂上一層金屬的凸起5也在芯片3上的接觸墊4上被形成。
但是，這個(gè)實(shí)施例與前面的實(shí)施例不同，區(qū)別在于將芯片3附著到天線2的步驟不是以同樣的方式實(shí)現(xiàn)的。
這是因?yàn)?，在圖2a和2b的例子中，一額外的預(yù)備步驟包括將芯片3粘合到一絕緣基片7。該基片7舉例來(lái)說(shuō)是用聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯(PET)制成的具有想要制造的卡的規(guī)格的塑料薄片。在此例中，芯片3的非有效的背面，即與載有接觸墊4和涂上一層金屬的凸起的那一面相對(duì)的面被粘合到基片7。
因此芯片3和天線2被安排在兩塑料薄片1和7之間，這些薄片優(yōu)選地被制造為想要制造的卡的規(guī)格。
芯片3到天線2的附著和電互連然后在對(duì)兩塑料薄片1和7進(jìn)行熱迭片操作8的過(guò)程中被實(shí)現(xiàn)。事實(shí)上加熱軟化了組成天線的熱塑材料，而迭片，包括壓緊兩塑料薄片1和7，促使凸起5嵌入軟化的的天線材料中。
當(dāng)熱迭片操作結(jié)束，得到的互連結(jié)構(gòu)被冷卻，因此天線材料2恢復(fù)起初始固體狀態(tài)。然后芯片3和天線2被連接并封裝在兩塑料基片1和7之間，從而形成一非接觸智能卡。
由于根據(jù)本發(fā)明的這種制造方法，制造具有小于760微米的非常微小厚度的非接觸智能卡成為可能。實(shí)際上得到的卡的厚度等于兩塑料薄片1和7，芯片3以及天線2的厚度之和。這些厚度的量級(jí)在下面給出，僅用于示例的目的。天線2可以被制造為20至30微米厚，集成電路芯片3可以被制造為小于300微米厚，而塑料薄片1和7可以被制造為40至100微米厚。
此外，凸起5被完全內(nèi)嵌在天線2中，沒(méi)有任何由于機(jī)械應(yīng)力而被破壞的危險(xiǎn)。因此得到的互連結(jié)構(gòu)具有非常好的機(jī)械強(qiáng)度和更長(zhǎng)的使用壽命。
權(quán)利要求
1．一種制造包含集成電路芯片(3)和天線(2)的非接觸智能卡的方法，其中涂上一層金屬的凸起(5)在位于芯片(3)上的兩接觸墊(4)上被制造，其特征在于芯片(3)到天線(2)的連接在芯片(3)被附著到所說(shuō)的天線(2)上時(shí)由嵌入天線(2)內(nèi)涂上一層金屬的凸起實(shí)現(xiàn)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特征在于天線(2)由一種材料制造，該材料在芯片(3)被附著時(shí)可以處于一種粘性狀態(tài)，以允許涂上一層金屬的凸起的嵌入。
3．根據(jù)權(quán)利要求1至2之一的方法，特征在于天線(2)被制造在智能卡規(guī)格的絕緣基片(1)上。
4．根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的方法，特征在于天線(2)被用一種填充了金屬粒子的熱塑性材料制造，以及芯片(3)通過(guò)熱壓被附著到天線上。
5．根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的方法，特征在于天線(2)被用一種非聚合導(dǎo)體材料制造，芯片(3)然后通過(guò)緊壓被附著到天線(2)，以及額外的壓力使天線材料聚合。
6．根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的方法，特征在于天線(2)被用一種濕導(dǎo)聚合體材料制造，以及芯片(3)通過(guò)緊壓被附著到天線(2)。
7．根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的方法，特征在于天線(2)被用一種填充了金屬粒子的熱塑性材料制造，芯片(3)事先被粘貼在一智能卡規(guī)格的絕緣薄片(7)，并且芯片(3)到天線(2)的連接通過(guò)熱迭片實(shí)現(xiàn)。
8．根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的方法，特征在于涂上一層金屬的凸起基本上具有圓錐體形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造非接觸芯片卡的方法,尤其涉及制造制造包含集成電路(3)和天線(2)的芯片卡的方法,包括制造在芯片的兩接觸墊(4)上的涂上一層金屬的凸起(5)。本發(fā)明特征在于當(dāng)芯片(3)被連接到天線(2)上時(shí),芯片(3)到天線(2)的連接由嵌入天線(2)內(nèi)涂上一層金屬的凸起造成。所說(shuō)的方法提供芯片(3)到天線(2)間高質(zhì)量的電連接。
文檔編號(hào)B42D15/10GK1292907SQ9980388
公開(kāi)日2001年4月25日 申請(qǐng)日期1999年2月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月9日
發(fā)明者P·帕特里斯 申請(qǐng)人:格姆普拉斯公司