專(zhuān)利名稱(chēng)：用于混合式智能卡的雙面電子模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種為混合式接觸-非接觸型智能卡設(shè)計(jì)的雙面集成電路，具體說(shuō)來(lái)，涉及一種用于混合式智能卡的雙面電子模塊。
背景技術(shù)：
非接觸型智能卡目前廣泛用于諸如運(yùn)輸部分和銀行業(yè)部分的許多領(lǐng)域，并用于識(shí)別人員和物品。非接觸型智能卡的特征在于將天線(xiàn)嵌入卡中，并將其連接到插入該卡中的電子芯片，該芯片用于開(kāi)發(fā)、存儲(chǔ)和處理信息。
這種卡允許通過(guò)所述天線(xiàn)與位于相關(guān)閱讀器中的另一天線(xiàn)之間的、遠(yuǎn)程的并因此非接觸的電磁耦合與外部交換信息。混合式接觸-非接觸型智能卡具有一組與卡表面齊平的接觸端，從而可通過(guò)數(shù)據(jù)在卡的電子模塊的齊平接觸端與閱讀器的閱讀頭的接觸端之間的電子傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的交換，其中，卡被插入所述閱讀頭。
因此，混合式智能卡的芯片必須一端連接到所述齊平接觸端組，另一端連接到天線(xiàn)的焊盤(pán)。存在幾種用于在混合式智能卡中實(shí)現(xiàn)芯片的這種雙連接的解決方案。
在圖1的截面圖中示出第一種解決方案，其包括創(chuàng)建由非導(dǎo)電支撐物10組成的電子模塊，所述支撐物在第一面上裝有適于連接閱讀器的閱讀頭的接觸端的齊平接觸端組12，在另一面上裝有適于連接卡的天線(xiàn)的接觸端14。然后，使用經(jīng)由專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的孔20穿過(guò)支撐物的焊金線(xiàn)18將芯片16連接到齊平接觸端組12，同樣通過(guò)焊金線(xiàn)22將芯片16連接到天線(xiàn)的接觸端14。隨后，通過(guò)澆鑄在上面的樹(shù)脂24來(lái)保護(hù)和密封芯片16以及線(xiàn)18和22。在樹(shù)脂硬化之后，如圖2所示，芯片和線(xiàn)被包住，表面上只可以看出接觸端14的一部分，其被設(shè)計(jì)用來(lái)連接天線(xiàn)的焊盤(pán)。由于這種模塊的特征在于兩面均有接觸端，其不同于用于制造接觸型智能卡并且僅包括齊平接觸端組的單面集成電路，所以將這種模塊稱(chēng)為雙面集成電路。
如圖3所示，所述模塊由此在卡體30中所軋出的空孔中形成空倉(cāng)。所述空孔包括厚度為600μm的內(nèi)側(cè)部分32，其容納被包住的芯片；以及厚度為200μm的外側(cè)部分34，其容納表征為齊平接觸端組的電路部分。在空孔的外側(cè)部分中還軋出兩個(gè)凹孔36，其允許焊盤(pán)與天線(xiàn)分開(kāi)。
下一步驟包括使用使得模塊固定在空孔的外部的粘合劑和使得模塊連接到借助所述兩個(gè)凹孔36分開(kāi)的天線(xiàn)的焊盤(pán)的導(dǎo)電粘合劑來(lái)插入模塊。外部空孔34的較小表面由于被包在樹(shù)脂24中的芯片的大小而不允許粘合劑遍布整個(gè)周界。結(jié)果，只有在如圖中用陰影表示的兩個(gè)位置40和42覆蓋有粘合劑。為此，當(dāng)卡特別沿著它的寬邊折疊時(shí)，利用在模塊的接觸端14與位于凹孔36底部的天線(xiàn)焊盤(pán)之間的導(dǎo)電粘合劑制成的連接承受最大的機(jī)械彎曲應(yīng)力。當(dāng)卡折疊時(shí)，芯片16與天線(xiàn)接觸端14之間的焊金連接線(xiàn)22也承受機(jī)械彎曲應(yīng)力。因此，電子模塊承受應(yīng)力，這可改變與天線(xiàn)的連接，并由此改變卡的可靠性。此外，鑒于標(biāo)準(zhǔn)要求的0.76mm的其小的厚度，在卡體中軋出的空孔削弱了卡的堅(jiān)固性。由于被包住的芯片的較大尺寸而將接觸端14的位置置于非常靠近模塊邊緣的處理也意味著由于導(dǎo)電粘合劑會(huì)移動(dòng)為淤積狀態(tài)并產(chǎn)生與齊平接觸端的短路，所以當(dāng)將模塊安裝在空孔中時(shí)會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。
除了這些機(jī)械強(qiáng)度和可靠性的技術(shù)問(wèn)題之外，還必須考慮這種模塊的生產(chǎn)成本。雙面電路的費(fèi)用大約是單面電路的三倍，而利用金線(xiàn)進(jìn)行連接進(jìn)一步增加了卡的成本價(jià)格。
電子模塊與天線(xiàn)的連接是生產(chǎn)這種智能卡的問(wèn)題之一，另一解決方案在于不使用雙面電路。該解決方案在第FR 2 810 768號(hào)專(zhuān)利申請(qǐng)中進(jìn)行了詳細(xì)的描述，其包括在將組成卡的各個(gè)層壓合在一起之前，直接將芯片移動(dòng)并連接到天線(xiàn)。隨后，在卡體中軋出非常小的空孔，其適于容納由齊平接觸端組組成的單面電路。通過(guò)一組連接凹孔以及布線(xiàn)線(xiàn)路來(lái)制成芯片與接觸端組之間的連接，其中，在天線(xiàn)支撐物上預(yù)先產(chǎn)生所述布線(xiàn)線(xiàn)路并將其連接到芯片。這一解決方案使得能夠使用單面電路，并且有助于將芯片在卡體中重新定位于下述位置，其中，在所述位置，應(yīng)力最小(即，中間厚度處)，并且該位置優(yōu)選地為角落位置。這種解決方案的主要問(wèn)題來(lái)自于將要廢棄的卡。實(shí)際中，在卡的制作過(guò)程的開(kāi)始階段就插入了芯片，如果隨后出現(xiàn)了分層或印刷問(wèn)題，則所述芯片就隨著卡一起被丟棄，這意味著卡的成本價(jià)格中一項(xiàng)重要的花費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
這就是是研究本發(fā)明的原因，本發(fā)明的目的在于在不增加混合式接觸-非接觸型智能卡的成本價(jià)格的情況下，解決作用于所述卡的天線(xiàn)與電子模塊之間的連接上的機(jī)械應(yīng)力的問(wèn)題。
本發(fā)明的另一目的在于具體提出一種混合式接觸-非接觸型智能卡的制作過(guò)程，其中，天線(xiàn)與電子模塊之間的連接能夠經(jīng)受住施加在卡上的機(jī)械彎曲應(yīng)力。
因此，本發(fā)明的目的為一種混合式接觸-非接觸型智能卡的雙面電子模塊，其形成于非導(dǎo)體的支撐物上，并且被設(shè)計(jì)為安置于卡的空孔中并被連接到嵌入卡中的天線(xiàn)的焊盤(pán)。所述空孔包括用于安置芯片的內(nèi)側(cè)部分以及厚度小于內(nèi)側(cè)部分的外側(cè)部分，所述模塊在一面上包括一組接觸端，某些接觸端各自覆蓋支撐物中的過(guò)孔，調(diào)整所述接觸端組，從而接觸端與卡表面齊平。根據(jù)本發(fā)明的主要特征，在模塊的第二面上是絲網(wǎng)印刷的第一布線(xiàn)線(xiàn)路和第二布線(xiàn)線(xiàn)路，所述第一布線(xiàn)線(xiàn)路的第一端連接到過(guò)孔，另一端連接到芯片的焊盤(pán)，第二布線(xiàn)線(xiàn)路在一側(cè)各自分別連接到絲網(wǎng)印刷的焊盤(pán)，在另一側(cè)連接到芯片的焊盤(pán)中的兩個(gè)焊盤(pán)，將所述焊盤(pán)定位，從而當(dāng)將模塊插入空孔中時(shí)，其面對(duì)天線(xiàn)的焊盤(pán)，并且允許模塊在設(shè)置到這一端的外側(cè)部分中沿著它的整個(gè)周界來(lái)粘合。


通過(guò)下面結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，本發(fā)明的目標(biāo)、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的雙面電子模塊的截面，圖2示出從芯片側(cè)查看的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的雙面電子模塊，圖3示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的智能卡以及能夠容納雙面模塊的空孔的位置，圖4示出在其上生成單面印刷電路的膜，圖5示出根據(jù)本發(fā)明的雙面電子模塊的第一面，圖6示出根據(jù)本發(fā)明的雙面電子模塊的第二面，圖7示出根據(jù)本發(fā)明的雙面電子模塊的第二面以及芯片；圖8示出根據(jù)本發(fā)明的智能卡以及能夠容納雙面模塊的空孔的位置。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)如圖4所示的單面電路來(lái)制造實(shí)現(xiàn)本發(fā)明主題的電子模塊。每個(gè)單面電路的特征在于一組齊平接觸端52，其適于連接到閱讀器的讀取頭的接觸端。作為實(shí)際中的標(biāo)準(zhǔn)，所述齊平接觸端組通常按照連續(xù)方式形成于電子非導(dǎo)體支撐物50的第一面上，在2、4和8個(gè)模塊的情況下的寬度分別為35mm、70mm或150mm。所述支撐物50由厚度在0.1到0.2mm之間的環(huán)氧型玻璃纖維、聚酯或紙制成。所述接觸端組由銅制成，而且還可利用充入銀粒子或金粒子的導(dǎo)電環(huán)氧基的墨對(duì)其進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，或者利用導(dǎo)電聚合物來(lái)進(jìn)行絲網(wǎng)印刷。
參照?qǐng)D5，每個(gè)電子模塊由此在它的第一面51上由一組齊平接觸端52-1到52-10組成，某些齊平接觸端被置于支撐物中的過(guò)孔(附圖中未示出)上，以便覆蓋所述過(guò)孔。通常52-2、52-3、52-4、52-7、52-8和52-9這六個(gè)齊平接觸端均穿過(guò)過(guò)孔。圖6所示的模塊的第二面53的特征在于在膜50的第二面上，通過(guò)利用導(dǎo)電墨進(jìn)行絲網(wǎng)印刷或通過(guò)導(dǎo)電聚合物連續(xù)進(jìn)行絲網(wǎng)印刷而形成的圖案。所述導(dǎo)電墨是充入銀粒子或金粒子的環(huán)氧類(lèi)型的墨。在圖6中加黑表示的設(shè)計(jì)由5條第一布線(xiàn)線(xiàn)路54和2條第二布線(xiàn)線(xiàn)路56和58組成，其中，所述第一布線(xiàn)線(xiàn)路54將5個(gè)接觸端52中的每一個(gè)連接到被設(shè)計(jì)用來(lái)容納芯片的焊盤(pán)的位置，所述第二布線(xiàn)線(xiàn)路56和58被設(shè)計(jì)用來(lái)將芯片的兩個(gè)焊盤(pán)連接到卡的天線(xiàn)的焊盤(pán)。通過(guò)過(guò)孔來(lái)實(shí)現(xiàn)第一布線(xiàn)線(xiàn)路54與一組接觸端52-2、52-3、52-4、52-7和52-9之間的鏈接，其中，每個(gè)布線(xiàn)線(xiàn)路的端點(diǎn)55形成大于過(guò)孔表面的表面，從而過(guò)孔的表面被覆蓋。第二布線(xiàn)線(xiàn)路56和58的端點(diǎn)57和59形成兩個(gè)焊盤(pán)，其定位于距離模塊邊緣約1.5mm處并且處在相對(duì)于模塊的另兩個(gè)邊緣的中心的位置。根據(jù)圖6所示的實(shí)施例，焊盤(pán)57和59處在相對(duì)于模塊的短邊的中心的位置。此外，沿著平行于模塊的短邊的方向排列所述盤(pán)。當(dāng)考慮到模塊的長(zhǎng)邊時(shí)，所述焊盤(pán)距離邊緣足夠遠(yuǎn)(優(yōu)選地為1.5mm或更遠(yuǎn)的距離)，以便空出足夠的沿模塊的整個(gè)周界的區(qū)域，從而可將粘合劑的細(xì)珠附在上面。借助于絲網(wǎng)印刷的使用，以及通過(guò)根據(jù)稱(chēng)為“倒裝法(flip-chip)”的裝配處理將模塊的有源側(cè)直接連接到天線(xiàn)的焊盤(pán)上將芯片裝配到模塊上，將焊盤(pán)57和59以及形成布線(xiàn)線(xiàn)路54的端點(diǎn)55的焊盤(pán)緊密排列。
參照?qǐng)D7，隨后通過(guò)使用非導(dǎo)電粘合劑進(jìn)行粘合將集成電路60的芯片按照以下方式置于電子模塊的第二面53上將芯片的焊盤(pán)設(shè)置為相對(duì)于5條第一布線(xiàn)線(xiàn)路54，其中，在所述集成電路60上，焊接優(yōu)選為金焊盤(pán)的焊盤(pán)。隨后對(duì)芯片加壓，從而芯片的接觸端進(jìn)入為布線(xiàn)線(xiàn)路54、56和58設(shè)置的位置。如此構(gòu)成的雙面模塊隨后從它的支撐物分離，并且被粘合到卡和連接到嵌入卡中的天線(xiàn)的焊盤(pán)。
圖8所示的具有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格85.6mm×54mm的智能卡體61包括圍繞支撐物壓合在一起的若干層，其中，在所述支撐物上絲網(wǎng)印刷有天線(xiàn)，該電線(xiàn)的兩個(gè)端點(diǎn)形成兩個(gè)焊盤(pán)。優(yōu)選地，所述天線(xiàn)包括充入銀或?qū)щ娋酆衔锏沫h(huán)氧類(lèi)型的導(dǎo)電墨。在卡體中軋出空孔。所述空孔包括厚度為400μm的內(nèi)側(cè)部分62，其容納芯片60；以及厚度為180μm的外側(cè)部分64，其容納表征為齊平接觸端組的電路部分。在外部空孔中還軋出兩個(gè)凹孔66，其允許焊盤(pán)與天線(xiàn)分開(kāi)。以下步驟包括使用使得模塊固定在外部空孔上的粘合劑和使得模塊連接到借助所述兩個(gè)凹孔36分開(kāi)的天線(xiàn)的焊盤(pán)的導(dǎo)電粘合劑來(lái)插入模塊。導(dǎo)電粘合劑是首先從兩個(gè)凹孔66的底部上至卡的天線(xiàn)接觸端進(jìn)行澆注的。隨后將氰基丙烯酸鹽粘合劑置于外部空孔64的周界，從而形成連續(xù)的粘合劑帶，其經(jīng)過(guò)空孔66與外部空孔64的邊緣之間。
被設(shè)計(jì)用來(lái)裝入芯片的內(nèi)部空孔62相對(duì)于用來(lái)裝入被包住的電子模塊的空孔要小，如圖3所示。通過(guò)這種方式，用來(lái)分開(kāi)天線(xiàn)焊盤(pán)的空孔也位于中心，并且方便地相對(duì)于卡的橫切方向排列，橫切方向也就是指平行于卡的短邊的方向。將粘合劑附在灰色區(qū)域98，以便形成細(xì)小連續(xù)的珠。外部空孔的較大區(qū)域以及焊盤(pán)的排列允許沿著模塊的整個(gè)周界來(lái)焊接。通過(guò)這種方式，根據(jù)本發(fā)明的模塊的粘合劑表面68相對(duì)于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的模塊的粘合劑表面40和42增加了50％。因此，顯著改進(jìn)了模塊與天線(xiàn)之間連接的可靠性。
通過(guò)這種方式制成的電子模塊的優(yōu)點(diǎn)在于比較薄，這產(chǎn)生了若干相對(duì)于將芯片包住的傳統(tǒng)模塊的優(yōu)勢(shì)。在卡體中軋出的空孔的最大厚度是400μm的級(jí)別上的，而不是電子模塊被包住情況下的600μm的級(jí)別。
優(yōu)點(diǎn)在于，借助于包含在被澆注進(jìn)入卡的連接凹孔66中的導(dǎo)電材料里以及絲網(wǎng)印刷的墨里的銀粒子制成天線(xiàn)的焊盤(pán)與模塊之間的電連接，從而生成布線(xiàn)線(xiàn)路55和56、模塊第二面上的焊盤(pán)57和58以及天線(xiàn)焊盤(pán)。
由于通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的電子模塊及其用于連接天線(xiàn)的手段提供的優(yōu)點(diǎn)，施加在天線(xiàn)與芯片之間的連接上的機(jī)械應(yīng)力被減小。
然而，可通過(guò)使用諸如硅有機(jī)樹(shù)脂或聚氨酯的導(dǎo)電粘合劑以便在卡的空孔66中產(chǎn)生電接合，使得所述連接更加能夠抗住機(jī)械應(yīng)力，其中，所述導(dǎo)電粘合劑包括具有柔韌性和半剛性結(jié)合的產(chǎn)物。對(duì)于環(huán)氧類(lèi)型的墨，將銀和碳充入硅有機(jī)樹(shù)脂或聚氨酯以使其導(dǎo)電。假設(shè)80％的銀粒子具有55μm或更小的大小，銀粒子占了最終產(chǎn)物重量的40％到65％，并具有30-230μm的大小?；诠栌袡C(jī)樹(shù)脂或聚氨酯的導(dǎo)電粘合劑被置于卡的連接凹孔66中，以便形成天線(xiàn)與模塊之間的電接合，由于硅有機(jī)樹(shù)脂或聚氨酯不會(huì)產(chǎn)生任何與氰基丙烯酸鹽粘合劑的不相容，所以不需要與用于附上模塊的氰基丙烯酸鹽粘合劑相互作用，所述粘合劑在環(huán)境溫度下就會(huì)聚合。此外，由于硅有機(jī)樹(shù)脂和聚氨酯一旦被聚合就會(huì)保留某種程度的柔軟性，所以電接合更加能夠抗住機(jī)械切斷應(yīng)力。對(duì)配備有所述類(lèi)型的模塊與天線(xiàn)之間電連接的卡執(zhí)行斷裂測(cè)試類(lèi)型的機(jī)械測(cè)試顯示與配備有充入銀的環(huán)氧類(lèi)型的電接合的卡相比，所述卡能夠承受多出25％的斷裂測(cè)試。
權(quán)利要求
1.一種混合式接觸-非接觸型智能卡的雙面電子模塊，其形成于非導(dǎo)體的支撐物上，并且被設(shè)計(jì)為安置于卡的空孔中并被連接到嵌入卡中的天線(xiàn)的焊盤(pán)，所述空孔包括用于安置芯片的內(nèi)側(cè)部分(62)以及厚度小于所述內(nèi)側(cè)部分的外側(cè)部分(64)，所述模塊在支撐物的一面上包括一組接觸端(52-1到52-10)，所述接觸端中的一些各自覆蓋支撐物中的過(guò)孔，所述接觸端組被配置為形成與卡表面齊平的接觸端，其特征在于在模塊的第二面上是絲網(wǎng)印刷的第一布線(xiàn)線(xiàn)路(54)和第二布線(xiàn)線(xiàn)路(56和58)，所述第一布線(xiàn)線(xiàn)路的第一端(55)連接到所述過(guò)孔，另一端連接到芯片的焊盤(pán)，每個(gè)第二布線(xiàn)線(xiàn)路(56和58)在一側(cè)分別連接到絲網(wǎng)印刷的焊盤(pán)(57和59)，在另一側(cè)連接到芯片的焊盤(pán)中的兩個(gè)焊盤(pán)，將所述焊盤(pán)定位，從而當(dāng)將模塊插入空孔中時(shí)，它們面對(duì)天線(xiàn)的焊盤(pán)，并且允許模塊在設(shè)置到這一端的外側(cè)部分(64)中沿著其整個(gè)周界來(lái)粘合。
2.如權(quán)利要求1所述的電子模塊，其中，通過(guò)形成電接合的導(dǎo)電材料將所述焊盤(pán)(57和59)連接到所述天線(xiàn)的焊盤(pán)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電子模塊，其中，通過(guò)利用充入銀粒子的導(dǎo)電墨進(jìn)行的絲網(wǎng)印刷來(lái)制成天線(xiàn)和焊盤(pán)。
4.如權(quán)利要求3所述的電子模塊，其中，通過(guò)使用充入銀粒子的導(dǎo)電墨來(lái)實(shí)現(xiàn)第一布線(xiàn)線(xiàn)路(54)和(56和58)以及焊盤(pán)(57和59)的絲網(wǎng)印刷。
5.如權(quán)利要求2所述的電子模塊，其中，使用充入銀粒子的環(huán)氧類(lèi)型的粘合劑來(lái)制成將天線(xiàn)的焊盤(pán)連接到模塊的電接合。
6.如權(quán)利要求2所述的電子模塊，其中，使用充入銀粒子的硅有機(jī)樹(shù)脂來(lái)制成將天線(xiàn)的焊盤(pán)連接到模塊的電接合。
7.如權(quán)利要求2所述的電子模塊，其中，使用充入銀粒子的聚氨酯來(lái)制成將天線(xiàn)的焊盤(pán)連接到模塊的電接合。
8.根據(jù)任何上述權(quán)利要求的電子模塊，其中，將進(jìn)行連接的盤(pán)(57和59)定位在距離模塊的邊緣超出1.5mm的距離處。
9.一種混合式接觸-非接觸型智能卡，其被配置有根據(jù)任何上述權(quán)利要求的電子模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混合式接觸－非接觸型智能卡的雙面電子模塊，其被設(shè)計(jì)為安置于卡的空孔中并被連接到嵌入卡中的天線(xiàn)的焊盤(pán)，所述模塊在支撐物的第一面上包括一組接觸端(52)，某些接觸端各自覆蓋支撐物中的過(guò)孔。根據(jù)本發(fā)明的主要特征，在模塊的第二面上是絲網(wǎng)印刷的第一布線(xiàn)線(xiàn)路和第二布線(xiàn)線(xiàn)路，所述第一布線(xiàn)線(xiàn)路的第一端(55)連接到所述過(guò)孔，另一端連接到芯片的焊盤(pán)，每個(gè)第二布線(xiàn)線(xiàn)路在一側(cè)分別連接到絲網(wǎng)印刷的焊盤(pán)(57和59)，在另一側(cè)連接到芯片的焊盤(pán)中的兩個(gè)焊盤(pán)，將所述焊盤(pán)定位，從而當(dāng)將模塊插入空孔中時(shí)，它們面對(duì)天線(xiàn)的焊盤(pán)，并且允許模塊沿著它的整個(gè)周界來(lái)粘合。
文檔編號(hào)H01L21/60GK101095220SQ200580045280
公開(kāi)日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者維吉爾·梅瑞樂(lè)斯, 皮埃爾·貝納托 申請(qǐng)人:Ask股份有限公司