專利名稱：通過注塑成型制造存儲(chǔ)卡的方法
通過注塑成型制造存儲(chǔ)卡的方法背景技術(shù)近年來，消費(fèi)電子設(shè)備如數(shù)碼相機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、靈 巧電話、和數(shù)字音頻視頻記錄器已經(jīng)推動(dòng)了對(duì)可移動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元件的 強(qiáng)大市場(chǎng)需求。電子產(chǎn)業(yè)對(duì)此需求的回應(yīng)是公知為"存儲(chǔ)卡"的產(chǎn)品。 存儲(chǔ)卡通常在具有允許其與各制造商的不同設(shè)備進(jìn)行連接的尺寸的 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外殼內(nèi)包含一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片。存儲(chǔ)卡通常還在外 表面上具有連接端以與消費(fèi)電子設(shè)備的電路進(jìn)行電氣連接。存儲(chǔ)卡的 類型示例包括PC卡、多媒體卡、緊湊式閃存卡、和安全數(shù)字卡。這 些設(shè)備符合由行業(yè)協(xié)會(huì)比如個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)卡國(guó)際協(xié)會(huì)("PCMCIA") 和多媒體卡協(xié)會(huì)("MMCA")發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)示例性存儲(chǔ)卡即多媒體卡("麗C" ) IO分別在圖1至圖3 的頂視圖、剖面?zhèn)纫晥D、和底視圖中進(jìn)行說明。所示的MMC具有32 mm 長(zhǎng)、24 mra寬、1.4 mm厚的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，并且通常包含具有2至256 兆字節(jié)("MB")的存儲(chǔ)容量，通過位于使用如標(biāo)準(zhǔn)串口接口 ( "SPI") 的MMC底表面上的7個(gè)觸點(diǎn)11來對(duì)其進(jìn)行存取。位于MMC角上的簡(jiǎn) 單切角12可以防止把MMC不正確地插入主設(shè)備的連接端。在圖1至圖3中示出的示例現(xiàn)有技術(shù)MMC包括矩形基片13比如 印刷電路板，以及一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體存儲(chǔ)晶粒(die) 14或"芯片"， 其分別使用如粘合層15或傳統(tǒng)的絲焊16來安裝并電氣連接到基片 13上。表面貼裝的無源元件如電阻也可以安裝并連接到基片13上。 觸點(diǎn)11通過基片13連接到由前述元件定義的存儲(chǔ)電路上，用作卡 10的輸入輸出端。當(dāng)各元件已經(jīng)安裝并連接到基片13上，現(xiàn)有技術(shù)方法包括對(duì)芯 片14通過"團(tuán)塊封頂(glob-topping)"處理進(jìn)行保護(hù)性封裝的步 驟。此步驟是必需的，因?yàn)樵诤竺娴碾A段中將出現(xiàn)熱固材料的高壓高 溫注塑。高壓注塑和高溫會(huì)損傷微芯片以及其它小型電子元件，尤其
會(huì)破壞絲焊。在所述的團(tuán)塊封頂步驟中，將一團(tuán)粘稠的密封劑置于芯 片的頂表面上并且允許其流過芯片側(cè)面到達(dá)基片的表面。所述密封劑 凝固，從而在芯片上形成保護(hù)性包殼18。通過把基片13組件的頂表 面嵌入外殼19中包含的粘合劑床內(nèi)來把薄片金屬或塑料的外部覆蓋物或外殼19 (由圖1中的點(diǎn)輪廓線示出)安裝在基片13組件之上。用于制造存儲(chǔ)卡的現(xiàn)有技術(shù)方法在很大程度上與在存儲(chǔ)卡內(nèi)對(duì) 電子元件、模塊或組件進(jìn)行適當(dāng)?shù)匕仓煤凸潭ㄏ嚓P(guān)。此種相關(guān)由下述事實(shí)導(dǎo)致如果電子元件沒有被適當(dāng)?shù)毓潭ǎ瑒t在把熱固材料注入卡 成型腔期間它們將會(huì)移至隨機(jī)位置。這在現(xiàn)有技術(shù)處理中是個(gè)突出的 問題，因?yàn)樽⑺苁艿较喈?dāng)高的壓力的影響。制造存儲(chǔ)卡的現(xiàn)有方法包 括對(duì)相對(duì)較大的、機(jī)械夾持裝置的使用，其具有堅(jiān)硬、清晰的主體， 用于在熱固材料的注塑期間保持電子元件的位置。使用這類夾持裝置 會(huì)限制電子元件在存儲(chǔ)卡中的定位可選度。定位限制還會(huì)壓縮能夠置 于此類存儲(chǔ)卡中的電子元件的大小和數(shù)量。這種限制還會(huì)限制能夠置 入醒C中的存儲(chǔ)器的數(shù)量。另外，由于用于制造這些相對(duì)較大的夾持裝置的材料的膨脹系 數(shù)一相對(duì)于此類卡中其它元件的膨脹系數(shù)一不同，因此常常會(huì)在已經(jīng) 完成的包含此類電子元件夾持裝置的卡的外表面上出現(xiàn)變形。也就是 說，僅僅由于在卡體中存在經(jīng)歷了制造中的不同溫度和壓力的夾持部 件，便會(huì)導(dǎo)致表面的變形。這些變形在最好的情況下只是不美觀；在 最壞的情況下，會(huì)阻礙卡完全平放于讀卡器的卡接收插槽中。某些存儲(chǔ)卡制造商通過減小此類夾持裝置的尺寸或通過使用膠 合劑來在卡成型腔中進(jìn)行熱固注塑處理期間安全地定位其電子元件 來解決該問題。然而，使用膠合劑來保護(hù)電子元件會(huì)導(dǎo)致另外一系列 的問題。這些問題由下述事實(shí)導(dǎo)致大多數(shù)可購(gòu)得的用于將此類電子 元件固定在適當(dāng)?shù)奈恢玫目焖倌棠z合劑通常具有高收縮度的特性。 此外，固定電子元件需要相對(duì)較大量的膠合劑。使用較大量的高收縮 度膠合劑會(huì)傾向于起褶皺，或者使施用了此類膠合劑的塑料片、層的 區(qū)域發(fā)生變形。此褶皺會(huì)通過存儲(chǔ)卡的較薄的主體傳遞，導(dǎo)致卡的外 表面呈現(xiàn)局部波狀的特征。如果超出一定的公差，則這些波狀彎曲是
存儲(chǔ)卡行業(yè)所不能接受的，因?yàn)樽冃蔚拇鎯?chǔ)卡將無法在特定器件中使 用。上面提到的存在于現(xiàn)有技術(shù)存儲(chǔ)卡的制造中的一種額外限制， 是指存儲(chǔ)卡通常是以包含把填充環(huán)氧樹脂或高溫高壓的熱固材料注 入模制形狀的現(xiàn)有技術(shù)處理來制成。除了在高壓高溫的注入材料會(huì)壓 迫或破壞卡的電子元件的事實(shí)之外，還需要在壓模中以相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí) 間來凝固和冷卻。環(huán)氧樹脂在注入之后會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這會(huì)破壞存 儲(chǔ)卡的電子元件。所需的是這樣一種制造存儲(chǔ)卡的方法，該方法不需 要為存儲(chǔ)晶粒組件提供"團(tuán)塊封頂"，具有較短的凝固時(shí)間和較短的 制造周期時(shí)間，并且不使用可能會(huì)破壞存儲(chǔ)卡電子元件的內(nèi)部夾持裝 置。發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的目的之一是提供一種存儲(chǔ)卡或類似設(shè)備，其具有 從約0.76 ram (傳統(tǒng)信用卡的厚度)到約5.0 mm的范圍內(nèi)的厚度、 包含安全封裝的集成電路和/或其它電子元件(如電阻)、并且具有 可在其上印制復(fù)雜圖形的高質(zhì)量外表面。該存儲(chǔ)卡的底表面必須包括 外接觸點(diǎn)來與其它設(shè)備進(jìn)行電子連接。本發(fā)明的另一個(gè)目的是使用低 壓低溫的處理把電子元件安全地封裝在存儲(chǔ)卡中，從而不需要對(duì)電子 元件進(jìn)行"團(tuán)塊封頂"。去除團(tuán)塊封頂處理將會(huì)節(jié)省對(duì)存儲(chǔ)卡進(jìn)行處 理的時(shí)間，并將在存儲(chǔ)卡內(nèi)為附加的存儲(chǔ)器或其它電子元件額外提供 寶貴的空間。本發(fā)明的再一個(gè)目的是以能夠提高生產(chǎn)效率的低溫處理 來縮短制造周期時(shí)間。低溫處理允許以更少的能量來制造存儲(chǔ)卡，并 且能夠大幅度地縮短生產(chǎn)周期時(shí)間，從而提高制造產(chǎn)量。本發(fā)明的此目的和其它目的是通過提供一種多層存儲(chǔ)卡而實(shí)現(xiàn) 的，其中該多層存儲(chǔ)卡帶有如Teslin"或其它合成紙或適當(dāng)材料(如 PVC、 PC)的外層，并且?guī)в袑?duì)集成電路(如多媒體卡晶粒組件)進(jìn) 行安全封裝的注入式聚合材料的核心層，所述核心層與Teslir^或其 它適當(dāng)材料構(gòu)成的外層安全地結(jié)合。用低收縮度膠合劑將電子元件墊起在設(shè)備的底層之上，從而便
于勻流以及通過注入的聚合材料對(duì)電子元件進(jìn)行的完全封裝。置于設(shè)備底層上的低收縮度膠合劑丘產(chǎn)生并保持大約0. 1至0. 15 mra的空 隙，從而允許注入的聚合物填充所述空隙并覆蓋底層的頂表面以及頂 層的底表面，從而不帶空隙或空囊地將聚合材料均勻地完全分布在電 子元件之下或之上的空隙中。或者，可以不使用底層而將電子元件直 接置于底模上。按照這樣的方式，各個(gè)電子元件的底部組成了設(shè)備的 底表面。Teslin, PVC、或其它適當(dāng)材料的嵌片設(shè)計(jì)的目的是啟動(dòng)嵌體 即電子元件的生產(chǎn)，以每片多個(gè)嵌體的方式進(jìn)行。例如，圖6說明了 16X10的嵌體陣列(總共160個(gè)存儲(chǔ)卡)。在單個(gè)連續(xù)的片上制造嵌體，然后將其用機(jī)械工具切割成使存 儲(chǔ)卡的周圍能夠被注入的聚合物覆蓋的形式。


圖1至圖3分別以剖面頂視圖、剖面?zhèn)纫晥D、和底視圖對(duì)一種 現(xiàn)有技術(shù)存儲(chǔ)卡進(jìn)行了描述。圖4是用于制造現(xiàn)有技術(shù)存儲(chǔ)卡的合成紙(如Teslin )或塑性 材料(如PVC)的層或片的剖視側(cè)視圖。此視圖示出在允許少量現(xiàn)有 技術(shù)的"高收縮度"膠合劑凝固在合成紙或塑性材料上之前(圖4(a)) 和之后(圖4 (b))的狀態(tài)。圖5是根據(jù)本發(fā)明公開的指導(dǎo)所制造的存儲(chǔ)卡的剖視側(cè)視圖。圖6和圖7是一種模具的剖視側(cè)視圖，所述模具用于制造本發(fā) 明公開的存儲(chǔ)卡的第一優(yōu)選實(shí)施例，其中示出了某些存儲(chǔ)卡元件(如 多媒體卡晶粒組件)在液體聚合材料注入存儲(chǔ)卡的頂層和底層之間以 前的狀態(tài)(見圖6)，以及聚合材料注入頂層和底層之間的空隙、從 而用聚合材料填充所述空隙、并且將存儲(chǔ)卡的頂層冷成型為頂模的存 儲(chǔ)卡成型腔輪廓之后的狀態(tài)(見圖7)。圖8是示出一種從存儲(chǔ)卡體前體移出的模具的剖視側(cè)視圖，其 中所述存儲(chǔ)卡體前體使用圖7所述的系統(tǒng)來形成。圖9描述一種模具系統(tǒng)，其能夠同時(shí)制造160個(gè)存儲(chǔ)卡(其尺 寸約為24 mmX32 mm)。圖IO是已完成的不帶單獨(dú)底層的存儲(chǔ)卡的剖視側(cè)視圖。 圖11和圖12是一種模具的剖視側(cè)視圖，所述模具用于制造本 發(fā)明公開的存儲(chǔ)卡的第一優(yōu)選實(shí)施例，其中示出了將液態(tài)聚合材料注 入存儲(chǔ)卡頂層和電子元件之間之前的存儲(chǔ)卡元件(如多媒體卡晶粒組 件)。聚合材料注入頂層和電子元件之間的空隙，從而用聚合材料填 充空隙，并且使存儲(chǔ)卡的頂層冷成型為頂模的存儲(chǔ)卡成型腔的輪廓。 圖13是示出一種從存儲(chǔ)卡體前體移出的模具的剖視側(cè)視圖，其 中所述存儲(chǔ)卡體前體使用圖12所述的系統(tǒng)來形成。
具體實(shí)施方式
圖4 (a)和圖4 (b)對(duì)制造存儲(chǔ)卡的現(xiàn)有技術(shù)方法所包含的問 題進(jìn)行說明。圖4 (a)用剖視截面圖對(duì)具有頂表面41和底表面42 的塑性材料40的片或?qū)?如聚氯乙烯、聚氨酯等)進(jìn)行說明。此類 片將一般具有從大約0.075 mm到大約0.25 mm范圍內(nèi)的厚度43。對(duì) 液體或半液體的高收縮度膠合劑44的丘、滴或塊新近分配在如圖4(a)所示的塑料片40的頂表面41上的狀態(tài)進(jìn)行描述。在圖4 (a) 中描述的新近分配的膠合劑44的丘被示出具有初始寬度W1Q圖4(b)(以夸大的形式)示出圖4 (b)中所示的膠合劑44丘凝固成較小的 已凝固膠合劑44，丘的結(jié)果。圖4(b)中所描述的已凝固膠合劑44' 丘的寬度W2比圖4 (b)中新敷的液體或半液體膠合劑44丘的寬度 W"j、很多。為簡(jiǎn)單起見，從新分配的高收縮度膠合劑丘的初始寬度 W,到寬度W2的減少或收縮(即，AW)，在圖4 (b)中用已凝固膠合 劑44，丘左側(cè)的尺寸"1/2AW"和右側(cè)的同等的"1/2AW"來表示。 這樣的凝固也可用膠合劑44的原始丘的體積減小來表示。例如，在 很多高收縮度膠合劑中，體積的減小可以達(dá)到20%至30%。如先前提到的，也可用已凝固膠合劑的體積相對(duì)于新敷狀態(tài)的 膠合劑的體積的減少來說明"高收縮度"膠合劑相對(duì)"低收縮度"膠 合劑的概念。與高收縮度膠合劑相關(guān)的凝固處理使得圖4 (a)中所描述的膠 合劑44的丘從可認(rèn)為具有初始寬度W,(其中膠合劑丘處于半液體或粘著狀態(tài))的初始尺寸收縮至最終寬度W2 (其中已凝固膠合劑44' 實(shí)際上處于固態(tài))，并且高收縮度(如高于大約15%—通常高達(dá)20 %至30%)導(dǎo)致塑性材料層或片的頂表面41發(fā)生"皺起"或其它的 變形，如形成圖4 (b)中的褶皺45。此類變形動(dòng)作會(huì)在塑性材料40 的相對(duì)較薄的層(如0. 075至0.25 ram厚)中產(chǎn)生力。這些力被傳遞 至塑性材料40的層的底表面42。這些傳遞來的力，接下來，在塑料 層40的底表面42中產(chǎn)生變形46 (曲線、彎曲、波形、波紋、褶皺 等)。任意此類從平坦、光滑表面的偏離都會(huì)被存儲(chǔ)卡行業(yè)認(rèn)為是高 度不可接受的變形，因此盡可能最大程度地將其最小化。本發(fā)明公開 的處理的主要目標(biāo)之一是獲得不帶有波形、彎曲、褶皺或其它缺陷的 存儲(chǔ)卡表面。圖5表示一種根據(jù)本發(fā)明公開的指導(dǎo)所制造的存儲(chǔ)卡50的剖視 側(cè)視圖。按照其最終的形態(tài)，這樣一個(gè)存儲(chǔ)卡50將由頂層51、底層 52、和中間或核心層53組成，其中在核心層53中存儲(chǔ)卡的電子元件 (如多媒體晶粒組件，其包括基片55和接觸墊56等)嵌入于熱固聚 合材料57 (如原始的液體或半液體的熱固樹脂)中，其中所述材料 57在凝固時(shí)構(gòu)成完成的存儲(chǔ)卡50的中間或核心層53。最終成為存儲(chǔ) 卡50的核心層53的熱固材料57注入頂層51和底層52之間的空隙。 所述空隙具有高度58，并且從卡的一側(cè)擴(kuò)展到另一側(cè)。如上文 所述，制造存儲(chǔ)卡的現(xiàn)有技術(shù)方法包括注入環(huán)氧樹脂，其中所述環(huán)氧 樹脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來凝固并形成存儲(chǔ)卡體。這些反應(yīng)對(duì)于敏感電子元 件如微處理器是潛在的危險(xiǎn)。或者，現(xiàn)有技術(shù)方法包含高溫?zé)崴懿牧?的高壓注入?，F(xiàn)有技術(shù)方法的注入高壓和高溫對(duì)電子元件也是危險(xiǎn) 的，這就是在使用現(xiàn)有技術(shù)方法時(shí)保護(hù)電子元件的"團(tuán)塊封頂"很常 見的原因。圖5中所示的不包含保護(hù)性"團(tuán)塊封頂"的電子元件的結(jié) 構(gòu)既不適用于環(huán)氧樹脂，也不適用于高壓注入的高溫?zé)崴懿牧稀Ｗ詈螅?注入模子的環(huán)氧樹脂和高溫?zé)崴懿牧闲枰^長(zhǎng)的時(shí)間來凝固。使用高 溫?zé)崴芎透邏鹤⑷霑r(shí)所需的過長(zhǎng)凝固和冷卻時(shí)間使得設(shè)備的生產(chǎn)過 程變緩。
為此，在申請(qǐng)人進(jìn)行的處理中所用的相對(duì)低溫、低壓成型條件 下注入聚合材料57，可以提供顯著的益處。
總之，這樣的熱固聚合材料將注入并填滿頂層51的內(nèi)表面59 和底層52的內(nèi)表面60之間空隙58。在凝固時(shí)，核心層53的聚合材 料57會(huì)粘合或附著到頂層51的內(nèi)表面59和底層52的內(nèi)表面60上， 以制成統(tǒng)一的存儲(chǔ)卡體?？梢詭追N方式之一處理頂層和底層的內(nèi)表面 59和60來輔助完成所述粘合。舉例來說，可以使用本領(lǐng)域中公知的 粘合劑(如含氯聚烯烴纖維)來增強(qiáng)形成核心層的熱固材料和制成頂 層及底層的材料(如Teslin、 PVC)之間的粘合。僅作為示例，明尼 蘇達(dá)礦業(yè)及制造公司的基本初級(jí)產(chǎn)品4475 RTM可用于此粘合增強(qiáng)的 目的，尤其當(dāng)頂層或底層的材料為PVC時(shí)。可用于頂層和/或底層內(nèi)表面的其它處理包括等離子電暈處理和酸蝕。
隨著熱固材料被注入空隙58中作為此發(fā)明公開的低溫低壓成型 處理的一部分，存儲(chǔ)卡的厚度61受到模面(在圖5中未示出)布置 的限制。事實(shí)上，注入頂層和底層之間的空隙58的熱固材料充滿空 隙58的所有未被電子元件或低收縮度膠合劑62(電子元件置于其上) 的丘占據(jù)的部分。接下來，應(yīng)當(dāng)注意到，優(yōu)選地通過使用申請(qǐng)人的低收縮度膠合 劑62的一個(gè)或多個(gè)滴或塊來把存儲(chǔ)卡的電子元件(如多媒體晶粒組 件基片55、存儲(chǔ)芯片54等)置于底層52的內(nèi)表面60之上。如上文 所述，制造存儲(chǔ)卡的現(xiàn)有技術(shù)方法不使用膠合劑來墊起存儲(chǔ)卡的電子 元件。這是因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)方法包含注入環(huán)氧樹脂或高壓高溫?zé)崴懿牧?的操作，二者都會(huì)破壞膠合劑。此外更重要的是，由于現(xiàn)有技術(shù)方法 包含注入環(huán)氧樹脂或高壓高溫?zé)崴懿牧系牟僮?，因此電子元件必須?"團(tuán)塊封頂"并且因而無需墊起電子元件。
在申請(qǐng)人的方法中，電子元件最優(yōu)選地以圖5所建議的方式置 于兩個(gè)或多個(gè)膠合劑62丘的頂部，這樣所引入的液體或半液體聚合 材料在從電子元件的上面和側(cè)面浸沒它們的同時(shí)也會(huì)從這些電子元 件的下面流過。換句話說，在本發(fā)明的更優(yōu)選的實(shí)施例中，膠合劑 62的丘將會(huì)用作一個(gè)或多個(gè)"墊"，電子元件置于其上，因此電子
元件的下側(cè)不與底層52的頂表面60直接接觸，而是浸沒在引入的熱塑材料57中。此種設(shè)計(jì)使得這些電子元件能夠更好地抵御存儲(chǔ)卡可能在其任一主要外表面或四個(gè)外棱面之一上遭受的曲力或扭力。在某些此發(fā)明的更優(yōu)選的實(shí)施例中，這些電子元件(如存儲(chǔ)芯片54)將 會(huì)使用膠合劑而置于底層52的內(nèi)表面60之上約0. 075匪到0. 13 mm 的距離處。圖6和圖7對(duì)照說明申請(qǐng)人的用于制造存儲(chǔ)卡及類似設(shè)備的方 法的第一優(yōu)選實(shí)施例。也就是說，圖6表示本發(fā)明的一個(gè)特別優(yōu)選的 實(shí)施例，其中示出了由合成紙如TeslinTM或塑性材料如PVC構(gòu)成的平 坦頂層或片51在根據(jù)本發(fā)明公開的指導(dǎo)而被低溫低壓成型之前的狀 態(tài)。換句話說，圖6表示注入聚合材料之前的模具設(shè)置，其中示出了 將平坦的頂層51 (如PVC的平板)初始置于頂模64的存儲(chǔ)卡成型腔 之下、以及將底層52 (如另一個(gè)PVC平板)置于底模65之上的狀態(tài)。 然而，在申請(qǐng)人處理的一些次優(yōu)但仍然可行的實(shí)施例中，頂層51優(yōu) 選地可以預(yù)先模制、或至少部分地預(yù)先模制成頂模64中的存儲(chǔ)卡成 型腔的通常輪廓。通過比較，底模65不具有與頂模64中的型腔類似的型腔。圖7 表示把熱固聚合材料57注入頂層51和底層52之間空隙的效果。這 樣，圖7示出了熱固聚合材料57被模制到頂模64中的存儲(chǔ)卡成型腔 66中之后的頂層51。參考圖6，示出了插入腔口 68的用于注入液體 或半液體熱塑或熱固聚合材料57的噴嘴67，其中所述腔口 68通向 限制在頂層51的內(nèi)表面59和底層52的內(nèi)表面60之間的空隙。頂層 51的頂表面69與底層52的底表面70之間的距離由距離78表示。 空隙被示出從腔口 68向并列的頂層51和底層52的另一端擴(kuò)展。換 句話說，在圖6中，頂層51的外表面69的一部分未與頂模64的存 儲(chǔ)卡成型腔66的內(nèi)表面72相接觸。以對(duì)比的方式，底層52的外表 面70被示出與底模65的內(nèi)表面74形成基本平整的毗鄰接觸。在圖6和圖7中，存儲(chǔ)卡的電子元件(例如，其基片55、存儲(chǔ) 芯片54等)被示出位于底層52的內(nèi)表面60的上方。僅作為示例， 這些電子元件被示為墊在申請(qǐng)人的低收縮度膠合劑的兩處或兩塊62
上。這些膠合劑墊使電子元件保持在底層52的內(nèi)表面60上方足夠的距離處(如大約0.075 mm到大約0.13 mm)，使得引入的熱固聚合 材料57能夠既流入電子元件之上的區(qū)域也流入電子元件下面的區(qū)域 75。再者，由于在電子元件下面存在熱固聚合材料會(huì)增強(qiáng)對(duì)這些電子 元件的保護(hù)，使其免受可能由存儲(chǔ)卡的外表面(即，底層的外側(cè)和/ 或頂層的外側(cè))接收到的任意力或沖擊，所以這樣的膠合劑墊結(jié)構(gòu)是 優(yōu)選的。在圖6中，頂模64被示出具有型腔66，其限制將在注入處理期 間形成的存儲(chǔ)卡的頂表面輪廓。為此，液體或半液體的熱固聚合材料 57的注入都應(yīng)當(dāng)處在使頂層51于低溫低壓中被形成到頂模64的型 腔66中的壓力和溫度條件下。圖7示出本發(fā)明公開的低溫低壓成型 處理如何實(shí)際地使頂層51的頂表面69符合頂模64中存儲(chǔ)卡成型腔 的結(jié)構(gòu)。再者，在圖7中示出了將底層52的底表面70成型到底模 65的基本平坦的內(nèi)表面74上的狀態(tài)。這是本發(fā)明公開的特別優(yōu)選的 制造存儲(chǔ)卡的結(jié)構(gòu)。在圖6和圖7中，頂模64的前唇區(qū)域76和底模65的前唇區(qū)域 77被示出彼此隔開距離78，(考慮了頂層51和底層52的厚度)， 所述距離78'有效地分別限制了頂層51和底層52在模64和模65 的唇區(qū)域76和77處的空隙寬度的距離。此距離使得熱固聚合材料 57能夠被注入空隙中超過整個(gè)存儲(chǔ)卡的長(zhǎng)度。圖6中示出的安裝在 系統(tǒng)右側(cè)的模具設(shè)備的對(duì)應(yīng)部分的距離58和左側(cè)的距離78'可能不 同。在任何情況下，距離58都應(yīng)當(dāng)使定義在通過頂模64的后唇79 的頂層51內(nèi)表面59與通過底模65的后唇80的底層52的內(nèi)表面60 之間的距離58'很小，但仍有限。也就是說，這個(gè)很小的距離58， 應(yīng)當(dāng)足夠大，以允許空隙中最初分別存在于頂層51和底層52之間(見 圖6)的氣體81 (如空氣、聚合成分反應(yīng)產(chǎn)生的氣體等)、以及過量 的聚合材料從所述空隙中排出，但是該距離還應(yīng)當(dāng)足夠小，以保持用 于注入熱固聚合材料57的注入壓力。距離58'優(yōu)選地具有足夠大的 尺寸以允許液體聚合材料57的平滑薄層本身"噴出"或"飛出"空 隙一一并由此使得所有殘留在、或產(chǎn)生于空隙中的氣體從所述空隙、
實(shí)際上從模具系統(tǒng)本身中除去。這樣，所有的氣體81會(huì)完全被引入 的液體熱固材料57所替換。此項(xiàng)排氣技術(shù)用于防止在最終(即在熱固材料凝固時(shí))會(huì)構(gòu)成如圖7所示的核心層53的熱固材料57內(nèi)形成 氣泡。圖8示出從模具系統(tǒng)中移出的如圖7所示類型的存儲(chǔ)卡半成品 或前體。剖面線84和86分別示出存儲(chǔ)卡前體左端和右端的何處可以 被切割或修剪以產(chǎn)生清晰的邊緣和精確的存儲(chǔ)卡成品的尺寸。在這種 情況下，距離82約為32毫米。圖9說明了根據(jù)此發(fā)明公開的某些優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行的模制過程， 其中同時(shí)模制尺寸約為24隨X32 mm的160個(gè)存儲(chǔ)卡50。圖io說明了使用本發(fā)明的一個(gè)替代實(shí)施例制造的已完成的存儲(chǔ)卡122，其中電子元件(在圖10中，存儲(chǔ)晶粒組件由基片126、存儲(chǔ) 晶粒134、外部電子觸點(diǎn)133、和附加元件組成)被用作底層而無需 附加的底層。圖11和圖12說明申請(qǐng)人的用于制造存儲(chǔ)卡和類似設(shè)備的方法 的第二實(shí)施例。也就是說，圖11表示本發(fā)明的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施 例，其中示出了由合成紙如Tesli,或塑性材料124如PVC構(gòu)成的平 坦頂層或片124在根據(jù)本發(fā)明公開的指導(dǎo)而被低溫低壓成型之前的 狀態(tài)。換句話說，圖11表示注入聚合材料之前的模具設(shè)置，其中示 出了將平坦的頂層124 (如PVC的平板)初始置于頂模144的存儲(chǔ)卡 成型腔之下、以及將包括基片126、存儲(chǔ)晶粒134、和外部觸點(diǎn)133 的電子元件置于底模146之上的狀態(tài)。然而，在申請(qǐng)人處理的一些次 優(yōu)但仍然可行的實(shí)施例中，頂層124優(yōu)選地可以預(yù)先模制、或至少部 分地預(yù)先模制成頂模144中的存儲(chǔ)卡成型腔164的通常輪廓。通過比較，底模146不具有與頂模144中的型腔類似的型腔。 圖12表示把熱固聚合材料注入頂層124和電子元件之間空隙136的 效果。圖12示出了頂層124被模制成頂模144中的存儲(chǔ)卡成型腔164 之后的狀態(tài)。示出了插入腔口 149的用于注入液體或半液體熱塑或熱固聚合 材料134的噴嘴148，其中所述腔口 149通向限制在頂層124的內(nèi)表
面138和電子元件的內(nèi)表面之間的空隙136。頂層124的頂表面155 與存儲(chǔ)卡的底表面158之間的距離由距離125表示?？障?36被示出 從并列的頂層124和電子元件的左端向右端擴(kuò)展。換句話說，在圖 11中，頂層124的外表面155未與頂模144的存儲(chǔ)卡成型腔164的 內(nèi)表面156相接觸。以對(duì)比的方式，電子元件的外表面158被示出與 底模146的內(nèi)表面160形成基本平整的毗鄰接觸。在圖11中，頂模144被示出具有型腔164，其限制將在注入處 理期間形成的存儲(chǔ)卡的頂表面輪廓。為此，液體或半液體的熱固聚合 材料134的注入都應(yīng)當(dāng)處在使頂層124于低溫低壓中被形成到頂模 144的型腔164中的壓力和溫度條件下。圖12示出本發(fā)明公開的低 溫低壓成型處理如何實(shí)際地使頂層124的頂表面155符合頂模144 中存儲(chǔ)卡成型腔164的結(jié)構(gòu)。再者，在圖12中示出了將電子元件的 底表面158成型到底模146的基本平坦的內(nèi)表面160上的狀態(tài)。在圖11和圖12中，頂模144的前唇區(qū)域166和底模146的前 唇區(qū)域168被示出彼此隔開距離170(考慮了頂層124和電子元件的 厚度)，所述距離170有效地分別限制了頂層124和電子元件在模 144和模146的唇區(qū)域處的空隙寬度的距離。此距離170應(yīng)當(dāng)使得熱 固聚合材料134能夠被注入空隙136中超過整個(gè)存儲(chǔ)卡的長(zhǎng)度。安裝 在模具系統(tǒng)右側(cè)的模具設(shè)備的對(duì)應(yīng)部分的距離170'和左側(cè)的距離 170可能不同。在任何情況下，距離170'都應(yīng)當(dāng)使定義在通過頂模 144的后唇167的頂層124內(nèi)表面138與通過底模146的后唇169的 電子元件內(nèi)表面之間的距離137很小，但仍有限。也就是說，這個(gè)很 小的距離137應(yīng)當(dāng)足夠大，以允許空隙136中最初分別存在于頂層 124和電子元件(見圖11)之間的氣體172 (如空氣、聚合成分反應(yīng) 產(chǎn)生的氣體等)、以及過量的聚合材料從所述空隙136中排出，但是 該距離還應(yīng)當(dāng)足夠小，以保持用于注入熱固聚合材料的注入壓力。距 離137優(yōu)選地具有足夠大的尺寸以允許液體聚合材料134的平滑薄層 本身"噴出"或"飛出"空隙136—一并由此使得所有殘留在、或產(chǎn) 生于空隙136中的氣體從所述空隙、實(shí)際上從模具系統(tǒng)本身中除去。 這樣，所有的氣體172會(huì)完全被引入的液體熱固材料134所替換。此項(xiàng)排氣技術(shù)用于防止在最終(即在熱固材料凝固時(shí))會(huì)構(gòu)成核心層128 (圖10)的熱固材料134內(nèi)形成氣泡。圖13示出從模具系統(tǒng)中移出的如圖12所示類型的存儲(chǔ)卡半成 品或前體。剖面線284和286分別示出存儲(chǔ)卡前體左端和右端的何處 可以被切割或修剪以產(chǎn)生清晰的邊緣和精確的存儲(chǔ)卡成品的尺寸。在 這種情況下，距離274約為32毫米。盡管對(duì)本發(fā)明的描述與各種特定示例以及基于使用特殊膠合劑 和膠合過程的概念的傾向有關(guān)，但是應(yīng)當(dāng)理解，文中所述的發(fā)明在范 圍上僅受權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1. 一種制造存儲(chǔ)卡或類似設(shè)備的方法，其中所述存儲(chǔ)卡或類似 設(shè)備包括合成紙或其它適當(dāng)材料的頂層、合成紙或其它適當(dāng)材料的底 層、和電子元件所在的核心層，所述方法包括步驟(1) 構(gòu)建帶有精確定位的用于外部電氣接觸的開口的底層；(2) 將至少一個(gè)低收縮度膠合劑丘置于底層的內(nèi)表面上；(3) 將帶有外部電氣觸點(diǎn)的電子元件安裝在至少一個(gè)的低收縮 度膠合劑丘上，從而形成底層組件，其中所述外部電氣觸點(diǎn)處在與底 層上的開口對(duì)準(zhǔn)的位置；(4) 使所述至少一個(gè)的低收縮度膠合劑丘部分凝固，其中電子 元件被固定在穩(wěn)定的位置處；(5) 將底層組件置于底模中；(6) 將頂層置于頂模中；(7) 按照使頂層和底層之間產(chǎn)生空隙的方式使頂?？拷啄＃?8) 將熱固聚合材料在滿足如下要求的溫度和壓力條件下注入 空隙中，所述溫度和壓力條件使得(a)當(dāng)電子元件和部分凝固的 膠合劑浸沒在熱固材料中時(shí)使得電子元件被部分凝固的膠合劑固定 在適當(dāng)?shù)奈恢茫?b)氣體和過量的聚合材料從空隙中驅(qū)出，(C)在 部分凝固的膠合劑變成完全凝固之前把電子元件封裝在熱固聚合材 料中，(d)隨著部分凝固的膠合劑完全凝固的收縮使外部電氣觸點(diǎn) 的下表面與底層的底表面齊平，并且(e)熱固聚合材料粘合頂層與 底層來制成存儲(chǔ)卡體的統(tǒng)一前體；(9) 從模具設(shè)備中移出存儲(chǔ)卡體的統(tǒng)一前體；以及(10) 將存儲(chǔ)卡或類似設(shè)備的前體修剪至期望的尺寸以制成存儲(chǔ)卡。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述電子元件與底層不發(fā)生 物理接觸。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述電子元件置于底層之上 至少0. 01 mm處。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述電子元件是集成電路， 其墊在至少兩個(gè)膠合劑丘上，所述膠合劑丘把所述集成電路保持在底 層之上至少0. 01 ram處。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述低收縮度膠合劑是能夠 在約5秒或更短時(shí)間內(nèi)至少部分凝固的氰丙烯酸酯粘合型膠合劑。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述低收縮度膠合劑是能夠 在約5秒或更短時(shí)間內(nèi)至少部分凝固的UV可凝固膠合劑。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述低收縮度膠合劑在3秒 或更短的時(shí)間內(nèi)凝固10%。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述低收縮度膠合劑當(dāng)其浸 沒在熱固材料中時(shí)凝固10%至90%。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中對(duì)頂層的內(nèi)表面和底層的內(nèi) 表面進(jìn)行處理，使得頂層和熱固材料之間以及底層和熱固材料之間易 于產(chǎn)生牢固的粘結(jié)。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過對(duì)頂層的內(nèi)表面和底 層的內(nèi)表面分別敷涂粘合劑來進(jìn)行處理。
11. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過電暈放電處理對(duì)頂層 的內(nèi)表面和底層的內(nèi)表面進(jìn)行處理。
12. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中熱固材料以環(huán)境壓力和500 psi之間的壓力注入空隙中。
13. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中熱固材料以80和120 psi 之間的壓力注入空隙中。
14. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中熱固材料以56° F.和120 ° F.之間的溫度注入空隙中。
15. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中熱固材料以65。 F.和70° F.之間的溫度注入頂層和底層之間的空隙中。
16. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中薄膜承載的字母數(shù)字/圖形 信息被施加在頂層的內(nèi)表面上。
17. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中把不透明防護(hù)材料層貼在 頂層的內(nèi)表面和底層的內(nèi)表面上。
18. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述電子元件是(a) 多媒體卡晶粒組件，(b) 安全數(shù)字卡晶粒組件，或(c) 另一種存儲(chǔ)卡晶粒組件， 其電氣連接到外部觸點(diǎn)。
19. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中頂層和底層皆由聚合材料 的平板形成。
20. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中頂層被預(yù)形成為帶有至少 一個(gè)存儲(chǔ)卡成型腔。
21. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中頂層被成型到頂模的存儲(chǔ) 卡成型腔中，底層被成型為與底模的一個(gè)基本平坦的表面相對(duì)。
22. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述熱固材料是聚氨酯。
23. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述熱固材料是環(huán)氧樹脂。
24. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熱固材料是不飽和聚酯。
25. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述空隙被一個(gè)門充滿， 所述門的寬度至少是該門所服務(wù)的存儲(chǔ)卡或類似設(shè)備的前體邊緣寬 度的25%。
26. —種制造存儲(chǔ)卡或類似設(shè)備的方法，其中所述存儲(chǔ)卡或類 似設(shè)備包括頂層、內(nèi)嵌有電子元件的核心層、和底層，所述方法包括步驟(1) 構(gòu)建帶有精確定位的用于外部電氣接觸的開口的底層；(2) 將至少一個(gè)體積小于0. lcc的低收縮度膠合劑丘置于底層 的內(nèi)表面上；(3) 將帶有外部電氣觸點(diǎn)的電子元件安裝在所述至少一個(gè)低收 縮度膠合劑丘上，從而形成底層組件，其中所述外部電氣觸點(diǎn)處在與 底層上的開口對(duì)準(zhǔn)的位置；(4) 使所述低收縮度膠合劑丘總量的10%至90%凝固將在低 于5秒的時(shí)間內(nèi)完成，其中電子元件被固定在穩(wěn)定的位置處；(5) 將底層組件置于底模中；(6) 將頂層置于頂模中；(7) 按照使頂層和底層之間產(chǎn)生空隙的方式使頂?？拷啄?；(8) 將熱固材料在65° F.和70° F.之間的溫度以及80 psi至 120 psi之間的壓力條件下注入空隙中，所述溫度和壓力條件使得(a)當(dāng)電子元件和部分凝固的膠合劑丘浸沒在熱固材料中時(shí)使得電 子元件被部分凝固的膠合劑固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫?b)氣體和過量的 聚合材料從空隙中驅(qū)出，(c)在部分凝固的膠合劑變成完全凝固之前把電子元件封裝在熱固聚合材料中，(d)隨著部分凝固的膠合劑 完全凝固的收縮使外部電氣觸點(diǎn)的下表面與底層的底表面齊平，并且 (e)熱固聚合材料粘合頂層與底層來制成存儲(chǔ)卡體的統(tǒng)一前體；(9) 從模具設(shè)備中移出存儲(chǔ)卡或類似設(shè)備體的統(tǒng)一前體；以及(10) 將存儲(chǔ)卡前體修剪至期望的尺寸以制成存儲(chǔ)卡。
27. —種制造存儲(chǔ)卡或類似設(shè)備的方法，其中所述存儲(chǔ)卡或類 似設(shè)備包括合成紙或其它適當(dāng)材料的頂層、和電子元件所在的底層， 所述方法包括步驟(1)構(gòu)建帶有外部電氣觸點(diǎn)的電子元件；(5) 將電子元件置于底模中；(6) 將頂層置于頂模中；(7) 按照使頂層和電子元件之間產(chǎn)生空隙的方式使頂模靠近底模；(8) 將熱固聚合材料在滿足以下要求的溫度和壓力條件下注入 空隙中，所述溫度和壓力條件使得(a)暴露的電子元件被熱固材 料完全覆蓋，從而形成底層，(b)氣體和過量的聚合材料從空隙中 驅(qū)出，(c)把電子元件封裝在熱固聚合材料中，并且(d)所述熱固 聚合材料粘合頂層來制成存儲(chǔ)卡體的統(tǒng)一前體；(9) 從模具設(shè)備中移出存儲(chǔ)卡體的統(tǒng)一前體；以及(10) 將存儲(chǔ)卡或類似設(shè)備的前體修剪至期望的尺寸以制成存儲(chǔ)卡。
28. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中對(duì)頂層的內(nèi)表面進(jìn)行處理， 使得頂層和熱固材料之間易于產(chǎn)生牢固的粘結(jié)。
29. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中通過對(duì)頂層的內(nèi)表面敷涂 粘合劑來進(jìn)行處理。
30. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中通過電暈放電處理對(duì)頂層 的內(nèi)表面進(jìn)行處理。
31. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中熱固材料以環(huán)境壓力和500 psi之間的壓力注入空隙中。
32. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中熱固材料以80和120psi 之間的壓力注入空隙中。
33. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中熱固材料以56。 F.和120 ° F.之間的溫度注入空隙中。
34. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中熱固材料以65° F.和70 ° F.之間的溫度注入頂層和電子元件之間的空隙中。
35. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中薄膜承載的字母數(shù)字/圖 形信息被施加在頂層的內(nèi)表面上。
36. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中把不透明防護(hù)材料層貼在 頂層的內(nèi)表面上。
37. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述電子元件是(a) 多媒體卡晶粒組件，(b) 安全數(shù)字卡晶粒組件，或(c) 另一種存儲(chǔ)卡晶粒組件， 其電氣連接到外部觸點(diǎn)。
38. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中頂層是由聚合材料的平板 形成。
39. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中頂層被預(yù)形成為帶有至少 一個(gè)存儲(chǔ)卡成型腔。
40. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述熱固材料是聚氨酯。
41. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述熱固材料是環(huán)氧樹脂。
42. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述熱固材料是不飽和聚酯。
43. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述空隙被一個(gè)門充滿， 所述門的寬度至少是該門所服務(wù)的存儲(chǔ)卡或類似設(shè)備的前體邊緣寬 度的25%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造存儲(chǔ)卡或類似設(shè)備的方法，通過注塑成型制造包含集成電路和其它電子元件的存儲(chǔ)卡(10)。如聚碳酸酯、合成紙、PVC或類似材料的外表面用于在注塑成型步驟之前蓋住存儲(chǔ)卡(10)或類似設(shè)備。在使用熱固材料注塑成型之后，將存儲(chǔ)卡(10)從兩個(gè)半模中移出并進(jìn)行修剪。
文檔編號(hào)H01S4/00GK101147302SQ200580049201
公開日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2005年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月27日
發(fā)明者保羅·里德 申請(qǐng)人:卡Xx公司