Способ изготовления карты с намотанной антенной для бесконтактной связи

 

Изобретение относится к способу изготовления карт с микросхемами для бесконтактной связи, более точно к картам смешанного типа, которые работают с контактом или без контакта. Технический результат - обеспечение легкой, надежной и эффективной установки модуля интегральной схемы и антенны индуктивной связи, для этого при изготовлении модуля предусматривают зоны соединения для антенны, антенну изготавливают из уложенного плоскими витками провода, затем припаивают концы антенны к зонам соединения модуля, после этого, изготавливают плату из пластмассы, в которой предусмотрено отверстие, причем дно этого отверстия закрывают клейкой пленкой. Модуль и антенну устанавливают на плату и фиксируют клеящим веществом на дне гнезда. Другая плата накладывается на этот узел. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к способу изготовления карт с микросхемой и, более точно, к картам, которые могут работать без контакта с помощью одной встроенной в карту антенны. Под понятием "бесконтактная карта" мы подразумеваем, с одной стороны, карты, которые могут связываться с внешней сетью только с помощью антенны, а также, в частности, карты смешанного типа, которые могут связываться с внешними объектами либо с помощью антенны, либо с помощью обычных стандартных контактов.

Такие карты предназначены для осуществления различных операций таких, как, например, банковские операции, операции телефонной связи, операции опознавания, операции по дебету или по перечислению и любые другие операции, которые могут осуществляться либо посредством введения карты в считывающее устройство, либо на расстоянии с помощью электромагнитной связи (в принципе, связи индуктивного типа) между приемопередающим выводом и картой, введенной в зону действия этого вывода.

Бесконтактные карты предпочтительно должны иметь стандартные размеры, идентичные размерам обычных карт с микросхемами, которые снабжены контактами. Совершенно очевидно, что это особенно необходимо для карт смешанного типа и также это желательно для карт, которые работают автономно без контакта.

Согласно общепринятой нормы ISO 7810, определяют, что карта должна иметь длину 85 мм, ширину 54 мм, а толщину 0,76 мм. Контакты должны находиться в положении строго на поверхности карты.

Согласно этим нормам устанавливаются жесткие требования для изготовления. Очень маленькая толщина является главным условием, которое является еще более жестким для бесконтактных карт, чем для карт, которые просто снабжены контактом, так как необходимо предусмотреть введение антенны в карту.

Вследствие этого возникают следующие технические проблемы, такие как проблемы расположения антенны относительно карты, так как антенна занимает почти всю поверхность карты, проблемы расположения модуля интегральной схемы (содержащей микросхему и ее контакты), который обеспечивает работу электроники карты и проблемы точности и надежности соединения модуля и антенны, наконец, следует учитывать требования, предъявляемые к механической прочности, надежности и стоимости производства.

Целью изобретения является создание способа изготовления, который позволил бы решить требования соблюдения размеров, точности изготовления, механической прочности и, более обобщенно, надежности работы, стоимости и производительности при изготовлении карты.

Для этого мы предлагаем согласно изобретению способ изготовления карты с микросхемой для бесконтактной связи, отличающийся, по существу, тем, что изготовляют модуль интегральной схемы и антенну из провода, уложенного плоскими витками, крепят концы антенны к двум зонам соединения модуля интегральной схемы, осуществляют предварительное крепление узла антенна - модуль к плате из пластмассы, имеющей отверстие, которое может быть использовано в качестве гнезда для модуля, устанавливают другую плату из пластмассы на узел антенна-модуль и жестко соединяют обе платы, закрывая внутри антенну и модуль.

Согласно предпочтительному варианту предварительное крепление узла антенна - модуль осуществляют, приклеивая на первую плату клейкую пленку, а модуль накладывают на клейкую поверхность этой пленки внутри отверстия, которое служит гнездом для модуля. После этого снимают клейкую пленку. В случае, если карта является картой смешанного типа, то оголяют контакты доступа, так как они находятся на одном уровне с дном отверстия, служащего гнездом для модуля.

Этот простой и недорогой способ позволяет надежно решить проблему контакта между модулем микросхемы и антенной. Электрическое соединение осуществляется до установки узла на плату из пластмассы. Модуль и антенну устанавливают на плату, обеспечивая правильность установки.

Пленка из пластмассы, снабженная металлическими частями, на которой установлена интегральная схема для образования модуля, может изготавливаться двумя способами. Используют двухстороннюю пленку с интегральной схемой или металлическую сетку, покрытую изоляционной пленкой из пластмассы, однако на практике предпочитают применять вариант, выполняемый с помощью двухсторонней пленки с интегральной схемой, так как он позволяет закреплять концы антенны на зонах соединения, в то время как согласно другому варианту необходимо было бы крепить концы антенны в отверстиях изоляционной пленки, при этом изоляционная пленка, расположенная вокруг этих отверстий, мешает выполнять крепление.

В случае, если модуль изготовляют из двухсторонней печатной схемы, то микросхему крепят с одной стороны (передняя поверхность пленки) и соединяют проводами, припаянными к металлическим зонам соединения, расположенным с этой стороны. Антенну также припаивают к зонам соединения, расположенным с этой стороны. Задняя поверхность имеет металлические части, которые вырезают в соответствии с форматом стандартных контактов карты с микросхемой (для карты смешанного типа), при этом электропроводящие каналы выполнены между металлическими частями передней поверхности и металлическими частями задней поверхности для установления необходимых электрических соединений между наружными контактами задней поверхности и вводами-выводами микросхемы.

Согласно обычному варианту, микросхему погружают в защитную смолу перед введением в карту модуля.

Две платы из пластмассы карты могут быть соединены посредством горячей или холодной прокатки, при этом можно ввести связующую смолу между двумя платами для того, чтобы она служила между ними связующим и уплотняющим веществом для того, чтобы изолировать модуль и антенну снаружи.

На практике, способ изготовления включает следующие этапы: - изготовляют модуль разъемной интегральной схемы, содержащей микросхему интегральной схемы, установленную на пленке из пластмассы, снабженной металлическими частями, при этом металлические части содержат, с одной стороны, зоны соединения, обеспечивающие возможность связи с микросхемой, а, с другой стороны, две зоны соединения для связи с антенной, причем эти две последние зоны расположены друг от друг на заданном расстоянии и, кроме того, электрически соединены с зонами соединения, обеспечивающими возможность связи с микросхемой; - изготовляют уложенный витками в одной плоскости провод антенны, который имеет два конца, расположенные друг от друг на заданном расстоянии; - крепят концы антенны к соответствующим двум зонам соединения; - приклеивают узел антенна - модуль к плате из пластмассы, имеющей отверстие, которое может быть использовано в качестве гнезда для модуля таким образом, чтобы узел антенна - модуль был зафиксирован на месте установки в прижатом к плате положении во время выполнения следующих операций; - устанавливают другую плату из пластмассы на узел антенна - модуль; - жестко соединяют обе платы, закрывая внутри антенну и модуль.

Другие характеристики и преимущества изобретения будут понятны из нижеследующего подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых: - фиг. 1 изображает антенну из уложенного витками провода, которая выполнена в соответствии с форматом, который может быть встроен в карту с микросхемой; - фиг. 2а, б, в изображают вид спереди, вид сзади и вид в разрезе модуля, выполненного на двухсторонней металлической пленке; - фиг. 3 изображает узел антенна - модуль в сборе;
- фиг. 4 изображает карту на стадии установки узла антенна - модуль на плату из пластмассы, формат которой соответствует формату карты и которая снабжена клейкой пленкой;
- фиг. 5 изображает карту на стадии установки другой платы из пластмассы, предназначенной для закрытия узла антенна - модуль;
- фиг. 6 изображает готовую карту на стадии снятия клейкой пленки и готовой для использования.

Изображенная на фиг. 1 антенна А выполнена в виде провода 10, уложенного витками в одной плоскости, при этом собственная жесткость провода должна быть достаточной для того, чтобы можно было перемещать антенну во время операций установки и чтобы она сохраняла свою общую плоскую форму. Эта антенна обладает индуктивностью, которая обеспечивает возможность связи на расстоянии посредством электромагнитной связи типа индуктивной связи.

Провод может быть покрыт изоляцией, предотвращающей контакт примыкающих витков. В любом случае изоляция предусматривается, если витки перекрещиваются (случай, когда используют много витков). Однако концы провода оголяют для облегчения их электрического соединения с модулем интегральной схемы.

Для увеличения уровня электромагнитного сигнала витки антенны располагают очень близко к периметру карты с микросхемой и это является одной из причин, из-за которых необходимо устанавливать антенну в карту с большой точностью.

Концы 12 и 14 антенны расположены друг от друга на заданном расстоянии D и предпочтительно, чтобы они были ориентированы внутрь витков таким образом, чтобы электронный модуль мог бы быть установлен с внутренней стороны витков, при этом периметр антенны должен быть приблизительно равен периметру карты с микросхемой, в которую она должна быть установлена.

Модуль М, изображенный на фиг. 2, содержит изолирующую пленку 20, металлизацию передней поверхности, металлизацию задней поверхности и проводники, соединяющие металлизации передней поверхности с металлизациями задней поверхности. Масштаб, относящийся к размерам, особенно к толщине, не был соблюден для того, чтобы облегчить понимание фигур.

Металлизация задней поверхности выполнена в виде контактов 21 в соответствии со стандартным форматом, установленным для карт с микросхемами. Эти контакты выравниваются с подверженностью карты с микросхемой в конце процесса изготовления.

Микросхема 22 припаивается к центральной зоне 23 металлизации передней поверхности. Припаянные провода 24 соединяют микросхему с зонами 25 соединения металлизации передней поверхности (можно было бы рассмотреть применение и других способов соединения, например прямое соединение в случае, когда микросхемы перевернуты согласно методу "flip-chip" - перевернутого кристалла).

Две зоны 26 и 27 соединения предусмотрены для крепления концов антенны А. Эти зоны электрически соединяются с зонами 25 соединения, предназначенными для крепления проводов микросхемы. На практике, зоны 26 и 27 образуют продолжения двух зон 25 соединения, причем эти продолжения отклоняются достаточно от центральной зоны, на которой закреплена микросхема. Микросхема 22 покрыта защитной смолой 28, но зоны 26 и 27 соединения достаточно удалены от центральной зоны так, чтобы защитная смола их не покрыла.

Зоны 26 и 27 соединения расположены на пленке 20 на расстоянии друг от друга, которое соответствует, по существу, расстоянию D между концами провода антенны А для того, чтобы эти концы можно было бы легко припаять к зонам 26 и 27.

Фиг. 3 изображает вид в поперечном разрезе узла антенна - модуль после операции припаивания концов антенны к зонам 26 и 27. Эта фигура изображает также плату 30 из пластмассы (которая может быть выполнена в соответствии с форматом карты с микросхемой или позже вырезана в соответствии с этим форматом). В качестве пластмассы можно использовать поливинилиденхлорид или какую-либо другую пластмассу.

Эта плата образует часть корпуса карты с микросхемой. Она имеет отверстие 32, которое может быть использовано в качестве гнезда для модуля М, причем это отверстие проходит через всю толщину платы. Размеры отверстия по меньшей мере равны размерам модуля М. Если имеется возможность, то эти размеры подгоняют в соответствии с размерами модуля. Положение отверстия относительно на плате соответствует стандартному положению контактов карты с микросхемой.

Задняя поверхность платы покрыта клейкой пленкой 34, клейкая поверхность которой накладывается на плату. Эта пленка покрывает отверстие 32 таким образом, что она образует дно для гнезда, образованного в карте отверстием 32. Это дно является клейким.

Фиг. 4 изображает стадию установки узла антенна - модуль на плату 30, при этом модуль установлен в отверстие 32 и приклеен клеящим веществом к пленке 34.

Гнездо и клеящее вещество удерживают узел антенна - модуль в фиксированном положении во время выполнения последующих операций, во время которых создаются механические напряжения. На этой стадии можно покрыть узел слоем смолы, которая улучшает блокировку на месте установки и которая будет служить связующим и уплотняющим веществом, защищающим антенну и модуль.

Другая плата 40 из пластмассы, вырезанная в соответствии с форматом карты с микросхемой (за исключением случая, когда формат был определен после других операций), накладывается на верхнюю поверхность выполненного таким образом узла, т.е. со стороны антенны, а не со стороны клейкой пленки (фиг. 5). В качестве пластмассы можно использовать поливинилиденхлорид (ПВХ) или какую-либо другую пластмассу.

Операция горячей или холодной прокатки осуществляется для того, чтобы жестко соединить платы и плотно закрыть внутри узел антенна - модуль. При холодной прокатке необходимо ввести связующую смолу (в качестве которой можно использовать вышеупомянутую смолу).

Фиг. 5 изображает карту с микросхемой на этой стадии, с платами 30 и 40, установленными с одной и с другой стороны узла антенна - модуль, и связующую смолу 50, охватывающую узел между платами.

Последняя операция (фиг. 6) заключается в том, что отклеивают клейкую пленку 34, открывая таким образом контакты 21 карты с микросхемой.

Вышеупомянутый процесс может также применяться в случае, когда модуль изготовлен не из двухсторонней металлизированной пленки, а из сетки, которая вырезана в соответствии с заданными формами контактов и покрыта изоляционной пленкой, вырезанной для того, чтобы открыть зону крепления микросхемы, зоны соединения для проводов микросхемы и зоны соединения для провода антенны. Однако припаивание провода антенны к зонам соединения осуществляется не так легко из-за изоляционной пленки.

Формула изобретения

1. Способ изготовления чип-карты смешанного типа, имеющей антенну (10), выполненную из уложенного плоскими витками провода, и модуль (20), имеющий контакты доступа, при котором крепят концы (12, 14) антенны к двум зонам соединения модуля (20), осуществляют предварительное крепление узла антенна - модуль (10, 20) к плате (30) из пластмассы, имеющей отверстие (32), приспособленное для использования в качестве гнезда для модуля (20), устанавливают вторую плату (40) из пластмассы на узел антенна - модуль (10, 20) и соединяют обе платы вместе, закрывая внутри антенну (10) и модуль (20), отличающийся тем, что упомянутое предварительное крепление узла антенна - модуль осуществляют, приклеивая клейкую пленку (34) под первой платой (30), модуль (20) накладывают на клейкую поверхность этой пленки (34) внутри отверстия (32), причем модуль вводят в упомянутое отверстие таким образом, чтобы контакты были на одном уровне с низом отверстия.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после соединения обеих плат (30, 40) упомянутую клейкую пленку отделяют.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что модуль (20) изготавливают из пленки с метализациями передней поверхности и металлизациями задней поверхности, при этом зоны (26, 27) соединения антенны располагают на передней поверхности, а контакты (21) доступа к карте располагают на задней поверхности.

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что перед введением модуля в карту, микросхему (22) модуля (20) погружают в защитную смолу (28), оставляя зоны соединения, предназначенные для антенны (10), свободными от покрытия.

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что обе изготовленные из пластмассы платы жестко соединяют посредством горячей или холодной прокатки.

6. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что связующую смолу (50) накладывают на узел антенна - модуль (10, 20) до соединения обеих плат (30, 40).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6