Способ изготовления ламинированных чип-карт

 

Изобретение относится к способу изготовления ламинированных чип-карт из бумаги или пленки. Технический результат заключается в создании способа изготовления, с помощью которого возможно изготовление чип-карт в большом объеме. Чип-карта выполнена по меньшей мере из двух слоев бумаги или пленки в качестве несущего материала, причем на одном слое размещен полупроводниковый кристалл, а второй слой имеет соединительные контакты и печатный проводник или внешние контактные площадки. Контакты полупроводникового кристалла электропроводным способом соединены с соединительными контактами второго слоя. При этом не требуется модуль микросхемы для изготовления чип-карт. Несущий материал, снабженный интегральными схемами и контактами, может ламинироваться с использованием формата бесконечного рулона, как при изготовлении бумаги. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к особенно экономичному способу изготовления ламинированных чип-карт из бумаги или пленки.

Чип-карты (карты с микросхемами) находят, в числе прочего, применение в приложениях, ограниченных определенным временем, или таких, в которых чип-карты могут использоваться только несколько раз. Примером такого применения является телефонная платежная карта, в микросхеме которой сохранено определенное количество расчетных единиц для оплаты за телефонные переговоры. Так как чип-карта при подобном применении не приносит никакой самостоятельной выгоды, а имеет только сохраненное содержимое малой ценности, по экономическим причинам чип-карта сама должна иметь стоимость, определяемую как незначительная часть от продажной цены приобретения, которая и без того должна удерживаться низкой. Поэтому стремятся создать материал карточки, конструкцию карточки и способы изготовления, с помощью которых чип-карта может изготавливаться максимально экономичным способом.

В международной публикации WO 95/21423 описаны чип-карты, изготавливаемые из бумаги, в которых модуль чип-карты заламинирован в слои бумаги. Модуль чип-карты содержит по меньшей мере один полупроводниковый кристалл с интегральной схемой, а также с ее выводами согласно стандартам на чип-карты. В случае работающей бесконтактным способом чип-карты в модуле чип-карты размещены печатные проводники, действующие в качестве антенны, которые связаны электропроводным способом с полупроводниковым кристаллом. При изготовлении ламината используются обычные методы изготовления бумаги. Различные слои склеиваются вместе и спрессовываются; выемки в бумаге выполняются штамповкой или фрезерованием, чтобы разместить модуль чип-карты. Модуль чип-карты, включая соединительные контакты и несущий элемент для полупроводникового кристалла, изготавливается независимо от ламината из слоя бумаги.

В публикации WO 97/18531 описана чип-карта, в которой слой пластика с заламинированным в нем кристаллом интегральной схемы (ИС) связан с изолирующим слоем в качестве подложки, снабженным двусторонним печатным монтажом, таким образом, что выводы кристалла ИС электропроводным способом связаны с обращенными к нему проводниками на изолирующем слое.

В документе ЕР 0706152 А2 описаны чип-карта и способ ее изготовления, при котором кристалл без изготовления модуля методом перевернутого кристалла монтируется на проводниках, которые нанесены на пленке, и с обратной стороны закатывается в центральную пленку, а также во внешнюю пленку. В пленке имеются сквозные контакты для соединения с внешними контактами.

В публикации WO 97/27564 описана чип-карта с покрытым пленкой модулем кристалла, которая изготавливается посредством нагреваемой пары ламинирующих валков.

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы создать способ изготовления, с помощью которого возможно экономичное изготовление чип-карт в большом количестве.

Эта задача решается способом, характеризуемым признаками пункта 1 формулы изобретения. Возможные варианты выполнения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения.

Изготовленная в соответствии с изобретением чип-карта изготавливается ламинированием по меньшей мере двух слоев тонкого материала подложки, например бумаги или пленки, причем на одном слое размещается соответственно полупроводниковый кристалл, предусмотренный для чип-карты, а второй слой имеет соединительные контакты и печатные проводники или внешние контактные площадки, которые предусмотрены для передачи сигнала и энергии. Полупроводниковые кристаллы на одном слое размещены таким образом, что их контакты обращены ко второму слою. Слои связаны между собой таким образом, что контакты полупроводникового кристалла электропроводным способом соединяются с соединительными контактами другого слоя. В случае чип-карты, снабженной внешними контактными площадками, предусмотренные для установления контакта полупроводникового кристалла соединительные контакты и внешние контактные площадки размещаются на двух противолежащих сторонах одного слоя. Электропроводное соединение между ними осуществляется посредством выемок или сквозных отверстий в несущем материале этого слоя. Чип-карты могут, таким образом, изготавливаться без вставления модуля чип-карты, причем несущие материалы, в особенности в форме полос или лент, сматываются с бобин и могут подаваться в устройство, в принципе известное из техники изготовления бумаги для изготовления ламинатов.

Ниже приведено более детальное описание примеров осуществления способа, соответствующего изобретению, со ссылками на фиг.1 и 2.

На фиг.1 схематично представлено устройство для изготовления чип-карты с внешними соединительными площадками.

На фиг.2 схематично представлено устройство для изготовления бесконтактной чип-карты.

На фиг.1 показаны предусмотренные по меньшей мере для двух слоев несущие материалы 1 и 2 на виде сбоку в устройстве для изготовления чип-карт. В первый несущий материал 1, который предусмотрен для первого слоя чип-карты, вставлен полупроводниковый кристалл 6. В предпочтительном способе изготовления из одной полосы или ленты несущего материала изготавливается большое количество чип-карт, которые отделяются только после соединения несущих материалов 1, 2. Для простоты на фиг.1 в поперечном сечении изображено устройство только с одним полупроводниковым кристаллом 6 в первом несущем материале 1. На этом полупроводниковом кристалле 6 слева и справа, а при необходимости и в направлении к плоскости чертежа можно представить себе расположенные рядом другие полупроводниковые кристаллы, которые предусмотрены соответственно для других чип-карт. Каждый полупроводниковый кристалл 6 размещен в первом несущем материале 1, предпочтительно в выемке. Эта выемка может проходить насквозь через тонкий несущий материал 1 или может представлять собой такую выемку, при которой сохраняется целостность тыльной верхней стороны 11 первого несущего материала. На этой тыльной верхней стороне 11 могут быть также нанесены и другие слои для покрытия полупроводникового кристалла с тыльной стороны, или такие слои могут наноситься на заключительном этапе изготовления.

Соединительные контакты 3, с которыми контакты полупроводникового кристалла 6 при изготовлении ламината соединяются посредством электропроводных соединений 7 (например, так называемых столбиковых выводов полупроводникового кристалла из мягкого припоя, например из NiAu), нанесены на обращенной к полупроводниковому кристаллу 6 стороне второго несущего материала 2. В примере осуществления, представленном на фиг.1, контактные площадки 4, которые предусмотрены для установления внешнего контакта чип-карты, например, с соединительными контактами терминала, находятся на отвернутой от полупроводникового кристалла 6 внешней верхней стороне 11 второго несущего материала 2. Для обеспечения электропроводного соединения 5 электропроводный материал находится в сквозных отверстиях, которые выполняются во втором несущем материале 2 перед нанесением электропроводных материалов, предусмотренных для соединительных контактов и контактных площадок 4. После отделения чип-карт первый несущий материал 1 образует первый слой с размещенным в нем полупроводниковым кристаллом 6, а второй несущий слой - второй слой 2 с предусмотренными для электрических выводов соединительными контактами 3, предусмотренными в сквозных отверстиях электропроводными соединениями 5 и внешними контактными площадками 4.

Несущий материал 1, 2 в показанном на фиг.1 варианте осуществления сматывается с бобин (рулонов) 12, как это имеет место и при изготовлении бумаги и картона с использованием так называемых бесконечных рулонных форматов. Последовательный транспортер для перемещения соединенных между собой несущих материалов на фиг.1 показан единственными валками 13, которые при дальнейшей транспортировке спрессовывают состоящий из слоев ламинат и предпочтительным образом размещаются на различных местах вдоль траектории подачи несущего материала в устройстве. Эти валки могут быть снабжены нагревательными приспособлениями, которые нагревают несущий материал таким образом, что размещенный между слоями несущего материала сцепляющий слой, например слой клея, обеспечивает лучшее сцепление. Кроме того, для изготовления электропроводных соединений 7 между контактами полупроводникового кристалла 6 и соединительными контактами 3 может осуществляться нагрев через запрессованный снаружи нагревательный элемент, и в данном случае предпочтительно через совместно приводимый в действие валок нагревателя.

Изготовленная в соответствии с изобретением чип-карта состоит по меньшей мере из двух слоев, причем в любом случае отклонения от этого варианта с использованием большего количества слоев входят в объем данного изобретения. При этом существенно, что полупроводниковый кристалл непосредственно в виде кристалла ИС встроен в один слой. Электрические проводники для подсоединения размещены в другом слое или на нем. В качестве несущего материала могут быть использованы в особенности бумага или пленка в формате бесконечного рулона. Предусмотренные на втором слое соединительные контакты и/или контактные площадки могут предпочтительным образом изготавливаться способом бесконечной трафаретной печати, при котором, например, электропроводная фаза наносится тонким слоем и при этом структурируется. Подсоединение контактов ИС к соединительным контактам второго слоя производится аналогичным образом, как в способе монтажа методом перевернутого кристалла, известного в технике полупроводниковых ИС.

Для улучшения электропроводных соединений 7, изготовленных с контактными площадками или столбиковыми выводами, между полупроводниковым кристаллом 6 и образованным вторым несущим материалом 7 вторым слоем может иметься заполняющая масса 8, которая предпочтительно образована из материала с анизотропной электропроводностью. Материал ориентирован таким образом, что большая проводимость имеет место в направлении предусмотренных проводящих соединений 7, в то время как проводимость в поперечном направлении, то есть в плоскости соединения несущих материалов 1 и 2, минимальна, чтобы избежать короткого замыкания между различными контактами. Также может применяться изотропно проводящая или изолирующая заполняющая масса, причем предпочтительно, если эти заполняющие массы после нанесения и после соединения несущих материалов 1, 2 претерпевают некоторую усадку, так что электропроводные соединения 7 прижимаются к контактам полупроводникового кристалла 6 и к соединительным контактам второго слоя 2, и таким путем создается достаточно прочное электропроводное соединение 7 с силовым замыканием.

Аналогично данному варианту осуществления в соответствии с изобретением можно изготовить и бесконтактную чип-карту. В этом случае вместо нанесенных на второй несущий материал 2 контактных площадок 4 на внутренней верхней стороне, снабженной соединительными контактами 3, наносится и структурируется печатный проводник 10 (см. фиг.2). Такой печатный проводник 10 может быть выполнен в спиральной форме в виде катушки, которая предусмотрена для использования в качестве катушки для передачи сигналов и для передачи энергии. Остальные компоненты и способ изготовления такой чип-карты, как показано на фиг.2, соответствуют чип-карте, описанной выше со ссылками на фиг.1. Второй несущий материал 2 предпочтительным образом снабжен электропроводной структурой только на стороне, обращенной к полупроводниковому кристаллу 6. Ламинат может состоять, как и вышеописанном варианте осуществления, более чем из двух слоев. В принципе, возможны и комбинации решений, показанных на фиг.1 и 2, если, например, необходима чип-карта, которая должна быть пригодна как для внешнего электрического подсоединения, так и для бесконтактного применения.

Формула изобретения

1. Способ изготовления чип-карты, при котором на первом этапе обеспечивается первый несущий материал (1) по меньшей мере с одним предусмотренным для соответствующей чип-карты полупроводниковым кристаллом (6), который содержит интегральную схему и имеет по меньшей мере один контакт, и второй несущий материал (2) по меньшей мере с одним предусмотренным для соответствующей чип-карты соединительным контактом (3), при этом в качестве несущих материалов используют полосы или ленты из бумаги или пленки, предназначенные для множества чип-карт, и на втором этапе несущие материалы (1, 2) соединяют друг с другом посредством сдавливания и/или склеивания, причем контакт полупроводникового кристалла электрически соединяется с соединительным контактом, и на третьем этапе соответствующие чип-карты отделяют посредством вырезания или вырубки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что несущие материалы подаются и транспортируются посредством бобин (12) или валков (13).

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что перед первым этапом во втором несущем материале (2) выполняют сквозные отверстия, а на первом этапе на второй несущий материал (2) для формирования по меньшей мере одного предусмотренного для соответствующей чип-карты соединительного контакта (3) и по меньшей мере одной размещенной на противолежащей стороне второго несущего материала контактной площадки (4) с обеих сторон наносят электропроводящий материал в предусмотренной конфигурации, причем в сквозных отверстиях формируют электропроводное соединение (5) между соответствующим соединительным контактом (3) и соответствующей контактной площадкой (4).

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что на первом этапе на второй несущий материал (2) для формирования по меньшей мере одного предусмотренного для соответствующей чип-карты соединительного контакта (3) и по меньшей мере одного соединенного с ним печатного проводника (10) наносят электропроводный материал в предусмотренной конфигурации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2