CN108885708A - 制造智能卡的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造智能卡的方法，包括：提供柔性电路(112)，所述柔性电路(112)具有用于连接到接触垫的触点(113)，其中，安全元件电连接到所述柔性电路；经由穿过延伸块(118)的导电路径(134)将接触垫(120)上的触点(121)电连接到柔性电路(112)上的触点(113)。将层压工艺应用于所述柔性电路，以提供封闭所述柔性电路的卡体(122)。

Description

制造智能卡的方法
技术领域
本发明涉及智能卡及其制造方法，具体来说，涉及在制造期间将待从智能卡暴露的部件安装到智能卡的嵌入式电路板的方式。
背景技术
术语智能卡通常指具有其中嵌有一个或多个集成电路的任何口袋大小的卡。常见智能卡应用的示例包括支付卡、门禁卡等。
接触垫是智能卡的允许与外部设备进行电接触的指定表面区域。在智能卡包含敏感数据的情况下(例如在支付卡等的情况下)，使用安全元件来存储和处理数据。安全元件是防篡改芯片，其提供可以安全地存储和管理应用程序代码和应用程序数据的安全的存储器和执行环境。安全元件确保仅在被授权时提供对存储在卡上的数据的访问。在传统的智能卡中，安全元件安装在接触垫的背面，使得接触垫和安全元件形成单独的单元。包括接触垫和安全元件两者的组合单元通常被称为接触模块。
智能卡技术的最新发展允许将生物特征传感器(如指纹传感器)合并到智能卡中以提高安全性。生物特征传感器读取检测到的生物特征数据并将其提供给微控制器以用于用户验证，并且一旦由微控制器验证则指示或允许安全元件通过接触垫与支付终端等通信。这要求生物特征模块直接与安全元件通信。然而，传统接触模块中的安全元件是完全封闭的，并且没有简单的交互方式。
因此，在智能卡包括诸如上述生物特征认证的附加安全措施的情况下，发现在智能卡内分别配置接触垫和安全元件是有利的，即，使得每个部件在智能卡的电路板上占据其自己的“基板面”。这种布置允许通过生物特征认证模块更简单地控制安全元件。例如，在低安全性应用中，可以在安全元件和接触垫之间提供由生物特征认证模块控制的简单开关，以允许或禁用通信。然而，这种配置也引发制造困难。
发明内容
从第一方面来看，本发明提供了一种智能卡，包括：封闭柔性电路的卡体；从卡体露出的具有触点的接触垫；延伸块，其位于卡体内且在接触垫和柔性电路之间，所述延伸块限定从其中穿过的导电路径，使得接触垫的触点经由导电路径电连接到柔性电路上的触点；以及安全元件，其位于卡体内并且电连接到柔性电路，其中，所述安全元件不与接触垫重叠。
在该智能卡中，接触垫高于柔性电路，以使其在正确的高度处从卡体露出，同时仍通过延伸块将接触垫电连接到电路。因此，接触垫的外表面优选地与智能卡的外表面齐平，同时延伸块确保接触垫和电路之间的正确间隔并且提供电连接。因此，该配置允许安全元件位于接触垫正后方的其他位置，从而允许安全元件与智能卡内的其他部件之间的更简单的接口。
虽然上述实施例涉及接触垫，但应当理解的是，相同的配置也可以用于需要连接到柔性电路并从智能卡的主体露出的其他元件。
智能卡的厚度优选为约30密耳(～762μm)，其具有由ISO/IEC 7816定义的智能卡的厚度。类似地，智能卡优选地具有3.375英寸(～86mm)的高度和2.125英寸(～54mm)的宽度，其具有由ISO/IEC 7816定义的智能卡的尺寸。
在各种配置中，延伸块可具有至少200μm的高度，并且优选地至少300μm。优选地，延伸构件的高度在350μm和450μm之间。延伸块优选地具有小于762μm的高度，即ISO/IEC7816智能卡的厚度，并且优选地小于500μm。
延伸块可以采用各种形式。例如，在一个实施例中，所述延伸块包括限定多个导电路径的电绝缘材料块。延伸块可包括通孔，其中导电路径延伸穿过该通孔。例如，导电路径可以通过形成在通孔壁上的导电镀层来限定。在这种配置中，材料的主体为接触垫提供支撑，同时使导电路径彼此绝缘。
在一种布置中，可以在通孔的附近或其上方提供单独的触点以用于连接到接触垫和/或柔性电路的触点。触点可以被定位成覆盖所述通孔，使得导电路径从一个触点延伸穿过延伸块到另一个触点。或者，所述触点可以被定位成不覆盖所述通孔并且电连接到导电路径，以在一个触点和另一个触点之间形成电连接。替代地或另外地，所述通孔可以由导电材料填充，例如金属焊料或导电环氧树脂。
延伸块可以通过任何合适的方式电连接到柔性电路的触点和/或接触垫的触点。例如，到柔性电路和/或接触垫的电连接可以包括机械连接(例如经由表面安装技术)、导电粘合剂连接和金属焊接连接中的任何一种。
电连接的形成温度(例如，固化温度、或熔化温度、或回流温度)可以低于卡体材料的熔化温度。因此，形成电连接不会引起卡的变形。在一个实施方案中，所述电连接可具有低于150℃的形成温度，优选低于140℃。
为了确保卡的足够寿命，有必要了解不允许进行传统焊接的、通常用于智能卡的材料的温度灵敏性。例如，大多数典型的焊料必须被加热到超过约240℃的温度才能熔化，而用于生产层压卡的最常见的材料聚氯乙烯(PVC)的熔化温度仅为160℃(玻璃化转变温度仅为80℃)。聚氨酯(PU)也常用作层压卡的填料，其也会因暴露在240℃附近的温度下而受损。
在层压之后添加接触垫和/或延伸块的情况下，为了避免卡体材料过热，上述智能卡可以使用低温材料将接触垫和柔性电路导电地连接到延伸块。使用低温电连接避免了卡材料的任何物理变形。或者，接触垫和延伸块可以不在卡材料附近进行电连接，即不在卡体内的原处。这避免了卡材料的任何物理变形，同时无需使用低温电连接。
所述电连接可以包括导电粘合剂，并且所述导电粘合剂可以具有低于形成卡体的材料的熔化温度的固化温度。示例性导电粘合剂包括导电环氧树脂，并且在一个优选实施例中，所述连接包括异方性导电膜(ACF)。然而，当然可以使用其他非熔融导电树脂来提供电连接。
所述电连接可以包括机械连接，例如经由表面安装技术的连接，其通常不需要加热。其优点是不需要热工艺或生化工艺，并且能够在没有准备或等待时间的情况下进行室温制造。一种示例性机械连接是弹性连接器(有时称为Zebra)。所述弹性连接器包括成对的公端子和母端子，每个端子具有交替的导电级和非导电级，所述导电级和非导电级接合相应端子的相应级。
在另一个示例中，机械连接可以包括嵌入式导电短截线，其被配置为变形以符合延伸块的表面。例如，在一种配置中，所述短截线可以被配置为压入形成在延伸块中的通孔中，以便与形成在其表面上的镀层进行电连接。所述短截线可以由例如碳或银或铜制成。或者，该短截线可以由焊料材料形成，使得其可以被压入接合处(例如，进入通孔中)，然后被加热以使焊料回流形成永久的连接。
在电连接包括焊接连接的情况下，形成焊接连接的焊接材料可以具有低于形成卡体的材料的熔化温度的回流温度，并且在各实施例中，焊接材料的熔化温度也可以低于形成卡体的材料的熔化温度。
如果使用焊接材料，则该焊接材料可以是锡-铋焊料。这种焊料的典型熔化温度约为139℃。这低于PVC的160℃熔化温度。
金属焊接材料的使用允许卡在接触垫和柔性电路之间采用金属-金属连接，这提供了高耐久性以为智能卡提供最大寿命——例如，典型的支付卡必须具有三年的最短寿命。
如果使用焊料或导电粘合剂，则焊料或导电粘合剂可以至少部分地填充延伸块中的通孔，并且在一个实施例中，可以在接触垫的触点和柔性电路之间通过通孔形成连续的连接。
除了接触垫之外的一个或多个部件也可以连接到柔性电路。这些部件可以嵌入卡体内(例如在层压工艺之前附接)或者可以从卡体露出。
例如，安全元件可以连接到柔性电路。所述安全元件优选地嵌入卡体内。所述柔性电路可以布置成允许经由延伸块在安全元件和接触垫之间进行通信。如前所述，所述电路优选地布置成使得安全元件不与连接到延伸块的接触垫重叠(即，从垂直于智能卡表面的方向上观察)。
在另一示例中，生物特征认证模块可以连接到柔性电路。生物特征认证模块可以被配置为检测持卡人的生物特征，并基于存储的生物特征数据来认证他们的身份。生物特征认证模块可以被配置为命令智能卡的安全元件以响应于对持卡人的认证而传输数据。在一个特定实施例中，所述生物特征是指纹。
生物特征认证模块可以在层压之前或层压之后附接，或者为这两者的结合。例如，生物特征认证模块可以包括处理单元和生物特征传感器。生物特征认证模块的处理单元可以嵌入在卡体内(即，在层压等工艺之前将其连接到电路)，并且生物特征认证模块的传感器可以从卡体暴露。这种布置防止了由于在层压或其他制造技术期间经历的高压和高温造成的对传感器内的敏感部件的损坏。
所述电路优选地被布置为允许生物特征认证模块(尤其是其处理单元)与安全元件和/或接触垫之间的通信。在另一个实施例中，电路可以包括开关以允许或阻止安全元件和外部设备之间的通信(例如，开关可以位于安全元件和接触垫之间)。然后，优选地将电路布置成允许生物特征认证模块(尤其是其处理单元)控制开关。
除了接触垫之外，智能卡还可以包括天线。所述天线优选被配置为与安全元件进行通信。因此，智能卡可以允许接触交易和非接触交易。
智能卡可以包括连接到天线的近场通信(NFC)应答器。智能卡优选地可以包括能量收集电路，该能量收集电路被配置为使用智能卡内的能量存储部件来整流所接收的射频(RF)信号并存储能量。
卡体可以由塑料材料形成，并且优选地由PVC和/或PU形成。例如，所述卡体可以包括在柔性电路的任一侧上的PVC层，在PVC层之间具有中间层。所述中间层可以包括塑料材料(例如PVC或PU)。
在各实施例中，所述柔性电路是柔性印刷电路板，其优选地被印刷在塑料材料上。塑料材料优选地具有高于层压温度的熔化温度和/或不会被层压所损坏。示例性塑料材料包括聚酰亚胺、聚酯和聚醚醚酮(PEEK)。
从第二个方面来看，本发明提供了一种制造智能卡的方法，包括：提供了柔性电路，该柔性电路具有用于连接到接触垫的触点并且被配置为用于连接到安全元件；经由穿过延伸块的导电路径将接触垫上的触点电连接到柔性电路板上的触点；将安全元件电连接到柔性电路板，使得安全元件不与接触垫重叠；以及将层压工艺应用于柔性电路以提供封闭柔性电路的卡体。
在层压工艺之前，经由延伸块的路径将接触垫上的触点电连接到柔性电路板上的触点，以避免卡材料的任何物理变形。
在各个实施例中，所述智能卡是如第一方面中所述的智能卡，并且该智能卡的任何一个或多个或所有的优选特征都可以应用于本方法。
如上所述，可以使用各种形式的电连接来将触点中的任一个或两个连接到延伸块。例如，电连接可以是机械连接、导电粘合剂连接、金属焊接连接或其组合中的任何一种。
在电连接使用导电粘合剂的情况下，该方法可以包括将导电粘合剂应用到接触垫的一个或多个或所有的触点、延伸块的任一侧或两侧、以及柔性电路的触点。导电粘合剂可包括导电环氧树脂，并且优选为异方性导电膜(ACF)。
在电连接使用机械连接的情况下，可以为一个或多个延伸块、接触垫、柔性电路和卡体提供机械连接。因此，电连接步骤优选地包括将接触垫机械地电连接到延伸块和/或将延伸块机械地电连接到柔性电路或卡体。
在一个实施例中，延伸块包括孔，并且机械连接包括形成在柔性电路和接触垫中的一个或两个的触点上的导电凸起。然后，机械地电连接步骤可以包括将所述凸起压装到延伸块的孔中。可选地，所述孔可以是通孔，或者也可以是电连接的盲孔。在一种布置中，所述孔具有导电衬里，使得所述机械连接将导电凸起电连接到该导电衬里，以在接触垫和电路之间产生电连接。可选地，所述导电凸起可以由焊接材料形成。
在电连接使用焊接连接的情况下，电连接步骤优选地包括加热焊接材料以使其回流并形成电连接。焊料的回流温度优选地是高于形成卡体的材料的熔化温度的温度。在一种布置中，延伸块包括通孔，并且该方法包括使焊料通过通孔在接触垫的触点和柔性电路的触点之间形成电连接。
将层压工艺应用于柔性电路可以包括将柔性电路夹在层压板之间以形成预层压卡体。柔性电路可以在被夹在层压板之间前被装在中间层中。覆盖接触垫表面的层压板可以在层压之前被模切，以形成露出接触垫的孔。预层压卡体可以被压缩和加热以形成单个的层压卡体。
层压工艺可以在高于约150℃的温度下进行。典型的层压温度通常低于200℃。例如，在一个实施例中，所述层压可以在160℃至190℃之间的温度下进行。
卡体可以由适于热层压的塑料材料形成。例如，所述卡体可包括一层或多层PVC和/或PU。在一个实施例中，卡体包括在柔性电路的任一侧上的外层(例如PVC层)，在外层之间具有中间层。所述中间层可包括塑料材料(例如PVC或PU)，或其他材料(例如硅树脂)。所述中间层可包括液体或半固体/粒状材料。
该方法可以包括在卡体表面上将接触垫露出的步骤。其可以包括从卡体上移除层压材料使得接触垫露出。层压材料的去除可以通过任何合适的工艺进行，例如铣削。去除材料可能是必须的，以确保接触垫和读卡器之间的良好的电接触。即使在层压工艺前在层压板中形成了孔，所述层压材料也可能在层压工艺中在接触垫上熔化，并在接触垫上形成层压材料的薄层。如上所述，该层压材料的薄层可以被去除。
在一些实施例中，安全元件可以连接到柔性电路。在这种情况下，安全元件优选地在层压工艺之前被连接，即，将该安全元件封闭在卡体内。
在一些实施例中，生物特征认证模块可以连接到柔性电路。所述生物特征认证模块可以在层压工艺之前或之后附接，或者为这两者的结合。例如，生物特征认证模块可以包括处理单元和生物特征传感器。生物特征认证模块的处理单元可以在层压之前连接到电路，并且可以在层压之后安装传感器。
从第三方面看，本发明提供一种制造智能卡的方法，包括：提供封闭柔性电路的卡体，所述柔性电路具有用于连接到接触垫的触点，其中，安全元件位于卡体内并电连接到所述卡体，并且其中，腔体形成在卡体中以露出触点；将限定了穿过其中的路径的延伸块和具有触点的接触垫***该腔体中；并且经由延伸块的路径将接触垫上的触点电连接到柔性电路上的触点。
电连接触点的步骤可以在低于形成卡体的材料的熔化温度的温度下进行。所述路径可以是导电路径或由导电材料填充的通孔。
延伸块和接触垫可以在***腔体之前进行电连接。这避免了卡材料的任何物理变形，并因此可以在高于形成卡体的材料的熔化温度的温度下发生。延伸块可以通过任何合适的方式电连接到接触垫的触点。例如，到接触垫的电连接可以包括机械连接(例如经由表面安装技术)、导电粘合剂连接和金属焊接连接中的任何一种。
在各个实施例中，所述智能卡是如第一方面中所述的智能卡，并且该智能卡中的任何一个或多个或所有的优选特征都可以应用本方法。
如上所述，可以使用各种形式的电连接以将任一个或两个触点连接到延伸块。例如，所述电连接可以是机械连接、导电粘合剂连接、金属焊接连接或其组合中的任何一种。在一个实施例中，将电连接接触垫和柔性电路的步骤可以在低于150℃的温度下进行，并且优选地低于140℃。
在电连接使用导电粘合剂的情形下，该方法可以包括将导电粘合剂应用到接触垫的一个或多个或所有触点、延伸块的任一侧或两侧，以及柔性电路的触点。该步骤优选地在将接触垫***腔体之前进行。该方法还优选地包括在低于形成卡体的材料的熔化温度的温度下固化导电粘合剂。所述导电粘合剂可以包括导电环氧树脂，并且优选地为异方性导电膜(ACF)。
在电连接使用机械连接的情况下，可以为延伸块、接触垫、柔性电路和卡体中的一个或多个提供机械连接。因此，电连接步骤优选地包括将接触垫机械地电连接到延伸块和/或将延伸块机械地电连接到柔性电路或卡体。该步骤优选在约环境温度下进行。
在一个实施例中，延伸块包括孔，并且机械连接包括形成在柔性电路和接触垫中的一个或两个的触点上的导电凸起。然后，机械地电连接的步骤可以包括将凸起压装到延伸块的孔中。可选地，所述孔可以是通孔，或者也可以是电连接的盲孔。在一种布置中，所述孔具有导电衬里，使得所述机械连接将导电凸起电连接到该导电衬里，以在接触垫和电路之间产生电连接。可选地，所述导电凸起可以由焊接材料形成。
在电连接使用焊接连接的情况下，所述电连接步骤优选地包括加热焊接材料以使其回流并形成电连接。所述加热优选地达到低于形成卡体的材料的熔化温度的温度。将接触垫电连接到柔性电路可以使用超声波焊接，即其中使用超声能量来熔化焊接材料。使用超声波加热工艺会导致比仅进行加热而言，焊料在更低的温度下回流。在一种布置中，延伸块包括通孔，并且该方法包括使焊料通过通孔在接触垫的触点和柔性电路的触点之间形成电连接。
提供卡体可以包括从卡体移除材料以形成腔体并暴露柔性电路的触点。优选地，移除材料的步骤包括充分移除，以使得当接触垫和延伸块被容纳在卡体中时不会突出超过卡体的表面。
移除材料的步骤可包括从电路的触点移除材料以形成平整的接触表面，该接触表面用于与接触垫或延伸块连接。当待进行焊接或粘合剂连接时，这对于确保良好电连接是特别有用的。
去除材料的步骤优选地不暴露柔性电路，即仅暴露触点。
材料的去除可以通过任何合适的工艺进行，例如铣削。应该注意，虽然文中描述了铣削，但是可以使用任何合适方法以形成腔体。例如，可以替代地在卡体中化学蚀刻所述腔体和/或可以在层压工艺之前/期间至少部分地形成所述腔体。
去除材料的步骤可以在卡片已经被层压之后或在被层压之前进行，例如，在部件已经到位的情形下。在替代实施例中，卡体可以以不需要去除材料来形成腔体的方式形成。例如，所述腔体可以在卡的层压之前被切割，或者可以在层压工艺中被模制。例如，层压板可以在层压之前进行模切，以避免更长的铣削工艺。
提供卡体可以包括形成卡体。在一个实施例中，卡体通过热层压工艺形成。所述热层压工艺可以在高于约150℃的温度下进行。典型的层压温度通常低于200℃。例如，在一个实施例中，层压可以在160℃至190℃之间的温度下进行。
卡体可以由适于热层压的塑料材料形成。例如，所述卡体可包括一层或多层PVC和/或PU。在一个实施例中，卡体包括在柔性电路的任一侧上的外层(例如PVC层)，在外层之间具有中间层。所述中间层可包括塑料材料(例如PVC或PU)，或其他材料(例如硅树脂)。所述中间层可包括液体或半固体/粒状材料。
在一些实施例中，安全元件可以连接到柔性电路。在这种情况下，所述安全元件优选地在层压工艺之前连接，即，将该安全元件封闭在卡体内。
在一些实施例中，生物特征认证模块可以连接到柔性电路。所述生物特征认证模块可以在层压工艺之前或之后附接，或者为这两者的结合。例如，生物特征认证模块可以包括处理单元和生物特征传感器。生物特征认证模块的处理单元可以在层压之前连接到电路，并且可以在层压之后安装传感器。
附图说明
现在将仅通过示例并参考附图更详细地描述本发明的某些优选实施例，其中：
图1示出了用于智能卡的柔性印刷电路板组件；
图2和3分别示出了用于将智能卡的接触垫连接到柔性印刷电路板组件的延伸构件的俯视图和侧视图；
图4和5分别示出了用于将智能卡的接触垫连接到柔性电路板组件的替代延伸构件的俯视图和侧视图；
图6至10示出了将接触垫安装到智能卡中的柔性印刷电路板组件的第一种方法的步骤；
图11示出了通过该方法制造的智能卡；
图12至14示出了将接触垫安装到智能卡中的柔性印刷电路板组件的第二种方法的步骤；
图15至17示出了将接触垫安装到智能卡中的柔性印刷电路板组件的第三种方法的步骤。
具体实施方式
应该注意的是，为了清楚起见，图1至图10及图12至图17中所示的各个部件的厚度被显著放大。在图中所示类型的智能卡的实现中，卡的宽度可以是约86mm，而卡的厚度应小于1mm。基于国际标准化组织(ISO)标准，外表面之间的总厚度通常为762μm。
图1示出了用于智能卡102的柔性印刷电路板组件(FPCBA)10。电路板组件10包括柔性印刷电路板12，在所述柔性印刷电路板12上安装有待嵌入智能卡102内的各种部件。这些部件每个应该都能承受在热层压工艺中产生的温度和压力，如下文所述。
图1中示出的是安全元件14和指纹处理单元16，它们都连接到柔性电路板12。然而，在各种实施例中，这些中的一个或另一个可能不存在，和/或也可能出现其他组件。
当指纹处理单元16连接到指纹传感器130(如图10中所示的区域指纹读取器130)时，指纹处理单元16将形成指纹认证模块的一部分。处理单元16包括被选择为具有非常低的功率和高速率的微处理器，以便能够在合理的时间内进行生物特征匹配。
指纹认证引擎被设置为扫描呈现给指纹读取器130的手指或拇指，并使用处理单元16将手指或拇指的扫描指纹与预先存储的指纹数据进行比较。然后确定扫描指纹是否与预先存储的指纹数据匹配。
如果确定匹配，则指纹认证引擎将授权安全元件14，以经由接触垫20(在图1中以虚线示出)从智能卡发送数据。在FPCBA 10上形成多个导电触点13，接触垫20将经由延伸块18连接到该导电触点13。
图2和图3示出了延伸块18。所述延伸块18将在大致垂直于智能卡102的面的方向上远离柔性电路板12延伸。所述延伸块18具有约300μm至400μm的高度。
延伸块18由电绝缘构件32形成，所述延伸块18中形成有通孔34。通孔34从延伸块18的一个面延伸到另一个面。通孔34以导电衬里做内衬，以便从延伸块18的一个面向另一个面导电。
在延伸块18的每个面上形成多个触点36、38。形成在延伸块的上表面上的触点36被配置为与接触垫20的触点21相对应。形成在延伸块18的下表面上的触点38被配置为与FPCBA 10的触点13相对应。上表面上的每个触点36经由其中一个通孔34电连接到下表面上的触点38中的一个。因此，当接触垫18连接到电路板12的触点13和接触垫20的触点21时，接触垫20将电连接到电路板12。
如图2所示，触点36、38可以形成在通孔34附近。或者如图4和图5所示，通孔34'可以位于触点36'、38'的中心，使得所述通孔从下表面上的触点38'延伸到形成在上表面上的触点26'。
根据第一种制造方法，首先形成层压卡体22。为了形成智能卡102的主体22，FPCBA10被装在聚氨酯(PU)填料24中并被夹在两个聚氯乙烯(PVC)板26和28之间。两个PVC板26和28各自具有约80μm的厚度，并且由FPCBA 10和PU填料24形成的中间层具有约540μm的厚度。然后，将预层压的卡体压缩并加热至160℃至190℃之间的温度，以形成单个的层压卡体22。图6中示出了所述层压卡体22。
接下来，将腔体30铣削到层压卡体22中。将腔体30铣削至足以容纳延伸块18和接触垫20的深度，使得接触垫20的表面将与卡体22的表面齐平。铣削还切入FPCBA10的触点13，使得触点变平以形成均匀、平整的表面，延伸块18可附接到该表面。腔体30在图7中示出。
为了将延伸块18安装到智能卡中，使用锡-铋焊料以在延伸块18的背面触点38上形成焊料团。然后将延伸块18***腔体30中，使得延伸块18的触点38与电路板12的触点13对准，如图8所示。
为了在延伸块18和FPCBA10之间形成永久连接，使用超声能量将锡-铋焊料团加热到超过其回流温度。使用锡-铋焊料允许部件在低于其熔化温度(约139℃)的温度下回流，这不会损坏卡体22的材料。锡-铋焊料充分地有利于提供接触垫20与FPCBA 10的安全元件16和其他部件14进行通信所需的连接。
接下来，将接触垫20连接到延伸块18。再次使用锡-铋焊料在延伸块18的顶部触点36上形成焊料团34。然后将接触垫20***腔体30中，使得延伸块18的上触点36与接触垫20的触点21对准，如图9所示。再使用超声能量以将锡-铋焊料团34加热到超过其回流温度，以形成接触垫20和延伸块18之间的永久性结合。
图10和11示出了组装完毕的卡102，其中接触垫20经由延伸块18电连接到安全元件16。此外，延伸块18将接触垫20支撑在正确的高度，使其与智能卡体22的前表面齐平。
根据第二种制造方法，具有腔体30的卡体22以与第一实施例(如图6和7所示)中相同的方式形成。然而，在第二种制造方法中，延伸块18和接触垫20在被***层压卡体22中的腔体30之前被连接。
为了将延伸块18连接到接触垫20，在延伸块18的顶部触点36上形成焊料团。然后将接触垫20放置在延伸块18的顶部上，使得延伸块18的顶部触点36与接触垫20的触点21对准，如图12和13所示。
与第一种制造方法不同的是，不需要使用熔化温度低于卡体材料的焊料来连接延伸块18和接触垫20。通过在将延伸块18和接触垫20***腔体30之前将二者连接，可以使用任何合适的焊接材料，。此外，可以检查延伸块18和接触垫20之间的连接以确保良好的接触。
为了将延伸块18和接触垫20安装到智能卡中，使用锡-铋焊料在延伸块18的后触点38上形成焊料团。然后将延伸块18和接触垫20***腔体30中，使得延伸块18的触点38与电路板12的触点13对准，如图14所示。
为了在延伸块18和FPCBA 10之间形成永久连接，使用超声能量将锡-铋焊料团加热到超过其回流温度。使用锡-铋焊料允许部件在低于其熔化温度(约139℃)的温度下回流，这不会损坏卡体22的材料。锡-铋焊料足以提供接触垫20与安全元件16和FPCBA 10的其他部件14进行通信所需的连接。
在组装的卡102中，接触垫20因此经由延伸块18电连接到安全元件16。此外，延伸块18将接触垫20支撑在正确的高度，使其与卡体22的前表面齐平。
在第一和第二种制造方法中，所述电连接在形成卡体22之后进行，优选地，电连接(如接触垫20、延伸块18和FPCBA 10之间的电连接)的形成温度(如固化温度、或熔化温度、或回流温度)将低于卡体22的材料的熔化温度。因此，形成电连接不会引起卡体22的变形。可以预料的是，为实现这一点，电连接的形成温度应低于150℃，优选地低于140℃。
例如，大多数典型的焊料必须被加热到超过约240℃的温度才能熔化，而用于生产层压卡的最常见的材料聚氯乙烯(PVC)的熔化温度仅为160℃(玻璃化转变温度仅为80℃)。聚氨酯(PU)也常用作层压卡的填料，其也会因暴露在240℃附近的温度下而受损。
为了避免卡体材料过热而使用低熔化温度的焊料。低温电连接的使用避免了卡材料的任何物理变形。
或者(未示出)，可以使用导电粘合剂将接触垫20和FPCBA 10导电地连接到延伸块18。所述导电粘合剂优选地具有低于形成卡体22的材料的熔化温度的固化温度。示例性导电粘合剂包括导电环氧树脂，并且在一个优选实施例中，所述连接包括异方性导电膜(ACF)。然而，当然可以使用其他非熔融导电树脂来提供电连接。
另一替代连接(未示出)将是将接触垫20和FPCBA 10导电地连接到延伸块18的机械连接。诸如经由表面安装技术实现连接的机械连接通常不需要加热。这具有不需要热工艺或生化工艺的优点，并且能够在没有准备或等待时间的情况下进行室温制造。一种示例性机械连接是弹性连接器(有时称为Zebra)。所述弹性连接器包括成对的公端子和母端子，每个端子具有交替的导电级和非导电级，所述导电级和非导电级接合相应端子的相应级。
或者，机械连接可以包括嵌入式导电短截线，其被配置为变形以符合延伸块18的表面。所述短截线可以被配置为压入形成在延伸块18中的通孔34中，以便与触点36、38电连接。所述短截线可以由碳、银或铜制成。或者，所述短截线可以由焊料材料形成，使得其可以被压入接合处(例如，被压入通孔34中)，然后被加热以使焊料回流形成永久的连接。
图15至17示出了智能卡102的第三种制造方法，该方法是上述第一和第二种方法的变型。与关于第一和第二实施例讨论的那些相对应的部件共享相同的附图标记，附图标记增加了100。为了避免重复，下面仅讨论这些方法之间的差异。关于第一和第二种方法的部件的讨论另外适用于下面关于第三方法讨论的相应部件。
在第三种制造方法中，预先层压安装延伸块118和接触垫120，并且在接触垫120和延伸块118连接到FPCBA 110之后，层压卡体122。焊料用于在延伸块118的顶部触点136上形成焊料团134。然后，将接触垫120放置在延伸块118的顶部，使得延伸块118的顶部触点136与接触垫120的触点121对准。
接下来，将延伸块118连接到FPCBA 110。再次使用焊料以在延伸块118的后触点138上形成焊料团134。然后将延伸块118放置在FPCBA 110的顶部上，使得延伸块118的触点138与电路板112的触点113对准，如图15所示。
然后将FPCBA 110装在聚氨酯(PU)填料124中并将其夹在两个聚氯乙烯(PVC)板126、128之间。两个PVC板126、128各自具有约80μm的厚度，由FPCBA 110和PU填料124形成的中间层的厚度约为540μm。在上PVC层128中切出孔，使得当PVC层128在层压之前被放置在PU填料124的表面上时露出接触垫120。
然后将预层压的卡体压缩并加热至160℃至190℃之间的温度，以形成单个的层压卡体122，如图16所示。
用于将接触垫120连接到延伸块118的焊料，以及用于将延伸块118连接到FPCBA110的焊料必须有足够的导电性，以提供接触垫与安全元件116和FPCBA的其他部件114进行通信所需的连接。焊料还必须具有高于用于层压卡体122的温度的熔化温度，使得焊料在层压过程中不会熔化。
在层压过程中，一些上PVC板128可以熔化以形成覆盖接触垫120的薄层压层，这可以阻止与卡的电连接。通过在接触垫120上方和周围切出层压卡体122中的孔来移除可能已经在接触垫120上熔化的任何层压材料。将层压材料从接触120垫的表面移除，使其暴露在卡体122的表面上，如图17所示。
在组装的卡中，接触垫120经由延伸块118电连接到安全元件116。此外，延伸块118将接触垫120支撑在正确的高度，使其与卡体122的前表面齐平。

Claims (19)

1.一种智能卡，包括：
卡体，所述卡体封闭柔性电路；
从所述卡体露出的具有触点的接触垫；
延伸块，所述延伸块在所述接触垫和所述柔性电路之间位于所述卡体内，所述延伸块限定从其中穿过的导电路径使得所述接触垫的所述触点经由所述导电路径而电连接到所述柔性电路；以及
安全元件，所述安全元件位于所述卡体内并电连接到所述柔性电路，其中，所述安全元件不与所述接触垫重叠。
2.根据权利要求1所述的智能卡，其中，所述延伸块具有至少200μm且优选至少300μm的高度。
3.根据权利要求1或2所述的智能卡，其中，所述延伸块包括限定多个通孔的电绝缘材料块，其中，所述导电路径经由所述通孔延伸。
4.根据任一前述权利要求所述的智能卡，其中，所述延伸块通过机械连接、导电粘合剂连接和金属焊接连接之一而电连接到所述柔性电路的触点和/或所述接触垫的触点。
5.根据任一前述权利要求所述的智能卡，其中，所述智能卡还包括生物特征认证模块，所述生物特征认证模块被配置为认证所述智能卡的持有者的身份，并且命令所述智能卡的安全元件响应于对所述卡的所述持有者的认证而传输数据。
6.根据任一前述权利要求所述的智能卡，其中，所述智能卡包括被配置为与所述安全元件通信的天线。
7.根据任一前述权利要求所述的智能卡，其中，所述卡体由塑料材料形成，并且优选地包括聚氯乙烯(PVC)和/或聚氨酯(PU)。
8.一种制造智能卡的方法，包括：
提供柔性电路，所述柔性电路具有用于连接到接触垫的触点并且被配置用于连接到安全元件；
经由穿过延伸块的导电路径将接触垫上的触点电连接到所述柔性电路板上的触点；
将安全元件电连接到所述柔性电路板，使得所述安全元件不与所述接触垫重叠；以及
将层压工艺应用于所述柔性电路以提供封闭所述柔性电路的卡体。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
在将所述延伸块电连接到所述柔性电路板之前，将所述延伸块电连接到所述接触垫。
10.根据权利要求8或9所述的方法，还包括从所述卡体移除层压材料以露出所述接触垫的表面。
11.根据权利要求8、9或10所述的方法，其中，所述方法还包括将生物特征认证模块电连接到所述柔性电路，所述生物特征认证模块被配置为认证所述智能卡的持有者的身份并且命令所述智能卡的安全元件响应于对所述卡的所述持有者的认证而传输数据。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其中，所述层压工艺是在至少150℃的温度下应用的热层压工艺。
13.一种制造智能卡的方法，包括：
提供封闭柔性智能卡电路的卡体，所述柔性智能卡电路具有用于连接到接触垫的触点，其中，安全元件位于所述卡体内并电连接到所述柔性电路，并且其中，在所述卡体中形成腔体露出所述触点；
将限定有从其中穿过的路径的延伸块和具有触点的接触垫***所述腔体中；以及
经由所述延伸块的所述路径将所述接触垫上的触点电连接到所述柔性电路上的触点。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
在将所述延伸块和所述接触垫***所述腔体之前，将所述延伸块电连接到所述接触垫。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，电连接所述触点包括形成金属焊接连接。
16.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述电连接包括机械连接或导电粘合剂连接。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，其中，提供所述卡体的步骤包括从所述卡体移除材料以形成所述腔体并露出所述触点。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的方法，还包括在经由所述延伸块的所述路径将所述接触垫上的触点电连接到所述柔性电路上的触点之后，将层压工艺应用于所述卡体。
19.根据权利要求13至17中任一项所述的方法，其中，提供所述卡体的步骤包括通过层压工艺形成所述卡体。
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Application publication date: 20181123

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