CN1292129A - 一种带有无接触电子存储器的电子器件及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无接触电子器件(10),如卡、标签、票券或标牌,它包含至少一个微电子电路(20),该微电子电路布置在硬或半硬的支撑体内,其管脚(26)与布置在支撑体内的接口天线(24)相连,而支撑体含有至少两个相对的保护片,即底片(12)和顶片(14)。本发明的特征在于,它包括一个由如下部分组成的叠层:一个底层保护片(12),其内表面(22)承载有至少一个微电子电路和至少一个接口天线(24);一个中间粘结层(14),其上下两对面都敷有胶;及一个顶层保护片(16)。

Description

一种带有无接触电子 存储器的电子器件及其制作方法
本发明涉及一种制作薄的、能弯曲折叠的无接触电子器件(10)的方法，此种电子器件-如卡、标签、票券或标牌-包含至少一个微电子电路(20)，该微电子电路布置在支撑体内，其具有的管脚与同样布置在支撑体内的接口天线(24)相连，而支撑体含有至少两个相对的保护片-底片(12)和顶片(16)，该方法包括有下文的连续步骤。
这些电子器件有许多实例，它们通常被称为智能卡，这些智能卡或是硬质卡，其支撑体由塑料制成，或是标签-亦被称为“电子标签”，它用于标记一次性大宗消费的产品，也就是说其目的是要一次性地粘贴在产品上，且它基本上只有一片纸。
因此，存在对上述类型电子器件的需求，例如无接触智能卡，它非常薄(例如其厚度可以小于约400微米，或者甚至280微米)，且能弯曲，或者甚至能对折，也能多次使用，且其厚度与成本都很低，这样，它能用在许多依赖带有电子存储器的芯片的应用中，而由于支撑体的成本和／或厚度的原因，目前还不可能依赖带有无接触电子存储器的卡、标签、票券或标牌。
同时，也需要较为结实的器件，这类器件使用起来无需小心翼翼，或者甚至可以被对折而不会损害其功能。这种例子为地铁票券。
另外，存在对无接触器件的需求，这类器件非常细，其卓越的表面质量使其能用作高质量印刷的支撑体。这种例子主要是扑克牌或身份证。
为此目的，本发明给出制作上述类型电子器件的方法，它包括以下的连续步骤：
a)通过下述方法制作一个底层保护片：
a1)在底片的内表面上放置至少一个微电子电路；
a2)具体用丝网印刷方法在底片的内表面上制作至少一个接口天线；
a3)将微电子电路的管脚与接口天线进行电气连接；
b)通过在底层保护片上叠加中间粘接层和顶层保护片，来制作一个叠层，其中，中间层的上下两对面都带有胶；
c)通过压缩这三个叠加的层，使其装配在一起。根据本发明方法的其它特征：
-装配步骤c)包括一个热滚压操作；
-中间粘接层上有一个与微电子电路垂直的凹口；
-中间粘接层为一热融胶层；
-中间粘接层是一层纸，其上下两对面都敷有一层热融胶；
-在制作底层保护片的步骤a)过程中，顺序执行操作a1)、a2)和a3)；
-至少有一层保护片是纸做的；
-本方法包括一个补充步骤，即在支撑体的上下两个保护片的外表面的一个和／或另一个上进行印刷。优选地，印刷在天线和／或芯片安装前进行；
-本方法包括一个补充步骤，即沿着给定的卡、标签、票券或标牌的四周剪裁这类电子器件；
-用成卷的保护片和粘接层同时制作若干电子器件，并且在补充的剪裁步骤中进行分离。
本发明也涉及上述类型的无接触电子器件，其特征在于，它包括一个这样的叠层：
-一个底层保护片，其内表面承载有至少一个微电子电路和至少一个接口天线；
-一个中间粘接层，其上下两对面均敷有胶；
-及一个顶层保护片。
根据本发明器件的其它特征：
-中间粘接层有一个与微电子电路垂直的凹口；
-中间粘接层为热融胶层；
-中间粘接层是一层纸，其上下两对面均敷有一层热融胶；
-至少有一层保护片是纸做的；
-该器件的厚度小于400微米，或者甚至280微米；
-承载天线和微电子电路(芯片)的层厚度小于或等于75微米。
在阅读以下的详细描述时可以知道本发明的其它特征或优点，附图则可用作理解本发明的参考，其中：
-附图1简要示出了依照本发明所述方法制作的智能卡的第一个实施例的纵截面，同时也描述了在热滚压操作之前由三个层所组成的叠片；
-附图2与附图1类似，它示出了依照本发明所述方法制作的智能卡的第二个实施例；
-附图3A到3C示意性示出了制作底层保护纸片的三个操作，该保护片用在依照本发明制作的电子器件上；
-附图4示意性示出了叠片的制作，该叠片通过将组成智能卡(依照本发明所述方法制作而成)的支撑体的三个层叠加在一起得到。
在以下说明中，相同的参考数字表示同样的、相似的或类似的元件，并且，为了方便阐述，在说明书和权利要求中，使用了参考附图中的底、顶、竖向等术语，但它们并不具备限定意义。
根据定义，可弯曲是指如同扑克牌一样的机械属性。
本发明的产品在应用时被设计成可以象地铁票券一样使用，卷起来或甚至用手去折都不会损害其发送和接收功能。
附图1描述了一个智能卡，它包括一个带有12、14和16三个层的竖向叠片。
底片12为第一个纸片，其厚度为例如75微米，用Arjo-Wiggins公司出售的“Maine”纸制成。
纸底片12构成了卡10的底层保护片，同时，与底片12有相同构造和厚度的顶片16构成了卡10的顶层保护纸片。
中间层14则用于相互粘接底片12和顶片16，在该第一实施例中，中间层为一敷有热融胶的薄片或薄膜，也可称之为热融层，其厚度为100微米，由Polyconcept公司提供。该热融层的优点有：室温下柔软且在叠合时不伤害芯片。
根据本发明的特征，当中间粘接层14象纸一样硬时，如果需要，它可以有一个竖向布置且和放在底片12内表面22上的微电子电路20或芯片垂直的凹口或窗口18。
微电子电路20与接口天线24相连接，根据已知技术，接口天线例如可以借助一种银基导电墨水(例如由Dupont de Nemours公司提供的墨水E520)在上表面22上丝网印刷而成。
微电子电路20可以是例如“芯片Mifare Amtel AT 8100”，其厚度减至例如70微米。它能通过例如粘贴而固定在表面22上。
根据已知技术，优选地使用导电粒26-例如以“Ablestick SilverGlue”名字出售的胶-来实现微电子电路或电子模块20与接口天线24的电气连接。
附图2所示的第二个实施例与刚说明的第一个实施例不同，第一个实施例只是说明了中间粘接层14的结构。
这是因为，此处粘接层14包含一个中间纸层14A，其正反两个外表面都涂了一层热融胶14B，这样，构成中间粘接层14的复合层就可以和附图1中的粘接层14-只包含一层热融胶薄膜-一样插在底片12和顶片16之间。
以下说明给出了制作附图1或附图2所示卡10的方法的例子。
为得到一种大规模生产电子器件(如卡10)的工业方法，需同时和／或一个接一个地制作多个器件，特别是在制作12、14和16三个层时要使用连续的条或卷。
首先要生产底层保护纸片12。
为此目的，如附图3A所示，起始点为纸片12，微电子电路或模块20粘贴在纸片12的上表面22上，对每个电子器件都是如此。
下一步，如附图3B所示，优选地通过在上表面22上进行丝网印刷而制作天线24。另一选择是，可以在固定和连接模块前制作天线。
最后，如附图3C所示，通过沉积导电粒26，实现微电子电路20与天线24的电气连接或耦合。
这样，在附图3C所示的操作结束时，已经有了一条或一卷纸底片12，接下来，它必须与其它层14和16叠合在一起。
下一步骤的说明显示在附图4中，它以分解透视图的形式示意性描述了底片12、中间粘接层14和顶层保护纸片16的叠合情况，其中，底片12事先已准备好，在中间层14上的合适之处，窗口或切口18也已事先做好。
因此，接下来是在下一步骤中(这一步图中未显示)制作叠层或夹层结构，它通过把三个叠加在一起的层12、14和16在例如加热层压操作中进行热压装配而成，也就是说，在导致热融胶融化的温度下，在叠层内构造中间层14(图1)或在中间粘接层14(图2)上构造胶层14B。
该滚压操作(也称为层压)最后将三个层变成了一个叠层，也将电子器件的总厚度减少至小于或等于260微米。
在滚压操作中，和每个微电子电路20垂直的窗口18使微电子电路避免受到损害。
为确保窗口18与微电子电路20相匹配，当然需要有装置对层12和14的卷或条进行定位。
通过热滚压进行装配的步骤结束时，条或卷上的电子器件，不论其是卡、标签、票券或标牌，必须用已知的方法-例如按照冲孔技术-进行剪切。
在把电子器件剪裁下来之前或之后的任何一个步骤中，当然可以在底12下或顶16上的保护纸片外的任何一个或两个表面上进行印刷。
因此，本发明使带有无接触电子存储器的电子器件的成本降低了，且厚度也变小了，它可能取代设有标识装置的其它产品，如带有磁条或条形码的可弯曲票券等，同时，这些新电子器件也是可生物降解的。
本发明并不仅局限于以上所述的实施例和方法。
不同的操作使带有微电子电路20和天线24的底层保护纸片12可能采用其它已知的工艺制作，比如可以先做好天线，随后在微电子电路定位过程中使其导电接触管脚朝向上表面22，并直接放在天线24的导电部分上(倒装法)，这样，就自动实现了微电子电路的连接。
使用微型金属丝连接或焊接技术(“线接”)也能实现微电子电路20和天线24的连接，但这种连接易碎而且比较厚。
无论中间粘接层14的结构如何，热融胶的存在可以避免依赖“封装”技术-该技术包括用树脂来保护微电子电路20及其连接。
所用的热融胶其性质在冷接触时也可具有轻微的粘性，这样，在热滚压操作前，可以使带有三层的叠层预先装配在一起。
保护纸片(12、16)和层14也可以用聚合物制作，这种聚合物主要是通常用在智能卡领域中的聚合物(PVC、PE、PP)。
这些层也能用混有聚合物的纤维素制作，这样可以改进其某些性能(水密性、机械强度等)。
本发明需要几个参数的结合。除了用小芯片(小于70微米)和薄的保护片外，还需要优选地使用中间热融或热密封层来装配整个器件。由于该层在冷却时具有柔软性，所以它具有以下优点：使硅芯片在滚压过程中可以直接与其接触而不会损害到芯片。从这一点考虑，中间层上的凹口并非是必需的。
用平滑的板子进行热滚压可以改善保护片的初始表面状态。
也可以采用纸片，它比先前提到的聚合物板更经济。
制作天线要优选地采用丝网印刷。这是因为很多在纸片上进行蚀刻(铝、铜等)的测试表明：化学变化导致纸起皱并使纸发黄。
另外，不可以在用丝网印刷制作天线前先印刷保护片(优点是：可以检验印刷质量，避免在安装芯片前出现废品)。在薄保护片，特别是纸片或聚合物板上使用丝网印刷技术时，如果不是特别小心，也可能引起另外一个问题。这个问题就是：墨水的变干会导致表面起皱。这个问题及其解决办法在专利申请FR 97／13734，3．10．97中作了说明。它们被当作参考包括在本发明的方法中，以制作有优越的表面质量(不起皱)的器件。
按照以上申请，丝网印刷的优点是：其制作的天线线条有精确的形状且导电质量好(银粒子)。根据上述申请中所述的方法，如果墨水涂在聚合物上且使其部分干燥，则用手多次对折器件，如五次，也不会损害天线。
另外，使用丝网印刷制作的混有银的天线，与使用蚀刻制作的天线比较，如果它通过下述连接成份与芯片连接，则连接成本更低，也更方便。
优选地，连接成份或是混有银的导电粒，此时芯片正面向上固定，或是导电胶点，此时芯片颠倒着固定(倒装法)。
与焊接金属线(线接)连接类型相比，这些连接更薄，且更抗机械应力。

Claims (15)

1．一种制作薄的、能弯曲折叠的无接触电子器件(10)的方法，此种电子器件如卡、标签、票券或标牌，它包含至少一个微电子电路(20)，该微电子电路布置在支撑体内，其具有的管脚与同样布置在支撑体内的接口天线(24)相连，而支撑体含有至少两个相对的保护片，即底片(12)和顶片(16)，该方法包括以下连续的步骤：
a)制作一个底层保护片(12)，通过：
a1)在纸底片的内表面(22)上放置至少一个微电子电路(20)；
a2)具体用丝网印刷方法在底片(12)的内表面(22)制作至少一个接口天线(24)；
a3)将微电子电路(20)的管脚与接口天线(24)进行电气连接(26)；
b)通过在底层保护纸片(12)上叠加中间粘接层(14，14A，14B)和顶层保护片(16)，来制作一个叠层，其中，中间层的上下两对面都有胶；
c)通过热压缩这三个叠加在一起的层(12，14，16)，使其装配在一起。
2．根据权利要求1的方法，其特征在于，装配步骤c)由一个热滚压操作组成。
3．根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，中间粘接层(14)上有一个与微电子电路(20)垂直的凹口(18)。
4．根据权利要求1到3之一的方法，其特征在于，中间粘接层(14)为一热融胶层。
5．根据权利要求1到3之一的方法，其特征在于，中间粘接层(14)是一层纸(14A)，其上下两对面都敷有一层热融胶(14B)。
6．根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，在制作底层保护片(12)的步骤a)过程中，顺序执行操作a1)、a2)和a3)。
7．根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，包括一个补充步骤，即在支撑体的底层(12)和顶层(16)保护片的外表面的一个及／或另一个上进行印刷。
8．根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，包括一个补充步骤，即沿着给定的卡、标签、票券或标牌的四周剪裁这类电子器件(10)。
9．根据上一权利要求的方法，其特征在于，若干电子器件(10)用成卷的保护片和粘接层同时制作，并且该电子器件在补充的剪裁步骤中进行分离。
10．根据上一权利要求的方法，其特征在于，至少有一层保护片是纸做的。
11．一种无接触电子器件(10)，如卡、标签、票券或标牌，它包含至少一个微电子电路(20)，该微电子电路布置在可弯曲的支撑体内，其具有的管脚(26)与同样布置在支撑体内的接口天线(24)相连，而支撑体含有至少两个相对的保护片，即底片(12)和顶片(14)，其特征在于，它包括一个厚度小于400微米的可折叠叠层，该叠层含有：
-一个底层保护片(12)，其内表面(22)承载有至少一个微电子电路和至少一个接口天线(24)；
-一个中间粘结层(14)，其上下两对面都敷有胶；
-及一个顶层保护片(16)。
12．根据上一权利要求的电子器件，其特征在于，中间粘接层(14)有一个与微电子电路(20)垂直的凹口(18)。
13．根据权利要求11或12之一的电子器件，其特征在于，中间粘接层(14)为一热融胶层。
14．根据权利要求11或12之一的电子器件，其特征在于，中间粘接层(14)是一层纸(14A)，其上下两对面都敷有一层热融胶(14B)。
15．根据权利要求11或12之一的电子器件，其特征在于，至少有一层保护片是纸做的。
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