ES2916458T3 - Proceso de selección y colocación de componentes electrónicos en el vacío - Google Patents

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Abstract

Un proceso para fabricar un artículo de fabricación laminado, que comprende los pasos de: cortar una pluralidad de agujeros de registro en una lámina (10) que contiene uno o más conjuntos de capas exteriores para una pluralidad de artículos de fabricación laminados; montaje de la lámina en una superficie (4) de un palé (1) que tiene una pluralidad de bujes (2) que se extienden hacia el exterior de la superficie (4), teniendo cada uno de dichos bujes (2) un diámetro exterior (2OD) y un eje de pasador interior, en donde la lámina (10) está montada en un palé móvil (1), de manera que cada uno de los agujeros de registro se mantiene tenso por el diámetro exterior (2OD) de uno de los bujes (2); y desplazar el palé con la lámina (10) montada en la superficie (4) del palé (1) a través de una pluralidad de estaciones de proceso en las que se realizan una pluralidad de operaciones sin retirar la pluralidad de agujeros de registro de la pluralidad de bujes (2) a fin de crear una pluralidad de artículos de fabricación laminados; en donde el eje del pasador interior de la pluralidad de bujes (2) sirve para recibir una pluralidad de pasadores de registro durante la pluralidad de operaciones a fin de proporcionar el registro de la lámina (4) durante dicha pluralidad de operaciones.

Description

DESCRIPCIÓN
Proceso de selección y colocación de componentes electrónicos en el vacío
Campo de la invención
La presente solicitud se refiere al campo de los procesos de fabricación que implican una lámina flexible delgada y, más particularmente, a la fabricación de tarjetas que tienen componentes electrónicos contenidos en láminas delgadas de anverso y reverso.
Antecedentes de la invención
Las tarjetas de cargo, crédito y débito que se fabrican hoy en día suelen incluir chips EMV y es necesario poder fabricar de forma eficiente dichas tarjetas con componentes electrónicos que sigan cumpliendo las estrictas normas de control de calidad exigidas por las organizaciones emisoras de tarjetas.
El documento US 2008/197533 A1 divulga un proceso de fabricación de tarjetas de pago donde se pega una pila fina y un dispositivo magnético reprogramable de forma autónoma a la superficie interior de una de las dos hojas laminadas exteriores delantera y trasera, intercalándolas todas dentro de un molde calentado. Se utilizan pasadores de registro junto con los agujeros de registro correspondientes en las hojas laminadas para establecer la alineación adecuada.
Breve descripción de la invención
La presente invención se dirige generalmente a un procedimiento para fabricar un artículo laminado de fabricación en donde una lámina con agujeros de registro cortados en la misma se monta en una superficie de un palé de manera que los agujeros de registro se mantienen enseñados por el diámetro exterior de los bujes mientras que un eje de pasadores de diámetro interior de los bujes es utilizado por los pasadores de registro durante múltiples pasos de procesamiento o en múltiples estaciones de procesamiento con el fin de proporcionar el registro de la lámina. Una estación de procesamiento es un paso de selección y colocación que coloca un conjunto de circuitos en una lámina que tiene adhesivo y se utiliza un vacío durante su colocación para minimizar las burbujas de aire entre la capa adhesiva y el conjunto de circuitos.
En consecuencia, es objeto principal de la presente invención proporcionar un proceso de fabricación mejorado para un artículo de fabricación en donde una matriz de circuito se monta en una lámina flexible delgada.
Este y otros objetos y ventajas de la presente invención serán evidentes para los expertos en la materia en relación con el dibujo y la descripción detallada de la invención expuesta a continuación.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1A ilustra un palé útil en la presente invención, mientras que la FIG. 1B es una sección transversal de la FIG. 1A. La FIG. 2 ilustra una lámina delgada montada en el palé de la FIG. 1 con un conjunto de circuitos colocado encima de la lámina, mientras que la FIG. 2A es una sección transversal de la FIG. 2.
La FIG. 3 ilustra el conjunto de circuitos de la FIG. 2.
Las FIGS. 4A-E ilustran los pasos de una operación de selección, mientras que las FIGS. 5A-F ilustran los pasos de una operación de colocación, los cuales forman parte de un paso de selección y colocación de un conjunto de circuitos en la parte superior de una lámina, cuyos resultados se ilustran en la FIG. 2.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se refiere a procesos de fabricación y, en una realización especialmente preferida, a procesos de fabricación capaces de fabricar tarjetas que cumplan con diversas normas de certificación, tales como tarjetas de identificación que deben cumplir con la norma ISO/IEC 7810 Tarjetas de identificación - Características físicas. Además, las tarjetas con bandas magnéticas deben cumplir partes de la norma ISO/IEC 7811; las tarjetas utilizadas para transacciones financieras deben cumplir la norma iSo /IEC 7813, las tarjetas con circuitos integrados con contactos deben cumplir la norma ISO/IEC 7816-1 y las tarjetas de proximidad deben cumplir la norma ISO/IEC 14443-1. Todas estas tarjetas pueden fabricarse de acuerdo con los procesos de la presente invención, que también son aplicables a cualquier otro proceso en donde se utilice al menos una lámina fina (por ejemplo, una lámina de 3 mil) como capa sobre la que se construye un artículo de fabricación durante múltiples pasos de procesamiento y la lámina se mueve entre varios pasos de procesamiento en los que la alineación precisa es crítica para el control del proceso. Por consiguiente, la presente invención también es útil para fabricar un núcleo laminado que puede utilizarse posteriormente en una operación de fabricación separada para fabricar las tarjetas que se acaban de describir.
De acuerdo con la presente invención, una o más láminas finas se tensan sobre un diámetro exterior de al menos dos (y preferiblemente 4) bujes situados en un palé. Los bujes se utilizan durante todo el proceso para registrar la lámina sin tener que volver a visitar los agujeros de registro de la lámina. En los pasos subsiguientes, un diámetro interior de los bujes sirve para recibir un pasador de registro en los diversos pasos de montaje para asegurar así el registro adecuado de la lámina. La lámina permanece en el palé hasta que los artículos individuales de fabricación, como las tarjetas, se cortan del conjunto. El uso del diámetro interior de los bujes también permite un registro muy preciso porque no cambia o se vuelve descuidado, a diferencia de un agujero en la lámina.
La presente invención se describirá ahora haciendo referencia a una realización especialmente preferida para la fabricación de una tarjeta de pago o similar que tiene una cara frontal, una cara posterior y una electrónica incrustada que debe colocarse en al menos una de las caras de las tarjetas. El proceso de fabricación de una tarjeta de este tipo puede describirse, en general, con los siguientes pasos u operaciones:
Paso 1: Las láminas superior e inferior preimpresas (normalmente de 3 mms de grosor) tienen agujeros de registro cortados en las láminas, así como cualquier agujero necesario para la electrónica Cada lámina tiene una o más conjuntos de tarjetas (por ejemplo, 6) en la misma.
Paso 2: Cada lámina se estira sobre un diámetro exterior de al menos dos (y preferiblemente 4) bujes situados en un palé. Los bujes se utilizan a lo largo de los restantes pasos del proceso para registrar la lámina sin tener que volver a recorrer los agujeros de registro de una lámina. En los pasos subsiguientes, un diámetro interior de los bujes sirve para recibir un pasador de registro en los diversos pasos de montaje para asegurar de esta forma el registro adecuado de la lámina. La lámina permanece en el palé hasta que se cortan las tarjetas individuales del conjunto.
Paso 3: Un palé con una lámina posterior se traslada a una estación en la que se tamiza el adhesivo UV en la parte posterior de la lámina superior. El adhesivo UV puede ser curado por humedad o por calor. Un adhesivo curado por la humedad comenzará a curarse inmediatamente y continuará curándose simplemente por la humedad del aire.
Paso 4: El palé del paso 3 se somete a un tratamiento UV que inicia la polimerización preliminar para que el adhesivo sea pegajoso.
Paso 5: El palé del paso 4 se traslada a una estación de selección y colocación. Se coloca una placa de circuito flexible completamente poblada con todos los componentes electrónicos sobre el adhesivo pegajoso de la parte posterior de la lámina superior. El adhesivo UV está empezando a curarse con la humedad. La lámina se calienta mientras se traslada al paso 6 para ayudar al curado por calor del adhesivo.
Paso 6: El palé del paso 5 se traslada a una estación de moldeo por inyección en donde se coloca un palé con una lámina inferior encima y se moldea por inyección una capa interna de plástico entre las dos láminas.
Paso 7: Las láminas se cortan a continuación para hacer tarjetas o núcleos laminados útiles para la posterior fabricación de tarjetas. Esto puede hacerse mediante troquelado o corte por láser.
Un punto clave en el flujo del proceso anterior es que una vez que la lámina inferior (o superior) tiene un agujero de registro cortado en la misma, ese agujero se utilizará una vez, y sólo una vez, para posicionar la lámina contra el palé, y a partir de entonces dicho registro se mantendrá constante mientras que el registro posterior se logrará mediante el uso del diámetro interior de los bujes. Debido a que los bujes están física y rígidamente fijados a un palé, el palé en donde se ha colocado la lámina puede ser movido físicamente entre pasos u operaciones y se puede mantener un registro muy preciso porque el registro de los bujes en relación con el palé y el registro de los agujeros en las láminas en relación con los bujes no cambiará. Esto también significa que la ubicación de los elementos colocados en las láminas, como los componentes electrónicos, no cambiará durante la fabricación, ya que las láminas se mantienen tensas gracias a sus agujeros de registro que se estiran sobre los bujes.
La invención se describirá ahora con mayor detalle con respecto a algunos de los pasos ya identificados y a las operaciones realizadas en relación con algunos de dichos pasos. En primer lugar, sin embargo, cabe señalar que una lámina determinada se utiliza mejor para procesar un conjunto de artículos, en lugar de un solo artículo, y en relación con la fabricación de tarjetas, un conjunto de seis es común dentro de la industria. También cabe señalar que la siguiente descripción describirá el uso de un conjunto de seis elementos, pero se pueden procesar varios conjuntos en un solo palé, para aumentar la producción de una sola línea de fabricación. Por lo tanto, el uso de un solo conjunto de seis elementos pretende ser ilustrativo, pero no limitativo.
Las FIGS. 1A y 1B ilustran un palé 1 que tiene cuatro bujes 2, cada uno de los cuales tiene un diámetro exterior 2OD y un diámetro interior 2ID, y una abertura 3 para las herramientas. Como se ilustra en la Fig. 1B, cada buje 2 está sostenido rígidamente por el palé 1 y se extiende por encima de una superficie superior 4 del palé 1.
Las Figs. 2A y 2B ilustran una lámina 10 tensada sobre el diámetro exterior 2OD de cada buje 2 ( que se realiza en el paso 2) así como un componente electrónico en forma de un conjunto de circuitos 11 montado en la lámina 10 (que se realiza en el paso 5). El conjunto de circuitos 11 se ilustra por sí mismo en la FIG. 3, en donde los componentes individuales no se ilustran, sino que, para facilitar la comprensión, se ilustran como si tuvieran un contorno del tamaño de una tarjeta, ya que los componentes individuales en sí mismos pueden variar, y el punto es que un conjunto de circuitos 11 completamente poblado se monta en la lámina 10 en el paso 5 de selección y colocación, que ahora se describirá con mayor detalle.
En el paso 5 de selección y colocación, el conjunto de circuitos 11 debe ser colocado con precisión en la parte superior de la lámina 10 y se ha encontrado que se obtienen resultados superiores cuando se utiliza una cámara de vacío en relación con la parte de colocación de este paso. Este mismo paso de proceso puede ser utilizado en otros procesos en los que es importante minimizar las burbujas situadas entre un componente electrónico y una lámina sobre la que se coloca.
Las FIGS. 4A-4E ilustran cómo el conjunto de circuitos 11 se carga en un cabezal de selección, que es la porción de recolección del paso 5 de selección y colocación.
En la FIG. 4A, el conjunto de circuitos 11 está situado en el nido localizador de circuitos 21, debajo del cabezal de selección 25. El nido localizador de circuitos 21 tiene dos pasadores de localización de circuitos 22 que están extendidos y sostienen los agujeros de localización de circuitos 12 y 13 (véase FIG. 3) en el conjunto de circuitos 11. El cabezal de selección 25 tiene dos pasadores de guía 26 que están retraídos.
En la FIG. 4B el cabezal de selección 25 ha bajado.
En la FIG. 4C los pines guía del cabezal de selección 26 se han extendido dentro del nido localizador de circuitos y dentro de los agujeros del cabezal de selección 14 y 15 (véase FIG. 3).
Se debe notar que mientras el agujero de localización del circuito 13 y el agujero del cabezal de selección 15 están etiquetados y descritos en esta descripción como agujeros, son en realidad, en una realización especialmente preferida, ranuras, como se muestra en la FIG. 3.
En la FIG. 4D los pines de localización del circuito 22 están retraídos.
En la FIG. 4E el cabezal de selección 25 es levantado lejos del nido localizador de circuitos 21 con el conjunto de circuitos 11 unido al mismo.
Una vez que el conjunto de circuitos 11 se acopla al cabezal de selección 25, la porción de selección y el paso de colocación 5 se completan, y entonces se colocará en la parte superior de la lámina 10, que se ilustra en las FIGS. 5A-5F. El registro entre el cabezal de selección 25 y la lámina 10 se mantiene mediante el uso de bujes 2 (no mostrados.) Las FIGS. 5A-5F incluyen una capa adhesiva 18 añadida en el paso 3 que también ha sido sometida a tratamiento UV en el paso 4. Obsérvese que el proceso no se limita a las aplicaciones en donde se aplica un adhesivo de curado UV, y que estos pasos se describen únicamente en relación con un proceso de fabricación especialmente preferido.
En la FIG. 5A el cabezal de selección 25 está situado sobre la lámina 10 (colocada en el palé 1) y la cámara de vacío 30 está levantada. Los pasadores guía del cabezal de selección 26 están todavía extendidos.
En la FIG. 5B el cabezal de selección 25 se mueve hacia abajo hasta una posición intermedia en donde los pasadores guía del cabezal de selección 26 entran en contacto con la lámina 10.
En la FIG. 5C, la cámara de vacío 30 desciende por encima de la lámina 10, cubriendo el cabezal de selección 25, para acoplarse con el casco 5 formado en la abertura 3 del palé 1 y entonces el aire es eliminado dentro de la cámara 30 a través del escape 101 para crear un vacío. El vacío ayuda a minimizar las burbujas de aire creadas entre la lámina 10 y el conjunto de circuitos 11 en los pasos posteriores y, a efectos de la presente invención, un vacío no se define como un vacío de espacio que está absolutamente desprovisto de materia, sino como un espacio parcialmente agotado por medios artificiales (como una bomba de aire).
En la FIG. 5D, el cabezal de selección 25 desciende completamente para que el conjunto de circuitos 11 entre en contacto con el adhesivo 18.
En la FIG. 5E el cabezal de selección 25 se mueve hacia arriba, mientras todavía hay vacío, dejando el conjunto de circuitos 11 sobre el adhesivo 18, y entonces el vacío se ventila.
En la FIG. 5F la cámara de vacío 30 se eleva para eliminar el vacío.
Aunque la presente invención se ha descrito en este documento con referencia a ciertas realizaciones preferidas, estas realizaciones se han presentado únicamente a modo de ejemplo, y no para limitar el alcance de la invención. Por ejemplo, aunque la descripción anterior expone una realización preferida útil para la fabricación de tarjetas, el proceso no se limita simplemente a la fabricación de tarjetas, y es aplicable a cualquier proceso en el que se inyecte poliuretano entre dos láminas muy finas de material (que puede ser de plástico, metal u otra sustancia, o una combinación de dichas composiciones) con componentes electrónicos y se desea que el poliuretano se cure completamente entre las láminas para formar un producto moldeado compuesto en el que se minimicen las burbujas, la presente invención tampoco se limita a las tarjetas que tienen láminas de plástico, ya que las tarjetas fabricadas según la presente invención pueden tener láminas superiores e inferiores de plástico, metal o una combinación de plástico y metal (y potencialmente otros tipos de materiales).

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un proceso para fabricar un artículo de fabricación laminado, que comprende los pasos de:
cortar una pluralidad de agujeros de registro en una lámina (10) que contiene uno o más conjuntos de capas exteriores para una pluralidad de artículos de fabricación laminados;
montaje de la lámina en una superficie (4) de un palé (1) que tiene una pluralidad de bujes (2) que se extienden hacia el exterior de la superficie (4), teniendo cada uno de dichos bujes (2) un diámetro exterior (2OD) y un eje de pasador interior, en donde la lámina (10) está montada en un palé móvil (1), de manera que cada uno de los agujeros de registro se mantiene tenso por el diámetro exterior (2OD) de uno de los bujes (2); y
desplazar el palé con la lámina (10) montada en la superficie (4) del palé (1) a través de una pluralidad de estaciones de proceso en las que se realizan una pluralidad de operaciones sin retirar la pluralidad de agujeros de registro de la pluralidad de bujes (2) a fin de crear una pluralidad de artículos de fabricación laminados;
en donde el eje del pasador interior de la pluralidad de bujes (2) sirve para recibir una pluralidad de pasadores de registro durante la pluralidad de operaciones a fin de proporcionar el registro de la lámina (4) durante dicha pluralidad de operaciones.
2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pluralidad de agujeros está compuesta por cuatro agujeros.
3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el artículo de fabricación laminado es una tarjeta de pago.
4. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde un conjunto está compuesto por seis capas exteriores.
5. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pluralidad de operaciones comprende:
asegurar al menos un componente electrónico (11) a cada una de las capas exteriores del conjunto;
inyectar un material de uretano en un molde que contiene la lámina (4); y
separar cada uno de los artículos de fabricación laminados de la lámina (10).
6. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, en donde la operación de asegurar al menos un componente electrónico (11) a cada una de las capas exteriores del conjunto comprende los pasos de:
aplicar un adhesivo (18) a una cara superior de la lámina (10); y
aplicar un circuito flexible completamente poblado a la cara superior de la lámina (10).
7. El proceso de acuerdo con la reivindicación 5, en donde la pluralidad de operaciones incluye la adición al molde de una segunda lámina que contiene al menos un segundo conjunto de capas exteriores para una pluralidad de artículos de fabricación laminados.
8. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde una de la pluralidad de operaciones comprende una operación de selección y colocación en donde al menos un componente electrónico (11) se monta en la lámina (10) en una cámara de vacío (30) en donde se ha creado un vacío parcial antes de montar el componente electrónico (11) en la lámina (10).
9. El proceso de acuerdo con la reivindicación 8, en donde la operación de selección y colocación comprende los pasos de:
posicionar la lámina (10) sobre una superficie situada debajo de un cabezal de selección (25) que sostiene al menos un componente electrónico (11) a través de una pluralidad de pasadores de guía del cabezal de selección (26) que se extienden hacia fuera desde el cabezal de selección (25) hacia la lámina (10);
desplazar el cabezal de selección (25) hacia abajo, en dirección a la lámina, de modo que las pasadores de guía del cabezal de selección (26) entren en contacto con una pluralidad de agujeros del cabezal de selección (14, 15) formados en la lámina (10);
cubrir el cabezal de selección (25) y la lámina (10) con una cámara de vacío (30) y luego eliminar el aire de la cámara de vacío (30) para crear un vacío;
bajar el cabezal de selección (25) hacia la lámina (10), de modo que el al menos un componente electrónico
(11) entre en contacto con la lámina mientras todavía hay vacío en la cámara de vacío (30);
levantar el cabezal de selección (25) para alejarlo de la lámina (10), mientras que el al menos un componente electrónico (11) permanece en contacto con la lámina (10) mientras sigue habiendo vacío en la cámara de vacío (30); y retirar la cámara de vacío (30).
10. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en donde la lámina (10) tiene un adhesivo (18) en una superficie superior que entra en contacto con el al menos un componente electrónico (11).
11. El proceso de acuerdo con la reivindicación 9, en donde la pluralidad de agujeros del cabezal de selección (14, 15) tiene una configuración de ranura.
12. El proceso de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la pluralidad de agujeros de registro está compuesta por cuatro agujeros de registro y la pluralidad de bujes (2) está compuesta por cuatro bujes, y en donde el registro de la lámina (10) durante dicha pluralidad de operaciones se mantiene mediante el uso de dicha pluralidad de pasadores de registro recibidos por dos o más de dichos cuatro bujes (2);
donde la pluralidad de operaciones comprende:
aplicar un adhesivo de curado UV a una superficie superior de la lámina (10);
someter la superficie superior de la lámina (10) a un tratamiento UV;
añadir una placa de circuito flexible completamente poblada a la superficie superior de cada una de las capas exteriores; inyectando una mezcla de uretano en un molde que contiene la lámina (10) y una segunda lámina que contiene un segundo conjunto de capas exteriores para la pluralidad de tarjetas de pago para formar un conjunto laminado; y separar cada una de la pluralidad de tarjetas de pago de la matriz laminada.
13. El proceso de acuerdo con la reivindicación 12, en donde el palé (1) se mueve físicamente entre un primer paso en el que la lámina (10) se monta en el palé (1) y un segundo paso en el que el adhesivo de curado UV se aplica a la superficie superior de la lámina (10), entre el segundo paso y un tercer paso cuando se añade una placa de circuito flexible completamente poblada, entre el tercer paso y un cuarto paso cuando se forma el conjunto laminado, y entre el cuarto paso y el quinto paso cuando la pluralidad de tarjetas de pago se separa del conjunto laminado.
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