KR102660470B1 - 금속 층을 갖는 스마트 카드 및 제조 방법 - Google Patents
금속 층을 갖는 스마트 카드 및 제조 방법 Download PDFInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
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Abstract
본 명세서에 개시된 다양한 기술에 따라 제조된 금속 층을 갖는 스마트카드. 스마트카드 스택 업의 하나 이상의 금속 층(ML)에는 금속 층이 커플링 프레임(CF)으로서 기능하도록 스마트카드 내에 배치된 관련된 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)에서 모듈 안테나의 적어도 일부와 중첩하는 슬릿(S)이 제공될 수 있다. 하나 이상의 금속 층(ML, CF1, CF2, 605, 609)은 플라스틱 층(AL, 608)으로 사전 적층되어 스마트카드를 위한 금속 코어 또는 클래드 서브 어셈블리(SAS, 615)를 형성할 수 있으며, 외부 인쇄 및/또는 오버레이 플라스틱 층은 금속 코어의 전방 및/또는 후방에 적층될 수 있다. 전방 및 후방 오버레이(OL, 602, 614)가 제공될 수 있다. 스마트카드를 위한 다양한 구조 및 제조 기술(적층을 위한 온도, 시간 및 압력 체계 포함)이 본 명세서에 개시된다.
Description
본 개시는 “접촉” 모드(ISO 7816-2)에서도 작동할 수 있는 듀얼 인터페이스(DI) 스마트카드 및 지불 객체(또는 지불 장치)를 포함하는, “비접촉” 모드(ISO 14443 또는 NFC/ISO 15693)에서 작동할 수 있는 RIFD(라디오 주파수 식별) 칩 또는 칩 모듈(CM)을 갖는 플라스틱 은행 카드, 플라스틱 금속 하이브리드 카드, 금속 내장형 카드, 금속 베니어 카드(veneer card), 풀 메탈 카드(full metal card), RFID 가능 SIM 카드(또는 지불 카드, 전자 티켓, 전자 식별 카드, 칩 카드 등), 웨어러블 기기(활동 추적기(activity tracker), 시계, 스마트 보석, 손목 밴드, 뱅글(bangle), 커프스(cuffs), 팔찌, 부적, 로켓, 반지 등) 및 액세서리(지불 슬라이더(payment slider), 키 포브(key-fob), 머니 클립, 지갑 등)와 같은 “스마트 카드” 또는 “지불 객체”(또는 “지불 장치”)를 포함하는 RFID 장치에 관한 것이다. 본 명세서에서의 개시의 일부는 접촉 인터페이스만을 갖는 스마트카드에 관한 것일 수 있다.
본 개시는 특정 ISM 주파수에서 공진하도록 튜닝된 커플링 프레임에 관한 것일 수 있다.
본 개시는 스마트카드, 금속 하우징, 금속 케이싱, 금속 플레이트, 보석 조각, 토큰, 태그에 주입, 실장, 삽입 또는 배치를 위해 또는 모든 지불 및 식별 애플리케이션에 사용하기 위한 부적 팔찌와 같은 와이어의 루프 또는 와이어의 나선형으로의 기계적 및 전기적 연결을 위해 적합한, 안테나 모듈(AM), 트랜스폰더 칩 모듈(TCM), 커플링 프레임(CF), 커플링 프레임의 스택(SCF), 일반적인 트랜스폰더를 포함하는 커플링 프레임 안테나(CFA), 통합된 커플링 프레임(CF)을 갖는 트랜스 폰더 칩에 관한 것이다.
본 명세서에 개시된 기술은 또한 비접촉 리더와 매우 근접하여 작동하는 키 카드, 의료 경고 태그, 액세스 제어 카드, 보안 배지, 키 포브, 웨어러블, 휴대 전화, 토큰, 작은 폼 팩터 태그, 데이터 캐리어 등의 형태의 비접촉 카드와 같은 “비보안 스마트카드 및 태그”를 포함하는 RFID 장치에 적용될 수 있다.
본 개시는 또한 트랜스폰더, 태그, 트랜스폰더 칩 모듈(TCM) 또는 안테나 칩 모듈(AM)의 레이저 또는 화학적으로 에칭된 평면 안테나의 설계 및 사용에 관한 것이다.
본 개시는 또한 커플링 프레임(CF), 커플링 프레임의 스택(SCF) 또는 오버래핑 커플링 프레임(OCF)에 제공되는 슬릿(또는 불연속지점)을 중첩하는 트랜스폰더 장치의 안테나 구조를 갖는 비접촉 리더 또는 터미널에 의해 생성된 전기장이 존재할 때 트랜스폰더 칩 모듈(TCM) 또는 안테나에 연결된 RFID칩(예를 들어, 일반적으로 태그, 트랜스폰더, 트랜스폰더 칩 모듈) 및 커플링 프레임(CF), 커플링 프레임의 스택(SCF) 또는 오버래핑 커플링 프레임(OCF) 사이의 유도성 커플링(IC)에 관한 것이다. 커플링 프레임은 고체 금속 구조, 금속 포일 또는 전자기적으로 투명하지 않은 전도성 층으로 이루어질 수 있다. 트랜스폰더 장치의 안테나 구조와 중첩하는 슬릿 또는 슬릿의 조합은 RFID 칩에 전력을 공급하기 위해 표면 에디(푸코(Foucault)) 전류 밀도를 집중시킨다.
본 개시는 또한 커플링 프레임의 공진 특성의 제어된 변화를 달성하기 위해 커플링 프레임에 연결된 유도성 또는 용량성 장치(인덕터 또는 캐패시터)의 사용에 관한 것이다.
본 개시는 또한 카드 본체, 웨어러블, 보석 또는 액세서리의 커플링 프레임에 적용 가능할 수 있다.
본 개시는 추가로 카드 본체 위치의 어레이를 갖는 사전 적층된 금속(일명 “금속 프리램(prelam)”), 사전 적층된 플라스틱-금속 또는 플라스틱-금속-플라스틱 인레이(inlay)에 관한 것일 수 있다.
본 개시는 또한 금속 상에 직접 디지털 인쇄하기 위해 외부 표면 상에 배치된 인쇄 향상 코팅을 갖는 금속 적층 층을 포함하는 비접촉 금속 스마트카드에 관한 것일 수 있다.
스마트카드는 카드 본체(CB) 또는 인레이 기판에 배치된 트랜스폰더 칩 모듈(TCM) 또는 안테나 모듈(AM)을 갖는 RFID 장치의 예이다.
트랜스폰더 칩 모듈(TCM)로 지칭될 수 있는 안테나 모듈(AM) 또는 안테나 칩 모듈은 일반적으로:
ㆍ 모듈 테이프(MT) 또는 칩 캐리어 테이프(CCT), 보다 일반적으로 간단히 지지 “기판”;
ㆍ 일반적으로 모듈 테이프(MT)의 “배면(face-down side)” 또는 “본드 면(bond side)” 또는 “칩 면(chip side)”(또는 표면) 상에 배치되는, 베어(bare), 패키징되지 않은 실리콘 다이 또는 칩 모듈(리드 프레임, 인터포저, 캐리어 등을 갖는 다이)일 수 있는 RFID 칩(CM, IC);
ㆍ RFID 칩은 그 안에 통합된 안테나를 가질 수 있지만, 일반적으로 RFID 칩과 외부 비접촉 리더와 같은 다른 RFID 장치 사이의 비접촉 통신을 수행하기 위해서 일반적으로 모듈 안테나(MA)가 필요함;
ㆍ 일반적으로 RFID 칩(IC)으로서 모듈 테이프(MT)의 동일한 배면 상에 배치되고 ISO 14443 및 NFC/ISO 15693과 같은 비접촉 인터페이스를 구현하기 위해 그와 연결되는 는 모듈 안테나(MA) 또는 안테나 구조(AS);를 포함한다.
비접촉 모드로 동작할 때, 수동 안태나 모듈(AM) 또는 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)은 RF에 의해 외부 RFID 리더로부터 전력을 공급받을 수 있고, RF에 의해 외부 RFID 리더와 통신할 수도 있다.
듀얼 인터페이스 안테나 모듈(AM) 또는 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)은 또한 접촉 모드(ISO 7816)에서 접촉 리더와 인터페이싱하기 위한 일반적으로 모듈 테이프(MT)의 “전면(face-up side)” 또는 “접촉면” 상에 배치되는 6 또는 8 개의 접촉 패드(CP 또는 “ISO 패드”)를 포함하는 접촉 패드 어레이(CPA)를 가질 수 있다. 연결 브리지(CBR)는 모듈 안테나와 같은 2 개의 구성요소와 모듈 테이프의 다른 배면 상의 RFID 칩 사이의 연결을 수행하기 위해 테이프의 전면에 배치될 수 있다.
종래의 안테나 모듈(AM) 또는 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)은 일반적으로 4 개의 면을 갖는 직사각형일 수 있으며, 6-접촉 모듈에 대해 대략 8.2 mm × 10.8 mm, 8-접촉 모듈에 대해 대략 11.8 mm × 13.0 mm로 측정될 수 있다. 본 명세서에 개시된 바와 같이, 일반적인 직사각형 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)은 종래의 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)보다 더 크거나 작은 폼 팩터를 가질 수 있다. 대안적으로, 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)은 원형, 타원형 또는 다른 비 사각형 형상일 수 있다.
모듈 안테나(MA)는 ISO 14443 및 NFC/ISO 15693과 같은 비접촉 인터페이스를 구현하기 위해 모듈 테이프(MT) 상에 배치될 수 있다. 접촉 패드(CP)는 ISO 7816과 같은 접촉 인터페이스를 구현하기 위해 모듈 테이프(MT) 상에 배치될 수 있다.
화학적 에칭(CES) 또는 레이저 에칭(LES) 여부에 관계없이 평면 안테나(PA) 구조 또는 간단히 “평면 안테나(PA)”는, 안테나 구조(AS)의 유형이며 모듈 테이프의 배면 상의 RFID 칩을 둘러싸는 모듈 테이프(MT)의 외부 영역에 배치되는 평면 직사각형 나선형의 형태의 긴 전도성 트레이스 또는 두 개의 단부를 갖는 트랙을 포함할 수 있다. 이로 인해 공간(실제로 하나의 긴 나선형 공간)에 의해 분리된 많은 트레이스 또는 트랙(실제로 하나의 긴 나선형 트레이스 또는 트랙)이 생성된다. 트랙(또는 트레이스) 폭은 대략 100 μm일 수 있다. 평면 안테나는 별도의 기판 상에와 같이 모듈 테이프 이외의 다른 곳 상에서 제조될 수 있고, 모듈 테이프에 결합될 수 있다.
US 8,672,232는 접착제를 통해 금속 층에 부착된 다수의 플라스틱 층으로 구성된 제1 조립체를 포함하는 카드를 개시한다. 제1 조립체를 형성하는 다수의 플라스틱 층은 제1 선택된 온도 및 압력 조건 하에서 적층되어 다수의 플라스틱 층을 미리 수축시키고, 제1 조립체를 응력을 완화시키고 제1 조립체를 치수적으로 안정되게 한다. 적층된 제1 조립체는 접착제 층을 통해 금속 층에 부착되어 제2 조립체를 형성하고, 이어서 제1 선택된 온도 미만의 온도에서 적층되어 휨 및 박리되지 않는 카드를 형성한다. 여기에서 청구항 1은 다음을 기술한다:
카드를 만드는 방법으로서,
제1 사전 결정된 두께의 제1 조립체를 형성하는 단계로서, 상기 제1 조립체는 플라스틱 재료의 적어도 2 개의 층을 포함하는, 제1 조립체를 형성하는 단계;
상기 제1 조립체를 형성하기 위해 제1 사전 결정된 온도 및 압력에서 상이한 플라스틱 재료의 적어도 2 개의 층을 첫째로 적층하는 단계;
상기 제1 적층 단계는 플라스틱 재료의 적어도 2 개의 층을 미리 수축시키고 이어서 제1 조립체를 형성하는 층의 치수 변화를 감소시키는 단계를 포함하며,
상기 제1 조립체 및 제1 조립체와 금속 층 사이의 접착제 층을 갖는 금속 층을 포함하는 제2 조립체를 둘째로 형성하는 단계; 및
제1 사전 결정된 온도보다 낮은 온도에서 제2 조립체를 적층하는 단계;를 포함한다.
청구항 11은:
카드로서,
층을 미리 수축시키고 이어서 그들의 치수 변화를 감소시키기 위해 제1 온도 및 압력에서 다수의 플라스틱 층이 적층된 다수의 플라스틱 층으로 구성되는 제1 조립체;
상기 제1 조립체는 내부 표면 및 외부 표면을 가지며; 욉 표면은 상기 카드의 상부 및 하부 면 중 하나를 정의한다;
금속 재료의 층 및 접착제 층; 금속 재료의 층은 내부 표면 및 외부 표면을 가진다;
금속 재료의 층의 내부 표면은 상기 접착제 층을 통해 제1 조립체의 내부 표면에 부착되며, 상기 제1 조립체, 접착제 층 및 금속 층의 조합은 제1 온도보다 낮은 온도에서 적층되는 제2 조립체를 형성하고, 금속 재료의 층의 외부 표면은 카드의 상부 및 하부면 중 다른 하나를 정의한다.
스마트카드 구조
일반적인 스마트 카드는 상부에 투명한 PVC 층을 갖는 폴리 염화비닐(PVC)로 만든 다수의 층을 포함한다. 표준 PVC 필름(호모 폴리머)은 76℃에서 VICAT 연화점을 갖는다. 상부 투명 층은 오버레이로서 지칭되며 폴리카모네이트계 재료(레이저 조각 가능)와 같은 PVC와 다른 재료 필름으로 제조될 수 있다. 오버레이 필름은 일반적으로 폴리아미드 핫멜트의 후면 코팅을 갖지만, 오버레이는 코팅되지 않을 수도 있다. 오버레이는 표면 아트워크를 보호하고 카드 쉘프(card shelf) 수명을 증가시킨다. 오버레이는 보안 기능 및/또는 마그네틱 스트라이프를 갖는 카드에 필요하며 전면(全面) 포일 카드와 함께 사용돼야 한다. 카드 구성은 ABS, PC, PVC, PETG, 폴리에스테르 등과 같은 합성 플라스틱 재료를 포함할 수 있다.
US 8,672,232에 관한 관찰
US 8,672,232의 교시에서, 제1 플라스틱 조립체가 단일 층일 수 있다는 언급은 없다. 단일 플라스틱 층은 온도 및 압력에서 적층되어 층을 예비 수축시키고 그 이후의 치수 변화를 감소시킨다. 단일 플라스틱 층의 이러한 사전 수축 절차는 아트워크의 인쇄 전에 수행될 수 있다.
US 8,672,232의 교시에서, 다수의 금속 층, 예를 들어 제1 플라스틱 조립체가 제1 금속 층에 적층되고, 별도로 제2 플라스틱 조립체가 제2 금속 층에 적층되는 두 개의 금속 층을 갖는 것으로 언급되지 않았다. 최종 단계에서, 제1 플라스틱 금속 층은 제2 플라스틱 금속 층에 접착식으로 부착된다.
US 8,672,232의 교시에서, 아트워크층 및 오버레이 층을 금속 플라스틱 조립체에 적층식 또는 접착식으로 부착하기 전에, 단일 플라스틱 층 또는 대향하는 결정 방향을 갖는 두 개의 플라스틱 층이 금속 층에 적층되어 미리 수축하는 과정을 촉진시킬 수 있다는 언급은 없다.
US 8,672,232의 교시에서, 폴리머 층의 수축 정도는 적층되는 시트의 사이즈와 직접적으로 관련이 있다는 언급은 없다. 다시 말해서, 시트 사이즈가 작을수록 수축 효과가 적다. 마찬가지로, 플라스틱 층에 적층되는 금속 층의 사이즈 및 두께는 열의 전달 및 플라스틱 층의 최종 수축에 영향을 미치며, 반대로 금속 층이 작을수록 플라스틱 층의 수축에 대한 제어가 커진다.
US 8,672,232의 교시에서, 제1 어셈블리 층이 다른 방향보다 결정 방향으로 더 크게 수축한다는 언급은 없다.
US 8,672,232의 교시에서, 플라스틱 조립체 층이 금속 시트의 사이즈와 치수가 다를 수 있다는 언급은 없다.
US 8,672,232의 교시에서, 카드를 형성하는데 사용된 상부 및 하부 플라스틱 조립체를 갖는 금속 시트가 적층된 스택 업(stack-up)으로부터 펀칭될 수 있다는 언급은 없다. 대신에, 제1 조립체는 이어서 적절한 접착제를 통해 금속 재료의 시트에 부착되어 제2 조립체를 형성한다. 이어서 제2 조립체는 제1 온도보다 낮은 제2 온도에서 적층되어 개별 카드를 형성하기 위해 절단될 수 있는 적층 “금속-플라스틱” 시트를 형성한다. 개별 카드는 이어서 개인화될(personalized) 수 있다.
US 8,672,232의 교시에서, 카드 본체를 조립하기 위한 최종 적층 공정이 “금속-플라스틱” 시트 대신 단일 카드 스택 업 구조로 수행될 수 있다는 언급은 없다.
US 8,672,232의 교시에서, 카드 본체를 조립하기 위한 최정 적층 공정이 “금속-플라스틱” 시트 대신에 약간 큰 사이즈의 카드 포맷을 사용하여 단일 카드 스택 업 구조로 수행될 수 있다는 언급은 없다. 후속 공정에서, 적층된 큰 사이즈의 카드 스택 업의 에지는 밀링, 트리밍 또는 달리 조정되어 적층된 큰 사이즈의 카드 스택 업의 치수를 원하는 값으로 만들 수 있다.
요컨대, US 8,672,232는 제1 온도에서 적층된 2 개의 플라스틱 층을 기술한 다음, 제2 온도(제1 보다 낮은 온도)에서 금속 층에 접착제 층으로 적층된 것을 기술한다.
이 발명의 실시예에서 제안된 일부 옵션(대안, 다른 구성)은 다음을 포함할 수 있다:
1. 하나의 플라스틱 층, 다른 층은 금속 포일(홀로포일(holofoil)), 종이, 양털 등으로 제조될 수 있다.
2. 단지 하나의 적층 단계
3. 2 개의 적층 단계가 있으나, 제2 단계(오버레이)는 제1 적층 단계와 동일하거나 더 높은 온도를 가질 수 있다.
4. 클래드(“프리램”, 또는 “코어”, 또는 서브 어셈블리 “SAS”)를 생성하기 위해 적어도 하나의 플라스틱 층을 적어도 하나의 금속 층에 적층한 다음, 클래드의 전방과 후방 중 적어도 하나에 외부 층을 적층한다. 외부 층은 인쇄 층 및 오버레이를 포함할 수 있다. 클래드의 전방 상에 배치된 외부 층은 “전방(면) 서브 어셈블리”로 지칭될 수 있고, 클래드의 후방 상에 배치된 외부 층은 “후방(면) 서브 어셈블리”로 지칭될 수 있다. 외부 층(전방 및/또는 후방 면 서브 어셈블리)은 일반적으로 카드 사이즈이다(외부 치수는 전체 카드와 동일함). 카드의 일부 내부 금속 층은 전체 카드의 외부 치수보다 작은 외부 치수를 가질 수 있다.
하나의 적층 단계에서, 전방 투명 오버레이 층, 전방 인쇄 플라스틱 층, 접착제 층, 코어 금속 층, 접착제 층, 후방 인쇄 플라스틱 층 및 후방 투명 오버레이 층(자기 스트라이프 포함)이 정의된 온도 및 압력에서 하나의 단계로 함께 적층된다. 코어 금속은 플라스틱 층과의 하나의 단계의 적층 공정 전에 함께 접착식으로 부착된 두 개의 금속 층으로 구성될 수 있다.
다른 고려사항은 수축을 보상하기 위한 더 큰 그래픽, 수정된 지속 시간 및 압력으로 냉온 적층 사이클을 제어하기 위한 수정된 적층 공정, 및 적층 플레이트의 유형이다.
본 발명에 따른 스마트카드의 대안적인 실시예, 예 또는 구성(제조 방법)을 참조하여 일부 대안적인 구성이 이하에서 설명될 수 있다.
일반적인 의견
본 명세서에 개시된 그들의 다양한 실시예에서, 스마트카드는 다양한 층의 합성 플라스틱 재료 및 금속 포일을 포함할 수 있다. 일반적으로, 이들 층은 본 명세서에 개시된 바와 같이 약간의 변형이 있는(일부 층은 전체 카드보다 작을 수 있음, 일부 층은 초기에 전체 카드보다 클 수 있음 등) 카드와 동일한 전체 사이즈(54 mm × 86 mm)를 가진다. 각각의 층은 전면 및 후면을 가질 수 있다. 도면에서, 전면은 일반적으로(보여지는) 상부면으로 도시되며, 후면은 일반적으로 (보여지는 표면으로) 하부로 도시된다. 개별 층은 각각 두께를 가질 수 있다. 일부 층은 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)을 수용하기 위한 개구를 가질 수 있다.
본 발명의 일반적인 목적은 스마트카드를 제조하기 위한 향상된 기술을 제공하는 것이다. 이들 기술은 플라스틱-금속 또는 플라스틱-금속-플라스틱 스마트카드를 포함하는 스마트카드의 다양한 분류에 적용 가능할 수 있다.
일반적으로, 본 발명은 스마트카드 내의 금속 층(ML)이 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)의 모듈 안테나(MA, PA)의 적어도 일부로 연장하거나 또는 중첩되는 슬릿(S) 또는 비 전도성 스트라이프(NCS)를 갖는 “슬릿 기술”에 기초한다. 슬릿(S)은 금속 층(ML)이 카드와 외부 리더 사이의 비접촉 통신을 강화시키는(약화가 아닌) 커플링 프레임(CF)으로서 기능하게 한다. 이는 예를 들어 US 9475086, US 9798968, US 15939282, US 9489613, 및 US 9390364에 기술된다.
일부 금속 층은 그 주변부(외부 에지)로부터 그 내부 위치로 연장하는 슬릿(S) 또는 비 전도성 스트라이프(NCS)를 가질 수 있으며, 슬릿(또는 NCS)은 트랜스폰더 칩 모듈의 모듈 안테나의 적어도 일부와 중첩하도록 배치되어, 커플링 프레임(CF)으로서 기능하도록 구성된다. 일반적으로, 슬릿(S)은 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)을 위한 개구(MO)로 연장될 것이다.
일부 예에서, 금속 층의 에지 프로파일은 금속 층의 외부 에지가 모듈 안테나와 중첩되도록 할 수 있고, 금속 층은 슬릿(또는 모듈 개구)을 요구하지 않고 커플링 프레임으로서 기능할 수 있다.
본 발명에 따르면, 일반적으로, 금속 층을 갖는 스마트카드는 본 명세서에 개시된 다양한 기술에 따라 제조될 수 있다. 스마트카드 스택 업의 하나 이상의 금속 층(ML)은 금속 층이 커플링 프레임(CF)으로서 기능하도록 스마트카드 내에 배치된 연관된 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)의 모듈 안테나(MA)의 적어도 일부와 중첩하는 슬릿(S)이 제공될 수 있다. 하나 이상의 금속 층(ML, CF1, CF2, 605, 609)은 플라스틱 층(AL, 608)으로 미리 적층되어 스마트카드를 위한 금속 코어 또는 클래드 서브 어셈블리(SAS, 615)를 형성할 수 있으며, 외부 인쇄 및/또는 오버레이 플라스틱 층은 금속 코어의 전방 및/또는 후방에 적층될 수 있다. 전방 및 후방 오버레이(OL, 602, 614)가 제공될 수 있다. 스마트카드를 위한 다양한 구조 및 제조 기술(적층을 위한 온도, 시간 및 압력 체계 포함)이 본 명세서에 개시된다.
본 발명의 일부 실시예(예)에 따르면, 카드 본체를 갖는 스마트카드를 제조하는 방법은, 2 개의 금속 층 및 적층에 의해 2 개의 금속 층 사이에 배치되고 접합되는 유전체 층을 갖는 서브 어셈블리로서 카드 본체의 일부를 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다. 방법은 서브 어셈블리를 위한 전방 및 후방 오버레이를 제공하는 단계; 및 스마트카드에 대한 카드 본체를 형성하기 위해 서브 어셈블리에 오버레이를 적층하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
방법에서,
제1 적층 단계에서, 두 개의 금속 층 및 유전체 층의 서브 어셈블리는 제1 온도에서 적층될 수 있으며; 그리고
제2 적층 단계에서, 전방 및 후방 오버레이는 제1 적층 단계와 동일하거나 또는 더 높은 온도에서 서브 어셈블리에 적층될 수 있다.
대안적으로, 방법에서, 서브 어셈블리 및 전방 및 후방 오버레이는 모두 단일 공정 단계에서 적층될 수 있다.
전방 및 후방 인쇄 코어 층(PCL)은 전방 및 후방 오버레이 각각과 서브 어셈블리 사이에 제공될 수 있으며; 전방 및 후방 인쇄 코어 층을 적층하는 단계는 전방 및 후방 오버레이와 함께 적층될 수 있다.
금속 층 중 적어도 하나는 금속 층의 외부 에지로부터 그의 내부 위치로 연장하는 슬릿(S) 또는 비 전도성 스트라이프(NCS)를 가질 수 있고, 슬릿(S)은 스마트카드 내에 배치된 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)의 모듈 안테나(MA)의 적어도 일부에 중첩하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예(예)에 따르면, 스마트카드는: 금속 층의 외부 에지로부터 그의 내부 위치로 연장하는 슬릿(S) 또는 비 전도성 스트라이프(NCS)를 갖는 적어도 하나의 금속 층(ML)을 포함하는 서브 어셈블리(SAS) ― 슬릿(S)은 스마트카드 내에 배치된 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)의 모듈 안테나(MA)의 적어도 일부에 중첩하도록 배치될 수 있음 ―; 및 비접촉 통신이 가능한 스마트카드를 위한 카드 본체를 형성하기 위해 금속 층의 적어도 일면에 적층된 접착제 층(AL)을 포함하는 적어도 하나의 플라스틱 층(OL)을 포함하는 것 특징으로 할 수 있다.
서브 어셈블리(SAS)는 2 개의 금속 층(ML, CF1, CF2); 및 2 개의 금속 층 사이에 배치되고(개재되고(sandwiched)) 결합되는 절연체 층(AL)을 포함할 수 있다. 내부 플라스틱 층(IPL)은 금속 층의 외부 표면 상에 배치될 수 있다.
하나의 금속 층만이 있을 수 있으며, 이는 카드의 전방 표면에 배치될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예의 일부에서, 캐패시터(CAP)가 슬릿(S)을 가로질러 연결될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예(예)에 따르면, 스마트카드는 에지 특징부를 갖는 단일 턴 폐쇄 루프 안테나로서 형성되는 금속 층(ML2)를 포함하여, 스마트 카드 내에 배치되는 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)의 모듈 안테나는 연속 폐쇄 회로 루프 안테나 상의 하나 이상의 내부 또는 외부 에지 위치와 중첩할 수 있다.
본 발명의 일 실시예(예)에 따르면, 사전 적층된 금속 코어 인레이로부터 금속 하이브리드 스마트카드를 제조하는 방법은: 전방 투명 오버레이 층과 2×8 카드 본체 사이트의 기존 시트 포맷을 갖는 전방 인쇄 층의 결합(또는 조합)에 의해 전방 서브 어셈블리를 제공하는 단계; 후방 투명 오버레이 층과 동일한 시트 포맷을 갖는 후방 인쇄 층을 결합(또는 조합)함에 의해 후방 서브 어셈블리를 제공하는 단계; 칩 모듈의 일부를 수용하기 위해 동일한 포맷(2×8)의 각 사이트에서 개구를 갖는 금속 층을 제공하는 단계; 금속 층의 양 면 상에 접착제 백킹 을 갖는 합성 플라스틱 층 또는 접착제 층 및 합성 플라스틱 층을 제공하는 단계;를 포함할 수 있으며, 제1 공정 단계에서 합성 플라스틱 층 및 접착제 층(전방 및 후방)을 금속 코어에 적층하여 사전 적층된 금속 인레이를 형성하며, 금속 코어의 양 면 상의 합성 플라스틱 층은 압력 및 온도의 영향 하에 수축하며; 제2 공정 단계에서 사전 적층된 금속 인레이에 대해 전방 및 후방 서브 어셈블리를 적층하여 전방 및 후방 인쇄 층의 최소 수축을 가져오는 완전한 카드 스택 업 구성을 형성한다. 슬릿(S) 또는 비 전도성 스트라이프(NCS)는 각각의 인레이 사이트에서의 금속 층의 개구로부터 2×8 어레이의 카드 본체 각각의 주변 에지를 넘어서는 위치로 연장하여 제공되어 최종 카드 본체의 금속 층은 비접촉 인터페이스에 대한 커플링 프레임으로서 기능한다. 플라스틱 슬러그는 사전 적층 전에 금속 인레이의 각 사이트에서 리세스 개구에 배치될 수 있다. 제3 공정 단계에서, 각각의 사이트로부터의 카드 본체는 금속 코어를 갖는 최종 적층 시트로부터 기계적으로 제거(밀링(milling), 와이어 침식(wire eroding), 펀칭 등)된다. 리세스 영역은 전방 서브 어셈블리를 통해 칩 모듈을 수용하기 위해 플라스틱 슬러그 내로 밀링될 수 있다. 자기 스트립은 후방 플라스틱 서브 어셈블리에 포함될 수 있다. 스마트카드는 “플라스틱-금속-플라스틱” 하이브리드 카드일 수 있다.
본 발명의 일 실시예(예)에 따르면, 단일 또는 다수의 금속 층을 갖는 금속 코어 인레이로부터 금속 내장 스마트카드로도 알려진 금속 하이브리드 스마트카드를 제조하는 방법은: 전방 투명 오버레이 층과 2×8 카드 본체 사이트의 기존 시트 포맷을 갖는 전방 인쇄 층의 결합(또는 조합)에 의해 전방 서브 어셈블리를 제공하는 단계; 후방 투명 오버레이 층과 동일한 시트 포맷을 갖는 후방 인쇄 층을 결합(또는 조합)함에 의해 후방 서브 어셈블리를 제공하는 단계; 듀얼 인터페이스 칩 모듈의 일부를 수용하기 위해 동일한 포맷(2×8)의 각 사이트에서 선택적 개구로서 금속 코어 인레이를 제공하는 단계; 금속 층 인레이의 양 면 상에 접착제 층을 제공하는 단계;를 포함할 수 있으며, 하나의 적층 단계에서: 금속 코어 인레이로의 합성 플라스틱 층 및 접착제 층(전방 및 후방)은 함께 적층되어 전방 및 후방 인쇄 층의 최소 수축을 가져오는 완전한 카드 스택 업 구성을 형성한다. 슬릿(S) 또는 비 전도성 스트라이프(NCS)는 각각의 인레이 사이트에 듀얼 인터페이스 칩 모듈의 의도된 위치로부터 또는 각 인레이 사이트에서 금속 층의 개구로부터 2×8 어레이의 각 카드 본체의 주변 에지를 넘어서는 위치로 연장하여 제공되어, 최종 카드 본체의 금속 코어는 비접촉 인터페이스를 위한 커플링 프레임으로서 기능한다. 최종 공정 단계에서, 각각의 사이트로부터의 카드 본체는 금속 코어를 갖는 플라스틱 적층 층으로부터 기계적으로 제거(밀링, 와이어 침식, 펀칭 등)된다. 리세스 영역은 전방 서브 어셈블리를 통해 듀얼 어셈블리 칩 모듈을 수용하기 위해 밀링될 수 있다. 자기 스트립은 후방 플라스틱 서브 어셈블리에 포함될 수 있다. 금속 코어 인레이는 접착제 코팅된 유전체 층에 의해 분리되는 슬릿을 갖는 2 개의 금속 층을 포함할 수 있다. 접착제 코팅 층은 그 두께를 최소화하기 위해 분무되거나 실크 스크린 인쇄될 수 있다. 스마트카드는 “플라스틱-금속-플라스틱” 하이브리드 카드 또는 금속 내장형 카드일 수 있다.
본 발명의 일 실시예(예)에 따르면, 하나 이상의 플라스틱의 층에 적층된 금속 코어 또는 금속 면을 갖는 플라스틱-금속-플라스틱 스마트카드를 제조하는 방법은: 플라스틱 층 중 하나 이상을 그들의 Tg 또는 Vicat 온도 위의 T1a 값으로 가열하는 사이클을 가열하는 사이클을 수행하고 그 후에 플라스틱 층을 냉각하는 단계; 및 교번 온도 T1b, T1c 등에서 사이클을 반복하는 단계를 포함할 수 있다. 가열 및 냉각 사이클은 시트 형태, 롤-투-롤(roll-to-roll), 또는 선택적인 스페이서 층을 갖는 플라스틱 재료의 코일 상에서 플라스틱 층으로 압력 하에서 수행되어, 층의 서로의 고착을 방지할 수 있다. 열 사이클링 후에, 플라스틱 층이 인쇄될 수 있다. 플라스틱 층은 폴리 염화비닐(PVC), 폴리 카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜 변형(PET-G)을 포함할 수 있다. 상이한 층은 상이한 플라스틱 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예(예)에 따르면, 사전 적층된 금속 인레이로부터 금속 베니어 스마트 카드를 제조하는 방법은: 각 사이트를 갖는 카드 본체 위치의 어레이를 갖는 인레이 포맷 2×8, 4×8, 2×7, 4×7 등의 두께가 550 μm인 금속 시트를 제공하는 단계, 각 사이트는: 칩 모듈의 임플란트를 수용하기 위한 윈도우(13.1 mm × 11.9 mm, 깊이 ~250 μm 및 1.3 mm의 립) 및 칩 모듈의 성형체(mold mass)를 수용하기 위한 금속의 개구(9.5 mm × 8.5 mm), 각 개구로부터 각 카드 사이트의 주변 에지를 넘어서는 영역으로 연장하는 레이저 정의 슬릿(전면에서 100 μm 이하의 폭을 가짐), 개구의 영역 주위에서 금속 시트의 밑면에 있는 각 사이트에서 200 μm의 깊이를 갖는 리세스 영역(기계적으로 밀링, 침식 또는 화학적으로 에칭됨) 및 기계적 강도를 향상시키기 위해 개구의 주변 에지 주위에 계단 프레임을 남기고 슬릿 주위의 영역을 재안정화시키기 위해 접착 백킹된 플라스틱 삽입부 또는 비전도성 삽입부로 리세스 영역을 채워 넣는 슬릿이 마련되고; 기계적으로 마련된 금속 시트의 밑면에 후방 접착제 층(~ 75 μm) 및 합성 플라스틱 층(~ 50 μm)을 제공하는 단계, 제1 제조 단계에서, 샌드위치(sandwich)를 적층하여 금속 베니어 스마트카드를 위한 사전 적층된 금속 인레이를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다. 마일라(mylar) 플라스틱 시트가 처리 및 가공 중의 스크래치를 방지하기 위해 금속 시트의 전면에 부착될 수 있다. 플라스틱 슬러그는 사전 적층 이전에 메탈 인레이 시트에서 각 사이트에 칩 모듈을 수용하기 위해 개구에 배치될 수 있다. 제2 제조 단계에서, 후방 투명 오버레이 층(~ 50 μm) 및 후방 인쇄 층(~ 125 μm)이 사전 적층된 금속 인레이에 적층된다. 카드 본체는 최종 적층 시트로부터 추출되며 개인화된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 통합된 금속 슬러그를 갖는 사전 적층된 금속 인레이로부터 금속 베니어 스마트카드를 제조하는 방법은: 각 사이트를 갖는 카드 본체 위치의 어레이를 갖는 적절한 인레이 포맷으로 ~200 μm의 두께를 갖는 전면 금속 시트를 제공하는 단계, 각 사이트는: 칩 모듈의 임플란트를 수용하기 위한 윈도우, 각 윈도우로부터 각 카드 사이트의 주변 에지를 넘어 연장하는 레이저 정의 슬릿이 마련되고; 슬릿 및 모듈 개구를 갖는 커플링 프레임으로서 작용하기 위해 인레이 포맷으로 각 사이트에 규정된 중량을 갖는 금속 슬러그(250 μm)의 부착을 지원하기 위해 제1 접착제 층(75 μm)을 제공하는 단계; 지지 프레임으로서 작용하기 위해 각 금속 슬러그를 수용하기 위한 개구를 갖는 플라스틱 층(선택적으로 착색됨)을 제공하는 단계; 사전 적층을 위한 준비에서, 인레이 스택 업 구조를 완료하기 위해 제2 접착제 층(75 μm) 및 합성 플라스틱 층(50 μm)을 제공하는 단계;를 포함할 수 있다. 최종 적층 단계에서, 오버레이 층 및 인쇄 그래픽 층은 통합된 금속 슬러그를 갖는 사전 적층된 금속 인레이에 적층된다. 커플링 프레임으로서 작용하는 금속 슬러그는 시스템의 주파수 응답 및 대역폭을 조절하기 위해 그의 슬릿을 가로질러 연결된 캐패시터를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 전방 금속 층의 슬릿이 제거될 수 있고, 선택적으로 차폐 물질을 갖는 커플링 프레임 안테나(부스터 안테나를 대체)가 비접촉 인터페이스를 지원하기 위해 인레이 스택 업 구조로 도입된다. 선택적으로 캐패시터는 커플링 프레임 안테나의 슬릿(공극 또는 분리 갭이라고도 할 수 있음)을 가로질러 연결되어 RF 성능을 최적화할 수 있다. 선택적으로, 전방 금속 층은 접힌 커플링 프레임 또는 3차원 커플링 프레임을 생성하기 위해 전기적으로 연결되거나 커플링 프레임 안테나의 통합 부분을 형성할 수 있다. 사전 적층된 금속 인레이는 칩 모듈을 수용하기 위한 윈도우를 갖는 금속 층, 적절한 접착제로 부착된 페라이트 차폐 재료의 전략적 위치를 수용하기 위한 금속 층의 리세스 영역을 포함할 수 있다. 사전 적층을 위한 인레이 스택 업을 생성하기 위해 접착제 층과 플라스틱 기판 층을 추가하여 인레이가 완성된다.
상기 구성에서 커플링 프레임 안테나는 트랜스폰더 칩 모듈을 수용하기 위해 슬릿/공극 및 개구를 갖는 “단일 루프 말굽형(horseshoe) 안테나”로 지칭될 수 있다. 슬릿/공극은 연속적인 폐쇄 회로 루프 상의 하나 이상의 위치와 중첩하는 트랜스폰더 칩 모듈의 모듈 안테나를 갖는 단일 턴 폐쇄 루프 안테나의 형태를 변경함으로써 제거될 수 있다. 본질적으로, 안테나의 형상은 직사각형이 아닐 수 있다.
단일 트랙 또는 상호 맞물림된 어레이와 병렬로 작동하는 용량성 스트럿(capacitive strut)이 그와 통합될 수 있다.
대안적으로, 커플링 프레임 안테나(CFA)는 페라이트 재료 또는 샌더스트 분말(sendust powder)의 전략적 위치를 수용하기 위한 리세스 영역을 갖는 금속 슬러그 커플링 프레임에 의해 대체될 수 있다. 이 구성에서, 비접촉 인터페이스는 금속 베니어 스마트카드의 비금속면에서 작동한다.
그들의 다양한 실시예에서, 본 명세서에 기술된 발명은 RFID 애플리케이션, 지불 스마트카드, 보안 식별 카드, 액세스 제어 카드, 지불 객체, 웨어러블 기기, 스마트 보석 등과 같은 산업 및 상업에 관한 것일 수 있다.
본 명세서에 개시된 본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점 및 그들의 다양한 실시예는 후술하는 일부 예시적인 실시예의 설명에 비추어 명백해질 수 있다.
본 개시의 실시예를 상세히 참조할 것이며, 이의 비제한적인 예는 첨부 도면(FIG)에 도시될 수 있다. 일부 도면은 다이어그램 형태일 수 있다. 도면의 일부 요소는 예시를 명확하게 하기 위해 과장될 수 있고, 다른 요소는 생략될 수 있다.
도면에 나타나는 임의의 텍스트(범례, 메모, 참조 번호 등)가 본 명세서에 참고로 포함된다.
일부 요소는 숫자 대신에 또는 부가하여 문자(“AM”, “CES”, “CF”, “CM”, “IPL”, “LES”, “MA”, “MT”, “ML”, “MO”, “NCS”, “OL”, “PCL”, “S”, “SAS”, “TCM” 등)로 지칭될 수 있다. 다양한 실시예에서 일부 유사한(실질적으로 동일함 포함) 요소는 “2020”과 같은 주어진 숫자로 “A”, “B”, “C” 등과 같은 다른 문자 등과 이들의 변형이 뒤따르는(“2020A”, “2020B”, “2020C”) 유사한 번호가 매겨질 수 있으며, 단순히 숫자(“2020”)로 지칭되는 집합적(한번에 모두) 또는 개별적(한번에 하나씩)일 수 있다.
본 명세서에 제시된 도면은 웨어러블 기기와 같은 지불 객체 또는 금속 하이브리드 또는 금속 베니어 스마트카드와 같은 RFID 장치의 다른 실시예를 도시할 수 있다. 도면의 일부는 예시를 명확하게 하기 위해 트랜스폰더 칩 모듈 또는 모듈 안테나와 같은 구성요소를 생략할 수 있다. 도면 중 일부는 커플링 프레임 또는 플라스틱-금속-플라스틱 인레이와 같은 RFID 장치의 구성요소만을 도시할 수 있다.
도 1a는 적층 전의 DIF “플라스틱-금속-플라스틱” 하이브리드 카드의 다이어그램(분해 사시도)이다. 카드에 삽입하기 위한 칩 모듈이 도시된다.
도 1b는 적층 전의 DIF “플라스틱-금속-플라스틱” 하이브리드 카드에 대한 대안적인 구조의 다이어그램(분해 사시도)이다. 금속 코어는 칩 모듈의 의도된 위치로부터 반대 방향으로 나오는 슬릿을 각각 갖는 2 개의 금속 층을 가질 수 있다.
도 1c는 “플라스틱-금속-플라스틱” 하이브리드 카드의 계단형 리세스에 끼워 맞추기 위한 슬러그의 다이어그램(사시도)이다.
도 1d는 칩 모듈의 더 상세한 도면이다.
도 2a는 적층 서브 어셈블리(SAS)의 일부로서 하나의 금속 층을 특징으로 하는 플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드의 층의 개략도이다.
도 2b는 적층 서브 어셈블리(SAS)의 일부로서 하나의 금속 층을 특징으로 하는 플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드의 층의 부분적으로 분해된 에지-온(edge on) 개략도이다.
도 3a는 적층 서브 어셈블리(SAS)의 일부로서 슬릿(S) 및 지지 패널(S)을 갖는 커플링 프레임(CF)을 특징으로 하는 플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드의 층의 개략도이다.
도 3b는 적층 서브 어셈블리(SAS)의 일부로서 슬릿(S) 및 지지 패널(S)을 갖는 커플링 프레임(CF)을 특징으로 하는 플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드의 층의 부분적으로 분해된 후방 개략도이다.
도 4a는 적층 서브 어셈블리(SAS)의 일부로서 슬릿(S) 및 모듈 개구(MO)를 갖는 2 개의 커플링 프레임(CF)을 갖는 금속 코어를 특징으로 하는 플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드의 층의 개략도이다.
도 4b는 적층 서브 어셈블리(SAS)의 일부로서 슬릿(S) 및 모듈 개구(MO)를 갖는 2 개의 커플링 프레임(CF)을 갖는 금속 코어를 특징으로 하는 플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드의 층의 부분적으로 분해된 개략도이다.
도 5a는 적층 서브 어셈블리(SAS)의 일부로서 슬릿(S) 및 모듈 개구(MO)를 갖는 하나의 커플링 프레임(CF1)과 연장된 슬릿(S2)을 갖는 제2 커플링 프레임(CF2)인 2 개의 커플링 프레임(CF)을 갖는 금속 코어를 특징으로 하는 플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드의 층의 개략도이다.
도 5b는 적층 서브 어셈블리(SAS)의 일부로서 슬릿(S) 및 모듈 개구(MO)를 갖는 하나의 커플링 프레임(CF1)과 연장된 슬릿(S2)을 갖는 제2 커플링 프레임(CF2)인 2 개의 커플링 프레임(CF)을 갖는 금속 코어를 특징으로 하는 플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드의 부분적으로 분해된 확대도이다.
도 6a는 적층 서브 어셈블리(SAS)의 일부로서 슬릿(S) 및 모듈 개구(MO)를 갖는 2 개의 커플링 프레임(CF)을 갖는 금속 코어를 특징으로 하는 플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드의 층의 개략도이다.
도 6b는 적층 서브 어셈블리(SAS)의 일부로서 슬릿(S) 및 모듈 개구(MO)를 갖는 2 개의 커플링 프레임(CF)을 갖는 금속 코어를 특징으로 하는 플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드의 층의 부분적으로 분해된 개략도이다.
도 7은 접착제 층을 사용하여 스마트카드 스택의 인접한 층에 적층된 슬릿(S)을 갖는 금속 층(ML)의 단면도로서, 슬릿(S) 근처의 영역의 확대도를 도시한다.
도 8a는 전방 금속 층(ML) 상의 슬릿(S)을 갖는 금속 베니어 스마트카드의 분해도이다.
도 8b는 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)을 수용하기 위해 리세스의 영역에서 금속 휨을 방지하도록 설계된 모듈 개구에 대한 상승된 프로파일을 나타내는 스마트카드에 사용된 금속 층(ML)의 후면의 확대도이다.
도 9는 커플링 프레임(ML)으로서 각각이 기능하는, 코어를 형성하기 위해 2 개의 금속 층(ML)을 갖는 금속 베니어 스마트카드의 분해도이다.
도 10은 적합한 형태의 차폐 물질을 갖는 제1 금속 층(ML)으로부터 전자기적으로 차폐되는 커플링 프레임(CF)으로서 기능하고 슬릿(S)을 특징으로 하는 내부 금속 층(ML)인 2 개의 금속 층(ML)을 갖는 금속 베니어 스마트카드의 분해도이다.
도 11은 각각의 2 개의 금속 층을 갖지만 카드 사이트에서 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)을 위한 개구가 없는 금속 프리램(2×8 포맷)의 분해된 개략도이다.
도 12는 개구를 채우는 대응하는 슬러그가 있는 각 카드 사이트에서 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)을 위한 개구 및 2 개의 금속 층을 갖는 금속 프리램(2×8 포맷)의 분해된 개략도이다.
도 13은 금속 코어 층에 적층된 인쇄 그래픽 층(PGL) 및 2 개의 금속 층을 갖는 플라스틱-금속-플라스틱 스마트카드(2×8 포맷)의 적층 구조의 분해된 개략도이다.
도 14는 2 개의 금속 층 및 금속 프리램 상에 그래픽의 직접 인쇄를 수용하기 위해 프라이밍된(primed) 적합한 플라스틱 층을 포함하는 플라스틱-금속-플라스틱 스마트카드(2×8 포맷)의 적층 구조의 분해된 개략도이다.
도 15는 주로 금속 스마트카드를 제조하는데 사용될 수 있는 트랜스폰더 칩 모듈을 위한 개구 없이 각각 슬릿 어레이(SA)를 서로 오프셋하는 3 개의 금속 층을 갖는 금속 프리램(2×8 포맷)의 분해된 개략도이다.
도면에 나타나는 임의의 텍스트(범례, 메모, 참조 번호 등)가 본 명세서에 참고로 포함된다.
일부 요소는 숫자 대신에 또는 부가하여 문자(“AM”, “CES”, “CF”, “CM”, “IPL”, “LES”, “MA”, “MT”, “ML”, “MO”, “NCS”, “OL”, “PCL”, “S”, “SAS”, “TCM” 등)로 지칭될 수 있다. 다양한 실시예에서 일부 유사한(실질적으로 동일함 포함) 요소는 “2020”과 같은 주어진 숫자로 “A”, “B”, “C” 등과 같은 다른 문자 등과 이들의 변형이 뒤따르는(“2020A”, “2020B”, “2020C”) 유사한 번호가 매겨질 수 있으며, 단순히 숫자(“2020”)로 지칭되는 집합적(한번에 모두) 또는 개별적(한번에 하나씩)일 수 있다.
본 명세서에 제시된 도면은 웨어러블 기기와 같은 지불 객체 또는 금속 하이브리드 또는 금속 베니어 스마트카드와 같은 RFID 장치의 다른 실시예를 도시할 수 있다. 도면의 일부는 예시를 명확하게 하기 위해 트랜스폰더 칩 모듈 또는 모듈 안테나와 같은 구성요소를 생략할 수 있다. 도면 중 일부는 커플링 프레임 또는 플라스틱-금속-플라스틱 인레이와 같은 RFID 장치의 구성요소만을 도시할 수 있다.
도 1a는 적층 전의 DIF “플라스틱-금속-플라스틱” 하이브리드 카드의 다이어그램(분해 사시도)이다. 카드에 삽입하기 위한 칩 모듈이 도시된다.
도 1b는 적층 전의 DIF “플라스틱-금속-플라스틱” 하이브리드 카드에 대한 대안적인 구조의 다이어그램(분해 사시도)이다. 금속 코어는 칩 모듈의 의도된 위치로부터 반대 방향으로 나오는 슬릿을 각각 갖는 2 개의 금속 층을 가질 수 있다.
도 1c는 “플라스틱-금속-플라스틱” 하이브리드 카드의 계단형 리세스에 끼워 맞추기 위한 슬러그의 다이어그램(사시도)이다.
도 1d는 칩 모듈의 더 상세한 도면이다.
도 2a는 적층 서브 어셈블리(SAS)의 일부로서 하나의 금속 층을 특징으로 하는 플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드의 층의 개략도이다.
도 2b는 적층 서브 어셈블리(SAS)의 일부로서 하나의 금속 층을 특징으로 하는 플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드의 층의 부분적으로 분해된 에지-온(edge on) 개략도이다.
도 3a는 적층 서브 어셈블리(SAS)의 일부로서 슬릿(S) 및 지지 패널(S)을 갖는 커플링 프레임(CF)을 특징으로 하는 플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드의 층의 개략도이다.
도 3b는 적층 서브 어셈블리(SAS)의 일부로서 슬릿(S) 및 지지 패널(S)을 갖는 커플링 프레임(CF)을 특징으로 하는 플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드의 층의 부분적으로 분해된 후방 개략도이다.
도 4a는 적층 서브 어셈블리(SAS)의 일부로서 슬릿(S) 및 모듈 개구(MO)를 갖는 2 개의 커플링 프레임(CF)을 갖는 금속 코어를 특징으로 하는 플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드의 층의 개략도이다.
도 4b는 적층 서브 어셈블리(SAS)의 일부로서 슬릿(S) 및 모듈 개구(MO)를 갖는 2 개의 커플링 프레임(CF)을 갖는 금속 코어를 특징으로 하는 플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드의 층의 부분적으로 분해된 개략도이다.
도 5a는 적층 서브 어셈블리(SAS)의 일부로서 슬릿(S) 및 모듈 개구(MO)를 갖는 하나의 커플링 프레임(CF1)과 연장된 슬릿(S2)을 갖는 제2 커플링 프레임(CF2)인 2 개의 커플링 프레임(CF)을 갖는 금속 코어를 특징으로 하는 플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드의 층의 개략도이다.
도 5b는 적층 서브 어셈블리(SAS)의 일부로서 슬릿(S) 및 모듈 개구(MO)를 갖는 하나의 커플링 프레임(CF1)과 연장된 슬릿(S2)을 갖는 제2 커플링 프레임(CF2)인 2 개의 커플링 프레임(CF)을 갖는 금속 코어를 특징으로 하는 플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드의 부분적으로 분해된 확대도이다.
도 6a는 적층 서브 어셈블리(SAS)의 일부로서 슬릿(S) 및 모듈 개구(MO)를 갖는 2 개의 커플링 프레임(CF)을 갖는 금속 코어를 특징으로 하는 플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드의 층의 개략도이다.
도 6b는 적층 서브 어셈블리(SAS)의 일부로서 슬릿(S) 및 모듈 개구(MO)를 갖는 2 개의 커플링 프레임(CF)을 갖는 금속 코어를 특징으로 하는 플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드의 층의 부분적으로 분해된 개략도이다.
도 7은 접착제 층을 사용하여 스마트카드 스택의 인접한 층에 적층된 슬릿(S)을 갖는 금속 층(ML)의 단면도로서, 슬릿(S) 근처의 영역의 확대도를 도시한다.
도 8a는 전방 금속 층(ML) 상의 슬릿(S)을 갖는 금속 베니어 스마트카드의 분해도이다.
도 8b는 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)을 수용하기 위해 리세스의 영역에서 금속 휨을 방지하도록 설계된 모듈 개구에 대한 상승된 프로파일을 나타내는 스마트카드에 사용된 금속 층(ML)의 후면의 확대도이다.
도 9는 커플링 프레임(ML)으로서 각각이 기능하는, 코어를 형성하기 위해 2 개의 금속 층(ML)을 갖는 금속 베니어 스마트카드의 분해도이다.
도 10은 적합한 형태의 차폐 물질을 갖는 제1 금속 층(ML)으로부터 전자기적으로 차폐되는 커플링 프레임(CF)으로서 기능하고 슬릿(S)을 특징으로 하는 내부 금속 층(ML)인 2 개의 금속 층(ML)을 갖는 금속 베니어 스마트카드의 분해도이다.
도 11은 각각의 2 개의 금속 층을 갖지만 카드 사이트에서 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)을 위한 개구가 없는 금속 프리램(2×8 포맷)의 분해된 개략도이다.
도 12는 개구를 채우는 대응하는 슬러그가 있는 각 카드 사이트에서 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)을 위한 개구 및 2 개의 금속 층을 갖는 금속 프리램(2×8 포맷)의 분해된 개략도이다.
도 13은 금속 코어 층에 적층된 인쇄 그래픽 층(PGL) 및 2 개의 금속 층을 갖는 플라스틱-금속-플라스틱 스마트카드(2×8 포맷)의 적층 구조의 분해된 개략도이다.
도 14는 2 개의 금속 층 및 금속 프리램 상에 그래픽의 직접 인쇄를 수용하기 위해 프라이밍된(primed) 적합한 플라스틱 층을 포함하는 플라스틱-금속-플라스틱 스마트카드(2×8 포맷)의 적층 구조의 분해된 개략도이다.
도 15는 주로 금속 스마트카드를 제조하는데 사용될 수 있는 트랜스폰더 칩 모듈을 위한 개구 없이 각각 슬릿 어레이(SA)를 서로 오프셋하는 3 개의 금속 층을 갖는 금속 프리램(2×8 포맷)의 분해된 개략도이다.
다양한 실시예(또는 예)가 본 발명의 교시를 설명하기 위해 기술될 수 있으며, 제한하는 것이 아니라 예시적인 것으로 해석되어야 한다. 본 발명을 이들 특정 실시예로 제한하려는 의도가 아님을 이해해야 한다. 다양한 실시예의 일부 개별 특징은 도시된 것과 다른 방식으로 서로 결합될 수 있음을 이해해야 한다. 본 명세서에서 “일 실시예”, “실시예” 또는 유사한 제형에 대한 언급은 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조, 작동 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미할 수 있다. 일부 실시예는 그런 식으로(“실시예”) 명시적으로 지정되지 않을 수 있다.
실시예 및 양태는, 범위를 제한하지 않고 예시적이고 설명적인 시스템, 장치 및 방법과 관련하여 기술되고 설명될 수 있다. 본 발명의 이해를 제공하기 위해 특정 구성 및 세부사항이 설명될 수 있다. 그러나, 본 발명은 여기에 제시된 특정 세부사항 중 일부 없이도 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백해야 한다. 또한, 일부 잘 알려진 단계 또는 구성요소는 예시적인 명확성을 위해 일반적으로 기술되거나 또는 심지어 생략될 수 있다. 단수로 언급된 요소(예를 들어, “위젯”)은 명시적으로 다르게 언급되지 않는 한(예를 들어, “하나 및 오직 하나의 위젯”), 요소의 복수 인스턴스(예를 들어, “적어도 하나의 위젯”)의 가능성을 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
일부 도면에서, 장치 및 구성요소에 대해 설정된 약어(예를 들어, CF, S 등)는 예시적인 명확성을 위해 도면에서 다양한 요소를 식별하기 위해 첨부 참조번호 없이 사용될 수 있다.
이하의 설명에서, 본 명세서에 개시된 발명의 이해를 제공하기 위해 일부 특정 세부사항이 설명될 수 있다. 본 발명은 이러한 특정 세부사항 없이도 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백하다. 일부 설명에서, 치수, 활성 거리, 작동 빈도, 작동 모드 등과 같은 파라미터가 논의될 수 있으며, 이들은 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 본 명세서에 설명된 임의의 치수 및 재료 또는 공정은 달리 지시되지 않는 한 대략적이고 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 제목(일반적으로 밑줄이 그어진)은 독자에게 도움을 주기 위해 제공될 수 있으며 제한적인 것으로 해석되어서는 안된다.
일부 프로세스는 일련의 단계(시퀀스)로 제시되고 기술될 수 있다. 단계는 제시된 것과 다른 순서로 수행될 수 있고, 설명된 일부 단계는 생략될 수 있고 일부 추가 단계는 시퀀스에서 생략될 수 있고 다른 곳에서 설명될 수 있음을 이해해야 한다.
일부 선행 특허, 공개 및 출원의 개시를 참조할 수 있다. 이들 소스로부터의 일부 텍스트 및 도면이 여기에 제시될 수 있지만, 본 출원의 개시와 보다 원활하게 혼합되도록 수정, 편집 또는 주석이 달릴 수 있다. 임의의 참조의 인용 또는 식별은 그러한 참조가 본 개시의 선행 기술로서 이용 가능하다는 인정으로 해석되어서는 안된다.
다음의 설명에서, 비접촉 및 접촉 모드 둘 다에서 작동하는 금속 하이브리드 및 금속 베니어 스마트카드(또는 “금속 스마트 카드”)가 설명될 수 있다. 본 명세서에 설명된 교시는 접촉 인터페이스만을 갖는 금속 스마트카드에 적용될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 본 명세서에 설명된 교시는 보속 등과 같은 금속 스마트 카드 이외의 RFID 장치(비접촉 모드에서만 작동할 수 있음)에 적용될 수 있다.
DIF “플라스틱-금속-플라스틱” 하이브리드 카드 제조를 위한 제조 방법
일반적인 스마트카드는 대략 54 mm × 86 mm으로 측정될 수 있다. 카드를 위한 플라스틱 층이 제조되는 전체 시트는 카드를 위한 복수의(예를 들어, 총 32개) 플라스틱 층을 제조하기 위한 4×8과 같은 복수의 카드 사이즈 영역을 포함할 수 있다.
사전 적층은 최종 적층 동안 수축 문제를 상쇄하기 위해 사용될 수 있지만, 이는 사용된 인쇄 시트의 사이즈에 따를 수 있다. 즉, 시트 사이즈가 클수록(예를 들어, 4×8 - 299 mm × 489.7 mm) 수축 양이 커진다(예를 들어, y축 및 x축). 또한, 재료는 중요한 역할을 한다 - 예를 들어, PVC는 PET 또는 PETG보다 더 수축한다.
통상적으로 접촉 전용 금속 카드의 경우, (i) 스크래치 방지 오버레이 및 (ii) 인쇄 그래픽 층과 같은 플라스틱 재료의 2 개의 층은 금속 코어의 양 측면(또는 양면)에 최종 적층 전에 함께 적층, 즉 사전 적층될 수 있다. ("접촉 전용"은 접촉 인터페이스만 있고 비접촉 인터페이스가 없는 스마트카드를 말한다. "듀얼 인터페이스" 카드는 접촉 인터페이스와 비접촉 인터페이스 모두를 갖는다.)
카드 사이즈 적층
본 명세서에 개시된 바와 같이, 오버레이 및 그래픽 층과 같은 적어도 2 개의 플라스틱 층은 적층 이외의 방법으로 함께 결합될 수 있으며 “서브 어셈블리” 또는 “플라스틱 층 어셈블리”로 지칭될 수 있다. 금속 포일이 서브 어셈블리에 통합될 수 있다. 이들 층(및 포일)은 상이한 플라스틱 재료(선택적으로, 금속 포일을 더함)일 수 있고, 시트 형태(다수의 카드 영역)에서 함께 결합될 수 있다. 인쇄된 플라스틱 층(또는 시트)은 접착성 백킹으로 스크래치 방지 오버레이 필름에 결합되거나 또는 층은 초음파 프로브 또는 가열 요소를 사용하여 서로 함께 합쳐지거나(collated) 고정될(tacked) 수 있다. 사전 적층을 피함으로써, 포함된 플라스틱 층의 사전 수축이 없을 수 있다. 궁극적으로, 결합된 플라스틱 층의 서브 어셈블리는 여러 카드 사이즈의 서브 어셈블리(또는 플라스틱 층 어셈블리)로 개별화(분리, 감소)될 수 있으며, 카드 사이즈 포맷의 금속 층과 결합될 수 있으며, (서브 어셈블리 및 금속 층의) 결과적인 어셈블리는 종래의 프레스(press)에서 최종 적층 전에 함께 사전 압축 적층될 수 있다.
금속 코어는 “금속 프리램”을 생성하기 위해 플라스틱 층으로 적층하기 전에 함께 사전 적층된 접착제 코팅도니 유전체 층에 의해 분리된 2 개의 금속 층을 포함할 수 있다. “프리램” 내의 각 금속 층은 비접촉 통신을 가능하게 하기 위해 슬릿(금속 층이 커플링 프레임으로서 기능하도록)을 가질 수 있고, 칩 모듈의 성형체 윤곽을 수용하기 위한 개구를 가질 수 있다.
수축 문제를 피하기 위해, 금속 층(커플링 프레임일 수 있음)을 사용한 최종 적층은 시트 적층 공정이 아닌 “카드 사이즈” 적층 단계일 것이다. 따라서, 플라스틱 층의 전체 치수는 크게 감소하지 않을 것이다.
본 명세서에 개시된 기술은 (i) 단일 인터페이스(즉, 접촉 인터페이스) 카드 또는 (ii) 듀얼 인터페이스(즉, 접촉 및 비접촉 인터페이스) 카드에 적용 가능할 수 있다. 금속 층(ML)은 칩 모듈의 성형체를 수용하기 위한 개구를 가질 수 있다. 듀얼 인터페이스 카드의 경우, 금속 층은 개구로부터 금속 층의 외부 에지로 연장하는 슬릿(S)이 제공되어 금속 층이 커플링 프레임(CF)으로서 기능할 수 있다.
금속 층 또는 커플링 프레임은 칩 모듈을 수용하기 위해 계단형 개구(또는 리세스)를 가질 수 있다. 개구의 큰 부분은 칩 모듈의 모듈 테이프를 수용할 수 있고, 작은 개구는 칩 모듈의 성형체를 수용할 수 있다.
금속 층의 개구는 두 가지 이유로 플라스틱 슬러그, 플러그 등으로 채워질 수 있다. 첫째, 최종 적층 동안 슬러그가 없는 플라스틱 층(인쇄 스톡 및 오버레이 등)이 개구의 영역으로 (바람직하지 않게)흐를 수 있다. 둘째, 칩 모듈의 리세스 영역을 밀링하는 동안 밀링 공구는 금속이 아닌 플라스틱에만 접촉해야 한다. 플라스틱 플러그는 궁극적으로 제거(밀링에 의함)되어 최종 제품에 나타나지 않을 수 있으며, “희생”요소로 간주될 수 있다.
서브 어셈블리 및 금속 층을 조립하기 위해, 건조 필름 접착제는 금속 층 또는 커플링 프레임 양면에 배치될 수 있다. 카드 사이즈의 전면 및 후면 서브 어셈블리(또는 플라스틱 층 어셈블리)는 접착제 층 및 금속 코어 또는 커플링 프레임에 대해 사전 압축되어 카드 블랭크를 형성할 수 있다.
결과적인 카드 블랭크는 종래의 프레스에서 최종 적층 전에 3×8과 같은 포맷을 갖는 홀딩 템플릿(픽스처(fixture))에 배치될 수 있다. 고온 및 저온 적층의 사이클 시간은 약 45분일 수 있다.
이어서, 적층된 카드 블랭크는 2 개 이상의 플라스틱 층의 상부 서브 어셈블리를 통해 리세스가 제공되고 칩 모듈을 수용하기 위해 금속 층의 개구로 연장할 수 있다. 상술한 바와 같이, 밀링 절차는 플라스틱 슬러그 영역에서만 수행되어야 한다.
칩 모듈을 이식한 후, 카드 블랭크를 개인화할 수 있다.
듀얼 인터페이스 금속 카드의 제조시 상기 카드 사이즈 적층의 처리 및 이의 교시는 시트 포맷 적층에도 적용 가능할 수 있다. 다양한 카드 스택 업 구조의 다음 다이어그램은 단일 금속 층 또는 “금속-프리램”을 형성하기 위해 사전 적층된 2 개의 금속 층으로 구성되는 금속 코어 인레이(2×8 배열의 카드 본체 사이트를 가짐)를 갖는 일반적인 2×8 포맷의 시트 적층에 관한 것일 수 있다.
도 1a는 적층 전에 DIF “플라스틱-금속-플라스틱” 하이브리드 카드(RFID 장치)(100A)의 개략도이며, 일반적으로(보여지는 바와 같이 위에서 아래로) 다음을 포함한다:
- 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)일 수 있는 8 핀 칩 모듈(101). 칩 모듈은 단일 인터페이스(접촉 전용) 또는 듀얼 인터페이스(접촉 및 비접촉)일 수 있다. 후자의 경우(듀얼 인터페이스), 칩 모듈은 모듈 안테나를 갖는 트랜스폰더 칩 모듈일 수 있다. (모듈 안테나는 접촉 전용 모듈에서 필요하지 않는다.) 주로 트랜스폰더 칩 모듈인 칩 모듈이 예시적으로 기술된다.
- 대략 50 μm의 두께를 가질 수 있는 전방 투명 오버레이(플라스틱) 층(102). 모듈을 수용하기 위한 리세스 또는 개구(파선인 “모듈 리세스”로 도시됨)는 최종 적층 후에 이 층에서 밀링될 수 있다.
- 대략 125 μm의 두께를 가질 수 있는 전방(플라스틱) 인쇄 코어 층(103)(로고 “AMATECH”가 표시됨). 모듈을 수용하기 위한 리세스 또는 개구(파선으로 도시됨)는 최종 적층 후에 이 층에서 밀링될 수 있다.
- 접착제 백킹 및 전방 인쇄 코어를 갖는 전방 투명 오버레이 필름은 시트 포맷으로 함께 부착될 수 있고 전방(플라스틱) 서브 어셈블리(또는 플라스틱 층 어셈블리, “PLA”)(104)를 구성할 수 있다.
- 대략 20 μm의 두께를 가질 수 있는 접착제의 층(106)
- 대략 400 μm의 두께를 가질 수 있고 금속 층을 통해 연장하는 계단형 리세스일 수 있는 개구(MO)(109)가 제공될 수 있는 금속 층(ML)(또는 금속 코어)(107). 금속 층은 개구로부터 그의 외부 에지로 연장하는 슬릿(S)(또는 비 전도성 스트라이프(NCS))(110)을 가질 수 있어서, 금속 층은 (비접촉 인터페이스를 위한) 커플링 프레임으로서 기능할 수 있다. 금속 층 또는 코어는 슬릿을 갖는 여러 금속 층으로 구성될 수 있다. 접촉 전용 칩 모듈에는 슬릿이 필요하지 않는다. 리세스는 칩 모듈의 모듈 테이프를 위해 금속 층 내로 100 μm 연장하는 더 큰 부분과 칩 모듈의 성형체를 위해 금속 층을 통해 나머지 부분(추가 300 μm)을 연장하는 더 작은 부분을 가지는 계단형일 수 있다. 이는 (비접촉 기능의 경우) 커플링 프레임이 트랜스폰더 칩 모듈의 모듈 안테나와 적절히 중첩되도록 할 수 있다. 금속 층(ML)은 각각 대략 200 μm의 두께를 갖는 2 개의 금속 층을 포함할 수 있다(도 1b 참조).
- 금속 층(ML)(107)의 개구(MO)(109)는 플라스틱 슬러그(108)로 채워질 수 있다.
- 대략 20 μm의 두께를 가질 수 있는 접착제의 층(111)
- 대략 125 μm의 두께를 가질 수 있는 후방 인쇄 코어(112). 칩 모듈을 위한 개구 또는 리세스는 이 층에서 필요하지 않을 수 있다.
- 대략 50 μm의 두께를 가질 수 있는 후방 투명 오버레이(113). 칩 모듈을 위한 개구 또는 리세스는 이 층에서 필요하지 않을 수 있다.
- 자기 스트라이프는 후방 투명 오버레이의 하부(보이는 바와 같이) 표면에 자기 스트라이프가 배치될 수 있다.
- 접착제 백킹 및 후방 인쇄 코어(자기 스트라이프를 포함)를 갖는 후방 투명 오버레이 필름은 함께 부착될 수 있고 후방(플라스틱) 서브 어셈블리(또는 플라스틱 층 어셈블리, "PLA")(115)를 구성할 수 있다.
카드 사이즈의 전면 및 후면 서브 어셈블리(플라스틱 층 어셈블리)는 접착제 층 및 금속 코어 또는 커플링 프레임에 대해 미리 가압되어 카드 블랭크를 형성할 수 있다.
일반적으로, 본 명세서에 기술된 다양한 실시예의 모듈 개구(MO)는 적층(프리램) 후에 최종 단계에서 형성될(예를 들어, 밀링될) 수 있다.
도 1b는 적층 전에 DIF “플라스틱-금속-플라스틱” 하이브리드 카드(RFID 장치)(100B)의 대안적인 구성의 개략도이다. 일반적으로 이 실시예는 도 1a의 그것과 대략 400 μm의 두께를 갖는 단일 금속 층(ML)(107)이 각각 대략 200 μm의 두께를 갖는 2 개의 금속 층(ML1, ML2)(107A, 107B)로 대체된다는 점이 상이하다. 2 개의 금속 층(ML1 및 ML2) 사이에 접착제(유전체 매체)의 층(111)이 있다. 더 상세하게는, 카드는 (보이는 바와 같이 위에서 아래로) 다음을 포함할 수 있다:
- 대략 50 μm의 두께를 가질 수 있는 전방 투명 오버레이(플라스틱) 층(102). 모듈을 수용하기 위한 리세스 또는 개구(파선인 “모듈 리세스”로 도시됨)는 최종 적층 후에 이 층에서 밀링될 수 있다.
- 대략 125 μm의 두께를 가질 수 있는 전방(플라스틱) 인쇄 코어 층(103)(로고 “AMATECH”가 표시됨). 모듈을 수용하기 위한 리세스 또는 개구(파선으로 도시됨)는 최종 적층 후에 이 층에서 밀링될 수 있다.
- 접착제 백킹 및 전방 인쇄 코어를 갖는 전방 투명 오버레이 필름은 시트 포맷으로 함께 부착될 수 있고 전방(플라스틱) 서브 어셈블리(또는 플라스틱 층 어셈블리)(104)를 구성할 수 있다.
- 대략 20 μm의 두께를 가질 수 있는 접착제의 층(106)
- 대략 200 μm의 두께를 가질 수 있고 금속 층을 통해 연장하는 개구(MO)(109A)가 제공될 수 있는 제1 금속 층(ML1)(107A). 금속 층은 개구로부터 그의 외부 에지로 연장하는 슬릿(S)(또는 비 전도성 스트라이프(NCS))(110A)을 가질 수 있어서, 금속 층은 (비접촉 인터페이스를 위한) 커플링 프레임으로서 기능할 수 있다.
- 대략 20 μm의 두께를 가질 수 있는 접착제의 층(111)
- 대략 200 μm의 두께를 가질 수 있고 금속 층을 통해 연장하는 개구(MO)(109B)가 제공될 수 있는 제2 금속 층(ML1)(107B). 금속 층은 개구로부터 그의 외부 에지로 연장하는 슬릿(S)(또는 비 전도성 스트라이프(NCS))(110B)을 가질 수 있어서, 금속 층은 (비접촉 인터페이스를 위한) 커플링 프레임으로서 기능할 수 있다.
- 금속 층(ML1 및 ML2)(107A 및 107B)의 개구(MO)(109A 및 109B)는 서로 정렬될 수 있고 플라스틱 슬러그(108)로 채워질 수 있다.
- 대략 20 μm의 두께를 가질 수 있는 접착제의 층(111)
- 대략 125 μm의 두께를 가질 수 있는 후방 인쇄 코어(112). 칩 모듈을 위한 개구 또는 리세스는 이 층에서 필요하지 않을 수 있다.
- 대략 50 μm의 두께를 가질 수 있는 후방 투명 오버레이(113). 칩 모듈을 위한 개구 또는 리세스는 이 층에서 필요하지 않을 수 있다.
- 자기 스트라이프는 후방 투명 오버레이의 하부(보았을 때) 표면에 자기 스트라이프가 배치될 수 있다.
- 접착제 백킹 및 후방 인쇄 코어(자기 스트라이프를 포함)를 갖는 후방 투명 오버레이 필름은 함께 부착될 수 있고 후방(플라스틱) 서브 어셈블리(또는 플라스틱 층 어셈블리)(115)를 구성할 수 있다.
2 개의 금속 층과 유전체 매체(또는 층)를 갖는 서브 어셈블리는 금속 "인레이"로 지칭될 수 있다. 하나의 금속 층이 있따면, 이는 금속 "코어"로 지칭될 수 있다.
도 1c는 계단형 리세스(MO)(109)에 끼워 맞추기 위한 예시적인 슬러그(108)를 도시한다. 플러그는, 상부의 더 넓은 부분(116)(칩 모듈의 모듈 테이프에 대응) 및 하부의 더 좁은 부분(117)(칩 모듈의 성형체에 대응)을 가지는 칩 모듈과 유사하다(단, 짧거나 얇을 수 있음).
도 1d는 칩을 캡슐화하는 성형체 및 모듈 테이프를 포함하는 안테나 모듈(AM) 또는 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)일 수 있는 예시적인 칩 모듈(101)을 도시한다. 본 명세서에서 트랜스폰더 칩 모듈로 지칭될 수 있는 듀얼 인터페이스(접촉 및 비접촉) 칩 모듈의 경우, 모듈 안테나가 칩 모듈에 통합될 수 있다.
플라스틱-금속-플라스틱 카드의 제조
금속 코어 또는 금속 면을 갖는 스마트카드는 하나 이상의 플라스틱 층에 적층될 수 있다. 카드 스택 내의 플라스틱 층은 폴리 염화비닐(PVC), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜 변형(PET-G)을 포함하나 이에 제한되지 않는 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. 이러한 카드의 구성은 일반적으로 플라스틱 층과 금속 사이, 선택적으로 하나 이상의 플라스틱 층들 사이의 계면에서 열적으로 활성화된 접착제의 사용을 필요로 한다.
플라스틱 또는 다른 층과 함께 금속 코어를 갖는 스마트카드는 필요한 온도에서 적층하기 위해 하나 이상의 금속 층을 포함하는 스택 업으로 조립될 수 있다. 이 공정의 문제점은 스마트카드 구성에 사용되는 일반적인 플라스틱 층이 유리 전이 온도(Tg) 또는 Vicat 연화점 온도(예를 들어, Vicat B 표준) 초과로 가열될 때 수축, 플라스틱 유출(egress) 및 다른 치수 변화가 발생하기 쉽다는 것이다. 예를 들어, PET-G는 대략 82℃의 Vicat B 온도를 가질 수 있다. 일반적은 적층 조건(예를 들어, 120℃, 45분) 동안 발생하는 치수 변화는 완성된 카드의 에지와 공동 또는 공극의 위치에서 카드 스택 업의 심한 왜곡이 발생할 수 있다. 또한, 스마트카드를 구성하기 위해 카드의 하나 이상의 플라스틱 층은 인쇄 그래픽을 가질 수 있다. 카드의 인쇄 층에서 치수가 변경되면 인쇄 그래픽의 가시적인 왜곡이 발생할 수 있다.
본 발명의 이러한 측면에서, 스마트카드 구성에 사용되는 하나 이상의 플라스틱 층은 Tg 또는 Vicat 온도 초과의 T1a 값으로 가열된 다음 냉각될 수 있다. 이 공정은 사이클을 형성하는 대안적인 온도 T1b, T1c 등에서 반복될 수 있다. 플라스틱 층의 가열은 시트 형태, 롤-투-롤 또는 선택적인 스페이서 층을 갖는 플라스틱 재료의 코일 상에서 압력 하에서 수행되어, 층의 서로의 고착을 방지할 수 있다.
열 사이클링 공정은 플라스틱 층의 치수 변화를 초래한다. 열 사이클링 후에 재료는 필요한 형상 또는 사이즈로 다시 트리밍될 수 있으며, 열 사이클링의 사용은 추가 처리 단계 동안 플라스틱 층의 치수 안정성을 보장할 수 있다. 이 단게에서, 주어진 스마트카드 설계에 필요한 그래픽으로 하나 이상의 플라스틱 층이 인쇄될 수 있다.
치수적으로 안정한 플라스틱 층은 서로에 그리고 스마트카드의 금속 코어 또는 면에 적층될 수 있다. 낮은 활성화 온도를 갖는 접착제의 사용은 최종 스마트카드를 제조하기 위한 적층 공정이 온도 T2<T1에서 수행되도록 할 수 있다.
실제적인 용어로, 인쇄 전 열가소성 층의 사전 수축은 종래의 프레스에서 금속 코어를 갖는 카드 스택 업의 최종 적층 동안 플라스틱이 더 수축되거나 팽창하지 않도록 보장할 수 있다.
접착제 층보다 높은 유리 전이 온도를 갖는 전방 및 후방 플라스틱 층을 선택하는 것은 최종 적층 공정 동안 플라스틱 층 어셈블리의 추가 수축 또는 팽창을 피할 수 있는 상당한 이점을 갖는다.
그리고, US 8,672,232의 교시와 달리, 제1 및 제2 어셈블리의 플라스틱 층은 동일한 재료일 수 있으며, 예를 들어 인쇄된 플라스틱 층은 폴라카보네이트로 제조될 수 있으면서, 오버레이 필름 또한 폴리카보네이트(레이저 조각 가능)일 수 있다. U 8,672,232에 명시된 바와 같이…
카드를 제조하는 방법으로서: 적어도 2 개의 플라스틱 재료의 층을 포함하는 제1 미리 결정된 두께의 제1 조립체를 형성하는 단계; 상기 제1 조립체를 형성하기 위해 제1 미리 결정된 온도 및 압력에서 적어도 2 개의 상이한 플라스틱 재료의 층을 첫째로 적층하는 단계; 상기 제1 적층 단계는 2 개 이상의 플라스틱 재료의 층을 사전 수축시키고 제1 조립체를 형성하는 층의 후속 치수 변화를 감소시키며; 제1 조립체 및 금속 층 사이에 접착제 층을 갖는 상기 제1 조립체 및 금속 층을 포함하는 제2 조립체를 둘째로 형성하는 단계; 및 제1 미리 결정된 온도보다 더 낮은 온도에서 제2 조립체를 적층하는 단계를 포함한다.
사전 수축은 종래의 적층 프레스에서 통상적으로 수행되며, 플라스틱 층은 극심한 압력(> 20 bar) 하에서 고온 및 저온 사이클을 받는다. 본 명세서에 개시된 바와 같이, 플라스틱 층은 심하지 않은 압력 하에서 벨트 라미네이터(belt laminator)에서 사전 수축될 수 있으며 단순히 재료를 템퍼링할 수 있다. 인쇄 전에 플라스틱 층을 사전 수축시키기 위한 벨트 라미네이터 대신에, 종래의 적층 프레스가 사용될 수 있다.
다음의 재료 및 제조 단계가 이용될 수 있다.
인쇄 이전의 전방 및 후방 플라스틱 층의 사전 수축
재료
인쇄를 위한 재료 층: 흰색 폴리카보네이트
제조사: Bayer
제품 코드: ID 4-4
두께: 150 미크론
스크래치 방지 오버레이 필름을 위한 재료 층: 투명 폴리카보네이트
제조사: Bayer
제품 코드: ID 6-2
두께: 50 미크론
제조 단계 1 - 온도 사이클링
플라스틱 층의 온도 사이클링을 위한 벨트 라미네이터 파라미터:
온도: 125 ℃
압력: 10 PSI/CM3
속도: 1.5 cm/초
제조 단계 2
사전 수축된 흰색 폴리카보네이트(PC)에 특징부를 인쇄하여 전면 및 후면 그래픽 층을 생성
제조 단계 4-1
투명 50 미크론 오버레이 필름의 후방에 인쇄된 150 미크론 PC를 인쇄 층의 후면에서 오버레이 필름 상에 인쇄물이 보이지 않도록 충분한 힘으로 가볍게 붙이거나 접착
제조 단계 4-2
사전 수축된 PC 층을 카드 사이즈 플라스틱 층 어셈블리(ID1 사이즈)로 펀칭
제조 단계 5
접착제 층을 전방 및 후방 플라스틱 층 어셈블리(2 개의 층: 인쇄층 및 오버레이 필름)의 후면에 고정
제조 단계 6 - 최종 적층
전방 및 후방 플라스틱 층 어셈블리, 중간 접착제 층 및 금속 코어(400 μm)를 포함하는 “카드 사이즈” 스택 업을 라미네이터에 놓음
적층 파라미터:
표준 PVC 설정 파라미터를 사용하여 적층
온도 및 압력 설정: 30분동안 140℃ 및 160 Bar 압력
적층된 금속-플라스틱 서브 어셈블리(SAS)의 사용
플라스틱-금속-플라스틱 스마트카드를 위한 대안적인 제조 공정에서 하나 이상의 시트 금속 층(ML)을 포함하는 적층된 서브 어셈블리(SAS)가 고려될 수 있다. 본 발명의 일반적인 개념은 필요한 경우 적절한 접착제를 갖는 하나 이상의 금속 시트 또는 플라스틱의 적층된 층으로 구성된 서브 어셈블리(SAS)를 생성하는 것이다. 서브 어셈블리(SAS)는 주어진 어레이에서 단일 카드 또는 서로 분리된 다수의 카드의 포맷일 수 있다. 서브 어셈블리(SAS)의 하나 이상의 플라스틱 층은 금속 층에 적층하는 동안 수축 및 왜곡될 수 있는 희생 층으로 간주될 수 있다. 후속 적층 단계에서, 카드의 인쇄 코어 층과 외부 층은 선택적으로 접착제 층의 사용 없이 온도, 시간 및 압력을 포함하는 최적의 적층 조건을 사용하여 서브 어셈블리(SAS)에 적용할 수 있다; 즉, 서브 어셈블리(SAS)의 최외곽 플라스틱 층은 다음의 인접한 플라스틱 층과 동일한 재료 유형일 수 있거나 직접적인 무접착(adhesive-less) 적층에 적합할 수 있다. 이러한 방식으로, 인쇄 코어 층 및 외부 층은 최적의 조건 하에서 적층되고 플라스틱-금속-플라스틱 스마트카드를 형성하기 위해 적층 동안 치수 왜곡이 발생하는 것을 피할 수 있다. 플라스틱으로 서브 어셈블리(SAS)의 외부 층을 형성함으로써 서브 어셈블리는 스마트카드에 대한 종래의 인레이와 유사한 방식으로 고려될 수 있고 유사한 적층 공정과 함께 사용될 수 있어서 제조 수율을 향상시킬 수 있음에 유의한다.
이 기술은 전술한 바와 같이 단일 카드 유닛으로 적층된 카드 또는 이후에 밀링, 펀칭 또는 그렇지 않으면 절단되며 시트 포맷(예를 들어, 2 개의 카드 유닛 × 4 개의 카드 유닛)으로부터 분리되는 다수의 카드를 포함하는 적절한 시트 포맷에 적용될 수 있다. 시트 포맷은 주어진 플라스틱의 수축 특성을 고려할 수 있고 특정 방향을 따라, 예를 들어, 주어진 플라스틱 재료의 결정 방향을 따라, 적층하는 동안 왜곡을 최소화하도록 설계될 수 있다.
아래는 본 명세서에 개시된 발명에 적용 가능한 구성요소 및 공정에 대한 일부 일반적인 설명이다:
- 대략 50 μm의 두께를 가질 수 있는 전방 및 후방 투명 플라스틱 오버레이(OL). 이 층은 플라스틱 표면 스마트카드의 보호 층 역할을 하며 일반적으로 카드의 인쇄 그래픽이 있는 층 위에 배치되고 적층된다. 오버레이 층은 상부 또는 하부에 자기 스트라이프, 홀로그램 또는 서명 패널과 같은 카드 특징을 가질 수 있으며 이들은 적층 전 또는 후에 적용될 수 있다.
- 일반적으로 75 μm 내지 125 μm 범위에 있는 두께를 가질 수 있는 전방 및 후방 플라스틱 인쇄 코어 층(PCL). 이 층은 카드의 가시적인 그래픽, 로고 및 아트워크를 갖는다. 인쇄 코어 층(PCL)의 그래픽은 적층 동안 임의의 치수 변화를 설명하기 위해 선택적으로 대형화될 수 있다.
- 일반적으로 20 μm 내지 100 μm 범위의 두께를 갖는 플라스틱 층일 수 있는 내부 플라스틱 층(IPL). 이 층은 그래픽 또는 최종 카드 어셈블리에서 가시적인 왜곡이 발생할 수 있는 다른 특징이 필수적으로 특징지어지는 것은 아니다. 이 층은 광학적으로 투명할 수 있다. 이 층은 장식 효과를 위해 RF 투명 ?은 금속 포일 또는 금속성 미립자 코팅과 같은 코팅을 가질 수 있다. 내부 플라스틱 층(IPL)은 그의 유리 전이 온도(Tg) 및/또는 Vicat 연화 온도를 초과하는 고온에 노출시킴으로써 금속 층(ML)에 적층하는 동안 열 응력을 받을 수 있다. 내부 플라스틱 층(IPL)은 서브 어셈블리(SAS)의 형성 동안 금속 층(ML)에 적층 후 치수 수축을 겪을 수 있다. 예를 들어, 150℃의 온도에 노출이 필요한 열경화성 접착제를 사용하면 82℃의 PET-G 내부 플라스틱 층(IPL)의 Vicat B 온도를 상당히 초과하므로 적층 중에 수축 또는 왜곡이 발생할 수 있다. 이러한 방식으로, 서브 어셈블리(SAS)의 적층 동안 고온에 노출됨으로써 야기된 왜곡이 허용될 수 있고, 이러한 방식으로 내부 플라스틱 층(IPL)은 희생 층으로 간주될 수 있다. 내부 플라스틱 층(IPL)은 최적의 조건에서 무접착 적층을 허용하기 위해 인쇄 코어 층(PCL)과 동일한 플라스틱 재료로 구성될 수 있으며, 따라서 인쇄 코어 층(PCL)의 수축 문제를 피하고 결과적으로 최종 카드 어셈블리의 그래픽 또는 다른 아트워크의 왜곡 문제를 피한다. 내부 플라스틱 층(IPL)이 인쇄 코어 층(PCL) 또는 금속 층(ML)에 적층되는 것을 돕기 위해, IPL은 접착을 촉진하기 위해 일부 방식으로 처리될 수 있다. 적합한 처리의 예는 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않는다:
ㆍ 후속 적층 단계에 대해 텍스쳐링된 외부 표면을 제공하기 위해 텍스쳐링, 러프 또는 무광택 적층 플레이트를 사용한 적층
ㆍ 플라스틱의 표면 화학적 특성을 변경하고 접착을 촉진하기 위해 적절한 용매로 침지 또는 스프레이 처리
ㆍ 프라이머의 도포
ㆍ 샌드페이퍼, 브러싱 또는 샌드 블라스팅(sandblasting)에 의한 기계적 러프닝(mechanical roughening)
- 에폭시, 열경화성, UV 경화, 핫 멜트 및 압력 감응 유형을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 부류의 적합한 접착제일 수 있는 접착제 층. 접착제는 적층 전에 일반적으로 10 μm 내지 75μm의 두께일 수 있고 경화 및 적층 동안 수축이 허용될 수 있다. 접착제는 2 개의 면에 코팅될 수 있는 플라스틱 멤브레인 또는 필름에 의해 지지될 수 있다: 예를 들어, 각 면에 25 μm의 접착제를 갖는 25 μm PET. 대안적으로, 접착제는 분무, 실크 스크린 인쇄 또는 다른 수단에 의해 카드 스택 업의 임의의 층 상에 직접 증착될 수 있다. 본 명세서에 도시되거나 기술된 접착제 층(AL)은 주어진 예시적인 카드 구조에 대한 접착제 유형, 두께 및/또는 경화 조건에 있어서 서로 구별될 수 있다.
- 일반적으로 50 μm 내지 400 μm 범위의 두께를 갖는 독립형 금속 포일 또는 시트를 포함하는 금속 층(ML). 금속 층(ML)은 선택적으로 슬릿(S) 및/또는 모듈 개구(MO)를 특징으로 하여 그것이 커플링 프레임(CF)으로서 기능할 수 있게 한다. 금속 층(ML)은 강철, 알루미늄, 구리/아연, 티타늄 및 텅스텐을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 금속 또는 금속 합금으로 구성될 수 있다. 금속 층(ML) 자체는 다수의 금속의 적층체 또는 탄소 섬유 또는 목재와 같은 비금속을 갖는 금속의 적층체일 수 있다. 금속 층은 유전체 코팅 또는 장식 코팅을 특징으로 하거나 전기 도금될 수 있다. 금속 금속 층은 카드 스택 업에서 인접한 층에 대한 접착을 향상시키기 위해 마무리되거나 처리될 수 있다.
- 슬릿(S), 모듈 개구(MO) 및/또는 인덱스 마크와 같은 특징부는 적층 전에 주어진 서브 어셈블리(SAS)를 형성하기 위해 하나 이상의 금속 층에 형성될 수 있다. 이러한 특징은 레이저 절단, 와이어 방전 가공, 화학적 에칭 등을 포함하는 다양한 기술에 의해 형성될 수 있다. 금속 층(ML)은 임의의 금속 유형 또는 금속 합금일 수 있고 예를 들어 장식 효과, 접착력 향상, 전기 절연 또는 내식성을 포함하는 임의의 목적을 위한 브러싱, 연마, 화학 프라이밍(chemical priming), 아노다이징 또는 다른 코팅을 포함하는 다양한 처리 또는 마감을 가질 수 있다.
- 금속 층(ML)은 선택된 접착제 및 IPL 재료에 대해 최적인 처리 조건을 사용하여 다른 금속 층 및/또는 내부 플라스틱 층(IPL)을 포함하는 인접 층에 적층될 수 있다.
- 다수의 카드 사이즈 영역이 시트 포맷으로 함께 적층되는 경우, 펀칭 프레스 및 적절한 툴링(tooling)을 사용하여 카드를 포맷으로부터 개별 유닛으로 펀칭할 수 있다. 개별 카드는 또한 밀링, 레이저 절단, 워터젯 절단 또는 임의의 다른 적절한 수단에 의해 형성될 수 있다. 최종 적층 카드를 분리하는데 사용되는 공정은 카드의 외부 에지 또는 층 사이의 날카로운 에지를 남겨두거나 카드의 에지를 왜곡시킬 수 있다. 본 발명의 일 양태에서, 카드 에지는 적절한 형상의 카드 에지를 제공하기 위해 후속 단계에서 경사지거나(beveled), 파일링되거나(filed) 또는 챔퍼링될(chamfered) 수 있다.
- 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)은 8 핀 또는 6 핀 포맷일 수 있으며 적절한 사이즈의 모듈 개구(MO)에 적절하게 매칭될 수 있다. 또한, 슬릿(S)의 위치, 형상 및 사이즈는 8 핀 또는 6 핀 모듈 사이즈를 수용하도록 조절될 수 있다. 6 핀 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)의 경우, 대응하는 모듈 안테나(MA)는 TCM의 공진 주파수를 조절하고 리더와 통신할 때 스마트카드의 적절한 작동 성능을 가능하게 하기 위해 안테나 단부 및 칩(IC)을 가로질러 캐패시터의 연결을 요구할 수 있다. 캐패시터는 또한 주어진 카드 내의 임의의 커플링 프레임(CF0의 하나 이상의 슬릿(S)을 가로질러 연결될 수 있다.
본 명세서에 개시된 기술은 (i) 단일 인터페이스(즉, 접촉 인터페이스) 카드 또는 (ii) 듀얼 인터페이스(즉, 접촉 및 비접촉 인터페이스) 카드에 적용 가능할 수 있다. 금속 층(ML)은 칩 모듈의 성형체를 수용하기 위한 개구를 가질 수 있다. 듀얼 인터페이스 카드의 경우에, 금속 층은 또한 개구로부터 금속 층(ML)의 외부 에지로연장하는 슬릿(S)이 구비될 수 있어 금속 층(ML) 또는 커플링 프레임(CF)이 칩 모듈을 수용하기 위해 계단형 개구(또는 리세스)를 가질 수 있다. 개구의 더 큰 부분은 칩 모듈의 모듈 테이프를 수용할 수 있고, 더 작은 개구부는 칩 모듈의 성형체를 수용할 수 있다.
금속 층의 개구는 최종 제품에 나타나지 않을 수 있고 “희생” 요소로 간주될 수 있는 프라스틱 슬러그로 채워질 수 있다.
하나의 금속 층(ML)을 포함하는 적층된 서브 어셈블리(SAS)
도 2a는 (보이는 것과 같이) 위에서 아래로 다음의 특성을 갖는 카드 어셈블리의 분해도이다:
- 단일 인터페이스(접촉 전용) 유형의 6 핀 포맷일 수도 있는 8 핀 유형으로서 도시되는 칩 모듈(CM)(201).
- 대략 50 μm의 두께를 가질 수 있는 전방 투명 플라스틱 오버레이(OL) 또는 외부 층(202).
- 일반적으로 75 μm 내지 125 μm 범위의 두께를 가질 수 있는 로고 “AMATECH”를 표시하는 전방 플라스틱 인쇄 코어 층(PCL)(203).
- 카드의 전면 상에 배치되는 전방 외부 층(202) 및 코어 층(203).
- 일반적으로 20 μm 내지 100 μm 범위의 두께를 갖는 플라스틱 층일 수 있는 내부 플라스틱 층(IPL)(204)
- 금속 층(ML)(206)에 내부 플라스틱 층(IPL)(204)을 접착하기 위한 접착제 층(AL)(205). 금속 층(ML)(206)은 모듈 개구(MO)(207)를 특징으로 할 수 있따. 제2 접착제 층(AL)(208)은 금속 층(ML)(206)을 제2 내부 플라스틱 층(IPL)(209)에 접착하는데 사용될 수 있다. 이들 층은 서브 어셈블리(SAS)(212)를 형성하도록 하나의 적층 단계에서 적층될 수 있다.
- 리세스 또는 개구는 완료된 카드 스택의 적층 후에 칩 모듈(CM)을 수용하기 위해 임의의 또는 모든 층(202, 204, 205 및 206)에서 밀링될 수 있다. 이 리세스 또는 개구는 적층 전에 임의의 층에서 또한 형성될 수 있다.
- 카드의 후면 상의 제2 외부 층(OL)(211)이 뒤따르는 제2 인쇄 코어 층(PCL)(210).
본 명세서에 개시된 다양한 실시예에서, 카드 본체에 사용될 구성요소고 함께 결합된(예를 들어 적층된) 적어도 하나의 금속 층 및 절연 층을 포함하는 서브 어셈블리(예를 들어, 212)가 기술된다. 결국, 보호용 투명 오버레이 및 접착제 층을 포함하는 전방 및 후방 인쇄 층은 카드 본체 스택 업을 형성하도록 서브 어셈블리에 적층될 수 있다.
도 2b는 도 2a에 도시된 카드 스택 업의 분해 측면도를 도시한다. 서브 어셈블리(SAS)(212)는 층들 IPL(204), AL(205), ML(206), AL(208) 및 IPL(209)를 조합함으로써 제1 적층 단계에서 형성될 수 있다. 층들 OL(202), PCL(203), PCL(210) 및 OL(211)은 카드 그래픽의 왜곡을 피하기 위하여 제1 적층 공정과 상이한 조건을 사용하여 제2 적층 공정에서 서브 어셈블리(SAS)에 적층될 수 있다. 인쇄 코어 층(PCL)(203 및 210)은 서브 어셈블리(SAS)의 최외곽 층, 즉, 내부 플라스틱 층(IPL)(204 및 209)과 동일한 재료일 수 있다.
도 2a 및 2b의 카드는 접촉 전용 카드(비접촉이 아님)일 수 있는 카드의 예이므로, 금속 층(206)은 커플링 프레임(CF)으로서 기능하기 위해 슬릿(S)이 필요하지 않다.
도 3a는 단일 금속 층(ML)(306), 접촉 및 비접촉 모드에서 작동하는 듀얼 인터페이스(DIF)를 가능하게 하는 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)(301)을 갖는 “플라스틱-금속-플라스틱” 스마트카드의 분해도를 도시한다. 이 경우에, 금속 층(ML)(306)은 금속 층(ML)이 커플링 프레임(CF)으로서 기능할 수 있게 하는 슬릿(S)(307) 및 모듈 개구(MO)(308)을 특징으로 한다.
커플링 프레임(CF)(306)은 일 예에서, 지지 패널(SP)(310)로 지칭되는 삽입부를 수용하는 일 면 상의 리세스를 특징으로 한다. 지지 패널(SP)(310)은 금속일 수 있고 커플링 프레임(CF)(306)의 슬릿(S)(307)을 가로지르는 전기 단락을 방지하기 위해 유전체 또는 다른 재료로 코팅될 수 있다. 지지 패널(SP)(310)은 비금속일 수 있다. 지지 패널(SP)(310)의 1차 기능은 카드의 사용 동안 굽힘 응력 하에서 슬릿(S)(307)을 가로질러 커플링 프레임(CF)(306)에 기계적 안정성을 제공하는 것이다. 지지 패널(SP)(310)은 접착제 층(AL)(309)를 사용하여 커플링 프레임(CF)(306)에 부착된다. 이 경우에, 층들 IPL(304), AL(305), CF(306), AL(309), SP(310), AL(311) 및 IPL(312)은 하나 이상의 단계에서 함께 적층될 수 있는 서브 어셈블리(SAS)(315)를 포함할 수 있다.
층들 OL(302), PCL(303), PCL(313) 및 OL(314)은 후속 적층 단계 동안 서브 어셈블리(SAS)에 적층될 수 있다. 대안적으로, 지지 패널(SP)(310) 및 관련 접착제 층(309)은 서브 어셈블리(SAS)에서 제외되고 최종 적층 전의 나중 단계에서 삽입될 수 있으며; 이 경우에, 지지 패널은 인쇄 코어 층(PCL)에 무접착제 접착(adhesive-less bonding)을 허용하는 표면 마감을 가질 수 있거나 적절한 접착제 층(AL)이 사용될 수 있다.
도 3b는 카드의 후면에서 본 도 3a와 관련된 서브 어셈블리(SAS)의 분해도를 도시한다. 지지 패널(SP)(310)의 예시적인 형상 및 사이즈는 커플링 프레임(CF)(306)의 대응하는 지지 패널 리세스(SPR)(315)와 함께 도시된다. 지지 패널 리세스(SPR)(315)는 지지 패널(SP)(310)보다 다소 클 수 있어 지지 패널(SP)(310)의 제조 변형을 허용하고 주어진 두께의 접착제 층(AL)(309) 또는 다른 결합제(bonding agent)를 허용한다.
2 개의 금속 층(ML)을 포함하는 적층된 서브 어셈블리(SAS)
도 4a는 DIF “플라스틱-금속-플라스틱” 하이브리드 카드(RFID 장치)의 대안적인 구성의 분해도를 도시한다. 이 경우, 설계는 금속 층(ML)이 커플링 프레임(CF1 및 CF2)(406 및 410)으로서 수행하게 하는 모듈 개구(MO1 및 MO2)(408 및 411)와 함께 대응 슬릿(S1 및 S2)(407 및 412)을 갖는 2 개의 금속 층(ML)을 특징으로 한다. 듀얼 인터페이스(접촉 또는 비접촉) 유형의 6핀 포맷일 수도 있는 8 핀 유형인 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)(401)이 또한 도시된다.
2 개의 금속 층(CF1 및 CF2)(406 및 410)은 접착층(AL)(409)을 사용하여 함께 적층되어 이에 플라스틱 층을 적층하기 전에 “금속 프리램”을 형성할 수 있다. 최종 단계에서, 오버레이 층, 접착제 층, 내부 플라스틱 층 및 인쇄 코어 층은 금속 사전 적층 인레이에 적층된다.
대안적으로, 제1 적층 단계는 플라스틱 금속 플라스틱 사전 적층 인레이(“플라스틱-금속-플라스틱-프리램”)를 형성하기 위해 모두 함께 적층되는 IPL(404), AL(405), CF1(406), AL(409), CF2(410), AL(413) 및 IPL(414)와 같은 플라스틱 및 금속 층을 포함할 수 있다. 최종 단계에서, 오버레이 층 및 인쇄 코어 층은 이 플라스틱 금속 플라스틱 사전 적층 인레이에 적층된다.
도 4b는 다음 특징을 도시하는 도 4a에 도시된 구조의 부분 분해된 측면도(단면도)이다:
- 대략 50 μm의 두께를 가질 수 있는 전방 투명 플라스틱 오버레이(OL)(402).
- 일반적으로 75μm 내지 125μm 범위의 두께를 가질 수 있는 전방 플라스틱 인쇄 코어 층(PCL)(403).
- 일반적으로 20 μm 내지 100 μm 범위의 두께를 갖는 플라스틱 층일 수 있는 내부 플라스틱 층(IPL)(404). 내부 플라스틱 층(IPL)(404)를 커플링 프레임(CF)(406)에 접착하기 위한 접착제 층(AL)(405). 커플링 프레임(CF1 및 CF2)(406 및 410)을 접착하기 위한 제2 접착제 층(AL)(409). 커플링 프레임(CF2)(41)을 제2 내부 플라스틱 층(IPL)(414)에 접착하기 위한 제3 접착제 층(AL)(413). 이들 층은 서브 어셈블리(SAS)(417)를 형성하기 위해 하나의 적층 단계에서 적층될 수 있다.
- 일반적으로 75 μm 내지 125 μm 범위의 두께를 가질 수 있는 후방 플라스틱 인쇄 코어 층(PCL)(415).
- 대략 50 μm의 두께를 가질 수 있는 후방 투명 플라스틱 오버레이(OL)(416).
인쇄 방법(디지털, 오프셋 또는 스크린 인쇄)에 따라, 인쇄 코어 층(PCL)의 재료 두께는 75 μm 내지 150μm에서 변할 수 있다. 전방 투명 플라스틱 오버레이 층(OL)의 두께는, 재료가 개인화를 위해 레이징(lasing)을 필요로 하는 경우, 50 μm 내지 75 μm에서 변할 수 있다.
도 5a는 DIF "플라스틱-금속-플라스틱" 하이브리드 카드(RFID 장치)의 대안적인 구성의 분해도를 도시한다. 이 경우, 설계는 대응하는 슬릿(S1 및 S2)(507 및 511)을 갖는 2 개의 금속 층(ML)을 특징으로 한다. 커플링 프레임(CF1)(506)은 모듈 개구(MO1)(508)를 특징으로 한다. 제2 커플링 프레임(CF2)(510)은 연장된 슬릿(S2)(511)을 특징으로 하며 모듈 개구(MO)를 특징으로 하지 않는다. 듀얼 인터페이스(접촉 및 비접촉) 유형의 6 핀 포맷일 수도 있는 8핀 유형의 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)(501)이 또한 도시된다. 특히, 설계는 다음을 특징으로 한다:
- 단일 인터페이스(접촉 전용) 또는 듀얼 인터페이스(접촉 또는 비접촉) 유형의 6 핀 포맷일 수도 있는 8 핀 유형으로서 도시되는 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)(501).
- 대략 50 μm의 두께를 가질 수 있는 전방 투명 플라스틱 오버레이(OL)(502).
- 일반적으로 75 μm 내지 125 μm 범위의 두께를 가질 수 있는 로고 “AMATECH”를 표시하는 전방 플라스틱 인쇄 코어 층(PCL)(503).
- 일반적으로 20 μm 내지 100 μm 범위의 두께를 갖는 플라스틱 층일 수 있는 내부 플라스틱 층(IPL)(504).
- 내부 플라스틱 층(IPL)(504)을 제1 커플링 프레임(CF1)(506)에 접착하기 위한 접착제 층(AL)(505). 커플링 프레임(CF2)(506)은 200 μm의 두께를 가질 수 있으며 슬릿(S1)(507) 및 모듈 개구(MO1)(508)를 특징으로 할 수 있다. 제2 접착제 층(AL)(509)은 제1 커플링 프레임(CF1)(506)을 두께가 대략 200 μm일 수 있는 제2 커플링 프레임(CF2)(510)에 접착하는데 사용될 수 있다. 제2 커플링 프레임(CF2)(510)은 제1 슬릿(S1)(507)로부터 위치에서 오프셋되는 연장된 슬릿(S2)(511)을 특징으로 하여 각 커플링 프레임(CF1, CF2)이 적층 후에 특히 슬릿(S1 및 S2)(507 및 511) 근처의 카드의 영역에서 서로를 상호 지지한다. 제3 접착제 층(AL)(512)은 제2 커플링 프레임(CF2)(510)을 제2 내부플라스틱 층(IPL)(513)에 접착하는데 사용될 수 있다. 이들 층은 서브 어셈블리(SAS)(518)를 형성하기 위해 하나의 적층 단계에서 적층될 수 있다.
- 리세스 또는 개구는 완료된 카드 스택의 적층 후에 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)(501)을 수용하기 위해 임의의 또는 모든 층(502, 503, 504, 505, 506, 509 및 510)을 통해 완전히 또는 부분적으로 밀링될 수 있다. 이 리세스 또는 개구는 적층 전에 임의의 층에서 또한 형성될 수 있다.
- 제2 외부 층(OL)(515)이 뒤따르는 제2 인쇄 코어 층(PCL)(514).
도 5b는 도 5a에 도시된 구조의 확대 부분 분해도이다. 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)(501)을 위한 개구는 일반적으로 2 개의 리세스를 필요로 한다는 것을 유의한다. 리세스(P1)(516)의 깊이는 일반적으로 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)(501)의 총 기판 두께 더하기 접착제층(미도시)에 대한 허용치로 설정될 수 있다. 결과적으로, 리세스(P1)(516)의 깊이는 100 μm 내지 200 μm의 범위일 수 있다. 이 경우, 리세스(P1)(516)는 층들 OL(502), PCL(503), IPL(504), AL(505) 및 CF2(510)의 일부 또는 전부를 관통할 수 있다. 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)(501)의 칩(IC), 와이어 본드 및 성형체를 수용하기 위해 제2 리세스(P2)(517)가 제공된다. 이 제2 리세스(P2)(517)는 도시된 바와 같이 제2 커플링 프레임(CF2)(510)을 부분적으로 또는 완전히 관통할 수 있으며 서브 어셈블리(SAS)의 적층 전, 서브 어셈블리(SAS)의 적층 후 또는 인쇄 코어 층(PCL) 및 외부 층(OL)을 SAS로의 적층 후를 포함하는 임의의 단계에서 형성될 수 있다.
슬릿(S2)(511)은 연장된 슬릿으로 도시되며, 이 경우 그 폭은 길이를 따라 변한다. 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)(501)의 모듈 안테나(MA)의 권선(winding) 주위의 영역에서 슬릿(S2)(511)은 인접하거나 매우 근접하여 있거나 중첩할 수 있다. 이는 연장된 슬릿(S2)(511) 및 모듈 안테나(MA)의 권선의 최적 중첩을 허용한다. 본 발명의 특징은 슬릿(S2)(511)이 커플링 프레임(CF1 및 CF2)(506 및 510) 및 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)을 통해 교번 전자기장의 통과를 허용하는 거의 완전한 루프를 형성한다는 것이다. 특히, 연장된 슬릿(S2)(511)의 형상은, 제1 커플링 프레임(CF1)(506)에서의 유도된 에디 전류 경로와 같이, 제2 커플링 프레임(CF2)(506)에서 유도된 에디 전류를 모듈 안테나(MA)와 매우 근접하게 그리고 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)(501) 영역 주위에서 국부적으로 동일한 방향 또는 감지로 향하도록 할 수 있다. 도시된 바와 같은 설계는 고체 금속의 영역이 커플링 프레임(CF)에서 모듈 개구(MO)를 생성함으로써 일반적으로 형성되는 공극 위에 위치할 수 있게 한다; 도 4a의 모듈 개구(MO2)(411)과 교차 참조. 본 발명의 단계는 내부 플라스틱 층(IPL)(513)이 서브 어셈블리(SAS)를 형성하기 위해 적층 동안 크게 지지된다는 점에서 뚜렷한 장점을 갖는다. 이 지지는 또한 제2 적층 단계에 연장되며, 적층 동안 후방 인쇄 코어 층(PCL)(514) 및 후방 외부 층(OL)(515)가 지지되는 것을 허용한다. 이러한 지지는 적층 동안 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)(501)의 위치 주위의 플라스틱 층의 국부적인 유입(ingress) 또는 왜곡을 방지하고 카드의 후면 상의 가시적인 결함 또는 함몰의 형성을 방지한다.
듀얼 인터페이스 스마트카드를 위한 사전 적층된 플라스틱-금속-플라스틱 인레이의 제조
예를 들어 150 내지 200 μm의 두께 및 1×7, 2×7 또는 3×7과 같은 적절한 포맷의 카드 어레이에 대응하는 전체 치수를 갖는 비자성 금속의 제1 시트는 각 스마트카드 사이트(53.96 mm × 85.60 mm)의 위치에 슬릿 및 개구가 마련된다. 상기 금속 층은, 8.5 mm × 11.1 mm인 6 개의 접촉 모듈에 대한 개구와 반대로, 8 개의 접촉 모듈과 같은 칩 모듈 테이프의 윤곽을 수용하기 위해 11.90 mm × 13.1 mm의 일반적인 치수를 갖는 각 사이트에 개구가 마련된다. 슬릿은 왼쪽 하부 코너와 같이 각 사이트에서 모듈 개구의 위치에서 시작하여 카드 본체의 주변을 넘어 연장한다. 이 제조는 레이저, 워터젯 절단 또는 와이어 방전 가공(WEDM)에 의해 기계적으로 수행될 수 있다. 슬릿 및/또는 개구는 또한 화학적 에칭에 의해 마련될 수 있다. 금속을 통해 연장하는 슬릿은 50 내지 300 μm의 폭을 가질 수 있다.
제1 금속 시트와 유사한 두께를 갖고 동일한 시트 포맷에 대응하는 동일한 기하학적 치수를 갖는 비자성 금속의 제2 시트는 제1 금속 시트의 슬릿에 오프셋되어 위치되는 슬릿과 제1 금속 시트의 개구와 동심인(concentric) 개구가 마련된다. 개구는 8.5 mm × 9.5 mm의 일반적인 치수를 갖는 어레이에서 칩 모듈 각각의 성형체의 윤곽을 수용하거나 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)의 모듈 안테나(MA)와 최적의 중첩 또는 금속을 제공하기 위해 마련된다. 각각의 사이트에서의 슬릿은 상부 코너 또는 중심 위치에서 모듈 개구로부터 시작하여 카드 본체의 주변 에지를 넘어서 연장하는 것과 같이, 제1 금속 층의 각 사이트에서 슬릿에 대한 오프셋 위치에서 시작한다.
전기 절연 합성 코어를 갖는 양면 접착제 층은 비자성 금속의 제1 시트를 비자성 금속의 제2 시트에 접착식으로 부착하는데 사용된다.
플라스틱 카드 재료의 시트는 또한 중간에 양면 접착제 층과 중첩하는 금속 층의 각각(또는 일 면)에 동시에 적층될 수 있다. 대안적으로, 플라스틱 카드 재료의 시트는 중첩하는 금속 층에 결합을 가능하게 하기 위해 적절한 접착제로 일 면에 사전 코팅될 수 있거나 중첩하는 금속 층의 외부 표면 상에 접착제가 직접 증착될 수 있다.
플라스틱-금속-플라스틱 사전 적층을 생성하기 위한 적층 공정 전에, 상부 및 하부 금속 층 상의 개구 각각은 외부 플라스틱 카드 층과 동일한 재료로 만들어진 플라스틱 삽입부가 제공된다. 개별 금속 층과 동일한 두께를 갖는 플라스틱 삽입부가 내부 양면 접착제 층에 부착될 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 비자성 금속 층의 개구는 트랜스폰더 칩 모듈(TCM) 상의 모듈 안테나(MA)의 권선에 근접하게 통과하도록 형상화되는 연장된 슬릿에 의해 대체된다.
샌드위치, 접착제 백킹을 갖는 플라스틱 카드 재료의 상부 층, 플라스틱 삽입부를 갖는 슬릿과 개구를 갖는 상부 금속 층, 합성 코어를 갖는 앙면 접착제 층, 오프셋 슬릿과 플라스틱 삽입부를 갖는 동심 개구부를 갖는 하부 금속 층 및 접착제 백킹을 갖는 플라스틱 카드 재료의 하부 층이 하나의 단계에서 적층된다. 압력 하에서 고온 및 저온 적층 공정은 플라스틱 카드 층의 수축을 초래한다.
도 6a는 DIF “플라스틱-금속-플라스틱” 하이브리드 카드(RFID 장치)의 구조의 분해도를 도시한다. 이경우, 설계는 금속 층(ML)이 커플링 프레임(CF1 및 CF2)(605 및 609)으로서 수행하게 하는 모듈 개구(MO1 및 MO2)(607 및 610)와 함께 대응하는 슬릿(S1 및 S2)(606 및 611)을 갖는 2 개의 금속 층(ML)을 특징으로 한다. 듀얼 인터페이스(접촉 또는 비접촉) 유형의 6핀 포맷일 수도 있는 8 핀 유형인 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)(601)이 또한 도시된다.
이 실시예에서, 별개의 접착제 층(AL)은 설계의 일부로서 생략된다. 그러나, 금속 층(CF1, CF2)(605 및 609)은 플라스틱을 직접 수용하도록 코팅될 수 있다: 예를 들어, PCL 층(603 및 613) 각각의 적층 동안 열 활성화되는 금속 표면 상의 스프레이 코팅 접착제. 분무되는 접착제는 명시적으로 표시되는지 여부에 관계없이 층을 생성한다. 접착제 층은 무색이거나 투명할 수 있다.
도 6b는 다음의 특징을 도시하는 도 6a에 도시된 구조의 부분적인 분해 측면도(단면도)이다:
- 대략 50 μm의 두께를 가질 수 있는 전방 투명 플라스틱 오버레이(OL)(602).
- 일반적으로 75 μm 내지 125 μm 범위의 두께를 가질 수 있는 전방 플라스틱 인쇄 코어 층(PCL)(603).
- 일반적으로 20 μm 내지 100 μm 범위의 두께를 갖는 플라스틱 층일 수 있는 내부 플라스틱 층(IPL)(604). 내부 플라스틱 층(IPL)(604)은 제1 커플링 프레임(CF)(605)으로의 접착을 촉진시키기 위해 일면 상에 접착제(미도시)로 사전 코팅될 수 있다. 접착제 층(AL)(608)은 커플링 프레임(CF1 및 CF2)(605 및 609)를 접착시킨다. 제2 내부 플라스틱 층(IPL)(612)은 커플링 프레임(CF2)(609)을 접착시키기 위해 일면 상에 접착제로 사전 코팅될 수 있다. 이들 층은 서브 어셈블리(SAS)(615)를 형성하기 위해 하나의 적층 단계에서 적층될 수 있다. 어셈블리의 대안적인 구현예에서, 접착제는 서브 어셈블리(SAS)(615)의 용이한 제조를 가능하게 하기 위해 커플링 프레임(CF1, CF2)의 임의의 표면에 미리 도포될 수 있다. 특히, 접착제로 코팅된 커플링 프레임(CF1, CF2)의 사용은 유전체 분리기로서 기능하기 위해 접착제 층(AL)(608)을 단일 플라스틱 시트로 대체할 수 있게 한다. IPL 층(604 및 612)은 생락될 수 있으며, 이 경우 서브 어셈블리는 커플링 프레임(605 및 609) 및 접착제 층(608)만을 포함할 것이다.
- 일반적으로 75 μm 내지 125 μm 범위의 두께를 가질 수 있는 후방 프라스틱 인쇄 코어 층(PCL)(613).
- 대략 50 μm의 두께를 가질 수 있는 후방 투명 플라스틱 오버레이(OL)(614).
상부 및 하부 인쇄 그래픽으로 카드 본체 구조를 완료하려면 인쇄된 스톡(stock)을 적층하고 사전 적층된 플라스틱-금속-플라스틱 인레이에 직접 오버레이하면 된다. 사전 적층된 플라스틱 층은 수축을 겪기 때문에, 이 사전 수축된 재료에 대한 인쇄 스톡의 적층은 인쇄 그래픽 층의 왜곡을 거의 또는 전혀 초래하지 않는다.
또한 US 8,672,232의 교시에 명시된 대로 인쇄된 스톡과 오버레이를 사전 적층할 필요도 없다.
적층된 금속 하이브리드 스마트카드에 슬릿을 채움
도 7은 금속 하이브리드 스마트카드 내의 금속 층(ML)(702)을 도시한다. 금속은 커플링 프레임(CF)로서 기능할 수 있게 하는 슬릿(S)을 특징으로 한다. 슬릿(S)의 예시적인 폭은 200 미크론의 두께의 금속 층(ML)에서 100 내지 200 미크론 정도일 수 있다. 스마트카드 내의 플라스틱 또는 다른 재료의 인접한 층에 금속의 적층을 용이하게 하기 위해, 접착제 층(AL)(701)이 금속 층 상에 증착되거나 금속 층과 인접한 플라스틱 층 사이에 필름 형태로 배치될 수 있다. 금속이 다른 층에 대해 양면 상에 적층되는 경우 제2 유사한 접착제 층(AL)(703)이 사용될 수 있다. 대안적으로, 접착제 층(AL)은 적층 동안 금속 또는 화학적으로 처리된 금속 표면에 접착할 수 있는 플라스틱 또는 다른 재료에 의해 대체될 수 있다. 적층 공정은 금속 층(ML)에 형성된 슬릿 내로 접착제(705)의 흐름 또는 크리프(creep)를 가능하게 함으로써 접착제 층(AL)을 그의 용융 온도 또는 유리 전이 온도 초과로 가열할 수 있다. 이러한 방식으로, 슬릿은 접착제 크리프(705)의 영역에 의해 부분적으로 또는 완전히 채워질 수 있다. 이 접착제 크리프(705)는 슬릿을 기계적으로 안정화시키고 슬랫 내로 이물질 및 물의 유입을 방지하는 기능을 할 수 있다.
금속 베니어 듀얼 인터페이스 스마트카드
도 8a는 슬릿(S)(803)을 갖는 커플링 프레임으로서 작용하는 금속 층(ML)(802)을 갖는 금속 베니어 스마트카드를 도시한다. 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)(801)은 모듈 개구(MO)(804)에 안착되고 모듈 리세스(MR)(805)와 중첩된다. 접착제 층(AL1)(806)은 슬릿(S)(803) 주위의 영역을 기계적으로 안정화시키기 위해 플라스틱 삽입부(PI)(807)를 금속 층(ML)(802)의 뒷면의 리세스에 고정시킨다. 접착제 층(AL2)(808)은 금속층(ML)(802)을 제1 적층 단계에서 플라스틱 인서트(PI)(807)과 함께 내부 플라스틱 또는 PVC 층(809)에 적층시키는데 사용될 수 있다. 접착제(808)는 투명할 수 있다. 이 제1 적층 스택은 스마트카드 스택의 완전한 조립 시에 절단되거나 그렇지 않으면 서로 분리될 수 있는 많은 유닛의 어레이일 수 있음을 유의한다. 제1 적층 절차는 후속 단계에서 도 8a에 도시된 인쇄 코어 층(PCL)(810) 및 외부 투명 오버레이(OL)(811)과 같은 다른 층에 적층될 수 있는 서브 어셈블리를 제조하며, 후속 적층 단계는 인쇄 코어 층(PCL)(810)에서 수축을 포함하여 왜곡을 방지하거나 최소화하기에 적합한 압력, 온도 및 시간의 조건에서 수행될 수 있다.
도 8b는 모듈 개구(MO)(804) 및 모듈 리세스(MR)(805)가 결과적인 모듈 개구(MO)(804) 주위의 영역에서 금속 층(ML)(802) 상의 기계적 변형 및 왜곡을 감소시키 위한 방식으로 금속 층(ML)(802) 내로 밀링, 절단 또는 에칭될 수 있는 본 발명의 양태를 도시한다. 예를 들어, 적합한 모듈 리세스(MR)(805)로 500 미크론의 두께의 스테인레스 스틸 금속 층(ML)(802)을 밀링하는 것은 대략 300 미크론의 두께를 뒤에 남기는 대략 200 미크론의 금속의 깊이를 제거할 것이다. 플라스틱 삽입부(PI)(807) 또는 다른 특징을 위한 리세스를 생성하기 위해 금속 층(ML)(802)의 뒷면을 후속 밀링하는 것은 나머지 금속의 뒤틀림을 초래할 수 있다. 이를 피하기 위해, 금속의 상승된 프로파일(812)이 그러한 왜곡을 방지하기 위해 모듈 개구(MO)(804) 바로 주위의 영역 또는 다른 영역에 남겨질 수 있다.
도 9는 각각 슬릿(S1, S2)(904, 907)을 특징으로 하는 2 개의 금속 층(ML1, ML2)(902, 906)과 함께 작동하는 듀얼 인터페이스 트랜스폰더 칩 모듈(DIF TCM)(901)을 갖는 금속 베니어 스마트카드의 분해도를 도시한다. 제1 금속 층(ML1)(902)은 접착제 층(AL)(905)을 사용하여 제2 금속 층(ML2)(906)에 적층될 수 있다. 제1 금속 층(ML)(902)의 모듈 개구(MO)(903)는 적층 전에 DIF TCM(901)의 치수로 절단되거나 크기가 정해질 수 있으며, 이에 따라 DIF TCM을 배치하기 위해 완성된 카드를 밀링하거나 작업할 필요가 없다. DIF TCM(901)의 안테나와 제2 금속 층(ML2) 및 제2 커플링 프레임(CF2) 사이의 중첩은 적층 전에 이 층에 형성된 절단부 또는 개구에 의해 정의될 수 있다. 제2 금속 층(ML2)은 완성된 카드의 구부러짐을 방지하고, 카드에 추가 중량을 제공하고 그리고/또는 카드의 최종 조립 중에 모듈 개구(MO)를 금속으로 밀링할 필요를 제거함으로써 카드의 조립을 용이하게 하기 위해 보강재로서 작용하도록 이러한 방식으로 사용될 수 있다. 스테인레스 스틸 금속 층을 사용하여 이러한 방식으로 제조된 완성된 ID-1 포맷 카드의 중량은 17 그램의 영역에 있을 수 있다.
제2 금속 층(ML2)은 카드의 에지로부터 슬릿(S2)(907)의 가시성을 제거하거나 완성된 스마트카드에 착색되거나 그렇지 않으면 장식적인 가시 에지(visible edge)를 제공하기 위해 도시된 바와 같이 PVC 에지 프레임에 의해 둘러싸일 수 있다. 이러한 방식으로, 제2 금속 층(ML2)(906)은 스마트 카드 내의 금속 슬러그로 간주될 수 있다. 내부 플라스틱 층(IPL)(910)과 함께 2 개의 금속 층, 에지 프레임 및 관련 접착제(특징 902, 905, 906, 908, 909)가 하나의 단계로 함께 적층되어서 서브 어셈블리(913)를 제조할 수 있다. 이는 후속 단계에서 인쇄 코어 층(PCL)(911) 및 투명 오버레이(OL)(912)에 적층될 수 있어 용이한 제조 공정을 용이하게 한다. 최종 카드는 적층된 층의 어레이로부터 절단되거나 그렇지 않으면 분리될 수 있다. 하나 이상의 금속 층(ML)은 서로 연결될 수 있거나 또는 그 표면의 임의의 2 개의 지점을 가로질러 연결된 캐패시터와 같은 장치와 같은 장치를 특징으로 할 수 있다. 또한, 금속 슬러그 층(ML2)의 에지는 DIF TCM(901)에 대한 효율적인 전자기 커플링을 달성하기 위해 모든 면에서 DIF TCM(901)과 중첩할 필요는 없으며 DIF TCM(901)과 전혀 중첩하지 않을 수 있다.
도 10은 전면 또는 금속 층1(ML1)(1002) 상에 슬릿(S)이 없는 듀얼 인터페이스 금속 베니어 카드의 설계를 위한 본 발명의 대안적인 구현예를 도시한다. DIF TCM(1001)의 안테나는 스마트카드 내의 제2 금속 층(ML2)(1006)에 중첩되거나 매우 근접하여 동작한다. 제2 금속 층(ML2)(1006)은 커플링 프레임 수행하기 위해 슬릿(S)(1009) 및/또는 그 주변부 또는 다른 영역 주위의 리세스를 특징으로 할(슬릿이 형성될) 수 있다. 리세스 형상은 스마트카드 장치 내부 및 주변의 전방 금속 층1(ML)(1002)에 의한 진동 전자기장의 감쇠를 방지하거나 감소시키기 위해 선택된 적합한 전자기 차폐 물질(1009)의 형상과 일치할 수 있다. 리세스는 그 에지로부터 주어진 거리 내에서 제2 금속층(ML2)의 주변을 덮는 방식으로 전자기 차폐 물질(1005)의 배치를 허용하기 위해 제2 금속 층(ML2)의 주변 주위로 연장할 수 있다. 리세스는 슬릿(S)(1009)에 의해 정의된 영역을 가로질러 그리고 주위로 연장할 수 있다. 예를 들어, 리세스는, 차폐 물질(1005)의 연장에 의해, 제2 금속 층(ML2)(1006)의 에지 주위로 내측으로 4 mm 연장하는 영역을 커버할 수 있다. 이러한 방식으로, 리세스는, 차폐 물질(1005)의 연장에 의해, 제1 금속 층(ML1)(1002)로부터 제2 금속 층(ML2)에서 크게 유도된 주변 순환 에디 전류를 효과적으로 차폐하도록 형상화될 수 있다.
제2 금속 층(ML2)은 슬릿(S)을 특징으로 하거나 하지 않을 수 있고, 이 경우 하나 이상의 영역에서 제2 금속 층(ML2)의 주변 에지가 슬릿(S)을 특징으로 하지 않는 경우, 전자기 커플링을 수행하기 위해 DIF TCM(1001)의 안테나에 중첩하거나 또는 그에 근접하여 동작할 수 있다. 차폐 물질(1005)은 차폐 효과를 향상시키기 위해 제2 금속 층(ML2)(1006)보다 더 크게 크기가 정해질 수 있다. 차폐 물질(1005)는 공극 또는 개구를 특징으로 하거나 DIF TCM(1001)과 제2 금속 층(ML2)(1006) 사이의 효과적인 전자기 커플링을 허용하도록 제2 금속 층(ML2)(10006)의 선택된 부분을 노출되도록 남겨둘 수 있다. 예를 들어, 제2 금속 층(ML2)(1006)의 모듈 개구(1003) 주위의 고리(annulus)는 차폐 물질에 의해 피복되지 않은 채 남겨져 DIF TCM(1001)의 안테나와의 중첩을 형성하고 두 구성요소 사이의 전자기 커플링의 중단을 방지할 수 있다.
제2 금속층(1006)은 2018년 3월 29일자로 출원된 US 15939282(2018년 3월 29일자로 출원된 PCT/EP2018/058251)에 개시된 바와 같이 단일 루프 커플링 프레임 안테나(말굽 형상)로 도시된다. 대안적으로, 커플링 프레임 안테나는 US 20130126622에 개시된 바와 같이 부스터 안테나로 대체될 수 있다.
제2 금속 층(ML2)은 하나 이상의 지점에서 스마트카드 내의 다른 층에 전기적으로 연결될 수 있고, 스마트카드 내에 배치된 다른 안테나와 함께 작동할 수 있으며, 캐패시터, 저항 LED 및 스위치를 포함하지만 이에 제한되지 않는 전기적 구성요소에 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 표면 장착 캐패시터(CAP)(1007)는 슬릿(S)을 가로질러 제2 금속 층(ML2)(1006) 상에 배치될 수 있다. 이러한 구성요소를 수용하기 위해 차폐 물질에 적절한 공극이 제공될 수 있다. 또한, 그러한 구성요소의 높이를 수용하기 위해 제1 금속 층(ML1)(1002)에 리세스가 제공될 수 있다. 스마트카드 장치의 용이한 제조를 돕기 위해, 스마트카드 스택을 제조하는데 사용되는 하나의 적층 사이클 동안 장치와 금속 층(ML) 사이의 전기적 연결을 열처리(curing)시키면서 캐패시터 또는 다른 장치를 배치할 수 있도록 적절한 솔더 및 솔더 플럭스 시스템이 선택될 수 있음이 또한 생각된다.
제2 금속 층(ML2)(1006)은 전체 카드 사이즈보다 작을 수 있고 PVC 에지 프레임(1010) 또는 다른 재료에 의해 프레이밍될 수 있다. 이 재료는 금속 층(ML2)(1006)과 일치하는 두께를 가질 수 있거나 또는 더 얇거나 또는 제2 금속 층(ML2)(1006)의 에지 주위에 차폐 물질(1005)의 돌출을 허용하기 위한 프로파일일 수 있다. PVC 에지 프레임(1010의 기능은, 차폐 물질이 스마트카드 에지에서 가시적이거나 노출될 때 구조적 특성 및 외관이 상대적으로 열악하기 때문에, 스마트카드에서 차폐 물질의 존재를 감추기 위한 것일 수 있다.
서브 어셈블리(SAS)(1015)는 접착제 층(AL)(1011) 및 내부 플라스틱 층(IPL)(1012)과 함께 층(1002, 1004, 1005, 1006, 1010)의 일부 또는 전부로부터 제1 적층 단계로 형성될 수 있다. 이 서브 어셈블리는 선택된 제조 공정에 따라 별도의 적층 단계에서 추가될 수 있는 금속 층1(ML1) 및 접착제 층(AL)(1004)을 배제할 수 있다. 서브 어셈블리(SAS)(1015)는 후속 단계에서 인쇄 코어 층(PCL)(1013) 및 선택적으로 투명 오버레이(OL)(1014)에 적층될 수 있다.
금속 프리램
제조 효율을 최대화하기 위해, 지금까지 고려된 스마트카드 구조는 어셈블리로부터 각각의 개별 카드를 절단 또는 밀링하기 전에 하나 이상의 단계에서 적층된 멀티 카드 어레이 또는 포맷을 사용하여 제조될 수 있다. 이러한 방식으로, 주어진 제조 환경 및 적용가능한 기계의 세트에 적합하도록 임의의 포맷이 선택될 수 있다. 아래의 설명에서 2×8 카드 포맷은 설명의 목적으로 도시되었지만 임의의 대안적인 포맷도 동일하게 고려될 수 있다. 아래에 상세히 설명된 제조 단계는, 최종 스마트카드 구조를 구축하기 위해 후속 적층 단계에서 다른 재료와 함께 사용될 수 있는 금속 “프리램”(적층 물질 또는 구조)를 형성하기 위해 플라스틱 층 또는 다른 금속 층 또는 삽입부를 갖는 하나 이상의 금속 층의 어셈블리의 형성이 초래된다. 적절한 접착제 및 재료의 사용을 고려하여, 모든 적층 단계는 아래에 상세히 설명된 일부 구조에 대해 단일 적층 공정으로 통합될 수 있는 것으로 생각된다. 아래의 제조 시퀀스의 설명과 함께 용어 “금속 프리램”의 사용은 다수의 적층 단계의 사용으로 제한되지 않음에 유의한다.
도 11은 제2 금속 층(ML2)(1107)에 접착제 층(AL)(1105)으로 접착된 제1 금속 층(ML1)(1101)을 포함하는 금속 프리램(2×8 포맷)의 분해도이다. 각 금속 층(ML1 및 ML2)(1101 및 1107)은 각각 (SA1 및 SA2)(1103 및 1106)으로 표시된 슬릿 어레이를 특징으로 한다. 금속 층(ML1; ML2)(1101; 1107)은 비자성 스테인레스 스틸 또는 임의의 다른 금속 또는 전도성 복합 재료로 구성될 수 있다. 금속 층(ML1; ML2)(1101; 1107)은 일반적으로 50 μm 내지 500 μm 범위의 두께를 가질 수 있고, 상이한 두께 또는 상이한 금속 유형일 수 있다. 각 금속 층(ML)의 두께는 ISO 7810 표준 카드 두께(약. 0.76 mm ±0.008 mm)에 도달하기 위해 스마트카드 구조를 완료하는데 필요한 추가 플라스틱 또는 다른 층에 의해 결정될 것이다.
접착제 층(AL)(1105)은 독립형(freestanding) 필름 또는 플라스틱을 갖는 접착제의 적층일 수 있거나 하나 이상의 금속 층(ML1; Ml2)(1101; 1107)에 직접 적용될 수 있다. 각각의 카드 위치에서의 슬릿(S)은 최종 스마트카드 본체가 카드 외곽선(CO)(1102)을 따라 전체 어셈블리로부터 분리될 때 금속 층이 슬릿의 위치에서 서로 상호 지지하도록 서로 오프셋되어, 이에 따라 슬릿(S)의 위치에서 카드의 구부러짐을 제한한다.
도시된 바와 같은 금속 프리램은 2 개의 금속 층(ML1 및 ML2)(1101 및 1107)을 함께 결합시키기 위해 제1 적층 단계 동안 형성될 수 있다. 하나 이상의 후속 적층 단계는 스마트카드를 분리하고 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)을 위한 포켓을 밀링하기 전에 플라스틱 층 또는 다른 재료를 금속 프리램에 적용하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 후속 적층 단계는 생략될 수 있고 단일 적층 단계가 전체 스마트카드 구조를 따라 생성하는데 사용될 수 있다. 이 경우 금속 프리램은 전체 스마트카드 어셈블리의 일부가 되고 독립 부분으로 존재하지 않을 것이다.
절단, 밀링, 에칭 또는 다른 수단에 의해 개별 스마트카드를 분리하는 동안 또는 그 후에 정의되는 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)의 위치는 도면에 됫되지 않는다. 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)을 수용하기 위한 적절한 포켓 또는 개구가 정의될 수 있다. 슬릿(S)은 TCM에 대해 정의된 포켓과 교차하여 그렇게 함으로써 각각의 분리된 스마트카드 내의 2 개의 금속 층으로부터 2 개의 커플링 프레임(CF)을 생성한다.
제1 금속 층(ML1)(1101) 상의 제1 기준점 어레이(FA1)(1104)는 적층 동안 제2 기준점 어레이(FA2)(1108)를 갖는 제2 금속 층(ML2)(1107)을 정렬하는데 사용될 수 있다.
기준점 어레이(FA)는 각각의 시트 또는 표면 마크를 통해 절단되는 홀, 십자형 또는 다른 형상일 수 있다. 기준점 어레이(FA)는 인쇄 그래픽 층(PGL)으로부터 아트워크를 정렬하는데 사용될 수 있다. 기준점 어레이(FA)는 또한 예를 들어 CNC 밀링에 의해 카드를 분리하기 위한 정렬(registration)을 돕기 위해 카드 스택 업이 완료된 후에 가시화될 수 있다.
도 12는 도 11과 관련하여 위에서 논의된 금속 프리램(2×8 포맷)의 대안적인 주입(implantation)을 도시한다. 이 경우에, 제1 금속 층(ML1)(1201)의 제1 슬릿 어레이(SA1)(1204) 내의 각각의 슬릿(S)은 교차하는 대응 모듈 개구(MO)를 갖는다. 스마트카드 사이트 당(per) 모듈 개구(MO)는 모듈 개구의 제1 어레이(MOA1)(1205)로 도시된다. 제2 금속 층(ML2)(1207)은 모듈 개구의 제2 어레이(MOA2)와 유사한 슬릿의 어레이(SA2)를 갖는다. 개구(MOA1 및 MOA2)(1205 및 1209)는 동심일 수 있고 동일한 사이즈일 수 있지만 반드시 그런 것은 아니다. 모듈 삽입부(MI)(1202)는 후속 적층에 적용된 플라스틱 층을 지지하고 그리고/또는 최종 스마트카드에서 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)을 지지하기 위해 모듈 개구(MO) 내에 배치될 수 있다. 모듈 삽입부(MI)에 대한 플라스틱 재료의 사용은 또한 TCM에 필요한 리세스의 밀링의 용이성을 촉진할 수 있다.
도 13은 2×8 포맷의 금속 프리램을갖는 완전히 적층된 스마트카드 어셈블리의 분해도를 도시한다. 이 예에서, 금속 프리램은 다음의 스택으로부터 구성될 수 있다:
제1 내부 플라스틱 층(IPL1)(1303), 제1 접착제 층(AL1)(1304), 제1 금속 층(ML1)(1305), 제2 접착제 층(AL2)(1308), 제2 금속 층(ML2)(1309), 제3 접착제 층(AL3)(1311), 제2 내부 플라스틱 층(IPL2)(1312).
이전과 같이, 금속 층(ML)은 슬릿(SA1; SA2)(1306; 1311) 및 기준점(FA1; FA2)(1307; 1310)의 어레이를 특징으로 하며 선택적으로 모듈 개구(MO) 및 모듈 삽입부(MI)를 특징으로 할 수 있다.
제2 접착제 층(AL2)(1308)은 처리를 용이하게 하고 금속 층(ML1 및 ML2)(1201 및 1207) 사이에 추가 유전 배리어(또는 층)을 제공하기 위해 플라스틱 코어를 갖는 적층 구조일 수 있다. 제1 접착제 층(AL1)(1304) 및 제3 접착제 층(AL3)(1311)은 더 얇을 수 있고 적층 이전에 금속 층(ML) 또는 내부 플라스틱 층(IPL)에 직접 적용될 수 있다.
금속 프리램의 형성에서 내부 플라스틱 층(IPL1; IPL2)(1303; 1312)의 적용은, 인쇄된 아트워크의 왜곡을 방지하고 인접한 층으로의 접착을 허용하기 위해 최적 조건을 사용하여 제2 적층 단계에서 미리 인쇄된 그래픽 층(PGL1 및 PGL2)(1302 및 1313)의 적층을 용이하게 할 수 있다. 보호 오버레이(OL1 및 OL2)(1301 및 1304)는 이후에 스마트카드 구조를 완료하기 위해 적용될 수 있다. 본 발명의 일 양태에서, 오버레이는 예를 들어 스크린 인쇄 또는 필름 전사에 의해 적용될 수 있는 적합한 스크래치 방지 래커(anti-scratch lacquer)로 대체될 수 있다.
본 명세서에서 논의된 바와 같은 금속 프리램의 예시적인 구현예에서, 다음 재료 두께가 사용될 수 있다:
- 제1 오버레이(OL1)(1301) 75 μm
- 제1 인쇄 그래픽 층(PGL1)(1302) 100 μm
- 제1 내부 플라스틱 층(IPL1)(1303), 금속 프리램 40 μm
- 제1 접착제 층(AL1)(1304), 금속 프리램 12.5 μm
- 제1 금속 층(ML1)(1305), 금속 프리램 150 μm
- 제2 접착제 층(AL2)(1308), 금속 프리램 60 μm
- 제2 금속 층(ML2)(1309), 금속 프리램 150 μm
- 제3 접착제 층(AL3)(1311), 금속 프리램 12.5 μm
- 제2 내부 플라스틱 층(IPL2)(1312), 금속 프리램 40 μm
- 제2 인쇄 그래픽 층(PGL2)(1313) 100 μm
- 제2 오버레이(OL2)(1314) 50 μm
이 예시적인 배열에서 금속 프리램은 대략 465 μm의 두께를 가질 것이고 적층 동안 접착제 층(AL1; AL2; AL3)(1304; 1308; 1311) 및 내부 플라스틱 층(IPL1; IPL2)(1303; 1312)의 수축으로 인해 두께의 약간의 감소가 있을 것이다. 오버레이(OL1; OL2)(1301; 1314)로 스마트카드 스택 업을 완료하면 790 μm의 총 두께가 주어질 것이다(수축 효과 제외).
최종 적층 후에, 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)을 위한 개구가 각 스마트카드 사이트로 밀링될 수 있다. TCM을 위해 생성된 공동은 금속 층(ML1, ML2) 모두를 관통할 수 있지만 완성된 스마트카드 스택 업(AL3; IP2; PGL2; OLD)(1311; 1312; 1313; 1314)의 모든 하부 플라스틱 및 접착제 층을 관통할 필요는 없으며, 이로 인해 스마트카드의 후면에 TCM 위치를 덮는 플라스틱의 영역을 남겨둔다. 이러한 방식으로, 도 12에 도시된 바와 같이 모듈 삽입부(MI) 및 대응 모듈 개구(MO)의 필요성이 제거될 수 있다.
도 14는 2×8 포맷의 금속 프리램을 갖는 완전 적층된 스마트카드 어셈블리의 분해도이다. 도시된 구성은 도 13에 도시된 것과 유사하지만 인쇄 그래픽 층(PGL)이 2 개의 인쇄 프라이머 층(PP1; PP2(1402; 1414)으로 대체되었다. 이 경우에, 내부 플라스틱 층(IPL1; IPL2)(1403; 1413)의 표면에 프라이머를 적용하는 것은, 예를 들어 금속 프리램의 표면의 직접 잉크젯 또는 오프셋 인쇄를 용이하게 할 수 있다. 인쇄 프라이머(PP)는 스크린 인쇄 또는 필름 전사에 의해 금속 프리램의 적층 후 적용될 수 있거나, 인쇄 프라이머는 적층 이전에 IPL의 표면 상에 제 위치에 있을 수 있다. 이 방법은 금속 프리램 상에 그래픽의 직접 인쇄를 용이하게 한다. 인쇄 프라이머는 또한 IPL 층이 생략된 상태에서 금속 표면에 직접 적용될 수 있음에 유의한다.
이 예에서, 일반적인 스택 업은 다음과 같을 수 있다:
- 제1 오버레이(OL1)(1401) 75 μm
- 제1 인쇄 프라이머 층(PP1)(1402) 5 μm
- 제1 내부 플라스틱 층(IPL1)(1403), 금속 프리램 40 μm
- 제1 접착제 층(AL1)(1404), 금속 프리램 12.5 μm
- 제1 금속 층(ML1)(1405), 금속 프리램 250 μm
- 제2 접착제 층(AL2)(1408), 금속 프리램 60 μm
- 제2 금속 층(ML2)(1409), 금속 프리램 250 μm
- 제3 접착제 층(AL3)(1412), 금속 프리램 12.5 μm
- 제2 내부 플라스틱 층(IPL2)(1413), 금속 프리램 40 μm
- 제2 인쇄 프라이머 층(PP2)(1414) 5 μm
- 제2 오버레이(OL2)(1415) 50 μm
이 예에서, 전체 스마트카드 두께는 대략 800 μm일 수 있다. 이 설계에서, 제1 금속 층(ML1)(1405) 및 제2 금속 층(ML2)(1409)의 두께는(도 13과 비교하여) 150μm 내지 250μm로 상당히 증가될 수 있음에 유의한다. 이 층당 증가된 금속 두께는 최종 스마트카드의 전체 강성 및 중량을 상당히 증가시킨다.
도 15는 주로 금속 스마트카드를 생성하기 위해 3 개의 금속 층을 사용하는 금속 프리램 구조의 분해도이다.
이 경우에, 3 개의 금속 층(ML1; ML2; ML3)(1501; 1505; 1509)은 예를 들어 각각 200 내지 300 μm 범위의 두께를 가질 수 있으며, 따라서 대부분 금속으로 구성된 스마트카드를 위한 적층 구조를 허용한다. 오프셋 위치에서 3 개의 슬릿 어레이(SA1; SA2; SA3)(1502; 1507; 1511)를 사용하는 것은 패널로부터 분리된 각 스마트카드의 각 금속 층(ML)이 커플링 프레임(CF)으로서 기능하도록 할 수 있다. 제3 금속 층(ML3)(1509) 상의 슬릿(S)은 이 경우에 도 5b와 관련하여 앞서 논의된 것과 유사하게 도시되어, 연장된 형상을 가지고 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)의 작동을 허용하면서 필요한 모듈 개구(MO)를 채우는 큰 금속 표면을 갖는다.
최외곽 금속 층(ML1; ML3)(1501; 1509)은 완성된 스마트카드 표면을 직접 형성할 수 있으며 에칭 또는 레이저 패터닝될 수 있다. 이들 금속 층은 또한 적층 전에 펄스 기상 증착(PVD)에 의해 코팅될 수 있다. 이들 금속 층은 또한 금속 표면 상에 그래픽의 직접 인쇄를 용이하게 하도록 적절한 프라이머로 코팅될 수 있거나, 필요한 아트워크를 갖도록 스크랜 인쇄 및 래커링될 수 있다.
일부 추가 고려사항
사전 적층된 플라스틱-금속-플라스틱 인레이 스택 업
접착제 백킹을 갖는 제1 플라스틱 기판, 코어 금속 층 및 접착제 백킹을 갖는 제2 플라스틱 기판의 샌드위치 구조. 상기 플라스틱 기판은 PVC와 같은 플라스틱 스마트카드에서 통상적으로 사용되는 재료로 제조된다. 인레이 스택 업은 플라스틱 층의 수축을 초래하기 위해 통상적인 압력에서 적층된다.
대안적으로, PET 코어를 갖는 양면 접착제 층은 플라스틱 기판에 금속 층을 접착식으로 부착하는데 사용된다.
제2 적층 단계에서, 보호 오버레이 층을 갖는 인쇄된 스톡은 사전 적층된 플라스틱-금속-플라스틱 인레이에 적층된다.
사전 적층된 인레이는 1×8, 2×8의 포맷 또는 임의의 적합한 어레이를 가질 수 있다.
커플링 프레임으로서 작용하는 금속 층 사이의 전기 절연
PET 코어를 갖는 양면 접착제 층은 듀얼 인터페이스 플라스틱 금속 하이브리드 카드에 적용하기 위해 슬릿과 개구를 갖는 2 개의 금속 층을 접착식으로 부착하는데 사용된다. PET 코어는 유전 매체로서 작용하여 금속 층을 서로 전기적으로 절연시킨다. 일반적으로, 유전 매체는 플라스틱 재료의 층 및/또는 접착제의 층일 것이다.
커플링프레임으로서 작용하고 접착제로 코팅된 금속 층
듀얼 인터페이스 플라스틱 금속 하이브리드 카드에 적용하기 위한 슬릿 및 개구를 갖는 본 명세서에 기술된 금속 층은 양면에 적절한 접착제로 코팅될 수 있다. 플라스틱 또는 다른 유전체 층을 샌드위치하는 금속 층을 포함하는 스택 업이 형성될 수 있으며, 금속 층의 다른 두 면에 대한 하나 이상의 플라스틱 층이 서브 어셈블리를 완성한다. 적층은 접착제 시스템의 경화를 위한 최적의 압력, 온도 및 지속 시간의 조건 하에서 수행될 수 있다. 서브 어셈블리는 이들 플라스틱 층의 왜곡을 피하기 위해 최적의 압력, 온도 및 지속시간의 조건에서 추가 플라스틱 층에 적층되기 전에 하나의 단계로 적층될 수 있다. 저온에서 경화되는 접착제 시스템이 사용되는 경우, 금속 층 및 인쇄 코어 층을 포함하는 카드의 모든 층의 적층은 인쇄 코어 층에 대한 최적의 적층 조건의 사용이 인쇄 그래픽의 왜곡 및 다른 수축 문제를 피할 것이기 때문에 하나의 단계에서 수행될 수 있다.
플라스틱-금속-플라스틱 인레이 상의 디지털 인쇄
배경
디지털 오프셋 인쇄기는 오프셋 실린더를 사용하여 색상 이미지를 종이, 필름 또는 금속 기판에 전사한다. 이들 프레스는 광에 노출된 감광체(photo-conductor)의 영역에서 전하를 소산시키기 위해 표면을 광 및 그림자 이미지에 노출시킴으로써 하전된 감광체의 표면 상에 정전 이미지(electrostatic image)가 형성되는 전자 사진 공정에 기초한다. 하전된 정전 잠상(electrostatic latent image)은 정전 잠상 상의 것과 반대의 전하를 함유하는 잉크(액체 토너)를 사용하여 현상된다. 생성된 정전 토너 이미지는 핫 블랭킷으로 전사되고 토너는 기판에 전사될 때까지 토너가 합착되고(coalesced) 점착성 상태로 유지되어 잉크를 냉각시키고 무점착 인쇄(tack-free print)를 제조한다.
통상적인 디지털 오프셋 수용 시트는 일반적으로 본질적으로 양이온성이 높고, 200℃ 초과의 온도에서 열적으로 안정하지 않으며, 일반적으로 폴리아민 또는 4차 암모늄 폴리머를 사용하여 제조된 기판을 사용한다.
제로그래피(xerography)는 정전기, 건식 잉크(토너) 및 퓨징 공정(fusing process)을 사용하여 이미지를 기판 상에 생성하고 고정시키는 전자 사진 기술이다. 네거티브 이미지(negative of an image)는 양으로 하전된 셀레늄 코팅된 광 전도성 드럼 상에 레이저 또는 발광 다이오드(LED)를 사용하여 빔화되어, 전하를 상쇄하고 원래 이미지의 양으로 하전된 사본을 남긴다. 양으로 하전된 토너가 드럼 상의 포지티브 이미지(positive image)로 끌어 당겨진다. 그 후 토너는 양으로 또한 하전된 기판(예를 들어, 종이)로 끌어당긴다. 열 및/또는 압력 또는 광은 토너를 융합시키기 위해 사용되어 토너가 기판에 영구적으로 부착되게 한다. 열 및 압력 융합을 이용하는 제로그래픽 프린터 및 프레스에 사용되는 수용 시트는 약 140℃ 내지 약 250℃ 범위의 온도에 노출될 수 있다.
제로그래픽(건식 토너) 프린터 및 프레스에 사용되는 종래의 수용 시트는 일반적으로 하전된 폴리머 코팅으로 코팅된 에폭시 또는 아크릴 수지로 제조된 하전되지 않은 기판을 사용한다.
WO 2011036480 A1은 목재 또는 금속을 위한 디지털 인쇄 공정을 기술한다. 인쇄 공정은 a) 기판의 적어도 하나의 표면에 분말 코팅을 적용하는 단계; b) 기판의 제2 층을 형성하기 위해 기판에 잉크 조성물을 적용하는 단계; 및 c) 제1 및 제2 층을 포함하는 기판을 경화시키는 단계를 포함한다.
기판 상에 인쇄하기 위한 인쇄 프로세스에 관한 것이다. 특히, 이는 금속 또는 목재 기판 기판 상으로의 디지털 인쇄를 위한 인쇄 공정에 관한 것이다.
PVC 상의 잉크 수용의 최적화
기판은 잉크를 고정하기 위해 올바른 코팅이 필요하며 디지털 인쇄 수용 코팅은 다양한 회사로부터 이용 가능하다. 다음을 참조한다.
http://www.tekra.com/resources/tek-tip-white-paper/tek-tip-evolving-digital-card-market
http://www.michelman.com/Printing-%26-Packaging/Specialty-Printing/HP-Indigo-Solutions/
http://www.dkgroup.com/product-category/laminating-films/
HP Indigo 프레스를 사용하여 플라스틱 인레이 시트 상에 직접 인쇄하는 것은 스마트카드 산업에서 표준이며, 플라스틱 층의 수축 문제를 방지한다.
3×7과 같은 적절한 포맷을 갖는 플라스틱-금속-플라스틱 인레이 상에 직접 디지털 인쇄에 의해 동일한 기술이 플라스틱 금속 하이브리드 스마트카드에 적용될 수 있다.
일부 추가적인 개시
2014년 9월 22일자로 출원된 US 14492113(US 9798968, 2017년 10월 24일)은 다음을 포함할 수 있는 스마트카드(SC)를 개시한다: 금속 층(ML); 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)을 수용하기 위한 금속 층의 개구(MO); 개구로부터 금속 층의 주변으로 연장하는, 금속 층(ML)에서 슬릿(S) 또는 비 전도성 스트라이프(NCS)을 포함하는 불연속지점을 특징으로 하며, 이에 의해 금속 층(ML)은 2 개의 단부를 갖는 개방 루프 커플링 프레임(CF)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 슬릿은 폴리머 및 에폭시 레진, 강화된 에폭시 레진으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 전기적으로 비 전도성 재료로 적어도 부분적으로 채워질 수 있다. 강화 구조(RS)는 슬릿(S)의 위치에 배치되어 금속 층(ML)을 강화시킨다.
2017년 7월 28일자로 출원된 US 15662305(2016년 8월 7일자로 출원된 US 62371768의 우선권 주장)는 스카트카드 본체 구조에서 슬릿으로 금속 층을 안정화시키는 방법을 개시한다. 금속 층(ML)은 스카트카드(SC)와 대략 동일한 전체 사이즈일 수 있다. 슬릿(S)은 금속 층(ML)이 커플링 프레임(CF)으로서 기능할 수 있게 한다. 슬릿(S)은 기계적 약점을 나타내며 카드가 반복적으로 구부러질 때 문제를 일으킬 수 있다. 슬릿(S)을 갖는 카드 본체(CB)(또는 금속 층(ML))를 강하하기 위해, 플라스틱 또는 강화된 플라스틱과 같은 비 전도성 재료의 강화 삽입부(또는 구조 또는 플레이트)가 카드 본체(CB)의 밑면 상의 리세스(R, 미도시)에서 슬릿(S)의 위치(영역)에 배치될 수 있으며(위치의 주위를 포함하고 덮음), 슬릿을 넘어 연장할 수 있다.
비전도성 재료로 만들어진 강화 삽입부는 금속 백킹 삽입부(MBI)로 대체될 수 있다. 슬릿에 걸쳐 있는 카드 본체 리세스에 배치된 금속 백킹 삽입부(MBI)는 슬릿 영역에서 카드 본체를 강화시킨다. 슬릿을 강화하는 금속 백킹 삽입부(MBI)는 또한 모듈 안테나와 중첩하는 슬릿(S2)을 가질 수 있다.
금속 백킹 삽입부(MBI)는 텅스텐 또는 강철을 포함할 수 있고 DCL 흑색 코팅될 수 있다. 대략 20 μm의 두께를 가질 수 있는 접착제 층(1932)은 슬릿 영역에서 밀링된 리세스 내로 금속 백킹 삽입부(MBI)를 고정시킬 수 있다. MBI는 슬릿(S1)에 걸쳐 있으며 슬릿 영역에서 카드를 강화시킨다.
2017년 7월 28일자로 출원된 US 15662305(2016년 8월 7일자로 출원된 US 62371768의 우선권 주장)는 또한 커플링 프레임에서 슬릿을 가로질러 전기 단락을 방지하는 방법 및 커플링 프레임에서 슬릿을 어떻게 숨기는지를 개시한다. 슬릿의 전기 단락을 방지하기 위해, 커플링 프레임은 비전도성 재료로 코팅될 수 있다. 이 코팅은 또한 슬릿의 노출된 표면을 덮을 수 있고, 이로 인해 슬릿으로 유입될 수 있는 재료 또는 유체에 의한 전기 단락을 방지할 수 있다.예를 들어, 다이아몬드형 탄소(DLC) 코팅은 장식 표면 마감재로서 1 내지 10 미크론 범위의 두께로 적용될 수 있다. 적용된 코팅은 또한 슬릿의 전체 폭을 감소시키도록 선택/설계될 수 있다. 예를 들어, 전체 4 미크론 DLC 코팅을 갖는 25 미크론 폭의 슬릿은 코팅 후 폭이 대략 17 미크론으로 감소될 수 있다.
가시적인 슬릿은 카드의 외관을 손상시키고 또한 카드의 기계적 안정성을 손상시킬 수 있다. 일반적인 카드는 대략 0.78 mm(780 μm)의 두께를 갖는다.
슬릿(S)은 유전체 산화물로 채워질 수 있다. 슬릿은 DLC(다이아몬드형 탄소) 코팅으로 숨겨질(또는 위장될) 수 있다. 예를 들어, 30 미크론 이하의 슬릿(즉, 레이저 빔의 폭)은 6 미크론의 두께를 갖는 DLC로 코팅될 수 있다. 슬릿의 폭은 이후 12 미크론 이상 사이즈가 줄어들 수 있다. 본질적으로, 슬릿 결과는 단지 18 미크론 이하의 폭일 수 있다. 그러나, DLC는 광택 마감(gloss finish)을 제공한다. 슬릿을 더 감추기 위해, 금속 층 또는 카드 본체(예를 들어, 티타늄)는 DLC 또는 PVD(플라즈마 기상 증착) 코팅 전과 같이 샌드 블라스팅(또는 유리 비드 블라스팅)될 수 있으며, 마감은 슬릿을 거의 볼 수 없도록 무광택(matte)(광택이 아님)이 될 수 있다.
플라스틱 층은 비자성 금속 층에 적층될 수 있거나 또는 비자성 금속 층의 양 면에 적층된 플라스틱 층은 금속 층이 카드 본체 사이트의 어레이를 나타내고, 각각의 사이트는 커플링 프레임으로서 작용하는 슬릿이 제공되어, 이에 의해 금속 층의 전체 표면에 걸쳐 연장하는 플라스틱 층이 슬릿의 영역 주위의 카드 본체 구조를 강화시키는데 사용된다. 이 기술은 강화 부재로서 카드 본체의 리세스에 끼워 맞추기 위한 삽입부를 필요로 하지 않을 수 있다.
특정 유리 전이 온도를 갖는 주어진 두께의 플라스틱 층을 선택하고, 접착제 백킹 또는 특정 활성화 온도를 갖는 별도의 접착제 층으로 상기 기판을 슬릿 및 모듈 개구를 갖는 단일 비자성 금속 층의 전면 또는 후면 또는 양면에 적층하고, 적층 공정(온도 사이클링 프로파일(고온 및 저온), 공정 시간 및 압력) 동안 기판 재료 및 접착제의 조합으로 슬릿을 의도적으로 채우거나 부분적으로 채워서 인쇄 코어 및 오버레이 층으로 최종 적층하기 전에 카드 스택 업 구조를 안정화시키고 강화시킨다. 합성 슬러그는 모듈 개구를 채우거나 덮기 위해 사용될 수 있으며, 플라스틱 층의 재료와 동일하거나 상이한 재료일 수 있다. 비자성 금속 층은 유전체로서 접착제층을 사용하여 서로 분리된 2 개의 금속 층을 가질 수 있으며, 복합 금속 층을 형성한다. 오프셋 방식으로 위치된 슬릿을 갖는 비자성 금속 층은 적층 동안 기판 재료 및 접착제로 채워진다. 조합된 플라스틱 및 비자성 금속 층은 단일 카드 본체 또는 다수의 카드 본체 위치를 나타내는 포맷을 갖는 인레이일 수 있다. 완성된 카드 구조는 전면과 후면에 플라스틱 어셈블리를 갖는 금속 하이브리드일 수 있고, 두 어셈블리 사이에 금속 코어가 끼워져 있다. 금속 베니어 카드는 단단힌 금속으로 제조된 전면을 가지고 후면에는 플라스틱 층을 포함한다.
지지 패널 없는 비자성 금속 층의 슬릿
금속 인레이의 각 사이트의 슬릿은 채워지거나 부분적으로 채워질 수 있다. 비자성 금속 층의 슬릿은 우수한 접착력을 위한 첨가제, 발광재료가 마련될 수 있거나 또는 비자성 금속 층의 추가 슬릿 또는 절단부를 수반하는 연속 절단부를 가질 수 있어 로고 또는 이름으로서 또는 보안 조치로서 구별되는 특징을 생성할 수 있다.
홀로그래픽 금속 층(홀로포일)은 또한 코어 금속 층 또는 플라스틱 어셈블리에 적층될 수 있다. 이 홀로포일은 전자기적으로 투명하거나 또는 전도성일 수 있다. 후자는 마이크로 슬릿을 요구할 수 있고 트랜스폰더 칩 모듈의 모듈 안테나와의 유도 커플링을 지원할 수 있다.
슬릿 형상
플라스틱 지지 층에 대한 사전 적층 후의 금속 층의 더 나은 기계적 강도를 가능하게 하는 슬릿의 형상은 톱니 또는 계단(staircase) 형태를 가질 수 있다.
카드 마무리
본 명세서에 개시된 일부 제조 기술을 US 8672232에 개시된 기술과 구별하기 위해 일부 의견이 제시될 것이며, 이는 카드가 금속층에 접착제를 통해 부착된 다수의 플라스틱 층으로 구성된 제1 어셈블리를 포함한다는 것을 가리킨다. 제1 어셈블리를 형성하는 다수의 플라스틱 층은 제1 선택된 온도 및 압력 조건 하에서 적층되어 다수의 플라스틱 층을 미리 수축시키고, 제1 어셈블리를 응력 완화 시키고 제1 조립체를 치수적으로 안정되게 한다. 이어서, 적층된 제1 어셈블리는 접착제 층을 통해 금속층에 부착되어 제2 어셈블리를 형성하고, 이어서 제1 선택된 온도 미만의 온도에서 적층되어 휨 및 박리되지 않는 카드를 형성한다.
인쇄 코어 및 오버레이 층으로 적층된 인레이 어레이의 매트릭스로부터 카드 본체를 제조하기 위해, 완전한 조립체로부터 대형 카드 위치를 펀칭한 다음 날카로운 에지, 버(burr)를 제거하거나 경사지거나 챔버링되도록 바로 잡는 것이 현명할 수 있다.
US 8672232의 교시에서, 제1 플라스틱 조립체가 단일 층(예를 들어 인쇄 층)일 수 있다는 언급은 없다. 단일플라스틱 층은 온도 및 압력에서 적층되어 층을 사전 수축시키고 그 이후 치수의 변화를 감소시킨다. 단일 플라스틱 층의 사전 수축 절차는 아트워크의 인쇄 전에 수행될 수 있다.
대안적으로, 하나의 플라스틱 층을 금속 층에 적층하여 사전 적층된 클래드를 생성한 다음 제2 플라스틱 층을 제1 사전 수축 플라스틱 층에 적층한다.
상부 및 하부 인쇄 그래픽을 갖는 카드 본체 구조를 완료하기 위해, 인쇄된 스톡 및 오버레이를 사전 적층된 플라스틱-금속-플라스틱 인레이에 직접 오버레이하는 것이 필요할 뿐이다. 사전 적층된 플라스틱 층은 수축을 겪기 때문에 인쇄 스톡의 사전 수축 재료로의 적층은 인쇄 그래픽 층의 왜곡을 거의 또는 전혀 초래하지 않는다. 또한 US 8672232의 교시에 설명된 바와 같이 인쇄된 스톡 및 오버레이를 사전 적층할 필요도 없다.
“제1 조립체를 형성하고 제1 미리 결정된 온도보다 낮은 온도에서 제2 조립체를 적층하기 위한 제1 미리 결정된 온도 및 압력”에 관한 US 8672232의 교시에 관한 추가적인 포인트
US 8672232는 다음을 가지는 것을 개시하지 않는다(이와 대조적으로 본 명세서에는 개시됨):
- 2 개의 적층 단계, 이로 인해 두 번째는 첫번째와 동일하거나 더 높은 온도를 갖는다.
- 2 개의 적층 단계, 이로 인해 두 번째는 첫 번째보다 더 낮거나 동일하거나 더 높은 압력을 갖는다.
- 2 개의 적층 단계, 이로 인해 두 번째는 첫 번째보다 더 낮거나 동일하거나 더 높은 처리 시간을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에서, 금속 층의 전면 및 후면에 적층될 플라스틱 층은 치수가 금속 층의 사이즈보다 더 작은 크기일 수 있다. 적층 후, 플라스틱 층은 에지를 더 트리밍할 필요 없이(돌출 플라스틱의 제거) 금속 층의 에지로 거의 팽창할 수 있다. 금속 층은 2×8 포맷(금속 시트 사이즈 20.32 cm × 50.8 cm × 0.3 mm)을 가지거나 또는 임의의 동등한 인레이 포맷(1×8, 4×7, 4×8 등)을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 금속 베니어 카드(그에 적층된 플라스틱 백킹 층을 갖는 금속 전면)는 카드 본체 구조를 기계적으로 안정화하고 카드 본체에 중량을 더하기 위해 더 큰 두께(예를 들어, 600 μm)의 내부 영역(예를 들어, 7.3 cm × 3.4 cm)을 갖는, 300 μm, 350 μm 또는 400 μm인 에지 두께를 갖는 카드 사이즈 금속 층을 포함할 수 있다. 이 내부 금속 영역은 플라스틱 층에 의해 둘러싸일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 금속 베니어 카드는 카드 본체 구조를 기계적으로 안정화하고 중량을 더하기 위해 두께(예를 들어, 300 μm)를 갖는 금속 슬러그로 구성되는 내부 영역(예를 들어, 7.3 cm × 3.4 cm)을 갖는, 300 μm, 350 μm 또는 400 μm인 에지 두께를 갖는 카드 사이즈 금속 층으로 구성될 수 있다. 이 내부 금속 슬러그는 플라스틱 층에 의해 둘러싸일 수 있다.
일부 추가적인 개시
금속화된 카드의 구조
(US 20130126622, 2013년 5월 23일의 교시에 기초함)
이중 인터페이스(DI) 스마트 카드를 포함하는 일부 스마트 카드는 실질적으로 카드 본체의 사이즈인 금속(또는 금속화된) 상부 층 또는 “페이스 플레이트”를 가진다. 금속 층을 갖는 것은 카드와 외부 비접촉 리더 사이의 커플링을 상당히 감소시킬 수 있다는 점에서 기술적으로 불분명하다. 그럼에도 불구하고, 이 기능은 허영의 목적으로 중요할 수 있다.
US 20130126622에 개시된 바와 같이:
도 2는 예시적인 “금속”(또는 금속화된) 스마트카드의 일부 예시적인 층을 도시하는 매우 일반화되고 단순화된 개략적인 단면도이다. 층은 참조용으로만 번호가 매겨지며, 특정 순서를 나타내지 않는다. 층은 재배열될 수 있다. 일부 층은 생략될 수 있다. 일부 층은 비금속 스마트카드 또는 금속화된 스마트카드에 적용 가능할 수 있다. 층들 중 일부는 둘 이상의 층을 포함할 수 있다. 일부 층은 다른 층과 결합될 수 있다.
층 1 인쇄 시트, 스크래치 방지 오버레이 등
층 2 별개의 금속 층 또는 금속화된 포일
층 3 커플러 코일(CC)을 갖는 부스터 안테나(BA)
층 4 카드 본체(CB)
층 5 금속화되거나 금속화되지 않은 보상 프레임(카드 본체의 후면)
층 6 인쇄 시트, 스크래치 방지 언더레이(underlay), 자기 스트라이프 등
칩 모듈(CM)이 금속화된 포일(층 2)을 통해 전면(위에서 보았을 때 상부)으로부터 스마트 카드로, 카드 본체(층 4)로 연장하는 윈도우 “W”(개구)에 배치된 것이 도시된다. 칩 모듈(CM)은 외부 접촉 리더와 인터페이스하기 위해 전면에 접촉 패드(CP)를 가진다. 칩 모듈은 커플러 코일(CC)을 갖는 부스터 안테나(BA)를 통해 인터페이스하기 위해 모듈 안테나(MA)를 갖는 듀얼 인터페이스(DI) 안테나 모듈(AM)일 수 있다. 안테나 모듈(AM)은 커플러 코일(CC)의 내부 영역 내에 끼워 맞춰질 수 있다.
도 2a는 다음의 층, 구조 및 구성요소를 갖는 금속화된 스마트 카드(200)에 대한 예시적인 스택 업(층의 순서)을 도시한다. 예시적인 치수가 표시될 수 있다. 모든 치수는 근사치이다. 두께는 도면에서 수직 치수를 나타낸다.
- 상부 층(202)은 250 μm 두께의 스테인레스 스틸과 같은 금속(또는 금속화된) 층(202)일 수 있으며, “페이스 플레이트”로 지칭될 수 있다. “층 1”과 비교한다. 이 상부 층(202)은 대략 50 mm × 80 mm와 같은 전체 스마트 카드만큼 클 수 있다.
- 40 μm 두께의 폴리우레탄과 같은 접착제 층(203)
- 60 μm 시트 두께의 연성(가요성) 페라이트와 같은 페라이트 재료의 층(204)
- 40 μm 두께의 폴리우레탄과 같은 접착제 층(205)
- 스페이서로서 기능할 수 있는(위의 것들 아래에서 층과 구성요소를 분리함) 50-100 μm 두께의 PVC와 같은 플라스틱 재료의 층(208)
- 카드 본체(CB)로서 기능할 수 있는 150-200 μm 두께의 PVC와 같은 플라스틱 재료의 층(210). “층 4”와 비교한다.
- 커플러 코일(CC)을 갖는 부스터 안테나(BA)를 형성하는 112 μm 직경의 와이어와 같은 와이어(212). 설명의 명확성을 위해 하나의 와이어 단면만이 도시된다.
- 인쇄, 자기 스트라이프 등을 포함할 수 있는 150 μm 두께의 PVC와 같은 플라스틱 재료의 층(214)
- 오버레이로서 작용할 수 있는 50 μm 두께의 PVC와 같은 플라스틱 재료의 층(216)
- 스마트카드(200)의 전체 두께(층 202, 203, 204, 208, 210, 214, 216)은 대략 810 μm(0.81 mm)일 수 있다.
윈도우 개구(220)(“W”)는 개재 층을 통해 페이스 플레이트(202)로부터 스마트카드 내로, 카드 본체 층(210) 내로 연장할 수 있다. 모듈 안테나(MA)를 갖는 듀얼 인터페이스(DI) 안테나 모듈(AM)은 윈도우 개구(220)에 배치될 수 있다. 윈도우 개구(220)는 층(210)을 통해 완전히 연장할 수 있으며, 이 경우 안테나 모듈(AM)은 하부 층(214)에 의해 지지될 것이다.
부스터 안테나(BA)의 커플러 코일(CC)은 안테나 모듈(AM)의 모듈 안테나(MA)와 밀접하게 커플링되도록 윈도우 개구(220)를 둘러쌀 수 있다. 대안적으로, 커플러 코일(CC)은 안테나 모듈(AM)의 모듈 안테나(MA) 밑에 있도록 카드 본체(CB)에 배치될 수 있다.
안테나 모듈(AM)은 대략 12×13 mm(및 대략 0.6 mm의 두께)로 측정될 수 있다. 윈도우 개구(220)(“W”)는 안테나 모듈(AM)과 대략 동일한 사이즈, 즉 12×13 mm일 수 있다. 이 “베이스라인” 구성에서, 칩 활성화 거리는 대략 15 mm일 수 있다. 칩 활성화 거리는 읽기 거리와 유사하며 외부 리더에 의해 칩 모듈이 (읽기 위해)활성화 될 수 있는 최대 거리를 나타낸다. 일반적인 제안으로, 15 mm는 매우 좋지는 않고, 20 mm 또는 25 mm가 더 좋을 것이다. 금속화된 스마트카드의 칩 활성화 거리는 금속 페이스 플레이트(202)(층 1)에 기인한 부스터 안테나와 관련된 전자기장의 감쇄에 의해 장애가 된다.
페라이트 층(204)은 또한 페이스 플레이트(202)에 의한 커플링의 감쇄를 감소시킴으로써 커플링을 개선할 수 있고, 안테나 모듈(AM)의 모듈 안테나(MA)와 부스터 안테나(BA) 사이에 전자기장을 집중시키는 것을 도울 수 있다. 페리아트 층(204)은 페이스 플레이트(202)의 밑면에 가능한 한 근접한 것이 바람직할 수 있다. 별도의 페라이트 층(204)(및 접착제 층(203))을 갖기 보다는, 페라이트 입자 및 분말이 접착제와 혼합되고 분무되거나 또는 페이스 플레이트(202)의 밑면 상에 코팅되어, 개재 접착제 층(203)을 제거할 수 있다. 대안적으로, 페라이트 재료는 별도의 층(204)의 형태가 아니라, 스페이서 층(208) 또는 카드 본체 층(210)(일부 구성에서, 스페이서 층(208)은 제거될 수 있다)과 같은 하부 층에 매립된 페라이트 입자(나노입자 포함)일 수 있다.
스페이서 층(208)은 또한 페이스 플레이트(202)를 단순히 부스터 안테나(212)로부터 실용적으로 가능한 멀리(스마트카드를 위한 폼 팩터의 범위 내에서) 유지시킴에 의해, 페이스 플레이트(202)에 의해 커플링의 감쇄를 감소시킴으로써 커플링을 향상시킬 수 있다.
아래와 같이 금속 카드에 대한 커플링을 개선하기 위한 다양한 추가 특징이 스마트카드 및/또는 안테나 모듈의 층에 포함될 수 있지만 이에 제한되지는 않는다:
ㆍ 부스터 안테나(BA) 아래의 보상 프레임을 제공하는 단계
ㆍ US 20120074233(US 8366009, 2013년 2월 5일)의 도 1B, 41, J에 개시된 바와 같이, 카드 본체(CB) 내의 전략적 위치에 페라이트를 배치하는 단계
ㆍ US 20120038445(US 8474726, 2013년 7월 3일)의 도 2c 및 US 8366009의 도 3a, 4a 및 US 13/600,140(US 8991712, 2015년 3월 31일)의 도 2a에 개시된 바와 같이, 부스터 안테나(BA) 또는 카드 안테나(CA)를 커플러 코일(CC)이 없는 준 쌍극자(quasi-dipole)로 구성하고 모듈 안테나(MA)가 부스터 안테나의 내부 권선(IW)에만 중첩하도록 안테나 모듈(AM)을 배치하는 단계
이러한 특징들의 다양한 조합을 사용하여, 15 mm의 베이스라인 활성화 거리가 대략 100%의 개선인 대략 28 mm 이상으로 증가될 수 있고, 및 칩 모듈(CM)과 외부 비접촉 리더 사이의 통신 신뢰성의 대응하는 향상이 있다. 위에 열거된 이러한 특징들은 활성화 및 판독 거리를 상당히 개선하기 위해 비금속화된(금속 페이스 플레이트가 없음) 스마트카드에 포함될 수 있는 것이 본 발명의 범위 내에 있다.
제조
중간 제품은 하부 스페이서 층(208)에 접착제(205)로 접착된 페라이트(204) 및 부스터 안테나(212)가 내장된 카드 본체 층(210)을 포함할 수 있다. 이 중간 제품은 사전 적층 스택 또는 “사전 적층체(prelaminate)”로 지칭될 수 있으며, 대략 450 μm의 두께를 가질 수 있다.
사전 적층체는 페이스 플레이트(202), 하부 PVC 시트(214) 및 하부 오버레이(216)를 적용할 제2 제조자에게 전달될 수 있다. 페이스 플레이트(202)는 개구(220)로 사전 펀칭(그렇지 않으면 가공)될 수 있다. 결과적인 스택 업은 약 940 μm(0.94 mm)의 사전 적층된 두께를 가질 수 있고 적층 후(열 및 압력) 대략 890 μm(0.89 mm)의 최종 두께를 가질 수 있다.
적층 공정에서, 하부 재료(페라이트(204), 스페이서 PVC(208), 카드 본체 PVC(210) 등)가 윈도우 개구(220) 내로 위쪽으로 팽창하는 것(그리고 스마트카드의 하부 표면 상의 결과적인 압입부(indent)를 초래하는 것)을 방지하기 위해 재료의 플러그가 먼저 윈도우 개구(220)에 삽입될 수 있다. 플러그의 재료는 PVC 또는 개구 등을 만들기 위해 페이스 플레이트로부터 제거된 금속 “슬러그”일 수 있다.
일반적으로, 적층 후 플러그(금속인 경우)가 제거된다. 플러그가 PVC인 경우 제 위치에 남아있을 수 있다. 안테나 모듈을 위한 리세스는 커플러 코일(CC)을 손상시키지 않도록 주의하면서(당연하게) 스마트카드의 층(페라이트(204), 스페이서 PVC(208), 카드 본체 PVC(210))으로 가공될 수 있다.
금속 층을 갖는 스마트카드
(2017년 3월 29일자로 제출된 US 62478589를 우선권으로, 2018년 3월 29일자로 제출된 US 15939282 및 2018년 3월 29일자로 제출된 PCT/EP2018/058251에 기초함)
본 출원은 커플링 프레임 안테나를 갖는 스마트카드를 설명하고, 본 명세서에서, 도 10의 금속층(ML2)에 대응할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예(예)에 따르면, 일반적으로 슬릿(S) 및 모듈 개구(MO)를 갖는 직사각형의 기하학적 형상을 갖는 연속 금속 트랙 또는 경로를 갖는 폐쇄 루프 안테나 회로인 전도성 커플링 프레임 안테나(CFA)는 트랜스폰더 칩 모듈(TCM) 또는 안테나 모듈(AM)의 모듈 안테나(MA)를 둘러싸고 중첩 하여 배치된다. 커플링 프레임 안테나(CFA)로서 기능하기 위해 모듈 개구(MO)로부터 카드 본체의 주변부로 연장하는 슬릿(S)을 갖는 연속 금속 트랙 또는 경로를 갖는 거래 카드. 커플링 프레임 안테나(CFA)는 트랜스폰더 칩 모듈(TCM) 또는 안테나 모듈(AM)에서 모듈 안테나를 형성하는 트랙의 폭과 치수가 동일한 모듈 개구에서의 트랙 또는 경로를 가질 수 있다. 금속 트랙 또는 경로는 화학적으로 에칭된 알루미늄, 구리, 금속화된 표면 등일 수 있다. 카드 본체의 주변부에서, 금속 트랙 또는 경로의 폭은 관심 주파수에서 금속의 스킨 깊이 이상이다. 금속은 적절한 전류 전도 조건을 충족시키기 위해 더 큰 트랙 또는 경로 폭을 필요로 하는 은 페이스트, 전도성 잉크 등과 같은 전도성 매체로 대체될 수 있다. 커플링 프레임 안테나(CFA)는 폐쇄 루프 회로로서 하나의 턴의 안테나와 유사할 수 있다. 커플링 프레임 안테나(CFA)는 전자기장을 포착하고 슬릿(S) 및 모듈 개구(MO)의 영역의 주위에 더 큰 에디 전류 밀도를 집중시켜 폐쇄 회로 설계에서 다수의 턴을 가질 수 있어 유도 커플링을 향상시키고 최후에 칩에 전력을 전달할 수 있다. 커플링 프레임 안테나(CFA)는 카드 본체의 중심에서 시작하여 오른쪽으로 연장되어, 카드 본체의 주변부를 따라 전도성 경로를 형성하며, 카드 본체의 좌측 상의 내부 위치에서 루프 또는 모듈 개구를 형성하고, 트랜스폰더 칩 모듈(TCM) 또는 안테나 모듈(AM)의 모듈 안테나(MA)를 둘러싸고 중첩하도록, 트랙 또는 경로를 카드 본체의 주변부 뒤로 연장함으로써 슬릿을 생성하고, 카드 본체의 중심 내의 시작 위치로 돌아감으로써 커플링 프레임 안테나 구조를 완료한다.
커플링 프레임 안테나(CFA)의 슬릿(S)을 가로질러 그의 단자를 연결함으로써 안테나 회로를 디스인에이블(disenable)하기 위한 스위치가 제공될 수 있다. 캐패시터는 슬릿을 가로질러 연결되어 성능을 향상시킬 수 있다. 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)은 레이저 에칭된 안테나 구조(LES), 화학적 에칭된 안테나 구조(CES) 및 비천공(non-perforated) 접촉 패드(CP) 배열을 포함할 수 있다. 커플링 프레임 안테나(CFA)는 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)을 위한 모듈 테이프(MT) 상에 포함될 수 있다.
2018년 3월 29일자로 출원된 US 15939282는 3 mm의 트랙 폭을 갖는 예시적인 커플링 프레임 안테나(CFA)의 다이어그램을 도시한다. 도시된 설계는 카드 본체(CB)(201)에 의해 정의된 주변부 내에 배치된 연속 폐쇄 루프 단일 트랙 커플링 프레임 안테나(CFA)(202)를 도시한다. 이 도면은 커플링 프레임 안테나의 형상 및 전체 형태를 예시하는 것이며 안테나는 일반적인 스마트카드를 구성할 수 있는 임의의 층 상에 또는 그 사이에 위치할 수 있음에 유의한다. 커플링 프레임 안테나(CFA)(402)의 외부 에지는 카드 본체(CB)(201)의 주변부로 연장하거나 스마트카드의 추가 층의 적층 또는 다른 조립을 돕기 위해 스마트카드의 이제로부터 일정 거리만큼 오프셋될 수 있다. 커플링 프레임 안테나(CFA)(201)에 의해 정의된 경로는 모듈 개구(MO)(204)를 향하여 내측으로 그리고 그 주위로 연장한다. 모듈 개구(MO)(204) 부근의 커플링 프레임 안테나(CFA)(202)의 길이, 폭 및 두께는 트랜스폰더 칩 모듈(TCM)의 모듈 안테나(MA)와의 최적의 중첩을 제공하도록 설정될 수 있다. 이러한 방식으로, 슬릿(S)(203)의 형태의 전기적 불연속지점은 커플링 프레임 안테나(CFA)(202)에 의해 정의된다. 도시된 바와 같은 슬릿(S)(203)은 커플링 프레임 안테나(CFA)(202)의 외주로부터 연장하며 모듈 개구(MO)(204)와 교차한다.
본 발명은 제한된 수의 실시예에 대하여 셜명하였지만, 이들은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안되고 일부 실시예의 예로서 해석되어야 한다. 당업자는 여기에 설명된 개시에 기초하여 본 발명의 범위 내에 있는 다른 가능한 변형, 수정 및 구현을 예상할 수 있다.
Claims (13)
- 플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드로서,
모듈 개구(MO, 508) 및 제1 슬릿(S1, 507)을 가지며 제1 커플링 프레임(CF1, 506)으로 작용하는 제1 금속 층(ML);
연장된 제2 슬릿(S2, 511)을 가지며 제2 커플링 프레임(CF2, 510)으로 작용하는 제2 금속 층(ML); 및
모듈 개구(MO, 508) 내에 배치되고 연장된 제2 슬릿(S2, 511)에 중첩하는 트랜스폰더 칩 모듈(TCM, 501) ― 상기 트랜스폰더 칩 모듈은 권선을 포함하는 모듈 안테나(MA)를 포함함 ―을 포함하며,
상기 모듈 안테나(MA) 주위 영역에서, 상기 연장된 제2 슬릿(S2, 511)은 모듈 안테나에 근접하여 있거나 중첩하며, 상기 연장된 제2 슬릿은 커플링 프레임(CF1, CF2) 및 트랜스폰더 칩 모듈을 통해 교번 전자기장의 통과를 허용하는 루프를 형성하며 상기 제2 금속 층의 주변을 바로 넘어 연장하는,
플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드. - 제1항에 있어서,
상기 연장된 제2 슬릿(S2, 511)은 상기 제1 슬릿(S1, 507)로부터 오프셋되는,
플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드. - 제1항에 있어서,
상기 제2 금속 층은 모듈 개구(MO)를 갖지 않는,
플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드. - 제1항에 있어서,
상기 트랜스폰더 칩 모듈은 듀얼 인터페이스(접촉 및 비접촉)인,
플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드. - 제1항에 있어서,
상기 트랜스폰더 칩 모듈은 단일 인터페이스(접촉만)인,
플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드. - 제1항에 있어서,
상기 제1 금속 층 위에 배치된 제1 내부 플라스틱 층(IPL, 504); 및
상기 제2 금속 층 아래에 배치된 제2 내부 플라스틱 층(IPL, 513)을 더 포함하며,
이로써 적층을 위한 적층된 서브 어셈블리(SAS, 518)를 형성하는,
플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드. - 제1항에 있어서,
상기 제1 금속 층 위에 배치된 제1 내부 플라스틱 층(IPL, 504);
상기 제1 내부 플라스틱 층 위에 배치된 제1 플라스틱 인쇄 코어 층(PCL, 503); 및
상기 제1 플라스틱 인쇄 코어 층 위에 배치된 제1 투명 플라스틱 오버레이(OL, 502)를 더 포함하는,
플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드. - 제7항에 있어서,
상기 트랜스폰더 칩 모듈을 수용하기 위해 상기 제1 투명 플라스틱 오버레이(502), 제1 플라스틱 인쇄 코어 층(503), 제1 내부 플라스틱 층(504), 제1 금속 층(506) 및 제2 금속 층(510) 중 어느 하나 또는 모두를 완전히 관통하도록 밀링되는 리세스 또는 개구를 더 포함하는,
플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드. - 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 모듈 개구(MO, 508)를 구축하는 2 개의 리세스를 가지며,
제1 리세스(P1, 516)는 다음 층을 관통하며: 제1 투명 플라스틱 오버레이(OL, 502), 제1 플라스틱 인쇄 코어 층(PCL, 503), 제1 내부 플라스틱 층(IPL, 504), 제1 접착 층(AL, 505) 및 제1 커플링 프레임(CF1),
제2 리세스(P2, 517)는 제2 커플링 프레임(CF2)을 부분적으로 또는 완전히 관통하는,
플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드. - 제1항에 있어서,
상기 제2 금속 층 아래에 배치된 제2 내부 플라스틱 층(IPL, 513);
상기 제2 내부 플라스틱 층 아래에 배치된 제2 플라스틱 인쇄 코어 층(PCL, 514); 및
상기 제2 플라스틱 인쇄 코어 층 아래에 배치된 제2 투명 플라스틱 오버레이(OL, 515)를 더 포함하는,
플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드. - 제1항에 있어서,
상기 연장된 제2 슬릿(S2, 511)은 그 길이를 따라 변하는 폭을 가지는,
플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드. - 제1항에 있어서,
상기 연장된 제2 슬릿은 상기 모듈 안테나의 권선에 중첩하는,
플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드. - 제1항에 있어서,
상기 연장된 제2 슬릿은 제2 커플링 프레임(CF2)에서 유도되는 에디 전류가 모듈 안테나(MA)와 근접하게 향하도록 형상화되는,
플라스틱-금속-플라스틱 하이브리드 스마트카드.
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