專利名稱：制造一種帶芯片和/或天線的電子器件的方法以及用該方法獲得的器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到制造具有芯片和／或天線的一種電子器件的方法，例如是一種無接點或者是混合或是標簽芯片卡，所述電子器件包括至少一個具有外觀面的裝飾片和包括天線的至少一個接口。
一個芯片卡或是“智能卡”通常包括至少有一部分被包含在一個絕緣基片內(nèi)的一個芯片或是芯片模塊，基片是一層熱塑性材料，并且被連接到構成接口的一個平面天線上；用熱塑性材料制成并且被裝在芯片卡的某一面上的兩個裝飾外片，并且可以題字或是作標志。在使用中用一個例如是清漆的保護膜或是“覆蓋層”蓋住外片。
目前用于無接點卡的天線有以下類型。
第一種類型的天線是用印刷電路技術通過蝕刻銅而形成在一個專用的中間背片上的。然后將其插在一個保護外片和芯片或是模塊之間。這種芯片卡一般是通過滾壓或是注模而獲得的，在此期間將各個熱塑性材料的片粘在一起和／或基片上。
這種中間天線背片形成的額外厚度大約是130微米，這樣就難以滿足有關的ISO標準所規(guī)定的840微米的最大厚度。
另外，在中間背片上形成天線會導致額外的制造步驟，從材料和時間的觀點來看會增加制造成本。蝕刻天線也是一種高成本的工作。
第二類這種天線是在空氣中銅線圈構成的，線圈的端部連接到芯片或是模塊上。線圈和模塊或是線圈和芯片的組件被稱為“轉(zhuǎn)發(fā)器”。
為了制造這種卡，轉(zhuǎn)發(fā)器被插在至少兩個熱塑性片之間或是兩個熱塑性片之間嵌入一種粘合劑，然后將做成的組件為卷繞目的而滾壓形成。使用這種轉(zhuǎn)發(fā)器制造“無接點”式的卡所面臨的問題是如何拾起轉(zhuǎn)發(fā)器并且將其準確地安放在塑料片上。
這種問題拉長了制造周期。
本發(fā)明的目的是提供一種低成本高性能的無接點或是混合芯片卡。
在各種低成本的天線制造技術當中，采用導電油墨的絲網(wǎng)印刷方法是公知的。遺憾的是，這種技術不適用于芯片卡特別是無接點芯片卡的領域。會產(chǎn)生油墨干燥和波動的問題。
現(xiàn)有的油墨干燥溫度大約150℃，這一溫度與通常用于芯片卡領域的材料不兼容，例如PVC和ABS，這些材料的軟化溫度大約是60℃。
諸如PC和PET等其他材料具有范圍在120℃到130℃的較高的軟化溫度，但是仍然比這種油墨的最佳干燥溫度要低。然而，這些材料比PVC和ABS貴。
在厚度小于600μm的薄膜或是片上或是芯片卡的材料上進行絲網(wǎng)印刷還會產(chǎn)生肉眼可以看到的表面波動。在線圈下面的片的背面可以看到這種波動，這形成了一種外觀缺陷。
另外，為了制造高性能的天線，需要獲得所能得到的最好的電導率，特別是使用較寬的線圈，條件是有良好的干燥技術。
問題在于天線的有效面積是有限的，因為浮雕占據(jù)了一定的面積。
另外，在這種油墨干燥以后，它不一定能具有符合芯片卡應用標準的足夠的粘結(jié)強度。
由于上述問題的，目前的傾向是在芯片卡上特別是在薄膜上形成具有良好導電性能的電路例如高性能天線的領域不采用絲網(wǎng)印刷。
本發(fā)明的目的是緩解上述問題，以便制成一種低成本的芯片和／或天線電子器件。
本發(fā)明為此而提供了一種制造具有芯片和／或天線例如是一種無接點或者是混合或是標簽芯片卡的電子器件的方法，上述電子器件包括至少一個具有外觀面的裝飾片，以及包括天線的至少一個接口，所述方法包括以下步驟，在面對著外觀面的裝飾板的表面上用導電油墨通過絲網(wǎng)印刷形成天線。
這樣就能簡化制造程序，從而明顯地降低制造成本。另外，采用本發(fā)明還可以省掉中間背片，從而能夠明顯地減小卡的厚度，并且／或者留下用來容納的較大的厚度芯片或是模塊。
按照本發(fā)明的另一個特征，在片上預先印制有圖形，并且／或是在其外觀面上具有透明保護膜。
這樣就能簡化印刷工作，因為它是在保護板上而不是在芯片卡組件上執(zhí)行的，這樣就能避免印刷廢品造成的高成本。
按照另一個特征，為了在所述裝飾片上形成所述的天線，該方法包括以下步驟提供一個精細的背片，片材所具有的軟化或是退化溫度低于最佳的油墨干燥溫度；提供一種導電油墨，它具有的金屬顆粒含量在聚合物基體和溶劑中大約處于60％到95％的范圍之內(nèi)，所述油墨進一步具有預定的最佳干燥溫度；以及在采用絲網(wǎng)印刷將所述油墨印到所述背片上之后，用低于油墨的所述最佳干燥溫度的溫度使油墨部分干燥。這種油墨中包含的銀顆粒含量處在70％到85％的范圍。
在芯片卡領域中使用的材料上采用絲網(wǎng)印刷技術有可能獲得一種具有可接受的性能的天線，不會因為干燥步驟造成卡的性能降級。
按照本發(fā)明的另一個特征，在一個裝飾基片上同時形成多個天線。然后對基片進行切割，獲得各自具有天線的多個裝飾片。然后就能組裝成芯片卡。
同時制造多個保護片的辦法可以進一步減少制造時間和成本。
最好是對絲網(wǎng)印刷機的臺面進行表面光滑處理，例如是陽極氧化或是涂上Teflon。
這樣就能防止在保護片的印刷面上形成劃痕。
按照本發(fā)明的再一個特征，在一個烤箱中干燥絲網(wǎng)印刷的片，從而可能除去溶劑并且獲得由導電顆粒和一種粘合劑構成的固體導電帶。
最好是同時在干燥烤箱的網(wǎng)孔墊子和絲網(wǎng)印刷片之間同時插入一個保護片。
這樣就能隔離保護片的外面并且保護它防止被劃傷。
為此目的，還可能使用一種塑性材料制成的網(wǎng)孔墊子，處理過的網(wǎng)孔墊子，例如，由不銹鋼制成，或其他塑料帶子。
本發(fā)明還涉及到一種具有一個芯片和／或一個天線的電子器件，例如是一種無接點或者是混合或是標簽芯片卡，這種器件是通過本發(fā)明的方法而獲得的。其特征在于包括用絲網(wǎng)印刷技術在一個裝飾片的看不見的背面上形成的一個天線。
按照一個特征，在這種天線的連接端之間包括寬度不等的線圈。
這樣就能提高導電油墨的導電性，或者是補償其導電性的不足，而不會帶來特別是干燥所產(chǎn)生的附加的缺點。
通過以下結(jié)合附圖對非限制性實施例的說明就可以看出本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點，在附圖中

圖1是一種公知的芯片卡的垂直截面圖；圖2是本發(fā)明的芯片卡的垂直截面圖；圖3和4分別表示一個基片在絲網(wǎng)印刷操作之前的前面和背面；圖5表示基片在絲網(wǎng)印刷操作之后的前面；以及圖6表示與圖5相對應的一個剖面圖。
圖1表示一種“無接點”或是“混合”型的芯片卡，它包括由無接點的接口構成的一個平面天線。它主要包括一個基片10，例如是一個絕緣材料層，其中嵌入一個芯片或是模塊12，所述芯片或是模塊被連接到在一個中間背片16上形成的天線14。用兩個熱塑性保護外片18和18’來保護由此獲得的組件。在應用中還可以在外片上覆蓋一個透明的保護膜。
基片10包括芯片或是模塊12在內(nèi)的厚度例如是大約400微米，保護外片18和18’的厚度大約是200微米，而包括天線14在內(nèi)的中間片16的厚度大約是130微米。按照有關的ISO標準，組件的最大厚度是800微米。
圖2也是一個縱向截面圖，但是表示的是本發(fā)明的芯片卡。如圖所示，本發(fā)明的芯片卡也包括一個帶有芯片或是模塊12的基片10以及保護片18和18’。
按照本發(fā)明，天線14被形成在一個保護片18和18’的內(nèi)側(cè)面上。
這樣做首先能夠保證節(jié)省大約150微米的厚度。因而就能如果需要制成厚度小于800微米的芯片卡。
另外還減少了一個片，從而就節(jié)省了材料和時間，也就降低了成本。
在無接點芯片卡中，這樣就能省去在中間片的兩個面上淀積材料或者是通過中間片鉆孔使樹脂流入孔中的操作步驟。這樣就能顯著地節(jié)省周期時間。
對用于無接點卡的芯片或是模塊來說，利用本發(fā)明可以減少卡的厚度。因為芯片或是模塊與天線之間的接口是來自芯片卡的中心，因此，對于相同的芯片或是模塊厚度來說，這種卡在芯片或是模塊區(qū)中的厚度比較容易控制。特別是保護外片可以進一步避免卡的硬傷。
本發(fā)明還可以使用比較厚的芯片或是模塊，從而可以省掉減少厚度或是“背片研磨”的操作，否則還需要通過研磨進行。
最后，如果沒有預先印刷保護片而是留下空白并且在制成了卡之后印刷，本發(fā)明還有可能避免印刷缺陷。
如圖3到6所示，有利的是在一個熱塑性基片20上同時形成多個(例如是三個)天線支撐片。在基片的外表面22上具有預先印刷在上面的三個標識24，并且在其內(nèi)側(cè)面26上采用絲網(wǎng)印刷技術形成三個天線28。
然后將這個基片切成三個保護天線背片。這樣就能降低制造成本，特別是省去了安放預先印刷的保護片的操作步驟。
可以按以下的程序制造本發(fā)明的芯片卡在熱塑性基片20的背面上印刷三個標識24。可以通過滾壓保護層或是“覆蓋”或者是涂敷一種清漆來選擇性地保護形成的圖畫。
當然，如果需要制造“空白”芯片卡(也就是卡上沒有圖畫)，就可以省去這一最初的步驟。
然后形成天線。
按照本發(fā)明，具有芯片和／或天線的一種電子器件例如是一種無接最或者是混合或是標簽芯片卡包括具有一個外觀面(18，18’)的裝飾片和包括一個天線(14，28)的至少一個接口，這種器件是通過包括以下基本步驟的方法來制造的。
在這一步驟中，使用一種導電油墨用絲網(wǎng)印刷技術在對著外觀面的裝飾片面上形成天線。
這樣就能用裝飾片或是適合接受印刷并且包括至少一個天線的片構成一個基本的元器件。也可以用相同的方式形成其他導體元件。然后就可以連接和／或涂敷電子器件，特別是一個芯片或是芯片模塊。
本方法還進一步包括這樣一個步驟，將至少一層絕緣材料布在所述的對面上，至少蓋住一部分天線。這樣就能獲得一種特別是芯片卡式的電子器件。此外還可以增加保護膜。
可以用各種方法來形成絕緣材料層，特別是可以將第二個片熱軋或是冷軋在上述對面上，或者是采用注?；蚴菫R射。
可以在形成絕緣材料層之前或是之后將至少一個天線和／或接點構成的接口連接到芯片或是芯片模塊上。
在這種情況下，可以通過保留一個入口或是用機械加工出一個入口而完成天線的連接。
裝飾片是用聚合材料制成的，但是也可以在其他的任何可降級或是可變形的材料上形成，例如是一種紙版。
在本方法的一個實施例中，預先印刷的片被放在一臺絲網(wǎng)印刷機的臺面上，例如是MPM型印刷機，讓它的印刷面對著臺面。為了避免在印刷的背面形成劃痕，需要對臺面進行軟化處理，除去其表面上的任何粗糙。例如是采用陽極化處理或是涂上Teflon。
另外，絲網(wǎng)印刷機的臺面上設有快速轉(zhuǎn)換銷，它可以限制片在臺面表面上的滑動。
在絲網(wǎng)印刷循環(huán)過程中，從絲網(wǎng)的表面上以天線圖形向保護片上轉(zhuǎn)送導電油墨，圖5中的圖形是一種“正方形”螺旋圖形。
在絲網(wǎng)印刷步驟期間，為了優(yōu)化結(jié)果還需要控制可能在不同程度上影響結(jié)果質(zhì)量的絲網(wǎng)印刷參數(shù)，例如有在絲網(wǎng)和保護片之間沒有接觸；絲網(wǎng)印刷的速度；絲網(wǎng)印刷的壓力；印刷網(wǎng)的特性和構造；以及絲網(wǎng)印刷機的橡膠滾軸的特性或幾何形狀，例如是用聚亞胺脂制成的橡膠滾軸。
例如是一種帆布印刷網(wǎng)的印刷網(wǎng)的尺寸確定了可以在同一個基片20上形成的天線數(shù)量。
在絲網(wǎng)印刷步驟之后得到的組件是由這種片構成的，并且從絲網(wǎng)印刷機上吸取液體油墨，然后轉(zhuǎn)送到一個干燥烤箱中，例如是商標名稱為“OPTIMA”的一種公知的烤箱。
在烤箱中加熱時，導電油墨中包含的溶劑蒸發(fā)，使天線獲得一種由導電顆粒和一種粘合劑構成的固體形狀。可能會影響到結(jié)果的干燥參數(shù)有烤箱中各個區(qū)域的溫度；干燥時間；以及注入烤箱中的空氣或是氮氣的氣流。
能否重復生產(chǎn)出具有理想特性的天線而不會在干燥時使保護片變形是由上述的參數(shù)決定的。過高的溫度或是收縮過多的油墨都會導致變形。
用一個與保護片同時插入的塑料保護板將烤箱的網(wǎng)孔墊子與保護片隔離。保護板保護保護片的印刷面不會被劃傷。
為了實現(xiàn)這種保護，還可以為烤箱裝備一種塑性材料制成的網(wǎng)孔墊子，或者它用塑料帶處理或類似操作。
然后按照慣用的工藝制造出無接點或是混合卡。在芯片或是模塊12與天線14之間形成固定連接，但是不變形或不損傷保護片的印刷面。
最后一步是通過冷軋或是熱軋或者是通過注模方式來裝配芯片卡，不要讓天線的輪廓從作為成品卡的外觀面的保護片的印刷面上露出來。
按照以下的操作條件，在PVC或是ABS片甚至是紙片上都可以獲得沒有波動的滿意結(jié)果油墨Dupont de Nemours出售的型號D5028或是E520；最佳油墨干燥溫度大約150℃；烤箱溫度從50℃到80℃；以及干燥時間3分鐘到10分鐘。
這種方法特別適合用于厚度小于600μm的片。對厚度處于15μm到100μm范圍的更薄的聚合物薄膜可以獲得滿意的結(jié)果。
對于PC或是PET薄膜或是片來說，烤箱溫度的范圍可以是120℃到130℃。
為了保證在卡上保留一個區(qū)域供壓紋用，同時又保持與天線的導電性能有關的天線性能，在本發(fā)明的電氣或是電子器件的連接端之間包括寬度不等的線圈。
如果讓最寬線圈和最窄線圈之間的寬度比在二到五的范圍內(nèi)變化，就可以獲得滿意的結(jié)果，最窄的值大約是0．5mm。
這樣就能夠獲得一種帶有一個天線的芯片卡，天線的四個線圈沿著其橫向邊沿延伸。天線的一個狹窄區(qū)域從卡的底沿延伸出5mm，在這一區(qū)域中用絲網(wǎng)印刷印上大約0．4mm的四個線圈，這一級天線的總寬度是4mm。反之，沿著卡的其他邊沿特別是相對的沿或是相鄰的沿，在卡上具有各自寬度大約為1．8mm的線圈，這一級天線的寬度是8mm。
天線的這種構造和形狀可以進一步提高導電油墨的導電性能，或補償其導電性能的不足，特別是在部分干燥的情況下。由于所獲得的天線范圍有8mm，無線電通信的有效性不會受到影響。
權利要求
1．一種制造具有芯片和／或天線例如是一種無接點或者是混合或是標簽芯片卡的電子器件的方法，上述電子器件包括至少一個具有一個外觀面(18，18’)的裝飾片，以及包括天線(14，28)的至少一個接口，上述方法包括以下步驟，在面對著外觀面的裝飾面的表面上用導電油墨通過絲網(wǎng)印刷形成天線，上述方法的特征在于片(18，18’，20)上設有預先印刷的圖形，并且／或是在其外觀面上有一個透明保護膜。
2．一種制造具有芯片和／或天線例如是一種無接點或者是混合或是標簽芯片卡的電子器件的方法，上述電子器件包括至少一個具有一個外觀面(18，18’)的裝飾片，以及包括天線(14，28)的至少一個接口，上述方法包括以下步驟，在面對著外觀面的裝飾面的表面上用導電油墨通過絲網(wǎng)印刷形成天線，上述方法的特征在于，為了形成上述的裝飾片提供一個精細的背片，片材所具有的軟化或是退化溫度低于最佳的油墨干燥溫度；提供一種導電油墨，它具有的金屬顆粒含量在聚合物基體和溶劑中處于60％到95％的范圍之內(nèi)，上述油墨進一步具有預定的最佳干燥溫度；以及在采用絲網(wǎng)印刷將上述油墨印到上述背片上之后，用低于油墨的上述最佳干燥溫度的一定溫度使油墨部分干燥。
3．按照權利要求2的方法，其特征在于，片(18，18’，20)上設有預先印刷的圖形，并且／或是在其外觀面上有一個透明保護膜。
4．按照權利要求1的方法，其特征在于，為了在上述裝飾片上形成上述天線提供一個精細的背片，片材所具有的軟化或是退化溫度低于最佳的油墨干燥溫度；提供一種導電油墨，它具有的金屬顆粒含量在聚合物基體和溶劑中處于60％到95％的范圍之內(nèi)，上述油墨進一步具有預定的最佳干燥溫度；以及在采用絲網(wǎng)印刷將上述油墨印到上述背片上之后，用低于油墨的上述最佳干燥溫度的一定溫度使油墨部分干燥。
5．按照權利要求1到4之一的方法，其特征在于進一步包括一個步驟，將至少一層絕緣材料布在上述的對面上，蓋住至少一部分天線。
6．按照權利要求1到5之一的方法，其特征在于絕緣材料層是通過熱軋或是冷軋第二個片或是通過注模或是濺射而形成的。
7．按照權利要求1到5之一的方法，其特征是在形成絕緣材料層之前完成接口和一個芯片或是芯片模塊之間的連接。
8．按照權利要求1到6之一的方法，其特征是在形成絕緣材料層之后能夠連接天線時完成接口和一個芯片或是芯片模塊之間的連接。
9．按照前述的權利要求之一的方法，其特征在于裝飾片是由聚合材料制成的。
10．按照前述的權利要求之一的方法，其特征在于油墨中包括的銀顆粒含量處在70％到85％的范圍。
11．按照前述的權利要求之一的方法，其特征在于上述片的厚度小于600μm。
12．按照前述的權利要求之一的方法，其特征在于上述片的厚度處于15μm到100μm的范圍。
13．按照前述的權利要求之一的方法，其特征在于干燥溫度大約等于60℃。
14．按照前述的權利要求之一的方法，其特征在于裝飾片是用紙制成的。
15．按照前述的權利要求之一的方法，其特征在于所使用的絲網(wǎng)印刷機包括一個經(jīng)過表面光滑處理的臺面，例如是陽極氧化或是涂上特氟隆。
16．按照前述的權利要求之一的方法，其特征是在一個帶有網(wǎng)孔墊子的烤箱中干燥上述的背片，并且在上述網(wǎng)孔墊子和絲網(wǎng)印刷的背片(20)之間同時插入一個保護片。
17．按照權利要求5的方法，其特征在于網(wǎng)孔墊子是用塑性材料或是不銹鋼制成的。
18．按照權利要求16或是17的方法，其特征在于干燥烤箱具有塑料帶的帶子。
19．按照前述的權利要求之一的方法，其特征是在裝飾基片上同時形成多個天線，然后對上述的片進行切削，獲得多個裝飾片。
20．一種具有芯片和／或天線例如是一種無接點或者是混合或是標簽芯片卡的電子器件，其特征在于該器件是用前述任何一項權利要求的方法獲得的。
21．按照權利要求20的電子器件，其特征在于天線的連接端之間包括寬度不等的線圈。
22．按照權利要求21的電子器件，其特征在于最寬線圈和最窄線圈之間的寬度比在二到五的范圍內(nèi)變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種制造具有芯片和/或天線例如是一種無接點或者是混合或是標簽芯片卡的電子器件的方法,上述電子器件包括至少一個具有一個外觀面(18,18’)的裝飾片,以及包括天線(14,28)的至少一個接口,上述方法包括以下步驟,在面對著外觀面的裝飾面的表面上用導電油墨通過絲網(wǎng)印刷形成天線。本發(fā)明還涉及到由此制成的電子器件。
文檔編號G06K19/077GK1280693SQ9881172
公開日2001年1月17日 申請日期1998年10月5日 優(yōu)先權日1997年10月3日
發(fā)明者O·布魯尼特, L·奧多 申請人:格姆普拉斯有限公司