用于芯片卡的電子模塊以及制造該模塊的印刷電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于芯片卡的電子模塊領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]芯片卡具有多種用途:信用卡，用于移動(dòng)電話的SIM卡，旅行卡，身份證，等等。
[0003]這些卡通常包括硬支撐物，例如塑料的，其構(gòu)成卡的關(guān)鍵，單獨(dú)制造的電子模塊被合并在其中。該電子模塊包括例如可撓的印刷電路，該印刷電路配有芯片(集成電路)并配有一些裝置，這些裝置用于將芯片連接至使得可以讀和/或?qū)懶酒械臄?shù)據(jù)的裝置。
[0004]本發(fā)明特別涉及所謂的“雙(Dual) ”卡領(lǐng)域，也即這種卡具有與芯片的雙通信接口裝置。其還稱作具有和不具有觸頭的卡，或稱作“兩用(Combi)”卡。
[0005]對(duì)于使用“具有觸頭”的情況，各觸頭被連接到芯片并且與模塊的表面齊平以便當(dāng)卡被插入到讀和/或?qū)懷b置中時(shí)允許電連接到該裝置。
[0006]對(duì)于使用“不具有觸頭”(“無(wú)觸頭”)的情況，存在兩種類(lèi)型的雙卡。
[0007]根據(jù)第一種類(lèi)型的卡，RFID天線被直接地物理電連接到芯片。在這種情況下，芯片可以要么通過(guò)在讀/寫(xiě)裝置和模塊的觸頭之間形成直接電連接、要么通過(guò)在天線和讀/寫(xiě)裝置之間形成直接電磁耦合而與讀/寫(xiě)裝置交換數(shù)據(jù)。
[0008]根據(jù)第二種類(lèi)型的卡，被稱為“模塊天線”的第一 RFID天線被集成到模塊中并允許與被稱作“調(diào)壓器天線或主天線”的第二天線電磁耦合(因此沒(méi)有任何物理連接)，該第二天線被合并至卡的上述硬支撐物中。第一天線小于第二天線。具有與卡的尺寸類(lèi)似的尺寸的該第二天線，使得可以獲得適當(dāng)?shù)耐ㄐ欧秶Ｔ谶@種情況下，芯片還可以要么通過(guò)在讀/寫(xiě)裝置和模塊的觸頭之間形成直接電連接、要么通過(guò)一方面在模塊天線和調(diào)壓器天線之間且另一方面在調(diào)壓器天線和讀/寫(xiě)裝置之間形成電磁耦合而與讀/寫(xiě)裝置交換數(shù)據(jù)。模塊的天線與讀和/或?qū)懷b置經(jīng)由調(diào)壓器天線進(jìn)行通信(利用共振效應(yīng))。因此在該第二種類(lèi)型的雙卡中僅有的物理連接只是在模塊的高度上在芯片和模塊天線之間。因此其避免了必須在合并于卡中的天線和合并至模塊中的芯片之間形成直接電接觸。
[0009]因此，包括具有支撐著觸頭的正面和支撐著芯片及模塊天線的背面的可撓的印刷電路的模塊由于文獻(xiàn)W02007026077而已知?？?還稱作“井”或“過(guò)孔”)然后被形成在印刷電路中，并且然后這些孔的內(nèi)壁被金屬化以便電連接模塊的正面和背面，并因此將各觸頭連接至芯片并連接至模塊天線的兩個(gè)端部。如在文獻(xiàn)W02007026077的圖2的附圖標(biāo)記19的高度上可以看到的，這些孔在現(xiàn)有技術(shù)中一般而言是“露出的”。也就是說(shuō)，它們不僅穿過(guò)印刷電路，而且還穿過(guò)各觸頭以便在正面上露出。
[0010]為便于將模塊集成至卡中，天線必須被包含在模塊中，該模塊的尺寸中的一些由ISO標(biāo)準(zhǔn)7816-2規(guī)定。為了正常運(yùn)行，模塊的天線可以不被金屬層完全覆蓋，特別是當(dāng)金屬層被設(shè)置在模塊的正面上時(shí)。除此之外，有必要在模塊的背面上設(shè)置用于安置芯片的區(qū)域、用于金屬化各孔的復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)域、具有用于將集成電路連接至各觸頭并連接至天線的墊的區(qū)域。此外，現(xiàn)有技術(shù)中已知的是，有必要使天線的各匝被形成為具有確定的寬度和各匝之間的最小距離以便獲得期望的電磁特性。
[0011]所有這些限制因此使得新穎的天線設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)時(shí)非常復(fù)雜并且在制造時(shí)昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]盡管如此，申請(qǐng)人仍期望發(fā)明一種新穎的模塊，其使得能夠獲得上述應(yīng)用所需的電磁性能，同時(shí)允許對(duì)制造該模塊的方法的可能的簡(jiǎn)化。
[0013]為此目的，已根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)出一種包括下列設(shè)置的用于芯片卡的電子模塊。其包括芯片和與該芯片的雙通信接口裝置。因而該接口裝置本身包括至少兩個(gè)觸頭以及模塊天線。例如觸頭的數(shù)量是六個(gè)。模塊包括印刷電路(可撓的或非可撓的)，其具有兩個(gè)主表面:彼此相反的正面和背面。所述通信接口裝置之一被設(shè)置在正面上。另一個(gè)通信接口裝置被設(shè)置在背面上。正面支撐著觸頭且背面支撐著模塊天線。背面還包括計(jì)劃用來(lái)接納芯片的區(qū)域。模塊天線包括以在兩個(gè)端部之間延伸的導(dǎo)電軌的形式被形成的至少一匝。根據(jù)本發(fā)明的模塊的特征在于，最外匝的端部被設(shè)置在離計(jì)劃用來(lái)接納芯片的區(qū)域小于500微米、優(yōu)選小于450微米以及更優(yōu)選小于250微米的距離處。此外，天線的至少一匝在該端部和所述模塊的計(jì)劃用來(lái)接納芯片的區(qū)域之間經(jīng)過(guò)。
[0014]于是根據(jù)本發(fā)明，模塊天線的各匝包括導(dǎo)電軌，所述導(dǎo)電軌的寬度小于對(duì)于這種類(lèi)型的應(yīng)用而言通常所倡導(dǎo)的寬度。通過(guò)減小導(dǎo)電軌的寬度，還可以減小各匝之間的距離以及匝數(shù)。
[0015]與本領(lǐng)域的技術(shù)人員的先入之見(jiàn)相反的是，這種類(lèi)型的應(yīng)用所需的性能是可獲得的。此外，已經(jīng)可以將天線的端部之一設(shè)置至接近于計(jì)劃被芯片所覆蓋的區(qū)域，從而使得可以避免必須形成金屬化的孔，并且即使是在具有盲孔(還稱作“非露出的”孔)的時(shí)候也可以這樣做，如將進(jìn)一步說(shuō)明的。
[0016]天線例如包括導(dǎo)電軌，諸如金屬軌。于是，其可以是透過(guò)由照相制版限定的圖案將預(yù)先電沉積的銅層進(jìn)行蝕刻而形成的銅軌。這類(lèi)蝕刻方法是公知的并且將不在本專利申請(qǐng)中進(jìn)一步被描述。根據(jù)本發(fā)明，具有寬度I并且延續(xù)超過(guò)η匝、在兩個(gè)相繼的匝之間具有距離d的該軌滿足關(guān)系式lXn+dX (η-1) =( 500微米(或?qū)嶋H上450微米或甚至250微米)，其中I。即使如前面所指出的，即通過(guò)電沉積和照相制版形成天線的方法是公知的，但設(shè)想制造如此小寬度的導(dǎo)電軌以形成天線，尤其是具有下列參數(shù)優(yōu)選在30和70 μ之間且更優(yōu)選大約等于40 μ，η優(yōu)選在I匝和6匝之間且更優(yōu)選等于5，并且d優(yōu)選在30和70 μ之間且更優(yōu)選大約等于30 μ，仍是非同尋常的。而在現(xiàn)有技術(shù)的用于雙卡的模塊中，I在100 μ和200 μ之間，d也在100 μ和200 μ之間，且η = 7、8、11或12。
[0017]本發(fā)明因此使得可以將天線的端部設(shè)置至更靠近計(jì)劃用來(lái)接納芯片的區(qū)域。因此使用具有在背面上敞開(kāi)且在正面上被觸頭塞住的盲孔的工藝來(lái)通過(guò)穿過(guò)這些盲孔的金屬線將芯片直接地(不對(duì)盲孔的壁進(jìn)行金屬化)連接到各觸頭成為可能。這種設(shè)置省去了如在文獻(xiàn)W02007026077中所教導(dǎo)的制造金屬化的孔的過(guò)程。
[0018]本發(fā)明還涉及用于制造根據(jù)本發(fā)明的模塊的印刷電路。
【附圖說(shuō)明】
[0019]本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點(diǎn)在閱讀【具體實(shí)施方式】和附圖后將趨于明顯，附圖中:
[0020]圖1以透視圖示意性示出了包括根據(jù)本發(fā)明的范例性模塊的芯片卡；
[0021]圖2以透視圖示意性示出了圖1的芯片卡的模塊的正面；
[0022]圖3詳細(xì)地示意性示出了在示于圖2中的模塊正面上形成的導(dǎo)電軌；
[0023]圖4以透視圖示意性示出了圖1的芯片卡的模塊的背面；
[0024]圖5詳細(xì)地示意性示出了在示于圖4中的模塊背面上形成的導(dǎo)電軌；
[0025]圖6以橫截面示意性示出了示于圖1、2和4中的模塊的印刷電路的結(jié)構(gòu)；
[0026]圖7示意性示出了諸如示于圖5中的模塊的背面的一個(gè)區(qū)域的放大視圖；
[0027]圖8詳細(xì)地示意性示出了示于圖3和5中的模塊正面和背面的導(dǎo)電軌的重疊；
[0028]圖9示意性示出了模塊與卡天線的范例性系統(tǒng)，該系統(tǒng)計(jì)劃被安裝在示于圖1中的卡中；
[0029]圖10對(duì)應(yīng)于表現(xiàn)出由圖9的天線系統(tǒng)根據(jù)頻率對(duì)電磁波進(jìn)行吸收的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0030]圖1示出了包括根據(jù)本發(fā)明的電子模塊2的芯片卡I。當(dāng)模塊2被集成至卡中時(shí)，各觸頭3與卡的表面齊平以便允許與讀卡器(未示出)電連接。
[0031]模塊2在圖2中被獨(dú)立地示出，該圖是從其正面4看到的。各觸頭3形成在可撓的基底5(用于印刷電路的基底)上。各觸頭3的端部設(shè)有開(kāi)口 6，如將被進(jìn)一步說(shuō)明的那樣，這些開(kāi)口允許由模塊天線產(chǎn)生的或檢測(cè)的磁通量較好地通過(guò)。其它的開(kāi)口 6形成在模塊2的金屬化周邊區(qū)域7中。模塊2的以及觸頭3的尺寸由ISO標(biāo)準(zhǔn)7816-2規(guī)定。
[0032]該正面4在圖3中更詳細(xì)地示出。在其中可以看出，模塊2在正面4上包括六個(gè)觸頭3a-3f。觸頭3a-3f端部的以及周邊區(qū)域7的開(kāi)口 6具有例如150 μ的寬度。周邊區(qū)域7的功能不是形成觸頭，而是固定模塊2。這些周邊區(qū)域7還通過(guò)為模塊2的整個(gè)正面4提供相同的金屬化外觀而具有美學(xué)功能。這些周邊區(qū)域7還允許讀卡器的電觸頭片在大致與整個(gè)正面處于相同高度的表面上滑行，從而防止在將卡在讀卡器中插入或取出的過(guò)程中觸頭3被撕下。
[0033]圖4示出了從背面8看到的同一模塊2。模塊天線9和連接軌10形成在該背面8上。該背面還接納集成電路17。背面8在圖5中更詳細(xì)地被示出。
[0034]天線9在模塊2的背面8上延伸，基本上在背面8的周邊處。連接軌10圍繞并連接著連接區(qū)域11。每個(gè)連接區(qū)域11包括盲孔12。
[0035]如圖6中所示，盲孔12包括可撓的基底5的穿孔，該穿孔在一側(cè)上被觸頭所封閉。換句話說(shuō)，觸頭3的背面形成盲孔12的底部。實(shí)際上，以本身已知的方式，模塊2由第一金屬層14 (例如銅)和可撓的基底5 (例如玻璃纖維環(huán)氧樹(shù)脂)與介于這二者之間的粘合劑層15的疊層形成。第一金屬層14隨后被置于模塊2的正面4上，而背面8通過(guò)類(lèi)似的工藝接納第二金屬層16(例如所謂的“電沉積”銅)。鎳、金等的其它金屬化可以在第一和第二金屬層14、16上